具有边缘终端结构的半导体器件制造技术

本发明专利技术涉及具有边缘终端结构的半导体器件。半导体器件包括含有第一表面、内部区和边缘区的半导体本体、在内部区和边缘区中的第一掺杂类型的第一掺杂器件区、与第一器件区一起在内部区中形成器件结的第二器件区以及从第一表面延伸到半导体本体中的多个至少两个介电区。在半导体本体的横向方向上邻近的两个介电区通过半导体台面区被分离。半导体器件进一步包括被连接到第二器件区并且被连接到至少一个半导体台面区的电阻层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例涉及一种半导体器件，特别是涉及一种具有边缘终端(edgetermination)的垂直功率半导体器件。
技术介绍
诸如功率二极管、功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、功率IGBT(绝缘栅双极晶体管)或功率晶闸管之类的功率半导体器件被设计来经受住高的阻断电压。那些功率器件包括被形成在P型掺杂半导体区与η型掺杂半导体区之间的ρη结。当ρη结被反向加偏压时，该部件阻断(被关断)。在这种情况下，耗尽区或空间电荷区域在P型掺杂区和η型掺杂区中传播。经常,这些半导体区中的一个比这些半导体区中的另一个更轻地被掺杂，使得耗尽区主要在更轻地被掺杂的区中延伸，所述更轻地被掺杂的区主要支持被施加在ρη结上的电压。支持阻断电压的半导体区在二极管或晶闸管中被称为基区，而在MOSFET或IGBT中被称为漂移区。ρη结的支持高电压的能力通过雪崩击穿现象来限制。当被施加在ρη结上的电压增加时，半导体区中的形·成ρη结的电场增加。该电场结果形成存在于半导体区中的移动电荷载流子的加速。当电荷载流子由于电场被加速来使得这些电荷载流子通过碰撞电离而创建电子-空穴对时，雪崩击穿发生。通过碰撞电离所创建的电荷载流子创建了新的电荷载流子，使得存在倍增效应。在雪崩击穿刚一开始，显著的电流在相反的方向上沿ρη结流过。雪崩击穿以其开始的电压被称为击穿电压。雪崩击穿以其开始的电场被称为临界电场(Erait)。临界电场的绝对值主要与用于形成Pn结的半导体材料的类型有关，并且微弱地与更轻地被掺杂的半导体区的掺杂浓度有关。临界电场是针对如下半导体区所限定的理论值:所述半导体区在垂直于电场的场强矢量的方向上具有无穷的大小。然而，功率半导体部件具有为有限大小的半导体本体，所述半导体本体通过横向方向上的边缘表面来终止。在垂直功率半导体器件中，其中所述垂直功率半导体器件是其中Pn结主要在半导体本体的水平面中延伸的半导体器件，ρη结经常并不延伸到半导体本体的边缘表面，而是在横向方向上远离半导体本体的边缘表面。在这种情况下，半导体本体的在横向方向上毗连ρη结的半导体区(边缘区)也不得不经受住阻断电压。边缘区可以被实施为具有与基区或漂移区相同的掺杂浓度的掺杂区。然而，在这种情况下，在半导体本体的横向方向上的边缘区的尺寸至少是在垂直方向上的漂移区的尺寸(长度)。根据想要的电压阻断能力，漂移区的长度可以是高达数个10微米(μ m)或更多，使得相对应的边缘终端会是占地面积非常大的。为了减少边缘区中的为了经受住阻断电压所要求的空间，具有被布置在沟槽中的垂直介电层的边缘终端可以被提供。为了支持高电压，厚的介电层被要求。然而，沟槽中的厚的介电层可以弓I起半导体本体中的机械应力。因此，存在对于具有有效的并且空间节省的边缘终端的半导体器件的需求。
技术实现思路
一个实施例涉及一种包括半导体本体的半导体器件，所述半导体本体具有第一表面、内部区和边缘区。该半导体器件进一步包括在内部区和边缘区中的第一掺杂类型的第一掺杂器件区、与第一器件区一起在内部区中形成器件结的第二器件区以及从第一表面延伸到半导体本体中的多个介电区，其中在半导体本体的横向方向上邻近的两个介电区通过半导体台面(mesa)区被分离。此外，电阻层被连接到第二器件区并且被连接到至少一个半导体台面区。在阅读下面的详细描述时，并且在观察附图时，本领域技术人员将认识到附加特征和优点。附图说明现在将参照这些图解释例子。这些图用来图示基本原理，使得只有对于理解基本原理所需的方面被图示。这些图是不成比例的。在这些图中，相同的参考符号标明同样的特征。图1图示了根据·第一实施例的具有边缘终端结构的半导体器件的垂直横截面视图。图2图示了包括具有同心介电区的边缘终端的半导体器件的水平横截面视图。图3图示了包括具有形成螺旋的多个介电区的边缘终端的半导体器件的水平横截面视图。图4示意性地图示了当半导体器件正阻断时在边缘端子结构中的电场。图5图示了根据第二实施例的具有边缘终端的半导体器件的垂直横截面视图。图6图示了根据第三实施例的具有边缘终端的半导体器件的垂直横截面视图。图7图示了根据第四实施例的具有边缘终端的半导体器件的垂直横截面视图。图8图示了根据第五实施例的具有边缘终端的半导体器件的垂直横截面视图。图9图示了根据第一实施例的具有带有数个电阻层的边缘终端的半导体器件的水平横截面视图。图10图示了根据第二实施例的具有带有数个电阻层的边缘终端的半导体器件的水平横截面视图。图11图示了根据第三实施例的具有带有数个电阻层的边缘终端的半导体器件的水平横截面视图。图12图示了根据第四实施例的具有带有数个电阻层的边缘终端的半导体器件的水平横截面视图。图13图示了被实施为二极管的半导体器件的垂直横截面视图。图14图示了被实施为MOS晶体管的半导体器件的垂直横截面视图。具体实施例方式在下面的详细描述中，参照附图，所述附图形成了所述详细描述的部分，并且在所述附图中其中可以实践本专利技术的特定实施例通过图示被示出。在这个方面，诸如“顶”、“底”、“前”、“后”、“前置的(leading)”、“尾随的(trailing)”等之类的定向术语参照正在被描述的图的取向被使用。因为实施例的部件可以被定位在多个不同的取向上，所以所述定向术语被用于说明的目的，并且决不是进行限制的。要理解的是，其它实施例可以被利用，并且可以进行结构改变或逻辑改变，而不离开本专利技术的范围。因此，下面的详细描述并不在限制的意义上被采取，并且本专利技术的范围通过所附的权利要求书来限定。要被理解的是，这里所描述的各种示例性实施例的特征可以被彼此组合，除非另外特别注明。图1图示了根据第一实施例的半导体器件的垂直横截面视图。该半导体器件包括半导体本体100，所述半导体本体100具有第一表面101、内部区110和边缘区120。图1图示了在垂直截面平面中的半导体器件，所述垂直截面平面是垂直于第一表面101的截面平面。半导体本体100包括诸如例如硅(Si)、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等等之类的常规的半导体材料。参照图1，第一掺杂类型的第一掺杂器件区11被布置在内部区110和边缘区120中。第二器件区21与第一器件区11 一起在内部区110中形成结J。结J是ρη结或肖特基(Schottky)结。在第一种情况下，另一器件区21是为与第一掺杂类型互补的第二掺杂类型的半导体区。在第二种情况下，另一器件区21是肖特基区或肖特基金属，诸如例如铝(Al )、硅化钨(WSi )、硅化钽(TaSi )、硅化钛(TiSi )、硅化钼(PtSi)或硅化钴(CoSi )。第一器件区11经由另一掺杂器件区22被电耦合到或连接到第一电极或端子31，所述另一掺杂器件区22具有比·第一器件区11更高的掺杂浓度，并且第二器件区21被电耦合到第二电极或端子32。第一器件区11在下面也被称为漂移区或基区。该半导体器件在边缘区120中进一步包括具有多个介电区41的边缘终端结构40。该半导体器件可以包括其它器件特征，诸如例如当该半导体器件被实施为MOS晶体管时，该半导体器件可以包括栅电极。然而，在图1中，以及在图2至12中，只有半导体器件的对于理解边缘终端结构40在结J被反向加偏压时的工作原理所需的那些特征被图示。边缘终端结构40本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，其包括：半导体本体，所述半导体本体包括第一表面、内部区和边缘区；在内部区和边缘区中的第一掺杂类型的第一掺杂器件区；第二器件区，所述第二器件区与第一器件区一起在内部区中形成器件结；多个至少两个介电区，所述多个至少两个介电区从第一表面延伸到半导体本体中，其中在半导体本体的横向方向上邻近的两个介电区通过半导体台面区被分离；以及电阻层，所述电阻层被连接到第二器件区并且被连接到至少一个半导体台面区。

【技术特征摘要】
2012.01.31 US 13/362,0051.一种半导体器件，其包括: 半导体本体，所述半导体本体包括第一表面、内部区和边缘区； 在内部区和边缘区中的第一掺杂类型的第一掺杂器件区； 第二器件区，所述第二器件区与第一器件区一起在内部区中形成器件结； 多个至少两个介电区，所述多个至少两个介电区从第一表面延伸到半导体本体中，其中在半导体本体的横向方向上邻近的两个介电区通过半导体台面区被分离；以及电阻层，所述电阻层被连接到第二器件区并且被连接到至少一个半导体台面区。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，电阻层具有在1θ3Ω_2/πι到1θ7Ω_2/πι之间的电阻率。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，电阻层包括半绝缘材料。4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，半绝缘材料是非晶的或多晶的半导体材料。5.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，半导体材料包括SiC、GaN、GaAs、AlGaN和Si中的一个。6.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，半绝缘材料包括掺杂玻璃、DLC或aC:H。7.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，介电区是环形的，并且围绕内部区。8.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，介电区是环段并且彼此毗连，使得介电区形成围绕器件结的螺旋。9.根据权利要求1所述的半导体器件，进一步包括: 边缘表面；以及 第一掺杂类型的外部掺杂区，所述第一掺杂类型的外部掺杂区在边缘表面与介电区之间，并且具有比内部区中的第二器件区更高的掺杂浓度。10.根据权利要求9所述的半导体器件，其中，电阻层被连接到外部掺杂区。...

【专利技术属性】
技术研发人员：F希尔勒，A毛德，HJ舒尔策，
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：