要求于2014年1月16日提交的61/928,133的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)據(jù)此以引用的方式并入。

還要求于2014年12月19日提交的62/094,415的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)據(jù)此以引用的方式并入。

還要求于2015年1月12日提交的62/102,357的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)據(jù)此以引用的方式并入。

背景技術(shù)：

本申請(qǐng)涉及高電壓半導(dǎo)體器件，并且更特別地涉及高電壓半導(dǎo)體器件的端子區(qū)。

需注意，下文所討論的點(diǎn)可反映從所公開發(fā)明獲得的事后認(rèn)識(shí)，并且不一定被承認(rèn)為現(xiàn)有技術(shù)。

高電壓半導(dǎo)體器件的邊緣端子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)其長(zhǎng)期操作是至關(guān)重要的。已設(shè)計(jì)用于在一組給定條件下操作的端子結(jié)構(gòu)在端子結(jié)構(gòu)的表面上或附近存在不希望的正電荷或負(fù)電荷的條件下可能表現(xiàn)出電壓運(yùn)送能力的顯著降低。

Trajkovic等在“高電壓器件的端子區(qū)中靜態(tài)和動(dòng)態(tài)寄生電荷的效應(yīng)和可能的解決方案”(2000年5月22-25日IEEE召開的第十二屆功率半導(dǎo)體器件和集成電路國(guó)際研討會(huì)，會(huì)刊第263-266頁(yè))中研究了該效應(yīng)，該論文據(jù)此以引用的方式并入。在Trajkovic的模擬中，其在本文再現(xiàn)為圖9A、9B和9C，當(dāng)電荷不存在于器件之上的氧化物層中時(shí)，該器件的擊穿電壓為V_br＝1600V，如圖9A所示。當(dāng)正電荷存在于氧化物層中時(shí)，如圖9B所示，該器件的擊穿電壓為V_br＝870V。當(dāng)負(fù)電荷存在于氧化物層中時(shí)，如圖9C所示，該器件的擊穿電壓為V_br＝980V。

共同所有和共同待審的申請(qǐng)14/313,960(據(jù)此以引用的方式并入)教示了被稱為B-TRAN的新型雙向雙極性晶體管。B-TRAN為在每個(gè)表面具有至少兩條引線的三層四端子豎直對(duì)稱雙向雙極性晶體管。B-TRAN每個(gè)表面上的一個(gè)結(jié)發(fā)揮發(fā)射極的作用，并且相對(duì)表面上的對(duì)應(yīng)結(jié)發(fā)揮集電極的作用，何側(cè)為發(fā)射極取決于施加電壓的極性。

除了其他創(chuàng)新點(diǎn)，本申請(qǐng)教示了對(duì)表面電荷具有降低敏感性的功率半導(dǎo)體器件。

除了其他創(chuàng)新點(diǎn)，本申請(qǐng)還教示了操作對(duì)表面電荷敏感性降低的功率半導(dǎo)體器件的方法。

上述創(chuàng)新在各種所公開的實(shí)施例中通過復(fù)制在一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)限定環(huán)中來自器件的有源區(qū)域的載流子發(fā)射結(jié)構(gòu)的一些部分來實(shí)現(xiàn)。場(chǎng)限定環(huán)還可包括場(chǎng)板，該場(chǎng)板伸出并電容耦合至相鄰的電介質(zhì)環(huán)帶。在一類優(yōu)選的且特別有利的實(shí)施例中，有源器件為豎直對(duì)稱四端子兩表面雙極性晶體管，其中電流通過驅(qū)動(dòng)載流子發(fā)射結(jié)構(gòu)附近的柵極端子在一個(gè)方向上導(dǎo)通，該柵極端子在該電流方向上將作為發(fā)射極操作。

附圖說明

本發(fā)明將參考附圖進(jìn)行描述，這些附圖示出了重要樣本實(shí)施例，并且以引用的方式并入說明書中，在附圖中：

圖1示出了本發(fā)明的一個(gè)樣本實(shí)施例。

圖2A和2B分別示出了本發(fā)明的一個(gè)樣本實(shí)施例的俯視圖和剖視圖。

圖3示出了本發(fā)明的另一個(gè)樣本實(shí)施例。

圖4示出了本創(chuàng)新教導(dǎo)內(nèi)容的另一個(gè)樣本實(shí)施例。

圖5和6示出了兩種現(xiàn)有技術(shù)端子結(jié)構(gòu)。

圖7示出了本發(fā)明的另一個(gè)樣本實(shí)施例。

圖8示出了本發(fā)明的另一個(gè)樣本實(shí)施例。

圖9A、9B和9C示出了擊穿電壓的現(xiàn)有技術(shù)模擬。

圖10A和10B示出了電場(chǎng)分布的現(xiàn)有技術(shù)模擬。

圖11示出了本發(fā)明的另一個(gè)樣本實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

本申請(qǐng)的多項(xiàng)創(chuàng)新教導(dǎo)內(nèi)容將特別參考當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例(以實(shí)例的方式，但不限于實(shí)例)進(jìn)行描述。本申請(qǐng)描述了數(shù)項(xiàng)發(fā)明，并且下文的語句總體上沒有任何一個(gè)應(yīng)解釋為限制權(quán)利要求書。

本申請(qǐng)描述了場(chǎng)限定周邊結(jié)構(gòu)的新方式，該場(chǎng)限定周邊結(jié)構(gòu)圍住功率半導(dǎo)體器件的有源區(qū)域。半導(dǎo)體材料(例如，硅)和上覆電介質(zhì)(例如，二氧化硅)之間的界面處，或甚至在上覆電介質(zhì)之中或之上的靜電荷為工藝依存的，并且因此在一定程度上不可預(yù)測(cè)。具體地，該靜電荷的極性在一定程度上不可預(yù)測(cè)，并且任一極性的非零電荷密度可能使擊穿特性降低。

本申請(qǐng)?zhí)峁┝?除更廣泛適用的發(fā)明之外)特別適用于利用雙極性傳導(dǎo)的雙側(cè)功率器件的改善。在這類器件中，本發(fā)明人已認(rèn)識(shí)到，還可以令人驚異的優(yōu)點(diǎn)使用四個(gè)(或更多個(gè))半導(dǎo)體摻雜部件中的三個(gè)，以在兩個(gè)表面上的有源陣列周圍形成場(chǎng)限定環(huán)，其中所述半導(dǎo)體摻雜部件在雙側(cè)功率器件的有源器件(陣列)部分中形成載流子發(fā)射結(jié)構(gòu)和控制結(jié)構(gòu)。

最優(yōu)選地，在一些實(shí)施例但不一定在所有實(shí)施例中，一種傳導(dǎo)類型的淺植入物用于對(duì)具有另一傳導(dǎo)類型的阱的表面作出抵消摻雜，從而模擬另一傳導(dǎo)類型的淺植入物，并減少場(chǎng)限定環(huán)中所需的植入物數(shù)量。

為在場(chǎng)限定環(huán)中實(shí)現(xiàn)這些載流子發(fā)射結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)于主要載流子發(fā)射結(jié)構(gòu)(例如，對(duì)應(yīng)于n+發(fā)射極接觸區(qū)和/或n-型發(fā)射極區(qū))的第一半導(dǎo)體摻雜部件和對(duì)應(yīng)于對(duì)主要控制區(qū)的觸點(diǎn)(例如，對(duì)應(yīng)于p-型基極接觸區(qū))的相反類型的第二摻雜部件均被復(fù)制于一系列嵌套環(huán)的每個(gè)中。此外，相反類型的淺摻雜部件可由金屬跳線一起系于場(chǎng)限定環(huán)結(jié)構(gòu)內(nèi)。作為這些金屬跳線的附加或替代，金屬層的延伸部也可用于形成場(chǎng)板、各環(huán)的外側(cè)或內(nèi)側(cè)，這進(jìn)一步有助于使電勢(shì)的梯度平滑。

該特征組合產(chǎn)生兩種優(yōu)點(diǎn)的增效組合：第一，在敏感性表面位置實(shí)現(xiàn)低的凈摻雜物密度，而不使用額外的摻雜步驟；第二，兩種傳導(dǎo)類型的表面環(huán)的存在有助于防止電場(chǎng)中由靜電荷的不同極性和量而引起的擊穿電壓降低變化。

在p-型襯底中，氧化物半導(dǎo)體界面處的正電荷可誘發(fā)器件表面處的電子通道。另一方面，負(fù)界面電荷可足夠地耗盡端子區(qū)表面乃至引發(fā)擊穿和器件故障。當(dāng)在端子結(jié)構(gòu)中使用淺p-型環(huán)和淺n-型環(huán)兩者時(shí)，特別地當(dāng)淺p-型環(huán)和淺n-型環(huán)彼此電連接時(shí)，這可使較深場(chǎng)限定環(huán)結(jié)構(gòu)不受這些故障模式中任一者的影響。

在一些樣本實(shí)施例中，通過使用一種傳導(dǎo)類型來抵消摻雜相反傳導(dǎo)類型的較深區(qū)域，從而模擬這些淺區(qū)域中之一并減少制造端子結(jié)構(gòu)所需的處理步驟的數(shù)量，該制造過程可被簡(jiǎn)化。替代使用NPN B-TRAN在其端子結(jié)構(gòu)中的深n-型發(fā)射極區(qū)、淺n-型發(fā)射極接觸區(qū)和淺p-型基極接觸區(qū)，當(dāng)前最優(yōu)選的樣本實(shí)施例可省去端子結(jié)構(gòu)中的淺n-型發(fā)射極接觸區(qū)。淺p-型基極接觸擴(kuò)散部可替代地用于對(duì)深n-型發(fā)射極類似區(qū)的一部分稍微地作出抵消摻雜，從而在其中模擬淺n-型區(qū)。

本申請(qǐng)的附圖被取向成使得每個(gè)圖的右側(cè)最接近相應(yīng)晶片的中心，并且每個(gè)圖的左側(cè)最接近相應(yīng)晶片的邊緣。

在圖1的樣本實(shí)施例中，B-TRAN 100的兩側(cè)上的有源區(qū)102包括N-發(fā)射極區(qū)108和N+發(fā)射極接觸區(qū)110。對(duì)P--本體基極區(qū)106的觸點(diǎn)通過基極區(qū)112和對(duì)應(yīng)的基極接觸區(qū)114來制備，兩者均優(yōu)選地分別比發(fā)射極區(qū)108和發(fā)射極接觸區(qū)110更淺。N-型發(fā)射極區(qū)108和110最優(yōu)選地通過多晶填充溝槽116與p-型基極區(qū)112和114隔開。多晶填充溝槽116最優(yōu)選地電連接至n-型源極區(qū)110。

B-TRAN為完全雙向的且豎直對(duì)稱的：對(duì)應(yīng)給定傳導(dǎo)方向，B-TRAN 100的一側(cè)上的n-型區(qū)108發(fā)揮發(fā)射極區(qū)的作用，而相反側(cè)上的那些區(qū)發(fā)揮集電極區(qū)的作用，而對(duì)于相對(duì)傳導(dǎo)方向則反之。

P-型基極接觸區(qū)114容許對(duì)P-基極區(qū)112的低電阻歐姆觸。相似地，n-型發(fā)射極接觸區(qū)110容許對(duì)N-發(fā)射極區(qū)108的低電阻歐姆觸。

優(yōu)選地由與P-基極區(qū)112相同的擴(kuò)散部所形成的P-區(qū)120標(biāo)志著有源區(qū)102和端子區(qū)104之間的過渡。端子區(qū)104中的端子結(jié)構(gòu)128包括深N+場(chǎng)限定環(huán)122和淺P-環(huán)124和126。

各相鄰對(duì)的端子結(jié)構(gòu)128由凹入的厚的場(chǎng)氧化物區(qū)118隔開。金屬場(chǎng)板130電連接至深N+端子環(huán)122，并且朝向晶片的邊緣向外伸出厚的場(chǎng)氧化物118的一部分。場(chǎng)板130在厚的氧化物區(qū)118之上提供恒定電勢(shì)。場(chǎng)氧化物118的厚度以及場(chǎng)板130伸出場(chǎng)氧化物118的距離可針對(duì)器件參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以進(jìn)一步增大端子區(qū)中的擊穿電壓。

最優(yōu)選地，深n-型環(huán)122通過與n-型發(fā)射極區(qū)108相同的擴(kuò)散部形成。相似地，淺p-型環(huán)124和126最優(yōu)選地通過與淺p-型基極接觸區(qū)114相同的擴(kuò)散部形成。

在一個(gè)樣本實(shí)施例中，深n-型環(huán)122和n-型發(fā)射極區(qū)108可具有例如10¹⁷-10¹⁹/cm³的范圍內(nèi)的峰值摻雜濃度，并且可為例如2-10μm深。在一個(gè)樣本實(shí)施例中，深n-型環(huán)122和n-型發(fā)射極區(qū)108為例如5μm深。

在一個(gè)樣本實(shí)施例中，p-型基極區(qū)112可為例如2-6μm深，并且可具有例如10¹⁶-10¹⁸/cm³的范圍內(nèi)的峰值摻雜濃度。

在一個(gè)樣本實(shí)施例中，n-型發(fā)射極接觸區(qū)110可為例如0.5-1.5μm深，并且可具有例如大于2xl0¹⁹/cm³的峰值摻雜濃度。

在一個(gè)樣本實(shí)施例中，p-型基極接觸區(qū)114可具有例如大于10¹⁹/cm³的峰值摻雜濃度，并且可為例如0.2-1.0μm深。P-型基極接觸區(qū)114優(yōu)選地比n-型發(fā)射極接觸區(qū)110更淺。

如圖3的樣本實(shí)施例中可見，淺P-區(qū)124抵消摻雜一部分的深N+區(qū)122，以在端子結(jié)構(gòu)328中模擬電氣等效的淺n-型區(qū)。模擬的淺n-型區(qū)124最優(yōu)選地位于深場(chǎng)限定環(huán)122的外邊緣附近。

當(dāng)(如圖4)該淺模擬n-型區(qū)124與淺p-型區(qū)126結(jié)合時(shí)，這兩個(gè)淺區(qū)124和126可更好地減輕正界面電荷和負(fù)界面電荷兩者對(duì)較深場(chǎng)限定環(huán)122的效應(yīng)。對(duì)應(yīng)的淺p-型基極接觸區(qū)的摻雜物分布可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，以提供淺區(qū)124和126所需的凈電荷來最佳地增大端子區(qū)中的擊穿電壓。

在圖2A所示的樣本實(shí)施例的俯視圖中，有源區(qū)202中的N-型發(fā)射極區(qū)110的條帶各自圍住被多晶填充溝槽環(huán)116圍住，并且由基極接觸區(qū)114隔開。端子區(qū)204包括多個(gè)端子環(huán)228。在沿著圖2B的線A-A'的剖視圖中，端子環(huán)228僅被局部詳細(xì)地示出，并且可為本文所教示的端子環(huán)結(jié)構(gòu)中的任一者。

在當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，每個(gè)端子環(huán)和其相關(guān)耗盡區(qū)可壓降大約例如100-150V。

圖5示出了Trajkovic所提議的場(chǎng)限定環(huán)結(jié)構(gòu)，并且圖6示出了p-型襯底的類似結(jié)構(gòu)。圖10A和10B分別示出了Trajkovic的在不具有和具有Trajkovic所提議改型的兩個(gè)相鄰端子環(huán)之間的擊穿處的電場(chǎng)分布的模擬。圖10A和10B均示出了氧化物中正電荷、負(fù)電荷和無電荷情況下的電場(chǎng)分布。

在圖7中，端子結(jié)構(gòu)728示出了本發(fā)明的另一個(gè)樣本實(shí)施例。在此，替代對(duì)深N區(qū)122進(jìn)行抵消摻雜以模擬n-型區(qū)的輕微摻雜p-型區(qū)，淺N+區(qū)724A優(yōu)選地以與淺n-型發(fā)射極接觸區(qū)(未示出)相同的擴(kuò)散部形成。淺n-型區(qū)724A和淺p-型區(qū)726均形成于深N區(qū)122的表面上，并且最優(yōu)選地通過金屬化部730A電連接在一起，金屬化部730A有助于在空間上擴(kuò)展電場(chǎng)降。金屬化部730A還可延伸超出N區(qū)122的外邊緣以形成類似于圖1中所示的那些場(chǎng)板(未示出)。

圖8示出了本發(fā)明的一個(gè)當(dāng)前次優(yōu)選的樣本實(shí)施例。端子結(jié)構(gòu)828B形成于n-型襯底806上，并且平行于IGBT的源極主體配置。深P+區(qū)832平行于n-通道IGBT的主體接觸區(qū)。較淺的更輕微摻雜p-型區(qū)834在任一側(cè)上側(cè)接深P+區(qū)832，類似于n-通道IGBT的主體區(qū)。每一個(gè)主體類似區(qū)834內(nèi)部為淺N+擴(kuò)散部836，淺N+擴(kuò)散部836類似于n-通道IGBT的源極區(qū)。場(chǎng)板838界定了有源區(qū)和端子區(qū)之間的邊界，而場(chǎng)板840界定了端子區(qū)和晶片邊緣之間的邊界。場(chǎng)板838和場(chǎng)板840兩者的一些部分覆蓋厚場(chǎng)氧化物842的一些部分。圖11的樣本實(shí)施例示出了與雙向IGBT整合的端子結(jié)構(gòu)828B，同樣模仿其源極本體配置。

優(yōu)點(diǎn)

在各種實(shí)施例中，所公開的創(chuàng)新提供了至少下述優(yōu)點(diǎn)中的一者或多者。然而，并非所有的這些優(yōu)點(diǎn)產(chǎn)生自所公開創(chuàng)新中的每一者，并且該優(yōu)點(diǎn)列表不限制各種所要求保護(hù)的發(fā)明。

·對(duì)界面氧化物電荷的改善保護(hù)；

·與現(xiàn)有制造工藝的簡(jiǎn)單整合；

·在敏感性表面位置實(shí)現(xiàn)低凈摻雜物密度，而不使用額外摻雜步驟；

·兩種傳導(dǎo)類型的表面環(huán)有助于中斷兩種擊穿增強(qiáng)，該擊穿增強(qiáng)可產(chǎn)生自靜電荷的不同極性。

根據(jù)一些實(shí)施例但不一定所有的實(shí)施例，提供了：本申請(qǐng)?zhí)峁┝?除更廣泛適用的發(fā)明之外)特別適用于利用雙極性傳導(dǎo)的雙側(cè)功率半導(dǎo)體器件的改善。在這類器件中，本發(fā)明人已認(rèn)識(shí)到，還可以令人驚異的優(yōu)點(diǎn)使用四個(gè)(或更多個(gè))半導(dǎo)體摻雜部件中的兩個(gè)或三個(gè)，以在兩個(gè)表面上的有源陣列周圍形成場(chǎng)限定環(huán)，其中所述半導(dǎo)體摻雜部件在雙側(cè)功率器件的有源器件(陣列)部分中形成載流子發(fā)射結(jié)構(gòu)和控制結(jié)構(gòu)。最優(yōu)選地，在一些實(shí)施例但不一定所有的實(shí)施例中，一種傳導(dǎo)類型的淺植入物用于抵消摻雜具有另一傳導(dǎo)類型的阱的表面。該淺植入物單獨(dú)地或與相同傳導(dǎo)類型的另一淺植入物組合地工作，以使阱免受半導(dǎo)體材料的表面處或表面之上的過量電荷的影響。

根據(jù)一些實(shí)施例但不一定所有實(shí)施例，提供了：一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括：半導(dǎo)體晶片的第一和第二相對(duì)面上的第一和第二電荷載流子發(fā)射結(jié)構(gòu)；第一和第二半導(dǎo)體控制區(qū)，該第一和第二半導(dǎo)體控制區(qū)分別位于所述第一和第二面上并且各自定位成分別控制第一極性電荷載流子從所述第一發(fā)射結(jié)構(gòu)和所述第二發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)射；所述第一面上的第一場(chǎng)限定環(huán)結(jié)構(gòu)，該第一場(chǎng)限定環(huán)結(jié)構(gòu)橫向地圍住所述第一發(fā)射結(jié)構(gòu)；所述第二面上的第二場(chǎng)限定環(huán)結(jié)構(gòu)，該第二場(chǎng)限定環(huán)結(jié)構(gòu)橫向地圍住所述第二發(fā)射結(jié)構(gòu)；其中所述第一發(fā)射結(jié)構(gòu)和所述第一控制結(jié)構(gòu)共同地包括至少三個(gè)摻雜部件，包括淺p-型和n-型部件，其各自具有與所述第二場(chǎng)限定環(huán)的各自對(duì)應(yīng)摻雜部件相同的分布；并且還包括至少一個(gè)其它摻雜部件，該至少一個(gè)摻雜部件不具有與所述第二場(chǎng)限定環(huán)的任何部件相同的分布；以及其中所述第二發(fā)射結(jié)構(gòu)和所述第二控制結(jié)構(gòu)共同地包括至少三個(gè)摻雜部件，包括淺p-型和n-型部件，其各自具有與所述第一場(chǎng)限定環(huán)的各自對(duì)應(yīng)摻雜部件相同的分布；并且還包括至少一個(gè)其它摻雜部件，該至少一個(gè)摻雜部件不具有與所述第一場(chǎng)限定環(huán)的任何部件相同的分布；由此，所述場(chǎng)限定環(huán)組合地使所述發(fā)射結(jié)構(gòu)和晶片邊緣之間的橫向電壓分布變得平滑。

根據(jù)一些但非必須所有實(shí)施例，提供了：一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括：半導(dǎo)體晶片的第一和第二相對(duì)面上的第一和第二電荷載流子發(fā)射結(jié)構(gòu)；第一和第二半導(dǎo)體控制區(qū)，該第一和第二半導(dǎo)體控制區(qū)分別位于所述第一和第二面上，并且各自定位成分別控制第一極性電荷載流子從所述第一發(fā)射結(jié)構(gòu)和所述第二發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)射；所述第一面上的第一場(chǎng)限定環(huán)結(jié)構(gòu)，該第一場(chǎng)限定環(huán)結(jié)構(gòu)橫向地圍住所述第一發(fā)射結(jié)構(gòu)；所述第二面上的第二場(chǎng)限定環(huán)結(jié)構(gòu)，該第二場(chǎng)限定環(huán)結(jié)構(gòu)橫向地圍住所述第二發(fā)射結(jié)構(gòu)；其中所述第一發(fā)射結(jié)構(gòu)和所述第一控制結(jié)構(gòu)共同地包括至少三個(gè)摻雜部件，包括淺p-型和n-型部件以及深阱部件，其各自具有與所述第二場(chǎng)限定環(huán)的各自對(duì)應(yīng)摻雜部件相同的分布；并且還包括至少一個(gè)其它摻雜部件，該至少一個(gè)摻雜部件不具有與所述第二場(chǎng)限定環(huán)的任何部件相同的分布；以及其中所述第二發(fā)射結(jié)構(gòu)和所述第二控制結(jié)構(gòu)共同地包括至少三個(gè)摻雜部件，包括淺p-型和n-型部件以及深阱部件，其各自具有與所述第一場(chǎng)限定環(huán)的各自對(duì)應(yīng)摻雜部件相同的分布；并且還包括至少一個(gè)其它摻雜部件，該至少一個(gè)其它摻雜部件不具有與所述第一場(chǎng)限定環(huán)的任何部件相同的分布；所述第一面上的第一場(chǎng)板，該第一場(chǎng)板電連接至所述第一場(chǎng)限定環(huán)的深阱部件，并且該第一場(chǎng)板通過居間電介質(zhì)層電容耦合至半導(dǎo)體晶片的一些但非所有的部分，該部分橫向地鄰接所述第一場(chǎng)限定環(huán)的一部分；所述第二面上的第二場(chǎng)板，該第二場(chǎng)板電連接至所述第二場(chǎng)限定環(huán)的深阱部件，并且該第二場(chǎng)板通過居間電介質(zhì)層電容耦合至半導(dǎo)體晶片的一些但非所有的部分，該部分橫向地鄰接所述第二場(chǎng)限定環(huán)的一部分；由此，所述場(chǎng)限定環(huán)組合地使所述發(fā)射結(jié)構(gòu)和晶片邊緣之間的橫向電壓分布變得平滑。

根據(jù)一些實(shí)施例但不一定所有實(shí)施例，提供了：一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括：半導(dǎo)體晶片的第一和第二相對(duì)面上的第一和第二電荷載流子發(fā)射結(jié)構(gòu)；第一和第二半導(dǎo)體控制區(qū)，該第一和第二半導(dǎo)體控制區(qū)分別位于所述第一和第二面上，并且各自定位成分別控制第一極性電荷載流子從所述第一發(fā)射結(jié)構(gòu)和所述第二發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)射；所述第一面上的第一場(chǎng)限定環(huán)結(jié)構(gòu)，該第一場(chǎng)限定環(huán)結(jié)構(gòu)橫向地圍住所述第一發(fā)射結(jié)構(gòu)；所述第二面上的第二場(chǎng)限定環(huán)結(jié)構(gòu)，該第二場(chǎng)限定環(huán)結(jié)構(gòu)橫向地圍住所述第二發(fā)射結(jié)構(gòu)；其中所述第一發(fā)射結(jié)構(gòu)和所述第一控制結(jié)構(gòu)共同地包括至少三個(gè)摻雜部件，包括淺p-型和n-型部件，其各自具有與所述第二場(chǎng)限定環(huán)的各自對(duì)應(yīng)摻雜部件相同的空間分布并與之電氣等效；并且還包括至少一個(gè)其它摻雜部件，該至少一個(gè)其他摻雜部件不具有與所述第二場(chǎng)限定環(huán)的任何部件相同的分布；以及其中所述第二發(fā)射結(jié)構(gòu)和所述第二控制結(jié)構(gòu)共同地包括至少三個(gè)摻雜部件，包括淺p-型和n-型部件，其各自具有與所述第一場(chǎng)限定環(huán)的各自對(duì)應(yīng)摻雜部件相同的空間分布并與之電氣等效；并且還包括至少一個(gè)其它摻雜部件，該至少一個(gè)其他摻雜部件不具有與所述第一場(chǎng)限定環(huán)的任何部件相同的分布；由此，所述場(chǎng)限定環(huán)組合地使所述發(fā)射結(jié)構(gòu)和晶片邊緣之間的橫向電壓分布變得平滑。

根據(jù)一些實(shí)施例但不一定所有實(shí)施例，提供了：一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括：半導(dǎo)體晶片的第一面上的電荷載流子發(fā)射結(jié)構(gòu)；半導(dǎo)體控制區(qū)，該半導(dǎo)體控制區(qū)定位成控制第一極性電荷載流子從所述發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)射；一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)限定環(huán)結(jié)構(gòu)，該一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)限定環(huán)結(jié)構(gòu)橫向地圍住所述發(fā)射結(jié)構(gòu)；其中所述發(fā)射結(jié)構(gòu)和所述控制區(qū)共同地包括至少三個(gè)摻雜部件，包括淺p-型和n-型部件，其各自具有與所述場(chǎng)限定環(huán)的各自對(duì)應(yīng)摻雜部件相同的分布；并且還包括至少一個(gè)其它摻雜部件，該至少一個(gè)其他摻雜部件不具有與所述場(chǎng)限定環(huán)的任何部件相同的分布；以及由此，所述場(chǎng)限定環(huán)使所述發(fā)射結(jié)構(gòu)和晶片邊緣之間的橫向電壓分布變得平滑。

根據(jù)一些實(shí)施例但不一定所有實(shí)施例，提供了：一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括：半導(dǎo)體晶片的第一和第二相對(duì)面上的第一和第二電荷載流子發(fā)射結(jié)構(gòu)；第一和第二柵極控制結(jié)構(gòu)，該第一和第二柵極控制結(jié)構(gòu)分別位于所述第一和第二面上，并且各自定位成分別控制第一極性電荷載流子從所述第一發(fā)射結(jié)構(gòu)和所述第二發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)射；所述第一面上的第一場(chǎng)限定環(huán)結(jié)構(gòu)，該第一場(chǎng)限定環(huán)結(jié)構(gòu)橫向地圍住所述第一發(fā)射結(jié)構(gòu)；所述第二面上的第二場(chǎng)限定環(huán)結(jié)構(gòu)，該第二場(chǎng)限定環(huán)結(jié)構(gòu)橫向地圍住所述第二發(fā)射結(jié)構(gòu)；其中所述第一發(fā)射結(jié)構(gòu)和所述第一柵極控制結(jié)構(gòu)包括至少三個(gè)摻雜部件，包括淺p-型和n-型部件，其各自具有與所述第二場(chǎng)限定環(huán)的各自對(duì)應(yīng)摻雜部件相同的分布；并且還包括至少一個(gè)部件，該至少一個(gè)部件不具有與所述第二場(chǎng)限定環(huán)的任何部件相同的分布并且電容耦合至至少一個(gè)摻雜部件，該至少一個(gè)摻雜部件具有與所述第二場(chǎng)限定環(huán)的各自對(duì)應(yīng)摻雜部件相同的分布；以及其中所述第二發(fā)射結(jié)構(gòu)和所述第二柵極控制結(jié)構(gòu)包括至少三個(gè)摻雜部件，包括淺p-型和n-型部件，其各自具有與所述第一場(chǎng)限定環(huán)的各自對(duì)應(yīng)摻雜部件相同的分布；并且還包括至少一個(gè)部件，該至少一個(gè)部件不具有與所述第一場(chǎng)限定環(huán)的任何部件相同的分布，并且電容耦合至至少一個(gè)摻雜部件，該至少一個(gè)摻雜部件具有與所述第一場(chǎng)限定環(huán)的各自對(duì)應(yīng)摻雜部件相同的分布；由此，所述場(chǎng)限定環(huán)組合地使所述發(fā)射結(jié)構(gòu)和晶片邊緣之間的橫向電壓分布變得平滑。

根據(jù)一些但非必須所有實(shí)施例，提供了：一種操作功率半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括：可選地，響應(yīng)于半導(dǎo)體晶片的第一面上的第一控制端子上的驅(qū)動(dòng)，從第一發(fā)射結(jié)構(gòu)發(fā)射或不發(fā)射第一極性電荷載流子，從而引發(fā)電流在第一方向上的雙極性傳導(dǎo)；可選地，響應(yīng)于半導(dǎo)體晶片的第二面上的第二控制端子上的驅(qū)動(dòng)，從所述第二面上的第二發(fā)射結(jié)構(gòu)發(fā)射或不發(fā)射第一極性電荷載流子，從而引發(fā)電流相反于所述第一方向的雙極性傳導(dǎo)；使所述第一發(fā)射結(jié)構(gòu)的電壓跨過多個(gè)第一場(chǎng)限定環(huán)橫向地?cái)U(kuò)展，該第一場(chǎng)限定環(huán)橫向地圍住所述第一發(fā)射結(jié)構(gòu)；使所述第二發(fā)射結(jié)構(gòu)的電壓跨過多個(gè)第二場(chǎng)限定環(huán)橫向地?cái)U(kuò)展，該第二場(chǎng)限定環(huán)橫向地圍住所述第二發(fā)射結(jié)構(gòu)；其中每個(gè)所述第一場(chǎng)限定環(huán)均包括至少三個(gè)半導(dǎo)體摻雜部件，其各自具有與所述第二發(fā)射結(jié)構(gòu)的相應(yīng)摻雜部件相同的分布；并且其中每個(gè)所述第二場(chǎng)限定環(huán)包括至少三個(gè)半導(dǎo)體摻雜部件，其各自具有與所述第一發(fā)射結(jié)構(gòu)的相應(yīng)摻雜部件相同的分布。

修改和變型

如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的，本申請(qǐng)所描述的創(chuàng)新理念可在很大范圍的應(yīng)用中進(jìn)行修改和改變，并且本專利主題的范圍因此不受限于所給出具體示例性教導(dǎo)中的任一者。本申請(qǐng)旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求書的精神和廣泛范圍內(nèi)的所有此類替代形式、修改和變型。

在一些另選的實(shí)施例中，端子區(qū)可包括一種以上類型的場(chǎng)限定環(huán)，包括一種或多種常規(guī)場(chǎng)限定環(huán)或其它常規(guī)端子結(jié)構(gòu)。

在一些另選的實(shí)施例中，雙側(cè)器件可具有豎直非對(duì)稱端子區(qū)。

在一些另選的實(shí)施例中，本申請(qǐng)的創(chuàng)新端子結(jié)構(gòu)可通過模仿其載流子發(fā)射結(jié)構(gòu)和控制結(jié)構(gòu)的一些部分而與其它雙側(cè)器件或單側(cè)器件一起使用。

在一些另選的實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)板可放置于每個(gè)有源區(qū)和相應(yīng)端子區(qū)之間。

在一些另選的實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)板可放置于端子區(qū)的端部和晶片邊緣之間。

在如圖8所示的一個(gè)另選的實(shí)施例中，p-型區(qū)834和N+區(qū)836僅在P+區(qū)832的外周邊上。

在一些實(shí)施例中，場(chǎng)板為金屬。在其它實(shí)施例中，場(chǎng)板可為多晶硅。在其它實(shí)施例中，可使用其它導(dǎo)電材料或半導(dǎo)體材料。

在一些設(shè)想的實(shí)施例中，兩個(gè)或更多個(gè)場(chǎng)板可放置于相鄰端子環(huán)之間。在其它設(shè)想的實(shí)施例中，在一些或所有的端子環(huán)之間可省去場(chǎng)板。

在一些實(shí)施例中，場(chǎng)板可從相應(yīng)端子結(jié)構(gòu)向外延伸朝向晶片邊緣。在其它實(shí)施例中，場(chǎng)板可從相應(yīng)端子結(jié)構(gòu)向內(nèi)延伸朝向晶片中心。在其它實(shí)施例中，這可為不同的。

在一些另選的補(bǔ)償摻雜實(shí)施例中，被模擬的傳導(dǎo)類型的淺擴(kuò)散部仍可用于從任何場(chǎng)板接觸場(chǎng)限定環(huán)的深部。

在如圖1所示的一個(gè)另選的實(shí)施例中，從深端子環(huán)向外延伸的場(chǎng)板散布于具有金屬化部的環(huán)周圍，該金屬化部電連接兩個(gè)相關(guān)聯(lián)的淺擴(kuò)散部。

雖然本創(chuàng)新在本文中主要針對(duì)p-型襯底進(jìn)行討論，但是當(dāng)然應(yīng)當(dāng)理解，通過交換摻雜物極性可實(shí)現(xiàn)對(duì)n-型襯底的調(diào)整。

有助于示出變型和實(shí)施方式的額外總背景可見于下述出版物中，所有的出版物據(jù)此以引用的方式并入：Trajkovic,T.等“高電壓器件的端子區(qū)中靜態(tài)和動(dòng)態(tài)寄生電荷的效應(yīng)和可能解決方案”，2000年5月22-25日IEEE召開的第十二屆功率半導(dǎo)體器件和集成電路國(guó)際研討會(huì)，會(huì)刊第263-266頁(yè)。

有助于示出變型和實(shí)施方式的額外總背景以及可與下文所要求保護(hù)的本發(fā)明協(xié)同實(shí)現(xiàn)的一些特征可見于下述美國(guó)專利申請(qǐng)中。所有這些申請(qǐng)與本申請(qǐng)具有至少一些共同所有權(quán)、共同待審和發(fā)明權(quán)，并且該所有申請(qǐng)以及直接或間接并入其中的任何材料據(jù)此以引用的方式并入：US 8,406,265、US 8,400,800、US 8,395,910、US 8,391,033、US 8,345,452、US 8,300,426、US 8,295,069、US 7,778,045、US 7,599,196；US 2012-0279567 Al、US 2012-0268975 Al、US 2012-0274138 Al、US 2013-0038129 Al、US 2012-0051100 Al；PCT/US14/16740、PCT/US14/26822、PCT/US 14/35954、PCT/US 14/35960；14/182,243、14/182,236、14/182,245、14/182,246、14/183,403、14/182,249、14/182,250、14/182,251、14/182,256、14/182,268、14/183,259、14/182,265、14/183,415、14/182,280、14/183,422、14/182,252、14/183,245、14/183,274、14/183,289、14/183,309、14/183,335、14/183,371、14/182,270、14/182,277、14/207,039、14/209,885、14/260,120、14/265,300、14/265,312、14/265,315、14/313,960、14/479,857、14/514,878、14/514,988、14/515,348，以及上述申請(qǐng)中任一者的所有優(yōu)先申請(qǐng)，其各自和每一者據(jù)此以引用的方式并入。

本申請(qǐng)的描述不應(yīng)理解為暗示了任何特定元件、步驟或功能為權(quán)利要求范圍中必須包括的必要因素：專利主題的范圍僅由所允許的權(quán)利要求書限定。此外，這些權(quán)利要求書均不旨在涉及35USC(美國(guó)法典)第112章第六段，除非分詞后跟隨精確詞語“意指”。

所提交的權(quán)利要求書旨在為盡可能全面的，并且無意放棄、獻(xiàn)出或廢除任何主題。