[發明專利]具有改進的結終端延伸區的半導體器件

在審

• 申請號: 202111092215.7
• 申請日: 2021-09-17
• 公開（公告）號: CN114284335A
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 羅曼·埃斯特韋;蒂姆·波特
• 申請（專利權）人: 安世有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/872;H01L29/861
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 麥善勇;張天舒

本發明涉及一種具有改進的結終端延伸區的半導體器件。本發明特別涉及具有這種改進的結終端擴展的二極管。根據本發明的半導體器件包括在第一方向上延伸的有源區、以及圍繞有源區的第一電荷類型的結終端擴展(JTE)區，其中，JTE區包括多個場釋放子區，每個場釋放子區圍繞有源區并在垂直于有源區的外周的方向上相互隔開。根據本發明，多個場釋放子區包括第一組場釋放子區，其中，對于第一組的每個場釋放子區，在其中設置多個第二電荷類型的場釋放元件，該場釋放元件相對于有源區在外周方向上相互間隔開。

技術領域

本發明涉及一種具有改進的結終端延伸區的半導體器件。本發明特別涉及具有這種改進的結終端延伸的二極管。

背景技術

諸如碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)的寬帶隙材料已用于實現在高電壓下操作的半導體器件。由于它們的大帶隙，這些材料系統具有高臨界電場，從而允許它們在較高電壓下操作而不遭受諸如雪崩擊穿的擊穿現象。

然而，盡管理論擊穿電壓很高，但實際器件顯示擊穿電壓可能顯著低于基于臨界電場的擊穿電壓。這些偏差可歸因于器件邊緣處的場擁擠。

已知各種解決方案用來減輕與場擁擠相關聯的影響。圖1A和圖1B示出了一種已知的解決方案。在圖1A中，示出了一般半導體器件10的頂視圖，并且圖1B示出了沿著半導體器件10的線a-a'的截面的側視圖，半導體器件10具有在正面金屬接觸件2和背面金屬接觸件3之間在第一方向上延伸的有源區1。該器件還包括圍繞有源區1的第一電荷類型的結終端擴展(JTE)區4，其中，JTE區4包括多個場釋放子區，每個場釋放子區圍繞有源區1并且在垂直于有源區1的外周的方向上相互隔開。

在每個場釋放子區中，提供了第二電荷類型的場釋放環4a-4c，其圍繞有源區1。此外，相鄰環4a-4c之間的距離和環4a-4c的寬度在遠離有源區1的方向上增加。

本領域技術人員將理解，第一或第二電荷類型的區分別對應于主要摻雜有第一或第二類型的摻雜劑的區。第一類型的摻雜劑可以對應于p型和n型摻雜劑中的一種，并且第二類型的摻雜劑可以對應于p型和n型摻雜劑中的另一種。

場釋放環4a-4c有助于擴展電場以防止過度的電場擁擠。場釋放環4a-4c的摻雜濃度和JTE區4的摻雜濃度應該使得接近擊穿電壓，整個JTE區4被耗盡。

圖8示意性地示出了圖1A的半導體器件的JTE區4內部的電場。在頂視圖中，JTE區4被示出為其中提供了場釋放環4a-4c。在底部的圖示出了電場作為離有源區1的距離x的函數如何在場釋放環4a-4c內達到峰值，通過允許電場在場釋放環4a-4c內達到峰值，可以更有效地在JTE區4上擴展電場，通過使用更多的環可以進一步更好地防止場擁擠。

申請人已經發現，使用與場釋放環結合的上述JTE區的器件容易受到工藝變化的影響。更特別地，申請人已經發現，最內部場釋放環的寬度通常非常小。例如由于光刻容差，這些環的定義的輕微變化對器件的擊穿電壓具有嚴重影響。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有JTE的半導體器件，其中上述問題不會發生或至少在較小程度上發生。

根據本發明，使用半導體器件實現該目的，其中，多個場釋放子區包括第一組場釋放子區，其中，對于第一組的每個場釋放子區，在其中設置多個第二電荷類型的場釋放元件，這些場釋放元件相對于有源區在外周的方向上相互隔開。

通常，根據在垂直于有源區的外周的方向上的摻雜濃度和/或寬度來設計場釋放元件，使得電場在反向操作期間不超過預定值。對于現有技術的最內部場釋放環，這導致非常窄的最內部環。申請人已經發現，通過使用沿著相對于有源區的外周的方向的分離的場釋放元件而不是閉環，可以選擇更大的場釋放元件的寬度，而不引起電場超過預定值。這種較寬的元件不太容易受到工藝容差的影響。