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，包括竖直电气元件布置的多个补偿区、竖直电气元件布置的多个漂移区和不可耗尽的掺杂区。多个补偿区中的补偿区被布置在该半导体器件的半导体衬底中。此外，竖直电气元件布置的多个漂移区被布置在该半导体器件的单元区之内的半导体衬底中。多个漂移区和多个补偿区在横向方向上被交替地布置。不可耗尽的掺杂区从单元区的边缘朝着半导体衬底的边缘横向延伸。不可耗尽的掺杂区具有在阻断操作的期间施加至半导体器件的电压不可耗尽的掺杂。

【技术实现步骤摘要】

各个实施例涉及针对用于半导体器件的边缘终止结构的概念，并且具体涉及半导体器件和用于形成半导体器件的方法。
技术介绍
在许多应用中，功率晶体管以反向模式(reversemode)(例如，半桥布置)进行操作。结合这种情况，体二极管可以变成正向操作，并且p型本体区和n型衬底(在n沟道MOS中的金属氧化物半导体)将电子和空穴作为离子注入到漂移区(zone)。由于边缘区域的体积很大，因此，特别是在该边缘区域处就可能存储了许多等离子体(plasma)，这些等离子体在施加阻断电压(换流(commutating))的期间被耗尽。例如，来自边缘区域的所有的空穴必须通过最外面的源极/体接触点流出，而电子则能够流出至所提供的大面积的衬底。结果，在边缘区域处可能会达到非常高的空穴电流密度和非常高的空穴浓度。希望增强半导体器件的可靠性和/或耐用性。
技术实现思路
可能存在针对提供了用于提供增强的可靠性和/或耐用性的半导体器件的概念的要求。这种要求可以通过各个权利要求的主题而被满足。某些实施例涉及半导体器件，所述半导体器件包括竖直电气元件布置的多个补偿区、该竖直电气元件布置的多个漂移区和不可耗尽(non-depletable)的掺杂区。多个补偿区中的补偿区被布置在该半导体器件的半导体衬底中。而且，该竖直电气元件布置的多个漂移区被布置在该半导体器件的单元(cell)区之内的半导体衬底中。多个漂移区和多个补偿区在横向方向上被交替地布置。不可耗尽的掺杂区从单元区的边缘朝着半导体衬底的边缘横向延伸。该不可耗尽的掺杂区包括在阻断操作期间由施加至所述半导体器件的电压不可耗尽的掺杂。此外，多个补偿区和该不可耗尽的掺杂区包括第一导电类型且多个漂移区包括第二导电类型。该不可耗尽的掺杂区包括在靠近单元区的区域(area)处的最大掺杂浓度，以及在距半导体衬底和单元区之内的竖直电气元件布置的导电接触结构之间的最接近的接触区域的横向距离大于20μm处的、在距半导体衬底与单元区之内的所述竖直电气元件布置的导电接触结构之间的最接近的接触区域的横向距离大于漂移区或所述多个补偿区中的补偿区的深度处的、或在被定位成比由最低的导电层所实现的栅场板(gatefieldplate)更靠近半导体衬底的边缘的位置处的较低掺杂浓度，该较低掺杂浓度是所述不可耗尽的掺杂区的所述最大掺杂浓度的至少10％。某些实施例涉及半导体器件，所述半导体器件包括竖直电气元件布置和不可耗尽的掺杂区。该竖直电气元件布置使能在该半导体器件的半导体衬底的前侧和后侧之间的电流。而且，该不可耗尽的掺杂区从半导体衬底的单元区的边缘朝着半导体衬底的边缘横向延伸。不可耗尽的掺杂区包括在阻断操作期间由施加至半导体器件的电压不可耗尽的掺杂。该不可耗尽的掺杂区包括第一导电类型。该不可耗尽的掺杂区包括在靠近单元区的区域处的最大掺杂浓度，以及在距半导体衬底与单元区之内的竖直电气元件布置的导电接触结构之间的最接近的接触区域的横向距离大于20μm处的、在距半导体衬底与单元区之内的竖直电气元件布置的导电接触结构之间的最接近的接触区域的横向距离大于竖直电气元件布置的漂移区的深度处的、或在被定位成比由最低的导电层所实现的栅场板更靠近半导体衬底的边缘的位置处的较低掺杂浓度，较低掺杂浓度是不可耗尽的掺杂区的最大掺杂浓度的至少10％。此外，不可耗尽的掺杂区的包括较低掺杂浓度的部分与半导体衬底的包括第二导电类型并且被定位在单元区的外部的掺杂区之间的横向距离小于20μm。某些实施例涉及用于形成半导体器件的方法。所述方法包括形成竖直电气元件布置的多个补偿区。多个补偿区中的补偿区延伸进入该半导体器件的半导体衬底中。此外，该竖直电气元件布置的多个漂移区被延伸进入该半导体器件的单元区之内的半导体衬底中。多个漂移区和多个补偿区在横向方向上被交替地布置。多个补偿区包括第一导电类型且多个漂移区包括第二导电类型。而且，所述方法包括形成从单元区的边缘朝着半导体衬底的边缘横向延伸的不可耗尽的掺杂区。该不可耗尽的掺杂区包括在阻断操作期间由施加至半导体器件的电压不可耗尽的掺杂。此外，该不可耗尽的掺杂区包括第一导电类型。该不可耗尽的掺杂区包括在靠近单元区的区域处的最大掺杂浓度，以及在距半导体衬底与单元区之内的竖直电气元件布置的导电接触结构之间的最接近的接触区域的横向距离大于20μm处的、在距半导体衬底与单元区之内的竖直电气元件布置的导电接触结构之间的最接近的接触区域的横向距离大于竖直电气元件布置的漂移区的深度处的、或在被定位成比由最低的导电层所实现的栅场板更靠近半导体衬底的边缘的位置处的较低掺杂浓度，较低掺杂浓度是不可耗尽的掺杂区的最大掺杂浓度的至少10％。附图说明将在下文中仅以示例的方式并且参考附图对装置和/或方法的某些实施例进行描述，在附图中：图1图示了半导体器件的一部分的示意性的截面图；图2图示了包括场效应晶体管布置的半导体器件的一部分的示意性的截面图；图3图示了不可耗尽的掺杂区的掺杂分布的示意性的说明；图4图示了包括围绕小区区域的不可耗尽的掺杂区的半导体器件的示意性的俯视图；图5图示了包括到达栅极焊盘(gatepad)下面的不可耗尽的掺杂区的半导体器件的示意性的俯视图；图6图示了包括在角区域具有更高的掺杂的不可耗尽的掺杂区的半导体器件的示意性的俯视图；图7图示了用于形成半导体器件的方法的流程图；图8图示了半导体器件的一部分的示意性的截面图；以及图9图示了用于形成半导体器件的方法的流程图。具体实施方式现在将参考在其中说明了某些示例实施例的附图来更全面地描述各个示例实施例。在附图中，为了清楚可能放大了线的宽度、层的厚度和/或区域的厚度。因此，虽然多个示例实施例能够具有各种修改和备选形式，但是其中的实施例的示出是以附图中的示例的方式并且将在本文中被具体地描述。然而，需要理解的是，并不是旨在将示例实施例限定在所公开的特定的形式，而是恰恰相反，示例实施例旨在覆盖落入公开内容的范围之内的所有的修改、等价形式和备选形式。在附图的全部说明中，相似的数字指代相似或类似的元件。需要理解的是，当元件被称作“被连接至”或“被耦合至”另一个元件时，这可以是直接地被连接或被耦合至另一个元件或可以存在中间的元件。相反，当元件被称作“被直接连接至”或“被直接耦合至”另一个元件时，则不存在中间的元件。被用于描述元件之间的关系的其他词语(例如，“在…之间”与“直接在…之间”、“靠近”与“直接靠近”等)应该以相似的方式被解释。本文所使用的术语仅仅是出于描述特定的实施例的目的，而不是旨在限制示例实施例。如本文所使用的，单数形式的“一”、“一个”和“所述”也旨在包含复数的形式，除非在上下文中另外清楚地进行指示。还需要理解的是，术语“包括”、“包括有”、“包含”和/或“包含有”在本文中使用时，规定了存在所声明的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是并没有排除存在或者添加了一个或多个其他的特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。除非另外地被定义，否则本文所使用的所有的术语(包含技术术语和科技术语)都具有与示例实施例所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的意义。还需要理解的是，例如在通常所使用的字典中所定义的那些术语的术语，应该被解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件(100)，包括：竖直电气元件布置的多个补偿区(110)，其中所述多个补偿区(110)中的补偿区(110)被布置在所述半导体器件的半导体衬底中；所述竖直电气元件布置的多个漂移区(120)，被布置在所述半导体器件的单元区(102)之内的所述半导体衬底中，其中所述多个漂移区(120)和所述多个补偿区(110)在横向方向上被交替地布置；以及不可耗尽的掺杂区(130)，从所述单元区(102)的边缘朝着所述半导体衬底的边缘(104)横向延伸，其中所述不可耗尽的掺杂区(130)包括在阻断操作期间由施加至所述半导体器件的电压不可耗尽的掺杂，其中所述多个补偿区(110)和所述不可耗尽的掺杂区(130)包括第一导电类型且所述多个漂移区(120)包括第二导电类型，其中所述不可耗尽的掺杂区(130)包括在靠近所述单元区(102)的区域处的最大掺杂浓度(132)，以及在距所述半导体衬底与所述单元区(102)之内的所述竖直电气元件布置的导电接触结构之间的最接近的接触区域的横向距离大于20μm处的、在距所述半导体衬底与所述单元区(102)之内的所述竖直电气元件布置的导电接触结构之间的最接近的接触区域的横向距离大于漂移区或所述多个补偿区(110)中的补偿区(110)的深度处的、或在被定位成比由最低的导电层所实现的栅场板更靠近所述半导体衬底的边缘(104)的位置处的较低掺杂浓度，所述较低掺杂浓度是所述不可耗尽的掺杂区(130)的所述最大掺杂浓度(132)的至少10％。...

【技术特征摘要】
2015.06.30 DE 102015110484.91.一种半导体器件(100)，包括：竖直电气元件布置的多个补偿区(110)，其中所述多个补偿区(110)中的补偿区(110)被布置在所述半导体器件的半导体衬底中；所述竖直电气元件布置的多个漂移区(120)，被布置在所述半导体器件的单元区(102)之内的所述半导体衬底中，其中所述多个漂移区(120)和所述多个补偿区(110)在横向方向上被交替地布置；以及不可耗尽的掺杂区(130)，从所述单元区(102)的边缘朝着所述半导体衬底的边缘(104)横向延伸，其中所述不可耗尽的掺杂区(130)包括在阻断操作期间由施加至所述半导体器件的电压不可耗尽的掺杂，其中所述多个补偿区(110)和所述不可耗尽的掺杂区(130)包括第一导电类型且所述多个漂移区(120)包括第二导电类型，其中所述不可耗尽的掺杂区(130)包括在靠近所述单元区(102)的区域处的最大掺杂浓度(132)，以及在距所述半导体衬底与所述单元区(102)之内的所述竖直电气元件布置的导电接触结构之间的最接近的接触区域的横向距离大于20μm处的、在距所述半导体衬底与所述单元区(102)之内的所述竖直电气元件布置的导电接触结构之间的最接近的接触区域的横向距离大于漂移区或所述多个补偿区(110)中的补偿区(110)的深度处的、或在被定位成比由最低的导电层所实现的栅场板更靠近所述半导体衬底的边缘(104)的位置处的较低掺杂浓度，所述较低掺杂浓度是所述不可耗尽的掺杂区(130)的所述最大掺杂浓度(132)的至少10％。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述不可耗尽的掺杂区(130)被定位在所述半导体衬底中，从而使得在所述不可耗尽的掺杂区(130)和所述单元区(102)之内的所述竖直电气元件布置的导电接触结构之间存在欧姆路径。3.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述不
\t可耗尽的掺杂区(130)从被连接至所述竖直电气元件布置的导电接触结构的、所述竖直电气元件布置的掺杂区朝着所述半导体器件的所述边缘(104)横向延伸，或者从所述单元区(102)之内的所述竖直电气元件布置的导电接触结构朝着所述半导体器件的所述边缘(104)横向延伸。4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中所述竖直电气元件布置的掺杂区是阳极区、阴极区、漏极区、本体区、集电极区或基极区。5.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述不可耗尽的掺杂区(130)包括小于5μm的厚度。6.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述不可耗尽的掺杂区(130)比所述竖直电气元件布置的本体区(270)延伸至所述半导体衬底的更深的深度。7.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述不可耗尽的掺杂区(130)被定位成邻近所述半导体衬底的表面。8.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述不可耗尽的掺杂区(130)包括大于1*1016cm-3的最大掺杂浓度。9.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述不可耗尽的掺杂区(130)包括所引入的至少2.5*1012cm-2的掺杂剂量。10.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述不可耗尽的掺杂区(130)的所述掺杂浓度的横向分布从包括所述不可耗尽的掺杂区(130)的所述最大掺杂浓度(132)的区域向着包括所述较低掺杂浓度(134)的区域平均地减小。11.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述不可耗尽的掺杂区(130)的掺杂浓度的横向分布包括在包括所述不可耗尽的掺杂区的所述最大掺杂浓度(132)的区域至包括所述较低掺杂浓度(134)的区域之间的多个局部极大值和局部极小值，其中所述多个局部极大值和局部极小值中的相邻的局部极大值和局部极小值的差别大于所述最大掺杂浓度(132)的10％。12.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述不可耗尽的掺杂区(130)横向地围绕所述单元区。13.根据权利要求12所述的半导体器件，其中所述不可耗尽的掺杂区(130)包括在所述单元区(102)的角部区(732)处的平均掺杂浓度，所述角部区处的平均掺杂浓度大于实质上平行于所述半导体衬底的边...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·希尔勒，
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