[发明专利]针状单元沟槽式MOSFET

说明书

一种针状单元沟槽式MOSFET。一种功率半导体管芯（100），其具有耦合到功率半导体管芯（100）的第一负载端子（101）和第二负载端子（102）并且被配置成在负载端子（101、102）之间传导负载电流的半导体本体（190）。该管芯进一步包括：控制沟槽结构（110）；多个功率单元（120）。功率单元（120）中的至少一个包括：第一导电类型的漂移区的部分（191）、第二导电类型的沟道区的部分（192）和第一导电类型的源区的部分（193）；控制部分；柱状场板沟槽（130），其沿垂直方向（Z）延伸到半导体本体（190）中，并且包括电耦合到第一负载端子（101）的场板电极（131），柱状场板沟槽（130）具有在沟道区部分（192）下方的深部（136）以及在深部（136）上方的近端部分（135）。

技术领域

本说明书涉及功率半导体管芯的实施例以及涉及处理功率半导体管芯的方法的实施例。特别地，本说明书涉及具有被包括在针状单元沟槽中的场板电极的MOSFET的实施例以及涉及处理方法的对应实施例。

背景技术

汽车、消费者和工业应用中的现代设备的许多功能（诸如转换电能和驱动电动机或电机）依赖于功率半导体器件。

例如，仅举几个例子，绝缘栅双极晶体管（IGBT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和二极管已经被用于各种应用，其包括但不限于电源和功率转换器中的开关。

功率半导体器件通常包括功率半导体管芯，该功率半导体管芯被配置成在器件的两个负载端子之间沿着负载电流路径传导负载电流。第一负载端子（例如，源极端子）可以布置在管芯的前侧处，并且第二负载端子（例如，漏极端子）可以布置在管芯的后侧处。管芯可以被包括在功率半导体器件的封装内，其中这样的封装可以提供到负载端子的电连接。

此外，负载电流路径可以借助于控制电极（通常被称为栅电极）来控制。例如，在从例如驱动器单元接收到对应的控制信号时，控制电极可以将功率半导体管芯设置成处于导通状态和阻断状态中的一个中。

为了传导负载电流，功率半导体管芯可以具有一个或多个功率单元，其可以被布置在功率半导体器件的所谓的有源区域中。例如，在有源区域内，一个或多个功率单元电连接到前侧负载端子。

有源区域可以被配置为具有条纹图案，根据该条纹图案，功率单元以条纹状方式延伸通过整个有源区域或其实质部分，或者有源区域可以被配置为具有蜂窝状/栅格（grid）图案，根据该蜂窝状/栅格图案，功率单元展现出柱状设计（也被称为“针状设计“），并且分布在有源区域内。

本说明书涉及后一种情况，即，涉及具有其中单元根据栅格图案来布置的有源区域的管芯。例如，根据这样的栅格图案，栅极沟道可以形成栅格开口（例如，栅格网格），并且每个栅格开口可以在空间上限制一个功率单元。例如，栅极沟道在有源区域中沿彼此垂直交叉的线性线而纵向地延伸。此外，在每个栅格开口中，可以布置有柱状（例如，针状）沟槽，其容纳了与栅极沟槽中的栅电极相比，连接到不同电位的柱状（例如，针状）沟槽电极。

功率半导体管芯被管芯边缘横向地限制，并且处于管芯边缘与有源区域之间，通常被布置有所谓的边缘终止区域。就功率半导体管芯而言，这样的边缘终止区域也被称为“高压终止结构“，并且它可以有助于支持功率半导体管芯的电压处理能力，例如，通过影响该半导体管芯内的电场的过程，例如以便确保功率半导体管芯的可靠的阻断能力。

可靠的阻断能力是合期望的。为此，相应的场板电极可以布置在一个或多个功率单元中。

另一方面，就以低传导损耗来处理高负载电流而言，有源区域内的高密度功率单元可能是合期望的。

发明内容