[发明专利]具有改进的结终端延伸区的半导体器件

说明书

本发明涉及一种具有改进的结终端延伸区的半导体器件。本发明特别涉及具有这种改进的结终端扩展的二极管。根据本发明的半导体器件包括在第一方向上延伸的有源区、以及围绕有源区的第一电荷类型的结终端扩展(JTE)区，其中，JTE区包括多个场释放子区，每个场释放子区围绕有源区并在垂直于有源区的外周的方向上相互隔开。根据本发明，多个场释放子区包括第一组场释放子区，其中，对于第一组的每个场释放子区，在其中设置多个第二电荷类型的场释放元件，该场释放元件相对于有源区在外周方向上相互间隔开。

技术领域

本发明涉及一种具有改进的结终端延伸区的半导体器件。本发明特别涉及具有这种改进的结终端延伸的二极管。

背景技术

诸如碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)的宽带隙材料已用于实现在高电压下操作的半导体器件。由于它们的大带隙，这些材料系统具有高临界电场，从而允许它们在较高电压下操作而不遭受诸如雪崩击穿的击穿现象。

然而，尽管理论击穿电压很高，但实际器件显示击穿电压可能显著低于基于临界电场的击穿电压。这些偏差可归因于器件边缘处的场拥挤。

已知各种解决方案用来减轻与场拥挤相关联的影响。图1A和图1B示出了一种已知的解决方案。在图1A中，示出了一般半导体器件10的顶视图，并且图1B示出了沿着半导体器件10的线a-a'的截面的侧视图，半导体器件10具有在正面金属接触件2和背面金属接触件3之间在第一方向上延伸的有源区1。该器件还包括围绕有源区1的第一电荷类型的结终端扩展(JTE)区4，其中，JTE区4包括多个场释放子区，每个场释放子区围绕有源区1并且在垂直于有源区1的外周的方向上相互隔开。

在每个场释放子区中，提供了第二电荷类型的场释放环4a-4c，其围绕有源区1。此外，相邻环4a-4c之间的距离和环4a-4c的宽度在远离有源区1的方向上增加。

本领域技术人员将理解，第一或第二电荷类型的区分别对应于主要掺杂有第一或第二类型的掺杂剂的区。第一类型的掺杂剂可以对应于p型和n型掺杂剂中的一种，并且第二类型的掺杂剂可以对应于p型和n型掺杂剂中的另一种。

场释放环4a-4c有助于扩展电场以防止过度的电场拥挤。场释放环4a-4c的掺杂浓度和JTE区4的掺杂浓度应该使得接近击穿电压，整个JTE区4被耗尽。

图8示意性地示出了图1A的半导体器件的JTE区4内部的电场。在顶视图中，JTE区4被示出为其中提供了场释放环4a-4c。在底部的图示出了电场作为离有源区1的距离x的函数如何在场释放环4a-4c内达到峰值，通过允许电场在场释放环4a-4c内达到峰值，可以更有效地在JTE区4上扩展电场，通过使用更多的环可以进一步更好地防止场拥挤。

申请人已经发现，使用与场释放环结合的上述JTE区的器件容易受到工艺变化的影响。更特别地，申请人已经发现，最内部场释放环的宽度通常非常小。例如由于光刻容差，这些环的定义的轻微变化对器件的击穿电压具有严重影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有JTE的半导体器件，其中上述问题不会发生或至少在较小程度上发生。

根据本发明，使用半导体器件实现该目的，其中，多个场释放子区包括第一组场释放子区，其中，对于第一组的每个场释放子区，在其中设置多个第二电荷类型的场释放元件，这些场释放元件相对于有源区在外周的方向上相互隔开。

通常，根据在垂直于有源区的外周的方向上的掺杂浓度和/或宽度来设计场释放元件，使得电场在反向操作期间不超过预定值。对于现有技术的最内部场释放环，这导致非常窄的最内部环。申请人已经发现，通过使用沿着相对于有源区的外周的方向的分离的场释放元件而不是闭环，可以选择更大的场释放元件的宽度，而不引起电场超过预定值。这种较宽的元件不太容易受到工艺容差的影响。