專利名稱：反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率電子器件的領(lǐng)域，更具體來說，涉及如權(quán)利要求1的前序部分所述的反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置以及如權(quán)利要求13所述的具有這種反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置的轉(zhuǎn)換
ο
背景技術(shù)：
在US 2008/0135871 Al中，描述如圖1所示的反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置200'(反向?qū)ń^緣柵雙極晶體管(RC-IGBT))，它在一個(gè)晶圓100中包括具有內(nèi)置續(xù)流二極管的絕緣柵雙極晶體管。如圖1所示，這種反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置200’包括η型基層101，它具有作為集成IGBT的發(fā)射極側(cè)104的第一主側(cè)以及作為IGBT的集電極側(cè)103并且與發(fā)射極側(cè)104 相對(duì)的第二主側(cè)。第四P型層4設(shè)置在發(fā)射極側(cè)104上。在第四層4上，設(shè)置具有比基層 101更高摻雜的第三η型層3。第六電絕緣層6設(shè)置在發(fā)射極側(cè)104上，覆蓋第四層4和基層101，并且部分覆蓋第三層3。導(dǎo)電第五層5完全嵌入第六層6中。在第四層4的中心部分之上，沒有設(shè)置第三或第六層3、6。在第四層4的這個(gè)中心部分上，設(shè)置第一電接觸8，它還覆蓋第六層6。第一電接觸8與第三層3和第四層4直接電接觸，但是與第五層5電絕緣。在第二主側(cè)，作為緩沖層所形成的第七層7設(shè)置在基層101上。在第七層7，η型第一層1和P型第二層2在平面中交替設(shè)置。第一層1以及第七層7具有比基層101更高的摻雜。第二電接觸9設(shè)置在集電極側(cè)103上，它覆蓋第一和第二層1、2，并且與它們直接電接觸。在這種反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置200’中，續(xù)流二極管在其一部分形成二極管的陰極的第二電接觸9、形成二極管的陰極區(qū)的η型第一層1、其一部分形成二極管基層的基層101、 其一部分形成二極管的陽極區(qū)的P型第四層4以及形成二極管的陽極的第一電接觸8之間形成。絕緣柵雙極晶體管(IGBT)在其一部分形成IGBT的集電極電極的第二電接觸9、 形成IGBT的集電極區(qū)的ρ型第二層2、其一部分形成IGBT基層的基層101、其一部分形成 IGBT的ρ基區(qū)的第四層4、形成IGBT的η型源區(qū)的第三層3以及形成發(fā)射極電極的第一電接觸8之間形成。在IGBT的通態(tài)期間，溝道朝η基層在發(fā)射極電極、源區(qū)和ρ基區(qū)之間形成。η型第一層1包括具有第三區(qū)寬度16的多個(gè)第三區(qū)15。ρ型第二層2包括具有第四區(qū)寬度26的多個(gè)第四區(qū)25。第二層2形成連續(xù)層，其中每個(gè)第三區(qū)15由連續(xù)第二層2 包圍。圖2中，示出通過沿圖1的線條A-A的截面的整個(gè)晶圓面積之上的第一和第二層 1、2。這個(gè)線條也在圖2中示出，以便示出RC-IGBT200’在晶圓100的整個(gè)平面之上不具有第一和第二層1、2的相同結(jié)構(gòu)。在圖的上部(參見線條A-A)，示出規(guī)則設(shè)置的第三區(qū)15和第四區(qū)25的結(jié)構(gòu)。在圖2的下部，示出第二層2還包括第五區(qū)27(在圖中由虛線包圍)，它具有比任何第四區(qū)25的寬度26更大的第五區(qū)寬度28。第五區(qū)27的寬度28加上第三區(qū)15的寬度 16比第四區(qū)25的寬度26加上第三區(qū)15的寬度16要大1. 5至5倍。使用這種結(jié)構(gòu)，以便獲得大ρ摻雜區(qū)供改進(jìn)半導(dǎo)體裝置的通態(tài)性質(zhì)，并且通過具有采取第四區(qū)25形式的ρ摻雜區(qū)與第五區(qū)27相比很小的面積，其中存在第三區(qū)15的面積中的第三區(qū)15之間的距離能夠保持很小。由此，裝置可用于更高電流。但是，由于各由第四區(qū)25包圍的第三區(qū)15的使用，實(shí)現(xiàn)RC-IGBT的良好二極管性質(zhì)的可能性受到極大限制，因?yàn)樨?fù)責(zé)二極管性質(zhì)的η型第一層1的面積因從US 2008/0135871 Al已知的這種現(xiàn)有技術(shù)裝置的幾何條件而很小。如果例如使第三區(qū)15的寬度16與第四區(qū)25的寬度同樣大，則總η摻雜面積不超過整個(gè)面積的25%。通過另外引入作為P摻雜第五區(qū)27的另一個(gè)大ρ面積，總η摻雜面積進(jìn)一步減小。另一方面，如果與第四區(qū)25相比，第三區(qū)15的寬度16經(jīng)過放大，則由于反彈效應(yīng)可能發(fā)生，IGBT性質(zhì)會(huì)以不可接受的方式變壞。US 2005/017290、EP 0683530和US 2008/093623示出具有裝置的集電極側(cè)上的交替η和ρ摻雜區(qū)的現(xiàn)有技術(shù)反向?qū)↖GBT。在ΕΡ0683530中公開，ρ摻雜區(qū)的總面積大于η摻雜區(qū)的總面積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有改進(jìn)二極管性能但無需犧牲IGBT性能的反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置。這個(gè)目的通過如權(quán)利要求1所述的反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置以及如權(quán)利要求13所述的轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的反向?qū)ń^緣柵雙極晶體管(RC-IGBT)包括共同晶圓上的續(xù)流二極管和絕緣柵雙極晶體管(IGBT)，晶圓的部分形成具有基層厚度的基層。絕緣柵雙極晶體管包括集電極側(cè)和發(fā)射極側(cè)，而集電極側(cè)設(shè)置成與晶圓的發(fā)射極側(cè)相對(duì)?；鶎雍穸榷x為基層在集電極側(cè)與發(fā)射極側(cè)之間具有的最大厚度。第一導(dǎo)電類型、如η型的第一層以及第二導(dǎo)電類型、如ρ型的第二層交替設(shè)置在集電極側(cè)。第一層包括至少一個(gè)第一區(qū)和至少一個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)，其中每個(gè)第一區(qū)由第一區(qū)邊界包圍并且具有第一區(qū)寬度，以及每個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)由第一引導(dǎo)區(qū)邊界包圍并且具有第一引導(dǎo)區(qū)寬度。第二層包括至少一個(gè)第二區(qū)和至少一個(gè)第二引導(dǎo)區(qū)，其中每個(gè)第二區(qū)由第二區(qū)邊界包圍并且具有第二區(qū)寬度，以及每個(gè)第二引導(dǎo)區(qū)由第二引導(dǎo)區(qū)邊界包圍并且具有第二引導(dǎo)區(qū)寬度。必須滿足如下幾何規(guī)則-第二層在整個(gè)平面之上沒有相同結(jié)構(gòu)，-每個(gè)第一區(qū)寬度小于基層厚度，-每個(gè)第二區(qū)寬度等于或大于基層厚度，-每個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)寬度等于或大于基層厚度的一倍，-每個(gè)第二引導(dǎo)區(qū)寬度大于基層厚度的兩倍，
-每個(gè)第二引導(dǎo)區(qū)寬度大于每個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)寬度，以及-至少一個(gè)第二引導(dǎo)區(qū)的面積之和大于至少一個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)的面積之和。各區(qū)或?qū)訉挾榷x為所述區(qū)或?qū)又械娜魏吸c(diǎn)與所述區(qū)或?qū)舆吔缟系狞c(diǎn)之間存在的最短距離的最大值的兩倍。最大值是在通/斷之間切換裝置(反過來也是一樣)時(shí)對(duì)該區(qū)完全充電或放電的最長距離。這些條件確保與第二區(qū)相比存在較小第一區(qū)，使得使IGBT面積保持為較大，并且避免在較大第一二極管區(qū)發(fā)生的反彈效應(yīng)。由于較小第一和第二區(qū)沒有極大地影響符合上述設(shè)計(jì)規(guī)則的IGBT模式，所以其尺寸調(diào)整成取得所需二極管面積。通過引入與第一和第二區(qū)相比具有增加尺寸的獨(dú)立第二引導(dǎo)區(qū)，創(chuàng)建作為沒有工作在相對(duì)模式的IGBT區(qū)或二極管區(qū)專用的區(qū)域。通過與第一區(qū)和第二區(qū)相比僅引入第一引導(dǎo)區(qū)和第二引導(dǎo)區(qū)的幾個(gè)，保持具有縮短結(jié)構(gòu)(第一和第二區(qū))的裝置的大面積。為了不犧牲過多IGBT面積，作為引導(dǎo)區(qū)的ρ型第二引導(dǎo)區(qū)確保增加的IGBT面積， 同時(shí)作為引導(dǎo)η型區(qū)的第一引導(dǎo)區(qū)確保相當(dāng)大的二極管面積。第一和第二區(qū)形成主短接區(qū)(shorted region)，其中所包含的硅面積用于IGBT 和二極管模式。這些區(qū)域還影響主要IGBT電性質(zhì)。第一引導(dǎo)區(qū)和第二引導(dǎo)區(qū)主要提供用于賦予確定IGBT對(duì)二極管面積比以及將這個(gè)設(shè)計(jì)方面與僅涉及較小第一區(qū)和較大第一引導(dǎo)區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)方式分離的更大自由度。如果引入第一引導(dǎo)區(qū)，則較大尺寸能夠選擇用于第二區(qū)，這將產(chǎn)生兩個(gè)積極特征 第一，IGBT的通態(tài)特性期間的反彈的消除；以及其次，IGBT和二極管的更軟截止性能。在從屬權(quán)利要求中公開本發(fā)明主題的其它優(yōu)選實(shí)施例。


下文中將參照附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明主題，其中圖1示出現(xiàn)有技術(shù)反向?qū)↖GBT的截面圖；圖2示出現(xiàn)有技術(shù)RC-IGBT的第一和第二層的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖3示出本發(fā)明反向?qū)↖GBT的截面圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的反向?qū)↖GBT的第一和第二區(qū)的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的另一種反向?qū)↖GBT的第一和第二區(qū)的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖6至圖8示出根據(jù)本發(fā)明的其它反向?qū)↖GBT的具有第一區(qū)和第一引導(dǎo)區(qū)的第一層以及具有第二區(qū)和第二引導(dǎo)區(qū)的第二層的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖9示出具有溝槽柵電極的另一種本發(fā)明反向?qū)↖GBT的發(fā)射極側(cè)的層；以及圖10示出具有增強(qiáng)層的另一種本發(fā)明反向?qū)↖GBT的發(fā)射極側(cè)的層。在參考標(biāo)號(hào)列表中概括附圖中使用的參考標(biāo)號(hào)及其含義。一般來說，向相似或相似機(jī)能的部件賦予相同參考標(biāo)號(hào)。所述實(shí)施例意在作為示例而不是要限制本發(fā)明。
具體實(shí)施例方式圖3中，示出又稱作反向?qū)ń^緣柵雙極晶體管(RC-IGBT)的本發(fā)明反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置200的第一實(shí)施例。RC-IGBT 200包括低摻雜η型基層101，它具有形成集成IGBT 的發(fā)射極側(cè)104的第一主側(cè)以及形成集成IGBT的集電極側(cè)103、與第一主側(cè)相對(duì)的第二主側(cè)?；鶎?01是在成品反向?qū)ń^緣柵雙極晶體管中具有未修正摻雜的晶圓100的那個(gè)部分?；鶎?01具有基層厚度102，它定義為基層101在集電極側(cè)103與發(fā)射極側(cè)104之間具有的最大厚度。圖3中，基層厚度是發(fā)射極側(cè)104(即，第六層6，在以下章節(jié)介紹)與第七層7之間的距離。在RC-IGBT沒有第七層7的情況下，基層厚度是發(fā)射極側(cè)104(即，第六層6)與第一或第二層1、2之間的距離。ρ型第四層4設(shè)置在發(fā)射極側(cè)104上。至少一個(gè)η型第三層3也設(shè)置在發(fā)射極側(cè) 104上，并且它由第四層4包圍。至少一個(gè)第三層3具有比基層101更高的摻雜。第六電絕緣層6設(shè)置在基層101、第四和第三層4、3之上的發(fā)射極側(cè)104上。它至少部分覆蓋至少一個(gè)第三層3、第四層4和基層101。導(dǎo)電第五層5設(shè)置在發(fā)射極側(cè)104上，通過第六層6與至少一個(gè)第四層4、第三層3和基層101電絕緣。優(yōu)選地，第五層5嵌入第六層6中。通常，第六層6包括優(yōu)選地由二氧化硅制成的第一電絕緣層61以及優(yōu)選地也由二氧化硅制成、優(yōu)選地由與第一電絕緣層61相同的材料制成的第二電絕緣層62。第二電絕緣層62覆蓋第一電絕緣層61。對(duì)于具有作為如圖3所示的平面柵電極所形成的第五層5的 RC-IGBT200，第一電絕緣層61設(shè)置在發(fā)射極側(cè)104上。在形成第六層6的第一與第二電絕緣層61、62之間，嵌入形成柵電極的第五層5，通常將它完全嵌入。因此，第五層5通過第一電絕緣層61與基層101、第四和第三層4、3分隔。第五層5通常由重?fù)诫s多晶硅或者例如鋁等金屬制成。至少一個(gè)第三層3、第五層5和第六層6按照在第四層4之上創(chuàng)建開口的方式來形成。開口由至少一個(gè)第三層3、第五層5和第六層6包圍。第一電接觸8設(shè)置在開口中的發(fā)射極側(cè)104上，使得它與第四層4和第三層3直接電接觸。這個(gè)第一電接觸8通常還覆蓋第六層6，但是通過第二電絕緣層62與第五層5 分隔并且因而電絕緣。η型第一層1和ρ型第二層2設(shè)置在集電極側(cè)103上，并且第一層1具有比基層 101更高的摻雜。第一和第二層1、2能夠設(shè)置在同一個(gè)平面中，或者備選地，它們也能夠設(shè)置在不同平面中，而第一和第二層1、2的平面相互至少間隔開設(shè)置成離集電極側(cè)103更遠(yuǎn)的那個(gè)層的厚度。從申請(qǐng)?zhí)枮镋P 07150162和EP 07150165的歐洲專利申請(qǐng)已知其中這種第一和第二層1、2設(shè)置在不同平面中的裝置及其制造方法。第二電接觸9設(shè)置在集電極側(cè)103上，并且它與至少一個(gè)第一和第二層1、2直接電接觸。通常，Ti、Ni、Au或Al用作第二電接觸9的材料。在本發(fā)明RC-IGBT 200中，二極管在形成二極管中的陽極的第一電接觸8、其一部分形成陽極層的第四層4、其一部分形成二極管的基層的基層101、形成陰極層的η型第一層1以及形成陰極的第二電接觸9之間形成。在本發(fā)明RC-IGBT 200中，絕緣柵雙極晶體管(IGBT)在形成IGBT的發(fā)射極電極的第一電接觸8、形成源區(qū)的第三層3、其一部分形成溝道區(qū)的第四層4、其一部分形成IGBT 的基區(qū)的基層101、形成集電極層的ρ型第二層2以及其一部分形成集電極電極的第二電接觸9之間形成。作為具有平面柵電極的本發(fā)明RC-IGBT的備選，本發(fā)明RC-IGBT可包括作為如圖9所示的溝槽柵電極所形成的第五層5，。溝槽柵電極設(shè)置在與第四層4相同的平面中，并且與第三層3相鄰，相互之間分隔第一絕緣層61，第一絕緣層61還將第五層5’與基層101 分隔。第二絕緣層62設(shè)置在作為溝槽柵電極所形成的第五層5’之上，因而使第五層5’與第一電接觸8絕緣。η型第一層1包括至少一個(gè)第一區(qū)10和至少一個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)12，其中每個(gè)第一區(qū) 10具有第一區(qū)寬度11和包圍第一區(qū)的第一區(qū)邊界，并且每個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)12具有第一引導(dǎo)區(qū)寬度13和包圍第一引導(dǎo)區(qū)的第一引導(dǎo)區(qū)邊界。通常，第一層1包括多個(gè)第一區(qū)10和/ 或第一引導(dǎo)區(qū)12。ρ型第二層2包括至少一個(gè)第二區(qū)20和至少一個(gè)第二引導(dǎo)區(qū)22，其中每個(gè)第二區(qū) 20具有第二區(qū)寬度21和包圍第二區(qū)的第二區(qū)邊界，并且每個(gè)第二引導(dǎo)區(qū)22具有第二引導(dǎo)區(qū)寬度23和包圍第二引導(dǎo)區(qū)的第二引導(dǎo)區(qū)邊界。通常，第二層2包括多個(gè)第二區(qū)20和/ 或第二引導(dǎo)區(qū)22。第一區(qū)10和第二區(qū)20形成短接區(qū)域。每個(gè)第二區(qū)寬度21等于或大于基層厚度 102，而每個(gè)第一區(qū)寬度11小于基層厚度102。圖4示出通過沿圖3的線條B-B的第一和第二層1、2的截面。這個(gè)線條也在圖4 中示出，以便示出RC-IGBT在晶圓100的整個(gè)平面之上不具有第一和第二層1、2的相同結(jié)構(gòu)。存在其中第一和第二層1、2僅包括如圖4和圖5所示并且例如沿線條B-B也存在于圖 6、圖7和圖8中的第一和第二區(qū)域10、20的部分。在RC-IGBT 200的其它部分，第一和第二層1、2包括第二引導(dǎo)區(qū)22和第一引導(dǎo)區(qū)12。每個(gè)第二引導(dǎo)區(qū)22的寬度23大于每個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)寬度13。每個(gè)第二引導(dǎo)區(qū)寬度等于或大于基層厚度102的兩倍，每個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)寬度13等于或大于基層厚度102的一倍。此外，第二引導(dǎo)區(qū)22的總面積大于第一引導(dǎo)區(qū) 12的總面積。第一引導(dǎo)區(qū)的總面積是所有單個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)的面積之和。任何其它區(qū)域的總面積對(duì)應(yīng)地是所有這類單個(gè)區(qū)域的面積之和。例如，如果在裝置中僅存在一個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)， 則第一引導(dǎo)區(qū)的總面積是該區(qū)域的面積。如果在裝置中存在多個(gè)這種第一引導(dǎo)區(qū)，則總面積是這些第一引導(dǎo)區(qū)之和。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第二區(qū)和第二引導(dǎo)區(qū)20、22的面積之和對(duì)晶圓面積是在 70%直到90%之間。在這種裝置中，第一區(qū)10和第一引導(dǎo)區(qū)12的面積之和對(duì)晶圓面積是在10%直到30%之間。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第二引導(dǎo)區(qū)22的面積之和對(duì)晶圓面積是在10%至30% 之間。短接第一和/或第二區(qū)10、20的寬度11、21在整個(gè)晶圓面積之上能夠是恒定的， 使得第一和第二區(qū)10、20以規(guī)則幾何方式設(shè)置在晶圓100之上，但是其寬度在晶圓100之上也可改變。第一和第二區(qū)10、20的典型設(shè)計(jì)是帶狀設(shè)計(jì)(如圖4所示)，或者是其中每個(gè)第一區(qū)10由第二區(qū)20包圍的設(shè)計(jì)(如圖5所示)。在這種設(shè)計(jì)中，第一區(qū)10在示范實(shí)施例中可具有正方形、矩形或圓形形狀。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第一引導(dǎo)區(qū)12和/或第二引導(dǎo)區(qū)22也具有正方形、矩形、十字形或圓形形狀。圖6示出具有正方形形狀的這類第一引導(dǎo)區(qū)12和第二引導(dǎo)區(qū)22， 而圖7示出具有圓形形狀的第一引導(dǎo)區(qū)12和第二引導(dǎo)區(qū)22。在圖6和圖7中，每個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)12通過位于中間的第一和/或第二區(qū)10、20與第二引導(dǎo)區(qū)22隔離。備選地，至少一個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)12也可附連到第二引導(dǎo)區(qū)22。在具有正方形形式(圖6)的引導(dǎo)區(qū)12、22的情況下的引導(dǎo)區(qū)寬度對(duì)應(yīng)于正方形的寬度。對(duì)于正方形設(shè)計(jì)，所述引導(dǎo)區(qū)中的任何點(diǎn)與所述引導(dǎo)區(qū)邊界上的點(diǎn)之間的最短距離的最大值是正方形的中心點(diǎn)與邊界線的任一個(gè)的中點(diǎn)之間的距離。這是在裝置切換期間使電荷均衡的最長距離。對(duì)于如圖7所示的引導(dǎo)區(qū)12、22的圓形形狀，引導(dǎo)區(qū)寬度對(duì)應(yīng)于引導(dǎo)區(qū)的直徑 (從圓的中心點(diǎn)到圓形引導(dǎo)區(qū)的邊界上的任何點(diǎn)再次存在最大值)。圖8示出十字形形式的第二引導(dǎo)區(qū)22。為了說明這種情況的最短距離的最大值 24，十字形假想地分為四個(gè)外矩形和一個(gè)中心矩形。從十字形的中心矩形的中點(diǎn)到兩個(gè)相鄰?fù)饩匦卧谄渖相徑?參見圖8的實(shí)線)的四個(gè)點(diǎn)之一存在十字形區(qū)域中的任何點(diǎn)與十字形區(qū)域的邊界之間的最短距離的最大值對(duì)。作為這個(gè)最大值的兩倍的第二引導(dǎo)區(qū)寬度23 示為虛線。這是電子或空穴必須流動(dòng)以便在通/斷之間切換裝置(反過來也是一樣)時(shí)對(duì)該區(qū)進(jìn)行充電或放電的的最長路徑。在圖6至圖8中，為了清晰起見，第一和第二區(qū)10、20僅通過對(duì)采用10、20所表示的區(qū)域加陰影來示出，但是加陰影區(qū)域預(yù)計(jì)是例如圖4和圖5所示的交替第一和第二區(qū)10、 20的區(qū)域。又如圖3所示，在另一個(gè)實(shí)施例中，RC-IGBT 10還可包括η型第七層7，它分別設(shè)置在基層101與第一和第二層1、2之間，并且所述第七層7具有比基層101更高的摻雜。在圖10所示的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，作為增強(qiáng)層所形成的第八η摻雜層41設(shè)置在第四層4與基層101之間，以便具有較低通態(tài)損耗。第八層41使第四層4與基層101分隔，并且它具有比基層101更高的摻雜。在另一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)層的導(dǎo)電類型進(jìn)行改變，即，第一導(dǎo)電類型的所有層為P型 (例如基層101)，而第二導(dǎo)電類型的所有層為η型(例如第四層4)。本發(fā)明反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置200例如能夠用于轉(zhuǎn)換器中。參考標(biāo)號(hào)列表1第—-層
10第-一區(qū)
11第-一區(qū)的寬度
12第-一引導(dǎo)區(qū)
13第-一引導(dǎo)區(qū)寬度
15第J三區(qū)
16第J三區(qū)的寬度
2第二層
20第:二區(qū)
21第:二區(qū)的寬度
22第:二引導(dǎo)區(qū)
23第:二引導(dǎo)區(qū)寬度 24區(qū)域中的任何點(diǎn)與其邊界上的點(diǎn)之間的最短距離的最大值
25第四區(qū)沈第四區(qū)的寬度27第五區(qū)沘第五區(qū)的寬度3第三層4第四層41第八層5,5'第五層6第六層61第一電絕緣層62第二電絕緣層7第七層8第一電接觸9第二電接觸100 晶圓101 基層102基層厚度103集電極側(cè)104發(fā)射極側(cè)200,200' RC-IGBT
權(quán)利要求
1.一種反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置(200)，包括共同晶圓(100)上的續(xù)流二極管和絕緣柵雙極晶體管，在成品反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置(200)中具有未修正摻雜的所述晶圓(100)的部分形成基層(101)，其中所述絕緣柵雙極晶體管包括集電極側(cè)(103)和發(fā)射極側(cè)(104)，并且所述集電極側(cè) (103)設(shè)置成與所述晶圓(100)的所述發(fā)射極側(cè)(104)相對(duì)，其中所述基層(101)具有基層厚度(102)，它定義為所述基層(101)在所述集電極側(cè)(103) 與所述發(fā)射極側(cè)(104)之間具有的最大厚度，第一導(dǎo)電類型的第一層(1)和第二導(dǎo)電類型的第二層(2)交替設(shè)置在所述集電極側(cè) (103)上，其特征在于所述第一層(1)包括至少一個(gè)第一區(qū)(10)和至少一個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)(12)，其中每個(gè)第一區(qū)(10)由第一區(qū)邊界包圍并且具有第一區(qū)寬度(11)，以及每個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)(12)由第一引導(dǎo)區(qū)邊界包圍并且具有第一引導(dǎo)區(qū)寬度(13)，所述第二層(2)包括至少一個(gè)第二區(qū)(20)和至少一個(gè)第二引導(dǎo)區(qū)(22)，其中每個(gè)第二區(qū)(20)由第二區(qū)邊界包圍并且具有第二區(qū)寬度(21)，以及每個(gè)第二引導(dǎo)區(qū)(22)由第二引導(dǎo)區(qū)邊界包圍并且具有第二引導(dǎo)區(qū)寬度(23)，各區(qū)或?qū)訉挾榷x為所述區(qū)或?qū)又械娜魏吸c(diǎn)與所述區(qū)或?qū)舆吔缟系狞c(diǎn)之間的最短距離的最大值的兩倍，所述第二層(2)在整個(gè)平面之上沒有相同結(jié)構(gòu)， 每個(gè)第一區(qū)寬度(11)小于所述基層厚度(102)， 每個(gè)第二區(qū)寬度(21)等于或大于所述基層厚度(102)， 每個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)寬度(13)等于或大于所述基層厚度(102)的一倍， 每個(gè)第二引導(dǎo)區(qū)寬度(23)大于所述基層厚度(102)的兩倍， 每個(gè)第二引導(dǎo)區(qū)寬度(23)大于每個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)寬度(13)，以及所述至少一個(gè)第二引導(dǎo)區(qū)(22)的面積之和大于所述至少一個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)(12)的面積之和。
2.如權(quán)利要求1所述的反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置(200)，其特征在于，所述至少一個(gè)第一和 /或第二區(qū)(10，20)的寬度(11，21)在所述晶圓(100)上改變。
3.如權(quán)利要求1所述的反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置(200)，其特征在于，至少一個(gè)第一和/或第二區(qū)(10,20)的寬度(11，21)在所述晶圓(100)上是恒定的。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置(200)，其特征在于，所述至少一個(gè)第一和第二區(qū)(10，20)在所述晶圓(100)上設(shè)置為帶狀。
5.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置(200)，其特征在于，每個(gè)第一區(qū)(10)由第二區(qū)(20)完全包圍。
6.如權(quán)利要求5所述的反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置(200)，其特征在于，所述至少一個(gè)第一區(qū) (10)具有正方形、矩形或圓形形狀。
7.如權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置(200)，其特征在于，每個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)(12)通過至少一個(gè)第一和/或第二區(qū)(10，20)與任何第二引導(dǎo)區(qū)(22)隔離。
8.如權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置(200)，其特征在于，至少一個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)(12)附連到第二引導(dǎo)區(qū)(22)。
9.如權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所述的反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置(200)，其特征在于，所述至少一個(gè)第二引導(dǎo)區(qū)和/或所述至少一個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)(12，22)具有正方形、矩形、十字形或圓形形狀。
10.如權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置(200)，其特征在于所述至少一個(gè)第二區(qū)和所述至少一個(gè)第二引導(dǎo)區(qū)(20，22)的面積之和對(duì)晶圓面積是在70%直到90%之間。
11.如權(quán)利要求1至10中的任一項(xiàng)所述的反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置(200)，其特征在于所述至少一個(gè)第一區(qū)(10)和所述至少一個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)(12)的面積之和對(duì)晶圓面積是在10%直到30%之間。
12.如權(quán)利要求1至11中的任一項(xiàng)所述的反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置(200)，其特征在于，所述至少一個(gè)第二引導(dǎo)區(qū)(22)的面積之和對(duì)所述晶圓面積是在10%到30%之間。
13.具有如權(quán)利要求1至12中的任一項(xiàng)所述的反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置(10)的轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
提供一種反向?qū)ò雽?dǎo)體裝置(200)，它包括共同晶圓(100)上的續(xù)流二極管和絕緣柵雙極晶體管，晶圓(100)的一部分形成具有基層厚度(102)的基層(101)。絕緣柵雙極晶體管包括集電極側(cè)(103)和發(fā)射極側(cè)(104)，而集電極側(cè)(103)設(shè)置成與晶圓(100)的發(fā)射極側(cè)(104)相對(duì)。第一導(dǎo)電類型的第一層(1)和第二導(dǎo)電類型的第二層(2)交替設(shè)置在集電極側(cè)(103)上。第一層(1)包括具有第一區(qū)寬度(11)的至少一個(gè)第一區(qū)(10)以及具有第一引導(dǎo)區(qū)寬度(13)的至少一個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)(12)。第二層(2)包括具有第二區(qū)寬度(21)的至少一個(gè)第二區(qū)(20)以及具有第二引導(dǎo)區(qū)寬度(23)的至少一個(gè)第二引導(dǎo)區(qū)(22)。RC-IGBT按照滿足如下幾何規(guī)則的方式來設(shè)計(jì)每個(gè)第二區(qū)寬度(21)等于或大于基層厚度(102)，而每個(gè)第一區(qū)寬度(11)小于基層厚度(102)。每個(gè)第二引導(dǎo)區(qū)寬度(23)大于每個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)寬度(13)。每個(gè)第一引導(dǎo)區(qū)寬度等于或大于基層厚度(102)的兩倍，并且第二引導(dǎo)區(qū)(22)的面積之和大于第一引導(dǎo)區(qū)(12)的面積之和。
文檔編號(hào)H01L29/739GK102203945SQ200980144515
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者A·科普塔, M·拉希莫 申請(qǐng)人:Abb技術(shù)有限公司