功率半导体器件的二极管结构制造技术

本发明专利技术公开功率半导体器件的二极管结构。一种功率半导体器件，包括耦合到第一负载端子和第二负载端子中的每一个的半导体主体。半导体主体包括具有第一导电类型的掺杂剂的漂移区；至少一个二极管结构，其配置成在所述端子之间传导负载电流并且包括电气连接到第一负载端子的阳极端口和电气连接到第二负载端子的阴极端口；具有以比漂移区更高的掺杂剂浓度的第一导电类型的掺杂剂的场停止区，其中场停止区布置在阴极端口与漂移区之间。阴极端口包括具有第一导电类型的掺杂剂的第一端口部分和具有与第一导电类型互补的第二导电类型的掺杂剂的第二端口部分，第二端口部分中的每一个与场停止区之间的过渡形成相应pn结，所述pn结沿第一横向方向延伸。

Diode structure of power semiconductor devices

The invention discloses a diode structure of a power semiconductor device. A power semiconductor device, including a semiconductor body coupled to each of the first load terminals and the second load terminals. The semiconductor body including a first conductive type dopant drift region; at least one diode structure configured between the conduction terminal load current and includes a load terminal electrically connected to a first anode port and electrically connected to the cathode terminal second load port area to stop; with the first conductivity type dopant concentration higher than the drift region of the dopant field, wherein the field stop area is arranged between the cathode port and the drift region. The cathode port includes second port part of the dopant dopant of a first conductivity type of the first port portion and a first conductive type and complementarity of the second conductivity type, the transition between each field and stop second port part of the formation of the corresponding PN node, the PN node along the transverse direction of the first extension.

【技术实现步骤摘要】
功率半导体器件的二极管结构
本说明书涉及具有二极管结构的功率半导体器件的实施例并且涉及处理具有二极管结构的功率半导体器件的实施例。
技术介绍
汽车、消费品和工业应用中的现代设备的许多功能，诸如转换电能以及驱动电动机或电机，依赖于功率半导体器件。例如绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和二极管，举几个例子，已经用于各种应用，所述各种应用包括但不限于电源和功率转换器中的开关。功率半导体器件通常包括配置成沿器件的两个负载端子之间的负载电流路径传导负载电流的半导体主体。例如，功率半导体器件是二极管，或者相应地，包括二极管结构，以便允许正向或反向方向上的负载电流的流动并且阻断另一方向上的电压。另外，功率半导体器件可以是受控器件。例如，可以提供接通功能以便允许正向电压被阻断。此外，可以提供关断功能以便抑制正向方向上的负载电流流动。例如，负载电流路径可以借助于绝缘电极来控制，所述绝缘电极有时称为栅极电极。例如，当从例如驱动器单元接收到相应控制信号时，控制电极可以将功率半导体器件设置在导通状态（其还称为“开态”）和阻断状态之一中。功率半导体器件通常应当展现低损耗。如果功率半导体器件包括晶体管功能，即提供开关能力，则总损耗基本上由开态损耗和由开关损耗形成。为了将开态损耗保持为低的，贡献于负载电流的电荷载流子的寿命应当相对长，而为了将开关损耗保持为低的，所述寿命应当相对短。
技术实现思路
根据实施例，一种功率半导体器件包括耦合到第一负载端子和第二负载端子中的每一个的半导体主体。半导体主体包括具有第一导电类型的掺杂剂的漂移区；至少一个二极管结构，其配置成在所述端子之间传导负载电流并且包括电气连接到第一负载端子的阳极端口和电气连接到第二负载端子的阴极端口；具有以比漂移区更高的掺杂剂浓度的第一导电类型的掺杂剂的场停止区，其中场停止区布置在阴极端口与漂移区之间。阴极端口包括具有第一导电类型的掺杂剂的第一端口部分和具有与第一导电类型互补的第二导电类型的掺杂剂的第二端口部分，第二端口部分中的每一个与场停止区之间的过渡形成相应pn结，所述pn结沿第一横向方向延伸，其中所述pn结的相应一个在垂直于第一横向方向的延伸方向上的扩散电压大于与相应pn结的横向延伸横向重叠的横向电压降。根据另外的实施例，一种功率半导体器件包括耦合到第一负载端子和第二负载端子中的每一个的半导体主体。半导体主体包括具有第一导电类型的掺杂剂的漂移区；至少一个二极管结构，其配置成在所述端子之间传导负载电流并且包括电气连接到第一负载端子的阳极端口和电气连接到第二负载端子的阴极端口；具有以比漂移区更高的掺杂剂浓度的第一导电类型的掺杂剂的场停止区，其中场停止区布置在阴极端口与漂移区之间。阴极端口包括具有第一导电类型的掺杂剂的第一端口部分和具有与第一导电类型互补的第二导电类型的掺杂剂的第二端口部分，第二端口部分中的每一个与场停止区之间的过渡形成相应pn结，所述pn结沿第一横向方向延伸。第二负载端子展现面向半导体主体的接触区域，并且其中，在功率半导体器件的有源区中，接触区域的与第二端口部分横向重叠的百分比份额是接触区域的与第一端口部分横向重叠的百分比份额的至多二分之一。接触区域的与第二端口部分横向重叠的百分比份额沿从功率半导体器件的二极管结构到相邻结构的方向增加，相邻结构包括边缘结构和晶体管结构中的至少一个。根据另一实施例，一种处理功率半导体器件的方法，包括提供要耦合到功率半导体器件的第一负载端子和第二负载端子中的每一个的半导体主体，以及在半导体主体中形成：具有第一导电类型的掺杂剂的漂移区；至少一个二极管结构，其配置成在所述端子之间传导负载电流并且包括要电气连接到第一负载端子的阳极端口和要电气连接到第二负载端子的阴极端口；具有以比漂移区更高的掺杂剂浓度的第一导电类型的掺杂剂的场停止区，其中场停止区布置在阴极端口与漂移区之间。该方法还包括在阴极端口中形成具有第一导电类型的掺杂剂的第一端口部分和具有与第一导电类型互补的第二导电类型的掺杂剂的第二端口部分，第二端口部分中的每一个与场停止区之间的过渡形成相应pn结，所述pn结沿第一横向方向延伸；以及确保所述pn结的相应一个在垂直于第一横向方向的延伸方向上的扩散电压大于与相应pn结的横向延伸横向重叠的横向电压降。根据又另一实施例，一种处理功率半导体器件的方法，包括提供要耦合到功率半导体器件的第一负载端子和第二负载端子中的每一个的半导体主体，以及在半导体主体中形成：具有第一导电类型的掺杂剂的漂移区；至少一个二极管结构，其配置成在所述端子之间传导负载电流并且包括电气连接到第一负载端子的阳极端口和电气连接到第二负载端子的阴极端口；具有以比漂移区更高的掺杂剂浓度的第一导电类型的掺杂剂的场停止区，其中场停止区布置在阴极端口与漂移区之间。该方法还包括在阴极端口中形成具有第一导电类型的掺杂剂的第一端口部分和具有与第一导电类型互补的第二导电类型的掺杂剂的第二端口部分，第二端口部分中的每一个与场停止区之间的过渡形成相应pn结，所述pn结沿第一横向方向延伸。第二负载端子展现面向半导体主体的接触区域。形成阴极端口使得：在功率半导体器件的有源区中，接触区域的与第二端口部分横向重叠的百分比份额是与第一端口部分横向重叠的接触区域的百分比份额的至多二分之一；并且使得接触区域的与第二端口部分横向重叠的百分比份额沿从功率半导体器件的二极管结构到相邻结构的方向增加，相邻结构包括边缘结构和晶体管结构中的至少一个。本领域技术人员将在阅读以下详细描述时并且在查看附图时认识到附加的特征和优点。附图说明各图中的部分未必按比例，而是将重点放在说明本专利技术的原理上。而且，在各图中，相似的参考标号指定对应的部分。在各图中：图1示意性且示例性地图示根据一个或多个实施例的功率半导体器件的竖直截面的部分；图2示意性且示例性地图示根据一个或多个实施例的功率半导体器件的竖直截面的部分；图3示意性且示例性地图示根据一个或多个实施例的功率半导体器件的竖直截面的部分；图4示意性且示例性地图示根据一个或多个实施例的功率半导体器件的竖直截面的部分；图5A示意性且示例性地图示根据一个或多个实施例的功率半导体器件的水平截面的部分；图5B-C每一个示意性且示例性地图示根据一个或多个实施例的功率半导体器件的竖直截面的部分；图6示意性且示例性地图示根据一个或多个实施例的功率半导体器件的竖直截面的部分；以及图7示意性且示例性地图示根据一个或多个实施例的功率半导体器件中的掺杂剂浓度分布图。具体实施方式在下面的详细描述中，参考附图，所述附图形成本文中的一部分且在其中通过图示示出在其中可实践本专利技术的特定实施例。在这个方面，方向术语诸如“顶部”、“底部”、“在…以下”、“前”、“后”、“背面”、“领先”、“落后”、“在…以下”、“在…以上”等可与对正被描述的附图的取向的参考一起使用。因为实施例的部分能够定位在许多不同取向中，所以方向术语被用于说明的目的，并且，决不是限制性的。应理解，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做出结构或逻辑改变。因此，不应以限制性含义理解下面的详细描述，并且由所附权利要求限定本专利技术的范围。现在将详细地参考各种实施例，所述各种实施例的一个或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率半导体器件（1），包括耦合到第一负载端子（11）和第二负载端子（12）中的每一个的半导体主体（10），其中半导体主体（10）包括‑ 具有第一导电类型的掺杂剂的漂移区（100）；‑ 至少一个二极管结构，其配置成在所述端子（11、12）之间传导负载电流并且包括电气连接到第一负载端子（11）的阳极端口（101）和电气连接到第二负载端子（12）的阴极端口（102）；‑ 具有以比漂移区（100）更高的掺杂剂浓度的第一导电类型的掺杂剂的场停止区（105），其中场停止区（105）布置在阴极端口（102）与漂移区（100）之间；其中阴极端口（102）包括：‑ 具有第一导电类型的掺杂剂的第一端口部分（1021）和具有与第一导电类型互补的第二导电类型的掺杂剂的第二端口部分（1022），第二端口部分（1022）中的每一个与场停止区（105）之间的过渡形成相应pn结（1052），所述pn结（1052）沿第一横向方向（X）延伸，其中所述pn结（1052）的相应一个在垂直于第一横向方向（X）的延伸方向（Z）上的扩散电压（VD）大于与相应pn结（1052）的横向延伸横向重叠的横向电压降（VL）。

【技术特征摘要】
2016.09.20 DE 102016117723.71.一种功率半导体器件（1），包括耦合到第一负载端子（11）和第二负载端子（12）中的每一个的半导体主体（10），其中半导体主体（10）包括-具有第一导电类型的掺杂剂的漂移区（100）；-至少一个二极管结构，其配置成在所述端子（11、12）之间传导负载电流并且包括电气连接到第一负载端子（11）的阳极端口（101）和电气连接到第二负载端子（12）的阴极端口（102）；-具有以比漂移区（100）更高的掺杂剂浓度的第一导电类型的掺杂剂的场停止区（105），其中场停止区（105）布置在阴极端口（102）与漂移区（100）之间；其中阴极端口（102）包括：-具有第一导电类型的掺杂剂的第一端口部分（1021）和具有与第一导电类型互补的第二导电类型的掺杂剂的第二端口部分（1022），第二端口部分（1022）中的每一个与场停止区（105）之间的过渡形成相应pn结（1052），所述pn结（1052）沿第一横向方向（X）延伸，其中所述pn结（1052）的相应一个在垂直于第一横向方向（X）的延伸方向（Z）上的扩散电压（VD）大于与相应pn结（1052）的横向延伸横向重叠的横向电压降（VL）。2.一种功率半导体器件（1），包括耦合到第一负载端子（11）和第二负载端子（12）中的每一个的半导体主体（10），其中半导体主体（10）包括-具有第一导电类型的掺杂剂的漂移区（100）；-至少一个二极管结构（1-1），其配置成在所述端子（11、12）之间传导负载电流并且包括电气连接到第一负载端子（11）的阳极端口（101）和电气连接到第二负载端子（12）的阴极端口（102）；-具有以比漂移区（100）更高的掺杂剂浓度的第一导电类型的掺杂剂的场停止区（105），其中场停止区（105）布置在阴极端口（102）与漂移区（100）之间；其中阴极端口（102）包括：具有第一导电类型的掺杂剂的第一端口部分（1021）和具有与第一导电类型互补的第二导电类型的掺杂剂的第二端口部分（1022），第二端口部分（1022）中的每一个与场停止区（105）之间的过渡形成相应pn结（1052），所述pn结（1052）沿第一横向方向（X）延伸；其中-第二负载端子（12）展现面向半导体主体（10）的接触区域（121），并且其中，在功率半导体器件（1）的有源区（17）中，接触区域（121）的与第二端口部分（1022）横向重叠的百分比份额是接触区域（121）的与第一端口部分（1021）横向重叠的百分比份额的至多二分之一；并且-接触区域（121）的与第二端口部分（1022）横向重叠的百分比份额沿从功率半导体器件（1）的二极管结构（1-1）到相邻结构（1-2；19）的方向增加，所述相邻结构包括边缘结构（19）和晶体管结构（1-2）中的至少一个。3.权利要求1所述的功率半导体器件（1），其中横向电压降（VL）由第一导电类型的电荷载流子所形成的负载电流（IL）的一部分导致。4.权利要求1或3所述的功率半导体器件（1），其中横向电压降（VL）在第一横向方向（X）上的某一距离上发生，所述距离等于相应第二端口部分（1022）在第一横向方向（X）上的总延伸的50%。5.权利要求2所述的功率半导体器件（1），其中百分比份额的所述增加发生在布置于二极管结构（1-1）与相邻结构（19；1-2）中间的过渡区（18；1-12）中。6.前述权利要求之一所述的功率半导体器件（1），其中端口部分（1021、1022）沿第一横向方向（X）与彼此相邻地横向地且交替地布置并且布置成与第二负载端子（12）电气接触。7.权利要求6所述的功率半导体器件（1），其中以下各项中的每一个形成相应欧姆接触：-第一端口部分（1021）与第二负载端子（12）之间的过渡；以及-第二端口部分（1022）与第二负载端子（12）之间的过渡。8.前述权利要求1至5之一所述的功率半导体器件（1），其中第一端口部分（1021）布置成与第二负载端子（12）电气接触，并且其中第二端口部分（1022）借助于第一端口部分（1021）与第二负载端子（12）隔离。9.前述权利要求之一所述的功率半导体器件（1），其中第二端口部分（1022）展现小于第一端口部分（1021）中的每一个沿第一横向方向的总延伸的在第一横向方向（X）上的相应总延伸。10.前述权利要求之一所述的功率半导体器件（1），其中第二端口部分（1022）展现比第一端口部分（1021）中的每一个的掺杂剂浓度更小的掺杂剂浓度。11.前述权利要求之一所述的功率半导体器件（1），还包括晶体管结构（1-2）。12.权利要求11所述的功率半导体器件（1），其中第二端口部分（1022）中的每一个配置成制止在晶体管结构（1-2）中的关断过程期间朝向漂移区（100）发射电荷载流子。13.权利要求11或12所述的功率半导体器件（1），还包括配置成控制晶体管结构（1-2）的操作的控制电极结构（131），以及借助于至少接触滑轨（133）电气连接到控制电极结构（131）的控制端子（135），所述接触滑轨（133）布置成至少部分地在半导体主体（10）外部，其中过渡区（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：R巴布尔斯克，PC布兰特，JG拉文，
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