半导体器件和用于形成半导体器件的方法技术

一种半导体器件包括绝缘栅极双极晶体管(IGBT)设置。IGBT设置包括侧向设置在单元区域与敏感区域之间的载流子限制减小区域。配置或形成IGBT设置以使得单元区域在IGBT设置的导通状态下具有自由电荷载流子的第一平均密度，载流子限制减小区域在IGBT设置的导通状态下具有自由电荷载流子的第二平均密度，以及敏感区域在IGBT设置的导通状态下具有自由电荷载流子的第三平均密度。自由电荷载流子的第一平均密度大于自由电荷载流子的第二平均密度，并且自由电荷载流子的第二平均密度大于自由电荷载流子的第三平均密度。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件和用于形成半导体器件的方法分案说明书本申请是于2014年9月29日提交的申请号为201410513016.2、名称为“半导体器件和用于形成半导体器件的方法”的中国专利技术专利申请的分案申请。
一些实施例涉及用于增加半导体器件的耐久性或寿命周期的机制，并且特别涉及一种半导体器件和用于制造半导体器件的方法。
技术介绍
电子器件的击穿通常由高电流引起的半导体器件的退化或击穿而导致。例如，在绝缘栅极双极晶体管器件(IGBT)的断开或关断期间，可以产生增大的空穴电流，这可以导致动态的雪崩击穿以及因此导致器件的破坏。需要降低由于高电流导致破坏的风险。
技术实现思路
一个实施例涉及一种包括绝缘栅极双极晶体管布置的半导体器件。绝缘栅极双极晶体管布置包括在单元区域与敏感区域之间侧向地设置的载流子限制减小(carrierconfinementreduction)区域。此外，配置绝缘栅极双极晶体管布置，使得在绝缘栅极双极晶体管布置的导通状态下，单元区域包括自由电荷载流子的第一平均密度，载流子限制减小区域包括自由电荷载流子的第二平均密度，并且敏感区域包括自由电荷载流子的第三平均密度。自由电荷载流子的第一平均密度大于自由电荷载流子的第二平均密度，并且自由电荷载流子的第二平均密度大于自由电荷载流子的第三平均密度。一些实施例涉及一种用于形成半导体器件的方法。方法包括形成绝缘栅极双极晶体管布置。绝缘栅极双极晶体管布置包括在单元区域与敏感区域之间侧向地设置的载流子限制减小区域。形成绝缘栅极双极晶体管布置，使得在绝缘栅极双极晶体管布置的导通状态下，单元区域包括自由电荷载流子的第一平均密度，载流子限制减小区域包括自由电荷载流子的第二平均密度，以及敏感区域包括自由电荷载流子的第三平均密度。自由电荷载流子的第一平均密度大于自由电荷载流子的第二平均密度，并且自由电荷载流子的第二平均密度大于自由电荷载流子的第三平均密度。一旦阅读了以下详细说明书以及一旦查看了附图，本领域技术人员将知晓额外的特征和优点。附图说明以下将仅借由示例的方式、并且参考附图描述设备和/或方法的一些实施例，其中：图1A示出了半导体器件的示意性俯视图；图1B示出了图1A所示半导体器件的示意性剖视图；图2A示出了另一半导体器件的示意性俯视图；图2B示出了另一半导体器件的示意性俯视图；图3示出了绝缘栅极双极晶体管布置的一部分的示意图；图4示出了台面绝缘栅极双极晶体管布置的一部分的示意图；图5示出了台面绝缘栅极双极晶体管布置的一部分的示意性三维图；图6示出了台面绝缘栅极双极晶体管布置的一部分的示意性剖视图；图7示出了台面绝缘栅极双极晶体管布置的另一部分的示意性剖视图；图8A示出了另一台面绝缘栅极双极晶体管布置的一部分的示意性剖视图；图8B示出了另一台面绝缘栅极双极晶体管布置的一部分的示意性剖视图；图9A至图9C示出了半导体器件的示意性俯视图；图10示出了沟槽绝缘栅极双极晶体管布置的一部分的示意性剖视图；图11示出了沟槽绝缘栅极双极晶体管布置的一部分的示意性俯视图；图12示出了另一沟槽绝缘栅极双极晶体管布置的一部分的示意性俯视图；图13A示出了具有所示台面导电位置的半导体器件的示意性俯视图；图13B示出了具有所示源极注入物的半导体器件的示意性俯视图；图13C示出了由图13A和图13B所示半导体器件组合的半导体器件的示意性俯视图；图14示出了具有所示源极注入区域的半导体器件的示意性俯视图；图14B示出了具有所示欧姆接触区域的图14A所示半导体器件背侧的示意性俯视图；图15示出了半导体器件的示意性剖视图；图16示出了半导体器件的背侧的示意性俯视图；图17示出了指示了在具有均匀源极注入物的半导体器件的集电极发射机电压之上电流密度的图；图18示出了指示了具有非均匀源极注入物的半导体器件的集电极发射机电压之上电流密度的图；以及图19示出了用于形成半导体器件的方法的流程图。具体实施方式限制将参照其中示出了一些示例性实施例的附图更全面描述各个示例性实施例。在附图中，线条、层和/或区域的厚度为了明晰可以夸大。因此，虽然示例性实施例能够具有各种修改和备选形式，其实施例借由附图中示例方式示出并且在此详细描述。然而应该理解的是，并非意在将示例性实施例限定为所述特定形式，而是与之相反，示例性实施例覆盖了落入本公开范围内的所有修改、等价形式和备选例。对附图的说明全文中相同的附图标记表示相同或类似的元件。应该理解的是当元件称作“连接”或者“耦合”至另一元件时，其可以直接连接或者耦合至另一元件，或者可以存在插入元件。与之相反，当元件称作“直接连接”或者“直接耦合”至另一元件时，不存在插入元件。用于描述元件之间关系的其他字词应该解释为类似方式(例如“在……之间”与“直接在……之间”，“邻接”与“直接邻接”等等)。在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且并非意在限定示例性实施例。如在此使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意在也包括复数形式，除非上下文明确给出相反指示。应该进一步理解的是，术语“包括”、“包含”、“含有”和/或“具有”当在此使用时制定了所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是并未排除额外的一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在。除非另外限定，在此使用的所有术语(包括技术和科技术语)具有与示例性实施例所属领域技术人员通常理解相同的含义。应该进一步理解的是，例如那些限定在常用字典里的术语应该解释为具有与相关领域上下文中含义一致的含义，并且不应解释为理想活着过度正式的意义，除非在此明确的限定。图1A示出了根据一个实施例的半导体器件100的俯视图。半导体器件100包括绝缘栅极双极晶体管布置。绝缘栅极双极晶体管布置包括在单元区域110与敏感区域130之间侧向地设置的载流子限制减小区域120。配置或者形成绝缘栅极双极晶体管布置，使得单元区域110包括在绝缘栅极双极晶体管布置的导通状态下自由电荷载流子的第一平均密度，载流子限制减小区域120包括在绝缘栅极双极晶体管布置的导通状态下自由电荷载流子的第二平均密度，以及敏感区域130在绝缘栅极双极晶体管布置的导通状态下包括自由电荷载流子的第三平均密度。自由电荷载流子的第一平均密度大于自由电荷载流子的第二平均密度，并且自由电荷载流子的第二平均密度大于自由电荷载流子的第三平均密度。通过实施机制以减小自由电荷载流子的朝向敏感区域的平均密度，可以减小或者避免在具有绝缘栅极双极晶体管布置的半导体器件的断开或关断期间的破坏性作用(例如动态雪崩击穿)。以此方式，可以大大增加半导体器件的耐久性或寿命周期。半导体器件100可以例如由能够形成绝缘栅极双极晶体管结构的任何半导体工艺技术实现。换言之，半导体器件100例如可以是硅基半导体结构、碳化硅基半导体结构、砷化镓基半导体结构、或氮化镓基半导体结构。半导体器件100可以主要包括或者仅包括绝缘栅极双极晶体管布置，或者可以包括其他电子元件或电路(例如用于控制绝缘栅极双极晶体管布置的控制单元或者电源单元)。绝缘栅极双极晶体管布置包括分布在单元区域110和载流子限制减小区域120之上的多个绝缘栅极双极晶体管结构。此外，多个绝缘栅极双极晶体管结构中的绝缘栅极双极晶体管结构也可以分布在敏感区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，包括绝缘栅极双极晶体管布置，所述绝缘栅极双极晶体管布置包括在单元区域与敏感区域之间侧向设置的载流子限制减小区域，其中所述绝缘栅极双极晶体管布置包括在所述单元区域上分布的多个绝缘栅极双极晶体管结构和在所述载流子限制减小区域上分布的多个绝缘栅极双极晶体管，其中所述绝缘栅极双极晶体管布置被配置为使得在所述绝缘栅极双极晶体管布置的导通状态下，所述单元区域包括自由电荷载流子的第一平均密度，所述载流子限制减小区域包括自由电荷载流子的第二平均密度，以及所述敏感区域包括自由电荷载流子的第三平均密度，其中自由电荷载流子的所述第一平均密度大于自由电荷载流子的所述第二平均密度，并且自由电荷载流子的所述第二平均密度大于自由电荷载流子的所述第三平均密度。

【技术特征摘要】
2013.09.30 US 14/040,8671.一种半导体器件，包括绝缘栅极双极晶体管布置，所述绝缘栅极双极晶体管布置包括在单元区域与敏感区域之间侧向设置的载流子限制减小区域，其中所述绝缘栅极双极晶体管布置包括在所述单元区域上分布的多个绝缘栅极双极晶体管结构和在所述载流子限制减小区域上分布的多个绝缘栅极双极晶体管，其中所述绝缘栅极双极晶体管布置被配置为使得在所述绝缘栅极双极晶体管布置的导通状态下，所述单元区域包括自由电荷载流子的第一平均密度，所述载流子限制减小区域包括自由电荷载流子的第二平均密度，以及所述敏感区域包括自由电荷载流子的第三平均密度，其中自由电荷载流子的所述第一平均密度大于自由电荷载流子的所述第二平均密度，并且自由电荷载流子的所述第二平均密度大于自由电荷载流子的所述第三平均密度。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述载流子限制减小区域包括在所述绝缘栅极双极晶体管布置的导通状态下从所述单元区域的边界至所述敏感区域的边界减小的自由电荷载流子的密度。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述载流子限制减小区域包括小于所述载流子限制减小区域中自由电荷载流子的扩散长度的两倍、或者小于所述半导体器件厚度的两倍的侧向宽度。4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述载流子限制减小区域包括大于所述载流子限制减小区域中自由电荷载流子的扩散长度的一半、或者大于所述半导体器件厚度的一半的侧向宽度。5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述敏感区域是包围所述半导体器件、焊盘区域、栅极布线区域或者热危险区域的边缘区域。6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述载流子限制减小区域侧向地包围所述单元区域或者所述敏感区域。7.根据权利要求1所述的半导体器件，包括通过至少一个载流子限制减小区域与所述单元区域侧向分隔的多于一个的敏感区域。8.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述绝缘栅极双极晶体管布置包括半导体结构，所述半导体结构包括集电极层、漂移层、多个本体区域、多个源极区域以及多个栅极，其中所述多个源极区域和所述漂移层至少主要包括第一导电类型，其中所述本体区域和所述集电极层至少主要包括第二导电类型，其中设置所述多个栅极，使得所述栅极能够在所述源极区域与所述漂移层之间穿过所述本体区域引起导电沟道。9.根据权利要求8所述的半导体器件，其中，所述单元区域包括在所述绝缘栅极双极晶体管布置的导通状态下在所述漂移层内自由电荷载流子的所述第一平均密度，所述载流子限制减小区域包括在所述绝缘栅极双极晶体管布置的导通状态下在所述漂移层内自由电荷载流子的所述第二平均密度，以及所述敏感区域包括在所述绝缘栅极双极晶体管布置的导通状态下在所述漂移层内自由电荷载流子的所述第三平均密度。10.根据权利要求8所述的半导体器件，其中，所述绝缘栅极双极晶体管布置包括源极电流供应电路，配置所述源极电流供应电路以在所述绝缘栅极双极晶体管布置的导通状态下向位于所述单元区域中的源极区域提供第一平均源极电流，向位于所述载流子限制减小区域中的源极区域提供第二平均源极电流，以及向位于所述敏感区域中的源极区域提供第三平均源极电流，其中，所述第一平均源极电流大于所述第二平均源极电流，并且所述第二平均源极电流大于所述第三平均源极电流。11.根据权利要求8所述的半导体器件，其中，位于所述单元区域中的所述源极区域覆盖所述单元区域的比所述载流子限制减小区域的由位于所述载流子限制减小区域中的源...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·G·拉文，HJ·舒尔策，R·巴布斯克，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE