包括正温度系数结构的半导体器件制造技术

本发明专利技术涉及包括正温度系数结构的半导体器件。半导体器件的实施例包含在半导体本体的第一表面处的第一负载端子和在与第一表面相对的半导体本体的第二表面处的第二负载端子。由边缘终止区域包围有源器件区域。负载端子接触不存在于边缘终止区域中并被电气地连接到第一表面处的有源器件中的半导体本体。半导体器件进一步包含在第一和第二负载端子中的至少一个与第一和第二表面中的对应的一个之间的正温度系数结构。在对于半导体器件规定的最大的操作温度（Tmax）之上，正温度系数结构（115）的比电阻在至多50K的温度范围之内增加到至少两个数量级。边缘终止区域中正温度系数结构的区域覆盖的程度大于有源器件区域中正温度系数结构的区域覆盖的程度。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
在例如功率二极管或者功率晶体管应用的半导体功率应用中，过电流或者冲击电流可能出现，例如由低传感中间短路导致。例如可以由驱动干扰、半导体失效或者负载短路导致中间短路。典型地，在半导体功率器件的数据表中规定最大的过电流强度作为最大的冲击电流额定值。最大的冲击电流额定值取决于过电流的能量输入，即在器件之上的脉冲持续时间、峰值电流量以及电压降。半导体开关诸如绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、绝缘栅场效应晶体管（IGFET）诸如金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）或者双极结型晶体管可以主动地限制短路电流用于使整体应用和外围器件不受损坏。避免半导体开关的损坏需要在短路模式中快速的断开，因为由于施加的全中间电压引起的半导体中的高电气损耗。希望提供具有改进的过电流强度或冲击电流强度的半导体器件。
技术实现思路
通过独立权利要求的教导实现目标。进一步的实施例被定义在从属权利要求中。根据半导体器件的实施例，半导体器件包括在半导体本体的第一表面处的第一负载端子和在与第一表面相对的半导体本体的第二表面处的第二负载端子。由边缘终止区域包围有源器件区域。负载端子接触被电气地连接到在第一表面处的有源器件区域中的半导体本体。半导体器件进一步包含在第一和第二负载端子中的至少一个与第一和第二表面中的对应的一个之间的正温度系数结构。在对于半导体器件规定的最大的操作温度之上，正温度系数结构的比电阻在至多50K的温度范围之内增加到至少两个数量级。在边缘终止区域中用正温度系数结构的区域覆盖的程度大于在有源器件区域中用正温度系数结构的区域覆盖的程度。r>根据绝缘栅双极型晶体管的实施例，绝缘栅双极型晶体管包括在半导体本体的第一表面处的发射极端子和在半导体本体的第二表面处的集电极端子。第一传导类型的漂移区段在第一和第二表面之间的半导体本体中。集电极注入结构在晶体管单元区域中的第二表面与漂移区段之间。正温度系数结构是在第一表面处的发射极接触结构的部分。在对于半导体器件规定的最大的操作温度之上，正温度系数结构的比电阻在至多50K的温度范围之内增加到至少两个数量级。根据绝缘栅双极型晶体管的另一个实施例，绝缘栅双极型晶体管包括在半导体本体的第一表面处的发射极端子和在半导体本体的第二表面处的集电极端子。由边缘终止区域包围有源器件区域。发射极接触被电气地连接到在第一表面处的有源器件区域中的半导体本体。绝缘栅双极型晶体管进一步包括在第二表面处的集电极端子与集电极注入结构之间的正温度系数结构。在对于半导体器件规定的最大的操作温度之上，正温度系数结构的比电阻在至多50K的温度范围之内增加到至少两个数量级。正温度系数结构至少部分地覆盖在第二表面处的有源器件区域。本领域的技术人员通过阅读下面的具体描述并且通过浏览附图将认识到附加的特征和优点。附图说明附图被包含以提供对本专利技术的进一步理解，并且被结合在本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图解本专利技术的实施例，并且与描述一起用于解释本专利技术的原理。本专利技术的其他实施例和期望的优点将容易被领会到，因为通过参考下面的具体描述它们变得更好理解。图1A是图解包含正温度系数结构的半导体器件的示意的横截面视图。图1B至1E是图解正温度系数结构的不同的布局的示意的顶视图。图2A是不具有正温度系数结构的半导体二极管的示意的横截面视图。图2B至2D是包含正温度系数结构与台面边缘终止或者平面边缘终止的半导体器件的示意的图解。图3A至3C是包含正温度系数结构作为发射极接触结构的部分的绝缘栅双极型晶体管的实施例的横截面视图。图4A至4D是包含有源器件区域中的集电极端子与集电极注入结构之间的正温度系数结构的绝缘栅双极型晶体管的实施例的横截面视图。具体实施方式在下面的具体描述中，参考了附图，所述附图形成本文的一部分并且在所述附图中以图解的方式示出特定的实施例，在所述特定的实施例中可以实践本专利技术。将理解的是在不脱离本专利技术的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以进行结构的或逻辑的改变。例如针对一个实施例图解或描述的特征能够被用在其他实施例上或者与其他实施例结合使用以产生又进一步的实施例。旨在本专利技术包含这样的修改和变化。使用特定的语言描述了示例，所述特定的语言不应该被解释为限制所附的权利要求的范围。附图不是成比例的并且仅仅是为了图解的目的。为了简洁，如果不另外声明，在不同附图中相同的元件由相应的参考指定。术语“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等是开放性的并且术语指示声明的结构、元件或者特征的存在，但是不排除附加元件或特征的存在。冠词“一”、“一个”以及“该”旨在包含复数以及单数，除非上下文清楚地另外指示。术语“电气地连接”描述在电气地连接的元件之间的永久的低欧姆连接，例如在有关的元件之间的直接接触或者经由金属和/或高掺杂的半导体的低欧姆连接。术语“电气地耦合”包含适合于信号传输的一个或多个介入元件可以存在于电气地耦合的元件之间，所述介入元件例如：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去耦合的元件。附图通过指示紧挨着掺杂类型“n”或者“p”的“-”或“+”来图解相对的掺杂浓度。例如“n-”意指低于“n”掺杂区的掺杂浓度的掺杂浓度，而“n+”掺杂区比“n”掺杂区具有更高的掺杂浓度。相同的相对掺杂浓度的掺杂区未必具有相同的绝对掺杂浓度。例如，两个不同的“n”掺杂区可以具有相同的或者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”、“半导体本体”或者“半导体衬底”可以包含具有半导体表面的任何基于半导体的结构。晶片和衬底将被理解为包含硅（Si）、绝缘体上的硅（SOI）、蓝宝石上的硅（SOS）、掺杂的和未掺杂的半导体、由基底半导体基础支撑的硅的外延层以及其他半导体结构。半导体不需要是基于硅的。半导体也能够是锗化硅（SiGe）、锗（Ge）或者砷化镓（GaAs）。根据其他实施例，碳化硅（SiC）或者氮化镓（GaN）可以形成半导体衬底材料。如在本说明书中使用的术语“水平的”旨在描述基本上平行于半导体衬底或本体的第一或主表面的定向。举例来说，这能够是晶片或者管芯的表面。如在本说明书中使用的术语“垂直的”旨在描述基本上与第一表面正交布置即平行于半导体衬底或者本体的第一表面的法线方向的定向。在本说明书中，半导体衬底或半导体本体的第二表面被认为由下或背侧表面形成，而第一表面被认为由半导体衬底的上、前或者主表面形成。如在本说明书中使用的术语“以上”和“以下”因此描述结构的特征与另一个的相对的位置。在本说明书中，n掺杂被称为第一传导类型而p掺杂被称为第二传导类型。替选地，半导体器件能够用相反的掺杂关系来形成以便第一传导类型能够是p掺杂而第二传导类型能够是n掺杂。在图1A的示意的横截面视图中图解了半导体器件100的实施例。半导体器件100包含在半导体本体105的第一表面103处的第一负载端子L1。第二负载端子L2在与第一表面103相对的半导体本体105的第二表面107处。由边缘终止区域111包围有源器件区域110。负本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件（100），包括：第一负载端子（L1），所述第一负载端子（L1）在半导体本体（105）的第一表面（103）处；第二负载端子（L2），所述第二负载端子（L2）在与第一表面（103）相对的半导体本体（105）的第二表面（107）处；有源器件区域（110），所述有源器件区域（110）由边缘终止区域（111）包围，其中负载端子接触（113）被电气地连接到在第一表面（103）处的有源器件区域（110）中的半导体本体（105）；并且进一步包括正温度系数结构（115），所述正温度系数结构（115）在第一和第二负载端子（L1、L2）中的至少一个与第一和第二表面（103、107）中的对应的一个之间，其中在边缘终止区域（111）中用正温度系数结构（115）的区域覆盖的程度大于在有源器件区域（110）中用正温度系数结构（115）的区域覆盖的程度，并且其中在对于半导体器件规定的最大的操作温度（Tmax）之上，正温度系数结构（115）的比电阻在至多50 K的温度范围之内增加到至少两个数量级。

【技术特征摘要】
2014.11.17 DE 102014116759.71.一种半导体器件（100），包括：
第一负载端子（L1），所述第一负载端子（L1）在半导体本体（105）的第一表面（103）处；
第二负载端子（L2），所述第二负载端子（L2）在与第一表面（103）相对的半导体本体（105）的第二表面（107）处；
有源器件区域（110），所述有源器件区域（110）由边缘终止区域（111）包围，其中负载端子接触（113）被电气地连接到在第一表面（103）处的有源器件区域（110）中的半导体本体（105）；并且进一步包括
正温度系数结构（115），所述正温度系数结构（115）在第一和第二负载端子（L1、L2）中的至少一个与第一和第二表面（103、107）中的对应的一个之间，其中在边缘终止区域（111）中用正温度系数结构（115）的区域覆盖的程度大于在有源器件区域（110）中用正温度系数结构（115）的区域覆盖的程度，并且其中在对于半导体器件规定的最大的操作温度（Tmax）之上，正温度系数结构（115）的比电阻在至多50K的温度范围之内增加到至少两个数量级。
2.根据权利要求1所述的半导体器件（100），其中边缘终止区域（115）中正温度系数结构（115）的覆盖的程度大于50%。
3.根据前述的权利要求中的任一个所述的半导体器件（100），其中有源器件区域（110）中的正温度系数结构（115）的覆盖的程度小于50%。
4.根据前述的权利要求中的任一个所述的半导体器件（100），其中正温度系数结构（115）与半导体本体（105）直接接触。
5.根据前述的权利要求中的任一个所述的半导体器件（100），其中正温度系数结构（115）在第二负载端子（L2）与第二表面（107）之间的边缘终止区域（111）中。
6.根据前述的权利要求中的任一个所述的半导体器件（100），其中边缘终止区域（111）包含平面边缘终止结构。
7.根据权利要求1至5中的任一个的半导体器件（100），其中边缘终止区域（110）包含台面边缘终止结构。
8.根据权利要求7的半导体器件（100），其中正温度系数结构（115）被布置在正斜角的边缘终止结构的第一表面（103）与负斜角的边缘终止结构的第二表面（107）中的一个处。
9.根据前述的权利要求中的任一个所述的半导体器件（100），其中半导体器件是包含在第一表面（103）处的有源器件区域（110）中的阳极区和在第二表面（107）处的阴极区的二极管，第一负载端子（L1）被电气地连接到阳极区并且第二负载端子（L2）被电气地连接到阴极区。
10.根权利要求1至9中的任一个所述的半导体器件（100），其中半导体器件是包含在第一表面（103）处的发射极和在第二表面（107）处的集电极的绝缘栅双极型晶体管，第一负载端子（L1）被电气地连接到发射极并且第二负载端子（L2）被电气地连接到集电极。
11.一种绝缘栅双极型晶体管，包括：
发射极端子（E），所述发射极端子（E）在半导体本体（105）的第一表面（103）处；
集电极端子（C），所述集电极端子（C）在半导体本体（105）的第二表面（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：T巴斯勒，JG拉文，J马勒，HJ舒尔策，
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