在单元区域中带有额定击穿电压的超级结半导体器件制造技术

本发明专利技术涉及在单元区域中带有额定击穿电压的超级结半导体器件。一种超级结半导体器件包括在具有第一和第二、平行表面的半导体本体中形成的超级结结构。该超级结结构包括第一导电类型的第一区域和与第一导电类型相反的第二导电类型的第二区域。在由边缘区域包围的单元区域中，超级结结构具有在第一部分中的第一额定击穿电压和在第二部分中的、不同于第一额定击穿电压的第二额定击穿电压，以提供改进的雪崩强度。

【技术实现步骤摘要】
在单元区域中带有额定击穿电压的超级结半导体器件
技术介绍
超级结FET（场效应晶体管）的半导体本体包括其中p掺杂区域被n掺杂区域分离的漂移区，其中n掺杂区域传输用于n-FET的开态电流并且p掺杂区域传输用于p-FET的开态电流。在反向模式中，耗尽区沿着横向方向在p掺杂和n掺杂区域之间延伸从而超级结FET在提供低开态电阻的高杂质浓度下承受高反向击穿电压。在非钳位电感开关环境中，FET直接地切断通过电感负载的电流。电感负载引发通过FET流动的闭态电流直至存储在电感负载中的能量已经得到耗散。诱导的电流触发FET中的雪崩机制，其中FET中的电场产生传送闭态电流的移动电荷载流子。典型地，FET规格规定单发的或者反复性的雪崩强度等级以允许在安全操作条件下设计电路。提供带有改进的雪崩强度的超级结半导体器件是期望的。
技术实现思路
根据一个实施例的超级结半导体器件包括在半导体本体中形成的超级结结构，该半导体本体具有第一表面和平行于第一表面的第二表面。该超级结结构包括第一导电类型的第一区域和与第一导电类型相反的第二导电类型的第二区域。第一电极结构直接地邻接第一表面并且第二电极结构直接地邻接第二表面。该超级结半导体器件被配置为承受在单元区域中主要地沿着垂直于第一表面的竖直方向并且在包围单元区域的边缘区域中主要地沿着平行于第一表面的横向方向在第一和第二电极结构之间施加的电压。该超级结结构具有在第一部分中的第一额定击穿电压和在第二部分中的、低于第一额定击穿电压的第二额定击穿电压。根据另一个实施例，一种超级结半导体器件包括在半导体本体中形成的超级结结构，该半导体本体带有第一表面和平行于第一表面的第二表面，其中该超级结结构包括第一导电类型的第一区域和第二、相反的导电类型的第二区域。第一电极结构直接地邻接第一表面并且第二电极结构直接地邻接第二表面。该超级结半导体器件被配置为承受在单元区域中主要地沿着垂直于第一表面的竖直方向并且在包围单元区域的边缘区域中主要地沿着平行于第一表面的横向方向在第一和第二电极结构之间施加的电压。沿着超级结结构的竖直截面，在第一和第二部分中的一个之中与在其另一个之中相比，在第一和第二区域之间的补偿额定地更强地解调（detune）。在阅读以下详细说明时并且在查看附图时，本领域技术人员将会认识到另外的特征和优点。附图说明附图被包括用于提供对于本专利技术的进一步的理解并且在本说明书中结合并且构成它的一个部分。附图示意本专利技术的实施例并且与说明书一起地用于解释本专利技术的原理。将易于理解本专利技术的其它实施例和预期的优点，因为通过参考以下详细说明，它们得到更好的理解。图1A是提供减小的额定反向击穿电压的紧凑第二部分的、根据一个实施例的半导体器件在垂直于开态电流方向的平面中的概略截面视图。图1B是提供减小的额定反向击穿电压的圆形第二部分的、根据一个实施例的半导体器件在垂直于开态电流方向的平面中的概略截面视图。图1C是提供沿着一个区域定向的、减小的额定反向击穿电压的单体式第二部分的、根据一个实施例的半导体器件在垂直于开态电流方向的平面中的概略截面视图。图1D是提供沿着多个区域定向的、减小的额定反向击穿电压的节段式第二部分的、根据一个实施例的半导体器件在垂直于开态电流方向的平面中的概略截面视图。图2是用于讨论有助于理解实施例的背景信息的电场分布的概略图表。图3A是利用在超级结结构的p负载片段的n型区域中嵌入的p型杂质区提供补偿比率的调整的、根据一个实施例的超级结半导体器件的一个部分的概略截面视图。图3B是利用在超级结结构的n负载片段的n型区域中嵌入的n型杂质区提供补偿比率的调整的、根据一个实施例的超级结半导体器件的一个部分的概略截面视图。图3C是利用在超级结结构的p负载片段的n型区域中嵌入的n型杂质区提供补偿比率的调整的、根据一个实施例的超级结半导体器件的一个部分的概略截面视图。图3D是利用在超级结结构的n负载侧处的p型杂质区提供补偿比率的调整的、根据一个实施例的超级结半导体器件的一个部分的概略截面视图。图3E是利用在超级结结构的n负载侧处的n型杂质区提供补偿比率的调整的、根据一个实施例的超级结半导体器件的一个部分的概略截面视图。图4A是提供在p型区域之间的距离的变化的、根据一个实施例的超级结半导体器件的一个部分的概略截面视图。图4B是提供p型区域的宽度的变化的、根据一个实施例的超级结半导体器件的一个部分的概略截面视图。图4C是提供p型区域的宽度的变化的、根据另一个实施例的超级结半导体器件的一个部分的概略截面视图。图5A是提供p型区域的倾斜角度的变化的、根据一个实施例的超级结半导体器件的一个部分的概略截面视图。图5B是提供p型区域的倾斜角度的变化的、根据另一个实施例的超级结半导体器件的一个部分的概略截面视图。图6A是提供p型区域的竖直延伸部的变化的、根据一个实施例的超级结半导体器件的一个部分的概略截面视图。图6B是提供p型区域的竖直延伸部的变化的、根据另一个实施例的超级结半导体器件的一个部分的概略截面视图。图7是提供靠近边缘区域的p型区域的竖直延伸部的变化的、根据一个实施例的超级结半导体器件的一个部分的概略截面视图。具体实施方式在以下详细说明中，对于附图进行参考，附图形成它的一个部分，并且在其中通过示意方式示出可以在其中实践本专利技术的具体实施例。应该理解，在不偏离本专利技术的范围的情况下可以利用其它的实施例并且可以实现结构或者逻辑变化。例如，对于一个实施例示意或者描述的特征能够在其它实施例上或者与其它实施例相结合地使用以给出更进一步的实施例。本专利技术旨在包括这种修改和改变。使用不应该被理解为限制所附权利要求的范围的具体语言描述了实例。附图未按比例并且仅仅是为了示意性的意图。为了清楚起见，如果未另有述及的话，在不同的图中利用对应的附图标记标注相同的元件。术语“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等是开放式的并且该术语指示所陈述的结构、元件或者特征的存在，但是并不排除另外的元件或者特征。冠词（“一”、“一个”和“该”）旨在包括复数以及单数，除非上下文清楚地另有指示。术语"电连接"描述在被电连接的元件之间的永久低欧姆连接，例如在所涉及的元件之间的直接接触，或者经由金属和/或高度掺杂半导体的低欧姆连接。这些图通过接着掺杂类型“n”或者“p”地指示“–”或者“+”而示意相对掺杂浓度。例如，“n-”意味着低于“n”掺杂区的掺杂浓度的掺杂浓度，而“n+”掺杂区具有比“n”掺杂区更高的掺杂浓度。相同的相对掺杂浓度的掺杂区并不是必要地具有相同的绝对掺杂浓度。例如，两个不同的“n”掺杂区可以具有相同或者不同的绝对掺杂浓度。图1A所示超级结半导体器件500包括带有平行于截面的第一和第二表面（未示出）的半导体本体100。从单晶半导体材料例如硅Si、碳化硅SiC、锗Ge、硅锗晶体SiGe、氮化镓GaN或者砷化镓GaAs提供半导体本体100。第一和第二表面与图1A的截面的法线限定竖直方向，并且垂直于法线方向且平行于图1A的截面的方向限定横向方向。在半导体本体100的最外片段中沿着横向方向，半导体本体100包括单元区域610和包围单元区域610的边缘区域690。边缘区域690沿着连接第一和第二表面的外表面103延伸。第一电极结构直接地邻接第一表面并且第二电极结构直接地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超级结半导体器件，包括：在半导体本体中形成的超级结结构，所述半导体本体具有第一表面和平行于所述第一表面的第二表面，所述该超级结结构包括第一导电类型的第一区域和与第一导电类型相反的第二导电类型的第二区域；和直接地邻接所述第一表面的第一电极结构和直接地邻接所述第二表面的第二电极结构，其中所述超级结半导体器件被配置为承受在单元区域中主要地沿着垂直于所述第一表面的竖直方向并且在包围所述单元区域的边缘区域中主要地沿着横向方向在第一和第二电极结构之间施加的电压，其中所述超级结结构具有在所述单元区域的第一部分中的第一额定击穿电压和在所述单元区域的第二部分中的第二、更低的额定击穿电压。

【技术特征摘要】
2013.02.21 US 13/7732021.一种超级结半导体器件，包括：在半导体本体中形成的超级结结构，所述半导体本体具有第一表面和平行于所述第一表面的第二表面，所述超级结结构包括第一导电类型的第一区域和与第一导电类型相反的第二导电类型的第二区域；和直接地邻接所述第一表面的第一电极结构和直接地邻接所述第二表面的第二电极结构，其中所述超级结半导体器件被配置为承受在单元区域中主要地沿着垂直于所述第一表面的竖直方向并且在包围所述单元区域的边缘区域中主要地沿着横向方向在第一和第二电极结构之间施加的电压，其中所述超级结结构具有在所述单元区域的第一部分中的第一额定击穿电压和在所述单元区域的第二部分中的第二、更低的额定击穿电压，其中所述第一部分和所述第二部分包括第一导电类型的源极区。2.根据权利要求1所述的超级结半导体器件，进一步包括：在所述超级结结构和所述第二表面之间的、第一或者第二导电类型的杂质层。3.根据权利要求1所述的超级结半导体器件，其中有效地用作源极区的且与所述第一电极结构电连接的杂质区在所述单元区域中形成并且在所述边缘区域中不存在。4.根据权利要求1所述的超级结半导体器件，进一步包括：第二导电类型的本体区，每一个本体区在结构上与所述第二区域之一连接并且每一个所述源极区在所述本体区之一中嵌入，其中所述第一电极结构与所述单元区域中的所述源极区电连接，其中在包围所述单元区域的所述边缘区域中，所述源极区不存在或者不连接到所述第一电极结构。5.根据权利要求1所述的超级结半导体器件，其中第一和第二区域沿着垂直于所述第一表面的竖直方向延伸并且所述第二区域将相邻的第一区域相互分离。6.根据权利要求1所述的超级结半导体器件，其中沿着所述超级结结构的竖直截面，在第一和第二区域之间的补偿在第一和第二部分之一中与在另一个之中相比被更强地解调。7.根据权利要求1所述的超级结半导体器件，其中在所述第二部分中的杂质浓度分布不同于在所述第一部分中的相应的杂质浓度分布。8.根据权利要求7所述的超级结半导体器件，其中在所述第二部分中的第一和第二区域的尺寸等于在所述第一部分中的第一和第二区域的相应的尺寸。9.根据权利要求7所述的超级结半导体器件，进一步包括：在所述超级结结构的所述第二部分中的至少一个另外的注入区，所述至少一个另外的注入区在所述第一部分中无任何对应物。10.根据权利要求9所述的超级结半导体器件，其中所述至少一个另外的注入区在距相对于所述第一表面定向的所述超级结区域的第一端一定距离处并且在距相对于所述第二表面定向的第二端一定距离处提供在所述超级结结构的中央竖直截面中。11.根据权利要求9所述的超级结半导体器件，其中所述至少一个另外的注入区提供在所述第一区域中。12.根据权利要求1所述的超级结半导体器件，其中在所述第二部分中，每一...

【专利技术属性】
技术研发人员：G德博伊，A维尔梅罗特，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT