功率半导体器件和方法技术

一种功率半导体器件，包括：具有第一侧、与第一侧相对的第二侧以及外轮缘的半导体主体。半导体主体包括有源区、有源区和外轮缘之间布置的边缘端接区、在有源区中并且连接到布置在第一侧上的第一电极的第一掺杂区、在有源区和边缘端接区中并且连接到布置在第二侧上的第二电极的第二掺杂区、在第一掺杂区和第二掺杂区之间的漂移区，所述漂移区包括邻近第一侧的第一部分和布置在第一部分和第二掺杂区之间的第二部分、以及布置在边缘端接区中处于第二掺杂区和漂移区的第一部分之间的绝缘区。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种功率半导体器件，包括：具有第一侧、与第一侧相对的第二侧以及外轮缘的半导体主体。半导体主体包括有源区、有源区和外轮缘之间布置的边缘端接区、在有源区中并且连接到布置在第一侧上的第一电极的第一掺杂区、在有源区和边缘端接区中并且连接到布置在第二侧上的第二电极的第二掺杂区、在第一掺杂区和第二掺杂区之间的漂移区，所述漂移区包括邻近第一侧的第一部分和布置在第一部分和第二掺杂区之间的第二部分、以及布置在边缘端接区中处于第二掺杂区和漂移区的第一部分之间的绝缘区。【专利说明】
本文描述实施例涉及功率半导体器件以及用于对高电功率进行开关的方法。
技术介绍
功率半导体开关，特别是场效应控制的开关器件，诸如金属氧化物半导体场效应 晶体管（MOSFET)或绝缘栅双极晶体管（IGBT)已被用于各种应用，包括但不限于用于电源 和功率转换器、电动车、空调机、以及甚至由可再生能源供应商所使用的电网中的开关。特 别是关于能够开关大电流和/或在较高的电压下工作的功率半导体器件，功率半导体主体 的边缘端接区中传播的电流是一个问题。 由此，半导体开关易于发生过电流和过电压，这可能是由电路故障引起的。虽然通 常提供有用于对过电流和电压进行放电的措施，这些措施也不能完全实施。 鉴于上述情况，有需要改善的地方。
技术实现思路
根据一个实施例，一种功率半导体器件，包括：半导体主体，所述半导体主体具有 第一侧、与第一侧相对的第二侧以及外轮缘。半导体主体包括有源区和布置在有源区和外 轮缘之间的边缘端接区。半导体主体进一步包括第一掺杂区、第二掺杂区、漂移区和绝缘 区，所述第一掺杂区处于有源区中连接到布置在半导体主体的第一侧上的第一电极，所述 第二掺杂区处于有源区和边缘端接区中连接到布置在第二半导体主体的第二侧上的第二 电极，所述漂移区处于第一掺杂区和第二掺杂区之间，其中，所述漂移区包括邻近半导体主 体的第一侧的第一部分和布置在第一部分和第二掺杂区之间的第二部分，所述绝缘区布置 在边缘端接区中半导体主体的第二掺杂区和漂移区的第一部分之间。 根据一个实施例，一种功率半导体器件，包括：半导体主体，所述半导体主体具有 第一侧、与第一侧相对的第二侧以及外轮缘。半导体主体包括有源区和布置在有源区和外 轮缘之间的边缘端接区。半导体主体进一步包括第一掺杂区、第二掺杂区、漂移区和绝缘 区，所述第一掺杂区处于有源区中并连接到布置在半导体主体的第一侧上的第一电极，所 述第二掺杂区处于有源区和边缘端接区中并连接到布置在半导体主体的第二侧上的第二 电极，所述漂移区处于第一掺杂区和第二掺杂区之间，所述绝缘区布置在边缘端接区中并 且至少部分地布置在第二掺杂区中，其中，所述绝缘区在边缘端接去中形成阻挡区，以至少 部分地阻挡电荷载流子的垂直运送。 根据一个实施例，一种功率半导体器件，包括：半导体主体，所述半导体主体具有 第一侧、与第一侧相对的第二侧以及外轮缘。半导体主体包括有源区和布置在有源区和外 轮缘之间的边缘端接区。半导体主体进一步包括第一掺杂区、第二掺杂区、漂移区、场止区 (fieldstopzone)和绝缘区，所述第一掺杂区处于有源区中，并连接到布置在半导体主体 的第一侧上的第一电极，所述第二掺杂区处于有源区和边缘端接区中，并且连接到布置在 半导体主体的第二侧上的第二电极，所述漂移区处于第一掺杂区和第二掺杂区之间，所述 场止区布置在漂移区和第二掺杂区之间，其中，所述场止区具有比漂移区更高的掺杂浓度 并且与漂移区的导电类型相同，所述绝缘区布置在边缘端接区中邻近漏极区并且至少部分 地布置在场止区中，其中，绝缘区在边缘端接区中形成阻挡区以至少部分地阻挡电荷载流 子的垂直运送。 根据一个实施例，一种用于制造功率半导体器件的方法，包括：提供具有表面的 半导体衬底；在半导体衬底的表面上形成第一外延层；在第一外延层上蚀刻一个或多个沟 槽；对包括一个或多个沟槽的第一外延层在包含氢气的气氛环境中退火，以将一个或多个 沟槽转换成一个或多个空腔；在对第一外延层退火之后在第一外延层上形成第二外延层， 其中所述衬底、所述第一外延层以及所述第二外延层形成具有第一侧、与第一侧相对的第 二侧、和外轮缘的半导体主体，所述半导体主体包括有源区和布置在有源区和外轮缘之间 的边缘端接区；在有源区中形成第一掺杂区；在半导体主体的第一侧上形成布置为与所述 第一掺杂区接触的第一电极；在有源区和边缘端接区中形成第二掺杂区；以及在半导体主 体的第二侧上形成布置为与第二掺杂区接触的第二电极。 本领域技术人员将通过阅读下面的详细描述以及查看附图认识到附加特征和优 点。 【专利附图】【附图说明】 附图中的部件不一定按比例绘制，而是重点放在说明本专利技术的原理。此外，在附图 中，相似的附图标记标示相应的部分。在附图中： 图IA示出根据一个实施例的包括绝缘区的功率半导体芯片的横截面视图； 图IB示出根据另一实施例的包括绝缘区的功率半导体芯片的横截面视图； 图IC示出根据又一实施例的包括绝缘区的功率半导体芯片的横截面视图； 图2示出根据一个实施例的包括绝缘区域的半导体芯片的一部分的透视图； 图3示出根据一个实施例的半导体芯片的一部分的透视图，其中描绘了用于提供 绝缘区的过程步骤； 图4示出根据一个实施例的半导体芯片的一部分的透视图，其中描绘了用于提供 绝缘区的过程步骤； 图5示出根据一个实施例的半导体芯片的一部分的透视图，其中描绘了用于提供 绝缘区的过程步骤； 图6示出半导体芯片的横截面视图，所述横截面视图包括电流密度分布曲线图以 用于说明电流密度的分布； 图7示出根据一个实施例的半导体芯片的横截面视图，所述横截面视图包括电流 密度分布曲线图以用于说明电流密度的分布； 图8示出根据一个实施例的显示横向电流密度分布的曲线图； 图9示出根据一个实施例的随时间变化的电流密度分布的曲线图； 图10示出包括绝缘区的半导体电路元件；以及 图11示出包括绝缘区的另一半导体电路元件。 【具体实施方式】 在下面的详细描述中，参考了附图，形成本专利技术的一部分，并且其中以图示说明本 专利技术可以设施的具体实施例来示出。在这方面，方向性术语，例如"顶"、"底"、"前"、"后"， "超前"、"拖后"、"横向"、"垂直"等，用于参照的图中所描绘的朝向。由于实施例的部件可以 被定位在多个不同朝向，方向性术语是用于说明的目的并且不以任何方式进行限制。要理 解的是，可以利用其他实施例，并且可以进行结构上或逻辑上的改变而不脱离本专利技术的范 围。因此，下面的详细描述不应被视为具有限制意义，并且本专利技术的范围由所附的权利要求 所限定。所描述的实施例使用特定的语言，这不应当被解释为限制所附权利要求的范围。 现在将参考各实施例详细说明在附图中示出的一个或多个示例。每一个示例通过 解释的方式提供，并且不旨在限制本专利技术。例如，示出或描述为一个实施例的一部分可以被 用于其它实施例中或者与其它实施例结合使用，以产生又一个实施例。本专利技术旨在包括这 样的修改和变型。示例采用特定的语言进行描述不应被解释为限制所附权利要求的范围。 附图不按比例绘制，并且仅用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率半导体器件，包括：半导体主体，所述半导体主体具有第一侧、与所述第一侧相对的第二侧以及外轮缘，所述半导体主体包括有源区和布置在所述有源区和所述外轮缘之间的边缘端接区，所述半导体主体还包括：第一掺杂区，所述第一掺杂区域处于所述有源区中，并连接到布置在所述半导体主体的所述第一侧上的第一电极；第二掺杂区，所述第二掺杂区处于所述有源区和所述边缘端接区中，并连接到布置在所述半导体主体的所述第二侧上的第二电极；漂移区，所述漂移区处于所述第一掺杂区和所述第二掺杂区之间，所述漂移区包括邻近所述半导体主体的所述第一侧的第一部分和布置在所述第一部分和所述第二掺杂区之间的第二部分；以及绝缘区，所述绝缘区布置在所述边缘端接区中处于所述第二掺杂区和所述漂移区的所述第一部分之间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：HJ·舒尔策，F·希尔勒，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