本說明書涉及rc?igbt的實施例，并且涉及操作rc?igbt的實施例。

背景技術(shù)：

1、汽車、消費和工業(yè)應(yīng)用中的現(xiàn)代裝置的許多功能(諸如，轉(zhuǎn)換電能和驅(qū)動電動機或電力機器)依賴于功率半導(dǎo)體裝置。例如，絕緣柵雙極晶體管(igbt)、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)和二極(舉幾個例子)已被用于各種應(yīng)用，所述應(yīng)用包括但不限于電源和功率轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)。

2、功率半導(dǎo)體裝置通常包括半導(dǎo)體主體，所述半導(dǎo)體主體被配置為沿著裝置的兩個負載端子之間的負載電流路徑傳導(dǎo)正向負載電流。通常，借助于功率半導(dǎo)體裝置的有源區(qū)來傳導(dǎo)負載電流。有源區(qū)通常被邊緣終止區(qū)包圍，所述邊緣終止區(qū)由芯片的邊緣終止。

3、在可控功率半導(dǎo)體裝置(例如，晶體管)的情況下，借助于絕緣電極(通常被稱為柵電極)可控制負載電流路徑。例如，在例如經(jīng)裝置的控制端子從驅(qū)動器單元接收到對應(yīng)控制信號時，控制電極可在正向傳導(dǎo)狀態(tài)和正向阻斷狀態(tài)中的一種狀態(tài)下設(shè)置功率半導(dǎo)體裝置。

4、另外，一些裝置提供反向負載電流能力。在那里，半導(dǎo)體主體的有源區(qū)還被配置為沿著裝置的兩個負載端子之間的反向負載電流路徑傳導(dǎo)反向負載電流。

5、例如，rc(反向電流)igbt是這種裝置的一個代表。在rc?igbt中，單個芯片容納igbt結(jié)構(gòu)和二極管結(jié)構(gòu)，其中不僅igbt(即，正向負載電流)可基于所述柵極信號而被控制，而且其中二極管行為的特性(即，反向負載電流)也可受到影響。本說明書涉及這種rcigbt。

6、與彼此反并聯(lián)連接的分開的芯片上的二極管和igbt相比，rc?igbt例如在接通損耗、反向恢復(fù)損耗和/或熱行為方面表現(xiàn)出一些優(yōu)點，但也可能在控制方面更加復(fù)雜。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、獨立權(quán)利要求的主題被呈現(xiàn)。示例性實施例的特征在從屬權(quán)利要求中被定義。

2、根據(jù)第一實施例，一種rc?igbt在單個芯片中包括有源區(qū)，所述有源區(qū)被配置為在rc?igbt的半導(dǎo)體主體的前側(cè)的第一負載端子和在半導(dǎo)體主體的后側(cè)的第二負載端子之間既傳導(dǎo)正向負載電流又傳導(dǎo)反向負載電流。有源區(qū)被分離成至少：僅igbt區(qū)，其至少90％被配置為基于第一控制信號僅傳導(dǎo)正向負載電流；rc?igbt區(qū)，其至少90％被配置為傳導(dǎo)反向負載電流并且基于第二控制信號傳導(dǎo)正向負載電流；和混合區(qū)，其至少90％被配置為基于第一控制信號和第二控制信號二者傳導(dǎo)正向負載電流。

3、根據(jù)另一實施例，呈現(xiàn)一種操作根據(jù)第一實施例的rc?igbt的方法。所述方法包括：基于第一控制信號和第二控制信號來控制rc?igbt。

4、本領(lǐng)域技術(shù)人員將會在閱讀下面的詳細描述時并且在觀看附圖時意識到另外的特征和優(yōu)點。

技術(shù)特征：

1.一種rcigbt(1)，在單個芯片中包括有源區(qū)(1-2)，所述有源區(qū)(1-2)被配置為在所述rcigbt(1)的半導(dǎo)體主體(10)的前側(cè)(110)的第一負載端子(11)和在所述半導(dǎo)體主體(10)的后側(cè)(120)的第二負載端子(12)之間既傳導(dǎo)正向負載電流又傳導(dǎo)反向負載電流，其中所述有源區(qū)(1-2)被分離成至少：

2.如權(quán)利要求1所述的rcigbt(1)，其中所述第二控制信號(13-22)不同于所述第一控制信號(13-21)。

3.如權(quán)利要求1或2所述的rcigbt(1)，其中所述僅igbt區(qū)(1-21)、所述rcigbt區(qū)(1-22)和所述混合區(qū)(1-24)等于所述有源區(qū)(1-2)的至少80％。

4.如前面權(quán)利要求中一項或多項所述的rcigbt(1)，其中所述僅igbt區(qū)(1-21)、所述rcigbt區(qū)(1-22)和所述混合區(qū)(1-24)在空間上彼此分離，并且可選地，其中：

5.如前面權(quán)利要求中一項或多項所述的rcigbt(1)，還包括：

6.如前面權(quán)利要求中一項或多項所述的rcigbt(1)，還包括：第一導(dǎo)電型的漂移區(qū)(100)，位于所述半導(dǎo)體主體(10)中，其中所述漂移區(qū)(100)由所述僅igbt區(qū)(1-21)、所述rcigbt區(qū)(1-22)、所述混合區(qū)(1-24)和如果所述僅二極管區(qū)(1-23)被實現(xiàn)的話則所述僅二極管區(qū)(1-23)中的每一個共享。

7.如權(quán)利要求6所述的rcigbt(1)，還包括：后側(cè)發(fā)射極(108)，耦合到所述漂移區(qū)(100)，與所述第二負載端子(12)處于電氣連接，其中根據(jù)所述有源區(qū)(1-2)被分離成至少所述僅igbt區(qū)(1-21)、所述rc?igbt區(qū)(1-22)和所述混合區(qū)(1-24)和如果所述僅二極管區(qū)(1-23)被實現(xiàn)的話則所述僅二極管區(qū)(1-23)，所述后側(cè)發(fā)射極(108)被配置。

8.如權(quán)利要求7所述的rc?igbt(1)，其中所述后側(cè)發(fā)射極(108)配置有：

9.如權(quán)利要求8所述的rc?igbt(1)，其中所述后側(cè)發(fā)射極(108)的所述第一區(qū)段(108-21)

10.如權(quán)利要求5和權(quán)利要求8或9所述的rcigbt(1)，其中所述后側(cè)發(fā)射極(108)的所述第二區(qū)段(108-22)的所述第一子區(qū)段(108-221)中的每個第一子區(qū)段(108-221)針對其沿著所述第一側(cè)向方向(x)的相應(yīng)總側(cè)向延伸部并且在某個垂直水平，表現(xiàn)出至少1*1018cm-3的平均摻雜物濃度，并且可選地其中所述第二子區(qū)段(108-222)中的每個第二子區(qū)段(108-222)相對于所述僅二極管區(qū)(1-23)移位所述半導(dǎo)體主體(10)的厚度(d)的至少20％的第二距離(d2)。

11.如前面權(quán)利要求7至10中一項或多項所述的rc?igbt(1)，還包括：所述第一導(dǎo)電型的場停止區(qū)(107)，被布置為既與所述漂移區(qū)(100)接觸，又與所述第一區(qū)段(108-21)、所述第二區(qū)段(108-22)、所述第四區(qū)段(108-24)和如果所述第三區(qū)段(108-23)被實現(xiàn)的話則所述第三區(qū)段(108-23)中的每一個接觸，其中所述場停止區(qū)(107)的摻雜物濃度大于所述漂移區(qū)(100)的摻雜物濃度。

12.如前面權(quán)利要求6至11中一項或多項所述的rc?igbt(1)，還包括：溝槽-臺面圖案，位于所述前側(cè)(110)，其中根據(jù)所述有源區(qū)(1-2)被分離成至少所述僅igbt區(qū)(1-21)、所述rc?igbt區(qū)(1-22)和所述混合區(qū)(1-24)和如果所述僅二極管區(qū)(1-23)被實現(xiàn)的話則所述僅二極管區(qū)(1-23)，所述溝槽-臺面圖案被配置。

13.如權(quán)利要求12所述的rc?igbt(1)，其中所述溝槽-臺面圖案包括被配置為接收所述第一控制信號(13-21)的第一控制溝槽(14-21)和被配置為接收所述第二控制信號(13-22)的第二控制溝槽(14-22)，并且其中：

14.如權(quán)利要求12或13所述的rcigbt(1)，其中所述溝槽-臺面圖案還包括：

15.如前面權(quán)利要求12至14中一項或多項所述的rcigbt(1)，其中所述溝槽-臺面圖案還包括：

16.如權(quán)利要求13和15所述的rcigbt(1)，其中

17.如權(quán)利要求16所述的rcigbt(1)，其中在所述混合區(qū)(1-24)中，針對第一側(cè)向方向(x)，所述第一控制溝槽(14-21)和所述第二控制溝槽(14-22)被按照交替方式布置。

18.如前面權(quán)利要求12至17中一項或多項所述的rcigbt(1)，還包括：所述第一導(dǎo)電型的勢壘區(qū)(105)，將所述僅igbt區(qū)(1-21)和所述混合區(qū)(1-24)中的所述溝槽-臺面圖案耦合到所述漂移區(qū)(100)，其中所述勢壘區(qū)(105)的所述摻雜物濃度大于所述漂移區(qū)(100)的所述摻雜物濃度。

19.如前面權(quán)利要求中一項或多項所述的rcigbt(1)，其中在所述rcigbt(1)的去飽和階段期間，

20.如前面權(quán)利要求中一項或多項所述的rcigbt(1)，其中所述rc?igbt區(qū)(1-22)表現(xiàn)出比所述混合區(qū)(1-24)中的每面積導(dǎo)電溝道寬度比大的每面積導(dǎo)電溝道寬度比。

21.一種操作如前面權(quán)利要求之一所述的rcigbt(1)的方法，所述方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本公開涉及RC?IGBT和操作RC?IGBT的方法。RC?IGBT(1)在單個芯片中包括有源區(qū)(1?2)，所述有源區(qū)(1?2)被配置為在RC?IGBT(1)的半導(dǎo)體主體(10)的前側(cè)(110)的第一負載端子(11)和在半導(dǎo)體主體(10)的后側(cè)(120)的第二負載端子(12)之間既傳導(dǎo)正向負載電流又傳導(dǎo)反向負載電流。有源區(qū)(1?2)被分離成至少：僅IGBT區(qū)(1?21)，其至少90％被配置為基于第一控制信號(13?21)僅傳導(dǎo)正向負載電流；RC?IGBT區(qū)(1?22)，其至少90％被配置為傳導(dǎo)反向負載電流并且基于第二控制信號(13?22)傳導(dǎo)正向負載電流；和混合區(qū)(1?24)，其至少90％被配置為基于第一控制信號(13?21)和第二控制信號(13?22)二者傳導(dǎo)正向負載電流。

技術(shù)研發(fā)人員：R·巴伯斯克,F·普菲爾施
受保護的技術(shù)使用者：英飛凌科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30