[发明专利]具有改善的鲁棒性的半导体器件

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及具有台面（mesa）接触体（contact）的半导体器件，具体地涉及场效应半导体晶体管，该场效应半导体晶体管具有紧挨着包括场电极和栅电极的垂直沟槽的电接触体，并且涉及用于制造具有台面接触体的半导体晶体管的相关方法。

背景技术

已经使用半导体晶体管、特别地诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅极双极晶体管(IGBT)之类的场效应控制切换器件，来用于各种应用，包括但不限于用作电源和功率变换器、电车、空调，甚至立体声系统中的开关。具体地关于能够切换大电流和/或以较高电压操作的功率设备，也经常期望在下文中也称为导通电阻R_on的低导通状态电阻和高电压阻断（blocking）能力。由于结构效率和低导通电阻R_on的缘故，具体地在电源应用中也广泛使用垂直沟槽MOSFET。可以通过优化垂直沟槽的形状和深度，且具体地通过将绝缘场电极布置在绝缘栅电极下面的垂直沟槽中，来升高沟槽MOSFET的击穿电压。场电极典型地连接到源极电势，并且通过场氧化物与漏极电势绝缘。因此，在阻断模式期间至少部分地补偿两个垂直沟槽之间的漂移区域中的电荷，并且从而改善阻断能力。

为了避免围绕分别具有有源MOSFET单元和IGBT单元的有源区的外围区中的击穿电压场强度的减小，可以在外围区中提供边缘终止结构，在阻断模式期间减小横向方向的电场。然而，分别在硬换向（commutating）和切换条件期间，高电流密度可能发生在最外面的有源单元，例如大于大约10¹⁰V/s。这可能导致半导体器件的故障。

因此，需要提供一种半导体晶体管，其具有较高的动态鲁棒性，即其在换向期间更具鲁棒性。

发明内容

根据半导体器件的实施例，半导体器件包括具有限定垂直方向的第一表面的半导体主体。半导体主体包括被布置在第一表面下面且具有第一最大掺杂浓度的第一导电类型的漂移区域和第一导电类型的半导体层，该第一导电类型的半导体层具有低于第一最大掺杂浓度的第二最大掺杂浓度，邻接漂移区域并且被布置在漂移区域下面。半导体主体在垂直横截面中还包括：邻接漂移区域的第二导电类型的第一主体区域；第一导电类型的源极区域，邻接第一主体区域且被布置在第一表面与第一主体区域之间；垂直沟槽，包括绝缘栅电极并且从第一表面延伸到至少半导体层中，邻接源极区域、第一主体区域和漂移区域；第一接触体，在第一表面具有第一最小宽度且与源极区域和第一主体区域低欧姆接触；第二导电类型的第二主体区域，其仅与漂移区域形成pn结；以及第二接触体，与第二主体区域低欧姆接触并且在第一表面具有大于第一最小宽度的第二最小宽度。

根据MOSFET的实施例，MOSFET包括半导体主体，该半导体主体具有限定垂直方向的第一表面、主体区域和与主体区域形成pn结的漂移区域。半导体主体在垂直横截面中还包括：有源区，该有源区具有：延伸到第一表面并且与主体区域的第一部分形成另外的pn结的源极区域；第一垂直沟槽，其从第一表面延伸到至少漂移区域中，邻接主体区域的第一部分并且包括绝缘栅电极；以及第一接触体，在第一表面具有第一最小宽度并且与源极区域和主体区域的第一部分低欧姆接触。半导体主体在垂直横截面中还包括：外围区，该外围区具有：延伸到第一表面的主体区域的第二部分；第二垂直沟槽，其从第一表面延伸到漂移区域中，邻接主体区域的第二部分并且包括绝缘场电极；和第二接触体，与主体区域的第二部分低欧姆接触并且在第一表面具有大于第一最小宽度的第二最小宽度。在垂直横截面中，第三垂直沟槽从第一表面延伸到漂移区域中，邻接主体区域的第一部分和主体区域的第二部分，并且包括绝缘栅电极。