软开关半导体器件及其生产方法技术

本申请的各实施例涉及软开关半导体器件及其生产方法。一种半导体器件，具有半导体主体，该半导体主体具有第一侧以及在第一垂直方向远离该第一侧而被布置的第二侧。该半导体器件具有整流结、第一导通类型的场停止区以及被布置在该整流结和场停止区之间的第一导通类型的漂移区。该半导体主体沿平行于该第一垂直方向的线具有净掺杂浓度。应用(a)和(b)中的至少一个：(a)该漂移区在第一深度具有电荷重心，其中在该整流结和该电荷重心之间的距离小于该漂移区在第一垂直方向的厚度的37％；(b)该净掺杂浓度的绝对值沿该直线并且在该漂移区之内包括局部最大值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有低开关损耗的软开关半导体器件以及一种用于生产这样的半导体器件的方法。
技术介绍
常规半导体器件经常趋向于显示出具有明显振荡和/或开关损耗的开关表现。因此，存在对改进的半导体器件以及用于生产改进的半导体器件的方法的需要。
技术实现思路
第一方面涉及一种半导体器件。该半导体器件具有半导体主体，该半导体主体具有第一侧以及与该第一侧相对的第二侧。该第二侧在第一垂直方向远离该第一侧而被布置。该半导体器件进一步具有整流结、被布置在该半导体主体中的场停止区以及在该整流结和该场停止区之间、被布置在该半导体主体中的漂移区。该半导体主体沿平行于该第一垂直方向延伸的直线具有净掺杂浓度NNET。由此，应用(a)和(b)中的至少一个：a.该漂移区在第一深度处具有掺杂电荷重心，其中在该整流结和该掺杂电荷重心之间的距离小于该漂移区在该第一垂直方向的厚度的37％；b.该净掺杂浓度的绝对值沿该直线并且在该漂移区之内具有局部最大值。第二方面涉及一种用于生产半导体器件的方法。该方法包括步骤：提供半导体载体，在该半导体载体上生产半导体架构，由此在该半导体载体上外延生长晶体半导体结构，并且然后去除该半导体载体以使得留下半导体器件，该半导体器件具有半导体主体，该半导体主体具有第一侧以及与该第一侧相对的第二侧。该第二侧在第一垂直方向远离该第一侧而被布置。该半导体器件进一步具有整流结、被布置在该半导体主体中的场停止区以及在该整流结和该场停止区之间、被布置在该半导体主体中的漂移区。该场停止区和该漂移区二者具有第一导通类型。该半导体主体沿平行于该第一垂直方向延伸的直线具有净掺杂浓度NNET。由此，应用(a)和(b)中的至少一个：c.该漂移区在第一深度处具有电荷掺杂重心，其中在该整流结和该掺杂电荷重心之间的距离小于该漂移区在该第一垂直方向具有的厚度的37％；d.该净掺杂浓度的绝对值沿该直线并且在该漂移区之内具有局部最大值。第三方面涉及一种用于生产半导体器件的方法。该方法包括步骤：提供半导体主体，该半导体主体具有第一侧以及与该第一侧相对的第二侧。将导致第一导通类型的电活性第一掺杂物和第一导通类型的电活性第二掺杂物通过该第一侧扩散到该半导体主体中。该第一掺杂物在该半导体主体中具有比该第二掺杂物的扩散系数更高的扩散系数。另外，产生整流结以及被布置在该半导体主体中的该第一导通类型的场停止区。所产生的半导体主体进一步具有在该整流结和高场停止区之间、被布置在该半导体主体中的该第一导通类型的漂移区。所完成的半导体器件具有半导体主体，该半导体主体具有第一侧以及与该第一侧相对的第二侧。该第二侧在第一垂直方向远离该第一侧而被布置。该半导体器件进一步具有整流结、被布置在该半导体主体中的场停止区以及在该整流结和场停止区之间、被布置在该半导体主体中的漂移区。该场停止区和该漂移区二者具有第一导通类型。该半导体主体沿平行于该第一垂直方向延伸的直线具有净掺杂浓度NNET。由此，应用(a)和(b)中的至少一个：e.该漂移区在第一深度处具有掺杂电荷重心，其中在该整流结和该掺杂电荷重心之间的距离小于该漂移区在第一垂直方向具有的厚度的37％；f.该净掺杂浓度的绝对值沿该直线并且在该漂移区之内具有局部最大值。附图说明以下参考随后的附图对本专利技术的示例性实施例进行了更为详细地说明。附图用于图示出基本原则，从而使得仅图示出理解该基本原则所必须的方面。附图并非依比例绘制。在附图中相同的附图标记表示同样的特征。图1是根据第一实施例的半导体器件的截面的截面图。图2是本专利技术的半导体器件的掺杂分布的示例。图3是根据第二实施例的半导体器件的截面的截面图。图4是根据第三实施例的半导体器件的截面的截面图。图5是图3和图4的半导体器件的第一示例分别沿横截面E1-E1和E2-E2的截面图。图6是图3和图4的半导体器件的第二示例分别沿横截面E1-E1和E2-E2的截面图。图7是根据第四实施例的IGBT的截面的截面图。图8是图7的IGBT的第一示例沿横截面E3-E3的截面图。图9是图7的IGBT的第二示例沿横截面E3-E3的截面图。图10是本专利技术的半导体器件具有的掺杂分布的另外的示例，其中该掺杂分布在漂移区内具有阶梯形状的进程(course)。图11是本专利技术的半导体器件具有的掺杂分布的另外的示例，其中该掺杂分布在漂移区内具有柱形(column)的进程。图12A-图12G图示了用于生产根据第一方面的半导体器件的可能的方法的不同步骤。图13A-图13C图示了用于产生少数电荷载子递送结构的方法的不同步骤。图14A-图14B图示了用于产生场停止区的方法的不同步骤。图15A-图15H图示了用于生产根据第一方面的半导体器件的另外的可能的方法的不同步骤。图16A-图16C图示了用于生产具有漂移区的半导体器件的不同步骤，该漂移区具有深位于半导体主体之中的最大掺杂浓度。图17A-图17B图示了用于在所要生产的半导体器件的漂移区内局部地增大掺杂浓度的方法。图18A-图18D图示了用于局部地产生场停止区的各种方法。图19图示了具有垂直边缘终止的半导体器件的截面。图20A示出了具有其净掺杂浓度恒定的漂移区的常规二极管的开关表现。图20B示出了根据图20A但是附加地具有嵌入在场停止区之中的少数电荷载子递送结构。图20C示出了具有其掺杂电荷重心距整流结的距离小于漂移区的厚度的37％的的漂移区的二极管的开关表现。图21示出了根据本专利技术的二极管与常规二极管相比的阻塞表现。图22图示了具有图2、图10和图11的掺杂分布的半导体器件在整流结被反向偏置时的电场。图23比较了具有少数电荷载子递送结构的二极管的关闭表现和不具有少数电荷载子递送结构的二极管的关闭表现，其中关闭在每种情形中都以该二极管的额定电流发生。图24图示了电荷载子递送结构对于图23的二极管的关闭表现的影响，但是其中关闭以该二极管的额定电流的十分之一发生。图25图示了根据图2的半导体器件的漂移区的不同掺杂分布，该不同掺杂分布在漂移区中具有不同的净掺杂浓度的梯度。图26图示了在图25的半导体器件被关闭时出现的峰值电压。图27针对图25的掺杂分布图示了漂移区的累积的掺杂剂量。图28图示了用于图27的半导体器件的漂移区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：半导体主体，所述半导体主体具有第一侧以及与所述第一侧相对的第二侧，所述第二侧在第一垂直方向远离所述第一侧而被布置；整流结；被布置在所述半导体主体中的第一导通类型的场停止区；以及在所述整流结和所述场停止区之间、被布置在所述半导体主体中的所述第一导通类型的漂移区；其中所述半导体主体沿平行于所述第一垂直方向延伸的直线具有净掺杂浓度；并且其中应用(a)和(b)中的至少一个：(a)所述漂移区在第一深度处包括掺杂电荷重心，其中在所述整流结和所述掺杂电荷重心之间的距离小于所述漂移区在所述第一垂直方向的厚度的37％；(b)所述净掺杂浓度的绝对值沿所述直线并且在所述漂移区之内包括局部最大值。

【技术特征摘要】
2014.09.30 US 14/501,2981.一种半导体器件，包括：
半导体主体，所述半导体主体具有第一侧以及与所述第一侧相对
的第二侧，所述第二侧在第一垂直方向远离所述第一侧而被布置；
整流结；
被布置在所述半导体主体中的第一导通类型的场停止区；以及
在所述整流结和所述场停止区之间、被布置在所述半导体主体中
的所述第一导通类型的漂移区；
其中所述半导体主体沿平行于所述第一垂直方向延伸的直线具
有净掺杂浓度；并且
其中应用(a)和(b)中的至少一个：
(a)所述漂移区在第一深度处包括掺杂电荷重心，其中在所述
整流结和所述掺杂电荷重心之间的距离小于所述漂移区在所述第一
垂直方向的厚度的37％；
(b)所述净掺杂浓度的绝对值沿所述直线并且在所述漂移区之
内包括局部最大值。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述局部最大值处于
如下深度，所述深度：
大于所述整流结的深度；并且
小于所述整流结的所述深度与在所述漂移区和所述场停止区之
间的边界的深度的平均值。
3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述漂移区包括远离
所述整流结和所述场停止区而被布置的第二深度，在所述第二深度
处，所述净掺杂浓度和1cm3的乘积的十进制对数在所述第一垂直方
向包括小于-0.01/μm的梯度其中
v1是所述第一垂直方向；并且
NNET是所述净掺杂浓度。
4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述漂移区包括远离

\t所述整流结和所述场停止区而被布置的第二深度，在所述第二深度
处，所述净掺杂浓度和1cm3的乘积的十进制对数在所述第一垂直方
向包括小于-0.02/μm的梯度其中
v1是所述第一垂直方向；并且
NNET是所述净掺杂浓度。
5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中：
在所述漂移区之内，针对深度范围内的每个第二深度，所述净掺
杂浓度和1cm3的乘积的十进制对数在所述第一垂直方向包括小于-
0.01/μm的梯度每个第二深度大于所述整流结的深度并且小于在所述漂移区和
所述场停止区之间的边界的深度；并且
所述深度范围至少为所述漂移区的厚度的10％，其中
v1是所述第一垂直方向；并且
NNET是所述净掺杂浓度。
6.根据权利要求5所述的半导体器件，其中：
在所述漂移区之内，针对深度范围内的每个第二深度，所述净掺
杂浓度和1cm3的乘积的十进制对数在所述第一垂直方向包括小于-
0.02/μm的梯度7.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述漂移区在所述第
一垂直方向包括远离所述整流结和所述场停止区而被布置的所述净
掺杂浓度的局部最大值。
8.根据权利要求1所述的半导体器件，包括少数电荷载子递送结
构，所述少数电荷载子递送结构具有与所述第一导通类型互补的第二
导通类型，所述少数电荷载子递送结构被嵌入在所述场停止区中以使
得所述场停止区在所述漂移区和所述第一侧之间连续延伸。
9.根据权利要求8所述的半导体器件，其中所述少数电荷载子递
送结构是网状的。
10.根据权利要求8所述的半导体器件，其中所述少数电荷载子
递送结构包括被远离彼此布置的多个岛。
11.根据权利要求8所述的半导体器件，其中所述少数电荷载子
递送结构远离所述第二侧而被布置。
12.根据权利要求8所述的半导体器件，其中所述少数电荷载子
递送结构与所述第二侧延伸得一样远。
13.根据权利要求1所述的半导体器件，包括：
集电极区，所述集电极区包括第一子分区和第二子分区，所述第
一子分区和所述第二子分区二者被布置在所述场停止区和所述第二
侧之间并且具有与所述第一导通类型互补的第二导通类型；其中
所述半导体器件为IGBT；
所述第一集电极区具有高于所述第二集电极区的净掺杂浓度；并
且
所述第一集电极区和所述第二集电极区相互交错。
14.一种用于生产半导体器件的方法，所述方法包括：
提供半导体载体；
在所述半导体载体上生产半导体架构，由此在所述半导体载体上
外延生长晶体半导体结构；并且然后
去除所述半导体载体以使得留下半导体器件，所述半导体器件包
括：
半导体主体，所述半导体主体具有第一侧以及与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·施密特，E·法尔克，
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