【技术实现步骤摘要】
具有降低的正向恢复电压的反向导通绝缘栅双极晶体管
技术介绍
[0001]反向导通绝缘栅双极晶体管(RC
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IGBT)将绝缘栅双极晶体管(IGBT)和续流二极管集成在单个芯片(管芯)上。许多IGBT应用具有其中续流电流从发射极流动到集电极的模式。对于这样的续流操作而言,续流二极管被反并联连接到IGBT。
[0002]可以在集成的二极管的阳极处使用如IGBT那样的沟槽图案化处理以提供改进的二极管开关耐用性。在二极管区中形成的所得到的沟槽电极将集成的二极管的阳极与高电场屏蔽,这避免了穿通并且因此提供了开关耐用性。具有足够高的开关耐用性的RC
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IGBT可以被使用在采用硬开关的应用中。在硬开关的情况下,在导通
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断开转变期间电压和电流被施加到IGBT。因此,当使IGBT硬开关时,集电极电流和集电极
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发射极电压急剧地改变。
[0003]然而,增加IGBT开关耐用性典型地导致针对集成的二极管的更高的正向恢复电压(Vfr)。当IGBT导通时,二极管阻断。随着IGBT开始关断并且IGBT的开关电流开始换向到二极管中,IGBT的集电极
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发射极电压开始增加,并且二极管电压反过来开始下降。随着电流继续换向到二极管中,发生二极管电压的下冲。该下冲通常被称为二极管的正向恢复电压(Vfr)。正向恢复电压Vfr的峰值可能是明显的。例如,对于1200V技术而言,大约300V的Vfr并不罕见。这样的Vfr可能干扰邻近的IGBT的工作并且损坏用于IGBT的栅极驱动器电路 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种功率半导体器件,包括:半导体衬底,其包括IGBT(绝缘栅双极晶体管)区和二极管区,IGBT区包括IGBT,二极管区包括二极管,IGBT区在顶视图中具有第一区域并且二极管区在顶视图中具有第二区域,其中IGBT区包括多个第一沟槽,所述多个第一沟槽包括第一沟槽电极并且垂直于半导体衬底的第一主表面延伸,其中二极管区包括多个第二沟槽,所述多个第二沟槽具有第二沟槽电极并且垂直于半导体衬底的第一主表面延伸,其中所述多个第一沟槽提供在IGBT区中的第一沟槽电极和半导体衬底之间的第一电容,并且所述多个第二沟槽提供在二极管区中的第二沟槽电极和半导体衬底之间的第二电容,其中第二电容的按第二区域的电容密度小于第一电容的按第一区域的电容密度。2.根据权利要求1所述的功率半导体器件,其中第二电容的按第二区域的电容密度是第一电容的按第一区域的电容密度的1/10到2/3。3.根据权利要求1所述的功率半导体器件,其中所述多个第一沟槽在半导体衬底中延伸到第一深度,其中所述多个第二沟槽在半导体衬底中延伸到第二深度,并且其中第二深度小于第一深度。4.根据权利要求1所述的功率半导体器件,其中第二沟槽电极和半导体衬底之间的绝缘层比第一沟槽电极和半导体衬底之间的绝缘层厚。5.根据权利要求1所述的功率半导体器件,其中第二沟槽电极和半导体衬底之间的绝缘层的介电常数小于第一沟槽电极和半导体衬底之间的绝缘层的介电常数。6.根据权利要求1所述的功率半导体器件,进一步包括:多个第一接触沟槽,其在IGBT区中垂直于半导体衬底的第一主表面延伸;以及多个第二接触沟槽,其在二极管区中垂直于半导体衬底的第一主表面延伸,其中二极管区中的相邻的第二沟槽之间的第二接触沟槽的侧壁区域的平均密度大于IGBT区中的相邻的第一沟槽之间的第一接触沟槽的侧壁区域的平均密度。7.根据权利要求6所述的功率半导体器件,其中至少两个第二接触沟槽被部署在二极管区中的相邻的第二沟槽之间,并且其中单个第一接触沟槽被部署在IGBT区中的相邻的第一沟槽之间。8.根据权利要求6所述的功率半导体器件,其中至少四个接触沟槽被部署在二极管区中的相邻的第二沟槽之间,并且其中单个第一接触沟槽被部署在IGBT区中的相邻的第一沟槽之间。9.根据权利要求6所述的功率半导体器件,其中半导体衬底的在所述多个第二接触沟槽的侧壁处的掺杂浓度低于半导体衬底的在所述多个第二接触沟槽的底部处的掺杂浓度。10.根据权利要求1所述的功率半导体器件,进一步包括:多个第一接触沟槽,其在IGBT区中垂直于半导体衬底的第一主表面延伸;以及多个第二接触沟槽,其在二极管区中垂直于半导体衬底的第一主表面延伸,其中第二接触沟槽的侧壁区域的按第二区域的平均密度大于第一接触沟槽的侧壁区域的按第一区域的平均密度。11.根据权利要求1所述的功率半导体器件,进一步包括:
多个第一接触沟槽,其在IGBT区中垂直于半导体衬底的第一主表面延伸;以及多个第二接触沟槽,其在二极管区中垂直于半导体衬底的第一主表面延伸,其中单个第一接触沟槽被部署在IGBT区中的相邻的第一沟槽之间,其中单个第二接触沟槽被部署在二极管区中的相邻的第二沟槽之间,其中第二接触沟槽具有大于第一接触沟槽的平均宽度的平均宽度。12.一种功率半导体器件,包括:半导体衬底,其包括具有IGBT的IGBT区和具有二极管的二极管区,其中IGBT区包括垂直于半导体衬底的第一主表面延伸的多个第一沟槽,其中二极管区包括垂直于半导体衬底的第一主表面延伸的多个第二沟槽,其中第二沟槽中的相邻...
【专利技术属性】
技术研发人员:C,
申请(专利权)人:英飞凌科技奥地利有限公司,
类型:发明
国别省市:
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