[发明专利]具有快速开关能力的电荷平衡半导体功率器件的系统和方法

说明书

一种制造半导体器件的方法，包括通过离子注入在半导体层中执行第一注入以形成第一注入区，以及通过离子注入在半导体层中进行第二注入以形成第二注入区。第一注入和第二注入彼此重叠并且结合以形成以预定深度延伸到半导体层中的连接区。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2017年9月21日提交的标题为“SYSTEMS AND METHODS FORCHARGE BALANCED SUPER-JUNCTION SEMICONDUCTOR POWER DEVICES WITH FASTSWITCHING CAPABILITY”的美国临时专利申请第62/561,592号的优先权和权益，该临时申请的全部内容通过引用合并于此。

关于联邦政府赞助的研究与开发的声明

本发明是在政府支持下由美利坚合众国政府授予的合同号DEAR0000674。政府拥有本发明的某些权利。

背景技术

本文公开的主题涉及半导体功率器件，并且更具体地，涉及电荷平衡(CB)半导体功率器件。

对于半导体功率器件，超结(也称为电荷平衡)设计提供多个优点。例如，相对于传统的单极器件设计，CB器件表现出每单位面积的减小的电阻和减小的传导损耗。然而，利用浮动区的CB器件的开关速度取决于半导体材料中载流子的复合-产生率。对于某些半导体材料，例如宽带隙材料，复合-产生率可能相对较低，并且可能导致相对较低的开关速度。为了提高这种CB器件的复合-产生率和开关速度，可能将点缺陷引入半导体材料中。但是，点缺陷可能会增加器件的漏电流。

发明内容

以下总结了与原始权利要求范围相称的某些实施例。这些实施例并非旨在限制权利要求的范围，而是这些实施例仅旨在提供所要求保护的主题的可能形式的简要概述。实际上，权利要求可包含与以下阐述的实施例相似或不同的各种形式。

在一个实施例中，一种制造半导体器件的方法，包括：通过离子注入在半导体层中执行第一注入，以及通过离子注入在半导体层中执行第二注入。第一注入和第二注入彼此重叠并且结合以形成延伸穿过半导体的连接区。

在第二实施例中，CB器件包括具有第一导电类型的器件层，与器件层相邻设置的具有第一导电类型的第一电荷平衡(CB)层，具有第二导电类型的包括第一注入和第二注入彼此重叠的区的第一连接区，由第一注入形成的并且与连接区相邻的第一区，以及由第二注入形成并且与连接区相邻、与第一区相对的第二区。器件层包括设置在器件层的顶表面中的具有第二导电类型的顶部区。第一CB层包括具有第二导电类型的第一多个电荷平衡(CB)区。第一连接区从器件层的顶部区延伸到第一CB层的第一多个CB区中的至少第一CB区。

在第三实施例中，CB器件包括具有第一导电类型的至少一个外延(epi)层，其包括具有第二导电类型的多个电荷平衡(CB)区以形成至少一个电荷平衡(CB)层，具有第一导电类型的顶部外延层，与至少一个CB层相邻设置以形成器件层，通过第一注入和第二注入彼此重叠形成的具有第二导电类型的连接区，第一区邻近连接区并通过第一注入形成，以及第二区邻近连接区并通过第二注入形成，与第一区相对。多个CB区的每一个的厚度小于至少一个CB层的厚度。器件层包括具有第二导电类型的顶部区。连接区从器件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。

附图说明

当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，其中，贯穿附图，相同的字符表示相同的部分，其中：

图1示出根据实施例的包括多个CB层(每个CB层均具有多个CB区)的CB金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件的透视图；

图2示出根据实施例的图1的CB MOSFET器件的漂移区的截面图；