具有边缘终止结构的碳化硅半导体器件制造技术

本发明专利技术涉及一种半导体器件（500），其具有拥有有源区（610）和至少部分围绕有源区（610）的边缘终止结构（190）的SiC半导体本体（100）。在SiC半导体本体（100）中构造有第一导电类型的漂移区（131）。边缘终止结构（190）具有在SiC半导体本体（100）的第一表面（101）和漂移区（131）之间的第二导电类型的第一掺杂区（191）。第一掺杂区（191）至少部分围绕有源区（610）并且与第一表面（101）间隔开。边缘终止结构（190）还具有在第一表面（101）和第一掺杂区（191）之间的第二导电类型的第二掺杂区（192）和在第二掺杂区（192）之间的第一导电类型的第三掺杂区（193）。

【技术实现步骤摘要】
具有边缘终止结构的碳化硅半导体器件
技术介绍
在垂直功率半导体器件中，负载电流在半导体器件的正面的第一负载电极和背面的第二负载电极之间流动。在截止状态下，反向电压在垂直方向上落在第一和第二负载电极之间并且在横向方向上落在半导体器件的中央有源区和沿着半导体本体的横向侧面构造的具有第二负载电极的电位的结构之间的边缘终止区上。对于横向场减小，功率半导体器件例如具有JTE（结终端扩展）区，其掺杂物浓度可以随着到侧面减小的距离而减小，或者功率半导体器件具有靠近表面的、悬浮的并彼此分离的相反掺杂的区域（所谓的保护环）。在由掺杂物的扩散系数小的半导体材料构成的半导体器件中，边缘终止结构如其从常规硅技术已知的那样由于较陡的pn结而没那么有效或更耗费地来制造。
本申请涉及具有改进的边缘终止的碳化硅半导体器件。
技术实现思路
本公开内容涉及一种具有SiC半导体本体的半导体器件，所述SiC半导体本体具有有源区以及至少部分地围绕所述有源区的边缘终止结构。在SiC半导体本体中，构造有第一导电类型的漂移区。边缘终止结构具有在SiC半导体本体的第一表面和漂移区之间的第二导电类型的第一掺杂区。第一掺杂区至少部分地围绕有源区并与第一表面间隔开。边缘终止结构还具有在第一表面和第一掺杂区之间的第二导电类型的多个第二掺杂区以及在第二掺杂区之间的第一导电类型的第三掺杂区。本公开内容还涉及一种具有SiC半导体本体的半导体器件，所述SiC半导体本体具有有源区以及至少部分地围绕所述有源区的边缘终止结构，其中在SiC半导体本体中构造有第一导电类型的漂移区。边缘终止结构具有在SiC半导体本体的第一表面和漂移区之间的第二导电类型的第一掺杂区。第一掺杂区至少部分地围绕有源区并与第一表面间隔开。边缘终止结构还具有在第一表面和第一掺杂区之间的第二导电类型的多个第二掺杂区以及在第二掺杂区之间的第三掺杂区。通过阅读以下详细描述并观察附图，所公开的主题的其他特征和优点对于本领域技术人员来说显而易见。附图说明附图促进了对本专利技术的更深入的理解，其包含在公开内容内并构成公开内容的一部分。附图示出了本专利技术的实施方式，并且结合说明书来阐述本专利技术的原理。本专利技术的其他实施方式和有意的优点从下面的详细描述的理解中得出。图1A是根据一种实施方式的具有边缘终止结构的半导体器件的SiC半导体本体的示意性俯视图，该边缘终止结构具有掩埋的第一掺杂区以及在第一表面和第一掺杂区之间的多个彼此间隔开的第二掺杂区，该实施方式具有在环状构造的第二掺杂区之间的相反导电类型的第三掺杂区。图1B是图1的半导体器件沿着线B-B的示意性横截面。图1C是用于根据边缘终止结构中的掺杂物剂量来示出根据图1A和1B的半导体器件的击穿电压的相关性的示意图。图1D是根据一种实施方式的具有边缘终止结构的半导体器件的SiC半导体本体的示意性俯视图，该边缘终止结构具有掩埋的第一掺杂区以及在第一表面和第一掺杂区之间的多个彼此间隔开的第二掺杂区，该实施方式具有柱状构造的第二掺杂区，所述第二掺杂区与相反导电类型的第三区域是分开的。图2A是根据一种实施方式的具有边缘终止结构的半导体器件的SiC半导体本体的示意性俯视图，该边缘终止结构具有掩埋的第一掺杂区以及在第一表面和第一掺杂区之间的多个彼此间隔开的第二掺杂区，该实施方式具有在第二掺杂区之间的导电类型相同的可与第二区域区分的第三区域。图2B是图2A的半导体器件沿线B-B的示意性横截面。图3是根据一种实施方式的具有边缘终止结构的半导体器件的一部分的示意性垂直横截面，该实施方式涉及具有拥有平面栅极结构的晶体管单元的半导体器件。图4是根据一种实施方式的具有边缘终止结构的半导体器件的一部分的示意性垂直横截面，该实施方式涉及具有拥有浅的沟槽栅极结构和两侧的晶体管沟道的晶体管单元的半导体器件。图5是根据一种实施方式的具有边缘终止结构的半导体器件的一部分的示意性垂直横截面，该实施方式涉及具有拥有深的沟槽栅极结构和在沟槽栅极结构的两侧上的晶体管沟道的晶体管单元的半导体器件。图6是根据一种实施方式的具有边缘终止结构的半导体器件的一部分的示意性垂直横截面，该实施方式涉及具有拥有深的沟槽栅极结构和一侧的晶体管沟道的晶体管单元的半导体器件。图7是根据涉及pn二极管的实施方式的具有边缘终止结构的半导体器件的一部分的示意性垂直横截面。图8是根据涉及MPS（合并引脚肖特基）二极管的实施方式的具有边缘终止结构的半导体器件的一部分的示意性垂直横截面。图9A是具有边缘终止结构的半导体器件的一部分的示意性垂直横截面，该边缘终止结构在第二和第三掺杂区之间具有浅的横向pn结。图9B是用于示出图9A的边缘终止结构的第二和第三掺杂区中的沿着线B-B的横向掺杂物分布的示意图，该示意图针对第二掺杂区的相反导电类型的第三掺杂区。图9C是用于示出图9A的边缘终止结构的第二和第三掺杂区中的沿着线B-B的横向掺杂物分布的示意图，该示意图针对与第二掺杂区相同的导电类型的第三掺杂区。图10是根据另一实施方式的具有边缘终止结构的半导体器件的一部分的示意性垂直横截面，该边缘终止结构具有第一掺杂区和在第一表面和第一掺杂区之间的第二掺杂区。图11A-11F示出根据另外的实施方式的具有图10的边缘终止结构的半导体器件的部分的垂直横截面，该边缘终止结构具有针对边缘终止结构不同的掺杂物剂量。图12A-12F示出根据图11A-11F的半导体器件中的雪崩事件的分布。图13A-13F示出根据图11A-11F的半导体器件中的电场分布。图14是根据另一实施方式的用于制造具有边缘终止结构的半导体器件的方法的简化流程图。图15A是在用于构造边缘终止结构的第一掺杂区的注入期间的根据一种实施方式的用于示出用于制造具有边缘终止结构的半导体器件的方法的SiC半导体衬底的一部分的示意性垂直横截面。图15B是在用于构造边缘终止结构的第二掺杂区的注入期间的根据图15A的SiC半导体衬底的部分的示意性垂直横截面。图16A是在用于构造边缘终止结构的第一掺杂区的注入期间的根据另一实施方式的用于示出用于制造具有边缘终止结构的半导体器件的方法的SiC半导体衬底的一部分的示意性垂直横截面。图16B是在用于构造边缘终止结构的第二掺杂区的注入期间的根据图16A的SiC半导体衬底的部分的示意性垂直横截面。图17A是在用于构造边缘终止结构的第一掺杂区的注入期间的根据下一实施方式的用于示出用于制造具有边缘终止结构的半导体器件的方法的SiC半导体衬底的一部分的示意性垂直横截面。图17B是在用于构造边缘终止结构的第三掺杂区的注入期间的根据图17A的SiC半导体衬底的部分的示意性垂直横截面。图18是根据另一实施方式的用于示出用于制造具有平坦横向pn掺杂物浓度过渡的边缘终止结构的第二掺杂区的方法的SiC半导体衬底的一部分的示意性横截面。具体实施方式在以下详细描述中参考附图，所述附图构成公开内容的一部分，并且在所述附图中为了说明目的而示出特定实施例。不言而喻，存在另外的实施例，并且可以对实施例进行结构或逻辑上的改变，而在此不脱离由专利权利要求限定的范围。在这方面，实施例的描述不是限制性的。特别地，除非上下文另有说明，否则下面描述的实施例的元件可以与其他描述的实施例的元件组合。术语“有”、“包含”、“包括”、“具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，其具有：SiC半导体本体（100），其具有有源区（610）和至少部分地围绕所述有源区（610）的边缘终止结构（190），其中在所述SiC半导体本体（100）中构造有第一导电类型的漂移区（131）并且所述边缘终止结构（190）具有：在SiC半导体本体（100）的第一表面（101）和所述漂移区（131）之间的第二导电类型的第一掺杂区（191），其中所述第一掺杂区（191）至少部分地围绕所述有源区（610）并且与所述第一表面（101）间隔开;在第一表面（101）和第一掺杂区（191）之间的第二导电类型的多个第二掺杂区（192）;和在第二掺杂区（192）之间的第一导电类型的第三掺杂区（193）。

【技术特征摘要】
2017.11.24 DE 102017127848.61.一种半导体器件，其具有：SiC半导体本体（100），其具有有源区（610）和至少部分地围绕所述有源区（610）的边缘终止结构（190），其中在所述SiC半导体本体（100）中构造有第一导电类型的漂移区（131）并且所述边缘终止结构（190）具有：在SiC半导体本体（100）的第一表面（101）和所述漂移区（131）之间的第二导电类型的第一掺杂区（191），其中所述第一掺杂区（191）至少部分地围绕所述有源区（610）并且与所述第一表面（101）间隔开;在第一表面（101）和第一掺杂区（191）之间的第二导电类型的多个第二掺杂区（192）;和在第二掺杂区（192）之间的第一导电类型的第三掺杂区（193）。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中第三掺杂区（193）被第一掺杂区（191）和第二掺杂区（192）完全包围。3.根据权利要求1和2之一所述的半导体器件，其中第一和第二掺杂区（191,192）分别完全包围所述有源区（610）。4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体器件，其中第二掺杂区（192）的掺杂物剂量高于第一掺杂区（191）的掺杂物剂量。5.根据权利要求4所述的半导体器件，其中第二掺杂区（192）的掺杂物剂量至少是第一掺杂区（191）的掺杂物剂量的两倍。6.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体器件，其中所述有源区（610）具有第二导电类型的另外的掺杂区（120，160）并且所述边缘终止结构（190）的垂直伸展（v1）为有源区（610）中的所述另外的掺杂区（120，160）的最深的下边缘与表面（101）的距离的至少80％。7.根据权利要求6所述的半导体器件，其中所述有源区（610）具有晶体管单元（TC），并且所述晶体管单元（TC）具有第二导电类型的体区（120）。8.根据权利要求7所述的半导体器件，还具有：在第一表面（101）上构造的栅电极（155）。9.根据权利要求7或8中任一项所述的半导体器件，其中所述边缘终止结构（190）的垂直伸展（v1）为第一表面（101）和所述体区（120）的下边缘之间的距离（v3）的至少80％。10.根据权利要求7所述的半导体器件，还具有：栅极结构（150），所述栅极结构具有栅电极（155）并且从第一表面（101）延伸到SiC半导体本体（100）中。11.根据权利要求10所述的半导体器件，其中所述体区（120）分别在两个相邻的栅极结构（150）之间延伸，并且其中所述边缘终止结构（190）的垂直伸展（v1）为第一表面（101）和所述体区（120）的下边缘之间的距离（v3）的至少80％。12.根据权利要求10所述的半导体器件，其中所述晶体管单元（TC）具有第二导电型的屏蔽区（160），并且其中屏蔽区（160）的下边缘到第一表面（101）的距离（v4）大于所述栅极结构（150）的垂直伸展（v2）。13.根据权利要求12所述的半导体器件，其中所述边缘终止结构（190）的垂直伸展（v1）为第一表面（101）与屏蔽区域（160）的下边缘之间的距离（v4）的至少80％。14.根据权利要求12所述的半导体器件，其中所述屏蔽区（160）与所述栅极结构（150）垂直重叠。15.根据权利要求12所述的半导体器件，其中所述屏蔽区（160）与所述栅极结构（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：L韦尔汉基利安，R埃尔佩尔特，R鲁普，R西米尼克，B齐佩留斯，
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