[发明专利]具有沟槽边缘终端的半导体元件

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及功率半导体元件，尤其是分别具有垂直边缘终端或台面边缘终端的功率半导体元件。

背景技术

诸如功率二极管、功率MOSFET、功率IGBT或功率晶闸管之类的功率半导体器件设计为承受高阻断电压。这些功率器件包括在p掺杂半导体区域和n掺杂半导体区域之间形成的pn结。当pn结反向偏置时，元件阻断或者关闭。在这种情况下，耗尽区域或空间电荷区在p掺杂和n掺杂区域中传播。通常，这些半导体区域中的一个比这些半导体区域中的另一个更轻地掺杂，使得耗尽区域主要在较轻掺杂的区域中延伸，较轻掺杂的区域主要支持了施加在pn结两端的电压。支持阻断电压的半导体区域在二极管或晶闸管中被称为基极区域，且在MOSFET或IGBT中被称为漂移区。

pn结支持高电压的能力由雪崩击穿现象限制。当施加在pn结两端的电压增加时，形成pn结的半导体区域中的电场增加。该电场导致半导体区域中存在移动载流子的加速。由于电场，当电荷载流子加速使得它们通过碰撞电离产生电子空穴对时，发生雪崩击穿。碰撞电离产生的电荷载流子产生新的电荷载流子，使得存在倍增效应。在雪崩击穿的开始，相当大的电流反向地流经pn结。雪崩击穿开始的电压被称为击穿电压。

雪崩击穿开始的电场被称为临界电场。临界电场的绝对值主要依赖于用于形成pn结的半导体材料的类型，且还较小地依赖于较轻掺杂的半导体区域的掺杂浓度。

临界电场是针对在垂直于电场的场强向量的方向中具有无限尺寸的半导体区域定义的理论值。然而，功率半导体元件具有被横向方向的边缘表面终止的有限尺寸的半导体本体。由于诸如边缘表面处的晶格的缺陷之类的不同原因，与远离边缘表面的内部区域相比，元件的击穿电压在靠近边缘表面的边缘区域减小。与内部区域相比，为了补偿边缘区域中的减小的击穿电压，已知边缘终端用于减小该区域中的电场。

已知不同类型的边缘终端。所谓的垂直边缘终端或台面终端分别包括特定几何形状的边缘表面或边缘表面上的钝化层。倾斜边缘终端具有倾斜的边缘表面。倾斜边缘终端在减小具有圆形半导体本体的半导体元件的边缘区域中的电场方面是尤其有效的。这是当元件的半导体本体对应于完整晶片的情况。然而，当半导体本体具有矩形形式时，比如通过将晶片分别分割成若干半导体本体或管芯得出的矩形形式时，可能发生与边缘区域中减小的击穿电压相关的问题。

因此，对于用于半导体元件、尤其是具有矩形几何形状的半导体本体的半导体元件的改善的边缘终端存在需要。

发明内容

第一方面涉及一种半导体元件，其包括半导体本体，该半导体本体具有第一表面和第二表面且具有内部区域和边缘区域。在半导体本体中，位于第一导电类型的第一半导体区域和第二导电类型的第二半导体区域之间的pn结在内部区域中在半导体本体的横向方向延伸。而且，第一沟槽在边缘区域中从第一表面延伸到半导体本体中。沟槽具有彼此相对布置且相对于半导体本体的垂直方向倾斜的侧壁。

附图说明

现在将参考附图解释示例。附图用于说明基本原理，所以仅描述理解基本原理所必须的方面。附图未按比例绘制。在附图中，相同的参考符号表示相似的特征。

图1说明根据第一实施例穿过垂直半导体元件的垂直截面图；

图2说明根据第二实施例穿过垂直半导体元件的垂直截面图；

图3说明半导体元件的实施例的半导体本体的第一表面上的顶视图；

图4说明当根据图1的半导体元件的pn结反向偏置时元件的边缘区域中的电场的等位线；

图5说明当根据图2的半导体元件的pn结反向偏置时元件的边缘区域中的电场的等位线；

图6说明根据另一实施例穿过垂直半导体元件的截面图；

图7说明穿过实现为二极管的半导体元件的垂直截面图；

图8说明穿过实现为MOS晶体管的半导体元件的垂直截面图；

图9说明穿过实现为晶闸管的半导体元件的垂直截面图；

图10说明穿过实现为反向阻断（RB）IGBT的半导体元件的垂直截面图；

图11包括图11A至11C，说明用于在半导体本体中形成具有倾斜侧壁的沟槽的方法的实施例。

具体实施方式