【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
提供了一种功率半导体器件。进一步地，提供了一种用于此类功率半导体器件的制造方法。
技术介绍
1、文献us 6 225 669 b1指代一种非均匀的栅极/介电场效应晶体管。
2、文献us 6 503 786 b2指代一种具有非对称沟道结构以增强线性操作能力的功率mos器件。
3、文献us 2016/0064550 a1指代功率器件。
4、文献cn 109 087 951 a、us 2015/0214362 a1、us 2016/0104794 a1和j.robertson的“高介电常数氧化物(high dielectric constant oxides)”(《欧洲物理杂志：应用物理》，第28卷第3期，2004年12月1日，第265至291页)指代电子器件。
技术实现思路
1、本公开的实施例涉及展现出改进的电行为的功率半导体器件。
2、该目的尤其通过如独立权利要求中定义的功率半导体器件和用于此类功率半导体器件的制造方法来实现。示例性的进一步发展构成了从属权利要求的主题。
3、在至少一个实施例中，功率半导体器件包括：
4、-半导体本体，其具有第一导电类型的源极区域和不同于第一导电类型的第二导电类型的阱区域，并且该阱区域包括直接在源极区域处开始的沟道区域，以及
5、-直接在半导体本体与栅电极之间的栅极绝缘体，
6、其中，该栅极绝缘体沿着沟道区域具有非均匀的栅极介电常数剖面(profile)，使
7、例如，栅极绝缘体具有相对介电常数不同的至少两种不同材料，并且相对介电常数较小的材料位于或主要位于第一区段中。
8、因此，可以实现的是，阈值电压vth在沟道区域的远离源极区域的第一区段中最高。
9、栅电极通过栅极绝缘体与半导体本体绝缘。
10、例如，所述至少一个源极区域与指派的栅极绝缘体直接接触和/或直接在指派的沟道区域处。第一导电类型是例如n型导电，且因此，所述至少一个源极区域是n型掺杂。
11、所述至少一个阱区域及因此所述至少一个沟道区域是不同于第一导电类型的第二导电类型。第二导电类型是例如p型导电，且因此，所述至少一个沟道区域是p型掺杂。可能的是，所述至少一个阱区域和/或所述至少一个沟道区域的最大掺杂浓度小于所述至少一个源极区域的最大掺杂浓度。
12、根据至少一个实施例，半导体本体进一步包括漂移区域，该漂移区域也可以是第一导电类型。例如，漂移区域与栅极绝缘体直接接触和/或直接在沟道区域处。漂移区域可例如沿垂直于半导体本体的顶侧的方向位于沟道区域与半导体本体的漏极区域或集电极区域之间。例如，可选的沟槽可终止于漂移区域中。
13、作为选项，半导体本体可以包括增强层。例如，增强层直接位于阱区域与漂移区域之间，并且可具有比漂移区域高的最大掺杂浓度。增强层也可以是第一导电类型。增强层可充当空穴阻挡层，即，它增强了源极侧附近的等离子体浓度，从而导致改进vce-sat，而不将eoff增加得太多。附加地，增强层还有助于控制沟道区域的长度并最小化制造工艺诱导的可变性。例如，增强层的厚度为至少1μm和/或至多5μm。
14、根据至少一个实施例，功率半导体器件是金属绝缘体半导体场效应晶体管misfet、金属氧化物半导体场效应晶体管mosfet、或绝缘栅双极晶体管igbt、或反向导通绝缘栅双极晶体管rc-igbt。
15、根据至少一个实施例，阱区域从半导体本体的顶侧延伸到漂移区域。沟道区域是阱区域的一部分，并且可具有相同的掺杂浓度。在操作期间，电子在沟道区域中沿着栅极绝缘体从源极区域流到漂移区域。沟道区域沿垂直于栅极绝缘体与阱区域之间的界面的方向具有例如在纳米范围内的厚度，示例性地为1nm至50nm。
16、例如，半导体本体是硅(简称si)。然而，半导体本体可以替代性地为宽带隙半导体材料，比如sic、ga2o3或gan。
17、例如，沿着沟道区域的相对介电常数的差为至少2.0或至少3.0或至少3.5。替代性地或附加地，所述差为至多50或至多25。当比较相应的相对介电常数时，可使用相应材料在室温(即，300k)下以及在至多1khz的变化电场的频率下的教科书值。此处及下文中，术语‘沿着沟道区域’可指代在功率半导体器件的预期用途中在沟道区域中的电流流动的方向。
18、栅极绝缘体由绝缘材料的任何组合制成，其可以是氧化物。例如，栅极绝缘体可包括以下材料中的至少一种或至少两种：sio2、si3n4、al2o3、y2o3、zro2、hfo2、la2o3、ta2o5、tio2。因此，栅极绝缘体也可被称为栅极氧化物。
19、例如，栅极绝缘体包括高k材料。高k材料是相对介电常数大于氧化硅的相对介电常数的材料，氧化硅的相对介电常数为约3.9。进一步地，栅极绝缘体可包括低k材料，该低k材料的相对介电常数小于氧化硅的相对介电常数，即小于3.9。例如，栅极绝缘体包括高k材料以及低k材料。
20、根据至少一个实施例，功率半导体器件是功率器件。例如，功率半导体器件被配置成用于至少0.2kv或至少0.6kv或至少1.2kv的最大电压。
21、功率半导体器件例如用于车辆中的功率模块，以将来自电池或燃料电池的直流电转换为用于例如混合动力车辆或插电式电动车辆中的电动马达的交流电。此外，功率半导体器件可以是例如车辆(比如，汽车)中的熔断器。
22、为了简化，下文中仅提到一个沟道区域和指派的部件。如果存在多个沟道区域和指派的部件，则下文所描述的特征可适用于仅一个、多个或所有的沟道区域和指派的部件。
23、根据至少一个实施例，栅极绝缘体包括第一区段中的第一材料和毗邻源极区域的第二区段中的第二材料。第一材料具有比第二材料小的相对介电常数。
24、可能的是，栅极绝缘体由第一区段和第二区段组成。其他方面，沿着沟道区域所见的，可以存在位于第一区段与第二区段之间的至少一个附加区段，比如中间区段。如果存在至少一个附加区段，则可以存在相对介电常数不同于第一材料和第二材料的的相对介电常数的至少一种附加材料。
25、根据至少一个实施例，第一区段的长度是沟道区域沿着栅极绝缘体的总长度的至少5％或至少10％或至少15％。替代性地或附加地，所述长度是所述总长度的至多40％或至多30％或至多25％。这同样可适用于所述至少一个附加区段(如果存在的话)。
26、根据至少一个实施例，栅极绝缘体沿着沟道区域具有均匀的厚度剖面。换句话说，栅极绝缘体的厚度沿着沟道区域始终恒定。
27、根据至少一个实施例，栅极绝缘体沿着沟道区域具有非均匀的栅极绝缘体厚度剖面。换句话说，栅极绝缘体的厚度沿着沟道区域而变化。所述厚度变化可以是连续的或非连续的(即，阶梯式)。例如，沿着沟道区域，栅极绝缘体在第一区段中最厚，且因此可在第二区本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种功率半导体器件(1)，包括：
2.根据前一权利要求所述的功率半导体器件(1)，
3.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体器件(1)，
4.根据权利要求1或2所述的功率半导体器件(1)，
5.根据权利要求1至3中任一项所述的功率半导体器件(1)，
6.根据前一权利要求所述的功率半导体器件(1)，
7.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体器件(1)，
8.根据前一权利要求所述的功率半导体器件(1)，
9.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体器件(1)，
10.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体器件(1)，
11.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体器件(1)，
12.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体器件(1)，
13.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体器件(1)，
14.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体器件(1)，
15.根据权利要求1至13中任一项所述的功率半导体器
16.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体器件(1)，
17.根据权利要求1至15中任一项所述的功率半导体器件(1)，
18.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，
19.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体器件(1)的方法，所述方法包括：
20.根据前一权利要求所述的方法，其中，制造根据权利要求18所述的功率半导体器件(1)，
...【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：
2.根据前一权利要求所述的功率半导体器件(1)，
3.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体器件(1)，
4.根据权利要求1或2所述的功率半导体器件(1)，
5.根据权利要求1至3中任一项所述的功率半导体器件(1)，
6.根据前一权利要求所述的功率半导体器件(1)，
7.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体器件(1)，
8.根据前一权利要求所述的功率半导体器件(1)，
9.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体器件(1)，
10.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体器件(1)，
11.根据前述权利要求中任一项所述的功率半导体器件(1)，
【专利技术属性】
技术研发人员：G·古普塔，L·德米奇伊里斯，W·A·维塔勒，
申请(专利权)人：日立能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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