包括结终端延伸结构的超结半导体器件及制造方法技术

本发明专利技术涉及包括结终端扩展结构的超结半导体器件及制造方法。实施例涉及超结半导体器件，其包括在半导体主体（106）的第一表面（104）处并至少部分地围绕有源单元区域（108）的结终端区域（102）。结终端区域（102）的内部分（110）布置在结终端区域（102）的外部分（112）和有源单元区域（108）之间。电荷补偿器件结构包括沿着第一横向方向（x）交替地布置的第一导电类型的第一区（114）和第二导电类型的第二区（116）。第一表面区域（118）对应于第一区（114）到第一表面（104）上的投影，而第二表面区域（120）对应于第二区（116）到第一表面（104）上的投影。超结半导体器件还包括第一结终端扩展结构（122）和第二结终端扩展结构（124）中的至少一个。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
被称为电荷补偿或超结（SJ）半导体器件例如SJ绝缘栅场效应晶体管（SJIGFET）的半导体器件基于在半导体衬底中的n和p掺杂区的相互空间电荷补偿，其允许在面积比（area-specific）通态电阻RonxA和在负载端子例如源极和漏极之间的击穿电压Vbr之间的改进的折衷。SJ半导体器件的电荷补偿的性能取决于在n掺杂和p掺杂区之间的横向或水平电荷平衡。在负载端子之间例如在漂移区和主体区之间的pn结在主表面处的SJ半导体器件的边缘区域中是弯曲的。峰值电场一般出现在边缘区域中。因为击穿电压Vbr紧密地与最大电场有关，增加的电场的区域一般限制功率半导体器件的电压闭塞能力。改进在边缘区域中的SJ半导体器件的电压闭塞能力是期望的。
技术实现思路
本目的使用独立权利要求的主题来实现。从属权利要求指的是另外的实施例。本公开涉及超结半导体器件，其包括在半导体主体的第一表面处并至少部分地围绕有源单元区域的结终端区域。结终端区域的内部分布置在结终端区域的外部分和有源区域之间。包括第一导电类型的第一区和第二导电类型的第二区的电荷补偿器件结构沿着第一横向方向交替地布置。第一表面区域对应于第一区到第一表面上的投影，而第二表面区域对应于第二区到第一表面上的投影。超结半导体器件还包括第一结终端延伸结构和第二结终端延伸结构中的至少一个。第一导电类型的第一掺杂剂构成第一结终端延伸结构。在结终端区域的外部分中，第一结终端延伸结构到第一表面上的投影区域至少部分地被包括在第二表面区域中并至少部分地从第一表面区域排除。第二导电类型的第二掺杂剂构成第二结终端延伸结构。在结终端区域的内部分中，第二结终端延伸结构到第一表面上的投影区域至少部分地被包括在第一表面区域中并至少部分地从第二表面区域排除。本公开还涉及用于形成超结半导体器件的方法。该方法包括形成在半导体主体中的电荷补偿器件结构。电荷补偿器件结构包括沿着第一横向方向交替地布置的第一导电类型的第一区和第二导电类型的第二区。第一表面区域对应于第一区到第一表面上的投影。第二表面区域对应于第二区到第一表面上的投影。第一掩模在第一表面上形成。第一掩模至少部分地暴露第二表面区域并至少部分地覆盖在至少部分地围绕有源单元区域的结终端区域的外部分中的第一表面区域。第一导电类型的掺杂剂穿过至少部分地暴露的第二表面区域被引入半导体主体内。本公开还涉及形成超结半导体器件的另一方法。该方法包括形成在半导体主体中的电荷补偿器件结构。电荷补偿器件结构包括沿着第一横向方向交替地布置的第一导电类型的第一区和第二导电类型的第二区。第一表面区域对应于第一区到第一表面上的投影。第二表面区域对应于第二区到第一表面上的投影。第二掩模在第一表面上形成。第二掩模至少部分地暴露第一表面区域并至少部分地覆盖在外部分和有源单元区域之间的结终端区域的内部分中的第二表面区域。第二导电类型的掺杂剂穿过至少部分地暴露的第一表面区域被引入半导体主体内。本领域中的技术人员在阅读下面的详细描述时和在观看附图时将认识到附加的特征和优点。附图说明附图被包括以提供对本专利技术的进一步理解并被合并在本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出本专利技术的实施例且连同描述一起用来解释本专利技术的原理。本专利技术的其它实施例和意图的优点将容易被认识到，因为它们通过参考下面的详细描述变得更好理解。图1A是包括晶体管单元区域和结终端区域的超结半导体器件部分的实施例的示意性顶视图。图1B是沿着切割线A-A的图1的超结半导体器件部分的示意性横截面视图。图2示出包括晶体管单元区域和结终端区域的超结半导体器件部分的实施例的示意性顶视图和横截面视图。图3是作为SJ晶体管类型的示例的SJ晶体管单元的示意性横截面视图。图4是SJ晶体管单元的并联连接的示意性电路图。图5A是包括晶体管单元区域和结终端区域的超结半导体器件部分的实施例的示意性顶视图。图5B是沿着切割线D-D的图5A的超结半导体器件部分的示意性横截面视图。图6示出包括晶体管单元区域和结终端区域的超结半导体器件部分的实施例的示意性顶视图和横截面视图。图7是p或n掺杂电荷补偿区的形状的顶视图的示意图。图8是包括圆形电荷补偿区的超结半导体器件部分的实施例的示意性顶视图。图9是包括完全由结终端区域围绕的有源单元区域的SJ半导体器件的顶视图。图10是结终端延伸结构的实施例的示意性横截面区域。图11是示出沿着横向方向从有源单元区域穿过结终端区域的在SJ半导体器件的表面处的电场轮廓的曲线图。图12是用于示出制造SJ半导体器件的方法的示意性流程图。图13是用于示出制造SJ半导体器件的第一结终端延伸结构的方法的半导体主体的示意性横截面视图。图14是用于示出制造SJ半导体器件的第二结终端延伸结构的方法的半导体主体的示意性横截面视图。图15A到15C是用于示出制造SJ半导体器件的第二结终端延伸结构的另一方法的示意性横截面视图。具体实施方式在下面的详细描述中，参考形成其一部分的附图，且其中作为例证示出其中本专利技术可被实施的特定实施例。应理解，可利用其它实施例且可做出结构或逻辑变化而不脱离本专利技术的范围。例如，对一个实施例示出或描述的特征可在其它实施例上或结合其它实施例来使用以产生又一另外的实施例。意图是本专利技术包括这样的修改和变化。使用不应被解释为限制所附权利要求的范围的特定语言描述示例。附图并不按比例且仅为了例证的目的。为了清楚起见，相同的元件在不同的附图中由对应的参考指定，除非另有说明。术语“具有”、“包含”、“包括”、“含有”等是开放的，且术语指示所陈述的结构、元件或特征的存在，但不排除附加的元件或特征的存在。冠词“一”、“一个”和“该”意在包括复数以及单数，除非上下文清楚地另有指示。术语“电连接”描述在电连接的元件之间的永久低欧姆连接，例如在所关注的元件之间的直接接触或经由金属和/或高掺杂半导体的低欧姆连接。术语“电耦合”包括，适合于信号传输的一个或多个介于中间的元件可存在于电耦合的元件例如暂时提供在第一状态中的低欧姆连接和在第二状态中的高欧姆电解耦合的元件之间。附图通过指示紧接于掺杂类型“n”或“p”的“-”或“+”而示出相对掺杂浓度。例如，“n-”意指比“n”掺杂区的掺杂浓度低的掺杂浓度，而“n+”掺杂区具有比“n”掺杂区高的掺杂浓度。相同的相对掺杂浓度的掺杂区并不必然具有相同的绝对掺杂浓度。例如，两个不同的“n”掺杂区可具有相同或不同的绝对掺杂浓度。在下面的描述中使用的术语“晶片”、“衬底”、“半导体主体”或“半导体衬底”可包括具有半导体表面的任何基于半导体的结构。晶片和结构应被理解为包括硅（Si）、绝缘体上硅（SOI）、蓝宝石上硅（SOS）、掺杂和非掺杂半导体、由基本半导体基础支持的硅的外延层和其它半导体结构。半导体不需要是基于硅的。半导体也可以是硅锗（SiGe）、锗（Ge）或砷化镓（GaAs）。根据其它实施例，碳化硅（SiC）或氮化镓（GaN）可形成半导体衬底材料。如在本说明书中使用的术语“水平”意图描述基本上平行于半导体衬底或主体的第一或主表面的取向。这可例如是晶片或管芯的表面。如在本说明书中使用的术语“垂直”意图描述基本上布置成垂直于半导体衬底或主体的第一表面、即平行于第一表面的法线方向的取向。在本说明书中，半导体衬底或半导体主体的第二表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超结半导体器件，包括：结终端区域（102），其在半导体主体（106）的第一表面（104）处并至少部分地围绕有源单元区域（108），其中所述结终端区域（102）的内部分（110）布置在所述结终端区域（102）的外部分（112）和所述有源单元区域（108）之间；电荷补偿器件结构，其包括沿着第一横向方向（x）交替地布置的第一导电类型的第一区（114）和第二导电类型的第二区（116），第一表面区域（118）对应于所述第一区（114）到所述第一表面（104）上的投影，而第二表面区域（120）对应于所述第二区（116）到所述第一表面（104）上的投影；以及还包括：第一结终端延伸结构（122）和第二结终端延伸结构（124）中的至少一个，其中所述第一导电类型的第一掺杂剂构成所述第一结终端延伸结构（122），其中在所述结终端区域（102）的所述外部分（112）中，所述第一结终端延伸结构（122）到所述第一表面（104）上的投影区域至少部分地被包括在所述第二表面区域（120）中并至少部分地从所述第一表面区域（118）排除，以及所述第二导电类型的第二掺杂剂构成所述第二结终端延伸结构（124），其中在所述结终端区域（102）的所述内部分（110）中，所述第二结终端延伸结构（124）到所述第一表面（104）上的投影区域至少部分地被包括在所述第一表面区域（118）中并至少部分地从所述第二表面区域（120）排除。...

【技术特征摘要】
2015.04.29 DE 102015106693.91.一种超结半导体器件，包括：结终端区域（102），其在半导体主体（106）的第一表面（104）处并至少部分地围绕有源单元区域（108），其中所述结终端区域（102）的内部分（110）布置在所述结终端区域（102）的外部分（112）和所述有源单元区域（108）之间；电荷补偿器件结构，其包括沿着第一横向方向（x）交替地布置的第一导电类型的第一区（114）和第二导电类型的第二区（116），第一表面区域（118）对应于所述第一区（114）到所述第一表面（104）上的投影，而第二表面区域（120）对应于所述第二区（116）到所述第一表面（104）上的投影；以及还包括：第一结终端延伸结构（122）和第二结终端延伸结构（124）中的至少一个，其中所述第一导电类型的第一掺杂剂构成所述第一结终端延伸结构（122），其中在所述结终端区域（102）的所述外部分（112）中，所述第一结终端延伸结构（122）到所述第一表面（104）上的投影区域至少部分地被包括在所述第二表面区域（120）中并至少部分地从所述第一表面区域（118）排除，以及所述第二导电类型的第二掺杂剂构成所述第二结终端延伸结构（124），其中在所述结终端区域（102）的所述内部分（110）中，所述第二结终端延伸结构（124）到所述第一表面（104）上的投影区域至少部分地被包括在所述第一表面区域（118）中并至少部分地从所述第二表面区域（120）排除。2.如权利要求1所述的超结半导体器件，其中所述第二掺杂剂在所述结终端区域（102）的所述外部分（112）中缺乏。3.如前述权利要求中的任一项所述的超结半导体器件，其中所述第一掺杂剂在所述结终端区域（102）的所述内部分（110）中缺乏。4.如前述权利要求中的任一项所述的超结半导体器件，其中所述电荷补偿器件结构和所述第一结终端延伸结构（122）在所述结终端区域（102）的所述外部分（112）中缺乏。5.如权利要求1-3中的任一项所述的超结半导体器件，其中所述电荷补偿器件结构和所述第二结终端延伸结构（124）在所述结终端区域（102）的所述内部分（110）中缺乏。6.如前述权利要求中的任一项所述的超结半导体器件，还包括所述结终端区域（102）的中间部分（111），所述中间部分（111）布置在所述结终端区域（102）的所述外部分和内部分（112、110）之间，以及其中在所述结终端区域（102）的所述中间部分（102）中，所述第一结终端延伸结构（122）到所述第一表面（104）上的投影区域至少部分地被包括在所述第二表面区域（120）中并至少部分地从所述第一表面区域（118）排除，且所述第二结终端延伸结构（124）到所述第一表面（104）上的投影区域至少部分地被包括在所述第一表面区域（118）中并至少部分地从所述第二表面区域（120）排除。7.如前述权利要求中的任一项所述的超结半导体器件，其中所述第一掺杂剂的元素和构成所述第一区（114）的掺杂剂的元素是不同的。8.如前述权利要求中的任一项所述的超结半导体器件，其中所述第二掺杂剂的元素和构成所述第二区（116）的掺杂剂的元素是不同的。9.如前述权利要求中的任一项所述的超结半导体器件，其中由在所述有源单元区域（108）中的所述第一表面（104）处的接触（138）电连接的源极区（142）在所述结终端区域（102）中缺乏。10.如前述权利要求中的任一项所述的超结半导体器件，还包括在电连接到所述半导体主体（106）中的源极区（142）的所述第一表面（104）处的源极接触（138）以及在与所述第一表面（104）相对的所述半导体主体（106）的第二表面（148）处的漏极接触（146），所述漏极接触（146）电连接到在所述半导体主体（106）中的漏极区（135）。11.如前述权利要求中的任一项所述的超结半导体器件，其中所述有源单元区域（108）由所述结终端区域（102）完全围绕。12.如前述权利要求中的任一项所述的超结半导体器件，其中所述有源单元区域（108）包括并联连接的多个晶体管单元。13.如前述权利要求中的任一项所述的超结半导体器件，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：F希尔勒，D图图克，A韦尔克尔，H韦伯，
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