功率半导体器件和用于形成功率半导体器件的方法技术

本发明专利技术公开了功率半导体器件和用于形成功率半导体器件的方法。一种功率半导体器件包括布置在半导体衬底的功率器件区中的至少一个功率晶体管。功率半导体器件进一步包括布置在半导体衬底的第一电路区中的第一电路。功率半导体器件进一步包括布置在半导体衬底的第二电路区中的第二电路。半导体衬底的第一电路区被布置在半导体衬底的第一边缘处。半导体衬底的第二电路区被布置在半导体衬底的第二边缘处。功率器件区被布置在第一电路区和第二电路区之间。

【技术实现步骤摘要】
功率半导体器件和用于形成功率半导体器件的方法
示例涉及针对半导体器件布置的概念，并且特别地涉及功率半导体器件以及用于形成功率半导体器件的方法。
技术介绍
半导体芯片可以包括具有控制功能的逻辑和/或感测电路以及功率开关电路。半导体芯片的功率电路可以生成大量的热量。无法对热量进行分布或传播可能导致系统中的较高局部最高温度。例如，如果热量不被从功率电路传递走，则热点和/或功率脉冲可能导致器件过热和电气故障。
技术实现思路
需要提供针对具有改进的热分布和/或增加的可靠性的功率半导体器件的概念。这样的需要可以由权利要求的主题来满足。一些示例涉及功率半导体器件。功率半导体器件包括布置在半导体衬底的功率器件区中的至少一个功率晶体管。功率半导体器件进一步包括布置在半导体衬底的第一电路区中的第一电路。功率半导体器件进一步包括布置在半导体衬底的第二电路区中的第二电路。半导体衬底的第一电路区布置在半导体衬底的第一边缘处。半导体衬底的第二电路区布置在半导体衬底的第二边缘处。功率器件区布置在第一电路区和第二电路区之间。一些示例涉及另一功率半导体器件。功率半导体器件包括一个或多个功率器件区，其包括半导体衬底的具有大于0.1A/mm2的电流密度的所有区域。半导体衬底的由一个或多个功率器件区占据的横向区域是半导体衬底的总横向区域的至少20%。一个或多个功率器件区和半导体衬底的第一边缘之间的最低横向距离是半导体衬底的第一边缘的横向长度的至少10%。一个或多个功率器件区和半导体衬底的第二边缘之间的最低横向距离是半导体衬底的第一边缘或第二边缘的横向长度的至少10%。一些示例涉及另一功率半导体器件。功率半导体器件包括半导体衬底、管芯底座（diepad）以及布置在半导体衬底和管芯底座之间的管芯附接材料。半导体衬底包括布置在半导体衬底的功率器件区中的至少一个功率晶体管。半导体衬底进一步包括布置在半导体衬底的第一电路区中的第一电路。半导体衬底进一步包括布置在半导体衬底的第二电路区中的第二电路。半导体衬底的第一电路区布置在半导体衬底的第一边缘处。半导体衬底的第二电路区布置在半导体衬底的第二边缘处。功率器件区布置在第一电路区和第二电路区之间。一些示例涉及一种用于形成功率半导体器件的方法。该方法包括在半导体衬底中形成多个掺杂区，其中所述多个掺杂区包括将在半导体衬底的功率器件区中形成的功率晶体管的至少一个掺杂区、将在半导体衬底的第一电路区中形成的第一电路的至少一个掺杂区、以及将在半导体衬底的第二电路区中形成的第二电路的至少一个掺杂区。将被形成的功率晶体管被配置为在功率晶体管的导通状态下传导功率半导体器件的两个端子之间的总电流的至少一部分，其中在功率晶体管的导通状态下穿过功率器件区在功率半导体器件的两个端子之间传导的总电流是至少250mA。将被形成的第一电路被配置为使得在功率晶体管的导通状态期间由第一电路传导的最高电流小于100mA。将被形成的第二电路被配置为使得在功率晶体管的导通状态期间由第二电路传导的最高电流小于100mA。半导体衬底的第一电路区布置在半导体衬底的第一边缘处。半导体衬底的第二电路区布置在半导体衬底的第二边缘处。功率器件区布置在第一电路区和第二电路区之间。该方法进一步包括形成连接到所述至少一个功率晶体管的两个端子。附图说明将在下文中仅作为示例并且参考附图来描述装置和/或方法的一些示例，在所述附图中：图1示出功率半导体器件的示意性图示；图2示出包括大于第一边缘的第三边缘的另一功率半导体器件的示意性图示；图3示出包括小于第一边缘的第三边缘的另一功率半导体器件的示意性图示；图4示出包括第一边缘终止区和第二边缘终止区的另一功率半导体器件的示意性图示；图5示出包括至少一个电气互连的另一功率半导体器件的示意性图示；图6示出包括布置在第二功率器件区中的功率晶体管的另一功率半导体器件的示意性图示；图7示出包括附接到载体的半导体衬底的另一功率半导体器件的示意性图示；图8示出包括一个或多个功率器件区的另一功率半导体器件的示意性图示；以及图9示出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其中图示了一些示例的附图来更全面地描述各种示例。在图中，为了清楚起见，线、层和/或区的厚度可能被夸大。因此，虽然另外的示例能够具有各种修改和替换的形式，但是在图中示出并且随后将详细描述其一些特定示例。然而，该详细描述不将另外的示例限制于所描述的特定形式。另外的示例可以覆盖落在本公开的范围内的所有修改、等同物和替换方案。遍及图的描述，相似的数字指代相似或类似的元件，所述元件当彼此相比较时可以同样地或者以修改的形式来实施同时提供相同或类似的功能。将理解的是，当一个元件被称为被“连接”或“耦合”到另一个元件时，该元件可以被直接连接或耦合，或者经由一个或多个介入元件来连接或耦合。如果两个元件A和B使用“或”来组合，则这应当理解为公开了所有可能的组合，即仅有A、仅有B以及A和B。针对相同的组合的替换的措辞是“A和B中的至少一个”。这适用于多于2个元件的组合。为了描述特定示例的目的而在本文中使用的术语不旨在对于另外的示例是限制性的。无论何时使用诸如“一”“一个”和“该”之类的单数形式，并且既没有明确地又没有暗含地将仅使用单个元件定义为是强制的，另外的示例还可以使用复数个元件来实施相同的功能。同样地，当随后将功能描述为使用多个元件来实施时，另外的示例可以使用单个元件或处理实体来实施相同的功能。将进一步理解的是，术语“包括”、“包括有”、“包含”和/或“包含有”，当使用时指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、过程、动作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、过程、动作、元件、部件和/或其任何组的存在或添加。除非另外定义，否则所有术语（包括技术和科学术语）在本文中以示例所属于的领域的它们的普通含义来使用。图1示出功率半导体器件100的示意性图示。例如，图1示出功率半导体器件100的顶视图的示意性图示。功率半导体器件100包括布置在半导体衬底103的功率器件区102中的至少一个功率晶体管101。功率半导体器件100进一步包括布置在半导体衬底103的第一电路区106中的第一电路105。功率半导体器件100进一步包括布置在半导体衬底103的第二电路区108中的第二电路107。半导体衬底103的第一电路区106布置在半导体衬底103的第一边缘109处。半导体衬底103的第二电路区108布置在半导体衬底103的第二边缘111处。功率器件区布置在第一电路区106和第二电路区108之间。由于功率器件区布置（或定位）在第一电路区106和第二电路区108之间，所以可以改进从半导体衬底的功率器件区102的散热和/或热耗散。例如，第一电路区106和第二电路区可以用作可以允许功率半导体器件100的较高操作温度的储热器和/或散热器。由于通过第一电路区106和第二电路区108进行的远离功率器件区102的改进的散热和/或热耗散，例如可以改进功率半导体器件100的可靠性。功率半导体器件100可以包括布置在半导体衬底103的功率器件区102中的至少一个功率晶体管101（例如一个或多个功率晶体管101，或者例如多个晶体管单元）。所述至少一个功率晶体管101可以连接在功率半导体器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率半导体器件（100、200、300、400、500、600、700、800），包括：布置在半导体衬底（103）的功率器件区（102）中的至少一个功率晶体管（101）；布置在半导体衬底（103）的第一电路区（106）中的第一电路（105）；以及布置在半导体衬底（103）的第二电路区（108）中的第二电路（107），其中，半导体衬底（103）的第一电路区（106）布置在半导体衬底（103）的第一边缘（109）处，其中，半导体衬底（103）的第二电路区（108）布置在半导体衬底（103）的第二边缘（111）处，以及其中，功率器件区（102）被布置在第一电路区（106）和第二电路区（108）之间。

【技术特征摘要】
2017.04.28 DE 102017109264.11.一种功率半导体器件（100、200、300、400、500、600、700、800），包括：布置在半导体衬底（103）的功率器件区（102）中的至少一个功率晶体管（101）；布置在半导体衬底（103）的第一电路区（106）中的第一电路（105）；以及布置在半导体衬底（103）的第二电路区（108）中的第二电路（107），其中，半导体衬底（103）的第一电路区（106）布置在半导体衬底（103）的第一边缘（109）处，其中，半导体衬底（103）的第二电路区（108）布置在半导体衬底（103）的第二边缘（111）处，以及其中，功率器件区（102）被布置在第一电路区（106）和第二电路区（108）之间。2.根据在先权利要求中的任一项所述的功率半导体器件，其中，功率晶体管（101）被配置为在功率晶体管（101）的导通状态下传导功率半导体器件的两个端子之间的总电流的至少一部分，其中，在功率晶体管（101）的导通状态下，穿过功率器件区（102）在功率半导体器件的两个端子之间传导的总电流是至少250mA，其中，第一电路（105）被配置为使得在功率晶体管（101）的导通状态期间由第一电路（105）传导的最高电流小于100mA，以及其中，第二电路（107）被配置为使得在功率晶体管（101）的导通状态期间由第二电路（107）传导的最高电流小于100mA。3.根据在先权利要求中的任一项所述的功率半导体器件，其中，半导体衬底（103）的由功率器件区（102）占据的横向区域是半导体衬底（103）的总横向区域的至少20%。4.根据权利要求3所述的功率半导体器件，其中，半导体衬底的由功率器件区（102）占据的横向区域占据半导体衬底的横向区域的中心部分，其中，中心部分包括布置在半导体衬底的中心处的中心点，以及其中，中心部分的最低横向尺寸是半导体衬底的第一边缘的横向长度或第二边缘的横向长度的至少5%。5.根据在先权利要求中的任一项所述的功率半导体器件，其中，布置在第一电路区（106）中的晶体管的源极/漏极掺杂区和布置在功率器件区（102）中的功率晶体管（101）的源极/漏极掺杂区之间的最高距离小于10µm。6.根据在先权利要求中的任一项所述的功率半导体器件，其中，功率器件区（102）和半导体衬底的第一边缘（109）之间的最低横向距离是半导体衬底的第一边缘（109）的横向长度的至少10%，以及其中，功率器件区（102）和半导体衬底的第二边缘（111）之间的最低横向距离是半导体衬底的第一边缘（109）的横向长度的至少10%。7.根据在先权利要求中的任一项所述的功率半导体器件，其中，功率器件区（102）和半导体衬底的每个边缘（109、111、414、415）之间的最低横向距离是第一边缘（109）的横向长度的至少10%。8.根据在先权利要求中的任一项所述的功率半导体器件，其中，第一电路（105）和第二电路（107）每个都包括以下各项中的至少一个：被配置为生成功率晶体管的栅极控制信号的栅极控制电路，以及被配置为生成指示感测到的片上参数的传感器信号的传感器电路。9.根据在先权利要求中的任一项所述的功率半导体器件，其中第二电路（107）包括功率半导体器件的所有传感器电路。10.根据在先权利要求中的任一项所述的功率半导体器件，进一步包括在功率器件区（102）之上延伸以将布置在第一电路区（106）中的第一电路（105）连接到布置在第二电路区（108）中的第二电路（107）的电气互连（518）。11.根据在先权利要求中的任一项所述的功率半导体器件，其中，功率半导体器件的两个端子之一是功率半导体器件的输出端子（632）。12.根据在先权利要求中的任一项所述的功率半导体器件，其中，在功率晶体管（101）的导通状态期间由第一电路（105）传导的最高电流是在功率半导体器件的两个端子之间由第一电路（105）传导的电流，并且其中，在功率晶体管（101）的导通状态期间由第二电路（107）传导的最高电流是在功率半导体器件的两个端子之间由第二电路（107）传导的电流。13.根据在先权利要求中的任一项所述的功率半导体器件，进一步包括布置在半导体衬底的第三电路区（412）中的第三电路，其中第三电路被配置为使得在功率晶体管（101）的导通状态期间由该第三电路传导的最高电流小于100mA；以及布置在半导体衬底的第四电路区...

【专利技术属性】
技术研发人员：G科尔梅德，J马勒，
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