[发明专利]具有边缘终端结构的半导体器件

说明书

技术领域

本发明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（edge termination）的垂直功率半导体器件。

背景技术

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n型掺杂半导体区之间的pn结。当pn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n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pn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。

pn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pn结上的电压增加时，半导体区中的形成pn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pn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（E_crit）。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，pn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pn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（μm）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引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。

发明内容

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。