專利名稱：半導(dǎo)體器件和逆導(dǎo)igbt的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本說明書涉及逆導(dǎo)IGBT、尤其涉及逆導(dǎo)功率IGBT和具有逆導(dǎo)IGBT結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的實(shí)施例。
背景技術(shù)：
諸如轉(zhuǎn)換電學(xué)能量和驅(qū)動(dòng)電馬達(dá)或電機(jī)器之類的汽車、消費(fèi)和工業(yè)應(yīng)用中的現(xiàn)代器件的很多功能依賴于半導(dǎo)體器件。絕緣柵雙極晶體管(IGBT)已經(jīng)用于包括但不限于電源和功率轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)的各類應(yīng)用。在不同的操作周期中，流經(jīng)操作為開關(guān)或馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器的IGBT的電流的方向可以不同。在IGBT的“正向模式”中，IGBT的本體-漏極結(jié)的pn-本體二極管反向偏置，且器件的電阻能夠由施加于IGBT的柵電極的電壓控制。為了在pn-本體二極管被正向偏置的 “反向模式”中允許低歐姆電流流過IGBT，可以提供具有兩種摻雜類型的部分的結(jié)構(gòu)化集電極區(qū)域。由此單片集成的續(xù)流二極管的損耗在IGBT的反向模式中主要由電流流動(dòng)和本體二極管兩端的電壓降的乘積決定。具有單片集成續(xù)流二極管的IGBT也被命名為逆導(dǎo)IGBT。 這些半導(dǎo)體器件避免與所需接觸以及外部續(xù)流二極管的電源線相關(guān)的電感和電容。由于高閂鎖魯棒性的原因，典型地在IGBT的本體區(qū)域中提供高摻雜抗閂鎖區(qū)域。 在反向模式中，抗閂鎖區(qū)域操作為具有集成續(xù)流二極管的高發(fā)射極效率的發(fā)射極區(qū)域。這導(dǎo)致漂移區(qū)的溢流(flooding)，在下文中，漂移區(qū)也被稱為基極區(qū)域，其在IGBT的反向模式中具有少數(shù)電荷載流子。因此，集成續(xù)流二極管的截止能量、反向電流峰值以及IGBT的導(dǎo)通能量通常對(duì)于具有單片集成續(xù)流二極管的IGBT太高，尤其在硬開關(guān)應(yīng)用中。為了減小反向模式中具有少數(shù)電荷載流子的基極區(qū)域的溢流，例如，通過使用快速金或鉬擴(kuò)散或通過在處理期間使用諸如電子或光子之類的高能粒子照射IGBT的半導(dǎo)體本體，可以減小基極區(qū)域中少數(shù)載流子的壽命。然而，載流子壽命的減少典型地導(dǎo)致增加的正向電SVf且導(dǎo)致增加的飽和正向電壓Vrasat。這進(jìn)而增加了正向模式中的IGBT的功率損耗。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供一種半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體本體，該半導(dǎo)體本體具有第一導(dǎo)電類型的基極區(qū)域和主水平表面。第一電極布置在主水平表面上。半導(dǎo)體本體還包括IGBT單元和二極管單元。在垂直剖面中，IGBT單元包括與基極區(qū)域形成第一 pn結(jié)的第二導(dǎo)電類型的本體區(qū)域。在垂直剖面中，二極管單元包括與基極區(qū)域形成第二 pn 結(jié)的第二導(dǎo)電類型的陽極區(qū)域。在垂直剖面中，僅在IGBT單元中形成與第一電極歐姆接觸的第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域以及與第一電極歐姆接觸的第二導(dǎo)電類型的抗閂鎖區(qū)域。抗閂鎖區(qū)域具有比本體區(qū)域的最大摻雜濃度高的最大摻雜濃度。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供一種逆導(dǎo)IGBT。該逆導(dǎo)IGBT包括半導(dǎo)體本體，該半導(dǎo)體本體具有第一導(dǎo)電類型的基極區(qū)域和主水平表面。第一電極布置在主水平表面上。在垂直剖面中，該半導(dǎo)體本體還包括具有通過柵極電介質(zhì)區(qū)域絕緣的第一柵電極的第一垂直溝槽、 具有通過柵極電介質(zhì)區(qū)域絕緣的第二柵電極的第二垂直溝槽以及具有通過柵極電介質(zhì)區(qū)域絕緣的第三柵電極的第三垂直溝槽。在垂直剖面中，第二導(dǎo)電類型的本體區(qū)域與基極區(qū)域形成第一 pn結(jié)且在第一垂直溝槽和第二垂直溝槽之間延伸。在垂直剖面中，與第一電極歐姆接觸的第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域布置在第一垂直溝槽和第二垂直溝槽之間。在垂直剖面中，第二導(dǎo)電類型的陽極區(qū)域鄰接第三垂直溝槽且僅與基極區(qū)域形成整流pn結(jié)。半導(dǎo)體本體還包括與第一電極歐姆接觸且具有比本體區(qū)域的最大摻雜濃度高的最大摻雜濃度的第二導(dǎo)電類型的抗閂鎖區(qū)域。在垂直剖面中，抗閂鎖區(qū)域比源極區(qū)域更深地垂直延伸到本體區(qū)域中且僅布置在第一垂直溝槽和第二垂直溝槽之間。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供一種逆導(dǎo)IGBT。該逆導(dǎo)IGBT包括半導(dǎo)體本體，該半導(dǎo)體本體具有第一導(dǎo)電類型的基極區(qū)域和主水平表面。第一電極布置在主水平表面上。在垂直剖面中，該半導(dǎo)體本體還包括通過柵極電介質(zhì)區(qū)域絕緣的第一柵電極、通過柵極電介質(zhì)區(qū)域絕緣的第二柵電極、與基極區(qū)域形成第一 pn結(jié)且鄰接第一柵電極的柵極電介質(zhì)區(qū)域和第二柵電極的柵極電介質(zhì)區(qū)域的第二導(dǎo)電類型的本體區(qū)域。在垂直剖面中，與第一電極歐姆接觸的第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域鄰接第一柵電極的柵極電介質(zhì)區(qū)域。該半導(dǎo)體本體還包括與第一電極歐姆接觸的第二導(dǎo)電類型的抗閂鎖區(qū)域?？归V鎖區(qū)域具有比本體區(qū)域的最大摻雜濃度高的最大摻雜濃度。在垂直剖面中，抗閂鎖區(qū)域還具有與第一柵電極的柵極電介質(zhì)區(qū)域相距的第一最小距離以及與第二柵電極的柵極電介質(zhì)區(qū)域相距的第二最小距離。第二最小距離大于第一最小距離。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供一種逆導(dǎo)IGBT。該逆導(dǎo)IGBT包括半導(dǎo)體本體，該半導(dǎo)體本體具有第一導(dǎo)電類型的基極區(qū)域和主水平表面。第一電極布置在主水平表面上。在垂直剖面中，該半導(dǎo)體本體還包括具有通過柵極電介質(zhì)區(qū)域絕緣的第一柵電極的第一垂直溝槽、 具有通過柵極電介質(zhì)區(qū)域絕緣的第二柵電極的第二垂直溝槽以及與基極區(qū)域形成第一 pn 結(jié)且在第一垂直溝槽和第二垂直溝槽之間延伸且延伸到第一電極的第二導(dǎo)電類型的本體區(qū)域。在垂直剖面中，與第一電極歐姆接觸的第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域鄰接第一柵電極的柵極電介質(zhì)區(qū)域。在垂直剖面中，第二導(dǎo)電類型的抗閂鎖區(qū)域比源極區(qū)域更深地垂直延伸到本體區(qū)域中?？归V鎖區(qū)域與第一電極歐姆接觸且具有比本體區(qū)域的最大摻雜濃度高的最大摻雜濃度。當(dāng)閱讀下面的詳細(xì)描述且當(dāng)查看附圖時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到附加特征和優(yōu)


附圖中的組件沒有必要按比例繪制，而是將重點(diǎn)放在說明本發(fā)明的原理上。此外， 在附圖中，相似的參考標(biāo)號(hào)指不相應(yīng)的部件。在附圖中
圖I示意性說明根據(jù)一個(gè)或更多實(shí)施例的垂直半導(dǎo)體器件的垂直剖面；
圖2示意性說明根據(jù)一個(gè)或更多實(shí)施例的垂直半導(dǎo)體器件的垂直剖面；
圖3示意性說明根據(jù)一個(gè)或更多實(shí)施例的垂直半導(dǎo)體器件的垂直剖面；
圖4示意性說明根據(jù)一個(gè)或更多實(shí)施例的垂直半導(dǎo)體器件的垂直剖面；
圖5示意性說明根據(jù)一個(gè)或更多實(shí)施例的垂直半導(dǎo)體器件的垂直剖面；圖6示意性說明根據(jù)一個(gè)或更多實(shí)施例的垂直半導(dǎo)體器件的垂直剖面；
圖7示意性說明根據(jù)一個(gè)或更多實(shí)施例的垂直半導(dǎo)體器件的垂直剖面；
圖8示意性說明根據(jù)一個(gè)或更多實(shí)施例的垂直半導(dǎo)體器件的垂直剖面；
圖9示意性說明根據(jù)一個(gè)或更多實(shí)施例如圖8所示的垂直半導(dǎo)體器件的平面圖10示意性說明根據(jù)一個(gè)或更多實(shí)施例的垂直半導(dǎo)體器件的垂直剖面；
圖11示意性說明根據(jù)一個(gè)或更多實(shí)施例的垂直半導(dǎo)體器件的垂直剖面；
圖12示意性說明根據(jù)一個(gè)或更多實(shí)施例的垂直半導(dǎo)體器件的垂直剖面；
圖13示意性說明根據(jù)一個(gè)或更多實(shí)施例的垂直半導(dǎo)體器件的垂直剖面。
具體實(shí)施例方式在下面的詳細(xì)描述中，對(duì)附圖做出參考，附圖形成本說明書的一部分且通過其中可以實(shí)踐本發(fā)明的說明性特定實(shí)施例示出。就這方面而言，參考描述的(多個(gè))附圖的取向使用諸如“頂”、“底”、“前”、“后”、“前列”、“拖尾”等方向術(shù)語。因?yàn)閷?shí)施例的組件可以以很多不同取向布置，方向術(shù)語用于說明性目的而絕非限制。應(yīng)當(dāng)理解，可以使用其他實(shí)施例， 且可以在不偏離本發(fā)明的范圍的條件下做出結(jié)構(gòu)或邏輯變化。因此下面的詳細(xì)描述并不具有限制意義，且本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定?，F(xiàn)在將詳細(xì)對(duì)各實(shí)施例做參考，一個(gè)或多個(gè)其示例在附圖中說明。每個(gè)示例以解釋的方式提供且并不意味著本發(fā)明的限制。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分說明或描述的特征可以用在其他實(shí)施例上或與其他實(shí)施例結(jié)合使用以得出另一實(shí)施例。旨在表明，本發(fā)明包括這種修改和變化。描述的示例使用特定語言，其不應(yīng)被解讀為限制了所附權(quán)利要求的范圍。附圖沒有按比例繪制且僅用于說明性目的。為清楚起見，如果沒有其它聲明，在不同附圖中，相同的元件或制造步驟由相同的參考符號(hào)表示。當(dāng)在本說明書中使用時(shí)，術(shù)語“水平”旨在描述基本平行于半導(dǎo)體基板或本體的第一或主水平表面的取向。這例如能夠是晶片或管芯的表面。當(dāng)在本說明書中使用時(shí)，術(shù)語“垂直”旨在描述基本垂直于第一表面、即平行于半導(dǎo)體基板或本體的第一表面的法向的取向。在本說明書中，η摻雜被稱為第一導(dǎo)電類型而P摻雜被稱為第二導(dǎo)電類型。備選地，半導(dǎo)體器件可以使用相反摻雜關(guān)系形成，使得第一導(dǎo)電類型能夠是P摻雜且第二導(dǎo)電類型能夠是η摻雜。再者，一些圖通過在摻雜類型附近指示或“+”說明相對(duì)摻雜濃度。 例如，“η_”表示比“η”摻雜區(qū)域的摻雜濃度小的摻雜濃度，而“η+”摻雜區(qū)域具有比“η”摻雜區(qū)域大的更大摻雜濃度。然而，除非其它聲明，指示相關(guān)摻雜濃度并不意味著相同相對(duì)摻雜濃度的摻雜區(qū)域必須具有相同的絕對(duì)摻雜濃度。例如，兩個(gè)不同η+摻雜區(qū)域可以具有不同的絕對(duì)摻雜濃度。例如，對(duì)于η.摻雜和P+摻雜區(qū)域同樣如此。本說明書中描述的特定實(shí)施例屬于但不限于具有逆導(dǎo)IGBT結(jié)構(gòu)的單片集成半導(dǎo)體器件，尤其是諸如逆導(dǎo)功率IGBT的功率半導(dǎo)體器件。當(dāng)在本說明書中使用時(shí)，術(shù)語“功率半導(dǎo)體器件”旨在描述具有高電壓和/或高電流切換能力的單個(gè)芯片上的半導(dǎo)體器件。換句話說，功率半導(dǎo)體器件旨在用于典型地安培范圍的高電流和/或旨在用于典型地高于400V、更典型地高于600V的高電壓。在本說明書的上下文中，術(shù)語“歐姆接觸”、“電接觸”、“接觸”、“歐姆連接”和“電連接”旨在描述在半導(dǎo)體器件的兩個(gè)區(qū)域、部分或部件之間或在一個(gè)或更多器件的不同端子之間或在端子或金屬化或電極和半導(dǎo)體器件的一部分或部件之間存在歐姆電連接或歐姆電流路徑。圖I以垂直剖面的一部分示意性示出半導(dǎo)體器件100的一個(gè)實(shí)施例。半導(dǎo)體器件 100包括半導(dǎo)體本體40，該半導(dǎo)體本體40具有第一或主水平表面15和與第一表面15相對(duì)布置的第二表面或背表面16。第一表面15的法向611基本平行于垂直方向。半導(dǎo)體本體40能夠是單體單晶材料。半導(dǎo)體本體40還能夠包括體單晶材料30 和其上形成的至少一個(gè)外延層50。使用外延層50在調(diào)整材料的背景摻雜中提供更多的自由度，因?yàn)閾诫s濃度能夠在外延層或多個(gè)外延層的沉積期間調(diào)節(jié)。在下文中，主要參考硅(Si)半導(dǎo)體器件解釋屬于半導(dǎo)體器件的實(shí)施例。因此，單晶半導(dǎo)體區(qū)域或?qū)拥湫偷厥菃尉i區(qū)域或Si層。然而，應(yīng)當(dāng)理解，半導(dǎo)體本體40能夠由適合于制造半導(dǎo)體器件的任意半導(dǎo)體材料制成。這種材料的示例包括但不限于諸如硅
(Si)或鍺(Ge)的元素半導(dǎo)體材料；諸如碳化硅(SiC)或硅鍺(SiGe)的IV族化合物半導(dǎo)體材料；諸如氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)、磷化銦(InP)、磷化鎵銦(InGaPa)、 氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化鋁銦(AlInN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化鋁鎵銦(AlGaInN)或砷磷化鎵銦(InGaAsP)的二元、三元或四元III-V族半導(dǎo)體材料以及諸如碲化鎘(CdTe)和碲鎘汞 (HgCdTe)的二元或三元II-VI族半導(dǎo)體材料等。上述半導(dǎo)體材料也被稱為同質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料。當(dāng)組合兩種不同的半導(dǎo)體材料時(shí)，形成異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料。異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料的示例包括但不限于，氮化鋁鎵(AlGaN)-氮化鋁鎵銦(AlGalnN)、氮化銦鎵(InGaN)-氮化鋁鎵銦(AlGalnN)、氮化銦鎵(InGaN)-氮化鎵(GaN)、氮化鋁鎵(AlGaN)-氮化鎵(GaN)、氮化銦鎵(InGaN)-氮化鋁鎵(AlGaN)、硅-碳化硅(SixC1J和硅-SiGe異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料。對(duì)于功率半導(dǎo)體應(yīng)用，當(dāng)前主要使用Si、SiC, GaAs和GaN材料。如果半導(dǎo)體本體包含諸如SiC 或GaN之類的分別具有高擊穿電壓和高臨界雪崩場(chǎng)強(qiáng)的高帶隙材料，則相應(yīng)半導(dǎo)體區(qū)域的摻雜能夠選擇為較高，這減小導(dǎo)通電阻Rm。半導(dǎo)體本體40包括布置在背表面16和主水平表面15之間的η型基極區(qū)域I。第一電極10布置在主水平表面15上且第二電極11布置在背表面16上。第一垂直溝槽20、 第二垂直溝槽21和第三垂直溝槽22從主水平表面15部分地延伸到基極區(qū)域I中。每個(gè)垂直溝槽20、21、22包括通過相應(yīng)柵極電介質(zhì)區(qū)域8與半導(dǎo)體本體40且通過絕緣插塞7與第一電極11絕緣的相應(yīng)柵電極12。P型本體區(qū)域12在第一垂直溝槽20和第二垂直溝槽21之間即垂直溝槽20、21的柵極電介質(zhì)區(qū)域8之間延伸。本體區(qū)域2與基極區(qū)域I形成第一 pn結(jié)9。與第一電極10 歐姆接觸的兩個(gè)η+型源極區(qū)域3布置在第一垂直溝槽20和第二垂直溝槽21之間。兩個(gè)源極區(qū)域3中的每一個(gè)鄰接第一垂直溝槽20和第二垂直溝槽21其中的一個(gè)。與第一電極10歐姆接觸的P+抗閂鎖區(qū)域4布置在第一垂直溝槽20和第二垂直溝槽21之間?？归V鎖區(qū)域4提供第一電極10和本體區(qū)域2之間的低歐姆接觸。在圖I中示出的示意性實(shí)施例中，抗閂鎖區(qū)域4鄰接兩個(gè)源極區(qū)域3。另一 pn結(jié)19垂直布置在第一 pn結(jié)9下方且在基極區(qū)域I和與第二電極11歐姆接觸的P +型背面空穴發(fā)射極區(qū)域6之間形成。因此，源極區(qū)域3與本體區(qū)域2、基極區(qū)域 I和背面空穴發(fā)射極區(qū)域6分別形成第一和第二電極10、11之間以及第一垂直溝槽20和第二垂直溝槽21中的絕緣柵電極12之間的晶閘管結(jié)構(gòu)。絕緣柵電極12從主水平表面15垂直延伸到第一 pn結(jié)9下方。因此，通過適當(dāng)?shù)叵鄬?duì)于第一電極10偏置柵電極12，可以在源極區(qū)域3和基極區(qū)域I之間沿著的相應(yīng)絕緣區(qū)域8在本體區(qū)域2內(nèi)形成η型溝道區(qū)域。換句話說，半導(dǎo)體器件100包括具有抗閂鎖區(qū)域4的IGBT單元110且因而可以操作為IGBT。 因此，第一電極10可以形成發(fā)射極電極10且第二電極11可以形成集電極電極11。在半導(dǎo)體器件100的正向模式中，施加于柵電極12的柵極電壓Vg超過施加于第一電極10的發(fā)射極電壓Ve，使得在每個(gè)IGBT單元110的本體區(qū)域2中形成溝道區(qū)域且施加于第二電極11的集電極電壓V。高于發(fā)射極電壓VE。在正向模式期間，空穴從形成集電極區(qū)域6的背面空穴發(fā)射極區(qū)域6注入到基極區(qū)域I。注入的空穴的一部分在基極區(qū)域I與來自溝道區(qū)域的電子復(fù)合。被溝道區(qū)域中的電子吸引的注入空穴的另一部分穿過第一 pn結(jié) 9且因而在本體區(qū)域2中形成電壓降。該電壓降在沒有抗閂鎖區(qū)域的IGBT單元結(jié)構(gòu)中傾向于正向偏置在源極區(qū)域和本體區(qū)域之間形成的pn結(jié)。在足夠大的電壓降，電子從源極區(qū)域注入到本體區(qū)域。相應(yīng)地， 源極區(qū)域、本體區(qū)域和基極區(qū)域形成寄生的npn晶體管以及本體區(qū)域、基極區(qū)域和集電極區(qū)域形成的寄生pnp晶體管可以導(dǎo)通。在這種情況下，寄生npn晶體管和寄生pnp晶體管形成的晶閘管閂鎖。IGBT單元結(jié)構(gòu)現(xiàn)在處于閂鎖狀態(tài)。在閂鎖期間，柵電極對(duì)于源極區(qū)域和集電極區(qū)域之間的電流沒有控制。圖I中示出的兩個(gè)IGBT單元110的閂鎖通過相應(yīng)抗閂鎖區(qū)域4避免，該抗閂鎖區(qū)域4具有比相鄰本體區(qū)域2的最大摻雜濃度高的最大摻雜濃度且比源極區(qū)域3更深(典型地I. 5倍或更大)地垂直延伸到相鄰本體區(qū)域2中。這樣做，典型地在半導(dǎo)體器件100的整個(gè)操作范圍上提供IGBT單元110的非閂鎖操作。典型地，抗閂鎖區(qū)域4的最大摻雜濃度至少是相鄰本體區(qū)域2的最大摻雜濃度的10倍。再者，第二電極11典型地經(jīng)由布置在第二電極11和基極區(qū)域I之間且具有比基極區(qū)域I的最大摻雜濃度高的最大摻雜濃度的η型接觸區(qū)域或背面η發(fā)射極區(qū)域5與基極區(qū)域I歐姆接觸。因此，在集電極電壓V。低于發(fā)射極電壓Ve的反向模式中，電流也可以在第一和第二電極10、11之間且跨越正向偏置的第一 pn結(jié)9流動(dòng)。換句話說，半導(dǎo)體器件100 具有第一集成續(xù)流二極管，其電流路徑跨越本體區(qū)域2和基極區(qū)域I之間形成的本體二極管2，且因而可以操作為逆導(dǎo)半導(dǎo)體器件100。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，P型陽極區(qū)域2a在第二垂直溝槽21和第三垂直溝槽22之間延伸且僅與基極區(qū)域I形成第二 Pn結(jié)9a。換句話說，在所示的垂直剖面中，沒有源極區(qū)域3 在陽極區(qū)域2a中即在第二垂直溝槽21和第三垂直溝槽22之間形成。典型地，在所示的垂直剖面中，沒有抗閂鎖區(qū)域在第二垂直溝槽21和第三垂直溝槽22之間形成。半導(dǎo)體器件100可以包括IGBT單元110和二極管單元120，該二極管單元120具有與基極區(qū)域I 一起形成第二 Pn結(jié)9a的陽極區(qū)域2a。因此，半導(dǎo)體器件100還包括附加集成續(xù)流二極管14，該附加集成續(xù)流二極管14并聯(lián)連接到第一集成續(xù)流二極管，即在第二電極11和形成集成續(xù)流二極管的陽極的第一電極10之間。與僅具有第一集成續(xù)流二極管的逆導(dǎo)IGBT相比，半導(dǎo)體器件100在相對(duì)于閂鎖魯棒性和開關(guān)性能優(yōu)化器件性能中提供更多的自由度。接觸區(qū)域5和陽極區(qū)域2a可以在水平面上的投影中交疊。因此，可以在半導(dǎo)體器件100的反向模式中提供通過附加集成續(xù)流二極管14的短電流路徑?？归V鎖區(qū)域4的最大摻雜濃度典型地至少是陽極區(qū)域2a的最大摻雜濃度的10 倍。因?yàn)槎O管單元120不具有抗閂鎖區(qū)域，本體區(qū)域2和基極區(qū)域I之間的空穴發(fā)射效率高于陽極區(qū)域2a和基極區(qū)域I之間的空穴發(fā)射效率。由于附加集成續(xù)流二極管14的較低空穴發(fā)射效率，可以基本減小在反向模式中具有空穴的基極區(qū)域I的溢流。另一方面，正向模式中IGBT單元110的閂鎖穩(wěn)定性得以維持。因此，與僅使用本體二極管作為集成續(xù)流二極管的IGBT相比，半導(dǎo)體器件100的反向電流峰值和反向恢復(fù)能量和IGBT單元110的導(dǎo)通能量減小。因此，半導(dǎo)體器件100典型地更好地適合于開關(guān)應(yīng)用，尤其是硬開關(guān)應(yīng)用。半導(dǎo)體器件100還可以被描述為具有分離的IGBT單元110和二極管單元120的逆導(dǎo)溝槽IGBT 100，而二極管單元120的空穴發(fā)射效率典型地是IGBT單元110的本體二極管的空穴發(fā)射效率的3至10分之一。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，半導(dǎo)體器件100是垂直功率半導(dǎo)體器件，該垂直功率半導(dǎo)體器件具有有源區(qū)域和外圍區(qū)域，該有源區(qū)域具有用于運(yùn)送和/或控制負(fù)載電流的多個(gè)IGBT單元110和/或二極管單元120，且該外圍區(qū)域具有邊緣終止結(jié)構(gòu)。在這些實(shí)施例中，布置在第一垂直溝槽20和第二垂直溝槽21之間的IGBT單元110和布置在第二垂直溝槽21和第三垂直溝槽22之間的二極管單元120可以對(duì)應(yīng)于有源區(qū)域的單位單元。單位單元可以布置在水平一維或二維格子中，例如，布置在六邊形或二次格子上。IGBT單元110和二極管單元120也可以布置在不同的水平格子上。備選地，僅IGBT單元110或僅二極管單元120布置在水平格子上。再者，在功率半導(dǎo)體器件100中，接觸區(qū)域5和/或集電極區(qū)域6可以跨過若干 IGBT單元110和/或二極管單元120水平延伸。在正向模式中的低電流密度，通過基極區(qū)域I和η發(fā)射極區(qū)域5的單極電子電流可以導(dǎo)致非單調(diào)電流-電壓特性。當(dāng)集電極區(qū)域6 跨過若干IGBT單元110和/或二極管單元120延伸時(shí)，這典型地被避免或至少減小。然而，例如作為集成電路的部件和/或在高頻低功率應(yīng)用中，半導(dǎo)體器件100可以包括僅一個(gè)或幾個(gè)IGBT單元110以及僅一個(gè)或幾個(gè)二極管單元120。圖I代表一種典型的剖面圖。例如，當(dāng)所示半導(dǎo)體區(qū)域、絕緣區(qū)域、電極和垂直溝槽處于垂直于所示剖面的方向時(shí)，半導(dǎo)體器件100的其他剖面圖可以是類似的，基本上是條形的。然而，本體區(qū)域2和抗閂鎖區(qū)域4也可以是方形或碟形且第一和第二垂直溝槽20、 21對(duì)應(yīng)于單連接的(例如環(huán)形的)垂直溝槽。在這些實(shí)施例中，左IGBT單元11的所示兩個(gè)分離的源極區(qū)域3典型地還對(duì)應(yīng)于單連接的(例如環(huán)形的)源極區(qū)域。再者，IGBT單元110和二極管單元120的順序例如可以變化，例如，在垂直于圖I 中的所示剖面的方向中可以交替。這意味著在平行于圖I的剖面的另一垂直剖面中，另一 P型抗閂鎖區(qū)域以及另外兩個(gè)源極區(qū)域可以布置在第二垂直溝槽21和第三垂直溝槽22之間。在這些實(shí)施例中，典型地在另一垂直剖面中在第一垂直溝槽20和第二垂直溝槽21之間沒有布置抗閂鎖區(qū)域和源極區(qū)域。圖2以垂直剖面的一部分示意性示出半導(dǎo)體器件200的一個(gè)實(shí)施例。半導(dǎo)體器件 200類似于半導(dǎo)體器件100且也可以操作為逆導(dǎo)IGBT。然而，陽極區(qū)域2a較淺地垂直延伸到半導(dǎo)體本體40中。再者，陽極區(qū)域2a的最大摻雜濃度比本體區(qū)域2的最大摻雜濃度低。 因此，與本體區(qū)域2和基極區(qū)域I之間的空穴發(fā)射效率相比，陽極區(qū)域2a和基極區(qū)域I之間的空穴發(fā)射效率進(jìn)一步減小。因而，半導(dǎo)體器件100的反向電流峰值和反向恢復(fù)能量以及IGBT單元110的導(dǎo)通能量減小。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，本體區(qū)域2的最大摻雜濃度是陽極區(qū)域2a的最大摻雜濃度至少 2倍、更典型地5倍，且甚至更典型地10倍。例如，抗閂鎖區(qū)域4的最大摻雜濃度高于約1019cm_3，本體區(qū)域2的最大摻雜濃度介于約5 X IO16CnT3至約5 X IO17CnT3之間且陽極區(qū)域2a的最大摻雜濃度低于約5 X 1016CnT3。 基極區(qū)域I的最大摻雜濃度典型地介于約5X IO12CnT3和約5X IO14CnT3之間，例如處于約 5 X IO13CnT3的區(qū)域中。圖3以垂直剖面的一部分示意性示出半導(dǎo)體器件300的一個(gè)實(shí)施例。半導(dǎo)體器件 300也包括IGBT單元110和二極管單元120，然而它們并不如圖I和2所示通過公共溝槽柵電極彼此分離，而是共享布置在兩個(gè)相鄰溝槽柵電極12之間的P型空穴發(fā)射極區(qū)域2或本體區(qū)域2。在垂直剖面中，三個(gè)所示IGBT單元110其中每一個(gè)僅包括與第一電極10歐姆接觸的一個(gè)源極區(qū)域3。例如，僅一個(gè)源極區(qū)域3布置在第一溝槽20和第二溝槽21之間。在圖3中示出的示例性實(shí)施例中，每個(gè)垂直溝槽20、21、22僅鄰接源極區(qū)域3中的一個(gè)。因此， 本體區(qū)域2分別延伸到第一電極10和主水平表面15。半導(dǎo)體器件300也可以描述為逆導(dǎo)溝槽IGBT 300，至少一個(gè)組合的IGBT單元110 和二極管單元120布置在兩個(gè)相鄰溝槽柵電極12之間。IGBT單元110包括其中嵌入源極區(qū)域3和抗閂鎖區(qū)域4的本體區(qū)域2的第一部分2b。二極管單元120包括本體區(qū)域2的相鄰第二部分2a而沒有源極區(qū)域。典型地，第二部分2a不包含η型半導(dǎo)體區(qū)域且因而僅與基極區(qū)域I 一起形成整流pn結(jié)9a。換句話說，本體區(qū)域2包括在水平平面上的投影中與源極區(qū)域3和抗閂鎖區(qū)域4 交疊的第一部分2b以及在水平平面上的投影中從源極區(qū)域3和抗閂鎖區(qū)域4空間分離的第二部分2a。再者，第二部分2a延伸到第一電極10。因此，本體區(qū)域2的第二部分2a形成集成附加續(xù)流二極管14的陽極區(qū)域2a。這樣做，二極管單元120的空穴發(fā)射效率較低， 典型地，是在本體區(qū)域2的第一部分2b和基極區(qū)域I之間形成的IGBT單元110的本體二極管的空穴發(fā)射效率的3至10分之一。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，抗閂鎖區(qū)域4和第一垂直溝槽20中的柵電極12的柵極電介質(zhì)區(qū)域8之間的最小距離dl典型地是抗閂鎖區(qū)域4和第二垂直溝槽21中的柵電極12的柵極電介質(zhì)區(qū)域8之間的最小距離d2的2分之一或更小。這樣做，電流的足夠多的部分可以在半導(dǎo)體器件300的反向模式中流過集成附加續(xù)流二極管14。這減小了半導(dǎo)體器件300的反向模式期間具有空穴的基極區(qū)域I的溢流。圖4以垂直剖面的一部分示意性示出半導(dǎo)體器件400的一個(gè)實(shí)施例。半導(dǎo)體器件 400類似于半導(dǎo)體器件300且也可以操作為逆導(dǎo)IGBT。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，本體區(qū)域2的第一部分2b的最大摻雜濃度典型地是形成陽極區(qū)域2a的第二部分2a的最大摻雜濃度的2倍、更典型地5倍且甚至更典型地10倍。這樣做， 進(jìn)一步減小二極管單元120的空穴發(fā)射效率。再者，本體區(qū)域2的第一部分2b典型地比第二部分2a更深地垂直延伸到半導(dǎo)體本體40中。在向第一部分2b注入較高的摻雜劑劑量之后，第一部分2b和第二部分2a可以在共同的驅(qū)入(drive in)工藝中形成。圖5以垂直剖面的一部分示意性示出半導(dǎo)體器件500的一個(gè)實(shí)施例。半導(dǎo)體器件 500類似于半導(dǎo)體器件300且也可以操作為逆導(dǎo)IGBT。然而，淺接觸溝槽18用于電學(xué)地連接源極區(qū)域3和抗閂鎖區(qū)域4與第一電極10。淺接觸溝槽118備選地還用于半導(dǎo)體器件 100,200,400和參考下面的附圖解釋的半導(dǎo)體器件。圖6以垂直剖面的一部分示意性示出半導(dǎo)體器件600的一個(gè)實(shí)施例。半導(dǎo)體器件 600類似于半導(dǎo)體器件100且也可以操作為逆導(dǎo)IGBT。然而，具有相應(yīng)P型浮置半導(dǎo)體區(qū)域2c的間隔單元130布置在IGBT單元110和二極管單元120之間。在圖6中示出的示例性實(shí)施例中，IGBT單元110的本體區(qū)域2在第一垂直溝槽20和第二垂直溝槽21之間延伸。 間隔單元130的浮置本體區(qū)域2c在第二垂直溝槽21和第三垂直溝槽22之間延伸。二極管單元120的陽極區(qū)域2a在第三垂直溝槽22和第四垂直溝槽23之間延伸。浮置半導(dǎo)體區(qū)域2c的最大摻雜濃度典型地基本等于或高于本體區(qū)域2的最大摻雜濃度。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，浮置半導(dǎo)體區(qū)域2c比本體區(qū)域2、陽極區(qū)域2a和垂直溝槽20、 21、22和23更深地垂直延伸到基極區(qū)域I中。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，η型場(chǎng)停止區(qū)17布置在基極區(qū)域I和背面η發(fā)射極區(qū)域5之間以及基極區(qū)域I和背面P發(fā)射極區(qū)域或集電極區(qū)域6之間。因此，半導(dǎo)體器件600可以操作為逆導(dǎo)穿通型IGBT。再者，也可以為此處公開的其他半導(dǎo)體器件提供場(chǎng)停止區(qū)。圖7以垂直剖面的一部分示意性示出半導(dǎo)體器件700的一個(gè)實(shí)施例。半導(dǎo)體器件 700類似于半導(dǎo)體器件600且也可以操作為逆導(dǎo)IGBT。然而，布置在第三垂直溝槽22和第四垂直溝槽23中的絕緣柵電極12a連接到第一電極10。因此，在操作期間，絕緣電極12a 處于發(fā)射極電壓Va而不是柵極電壓。這樣做，典型地減小柵極電容。因此，半導(dǎo)體器件700 的開關(guān)特性可以得到改善。當(dāng)在此說明書中使用時(shí)，術(shù)語“柵電極”旨在描述與半導(dǎo)體本體絕緣的電極而與柵電極是否在操作期間實(shí)際連接到柵極電勢(shì)無關(guān)。圖8以垂直剖面的一部分示意性示出半導(dǎo)體器件800的一個(gè)實(shí)施例。半導(dǎo)體器件 800類似于半導(dǎo)體器件700且也可以操作為逆導(dǎo)IGBT。然而，半導(dǎo)體器件800還包括接觸層13，例如多晶Si層，以使得柵電極12與柵極墊(未示出)接觸且使得柵電極12a與第一電極10接觸。與半導(dǎo)體器件700相比，通過絕緣插塞7的絕緣層的陽極區(qū)域2a的接觸的蝕刻避免輕微蝕刻鄰接陽極區(qū)域2a的柵極電介質(zhì)區(qū)域8的上部的風(fēng)險(xiǎn)。圖9以平面圖示意性說明半導(dǎo)體器件800的一個(gè)實(shí)施例。圖9對(duì)應(yīng)于接觸層13的水平布局。圖8中示出的半導(dǎo)體器件800可以對(duì)應(yīng)于沿著圖9中的線s的剖面。如參考圖 I已經(jīng)解釋，此處公開的半導(dǎo)體器件的垂直溝槽可以是基本環(huán)形的，使得它們?cè)谒狡矫嬷性谥車h(huán)繞IGBT單元110或二極管單元120的半導(dǎo)體區(qū)域。從圖9的交疊點(diǎn)狀溝槽布局可以推斷,垂直溝槽20和21以及垂直溝槽22和23形成相應(yīng)的單連接溝槽，例如，空心矩形柱體。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，半導(dǎo)體器件800是具有形成如圖9所示的規(guī)則水平格子的IGBT 單元110和二極管單元120的功率半導(dǎo)體器件。例如，半導(dǎo)體器件800還可以包括當(dāng)在沿著線t的垂直剖面中查看時(shí)形成兩個(gè)分離的垂直溝槽20b、2Ib的垂直溝槽20b、21b，還包括當(dāng)在沿著線t的垂直剖面中查看時(shí)形成兩個(gè)分離的垂直溝槽22b、23b的垂直溝槽22b、23b。 沿著線t的垂直剖面可以對(duì)應(yīng)于圖8的水平鏡像圖。
圖10以垂直剖面的一部分示意性示出半導(dǎo)體器件900的一個(gè)實(shí)施例。半導(dǎo)體器件900類似于半導(dǎo)體器件700且也可以操作為逆導(dǎo)IGBT。半導(dǎo)體器件900還包括更深地垂直延伸到基極區(qū)域I中的浮置本體區(qū)域2c。然而，浮置本體區(qū)域2c并不像垂直溝槽20、 21,22和23那樣深地垂直延伸到基極區(qū)域I中。本體區(qū)域2和浮置本體區(qū)域2a的最大摻雜濃度可以基本相等。再者，浮置本體區(qū)域2c和本體區(qū)域2可以延伸到相同的垂直深度。 因此，可以有利于半導(dǎo)體器件900的制造。圖11以垂直剖面的一部分示意性示出半導(dǎo)體器件650的一個(gè)實(shí)施例。半導(dǎo)體器件650類似于半導(dǎo)體器件600且也可以操作為逆導(dǎo)IGBT。半導(dǎo)體器件650還包括浮置本體區(qū)域2c。然而，浮置本體區(qū)域2c基本和本體區(qū)域2和陽極區(qū)域2a —樣深地垂直延伸到基極區(qū)域I中。在圖11中說明的示意性實(shí)施例中，3個(gè)浮置本體區(qū)域2c布置在具有絕緣柵電極 12的相應(yīng)溝槽21、22、23和24之間。浮置本體區(qū)域2c和本體區(qū)域2可以在相同的工藝中制造。因此，可以有利于半導(dǎo)體器件650的制造。圖12以垂直剖面的一部分示意性示出半導(dǎo)體器件150的一個(gè)實(shí)施例。半導(dǎo)體器件150類似于半導(dǎo)體器件100且也可以操作為逆導(dǎo)IGBT。然而，不包括溝槽柵電極，半導(dǎo)體器件150的IGBT單元110和二極管單元120包括通過布置在主水平表面15上的相應(yīng)柵極電介質(zhì)區(qū)域8絕緣的柵電極12。半導(dǎo)體器件150例如可以形成為DMOS-結(jié)構(gòu)(雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體)。圖13以垂直剖面的一部分示意性示出半導(dǎo)體器件350的一個(gè)實(shí)施例。半導(dǎo)體器件350類似于半導(dǎo)體器件300且也可以操作為逆導(dǎo)IGBT。然而，不包括溝槽柵電極，半導(dǎo)體器件350的IGBT單元110和二極管單元120包括通過布置在主水平表面15上的相應(yīng)柵極電介質(zhì)區(qū)域8絕緣的柵電極12。半導(dǎo)體器件350例如可以形成為DMOS-結(jié)構(gòu)。如參考圖6至11解釋的具有P型浮置半導(dǎo)體區(qū)域的間隔單元也可以用于具有布置在主水平表面15上的柵電極的半導(dǎo)體器件。再者，參考圖I至11解釋的半導(dǎo)體區(qū)域的摻雜關(guān)系和幾何屬性典型地還應(yīng)用于具有布置在主水平表面15上的柵電極的半導(dǎo)體器件。諸如“下方”、“下面”、“之下”、“之上”、“上面”等空間相對(duì)術(shù)語用于描述的簡單以解釋一個(gè)元件相對(duì)于另一元件的定位。除了與圖中示意的取向不同的取向之外，這些術(shù)語還旨在涵蓋器件的不同取向。而且，諸如“第一”、“第二”等術(shù)語也用于描述各種元件、區(qū)域、 部分等但不意欲限制。貫穿說明書，相似的術(shù)語表示相似的元件。當(dāng)在此使用時(shí)，術(shù)語“具有”、“含有”、“包括”、“包含”等是指示陳述的元件或特征的存在但是不排除附加元件或特征的開放式術(shù)語。除非語境明確其他指明，否則冠詞“一”、 “一個(gè)”和“該”旨在包括復(fù)數(shù)和單數(shù)。考慮上述范圍的變型和應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不受上述說明書限制，也不受附圖限制。而是，本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求及其合法等價(jià)限制。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件,包括包括第一導(dǎo)電類型的基極區(qū)域(I)和主水平表面(15)的半導(dǎo)體本體(40)；布置在主水平表面(15)上的第一電極(10)；在垂直剖面中，該半導(dǎo)體本體(40)還包括包括與基極區(qū)域(I)形成第一 pn結(jié)(9)的第二導(dǎo)電類型的本體區(qū)域(2)的IGBT單元 (110);以及包括與基極區(qū)域(I)形成第二 Pn結(jié)(9a)的第二導(dǎo)電類型的陽極區(qū)域(2a)的二極管單元(120);并且在垂直剖面中僅在IGBT單元(110)中形成的與第一電極(10)歐姆接觸的第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域(3)以及與第一電極(10)歐姆接觸的第二導(dǎo)電類型的抗閂鎖區(qū)域(4)，該抗閂鎖區(qū)域(4)具有比本體區(qū)域(2)的最大摻雜濃度高的最大摻雜濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其中IGBT單元(110)和二極管單元(120)其中至少一個(gè)包括垂直溝槽，該垂直溝槽包括通過柵極電介質(zhì)區(qū)域(8)絕緣的第一柵電極 (12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的半導(dǎo)體器件，其中IGBT單元(110)和二極管單元(120) 其中至少一個(gè)包括布置在主水平表面(15)上且通過柵極電介質(zhì)區(qū)域(8)絕緣的第一柵電極(12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的半導(dǎo)體器件，其中本體區(qū)域(2)的最大摻雜濃度至少是陽極區(qū)域(2a)的最大摻雜濃度的2倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的半導(dǎo)體器件，其中抗閂鎖區(qū)域(4)比源極區(qū)域(3)更深地垂直延伸到本體區(qū)域(2)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的半導(dǎo)體器件，其中抗閂鎖區(qū)域(4)的最大摻雜濃度至少是本體區(qū)域(2)的最大摻雜濃度的10倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的半導(dǎo)體器件，還包括與第一電極(10)歐姆接觸的第二導(dǎo)電類型的附加抗閂鎖區(qū)域(4)，在另一垂直剖面中，該附加抗閂鎖區(qū)域(4)鄰接陽極區(qū)域 (2a)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的半導(dǎo)體器件，還包括與第一電極(10)相對(duì)布置且與基極區(qū)域(I)歐姆接觸的第二電極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，還包括布置在第二電極和基極區(qū)域(I)之間且具有比基極區(qū)域(I)的最大摻雜濃度高的最大摻雜濃度的第一導(dǎo)電類型的浮置半導(dǎo)體區(qū)域 (2c)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件，其中浮置半導(dǎo)體區(qū)域(2c)和陽極區(qū)域(2a)在水平平面上的投影中交疊。
11.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體器件包括多個(gè)IGBT單元(110) 和/或二極管單元(120)。
12.一種逆導(dǎo)IGBT，包括包括第一導(dǎo)電類型的基極區(qū)域(I)和主水平表面(15)的半導(dǎo)體本體(40)；布置在主水平表面(15)上的第一電極(10);在垂直剖面中，該半導(dǎo)體本體(40)還包括第一垂直溝槽(20)，包括通過柵極電介質(zhì)區(qū)域(8)絕緣的第一柵電極(12)；第二垂直溝槽(21)，包括通過柵極電介質(zhì)區(qū)域(8)絕緣的第二柵電極(12)；第三垂直溝槽(22)，包括通過柵極電介質(zhì)區(qū)域(8)絕緣的第三柵電極(12)；第二導(dǎo)電類型的本體區(qū)域(2)，與基極區(qū)域(I)形成第一 pn結(jié)(9)且在第一垂直溝槽和第二垂直溝槽之間延伸；第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域(3)，與第一電極(10)歐姆接觸且布置在在第一垂直溝槽 (20)和第二垂直溝槽之間；第二導(dǎo)電類型的陽極區(qū)域(2a)，與基極區(qū)域(I)形成整流pn結(jié)且鄰接第三垂直溝槽 (22);以及第二導(dǎo)電類型的抗閂鎖區(qū)域(4)，與第一電極(10)歐姆接觸且具有比本體區(qū)域(2)的最大摻雜濃度高的最大摻雜濃度，該抗閂鎖區(qū)域(4)比源極區(qū)域(3)更深地垂直延伸到本體區(qū)域(2)中，且該抗閂鎖區(qū)域(4)僅布置在第一垂直溝槽(20)和第二垂直溝槽(21)之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的逆導(dǎo)IGBT，其中抗閂鎖區(qū)域(4)的最大摻雜濃度至少是陽極區(qū)域(2a)的最大摻雜濃度的10倍。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的逆導(dǎo)IGBT，其中陽極區(qū)域(2a)在第二溝槽和第三溝槽之間延伸。
15.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的逆導(dǎo)IGBT，還包括在第二溝槽和第三溝槽之間延伸的第二導(dǎo)電類型的浮置半導(dǎo)體區(qū)域(2c)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的逆導(dǎo)IGBT，其中浮置半導(dǎo)體區(qū)域(2c)比本體區(qū)域(2)、陽極區(qū)域(2a)、第一垂直溝槽、第二垂直溝槽和第三垂直溝槽其中至少一個(gè)更深地垂直延伸到基極區(qū)域(I)中。
17.一種逆導(dǎo)IGBT，包括包括第一導(dǎo)電類型的基極區(qū)域(I)和主水平表面(15)的半導(dǎo)體本體(40)；布置在主水平表面(15)上的第一電極(10)；在垂直剖面中，該半導(dǎo)體本體(40)還包括通過柵極電介質(zhì)區(qū)域(8)絕緣的第一柵電極(12);通過柵極電介質(zhì)區(qū)域(8)絕緣的第二柵電極；與基極區(qū)域(I)形成第一 pn結(jié)(9)的第二導(dǎo)電類型的本體區(qū)域(2)，該本體區(qū)域(2)鄰接第一柵電極(12)的柵極電介質(zhì)區(qū)域(8)以及第二柵電極的柵極電介質(zhì)區(qū)域(8)；第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域(3)，與第一電極(10)歐姆接觸且鄰接第一柵電極(12)的柵極電介質(zhì)區(qū)域(8);以及第二導(dǎo)電類型的抗閂鎖區(qū)域(4)，與第一電極(10)歐姆接觸且具有比本體區(qū)域(2)的最大摻雜濃度高的最大摻雜濃度，該抗閂鎖區(qū)域(4)布置在與第一柵電極(12)的柵極電介質(zhì)區(qū)域(8)相距第一最小距離且與第二柵電極的柵極電介質(zhì)區(qū)域(8)相距第二最小距離的位置，該第二最小距離大于該第一最小距離。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述逆導(dǎo)IGBT，其中該第二最小距離至少比該第一最小距離大 100%。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述逆導(dǎo)IGBT，其中本體區(qū)域(2)包括在水平平面上的投影中與源極區(qū)域(3)和抗閂鎖區(qū)域(4)交疊的第一部分(2b)以及在水平平面上的投影中與源極區(qū)域(3)和抗閂鎖區(qū)域(4)空間分離的第二部分(2a)，該第一部分(2b)的最大摻雜濃度比該第二部分(2a)的最大摻雜濃度高。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的逆導(dǎo)IGBT，其中第一部分(2b)的最大摻雜濃度至少是第二部分(2a)的最大摻雜濃度的2倍。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的逆導(dǎo)IGBT，其中第一部分(2b)比第二部分(2a)更深地垂直延伸到基極區(qū)域(I)中。
22.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的逆導(dǎo)IGBT，其中第二部分(2a)延伸到第一電極(10)。
23.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的逆導(dǎo)IGBT，其中第一柵電極(12)和第二柵電極其中至少一個(gè)布置在相應(yīng)的垂直溝槽中。
24.一種逆導(dǎo)IGBT，包括包括第一導(dǎo)電類型的基極區(qū)域(I)和主水平表面(15)的半導(dǎo)體本體(40)；布置在主水平表面(15)上的第一電極(10)；在垂直剖面中，該半導(dǎo)體本體(40)還包括第一垂直溝槽，包括通過柵極電介質(zhì)區(qū)域(8)絕緣的第一柵電極(12);第二垂直溝槽，包括通過柵極電介質(zhì)區(qū)域(8)絕緣的第二柵電極；與基極區(qū)域(I)形成第一 pn結(jié)(9)的第二導(dǎo)電類型的本體區(qū)域(2)，該本體區(qū)域(2)延伸到第一電極(10)且在第一垂直溝槽和第二垂直溝槽之間延伸；第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域(3)，與第一電極(10)歐姆接觸且鄰接第一柵電極(12)的柵極電介質(zhì)區(qū)域(8);以及第二導(dǎo)電類型的抗閂鎖區(qū)域(4)，與第一電極(10)歐姆接觸且具有比本體區(qū)域(2)的最大摻雜濃度高的最大摻雜濃度，該抗閂鎖區(qū)域(4)比源極區(qū)域(3)更深地垂直延伸到本體區(qū)域(2)中。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的逆導(dǎo)IGBT，其中抗閂鎖區(qū)域(4)布置在與第一柵電極(12) 的柵極電介質(zhì)區(qū)域(8)相距第一最小距離且與第二柵電極的柵極電介質(zhì)區(qū)域(8)相距第二最小距離的位置，該第二最小距離至少是該第一最小距離的兩倍。
全文摘要
提供一種半導(dǎo)體器件和逆導(dǎo)IGBT。該半導(dǎo)體器件包括具有基極區(qū)域(1)的半導(dǎo)體本體(40)以及布置在半導(dǎo)體本體(40)的主水平表面(15)上的第一電極(10)。該半導(dǎo)體本體(40)還包括具有與基極區(qū)域(1)形成第一pn結(jié)(9)的本體區(qū)域(2)的IGBT單元(110)以及具有與基極區(qū)域(1)形成第二pn結(jié)(9a)的陽極區(qū)域(2a)的二極管單元(120)。在垂直剖面中僅在IGBT單元(110)中形成與第一電極(10)歐姆接觸的源極區(qū)域(3)以及與第一電極(10)歐姆接觸的抗閂鎖區(qū)域(4)。該抗閂鎖區(qū)域(4)具有比本體區(qū)域(2)的最大摻雜濃度高的最大摻雜濃度。
文檔編號(hào)H01L29/739GK102593168SQ20121001368
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月17日
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