[发明专利]具有高温电绝缘的功率半导体器件

说明书

一种器件(100)，包括：高温半导体器件(102)，高温半导体器件(102)包括第一表面(104)，其中，高温半导体器件(102)包括有源区域(106)和与有源区域(106)相邻设置的端接区域(108)；无机介电绝缘层(130)，无机介电绝缘层(130)设置在第一表面上，其中，无机介电绝缘层(130)填充在整个端接区域(108)上延伸的体积，并且包括大于或等于25μm且小于或等于500μm的厚度(144)；以及电连接器(116)，电连接器(116)将高温半导体器件(102)的有源区域(106)连接到器件(100)的附加部件。

技术领域

本说明书大体涉及高温半导体电子学，并且更具体地，涉及高温半导体电子学的器件级绝缘。

背景技术

宽带隙半导体有利地拥有以比常规硅基器件更小的晶片面积在更高的电压和温度下处理电力的能力。为了最大化这种宽带隙器件的效率，晶圆级的器件尺寸被最小化，以通过控制关键器件参数(例如器件级电阻)来降低制造成本并提高功率效率。

这种最小化需要这种宽带隙半导体器件的绝缘，因为在高电压下操作时存在电压击穿的可能性。当前系统通常包括封装宽带隙半导体器件的块(bulk)绝缘物，使得绝缘物覆盖器件的高电压和低电压区域。这种绝缘方法有几个缺陷。例如，一些块绝缘材料(例如有机材料，诸如基于聚酰亚胺的绝缘物)无法在高于200℃的温度下持续操作，因为这些材料可能会升华、燃烧、分层或形成空隙，从而降低电性能。将器件完全封装在块绝缘物中也有缺点，因为绝缘物和器件的其他部件(例如，封装基板)的热膨胀系数可能显著不同，从而导致热循环期间的显著应力和最终的绝缘物开裂，从而降低性能。

因此，需要用于绝缘宽带隙半导体器件的替代方案，尤其是用于在200℃或更高的温度下操作此类器件。

发明内容

本文公开的各种实施例通过在半导体器件的表面上局部地提供无机介电绝缘层作为器件的单独元件来满足这些需要。这种无机介电绝缘层覆盖与半导体的表面相邻的高电压区以防止电压击穿，同时在高温使用中提供耐久性。下面将更详细地描述附加特征和优点。

根据本文公开的实施例，一种器件，包括：高温半导体器件，高温半导体器件包括第一表面，其中，高温半导体器件包括有源区域和与有源区域相邻设置的端接区域；无机介电绝缘层，无机介电绝缘层设置在第一表面上，其中，无机介电绝缘层填充在整个端接区域上延伸的体积，并且包括大于或等于25μm且小于或等于500μm的厚度；以及电连接器，电连接器将高温半导体器件的有源区域连接到器件的附加部件。

根据本文的附加实施例，一种器件，包括：高温半导体器件，高温半导体器件包括第一表面；高电压区，高电压区邻近第一表面设置；低电压区，低电压区邻近第一表面设置并且偏离高电压区；以及无机介电绝缘层，无机介电绝缘层设置在第一表面上、在高电压区中，其中，第一表面在垂直于第一表面的表面法线的方向上具有宽度，其中，无机介电绝缘层包括在第一表面的周向边缘上延伸的部分，其中，该部分小于或等于第一表面的宽度的四分之一。

根据本文公开的附加实施例，一种方法，包括：在预先形成的高温半导体器件上沉积无机介电绝缘层，其中：高温半导体器件包括第一表面；高温半导体器件包括有源区域和邻近有源区域设置的端接区域；无机介电绝缘层沉积在第一表面上，使得无机介电绝缘层与端接区域重叠；并且无机介电绝缘层包括大于或等于10kV/mm且小于或等于35kV/mm的介电强度。

本文描述的处理和系统的附加特征和优点将在以下详细描述中阐述，根据该描述，这些附加特征和优点将部分地对于本领域技术人员显而易见或通过实践本文所描述的实施例而认识到，描述包括以下详细说明、权利要求以及附图。

应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都描述了各种实施例并且旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的概述或框架。附图被包括以提供对各种实施例的进一步理解，并且被并入并构成本说明书的一部分。附图图示了本文描述的各种实施例，并且与描述一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。

附图说明