[发明专利]具有快速切换能力的超结功率半导体装置

说明书

超结（SJ）装置包括一个或多个电荷平衡（CB）层。每个CB层包括具有第一导电型的外延（epi）层和具有第二导电型的多个电荷平衡（CB）区。另外，SJ装置包括具有第二导电型的连接区，该连接区从设置在SJ装置的装置层的顶部表面中的区延伸到CB区中的一个或多个。连接区使载流子能够从该区直接地流动到一个或多个CB区，这减少SJ装置的切换损耗。

背景技术

本文中所公开的主题涉及半导体功率装置，且更具体地，涉及超结（SJ）半导体功率装置。

对于半导体功率装置，超结（也称为电荷平衡）设计提供若干优点。例如，相对于传统的单极装置设计，超结装置展示出减少的电阻以及每单位面积的减少的传导损耗。然而，利用浮置区的超结装置的切换速度取决于半导体材料中的载流子的复合-产生速率。对于一些半导体材料（例如，宽带隙材料），复合-产生速率可能是相对低的，且可能导致不期望的切换速度。为了提高这样的超结装置的复合-产生速率和切换速度，点缺陷可能被引入到半导体材料中。然而，点缺陷可能增加装置的泄漏电流。因此，可以期望开发采用浮置区的超结装置设计，其具有高切换速度，而基本上未增加泄漏电流。

发明内容

在一个实施例中，超结（SJ）装置包括具有第一导电型的装置层。装置层包括设置在装置层的顶部表面中的具有第二导电型的顶部区。另外，SJ装置包括设置成与装置层相邻的具有第一导电型的第一电荷平衡（CB）层。第一CB包括具有第二导电型的第一多个电荷平衡（CB）区。此外，SJ装置包括设置在装置层和第一CB层中的具有第二导电型的第一连接区。第一连接区从装置层的顶部区延伸到第一CB层的第一多个CB区的至少第一CB区。

在一个实施例中，超结（SJ）装置包括具有第一导电型的至少一个外延（epi）层，该外延（epi）层包括具有第二导电型的多个电荷平衡（CB）区，其用来形成至少一个电荷平衡（CB）层。多个CB区中的每个的厚度小于至少一个CB层的厚度。另外，SJ装置包括具有第一导电型的顶部外延层，该顶部外延层设置成与至少一个CB层相邻，以形成装置层。装置层包括具有第二导电型的顶部区。此外，SJ装置包括具有第二导电型的连接区。连接区从装置层的顶部区延伸到至少一个CB层的多个CB区中的至少一个。

在一个实施例中，制造超结（SJ）装置的方法包括在半导体衬底层之上形成具有第一导电型的第一半导体层。第一半导体层由宽带隙材料形成。另外，该方法包括将具有第二导电型的第一多个电荷平衡（CB）区注入到第一半导体层中。此外，该方法包括在第一半导体层的上方形成具有第一导电型的第二半导体层。该方法还包括将具有第二导电型的连接区注入到第二半导体层中。连接区延伸通过第二半导体层而到达第一多个CB区的至少第一CB区。此外，该方法包括将具有第二导电型的顶部区注入到与连接区相邻的第二半导体层中。连接区从顶部区延伸到第一多个CB区的第一CB区。

附图说明

当参考附图而阅读以下的详细描述时，本发明的这些及其它特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中，相似的字符在附图通篇中表示相似部分，其中：

图1图示根据实施例的超结（SJ）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）装置的透视图，该装置包括多个电荷平衡（CB）层，这些层各自具有多个电荷平衡（CB）区；

图2图示根据实施例的图1的SJ MOSFET装置的漂移区的横截面图；

图3图示根据实施例的SJ MOSFET装置的透视图，该SJ MOSFET装置包括连接区，该连接区使SJ装置的阱区与CB层的CB区邻接；

图4图示根据实施例的SJ MOSFET装置的透视图，该SJ MOSFET装置包括连接区，该连接区使SJ装置的阱区与CB层的CB区邻接；

图5是根据实施例的CB层的自顶向下视图，该CB层包括CB区和连接区；