DE102005019178A1 - Halbleiterbauelement, insbesondere rückwärts leitender IGBT - Google Patents

Halbleiterbauelement, insbesondere rückwärts leitender IGBT Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement, insbesondere einen rückwärts leitenden IGBT, bei dem in der Rückseite eines Halbleiterkörpers (1) p- und n-leitende Gebiete (4, 5; 2) so gestaltet sind, dass zur Auslösung der Injektion eines Zündstromes bei wenigstens einem der p-leitenden Gebiete (4, 5) der Mindestabstand (D) von der Mitte dieses Gebietes (5) bis zu einem n-leitenden Gebiet wesentlich größer ist als der entsprechende Mindestabstand bei übrigen p-leitenden Gebieten (4).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement, insbesondere einen rückwärts leitenden IGBT (IGBT = Bipolartransistor mit isoliertem Gate), mit einem einen Zellbereich und einen Randbereich aufweisenden Halbleiterkörper, der zumindest im Zellbereich in einer Vorderseite des Halbleiterkörpers eine Driftzone des einen Leitungstyps, einen Bodybereich, einen Kanal und eine Gateelektrode enthält und in einer Rückseite mit Gebieten des einen Leitungstyps und Gebieten des anderen Leitungstyps versehen ist.
  • Unter dem "einen Leitungstyp" soll im Folgenden der n-Leitungstyp verstanden werden. Es wird jedoch ausdrücklich betont, dass der eine Leitungstyp gegebenenfalls auch der p-Leitungstyp sein kann.
  • Auch wird die Erfindung anhand eines IGBT's erläutert. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Vielmehr soll unter einem "Halbleiterbauelement" gegebenenfalls auch beispielsweise eine Kombination von einem IGBT mit einem MOSFET oder einer Schottkydiode verstanden werden.
  • Rückwärts leitende IGBTs sind bereits in zahlreichen Veröffentlichungen beschrieben.
  • Rein beispielsweise sei hierzu auf die DE 42 35 175 C2 verwiesen, in der ein rückwärts leitender IGBT beschrieben ist, bei dem ein Zellbereich über einen inaktiven Bereich von einem Diodenbereich abgegrenzt ist. Im Zellbereich können die einzelnen IGBT-Zellen auf der Rückseite des Halbleiterkörpers mit einer n-leitenden Driftzone und einem p-leitenden Bodybe reich noch n+-leitende Gebiete enthalten, die zwischen p+-leitenden Gebieten in einen p-leitenden Bereich eingelagert sind.
  • Weiterhin beschreibt die DE 102 50 575 A1 einen IGBT mit einer monolithisch integrierten antiparallelen Diode, bei dem ein n-leitendes Emittershortgebiet lediglich im Bereich eines Hochvoltrandes integriert ist, während ein Emittergebiet innerhalb des Hochvoltrandes keine solchen Emittershortgebiete aufweist. Das Emittergebiet ist im Wesentlichen zusammenhängend gestaltet.
  • In der US 6,259,123 B1 ist eine Hochvolt-Leistungshalbleitervorrichtung beschrieben, bei der ein MOSFET und ein IGBT monolithisch integriert sind. Auf der Rückseite eines Halbleiterkörpers wechseln sich hier n+-leitende Gebiete und p-leitende Gebiete ab.
  • Weiterhin beschreibt die US 5,171,696 verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten für Emittershortgebiete auf der Rückseite eines IGBTs. Dabei können auch Schottkykontakte eingesetzt werden.
  • In der DE 39 05 434 C2 ist eine bipolare Halbleiterschalteinrichtung beschrieben, bei der auf der Rückseite eines Halbleiterkörpers p-leitende Emittergebiete und n-leitende Shortgebiete so angeordnet sind, dass ein Überlappungsbereich zwischen den n-leitenden Shortgebieten und den p-leitenden Emittergebieten entsteht.
  • Schließlich ist noch aus der DE 102 59 373 A1 eine überstromfeste Schottkydiode mit niedrigem Sperrstrom bekannt. Bei dieser Schottkydiode sind in die Schottkykontaktfläche p-dotierte Gebiete eingelagert. Dabei ist wenigstens eines dieser Gebiete mit einer größeren Mindesterstreckung als die anderen Gebiete versehen, um ein Zünden bei kleinerem Strom auszulösen. Dadurch zeichnet sich diese Schottkydiode durch eine hohe Überstromfestigkeit bei gleichzeitig einer niedrigen Vorwärtsspannung aus.
  • Ein Nachteil der oben beschriebenen bekannten IGBT-Srukturen liegt darin, dass derart gestaltete Halbleiterbauelemente beim Einschalten zunächst in einem MOSFET-Betrieb arbeiten, also in einem unipolaren Betrieb, bei dem keine Löcherinjektion von der Rückseite des Halbleiterkörpers her erfolgt. Erst bei höheren Strömen schaltet das rückseitige, p-leitende Emittergebiet ein, so dass Löcher in die Driftstrecke injiziert werden und das Halbleiterbauelement dann im IGBT-Betrieb, also einem bipolaren Betrieb, arbeitet.
  • Nun erfolgt das Umschalten vom unipolaren Betrieb in den bipolaren Betrieb dann, wenn die Elektronen, die im unipolaren Betrieb in der Driftstrecke die alleinigen Ladungsträger des Stromes sind und die vor den p-leitenden Emittergebieten quer zum nächsten n-leitenden Gebiet abfließen, vor diesem p-leitenden Emittergebieten einen ohmschen Spannungsabfall erzeugen, der die p-leitenden Emittergebiete zu einer Löcherinjektion anregt. Dieser Spannungsabfall muss bei Raumtemperatur etwa 0,7 V betragen.
  • Dies bedeutet aber, dass der Strom, bei dem das Umschalten vom unipolaren Betrieb in den bipolaren Betrieb erfolgt, sehr empfindlich von der n-leitenden Dotierung unmittelbar vor den p-leitenden Emittergebieten, also von der Dotierung in der Feldstoppzone, und außerdem ebenso empfindlich von der geometrischen Anordnung der p-leitenden Emittergebiete und der n-leitenden Shortgebiete abhängt: Je größer so der Abstand von einem n-leitenden Gebiet zum nächsten n-leitenden Gebiet auf der Rückseite des Halbleiterkörpers ist, desto geringer wird der Strom, der benötigt wird, um den Spannungsabfall von etwa 0,7 V zu erzeugen.
  • Daraus folgt nun, dass für gute Durchlasseigenschaften des Halbleiterbauelements somit möglichst breite p-leitende Emittergebiete sinnvoll sind.
  • Für die in das Halbleiterbauelement, insbesondere den IGBT, integrierte Rückwärtsdiode bedeutet dies allerdings, dass dann große Bereiche ohne n-leitende Emittergebiete vorliegen. Dies sind dann Bereiche, die für den Stromfluss im Diodenbetrieb nicht mehr zur Verfügung stehen. Für die Rückwärtsdiode ist es aber wünschenswert, dass die n-leitenden Emittergebiete möglichst nahe beieinander liegen, damit das gesamte Volumen des Halbleiterkörpers bzw. dessen gesamte Querschnittsfläche genutzt werden kann.
  • Die beiden obigen Anforderungen, nämlich gute Durchlasseigenschaften des Halbleiterbauelements infolge breiter p-leitender Emittergebiete und nahe beieinander liegende n-leitende Gebiete für den Stromfluss im Diodenbetrieb, lassen sich – wie es scheint – gleichzeitig nicht ohne weiteres erfüllen.
    •
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Halbleiterbauelement, insbesondere einen IGBT mit Rückwärtsdiode, zu schaffen, bei dem diese beiden Anforderungen, nämlich gute Durchlasseigenschaften und ein hoher Stromfluss im Diodenbetrieb, gleichzeitig erfüllt sind.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Halbleiterbauelement der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass im Zellbereich wenigstens eines der Gebiete des anderen Lei tungstyps so gestaltet ist, dass der Mindestabstand von der Mitte des wenigstens einen Gebietes bis zu dem hierzu nächstgelegenen Gebiet des einen Leitungstyps wesentlich größer ist als der entsprechende Mindestabstand bei den übrigen Gebieten des anderen Leitungstyps.
  • Um diesen als "wesentlich größer" eingestellten Mindestabstand zu verwirklichen, sind bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement die Gebiete des einen Leitungstyps – bei einem IGBT also vorzugsweise n-leitende Emittergebiete – nahezu über die gesamte Rückseite des Halbleiterbauelementes und insbesondere auch im Zellbereich verteilt. Gleichzeitig werden hier durch die infolge des größeren Mindestabstandes verbreiterten p-leitenden Emittergebiete Zündbereiche geschaffen, die das Umschalten vom unipolaren auf den bipolaren Betrieb herbeiführen.
  • Während beim eingangs genannten Stand der Technik weitgehend von einer gleichmäßigen Verteilung der p- und n-leitenden Gebiete auf der Rückseite des Halbleiterkörpers eines IGBTs ausgegangen wird, weicht die Erfindung hiervon in entscheidender Weise ab: Bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement ist die Rückseite so gestaltet, dass der Mindestabstand von der Mitte des wenigstens einen vorzugsweise p-leitenden Gebietes bis zu dem hierzu nächstgelegenen n-leitenden Gebiet wesentlich größer ist als der entsprechende Mindestabstand bei den übrigen p-leitenden Gebieten. Unter "wesentlich größer" soll dabei verstanden werden, dass dieser Abstand um wenigstens einen Faktor 1,5...5 oder mehr größer ist als die übrigen Abstände. Es liegt also keine gleichmäßige Verteilung der jeweiligen Gebiete vor.
  • Lediglich bei dem rückwärts leitenden IGBT gemäß der DE 102 50 575 A1 ist ebenfalls keine gleichmäßige Verteilung der p-leitenden Gebiete und der n-leitenden Gebiete auf der Rückseite des Halbleiterkörpers gegeben. Dort liegen vielmehr p-leitende Emittergebiete unterhalb des Zellbereiches vor, die breiter sind als im Randbereich. Dies ist aber darauf zurückzuführen, dass die n-leitenden Gebiete auf den Randbereich begrenzt sind, um dort die Diode in den Randbereich zu integrieren.
  • Wesentlich an dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement ist somit die Verwendung unterschiedlicher Abmessungen (Breiten) für die p-leitenden Emittergebiete auf der Rückseite des Halbleiterkörpers, insbesondere im aktiven Bereich des Halbleiterbauelements. Dadurch können besonders gute IGBT-Eigenschaften, nämlich ein Zünden der p-leitenden Emittergebiete bei hinreichend kleinen Strömen, und gleichzeitig auch besonders gute Diodeneigenschaften, nämlich ein hoher Stromfluss durch große n-leitende Emitterflächen, erreicht werden.
  • Für die Anordnung der Gebiete des einen Leitungstyps auf der Rückseite des Halbleiterkörpers können verschiedene Strukturen gewählt werden. So können beispielsweise punkt- oder kreisförmige Gebiete des einen Leitungstyps, also vorzugsweise n-leitende Gebiete, in ein p-leitendes Gebiet eingelagert werden. Die n-Gebiete können punkt- oder kreisförmig sein, aber auch z.B. rechteckig, quadratisch oder sechseckig. Im folgenden wird vereinfacht nur von punkt- oder kreisförmigen n-Gebieten gesprochen. Dabei können diese punktförmigen n-leitenden Gebiete bestimmte Strukturen, wie beispielsweise Dreiecke, Vierecke, Sechsecke usw. bilden. Bestimmte Bereiche dieser Strukturen können vorzugsweise von n-leitenden Gebieten freigelassen werden, so dass hier Streifen entstehen, in denen lediglich ein p-leitendes Gebiet vorhanden ist. Diese Streifen können in Richtung der Strukturen oder schräg zu diesen ausgebildet sein.
  • Auch Strukturen, wie diese im Zusammenhang mit der überstromfesten Schottkydiode in der DE 102 59 373 A1 offenbart sind, können bei der vorliegenden Erfindung zur Anwendung gelangen.
    •
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1A eine Schnittdarstellung durch einen herkömmlichen IGBT in Planarausführung,
  • 1B eine Schnittdarstellung durch einen IGBT in Trenchausführung nach der Erfindung,
  • 2 eine Draufsicht auf Strukturen von n-leitenden Gebieten in Rechteck- Ausführung,
  • 3 eine entsprechende Draufsicht auf eine Struktur in Sechseck-Ausführung,
  • 4 eine Draufsicht auf eine Struktur mit einem von n-leitenden Gebieten freien Streifen mit schrägem Verlauf,
  • 5 eine Draufsicht auf eine Struktur mit von n-leitenden Gebieten freien Bereichen und
  • 6 bis 11 weitere mögliche Strukturen für die Gestaltung der n-leitenden Gebiete und der p-leitenden Gebiete auf der Rückseite des Halbleiterkörpers des Halbleiterbauelementes.
  • In den Figuren werden für einander entsprechende Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet.
  • 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines IGBTs mit einem Halbleiterkörper 1 aus Silizium. Anstelle von Silizium können auch andere Materialien, wie beispielsweise Siliziumcarbid usw. gewählt werden. Der Halbleiterkörper 1 weist auf seiner Vorderseite – eingelagert in eine n-leitende Driftzone 3 – in einem Zellbereich Z p-leitende Bodybereiche 10 auf, in denen jeweils n-leitende Sourcezonen 13 vorgesehen sind. Auf der Oberfläche der Vorderseite des Halbleiterkörpers 1 sind eine Isolierschicht 14 aus beispielsweise Siliziumdioxid und eine Metallisierung 15 aus beispielsweise Aluminium vorgesehen, welche den Bodybereich 10 und die Sourcezonen 13 kontaktiert. Eingelagert in die Isolierschicht 14 sind noch Gateelektroden 11 aus beispielsweise polykristallinem Silizium, die bei Anlegen einer Spannung zwischen der Sourcezone 13 und der Driftzone 3 einen Kanal 12 erzeugen. Die Metallisierung 15 erstreckt sich bis zu einem Randbereich R, der beispielsweise einen oder mehrere p-leitende Ringe 6 enthält.
  • In der Rückseite dieses IGBTs sind p-leitende Gebiete 4 und n-leitende Gebiete 2 vorgesehen, die im Wesentlichen gleiche Abmessungen aufweisen sollen und die mit einer Rückseiten-Metallisierung 17 versehen sind.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement weisen nun die Gebiete 2 und 4 bestimmte Strukturen auf: Diese Gebiete sind nicht mehr – wie beim Stand der Technik – gleichmäßig verteilt, sondern in ganz besonderer Weise strukturiert: n-leitende Gebiete 2 sind so in eine p-leitende Umgebung eingelagert, dass p-leitende Gebiete 4, 5 entstehen, wobei die Gebiete 5 so ausgeführt sind, dass der Mindestabstand D von ihrer Mitte zu dem nächstgelegenen n-leitenden Gebiet 2 wesentlich größer ist als der entsprechende Mindestabstand bei den übrigen Gebieten 4 des p-Leitungstyps.
  • 1B zeigt hierfür ein Ausführungsbeispiel: bei einem Trench-IGBT weist ein p-leitendes Gebiet 5 einen größeren Mindestabstand D von einer Mitte zum nächstliegendenden n-leitenden Gebiet 2 als die übrigen p-leitenden Gebiete 4 auf. Bei diesem Trench-IGBT sind die Gebiete 2 mit einer n+-Dotierung versehen, und es ist noch eine n-leitende Feldstoppzone 18 vorhanden, die aber auch entfallen kann.
  • Das Raster der einzelnen Zellen im Zellbereich Z, also insbesondere der Abstand zwischen den Mitten der einzelnen Zellen, beträgt beispielsweise 5 bis 50 μm, während ein Mindestabstand D' der p-leitenden Gebiete 4 durch 25 bis 250 μm gegeben ist.
  • Die Erfindung ist aber nicht auf die Trench-Ausführung beschränkt. Sie ist selbstverständlich auch auf die Planar-Ausführung von 1A anwendbar, wo ebenfalls eine Feldstoppzone vorgesehen werden kann.
  • Die Gebiete 2 sind beispielsweise punkt- bzw. kreisförmig gestaltet und bilden Strukturen, so dass die einzelnen Punkte dieser Strukturen Quadrate 7 (vgl. 2) oder Sechsecke 8 (vgl. 3) darstellen.
  • Auch andere Ausführungen der Gebiete 2 sind möglich, wie quadratisch, rechteckförmig, sechseckförmig usw.
  • Es ist auch möglich, einen zur Strukturrichtung der Quadrate schräg verlaufenden Bereich 9 in der Gestalt eines Streifens von n-leitenden Gebieten 2 frei zu lassen, wie dies in 4 gezeigt ist. 5 stellt die Kombination eines solchen Streifens 9 mit der Struktur von 2 dar. Auch andere Kombinationen von Streifen 9 mit verschiedenen Strukturen sind möglich, wie beispielsweise mit Sechseck-Strukturen entspre chend 3. Derartige Streifen 9 können auch in beliebige, insbesondere unregelmäßige Strukturen von solchen kleinen n-leitenden Gebieten 2 vorgesehen sein.
  • Die Ausführungsform von 4 hat den besonderen Vorteil, dass es Bereiche im Halbleiterbauelement gibt, die kein Diodengebiet enthalten. Oft ist es nämlich für die Gesamtverluste zweckmäßig, eine Freilaufdiode so für einen IGBT vorzusehen, dass diese Freilaufdiode eine kleinere Fläche einnimmt als der IGBT. Mit dem streifenförmigen Bereich 9 ohne n-leitende Gebiete 2 wird dieser Bereich 9 bis auf seine Randgebiete nicht für den Stromfluss im Diodenbetrieb genutzt. Entsprechend wird die Ausräumladung der Diode bei sonst immer noch guten Durchlasseigenschaften kleiner.
  • Die 6 bis 11 zeigen weitere Ausführungsbeispiele für Gestaltungsmöglichkeiten der Gebiete 4, 5. Diese Gestaltungsmöglichkeiten zeigen, dass das Gebiet 5 mit der größeren Mindesterstreckung praktisch jede beliebige Gestalt annehmen kann.
  • Beispielsweise kann es, wie in 6 und 7 dargestellt ist, quadratisch (bzw. rechteckförmig) oder rund (bzw. oval) sein.
  • Dabei ist es auch möglich, mehrere derartige Gebiete 5 vorzusehen, wie dies in 8 gezeigt ist.
  • 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem sich schmale streifenförmige p-leitende Gebiete 4 beidseitig von einem großen p-leitenden Gebiet 5 kammartig erstrecken.
  • Während bei den Ausführungsbeispielen der 2 bis 9 die p-leitenden Gebiete 4, 5 zusammenhängend gestaltet sind, zeigt 10 ein Ausführungsbeispiel, bei dem jeweils zwei schmale streifenförmige Gebiete 4 und ein breites streifenförmiges Gebiet 5 einander in dem Gebiet 2 abwechseln, wobei die Gebiete 4, 5 aber nicht zusammenhängen.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel mit nicht zusammenhängenden Gebieten 4, 5 ist in 11 veranschaulicht: Dort sind wenige große quadratische Gebiete 5 jeweils als Zündfläche vorgesehen, während die Gebiete 4 wesentlich kleiner sind und im Übrigen Teile der Oberfläche im Gebiet 2 einnehmen.
    • 1
    Halbleiterkörper
    2
    n-leitende Gebiete
    3
    Driftzone
    4
    p-leitendes Gebiet
    5
    p-leitendes Gebiet mit größerem Mindestabstand
    6
    p-leitender Ring
    7
    quadratische Struktur
    8
    sechseckförmige Struktur
    9
    streifenförmiger Bereich
    10
    Bodybereich
    11
    Gateelektrode
    12
    Kanal
    13
    Sourcezone
    14
    Isolierschicht
    15
    Metallisierung
    16
    Hochvoltrand-Metallisierung
    17
    Rückseiten-Metallisierung
    18
    Feldstoppzone
    Z
    Zellbereich
    R
    Randbereich
    D
    Mindestabstand bei Gebiet 5
    D'
    Mindestabstand bei Gebiet 4

Claims (22)

  1. Halbleiterbauelement mit einem einen Zellbereich (Z) und einen Randbereich (R) aufweisenden Halbleiterkörper (1), der zumindest im Zellbereich (Z) in einer Vorderseite des Halbleiterkörpers (1) eine Driftzone (13) des einen Leitungstyps, einen Bodybereich (10), einen Kanal (12) und eine Gateelektrode (11) enthält und in einer Rückseite mit Gebieten (2) des einen Leitungstyps und Gebieten (4, 5) des anderen Leitungstyps versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Zellbereich wenigstens eines (5) der Gebiete des anderen Leitungstyps so gestaltet ist, dass der Mindestabstand (D) von der Mitte des wenigstens einen Gebietes (5) bis zu dem nächstgelegenen Gebiet (2) des einen Leitungstyps wesentlich größer ist als der entsprechende Mindestabstand bei den übrigen Gebieten (4) des anderen Leitungstyps.
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebiete (4, 5) des anderen Leitungstyps wenigstens teilweise zusammenhängend gestaltet sind.
  3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebiete (4, 5) des anderen Leitungstyps zusammenhängend gestaltet sind.
  4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebiete (2) des einen Leitungstyps punktförmig in das zusammenhängende Gebiet (4, 5) des anderen Leitungstyps eingelagert sind.
  5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebiete (2) des einen Leitungstyps viereckförmige (7) oder sechseckförmige (8) Strukturen bilden.
  6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den Strukturen (7, 8) Bereiche (9) mit lediglich dem Gebiet (5) des anderen Leitungstyps vorliegen.
  7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (9) streifenförmig gestaltet sind.
  8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die streifenförmigen Bereiche (9) in Längsrichtung der Strukturen (7) oder schräg zu diesen verlaufen.
  9. Halbleiterbauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der streifenförmige Bereich (9) in eine viereck- oder sechseckförmige Struktur eingebettet ist.
  10. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass streifenförmige Bereiche mit lediglich dem Gebiet (4, 5) des anderen Leitungstyps in beliebige Strukturen mit kleinen Gebieten (2) des einen Leitungstyps eingebettet sind.
  11. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Gebiet (5) des anderen Leitungstyps mit einer größeren Fläche als die jeweiligen Flächen der übrigen Gebiete (4) des anderen Leitungstyps versehen ist.
  12. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebiete (4, 5) des anderen Leitungstyps wenigstens teilweise streifenförmig gestaltet sind und mindestens zwei streifenförmige Gebiete über das wenigstens eine Gebiet (5) des anderen Leitungstyps miteinander verbunden sind.
  13. Halbleiterbauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Gebiet (5) des anderen Leitungstyps rechteckförmig, quadratisch, rund oder oval ist.
  14. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebiete (4) des anderen Leitungstyps in einen von dem wenigstens einen Gebiet (5) des anderen Leitungstyps umschlossenen Bereich eingelagert ist.
  15. Halbleiterbauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die streifenförmigen Gebiete (4) des anderen Leitungstyps kammartig von dem wenigstens einen Gebiet (5) des anderen Leitungstyps ausgehen.
  16. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Leitungstyp der n-Leitungstyp ist.
  17. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch, eine Feldstoppzone (18).
  18. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper (1, 2) aus Si oder SiC besteht.
  19. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass im Zellbereich (Z) das Zellraster 5 bis 50 um beträgt.
  20. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Mindestabstand (D) von der Mitte des wenigstens einen Gebietes (5) des anderen Leitungstyps bis zum nächstgelegenen Gebiet (2) des einen Leitungstyps das wenigstens 1,5...5-fache des entsprechenden Mindestabstands (D') der übrigen Gebiete (4) des anderen Leitungstyps beträgt.
  21. Halbleiterbauelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der entsprechende Mindestabstand (D') 25 bis 250 um beträgt.
  22. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass es ein IGBT ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006050338A1 (de) * 2006-10-25 2008-04-30 Infineon Technologies Austria Ag Halbleiterbauelement mit verbessertem Speicherladung zu Dioden-Softness Trade-off
WO2010052245A2 (en) * 2008-11-05 2010-05-14 Abb Technology Ag Reverse-conducting semiconductor device
CN101877352A (zh) * 2009-04-29 2010-11-03 Abb技术有限公司 反向导通半导体器件
CN102412288A (zh) * 2010-09-21 2012-04-11 株式会社东芝 逆导型绝缘栅双极晶体管
WO2013144375A1 (de) 2012-03-30 2013-10-03 Msg Lithoglas Gmbh Halbleitervorrichtung und verfahren zur herstellung einer glasartigen schicht
CN103703566A (zh) * 2011-08-02 2014-04-02 罗姆股份有限公司 半导体装置及其制造方法
WO2015097157A1 (en) * 2013-12-23 2015-07-02 Abb Technology Ag Reverse-conducting semiconductor device
CN105226090A (zh) * 2015-11-10 2016-01-06 株洲南车时代电气股份有限公司 一种绝缘栅双极晶体管及其制作方法
CN105304697A (zh) * 2015-11-10 2016-02-03 株洲南车时代电气股份有限公司 一种igbt芯片及其制作方法
US10020388B2 (en) 2009-04-09 2018-07-10 Infineon Technologies Austria Ag Insulated gate bipolar transistor including charge injection regions
CN109830531A (zh) * 2019-01-15 2019-05-31 上海华虹宏力半导体制造有限公司 Rc-igbt器件及其制造方法
CN111223856A (zh) * 2018-11-26 2020-06-02 三菱电机株式会社 半导体装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03254159A (ja) * 1990-03-05 1991-11-13 Fuji Electric Co Ltd 伝導度変調型ｍｏｓｆｅｔ
DE10250575A1 (de) * 2002-10-30 2004-05-19 Infineon Technologies Ag IGBT mit monolithisch integrierter antiparalleler Diode
DE102004035788A1 (de) * 2003-07-24 2005-03-03 Mitsubishi Denki K.K. Isolierschicht-Bipolar-Transistor mit eingebauter Freilaufdiode

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03254159A (ja) * 1990-03-05 1991-11-13 Fuji Electric Co Ltd 伝導度変調型ｍｏｓｆｅｔ
DE10250575A1 (de) * 2002-10-30 2004-05-19 Infineon Technologies Ag IGBT mit monolithisch integrierter antiparalleler Diode
DE102004035788A1 (de) * 2003-07-24 2005-03-03 Mitsubishi Denki K.K. Isolierschicht-Bipolar-Transistor mit eingebauter Freilaufdiode

Cited By (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006050338A1 (de) * 2006-10-25 2008-04-30 Infineon Technologies Austria Ag Halbleiterbauelement mit verbessertem Speicherladung zu Dioden-Softness Trade-off
US8860133B2 (en) 2006-10-25 2014-10-14 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component
US9312334B2 (en) 2006-10-25 2016-04-12 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component
DE102006050338B4 (de) * 2006-10-25 2011-12-29 Infineon Technologies Austria Ag Halbleiterbauelement mit verbessertem Speicherladung zu Dioden-Softness Trade-off
US8344415B2 (en) 2006-10-25 2013-01-01 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component
US8461622B2 (en) 2008-11-05 2013-06-11 Abb Technology Ag Reverse-conducting semiconductor device
WO2010052245A2 (en) * 2008-11-05 2010-05-14 Abb Technology Ag Reverse-conducting semiconductor device
CN102203945A (zh) * 2008-11-05 2011-09-28 Abb技术有限公司 反向导通半导体装置
CN102203945B (zh) * 2008-11-05 2013-09-18 Abb技术有限公司 反向导通半导体装置
WO2010052245A3 (en) * 2008-11-05 2012-06-28 Abb Technology Ag Reverse-conducting semiconductor device
US10020388B2 (en) 2009-04-09 2018-07-10 Infineon Technologies Austria Ag Insulated gate bipolar transistor including charge injection regions
DE102010064573B3 (de) 2009-04-09 2020-06-04 Infineon Technologies Austria Ag Halbleitervorrichtung
CN101877352B (zh) * 2009-04-29 2015-09-09 Abb技术有限公司 反向导通半导体器件
EP2249392A3 (de) * 2009-04-29 2011-08-03 ABB Technology AG Rückwärtsleitende Halbleitervorrichtung
JP2010263215A (ja) * 2009-04-29 2010-11-18 Abb Technology Ag 逆導電半導体デバイス
CN101877352A (zh) * 2009-04-29 2010-11-03 Abb技术有限公司 反向导通半导体器件
CN102412288A (zh) * 2010-09-21 2012-04-11 株式会社东芝 逆导型绝缘栅双极晶体管
EP2741336A4 (de) * 2011-08-02 2015-03-18 Rohm Co Ltd Halbleiterbauelement und herstellungsverfahren dafür
US10692861B2 (en) 2011-08-02 2020-06-23 Rohm Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device
CN103703566A (zh) * 2011-08-02 2014-04-02 罗姆股份有限公司 半导体装置及其制造方法
US9419117B2 (en) 2011-08-02 2016-08-16 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device, and manufacturing method for same
US9620588B2 (en) 2011-08-02 2017-04-11 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device
CN103703566B (zh) * 2011-08-02 2017-05-17 罗姆股份有限公司 半导体装置及其制造方法
US10461077B2 (en) 2011-08-02 2019-10-29 Rohm Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device
US10192865B2 (en) 2011-08-02 2019-01-29 Rohm Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device
WO2013144375A1 (de) 2012-03-30 2013-10-03 Msg Lithoglas Gmbh Halbleitervorrichtung und verfahren zur herstellung einer glasartigen schicht
WO2015097157A1 (en) * 2013-12-23 2015-07-02 Abb Technology Ag Reverse-conducting semiconductor device
JP2017500749A (ja) * 2013-12-23 2017-01-05 アーベーベー・テクノロジー・アーゲー 逆導通半導体素子
US9553086B2 (en) 2013-12-23 2017-01-24 Abb Schweiz Ag Reverse-conducting semiconductor device
CN105226090A (zh) * 2015-11-10 2016-01-06 株洲南车时代电气股份有限公司 一种绝缘栅双极晶体管及其制作方法
US10418469B2 (en) 2015-11-10 2019-09-17 ZhuZhou CRRC Times Electric Co., Ltd. Insulated gate bipolar transistor and preparation method therefor
CN105304697B (zh) * 2015-11-10 2019-02-15 株洲南车时代电气股份有限公司 一种igbt芯片及其制作方法
CN105226090B (zh) * 2015-11-10 2018-07-13 株洲中车时代电气股份有限公司 一种绝缘栅双极晶体管及其制作方法
CN105304697A (zh) * 2015-11-10 2016-02-03 株洲南车时代电气股份有限公司 一种igbt芯片及其制作方法
CN111223856A (zh) * 2018-11-26 2020-06-02 三菱电机株式会社 半导体装置
CN111223856B (zh) * 2018-11-26 2023-11-03 三菱电机株式会社 半导体装置
CN109830531A (zh) * 2019-01-15 2019-05-31 上海华虹宏力半导体制造有限公司 Rc-igbt器件及其制造方法

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