具有场电极结构、栅极结构和辅助二极管结构的半导体器件制造技术

本发明专利技术的各个实施例涉及具有场电极结构、栅极结构和辅助二极管结构的半导体器件。一种半导体器件(500)包括：场电极结构(160)，其沿与半导体主体(100)中的第一表面(101)垂直的方向延伸；单元台体(170)，其由所述半导体主体(100)的在所述场电极结构(160)之间的部分构成；以及主体区域(115)，该主体区域与漂移区(121)一起形成第一pn结(pn1)。在场电极结构(160)之间的栅极结构(150)控制通过所述主体区域(115)的电流。正向电压小于述第一pn结(pn1)的辅助二极管结构(LD)与第一pn结(pn1)并联地电连接，其中辅助二极管结构(LD)的半导体部分形成在所述单元台体(170)中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及半导体器件，更具体地涉及具有场电极结构、栅极结构和辅助二极管结构的半导体器件。
技术介绍
用作开关器件的功率半导体器件通常包括IGFET (绝缘栅极场效应晶体管)单元。在正向模式下，栅极电极处的适当电位引发通过主体区域的反型沟道。该反型沟道旁通了在主体区域与漂移区之间的反向偏置pn结。在反向阻断模式下，从正侧延伸到半导体裸片中的补偿结构耗尽这些补偿结构之间的半导体台体，从而使得在不对阻断能力产生负面影响的情况下半导体台体可以具有更高的掺杂剂浓度。高掺杂剂浓度又降低了该半导体器件的导通状态电阻。功率半导体器件的典型开关应用包括开关操作循环，其中在主体区域与漂移区域之间的pn结正向偏置并且输送切换电流。跨主体区域与漂移区域之间的正向偏置pn结的电压降对该半导体器件在开关应用中的总切换损耗有显著的贡献。期望提供具有低开关损耗的半导体器件。
技术实现思路
本专利技术目标通过使用独立权利要求的主题来实现。这些独立权利要求涉及进一步的实施例。根据一个实施例，一种半导体器件包括场电极结构，这些场电极结构沿与半导体主体的第一表面垂直的方向延伸。单元台体由半导体主体的位于这些场电极结构之间的部分构成并且包括主体区域，这些主体区域与漂移区域一起形成第一 pn结。场电极结构之间的栅极结构控制通过主体区域的电流。具有小于第一 pn结的正向电压的辅助二极管结构与第一 pn结并联电连接，其中辅助二极管结构的半导体部分形成于单元台体中。根据另一个实施例，一种电子组件包括半导体器件，所述半导体器件包括场电极结构，这些场电极结构沿与半导体主体的第一平面垂直的方向延伸。单元台体由半导体主体的位于这些场电极结构之间的部分构成并且包括主体区域，这些主体区域与漂移区域一起形成第一 pn结。场电极结构之间的栅极结构控制通过这些主体区域的电流。具有小于第一 pn结的正向电压的辅助二极管结构与第一 pn结并联电连接。辅助二极管结构的半导体部分形成于单元台体中。通过阅读以下详细说明以及通过查看附图，本领域技术人员将认识到其他特征和优点。【附图说明】附图用于帮助进一步理解本专利技术并且并入本文并且构成本说明的一部分。附图示出了本专利技术的各个实施例并且与说明一起用于解释本专利技术的原理。参考以下详细说明可以更好地理解从而容易地了解到本专利技术的其他实施例和目标优势。图1A是根据一个实施例的半导体器件的一部分的垂直截面示意图，该实施例涉及辅助二极管结构，在该辅助二极管结构中半导体部分形成于栅极电极结构与场电极结构之间的单元台体中。图1B是图1A中所示的IGFET单元电路原理图。图2A是根据一个实施例的半导体器件的一部分的垂直截面示意图，该实施例涉及形成于单元台体中并且与场电极结构直接毗连的的肖特基二极管。图2B是示出半导体器件的正向特性以介绍各实施例的效果的示意图。图2C是示出半导体器件的阻断特性以介绍各实施例的效果的示意图。图3A是根据一个实施例的半导体器件的一部分的垂直截面示意图，该实施例涉及沿单元台体形成并且与场电极直接紙连肖特基接触。图3B是根据一个实施例的半导体器件的一部分的垂直截面示意图，该实施例涉及基于半导体主体的第一表面与场电极结构之间的导电结构的肖特基接触。图3C是沿线C-C截取的图3B所示的半导体器件部分的水平截面示意图。图3D是根据一个实施例的半导体器件的一部分的垂直截面示意图，该实施例涉及形成于与场电极和栅极电极隔开的导电结构的尖端处并且延伸到单元台体中的肖特基接触。图4A是根据一个实施例的半导体器件的一部分的水平截面示意图，该实施例涉及分别形成于场电极沟槽中的肖特基接触和栅极电极。图4B是沿线B-B截取的图4A所示的半导体器件部分的垂直截面示意图。图5A是根据一个实施例的半导体器件的一部分的水平截面示意图，该实施例涉及多列(line)交替布置的MGD(MOS栅控二极管)和针状场电极结构。图5B是沿线B-B截取的图5A所示的半导体部件部分的垂直截面示意图。图5C是沿线C-C截取的半导体器件部分的垂直截面示意图。图6A是根据一个实施例的半导体器件的一部分的水平截面示意图，该实施例涉及沿列交替布置并且彼此连接的MGD和场电极结构。图6B是沿线B-B截取的图6A中所示的半导体器件部分的垂直截面示意图。图6C是沿线C-C截取的图6A中所示的半导体器件部分的垂直截面示意图。图7A是根据一个实施例的半导体器件的一部分的水平截面示意图，该实施例涉及与包括连接部分的针状场电极结构交替布置的MGD。图7B是沿线B-B截取的图7A所示的半导体器件部分的垂直截面示意图。图8A是根据一个实施例的半导体器件的一部分的水平截面示意图，该实施例涉及条带状栅极结构、以及具有形成于场电极结构的垂直投影中的二极管电极的MGD。图8B是根据一个实施例的半导体器件的一部分的水平截面示意图，该实施例涉及栅格状栅极结构、以及具有形成于场电极结构的垂直投影中的二极管电极。图8C是沿线C-C截取的图8A和图8B中所示的半导体器件部分的水平截面示意图。图8D是根据一个实施例的半导体器件的一部分的垂直截面示意图，该实施例涉及具有与源极和主体区域形成直接接口的二极管电极的MGD。图8E是根据一个实施例的半导体器件的一部分的截面示意图，该实施例涉及具有与源极和主体区域形成直接接口并且主体区域宽度不同的二极管电极的MGD。图9A是根据一个实施例的半导体器件的一部分的水平截面示意图，该实施例涉及分别形成于场电极沟槽内的MGD和栅极电极结构。图9B是沿线B-B截取的图9A所示的半导体器件部分的垂直截面示意图。图10是根据另一个实施例的包括功率半导体器件的电子组件的电路原理图。图11是用于示出各实施例的效果的图10所示的电子组件处的信号的示意图时间表。图12是根据另一个实施例的另一个电子组件的电路原理图，该电子组件包括功率半导体器件。【具体实施方式】在以下具体说明中，将参照附图，其中附图是本说明书的一部分并且以图示的方式示出了可以实践本专利技术的具体实施例。应了解，可以使用其他实施例并且可以在不脱离本专利技术范围的情况下进行结构或逻辑更改。例如，针对一个实施例说明或描述的特征可以用于其他实施例或者与其他实施例结合使用，以得到另一个实施例。本专利技术意图包括这种修改和更改。各示例将使用具体语言进行描述，该描述不应视作限制随附权利要求书的范围。附图并未按比例绘制并且仅用于说明。为清楚起见，如果未做其他规定，则不同附图中的对应附图标记指代的是相同元件。术语“具有”、“含有”、“包括”、“包含”等均为开放性含义，这些术语表示存在所指出的结构、元件或特征，但不排除其他元件或特征。除非上下文明确另作规定，否则“一”、“一个”和“该”意图同时包含复数和单数含义。术语“电连接”描述的是在电连接的元件之间的永久低欧姆连接，例如，相关元件之间的直接接触、或者经由金属和/或高度掺杂半导体实现的低欧姆连接。术语“电耦合”包括，可以在电耦合元件之间提供适于信号传输的一个或多个中间元件，例如，可控制为临时地在第一状态下提供低欧姆连接而在第二状态下提供高欧姆连接的元件。附图通过在掺杂类型“η”或“p”旁边标注或“ + ”来说明相对掺杂浓度。例如，“η ”是指掺杂浓度小于“η”掺杂区的掺杂浓度，而“η+”掺杂区的掺杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，所述半导体器件包括：场电极结构(160)，在半导体主体(100)中在与第一表面(101)垂直的方向上延伸；单元台体(170)，由所述半导体主体(100)的在所述场电极结构(160)之间的部分构成，并且包括主体区域(115)，所述主体区域与漂移区(121)一起形成第一pn结(pn1)；栅极结构(150)，形成在所述场电极结构(160)之间，并且被配置为控制通过所述主体区域(115)的电流；以及辅助二极管结构(LD)，具有小于所述第一pn结(pn1)的正向电压、并且与所述第一pn结(pn1)并联地电连接，其中所述辅助二极管结构(LD)的半导体部分形成在所述单元台体(170)中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R·西明耶科，O·布兰科，F·希尔勒，M·H·菲勒梅耶，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT