[发明专利]具有晶体管单元和增强单元的半导体器件

说明书

提供了具有晶体管单元和增强单元的半导体器件。一种半导体器件包括晶体管单元（TC）和增强单元（EC）。每个晶体管单元（TC）包括与漂移结构（120）形成第一pn结（pn1）的本体区（115）。晶体管单元（TC）可以在第一控制信号（C1）超过第一阈值（Vthx）时在本体区（115）中形成反型沟道（115x）。反型沟道（115x）形成漂移结构（120）与第一负载电极（310）之间的连接的一部分。延迟单元（400）生成第二控制信号（C2），第二控制信号（C2）的后沿相对于第一控制信号（C1）的后沿延迟。增强单元（EC）在第二控制信号（C2）下降到低于比第一阈值（Vthx）低的第二阈值（Vthy）时在漂移结构（120）中形成反型层（120y）。反型层（120y）作为少数电荷载流子发射极起效。

技术领域

本申请涉及具有晶体管单元和增强单元的半导体器件。

背景技术

在包括晶体管单元以及诸如RC-IGBT（逆导型绝缘栅双极晶体管）的二极管功能性的半导体器件中，迁移的电荷载流子沿着正向偏置pn结涌入轻掺杂半导体区域中并且形成密集的电荷载流子等离子体，这导致二极管的低正向电阻。当在pn结处的正向偏置改变到反向偏置时，反向恢复电流缓解电荷载流子等离子体，从而对于该半导体器件的动态切换损耗做出贡献。在从正向偏置改变到反向偏置之前的去饱和周期期间，栅极化的MOS（金属氧化物半导体）沟道可以衰减电荷载流子等离子体，以便减小反向恢复电流以及动态切换损耗。去饱和周期的结束与到反向偏置的改变之间的安全周期确保半导体器件在变换开始之前利用闭合的MOS沟道及时恢复阻挡能力。在安全周期期间，电荷载流子等离子体可以部分恢复，使得安全周期在一定程度上阻止去饱和周期的效果。

期望的是改善包括MOS栅极化沟道以及二极管功能性的半导体器件的切换特性。

发明内容

独立权利要求的主题实现了目的。从属权利要求与进一步的实施例有关。

根据实施例，一种半导体器件包括晶体管单元，其包括与漂移结构形成第一pn结的本体区。在第一控制信号超过第一阈值时，晶体管单元在本体区中形成反型沟道，其中反型沟道形成漂移结构与第一负载电极之间的连接的一部分。延迟单元生成第二控制信号，第二控制信号的后沿相对于第一控制信号的后沿延迟。在第二控制信号下降到低于比第一阈值低的第二阈值时，增强单元在漂移结构中形成反型层。反型层作为少数电荷载流子发射极起效。

根据另一实施例，一种功率模块包括具有两个切换元件的半桥电路。切换元件中的至少一个包括具有晶体管单元的半导体器件，该晶体管单元包括与漂移结构形成第一pn结的本体区。在第一控制信号超过第一阈值时，晶体管单元在本体区中形成反型沟道，其中反型沟道形成漂移结构与第一负载电极之间的连接的一部分。延迟单元生成第二控制信号，第二控制信号的后沿相对于第一控制信号的后沿延迟。在第二控制信号下降到低于比第一阈值低的第二阈值时，增强单元在漂移结构中形成反型层。反型层作为少数电荷载流子发射极起效。

根据又一实施例，一种半导体器件包括在第二控制信号下降到低于第二阈值时在漂移结构中形成反型层的增强单元。反型层作为少数电荷载流子导体起效。延迟单元生成第一控制信号，第一控制信号的后沿相对于第二控制信号的后沿延迟。晶体管单元包括与漂移结构形成第一pn结的本体区。在第一控制信号超过高于第二阈值的第一阈值时，晶体管单元在本体区中形成反型沟道。反型沟道是漂移结构与第一负载电极之间的连接的一部分。

在阅读以下详细描述以及参阅附图之后，本领域技术人员将认识到附加的特征和优点。

附图说明

所包括的附图用于提供对于本发明的进一步理解并且结合和构成本说明书的一部分。附图示出本发明的实施例并且与描述一起用于解释发明原理。本发明的其他实施例以及预期的优点将容易理解，因为参照以下详细描述，它们变得更好理解。

图1A示出根据实施例的具有晶体管单元和增强单元的半导体器件的部分在第一状态下的示意截面图。