反向阻断功率半导体器件和处理反向阻断功率半导体器件的方法技术

反向阻断功率半导体器件和处理反向阻断功率半导体器件的方法。一种反向阻断功率半导体器件（1）包括：第一负载端子结构（11）和第二负载端子结构（12）；半导体本体（10），其被配置用于在第一负载端子结构（11）与第二负载端子结构（12）之间传导负载电流；多个控制单元（14），其与第一负载端子结构（11）电连接并且包括：正向阻断结（103），其被配置用于在反向阻断功率半导体器件（1）的正向阻断状态中阻断第一负载端子结构（11）与第二负载端子结构（12）之间的正向电压；以及控制电极（150），其借助于控制电极绝缘层（151）与正向阻断结（103）分离并且被配置用于在正向阻断状态与正向导通状态之间切换反向阻断功率半导体器件（1）。

【技术实现步骤摘要】
反向阻断功率半导体器件和处理反向阻断功率半导体器件的方法
本说明书涉及反向阻断（reverseblocking）功率半导体器件的实施例，并且涉及生产此类反向阻断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依赖于功率半导体器件，所述许多功能诸如是转换电能和驱动电动机或电机器（electricmachine）。例如，仅举几例，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，包括但不限于电源和功率转换器中的开关，例如在牵引力（traction）应用中。功率半导体器件通常包括半导体本体（body），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中，可以借助于经常被称为栅电极（gateelectrode）的绝缘电极来控制负载电流路径。例如，在从例如驱动器单元接收到对应的控制信号时，控制电极可以以导通状态（conductingstate）和正向阻断（forwardblocking）状态之一设置功率半导体器件，其中功率半导体器件被配置用于在正向阻断状态中阻断正向电压（forwardvoltage）。有时，此类功率半导体器件也被配置用于在反向阻断状态中阻断反向电压。在该情况中，器件可以被称为反向阻断功率半导体器件。反向阻断IGBT（RB-IGBT）或反向阻断发射极（emitter）开关晶闸管（thyristor）（RB-EST）是双极反向阻断功率半导体开关的常见示例。例如，其他种类的反向阻断功率半导体器件可以被配置作为单极反向阻断功率半导体晶体管。通常期望改进反向阻断功率半导体器件的电性能，例如，关于它们的导通状态（on-state）损耗和/或开关损耗（switchingloss）改进反向阻断功率半导体器件的电性能。例如，因此可能期望在器件应当支持的给定正向和反向阻断电压下减少器件厚度。
技术实现思路
根据实施例，反向阻断功率半导体器件包括：第一负载端子结构和第二负载端子结构；半导体本体，其被配置用于在第一负载端子结构与第二负载端子结构之间传导负载电流；多个控制单元（cell），与第一负载端子结构电连接。控制单元包括：正向阻断结，其被配置用于在反向阻断功率半导体器件的正向阻断状态中阻断第一负载端子结构与第二负载端子结构之间的正向电压；以及控制电极，借助于控制电极绝缘层与正向阻断结分离并且被配置用于在正向阻断状态与正向导通状态之间切换反向阻断功率半导体器件。反向阻断功率半导体器件还包括：反向阻断结，其被配置用于在反向阻断功率半导体器件的反向阻断状态中阻断第一负载端子结构与第二负载端子结构之间的反向电压；以及多个沟槽场板，其被布置在多个场板沟槽中，每个场板沟槽包括场板绝缘层，其将沟槽场板之一与反向阻断结分离，沟槽场板与第二负载端子结构电连接。根据另一实施例，提出了一种形成功率半导体器件的方法。方法包括：提供半导体本体；将第一负载端子结构和第二负载端子结构中的每一个耦合到半导体本体；形成与第一负载端子结构电连接的多个控制单元，其中控制单元包括：正向阻断结，其被配置用于在反向阻断功率半导体器件的正向阻断状态中阻断第一负载端子结构与第二负载端子结构之间的正向电压；以及控制电极，借助于控制电极绝缘层与正向阻断结分离并且被配置用于在正向阻断状态与正向导通状态之间切换反向阻断功率半导体器件。该方法还包括：形成反向阻断结，被配置用于在反向阻断功率半导体器件的反向阻断状态中阻断第一负载端子结构与第二负载端子结构之间的反向电压；以及形成多个沟槽场板，多个沟槽场板被布置在多个场板沟槽中，每个场板沟槽包括场板绝缘层，场板绝缘层将沟槽场板之一与反向阻断结分离，沟槽场板与第二负载端子结构电连接。本领域技术人员在阅读以下详细描述时并在查看附图时将认识到附加特征和优势。附图说明附图中的部分不一定是按比例的，代之以重点在于图示本专利技术的原理。此外，在附图中，相同的参考数字指定相应的部分。在图中：图1A-D中的每个示意性地且示例性地示出了根据一个或多个实施例的双极反向阻断功率半导体器件的竖直截面的一部分；图2A图1C的反向阻断功率半导体器件的模拟阻断特性；图2B分别在正向阻断状态和反向阻断状态中沿穿过图1C的反向阻断功率半导体器件的竖直切挖（cut）的模拟电场强度；图3A-E中的每个示意性地和示例性地示出了根据一个或多个实施例的单极反向阻断功率半导体器件的竖直截面的一部分；图4-15中的每个示意性地和示例性地示出了根据一个或多个实施例的反向阻断功率半导体器件的竖直截面的一部分，其中该部分包括边缘终止区（terminationregion）；以及图16示意性地且示例性地示出了根据一个或多个实施例的横向反向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，附图形成其一部分，并且在附图中通过图示的方式示出了可以实践本专利技术的具体实施例。在这点上，参考所描述的附图的取向可以使用诸如“顶部”、“底部”、“下方”、“之前”、“之后”、“后部”、“前面（leading）”、“后面（trailing）”、“上方”等之类的方向术语。因为实施例的部件可以以多个不同的取向定位，所以方向术语用于说明的目的并且绝不是限制。应该理解，可以利用其他实施例，并且在不脱离本专利技术的范围的情况下，可以进行结构或逻辑改变。其下面的详细描述不应以限制意义理解，并且本专利技术的范围由所附权利要求书限定。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。每个示例是通过解释的方式提供的，并且不意味着作为对本专利技术的限制。例如，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可以用在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此类修改和变化。使用具体语言描述了示例，这不应被解释为限制所附权利要求书的范围。附图不是按比例的并且仅用于说明的目的。为了清楚起见，如果没有另外说明，则相同的元件或制造步骤已经由不同的附图中的相同的附图标记指定。如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的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。如本说明书中使用的术语“竖直”旨在描述如下取向，所述取向基本上垂直于水平表面布置，即平行于半导体晶片/芯片/管芯的表面的法线方向布置。例如，下面提到的延伸方向Z可以是垂直于第一横向方向X和第二横向方向Y两者的延伸方向。延伸方向Z在本文中也被称为“垂直方向Z”。在本说明书中，n掺杂的被称为“第一导电类型”，而p掺杂的被称为“第二导电类型”。替代地，可以采用相对的掺杂关系，使得第一导电类型可以是p掺杂的并且第二导电类型可以是n掺杂的。在本说明书的上下文中，术语“欧姆接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反向阻断功率半导体器件（1），包括/n- 第一负载端子结构（11）和第二负载端子结构（12）；/n- 半导体本体（10），被配置用于在第一负载端子结构（11）与第二负载端子结构（12）之间传导负载电流；/n- 多个控制单元（14），与第一负载端子结构（11）电连接并且包括：/n正向阻断结（103），被配置用于在反向阻断功率半导体器件（1）的正向阻断状态中阻断第一负载端子结构（11）与第二负载端子结构（12）之间的正向电压；以及/n控制电极（150），借助于控制电极绝缘层（151）与正向阻断结（103）分离并且被配置用于在正向阻断状态与正向导通状态之间切换反向阻断功率半导体器件（1）；/n- 反向阻断结（104），被配置用于在反向阻断功率半导体器件（1）的反向阻断状态中阻断第一负载端子结构（11）与第二负载端子结构（12）之间的反向电压；以及/n- 多个沟槽场板（160），被布置在多个场板沟槽（16）中，每个场板沟槽（16）包括将沟槽场板（160）中的一个与反向阻断结（104）分离的场板绝缘层（161），沟槽场板（160）与第二负载端子结构（12）电连接。/n

【技术特征摘要】
20190410 DE 102019109502.61.一种反向阻断功率半导体器件（1），包括
-第一负载端子结构（11）和第二负载端子结构（12）；
-半导体本体（10），被配置用于在第一负载端子结构（11）与第二负载端子结构（12）之间传导负载电流；
-多个控制单元（14），与第一负载端子结构（11）电连接并且包括：
正向阻断结（103），被配置用于在反向阻断功率半导体器件（1）的正向阻断状态中阻断第一负载端子结构（11）与第二负载端子结构（12）之间的正向电压；以及
控制电极（150），借助于控制电极绝缘层（151）与正向阻断结（103）分离并且被配置用于在正向阻断状态与正向导通状态之间切换反向阻断功率半导体器件（1）；
-反向阻断结（104），被配置用于在反向阻断功率半导体器件（1）的反向阻断状态中阻断第一负载端子结构（11）与第二负载端子结构（12）之间的反向电压；以及
-多个沟槽场板（160），被布置在多个场板沟槽（16）中，每个场板沟槽（16）包括将沟槽场板（160）中的一个与反向阻断结（104）分离的场板绝缘层（161），沟槽场板（160）与第二负载端子结构（12）电连接。


2.根据权利要求1所述的反向阻断功率半导体器件（1），其中半导体本体（10）具有前侧（10-1）和后侧（10-2），第一负载端子结构（11）被布置在前侧（10-1）处并且第二负载端子结构（10-2）被布置在后侧（10-2）处。


3.根据前述权利要求中的一项所述的反向阻断功率半导体器件（1），其中多个半导体台地（17）形成在场板沟槽（16）之间，其中半导体台地（17）中的每一个的宽度（W）小于2μm。


4.根据前述权利要求中的一项所述的反向阻断功率半导体器件（1），其中场板沟槽（16）具有场板沟槽深度（D），其中多个半导体台地（17）形成在场板沟槽（16）之间，其中半导体台地（17）中的每一个的宽度（W）小于场板沟槽深度（D）的一半。


5.根据前述权利要求中的一项所述的反向阻断功率半导体器件（1），其中半导体本体（10）包括
-漂移区（100），包括第一导电类型的掺杂剂，以及
-第一场停止区（108），包括比漂移区（100）高的掺杂剂浓度的第一导电类型的掺杂剂，第一场停止区（108）至少部分地在场板沟槽（16）之间延伸。


6.根据权利要求5所述的反向阻断功率半导体器件（1），其中第一场停止区（108）和/或第一场停止区（108）的第一导电类型的掺杂剂的浓度中的最大浓度被布置在距反向阻断结（104）一定距离处。


7.根据权利要求5或6所述的反向阻断功率半导体器件（1），其中第一场停止区（108）内的第一导电类型的掺杂剂的浓度中的最大浓度超过漂移区（100）的第一导电类型的掺杂剂的浓度到至少100倍。


8.根据权利要求5至7中的一项所述的反向阻断功率半导体器件（1），其中第一场停止区（108）内的第一导电类型的掺杂剂的浓度中的最大浓度小于。


9.根据权利要求5至8中的一项所述的反向阻断功率半导体器件（1），其中第一场停止区（108）内的第一导电类型的掺杂剂的浓度中的最大浓度位于距反向阻断结（104）至少0.2μm的距离处。


10.根据权利要求5至...

【专利技术属性】
技术研发人员：FD普菲尔施，
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