[发明专利]功率半导体器件

说明书

一种功率半导体器件包括：半导体本体；第一负载端子结构和第二负载端子结构；有源区域；漂移区；背侧区，包括第一背侧发射极区带和第二背侧发射极区带。第一背侧发射极区带和第二背侧发射极区带中的至少一个包括：多个第一区段，包括第二导电类型的至少一个第一区，具有至多50μm的最小横向延伸；和/或多个第二区段，与第二负载端子结构接触并且具有至少50μm的最小横向延伸。第二背侧发射极区带不同于第一背侧发射极区带之处在于：第一区段的存在；第二区段的存在；第一区段的最小横向延伸；第二区段的最小横向延伸；第一区段之间的横向距离；第二区段之间的横向距离；第一区的最小横向延伸；在同一第一区段内的邻近的第一区之间的横向距离。

技术领域

本说明书涉及功率半导体器件的实施例。特别是，本说明书涉及具有包括在半导体本体中的一个或多个背侧发射极区带的功率半导体器件的各方面，其中背侧发射极区带呈现出不同的发射极效率和/或不同的注入效率。

背景技术

现代设备在汽车、消费品和工业应用中的许多功能——诸如转换电能和驱动电马达或电机——依赖于功率半导体器件。例如，举几个示例来说，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功率转换器中的开关。

功率半导体器件通常包括具有有源区域的半导体本体，有源区域被配置为传导沿着器件的两个负载端子之间的负载电流路径的负载电流。在这样的功率半导体器件的操作期间，半导体本体中的空间温度分布一般趋向于是非均匀的，例如在有源区域的中心处呈现最大值。作为结果，功率半导体器件的功率循环可靠性和热短路或浪涌电流耐受能力可能降低，这可能需要在功率半导体器件的热设计中提供昂贵的安全裕度。

因此合期望的是影响例如均匀化功率半导体器件的半导体本体中的温度分布，以便增加器件可靠性。进一步地，可能合期望的是改进功率半导体器件的软度和功率损耗之间的折衷。

发明内容

在此描述的方面涉及功率半导体器件的背侧区的特定的新颖设计，与常规设计相比，其可以例如产生改进的热鲁棒性以及软度和功率损耗之间的改进的折衷。

根据实施例，一种功率半导体器件包括：具有前侧和背侧的半导体本体；耦合到前侧的第一负载端子结构和耦合到背侧的第二负载端子结构；半导体本体的有源区域，其被配置用于传导在第一负载端子结构和第二负载端子结构之间的负载电流；半导体本体的漂移区，漂移区具有第一导电类型并且被配置用于传导负载电流；半导体本体的背侧区，背侧区被布置在背侧处并且在有源区域内包括第一背侧发射极区带和第二背侧发射极区带。第一背侧发射极区带被布置在有源区域内，与第二背侧发射极区带相比具有更大的到有源区域的外边界的距离。因此，第一背侧发射极区带与第二背侧发射极区带相比可以呈现出更大的到功率半导体器件的非有源区域例如边缘终止区的距离，非有源区域在横向上围绕有源区域。第一背侧发射极区带包括多个第一区段，每个第一区段包括第二导电类型的至少一个第一区，第一区被布置成与第二负载端子结构接触。换句话说，每个第一区段可以包括多个第一区，或者每个第一区段可以仅由一个第一区构成。第二背侧发射极区带包括多个第二区段，每个第二区段包括第二导电类型的至少一个第二区，第二区被布置成与第二负载端子结构接触。换句话说，每个第二区段可以包括多个第二区，或者每个第二区段可以仅由一个第二区构成。限定沿着至少第一横向方向的晶格常数的间距在第一背侧发射极区带和第二背侧发射极区带中至少本质上相等。第一背侧发射极区带不同于第二背侧发射极区带之处在于第一区段的最小横向延伸大于第二区段的最小横向延伸。替换地或附加地，第一背侧发射极区带可以不同于第二背侧发射极区带之处在于第一区的最小横向延伸大于第二区的最小横向延伸。