半導(dǎo)體器件和用于形成半導(dǎo)體器件的方法
【專利摘要】本發(fā)明的實(shí)施例涉及半導(dǎo)體器件和用于形成半導(dǎo)體器件的方法。一種半導(dǎo)體器件包括絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)裝置。該IGBT裝置包括發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的第一構(gòu)造區(qū)段和發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的第二構(gòu)造區(qū)段。第一構(gòu)造區(qū)段和第二構(gòu)造區(qū)段被布置在半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體襯底的主表面處。此外，IGBT裝置包括集電極層和漂移層。集電極層被布置在半導(dǎo)體襯底的背面表面處，并且漂移層被布置在集電極層與第一構(gòu)造區(qū)段和第二構(gòu)造區(qū)段的發(fā)射極側(cè)IGBT結(jié)構(gòu)之間。另外，集電極層至少包括與第二摻雜區(qū)段橫向地鄰近的第一摻雜區(qū)段。第一摻雜區(qū)段和第二摻雜區(qū)段包括不同的電荷載流子壽命、不同的導(dǎo)電性類型或不同的摻雜濃度。
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體器件和用于形成半導(dǎo)體器件的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]實(shí)施例涉及用于增加半導(dǎo)體器件的耐用性或生命周期的措施，并且具體而言涉及半導(dǎo)體器件和用于制造半導(dǎo)體器件的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]電子器件的故障往往是由因大電流而引起的半導(dǎo)體器件的退化或破壞所引起的。例如，在絕緣柵雙極型晶體管器件(IGBT)的關(guān)機(jī)或斷開(kāi)期間，可能出現(xiàn)增加的空穴電流，其可能會(huì)導(dǎo)致動(dòng)態(tài)雪崩并且因此導(dǎo)致器件的毀壞。此外，在器件的導(dǎo)電狀態(tài)中，因器件內(nèi)的大電流而引起的溫度可能在器件之上改變。期望降低因大電流而引起的毀壞的風(fēng)險(xiǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]一種實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體器件，其包括絕緣柵雙極型晶體管裝置。該絕緣柵雙極型晶體管裝置至少包括發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的第一構(gòu)造區(qū)段和發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的第二構(gòu)造區(qū)段。第一構(gòu)造區(qū)段和第二構(gòu)造區(qū)段被布置在半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體襯底的主表面處。此外，絕緣柵雙極型晶體管裝置包括集電極層和漂移層。集電極層被布置在半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體襯底的背面表面處并且漂移層被布置在集電極層和第一構(gòu)造區(qū)段和第二構(gòu)造區(qū)段的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)之間。另外，集電極層至少包括與第二摻雜區(qū)段橫向地鄰近的第一摻雜區(qū)段。第一摻雜區(qū)段和第二摻雜區(qū)段包括不同的電荷載流子壽命、不同的導(dǎo)電性類型或不同的摻雜濃度。此外，第一構(gòu)造區(qū)段被定位為與第一摻雜區(qū)段至少部分橫向重疊，并且第二構(gòu)造區(qū)段被定位為與第二摻雜區(qū)段至少部分橫向重疊。第一構(gòu)造區(qū)段、第一摻雜區(qū)段、第二構(gòu)造區(qū)段和第二摻雜區(qū)段被構(gòu)造為使得在半導(dǎo)體器件的接通狀態(tài)下漂移層的面對(duì)第一摻雜區(qū)段的部分內(nèi)的自由電荷載流子的第一平均密度與漂移層的面對(duì)第二摻雜區(qū)段的部分內(nèi)的自由電荷載流子的第二平均密度相差小于自由電荷載流子的第二平均密度的20%。
[0004]一些實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體器件，包括絕緣柵雙極型晶體管裝置。該絕緣柵雙極型晶體管裝置包括在半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體襯底的主表面處、布置在半導(dǎo)體器件的單元區(qū)段內(nèi)的多個(gè)構(gòu)造區(qū)段。多個(gè)構(gòu)造區(qū)段中的每個(gè)構(gòu)造區(qū)段包括發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)。此外，該絕緣柵雙極型晶體管裝置包括集電極層和漂移層。集電極層被布置在半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體襯底的背面表面處，并且漂移層被布置在集電極層與多個(gè)構(gòu)造區(qū)段的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)之間。另外，集電極層包括在半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體襯底的背面表面處的、單元區(qū)段內(nèi)的多個(gè)摻雜區(qū)段。多個(gè)摻雜區(qū)段中的摻雜區(qū)段至少部分地包括不同的電荷載流子壽命、不同的導(dǎo)電性類型或不同的摻雜濃度。此外，多個(gè)構(gòu)造區(qū)段中的構(gòu)造區(qū)段和多個(gè)摻雜區(qū)段中的摻雜區(qū)段被構(gòu)造為使得在所述半導(dǎo)體器件的接通狀態(tài)下漂移層的面對(duì)多個(gè)摻雜區(qū)段中的相應(yīng)摻雜區(qū)段的部分內(nèi)的自由電荷載流子的平均密度彼此相差小于該單元區(qū)段內(nèi)的自由電荷載流子的平均密度的20%。
[0005]一些實(shí)施例涉及一種用于形成半導(dǎo)體器件的方法，該半導(dǎo)體器件包括絕緣柵雙極型晶體管裝置。該方法包括至少形成被布置在半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體襯底的主表面處的、絕緣柵雙極型晶體管裝置的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的第一構(gòu)造區(qū)段和絕緣柵雙極型晶體管裝置的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的第二構(gòu)造區(qū)段。此外，該方法包括形成被布置在半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體襯底的背面表面處的、絕緣柵雙極型晶體管裝置的集電極層。漂移層被布置在集電極層與第一構(gòu)造區(qū)段的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)和第二構(gòu)造區(qū)段的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)之間。另外，集電極層至少包括與第二摻雜區(qū)段橫向地鄰近的第一摻雜區(qū)段，其中所述第一摻雜區(qū)段和所述第二摻雜區(qū)段包括不同的電荷載流子壽命、不同的導(dǎo)電性類型或不同的摻雜濃度。第一構(gòu)造區(qū)段被定位為與第一摻雜區(qū)段至少部分橫向重疊，并且第二構(gòu)造區(qū)段被定位為與第二摻雜區(qū)段至少部分橫向重疊。此外，第一構(gòu)造區(qū)段、第一摻雜區(qū)段、第二構(gòu)造區(qū)段和第二摻雜區(qū)段被構(gòu)造為使得在半導(dǎo)體器件的接通狀態(tài)下漂移層的面對(duì)第一摻雜區(qū)段的部分內(nèi)的自由電荷載流子的第一平均密度與漂移層的面對(duì)第二摻雜區(qū)段的部分內(nèi)的自由電荷載流子的第二平均密度相差小于第二平均密度的20%。
[0006]通過(guò)閱讀以下詳細(xì)描述并且通過(guò)查看附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到另外的特征和優(yōu)勢(shì)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]僅通過(guò)示例并且參考附圖，將在下文中描述裝置和/或方法的一些實(shí)施例，附圖中:
[0008]圖1A示出半導(dǎo)體器件的示意橫截面；
[0009]圖1B示出半導(dǎo)體器件的示意橫截面；
[0010]圖2A示出半導(dǎo)體器件的示意橫截面；
[0011]圖2B示出半導(dǎo)體器件的示意橫截面；
[0012]圖3示出絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的示意圖示；
[0013]圖4示出臺(tái)面型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的示意圖示；
[0014]圖5示出臺(tái)面型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的示意三維圖示；
[0015]圖6示出臺(tái)面型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的示意橫截面；
[0016]圖7示出臺(tái)面型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的示意橫截面；
[0017]圖8A示出臺(tái)面型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的示意橫截面；
[0018]圖SB示出臺(tái)面型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的示意橫截面；
[0019]圖9A至圖9C半導(dǎo)體器件的示意頂視圖；
[0020]圖10示出溝槽型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的示意橫截面；
[0021]圖11示出溝槽型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的示意頂視圖；
[0022]圖12示出溝槽型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的示意頂視圖；
[0023]圖13A示出具有指示的臺(tái)面導(dǎo)通位置的半導(dǎo)體器件的示意頂視圖；
[0024]圖13B示出具有指示的源極注入物的半導(dǎo)體器件的示意頂視圖；
[0025]圖13C示出通過(guò)組合圖13A和13B中的半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體器件的示意頂視圖；
[0026]圖14A示出具有指示的源極注入物區(qū)段的半導(dǎo)體器件的示意頂視圖；
[0027]圖14B示出具有指示的歐姆接觸區(qū)段的、圖14A中所示的半導(dǎo)體器件的背面的示意頂視圖；
[0028]圖15示出半導(dǎo)體器件的示意橫截面；
[0029]圖16示出半導(dǎo)體器件的背面的示意頂視圖；
[0030]圖17示出指示在具有均勻源極注入物的半導(dǎo)體器件的集電極發(fā)射極電壓之上的電流密度的示圖；
[0031]圖18示出指示在具有非均勻源極注入物的半導(dǎo)體器件的集電極發(fā)射極電壓之上的電流密度的示圖；
[0032]圖19示出半導(dǎo)體器件的示意橫截面；以及
[0033]圖20示出用于形成半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034]現(xiàn)在將參考在其中圖示了一些示例實(shí)施例的附圖來(lái)更全面地描述各種示例實(shí)施例。在附圖中，線、層和/或區(qū)段的厚度為了清楚起見(jiàn)可能被夸大。
[0035]因此，雖然示例實(shí)施例能夠有多種修改和替換形式，但是其實(shí)施例僅通過(guò)附圖中的示例示出并且將在下文中詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，不意圖將示例實(shí)施例限制與所公開(kāi)的特定形式，而是相反，示例實(shí)施例用來(lái)覆蓋落入公開(kāi)內(nèi)容的范圍內(nèi)的各種修改、等效形式和替換形式。同樣的數(shù)字貫穿附圖的描述指代同樣的或類似的元件。
[0036]應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)元件被稱為與另一元件“連接”或“耦合”，則它可以與另一元件直接連接或耦合，或者可能存在居間元件。相反，當(dāng)元件被稱為與另一元件“直接連接”或“直接耦合”，則沒(méi)有居間元件存在。用來(lái)描述元件間的關(guān)系的其他言詞應(yīng)當(dāng)以同樣的方式進(jìn)行解釋(例如，“在……之間”相對(duì)“直接在……之間”、“與……鄰近”相對(duì)“與……直接鄰近”
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[0037]本文所使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述具體實(shí)施例的目的，并且不意圖對(duì)示例實(shí)施例進(jìn)行限制。如本文所使用的，單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”和“所述”意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文以其他方式清楚地指示。此外，還應(yīng)當(dāng)理解術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”、“具有”和/或“含有”在本文中被使用時(shí)，指定存在所陳述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或其的群組。
[0038]除非另有定義，否則本文使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有如示例實(shí)施例所屬的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常所理解的相同的含義。此外，還應(yīng)當(dāng)理解，例如，在通常使用的詞典中所定義的那些術(shù)語(yǔ)，應(yīng)當(dāng)被解釋為具有與它們?cè)谙嚓P(guān)領(lǐng)域的上下文中的含義一致的含義，并且不應(yīng)在理想化的或過(guò)于正式的意義上進(jìn)行解釋，除非本文中明確地如此定義。
[0039]圖1A示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意橫截面。半導(dǎo)體器件100包括絕緣柵雙極型晶體管裝置。絕緣柵雙極型晶體管裝置至少包括發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的第一構(gòu)造區(qū)段112和發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的第二構(gòu)造區(qū)段114。第一構(gòu)造區(qū)段112和第二構(gòu)造區(qū)段114被布置在半導(dǎo)體器件100的半導(dǎo)體襯底的主表面102處。此外，絕緣柵雙極型晶體管裝置包括集電極層130和漂移層120。集電極層130被布置在半導(dǎo)體器件100的半導(dǎo)體襯底的背面表面104并且漂移層120被布置在集電極層130和第一構(gòu)造區(qū)段112和第二構(gòu)造區(qū)段114的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)之間。集電極層130至少包括第一摻雜區(qū)段132，橫向鄰近第二摻雜區(qū)段134。第一摻雜區(qū)段132和第二摻雜區(qū)段134包括不同的電荷載流子壽命、不同的導(dǎo)電性類型或不同的摻雜濃度。另外，第一構(gòu)造區(qū)段112被定位為與第一摻雜區(qū)段132至少部分橫向重疊并且第二構(gòu)造區(qū)段114被定位為與第二摻雜區(qū)段134至少部分橫向重疊。此外，第一構(gòu)造區(qū)段112、第一摻雜區(qū)段132、第二構(gòu)造區(qū)段114和第二摻雜區(qū)段134被構(gòu)造為使得在半導(dǎo)體器件100的接通狀態(tài)下漂移層120的面對(duì)第一摻雜區(qū)段132的部分122內(nèi)的自由電荷載流子的第一平均密度與漂移層120的面對(duì)第二摻雜區(qū)段134的部分124內(nèi)的自由電荷載流子的第二平均密度相差小于第二平均密度的20%。
[0040]通過(guò)在主表面102處、相對(duì)背面104的不同摻雜區(qū)段實(shí)現(xiàn)不同構(gòu)造的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)，不同的摻雜區(qū)段對(duì)于自由電荷載流子的密度的變化的影響可以至少部分地由發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的不同的構(gòu)造進(jìn)行補(bǔ)償，從而自由電荷載流子的平均密度之間的差可以保持為低。以此方式，在接通狀態(tài)下的半導(dǎo)體襯底的至少一部分上的溫度分布可以保持非常均勻。因此，器件的生命周期或耐用性可以被增加。
[0041]半導(dǎo)體器件100例如可以通過(guò)能夠形成發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的任何半導(dǎo)體加工技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。換言之，半導(dǎo)體器件100的半導(dǎo)體襯底例如可以是基于硅的半導(dǎo)體襯底、基于碳化硅的半導(dǎo)體基板、基于砷化鎵的半導(dǎo)體襯底或基于氮化鎵的半導(dǎo)體。半導(dǎo)體器件100可以主要包括或僅包括絕緣柵雙極型晶體管裝置(例如，以及邊緣終止結(jié)構(gòu))，或者可以包括另外的電氣元件或電路(例如，用于控制絕緣柵雙極型晶體管裝置的控制單元、或供電單元)。
[0042]絕緣柵雙極型晶體管裝置包括分布在半導(dǎo)體器件100的半導(dǎo)體襯底之上的多個(gè)發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)。發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)可以是絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的被布置在絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極側(cè)的部分。例如，第一構(gòu)造區(qū)段112和第二構(gòu)造區(qū)段114的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管可以各自包括本體區(qū)域、源極區(qū)域和柵極并且可以共享集電極層130和/或漂移層120。換言之，例如，發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)可以包括分開(kāi)的本體區(qū)域、源極區(qū)域和柵極，但共同的集電極層130和共同的漂移層120。
[0043]絕緣柵雙極型晶體管裝置包括具有第一電荷載流子調(diào)整構(gòu)造的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的第一構(gòu)造區(qū)段112 (例如，橫向地分開(kāi)或橫向地鄰近)以及具有第二電荷載流子調(diào)整構(gòu)造的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的第二構(gòu)造區(qū)段114。換言之，定位在第一構(gòu)造區(qū)段112內(nèi)的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)和第二構(gòu)造區(qū)段114的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)包括不同的構(gòu)造或結(jié)構(gòu)(例如，關(guān)于溝道寬度、溝道長(zhǎng)度、源極電流、本體區(qū)域?qū)挾?、溝槽深度或溝槽距離)，以便例如能夠提供橫向地不同的電荷載流子電流或不同的載流子約束?？梢詫?duì)各種參數(shù)進(jìn)行調(diào)整或選擇以便獲得對(duì)于第一構(gòu)造區(qū)段112和第二構(gòu)造區(qū)段114的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的電荷載流子電流或載流子約束的所期望的影響。例如，絕緣柵雙極型晶體管裝置還可以包括多于兩個(gè)的具有不同的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的構(gòu)造區(qū)段。
[0044]第一構(gòu)造區(qū)段112和第二構(gòu)造區(qū)段114被布置或定位在半導(dǎo)體器件100的半導(dǎo)體襯底的主表面102處。換言之，第一構(gòu)造區(qū)段112的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管的至少一部分與第二構(gòu)造區(qū)段114的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管的至少一部分構(gòu)建了主表面102 一部分(例如，本體區(qū)段和/或源極區(qū)段可以被定位在主表面，從而構(gòu)建了主表面的一部分)，或者被定位在主表面102處。例如，第一構(gòu)造區(qū)段112和第二構(gòu)造區(qū)段114可以在主表面102橫向鄰近彼此地定位，或者另一個(gè)構(gòu)造區(qū)段(例如，包括與第一構(gòu)造區(qū)段和第二構(gòu)造區(qū)段的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)不同的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu))可以與第一構(gòu)造區(qū)段112和第二構(gòu)造區(qū)段114橫向分開(kāi)。
[0045]半導(dǎo)體襯底的主表面102可以是朝向在半導(dǎo)體表面上方的金屬層、絕緣層或鈍化層的半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體表面。與半導(dǎo)體襯底的基本上豎直的邊緣(例如，產(chǎn)生自將半導(dǎo)體襯底彼此分離)相比，半導(dǎo)體襯底的主表面102可以是橫向延伸的基本上水平的表面。半導(dǎo)體襯底的主表面102可以是基本上平坦的平面(例如，忽略由于制造過(guò)程或溝槽的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)引起的不均勻性)。換言之，半導(dǎo)體襯底的主表面102可以是在半導(dǎo)體材料與半導(dǎo)體襯底上方的絕緣層、金屬層或鈍化層之間的界面。
[0046]換言之，橫向方向或橫向擴(kuò)展可以與主表面102基本上相平行地定向，并且豎直方向或豎直擴(kuò)展可以與主表面102基本上相垂直地定向。
[0047]集電極層130可以是表示或形成半導(dǎo)體襯底的背面表面的橫向?qū)?。集電極層130可以在半導(dǎo)體器件100的接通狀態(tài)下向漂移層120提供第一類型的電荷載流子(例如，電子或空穴)的電流并且從漂移層120接收第二類型的電荷載流子(例如，空穴或電子)的電流。例如，集電極層130可以至少部分地與金屬層相接觸，從而可以將集電極層連接至外部器件。
[0048]漂移層120可以是豎直定位在集電極層130與第一構(gòu)造區(qū)段112和第二構(gòu)造區(qū)段114的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)之間的橫向?qū)?。例如，漂移?20可以與集電極層130或可選的場(chǎng)阻止層(例如，包括和漂移層相同的導(dǎo)電性類型但是更高的摻雜濃度)相接觸?？商鎿Q地，可選的場(chǎng)阻止層可以是漂移層120的部分。
[0049]漂移層120可以至少主要地包括第一導(dǎo)電性類型(例如，η型或P型)，并且集電極層130可以至少主要地包括第二導(dǎo)電性類型(例如，P型或η型)。集電極層130可以主要地包括第二導(dǎo)電性類型，其可以是P型摻雜的(例如，通過(guò)并入鋁離子或硼離子而導(dǎo)致的)，或者可以是η型摻雜的(例如，通過(guò)并入氮離子、磷離子、砷離子而導(dǎo)致的)。因此，第二導(dǎo)電性類型指示相對(duì)的η型摻雜或P型摻雜。換言之，第一導(dǎo)電性類型可以指示η型摻雜并且第二導(dǎo)電性類型指示P型摻雜，或者反之。
[0050]例如，如果由集電極層130所占用的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的部分包括超過(guò)體積的50% (或者多于70%、多于80%或多于90% )的第二導(dǎo)電性類型的摻雜，并且由漂移層120所占用的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的部分包括超過(guò)體積的50% (或者多于70%、多于80%或多于90% )的第一導(dǎo)電性類型的摻雜，則集電極層130和漂移層120可以主要地包括一種具體導(dǎo)電性類型。[0051 ] 集電極層130包括兩個(gè)或多個(gè)具有至少部分地不同的導(dǎo)電性類型和/或不同的摻雜濃度的摻雜區(qū)段。至少第一摻雜區(qū)段132和第二摻雜區(qū)段134包括不同的導(dǎo)電性類型，或者至少第一摻雜區(qū)段132和第二摻雜區(qū)段134包括不同的摻雜濃度(例如，在相應(yīng)的摻雜區(qū)段之上的平均或者相應(yīng)的摻雜區(qū)段的最大值)?？商鎿Q地或者附加地，至少第一摻雜區(qū)段132和第二摻雜區(qū)段134包括不同的電荷載流子壽命。可以實(shí)現(xiàn)不同的電荷載流子壽命的區(qū)段，從而增加一個(gè)或多個(gè)區(qū)段與鄰近區(qū)段相比的缺陷密度(例如，通過(guò)氦注入)。
[0052]第一摻雜區(qū)段132和第二摻雜區(qū)段134橫向鄰近彼此地布置。換言之，例如，導(dǎo)電性類型在第一摻雜區(qū)段132和第二摻雜區(qū)段134之間的邊界處改變(例如，產(chǎn)生pn結(jié))，或者摻雜分布包括在第一摻雜區(qū)段132和第二摻雜區(qū)段134之間的邊界處的均值摻雜濃度(例如，在相應(yīng)摻雜區(qū)段之上的平均的摻雜濃度之間的或者在相應(yīng)摻雜區(qū)段的最大摻雜濃度之間的均值)。
[0053]例如，漂移層130包括從背面表面104延伸到漂移層120的具有第一導(dǎo)電性類型的至少一個(gè)摻雜區(qū)段，其與從背面表面104延伸到漂移層120的具有第二導(dǎo)電性類型的至少一個(gè)摻雜區(qū)段相鄰近(例如，至少在反響導(dǎo)通區(qū)段上實(shí)現(xiàn))。可選地，附加地或可替換地，漂移層130可以包括以橫向順序布置的多個(gè)摻雜區(qū)段，從而具有不同導(dǎo)電性類型的摻雜區(qū)段被橫向交替地布置(例如，實(shí)現(xiàn)多個(gè)反向?qū)▍^(qū)段)?？蛇x地，附加地或可替換地，漂移層130包括從背面表面104延伸到漂移層120的具有第一摻雜濃度的至少一個(gè)摻雜區(qū)段，與從背面表面104延伸到移層120的具有第二摻雜濃度的至少一個(gè)摻雜區(qū)段相鄰近(例如，實(shí)現(xiàn)具有改進(jìn)的斷開(kāi)行為的半導(dǎo)體器件)。
[0054]第一構(gòu)造區(qū)段112被定位為與第一摻雜區(qū)段132至少部分橫向重疊。換言之，第一構(gòu)造區(qū)段112和第一摻雜區(qū)段132被定位在半導(dǎo)體襯底的相對(duì)的表面并且至少通過(guò)漂移層相互豎直地分開(kāi)，但是在半導(dǎo)體襯底的頂視圖中第一構(gòu)造區(qū)段112至少部分地橫向重疊第一摻雜區(qū)段132。因此，第一構(gòu)造區(qū)段112至少部分地影響漂移層120的面對(duì)第一摻雜區(qū)段132的部分。相應(yīng)地，第二構(gòu)造區(qū)段114和第二摻雜區(qū)段134被定位在半導(dǎo)體襯底的相對(duì)的表面并且至少通過(guò)漂移層相互豎直地分開(kāi)，但是在半導(dǎo)體襯底的頂視圖中第二構(gòu)造區(qū)段114至少部分地橫向重疊第二摻雜區(qū)段134。因此，第二構(gòu)造區(qū)段114至少部分地影響漂移層120的面對(duì)第二摻雜區(qū)段134的部分。可選地，第一構(gòu)造區(qū)段112可以至少在整個(gè)第一摻雜區(qū)段132之上橫向延伸，并且/或者第二構(gòu)造區(qū)段114可以至少在整個(gè)第二摻雜區(qū)段134之上橫向延伸，如圖1A所示。進(jìn)一步可選地，第一構(gòu)造區(qū)段112可以包括比第一摻雜區(qū)段132更大或更小的橫向尺寸，并且/或者第二構(gòu)造區(qū)段114可以包括比第二摻雜區(qū)段134更大或更小的橫向尺寸。
[0055]第一構(gòu)造區(qū)段112(例如，關(guān)于發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和尺寸)、第一摻雜區(qū)段132 (例如，關(guān)于導(dǎo)電性類型、摻雜濃度和尺寸)、第二構(gòu)造區(qū)段114(例如，關(guān)于發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和尺寸)以及第二摻雜區(qū)段134(例如，關(guān)于導(dǎo)電性類型、摻雜濃度和尺寸)被構(gòu)造為使得在半導(dǎo)體器件的接通狀態(tài)下漂移層的面對(duì)第一摻雜區(qū)段的部分內(nèi)的自由電荷載流子的第一平均密度與漂移層的面對(duì)第二摻雜區(qū)段的部分內(nèi)的自由電荷載流子的第二平均密度相差小于第二平均密度的20% (或者小于15%或者小于10% ) ο
[0056]換言之，可以使在主表面102的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)適應(yīng)于在背面表面104處的局部條件。與相對(duì)提供更低的電荷載流子電流或?qū)е赂叩妮d流子約束的摻雜區(qū)段定位的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)相比較，可以相對(duì)提供更高的電荷載流子電流或?qū)е赂偷妮d流子約束的摻雜區(qū)段來(lái)實(shí)現(xiàn)提供更低電荷載流子電流或?qū)е赂叩妮d流子約束的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)。換言之，背面集電極結(jié)構(gòu)和正面發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的相對(duì)應(yīng)的適應(yīng)構(gòu)造的組合能夠?qū)崿F(xiàn)在半導(dǎo)體器件的接通狀態(tài)下在自由電荷載流子的第一平均密度和自由電荷載流子的第二平均密度之間的差值可以被保持在第二平均密度的20%以下(或者在15%以下或者在10%以下)。
[0057]半導(dǎo)體器件100的接通狀態(tài)可以是這樣的狀態(tài)，其中絕緣柵雙極型晶體管裝置(例如，絕緣柵雙極型晶體管裝置所包括的所有發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的全部)提供在半導(dǎo)體器件100的正常或預(yù)期操作條件之下的最大總體電流，或者提供額定電流(例如，根據(jù)器件的規(guī)范)。例如，額定電流可以是這樣的電流，器件能夠?qū)τ诙嘤?0%(或者多于70%或者多于90% )的器件將達(dá)到的壽命在接通狀態(tài)下提供該電流。
[0058]具體區(qū)段內(nèi)的自由電荷載流子的平均密度可以是每體積或每漂移層裸片面積的自由電荷載流子的數(shù)量(例如，以及在接通狀態(tài)下到達(dá)恒定條件之后的在時(shí)間之上的平均)。由于結(jié)構(gòu)上的不均勻性(例如，發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的柵極、源極和/或本體區(qū)域的位置，或者不同的導(dǎo)電性類型，或者摻雜區(qū)段的摻雜密度)，所以自由電荷載流子的密度可以在漂移層120內(nèi)變化。然而，漂移層的面對(duì)第一摻雜區(qū)段132的部分122內(nèi)的自由電荷載流子的(第一)平均密度與漂移層的面對(duì)第二摻雜區(qū)段134的部分124內(nèi)的自由電荷載流子的(第二)平均密度相差小于第二平均密度的20%。
[0059]漂移區(qū)120的面對(duì)第一摻雜區(qū)段132的部分122可以是由比集電極層130的另一部分更靠近第一摻雜區(qū)段132定位的、漂移層120所占用的體積。相應(yīng)地，漂移區(qū)120的面對(duì)第二摻雜區(qū)段134的部分124可以是由比集電極層130的另一部分更靠近第二摻雜區(qū)段134定位的、漂移層120所占用的體積。換言之，如圖1A中的虛線所指示的在半導(dǎo)體襯底的橫截面中，漂移區(qū)120的面對(duì)第一摻雜區(qū)段132的部分122可以是漂移區(qū)120的定位在第一摻雜區(qū)段132上方的區(qū)域，并且漂移區(qū)120的面對(duì)第二摻雜區(qū)段134的部分124可以是漂移區(qū)120的定位在第二摻雜區(qū)段134上方的區(qū)域。
[0060]例如，第一摻雜區(qū)段132和第二摻雜區(qū)段134可以被構(gòu)造為使得第一摻雜區(qū)段132與第二摻雜區(qū)段134相比較能夠在半導(dǎo)體器件100的接通狀態(tài)下向(或者從)漂移層120提供(或者接收)更高平均密度的電荷載流子(電子電流或空穴電流)。此外，第一構(gòu)造區(qū)段122的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)和第二構(gòu)造區(qū)段124的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)可以被構(gòu)造為使得第二構(gòu)造區(qū)段124的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)與第一構(gòu)造區(qū)段122的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)相比較能夠在半導(dǎo)體器件100的接通狀態(tài)下向(或者從)漂移層120提供(或者接收)更高平均密度的電荷載流子或者電荷載流子電流(電子電流或空穴電流)。換言之，如果在主表面102處的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)將包括均勻的或同等的構(gòu)造，則第一摻雜區(qū)段132可以被構(gòu)造為在半導(dǎo)體器件100的接通狀態(tài)下與第二摻雜區(qū)段134相比較向漂移層120提供更高平均密度的電荷載流子或電荷載流子電流。相應(yīng)地，如果集電極層130將包括均勻的摻雜濃度和導(dǎo)電性類型，則第二構(gòu)造區(qū)段124的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)可以被構(gòu)造為在半導(dǎo)體器件100的接通狀態(tài)下與第一構(gòu)造區(qū)段122的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)相比較向漂移層120提供更高平均密度的電荷載流子或電荷載流子電流。例如，通過(guò)至少部分地相對(duì)于彼此地布置具有對(duì)于電荷載流子或電荷載流子電流的密度的相反效果的結(jié)構(gòu)，漂移層120的不同區(qū)段內(nèi)的自由電荷載流子的平均密度的所得到的變化可以被保持為低。
[0061]第一構(gòu)造區(qū)段112、第一摻雜區(qū)段132、第二構(gòu)造區(qū)段114和第二摻雜區(qū)段134的橫向尺寸或延伸可以在很寬的范圍內(nèi)變化。自由電荷載流子的橫向運(yùn)動(dòng)可以處于所使用的半導(dǎo)體材料內(nèi)的自由電荷載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度的范圍?？商鎿Q地，半導(dǎo)體器件100的半導(dǎo)體襯底的厚度可以在實(shí)踐中限制擴(kuò)散長(zhǎng)度，因?yàn)樽杂呻姾奢d流子可以在到達(dá)比半導(dǎo)體器件的厚度顯著地更大的橫向距離之前到達(dá)半導(dǎo)體襯底的背面。
[0062]例如，可選地，對(duì)于一個(gè)或多個(gè)上述方面附加地或可替換地，第一構(gòu)造區(qū)段112、第一摻雜區(qū)段132、第二構(gòu)造區(qū)段114和第二摻雜區(qū)段134可以各自包括大于漂移層120內(nèi)的自由電荷載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度的一半(或者大于一倍或者大于兩倍)或者大于半導(dǎo)體器件100的半導(dǎo)體襯底的厚度的一半(或者大于一倍或者大于兩倍)的橫向尺寸。比漂移層120內(nèi)的自由電荷載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度的一半或者半導(dǎo)體器件100的半導(dǎo)體襯底的厚度的一半大的區(qū)段可以導(dǎo)致在漂移層120的面對(duì)相應(yīng)區(qū)段的部分中的自由電荷載流子的局部密度的顯著變化。例如，通過(guò)在半導(dǎo)體襯底的相對(duì)面實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)相反的區(qū)段，這樣的變化可以被避免或者可以被保持為低。
[0063]第一構(gòu)造區(qū)段112、第一摻雜區(qū)段132、第二構(gòu)造區(qū)段114和第二摻雜區(qū)段134可以被布置在半導(dǎo)體襯底上的任意位置。例如，第一構(gòu)造區(qū)段112和第二構(gòu)造區(qū)段114可以被定位在半導(dǎo)體襯底的單元區(qū)段內(nèi)。單元區(qū)段區(qū)域可以由在半導(dǎo)體襯底的邊緣(例如，產(chǎn)生自將半導(dǎo)體襯底與晶片上的其他半導(dǎo)體裸片相分離)圍繞半導(dǎo)體襯底的邊緣區(qū)段(例如，包括邊緣終止結(jié)構(gòu)以便朝向邊緣減少電場(chǎng))所包圍。邊緣區(qū)段可以包括小于半導(dǎo)體襯底的橫向尺寸的四分之一(或者小于20%或者小于10% )的橫向?qū)挾龋?例如，但是大于半導(dǎo)體襯底的橫向尺寸的0.1 %、大于I %或者更大5% )。換言之，可以在靠近半導(dǎo)體襯底的中央的區(qū)域中實(shí)現(xiàn)用于均勻化自由電荷載流子的平均密度的措施。
[0064]半導(dǎo)體襯底的單元區(qū)段可以是在半導(dǎo)體襯底之上橫向擴(kuò)展的區(qū)段，其包括或提供多于在絕緣柵雙極型晶體管裝置的接通狀態(tài)下流過(guò)半導(dǎo)體器件100的絕緣柵雙極型晶體管裝置的電流的50% (或者多于70%、多于80%或者多于90% )的電流。例如，單元區(qū)段的大小可以取決于芯片的絕對(duì)電流額定值(即，總芯片大小)。
[0065]可選地，對(duì)于一個(gè)或多個(gè)上述方面附加地或可替換地，絕緣柵雙極型晶體管裝置可以包括在半導(dǎo)體器件100的半導(dǎo)體襯底的主表面102處的、半導(dǎo)體器件100的單元區(qū)段內(nèi)布置的多個(gè)構(gòu)造區(qū)段。此外，集電極層130可以包括在半導(dǎo)體器件100的半導(dǎo)體襯底的背面表面104處的、單元區(qū)段內(nèi)的多個(gè)摻雜區(qū)段。該多個(gè)構(gòu)造區(qū)段中的構(gòu)造區(qū)段和該多個(gè)摻雜區(qū)段中的摻雜區(qū)段可以被構(gòu)造為使得在半導(dǎo)體器件100的接通狀態(tài)下漂移層的面對(duì)該多個(gè)摻雜區(qū)段中的相應(yīng)摻雜區(qū)段的部分內(nèi)的自由電荷載流子的平均密度彼此相差小于單元區(qū)段內(nèi)的自由電荷載流子的平均密度的20%。換言之，可以使主表面102處的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)適應(yīng)于在單元區(qū)段之上的集電極層130內(nèi)的摻雜區(qū)段的分布，從而漂移層120的定位在單元區(qū)段中的部分內(nèi)的自由電荷載流子的平均密度可以被保持為低。這可以使在單元區(qū)段內(nèi)的溫度的變化保持為低。以此方式，例如，通過(guò)半導(dǎo)體器件100可提供或可切換的總電流可以增加并且/或者器件的生命周期或耐用性可以增加。
[0066]圖1B不出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件150的不意橫截面150。半導(dǎo)體器件150的實(shí)現(xiàn)類似于圖1A中所示的實(shí)現(xiàn)。然而，交替序列的第一構(gòu)造區(qū)段112和第二構(gòu)造區(qū)段114被布置在主表面102，與在背面表面104處的交替序列的第一摻雜區(qū)段132和第二摻雜區(qū)段134相對(duì)。更多細(xì)節(jié)和方面關(guān)于以上實(shí)施例(例如，圖1A)進(jìn)行描述。
[0067]圖2A不出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件200的不意橫截面。半導(dǎo)體器件200的實(shí)現(xiàn)類似于圖1A和圖1B中所示的實(shí)現(xiàn)。然而，交替序列的第一構(gòu)造區(qū)段112和第二構(gòu)造區(qū)段114被布置在主表面102，與在半導(dǎo)體襯底的單元區(qū)段內(nèi)的、背面表面104處的交替序列的第一摻雜區(qū)段132和第二摻雜區(qū)段134相對(duì)。在此情形下，第一摻雜區(qū)段132包括輕度P型摻雜并且第二摻雜區(qū)段包括高度P型摻雜。此外，集電極層的摻雜區(qū)段在半導(dǎo)體襯底的邊緣由輕度P型摻雜的邊緣區(qū)段232所圍繞，并且構(gòu)造區(qū)段在半導(dǎo)體襯底的邊緣處由邊緣終止區(qū)段216(例如，包括橫向邊緣終止結(jié)構(gòu)或保護(hù)環(huán))所圍繞。例如，與高度P型摻雜的區(qū)段114相對(duì)的構(gòu)造區(qū)段114包括這樣的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙發(fā)射極側(cè)絕緣柵，其能夠提供與和輕度P型摻雜的區(qū)段112相對(duì)的構(gòu)造區(qū)段112的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)相比較的電荷載流子或電荷載流子電流的更低的密度。例如，與輕度P型摻雜的區(qū)段112相比較，高度P型摻雜的區(qū)段114可以在斷開(kāi)期間以更長(zhǎng)的時(shí)間提供空穴，導(dǎo)致改進(jìn)的斷開(kāi)行為。漂移層120包括低的η型摻雜并且η型摻雜的場(chǎng)阻止層226被布置在漂移層120和集電極層之間。更多細(xì)節(jié)和方面關(guān)于以上實(shí)施例(例如，圖1A和圖1Β)進(jìn)行描述。
[0068]圖2Β示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件250的一部分(例如，在左邊的半導(dǎo)體襯底的中央和右邊的半導(dǎo)體襯底的邊緣之間)的橫截面。半導(dǎo)體器件250的實(shí)現(xiàn)類似于圖1A中所示的實(shí)現(xiàn)。在此情形下，第一摻雜區(qū)段132包括η型摻雜(例如，實(shí)現(xiàn)反向?qū)▍^(qū)段和η型短接(short))并且第二摻雜區(qū)段包括高度P型摻雜。此外，集電極層的摻雜區(qū)段在半導(dǎo)體襯底的邊緣由中度到高度P型摻雜的邊緣區(qū)段272所圍繞。第一構(gòu)造區(qū)段112通過(guò)相對(duì)第一摻雜區(qū)段132和鄰近摻雜區(qū)段的邊界定位的邊界構(gòu)造區(qū)段262與第二構(gòu)造區(qū)段114橫向分開(kāi)。此外，構(gòu)造區(qū)段在半導(dǎo)體襯底的邊緣處由邊緣終止區(qū)段268(例如，包括橫向邊緣終止結(jié)構(gòu)或保護(hù)環(huán))所圍繞，并且過(guò)渡構(gòu)造區(qū)段266被橫向布置在邊界構(gòu)造區(qū)段262中的一個(gè)邊界構(gòu)造區(qū)段和邊緣終止區(qū)段268之間。另外，中央構(gòu)造區(qū)段264被鄰近第二構(gòu)造區(qū)段114布置并且朝向半導(dǎo)體襯底的中央橫向延伸。
[0069]第一構(gòu)造區(qū)段112被構(gòu)造為能夠提供第一密度的電荷載流子或電荷載流子電流(例如，非常低的電流或者甚至零電流，例如，由于非常小的溝道寬度<〈〈y，或者例如由沒(méi)有柵極溝槽或者沒(méi)有實(shí)現(xiàn)去飽和溝道的源極區(qū)段所導(dǎo)致的甚至沒(méi)有溝道)，第二構(gòu)造區(qū)段114被構(gòu)造為能夠提供第二密度的電荷載流子或電荷載流子電流(例如，中間電流，例如由于中間溝道寬度y)，邊界構(gòu)造區(qū)段262被構(gòu)造為能夠提供第三密度的電荷載流子或電荷載流子電流(例如，非常高的電流，例如由于大的溝道寬度>>y)，中央構(gòu)造區(qū)段264被構(gòu)造為能夠提供第四密度的電荷載流子或電荷載流子電流(例如，非常高的電流，例如由于大的溝道寬度>>y)，邊緣終止區(qū)段268被構(gòu)造為能夠提供第五密度的電荷載流子或電荷載流子電流(例如，非常低的電流或者甚至零電流，例如由于非常小的溝道寬度<〈〈y或者甚至沒(méi)有溝道)，并且過(guò)渡構(gòu)造區(qū)段266被構(gòu)造為能夠提供第六密度的電荷載流子或電荷載流子電流(例如，低的電流，例如由于小的溝道寬度<y或者甚至沒(méi)有溝道)?？商鎿Q地，此外，例如，邊界構(gòu)造區(qū)段262或中央構(gòu)造區(qū)段264可以被看作第二構(gòu)造區(qū)段。更一般地，半導(dǎo)體器件250可以包括多個(gè)不同的構(gòu)造區(qū)段和多個(gè)不同的摻雜區(qū)段。更多細(xì)節(jié)和方面關(guān)于以上實(shí)施例(例如，圖1A和圖1B)進(jìn)行描述。
[0070]例如，可以在P型引導(dǎo)區(qū)段(例如，在半導(dǎo)體襯底的背面的最大的不間斷的P型區(qū)段)的至少一部分內(nèi)實(shí)現(xiàn)能夠提供高密度的電荷載流子或電荷載流子的電流(例如，通過(guò)增加的溝道寬度)的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)，以便促進(jìn)絕緣雙極型晶體管裝置的啟動(dòng)。
[0071]由絕緣柵雙極型晶體管裝置所包括的多個(gè)發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)可以以各種方式來(lái)實(shí)施。
[0072]圖3示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的絕緣柵雙極型晶體管裝置350的一部分的示意橫截面。絕緣柵雙極型晶體管裝置350包括這樣的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(例如，基于硅的或基于碳化硅的)，其包括集電極層360、漂移層370、多個(gè)本體區(qū)域380、多個(gè)源極區(qū)域385和多個(gè)柵極390 (例如，具有分布在絕緣柵雙極型晶體管裝置之上的類似的或同樣的結(jié)構(gòu))中的柵極390。多個(gè)源極區(qū)域385和漂移層370至少主要地包括第一導(dǎo)電性類型(例如，η型或p型)并且多個(gè)本體區(qū)域380和集電極層360至少主要地包括第二導(dǎo)電性類型(例如，P型或η型)。多個(gè)柵極390被布置為使得柵極390能夠?qū)е陆?jīng)過(guò)本體區(qū)域380的在源極區(qū)域385和漂移層370之間的導(dǎo)電溝道392。柵極390可以通過(guò)絕緣層394(例如，柵極氧化層)與至少本體區(qū)域380電絕緣。
[0073]換言之，第一和第二構(gòu)造區(qū)段的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)各自包括多個(gè)本體區(qū)域380、多個(gè)源極區(qū)域385和多個(gè)柵極390。多個(gè)源極區(qū)域385和漂移層370至少主要地包括第一導(dǎo)電性類型并且多個(gè)本體區(qū)域380和集電極層360至少主要地包括第二導(dǎo)電性類型。此外，多個(gè)柵極390被布置成使得柵極390能夠?qū)е陆?jīng)過(guò)本體區(qū)域380的在源極區(qū)域385和漂移層370之間的導(dǎo)電溝道392。
[0074]例如，如果半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的由集電極層360、漂移層370、多個(gè)本體區(qū)域380或多個(gè)源極區(qū)域385所占用的部分包括超過(guò)體積的50% (或者多于70%、多于80%或多于90% )的第二導(dǎo)電性類型的摻雜，則集電極層360、漂移層370、多個(gè)本體區(qū)域380和多個(gè)源極區(qū)域385可以主要地包括一種具體導(dǎo)電性類型。
[0075]多個(gè)柵極390可以被布置使得柵極390根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管原理導(dǎo)致經(jīng)過(guò)本體區(qū)域380的在源極區(qū)域385和漂移層370之間的導(dǎo)電溝道392。換言之，多個(gè)柵極390靠近本體區(qū)域380進(jìn)行布置但是通過(guò)絕緣層390與本體區(qū)域380電絕緣，從而在源極區(qū)域385和漂移層370之間的導(dǎo)電溝道392可以通過(guò)施加至柵極390的電壓進(jìn)行控制。
[0076]第一和第二構(gòu)造區(qū)段可以各自包括多個(gè)如圖3中所示的類似結(jié)構(gòu)。第一和第二構(gòu)造區(qū)段的柵極390和源極區(qū)域385可以被連接至分離的柵極和源極接觸件?？商鎿Q地，第一和第二構(gòu)造區(qū)段的柵極390和源極區(qū)域385可以被連接至共同的源極和/或柵極接觸件(例如，從而至少在絕緣柵雙極型晶體管裝置的接通狀態(tài)下基本相同的電壓被施加至第一和第二構(gòu)造區(qū)段的源極和/或柵極)。
[0077]在絕緣柵雙極型晶體管裝置350的接通狀態(tài)下，自由電荷載可以被主要地定位在漂移層370內(nèi)，從而自由電荷載流子的平均密度可以通過(guò)漂移層內(nèi)的自由電荷載流子的密度來(lái)表示。這還對(duì)于絕緣柵雙極型晶體管裝置的其他結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方式(例如，溝槽型絕緣柵雙極型晶體管裝置或者臺(tái)面型絕緣柵雙極型晶體管裝置)也可以是有效的。
[0078]可以通過(guò)注入離子在漂移層370內(nèi)形成多個(gè)本體區(qū)域380和多個(gè)源極區(qū)域385。然而，例如，多個(gè)本體區(qū)域380和多個(gè)源極區(qū)域385可以占用漂移層370的僅一小部分，從而漂移層370主要地包括第一導(dǎo)電性類型?？商鎿Q地，多個(gè)本體區(qū)域380可以被沉積在漂移層370上面，從而多個(gè)本體區(qū)域380可以是本體層的部分。此外，可以通過(guò)注入離子將多個(gè)源極區(qū)域385實(shí)現(xiàn)在本體層內(nèi)。
[0079]可以以各種方式來(lái)布置集電極層360、漂移層370、多個(gè)本體區(qū)域380、多個(gè)單元區(qū)域385和多個(gè)柵極390，以便實(shí)現(xiàn)發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)。例如，多個(gè)源極區(qū)域385和多個(gè)柵極390以及至該結(jié)構(gòu)的電連接件被定位在半導(dǎo)體器件的正面(主表面)，并且集電極層360以及至集電極層360的電接觸件被布置在半導(dǎo)體器件的背面，如圖3所示。
[0080]更多細(xì)節(jié)和方面關(guān)于以上實(shí)施例(例如，圖1A至圖1B)進(jìn)行描述。
[0081]漂移層370內(nèi)的自由電荷載流子平均密度之間的低的差異可以通過(guò)各種措施獲得或者由各種措施所導(dǎo)致，各種措施將在下文中解釋并且可以彼此獨(dú)立地或者以這些措施中的兩個(gè)或多個(gè)的組合來(lái)使用。
[0082]例如，可以控制向第一構(gòu)造區(qū)段112和第二構(gòu)造區(qū)段114提供的源極電流，從而獲得在絕緣柵雙極型晶體管裝置的接通狀態(tài)下的自由電荷載流子的期望分布。換言之，絕緣柵雙極型晶體管裝置可以包括源極電流供應(yīng)電路。該源極電流供應(yīng)電路可以在絕緣柵雙極型晶體管裝置的接通狀態(tài)下向定位在第一構(gòu)造區(qū)段中的源極區(qū)域提供第一平均源極電流，并且向定位在第二構(gòu)造區(qū)段中的源極區(qū)域提供第二平均源極電流。第一平均源極電流不同于第二平均源極電流。
[0083]平均源極電流可以是遍及區(qū)段平均的向源極提供的電流或者遍及區(qū)段(第一構(gòu)造區(qū)段和第二構(gòu)造區(qū)段)平均的每源極區(qū)域電流。換言之，可以限制不同區(qū)段內(nèi)的源極電流從而漂移層120內(nèi)的自由電荷載流子的平均密度的差可以保持為低。
[0084]對(duì)于源極電流的不同限制的可替換地或附加地，在第一構(gòu)造區(qū)段112和第二構(gòu)造區(qū)段114內(nèi)由源極區(qū)域所占用或覆蓋的面積的部分可以改變。換言之，定位在第一構(gòu)造區(qū)段112中的源極區(qū)域可以比由定位在第二構(gòu)造區(qū)段114的源極區(qū)域所覆蓋的第二構(gòu)造區(qū)段114的一部分覆蓋第一構(gòu)造區(qū)段112的更大的部分(由源極區(qū)域所占用的裸片面積的部分)。通過(guò)減少由源極區(qū)域所占用或覆蓋的區(qū)域的部分，在不同的區(qū)段提供的源極電流可以被改變，從而可以獲得在絕緣柵雙極型晶體管裝置的接通狀態(tài)下的自由電荷載流子的平均密度的期望分布。
[0085]例如，可以通過(guò)改變?cè)谠礃O注入期間的掩?；蛭囱谀^(qū)域的大小，可以獲得由源極區(qū)域所占用或覆蓋的區(qū)域的部分的變化。
[0086]對(duì)于一個(gè)或多個(gè)上述方面可替換地或附加地，用于控制在絕緣柵雙極型晶體管裝置的接通狀態(tài)下的電流流動(dòng)所使用的溝道寬度可以在不同的構(gòu)造區(qū)段內(nèi)變化。換言之，由定位在第一構(gòu)造區(qū)段112中的柵極可控制的平均溝道寬度可以比由定位在第二構(gòu)造區(qū)段114中的柵極可控制的平均溝道寬度更大。以此方式，與第一構(gòu)造區(qū)段112相比，顯著地更低的基極電流可以在第二構(gòu)造區(qū)段114內(nèi)生成，從而可以使自由電荷載流子的密度適應(yīng)集電極層實(shí)現(xiàn)方式。
[0087]另外，對(duì)于一個(gè)或多個(gè)上述方面可替換地或附加地，用于控制在絕緣柵雙極型晶體管裝置的接通狀態(tài)下的電流流動(dòng)所使用的溝道長(zhǎng)度可以在不同的構(gòu)造區(qū)段內(nèi)變化。換言之，由定位在第一構(gòu)造區(qū)段112中的柵極可控制的平均溝道長(zhǎng)度可以比由定位在第二構(gòu)造區(qū)段114中的柵極可控制的平均溝道長(zhǎng)度更大。以此方式，與第一構(gòu)造區(qū)段112相比，顯著地更低的基極電流可以在第二構(gòu)造區(qū)段114內(nèi)生成，從而可以使自由電荷載流子的密度適應(yīng)集電極層實(shí)現(xiàn)方式。
[0088]另外，對(duì)于一個(gè)或多個(gè)上述方面可替換地或附加地，發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)可以包括豎直(與主表面垂直)地延伸進(jìn)入包括多個(gè)本體區(qū)段的本體層的多個(gè)溝槽。此外，柵極被布置在該多個(gè)溝槽中的溝槽中。通過(guò)在經(jīng)過(guò)本體區(qū)段延伸進(jìn)入漂移層中的溝槽中實(shí)現(xiàn)柵極，可以提供溝槽型發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)和/或臺(tái)面型發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)。
[0089]圖4和圖10圖示不同單元類型的兩個(gè)示例的總覽。
[0090]圖4示出臺(tái)面型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)400的橫截面。臺(tái)面型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)400包括集電極層460 (例如，lel6到lel8/cm2的摻雜濃度)和在臺(tái)面型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)400的背面處的背面集電極金屬層462，背面集電極金屬層462用于至臺(tái)面型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)400的集電極層460的電接觸件464。此外，臺(tái)面型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)400包括鄰近集電極層460的漂移層470 (例如，η-型基礎(chǔ)的襯底)和鄰近漂移層470 (例如，5el2到lel4/cm2的摻雜濃度)的包括本體區(qū)域480 (例如，lel7到lel9/cm2的摻雜濃度)的本體層(例如，沉積或注入的)。另外，臺(tái)面型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)400包括鄰近本體區(qū)域480的源極區(qū)域485，源極區(qū)域485與用于電接觸件487的源極金屬層486相接觸。另外，例如，本體區(qū)域480還可以與源極金屬層486相接觸。此外，豎直地延伸進(jìn)入本體層的包括柵極490 (例如，多晶硅柵極)的溝槽以彼此之間的預(yù)定橫向距離布置。柵極可以通過(guò)柵極接線492 (未示出)電連接?？蛇x地，臺(tái)面型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)400可以在漂移層470和集電極層460之間包括場(chǎng)阻止層。
[0091]臺(tái)面型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)400包括表示臺(tái)面結(jié)構(gòu)的本體區(qū)域。臺(tái)面結(jié)構(gòu)包括一個(gè)橫向方向上的比另一橫向方向(例如，垂直的橫向方向)上的明顯更大(例如，相比之下大5倍或大10倍)的尺寸。例如，可以通過(guò)改變臺(tái)面結(jié)構(gòu)的橫向?qū)挾?例如，本體區(qū)域的橫向?qū)挾?來(lái)調(diào)整或改變局部載流子約束。對(duì)于具有大橫向?qū)挾?例如，大于5 μ m)的臺(tái)面型結(jié)構(gòu)的器件，臺(tái)面型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)400還可以被稱為帶型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)。
[0092]可選地，對(duì)于上述一個(gè)或多個(gè)方面可替換地或附加地，多個(gè)溝槽包括比該多個(gè)柵極所包括的柵極更多的溝槽。其余溝槽可以填充有間隔件結(jié)構(gòu)，從而可以通過(guò)在兩個(gè)相鄰柵極之間布置不同數(shù)量的間隔件結(jié)構(gòu)來(lái)改變柵極之間的距離。換言之，可以在多個(gè)溝槽的第一部分中布置柵極并且可以在多個(gè)溝槽的第二部分內(nèi)布置多個(gè)間隔件結(jié)構(gòu)。此外，半導(dǎo)體器件可以被構(gòu)造為在絕緣柵雙極型晶體管裝置的接通狀態(tài)下將多個(gè)間隔件結(jié)構(gòu)連接到源極電勢(shì)(例如，經(jīng)由通過(guò)一個(gè)或多個(gè)金屬層將間隔件結(jié)構(gòu)連接到源極區(qū)域)。另外，第一構(gòu)造區(qū)段112中的相鄰柵極(例如，最靠近的鄰居或者預(yù)定方向上的最靠近的鄰居)之間的間隔件結(jié)構(gòu)的平均數(shù)量可以小于第二構(gòu)造區(qū)段114中的相鄰柵極之間的間隔件結(jié)構(gòu)的平均數(shù)量。以此方式，通過(guò)柵極控制的每體積溝道區(qū)域可以發(fā)生變化，從而獲得自由電荷載流子的密度的期望分布。另外，可以使用在P型本體區(qū)之下的溝槽之間的η型阻擋層來(lái)增加載流子約束?？梢栽贗GBT結(jié)構(gòu)的第一構(gòu)造中實(shí)現(xiàn)η型阻擋體，而在IGBT結(jié)構(gòu)的第二構(gòu)造中不實(shí)現(xiàn)η型阻擋體。可替換地，第一和第二構(gòu)造中的不同的η型阻擋體劑量還導(dǎo)致在臺(tái)面型結(jié)構(gòu)前面的不同的電荷載流子密度。
[0093]圖5示出臺(tái)面型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)500的示意性三維視圖。臺(tái)面型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)500類似于圖4中所示的臺(tái)面型絕緣柵雙極型晶體管進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，但是包括如下的溝槽,溝槽包括連接到源極電勢(shì)的間隔件結(jié)構(gòu)570。所示的示例包括GS4接觸形式，其指示包含柵極的溝槽在橫向上后跟四個(gè)包含間隔件結(jié)構(gòu)570的溝槽(例如，與柵極相同的材料，但被連接到源極)。
[0094]圖6示出沿指示線A1-A2的圖5中所示的臺(tái)面型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)500的示意橫截面。在絕緣柵雙極型晶體管裝置的接通狀態(tài)下，柵極490被連接至或能夠被連接至柵極電勢(shì)或電壓\，并且間隔件結(jié)構(gòu)570被連接至或能夠被連接至源極電勢(shì)或電壓Vs。可替換地，如果在無(wú)源極區(qū)域485的情況下實(shí)現(xiàn)本體層的鄰近間隔件結(jié)構(gòu)的部分從而不能建立溝道，則間隔件結(jié)構(gòu)可以被連接至或能夠被連接至柵極電勢(shì)或電壓Vg。以此方式，可以給后端(BE)提供更加均勻地高反應(yīng)能力。柵極490和間隔件結(jié)構(gòu)通過(guò)絕緣層610 (例如，氧化硅)與鄰近的半導(dǎo)體材料電絕緣。此外，例如，圖6指出了臺(tái)面寬度W和臺(tái)面高度L以及可能的比例尺(例如，顯示I μ m)。
[0095]圖7示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的絕緣柵雙極型晶體管裝置700的示意橫截面。絕緣柵雙極型晶體管裝置700包括多個(gè)如上所述(例如，圖4-6)的臺(tái)面型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)。在此示例中，第一構(gòu)造區(qū)段710(例如，相鄰柵極之間沒(méi)有間隔件結(jié)構(gòu))中的相鄰柵極之間的間隔件結(jié)構(gòu)的平均數(shù)量小于第二構(gòu)造區(qū)段720(例如，相鄰柵極之間有一個(gè)到四個(gè)間隔件結(jié)構(gòu))中的相鄰柵極之間的間隔件結(jié)構(gòu)的平均數(shù)量。以此方式，通過(guò)柵極控制的每體積溝道區(qū)域可以發(fā)生變化，從而獲得自由電荷載流子的密度的期望分布。
[0096]換言之，圖7示出的通過(guò)MPT-1GBT的發(fā)射極結(jié)構(gòu)的橫斷面的示例。有效的活動(dòng)單元(具有連接至柵極電勢(shì)的溝槽的單元)的密度從左至右減小，從而源極電流由左到右減小。在圖中，僅緊靠柵極溝槽的臺(tái)面被連接到源極。所有臺(tái)面的接觸形式也是可能的，通過(guò)其載流子約束可以與源極電流(例如，通過(guò)源極電流供應(yīng)電路)一樣減少。
[0097]可選地，對(duì)于上述一個(gè)或多個(gè)方面可替換地或附加地，可以改變相鄰溝槽的平均距離以便影響自由電荷載流子的平均密度。換言之，位于第一構(gòu)造區(qū)段中的相鄰溝槽的平均距離可以與位于第二構(gòu)造區(qū)段中的相鄰溝槽的平均距離不同(例如，包括朝著第二構(gòu)造區(qū)段連續(xù)地或逐步地增加的距離)。
[0098]圖8A示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的絕緣柵雙極型晶體管裝置800的示意橫截面。該絕緣柵雙極型晶體管裝置800包括多個(gè)如上所述(例如，圖4-6)的臺(tái)面型發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)。在此示例中，相鄰柵極之間的間隔件結(jié)構(gòu)的數(shù)目恒定地為一。此外，定位在第一構(gòu)造區(qū)段810 (例如，包括遍及整個(gè)單元區(qū)段的最小距離)中的相鄰溝槽之間的平均距離可以小于定位在第二構(gòu)造區(qū)段820 (例如，包括持續(xù)地或逐步地增加的距離)中的相鄰溝槽之間的平均距離。以此方式，通過(guò)柵極控制的每體積溝道區(qū)域和電荷載流子密度(通過(guò)約束效果進(jìn)行控制)可以發(fā)生變化，從而獲得自由電荷載流子的密度的期望分布。
[0099]換言之，圖8A示出通過(guò)MPT-1GBT的發(fā)射極結(jié)構(gòu)的橫斷面的示例。單元中的臺(tái)面的寬度從左至右增加，從而載流子約束從左至右下降。
[0100]圖8B示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的絕緣柵雙極型晶體管裝置890的示意橫截面。該絕緣柵雙極型晶體管裝置890包括多個(gè)如上所述(例如，圖4-6)的臺(tái)面型發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)上。在此示例中，定位于第一構(gòu)造區(qū)段840中的溝槽內(nèi)的柵極490的平均深度大于定位于第二構(gòu)造區(qū)段850中的溝槽內(nèi)的柵極490的平均深度?？梢酝ㄟ^(guò)改變溝槽的深度和/或通過(guò)改變?cè)跍喜鄣牡撞康慕^緣層870的厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)柵極490的深度的變化，如圖SB所示。在溝槽的底部的絕緣層870的厚度可以朝著第二構(gòu)造區(qū)段850持續(xù)地或逐步地增加(降低溝槽內(nèi)的柵極的深度)，或者在溝槽的底部的絕緣層870的厚度可以在兩個(gè)或多個(gè)預(yù)定的或固定的厚度之間交替，從而柵極的平均深度發(fā)生變化，如圖8B所示。此夕卜，例如，通過(guò)過(guò)渡區(qū)段中的溝槽底部絕緣層的朝著邊緣的厚的厚度，載流子約束可以被減小并且有效溝道長(zhǎng)度可以被增加。
[0101]可以在半導(dǎo)體器件的主表面之上在兩個(gè)橫向方向上實(shí)現(xiàn)臺(tái)面寬度的變化。圖9A-9C示出了在半導(dǎo)體器件的中央的第一構(gòu)造區(qū)段910和第二構(gòu)造區(qū)段920和邊緣區(qū)段930內(nèi)的由線條所指示的包含柵極的溝槽的可能的橫向幾何形狀。換言之，圖9A-9C示出根據(jù)實(shí)施例的在帶型IGBT或臺(tái)面型IGBT中的溝槽(黑色線條)的不同實(shí)現(xiàn)方式的頂視圖。
[0102]圖10示出溝槽型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)1000的示意橫截面。溝槽型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)1000包括集電極層1060和在溝槽型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)1000的背面處的背面集電極金屬層1062，背面集電極金屬層1062用于至溝槽型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)1000的集電極層1060的電接觸件464。此外，溝槽型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)1000包括鄰近集電極層1060的漂移層1070(例如，η-型基礎(chǔ)的，襯底)和注入到漂移層1070中的本體區(qū)域1080。另外，溝槽型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)1000包括源極區(qū)域1085，其與用于注入到本體區(qū)域1080中的電接觸件1087的源極金屬層1086相接觸。另外，例如，本體區(qū)域1080還可以與源極金屬層1086相接觸。此外，豎直地延伸進(jìn)入本體層的包括柵極1090(例如，多晶硅柵極)的溝槽以彼此之間的預(yù)定橫向距離布置。柵極可以通過(guò)柵極接線1092(未示出)電連接。例如，形成柵極的結(jié)構(gòu)可以在絕緣柵雙極型晶體管裝置的之上一部分之上擴(kuò)展，從而連接定位于溝槽中的多個(gè)柵極1090?？蛇x地，臺(tái)面型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)1000可以在漂移層1070和集電極層1060之間包括場(chǎng)阻止層。
[0103]如已經(jīng)談及的，第一和第二構(gòu)造區(qū)段內(nèi)由源極區(qū)域所占用或覆蓋的區(qū)域的部分是可以發(fā)生變化。
[0104]圖11示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的絕緣柵雙極型晶體管裝置1100的示意頂視圖。絕緣柵雙極型晶體管裝置1100包括多個(gè)如上所述(例如，圖10)的溝槽型發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)。與由定位于第二構(gòu)造區(qū)段1120中的源極區(qū)域1085所覆蓋的第二構(gòu)造區(qū)段1120的部分相比，定位于第一構(gòu)造區(qū)段1110中的源極區(qū)域1085覆蓋第一構(gòu)造區(qū)段1110的更大的部分(由源極區(qū)域所占用的裸片區(qū)域的部分)。通過(guò)減小由源極區(qū)域1085所占用或覆蓋的區(qū)域的部分，在不同區(qū)段中所提供的源極電流可以發(fā)生變化，從而可以獲得在緣柵雙極型晶體管裝置1100的接通狀態(tài)下的自由電荷載流子的平均密度的期望分布。
[0105]換言之，圖11示出溝槽型IGBT的發(fā)射極結(jié)構(gòu)上的視圖的示例。每單元(1085表示η型源極區(qū)域，即活動(dòng)溝道區(qū)域)的溝道寬度從左至右減小。
[0106]可選地，對(duì)于上述一個(gè)或多個(gè)方面附加地或可替換地，多個(gè)溝槽中的每個(gè)溝槽圍繞多個(gè)本體區(qū)段中的一個(gè)本體區(qū)段。以此方式，可以實(shí)現(xiàn)溝槽型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)。在此情形下，例如，通過(guò)由溝槽所圍繞的相鄰本體區(qū)段間的平均距離的變化可以改變載流子約束。換言之，由定位于第一構(gòu)造區(qū)段中的溝槽所圍繞的相鄰本體區(qū)段(例如，最靠近的鄰居或者預(yù)定方向上的最靠近的鄰居)間的平均距離(例如，遍及相應(yīng)區(qū)段平均)可以與由定位于第二構(gòu)造區(qū)段中的溝槽所圍繞的相鄰本體區(qū)段間的平均距離不同。通過(guò)朝著第二構(gòu)造區(qū)段改變可能的電流源極的距離，可以獲得自由電荷載流子的所期望的平均密度。
[0107]圖12示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的絕緣柵雙極型晶體管裝置1200的示意頂視圖。絕緣柵雙極型晶體管裝置1200包括多個(gè)如上所述(例如，圖10)的溝槽型發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)。由定位于第一構(gòu)造區(qū)段1210中的溝槽1090所圍繞的相鄰本體區(qū)段(例如，最靠近的鄰居或者預(yù)定方向上的最靠近的鄰居)間的平均距離(例如，遍及相應(yīng)區(qū)段平均)可以小于由定位于第二構(gòu)造區(qū)段1220中的溝槽1090所圍繞的相鄰本體區(qū)段間的平均距離不同。通過(guò)朝著第二構(gòu)造區(qū)段1230增加可能的電流源極1085的距離，可以獲得自由電荷載流子的所期望的平均密度。
[0108]換言之，圖12示出溝槽IGBT的發(fā)射極結(jié)構(gòu)上的視圖。每單元的密度從左至右減小。
[0109]可選地，對(duì)于上述一個(gè)或多個(gè)方面附加地或可替換地，可以改變溝槽的深度以便橫向地影響載流子約束。換言之，定位于第一構(gòu)造區(qū)段中的溝槽的平均深度可以與定位于第二構(gòu)造區(qū)段中的溝槽的平均深度不同。深度延伸進(jìn)入到漂移層中的溝槽與僅輕輕輕延伸進(jìn)入本體區(qū)域的溝槽相比可以導(dǎo)致接通狀態(tài)下的更大的載流子約束或自由電荷載流子密度。因此，通過(guò)改變溝槽的深度，可以獲得自由電荷載流子的期望的平均密度。
[0110]圖13A示出可能的臺(tái)面接觸形式的頂視圖。第一構(gòu)造區(qū)段1310與第二構(gòu)造區(qū)段1320和邊緣區(qū)段1330相比包括用于接觸臺(tái)面的更低的接觸空穴密度。條帶表示在臺(tái)面和發(fā)射極接觸件之間的覆蓋氧化物的開(kāi)口?？梢酝ㄟ^(guò)朝著芯片邊緣1330增加接觸空穴密度來(lái)減小載流子約束效果，從而導(dǎo)致存在于接通狀態(tài)下的器件內(nèi)的存儲(chǔ)電荷的減小?？商鎿Q地，可以實(shí)現(xiàn)從裸片中央到邊緣區(qū)段的接觸空穴密度的減小或下降，以便在無(wú)η型源極遮蔽的情況下朝著邊緣減小溝道寬度。
[0111]圖13Β示出可能的源極注入形式的頂視圖。第一構(gòu)造區(qū)段1310與第二構(gòu)造區(qū)段1320和邊緣區(qū)段1330相比包括更高的平均源極注入?yún)^(qū)域。條帶代表注入的源極區(qū)域。還可以通過(guò)在朝著芯片邊緣1330的方向上的MOS (金屬氧化物半導(dǎo)體)溝道寬度的減小來(lái)減小器件內(nèi)的當(dāng)前的存儲(chǔ)電荷。
[0112]圖13C示出根據(jù)圖13Α和圖13Β中所示的實(shí)施例的組合的、可能的臺(tái)面接觸和可能的源極注入形式的頂視圖。
[0113]圖14Α根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有MOS溝道寬度的結(jié)構(gòu)的反向?qū)ń^緣柵雙極型晶體管(RC-1GBT)的正面的頂視圖并且圖14Β是其背面。圖14Α所示的條帶代表注入的源極區(qū)段。圖14Β中的正方形1440代表器件的η型導(dǎo)通漂移區(qū)段和集電極或陰極接觸件(短接)之間的η型型導(dǎo)通歐姆接觸區(qū)段。器件的操作中狀態(tài)下的電流密度分布可以通過(guò)無(wú)短接情況下的區(qū)段中的MOS溝道寬度的增加被均勻化。在此示例中，第一構(gòu)造區(qū)段1410包括短接的區(qū)域1440，而第二構(gòu)造區(qū)段1420和邊緣區(qū)段1430不包括短接。
[0114]可選地，對(duì)于上述一個(gè)或多個(gè)方面可替換地或附加地，可以適應(yīng)背面集電極層，使得從源極區(qū)域到集電極層的電流流動(dòng)可以主要地出現(xiàn)在單元區(qū)段中。換言之，集電極層可以包括單元區(qū)段(第一摻雜區(qū)段)中的第一平均摻雜物密度和邊緣區(qū)段(第二摻雜區(qū)段)中的第二平均摻雜物密度。第一平均摻雜物密度可以高于第二摻雜物密度。
[0115]圖15不出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件1500的不意橫截面。半導(dǎo)體器件1500包括根據(jù)一個(gè)或多個(gè)上述實(shí)施例的在第一構(gòu)造區(qū)段1510和第二構(gòu)造區(qū)段1520內(nèi)的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)(具有IGBT單元的區(qū)域)。此外，半導(dǎo)體器件1500包括在半導(dǎo)體器件1500的邊緣的包括多個(gè)邊緣終止結(jié)構(gòu)1532的邊緣區(qū)段1530，邊緣終止結(jié)構(gòu)用于朝著邊緣減小電場(chǎng)。此外，背面集電極層包括第一摻雜區(qū)段1510中的第一平均摻雜物密度1540(例如，P+型)和第二摻雜區(qū)段1530(弱摻雜的發(fā)射極區(qū)段)中的第二平均摻雜物密度1542 (例如，P型)。第一平均摻雜物密度1540大于第二摻雜物密度1542。
[0116]圖15圖示通過(guò)絕緣柵雙極型晶體管和邊緣的橫截面的示例，并且示出包括相反地減小的P型發(fā)射極摻雜的示意邊緣終止。例如，這可以保持載流子溢出為低。
[0117]在一些實(shí)施例中，集電極層可以包括延伸進(jìn)入集電極層到漂移層并且包括第一導(dǎo)電性類型反向?qū)▍^(qū)段。以此方式，可以提供具有改善的耐用性的反向?qū)ń^緣柵雙極型晶體管(RC-1GBT)。
[0118]圖16示出反向?qū)ń^緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)1600 (RC-1GBT)的示意背面視圖。絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)1600包括延伸進(jìn)入集電極層至漂移層、代表第一摻雜區(qū)段并且包括與單元區(qū)段1610內(nèi)的漂移層相同的導(dǎo)電性類型的反向?qū)▍^(qū)段1612。單元區(qū)段由不包括反向?qū)▍^(qū)段的引導(dǎo)區(qū)段1620圍繞。第二摻雜區(qū)段可以被布置在第一導(dǎo)通區(qū)段和/或引導(dǎo)區(qū)段1620之間。反向?qū)ń^緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)1600由邊緣區(qū)段1630圍繞。此夕卜，柵極焊盤(pán)1640靠近反向?qū)ń^緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)1600的角落進(jìn)行布置。
[0119]圖16示出處于中間1610的指示n+型條帶的背面掩模的布局。延伸的P型引導(dǎo)區(qū)段1620可以在背面靠近邊緣布置，其可以實(shí)現(xiàn)為快速恢復(fù)(snapback)自由特性。
[0120]例如，由主表面的實(shí)現(xiàn)方式所驅(qū)動(dòng)的載流子約束可以考慮相對(duì)的背面的發(fā)射極效率。例如，發(fā)射極效率可以受到用于柔性改善和/或場(chǎng)阻止變型的η型短接、ρ+型區(qū)段的密度和尺寸的影響。
[0121]圖17示出具有均勻的η+型區(qū)段的電流密度J。相對(duì)電壓Vra特性并且圖18示出具有非均勻的η+型區(qū)段的電流密度J。相對(duì)電壓Vra特性。圖示了平均二極管區(qū)域1710、平均P型引導(dǎo)區(qū)段1730的電流密度和平均總電流密度1720。
[0122]區(qū)段內(nèi)的電流密度的平均值(例如，圖17)示出P+型條帶在額定電流密度的區(qū)段中已經(jīng)被啟動(dòng)。然而，在條帶的區(qū)段(二極管區(qū)域)中的均值電流密度顯著低于P型引導(dǎo)區(qū)段中的均值電流密度。P型引導(dǎo)區(qū)段內(nèi)的源極側(cè)發(fā)射極效率可以被部分地降低或減小以便均勻化電流密度并且以此方式均勻化整個(gè)活動(dòng)區(qū)域之上的加熱。例如，針對(duì)仿真結(jié)構(gòu)相比于P型引導(dǎo)區(qū)段，η+型注入被部分地去除。這可能導(dǎo)致二極管區(qū)段和P型引導(dǎo)中的相等的均值電流密度(例如，圖18)。
[0123]圖19示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件1900的部分的示意橫截面。半導(dǎo)體器件1900包括絕緣柵雙極型晶體管裝置。絕緣柵雙極型晶體管裝置包括在半導(dǎo)體器件1900的半導(dǎo)體襯底的主表面1902處、布置在半導(dǎo)體器件的單元區(qū)段內(nèi)的多個(gè)構(gòu)造區(qū)段。多個(gè)構(gòu)造區(qū)段中的每個(gè)構(gòu)造區(qū)段1911-1915包括發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)。此外，絕緣柵雙極型晶體管裝置包括集電極層和漂移層1920。集電極層被布置在半導(dǎo)體器件1900的半導(dǎo)體襯底的背面表面1904并且漂移層1920被布置在集電極層和多個(gè)構(gòu)造區(qū)段的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)之間。另外，集電極層包括在半導(dǎo)體器件1900的半導(dǎo)體襯底的背面表面1904處的、單元區(qū)段內(nèi)的多個(gè)摻雜區(qū)段。多個(gè)摻雜區(qū)段中的摻雜區(qū)段1931-1935至少部分地包括不同的電荷載流子壽命、不同的導(dǎo)電性類型或不同的摻雜濃度。此外，多個(gè)構(gòu)造區(qū)段中的構(gòu)造區(qū)段1911-1915和多個(gè)摻雜區(qū)段中的摻雜區(qū)段1931-1935被構(gòu)造為使得在半導(dǎo)體器件的接通狀態(tài)下漂移層的面對(duì)多個(gè)摻雜區(qū)段中的相應(yīng)摻雜區(qū)段的部分內(nèi)自由電荷載流子的平均密度彼此相差小于單元區(qū)段內(nèi)的自由電荷載流子的平均密度的20%。
[0124]通過(guò)相對(duì)在背面的不同的摻雜區(qū)段、在主表面實(shí)現(xiàn)發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的不同的構(gòu)造，對(duì)不同的摻雜區(qū)段的自由電荷載流子的密度的變化的影響可以至少部分地被發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的不同構(gòu)造所補(bǔ)償，從而自由電荷載流子的平均密度之間的差可以被保持為低。以此方式，接通狀態(tài)下的在半導(dǎo)體襯底的至少部分之上的溫度分布可以被保持為非常均勻。因此，器件的生命周期或耐用性可以得到增加。
[0125]更多細(xì)節(jié)和方面關(guān)于以上實(shí)施例(例如，圖1A-圖2B)進(jìn)行描述。
[0126]半導(dǎo)體器件1900可以包括與關(guān)于所描述的概念或者以上所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例而所談及的一個(gè)或多個(gè)方面相對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)可選的、附加的特征。
[0127]圖20示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于形成包括絕緣柵雙極型晶體管裝置的半導(dǎo)體器件的方法2000的流程圖。方法2000包括至少形成2010被布置在半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體襯底的主表面的、絕緣柵雙極型晶體管裝置的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的第一構(gòu)造區(qū)段和絕緣柵雙極型晶體管裝置的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的第二構(gòu)造區(qū)段。此夕卜，方法2000包括形成2020被布置在半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體襯底的背面表面的絕緣柵雙極型晶體管裝置的集電極層。漂移層被布置在集電極層與第一構(gòu)造區(qū)段和第二構(gòu)造區(qū)段的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)之間。另外，集電極層至少包括與第二摻雜區(qū)段橫向地鄰近的第一摻雜區(qū)段，其中第一摻雜區(qū)段和第二摻雜區(qū)段包括不同的電荷載流子壽命、不同的導(dǎo)電性類型或不同的摻雜濃度。第一構(gòu)造區(qū)段被定位為與第一摻雜區(qū)段至少部分橫向重疊，并且第二構(gòu)造區(qū)段被定位為與第二摻雜區(qū)段至少部分橫向重疊。此外，第一構(gòu)造區(qū)段、第一摻雜區(qū)段、第二構(gòu)造區(qū)段和第二摻雜區(qū)段被構(gòu)造為使得在半導(dǎo)體器件的接通狀態(tài)下漂移層的面對(duì)第一摻雜區(qū)段的部分內(nèi)的自由電荷載流子的第一平均密度與漂移層的面對(duì)第二摻雜區(qū)段的部分內(nèi)的自由電荷載流子的第二平均密度相差小于自由電荷載流子的第二平均密度的20%。
[0128]方法2000可以包括一個(gè)或多個(gè)可選的附加動(dòng)作，其對(duì)應(yīng)于關(guān)于所描述的概念或者以上所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例而所談及的一個(gè)或多個(gè)方面。
[0129]一些實(shí)施例涉及實(shí)現(xiàn)包括在400V到1700V的范圍內(nèi)的阻塞電壓的絕緣柵雙極型晶體管器件的半導(dǎo)體器件。
[0130]一些實(shí)施例涉及這樣的絕緣柵雙極型晶體管器件，其具有發(fā)射極區(qū)的橫向變化以提供用于電流和等離子體密度的橫向優(yōu)化和改善的方式。
[0131]例如，圖8示出通過(guò)微型模式溝槽型絕緣柵雙極型晶體管(MPT-1GBT)的發(fā)射極結(jié)構(gòu)的橫斷面。單元中的臺(tái)面的寬度從左至右增加。臺(tái)面結(jié)構(gòu)的形狀可以包括各種幾何形狀(例如，條帶、島狀物、圓圈或類似的)。可替換地，單元節(jié)距可以保持恒定(例如，對(duì)于kGkS4單元，其中k表示接觸的臺(tái)面并且G和S分別表示柵極和源極溝槽)，其中源極臺(tái)面的接觸從左至右增加(例如，kGkSSSS-kGkSkSSS-kGkSkSkSS-kGkSkSkSkSkSkS)。一個(gè)示例在圖7中示出。
[0132]例如，提出的觀念和方法可以用于反向阻塞以及反向?qū)ń^緣柵雙極型晶體管。此外，附加地或可替換地，可以實(shí)現(xiàn)其他的提出的設(shè)計(jì)措施以便獲得期望的或致力于的溢出。
[0133]例如,對(duì)于反向?qū)ń^緣柵雙極型晶體管(RC-1GBT),還有可能在所謂的啟動(dòng)結(jié)構(gòu)(其在背面在特定區(qū)域區(qū)段之上不包括高度η型摻雜的短接以便提供足夠的啟動(dòng)擴(kuò)展)的區(qū)段中實(shí)現(xiàn)另一臺(tái)面寬度或還有其他的附加地或可替換地提出的設(shè)計(jì)措施，而不是在包括短接以便獲得或能夠?qū)崿F(xiàn)器件屬性的均勻性的區(qū)段中實(shí)現(xiàn)?？梢越⒏髤^(qū)域的三維(3D)結(jié)構(gòu)以便借助于器件仿真(例如，圖16)對(duì)此進(jìn)行演示?？梢酝ㄟ^(guò)均勻摻雜的n+型區(qū)段來(lái)替換正面的溝槽結(jié)構(gòu)(對(duì)于該仿真)。圖16示出處于中間的指示n+型條帶的背面掩模的布局。P+型條帶被布置在n+型條帶之間并且在條帶化的區(qū)段之間，并且邊緣是P+型引導(dǎo)區(qū)段布置的。延伸的P型引導(dǎo)區(qū)段可以在背面靠近邊緣布置，其可以實(shí)現(xiàn)為快速恢復(fù)自由特性。在右半邊(朝著器件的中央)有P+型條帶，其在IGBT模式下諸如空穴，以及n+型條帶，其在二極管模式下注入電子。區(qū)段內(nèi)的電流密度的平均值(例如，圖17)示出在P+型條帶在額定電流密度的區(qū)段中已經(jīng)被啟動(dòng)。然而，在條帶的區(qū)段(二極管區(qū)域)中的均值電流密度顯著低于P型引導(dǎo)區(qū)段中的均值電流密度。P型引導(dǎo)區(qū)段內(nèi)的源極側(cè)發(fā)射極效率可以被部分地降低或減小以便均勻化電流密度并且以此均勻化整個(gè)活動(dòng)區(qū)域之上的加熱。例如，針對(duì)仿真結(jié)構(gòu)相比于P型引導(dǎo)區(qū)段，n+型注入被部分地去除。這可能導(dǎo)致二極管區(qū)段和P型引導(dǎo)中的相等的均值電流密度(例如，圖18)。P型條帶中的交叉啟動(dòng)在此構(gòu)造中可以得到提升，因?yàn)榈偷碾娏髅芏仍趩?dòng)區(qū)段中更大。例如，\-在此構(gòu)造中更大，因?yàn)镮GBT模式中的活動(dòng)區(qū)域在此構(gòu)造中被有效地減小。通過(guò)節(jié)制源極側(cè)發(fā)射極效率(仿真結(jié)構(gòu)中的n+型摻雜)的下降或減小，V%sat增加可以被保持在限制內(nèi)。例如，選擇的構(gòu)造可能依賴于RC-1GBT的操作(例如，頻率、反饋模式)。
[0134]所描述的臺(tái)面寬度的減小還可以與器件的邊緣區(qū)段中的背面發(fā)射極效率的局部減小相結(jié)合以便增加所提出的措施的有效性。對(duì)此，背面發(fā)射極的摻雜高度或摻雜濃度可以被減小，或者可替換地或附加地，邊緣區(qū)段中的可選地存在的場(chǎng)阻止區(qū)的摻雜可以被增力口，或者可替換地或附加地，可以通過(guò)輻射技術(shù)(例如，光離子或電子)或者將重金屬(離子)擴(kuò)散到半導(dǎo)體材料中來(lái)實(shí)現(xiàn)自由電荷載流子的壽命的有意減小。
[0135]換言之，用來(lái)抵消上升的空穴電流的附加措施是省略邊緣區(qū)段中的背面發(fā)射極。而且，反向阻塞能力可能在這些結(jié)構(gòu)中受到影響。
[0136]附加地(或者可替換地)，可以實(shí)現(xiàn)源極區(qū)寬度和/或源極區(qū)長(zhǎng)度的有意減小或者還有不同區(qū)段中的源極區(qū)區(qū)段的省略，以便改變?cè)诓煌瑓^(qū)段中的自由電荷載流子的注入。
[0137]此外，附加地或者可替換地，可以實(shí)現(xiàn)不同區(qū)段內(nèi)的單元節(jié)距(例如，溝槽距離)的變化。
[0138]如果在更好地冷卻的區(qū)段中比在較少冷卻的區(qū)段中達(dá)成或者預(yù)期到更高的電流密度，則還有可能通過(guò)所提出的設(shè)計(jì)措施獲得在IGBT芯片內(nèi)的溫度分布的均勻化。
[0139]實(shí)施例還可以提供一種具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，用于當(dāng)該計(jì)算機(jī)程序被在計(jì)算機(jī)或處理器上執(zhí)行時(shí)執(zhí)行上述方法之一。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易認(rèn)識(shí)到各種上述方式的步驟可以由編程的計(jì)算機(jī)來(lái)執(zhí)行。本文中，一些實(shí)施例還意圖覆蓋計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器件，例如，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存介質(zhì)，其是機(jī)器或計(jì)算機(jī)可讀的并且編碼機(jī)器可執(zhí)行的或者計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的執(zhí)行程序，其中指令執(zhí)行上述方法的動(dòng)作中的一些或全部。程序存儲(chǔ)器件例如可以是數(shù)字存儲(chǔ)器、比如磁盤(pán)和磁帶的磁存儲(chǔ)介質(zhì)、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、或可選地可讀數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。實(shí)施例還意圖覆蓋被編程以執(zhí)行上述方法的動(dòng)作的計(jì)算機(jī)或者被編程以執(zhí)行上述方法的動(dòng)作的(現(xiàn)場(chǎng))可編程邏輯陣列((F)PLA)或(現(xiàn)場(chǎng))可編程門(mén)陣列((F) PGA)。
[0140]本說(shuō)明書(shū)和附圖僅僅例示了本公開(kāi)內(nèi)容的原理。因此應(yīng)理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)盡管本文沒(méi)有明確描述或顯示、但是體現(xiàn)本發(fā)明的原理并且包含在其精神和范圍內(nèi)的各種布置。此外，本文闡述的所有示例原理性地旨在明確地僅用于教學(xué)目的，以輔助讀者理解本公開(kāi)內(nèi)容的原理以及發(fā)明人為推動(dòng)本領(lǐng)域所貢獻(xiàn)的概念，并且將被理解為不限于這種具體闡述的示例和條件。而且，本文中闡述本公開(kāi)內(nèi)容的原理、方面和實(shí)施方式以及其【具體實(shí)施方式】的所有敘述旨在包含其所有等同方式。
[0141]應(yīng)當(dāng)理解表示為“用于……(執(zhí)行某個(gè)功能的)的裝置”的功能塊分別為包括如下電路裝置的功能塊，該電路裝置適于執(zhí)行某個(gè)功能。因此，也可以理解“用于某事物的裝置”為“被配置為或者適合于某事物的裝置”。被配置為執(zhí)行某個(gè)功能的裝置因此未意味著這樣的裝置必然(在給定的時(shí)間時(shí)刻)執(zhí)行所述功能。
[0142]可以通過(guò)使用專用硬件，比如“信號(hào)提供器”、“信號(hào)處理單元”、“處理器”、“控制器”等，以及能夠與適當(dāng)軟件關(guān)聯(lián)地執(zhí)行軟件的硬件來(lái)提供圖中所示各種單元的功能，這些單元包括稱作“裝置”、“用于提供傳感器信號(hào)的裝置”、“用于生成傳輸信號(hào)的裝置”等的任何功能塊。而且，本文中被描述為“裝置”的任何實(shí)體可以對(duì)應(yīng)于或者被實(shí)現(xiàn)為“一個(gè)或多個(gè)模塊”、“一個(gè)或多個(gè)裝置”、“一個(gè)或多個(gè)單元”等。在由處理器提供時(shí)，功能可以由單個(gè)專用處理器、由單個(gè)共享處理器或者由多個(gè)個(gè)別處理器提供，這些多個(gè)個(gè)別處理器中的一些個(gè)別處理器可以被共享。另外，不應(yīng)解釋術(shù)語(yǔ)“處理器”或者“控制器”的顯式使用為僅指代能夠執(zhí)行軟件的硬件并且可以隱含地指代而不限于數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)硬件、網(wǎng)絡(luò)處理器、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)、用于存儲(chǔ)軟件的只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和非易失性存儲(chǔ)裝置。也可以包括其它常規(guī)和/或定制硬件。
[0143]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這里的任何框圖代表體現(xiàn)本公開(kāi)內(nèi)容原理的示例電路裝置的概念視圖。相似地，將理解任何流程圖表、流程圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)變圖、偽代碼等代表可以基本上在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中代表、并且因此由計(jì)算機(jī)或者處理器執(zhí)行的各種過(guò)程，無(wú)論是否明確地示出這樣的計(jì)算機(jī)或者處理器。
[0144]另外，所附權(quán)利要求據(jù)此結(jié)合到【具體實(shí)施方式】中，其中每個(gè)權(quán)利要求可以自行代表一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例。盡管每個(gè)權(quán)利要求可以自行代表一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，但是將指出——雖然從屬權(quán)利要求可以在權(quán)利要求書(shū)中是指與一個(gè)或者多個(gè)其它權(quán)利要求的具體組合，但是——其它實(shí)施例也可以包括從屬權(quán)利要求與每個(gè)其它從屬權(quán)利要求的主題內(nèi)容的組合。除非陳述未旨在于具體組合，則這樣的組合也在這里被提出。另外，旨在于也向任何其它獨(dú)立權(quán)利要求包括權(quán)利要求的特征，即使未直接使這一權(quán)利要求引用該獨(dú)立權(quán)利要求。
[0145]還將指出在說(shuō)明書(shū)中或者在權(quán)利要求書(shū)中公開(kāi)的方法可以由設(shè)備實(shí)施，該設(shè)備具有用于執(zhí)行這些方法的相應(yīng)動(dòng)作中的每個(gè)動(dòng)作的裝置。
[0146]另外將理解，在說(shuō)明書(shū)或者權(quán)利要求中所公開(kāi)的多個(gè)動(dòng)作或者功能的公開(kāi)內(nèi)容可以不被解釋為在具體順序內(nèi)。因此，多個(gè)動(dòng)作或者功能的公開(kāi)內(nèi)容不會(huì)將這些限于特定順序，除非這樣的動(dòng)作或者功能出于技術(shù)原因而不可互換。另外，在一些實(shí)施例中，單個(gè)動(dòng)作可以包括或者可以分解成多個(gè)子動(dòng)作。除非明示地排除，則可以包括這樣的子動(dòng)作可以被包括并且作為這一單個(gè)動(dòng)作的公開(kāi)內(nèi)容的子部分。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體器件，包括絕緣柵雙極型晶體管裝置，所述絕緣柵雙極型晶體管裝置至少包括發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的第一構(gòu)造區(qū)段和發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的第二構(gòu)造區(qū)段，其中所述第一構(gòu)造區(qū)段和所述第二構(gòu)造區(qū)段被布置在所述半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體襯底的主表面處， 其中所述絕緣柵雙極型晶體管裝置包括集電極層和漂移層，其中所述集電極層被布置在所述半導(dǎo)體器件的所述半導(dǎo)體襯底的背面表面處，并且所述漂移層被布置在所述集電極層與所述第一構(gòu)造區(qū)段和所述第二構(gòu)造區(qū)段的所述發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)之間， 其中所述集電極層至少包括與第二摻雜區(qū)段橫向地鄰近的第一摻雜區(qū)段，其中所述第一摻雜區(qū)段和所述第二摻雜區(qū)段包括不同的電荷載流子壽命、不同的導(dǎo)電性類型或不同的摻雜濃度， 其中所述第一構(gòu)造區(qū)段被定位為與所述第一摻雜區(qū)段至少部分橫向重疊，并且所述第二構(gòu)造區(qū)段被定位為與所述第二摻雜區(qū)段至少部分橫向重疊， 其中所述第一構(gòu)造區(qū)段、所述第一摻雜區(qū)段、所述第二構(gòu)造區(qū)段和所述第二摻雜區(qū)段被構(gòu)造為使得在所述半導(dǎo)體器件的接通狀態(tài)下所述漂移層的面對(duì)所述第一摻雜區(qū)段的部分內(nèi)的自由電荷載流子的第一平均密度與所述漂移層的面對(duì)所述第二摻雜區(qū)段的部分內(nèi)的自由電荷載流子的第二平均密度相差小于自由電荷載流子的所述第二平均密度的20%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一構(gòu)造區(qū)段、所述第一摻雜區(qū)段、所述第二構(gòu)造區(qū)段和所述第二摻雜區(qū)段各自包括大于所述漂移層內(nèi)的自由電荷載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度的一半或者大于所述半導(dǎo)體器件的所述半導(dǎo)體襯底的厚度的一半的橫向尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一摻雜區(qū)段和所述第二摻雜區(qū)段被構(gòu)造為使得所述第一摻雜區(qū)段能夠在所述半導(dǎo)體器件的接通狀態(tài)下和所述第二摻雜區(qū)段相比向所述漂移層提供更高平均密度的電荷載流子，其中所述第一構(gòu)造區(qū)段的所述發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)和所述第二構(gòu)造區(qū)段的所述發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)被構(gòu)造為使得所述第二構(gòu)造區(qū)段的所述發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)能夠在所述半導(dǎo)體器件的接通狀態(tài)下和所述第一構(gòu)造區(qū)段的所述發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)相比向所述漂移層提供更高平均密度的電荷載流子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一構(gòu)造區(qū)段被定位為與所述第二構(gòu)造區(qū)段橫向鄰近。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述漂移層至少主要地包括第一導(dǎo)電性類型并且所述集電極層至少主要地包括第二導(dǎo)電性類型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一構(gòu)造區(qū)段和所述第二構(gòu)造區(qū)段被定位在所述半導(dǎo)體襯底的單元區(qū)段內(nèi)，其中所述單元區(qū)段由在所述半導(dǎo)體襯底的邊緣圍繞所述半導(dǎo)體襯底的邊緣區(qū)段所橫向包圍，其中所述邊緣區(qū)段包括小于所述半導(dǎo)體襯底的橫向尺寸的四分之一的寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述絕緣柵雙極型晶體管裝置包括在所述半導(dǎo)體器件的所述半導(dǎo)體襯底的所述主表面處、布置在所述半導(dǎo)體器件的單元區(qū)段內(nèi)的多個(gè)構(gòu)造區(qū)段，其中所述集電極層包括在所述半導(dǎo)體器件的所述半導(dǎo)體襯底的所述背面表面處、布置在所述單元區(qū)段內(nèi)的多個(gè)摻雜區(qū)段，其中所述多個(gè)構(gòu)造區(qū)段中的所述構(gòu)造區(qū)段和所述多個(gè)摻雜區(qū)段中的摻雜區(qū)段被構(gòu)造為使得在所述半導(dǎo)體器件的接通狀態(tài)下所述漂移層的面對(duì)所述多個(gè)摻雜區(qū)段中的相應(yīng)摻雜區(qū)段的部分內(nèi)的自由電荷載流子的平均密度彼此相差小于所述單元區(qū)段內(nèi)的自由電荷載流子的平均密度的20%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一構(gòu)造區(qū)段和所述第二構(gòu)造區(qū)段的所述發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)各自包括多個(gè)本體區(qū)域、多個(gè)源極區(qū)域和多個(gè)柵極，其中所述多個(gè)源極區(qū)域和所述漂移層至少主要地包括第一導(dǎo)電性類型，其中所述多個(gè)本體區(qū)域和所述集電極層至少主要地包括第二導(dǎo)電性類型，其中所述多個(gè)柵極被布置為使得所述柵極能夠?qū)е卤榧八霰倔w區(qū)域的在所述源極區(qū)域和所述漂移層之間的導(dǎo)電溝道。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中所述絕緣柵雙極型晶體管裝置包括源極電流供應(yīng)電路，所述源極電流供應(yīng)電路被配置為在所述絕緣柵雙極型晶體管裝置的接通狀態(tài)下向定位于所述第一構(gòu)造區(qū)段中的所述源極區(qū)域提供第一平均源極電流并且向定位于所述第二構(gòu)造區(qū)段中的所述源極區(qū)域提供第二平均源極電流，其中所述第一平均源極電流不同于所述第二平均源極電流。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中與由定位于所述第二構(gòu)造區(qū)段中的所述源極區(qū)域所覆蓋的所述第二構(gòu)造區(qū)段的部分相比，定位于所述第一構(gòu)造區(qū)段中的所述源極區(qū)域覆蓋所述第一構(gòu)造區(qū)段的更大的部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中由定位于所述第一構(gòu)造區(qū)段中的所述柵極可控制的平均溝道寬度比由定位于所述第二構(gòu)造區(qū)段中的所述柵極可控制的平均溝道寬度更大。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一構(gòu)造區(qū)段的所述發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)和所述第二構(gòu)造區(qū)段的所述發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)包括豎直延伸進(jìn)入包括所述多個(gè)本體區(qū)段的本體層中的多個(gè)溝槽，其中所述柵極被布置在所述多個(gè)溝槽中的溝槽中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件，其中定位于所述第一構(gòu)造區(qū)段中的溝槽的平均深度不同于定位于所述第二構(gòu)造區(qū)段中的溝槽的平均深度。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件，其中定位于所述第一構(gòu)造區(qū)段中的溝槽內(nèi)的所述柵極的平均深度不同于定位于所述第二構(gòu)造區(qū)段中的溝槽內(nèi)的所述柵極的平均深度。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件，其中定位于所述第一構(gòu)造區(qū)段中的相鄰溝槽間的平均距離不同于定位于所述第二構(gòu)造區(qū)段中的相鄰溝槽間的平均距離。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件，其中所述多個(gè)溝槽中的每個(gè)溝槽圍繞所述多個(gè)本體區(qū)段中的一個(gè)本體區(qū)段，其中由定位于所述第一構(gòu)造區(qū)段中的溝槽所圍繞的相鄰本體區(qū)段間的平均距離不同于由定位于所述第二構(gòu)造區(qū)段中的溝槽所圍繞的相鄰本體區(qū)段間的平均距離。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件，其中柵極被布置在所述多個(gè)溝槽的第一部分中，并且多個(gè)間隔件結(jié)構(gòu)被布置在所述多個(gè)溝槽的第二部分中，其中所述第一構(gòu)造區(qū)段中的相鄰柵極之間的間隔件結(jié)構(gòu)的平均數(shù)量不同于所述第二構(gòu)造區(qū)段中的相鄰柵極之間的間隔件結(jié)構(gòu)的平均數(shù)量。
18.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第二摻雜區(qū)段是延伸進(jìn)入所述集電極層中至所述漂移層的反向?qū)▍^(qū)段并且包括第一導(dǎo)電性類型。
19.一種半導(dǎo)體器件，包括絕緣柵雙極型晶體管裝置，所述絕緣柵雙極型晶體管裝置包括在所述半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體襯底的主表面處、布置在所述半導(dǎo)體器件的單元區(qū)段內(nèi)的多個(gè)構(gòu)造區(qū)段，其中所述多個(gè)構(gòu)造區(qū)段中的每個(gè)構(gòu)造區(qū)段包括發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)， 其中所述絕緣柵雙極型晶體管裝置包括集電極層和漂移層，其中所述集電極層被布置在所述半導(dǎo)體器件的所述半導(dǎo)體襯底的背面表面處，并且所述漂移層被布置在所述集電極層與所述多個(gè)構(gòu)造區(qū)段的所述發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)之間， 其中所述集電極層包括在所述半導(dǎo)體器件的所述半導(dǎo)體襯底的所述背面表面處的、所述單元區(qū)段內(nèi)的多個(gè)摻雜區(qū)段，其中所述多個(gè)摻雜區(qū)段中的所述摻雜區(qū)段至少部分地包括不同的電荷載流子壽命、不同的導(dǎo)電性類型或不同的摻雜濃度， 其中所述多個(gè)構(gòu)造區(qū)段中的所述構(gòu)造區(qū)段和所述多個(gè)摻雜區(qū)段中的所述摻雜區(qū)段被構(gòu)造為使得在所述半導(dǎo)體器件的接通狀態(tài)下所述漂移層的面對(duì)所述多個(gè)摻雜區(qū)段中的相應(yīng)摻雜區(qū)段的部分內(nèi)的自由電荷載流子的平均密度彼此相差小于所述單元區(qū)段內(nèi)的自由電荷載流子的平均密度的20%。
20.一種用于形成半導(dǎo)體器件的方法，所述半導(dǎo)體器件包括絕緣柵雙極型晶體管裝置，所述方法包括: 至少形成被布置在所述半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體襯底的主表面處的、所述絕緣柵雙極型晶體管裝置的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的第一構(gòu)造區(qū)段和所述絕緣柵雙極型晶體管裝置的發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的第二構(gòu)造區(qū)段；以及 形成被布置在所述半導(dǎo)體器件的所述半導(dǎo)體襯底的背面表面處的、所述絕緣柵雙極型晶體管裝置的集電極層，其中漂移層被布置在所述集電極層與所述第一構(gòu)造區(qū)段的所述發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)和所述第二構(gòu)造區(qū)段的所述發(fā)射極側(cè)絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)之間， 其中所述集電極層至少包括與第二摻雜區(qū)段橫向地鄰近的第一摻雜區(qū)段，其中所述第一摻雜區(qū)段和所述第二摻雜區(qū)段包括不同的電荷載流子壽命、不同的導(dǎo)電性類型或不同的摻雜濃度， 其中所述第一構(gòu)造區(qū)段被定位為與所述第一摻雜區(qū)段至少部分橫向重疊，并且所述第二構(gòu)造區(qū)段被定位為與所述第二摻雜區(qū)段至少部分橫向重疊， 其中所述第一構(gòu)造區(qū)段、所述第一摻雜區(qū)段、所述第二構(gòu)造區(qū)段和所述第二摻雜區(qū)段被構(gòu)造為使得在所述半導(dǎo)體器件的接通狀態(tài)下所述漂移層的面對(duì)所述第一摻雜區(qū)段的部分內(nèi)的自由電荷載流子的第一平均密度與所述漂移層的面對(duì)所述第二摻雜區(qū)段的部分內(nèi)的自由電荷載流子的第二平均密度相差小于自由電荷載流子的所述第二平均密度的20%。
【文檔編號(hào)】H01L29/739GK104518016SQ201410508511
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】J·G·拉文, H-J·舒爾策, R·巴布斯克 申請(qǐng)人:英飛凌科技股份有限公司