[发明专利]具有场电极结构、栅极结构和辅助二极管结构的半导体器件

说明书

技术领域

本发明总体上涉及半导体器件，更具体地涉及具有场电极结构、栅极结构和辅助二极管结构的半导体器件。

背景技术

用作开关器件的功率半导体器件通常包括IGFET(绝缘栅极场效应晶体管)单元。在正向模式下，栅极电极处的适当电位引发通过主体区域的反型沟道。该反型沟道旁通了在主体区域与漂移区之间的反向偏置pn结。在反向阻断模式下，从正侧延伸到半导体裸片中的补偿结构耗尽这些补偿结构之间的半导体台体，从而使得在不对阻断能力产生负面影响的情况下半导体台体可以具有更高的掺杂剂浓度。高掺杂剂浓度又降低了该半导体器件的导通状态电阻。功率半导体器件的典型开关应用包括开关操作循环，其中在主体区域与漂移区域之间的pn结正向偏置并且输送切换电流。跨主体区域与漂移区域之间的正向偏置pn结的电压降对该半导体器件在开关应用中的总切换损耗有显著的贡献。

期望提供具有低开关损耗的半导体器件。

发明内容

本发明目标通过使用独立权利要求的主题来实现。这些独立权利要求涉及进一步的实施例。

根据一个实施例，一种半导体器件包括场电极结构，这些场电极结构沿与半导体主体的第一表面垂直的方向延伸。单元台体由半导体主体的位于这些场电极结构之间的部分构成并且包括主体区域，这些主体区域与漂移区域一起形成第一pn结。场电极结构之间的栅极结构控制通过主体区域的电流。具有小于第一pn结的正向电压的辅助二极管结构与第一pn结并联电连接，其中辅助二极管结构的半导体部分形成于单元台体中。

根据另一个实施例，一种电子组件包括半导体器件，所述半导体器件包括场电极结构，这些场电极结构沿与半导体主体的第一平面垂直的方向延伸。单元台体由半导体主体的位于这些场电极结构之间的部分构成并且包括主体区域，这些主体区域与漂移区域一起形成第一pn结。场电极结构之间的栅极结构控制通过这些主体区域的电流。具有小于第一pn结的正向电压的辅助二极管结构与第一pn结并联电连接。辅助二极管结构的半导体部分形成于单元台体中。

通过阅读以下详细说明以及通过查看附图，本领域技术人员将认识到其他特征和优点。

附图说明

附图用于帮助进一步理解本发明并且并入本文并且构成本说明的一部分。附图示出了本发明的各个实施例并且与说明一起用于解释本发明的原理。参考以下详细说明可以更好地理解从而容易地了解到本发明的其他实施例和目标优势。

图1A是根据一个实施例的半导体器件的一部分的垂直截面示意图，该实施例涉及辅助二极管结构，在该辅助二极管结构中半导体部分形成于栅极电极结构与场电极结构之间的单元台体中。

图1B是图1A中所示的IGFET单元电路原理图。

图2A是根据一个实施例的半导体器件的一部分的垂直截面示意图，该实施例涉及形成于单元台体中并且与场电极结构直接毗连的的肖特基二极管。

图2B是示出半导体器件的正向特性以介绍各实施例的效果的示意图。

图2C是示出半导体器件的阻断特性以介绍各实施例的效果的示意图。

图3A是根据一个实施例的半导体器件的一部分的垂直截面示意图，该实施例涉及沿单元台体形成并且与场电极直接毗连肖特基接触。

图3B是根据一个实施例的半导体器件的一部分的垂直截面示意图，该实施例涉及基于半导体主体的第一表面与场电极结构之间的导电结构的肖特基接触。

图3C是沿线C-C截取的图3B所示的半导体器件部分的水平截面示意图。

图3D是根据一个实施例的半导体器件的一部分的垂直截面示意图，该实施例涉及形成于与场电极和栅极电极隔开的导电结构的尖端处并且延伸到单元台体中的肖特基接触。

图4A是根据一个实施例的半导体器件的一部分的水平截面示意图，该实施例涉及分别形成于场电极沟槽中的肖特基接触和栅极电极。

图4B是沿线B-B截取的图4A所示的半导体器件部分的垂直截面示意图。

图5A是根据一个实施例的半导体器件的一部分的水平截面示意图，该实施例涉及多列(line)交替布置的MGD(MOS栅控二极管)和针状场电极结构。

图5B是沿线B-B截取的图5A所示的半导体部件部分的垂直截面示意图。

图5C是沿线C-C截取的半导体器件部分的垂直截面示意图。

图6A是根据一个实施例的半导体器件的一部分的水平截面示意图，该实施例涉及沿列交替布置并且彼此连接的MGD和场电极结构。

图6B是沿线B-B截取的图6A中所示的半导体器件部分的垂直截面示意图。