專利名稱：具有改善的軟度的半導體組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的實施例涉及半導體組件，尤其是雙極功率半導體組件。
背景技術：
比如功率二極管、功率IGBT (絕緣柵雙極晶體管)或功率晶閘管的雙極功率半導體組件包括第一導電類型的第一發(fā)射極區(qū)域、第二導電類型的第二發(fā)射極以及布置在第一和第二發(fā)射極區(qū)域之間的第一或第二導電類型的基極或漂移區(qū)域?；鶚O區(qū)域具有比第一和第二發(fā)射極區(qū)域低的摻雜濃度。當組件處于導通狀態(tài)或開態(tài)時，第一導電類型的電荷載流子從第一發(fā)射極區(qū)域注入到基極區(qū)域，且第二導電類型的電荷載流子從第二發(fā)射極區(qū)域注入到基極區(qū)域。這些電荷載流子在基極區(qū)域中形成電荷載流子等離子體。具有第一和第二
導電類型的電荷載流子的該等離子體導致開態(tài)中組件的低電阻。例如，當存在導致二極管正向偏置的電壓時，二極管處于開態(tài)(on state)，且當電壓導致二極管反向偏置時，二極管處于關態(tài)(off state)。在從正向偏置狀態(tài)向反向偏置狀態(tài)轉變期間，即當二極管從開態(tài)向關態(tài)轉變時，形成電荷載流子等離子體的這些電荷載流子從基極區(qū)域移除。這稱為反向恢復。在反向恢復期間，從基極區(qū)域移除電荷載流子導致的反向恢復電流流經組件。當電荷載流子已經被移除時，該電流最終降為零。在其趨向于零時，該反向恢復的斜率限定了組件的軟度(softness)。斜率越陡，二極管的反向恢復行為越不“軟”。軟行為是所期望的，因為陡的斜率導致連接到組件的寄生電感中的電壓過沖和/或導致擺動(oscillation)或振蕩(ringing)。

發(fā)明內容
一個實施例涉及一種半導體組件，其具有半導體本體、半導體本體中的第一導電類型的第一發(fā)射極區(qū)域、在半導體本體的垂直方向與第一發(fā)射極區(qū)域相距一定距離布置的第二導電類型的第二發(fā)射極區(qū)域以及布置在第一和第二發(fā)射極區(qū)域之間且具有比第一和第二發(fā)射極區(qū)域低的摻雜濃度的第二導電類型的基極區(qū)域。半導體組件還包括布置在基極區(qū)域中的第二導電類型的第一場停止區(qū)以及布置在基極區(qū)域中的第二導電類型的第二場停止區(qū)。第二場停止區(qū)在半導體本體的垂直方向與第一場停止相距一定距離布置，且第一場停止區(qū)布置在第二場停止區(qū)和第二發(fā)射極區(qū)之間。而且，第二場停止區(qū)包括在半導體本體的至少一個水平方向彼此相距一定距離布置的多個場停止區(qū)部分。當閱讀下面的詳細描述且當查看附圖時，本領域技術人員將意識到附加特征和優(yōu)點。


現(xiàn)在將參考附圖解釋示例。附圖用于說明基本原理，所以僅說明了理解基本原理所必須的方面。附圖沒有按比例繪制。在附圖中，相同的參考字符指示相似的特征。圖I說明具有布置在基極區(qū)域中的兩個場停止區(qū)的半導體組件的示意性剖面圖；圖2說明根據(jù)第一實施例的場停止區(qū)中的第二場停止區(qū)的水平示意性剖面 圖3說明根據(jù)第二實施例的場停止區(qū)中的第二場停止區(qū)的水平示意性剖面 圖4說明具有布置在基極區(qū)域中的兩個場停止區(qū)且具有發(fā)射極短路區(qū)域的半導體組件的垂直示意性剖面圖； 圖5說明根據(jù)第一實施例的發(fā)射極短路區(qū)域的水平示意性剖面 圖6說明根據(jù)第二實施例的發(fā)射極短路區(qū)域的水平示意性剖面 圖7包括圖7A至7C，說明根據(jù)圖4的半導體組件的電學特性；
圖8說明根據(jù)第三實施例的半導體組件的垂直示意性剖面 圖9說明根據(jù)第四實施例的半導體組件的垂直示意性剖面圖；以及圖10說明實現(xiàn)為IGBT且具有布置在基極區(qū)域中的第一和第二場停止區(qū)的半導體組件的垂直示意性剖面圖。
具體實施例方式圖I示意性說明半導體組件、尤其是雙極功率半導體組件的垂直剖面圖。半導體組件包括半導體本體100，該半導體本體100具有第一表面101和與第一表面101相對的第二表面102。半導體本體100能夠包括諸如硅(Si)等常規(guī)半導體材料。圖I說明通過半導體本體100的垂直剖面，該剖面是垂直于第一和第二表面101、102延伸的垂直剖平面中的剖面。圖I中說明的半導體組件實現(xiàn)為二極管。然而，這僅是示例。此處參考二極管解釋的基本原理也可應用于諸如IGBT或晶閘管、尤其是GTO (門極關斷晶閘管)的其他雙極半導體組件。參考圖1，半導體組件包括第一發(fā)射極區(qū)域11、第二發(fā)射極區(qū)域12和基極區(qū)域20。基極區(qū)域在半導體本體100的垂直方向V布置在第一發(fā)射極區(qū)域11和第二發(fā)射極區(qū)域12之間。第一發(fā)射極區(qū)域11具有第一導電類型，第二發(fā)射極區(qū)域12具有第二導電類型，且基極區(qū)域20具有第一和第二導電類型其中之一但具有比第一和第二發(fā)射極區(qū)域11、12低的摻雜濃度。在圖I中說明的實施例中，第一發(fā)射極區(qū)域11鄰接半導體本體100的第一表面101，且第二發(fā)射極區(qū)域12鄰接第二表面102。第一接觸電極41能夠布置在第一表面101上以電學接觸第一發(fā)射極區(qū)域11，且第二接觸電極42能夠布置在第二表面102上以電學接觸第二發(fā)射極區(qū)域12。接觸電極41、42能夠像常規(guī)接觸電極那樣實現(xiàn)且能夠包括諸如金屬(例如鎢、銅或鋁)或高摻雜多晶半導體材料(例如多晶硅)之類的常規(guī)接觸材料。第一接觸電極41形成半導體組件的第一端子，且第二接觸電極42形成二極管的第二端子。僅用于解釋目的，假設基極區(qū)域20的導電類型對應于第二發(fā)射極區(qū)域12的導電類型。而且，假設第一發(fā)射極區(qū)域11的第一導電類型是P型，且基極區(qū)域20和第二發(fā)射極區(qū)域12的第二導電類型是η型。在這種情況中，在第一發(fā)射極區(qū)域11和基極區(qū)域20之間形成PN結，第一接觸電極41形成陽極端子Α、且第二接觸電極42形成二極管的陰極端子K。導電類型可以反轉和/或基極區(qū)域20的導電類型可以對應于第一發(fā)射極區(qū)域11而不是第二發(fā)射極區(qū)域12的導電類型?；鶚O區(qū)域20的摻雜濃度例如處于IO12 CnT3至IO15 cnT3的范圍內，第一發(fā)射極區(qū)域11的摻雜濃度例如處于IO17 cm_3至IO21 cm_3的范圍內。第二發(fā)射極區(qū)域12的摻雜濃度例如處于IO17 cm_3至IO21 cm_3的范圍內，或第二發(fā)射極區(qū)域21中的摻雜劑劑量例如處于IO14cm—2至IO15 cm—2的范圍內。參考圖1，半導體組件還包括兩個場停止區(qū)，即第一場停止區(qū)31和第二場停止區(qū)32。兩個場停止區(qū)31、32具有與基極區(qū)域20相同的導電類型，即第二導電類型，但是具有比基極區(qū)域20高的摻雜濃度。根據(jù)一個實施例，場停止區(qū)31、32的(峰值)摻雜濃度處于IO15 cm—3 至 IO21 cm—3 的范圍內。第二場停止區(qū)32包括在半導體本體100的至少一個水平方向h彼此相距一定距離布置的多個場停止區(qū)部分，它們之間布置基極區(qū)域20的部分21。布置在第一場停止區(qū)31和第二場停止區(qū)32之間的基極區(qū)域20的部分22在下文中被稱為第一中間區(qū)域22。在圖I中說明的實施例中，第一場停止區(qū)31在半導體本體100的垂直方向與第二發(fā)射極區(qū)域12相距一定距離布置。布置在第二發(fā)射極區(qū)域12和第一場停止區(qū)31之間的基極區(qū)域20的部分23在下文中被稱為第二中間區(qū)域23。根據(jù)另一實施例(未示出)，第一場停止區(qū)31鄰接第二發(fā)射極區(qū)域12，使得在該實施例中沒有第二中間區(qū)域。
基極區(qū)域20具有垂直長度或厚度dl。該垂直長度影響二極管的電壓阻斷能力。電壓阻斷能力對應于在沒有雪崩擊穿發(fā)生的情況下能夠在陽極端子A和陰極端子K之間施加的最大反向偏置電壓。反向偏置電壓是在反方向偏置PN結的電壓。在圖I中說明的實施例中，反向偏置電壓是陽極端子A和陰極端子K之間的負電壓Vffi?；鶚O20的垂直長度dl因此與期望的電壓阻斷能力相關。作為經驗法則dl = VB^10Mffl/100V，其中是期望的電壓阻斷能力。根據(jù)一個實施例，第一場停止區(qū)31和第二場停止區(qū)32之間的垂直距離d2在2Mm和20Mm之間。根據(jù)另一實施例，第一場停止區(qū)31和第二場停止區(qū)32之間的垂直距離d2在基極區(qū)域20的垂直長度dl的1%和10%之間。第二發(fā)射極區(qū)域12和第一場停止區(qū)31之間的垂直距離d3例如處于5Mm至15ΜΠ1的范圍內。第二發(fā)射極12和第二場停止區(qū)32之間的總距離d2+d3例如在IOMm和40Mm之間。根據(jù)另一實施例，第二發(fā)射極區(qū)域12和第二場停止區(qū)32之間的距離例如在基極區(qū)域20的垂直長度dl的2%和25%之間、尤其在2%和20%之間。因而，相對于第一發(fā)射極區(qū)域11，第一和第二場停止區(qū)域31、32更靠近第二發(fā)射極區(qū)域12布置。各個區(qū)域之間的距離是各個摻雜區(qū)域具有其最高(峰值)摻雜濃度的這些位置之間的距離。如果個別區(qū)域具有恒定的摻雜濃度，從該區(qū)域的中間(中心)計算從該區(qū)域到其他區(qū)域的距離。根據(jù)一個實施例，第二發(fā)射極12和第一場停止區(qū)31之間的垂直距離d3至少對應于第二發(fā)射極區(qū)域12的垂直厚度d4。第二發(fā)射極區(qū)域的垂直厚度d4例如在IMm至IOMm的范圍內。能夠使用用于制造二極管的發(fā)射極區(qū)域和場停止區(qū)的常規(guī)方法制造第一和第二發(fā)射極區(qū)域11、12以及兩個場停止區(qū)31、32。例如可以通過經由第二表面102向基極區(qū)域20注入摻雜劑顆粒制造第一和第二場停止區(qū)31、32。能夠通過適當?shù)剡x擇注入能量調節(jié)這兩個場停止區(qū)31、32之間的相互距離以及它們到第二表面的距離。能夠通過在注入過程中使用掩模(未示出)獲得第二場停止區(qū)32的多個分離的部分。掩模具有開口，其中第二場停止區(qū)32的各個場停止區(qū)部分的大小和位置通過掩模中開口的大小和位置限定。圖2示出半導體組件在穿過第二場停止區(qū)32的水平剖平面A-A中的水平剖面圖。在圖2中說明的實施例中，第二場停止區(qū)32的各個場停止區(qū)部分具有矩形、尤其是方形的幾何形狀。然而，這僅是示例。場停止區(qū)部分32也可以使用不同于矩形幾何形狀的幾何形狀實現(xiàn)，諸如橢圓形幾何形狀、圓形幾何形狀或多邊形幾何形狀。根據(jù)圖3中說明的另一實施例，場停止區(qū)部分32具有條形幾何形狀。兩個相鄰場停止區(qū)部分32之間的最小相互距離例如約為2Mm。圖I至3均僅說明半導體本體100的一部分。未示出的是在半導體本體100的水平方向終止半導體組件的邊緣區(qū)域或邊緣終止。常規(guī)邊緣終止能夠與半導體本體結合使用，使得在此方面無需進一步解釋。第一場停止區(qū)31也布置在邊緣區(qū)域中?？蛇x地，第二場停止區(qū)32也布置在邊緣區(qū)域中。參考圖2和3，第二場停止區(qū)32的每一個部分都具有水平平面中的面積，其中第二場停止區(qū)32的總面積是這些各個部分面積的總和。而且，橫向地布置在場停止區(qū)部分32之間的基極區(qū)域20的部分21具有總面積。基極區(qū)域部分21的總面積a21和第二場停止 區(qū)32的場停止區(qū)部分的總面積a32之間的比r例如在a21 :a32 = 10:1和a21 :a32=l: 10之間、尤其在a21: a32=3:1和a21: a32=l: 3之間。圖4示出根據(jù)另一實施例的半導體組件的垂直剖面圖。圖4中說明的組件是圖I中說明的組件的修改，使得原先關于圖I的組件的各個半導體區(qū)域的摻雜濃度、摻雜劑類型、距離或幾何形狀等解釋的一切方面相應地應用于圖4的組件。與圖I的組件相比較，圖4的組件附加地包括與第一發(fā)射極區(qū)域11相同導電類型且因此與基極區(qū)域20的摻雜類型互補的摻雜類型的發(fā)射極短路區(qū)域50。發(fā)射極短路區(qū)域50在垂直方向從第二接觸電極42延伸通過第二發(fā)射極區(qū)域12。發(fā)射極短路區(qū)域50的摻雜濃度例如處于IO17CnT3至IO21CnT3的范圍內。摻雜濃度尤其在IO18CnT3和IO19CnT3之間。根據(jù)一個實施例(未示出)，發(fā)射極短路區(qū)域50在水平方向鄰接第二發(fā)射極區(qū)域12的部分。根據(jù)另一實施例(圖4中說明)，基極區(qū)域20的部分24在水平方向布置在發(fā)射極短路區(qū)域50和第二發(fā)射極區(qū)域12的各個部分之間。圖5說明圖4的組件在穿過第二發(fā)射極區(qū)域12的水平剖平面B-B中的水平剖面圖。在該實施例中，發(fā)射極短路區(qū)域50具有矩形、尤其是方形的幾何形狀且在水平方向彼此相距一定距離布置。然而，發(fā)射極短路區(qū)域50也可以具有不同于矩形幾何形狀的幾何形狀，諸如橢圓形幾何形狀、圓形幾何形狀或多邊形幾何形狀。根據(jù)圖6中說明的另一實施例，發(fā)射極短路區(qū)域50具有條形幾何形狀。場停止區(qū)32部分的幾何形狀能夠與發(fā)射極短路區(qū)域50的幾何形狀無關。然而，第二場停止區(qū)32的場停止區(qū)部分可以至少部分地與發(fā)射極短路區(qū)域50重疊。就此方面而言，“重疊”意味著發(fā)射極短路區(qū)域50其中至少一些具有部分，在該部分上方布置一個場停止區(qū)部分32的至少一部分。換句話說，第二場停止區(qū)32的場停止區(qū)部分在發(fā)射極短路區(qū)域50上的垂直投影至少部分地覆蓋發(fā)射極短路區(qū)域50?，F(xiàn)在解釋圖I和4的半導體組件的操作原理。當在陽極端子A和陰極端子K之間施加正電壓(Vak > O)時，組件處于開態(tài)或正向偏置狀態(tài)。在這種情況中，第一發(fā)射極區(qū)域11和基極區(qū)域20之間的PN結正向偏置，且電流Iak在陽極端子A和陰極端子K之間流動。二極管的正向偏置狀態(tài)中該電流Iak的方向如圖I和4所示。當在陽極端子A和陰極端子K之間施加負電壓(Vak < O)時，二極管處于關態(tài)或反向偏置狀態(tài)。在這種情況中，空間電荷區(qū)域從第一發(fā)射極區(qū)域11和基極區(qū)域20之間的PN結開始在基極區(qū)域20中擴展?？臻g電荷區(qū)域在半導體本體100的垂直方向V的寬度與施加的反向偏置電壓的絕對值相關。當反向偏置電壓低于二極管的電壓阻斷能力時，電流Iak為零。當二極管處于開態(tài)時，第一發(fā)射極11向基極區(qū)域20注入第一類型的電荷載流子，且第二發(fā)射極12向基極區(qū)域20注入第二類型的電荷載流子。在上面參考圖I和4給出的示例中，第一類型的電荷載流子是P型電荷載流子(空穴)且第二類型的電荷載流子是η型電荷載流子(電子)。這些電荷載流子在基極區(qū)域20中形成電荷載流子等離子體，該電荷載流子等離子體導致二極管的低導通電阻。二極管的導通電阻是二極管處于開態(tài)(正向偏置狀態(tài))時陽極端子A和陰極端子K之間的歐姆電阻。當通過施加反向偏置電壓使得二極管從開態(tài)切換到關態(tài)時，形成電荷載流子等離子體的電荷從基極區(qū)域20移除。該過程被稱為反向恢復。在反向恢復期間，電流Iak改變其極性，使得在反向恢復期間，負電流(Iffi < O)流動。在電流下降到零之前，該負電流的絕對值首先增加，直到絕對值到達最大值。尤其相 關的是當它下降到零時反向恢復具有的斜率。尤其關鍵的是反向恢復電流突然下降到零的反向恢復情景(scenario)。電流的這些突變可能導致連接到二級管的負載電感或寄生電感(在圖I和4中未示出)的電壓過沖或可能導致擺動或振蕩。當在反向恢復過程中從基極區(qū)域20到第一和第二發(fā)射極區(qū)域11、12的電荷載流子的流動突然中斷時，反向恢復電流可能突然下降為零。在根據(jù)圖I和4的二極管中防止了電荷載流子流的這種突然中斷。在這些組件中，基極區(qū)域20的第一中間區(qū)域22用作用于電荷載流子、尤其是少數(shù)電荷載流子的緩沖區(qū)域。在上面結合圖I和4給出的示例中，少數(shù)電荷載流子是P型電荷載流子。這些少數(shù)電荷載流子在第一中間區(qū)域22中被“緩沖”，直到少數(shù)電荷載流子從第一發(fā)射極區(qū)域11和第二場停止區(qū)32之間的基極區(qū)域20移除。此時，少數(shù)電荷載流子從第一中間區(qū)域22中的貯存器(reservoir)提供，且因此防止到第一發(fā)射極區(qū)域11的少數(shù)電荷載流子流被突然中斷。在根據(jù)圖4的組件中，發(fā)射極短路區(qū)域50在反向恢復過程中向基極區(qū)域20注入少數(shù)電荷載流子，且因而向第一中間區(qū)域22中的貯存器供應少數(shù)電荷載流子。反向恢復過程中少數(shù)電荷載流子的該注入附加地幫助“軟化”反向恢復行為。通過發(fā)射極短路區(qū)域50的少數(shù)電荷載流子的注入在反向恢復過程快結束時被中斷，此時在中間區(qū)域22的貯存器中仍存在可用的少數(shù)電荷載流子，結果是這些少數(shù)電荷載流子在反向恢復過程快結束時幫助“軟化”反向恢復過程，這意味著在通過發(fā)射極短路區(qū)域50注入少數(shù)電荷載流子之后停止?，F(xiàn)在將參考圖7A解釋圖4的半導體組件的操作原理。圖7A示出在針對不同反向偏置電壓的反向恢復過程中陽極和陰極端子A、K之間的電壓Vak以及電流Iak的時序圖。二極管的電壓阻斷能力為1，700V、基極區(qū)域20的垂直長度dl為130μπι、發(fā)射極短路區(qū)域50的摻雜劑劑量為I. 24 · 1014cm_2、第二發(fā)射極區(qū)域12的摻雜劑量為I · IO15CnT2且基極區(qū)域20的摻雜濃度為2. 66 · 1013cm_3，針對該二極管獲得圖7A的時序圖。二極管的正向電壓是Vf = I. 8V。評估的二極管的第一發(fā)射極區(qū)域12和第一場停止區(qū)31之間的垂直距離d3是 且第二發(fā)射極區(qū)域12和第二場停止區(qū)32之間的距離是12ΜΠ1。圖7a示出在4個不同反向偏置電壓，即 Vkbi = 350V, Veb2 = 600V, Veb3 = 900V 和 V謝=1200V，電壓 Vffi 和電流 Iak的時序圖。這些電壓在反向恢復過程結束時存在于陽極端子A和陰極端子K之間。從圖7A可以看出，在反向恢復過程開始時，電流Iffi下降以呈現(xiàn)負值。在負電流的絕對值下降(直至IJ反向恢復電流達到零)之前，電流Iffi的絕對值首先增加，直到達到負最大值。參考圖7A，反向恢復過程中的峰值電流，即二極管電流Iak的絕對值的最大值與反向偏置電壓相關，峰值電流的大小隨著反向偏置電壓的增加而增力卩。在反向恢復過程中尤其關鍵的是反向恢復電流減小到零。從圖7A能夠看出，在反向恢復過程快結束時,沒有出現(xiàn)電流Iffi的陸電流斜率。這不同于不包括第一和第二場停止區(qū)的半導體組件。除了僅具有一個場停止區(qū)(其對應于圖I和4的組件中的第一場停止區(qū)31)外與獲得圖7A中的時序圖的二極管相同的那些二極管，圖7B和7C示出針對它們在反向恢復過程中電壓Vak和電流Iak的時序圖。在圖7B中說明時序圖的第一二極管中，第二發(fā)射極和唯
--個場停止區(qū)之間的垂直距離是12Mm，在圖7C中說明時序圖的第二二極管中，第二發(fā)射
極和唯一一個場停止區(qū)之間的垂直距離是6Mm。從圖7B和7C可以看出，在這些二極管中，至少在一些不同反向偏置電壓處，在反向恢復過程快結束時出現(xiàn)電流Iak的陡斜率或甚至擺動。圖8示出根據(jù)另一實施例的半導體組件的垂直剖面。在該組件中，第一場停止區(qū)31也包括彼此相距一定距離布置的多個場停止區(qū)部分。第一場停止區(qū)31的場停止區(qū)部分的幾何形狀可以對應于第二場停止區(qū)32的場停止區(qū)部分的幾何形狀。然而，兩個場停止區(qū)31、32的場停止區(qū)部分的形式或幾何形狀還能夠彼此不同。第一和第二場停止區(qū)31、32重疊，這意味著基極區(qū)域31沒有部分在垂直方向從第一發(fā)射極區(qū)域11到第二發(fā)射極區(qū)域12而不被第一和第二場停止區(qū)31、32其中至少之一的至少一個部分中斷。在圖1、4和8中說明的實施例中，一個場停止區(qū)的場停止區(qū)部分布置在半導體本體100的同一水平平面內。然而，這僅是示例。根據(jù)圖9中說明的另一實施例，一個場停止區(qū)(諸如圖9中說明的第二場停止區(qū)32)的各個場停止區(qū)部分能夠在半導體本體100的垂直方向彼此偏移地布置。垂直偏移例如處于幾微米的范圍內，如O. 5Mm至10Mm。提供兩個場停止區(qū)(諸如圖1、4、8和9中示出的在半導體本體的垂直方向彼此相距一定距離布置的第一和第二場停止區(qū)31、32)的基本概念不限于用在二極管中。該概念還能夠結合諸如晶閘管或IGBT的其他雙極半導體組件使用。圖10說明IGBT的垂直剖面圖。像二極管一樣，IGBT包括第一發(fā)射極區(qū)域11、第二發(fā)射極區(qū)域12和布置在第一和第二發(fā)射極區(qū)域11、12之間的基極區(qū)域20。第一發(fā)射極區(qū)域11還能夠被稱為源極區(qū)域，第二發(fā)射極區(qū)域12還能夠被稱為漏極區(qū)域。在IGBT中，基極區(qū)域20具有與第一發(fā)射極區(qū)域11相同的導電類型，通常是η型的。第二發(fā)射極區(qū)域12與基極區(qū)域20互補地摻雜。第一和第二發(fā)射極區(qū)域11、12在半導體本體100的垂直方向彼此相距一定距離布置。第一發(fā)射極區(qū)域11通過與第一發(fā)射極區(qū)域11和基極區(qū)域20互補摻雜的本體區(qū)域61與基極區(qū)域20分離。IGBT還包括具有柵電極62的控制結構，該柵電極62沿著本體區(qū)域61從第一發(fā)射極區(qū)域11延伸到基極區(qū)域20。該柵電極62通過柵極電介質63與半導體本體100介質絕緣,且通過絕緣層64與第一接觸電極41絕緣。在圖10中說明的實施例中，柵電極62布置在半導體本體100的第一表面101上方且基極區(qū)域20的部分延伸到半導體本體的表面101。圖10中示出的這種類型的柵電極稱為平面柵電扱。然而，這僅是示例。柵電極還能夠實現(xiàn)為布置在半導體本體的溝槽中的溝槽電極。參考圖10，IGBT還包括發(fā)射極短路區(qū)域50。發(fā)射極短路區(qū)域50通過第二發(fā)射極區(qū)域12從第二接觸電極42延伸到基極區(qū)域20。然而，這些發(fā)射極短路區(qū)域50是可選的且能夠省略。發(fā)射極短路區(qū)域50具有與基極區(qū)域20相同摻雜類型但是被更高摻雜。在IGBT中，第二發(fā)射極區(qū)域12的部分被第二場停止區(qū)32的部分至少部分地重疊。在圖10中說明的IGBT中，第一場停止區(qū)31在水平平面內是連續(xù)區(qū)，且第二場停止區(qū)32具有布置在ー個水平平面內的多個獨立場停止區(qū)部分。然而，這僅是示例。具有此前解釋的兩個場停止區(qū)的任意其他配置也能夠在IGBT中應用。而且，除非明確聲明，否則涉及此前參考ニ極管解釋的各個半導體區(qū)的摻雜濃度和/或其距離的一切方面相應地應用于IGBT。
當在形成集電極或漏極端子的第二接觸電極42和形成發(fā)射極或源極端子的第一接觸電極41之間施加正電壓(VCE> 0)且當向柵電極62施加適當?shù)尿寗与妱輹r，IGBT處于開態(tài)，使得在第一發(fā)射極區(qū)域11和基極區(qū)域20之間的本體區(qū)域61中產生導電溝道(通常是反型溝道)。當IGBT處于開態(tài)時，第一發(fā)射極區(qū)域11經由本體區(qū)域61中的溝道向基極區(qū)域20注入第一類型的電荷載流子，即在上述示例中為n型電荷載流子(電子)，且第二發(fā)射極區(qū)域12向基極區(qū)域20注入第二導電類型的電荷載流子(即在上述示例中為p型電荷載流子(空穴))。當在集電極端子C和發(fā)射極端子E之間存在正電壓(Vce > 0)且當本體區(qū)域61中的導電溝道中斷時，IGBT處于關態(tài)。在這種情況中，空間電荷區(qū)域從本體區(qū)域61和基極區(qū)域20之間的pn結開始在基極區(qū)域20中擴展。本體區(qū)域61電連接到發(fā)射極電極41。當從開態(tài)切換到關態(tài)時IGBT 10的行為與ニ極管的行為相同，差異在于在IGBT中，在本體區(qū)域61和基極區(qū)域20之間形成pn結而不在第一發(fā)射極區(qū)域11和基極區(qū)域20之間形成Pn結。具有兩個場停止區(qū)31、32的場停止區(qū)布置的機制因此與此前解釋的ニ極管中相同。關于IGBT的反向恢復過程中該場停止區(qū)布置的功能，參考此前的描述。諸如“下面”、“下方”、“下部” “上方”、“上部”等空間相對術語用于描述的簡單以解釋ー個元件相對于另一元件的定位。除了與圖中示意的取向不同的取向之外，這些術語還旨在涵蓋器件的不同取向。而且，諸如“第一”、“第二”等術語也用于描述各個元件、區(qū)域、部分等但也不限于此。貫穿說明書，相似的術語表示相似的元件。當在此使用吋，術語“具有”、“含有”、“包括”、“包含”等是指示陳述的元件或特征的存在但是不排除附加元件或特征的開放式術語。除非語境明確指明，否則冠詞“一”、“一個”和“該” g在包括復數(shù)和単數(shù)。應當理解，除非特別聲明，此處描述的各個實施例的特征可以彼此組合。盡管此處已經說明和描述了特定實施例，本領域技術人員應當意識到很多備選和/或等價實施方式可以代替示出和描述的特定實施例而不偏離本發(fā)明的范圍。本申請旨在覆蓋此處討論的特定實施例的任意調適和變型。因此，g在表明，本發(fā)明僅由權利要求及其等同物限定。
權利要求
1.一種半導體組件，包含 半導體本體； 半導體本體中的第一導電類型的第一發(fā)射極區(qū)域； 在半導體本體的垂直方向與第一發(fā)射極區(qū)域相距一定距離布置的第二導電類型的第二發(fā)射極區(qū)域； 布置在第一和第二發(fā)射極區(qū)域之間且具有比第一和第二發(fā)射極區(qū)域低的摻雜濃度的第一和第二導電類型其中之一的基極區(qū)域； 布置在基極區(qū)域中與基極區(qū)域相同導電類型的第一場停止區(qū)；以及 布置在基極區(qū)域中與基極區(qū)域相同導電類型的第二場停止區(qū)，該第二場停止區(qū)在半導體的垂直方向與第一場停止相距一定距離布置，該第一場停止區(qū)布置在第二場停止區(qū)和第二發(fā)射極區(qū)之間，且該第二場停止區(qū)包括在半導體本體的至少一個水平方向彼此相距一定距離布置的多個場停止區(qū)部分。
2.根據(jù)權利要求I所述的半導體組件，其中基極區(qū)域的部分布置在第二場停止區(qū)的相鄰場停止區(qū)部分之間，且其中場停止區(qū)部分的總面積與基極區(qū)域部分的總面積之間的比在10:1和1:10之間。
3.根據(jù)權利要求I所述的半導體組件，其中第一場停止區(qū)包括在半導體本體的至少一個水平方向彼此相距一定距離布置的多個場停止區(qū)部分。
4.根據(jù)權利要求3所述的半導體組件，其中第二場停止區(qū)的場停止區(qū)部分至少部分地重疊第一場停止區(qū)的場停止區(qū)部分，使得在垂直方向從第一發(fā)射極區(qū)域延伸到第二發(fā)射極區(qū)域的基極區(qū)域的每個部分被第一場停止區(qū)的場停止區(qū)部分和第二場停止區(qū)的場停止區(qū)部分其中至少一個中斷。
5.根據(jù)權利要求I所述的半導體組件，其中第二場停止區(qū)的場停止區(qū)部分布置在單個水平平面內。
6.根據(jù)權利要求I所述的半導體組件，其中第二場停止區(qū)的場停止區(qū)部分布置在至少兩個不同水平平面內，使得在至少一些場停止區(qū)部分之間存在垂直偏移。
7.根據(jù)權利要求I所述的半導體組件，其中基極區(qū)域具有垂直長度，且其中第二發(fā)射極區(qū)域和第二場停止區(qū)之間的距離在基極區(qū)域的垂直長度的2%和20%之間。
8.根據(jù)權利要求I所述的半導體組件，其中基極區(qū)域具有垂直長度，且其中第一場停止區(qū)和第二場停止區(qū)之間的距離在基極區(qū)域的垂直長度的1%和15%之間。
9.根據(jù)權利要求I所述的半導體組件，其中半導體組件是二極管，基極區(qū)域是第二導電類型的，且在第一發(fā)射極區(qū)域和基極區(qū)域之間形成Pn結。
10.根據(jù)權利要求9所述的半導體組件，還包含 接觸第二發(fā)射極區(qū)域的電極；以及 在垂直方向從該電極通過第二發(fā)射極區(qū)域延伸的第一導電類型的多個發(fā)射極短路區(qū)域。
11.根據(jù)權利要求10所述的半導體組件，其中第二場停止區(qū)的場停止區(qū)部分至少部分地重疊發(fā)射極短路區(qū)域。
12.根據(jù)權利要求I所述的半導體組件，其中半導體組件是IGBT，基極區(qū)域是第一導電類型的，且IGBT還包含布置在第一發(fā)射極區(qū)域和基極區(qū)域之間的第二導電類型的本體區(qū)域；以及 具有柵電極的控制結構。
13.根據(jù)權利要求12所述的半導體組件，還包含 接觸第二發(fā)射極區(qū)域的電極；以及 在垂直方向從該電極通過第二發(fā)射極區(qū)域延伸的第一導電類型的多個發(fā)射極短路區(qū)域。
14.根據(jù)權利要求13所述的半導體組件，其中第二場停止區(qū)的場停止區(qū)部分至少部分地重疊第二發(fā)射極區(qū)域的區(qū)域。
全文摘要
一種半導體組件包括半導體本體、半導體本體中的第一導電類型的第一發(fā)射極區(qū)域、在半導體本體的垂直方向與第一發(fā)射極區(qū)域相距一定距離布置的第二導電類型的第二發(fā)射極區(qū)域、布置在第一和第二發(fā)射極區(qū)域之間且具有比第一和第二發(fā)射極區(qū)域低的摻雜濃度的第一和第二導電類型其中之一的基極區(qū)域、布置在基極區(qū)域中與基極區(qū)域相同導電類型的第一場停止區(qū)以及布置在基極區(qū)域中與基極區(qū)域相同導電類型的第二場停止區(qū)。該第二場停止區(qū)在半導體的垂直方向與第一場停止相距一定距離布置，該第一場停止區(qū)布置在第二場停止區(qū)和第二發(fā)射極區(qū)之間，且該第二場停止區(qū)包括在半導體本體的至少一個水平方向彼此相距一定距離布置的多個場停止區(qū)部分。
文檔編號H01L29/739GK102779856SQ20121014529
公開日2012年11月14日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權日2011年5月12日
發(fā)明者D.韋貝爾 申請人:英飛凌科技奧地利有限公司