具有沿着晶体管单元区的过渡区中的晶体管单元和超结结构的半导体器件制造技术

本发明专利技术涉及具有沿着晶体管单元区的过渡区中的晶体管单元和超结结构的半导体器件。半导体器件包括晶体管单元区（610）和过渡区（650）。晶体管单元区（610）包括超结结构（180）的第一部分和电连接第一负载电极（310）与晶体管单元（TC）的第一源极区段（111）的第一接触结构（315）。所述第一源极区段（111）形成在第一接触结构（315）的相对侧上。过渡区（650）直接邻接于晶体管单元区（610）并包括超结结构（180）的第二部分和电连接所述第一负载电极（310）与第二源极区段（112）的第二接触结构（316）。第二源极区段（316）仅在被定向到所述晶体管单元区（610）的第二接触结构（316）的侧面处形成。

【技术实现步骤摘要】
具有沿着晶体管单元区的过渡区中的晶体管单元和超结结构的半导体器件
技术介绍
功率半导体器件在低接通电阻Rdson下传导负载电流并在正向偏置状态下承受高阻断电压。在超结半导体器件中，在超结结构的相反掺杂的第一和第二区中的电荷载流子彼此抵消，以便甚至在超结结构的第一和第二区中的高掺杂剂浓度下可实现高阻断能力。在反向偏置状态下，注入到半导体管芯中的电荷载流子扩散到半导体管芯的终止区中。当被施加在半导体管芯两端的电压从反向偏置改变到正向偏置时，从半导体管芯排出所注入的电荷载流子。提高超结半导体器件的开关特性是所期望的。
技术实现思路
用独立权利要求的主题来实现目的。从属权利要求指代另外的实施例。根据实施例，半导体器件包括具有超结结构的第一部分的晶体管单元区。第一接触结构电连接第一负载电极与晶体管单元的第一源极区段，其中第一源极区段形成在第一接触结构的相对侧上。过渡区直接邻接于晶体管单元区并包括超结结构的第二部分。第二接触结构电连接第一负载电极与第二源极区段。第二源极区段仅在被定向到晶体管单元区的第二接触结构的侧面处形成。本领域技术人员在阅读下面的详细描述时并在查看附图时将认识到额外的特征和优点。附图说明附图被包括以提供对本专利技术的进一步理解并被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图不一定是按比例的，图示本专利技术的实施例，并且连同描述一起用于解释本专利技术的原理。本专利技术的其它实施例和预期优点将容易被领会到，因为它们通过参考下面的详细描述而变得更好理解。图1A是根据实施例的包括具有下述晶体管单元的过渡区的半导体器件的一部分的示意性垂直横截面视图：该晶体管单元具有仅在被定向到晶体管单元区的接触结构的一侧处形成的非对称源极区段。图1B是根据另一实施例的包括具有下述晶体管单元的过渡区的半导体器件的一部分的示意性垂直横截面视图：该晶体管单元具有两个非对称源极区段。图2是图示在漂移区段中的少数电荷载流子密度以用于图示实施例效果的示意图。图3A是具有在晶体管单元区和没有到第一负载电极的接触结构的终止区之间形成的过渡区的、根据实施例的半导体器件的一部分的示意性垂直横截面视图。图3B是具有在晶体管单元区和没有到第一负载电极的接触结构的终止区之间形成的过渡区的、根据另一实施例的半导体器件的一部分的示意性垂直横截面视图。图3C是具有在衬底表面上终止的接触结构的、根据实施例的半导体器件的一部分的示意性垂直横截面视图。图3D是具有沟槽栅极结构和邻接非对称掺杂区的最外面的接触结构的、根据实施例的半导体器件的一部分的示意性垂直横截面视图。图3E是具有沟槽栅极结构和邻接非对称掺杂区的最外面的接触结构的、根据另一实施例的半导体器件的一部分的示意性垂直横截面视图。图4A是根据与条形晶体管单元有关的实施例的、具有如在图3A中所图示的垂直横截面的半导体器件的示意性平面图。图4B是根据与近似方形晶体管单元有关的实施例的、具有如在图3A中所图示的垂直横截面的半导体器件的示意性平面图。图5是根据另一实施例的半导体器件的边缘部分的示意性横截面视图。图6A是根据涉及过渡区的实施例的半导体器件的一部分的示意性平面图，该过渡区包括具有与在晶体管单元区中的晶体管单元的纵向延伸正交的纵向延伸。图6B是沿着线B-B的图6A的半导体器件部分的示意性垂直横截面视图。图6C是沿着线C-C的图6A的半导体器件部分的示意性垂直横截面视图。图7是根据涉及在晶体管单元区和终止区之间的过渡区的实施例的半导体器件的拐角部分的示意性平面图。图8A是根据涉及在晶体管单元区和栅极区之间的过渡区的实施例的、接近栅极焊盘的半导体器件的一部分的示意性平面图。图8B是具有不连续晶体管单元的、根据另一实施例的接近栅极焊盘的半导体器件的一部分的示意性平面图。具体实施方式在下面的详细描述中，参考形成描述的一部分的附图，并且在附图中通过图示的方式示出其中可实践本专利技术的特定实施例。要理解的是，在不脱离本专利技术范围的情况下，可利用其它实施例且可做出结构或逻辑改变。例如，针对一个实施例图示或描述的特征可在其它实施例上使用或结合其它实施例使用，以又产生另一实施例。意图是本专利技术包括这样的修改和变化。使用特定语言描述了示例，这不应被解释为限制所附权利要求的范围。附图不是按比例的且仅为了说明目的。对应的元件在不同的附图中由相同的参考符号指定，如果没有另外陈述的话。术语“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等等是开放式的，并且该术语指示所陈述的结构、元件或特征的存在，而不排除附加的元件或特征。冠词“一”、“一个”和“该”旨在包含复数以及单数，除非上下文另外清楚地指示。术语“电连接的”描述在电连接的元件之间的永久低欧姆连接，例如在有关元件之间的直接接触或经由金属和/或高掺杂半导体的低欧姆连接。术语“电耦合的”包括：可在电耦合的元件之间提供适合于信号传输的一个或多个介入元件，例如，可控制来暂时在第一状态下提供低欧姆连接和在第二状态下提供高欧姆电去耦的元件。附图通过紧邻掺杂类型“n”或“p”指示“-”或“+”来图示相对掺杂浓度。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不一定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不同的绝对掺杂浓度。图1A和1B示出包括多个相同的FET（场效应晶体管）单元TC的超结半导体器件500。半导体器件500可以是或可包括IGFET，例如在通常意义上的MOSFET（金属氧化物半导体FET），作为示例包括具有金属栅极的FET以及具有半导体栅极的FET或RC-IGBT（反向传导绝缘栅极双极晶体管）。半导体器件500基于来自以下材料的半导体主体100：单晶半导体材料，诸如硅（Si）、锗（Ge）、硅锗晶体（SiGe）、碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、砷化镓（GaAs）或任何其它AIIIBV半导体。在前侧处，半导体主体100具有第一表面101，第一表面101可以是近似平面的，或可由被共面表面部段（section）跨越的平面给定。在半导体主体100的背部上的平面型第二表面102平行于第一表面101。在第一和第二表面101、102之间的最小距离被选择成实现半导体器件500的特定电压阻断能力。外部横向表面连接第一和第二表面101、102。在垂直于横截面平面的平面中，半导体主体100可以具有矩形形状，该矩形形状具有在几毫米或几厘米的范围内的边长。第一表面101的法线定义垂直方向，并且正交于垂直方向的方向是水平方向。半导体主体100包括漂移结构120以及在漂移结构120和第二表面102之间的接触层130。沿着第二表面102的在接触层130中的掺杂剂浓度足够高，以形成与直接邻接于第二表面102的金属的欧姆接触。在半导体主体100基于硅Si的情况下，沿着第二表面102，在n型接触层130中的掺杂剂浓度可以是至少1E18cm-3，例如至少5E19cm-3。在p型接触层130中的掺杂剂浓度是至少1E16cm-3，例如至少5E17cm-3。在半导体器件500是IGFET的情况下，接触层130和漂移结构120可形成单极同质结。在半导体器件500是RC-IGBT的情况下，接触层130包括p型区段和n型区段两者，并交替地形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：晶体管单元区（610），包括超结结构（180）的第一部分和电连接第一负载电极（310）与晶体管单元（TC）的第一源极区段（111）的第一接触结构（315），其中所述第一源极区段（111）形成在所述第一接触结构（315）的相对侧上；过渡区（650），直接邻接于所述晶体管单元区（610）并包括所述超结结构（180）的第二部分和电连接所述第一负载电极（310）与第二源极区段（112）的第二接触结构（316），其中所述第二源极区段（112）仅在被定向到所述晶体管单元区（610）的所述第二接触结构（316）的侧面处形成。

【技术特征摘要】
2016.01.29 DE 102016101647.01.一种半导体器件，包括：晶体管单元区（610），包括超结结构（180）的第一部分和电连接第一负载电极（310）与晶体管单元（TC）的第一源极区段（111）的第一接触结构（315），其中所述第一源极区段（111）形成在所述第一接触结构（315）的相对侧上；过渡区（650），直接邻接于所述晶体管单元区（610）并包括所述超结结构（180）的第二部分和电连接所述第一负载电极（310）与第二源极区段（112）的第二接触结构（316），其中所述第二源极区段（112）仅在被定向到所述晶体管单元区（610）的所述第二接触结构（316）的侧面处形成。2.如权利要求1所述的半导体器件，其中所述过渡区（650）将所述晶体管单元区（610）与没有晶体管单元（TC）的闲置区分离。3.如权利要求2所述的半导体器件，其中所述闲置区包括终止区（690），所述终止区（690）围绕所述晶体管单元区（610）和直接邻接于所述半导体器件（500）的半导体主体（100）的外部横向表面（103）。4.如权利要求2或3中的任一项所述的半导体器件，其中所述闲置区包括在栅极金属化的垂直突出部中的栅极区（692）。5.如权利要求1到4中的任一项所述的半导体器件，其中在所述晶体管单元区（610）中的所述第一源极区段（111）分别围绕在所述晶体管单元区（610）中的所述第一接触结构（315）。6.如权利要求1到5中的任一项所述的半导体器件，其中所述第二接触结构（316）是条形的，以及其中所述第二源极区段（112）与所述第二接触结构（316）的两个窄侧间隔开且关于所述第二接触结构（316）的横向中心轴是不对称的。7.如权利要求1到6中的任一项所述的半导体器件，其中所述过渡区（650）没有掺杂区，所述掺杂区（i）具有所述第一源极区段（111）的导电类型并（ii）在背离所述晶体管单元区（610）的侧面处直接邻接于所述第二接触结构（316）。8.如权利要求1到6中的任一项所述的半导体器件，其中所述过渡区（650）包括掺杂区（113），所述掺杂区（113）（i）具有所述第一源极区段（111）的导电类型，（ii）在背离所述晶体管单元区（610）的侧面处直接邻接于所述第二接触结构（316），以及（iii）具有至多是所述第一源极区段（111）的平均净掺杂剂剂量的三分之一...

【专利技术属性】
技术研发人员：S加梅里特，F希尔勒，
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