專利名稱：包括第一和第二半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別地涉及包括第一和第二半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
當(dāng)高速切換電感負(fù)載時(shí)或者在靜電放電事件期間，要求半導(dǎo)體部件、諸如功率開關(guān)或者靜電放電器件耗散電感器或者充電的元件中存儲(chǔ)的能量。這要求相對(duì)于其他半導(dǎo)體元件調(diào)整這些半導(dǎo)體部件的接通行為以保證被指定耗散能量的半導(dǎo)體元件吸收相應(yīng)放電電流并且因而避免不能吸收能量的半導(dǎo)體元件的任何過應(yīng)力(overstress)而且在將導(dǎo)致器件破壞的模式中避免任何過應(yīng)力。因此希望當(dāng)高速關(guān)斷電感負(fù)載時(shí)或者在靜電放電事件期間改進(jìn)半導(dǎo)體器件中的能量耗散。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一種半導(dǎo)體器件的實(shí)施例，該半導(dǎo)體器件包括:第一半導(dǎo)體元件，其包括在第一端子與第二端子之間的第一 pn結(jié)。該半導(dǎo)體器件還包括:半導(dǎo)體元件，其包括在第三端子與第四端子之間的第二 pn結(jié)。該半導(dǎo)體器件還包括:半導(dǎo)體本體，其包括單片地集成的第一半導(dǎo)體元件和第二半導(dǎo)體元件。第一和第三端子電耦合到第一器件端子。第二和第四端子電耦合到第二器件端子。第一 pn結(jié)的擊穿電壓Vfcl的溫度系數(shù)Ci1和第二 pn結(jié)的擊穿電壓Vfc2的溫度系數(shù)a 2具有相同代數(shù)符號(hào)并且在T=300K處滿足
C.6 >; Si < < 1,1 X u，其中 Vbr2〈 Vbrl。本領(lǐng)域技術(shù)人員將在閱讀以下詳細(xì)實(shí)施方式時(shí)并且在查看附圖時(shí)認(rèn)識(shí)附加特征和優(yōu)點(diǎn)。


包括附圖以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且在本說明書中并入附圖而且附圖構(gòu)成說明書的部分。附示本發(fā)明的實(shí)施例并且與描述一起服務(wù)于說明本發(fā)明的原理。本發(fā)明的其他實(shí)施例和本發(fā)明的許多預(yù)計(jì)優(yōu)點(diǎn)將在它們參照以下詳細(xì)描述而變得被更好理解時(shí)容易得到認(rèn)識(shí)。附圖的元素不一定是相對(duì)于彼此成比例。相同標(biāo)號(hào)表示對(duì)應(yīng)相似部分。各種所示實(shí)施例的特征除非它們相互排斥則可以被組合。在附圖中描繪并且在以下描述中 詳述實(shí)施例。圖1A是包括第一半導(dǎo)體元件和第二半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體器件的一個(gè)實(shí)施例的等效電路的示意圖示。圖1B是圖1A中所示半導(dǎo)體器件的示意橫截面視圖的一個(gè)實(shí)施例。圖2圖示了半導(dǎo)體器件的一個(gè)實(shí)施例的示意橫截面視圖，該半導(dǎo)體器件包括溝槽n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(NFET)的單元陣列和溝槽感測(cè)單元。圖3是半導(dǎo)體器件的橫截面視圖的一個(gè)實(shí)施例的示意圖示，該半導(dǎo)體器件包括溝槽NFET的單元陣列和溝槽感測(cè)單元，溝槽NFET和溝槽感測(cè)單元的溝槽具有不同深度。圖4是超結(jié)(super junction)器件的橫截面視圖的一個(gè)實(shí)施例的示意圖示,該超結(jié)器件包括超結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的單元陣列和超結(jié)感測(cè)單元。圖5是半導(dǎo)體器件的電路圖的一個(gè)實(shí)施例的示意圖示，該半導(dǎo)體器件包括觸發(fā)NFET的第一二極管和被配置成耐受靜電放電電流的第二二極管。圖6是圖5中所示半導(dǎo)體器件的一部分的示意橫截面視圖的一個(gè)實(shí)施例。圖7是圖示了圖6中所示器件沿著線AA’和BB’的橫向p型雜質(zhì)分布圖的實(shí)施例的示意圖。圖8圖示了圖2中所示半導(dǎo)體器件的示意橫截面視圖，該半導(dǎo)體器件包括在溝槽感測(cè)單元和溝槽NFET的柵極電極之間電耦合的至少一個(gè)居間元件。圖9圖示了圖5中所示半導(dǎo)體器件的電路圖的示意圖，該半導(dǎo)體器件包括在NFET的漏極與柵極之間電耦合的居間元件。圖1OA至IOC圖示了限流居間元件的示例。圖1IA至IIF圖示了整流居間元件的示例。 圖12A和12B圖示了切換居間元件的示例。圖13圖示了在圖5中所示NFET的柵極與漏極之間電耦合的電路元件的一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式在以下詳細(xì)描述中，參照附圖，這些附圖形成詳細(xì)描述的一部分，并且在附圖中通過圖示示出了其中可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體實(shí)施例。就這一點(diǎn)而言，參照描述的(一個(gè)或多個(gè))附圖的定向來使用諸如“頂部”、“底部”、“前”、“后”、“在前”、“在后”、“之上”、“上方”、“以下”等方向術(shù)語。由于實(shí)施例的部件可以定位于多個(gè)不同定向，所以方向術(shù)語用于圖示的目的而絕非限制。將理解可以利用其他實(shí)施例并且可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)或者邏輯改變而未脫離本發(fā)明的范圍。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的部分而圖示或者描述的特征可以關(guān)于其他實(shí)施例或者與其他實(shí)施例結(jié)合使用以產(chǎn)生又一實(shí)施例。旨在于本發(fā)明包括這樣的修改和變型。使用不應(yīng)解釋為對(duì)所附權(quán)利要求書的范圍進(jìn)行限制的具體語言來描述示例。附圖未按比例并且僅用于示例目的。為了清楚，相同元件或者制造過程如果未另外指示則已經(jīng)在不同附圖中由相同標(biāo)號(hào)表不。如在本說明書中使用的術(shù)語“橫向”和“水平”旨在于描述與半導(dǎo)體襯底或者半導(dǎo)體本體的第一表面平行的定向。這可以例如是晶片或者管芯的表面。如在本說明書中使用的術(shù)語“垂直”旨在于描述與半導(dǎo)體襯底或者半導(dǎo)體本體的
第一表面垂直布置的定向。如在本說明書中所用，術(shù)語“耦合的”和/或“電耦合的”并非意味著表示元件必須直接耦合在一起一可以在“耦合的”或者“電耦合的”的元件之間提供居間元件。作為示例，居間元件中的零個(gè)、部分或者所有居間元件可以可控制以在“耦合的”或者“電耦合的”的元件之間提供低歐姆連接而在另一時(shí)候提供非低歐姆連接。術(shù)語“電連接的”旨在于描述在電連接在一起的元件之間的低歐姆電連接、例如經(jīng)由金屬和/或高度摻雜半導(dǎo)體的連接。在本說明書中，n摻雜可以指代第一傳導(dǎo)性類型，而p摻雜指代第二傳導(dǎo)性類型。無需贅言，可以用相反摻雜關(guān)系形成半導(dǎo)體器件，使得第一傳導(dǎo)性類型可以是P摻雜并且第二傳導(dǎo)性類型可以是n摻雜。另外，一些圖通過在摻雜類型旁邊指示或者“ + ”來圖示相對(duì)摻雜濃度。例如“n_”意味著比“n”摻雜區(qū)域的摻雜濃度小的摻雜濃度，而“n+”摻雜區(qū)域具有比“n”摻雜區(qū)域大的摻雜濃度。然而，指示相對(duì)摻雜濃度除非另有明示則不意味著相同相對(duì)摻雜濃度的摻雜區(qū)域具有相同的絕對(duì)摻雜濃度。例如，兩個(gè)不同的n+摻雜區(qū)域可以具有不同的絕對(duì)摻雜濃度。這例如同樣適用于n+摻雜和P+摻雜區(qū)域。在本說明書中描述的具體實(shí)施例涉及而不限于通過場(chǎng)效應(yīng)控制的功率半導(dǎo)體器件并且特別地涉及單極器件、諸如MOSFET。如在本說明書中使用的術(shù)語“場(chǎng)效應(yīng)”旨在于描述在半導(dǎo)體溝道區(qū)域中“反型溝道”的電場(chǎng)中介形成(mediated formation)和/或反型溝道的傳導(dǎo)性和/或形狀的控制。在本說明書的上下文中，術(shù)語“場(chǎng)效應(yīng)結(jié)構(gòu)”旨在于描述如下結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)形成于半導(dǎo)體襯底或者半導(dǎo)體本體或者半導(dǎo)體器件中并且具有通過電介質(zhì)區(qū)域或者電介質(zhì)層或者絕緣結(jié)構(gòu)的部分至少與體區(qū)絕緣的柵極電極。用于在柵極電極與體區(qū)之間形成電介質(zhì)區(qū)域或者電介質(zhì)層的電介質(zhì)材料的示例包括但不限于氧化硅(Si02)、氮化硅(Si3N4)、氮氧化娃(silicon oxinitride) (SiOxNy)、氧化錯(cuò)(ZrO2)、氧化鉭(Ta2O5)、氧化鈦(TiO2)和氧化鉿(HfO2)或者這些材料的堆疊物。在柵極電極和通常連接到體區(qū)的源極電極之間的閾值電壓Vth以上，在體區(qū)的與電介質(zhì)區(qū)域或者電介質(zhì)層鄰接的溝道區(qū)域中由于場(chǎng)效應(yīng)而形成和/控制反型溝道。閾值電壓Vth通常指代為了在第一傳導(dǎo)性類型的如下兩個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域之間開始單極電流流動(dòng)而必需的最小柵極電壓，這兩個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域形成晶體管的源極和漏極。在本說明書的上下文中，術(shù)語“M0S”(金屬氧化物半導(dǎo)體)應(yīng)當(dāng)理解為包括更一般術(shù)語“MIS”(金屬-絕緣體-半導(dǎo)體)。例如術(shù)語MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)應(yīng)當(dāng)理解為包括如下FET，這些FET具有并非氧化物的柵極絕緣體、即在分別意味著IGFET(絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管)和MISFET的更一般術(shù)語中使用術(shù)語M0SFET。另外，諸如“第一”、“第二”等術(shù)語也用來描述各種元件、區(qū)域、段等并且也并非旨在于限制。相似術(shù)語在說明書全文中指代相似元件。如這里所用，術(shù)語“具有”、“包含”、“包括”等是開放式術(shù)語，這些開放式術(shù)語指示存在所言元件或者特征、但是未排除附加元件或者特征。冠詞“一個(gè)/ 一種”和“該”除非上下文另有明示則旨在于包括復(fù)數(shù)以及單數(shù)。圖1A示意地圖示了半導(dǎo)體器件100的電路圖的一個(gè)實(shí)施例。半導(dǎo)體器件100包括第一半導(dǎo)體兀件101,該第一半導(dǎo)體兀件101包括在第一端子102與第二端子103之間的第一 pn結(jié)。半導(dǎo)體器件100還包括第二半導(dǎo)體器件104，該第二半導(dǎo)體器件104包括在第三端子105與第四端子106之間的第二 pn結(jié)。第一和第二半導(dǎo)體元件101、104單片地集成于半導(dǎo)體本體(在圖1A中未不出，參見圖1B)中。第一和第三端子102、105電稱合到第一器件端子107。第二和第四端子103、106電耦合到第二器件端子108。第一半導(dǎo)體元件101的第一 Pn結(jié)的擊穿電壓Vfcl的溫度系數(shù)a I和半導(dǎo)體元件104的第二 pn結(jié)的擊穿電壓Vbrt
的溫度系數(shù)Q2具有相同代數(shù)符號(hào)并且在T=300K處滿足X < < I ■ 1:< H。根據(jù)另一實(shí)施例，在T=300K處的關(guān)系;< a <.. : 有效。第一和第三端子102、105中的每個(gè)端子可以未直接耦合到第一器件端子107、但是包括居間元件。同樣地，第二和第四端子103、106中的每個(gè)端子可以未直接耦合到第二器件端子108、但是包括一個(gè)或者多個(gè)居間元件。作為示例，示意地圖示了在第二端子103與第二器件端子108之間的居間元件109。然而，更多或者更少居間元件可以布置于端子102、103、105、106中的一個(gè)或者多個(gè)端子與器件端子107、108中的對(duì)應(yīng)端子之間。在圖1A的電路圖的示意圖示中，圖示了第一和第二半導(dǎo)體元件101、104中的每個(gè)半導(dǎo)體元件為兩端子器件、諸如例如二極管。然而這些元件101、104中的一個(gè)或者兩個(gè)元件可以包括多于兩個(gè)端子、例如三個(gè)端子、諸如兩個(gè)負(fù)載端子和一個(gè)控制端子。作為示例，第一和/或第二半導(dǎo)·體元件101、104可以例如包括具有源極、漏極、柵極的FET和具有集電極、射極、基極的雙極晶體管。器件端子107、108可以例如是、但不限于包括諸如，例如接地、電池、輸入、輸出和/或電壓抽頭(tap)管腳的芯片管腳。圖1B示意地圖示了圖1A的半導(dǎo)體器件100的橫截面視圖的一個(gè)實(shí)施例。在半導(dǎo)體本體110，例如半導(dǎo)體襯底(諸如硅(Si)襯底)或者如下載體的區(qū)域A中，其中該載體具有形成于其上的半導(dǎo)體層(例如外延Si層)，形成第一半導(dǎo)體元件101或者其部分。在半導(dǎo)體本體110的第二區(qū)域B中，形成第二半導(dǎo)體元件104或者其部分。因此，單片地集成半導(dǎo)體元件101、104。如圖1A中圖示的那樣(在圖1B中未圖示)互連半導(dǎo)體元件。在圖1B的示意橫截面視圖中，包括第一半導(dǎo)體元件101的區(qū)域A橫向地鄰接包括第二半導(dǎo)體元件104的第二區(qū)域B。根據(jù)另一實(shí)施例，在區(qū)域A與區(qū)域B之間的橫向距離小于IOOOii m、具體小于IOOii m。區(qū)域A和區(qū)域B也可以直接布置于彼此旁邊。這允許在第一與第二半導(dǎo)體元件101、104之間的有利熱耦合。這進(jìn)一步允許最小化通常隨著距離增加而增加的過程變化的影響。因此改進(jìn)了對(duì)這些元件的調(diào)整。根據(jù)另一實(shí)施例，區(qū)域B由區(qū)域A包圍，例如區(qū)域B可以例如包括在晶體管單元陣列的區(qū)域A之上擴(kuò)展開、例如均勻地?cái)U(kuò)展的感測(cè)單元。通過如上文描述的那樣設(shè)置溫度系數(shù)a r a 2和擊穿電壓Vfcl、Vfc2，這是通過使用相似結(jié)構(gòu)和摻雜分布圖來實(shí)現(xiàn)的，可以改進(jìn)半導(dǎo)體元件101、104的匹配。因此，可以改進(jìn)在靜電放電事件期間或者在關(guān)斷電感負(fù)載期間在第一和第二半導(dǎo)體元件101、104中的指定的一個(gè)半導(dǎo)體元件中的能量耗散的可靠性。圖2示意地圖示了半導(dǎo)體器件200的橫截面視圖的一個(gè)實(shí)施例，該半導(dǎo)體器件200包括區(qū)域C中的溝槽NFET單元陣列和區(qū)域D中的溝槽感測(cè)單元。溝槽NFET和溝槽單元感測(cè)單元共享n+摻雜半導(dǎo)體襯底201和形成于其上的n摻雜漂移區(qū)202、例如n摻雜外延層。在n+摻雜半導(dǎo)體襯底201的后側(cè)203形成接觸(contact)204、例如金屬接觸，該金屬接觸例如包括Al、T1、Ag、Au、N1、Cu、Tu。接觸204構(gòu)成溝槽NFET和感測(cè)單元二者的漏極接觸。溝槽NFET的區(qū)域C中的漂移區(qū)202鄰接p摻雜體區(qū)205。p摻雜體區(qū)205電耦合到在前側(cè)207的傳導(dǎo)層206。可以在P摻雜體區(qū)205與傳導(dǎo)層206之間的界面處提供P+摻雜體接觸區(qū)(在圖2中未圖示)。這一體接觸區(qū)可以建立在P摻雜體區(qū)205與傳導(dǎo)層206之間的歐姆接觸。溝槽207a…c從前側(cè)207經(jīng)過p摻雜體區(qū)205向溝槽NFET的η摻雜漂移區(qū)202中延伸。作為示例，溝槽207a…c或者溝槽207a…c中的一些溝槽可以構(gòu)成連續(xù)溝槽結(jié)構(gòu)的部分。場(chǎng)電極208a…c布置于溝槽207a…c的底部部分中，并且柵極電極209a…c布置于溝槽207a…c的頂部部分中。絕緣結(jié)構(gòu)210a…c布置于場(chǎng)電極208a…c與柵極電極209a…c之間。絕緣結(jié)構(gòu)210a…c包括鄰接體區(qū)205的柵極電介質(zhì)并且也提供在電極208a…C、209a…c和周圍漂移區(qū)202/體區(qū)205之間的電絕緣。在其他實(shí)施例中，場(chǎng)電極可以被省略或者可以是柵極電極的部分。另外，n+摻雜源區(qū)211a…e橫向地鄰接溝槽207a…c并且電耦合到傳導(dǎo)層206。絕緣帽212a…c布置于柵極電極209a…c上并且提供在傳導(dǎo)層206與柵極電極209a…c之間的電絕緣。溝槽感測(cè)單元的區(qū)域D中的漂移區(qū)202鄰接P摻雜體區(qū)205’。在圖2中所示實(shí)施例中，P摻雜體區(qū)205’具有比溝槽NFET的區(qū)域C中的P摻雜體區(qū)205的寬度W1大的寬度w2。另外，P摻雜體區(qū)205’具有比溝槽NFET的區(qū)域C中的P摻雜體區(qū)205的深度(I1大、SP豎直尺度更大的深度d2。這些布局和設(shè)計(jì)措施允許設(shè)置區(qū)域C中的包括P摻雜體區(qū)205和η摻雜漂移區(qū)202的第一 ρη結(jié)的擊穿電壓Vtol大于溝槽感測(cè)單元的區(qū)域D中的包括ρ摻雜體區(qū)205’和η摻雜漂移區(qū)202的第二 ρη結(jié)的擊穿電壓Vfc2。ρ摻雜體區(qū)205’橫向地鄰接一側(cè)上的絕緣結(jié)構(gòu)210c和與該一側(cè)相反的另一側(cè)上的絕緣結(jié)構(gòu)210d。絕緣結(jié)構(gòu)210d電絕緣溝槽207d中的場(chǎng)電極208d。ρ摻雜體區(qū)205’電耦合到傳導(dǎo)層206’。與區(qū)域C中的`溝槽NFET相似，可以提供ρ+摻雜體接觸區(qū)以建立在傳導(dǎo)層206’與ρ摻雜體區(qū)205’之間的歐姆接觸(在圖2中未圖示)。絕緣帽212d布置于場(chǎng)電極208c的頂部。在圖2中所示實(shí)施例中，溝槽感測(cè)單元沒有任何n+摻雜源區(qū)。場(chǎng)電極208a…d通常電耦合到傳導(dǎo)層206。在其他實(shí)施例中，場(chǎng)電極208d可以電耦合到傳導(dǎo)層206’。ρ摻雜體區(qū)205’經(jīng)由傳導(dǎo)層206’和可選居間元件、例如接線，電耦合到區(qū)域C中的溝槽NFET的柵極電極209a…b。通過線213以簡(jiǎn)化方式圖示了可選居間元件。ρ摻雜體區(qū)205’經(jīng)由居間元件214進(jìn)一步電耦合到器件端子GND。居間元件214可以例如包括電阻器和/或柵極驅(qū)動(dòng)器電路的部分和/或變換器的部分。作為示例，當(dāng)用負(fù)電源電壓關(guān)斷IGBT時(shí)，可以經(jīng)由變換器的部分實(shí)現(xiàn)電耦合。傳導(dǎo)層206也與器件端子GND電連接。因此,在區(qū)域C中的溝槽NFET與區(qū)域D中的溝槽感測(cè)單元之間的互連是如圖1A的示意電路圖中所示互連的一個(gè)示例。換而言之，區(qū)域C中的溝槽NFET是圖1A中所示第二半導(dǎo)體元件104的一個(gè)示例，并且區(qū)域D中的溝槽感測(cè)單元是圖1A中所示第一半導(dǎo)體元件101的一個(gè)示例。半導(dǎo)體器件200的第一和第二 ρη結(jié)的設(shè)計(jì)允許對(duì)第一 ρη結(jié)的擊穿電壓Vfcl的溫度系數(shù)Q1和第二 ρη結(jié)的擊穿電壓Vfc2的溫度系數(shù)Ci2的調(diào)整以具有相同代數(shù)符號(hào)并且在
Τ=300Κ處滿足 s u 、 < 1.1 X u。因此，當(dāng)經(jīng)由半導(dǎo)體器件200關(guān)斷電感負(fù)載時(shí)，ρη結(jié)的反向電壓首先增加觸發(fā)區(qū)域D中的溝槽感測(cè)單元的第二 ρη結(jié)的電擊穿，而區(qū)域C中的溝槽NFET的第一 ρη結(jié)保持于阻塞狀態(tài)(blocking state)中。在溝槽感測(cè)單元中生成的擊穿電流、例如雪崩電流經(jīng)由居間元件214流向GND?？缇娱g元件214、例如跨內(nèi)部柵極電阻器和/或外部柵極電阻器的電壓降和/或柵極驅(qū)動(dòng)器電路的內(nèi)阻導(dǎo)致只要這一電壓降超過溝槽NFET 200的閾值電壓、電流就沿著在區(qū)域C中的溝槽NFET的源極與漏極之間的溝道流動(dòng)。因此，當(dāng)經(jīng)由半導(dǎo)體器件200關(guān)斷電感負(fù)載時(shí)，區(qū)域D中的溝槽感測(cè)單元中的電擊穿所觸發(fā)的、電感器內(nèi)存儲(chǔ)的能量的耗散出現(xiàn)于區(qū)域C中的溝槽NFET中。由于在傳導(dǎo)層206與漂移區(qū)202之間的區(qū)域C中的溝槽NFET內(nèi)的電流是溝道電流，所以溝槽NFET 200內(nèi)的雪崩生成可以被減少若干數(shù)量級(jí)。因此可以顯著地減少將在溝槽NFET的雪崩擊穿期間出現(xiàn)的絕緣結(jié)構(gòu)210a…b內(nèi)的熱載流子的俘獲。這導(dǎo)致半導(dǎo)體器件20的改進(jìn)可靠性。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在第一 ρη結(jié)的第一擊穿電壓Vbri與第二 ρη結(jié)的第二擊穿電壓Vbr2之間的差值在區(qū)域C中的溝槽NFET的閾值電壓的50%至600%、甚至50%至300%之間的范圍中。差值Vbrl-Vbr2可以例如在2V至IOV的范圍內(nèi)。圖2中所示半導(dǎo)體器件200 是如下器件設(shè)計(jì)的一個(gè)示例，該器件設(shè)計(jì)具有比溝槽NFET 200中的擊穿電壓Vtol小的溝槽感測(cè)單元中的擊穿電壓Vto2，使得第一 ρη結(jié)的擊穿電壓的溫度系數(shù)Q1和第二ρη結(jié)的擊穿電壓的溫度系數(shù)Q2具有相同代數(shù)符號(hào)并且在Τ=300Κ
C.* <t < I* < I.i X u 。然而除了圖2中所示半導(dǎo)體器件200的設(shè)計(jì)之外，其他設(shè)計(jì)措施也可以允許設(shè)置比區(qū)域C中的溝槽NFET的擊穿電壓Vbrt小的區(qū)域D的溝槽感測(cè)單元的擊穿電壓Vfc2。在圖3的示意橫截面視圖中以簡(jiǎn)化方式圖示了這樣的設(shè)計(jì)的又一示例。在圖3中，通過設(shè)置比溝槽NFET的溝槽的深度dT1小的溝槽感測(cè)單元的溝槽的深度dT2來實(shí)現(xiàn)與區(qū)域C中的溝槽NFET的擊穿電壓相比的區(qū)域D中的溝槽感測(cè)單元的擊穿電壓的減少。在包括實(shí)現(xiàn)漂移區(qū)中的電荷補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)電極的溝槽FET的情況下，這可以例如通過設(shè)置比溝槽NFET的溝槽寬度Wn小的溝槽感測(cè)單元D的溝槽寬度Wt2來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)另一實(shí)施例，溝槽感測(cè)單元D的溝槽可以由絕緣材料、例如SiO2完全填充。根據(jù)又一實(shí)施例，第一傳導(dǎo)性類型的可選屏蔽區(qū)域布置于漂移區(qū)內(nèi)并且鄰接溝槽感測(cè)單元的溝槽的底部。屏蔽區(qū)域在圖3中由虛線示意地圖示并且可以例如包括在IxlO12cm_2至lxl013cm_2的范圍中的ρ型雜質(zhì)的劑量。在圖4的示意橫截面視圖中以簡(jiǎn)化方式圖示了半導(dǎo)體器件400的設(shè)計(jì)的又一示例。在圖4中，半導(dǎo)體器件400包括第一區(qū)域C中的超結(jié)FET的單元陣列和區(qū)域D中的超結(jié)感測(cè)單元。超結(jié)FET包括形成于η摻雜漂移區(qū)432內(nèi)的第一 ρ摻雜補(bǔ)償區(qū)域431a、431b。第一 P摻雜體區(qū)433a、433b鄰接第一側(cè)435和第一 ρ摻雜補(bǔ)償區(qū)域431a、431b。第一 n+型源區(qū)436a、436b布置于第一 ρ摻雜體區(qū)433a、433b內(nèi)并且鄰接第一側(cè)435。第一柵極結(jié)構(gòu)434布置于第一側(cè)435上。區(qū)域D中的超結(jié)感測(cè)單元包括形成于η摻雜漂移區(qū)432內(nèi)的第二 ρ摻雜補(bǔ)償區(qū)域441a、441b。第二 ρ摻雜體區(qū)443a、443b鄰接第一側(cè)435和第二 ρ摻雜補(bǔ)償區(qū)域441a、441b。第二 n+型源區(qū)446a、446b布置于第二 ρ摻雜體區(qū)443a、443b內(nèi)并且鄰接第一側(cè)435。柵極結(jié)構(gòu)444可以布置于第一側(cè)435上?？梢岳缤ㄟ^調(diào)整超結(jié)NFET和超結(jié)感測(cè)單元中的補(bǔ)償區(qū)域和漂移區(qū)的橫向尺寸wpl、wnl、wp2、wn2來實(shí)現(xiàn)與第一區(qū)域C中的超結(jié)FET的擊穿電壓Vto2相比減少第二區(qū)域D中的超結(jié)感測(cè)單元的擊穿電壓Vtol。作為示例,在P加載(p-loaded)超結(jié)FET中可以設(shè)置wpl〈wp2或者wni> W。作為又一示例，在η加載超結(jié)FET中可以設(shè)置wpl>wp2或者wnl〈w 2。作為用于與第一區(qū)域C中的超結(jié)FET的擊穿電壓Vfc2相比減少第二區(qū)域D中的超結(jié)感測(cè)單元的擊穿電壓Vbri的又一示例，可以設(shè)置第二 P摻雜補(bǔ)償區(qū)域441a、441b的深度小于ρ摻雜補(bǔ)償區(qū)域431a、431b的深度。雖然上文描述的具體實(shí)施例包括NFET,但是上文描述的教導(dǎo)也可以應(yīng)用于包括包含非補(bǔ)償漂移區(qū)的平面DM0SFET (雙擴(kuò)散M0SFET)、橫向DM0SFET和IGBT的其他半導(dǎo)體器件。也可以形成FET為上漏(drain-up)FET。圖5示意地圖示了半導(dǎo)體器件500的電路圖的一個(gè)實(shí)施例。半導(dǎo)體器件500包括第一半導(dǎo)體二極管510，該第一半導(dǎo)體二極管510包括在第一陰極502與第一陽極503之間的第一 ρη結(jié)。半導(dǎo)體器件500還包括第二半導(dǎo)體二極管504，該第二半導(dǎo)體二極管504包括在第二陰極505與第二陽極506之間的第二 ρη結(jié)。第一和第二半導(dǎo)體二極管501、504單片地集成于半導(dǎo)體本體(在圖5中未圖示，參見圖6)中。第一和第二陰極502、505電稱合到第一器件端子507。第一和第二陽極503、506電耦合到第二器件端子508。第二陽極506經(jīng)由居間元件509電耦合到第二器件端子508。第一半導(dǎo)體二極管501的第一 ρη結(jié)的擊穿電壓Vfcl的溫度系數(shù)α:和第二半導(dǎo)體二極管504的第二 ρη結(jié)的擊穿電壓Vfc2的溫度系數(shù)α 2具有相同代數(shù)符號(hào)并且在Τ=300Κ處
倆足 *-.r-: 《.1 ".1.I (―真，其中 Vbr2〈 Vbrl0半導(dǎo)體器件500還包括NFET 530。NFET 530的漏極電耦合到第一器件端子507。NFET的源極電耦合到第二器件端子508。NFET的柵極電耦合到第二二極管504的陽極506。當(dāng)經(jīng)由NFET 530關(guān)斷電感負(fù)載時(shí)，在第一與第二器件端子507、508之間的電壓增加造成第二半導(dǎo)體二極管504的擊穿。第二半導(dǎo)體二極管504可以通過充當(dāng)分壓器與居間元件一起以接通NFET 530來耗散關(guān)斷的電感器中存儲(chǔ)的能量這樣的方式來鉗(clamp)在第一與第二器件端子507、508之間的電壓。在第一與第二器件端子之間的靜電放電期間，第一半導(dǎo)體二極管501由于NFET530的面積和內(nèi)阻約束而吸收多數(shù)放電電流。因此，在器件端子507與508之間的電壓上升直至第一半導(dǎo)體二極管501吸收放電電流。由于第一和第二半導(dǎo)體二極管501、504就它們的溫度系數(shù)α ρ α 2以及它們的擊穿電壓Vbrt和Vto2而言密切相關(guān)，所以可以在提供器件在整個(gè)操作溫度范圍內(nèi)的安全操作時(shí)增加所謂的ESD窗，即ESD保護(hù)元件的操作的電壓范圍和/或可以減少面積消耗。圖6圖不了圖5中所不半導(dǎo)體器件500的第一和第二半導(dǎo)體二極管501、504的橫截面視圖的一個(gè)實(shí)施例。關(guān)于在第一與第二半導(dǎo)體二極管501、504之間的互連，參照?qǐng)D5中所示電路圖。第一半導(dǎo)體二極 管501包括η+摻雜隱埋層533a，該n+摻雜隱埋層533a，其經(jīng)由n+摻雜沉降(sinker) 537a電耦合到在前側(cè)535的第一陰極接觸534a。n+摻雜沉降537a和η.摻雜隱埋層533a包含n_摻雜層539a,該n_摻雜層539a可以是外延層的部分。n_摻雜層539a包含ρ摻雜陽極區(qū)域541a。ρ摻雜陽極區(qū)域541a鄰接前側(cè)535并且電耦合到陽極接觸536a。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，ρ摻雜陽極區(qū)域541a包括在前側(cè)535的具有充分濃度的ρ型雜質(zhì)分布圖，該濃度允許形成與陽極接觸536a的歐姆接觸。替代地或者除此之外，可以在前側(cè)535的ρ摻雜陽極區(qū)域541a內(nèi)提供p+摻雜陽極接觸區(qū)。與第一二極管501相似，第二二極管也包括n+摻雜隱埋層533b、n+摻雜沉降537b、n_摻雜層539b、p摻雜陽極區(qū)域541b、第二陰極接觸534b和第二陽極接觸536b。使用相同過程步驟來制造第一和第二二極管中的對(duì)應(yīng)元件。通過選擇ρ摻雜陽極區(qū)域541a、541b中的P型雜質(zhì)的不同劑量來設(shè)置第一二極管501的擊穿電壓Vtel大于第二二極管504的擊穿電壓Vte2。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可以通過各個(gè)區(qū)域中植入P型雜志時(shí)使用不同掩?？谆蛘卟煌谀？椎年嚵衼聿煌卦O(shè)置P摻雜陽極區(qū)域541a、541b中的這些雜質(zhì)的平均片濃度(sheet concentration)。作為示例，經(jīng)過鄰近掩模開口植入的雜質(zhì)的向外擴(kuò)散造成重疊雜質(zhì)分布圖。增強(qiáng)的向外擴(kuò)散將均勻化沿著橫向方向的分布圖。雖然圖6的示例中所示第一和第二二極管501、504包括n+摻雜隱埋層533a、533b和n+摻雜沉降537a、537b，但是也可以例如在橫向ρη結(jié)二極管中省略η+摻雜沉降537a、537b。另外，n+摻雜沉降537a、537b也可以替換為如下溝槽，這些溝槽至少部分由n+摻雜半導(dǎo)體材料填充，該半導(dǎo)體材料例如是與溝槽的側(cè)壁鄰接的η.摻雜多晶硅。由于第一和第二半導(dǎo)體二極管501、504由于陽極和陰極半導(dǎo)體區(qū)域的相似或者相同處理而就它們的擊穿電壓Vbrt、Vfc2和溫度系數(shù)α P α 2而言密切相關(guān)，所以可以在提供器件在整個(gè)操作溫度范圍內(nèi)的安全操作之時(shí)增加所謂的ESD窗。在圖7中圖示了 ρ型雜質(zhì)分布圖的示例。參照?qǐng)D7中所示示意圖，根據(jù)第一示例，圖6中所示第二二極管504的陽極區(qū)域541b中的沿著線BB’的橫向方向X的濃度分布圖Cpl恒定，并且第一二極管501的陽極區(qū)域541a中的沿著線AA’的橫向方向x的濃度分布圖cp2呈波狀(corrugated)并且包括最小值和最大值?？梢越?jīng)由在 待形成的陽極區(qū)域541b上方具有孔的掩模植入ρ型雜質(zhì)來形成波狀分布圖cp2?？梢圆贾每诪殚_口的規(guī)則圖案、諸如方形從而造成分布圖Cp2中的最大值的對(duì)應(yīng)規(guī)則圖案。最大值的圖案在與前側(cè)535平行的區(qū)域中。根據(jù)另一示例，第二二極管504的陽極區(qū)域541b中的沿著線BB’的橫向方向x的分布圖Cp3為波狀并且包括最小值和最大值。在這一示例中，Cp3 > Cp2成立以設(shè)置Vfcl >Vbr2°根據(jù)又一示例，也可以通過向第一和第二陽極區(qū)域二者中植入第一 ρ型雜質(zhì)劑量并且僅向第二陽極區(qū)域中植入第二P型雜質(zhì)劑量或者僅向第一陽極區(qū)域中植入更小η型雜
質(zhì)劑量來設(shè)置Vbri > Vbr20上文說明了在圖5中所示器件中設(shè)置Vfcl > Vbr2的示例。更多示例包括不僅在陽極區(qū)域中而且在陽極區(qū)域和陰極區(qū)域中或者僅在陰極區(qū)域中設(shè)置P或者η型雜質(zhì)的不同劑量。作為示例，可以相應(yīng)地設(shè)置這些劑量，使得關(guān)系.:: < (V: -V.}, V < “2成立。圖8圖示了圖2中所示半導(dǎo)體器件的示意橫截面視圖，該半導(dǎo)體器件包括經(jīng)由傳導(dǎo)層206’在ρ摻雜體區(qū)205’與區(qū)域C中的溝槽NFET的柵極電極209a…b之間電耦合的第一類型的居間元件260。第一類型的居間元件206是通過線213在圖2中以簡(jiǎn)化方式圖示的居間元件的一個(gè)示例。居間元件241可以是第二類型的居間元件。描述并且圖示第一和第二類型的居間元件260、214的示例如下。圖9圖示了圖5中所示半導(dǎo)體器件的電路圖的示意圖，該半導(dǎo)體器件包括在NFET530的漏極與柵極之間電耦合的第一類型的居間元件560a、560b。居間元件509可以是第二類型的居間元件。描述并且圖示第一和第二類型的居間元件560a、560b、509的示例如下。在圖9中所示實(shí)施例中，可以包括居間元件560a、560b之一或者居間元件560a、560b 二者。第一類型的居間元件的一個(gè)示例包括例如根據(jù)施加的電壓限制電流的限流居間元件。限流居間元件的一個(gè)示例是如圖1OA中所示電阻器(R)，該電阻器可以具有線性電流-電壓特性。限流居間元件的另一示例是如圖1OB中所示電流鏡，該電流鏡可以具有非線性電流-電壓特性。限流居間元件的又一示例是如圖1OC中所示包括可選電壓控制電路的晶體管。第一類型的居間元件的另一示例包括允許僅一個(gè)極性的電流流動(dòng)的整流元件。關(guān)于另一極性，整流元件包括高阻。例如當(dāng)以正常模式(例如接通狀態(tài))操作圖2和圖8中所示區(qū)域C中的溝槽NFET單元陣列時(shí)，在柵極處的電壓通常大于在漏極處的電壓。圖2、圖8中的居間元件213、260防止柵極向區(qū)域D中的溝槽感測(cè)單元放電。當(dāng)在漏極處的電壓造成區(qū)域D中的溝槽感測(cè)單元接通時(shí)，居間元件213、260在低阻狀態(tài)中并且未阻礙或者僅輕微阻礙電流流動(dòng)。同樣地，當(dāng)以正常模式(例如接通狀態(tài))操作圖9中所示NFET 530時(shí)，在柵極處的電壓通常大于在漏極處的電壓。圖9中的居間元件560a、560b防止柵極經(jīng)過第二半導(dǎo)體二極管504放電。當(dāng)在漏極處的電壓造成第二半導(dǎo)體二極管504的電擊穿時(shí)，居間元件560a、560b在低阻狀態(tài)中并且未阻礙或者僅輕微阻礙電流流過第二半導(dǎo)體二極管504。整流居間元件的一個(gè)示例是圖1lA中所示齊納二極管。整流居間元件的另一示例是二極管、例如如圖1lB中所示ρη結(jié)或者肖特基二極管。整流居間元件的另一示例是如圖1lC中所示具有柵極到源極/本體耦合的NFET。整流居間元件的另一示例是如圖1lD中所示具有柵極到源極/本體耦合的PFET。整流居間元件的另一示例是如圖1lE中所示具有基極到射極耦合的NPN晶體管。整流居間元件的另一示例是如圖1lF中所示具有基極到射極耦合的PNP晶體管。第一類型的居間元件的另一示例包括切換元件，這些切換元件允許接通和關(guān)斷圖2和圖8中所示區(qū)域D中的溝槽感測(cè)單元的功能以及圖9中所示第二半導(dǎo)體二極管504的功能。切換元件可以從低阻狀態(tài)向高阻狀態(tài)切換并且反之亦然。切換居間元件的一個(gè)示例是如圖12Α中所示NFET、例如MOSFET和驅(qū)動(dòng)器電路。切換居間元件的一個(gè)示例是如圖12Β中所示的PFET、例如MOSFET和驅(qū)動(dòng)器電路。驅(qū)動(dòng)器電路可以被配置成驅(qū)動(dòng)NFET或者PFET，從而在它的源極與漏極之間建立兩個(gè)或者更多電阻值。第二類型的居間元件的一個(gè)示例包括柵極電介質(zhì)保護(hù)居間元件，這些居間元件限制在FET的柵極與源極之間的電壓用于保護(hù)柵極電介質(zhì)。柵極電介質(zhì)保護(hù)居間元件的一個(gè)示例是在閾值電壓以下表現(xiàn)高阻狀態(tài)并且在閾值電壓以上表現(xiàn)低阻狀態(tài)的元件、例如如圖1lAUlB中所示齊納二極管、ρη結(jié)二極管或者肖特基二極管。當(dāng)使用比如齊納二極管或者雪崩二極管的二極管作為柵極電介質(zhì)保護(hù)居間元件、例如居間元件214 (參見圖2和圖8)和/或居間元件509 (參見圖5和圖9 )時(shí)，二極管的陰極引向待保護(hù)的柵極、例如引向圖2和圖8中所示區(qū)域C中的溝槽NFET的柵極或者圖5和圖9中所示NFET 530的柵極。第二類型的居間元件的另一示例包括在柵極控制遺漏或者關(guān)斷時(shí)限定柵極的放電時(shí)間常數(shù)的放電電路。放電電路的一個(gè)示例是圖1OA中所示電阻器。第二類型的居間元件的另一示例包括柵極鉗位元件，這些柵極鉗位元件短路圖5和圖9中所示NFET 530的柵極和源極以及短路圖2和圖8的區(qū)域C中的溝槽NFET的柵極和源極。這些元件允許例如掉電模式中的晶體管解激活。分別在圖12A和12B中圖示了柵極鉗位元件的示例。第二類型的居間元件的另一示例包括例如當(dāng)包括晶體管的預(yù)驅(qū)動(dòng)器(pre-driver)并且無需附加功能時(shí)具有高阻或者超高阻的電阻器或者斷開?？梢愿鶕?jù)寄生結(jié)構(gòu)和/或功能約束來組合和布置居間元件。圖13圖示了在圖5和圖9中所示NFET的柵極與漏極之間電耦合的電路元件的一個(gè)實(shí)施例。而居間元件561a是限流居間元件，而居間元件561b是整流居間元件。因此，整流和限流功能由居間元件56la、56Ib組合。雖然這里已經(jīng)圖示并且描述了具體實(shí)施例，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解多種替代和/或等同實(shí)施可以替換示出和描述的具體實(shí)施例而未脫離本發(fā)明的范圍。本申請(qǐng)旨在于覆蓋這里討論的具體實(shí)施例的任何修改或者變化。因此旨在于本發(fā)明僅由權(quán)利要求書及其等同物限制。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括: 第一半導(dǎo)體元件，其包括在第一端子與第二端子之間的第一 Pn結(jié)； 第二半導(dǎo)體元件，其包括在第三端子與第四端子之間的第二 Pn結(jié)； 半導(dǎo)體本體，其包括單片地集成的所述第一半導(dǎo)體元件和所述第二半導(dǎo)體元件；并且其中 所述第一和第三端子電耦合到第一器件端子； 所述第二和第四端子電耦合到第二器件端子；并且 所述第一 Pn結(jié)的擊穿電壓Vfcl的溫度系數(shù)a i和所述第二 pn結(jié)的擊穿電壓Vfc2的溫度系數(shù)a 2具有相同代數(shù)符號(hào)并且在T=300K處滿足G, t >: (I <+ Ii < 1.1:< u ,其中 Vbr2 〈 Vbrl。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中: 所述第一半導(dǎo)體元件是溝槽場(chǎng)效應(yīng)晶體管單元，并且所述第一 Pn結(jié)包括第一傳導(dǎo)性類型的第一體區(qū)和與所述第一傳導(dǎo)性類型不同的第二傳導(dǎo)性類型的第一漂移區(qū)域； 所述第一體區(qū)鄰接在所述第一體區(qū)的第一側(cè)的第一溝槽結(jié)構(gòu)，并且所述第一體區(qū)鄰接在所述第一體區(qū)的與所述第一側(cè)相反的第二側(cè)的第二溝槽結(jié)構(gòu)； 所述第二半導(dǎo)體元件是感測(cè)單元，并且所述第二 Pn結(jié)包括所述第一傳導(dǎo)性類型的第二體區(qū)和所述第二傳導(dǎo)性類型的第二漂移區(qū)域；并且 所述第二體區(qū)鄰接在所述第二體區(qū)的第一側(cè)的第三溝槽結(jié)構(gòu)，并且所述第二體區(qū)鄰接在所述第二體區(qū)的與所述第一側(cè)相反的第二側(cè)的第四溝槽結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第二體區(qū)電耦合到所述第一和第二溝槽結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)溝槽結(jié)構(gòu)的柵極電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中在所述第一pn結(jié)的所述第一擊穿電壓Vfcl與所述第二 Pn結(jié)的所述第二擊穿電壓Vfc2之間的差值在所述溝槽場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓的50%至600%之間的范圍中。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一和第二溝槽結(jié)構(gòu)的每個(gè)包括由絕緣材料填充的溝槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一體區(qū)的寬度大于所述第二體區(qū)的寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一體區(qū)的寬度小于所述第二體區(qū)的寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一和第二溝槽結(jié)構(gòu)的每個(gè)溝槽結(jié)構(gòu)的深度小于所述第三和第四溝槽結(jié)構(gòu)的每個(gè)溝槽結(jié)構(gòu)的深度。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一和第二溝槽結(jié)構(gòu)的每個(gè)溝槽結(jié)構(gòu)的寬度小于所述第三和第四溝槽結(jié)構(gòu)的每個(gè)溝槽結(jié)構(gòu)的寬度。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一和第二溝槽結(jié)構(gòu)的每個(gè)溝槽結(jié)構(gòu)的深度大于所述第三和第四溝槽結(jié)構(gòu)的每個(gè)溝槽結(jié)構(gòu)的深度。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一和第二溝槽結(jié)構(gòu)的每個(gè)溝槽結(jié)構(gòu)的寬度大于所述第三和第四溝槽結(jié)構(gòu)的每個(gè)溝槽結(jié)構(gòu)的寬度。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，還包括:所述第一傳導(dǎo)性類型的屏蔽區(qū)域，其布置于所述漂移區(qū)域內(nèi)并且鄰接所述第三和第四溝槽結(jié)構(gòu)的每個(gè)溝槽結(jié)構(gòu)的底部。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中在所述第一和第二半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體本體的表面處在所述第一體區(qū)的底部到所述第一體區(qū)的頂部之間的第一距離小于在所述半導(dǎo)體本體的所述表面處在所述第二體區(qū)的底部到所述第二體區(qū)域的頂部之間的第二距離。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中: 溝槽場(chǎng)效應(yīng)晶體管單元陣列包括第一多個(gè)所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管單元； 第二多個(gè)所述感測(cè)單元在所述溝槽場(chǎng)效應(yīng)晶體管單元陣列的區(qū)域之上擴(kuò)展；并且 所述第一多個(gè)大于所述第二多個(gè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中: 所述第一和第二溝槽結(jié)構(gòu)的每個(gè)溝槽結(jié)構(gòu)包括柵極電極和布置于所述柵極電極以下的至少一個(gè)場(chǎng)電極，所述半導(dǎo)體器件還包括: 在所述柵極電極與所述至少一個(gè)場(chǎng)電極之間的電絕緣體。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中: 所述第一半導(dǎo)體元件是超結(jié)陣列單元，并且所述第一 pn結(jié)包括第一 p型柱區(qū)域和第一n型柱區(qū)域； 所述第二半導(dǎo)體元件是超結(jié)感測(cè)單元，并且所述第二 pn結(jié)包括第二 p型柱區(qū)域和第二n型柱區(qū)域；并且 其中 所述第一和第二半導(dǎo)體元件在它們的P型柱區(qū)域和它們的n型柱區(qū)域的橫向尺寸中的至少一個(gè)橫向尺度上不同。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中: 所述第一半導(dǎo)體元件是晶體管單元，并且所述第一 pn結(jié)包括第一傳導(dǎo)性類型的第一體區(qū)和與所述第一傳導(dǎo)性類型不同的第二傳導(dǎo)性類型的第一漂移區(qū)域； 所述第二半導(dǎo)體元件是感測(cè)單元，并且所述第二 pn結(jié)包括所述第一傳導(dǎo)性類型的第二體區(qū)和所述第二傳導(dǎo)性類型的第二漂移區(qū)域；并且其中 在所述第一和第二半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體本體的表面處在所述第一體區(qū)的底部到所述第一提取的頂部之間的第一距離小于在所述半導(dǎo)體本體的所述表面處在所述第二體區(qū)的底部到所述第二體區(qū)的頂部側(cè)之間的第二距離。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中: 所述第一半導(dǎo)體元件是晶體管單元，并且所述第一 pn結(jié)包括第一傳導(dǎo)性類型的第一體區(qū)和與所述第一傳導(dǎo)性類型不同的第二傳導(dǎo)性類型的第一漂移區(qū)域； 第二半導(dǎo)體元件是感測(cè)單元，并且所述第二 pn結(jié)包括所述第一傳導(dǎo)性類型的第二體區(qū)和所述第二傳導(dǎo)性類型的第二漂移區(qū)域；并且其中所述第一體區(qū)的寬度不同于所述第二體區(qū)的寬度。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中: 所述第一半導(dǎo)體元件是第一二極管，并且所述第一 pn結(jié)包括第一傳導(dǎo)性類型的第一陽極區(qū)域和與所述第一傳導(dǎo)性類型不同的第二傳導(dǎo)性類型的第一陰極區(qū)域；并且 第二半導(dǎo)體元件是第二二極管，并且所述第二 pn結(jié)包括所述第一傳導(dǎo)性類型的第二陽極區(qū)域和所述第二傳導(dǎo)性類型的第二陰極區(qū)域。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體器件，還包括: 晶體管，其包括第一負(fù)載端子、第二負(fù)載端子和控制端子；并且其中 所述晶體管的所述第一和第二負(fù)載端子以及所述第一半導(dǎo)體元件并聯(lián)連接。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體器件，其中: 所述晶體管是n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管； 所述第一負(fù)載端子是漏極； 所述第二負(fù)載端子是源極； 所述控制端子是柵極；并且 所述第二陽極區(qū)域電耦合到所述柵極。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一pn結(jié)的所述第一擊穿電壓Vfcl和所述第二 pn結(jié)的所述第二擊穿電壓Vfc2滿足C < !V: -Y.)., V' <::…2。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體器件，其中: 所述第一陽極區(qū)域包括第一 P型雜質(zhì)，并且所述第二陽極區(qū)域包括所述第一 P型雜質(zhì)；并且 所述第一陰極區(qū)域包括第一 n型雜質(zhì)，并且所述第二陰極區(qū)域包括所述第一 n型雜質(zhì)；并且 所述第一陽極區(qū)域中的所述一 P型雜質(zhì)、所述第二陽極區(qū)域中的所述第一 P型雜質(zhì)、所述第一陰極區(qū)域中的所述第一n型雜質(zhì)和所述第二陰極區(qū)域中的所述第一n型雜質(zhì)中的至少一個(gè)的橫向濃度分布圖為波狀并且包括最大值和最小值。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體器件，其中: 所述第二半導(dǎo)體二極管包括以下至少一個(gè): 所述第二陽極區(qū)域中的在所述第一陽極區(qū)域中不存在的第二 P型雜質(zhì)，或者 所述第二陰極區(qū)域中的在所述第一陰極區(qū)域中不存在的第二 n型雜質(zhì)。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體器件，其中: 所述第一二極管是包括至少4000 u m2的陽極面積的靜電放電保護(hù)器件。
26.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，還包括在所述溝槽場(chǎng)效應(yīng)晶體管單元的柵極與所述感測(cè)單元之間電耦合的至少一個(gè)居間元件，并且其中所述居間元件是限流元件、整流元件和切換元件中的一個(gè)元件或者組合。
27.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，還包括在所述溝槽場(chǎng)效應(yīng)晶體管單元的柵極與所述溝槽場(chǎng)效應(yīng)晶體管單元的源極之間電耦合的至少一個(gè)居間元件，并且其中所述居間元件是柵極電介質(zhì)保護(hù)元件、放電電路、柵極鉗位元件、電阻器和斷開中的一個(gè)或者組合。
28.根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體器件，還包括在所述第一負(fù)載端子與所述控制端子之間電耦合的至少一個(gè)居間元件，并且其中所述居間元件是限流元件、整流元件和切換元件中的一個(gè)元件或者組合。
29.根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體器件，還包括在所述控制端子與所述第二負(fù)載端子之間電耦合的至少一個(gè)居間元件，并且其中所述居間元件是柵極電介質(zhì)保護(hù)元件、放電電路、柵極鉗位元件、電阻器和斷開中的一個(gè)或者組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括第一和第二半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體器件。一種半導(dǎo)體器件包括第一半導(dǎo)體元件，其包括在第一端子與第二端子之間的第一pn結(jié)。該半導(dǎo)體器件還包括半導(dǎo)體元件，其包括在第三端子與第四端子之間的第二pn結(jié)。該半導(dǎo)體元件還包括半導(dǎo)體本體，其包括單片地集成的第一半導(dǎo)體元件和第二半導(dǎo)體元件。第一和第三端子電耦合到第一器件端子。第二和第四端子電耦合到第二器件端子。第一pn結(jié)的擊穿電壓Vbr1的溫度系數(shù)α1和第二pn結(jié)的擊穿電壓Vbr2的溫度系數(shù)α2具有相同代數(shù)符號(hào)并且在T=300K處滿足，其中Vbr2<Vbr1。
文檔編號(hào)H01L27/02GK103165597SQ20121052204
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者U.格拉澤, F.希爾勒, C.倫茲霍費(fèi)爾 申請(qǐng)人:英飛凌科技股份有限公司