的所有层为P型(例如漂移层3)，而第二导电类型的所有层为η型(例如晶闸管基层6)。
[0058]应当注意，术语“包括”并不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。也可组合与不同实施例结合描述的元件。还应当注意，权利要求书中的参考标号不应当理解为限制权利要求的范围。
[0059]这些示例将不是限制本发明的范围。上述设计和布置只是晶闸管基层和阱(区域)的任何种类的可能设计和布置的示例。
[0060]本领域的技术人员将会理解，本发明能够按照其他特定形式来实施，而没有背离其精神或本质特性。因此，当前公开的实施例在所有方面均认为是说明性而不是限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书、而不是由以上描述来指明，并且落入含意和范围及其等效性之内的所有变更意在包含于其中。
[0061]附图标记说明
I反向导通功率半导体器件10 晶圆11第一主侧15第二主侧
100现有技术反向导通功率半导体器件
2晶闸管阴极电极
25晶闸管阳极电极
28和二阳极电极
3、3’、3”漂移层
32 二极管缓冲层
35分隔层
4晶闸管阴极层
41半部分
45 二极管阴极层
451分布式阴极区
5晶闸管阳极层
51阳极短区
55 二极管阳极层
6晶丨?管基层
7门电极
75门极触点
8缓冲层
9引导GCT部分
91GCT单元
96 二极管单元
97单个二极管
99混合GCT/二极管部分。
【主权项】
1.一种使用具有第一主侧(11)和设置成与所述第一主侧(11)平行的第二主侧(15)的晶圆(10)的反向导通功率半导体器件(I)，所述器件包括多个二极管单元(96)和多个GCT单元(91)，其中每个GCT单元(91)包括按照下列顺序的在所述第一与第二主侧(11，15)之间的层: -晶闸管阴极电极(2)， -第一导电类型的晶闸管阴极层(4)， -与所述第一导电类型不同的第二导电类型的晶闸管基层(6)， -所述第一导电类型的漂移层(3)， -所述第一导电类型的晶闸管缓冲层(8)， -所述第二导电类型的晶闸管阳极层(5)， -晶闸管阳极电极(25)， 其中每个GCT单元(91)还包括门电极(7)，其设置成侧向于所述晶闸管阴极层(4)并且通过所述晶闸管基层(6)与所述晶闸管阴极层(4)分隔， 各二极管单元(96)包括所述第一主侧(11)上的二极管阳极电极(28)、通过所述漂移层(3)与所述晶闸管基层(6)分隔的所述第二导电类型的二极管阳极层(55)、漂移层(3)、与所述晶闸管阳极层(5)交替设置在所述第二主侧(15)上的所述第一导电类型的二极管阴极层(45)和二极管阴极电极， 并且所述器件包括至少一个混合部分(99)，其中所述二极管单元(96)的所述二极管阳极层(55)与所述GCT单元(91)的所述第一阴极层(4)交替，其特征在于， 在至少一个二极管单元(96)中，所述第一导电类型的二极管缓冲层(32)设置在所述二极管阳极层(55)与所述漂移层(3)之间，使得所述二极管缓冲层(32)覆盖从所述第一主侧(11)至少到所述二极管阳极层(55)的厚度的90%的深度的所述二极管阳极层(55)的侧向面。2.如权利要求1所述的器件(I)，其特征在于，所述二极管缓冲层(32)完全覆盖所述二极管阳极层(55)。3.如权利要求1或2中的任一项所述的器件(I)，其特征在于，所述二极管阳极层(55)具有3?30 ym或10?20 μπι或10?15 Um的厚度。4.如权利要求1至3中的任一项所述的器件(I)，其特征在于，所述晶闸管基层(6)具有比所述二极管阳极层(55)的厚度大的厚度。5.如权利要求4所述的器件(4)，其特征在于，所述晶闸管基层(6)具有所述二极管阳极层(55)的厚度的3至10倍的厚度。6.如权利要求1至5中的任一项所述的器件(I)，其特征在于，所述晶闸管基层(6)具有在20?120 μπι之间的范围的厚度。7.如权利要求1至6中的任一项所述的器件(I)，其特征在于，所述二极管缓冲层(32)具有最多2 X 112 cm 2的表面载流子浓度。8.如权利要求1至7中的任一项所述的器件(I)，其特征在于，所述二极管缓冲层(32)具有最多2 X 116 cm 3或者最多IXlO15 cm 3的最大载流子浓度。9.如权利要求1至8中的任一项所述的器件(I)，其特征在于，所述二极管阳极层(55)具有在I X 116?IXlOis Cm 3或者5 X 10 16?5 X 10 17 cm 3的范围的最大载流子浓度。10.如权利要求1至9中的任一项所述的器件(1)，其特征在于，所述晶闸管基层(6)具有比所述二极管阳极层(55)的最大载流子浓度高的最大载流子浓度。11.如权利要求1至10中的任一项所述的器件(I)，其特征在于，所述晶闸管阳极层(6)具有至少5 X 116 cm 3或者在I X 10 17?IXlOis cm 3的范围的最大载流子浓度。12.如权利要求1至11中的任一项所述的器件(I)，其特征在于，所述器件(I)包括至少一个引导GCT部分(9)，其包括多个第一阴极层(4)和门电极(7)，其设置成彼此直接相邻，而在它们之间没有二极管阳极层(4)。13.如权利要求1至12中的任一项所述的器件(I)，其特征在于，所述二极管阳极层(55)均匀地分布于所述混合部分(99)中的所述晶圆面积之上。14.如权利要求1至13中的任一项所述的器件(I)，其特征在于，所述二极管单元(96)的所述第一主侧部分到所述GCT单元(91)的所述第一主侧部分或者所述GCT单元(91)的两个相邻第一主侧部分之间的至少一个或全部相互之间在与所述第一主侧(11)平行的平面中具有50—直到500 μπι的最大侧向距离。15.如权利要求1至14中的任一项所述的器件(I)，其特征在于，所述二极管阴极层(45)设置成在最多通过所述直接相邻GCT单元(91)的所述晶闸管阴极层(4)的正交投影面积来限制的面积中正交投影到二极管阳极层(55)。
【专利摘要】提供反向导通功率半导体器件，包括多个二极管单元和多个GCT单元，每个GCT单元包括：晶闸管阴极电极、晶闸管阴极层、晶闸管基层、漂移层、晶闸管缓冲层、晶闸管阳极层以及晶闸管阳极电极。每个GCT单元还包括门电极。各二极管单元包括与二极管阳极层相接触的第一主侧上的二极管阳极电极、二极管漂移层、与晶闸管阳极层交替设置在第二主侧上的二极管阴极层和二极管阴极电极，该器件包括至少一个混合部分，其中二极管单元的二极管阳极层与GCT单元的第一阴极层交替。在各二极管单元中，二极管缓冲层设置在二极管阳极层与漂移层之间，使得二极管缓冲层覆盖从第一主侧至少到二极管阳极层的厚度的90%的深度的二极管阳极层的侧向面。
【IPC分类】H01L29/06, H01L27/08, H01L29/861
【公开号】CN105226057
【申请号】CN201510360418
【发明人】M.拉希莫, M.阿莫德, J.沃贝基, U.维穆拉帕蒂
【申请人】Abb 技术有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年6月26日
【公告号】EP2960941A1, US9385223, US20160013302