功率半导体器件和用于制造功率半导体器件的方法技术

提供了一种功率半导体器件

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率半导体器件和用于制造功率半导体器件的方法


[0001]本专利技术涉及一种功率半导体器件和一种用于制造功率半导体器件的方法
。

技术介绍

[0002]通常，功率半导体器件
(
诸如，碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管
(
简称
SiC MOSFET))
示例性地被配置成当与额定值类似的硅绝缘栅双极型晶体管
(
简称
Si IGBT)
相比时具有降低的切换损耗
。
考虑到运输或电动汽车应用，最终用户示例性地请求器件满足有关故障条件操作的所有所需标准，诸如短路能力
、
雪崩耐受性和电流过载条件
。
[0003]文献
US2020/219980 A1
公开了一种半导体器件
。
文献
CN 107 275 393A
公开了一种碳化硅
MOSFET
器件及其制备方法
。
文献
US2014/183553 A1
公开了一种在栅极氧化物界面处具有减小的电场的晶体管器件及其制造方法
。

技术实现思路

[0004]本公开的实施例涉及一种具有改进的效率的功率半导体器件
。
本公开的其他实施例涉及一种用于制造此类功率半导体器件的方法
。
[0005]该目的通过独立权利要求的主题来实现
。
进一步的实施例从从属权利要求和以下描述中是显而易见的
。
[0006]本专利技术的第一方面涉及一种功率半导体器件
。
术语“功率”在此和在下文中例如指代适于处理大于
100V
的电压和
/
或大于
10A
的电流的功率半导体器件
。
[0007]功率半导体器件是基于
MOS
的器件，例如功率金属绝缘半导体场效应晶体管
(
简称功率
MISFET)。
术语
MISFET
还应包括
MOSFET(
金属氧化物半导体场效应晶体管
)
，其在栅极处具有作为绝缘材料的氧化物
。
功率半导体器件还可以是绝缘栅双极型晶体管
(IGBT)。
[0008]示例性地，功率
MISFET
包括宽带隙材料，其可以是碳化硅
。
因此，功率半导体器件示例性地体现为功率
SiC MISFET。
[0009]根据第一方面的实施例，功率半导体器件包括第一导电类型的漂移层
。
[0010]例如，漂移层包括半导体材料或者由半导体材料组成
。
示例性地，半导体材料是
SiC。
例如，漂移层包括第一掺杂剂
。
示例性地，第一掺杂剂是
n
型掺杂剂
。
在这种情况下，第一导电类型是
n
型导电
。
[0011]漂移层具有例如主延伸平面
。
例如，侧向方向平行于主延伸平面对齐，并且竖直方向垂直于主延伸平面对齐
。
[0012]根据实施例，功率半导体包括与第一导电类型不同的第二导电类型的至少两个阱区域
。
所述至少两个阱区域示例性地沿侧向方向彼此分离
。
例如，阱区域中的每一个沿着主延伸方向延伸
。
阱区域的主延伸方向可彼此平行地对齐
。
[0013]阱区域包括半导体材料或者由半导体材料组成，该半导体材料例如是与漂移层的半导体材料相同的材料
。
示例性地，阱区域包括第二掺杂剂，诸如
p
型掺杂剂
。
在这种情况下，第二导电类型是
p
型导电
。
[0014]如果阱区域是
p
型导电，则漂移层是
n
型导电，且反之亦然，因为第二导电类型与第一导电类型不同
。
[0015]示例性地，阱区域是通过掺杂工艺在漂移层内产生的
。
例如，将第二掺杂剂引入到漂移层中
。
由于将第二掺杂剂引入到漂移层中，示例性地产生了阱区域
。
[0016]根据实施例，功率半导体器件包括至少一个中间区域
。
示例性地，中间区域沿着主延伸方向延伸
。
中间区域的主延伸方向平行于阱区域的主延伸方向对齐
。
[0017]中间区域包括半导体材料或者由半导体材料组成，该半导体材料例如是与漂移层的半导体材料相同的材料
。
示例性地，中间区域是通过另外的掺杂工艺在漂移层内产生的
。
例如，中间区域是通过将第一掺杂剂或第二掺杂剂中的至少一种引入到漂移层中产生的
。
术语“引入第一掺杂剂或第二掺杂剂中的至少一种”应涵盖其中要么引入第一掺杂剂
、
要么引入第二掺杂剂
、
要么引入第一掺杂剂和第二掺杂剂的情况
。
贯穿整个公开内容，此类表述应以相同的方式来理解
。
[0018]示例性地，与没有中间区域的功率
SiC MISFET
相比，带有此类中间区域的功率半导体器件
(
例如，功率
SiC MISFET)
具有相对减小的导通电阻
。
[0019]根据功率半导体器件的实施例，所述至少两个阱区域和所述至少一个中间区域设置在功率半导体器件的第一侧处
。
[0020]阱区域沿竖直方向从第一侧延伸直至第一深度
。
阱区域可以具有第一深度，该第一深度比中间区域的深度浅，该中间区域充当结型场效应晶体管
(JFET)
区域
。
替代性地，阱区域可以具有与中间区域相同的深度或者可以比中间区域深
。
进一步地，中间区域示例性地从第一侧延伸直至第二深度或第三深度中的至少一个
。
例如，第二深度或第三深度中的至少一个至少与第一深度一样深
。
示例性地，第二深度或第三深度中的至少一个与第一深度一样深
。
替代性地，第二深度或第三深度中的至少一个示例性地小于第一深度
。
[0021]例如，功率半导体器件的第一侧处的第一主表面形成为平坦的
。
第一主表面平行于侧向方向延伸
。
这就是说，阱区域的顶表面和中间区域的顶表面是第一主表面的一部分
。
[0022]根据功率半导体器件的实施例，所述至少一个中间区域设置在所述至少两个阱区域中的两个阱区域之间
。
示例性地，中间区域夹在两个阱区域之间
。
例如，中间区域与两个邻近的阱区域本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种功率半导体器件
(1)
，包括：
‑
第一导电类型的漂移层
(2)
，
‑
与所述第一导电类型不同的第二导电类型的至少两个阱区域
(3)
，
‑
至少一个中间区域
(4)
，
‑
栅极
(11)
，设置在所述至少一个中间区域
(4)
上，以及
‑
背金属层
(8)
，所述背金属层在所述功率半导体器件
(1)
的与第一侧相对的第二侧处设置在所述漂移层
(2)
上，其中，
‑
所述至少两个阱区域
(3)
和所述至少一个中间区域
(4)
设置在所述功率半导体器件
(1)
的所述第一侧处，
‑
所述至少一个中间区域
(4)
设置在所述至少两个阱区域
(3)
中的两个阱区域之间，
‑
所述至少一个中间区域
(4)
包括所述第一导电类型的至少一个第一掺杂区域
(5)
和所述第二导电类型的至少一个第二掺杂区域
(6)
，并且
‑
所述至少一个第一掺杂区域
(5)
和所述至少一个第二掺杂区域
(6)
沿侧向方向与所述至少两个阱区域
(3)
间隔开
。2.
根据前一权利要求所述的功率半导体器件
(1)
，
‑
所述至少一个中间区域
(4)
沿着主延伸方向延伸，并且
‑
所述至少一个第一掺杂区域
(5)
和所述至少一个第二掺杂区域
(6)
沿着所述主延伸方向连续地设置
。3.
根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体器件
(1)
，其中，所述至少一个第一掺杂区域
(5)
或所述至少一个第二掺杂区域
(6)
中的至少一个的最大掺杂浓度比所述漂移层
(2)
的最大掺杂浓度高至少两倍或至少五倍
。4.
根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体器件
(1)
，其中，所述至少一个第一掺杂区域
(5)
或所述至少一个第二掺杂区域
(6)
中的至少一个的最大掺杂浓度是至少1·
10
14
cm
‑3且最多1·
10
18
cm
‑3。5.
根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体器件
(1)
，其中，所述至少一个第一掺杂区域
(5)
或所述至少一个第二掺杂区域
(6)
中的至少一个的宽度是至少
0.5
μ
m
且最多5μ
m。6.
根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体器件
(1)
，其中，所述至少一个第一掺杂区域
(5)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：日立能源瑞士股份公司，
类型：发明
国别省市：