具有复合区的半导体器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体领域，尤其涉及一种具有复合区的半导体器件。
【背景技术】
[0002]如半导体二极管、IGFETS (绝缘栅场效应晶体管)和IGBTS (绝缘栅双极型晶体管)的半导体器件包括png。当pn结被正向偏置时，移动电荷载流子充满pn结两侧上的半导体区域。这些区域中的至少一个被形成为漂移区，该漂移区具有相对低的杂质浓度并且沿电流流向具有相对大的延伸，当pn结从正向偏置切换成反向偏置时，该电荷载流子可形成电荷载流子等离子，该电荷载流子等离子必须从漂移层中被移除。将电荷载流子等离子从漂移区移除被称为反向恢复，并且有助于半导体器件的动态开关损耗。亟需提供具有提升的开关特性的半导体器件。
【发明内容】
[0003]一个实施例涉及半导体器件，该半导体器件包括在半导体主体中的漂移区。电荷载流子转移区与该半导体主体中的漂移区形成png。控制结构在去饱和周期期间将复合区电连接至漂移区，并且在去饱和期间以外使复合区与漂移区断开连接。
[0004]另一个实施例涉及包括漂移区的可控半导体二极管，该漂移区在半导体主体中。电荷载流子转移区与该半导体主体中的漂移区形成Pn结。控制结构在去饱和周期期间将复合区电连接至漂移区，并且在去饱和期间以外使复合区与漂移区断开连接。
[0005]另一实施例涉及绝缘栅双极型晶体管，该绝缘栅双极型晶体管包括在半导体主体中的漂移区。电荷载流子转移区与该半导体主体中的漂移区形成png。控制结构在去饱和周期期间将复合区电连接至漂移区，并且在去饱和期间以外使复合区与漂移区断开连接。
[0006]通过阅读下面的【具体实施方式】和参看附图，本领域的技术人员将能认识到其他的特征和优点。
【附图说明】
[0007]附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并且附图被包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。【附图说明】了本发明的实施例，并且和【具体实施方式】一起用于解释本发明的原理。通过参考下面的【具体实施方式】，能更好地理解并将容易领会其他的实施例和预期优点。
[0008]图1A是用于说明实施例的方面的具有主体pn结的半导体器件的部分的示意性剖视图；
[0009]图1B是根据实施例的半导体器件的部分的示意性剖视图，该实施例涉及垂直pn结；
[0010]图1C是根据实施例的半导体器件的部分的示意性剖视图，该实施例涉及水平pn结；
[0011]图2A是依照实施例的半导体器件的部分的示意性剖视图，该实施例涉及半导体二极管；
[0012]图2B是依照实施例的半导体器件的部分的示意性剖视图，该实施例涉及IGFET ;
[0013]图2C是依照实施例的半导体器件的部分的示意性剖视图，该实施例涉及IGBT ;
[0014]图2D是依照实施例的半导体器件的部分的示意性剖视图，该实施例涉及RC-1GBT (反向导通 IGBT)；
[0015]图3A是根据实施例的半导体二极管的半导体主体的示意性平面图，该实施例提供均匀分布的紧密去饱和单元；
[0016]图3B是根据实施例的半导体二极管的半导体主体的示意性平面图，该实施例提供条状形状的去饱和单元；
[0017]图3C是根据实施例的半导体二极管的半导体主体的示意性平面图，该实施例提供栅格状的去饱和单元；
[0018]图3D是根据实施例的半导体二极管的半导体主体的示意性平面图，该实施例提供非均匀分布的紧密去饱和单元；
[0019]图4A是半导体器件的半导体主体的示意性平面图，该半导体器件包括均匀分布的紧密去饱和单元和晶体管单元；
[0020]图4B是半导体器件的半导体主体的示意性平面图，该半导体器件包括规律布置的晶体管单元和去饱和单元；
[0021]图4C是半导体器件的半导体主体的示意性平面图，该半导体器件包括栅格形状的去饱和单元和被形成在去饱和单元的网格中的晶体管单元；
[0022]图4D是半导体器件的半导体主体的示意性平面图，该半导体器件包括框形状的去饱和单元和均匀分布的紧密的晶体管单元；
[0023]图5A是根据实施例的半导体器件的部分的示意性剖视图，该实施例提供在腔体的底部区域中的复合区；
[0024]图5B是示出了图5A的半导体器件的二极管特性的示意图；
[0025]图5C是示出在禁用复合区时，图5A的半导体器件中的电流线和电子密度的示意图；
[0026]图是示出在启用复合区时，图5A的半导体器件中的电流线和电子密度示意图；
[0027]图5E是说明在图5A的半导体器件的不同状态下等离子电荷的示意图；
[0028]图6A是根据实施例的半导体器件的示意性电路图，该实施例包括IGBT和用于生成内部去饱和信号的控制电路，该去饱和信号用于IGBT ;
[0029]图6B是示出图6A的控制电路的阶跃信号(step signal)反应的示意性时间图；
[0030]图6C是示出图6A的控制电路的方波信号(square signal)反应的示意性时间图；
[0031]图7A是根据具有高通滤波器的实施例的图6A的控制电路的示意性电路图；
[0032]图7B是图6A的控制电路的另外的实施例的示意图，该实施例包括具有电阻器的高通滤波器；
[0033]图7C是半导体器件的示意性等效电路图，该半导体器件包括图7B的控制电路；
[0034]图8A是示出图7C的控制电路的方波信号响应的时间图；
[0035]图8B是示出图7C的控制电路的阶跃信号响应的时间图。
【具体实施方式】
[0036]下面的【具体实施方式】参考了附图，附图构成【具体实施方式】的一部分并且以举例说明的方式示出了本发明可以实施的特定的实施例。应当可以理解的是，不脱离本发明的范围，可以采用其它的实施例和可以做出结构上或者逻辑上的改变。例如，用于说明或描述一个实施例的特征能够被用在其它实施例上或者与其它实施例结合而产出又一个实施例。本发明旨在包括这些修改和变化。示例使用特定的语言进行描述，不应当被解释为对所附权利要求范围的限制。附图不一定是按比例的，并且仅以说明为目的。为清楚起见，在不同的附图中相同的元件用对应的附图标记表明，除非另有说明。
[0037]如本文所用，术语“具有(having)”，“包括(containing、including、comprising) ”等是开放式，并该术语表示所陈述的结构、元件或特征的存在，但并不排除其它的元件或特征。冠词“一(a或an)”和“该(the) ”旨在包括复数以及单数，除非上下文另有明确说明。
[0038]术语“电连接(electrically connected) ”描述电连接的元件之间的永久低电阻连接，例如涉及元件之间的直接接触或者经由金属和/或高掺杂半导体的低电阻连接。术语“电親接(electrically coupled) ”包括可在电親接的元件之间提供适用于信号传输的一个或者多个介入元件，例如可控的以临时地提供在第一状态时的低电阻连接以及在第二状态时的高电阻电去耦的元件。
[0039]【附图说明】了紧接掺杂类型“η”或“p”之后的用或“ + ”表示的相对掺杂浓度。例如，“η—”表示掺杂浓度低于“η”掺杂区的掺杂浓度，同时“η+”掺杂区的掺杂浓度高于“η”掺杂区的掺杂浓度。具有相同的相对掺杂浓度的掺杂区不一定具有相同的绝对掺杂浓度。例如，两个不同的“η”掺杂部位可具有相同或者不同的绝对掺杂浓度。
[0040]图1A示出了半导体器件500的一部分，半导体器件500可以是半导体二极管、IGFET，例如在通常意义上包括具有金属的场效应晶体管和具有非金属栅极的场效应晶体管的MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)，或者IGBT (例如，RB-1GBT (反向阻断IGBT)或RC-1GBT (反向导通IGBT))。举例说明，半导体器件500的半导体主体100由单晶半导体材料提供，例如硅(Si)、碳化硅(SIC)Jf (Ge)、硅锗晶体(SiGe)、氮化镓(GaN)或砷化镓(GaAs) ο
[0041]pn结171被形成在电荷载流子转移区115和漂移区120之间的半导体主体100中，其中电荷载流子转移区115具有第一导电类型，并且漂移区120具有与第一导电类型相反的第二导电类型。在所示实施例中，该第一导电类型是η型，并且该第二导电类型是P型。根据其他实施例，该第一导电类型是P型，