[发明专利]功率半导体器件

说明书

一种功率半导体器件（1），其包括：半导体本体（10），其具有耦合到第一负载端子结构（11）的正面（10‑1）和耦合到第二负载端子结构（12）的背面（10‑2）。该半导体本体（10）包括：有源区（106）；具有第一导电类型（100）的漂移区（100）；以及芯片边缘（109）。该功率半导体器件（1）进一步包括边缘终止结构（108），该边缘终止结构（108）至少部分包括在半导体本体（10）中，并且包括：具有与第一导电类型互补的第二导电类型的至少一个半导体边缘终止区（107）；以及屏蔽层（15），其包括半导体材料并通过第一绝缘层（161）与至少一个半导体边缘终止区（107）绝缘。

技术领域

本说明书涉及功率半导体器件的实施例。特别地，本说明书涉及具有边缘终止结构以例如在反向偏置条件下提供安全的器件操作的功率半导体器件的实施例。

背景技术

现代器件在汽车、消费者和工业应用中的许多功能（诸如，转换电能和驱动电动机或电机）都依赖于功率半导体器件。例如，绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和二极管，仅举几例，已经被用于各种应用，包括但不限于例如牵引应用中的电源和功率转换器中的开关。

功率半导体器件通常包括：半导体本体，其被配置用于沿器件的两个负载端子之间的负载电流路径传导负载电流。此外，负载电流路径可以借助于绝缘电极（有也被称为栅电极）来控制。例如，在从例如驱动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器件设置为导通状态和阻断状态中的一个。

此外，为了传导负载电流，功率半导体器件可以包括：一个或多个功率元胞（powercell），其可以被布置在功率半导体器件的所谓有源区中。该功率半导体器件可以由边缘横向限制，并且在边缘与包括一个或多个功率元胞的有源区之间，可以布置有边缘区，该边缘区可以包括边缘终止结构。这样的边缘终止结构可以用于下述目的：影响半导体本体内电场的过程，例如，以便确保功率半导体器件的可靠阻断能力。边缘终止结构可以包括布置在半导体本体内的一个或多个组件，以及还有布置在半导体本体表面上方的一个或多个组件。

这样的边缘终止概念的常见示例是p掺杂多晶硅场环与场板的组合，其中场板可以被配置用于提供外部电荷的有效屏蔽。例如，场板可以包括金属，诸如铝。替换地，这样的场板可以由多晶硅形成，例如，以便使边缘终止结构在暴露于潮湿和电场时不易受腐蚀。例如，在将p掺杂场环与n掺杂多晶硅场板组合的边缘终止结构中，仍然可以存在金属层以提供场板与场环之间的电接触，从而减少电场对金属层外边缘的影响。

一般合期望的是提供即使在恶劣环境条件下也可靠的边缘终止概念，这例如在牵引应用中得到满足。为此，可能合期望的是在潮湿和电场的组合影响下，使边缘终止结构不易受金属腐蚀。例如，器件在这样的条件下的性能通常通过强加速可靠性测试（诸如例如，HV-H3TRB或H₂S）来测试。

发明内容

根据实施例，功率半导体器件包括半导体本体，该半导体本体具有耦合到第一负载端子结构的正面和耦合到第二负载端子结构的背面。该半导体本体包括：有源区，其被配置用于在第一负载端子结构与第二负载端子结构之间传导负载电流；具有第一导电类型的漂移区，其被配置用于传导负载电流；以及横向终止半导体本体的芯片边缘。该功率半导体器件进一步包括横向布置在芯片边缘与有源区之间中的边缘终止结构，该边缘终止结构至少被部分地包括在半导体本体中，并且包括：具有与第一导电类型互补的第二导电类型的至少一个半导体边缘终止区，该至少一个半导体边缘终止区被布置在半导体本体内部的正面处；以及屏蔽层（shield layer），其包括半导体材料并通过第一绝缘层与至少一个半导体边缘终止区绝缘，其中该屏蔽层包括具有第一导电类型的至少一个第一屏蔽区和具有第二导电类型的至少一个第二屏蔽区。在至少一个第一屏蔽区与第二屏蔽区之间的横向过渡形成第一pn结。该至少一个第二屏蔽区和至少一个边缘半导体终止区具有共同的横向延伸范围。

在阅读以下详细描述并且在查看附图时，本领域技术人员将意识到附加的特征和优点。