功率半导体器件和方法技术

功率半导体器件和方法。一种功率半导体器件包括具有至少一个功率单元的有源区，其中该有源区具有总体积，该总体积具有形成总体积的至少20%的中央体积；形成总体积的至少20%并且围绕中央体积的外围体积；以及形成总体积的至少5%并且围绕外围体积的最外面的外围体积。该功率半导体器件进一步包括围绕有源区的最外面的外围体积的边缘终端区；具有正面和背面的半导体本体；在半导体本体正面处的第一负载端子和在半导体本体背面处的第二负载端子；第一掺杂半导体区，其形成在半导体本体中并且与第一负载端子电连接；第二掺杂半导体区，其形成在半导体本体中并且与第二负载端子电连接。

【技术实现步骤摘要】
功率半导体器件和方法
本说明书涉及功率半导体器件的实施例以及涉及处理功率半导体器件的方法的实施例。特别地，本说明书涉及在与功率半导体器件的边缘终端区相邻的外围体积中被构造的正面发射极和/或背面发射极的方面。
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——都依赖于功率半导体开关。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）和二极管已经被用于各种应用，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被配置成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的半导体本体。此外，在可控功率半导体器件（例如晶体管）的情况下，可以借助于通常被称为栅电极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对应的控制信号时，控制电极可以将功率半导体器件设置成处在导通状态和阻断状态之一中。在一些情况下，栅电极可以包括在功率半导体开关的沟槽内，其中该沟槽可以展现例如条形配置或针状配置。不论功率半导体器件被实现为不可控器件（例如，不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率半导体器件（1），包括：/n-具有至少一个功率单元（1-1）的有源区（1-2），其中所述有源区（1-2）具有总体积，所述总体积具有：/n〇 中央体积（1-21），其形成所述总体积的至少20%；/n〇 外围体积（1-22），其形成所述总体积的至少20%，并且围绕所述中央体积（1-21）；以及/n〇 最外面的外围体积（1-23），其形成所述总体积的至少5%，并且围绕所述外围体积（1-22）；/n-围绕所述有源区（1-2）的最外面的外围体积（1-23）的边缘终端区（1-3），其中所述外围体积（1-22）具有距所述边缘终端区（1-3）的恒定的横向距离；/n-具有正面（110）和背面（120...

【技术特征摘要】
20190507 DE 102019111786.01.一种功率半导体器件（1），包括：
-具有至少一个功率单元（1-1）的有源区（1-2），其中所述有源区（1-2）具有总体积，所述总体积具有：
〇中央体积（1-21），其形成所述总体积的至少20%；
〇外围体积（1-22），其形成所述总体积的至少20%，并且围绕所述中央体积（1-21）；以及
〇最外面的外围体积（1-23），其形成所述总体积的至少5%，并且围绕所述外围体积（1-22）；
-围绕所述有源区（1-2）的最外面的外围体积（1-23）的边缘终端区（1-3），其中所述外围体积（1-22）具有距所述边缘终端区（1-3）的恒定的横向距离；
-具有正面（110）和背面（120）的半导体本体（10），其中所述半导体本体（10）形成所述有源区（1-2）的一部分和所述边缘终端区（1-3）的一部分二者；
-在所述半导体本体正面（110）处的第一负载端子（11）和在所述半导体本体背面（120）处的第二负载端子（12）；
-第一掺杂半导体区（101），其形成在所述半导体本体（10）中，并且与所述第一负载端子（11）电连接；
-第二掺杂半导体区（102），其形成在所述半导体本体（10）中，并且与所述第二负载端子（12）电连接；
其中所述第一掺杂半导体区（101）和所述第二掺杂半导体区（102）中的至少一个具有
〇中央部分（101-21；102-21），其延伸到所述有源区（1-2）的中央体积（1-21）中，并且具有中央平均掺杂剂剂量；
〇外围部分（101-22；102-22），其延伸到所述有源区（1-2）的外围体积（1-22）中，并且具有外围平均掺杂剂剂量，其中
〇所述中央平均掺杂剂剂量比所述外围平均掺杂剂剂量低至少5%。


2.根据权利要求1所述的功率半导体器件（1），其中所述有源区（1-2）中的半导体本体（10）被配置成在第一负载端子（11）与第二负载端子（12）之间传导负载电流，和/或其中所述功率半导体器件（1）是功率半导体二极管或IGBT或MOSFET。


3.一种功率半导体器件（1），包括：
-具有至少一个功率单元（1-1）的有源区（1-2），其中所述有源区（1-2）具有总体积，所述总体积具有形成所述总体积的至少80%的中央体积（1-21）；
-围绕所述中央体积（1-21）的外围体积（1-22）；以及
-边缘终端区（1-3），其布置在所述有源区（1-2）外部，并且围绕所述外围体积（1-22）；
-具有正面（110）和背面（120）的半导体本体（10），其中所述半导体本体（10）形成所述有源区（1-2）、所述外围体积（1-22）和所述边缘终端区（1-3）中的每一个的一部分，其中
〇所述半导体本体（10）在所述正面（110）与所述背面（120）之间具有沿着垂直方向（Z）的总厚度；以及
〇所述外围体积（1-22）具有总计为总半导体本体厚度的至少一半的横向延伸；
-在所述半导体本体正面（110）处的第一负载端子（11）和在所述半导体本体背面（120）处的第二负载端子（12）；
-第一掺杂半导体区（101），其形成在所述半导体本体（10）中，并且与所述第一负载端子（11）电连接；
-第二掺杂半导体区（102），其形成在所述半导体本体（10）中，并且与所述第二负载端子（12）电连接；
其中所述第二掺杂半导体区（102）具有
〇中央部分（102-21），其延伸到所述有源区（1-2）的中央体积（1-21）中，并且具有中央平均掺杂剂剂量；
〇外围部分（102-22），其延伸到所述外围体积（1-22）中，并且具有外围平均掺杂剂剂量，所述外围平均掺杂剂剂量沿着所述外围体积（1-22）的横向延伸、在朝向所述边缘终端区（1-3）的横向方向上具有负梯度；
〇边缘部分（102-23），其延伸到所述边缘终端区（1-3）中，并且具有边缘平均掺杂剂剂量，其中所述边缘平均掺杂剂剂量低于所述中央平均掺杂剂剂量。


4.根据权利要求3所述的功率半导体器件（1），其中所述半导体本体（10）在所述有源区（1-2）中被配置成在第一负载端子（11）与第二负载端子（12）之间传导负载电流，和/或其中所述功率半导体器件（1）是IGBT或MOSFET。


5.根据前述权利要求之一所述的功率半导体器件（1），其中第一掺杂半导体区（101）和第二掺杂半导体区（102）二者被配置成有助于形成负载电流路径。


6.根据权利要求1或2或5所述的功率半导体器件（1），其中所述外围平均掺杂剂剂量大于所述中央平均掺杂剂剂量，并且可选地，其中第一掺杂半导体区（101）和第二掺杂半导体区（102）中的至少一个连续延伸到所述有源区（1-2）的外围体积（1-22）和中央体积（1-21）二者中，并且可选地，其中第一掺杂半导体区（101）是阳极区，并且第二掺杂半导体区（102）是阴极区。


7.根据权利要求3或4所述的功率半导体器件（1），其中所述外围平均掺杂剂剂量沿着横向的负梯度小于每1μm的5%。


8.根据前述权利要求之一所述的功率半导体器件（1），其中，由沿着从第一负载端子（11）指向第二负载端子（12）的垂直方向（Z）被积分的掺杂剂浓度来定义相应的掺杂剂剂量。


9.根据权利要求8所述的功率半导体器件（1），其中由沿着横向方向（R；X；Y）上的至少10μm距离取平均的掺杂剂计量来定义相应的平均掺杂剂剂量，所述横向方向（R；X；Y）与垂直方向（Z）垂直并且从所述中央体积（1-21）指向所述边缘终端区（1-3）。


10.根据权利要求9所述的功率半导体器件（1），其中，由沿着相应区的总横向延伸、或相应地，在横向方向（R；X；Y）上的体积取平均的掺杂剂剂量来定义相应的平均掺杂剂剂量。


11.根据前述权利要求之一所述的功率半导体器件（1），其中，在所述功率半导体器件（1）的垂直横截面中，
-第一负载端子（11）和第一掺杂半导体区（101）彼此横向地重叠；
-在第一负载端子（11）与第一掺杂半导体区（101）之间的沿着垂直方向（Z）的过渡在所述垂直横截面中沿着所述外围体积（1-22）的总横向延伸的至少75%是导电的。


12.根据前述权利要求之一所述的功率半导体器件（1），其中，在所述功率半导体器件（1）的垂直横截面中，
-第二负载端子（12）和第二掺杂半导体区（102）彼此横向地重叠；
-在第二负载端子（12）与第二掺杂半导体区（102）之间的沿着垂直方向（Z）的过渡在所述垂直横截面中沿着所述外围体积（1-22）的总横向延伸的至少75%是导电的。


13.根据前述权利要求之一所述的功率半导体器件（1），其中，在所述外围体积（1-22）中，第一掺杂半导体区（101）和第二掺杂半导体区（102）中的至少一个展现VLD结构。


14.根据前述权利要求之一所述的功率半导体器件（1），其中第一掺杂半导体区（101）无缝地接合到第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：M普法芬莱纳，JG鲍尔，FD普菲尔施，T沙伊佩尔，K施拉姆尔，
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