功率二极管制造技术

本发明专利技术公开了功率二极管。一种功率二极管包括半导体主体，所述半导体主体被耦合到功率二极管的阳极金属化部和阴极金属化部。所述半导体主体具有第一导电类型的漂移区以及第二导电类型的阳极区。所述阳极区包括：被布置成与阳极金属化部接触的接触区域；被布置在接触区域下方的场停止区域；被布置在场停止区域下方和漂移区上方的主体区域。阳极区的电激活的掺杂剂浓度展现一分布图，其沿着垂直方向，根据所述分布图：第一最大值存在于接触区域内；第二最大值存在于场停止区域内；并且所述掺杂剂浓度从所述第一最大值连续减小到一局部最小值，并且从所述局部最小值连续增大到所述第二最大值。

【技术实现步骤摘要】
功率二极管
本说明书涉及功率二极管的实施例并且涉及处理功率二极管的方法的实施例。特别地，本说明书涉及具有特定半导体阳极结构的功率二极管的实施例，并且涉及对应的处理方法。
技术介绍
汽车、消费者和工业应用中的现代设备的许多功能，诸如转换电能以及驱动电动机或电机，依赖于功率半导体器件。例如，仅举几例，绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）以及功率二极管，已经用于各种应用，包括但不限于电源和功率转换器中的开关。功率二极管通常包括半导体主体，所述半导体主体被配置成：如果在二极管的两个负载端子之间施加正向上的电压，则沿着所述端子之间的负载电流路径传导负载电流。如果施加反向上的电压，则功率二极管通常呈现阻断状态并且负载电流的流动被抑制。功率二极管的负载端子通常被称为阳极端子和阴极端子，并且功率二极管从导通状态到阻断状态的转变可遵循功率二极管的反向恢复行为。在某些应用中，可能合期望的是避免在阳极端子附近的过高电荷载流子浓度，使得可以避免在反向恢复期间的高电流峰值。
技术实现思路
根据实施例，一种功率二极管包括半导体主体，所述半导体主体被耦合到功率二极管的阳极金属化部和阴极金属化部。所述半导体主体具有第一导电类型的漂移区以及第二导电类型的阳极区。所述阳极区包括：被布置成与阳极金属化部接触的接触区域；被布置在接触区域下方的场停止区域；被布置在场停止区域下方和漂移区上方的主体区域。阳极区的电激活的掺杂剂浓度展现一分布图，其沿着垂直方向，根据所述分布图：第一最大值存在于接触区域内；第二最大值存在于场停止区域内；并且所述掺杂剂浓度从所述第一最大值连续减小到一局部最小值，并且从所述局部最小值连续增大到所述第二最大值。根据另一实施例，一种处理功率二极管的方法，包括：提供半导体主体，所述半导体主体具有第一导电类型的漂移区；在半导体主体中创建第二导电类型的阳极区；在阳极区中提供电激活的掺杂剂浓度，所述掺杂剂浓度展现一分布图，其沿着垂直方向，根据所述分布图：第一最大值存在于阳极区的接触区域内；第二最大值存在于阳极区的场停止区域内；并且所述掺杂剂浓度从所述第一最大值连续减小到一局部最小值，并且从所述局部最小值连续增大到所述第二最大值。本领域技术人员在阅读以下详细描述时以及在查看附图时将认识到附加的特征和优点。附图说明各图中的各部分不一定是按比例的，代替地把重点放在说明本专利技术的原理上。此外，在各图中，同样的参考标号指定对应的部分。在附图中：图1示意性并且示例性地图示了根据一个或多个实施例的功率二极管的垂直横截面的区段；以及图2示意性并且示例性地图示了功率二极管的半导体主体中存在的电荷载流子浓度的路线（course）；以及图3示意性并且示例性地图示了根据一个或多个实施例的功率二极管的半导体主体中存在的电荷载流子浓度的路线；图4示意性并且示例性地图示了根据一个或多个实施例的功率二极管的半导体主体中存在的电场和电荷载流子浓度的路线；以及图5示意性并且示例性地图示了根据一个或多个实施例的处理功率二极管的方法的方面。具体实施方式在以下详细描述中，参考了附图，所述附图形成本文的一部分，并且在其中通过图示的方式示出了在其中可以实践本专利技术的特定实施例。在这个方面，方向性术语、诸如“顶部”、“底部”、“下方”、“前方”、“后方”、“背部”、“领先”、“拖尾”、“上方”等等可以参考正被描述的图的定向而使用。因为实施例的各部分可以以许多不同的定向而被定位，所以方向性术语用于说明的目的，并且决不是限制性的。要理解的是，可以利用其他实施例，并且可以做出结构或逻辑改变而不偏离本专利技术的范围。因此，以下详细描述不要以限制性意义来理解，并且本专利技术的范围由所附权利要求来限定。现在将详细参考各种实施例，其一个或多个示例在图中被图示。每个示例通过解释的方式被提供，并且不意味着作为对本专利技术的限制。例如，作为一个实施例的部分所图示或描述的特征可以被使用在其他实施例上或结合其他实施例被使用以产生又另外的实施例。所意图的是本专利技术包括这样的修改和变化。通过使用特定的语言来描述示例，所述特定语言不应当被解释为限制所附权利要求的范围。附图不是按比例的，并且仅仅用于说明性目的。为了清楚，如果没有另行声明，则已在不同附图中通过相同的参考标记指定相同的元件或制造步骤。如在本说明书中所使用的术语“水平的”意图描述与半导体衬底或半导体结构的水平表面大体上平行的定向。这可以例如是半导体晶片或管芯或芯片的表面。例如，以下提及的第一横向方向X和第二横向方向Y二者可以是水平方向，其中所述第一横向方向X和第二横向方向Y可以垂直于彼此。如本说明书中所使用的术语“垂直的”意图描述这样的定向：所述定向大体上被布置成垂直于水平表面，即平行于半导体晶片/芯片/管芯的表面的法线方向。例如，以下提及的延伸方向Z可以是垂直于第一横向方向X和第二横向方向Y二者的延伸方向。延伸方向Z在本文中还被称为“垂直方向Z”。在本说明书中，n掺杂被称为“第一导电类型”，而p掺杂被称为“第二导电类型”。可替换地，可以采用相反的掺杂关系，使得第一导电类型可以是p掺杂，并且第二导电类型可以是n掺杂。在本说明书的上下文中，术语“处于欧姆接触”、“处于电接触”、“处于欧姆连接”和“电连接的”意图描述在半导体器件的两个区、区段、区域、部分或部件之间、或者在一个或多个器件的不同端子之间、或者在半导体器件的端子或金属化部或电极与其一部分或部件之间存在低欧姆电连接或低欧姆电流路径。进一步地，在本说明书的上下文中，术语“处于接触”意图描述在相应半导体器件的两个元件之间存在直接物理连接；例如，在彼此接触的两个元件之间的过渡可能不包括另外的中间元件等等。另外，在本说明书的上下文中，如果不另行声明，则术语“电绝缘”在其一般合理理解的上下文中被使用，并且因而意图描述两个或更多组件与彼此分离地定位并且不存在连接那些组件的欧姆连接。然而，与彼此电绝缘的组件不过可以耦合到彼此，例如机械地耦合和/或电容地耦合和/或电感地耦合。为了给出示例，电容器的两个电极可以与彼此电绝缘，并且同时机械地且电容地耦合到彼此，例如借助于绝缘部（例如电介质）。在本说明书中描述的特定实施例关于可以在功率转换器或电源内使用的功率半导体器件，而不限制于此。因而，在实施例中，这样的器件可以被配置成承载负载电流，所述负载电流将被馈送到负载和/或相应地由功率源所提供。例如，功率半导体器件可以包括一个或多个有源功率半导体单元，诸如单片集成的二极管单元，和/或单片集成的晶体管单元，和/或单片集成的IGBT单元，和/或单片集成的RC-IGBT单元，和/或单片集成的MOS栅控二极管（MGD）单元，和/或单片集成的MOSFET单元和/或其衍生物。这样的二极管单元和/或这样的晶体管单元可以被集成在功率半导体模块中。多个这样的单元可以构成单元场，所述单元场与功率半导体器件的有源区布置在一起。本说明书进一步涉及以功率二极管的形式的功率半导体器件。如本说明书中所使用的术语“功率二极管”意图描述具有高电压阻断和/或高电流承载能力的单个芯片上的半导体器件。换言之，这样的功率二极管意图用于高电流和/或高电压，所述高电流典型地在安培范围中，例如高达数十或数百安培，所述高电压典型地在15V以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率二极管（1），其包括半导体主体（10），所述半导体主体（10）被耦合到功率二极管（1）的阳极金属化部（11）和阴极金属化部（12），其中所述半导体主体（10）具有第一导电类型的漂移区（100）以及第二导电类型的阳极区（101），所述阳极区（101）包括：‑被布置成与阳极金属化部（11）接触的接触区域（1011）；‑被布置在接触区域（1011）下方的场停止区域（1012）；‑被布置在场停止区域（1012）下方和漂移区（100）上方的主体区域（1013）；其中阳极区（101）的电激活的掺杂剂浓度展现一分布图，其沿着垂直方向（Z），根据所述分布图：‑第一最大值（31）存在于接触区域（1011）内；‑第二最大值（32）存在于场停止区域（1012）内；并且‑所述掺杂剂浓度从所述第一最大值（31）连续减小到一局部最小值（33），并且从所述局部最小值（33）连续增大到所述第二最大值（32）。

【技术特征摘要】
2017.09.21 DE 102017121878.51.一种功率二极管（1），其包括半导体主体（10），所述半导体主体（10）被耦合到功率二极管（1）的阳极金属化部（11）和阴极金属化部（12），其中所述半导体主体（10）具有第一导电类型的漂移区（100）以及第二导电类型的阳极区（101），所述阳极区（101）包括：-被布置成与阳极金属化部（11）接触的接触区域（1011）；-被布置在接触区域（1011）下方的场停止区域（1012）；-被布置在场停止区域（1012）下方和漂移区（100）上方的主体区域（1013）；其中阳极区（101）的电激活的掺杂剂浓度展现一分布图，其沿着垂直方向（Z），根据所述分布图：-第一最大值（31）存在于接触区域（1011）内；-第二最大值（32）存在于场停止区域（1012）内；并且-所述掺杂剂浓度从所述第一最大值（31）连续减小到一局部最小值（33），并且从所述局部最小值（33）连续增大到所述第二最大值（32）。2.根据权利要求1所述的功率二极管（1），其中所述第二最大值（32）在所述第一最大值（31）的70%到130%的范围内。3.根据权利要求1或2所述的功率二极管（1），其中所述第二最大值（32）是阳极区（101）的掺杂剂浓度的绝对最大值。4.根据前述权利要求中之一所述的功率二极管（1），其中所述局部最小值（33）在所述第一最大值（31）的10%到50%的范围内。5.根据前述权利要求中之一所述的功率二极管（1），其中在第一最大值（31）和第二最大值（32）中每一个处的电激活的掺杂剂浓度大于1017cm-3。6.根据前述权利要求中之一所述的功率二极管（1），其中主体区域（1013）内的最大电激活的掺杂剂浓度在第一最大值（31）和第二最大值（32）中任意一个处存在的电激活的掺杂剂浓度的1/50到1/5的范围内。7.根据前述权利要求中之一所述的功率二极管（1），其中，至少在接触区域（1011）和场停止区域（1012）内，电导率与电激活的掺杂剂浓度大体上成比例。8.根据前述权利要求中之一所述的功率二极管（1），其中，根据所述分布图，掺杂剂浓度从所述第二最大值（32）连续减小到拐点（34），在所述拐点（34）处，掺杂剂浓度关于垂直方向（Z）的变化率展现局部最大值。9.根据权利要求8所述的功率二极管（1），其中，根据所述分布图，掺杂剂浓度从拐点（34）贯穿主体区域（1013）连续减小，直到在主体区域（1013）和漂移区（100）之间所形成的过渡（1010）为止。10.根据权利要求9所述的功率二极管（1），其中存在于拐点（34）上方的第一浓度梯度是存在于拐点（34）下方的第二浓度梯度的至少三倍。11.根据前述权利要求8到10中之一所述的功率二极管（1），其中在功率二极管（1）的阻断状态期间，电场停止在拐点（34）下方。12.根据前述权利要求之一所述的功率二极管（1），其中所述阳极区（101）沿着垂直方向（Z）展现五等份，其中第一最大值（31）和第二最大值（32）中的每一个被定位在最上方的等份内。13.根据前述权利要求之一所述的功率二极管（1），其中第一最大值（31）和第二最大值（32）中的每一个被定位在距阳极金属化部（11）2000nm的距离内，该距离沿着垂直方向（Z）从接触区域（1011）和阳极金属化部（11）...

【专利技术属性】
技术研发人员：M巴鲁西克，A毛德，
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