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设计用于高效且坚固的高压碳化硅功率装置的自适应边缘终端制造方法及图纸

技术编号:42995796 阅读:0 留言:0更新日期:2024-10-15 13:24
提供了一种半导体装置,其包括两个或更多个终端单元。每个终端单元可以包括通孔通道、连接通孔、浮动场环、金属板和浮动场板。该浮动场环可以包括具有第一宽度的第一浮动场环和具有第二宽度的第二浮动场环。该第一宽度可以不同于该第二宽度。该金属板通过该通孔通道耦接到该第一浮动场环。该浮动场板通过该连接通孔耦接到该金属板。这些终端单元提供了自适应电场分布,该自适应电场分布被配置为耗散从该半导体装置的漏极传递到该半导体装置的源极的电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本公开涉及半导体装置,且更特定而言,涉及具有为提高性能、坚固性及可靠性而配置或调适的某些参数的高压半导体装置。


技术介绍

1、通常,在常规高电压或功率技术中,半导体通过实施高于击穿电压的最高可能终端电压来提供边缘终端及电位场分布。这些边缘终端设计主要集中在半导体内部的区域中,少数情况下考虑半导体表面上面的区域。

2、实际上,常规技术要求半导体的边缘终端元件具有固定电压来实施边缘终端及电位场分布。

3、举例而言,诸如浮动场板的边缘终端元件仅放置在半导体表面上面的绝缘层内,而不与诸如金属板的其他边缘终端元件以及半导体层内的浮动场环连接。以此方式,边缘终端元件与其他边缘终端元件电容耦合。电容耦合严格取决于材料、电容率、电导性等。因此,因为绝缘层的这种边缘终端元件未连接,所以固定电压严格取决于用于电位场分布的材料性质(即,在绝缘层与边缘终端元件之间的泄漏)。

4、作为另一示例,一些边缘终端常规技术严格集中在半导体表面下面的区域上,诸如浮动场环、结终端延伸部、减小的电场(resurf),或其组合。然而,对外延层浓度的程序控制及对resurf层植入物的严格控制具有固有可制作性限制,诸如在良率及可靠性方面。

5、由绝缘层提供的电位场分布不受边缘终端元件的设计位置及大小的控制。即,不管元件的位置及大小是如何确定的,电容耦合管控电位场分布。此外,应注意,严格取决于材料性质来影响电容耦合是严重限制,其已阻止使用浮动场板作为边缘终端的常规技术的广泛适用。

6、所需要的是用于通过实现对边缘终端元件可提供电位场分布的方式进行直接控制来管理半导体边缘终端内及半导体表面上面的电位场分布的新的和/或改进的方法及系统。此外,这种新的和/或改进的方法及系统优选地包括更全面的高压边缘终端设计方法,以解决半导体边缘终端区域内部及表面处的终端的所有方面。


技术实现思路

1、根据一个或多个实施例,本文提供了一种包括两个或更多个终端单元的半导体装置。每个终端单元可以包括通孔通道、连接通孔、浮动场环、金属板和浮动场板。浮动场环包括具有第一宽度的第一浮动场环和具有第二宽度的第二浮动场环。在一个或多个实施例中,第一宽度可以不同于第二宽度。该金属板通过该通孔通道耦接到该第一浮动场环。该浮动场板通过该连接通孔耦接到该金属板。终端单元提供电场分布,该电场分布被配置为耗散从半导体装置的漏极传递到半导体装置的源极的电压。

2、此外,根据一个或多个实施例,本文提供了一种半导体装置的终端单元。终端单元包括通孔通道、连接通孔、多个浮动场环、通过通孔通道耦接到第一浮动场环的金属板,以及通过连接通孔耦接到金属板的浮动场板。金属板的漏极侧表面延伸超过半导体装置的外延层的漏极侧表面或位于该漏极侧表面外侧。金属板的漏极侧长度等于或大于外延层的结深度。

3、此外,根据一个或多个实施例,本文提供了一种制作、制造、修改和/或确定半导体装置的设计的方法。该方法可以通过储存在存储器上并由处理器执行的软件来实施。该方法可以包括基于半导体设计的期望的或确定的击穿电压来确定击穿电压设计目标。该方法可以包括产生包括至少两个终端单元的半导体设计的结构。通过利用或考虑每终端单元的增量电压降、终端单元数目和/或组成、布局或包含每终端单元提供的元件或元件设计的其他参数,可以根据或以其他方式考虑击穿电压设计目标来产生结构。该方法还可以包括评估该结构是否包括均匀分布或低于临界场的能量,以确定半导体装置的最终终端布局设计。

4、本文公开了额外方面和实施例。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种半导体装置,其包含:

2.根据权利要求1所述的半导体装置,其中,所述两个或更多个终端单元中的每一个从所述半导体装置的第一区域延伸到所述半导体装置的第二区域中。

3.根据权利要求2所述的半导体装置,其中,所述第一区域包含至少一个介电膜、所述两个或更多个终端单元的所述金属板以及所述两个或更多个终端单元的所述浮动场板。

4.根据权利要求2所述的半导体装置,其中,所述两个或更多个终端单元中的每一个的所述多个浮动场环驻留在所述第二区域的电终端层中。

5.根据权利要求1所述的半导体装置,其中,所述两个或更多个终端单元中的每一个的宽度从所述第一浮动场环的外壁延伸到所述第二浮动场环的外壁。

6.根据权利要求1所述的半导体装置,其中,所述第一宽度大于所述第二宽度。

7.根据权利要求1所述的半导体装置,其中,所述两个或更多个终端单元中的每一个被配置为根据跨所述终端单元的电压降来促进所述电场分布。

8.根据权利要求1所述的半导体装置,其中,所述两个或更多个终端单元中的每个终端单元的所述浮动场板与同一终端单元的所述多个浮动场环中的至少一个相关联。

9.根据权利要求1所述的半导体装置,其中,所述两个或更多个终端单元中的每一个的所述多个浮动场环中的至少一个不与同一终端单元的对应的浮动场板相关联。

10.根据权利要求1所述的半导体装置,其中,所述多个浮动场板中的每一个包含多晶硅。

11.根据权利要求1所述的半导体装置,其中,所述半导体装置包含金属氧化物半导体场效电晶体管。

12.根据权利要求1所述的半导体装置,其中,所述多个浮动场环设置在与所述多个浮动场环具有相同导电类型的植入层内,并且

13.根据权利要求12所述的半导体装置,其中,所述植入层的所述掺杂浓度在比所述半导体装置的外延层的掺杂浓度高约30%至约70%的范围内。

14.根据权利要求1所述的半导体装置,其中,漏极侧金属板的漏极侧表面延伸超过所述半导体装置的外延层的漏极侧表面。

15.根据权利要求1所述的半导体装置,其中,漏极侧金属板的漏极侧长度等于或大于所述半导体装置的外延层的结深度。

16.一种用于形成半导体装置的方法,所述方法包含:

17.根据权利要求16所述的方法,其中,终端单元的数目选自从四个单元到八个单元的范围,并且每终端的元件的数量选自四个单元到六个单元的范围。

18.根据权利要求16所述的方法,所述方法还包含利用软件来执行模拟以在产生所述结构时自动确定所述结构的每个终端单元的元件的尺寸及元件之间的间距的步骤。

19.根据权利要求16所述的方法,其中,所述方法迭代地重复一个或多个步骤,以便通过调整每终端单元的所述增量电压降、所述终端单元的所述数目以及每终端单元的元件的数量中的一个或多个,将所述结构优化成所述最终终端布局设计。

20.一种半导体装置的终端单元,其包含:

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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种半导体装置,其包含:

2.根据权利要求1所述的半导体装置,其中,所述两个或更多个终端单元中的每一个从所述半导体装置的第一区域延伸到所述半导体装置的第二区域中。

3.根据权利要求2所述的半导体装置,其中,所述第一区域包含至少一个介电膜、所述两个或更多个终端单元的所述金属板以及所述两个或更多个终端单元的所述浮动场板。

4.根据权利要求2所述的半导体装置,其中,所述两个或更多个终端单元中的每一个的所述多个浮动场环驻留在所述第二区域的电终端层中。

5.根据权利要求1所述的半导体装置,其中,所述两个或更多个终端单元中的每一个的宽度从所述第一浮动场环的外壁延伸到所述第二浮动场环的外壁。

6.根据权利要求1所述的半导体装置,其中,所述第一宽度大于所述第二宽度。

7.根据权利要求1所述的半导体装置,其中,所述两个或更多个终端单元中的每一个被配置为根据跨所述终端单元的电压降来促进所述电场分布。

8.根据权利要求1所述的半导体装置,其中,所述两个或更多个终端单元中的每个终端单元的所述浮动场板与同一终端单元的所述多个浮动场环中的至少一个相关联。

9.根据权利要求1所述的半导体装置,其中,所述两个或更多个终端单元中的每一个的所述多个浮动场环中的至少一个不与同一终端单元的对应的浮动场板相关联。

10.根据权利要求1所述的半导体装置,其中,所述多个浮动场板中的每一个包含多晶硅。

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【专利技术属性】
技术研发人员:A·谢比卜J·杨M·阿扎姆
申请(专利权)人:威世硅尼克斯有限责任公司
类型:发明
国别省市:

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