E13) cnT3 的范圍內(nèi)。
[0046]如果半導(dǎo)體器件500是半導(dǎo)體二極管，基座層130可具有第一導(dǎo)電類型，如果半導(dǎo)體器件500是非反向?qū)↖GBT，基座層130可具有第二導(dǎo)電類型，或者如果半導(dǎo)體器件500是RC-1GBT，基座層130可包括在漂移區(qū)120和第二表面102之間延伸的兩種導(dǎo)電類型的區(qū)域。對于P型基座層130或者基座層130的ρ型區(qū)域，平均雜質(zhì)濃度可以是至少Ix
1016(1E16) cm 3，例如至少 5x 117 (5E17) cm 3。
[0047]電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115可直接鄰接第一表面101。根據(jù)所示實(shí)施例，電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115可在輔助臺面部分194的頂部上形成，其中每個(gè)輔助臺面部分194直接鄰接控制結(jié)構(gòu)180。
[0048]夾在電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115和漂移區(qū)120之間的勢壘區(qū)117與電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115形成pn結(jié)，并且與漂移區(qū)120形成單質(zhì)結(jié)。勢壘區(qū)117具有第一導(dǎo)電類型。勢壘區(qū)117中的平均雜質(zhì)濃度高達(dá)漂移區(qū)120中的平均雜質(zhì)濃度的至少10倍。根據(jù)實(shí)施例，勢壘區(qū)117中的平均雜質(zhì)濃度可在Ix 1016(lE16)cnT3至Ix 118(1E18) cnT3的范圍內(nèi)，例如從Ix
1017(1E17) cnT3至5x 117 (5E17) cnT3。該雜質(zhì)可以是磷原子/離子(P)、砷原子/離子(As)、硒原子/離子(Se)和/或硫原子/離子⑶。
[0049]當(dāng)電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115和勢壘區(qū)117之間的pn結(jié)被正向偏置時(shí)，電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115穿過勢魚區(qū)117向漂移區(qū)120中注入多數(shù)載流子(majority-type charge)。在半導(dǎo)體二極管的情況下，電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115是有效的連接至陽極電極的陽極區(qū)。對于RC-1GBT,電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115是有效的反向二極管的陽極區(qū)。在非反向?qū)↖GBT情況下，在去飽和期中，電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115支持從漂移區(qū)120中抽出電荷載流子。
[0050]控制結(jié)構(gòu)180可從第一表面101延伸至半導(dǎo)體主體100之中，向下至少延伸至漂移區(qū)120。根據(jù)所示實(shí)施例，控制結(jié)構(gòu)180延伸至漂移區(qū)120之中?？刂平Y(jié)構(gòu)180可包括導(dǎo)電的控制電極189和將控制電極189與半導(dǎo)體主體100分開的控制介電層185。在勢壘區(qū)117和漂移區(qū)120之間，控制介電層185被形成在一個(gè)側(cè)面上，并且控制電極189被形成在另一個(gè)側(cè)面上。
[0051]控制介電層185可具有統(tǒng)一的厚度。根據(jù)其他實(shí)施例,控制介電層185的朝向第一表面102的底部可厚于朝向第一表面101的頂部。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，控制結(jié)構(gòu)180可包括導(dǎo)電材料的場電極。場電極與柵極電極189介電絕緣，并且被布置在柵極電極189和第二表面102之間。場電極或者沿著漂移區(qū)120的厚的控制介電層可減少漂移區(qū)120和控制電極189之間的電容性耦接，并且使應(yīng)用于控制電極189的電勢穩(wěn)定。
[0052]控制電極189可以是均勻結(jié)構(gòu)，或者可具有包括一層或多層含金屬層的層狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)實(shí)施例，控制電極189可包括重?fù)诫s的多晶硅層，或者可由重?fù)诫s的多晶硅層組成。
[0053]控制介電層185可包括以下項(xiàng)或由以下項(xiàng)組成:半導(dǎo)體氧化物(例如，熱生長或沉積的氧化硅)、半導(dǎo)體氮化物(例如，沉積或熱生長的氮化硅)或者半導(dǎo)體氮氧化物(例如，
氮氧化硅)。
[0054]半導(dǎo)體器件500可被布置為，以當(dāng)正電壓被應(yīng)用于控制電極189時(shí)，不在電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115中形成在漂移區(qū)120和負(fù)載電極之間的少數(shù)電荷載流子流經(jīng)的反型層。
[0055]根據(jù)實(shí)施例，頂部介電層188可在第一表面101和控制電極189之間延伸，從而控制電極189與電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115沿垂直方向不完全地重疊以形成穿過電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115的連續(xù)反轉(zhuǎn)溝道。
[0056]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115可在第一表面101處直接鄰接控制結(jié)構(gòu)180，從而至少沿著控制結(jié)構(gòu)180，輔助臺面部分194沒有在第一表面101和電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115之間的第一導(dǎo)電類型的區(qū)域。
[0057]根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，介電結(jié)構(gòu)可被提供在電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115和控制結(jié)構(gòu)180之間的界面的垂直投影的兩個(gè)側(cè)面上的第一表面101上。
[0058]在所示實(shí)施例中，在控制電極185和電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115之間缺乏重疊以及在控制結(jié)構(gòu)180的外邊沿處沿著第一表面101缺乏第一導(dǎo)電類型的區(qū)域這兩種缺乏抑制了穿過電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115的電子路徑。
[0059]第一表面101和控制結(jié)構(gòu)180的底部之間的距離可在從I μ m至30 μ m的范圍內(nèi)，例如從3 μ m至7 μ m。輔助臺面部分194的橫向?qū)挾瓤稍趶?.05 μ m至10 μ m的范圍內(nèi)，例如從0.15_至111111。第一表面101與勢壘區(qū)117和電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115之間的pn結(jié)之間的距離可在從0.5μηι至5μηι的范圍內(nèi)，例如從I μ m至1.5 μ m。
[0060]勢壘區(qū)117在朝向電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115的側(cè)面上，可包括或可不包括具有漂移區(qū)120的雜質(zhì)濃度的較低摻雜的部分。
[0061]設(shè)置在電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115中的總雜質(zhì)量(有效的陽極劑量)，從而其能夠防止從電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115和勢壘區(qū)117之間的pn結(jié)延伸的耗盡區(qū)到達(dá)第一表面101，或者在半導(dǎo)體器件500被指定的運(yùn)行條件下，防止從第一表面101延伸的接觸結(jié)構(gòu)進(jìn)入半導(dǎo)體主體100之中。例如，在電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115中的總雜質(zhì)量可以是約5x 1012(5E12)cm_2的P型注入劑量以及移除被注入?yún)^(qū)域的部分的緊接著蝕刻接觸溝槽的結(jié)果。
[0062]第一負(fù)載電極310(例如，可以是半導(dǎo)體二極管的陽極電極或者IGBT發(fā)射極電極)與電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115電連接。第一負(fù)載電極310可以是第一負(fù)載端LI (例如，其可以是半導(dǎo)體二極管的陽極端子或者IGBT發(fā)射極端子)，或者可被電耦接至或電連接至第一負(fù)載端LI。控制電極189可被電連接或電耦接至半導(dǎo)體器件500的控制端CTR，或者可電連接或電耦接至半導(dǎo)體器件500的柵極端子。
[0063]第二負(fù)載電極320直接鄰接第二表面102和基座層130第二負(fù)載電極320可以是第二負(fù)載端L2(例如，其可以是半導(dǎo)體二極管的陰極端子或者IGBT集電極端子)，或者可被電連接至或電耦接至第二負(fù)載端L2。
[0064]第一負(fù)載電極和第二負(fù)載電極310、320中的每個(gè)可由以下項(xiàng)作為主成份構(gòu)成或者可包括以下項(xiàng)作為主成份:招(Al)、銅(Cu)或者招或銅的合金(例如，AlS1、AlCu或AlSiCu)。根據(jù)其他實(shí)施例,第一負(fù)載電極和第二負(fù)載電極310、320中的至少一個(gè)可包括鎳(Ni)、鈦(Ti)、鎢(W)、鉭(Ta)、銀(Ag)、金(Au)、鉬(Pt)和/或鈀(Pd)作為主成份。例如，第一負(fù)載電極和第二負(fù)載電極310、320中的至少一個(gè)可包括兩層或多層子層，其中每個(gè)子層包括N1、T1、Ag、Au、Pt、W和Pd中的一種或多種作為主成份(例如，硅化物、氮化物和/或合金)。
[0065]控制結(jié)構(gòu)180和鄰接的輔助臺面部分194的各一半形成輔助單元AC，輔助臺面部分194包括電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)和勢壘區(qū)115、117。多個(gè)輔助單元AC可以沿著橫向方向進(jìn)行布置，并且輔助單元AC具有相同朝向。根據(jù)其他實(shí)施例，輔助單元AC被成對地布置，其中每對輔助單元AC被布置為沿著垂直軸彼此鏡面對稱，該垂直軸可以是穿過控制結(jié)構(gòu)180或者穿過輔助臺面部分194的軸。半導(dǎo)體主體100可包括或可不包括其他單元類型(例如，晶體管單元或者閑置單元)。
[0066]對于半導(dǎo)體二極管和RC-1GBT，輔助單元AC被控制，以在反型狀態(tài)下在漂移區(qū)和勢壘區(qū)120、117中形成反型層184，并且在非反型狀態(tài)下在漂移區(qū)和勢壘區(qū)120、117中不形成反型層。反型層184增加了有效陽極發(fā)射極面積，并且因此增加了半導(dǎo)體二極管在正向?qū)Ｊ街械年枠O發(fā)射極效率，或者包括集成的續(xù)流二極管的RC-1GBT在反向?qū)Ｊ?二極管模式)中的陽極發(fā)射極效率。
[0067]通過導(dǎo)通和關(guān)斷反型層184，控制結(jié)構(gòu)180允許半導(dǎo)體器件500在具有相對低的靜態(tài)損耗和聞的動態(tài)開關(guān)損耗的低頻|旲式和具有聞的靜態(tài)損耗和低的動態(tài)開關(guān)損耗的聞?lì)l模式之間原位(in-situ)變化。
[0068]可替換地或者額外地，在反向偏置半導(dǎo)體二極管的正向偏置的pn結(jié)或RC-1GBT的續(xù)流二極管的正向偏置的Pn結(jié)之前，非反型狀態(tài)能夠被用于使半導(dǎo)體器件去飽和。
[0069]在非反型狀態(tài)中的有效陽極效率由電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115中的有效陽極劑量給定。在反型狀態(tài)中的有效陽極效率由電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115的有效陽極劑量和P型反型層累積空穴的陽極效率之和給定。因此，更低的有效陽極劑量允許在反型狀態(tài)和非反型狀態(tài)之間的陽極發(fā)射極效率的更寬的伸展。反型狀態(tài)下的陽極發(fā)射極效率和非反型狀態(tài)下的陽極發(fā)射極效率之間的寬的伸展或差值允許在動態(tài)開關(guān)損耗和靜態(tài)開關(guān)損耗之間更好的進(jìn)行折中，或者提供更有效的去飽和周期。
[0070]勢壘區(qū)117虛擬地(virtually)減少了有效陽極劑量，并因此減少了陽極發(fā)射極效率而不減少電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115之內(nèi)的實(shí)際雜質(zhì)劑量。與用于減少有效陽極劑量的其他方法(例如，通過在注入之后向電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115之中過蝕刻接觸孔，或者通過顯著地減少電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115中的峰值雜質(zhì)濃度，這兩者都難以控制)相比，勢壘區(qū)117的形成比較地簡單并且沒那么細(xì)致。此外，勢壘區(qū)117可增加在半導(dǎo)體主體100中針對臨界電流成絲活動的堅(jiān)固性。
[0071]根據(jù)涉及非反向?qū)↖GBT的實(shí)施例，在關(guān)斷信號被應(yīng)用于正向運(yùn)行中的RB-1GBT或RC-1GBT之前，輔助單元AC可被作為去飽和單元運(yùn)行，積極地將來自漂移區(qū)120的電荷載流子穿過第一負(fù)載電極310排出。
[0072]半導(dǎo)體器件500可被布置以不形成穿過電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115的反型路徑。例如，控制電極180不被連接至被施加了超過用于在ρ型電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115中形成η型反型層的閾值電壓的信號的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(network node)?？商鎿Q地,頂部介電層188可與電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115沿著垂直方法重疊，或者輔助臺面部分194在第一表面101和電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115之間不包含源區(qū)。
[0073]圖2A的半導(dǎo)體二極管501涉及具有可控的陽極發(fā)射極效率的實(shí)施例。半導(dǎo)體二極管501是基于圖1的半導(dǎo)體器件500，其中第一負(fù)載電極310形成陽極電極，該陽極電極形成陽極端子A或者被電連接至陽極端子A。
[0074]延伸穿過絕緣結(jié)構(gòu)302的開口的接觸305將第一負(fù)載電極310與電荷載流子轉(zhuǎn)移區(qū)115電連接?；鶎?30具有第一導(dǎo)電類型，并且與漂移區(qū)120形成單質(zhì)結(jié)。第二負(fù)載電極320形成陰極端子K，或者被電連接至陰極端子K。輔助單元AC可被成對地布置，每對的兩個(gè)輔助單元AC被布置為相對于控制結(jié)構(gòu)180的中心軸鏡面對稱。控制電極189被電連接至控制CTR，或者被電連接至提供控制信號UCTR的集成控制電路的輸出端。對于進(jìn)一步的細(xì)節(jié)，可參考圖1的描述。
[0075]被應(yīng)用于控制電極189的控制信號Uctk控制輔助單元AC的陽極發(fā)射極效率，在半導(dǎo)體二極管501的正向模式中，該輔助單元AC是有效的注入單元。