[發明專利]功率半導體器件和處理功率半導體器件的方法

在審

• 申請號: 202010092786.X
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111584614A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: P.C.布蘭特;M.普法芬萊納;F.D.普菲爾施;F.J.桑托斯羅德里格斯;S.施密特;F.烏姆巴赫
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/40;H01L29/739;H01L21/331
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉茜璐;申屠偉進

功率半導體器件包括半導體本體并且呈現有源區和邊緣終止區，其中，在有源區內，半導體本體包括第一導電類型的漂移區，并且其中邊緣終止區包括：第二導電類型的保護區，該保護區在半導體本體的前側處被包括在半導體本體中并且圍繞有源區；以及場板溝槽結構，其從前側豎直延伸到半導體本體中并且至少部分地填充有導電材料，導電材料與保護區電連接并且通過場板絕緣結構與保護區外部的半導體本體絕緣，其中，場板溝槽結構的第一部分至少部分地延伸到保護區中，并且至少部分地布置在布置于前側處的金屬層下方；以及場板溝槽結構的第二部分延伸到保護區的外部并圍繞有源區，其中金屬層不在場板溝槽結構的第二部分上方延伸。

技術領域

本說明書涉及功率半導體器件的實施例以及制造這種功率半導體器件的方法的實施例。具體地，本說明書涉及具有包括保護區和場板結構的邊緣終止結構的功率半導體器件的實施例、以及制造這種功率半導體器件的方法的實施例。

背景技術

現代設備在汽車、消費者和工業應用中的許多功能（諸如轉換電能和驅動電動機或電機）依賴于功率半導體器件。僅舉幾個例子，例如，絕緣柵雙極晶體管（IGBT）、金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）和二極管已經用于各種應用，包括但不限于例如在牽引應用中的電源和功率轉換器中的開關。

功率半導體器件通常包括半導體本體，該半導體本體被配置用于沿著器件的兩個負載端子之間的負載電流路徑傳導負載電流。此外，在功率半導體器件具有晶體管配置的情況下，負載電流路徑可以通過通常被稱為柵電極的絕緣電極來控制。例如，在從例如驅動器單元接收到對應的控制信號時，控制電極可以將功率半導體器件設置在導通狀態和阻斷狀態之一。

此外，為了傳導負載電流，功率半導體器件可以包括一個或多個功率單元（powercell），其可以被布置在功率半導體器件的所謂的有源區中。功率半導體器件可以由邊緣橫向地限制。在橫向邊緣和包括一個或多個功率單元的有源區之間，可以布置有邊緣終止區，其可以包括邊緣終止結構。這種邊緣終止結構可以用于影響電場在半導體本體內的分布（course）的目的，例如以便確保功率半導體器件的可靠的阻斷能力。邊緣終止結構可以包括布置在半導體本體內的一個或多個組件，并且還有布置在半導體本體的表面上方的一個或多個組件。

這種邊緣終止概念的常見示例是p摻雜場環（也稱為保護環或保護區）與場板的組合，其中場板可以被配置用于提供對外部電荷的有效屏蔽。例如，場板可以包括金屬，諸如鋁?；蛘?，這種場板可以由多晶硅形成。例如，在將p摻雜場環與n摻雜多晶硅場板組合的邊緣終止結構中，仍然可以存在金屬層，以提供場板與場環之間的電接觸，從而減小電場對金屬層的外邊緣的影響。

期望提供可靠的（諸如針對因腐蝕的破壞是魯棒的）并且可以容易地集成到功率半導體器件的現有處理流程中的另外的邊緣終止概念。

發明內容

根據一個實施例，一種功率半導體器件包括半導體本體并且呈現有源區和邊緣終止區，其中，在有源區內部，半導體本體包括第一導電類型的漂移區，并且其中，邊緣終止區包括：第二導電類型的保護區，所述保護區在所述半導體本體的前側處被包括在所述半導體本體中并且圍繞所述有源區；以及場板溝槽結構，其從前側豎直延伸到所述半導體本體中，并且至少部分地填充有導電材料，所述導電材料與所述保護區電連接，并且通過場板絕緣結構與所述保護區外部的所述半導體本體絕緣。場板溝槽結構的第一部分至少部分地延伸到保護區中，并且至少部分地布置在布置于前側處的金屬層下方。場板溝槽結構的第二部分延伸到保護區的外部，并完全圍繞有源區，其中金屬層不在場板溝槽結構的第二部分上方延伸。