[发明专利]具有IGBT区段和二极管区段的RC-IGBT

说明书

公开了具有IGBT区段和二极管区段的RC IGBT。提供了一种RC IGBT(1)，其在二极管区段(1‑22)和IGBT区段(1‑21)之间的过渡区段(1‑23)中具有n阻挡区(107)。

技术领域

本说明书涉及RC IGBT的实施例和形成RC IGBT的方法的实施例。特别是，本说明书涉及RC IGBT的实施例以及形成RC IGBT的方法的实施例，其中n阻挡区被提供在二极管区段和IGBT区段之间的过渡区段中。

背景技术

在汽车、消费品和工业应用中的现代设备的许多功能——诸如转换电能以及驱动电马达或电机——依赖于功率半导体开关。例如，举几个例子来说，绝缘栅双极晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和二极管已经被用于各种应用，包括但是不限制于电源和电力转换器中的开关。

功率半导体器件通常包括半导体本体，半导体本体被配置为沿着器件的两个负载端子之间的负载电流路径传导正向负载电流。

进一步地，在可控功率半导体器件(例如晶体管)的情况下，负载电流路径可以是借助于通常被称为栅极电极的绝缘电极来控制的。例如，当从例如驱动器单元接收到对应的控制信号时，控制电极可以将功率半导体器件设置在导通状态和阻断状态之一中。在一些情况下，栅极电极可以被包括在功率半导体开关的沟槽内，其中沟槽可以呈现为例如条状配置或针状配置。

一些功率半导体器件进一步提供反向导通性；在反向导通状态期间，功率半导体器件传导反向负载电流。这样的器件可以被设计以使得正向负载电流能力(在量值方面)实质上与反向负载电流能力相同。

提供正向负载电流能力和反向负载电流能力这两者的典型器件是反向导通(RC)IGBT，其一般配置是本领域技术人员已知的。典型地，对于RC IGBT而言，正向导通状态是借助于向栅极电极提供对应的信号而可控的，并且反向导通状态典型地并非是可控的，而是由于RC IGBT中的对应的二极管结构而如果在负载端子处存在反向电压则RC IGBT呈现反向导通状态。

想要的是提供一种RC IGBT，其除了在功率损耗方面的高效率之外还具有高度的可控性和鲁棒性。

发明内容

在此描述的各方面涉及RC IGBT的实施例和形成RC IGBT的方法的实施例，其中n阻挡区被提供在二极管区段和IGBT区段之间的过渡区段中。n阻挡的示例性配置可以允许Qrr降低，特别是当RC IGBT被采用在要求快速开关能力和短路耐久性的驱动应用时。例如，在(多个)IGBT区段中的短路期间，RC IGBT典型地在(多个)IGBT区段的中心区中达到最热，而(多个)二极管区段不遇到任何电流，并且可以冷却(多个)IGBT区段，这改进了RC IGBT的短路耐久性。二极管的集成度越强，关于IGBT的短路耐久性的改进潜力越高。然而，如果栅极电势从导通状态值(例如15V)切换到低于IGBT MOS结构的阈值电压(例如0V、-8V、-15V)的值以避免直流链路的短路，则由于在反向恢复之前IGBT区段中靠近二极管区的部分中的电荷载流子的量的强烈增加，强的二极管集成可能成为在降低功率损耗方面的限制。同时，可以在过渡区段的背侧处放置p-n结构的精细图案，这抑制了导通状态和反向恢复期间的电荷载流子注入。