功率半导体器件和处理功率半导体器件的方法技术

功率半导体器件包括半导体本体并且呈现有源区和边缘终止区，其中，在有源区内，半导体本体包括第一导电类型的漂移区，并且其中边缘终止区包括：第二导电类型的保护区，该保护区在半导体本体的前侧处被包括在半导体本体中并且围绕有源区；以及场板沟槽结构，其从前侧竖直延伸到半导体本体中并且至少部分地填充有导电材料，导电材料与保护区电连接并且通过场板绝缘结构与保护区外部的半导体本体绝缘，其中，场板沟槽结构的第一部分至少部分地延伸到保护区中，并且至少部分地布置在布置于前侧处的金属层下方；以及场板沟槽结构的第二部分延伸到保护区的外部并围绕有源区，其中金属层不在场板沟槽结构的第二部分上方延伸。

【技术实现步骤摘要】
功率半导体器件和处理功率半导体器件的方法
本说明书涉及功率半导体器件的实施例以及制造这种功率半导体器件的方法的实施例。具体地，本说明书涉及具有包括保护区和场板结构的边缘终止结构的功率半导体器件的实施例、以及制造这种功率半导体器件的方法的实施例。
技术介绍
现代设备在汽车、消费者和工业应用中的许多功能（诸如转换电能和驱动电动机或电机）依赖于功率半导体器件。仅举几个例子，例如，绝缘栅双极晶体管（IGBT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和二极管已经用于各种应用，包括但不限于例如在牵引应用中的电源和功率转换器中的开关。功率半导体器件通常包括半导体本体，该半导体本体被配置用于沿着器件的两个负载端子之间的负载电流路径传导负载电流。此外，在功率半导体器件具有晶体管配置的情况下，负载电流路径可以通过通常被称为栅电极的绝缘电极来控制。例如，在从例如驱动器单元接收到对应的控制信号时，控制电极可以将功率半导体器件设置在导通状态和阻断状态之一。此外，为了传导负载电流，功率半导体器件可以包括一个或多个功率单元（powercell），其可以被布置在功率半导体器件的所谓的有源区中。功率半导体器件可以由边缘横向地限制。在横向边缘和包括一个或多个功率单元的有源区之间，可以布置有边缘终止区，其可以包括边缘终止结构。这种边缘终止结构可以用于影响电场在半导体本体内的分布（course）的目的，例如以便确保功率半导体器件的可靠的阻断能力。边缘终止结构可以包括布置在半导体本体内的一个或多个组件，并且还有布置在半导体本体的表面上方的一个或多个组件。这种边缘终止概念的常见示例是p掺杂场环（也称为保护环或保护区）与场板的组合，其中场板可以被配置用于提供对外部电荷的有效屏蔽。例如，场板可以包括金属，诸如铝。或者，这种场板可以由多晶硅形成。例如，在将p掺杂场环与n掺杂多晶硅场板组合的边缘终止结构中，仍然可以存在金属层，以提供场板与场环之间的电接触，从而减小电场对金属层的外边缘的影响。期望提供可靠的（诸如针对因腐蚀的破坏是鲁棒的）并且可以容易地集成到功率半导体器件的现有处理流程中的另外的边缘终止概念。
技术实现思路
根据一个实施例，一种功率半导体器件包括半导体本体并且呈现有源区和边缘终止区，其中，在有源区内部，半导体本体包括第一导电类型的漂移区，并且其中，边缘终止区包括：第二导电类型的保护区，所述保护区在所述半导体本体的前侧处被包括在所述半导体本体中并且围绕所述有源区；以及场板沟槽结构，其从前侧竖直延伸到所述半导体本体中，并且至少部分地填充有导电材料，所述导电材料与所述保护区电连接，并且通过场板绝缘结构与所述保护区外部的所述半导体本体绝缘。场板沟槽结构的第一部分至少部分地延伸到保护区中，并且至少部分地布置在布置于前侧处的金属层下方。场板沟槽结构的第二部分延伸到保护区的外部，并完全围绕有源区，其中金属层不在场板沟槽结构的第二部分上方延伸。根据另一实施例，提出了一种形成功率半导体器件的方法。该方法包括：提供半导体本体；形成有源区和边缘终止区，其中，在所述有源区内，所述半导体本体包括第一导电类型的漂移区，并且其中，形成所述边缘终止区包括：形成第二导电类型的保护区，所述保护区在所述半导体本体的前侧处被包括在所述半导体本体中并且围绕所述有源区；形成场板沟槽结构，所述场板沟槽结构从所述前侧竖直延伸到所述半导体本体中并且至少部分地填充有导电材料，所述导电材料与所述保护区电连接并且通过场板绝缘结构与所述保护区外部的所述半导体本体绝缘，其中所述场板沟槽结构的第一部分至少部分地延伸到所述保护区中并且至少部分地布置在布置于所述前侧处的金属层下方；以及场板沟槽结构的第二部分延伸到保护区的外部并完全围绕有源区，其中金属层不在场板沟槽结构的第二部分上方延伸。本领域技术人员在阅读以下详细描述并查看附图后将认识到附加特征和优点。附图说明附图中的部分不一定是按比例的，相反重点在于说明本专利技术的原理。此外，在附图中，相同的附图标记表示对应的部分。在附图中：图1A-C各自示意性且示例性地示出根据一个或多个实施例的功率半导体器件的顶视图；图2示意性且示例性地示出根据一个或多个实施例的功率半导体器件的水平截面的一部分；图3示意性且示例性地示出根据一个或多个实施例的功率半导体器件的水平截面的一部分；图4示意性且示例性地示出根据一个或多个实施例的功率半导体器件的水平截面的一部分；图5A示意性且示例性地示出根据一个或多个实施例的功率半导体器件的竖直截面的一部分；图5B示意性且示例性地示出根据一个或多个实施例的功率半导体器件的竖直截面的一部分；图6示意性且示例性地示出根据一个或多个实施例的功率半导体器件的水平截面的一部分；图7示意性且示例性地示出根据一个或多个实施例的功率半导体器件的水平截面的一部分；以及图8示意性且示例性地示出根据一个或多个实施例的功率半导体器件的水平截面的一部分。具体实施方式在以下详细描述中，参考了附图，附图形成了详细描述的一部分，并且在附图中通过图示的方式示出了其中可以实践本专利技术的具体实施例。在这方面，诸如"顶部"、"底部"、"下方"、"前方"、"后方"、"背部"、"前"、"尾"、"上方"等的方向术语可以参考所描述的附图的取向来使用。因为实施例的部分可以以许多不同的取向定位，所以方向术语用于说明的目的而不进行限制。应该理解，在不脱离本专利技术的范围的情况下，也可以利用其他的实施例，并且可以进行结构或逻辑上的改变。因此，以下详细描述不应被理解为限制性的，并且本专利技术的范围由所附权利要求来限定。现在将详细参考各种实施例，在附图中示出了实施例的一个或多个示例。每个示例以说明的方式提供，并不意味着是对本专利技术的限制。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以用于其他实施例上或与其他实施例结合使用，以产生又一实施例。本专利技术旨在包括这样的修改和变化。示例使用特定语言来描述，语言不应被解释为是对所附权利要求的范围的限制。附图并不按比例绘制，并且仅用于说明的目的。为了清楚起见，如果没有另外说明，则在不同的附图中相同的元件或制造步骤由相同的附图标记表示。本说明书中使用的术语"水平"旨在描述基本上平行于半导体衬底或半导体结构的水平表面的取向。这可以是例如半导体晶片或管芯或芯片的表面。例如，下面提到的第一横向方向X和第二横向方向Y两者都可以是水平方向，其中第一横向方向X和第二横向方向Y可以彼此垂直。如本说明书中所使用的术语"竖直"旨在描述基本上垂直于水平表面即平行于半导体晶片/芯片/管芯的表面的法线方向而布置的取向。例如，下面提到的延伸方向Z可以是与第一横向方向X和第二横向方向Y两者垂直的延伸方向。延伸方向Z在此也称为"竖直方向Z"。在本说明书中，n掺杂被称为"第一导电类型"，而p掺杂被称为"第二导电类型"。或者，可以采用相反的掺杂关系，使得第一导电类型可以是p掺杂的，而第二导电类型可以是n掺杂的。在本说明书本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率半导体器件（1），包括半导体本体（10）并且呈现有源区（16）和边缘终止区（17），其中，在有源区（16）内，半导体本体（10）包括第一导电类型的漂移区，并且其中边缘终止区（17）包括：/n-第二导电类型的保护区（107），所述保护区（107）在所述半导体本体（10）的前侧（10-1）处被包括在所述半导体本体（10）中并且围绕所述有源区（16）；以及/n-场板沟槽结构（172），从所述前侧（10-1）竖直延伸到所述半导体本体（10）中，并且至少部分地填充有导电材料（173），所述导电材料（173）与所述保护区（107）电连接并且通过场板绝缘结构（1725）与所述保护区（107）外部的所述半导体本体（10）绝缘，/n其中/n-所述场板沟槽结构（172）的第一部分（1721）至少部分地延伸到所述保护区（107）中，并且至少部分地布置在布置于所述前侧（10-1）处的金属层（174）下方；以及/n-所述场板沟槽结构（172）的第二部分（1722）延伸到所述保护区（107）的外部，并且围绕所述有源区（16），其中所述金属层（174）不在所述场板沟槽结构（172）的所述第二部分（1722）上方延伸。/n...

【技术特征摘要】
20190215 DE 102019103899.51.一种功率半导体器件（1），包括半导体本体（10）并且呈现有源区（16）和边缘终止区（17），其中，在有源区（16）内，半导体本体（10）包括第一导电类型的漂移区，并且其中边缘终止区（17）包括：
-第二导电类型的保护区（107），所述保护区（107）在所述半导体本体（10）的前侧（10-1）处被包括在所述半导体本体（10）中并且围绕所述有源区（16）；以及
-场板沟槽结构（172），从所述前侧（10-1）竖直延伸到所述半导体本体（10）中，并且至少部分地填充有导电材料（173），所述导电材料（173）与所述保护区（107）电连接并且通过场板绝缘结构（1725）与所述保护区（107）外部的所述半导体本体（10）绝缘，
其中
-所述场板沟槽结构（172）的第一部分（1721）至少部分地延伸到所述保护区（107）中，并且至少部分地布置在布置于所述前侧（10-1）处的金属层（174）下方；以及
-所述场板沟槽结构（172）的第二部分（1722）延伸到所述保护区（107）的外部，并且围绕所述有源区（16），其中所述金属层（174）不在所述场板沟槽结构（172）的所述第二部分（1722）上方延伸。


2.根据权利要求1所述的功率半导体器件（1），其中所述场板沟槽结构（172）的所述第一部分（1721）包括所述导电材料（173）的与所述保护区（107）电连接的第一部分（1731），并且所述场板沟槽结构（172）的所述第二部分（1722）包括所述导电材料（173）的通过所述导电材料（173）的所述第一部分（1731）与所述保护区（107）电连接的第二部分（1732）。


3.根据权利要求2所述的功率半导体器件（1），其中所述导电材料（173）通过所述金属层（174）与所述保护区（107）电连接。


4.根据权利要求2或3之一所述的功率半导体器件（1），其中所述金属层（174）与所述保护区（107）和所述导电材料（173）的所述第一部分（1731）中的每一个之间的电连接是经由布置在所述金属层（174）与所述保护区（107）之间的绝缘层（108）中设置的相应接触孔或接触槽（175）来建立的。


5.根据前述权利要求之一所述的功率半导体器件（1），其中，所述导电材料是多晶硅或包括多晶硅。


6.根据前述权利要求之一所述的功率半导体器件（1），其中所述第二部分（1722）布置成比所述保护区（107）更靠近所述半导体本体（10）的横向芯片边缘（109）。


7.根据前述权利要求之一所述的功率半导体器件（1），其中所述场板沟槽结构（172）的所述第二部分（1722）布置成比所述保护区（107）更远离所述半导体本体（10）的横向芯片边缘（109）。


8.根据前述权利要求之一所述的功率半导体器件（1），其中所述场板沟槽结构（172）的所述第一部分（1721）至少在其布置在所述金属（174）下方的地方完全嵌入所述保护区（107）中。


9.根据前述权利要求之一所述的功率半导体器件（1），其中所述保护区（107）的至少一部分具有沿着主横向延伸方向（Y）以基本上直线方式延伸的细长形状。


10.根据权利要求9所述的功率半导体器件（1），其中所述场板沟槽结构（172）包括平行于所述主横向延伸方向（Y）延伸的一个或多个沟槽或沟槽部分。


11.根据权利要求10所述的功率半导体器件（1），其中所述场板沟槽结...

【专利技术属性】
技术研发人员：PC布兰特，M普法芬莱纳，FD普菲尔施，FJ桑托斯罗德里格斯，S施密特，F乌姆巴赫，
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