[发明专利]包括绝缘栅双极晶体管和二极管的半导体设备

权利要求书

1.一种半导体设备，所述半导体设备包括IGBT形成区域以及沿着所述IGBT形成区域设置的二极管形成区域，所述IGBT形成区域包括垂直的IGBT（100），并且所述二极管形成区域包括二极管（200），所述半导体设备包括：

第一导电型的漂移层（1），其具有第一表面和第二表面；

第二导电型的集电极区域（2），其设置在所述IGBT形成区域中的所述漂移层（1）的所述第二表面；

所述第一导电型的阴极区域（3），其设置在所述二极管形成区域中的所述漂移层（1）的所述第二表面；

第二导电型区域（4），其设置在所述IGBT形成区域和所述二极管形成区域两者中的所述漂移层（1）的所述第一表面；

多个沟槽（6），所述多个沟槽（6）延伸至比所述第二导电型区域（4）深的深度，所述沟槽（6）将所述IGBT形成区域中的所述第二导电型区域（4）分割为包括沟道区域（4a）和第一阳极区域（4b）的多个区域；

所述第一导电型的发射极区域（5），其沿着所述IGBT形成区域中的所述沟槽（6）的侧壁设置在所述沟道区域（4a）的表面部分处；

栅极绝缘层（7），其设置在所述沟槽（6）的表面上；

栅极电极（8），其设置在所述栅极绝缘层（7）的表面上；

上部电极（10），其与所述IGBT形成区域中的包括所述沟道区域（4a）和所述第一阳极区域（4b）的所述第二导电型区域（4）电耦合，所述上部电极（10）还与所述二极管形成区域中的用作第二阳极区域（4d）的所述第二导电型区域（4）电耦合；

下部电极（11），其与所述IGBT形成区域中的所述集电极区域（2）和所述二极管形成区域的所述阴极区域（3）电耦合；其中

在所述IGBT形成区域中，包括所述沟道区域（4a）的区段是用作所述垂直的IGBT（100）的IGBT操作区段，并且包括所述第一阳极区域（4b）的区段是不用作所述垂直的IGBT（100）的减薄区段；并且

当将面密度定义为通过对所述第二导电型区域（4）中的第二导电型杂质的浓度分布曲线在深度方向上进行积分所计算的值时，所述沟道区域（4a）的面密度高于所述第一阳极区域（4b）的面密度以及所述第二阳极区域（4d）的面密度。

2.根据权利要求1所述的半导体设备，其中

所述第一阳极区域（4b）的面积大于或等于所述IGBT形成区域的面积的13%。

3.根据权利要求1或2所述的半导体设备，其中

所述第一阳极区域（4b）的所述面密度和所述第二阳极区域（4d）的所述面密度小于或等于所述沟道区域（4a）的所述面密度的一半。

4.根据权利要求1或2所述的半导体设备，还包括

第一导电型区域（20），其设置在所述第一阳极区域（4b）的深度方向上的中间部分处，并且与位于所述第一阳极区域（4b）的两侧的所述沟槽（6）耦合。

5.根据权利要求1或2所述的半导体设备，还包括

第一导电型区域（21），其设置在所述第二阳极区域（4d）的深度方向上的中间部分处，并且与位于所述第二阳极区域（4d）的两侧的所述沟槽（6）耦合。

6.根据权利要求1或2所述的半导体设备，还包括

第一导电型区域（30），其设置在所述沟道区域（4a）的深度方向上的中间部分处，并且与位于所述沟道区域（4a）的两侧的所述沟槽（6）耦合。

7.根据权利要求1或2所述的半导体设备，还包括

第一导电型区域（30），其设置在所述沟道区域（4a）的底部和所述沟道区域（4a）与所述漂移层（1）之间的边界部分处，所述第一导电型区域（30）与位于所述沟道区域（4a）的两侧的所述沟槽（6）耦合。

8.根据权利要求1或2所述的半导体设备，其中

所述IGBT形成区域中的所述第二导电型区域（4）包括靠近所述二极管形成区域的所述第一阳极区域（4a）和靠近所述IGBT形成区域的中心部分的所述第一阳极区域（4a）；并且

靠近所述二极管形成区域的所述第一阳极区域（4a）的宽度大于靠近所述IGBT形成区域的所述中心部分的所述第一阳极区域（4a）的宽度。