具有电荷载流子寿命降低设备的半导体器件制造技术

本发明专利技术涉及一种具有电荷载流子寿命降低设备的半导体器件。提供一种半导体器件，包括：包括至少一个器件单元的单元区(110)，其中所述至少一个器件单元包括第一导电类型的第一器件区(14)；邻接至少一个器件单元的所述第一器件区(14)的第二导电类型的漂移区(11)；邻接所述漂移区的第一导电类型的掺杂区(40；44)；配置为用于降低第一导电类型的所述掺杂区(40；44)中的电荷载流子寿命的电荷载流子寿命降低装置(41；42；43；45)。

【技术实现步骤摘要】
具有电荷载流子寿命降低设备的半导体器件
本专利技术实施例涉及半导体器件，诸如IGBT(绝缘栅双极晶体管)，尤其是反向导通IGBT (RC-1GBT)、二极管或 MOSFET。
技术介绍
RC-1GBT包括栅极端、集电极端(漏极端)以及发射极端(源极端)。RC-1GBT可工作在正向偏压模式，即处于RC-1GBT体区和漂移区之间的内部PN结反向偏压时，以及工作在反向偏压模式中，即所述PN结正向偏压时。在正向偏压模式中，所述RC-1GBT仅在向栅极端施加适当的驱动电压时传导电流，然而在反向偏压模式中时，所述RC-1GBT独立于对栅极端的控制而导通电流。在反向偏压模式中，所述RC-1GBT类似于二极管工作，当RC-1GBT由反向偏压模式，即体二极管导通时，向正偏压模式变换，即体二极管反向偏压时，其会产生反向恢复损耗。本文中变换的含义为由于外部电路，施加至功率器件，例如RC-1GBT，的负载端的电压改变其符号(极性)。反向恢复损耗还可以出现于双极二极管中当其由正向偏压状态变换为反向偏压状态时，以及在MOSFET中，当集成体二极管由正向偏压状态变换为反向偏压状态时。
技术实现思路
本专利技术的根本问题是提供具有降低的反向恢复损耗的半导体器件。根据权利要求1的半导体器件解决该问题。在所述从属权利要求中披露了特定实施例以及改进。一个实施例涉及半导体器件。所述半导体器件包括具有至少一个器件单元的单元区，所述至少一个器件单元包括第一导电类型的第一器件区。所述半导体器件进一步包括邻接至少一个器件单元的第一器件区的第二导电类型的漂移区，邻接所述漂移区的第一导电类型的掺杂区，以及配置为用来降低第二导电类型的所述掺杂区中的电荷载流子寿命的电荷载流子寿命降低装置。【附图说明】现将参考附图阐述示例。附图用于解释基本原理，从而仅图示出用于理解基本原理的必要的方面。附图将不是按比例绘制的。附图中相同的附图标记代表相同的结构。图1图示出了根据第一实施例的包括第一和第二发射极区、漂移区、器件单元以及至少一个寄生器件区的半导体器件的横截面图；图2图示出了根据第一实施例的寄生器件区的横截面图；图3图示出了根据第二实施例的寄生器件区的横截面图；图4图示出了根据进一步实施例的寄生器件区的横截面图；图5图示出了根据第二实施例的半导体器件的横截面图；图6图示出了半导体器件的第一水平横截面图；图7图示出了半导体器件的第二水平横截面图；图8图示出了根据第三实施例的半导体器件的垂直横截面图；图9图示出了根据第四实施例的半导体器件的横截面图；图10图示出了半导体器件的单元区的水平横截面图；图11图示出了根据进一步实施例的半导体器件的垂直横截面图；图12图示出了半导体器件的单元区的边缘区的水平横截面图；图13图示出了包括处于半导体主体的一个表面区中的电荷载流子寿命降低装置的IGBT的一个实施例的垂直横截面图；图14更详细地图示出了电荷载流子寿命降低装置的一个实施例；图15图示出了包括处于半导体主体的一个表面区中的电荷载流子寿命降低装置的MOSFET的一个实施例的垂直横截面图；图16图示出了包括处于半导体主体的一个表面区中的电荷载流子寿命降低装置的双极二极管的一个实施例的垂直横截面图；图17图示出了包括处于半导体主体的一个表面区中的电荷载流子寿命降低装置的双极二极管的另一个实施例的垂直横截面图；图18图示出了包括处于半导体主体的一个表面区中的电荷载流子寿命降低装置的半导体器件的一个实施例的水平横截面图；图19图示出了包括处于半导体主体的一个表面区中的电荷载流子寿命降低装置的半导体器件的另一实施例的水平横截面图；图20图示出了包括处于半导体主体的一个表面区中的电荷载流子寿命降低装置的半导体器件的进一步实施例的水平横截面图；图21图示出了包括处于半导体的主体的一个表面区中的电荷载流子寿命降低装置的半导体器件的再另一实施例的水平横截面图；在下面的详细描述中，对形成其一部分的附图进行参考，并且其中通过举例说明本专利技术可以在其中实践的特定实施例来示出。【具体实施方式】图1图示出了半导体器件的垂直横截面图，尤其是包括IGBT(绝缘栅双极晶体管)的半导体器件。所述半导体器件包括半导体主体100具有第一表面101和与第一表面101相对的第二表面102。所述半导体主体100可包括常规的半导体材料，诸如硅(Si)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等等。图1图示出了与第一和第二表面101、102正交的半导体主体100的垂直面的横截面。参考图1，半导体器件包括第一导电类型的第一发射极区12以及与第一导电类型互补的第二导电类型的至少一个第二发射极区13。第一和第二发射极区12、13各自与第一电极31电连接。第一电极31形成半导体器件(所述IGBT)的集电极端(漏极端)C或与这样的集电极端C电连接。半导体器件进一步包括第二导电类型的漂移区11。所述漂移区11通过分别位于漂移区11和第一电极31之间的第一和第二发射极区12、13与第一电极31间隔开。所述漂移区11可邻接第一和第二发射极区12、13(如所图示的)。可选地，第二导电类型的场终止区17(虚线所示)以及比漂移区11更高掺杂的被布置于漂移区11和第一以及第二发射极区12、13之间。漂移区11的掺杂浓度例如介于1012(lE12)cm_3至1014(lE14)cm_3之间。第一和第二发射极区12、13的最高掺杂浓度例如介于IO16 (1E16) cm_3至1021(lE21)cm_3之间。根据一个未在图1中示出的实施例，在没有第一和第二发射极区12,13的情况下，可以在第一和第二发射极区12、13之间的横向间隔中存在面积(areas)，此处漂移区11的掺杂或选择性场终止区17的掺杂可分别到达第一电极31。参考图1，半导体器件进一步包括具有至少一个器件单元或晶体管单元的单元区110。在图1所图示的实施例中，所述单元区110包括多个器件单元。每个器件单元包括第一导电类型的主体区14以及第二导电类型的源极区15。所述主体区14邻接漂移区11，从而在主体区14和漂移区11之间形成pn结。所述源极区15通过主体区14与漂移区11间隔。每个器件单元进一步包括邻接主体区14以及与主体区14通过栅极电介质22绝缘的栅电极21。所述栅电极21沿着主体区14从源极区15延伸至漂移区11的一部分，从而栅电极21能够控制主体区14中的位于源极区15和漂移区11之间沿着栅极电介质22的导电沟道。单个器件单元的源极区15以及主体区14与第二电极32电连接。第二电极32与栅电极21通过绝缘材料23电绝缘，并形成半导体器件(所述IGBT)的发射极端(源极端)E或与发射极端E电连接。单独器件单元的栅电极21与栅极端G(在图1中仅示意性图示出)电连接。在图1的实施例中，单独器件单元的栅电极21是位于半导体主体100的第一表面101上的平面电极。根据一个实施例，共享一个平面栅电极的单独器件单元具有开口。在这些开口的至少一部分中，第二电极32与单独器件单元的源极区和主体区14、15电连接。第一和第二发射极区12、13、漂移区11以及具有主体区14的器件单元、源极区15以及栅电极21形成IGBT，特别地反向导通(RC) IGBT(RC-1GBT)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：包括至少一个器件单元的单元区(110)，其中所述至少一个器件单元包括第一导电类型的第一器件区(14)；邻接至少一个器件单元的所述第一器件区(14)的第二导电类型的漂移区(11)；邻接所述漂移区的第一导电类型的掺杂区(40；44)；配置为用于降低第一导电类型的所述掺杂区(40；44)中的电荷载流子寿命的电荷载流子寿命降低装置(41；42；43；45)。

【技术特征摘要】
2012.06.21 US 13/529,1851.一种半导体器件,包括: 包括至少一个器件单元的单元区(110)，其中所述至少一个器件单元包括第一导电类型的第一器件区(14)； 邻接至少一个器件单元的所述第一器件区(14)的第二导电类型的漂移区(11)； 邻接所述漂移区的第一导电类型的掺杂区(40 ；44)； 配置为用于降低第一导电类型的所述掺杂区(40;44)中的电荷载流子寿命的电荷载流子寿命降低装置(41 ；42 ；43 ；45)。2.权利要求1所述的半导体器件，进一步包括: 半导体主体区(100)， 其中所述第一器件区(14)邻接半导体主体区(100)的第一表面(101)，且 其中第一导电类型的所述掺杂区(40;44)邻接半导体主体区(100)的所述第一表面(101)。3.权利要求2所述的半导体器件， 其中所述电荷载流子寿命降低装置包括邻接第一导电类型的所述掺杂区(40 ；44)的复合区(42 ；43 ；45)。4.权利要求3所述的半导体器件， 其中所述复合区(43 ；45)至少部分地位于所述第一表面(101)之上。5.权利要求3所述的半导体器件，其中所述复合区(42;43;45)包括至少选自由以下材料组成的组的材料: 金属； 金属半导体化合物；以及 金属半导体合金。6.前述权利要求之一所述的半导体器件，其中第一导电类型的所述掺杂区(40；44)具有比第一器件区(14)更低的掺杂浓度。7.前述权利要求之一所述的半导体器件，其中第一导电类型的所述掺杂区(40；44)邻接所述第一器件区(14)。8.权利要求1至6之一所述的半导体器件，其中第一导电类型的所述掺杂区(40；44)与第一器件区(14)相隔开。9.前述权利要求之一所述的半导体器件，其中第一导电类型的所述掺杂区(40；44)布置在单元区(Iio)中。10.权利要求1至8之一所述的半导体器件，其中第一导电类型的所述掺杂区(40；44)布置在单元区(Iio)的外部。11.前述权利要求之一所述的半导体器件，其中所述第一器件区(14)是MOSFET和IGBT之一的主体区。12.权利要求1至10之一所述的半导体器件，其中所述第一器件区(14)是二极管的发射区。13.权利要求1所述的半导体器件， 其中所述第一器件区(14)是主体区， 其中第一导电类型的掺杂区位于单元区(110)的外部，以及其中所述半导体器件进一步包括: 第一导电类型的第一发射区(12)，与第一导电类型互补的第二导电类型的第二发射区(13)，以及第一电极(31)，第一发射区(12)以及布置于漂移区(11)和第一电极(31)之间的第二发射区(13)且每个连接至所述第一电极(31)； 在所述至少一个器件单元中，第二导电类型的源极区(15)邻接所述主体区(14)，且栅电极(21)邻近主体区(14)且与主体区(14)通过栅极电介质(22)电介质绝缘； 第二电极(32)与源极区(15)及所述至少一个器件单元的所述主体区(14)电连接。14.权利要求13所述的半导体器件，其中在第一导电类型的掺杂区(40)的至少一部分中的所述电荷载...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·科马尼特斯基，A·毛德，G·米勒，F·D·普菲施，C·沙伊弗，HJ·舒尔泽，H·舒尔泽，D·维伯，
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：