【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
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
1、大量的系统和应用受益于具有肖特基接触的现代功率半导体器件(所谓的肖特基功率半导体器件)(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)器件或绝缘栅双极晶体管(igbt)器件)，从而为静态电气参数和动态电气参数两者提供卓越的整体性能。
2、例如，肖特基mosfet器件不以掺杂的触点区域或井区域(例如，n+掺杂触点或p+掺杂井)为特征。也就是说，此类肖特基功率半导体器件没有冶金结来保护栅极氧化物。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种具有改进的可靠性的功率半导体器件以及提供一种用于制造此类功率半导体器件的方法。
2、该目的通过独立权利要求的主题来实现。进一步地，实施例从从属权利要求和以下描述中显而易见。
3、本专利技术的第一方面涉及一种功率半导体器件。功率半导体器件是例如功率mosfet或功率igbt。进一步地，功率半导体器件是例如肖特基功率半导体器件。
4、功率半导体器件是基于例如碳化硅。也就是说，功率半导体器件是例如sic功率mosfet抑或sic功率igbt。
5、根据第一方面的实施例，功率半导体器件包括电极。电极可以包括例如金属或由金属组成。例如，电极是例如以导电的方式可外部接触的电极。
6、电极具有例如主延伸平面。侧向方向平行于主延伸平面对准，并且竖直方向垂直于主延伸平面对准。
7、根据实施例，功率
8、基极层包括例如n型掺杂物，使得第一导电类型为n型导电性。基极层的第一掺杂物的掺杂浓度可以是均匀的。替代地，掺杂浓度可以朝向电极增大，或者掺杂浓度在电极处具有掺杂浓度较高的区域。
9、基极层例如与电极直接接触，或者如果基极层与电极之间没有设置第二导电类型的层，则功率半导体器件是功率mosfet。
10、替代地，设置在基极层上第二导电类型的注入层。例如，注入层布置在基极层与电极之间。在这种情况下，功率半导体器件是例如功率igbt。
11、例如，注入层包括p型掺杂物，使得第二导电类型为p型导电性。替代地，第一导电类型和第二导电类型可以被颠倒。
12、根据实施例，功率半导体器件包括设置在基极层上的至少一个接触层。例如，接触层布置在基极层的背向电极的顶表面上。接触层具有例如在侧向方向上的主延伸方向。接触层是例如以导电的方式可外部接触的。
13、此外，可能的是，在基极层上设置至少两个接触层。在这种情况下，这些接触层彼此间隔开。这些接触层的主延伸方向例如彼此平行延伸。所述至少两个接触层中的一个例如形成为功率mosfet的源极，并且所述至少两个接触层中的另一个例如形成为功率mosfet的漏极。
14、根据实施例，功率半导体器件包括在基极层上和在接触层上设置的栅极触点。例如，栅极触点具有平行于侧向方向的主延伸方向。栅极触点的主延伸方向例如垂直于接触层的主延伸方向延伸。
15、例如，栅极触点包括金属和多晶硅中的至少一者，或者由金属和多晶硅中的至少一者组成。进一步地，栅极触点至少在多个区域中是以导电的方式可外部接触的。
16、根据实施例，功率半导体器件包括在栅极触点与基极层之间以及在接触层与栅极触点之间的绝缘层。例如，栅极层嵌入于绝缘层中。也就是说，除了用于外部接触的区域之外，绝缘层覆盖栅极触点的所有外表面。
17、绝缘层包括例如介电材料。例如，绝缘层是栅极氧化物。例如，绝缘层包括高k介电堆叠。在这种情况下，k介电堆叠包括相对介电常数高于二氧化硅的材料(所谓的高k材料)或由这些材料组成。
18、根据实施例，功率半导体器件包括在基极层内的与第一导电类型不同的第二导电类型的至少一个区。该区例如嵌入于基极层内。在这个背景下，嵌入可以意指该区的顶表面、底表面和至少两个侧表面被基极层覆盖。进一步可能的是，嵌入意指该区的外表面完全被基极层覆盖，例如该区以三维的方式完全被基极层围封。该区可以在沿着侧向方向和竖直方向中的一者的截面中具有三角形、正方形、矩形、圆形、卵形或椭圆形形式。
19、该区包括例如p型掺杂物，使得第二导电类型为p型导电性。替代地，该区包括n型掺杂物，使得第二导电类型为n型导电性。例如，第二导电类型与第一导电类型不同。也就是说，如果基极层包括n型掺杂物，则该区包括p型掺杂物，且反之亦然。
20、根据功率半导体器件的实施例，所述至少一个区被构造和布置为将基极层中产生的峰值电场从栅极触点与基极层之间的绝缘层移走。
21、峰值电场是例如出现暂时和局部强烈地增大或减小中的至少一种情况的电场。例如，此类电场例如是两个指数部分(一个以指数方式增大的部分和另一个以指数方式减小的部分)的组合。
22、例如，第二导电类型的所述至少一个区被成形和布置为使得该区将基极层中产生的峰值电场从栅极触点的绝缘层与基极层的面向栅极触点的区域之间的界面移走。
23、根据功率半导体器件的至少一个实施例，所述至少一个接触层是金属层。示例性地，金属层包括金属或由金属组成。
24、金属层与基极层之间的界面形成例如肖特基接触。选择材料组成(诸如，基极层的掺杂浓度和金属层的功函数)，使得在基极层内的界面的区域中形成耗尽区。
25、替代地，所述至少一个接触层包括半导体材料或由半导体材料组成，该半导体材料具有第一导电性的第一区域和第二导电性的第二区域。在这种情况下，第一区域被配置成用于进行外部接触。第二区域布置在第一区域与漂移层之间。
26、根据功率半导体器件的至少一个实施例，基极层包括平坦(plain)的顶表面，并且所述至少一个金属层在竖直方向上不延伸到基极层中。例如，顶表面背向电极。也就是说，金属层和基极层在竖直方向上彼此不重叠。以这种方式，触点不需要昂贵的植入和激活步骤。
27、根据功率半导体器件的至少一个实施例，基极层包括至少一个凹陷的顶表面，并且在所述至少一个凹陷的顶表面上设置所述至少一个接触层。
28、例如，基极层包括背向电极的条形结构。该条形结构包括顶表面和至少一个侧表面。侧表面将条形结构的顶表面与基极层的凹陷的顶表面连接。条形结构示例性地沿着在侧向方向上的主延伸方向延伸，该主延伸方向垂直于栅极触点的主延伸方向。进一步地，条形结构布置在基极层的中心位置中。
29、例如，条形结构和基极层形成为一件式。也就是说，条形结构是基极层的一部分。根据该实施例，接触层和基极层在竖直方向上彼此重叠。
30、根据功率半导体器件的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种功率半导体器件(1)，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的功率半导体器件(1)，其特征在于，
3.根据权利要求1-2中任一项所述的功率半导体器件(1)，其特征在于，所述栅极触点(5)和所述绝缘层(6)中的至少一者在侧向方向上与所述至少一个接触层(4)部分地重叠。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的功率半导体器件(1)，其特征在于，所述栅极触点(5)和所述绝缘层(6)中的至少一者在侧向方向上与所述至少一个接触层(4)的重叠至少为0.001μm且至多为3μm。
5.根据权利要求1-2中任一项所述的功率半导体器件(1)，其特征在于，所述至少一个区(7)相对于所述栅极触点(5)在侧向方向上居中设置。
6.根据权利要求1-2中任一项所述的功率半导体器件(1)，其特征在于，所述至少一个区(7)具有在侧向方向上的主延伸方向(L7)，所述主延伸方向横向于所述基极层在侧向方向上的主延伸方向(L3)。
7.根据权利要求6所述的功率半导体器件(1)，其特征在于，所述至少一个区(7)在侧向方向上的长度等于所述至少一个
8.根据权利要求1-2中任一项所述的功率半导体器件(1)，其特征在于，所述至少一个区(7)与所述绝缘层(6)之间的距离至多为1μm。
9.根据权利要求1-2中任一项所述的功率半导体器件(1)，其特征在于，所述至少一个区(7)包括至少为1015 1/cm3且至多为5x1017 1/cm3的峰值掺杂浓度。
10.根据权利要求1-2中任一项所述的功率半导体器件(1)，其特征在于，所述至少一个区(7)包括峰值掺杂浓度，所述峰值掺杂浓度是所述基极层(3)的峰值掺杂浓度的一倍至一百倍。
11.根据权利要求1-2中任一项所述的功率半导体器件(1)，其特征在于，所述至少一个区(7)的厚度至少为0.1μm且至多为1μm。
12.根据权利要求1-2中任一项所述的功率半导体器件(1)，其特征在于，所述至少一个区(7)在沿着所述基极层的主延伸方向(L3)的侧向方向上具有宽度，所述宽度小于所述栅极触点(5)在沿着所述基极层的所述主延伸方向(L3)的侧向方向上的长度的40％。
13.根据权利要求1-2中任一项所述的功率半导体器件(1)，其特征在于，具有至少两个区(7)，其中，所述至少两个区(7)设置于在侧向方向上延伸的公共平面中。
14.根据权利要求1至2中任一项所述的功率半导体器件(1)，其特征在于，具有至少三个区(7)，
...【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)，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的功率半导体器件(1)，其特征在于，
3.根据权利要求1-2中任一项所述的功率半导体器件(1)，其特征在于，所述栅极触点(5)和所述绝缘层(6)中的至少一者在侧向方向上与所述至少一个接触层(4)部分地重叠。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的功率半导体器件(1)，其特征在于，所述栅极触点(5)和所述绝缘层(6)中的至少一者在侧向方向上与所述至少一个接触层(4)的重叠至少为0.001μm且至多为3μm。
5.根据权利要求1-2中任一项所述的功率半导体器件(1)，其特征在于，所述至少一个区(7)相对于所述栅极触点(5)在侧向方向上居中设置。
6.根据权利要求1-2中任一项所述的功率半导体器件(1)，其特征在于，所述至少一个区(7)具有在侧向方向上的主延伸方向(l7)，所述主延伸方向横向于所述基极层在侧向方向上的主延伸方向(l3)。
7.根据权利要求6所述的功率半导体器件(1)，其特征在于，所述至少一个区(7)在侧向方向上的长度等于所述至少一个接触层(4)的长度。
8.根据权利要求1-2中任一项所述的功率半导体器件(1)，其特征在于，所述至少一...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·贝利尼，L·克诺尔，G·罗马诺，Y·阿朗戈，
申请(专利权)人：日立能源有限公司，
类型：新型
国别省市：
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