[发明专利]具有自充电的场电极的半导体器件

说明书

一种具有自充电的场电极的半导体器件。一种半导体器件包括第一掺杂类型的漂移区域，在漂移区域与器件区域之间的结，以及在漂移区域中的场电极结构。该场电极结构包括场电极、邻接场电极的场电极电介质，其被设置在场电极与漂移区域之间并且具有开口，以及场停止区域和生成区域的至少一个。半导体器件进一步包括与第一掺杂类型互补的第二掺杂类型的耦合区域。该耦合区域电耦合至器件区域并且耦合至场电极。

技术领域

本发明的实施例涉及半导体器件，更具体地涉及功率半导体器件。

背景技术

功率半导体器件，诸如功率MOS晶体管或功率二极管，包括漂移区域，以及在漂移区域与MOS晶体管中的本体区域之间、和在漂移区与二极管中的发射极区域之间的pn结。漂移区域的掺杂浓度低于本体和发射极区域的掺杂浓度，以使得当pn结反向偏置而器件阻断时，耗尽区域(空间电荷区域)主要地在漂移区域中扩展。

在器件电流流动方向上的漂移区域尺寸以及漂移区域的掺杂浓度主要限定了半导体器件的电压阻断能力。在单极性器件中，诸如功率MOSFET，漂移区域的掺杂浓度也限定了器件的导通电阻，导通电阻是半导体器件在导通状态下的电阻。

当pn结反向偏置时，掺杂剂原子在pn结两侧被电离，导致与电场关联的空间电荷区域。电场的场强的量值的积分对应于将pn结反向偏置的电压，其中电场的最大值位于pn结处。当电场的最大值达到取决于用来实现漂移区域的半导体材料的类型的临界场强时，发生雪崩击穿。

当pn结反向偏置时在漂移区域中提供可以用作相对于在漂移区域中的电离的掺杂剂原子的相反电荷的电荷时，可以增大漂移区域的掺杂浓度而不会减小器件的电压阻断能力，此时耗尽区域在漂移区域中扩展。

根据已知的概念，场电极或者场板被设置在漂移区域中并且通过场电极电介质而与漂移区域介电性绝缘。这些场电极可以提供所需的相反电荷。

根据一个已知的概念，这些场电极电连接至固定的电势，诸如MOSFET中的栅极或源极电势。然而，这可以在场电极与漂移区域的靠近MOSFET中漏极区域的那些区域之间导致高电压，以使得将需要较厚的场电极电介质。然而，厚的场电极电介质是空间耗费大的。

根据另一已知的概念，若干场电极在漂移区域的电流流动方向上相互远离地被布置并且这些场电极连接至不同的电压源，以便将这些场电极偏置为不同电势。然而，实施这些电压源是困难的。

根据又一已知的概念，场电极通过被布置在半导体本体之上的接触电极而电连接至与漂移区域相同掺杂类型的掺杂的半导体区域。该“耦合区域”至少部分地通过互补掺杂类型的半导体区域而与漂移区域屏蔽开。

根据再一已知的概念，漂移区域包括与漂移区域互补地被掺杂并且电耦合至本体区域的补偿区域。

需要减小具有漂移区域的半导体器件的导通电阻并且提高其电压阻断能力。

发明内容

一个实施例涉及一种半导体器件。该半导体器件包括第一掺杂类型的漂移区域、在漂移区域与器件区域之间的结、在漂移区域中的场电极结构，以及与第一掺杂类型互补的第二掺杂类型的耦合区域。该场电极结构包括场电极、被布置在场电极与漂移区域之间并且具有开口的邻接场电极的场电极电介质，以及场停止区域和生成区域中的至少一个。耦合区域电耦合至器件区域并且耦合至场电极。

本领域技术人员在阅读了以下具体实施方式并且查看附图之后将将认识到额外的特征和优点。

附图说明

现在将参照附图解释示例。附图用于说明基本原理，以使得仅示出了用于理解基本原理所需的必要方面。附图并未按照比例绘制。在附图中相同的附图标记表示相同的特征。

图1示出了根据第一实施例的包括场电极结构的半导体器件的剖视图；