[发明专利]半导体器件和具有势垒区的绝缘栅双极型晶体管

说明书

在一种半导体器件中，势垒区被夹在漂移区和电荷载流子转移区之间。势垒区和电荷载流子转移区形成pn结。势垒区和漂移区形成单质结。在势垒区中的平均杂质浓度高达漂移区中的杂质浓度的至少10倍。控制结构被布置为，在反型状态中在漂移区和势垒区中形成反型层。在非反型状态中，没有反型层在漂移区和势垒区中被形成。

技术领域

本发明属于半导体领域，尤其涉及一种具有势垒区的半导体器件和绝缘栅双极型晶体管。

背景技术

在半导体器件中，比如半导体二极管和绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Translator，IGBT)，移动的电荷载流子涌入被正向偏压的pn结两侧的半导体区中，并且可形成电荷载流子等离子体，该电荷载流子等离子体提供了半导体器件的低正向电阻或者导通状态电阻，但当pn结从正向偏置变为反向偏置时，其必须在反向恢复期内被移除。反向恢复过程有助于半导体器件的动态开关损耗。去饱和周期(desaturationcycle)在将pn结从正向偏置切换为反向偏置之前部分地移除电荷载流子等离子体，以降低动态开关损耗。亟需提供具有提升的开关特性的半导体器件。

发明内容

一个实施例涉及包括势垒区的半导体器件，该势垒区被夹在漂移区和电荷载流子转移区之间。势垒区和电荷载流子转移区形成pn结。势垒区和漂移区形成单质结(homojunction)。在势垒区中的平均杂质浓度高达漂移区中的杂质浓度的至少10倍。控制结构被布置以在反型状态中在漂移区和势垒区中形成反型层。在非反型状态中，没有反型层在漂移区和势垒区中被形成。

根据实施例，绝缘栅双极型晶体管包括晶体管单元和辅助单元。辅助单元包括被夹在漂移区和电荷载流子转移区之间的势垒区，其中势垒区和电荷载流子转移区形成pn结，并且势垒区和漂移区形成单质结。在势垒区中的杂质浓度高达漂移区中的杂质浓度的至少10倍。

另一个实施例涉及包括控制结构和势垒区的半导体二极管。该控制结构从第一表面延伸进入半导体主体中，并且包括控制电极和控制介电层，该控制介电层在位于第一侧的半导体主体和位于与第一侧相对的第二侧的控制介电层之间。势垒区被夹在半导体主体中的漂移区和电荷载流子转移区之间，其中势垒区和电荷载流子转移区形成pn结，并且势垒区和漂移区形成单质结。在势垒区中的杂质浓度高达漂移区中的杂质浓度的至少10倍。

通过阅读下文中的具体实施方式和通过查看附图，本领域中的技术人员将能确认其他的特征和优点。

附图说明

附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并且附图被包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明了本发明的实施例，并且和具体实施方式一起用于解释本发明的原理。通过参考下面的具体实施方式，能更好地理解并将容易领会本发明的其他的实施例和预期优点。

图1是依照涉及可控的辅助单元的实施例的一种半导体器件的部分的示意性剖视图；

图2A是依照实施例的一种具有可控的注入单元(injection cell)的半导体二极管的部分的示意性剖视图；

图2B是描述了运行图2A的半导体二极管的方法的示意性时序图；

图3A是根据实施例的一种具有可控注入单元的RC-IGBT(反向导通IGBT)的部分的示意性剖视图，该实施例提供了注入单元和晶体管单元的分开控制；

图3B是说明运行图3A的RC-IGBT的方法的示意性时序图；

图4A是根据实施例的一种具有可控注入单元的RC-IGBT的部分的示意性剖视图，该实施例提供了注入单元和晶体管单元的集体控制；

图4B是说明运行图4A的RC-IGBT的方法的示意性时序图；