[发明专利]绝缘栅双极晶体管

说明书

绝缘栅双极晶体管。根据本发明的一个示例，半导体部件包括半导体本体，其具有顶表面和底表面。第一pn结形成在体区和漂移区之间的过渡处。场截止区被布置在漂移区下面并邻接漂移区。利用与漂移区相同掺杂类型的掺杂剂来掺杂场截止区。然而，场截止区中的掺杂剂的浓度高于漂移区中的掺杂剂的浓度。由第一和第二半导体层构成的至少一对半导体层被布置在漂移区中。第一半导体层基本平行于半导体本体的顶表面延伸并用第一掺杂类型的掺杂剂掺杂，但是具有高于漂移区的掺杂剂浓度。第二半导体层被布置成邻近或者邻接第一半导体层并且用第二掺杂类型的掺杂剂掺杂。此外，第二半导体层被结构化成包括开口，使得通过漂移区提供垂直电流路径而没有居间pn结。

技术领域

本公开涉及具有改善的短路鲁棒性（robustness）的绝缘栅双极晶体管（IGBT）的领域。

背景技术

由并联连接的多个晶体管单元构成的垂直绝缘栅双极晶体管（IGBT）是功率半导体部件领域中已知的。在此类垂直IGBT中，电子电流在从半导体管芯的顶表面（或正面表面）到底表面（或背面表面）的垂直方向上流过半导体管芯，而空穴电流在相反的方向上流动。在n沟道IGBT的情况下，p掺杂的集电极区（在n沟道IGBT的情况下也称为p发射极区）位于半导体管芯的背面，在那里它被电连接到集电极电极。在每个晶体管单元中p掺杂的体区和n掺杂的源区被设置在半导体管芯的正面，由此每个单个晶体管单元的两个区域都连接到发射极电极。还已知的是提供所谓的场截止区（field stop region），其邻接在半导体管芯的背面的p掺杂的集电极区。利用与集电极区相反掺杂类型的掺杂剂来掺杂场截止区。此外，在场截止区中的掺杂剂的浓度明显高于在所谓的漂移区中的掺杂剂的浓度，所述漂移区通过半导体管芯从在管芯的背面的场截止区延伸到在管芯的正面的体区。

通常，场截止区可以被提供在例如半导体部件中，所述半导体部件在关断状态具有在半导体管芯的正面的具有阻断pn结（在体区和漂移区之间）的垂直pnp结构。当施加的阻断电压如此高以致电场（或空间电荷区，也称为耗尽区）将向下延伸到半导体管芯的背面时，于是需要所提到的场截止区来避免将导致晶体管击穿的电场的“穿通”。场截止区比相邻的漂移区稍微更重地掺杂，并且减小在半导体管芯的背面处的电场，以及避免所提到的穿通。

当晶体管处于短路操作中时，即当晶体管在高集电极-发射极电压下操作同时大于阈值电压的栅极-发射极电压被施加到晶体管的栅电极时，电场的峰值可能出现在场截止区中。电场的此类峰值可能导致半导体部件的局部击穿并由此导致IGBT的毁坏。此外，在漂移区（邻接MOS沟道和体区）的正面的太低的电场可能在晶体管处于短路模式中时激励电流细丝的形成。这种电流细丝可能导致IGBT的局部热点和热毁坏。

发明内容

本文描述了一种半导体部件。根据本发明的一个示例，半导体部件包括半导体本体，其具有顶表面和底表面。利用第二掺杂类型的掺杂剂掺杂的体区被布置在半导体本体的顶表面处。漂移区被布置在体区下面并且用第一掺杂类型的掺杂剂掺杂，第一掺杂类型与第二掺杂类型互补。由此，第一pn结形成在体区和漂移区之间的过渡处。场截止区被布置在漂移区下面并邻接漂移区。利用与漂移区相同掺杂类型的掺杂剂来掺杂场截止区。然而，场截止区中的掺杂剂的浓度高于漂移区中的掺杂剂的浓度。由第一和第二半导体层构成的至少一对半导体层被布置在漂移区中。第一半导体层基本平行于半导体本体的顶表面延伸并用第一掺杂类型的掺杂剂掺杂，但是具有高于漂移区的掺杂剂浓度。第二半导体层被布置成邻近或者邻接第一半导体层并且用第二掺杂类型的掺杂剂掺杂。此外，第二半导体层被结构化成包括开口，使得通过漂移区提供垂直电流路径而没有居间pn结。