功率半導體器件的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種功率半導體器件，所述功率半導體器件包括：第一導電類型的基底層，具有第二導電類型的下部半導體層；基底層中的有源區(qū)，包括：第二導電類型的本體區(qū)；第一導電類型的源極區(qū)，位于本體區(qū)中；發(fā)射極電極，連接到所述源極區(qū)；從基底層的頂部向下延伸的溝槽，內(nèi)襯有溝槽電介質(zhì)并且含有屏蔽電極，所述屏蔽電極連接到所述發(fā)射極電極；第二導電類型的附加摻雜區(qū)，至少布置在所述溝槽電介質(zhì)的一部分處；和柵極，至少部分形成在至少一部分源極區(qū)和本體區(qū)上方并且與所述屏蔽電極電絕緣。
【專利說明】功率半導體器件

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及功率半導體器件，特別涉及一種改進的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。

【背景技術】
[0002]功率半導體器件被廣泛地用作消費電子產(chǎn)品、工業(yè)機器、汽車以及高速火車等中的電功率轉(zhuǎn)換的器件。通過結構上的改進，性能提高也逐年得到實現(xiàn)。與平面型器件相比，采用溝槽技術的功率器件提供了每單位面積上具有顯著增長的溝道寬度。并且，采用溝槽技術的半導體器件提供了優(yōu)異的開關特性，并且被用在要求快速開關的應用中。
[0003]根據(jù)美國專利申請US2012/0104555A1，描述了一種具有平面柵極的IGBT，其中所述IGBT展現(xiàn)了溝槽中的與柵極電極隔離且與源極端子連接的屏蔽電極。此外，這個IGBT在漂移區(qū)的上部中具有比漂移區(qū)的摻雜濃度高的摻雜濃度的η層。
[0004]另外，根據(jù)德國專利DE10007415C2，描述了一種具有平面柵極的金屬氧化物半導體(MOS)控制的功率器件，所述功率器件同樣展現(xiàn)了溝槽中的與柵極電極隔離且與源極端子連接的屏蔽電極。
[0005]在上述的溝槽屏蔽IGBT中，場電極的溝槽底部是該設計的主要弱點之一。這里，橫跨在漂移區(qū)和電極之間的電介質(zhì)的電壓降是最大的，并且另外，幾何結構效應導致電場強度的進一步增加，從而限制器件的擊穿電壓。
[0006]因此，任何用于改善該設計的措施應當可容易地實施到現(xiàn)有的工藝流程中。因而，需要一種改進具有屏蔽電極的溝槽功率器件的擊穿電壓的簡單設計和容易制作方法。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型的目標之一是為了克服一種或多種限制而通過圍繞場電極的溝槽的與本體區(qū)相同摻雜類型的附加摻雜區(qū)來改進溝槽屏蔽器件的擊穿電壓。
[0008]本實用新型公開了一種功率半導體器件，所述功率半導體器件包括:第一導電類型的基底層，具有第二導電類型的下部半導體層；基底層中的有源區(qū)，包括:第二導電類型的本體區(qū)；第一導電類型的源極區(qū)，位于本體區(qū)中；發(fā)射極電極，電連接到所述源極區(qū)；從基底層的頂部向下延伸的溝槽，內(nèi)襯有溝槽電介質(zhì)并且含有屏蔽電極，所述屏蔽電極電連接到所述發(fā)射極電極；第二導電類型的附加摻雜區(qū)，至少布置在所述溝槽電介質(zhì)的一部分處；和柵極，至少部分形成在至少一部分源極區(qū)和本體區(qū)上方并且與所述屏蔽電極電絕緣。
[0009]在一個實施例中，附加摻雜區(qū)布置在溝槽的底部。
[0010]在另一個實施例中，附加摻雜區(qū)圍繞溝槽的底部。
[0011]在另一個實施例中，功率半導體器件還包括:具有第一導電類型的第三摻雜區(qū)，圍繞所述附加摻雜區(qū)的底部。
[0012]在另一個實施例中，功率半導體器件進一步包括:第一導電類型的第一摻雜區(qū)，至少部分位于本體區(qū)之下且在至少部分基底層之上并且其中所述溝槽延伸到基底層中的深度比第一摻雜區(qū)深。
[0013]在另一個實施例中，所述第一摻雜區(qū)的摻雜濃度是不均勻的并且所述第一摻雜區(qū)的最高摻雜濃度區(qū)域是在本體區(qū)下面。
[0014]在另一個實施例中，所述附加摻雜區(qū)延伸到所述第一摻雜區(qū)中。
[0015]在另一個實施例中，功率半導體器件進一步包括:第二導電類型的第二摻雜區(qū)，位于本體區(qū)的頂部，與所述源極區(qū)橫向相鄰或者不相鄰，并且連接到所述發(fā)射極電極。
[0016]在另一個實施例中，所述溝槽還包括柵極電極，所述柵極電極與所述屏蔽電極電絕緣并且與柵極連接。
[0017]在另一個實施例中，所述第三摻雜區(qū)具有與摻雜區(qū)至少部分地共形的形狀并且能夠具有在橫向上變化的輪廓。
[0018]在另一個實施例中，所述發(fā)射極電極嵌入到所述源極區(qū)中以形成溝槽接觸。
[0019]在另一個實施例中，所述半導體器件為垂直型功率器件并且包括位于基底層底部且與下部半導體層接觸的集電極。
[0020]在另一個實施例中，所述功率半導體器件還包括:具有第一導電類型的第四摻雜區(qū)，位于作為漂移區(qū)的基底層與作為集電極區(qū)的下部半導體層之間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]附圖被包括以提供對本實用新型的進一步理解，以及附圖被結合在說明書中并且構成說明書的一部分。附圖示出本實用新型的實施例，并且與描述一起用來解釋本實用新型的原理。本實用新型的其他實施例以及許多預期優(yōu)點將容易被認識到，因為通過參照下面的詳細描述，它們變得更好理解。附圖的元件不一定是相對于彼此按比例的。類似的附圖標記表示對應的類似部分。
[0022]圖1，包括圖1A，圖1B和圖1C，為依據(jù)現(xiàn)有技術的溝槽屏蔽平面柵極(TSPG) IGBT的示意截面圖，其中圖1A為現(xiàn)有技術的TSPG-1GBT沿著屏蔽溝槽的方向的截面圖，圖1B為圖1A的IGBT沿箭頭I的截面圖而圖1C為圖1A的IGBT沿箭頭II的截面圖。
[0023]圖2，包括圖2A和圖2B，為依據(jù)本實用新型的一個實施例的與圖1的TSPG-1GBT類似但具有圍繞屏蔽電極的溝槽底部的附加第一類型(與本體區(qū)相同摻雜類型，比如P型)摻雜區(qū)的TSPG-1GBT的示意截面圖，其中圖2A為TSPG-1GBT在本體間區(qū)中的截面圖(類似于沿著圖1所示的箭頭III)，圖2B為TSPG-1GBT在本體區(qū)中的截面圖(類似于沿著圖1所示的箭頭I)，并且其中所述TSPG-1GBT具有平面柵極即位于該器件頂部上的柵極。
[0024]圖3為依據(jù)本實用新型的一個實施例的與圖2的TSPG-1GBT類似但具有在溝槽中的柵極電極(即溝槽柵極)的TSPG-1GBT的示意截面圖。
[0025]圖4，包括圖4A和圖4B，為依據(jù)本實用新型的一個實施例的與圖2的TSPG-1GBT類似但還具有圍繞附加第一類型摻雜區(qū)的第二類型摻雜區(qū)的TSPG-1GBT的示意截面圖，其中圖4A為具有平面柵極的在本體間區(qū)中的截面圖，而圖4B為具有平面柵極的TSPG-1GBT在本體區(qū)中的截面圖。

【具體實施方式】
[0026]在下面的詳細描述中，參照了形成其一部分的附圖，以及在附圖中通過說明的方式示出其中可以實踐本實用新型的特定實施例。應當理解，在不背離本實用新型的范圍的情況下，可以利用其他實施例并且可以做出結構的或邏輯的改變。舉例來說，作為一個實施例的一部分示出或描述的特征可以結合其他實施例來使用以產(chǎn)生又一實施例。本實用新型意圖包括這樣的修改和變型。實例是使用不應當被解釋為限制所附權利要求書的范圍的特定語言來描述的。附圖不是按比例的，而是僅僅用于說明性目的。為了清楚起見，如果沒有另作說明，則在不同附圖中用相同的附圖標記來表示相同的元件或制造過程。
[0027]如在說明書中所采用的，術語“電耦合”不限制是指元件必須直接耦合在一起。可選地，可以在“電耦合”的元件之間提供中間元件。作為一個實例，中間元件中的一部分、全部或者沒有中間元件可以是可控的以在“電耦合”的元件之間提供低歐姆連接，并且在另一時間提供非低歐姆連接。術語“電連接”意圖描述電連接在一起的元件之間的低歐姆電連接，例如經(jīng)由金屬和/或高度摻雜的半導體的連接。
[0028]一些附圖通過在摻雜類型旁邊指示或“ + ”來指代相對摻雜濃度。舉例來說，“n_”是指小于“η”摻雜區(qū)的摻雜濃度的摻雜濃度，而“n+”摻雜區(qū)具有與“η”摻雜區(qū)相比更大的摻雜濃度。具有相同的相對摻雜濃度的摻雜區(qū)可以具有或者可以不具有相同的絕對摻雜濃度。舉例來說，兩個不同的η+摻雜區(qū)可以具有不同的絕對摻雜濃度。這也適用于例如ιΓ摻雜和P+摻雜區(qū)。在下面描述的實施例中，所示的半導體區(qū)的導電類型被表示為η型或P型，更詳細來說是η—型、η型、η+型、ρ—型、ρ型和ρ+型中的一個。在每個所示的實施例中，所示的半導體區(qū)的導電類型可以是相反的。換句話說，在下面描述的任一個實施例的替換實施例中，所示的P型區(qū)可以是η型，并且所示的η型區(qū)可以是ρ型。
[0029]諸如“第一”、“第二”等等之類的術語被用來描述各種結構、元件、區(qū)、段等等，并且不意圖進行限制。類似的術語在整個描述中指代類似的元件。
[0030]術語“具有”、“包含”、“包括”、“包括”等等是開放性的，并且所述術語指示所述元件或特征的存在，但不排除附加的元件或特征。冠詞“一個”、“一個”和“所述”意圖包括復數(shù)以及單數(shù)，除非上下文明確地另有指示。
[0031]在后面的描述中使用的術語“襯底”或“半導體襯底”可以包括具有半導體表面的任何基于半導體的結構。這些結構要理解為包括硅、絕緣體上硅(SOI)、藍寶石上硅(S0S)、摻雜的和未摻雜的半導體、由基礎半導體基部支持的娃的外延層、和其它半導體結構。半導體不一定是基于硅的。半導體還可以是硅-鍺、鍺或砷化鎵。根據(jù)本申請的實施例，通常，碳化娃(SiC)或氮化鎵(GaN)是半導體襯底材料的進一步的示例。
[0032]下面以η溝道IGBT為例來詳細描述本實用新型，其中本體區(qū)為P型而源極區(qū)為η型。然而，本實用新型可以通過互換η型和ρ型而容易地轉(zhuǎn)移到ρ溝道IGBT。
[0033]圖1，包括圖1Α，圖1B和圖1C，為依據(jù)現(xiàn)有技術的溝槽屏蔽平面柵極IGBT 100的示意截面圖，其中圖1A為現(xiàn)有技術的溝槽屏蔽平面柵極IGBT 100沿著屏蔽溝槽76的方向的截面圖，圖1B為圖1A的IGBT 100沿箭頭I的截面圖而圖1C為圖1A的IGBT 100沿箭頭II的截面圖。
[0034]如圖1A所示，提供半導體基底層30，其可包括但不限于具有第一導電類型例如η型的硅。半導體基底層30可以例如是外延層或者襯底層。半導體基底層30可以具有第二導電類型例如P型的下半導體層20。下半導體層20也可以是襯底層或者可以植入在半導體基底層30中。本體區(qū)可以形成在基底層中或者在基底層上，如下面提及的。
[0035]在本示例中，ρ型下半導體層20為IGBT器件的集電極區(qū)并且n_型基底層30為IGBT器件的漂移區(qū)。在n_型漂移區(qū)30之上設置η型摻雜區(qū)40，進而在η型摻雜區(qū)40中設置ρ型本體區(qū)50，并且在ρ型本體區(qū)50中形成η+源區(qū)51以及與η+源區(qū)51相鄰的可選P+區(qū)52。如圖1A所示，IGBT是垂直IGBT器件，其中集電極10沉積在器件的底面即集電極區(qū)20上，而發(fā)射極電極90沉積在器件的頂面即η+源區(qū)51以及可選ρ+區(qū)52上。然而，根據(jù)一個實施例，源極金屬化90也可以嵌入到所述源極區(qū)中以形成溝槽接觸(圖中未示出)。例如，通過諸如光亥IJ、蝕亥IJ、氧化以及注入等半導體工藝來形成上述的各個區(qū)。此外，在器件的頂面上設置柵極電極70，所述柵極電極70通過隔離層75而與ρ型本體區(qū)50和η型摻雜區(qū)40隔離，如圖1A所示。
[0036]需要指出的是，η型摻雜區(qū)40的形狀，位置以及摻雜分布是否均勻可以根據(jù)應用而改變。例如，η型摻雜區(qū)40可以為井狀并且包圍所述本體區(qū)。進一步，例如，η型摻雜區(qū)40的摻雜濃度是不均勻的并且所述第一摻雜區(qū)的最高摻雜濃度區(qū)域位于本體區(qū)之下。
[0037]參照圖1Β，示出了圖1A的IGBT 100沿箭頭I的截面圖。如圖1B所示，在IGBT100的單元區(qū)域中還設置了從頂面延伸到漂移區(qū)30中的溝槽76，并且在溝槽76中設置了通過隔離層75而與柵極電極70隔離的且與發(fā)射極電極90連接(在圖中未示出)的屏蔽電極77，其中在圖1A中的兩條虛線分別示出了溝槽76和屏蔽電極77在器件中的深度位置。需要指出的是，溝槽76可以例如內(nèi)襯有諸如氧化物等的介電層74。介電層74 (也稱為溝槽絕緣結構)將屏蔽電極77與本體區(qū)(等等)彼此絕緣并且將屏蔽電極77與η型摻雜區(qū)40和η_型漂移區(qū)30絕緣。進一步，隔離層75水平延伸、位于器件頂部上且將至少部分源區(qū)51、本體區(qū)50和η型慘雜區(qū)40與棚極電極70隔尚。隔尚層75例如可以是層間電介質(zhì)層(ILD)0溝槽絕緣結構74例如可以包括場氧化物。
[0038]圖1C為圖1A的IGBT 100沿箭頭II的截面圖。除了頂部結構略有不同之外，圖1C在結構上基本上與圖1B類似。具體而言，在圖1C中從上到下分別為發(fā)射極電極90、任選P+區(qū)52、本體區(qū)50、η型摻雜區(qū)40等而在圖1B中從上到下分別為柵極電極70、隔離層75、η+源區(qū)51、本體區(qū)50、η型摻雜區(qū)40等。
[0039]在一個實施例中，發(fā)射極電極90和集電極10可以由作為主要成分的鋁Al、銅Cu或招或銅的合金(例如AlS1、AlCu或AlSiCu)構成或者包含作為主要成分的招Al、銅Cu或鋁或銅的合金(例如AlS1、AlCu或AlSiCu)。根據(jù)其它實施例，發(fā)射極電極90和集電極10可以包含作為主要成分的鎳N1、鈦T1、銀Ag、金Au、鉬Pt和/或鈀Pd。例如，發(fā)射極電極90和集電極10可以包括兩個或更多個子層，每個子層都包含了作為主要成分的N1、T1、Ag、Au、Pt、Pd和/或其合金中的一個或多個。在一個實施例中，柵極電極70與屏蔽電極77的材料可以是高導電材料，例如摻雜半導體材料，例如摻雜多晶硅。
[0040]在一個實施例中，隔離層75可以包括一個或更多子層，例如粘合層、緩沖層和/或擴散阻擋層。根據(jù)一個實施例，隔離層75包括熱生長的氧化硅層。隔離層75可以進一步包括擴散阻擋層，例如氮化硅或氮氧化硅層。
[0041]圖2，包括圖2A和圖2B，為依據(jù)本實用新型的一個實施例的與圖1的TSPG-1GBT100類似但具有圍繞溝槽276底部的附加第一類型(與本體區(qū)250相同摻雜類型，比如P型)摻雜區(qū)273的TSPG-1GBT 200的示意截面圖，其中圖2A為具有平面柵極的TSPG-1GBT200在本體間區(qū)中的截面圖(位置類似于圖1所示的箭頭III)，圖2B為具有平面柵極的TSPG-1GBT 200在本體區(qū)中的截面圖(位置類似于圖1所示的箭頭I)。
[0042]如圖2所示，溝道區(qū)沿著隔離層275即柵極電介質(zhì)下方橫向地延伸，并且屏蔽電極277通過溝槽絕緣結構274而與漂移區(qū)230和本體區(qū)240絕緣，其中與圖1的IGBT 100相t匕，圖2的TSPG-1GBT 200在屏蔽電極溝槽276的底部引入了附加的P摻雜區(qū)273，從而在在屏蔽電極溝槽276的底部引入了 pn結，該pn結不連接到器件端子即是浮置的并且還延伸到在場溝槽276之間的臺面區(qū)中。
[0043]另外，需要指出的是，附加的P摻雜區(qū)273的摻雜濃度應當高得足以在器件兩端支持擊穿電壓時不被耗盡，并且附加的P摻雜區(qū)273的形狀可以例如是圍繞溝槽276底部的環(huán)形或其它形狀。在圖2A中，自上而下各層分別為柵極電極270、柵極電介質(zhì)275、η摻雜區(qū)240等等，而在圖2Β中，自上而下各層分別為柵極電介質(zhì)275、源極區(qū)251、本體區(qū)250、η摻雜區(qū)240等，其中為了清楚起見，沒有繪制出全部細節(jié)。同樣為了簡潔清楚起見，在此省略了對與圖1中對應的部分的描述。
[0044]圖3為依據(jù)本實用新型的一個實施例的與圖2的TSPG-1GBT 200類似但具有溝槽376中的柵極電極378的TSPG-1GBT 300的示意截面圖，其中圖3為該TSPG-1GBT垂直于屏蔽電極溝槽方向的在本體區(qū)中的截面圖。與圖2的TSPG-1GBT 200相比，TSPG-1GBT 300在溝槽376中具有分裂的電極，即柵極電極378和屏蔽電極377，并且柵極電極378電連接到平面柵極(在本圖中未示出)。
[0045]因此，類似地在圖3中，自上而下各層分別為柵極電介質(zhì)375、源極區(qū)351、本體區(qū)350、n摻雜區(qū)340、附加的P摻雜區(qū)373等，其中為了清楚起見，沒有繪制出全部細節(jié)。同樣為了簡潔清楚起見，在此省略了對與圖2中對應的部分的描述。
[0046]類似地，屏蔽電極377通過屏蔽電介質(zhì)374而在溝槽376底部與附加的P摻雜區(qū)373絕緣。
[0047]根據(jù)上述的實施例，這種措施具有如下幾個積極效果:
[0048]首先，在溝槽底部的漂移區(qū)與屏蔽電極之間的電壓降被減小并且被固定到特定值，該值由本體區(qū)350和作為漂移區(qū)的一部分的η摻雜區(qū)340形成的pn結與由漂移區(qū)(240或230，取決于設計)和浮置摻雜區(qū)373形成的pn結之間的最小距離的設計確定。這個電壓降比在沒有附加的浮置摻雜區(qū)273、373的情形時更小。
[0049]其次，橫跨溝槽底部電介質(zhì)274、374的電壓降沿著溝槽276、376被對稱化至任意值。在沒有附加的浮置摻雜區(qū)273、373時，在平面即橫向溝道區(qū)的情況下，橫跨溝槽底部電介質(zhì)274、374的電壓降隨著到本體區(qū)和漂移區(qū)之間形成的pn結的距離而變化。
[0050]第三，在屏蔽電極溝槽的邊緣處的場聚集將被減小并且不再由溝槽幾何結構確定而是由附加的浮置摻雜區(qū)的(擴散)輪廓確定。
[0051 ] 最后，在比如IGBT的雙極型器件的情況下，附加的pn結將導致屏蔽電極之間的距離的有效減小，從而改進雙極等離子體濃度以得到較低的傳導損耗。
[0052]根據(jù)本實用新型的一個實施例，溝槽底部電介質(zhì)274、374層的厚度與溝道區(qū)中的柵極電介質(zhì)或氧化物厚度相同。
[0053]根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施例，如圖1和圖2所示，附加的浮置摻雜區(qū)273、373向上延伸到較高η摻雜區(qū)240、340 (作為漂移區(qū)230、330的上部區(qū))中，即延伸到溝槽屏蔽電極之間的臺面區(qū)中。
[0054]根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施例，附加的浮置摻雜區(qū)273、373通過向溝槽底部的注入(在形成溝槽之后且在溝槽填充有電極材料之前，優(yōu)選地在形成最終的溝槽底部電介質(zhì)之前)接著是擴散步驟而形成。
[0055]需要指出的是，根據(jù)本實用新型的進一步實施例，器件的垂直布局還可以包括摻雜類型與漂移區(qū)相同的較高摻雜的場阻止區(qū)(未示出)，其位于漂移區(qū)230或330與漏極/集電極區(qū)220、320之間。
[0056]圖4，包括圖4A和圖4B，為依據(jù)本實用新型的一個實施例的與圖2的TSPG-1GBT200類似但還具有圍繞附加第一類型(比如P型)摻雜區(qū)473的第二類型(比如η型)摻雜區(qū)472的TSPG-1GBT 400的示意截面圖，其中圖4Α為具有平面柵極的TSPG-1GBT 400在本體間區(qū)中的截面圖，而圖4B為具有平面柵極的TSPG-1GBT 400在本體區(qū)中的截面圖。
[0057]與圖2的TSPG-1GBT 200相比，TSPG-1GBT 400還包括附加的η型摻雜區(qū)472，所述附加的η型摻雜區(qū)472鄰接或至少靠近所述附加的P型摻雜區(qū)473。同樣，附加的ρ型摻雜區(qū)473也圍繞屏蔽電極溝槽的底部。類似地在圖4Β中，自上而下各層分別為柵極電介質(zhì)475、源極區(qū)451、本體區(qū)450、η摻雜區(qū)440、附加的ρ摻雜區(qū)473、附加的η型摻雜區(qū)472等，其中為了清楚起見，沒有繪制出全部細節(jié)。同樣為了簡潔清楚起見，在此省略了對與圖2中對應的部分的描述。
[0058]需要指出的是，附加的η型摻雜區(qū)472可以具有與附加的P型摻雜區(qū)473至少部分地共形的形狀，并且在橫向上可以變化，如圖4Α和圖4Β所示，在兩個不同橫向位置的截面中，附加的η型摻雜區(qū)472的輪廓可以不同。
[0059]鄰接或至少靠近所述附加的ρ型摻雜區(qū)473的附加的η型摻雜區(qū)472的引入可以實現(xiàn)在這個區(qū)域中阻斷電壓的明確減小。這個區(qū)域中的這種受控擊穿可以充當穿通二極管，其避免例如柵極氧化物的雪崩誘導惡化。此外，在器件的關斷期間的電流/電壓振蕩可以通過如上措施而加以減小。
[0060]根據(jù)上述的實施例，本實用新型的上述器件可以獲得良好的阻斷性能以及在器件的導通狀態(tài)期間較低的電壓降。
[0061]此外，根據(jù)本實用新型的各個實施例的器件可以包括:進一步的η型摻雜區(qū)(圖中未示出)，位于充當漂移區(qū)的基底層30、230、330、430與充當集電極區(qū)的下部半導體層20、220、320、420 之間。
[0062]雖然上文以IGBT的實施例對本實用新型進行了描述，但是本實用新型同樣也可應用于其它類型的功率器件諸如M0SFET，不同之處在于所述單元場區(qū)包括至少一個場效應晶體管結構而非IGBT結構。
[0063]盡管參照各個附圖，各個區(qū)域的典型形狀是條狀的，但也可以是圍繞的設計，或者是正方形、矩形、環(huán)形或其組合。
[0064]要理解，在這里描述的各種實施例的特征可以被相互組合，除非具體地另有指出。
[0065]雖然已經(jīng)在這里示意并且描述了具體實施例，但是本領域普通技術人員將會理解，在不偏離本實用新型的范圍的情況下，各種可替代的和/或等價的實現(xiàn)可以代替所示出和描述的具體實施例。該申請旨在覆蓋在這里討論的具體實施例的任何修改或者變化。因此，本實用新型旨在僅由權利要求及其等價物限制。
【權利要求】
1.一種功率半導體器件(200)，其特征在于所述功率半導體器件包括: 第一導電類型的基底層(230)，具有第二導電類型的下部半導體層(220)； 基底層(230)中的有源區(qū)，包括: 第二導電類型的本體區(qū)(250); 第一導電類型的源極區(qū)(251)，位于本體區(qū)中； 發(fā)射極電極，電連接到所述源極區(qū)； 從基底層(230 )的頂部向下延伸的溝槽(276 )，內(nèi)襯有溝槽電介質(zhì)(274 )并且含有屏蔽電極(277)，所述屏蔽電極(277)電連接到所述發(fā)射極電極(290)； 第二導電類型的附加摻雜區(qū)(273)，至少布置在所述溝槽電介質(zhì)的一部分處；和 柵極(270)，至少部分形成在至少一部分源極區(qū)和本體區(qū)上方并且與所述屏蔽電極(277)電絕緣。
2.如權利要求1所述的功率半導體器件，其特征在于，附加摻雜區(qū)(273)布置在溝槽(276)的底部。
3.如權利要求2所述的功率半導體器件，其特征在于，附加摻雜區(qū)(273)圍繞溝槽(276)的底部。
4.如權利要求1所述的功率半導體器件，其特征在于還包括:具有第一導電類型的第三摻雜區(qū)(472 )，圍繞所述附加摻雜區(qū)(273 )的底部。
5.如權利要求1所述的功率半導體器件，其特征在于進一步包括:第一導電類型的第一摻雜區(qū)(240)，至少部分位于本體區(qū)之下且在至少部分基底層(230)之上并且其中所述溝槽(276 )延伸到基底層中的深度比第一摻雜區(qū)(240 )深。
6.如權利要求5所述的功率半導體器件，其特征在于，所述第一摻雜區(qū)的摻雜濃度是不均勻的并且所述第一摻雜區(qū)的最高摻雜濃度區(qū)域是在本體區(qū)下面。
7.如權利要求5或6所述的功率半導體器件，其特征在于，所述附加摻雜區(qū)(273)延伸到所述第一摻雜區(qū)(240)中。
8.如權利要求1所述的功率半導體器件，其特征在于進一步包括:第二導電類型的第二摻雜區(qū)(52)，位于本體區(qū)(50)的頂部，與所述源極區(qū)(51)橫向相鄰或者不相鄰，并且電連接到所述發(fā)射極電極。
9.如權利要求1所述的功率半導體器件，其特征在于，所述溝槽(276)還包括柵極電極(378 )，所述柵極電極(378 )與所述屏蔽電極(377 )電絕緣并且與柵極(270 )連接。
10.如權利要求5所述的功率半導體器件，其特征在于，所述第三摻雜區(qū)(472)具有與摻雜區(qū)(273)至少部分地共形的形狀并且能夠具有在橫向上變化的輪廓。
11.如權利要求1所述的功率半導體器件，其特征在于，所述發(fā)射極電極(290)嵌入到所述源極區(qū)中以形成溝槽接觸(490 )。
12.如權利要求1-6，8-11中任一項所述的功率半導體器件，其特征在于，所述半導體器件為垂直型功率器件并且包括位于基底層底部且與下部半導體層(220)接觸的集電極(210)。
13.如權利要求1-6，8-11中任一項所述的功率半導體器件，其特征在于，所述功率半導體器件還包括:具有第一導電類型的第四摻雜區(qū)，位于作為漂移區(qū)的基底層與作為集電極區(qū)的下部半導體層之間。
【文檔編號】H01L29/06GK204011433SQ201420301640
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權日:2014年6月9日
【發(fā)明者】H-J.舒爾策, F.普菲爾施, H.許斯肯 申請人:英飛凌科技股份有限公司