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半导体器件及系统

阅读:996发布:2021-04-13

专利汇可以提供半导体器件及系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及 半导体 器件及系统。本发明公开了一种半导体器件(400)。该半导体器件包括:第一导电类型的第一区域(402);第二导电类型的第二区域(404),邻近于第一区域设置以形成p-n结结构;第二导电类型的 电阻 修改 区域(406);和第二导电类型的场响应修改区域(408),设置在电阻修改区域与第二区域之间,其中,场响应修改区域包括沿着该场响应修改区域的厚度方向(450)的变化的 掺杂剂 浓度分布。,下面是半导体器件及系统专利的具体信息内容。

1.一种半导体器件(400),包括:
第一导电类型的第一区域(402);
第二导电类型的第二区域(404),邻近于所述第一区域设置以形成p-n结结构;
所述第二导电类型的电阻修改区域(406);和
所述第二导电类型的场响应修改区域(408),设置成在所述电阻修改区域与所述第二区域之间并且与所述电阻修改区域和所述第二区域相接触,其中,所述场响应修改区域包括沿着所述场响应修改区域的厚度方向(450)的变化的掺杂剂浓度分布区域。
2.根据权利要求1所述的半导体器件,其中,所述第一导电类型是p型,而所述第二导电类型是n型。
3.根据权利要求1所述的半导体器件,其中,所述场响应修改区域进一步包括注入电阻区域(708)。
4.根据权利要求1所述的半导体器件,其中,所述变化的掺杂剂浓度分布包括从第一浓度值到第二浓度值的大体单调变化的掺杂剂浓度。
5.根据权利要求4所述的半导体器件,其中,在所述电阻修改区域与所述场响应修改区域之间、以及所述场响应修改区域和所述第二区域之间的界面附近的掺杂剂浓度分布具有负斜分布,并且其中,在所述第一区域与所述第二区域之间的界面附近的掺杂剂浓度分布具有正斜角分布。
6.根据权利要求1所述的半导体器件,其中,所述第一区域、所述第二区域、所述场响应修改区域和所述电阻修改区域在每一种情况下都独立地包括下述材料,所述材料包括、氮化镓、砷化镓、硅、磷酸铟、磷化镓、锗或其组合,并且其中,所述第一区域、所述第二区域、所述场响应修改区域和所述电阻修改区域在每一种情况下都包括下述掺杂剂,所述掺杂剂包括、氮、、磷、镓、、锗、硅、碳、镁、锌、锑、或其组合。
7.根据权利要求1所述的半导体器件,进一步包括:场板(752),设置成覆盖所述半导体器件的至少一部分。
8.一种电子系统(800),包括:
半导体器件(802);和
用于反向偏置所述半导体器件的装置(804);
其中,所述半导体器件包括:
第一导电类型的第一区域;
第二导电类型的第二区域,邻近于所述第一区域设置以形成p-n结结构;
所述第二导电类型的电阻修改区域;和
所述第二导电类型的场响应修改区域,设置在所述电阻修改区域与所述第二区域之间,其中,所述场响应修改区域包括沿着所述场响应修改区域的厚度方向的变化的掺杂剂浓度分布。
9.一种半导体器件,包括:
第一导电类型的第一区域(702);
第二导电类型的第二区域(704),邻近于所述第一区域设置以形成p-n结结构;
所述第二导电类型的电阻修改区域(706);和
注入电阻区域(708),设置成与所述电阻修改区域和所述第二区域相接触,其中,所述注入电阻区域的电阻显著大于所述电阻修改区域的电阻以及显著大于所述第二区域的电阻。
10.根据权利要求9所述的半导体器件,进一步包括:场板(752),设置成覆盖所述半导体器件的至少一部分;和钝化层(754),设置成覆盖所述半导体器件的至少一部分。

说明书全文

技术领域

发明总体上涉及半导体器件。更具体地,本发明涉及包括正(p)及负(n)掺杂的“p-n”结结构的半导体器件。

背景技术

为了在诸如信噪比和增益这样的工作特性方面达到可接受的性能平,包括p-n结的半导体器件需要沿着p-n结构施加均匀的高电压。而且,这些器件通常需要工作在其中传输特性变得强非线性的击穿模式下。
这样的器件一般在施加具有等于或高于被称为“击穿电压”的特定值的数值的电压时进入其击穿模式。击穿电压的数值取决于若干因素,包括但不限于该器件的材料特性。
目前,可利用的p-n结结构半导体器件包含含有不同区域之间的界面的多个区域。在这样的半导体器件工作期间施加高电场会导致该器件内的电场分布的扩展(development),从而使得在沿着区域之间的不同界面的位置处的电场,诸如在边缘附近的位置处的电场,与该器件的主体(bulk)独立地不同。
在这样的情况下,因为极其期望半导体器件的击穿模式工作经由半导体器件的主体引发或控制,所以半导体器件的可靠性以及由此而得到的有用性被损害。
因此,将非常期望能够减轻现有半导体器件的上述限制的技术。

发明内容

简言之,本发明的实施例针对p-n器件结构以及包括这样的结构的系统。
根据本发明的一个实施例,一种半导体器件包括:第一导电类型的第一区域;第二导电类型的第二区域,邻近于第一区域设置以形成p-n结结构;第二导电类型的电阻修改区域;和第二导电类型的场响应修改区域,设置成在电阻修改区域与第二区域之间并且与它们相接触,其中,所述场响应修改区域包括沿着该场响应修改区域的厚度方向的变化的掺杂剂浓度分布区域。
根据本发明的另一个实施例,一种电子系统包括:半导体器件和用于反向偏置该半导体器件的装置(arrangement);其中,所述半导体器件包括:第一导电类型的第一区域;第二导电类型的第二区域,邻近于所述第一区域设置以形成p-n结结构;第二导电类型的电阻修改区域;和第二导电类型的场响应修改区域,设置在电阻修改区域与第二区域之间,其中,所述场响应修改区域包括沿着所述场响应修改区域的厚度方向的变化的掺杂剂浓度分布。
根据本发明的另一个实施例,一种半导体器件包括:第一导电类型的第一区域;第二导电类型的第二区域,邻近于第一区域设置以形成p-n结结构;第二导电类型的电阻修改区域;和注入电阻区域,设置成与电阻修改区域和第二区域相接触,其中,所述注入电阻区域的电阻显著大于所述电阻修改区域的电阻以及显著大于所述第二区域的电阻。
由下面结合附图对本发明优选实施例进行的详细说明,将更易于理解这些及其他优点和特征。

附图说明

图1是现有技术半导体器件的截面图。
图2是图1的现有技术半导体器件的实施例的电压-电流特性的仿真曲线。
图3是在图1的半导体器件的实施例内作为径向距离的函数的电场变化的仿真图示。
图4是根据本发明的实施例的半导体器件的截面图。
图5是在图4的半导体器件的实施例内作为径向距离的函数的电场变化的仿真图示。
图6是图4的半导体器件的实施例的电压-电流特性的仿真曲线。
图7是根据本发明的实施例的、包括场板和钝化层的半导体器件的截面图。
图8是根据本发明的实施例的电子系统的示意图。

具体实施方式

在下面的说明中,无论何时提及本发明实施例的具体方面或特征包括一组中的至少一个要素或其组合或者由一组中的至少一个要素或其组合组成,都应理解为该方面或特征可以包括该组中的任何要素或者由该组中的任何要素组成,或单独地或与该组中的任何其他元素组合。
在下面的说明书和随后的权利要求书中,单数形式“一”和“该”包括多个所指物,除非上下文另外明确规定。
在说明书和权利要求书中通篇使用的估计用语,可以用于修饰在不引起与其相关的基本功能改变的情况下可容许变化的任何定量表示。据此,由诸如“大约”或“大体”这样的术语修饰的数值可以不限于规定的精确数值,而是可以包括不同于规定数值的数值。至少在一些场合中,估计用语可以对应于用于测量该数值的仪器的精度
如这里使用的,术语“在......内”,在用于讨论任何物理实体的语境中时,可以指该物理实体的主体或可以指该物理实体的表面,或者可以指该物理实体的主体和表面这两者。
在不丧失一般性的情况下,这里的讨论将基于具有p-n结构的半导体器件,诸如图1中所示的类型的半导体器件。本领域的技术人员可以认识到这里所提出的讨论的对于具有其他结构例如p-i-n结构(其中“i”意指本征)的半导体器件仍大体有效的一般特征。这样的含有p-i-n结构的半导体器件也落入本发明的范围内。
如这里所使用的,术语“区域”是指其空间范围大体有限并且在其内的诸如掺杂剂浓度这样的一个或多个物理特性的变化大体得以完全限定的物理体积或表面。半导体器件领域的技术人员要理解的是,在半导体器件内的任何两个或更多个区域之间的界面本身可以被认为是“区域”。半导体器件领域的技术人员还要理解的是,例如具有诸如掺杂剂种类和/或掺杂剂浓度和/或电阻这样的不同物理特性的一个或多个区域,例如从功能的观点看,可以一同被认为是具有公共功能的单个区域。此外,半导体器件领域的技术人员还要理解的是,具有不同区域的半导体器件可以从单片半导体材料中制造出,按照上面的定义,所述单片半导体材料最初构成单个区域。半导体器件领域的技术人员还要理解的是,具有不同区域的半导体器件可以通过不同“层”或“膜”的顺次或者同时淀积例如通过任何公知的膜淀积技术来制作。
如这里所使用的,术语“斜分布(beveled profile)”,在用于讨论横跨半导体器件的两个或更多个区域的任何物理量诸如掺杂剂浓度的语境中时,表明所述物理量在所述两个或更多个区域中的每一个区域中都具有不同数值,即横跨所述两个或更多个区域的所述物理量的变化率不为零。此外,术语“负”或“正”在用于限定任何斜角分布时分别表明对应的物理量的变化率是正还是负。
如这里所使用的,术语“邻近”,在用于讨论构成半导体器件的不同区域和/或部分的语境中时,可以指其中讨论中的区域和/或部分彼此紧靠的情形,或者也可以指其中在讨论中的区域和/或部分之间存在有介于其间的区域和/或部分的情形。
在本讨论中,将要理解的是,除非另外明确声明,否则在讨论半导体器件内的任何区域或其物理特性的期间所声明的任何数字范围都包括所声明的范围的端点。
具体参照图1,在侧面横截面图中示出了具有实心截锥状结构的现有技术半导体器件的示例。图1示出了包括第一区域102、第二区域104、电阻修改区域106和场响应修改区域108的半导体器件100。半导体器件100进一步包括至少一个第一电接触焊盘110和至少一个第二电接触焊盘113,它们可以用于在半导体器件100内的不同区域之间形成电连接,或者它们可以用于在半导体器件与任何适合的外部设备之间形成电连接。第一区域102、第二区域104、电阻修改区域106、场响应修改区域108、该至少一个第一电接触焊盘110以及该至少一个第二电接触焊盘113内的掺杂剂浓度是大体均匀的并且基于半导体器件100的特定工作要求而独立地固定。如果第一区域102的导电类型是p型而第二区域的导电类型是n型,则本领域中的技术人员要认识到最终得到的半导体器件具有p-n结构。
如图1中所示,半导体器件100的图示实施例包括相对于“水平”方向114倾斜角度116的边缘103。在一个实施例中,角度116大体为钝角,从而部分118被成形为截锥状。在不丧失一般性的情况下,半导体器件100的这样的实施例将被称为“截锥状实施例”。在半导体器件100的可选实施例中,角度116可以大体为直角,从而部分118被成形为柱状。在不丧失一般性的情况下,半导体器件100的这样的实施例将被称为“直角实施例”。与角度116大体为直角相比,传统的制造技术在角度116大体为钝角时要廉价。另一方面,其中角度116大体为直角(直角实施例)的半导体器件100的实施例具有与其中角度116大体为钝角(截锥状实施例)的半导体器件100的实施例的“击穿模式”工作特性相比在特定情形下更值得期望的击穿模式工作特性。一般地,在制造100型半导体器件时,试图在所制造的器件的工作特性与制造成本之间达到平衡。因此,例如图示的半导体器件100在设计上的使最终得到的半导体器件能够在工作期间显示与其中角度116大体为直角的100型半导体器件所显示的击穿模式工作特性相当的击穿模式工作特性的任何改进都将非常值得期望。
从现有技术半导体器件100的电压-电流(V-I)特性的仿真研究中得到与该半导体器件100的工作性能相关的信息。为了这样的研究的目的,执行对现有技术半导体器件100的两个“仿真”实施例的V-I特性的计算。施加仿真电压(V)作为该至少一个第一电接触焊盘110和该至少一个第二电接触焊盘113之间的反向偏置。在同一组接触焊盘两端测量仿真电流(I)。在两个仿真实施例中,第一区域102具有大约2微米的厚度以及大约3×1018/cm3的掺杂剂浓度,第二区域104具有大约2.7微米的厚度以及大约1×1016/cm3的掺杂剂浓度,电阻修改区域106具有大约0.1微米的厚度以及大约2×1019/cm3的掺杂剂浓度,并且场响应修改区域108具有大约0.2微米的厚度以及大约2×1018/cm3的掺杂剂浓度。一般对于现有技术100型半导体器件而言,上述区域中的每一个区域内的上述掺杂剂浓度都近似均匀。仿真实施例的不同在于,在第一仿真实施例中,角度116大体为钝角,并且具有大约110度的数值,而在第二仿真实施例中,角度116大体为直角,并且具有大约90度的数值。还要注意的是,在一般的现有技术100型半导体器件中,场响应修改区域108内的掺杂剂浓度值近似均匀,即掺杂剂浓度在所有方向上都大体恒定不变。
图2图示了半导体器件100的上述两个实施例的仿真V-I特性200。计算的V-I特性202属于其中角度116为钝角并且近似约为110度的半导体器件100的实施例,并且计算的V-I特性104属于其中角度116大体为直角的半导体器件100的实施例。根据对V-I特性202的仔细观察(perusal),显而易见的是,其对应的实施例显示出高于近似520伏的电压VB1的击穿模式工作。该电压在图2中经由附图标记210标出。根据对V-I特性204的相似仔细观察,显而易见的是,其对应的实施例显示出高于近似580伏的电压VB2的击穿模式工作。该电压在图2中经由附图标记212标出。此外,同样显而易见的是,VB1<VB2,即具有大体为钝角的角度116的半导体器件显示出比具有大体为直角的角度116的半导体器件的击穿电压要低的击穿电压。换言之,其他因素大体恒定不变时,与半导体器件100的直角实施例相比,半导体器件100的截锥状实施例显示出过早的击穿。
图3图示了半导体器件100内的电场沿着一线计算的变化的结果,所述线从轴线101上的不同位置开始并且在指定径向方向124上向外延伸到边缘103。图3是示出了一同标绘在直角坐标系302上用于比较的两组数据集合301的曲线图300。直角坐标系302的横坐标304代表沿着径向方向124的径向距离,同时沿着直角坐标系302的纵坐标306标绘出对应的电场值。本讨论中重要的长度标度是轴线101与区域107之间的径向间隔,其中,所述区域107位于边缘103以及第二区域104与场响应修改区域108之间的界面区域109这两者附近。该长度标度在这里被称为第一长度标度111,并且标示为横坐标304上的位置310。本讨论中另一重要的长度标度是轴线101与边缘103之间的径向距离。该长度标度在这里被称为第二长度标度。显然,该第二长度标度的数值是沿轴线101的位置的函数。例如,在当前图示的现有技术器件100中,第二长度标度的数值从半导体器件300的“顶”边缘105朝向半导体器件100的“底”边缘115大体线性地增加。
图3中所标绘的数据集合301是针对接近近似约为510伏的击穿的典型工作条件计算的,并且如此数据集合301可以被认为是代表了这里的讨论中所囊括的考虑因素。
图3中的曲线308示出了作为沿着某一径向线的距离的函数的电场的变化,其中,所述径向线从半导体器件100的轴线101上的点128(图1)开始并且在径向方向(即124)上向外延伸到边缘103上的点130为止。点128大体位于第二区域104与场响应修改区域108之间的界面区域109附近。与曲线108的情况相似,图3中的曲线114示出了作为沿着某一径向线的距离的函数的计算的电场的变化,其中,所述径向线从半导体器件100的轴线101上的点120开始并且在径向方向(即124)上向外延伸到边缘103上的点125。点120位于第一区域102与第二区域104之间的界面区域126内。半导体器件100内的点120与125之间的径向距离123对应于该情况的第二长度标度,并且被标示为横坐标304上的位置312。
从图3中可显而易见的是,两组数据集合308和314的电场对径向距离的依从性直到约标示为位置310的第一长度标度都大体相同。对于超过位置310直到约与第二长度标度相对应的位置312的径向距离而言,两组数据集合308和314的电场对径向距离的依从性表现出显著不同的趋势;例如,数据集合308在第一长度标度附近呈现明显尖峰340。这与在第一长度标度附近呈现仅逐渐下降的斜率变化的数据集合314的行为形成鲜明对比。
如上所述,电场(沿纵坐标306标绘)相对于径向距离(沿横坐标304标绘)的变化的类型在区域316内以及附近存在明显偏差,其中,所述区域316包含在位于第一长度标度111与当前的第二长度标度123之间的径向距离中。如之前所述,第一长度标度111和当前的第二长度标度123分别对应于横坐标304上的点310和312。在区域316内以及附近的数据集合308中的明显尖峰是半导体器件300的截锥状实施例与半导体器件300的直角实施例相比过早电击穿的可能原因之一。因而,在半导体器件100的工作期间,从数据集合314显而易见的是,即使在主体内的电场的数值仍低于击穿场值时,在器件的界面附近的位置处(例如,沿着该界面的边缘端)的电场也可以具有显著不同并且可能超过击穿电场值的数值。在这样的情形下,即使在主体未经历这样的电击穿时,沿着边缘也会发生这样的电击穿,即沿着边缘的位置将可能工作在击穿模式下。一旦沿着边缘以上述方式引发电击穿,就可能不仅在器件工作特性中引入噪声,而且还可能加速现有技术半导体器件100的主体击穿。
在不受任何特定理论限制的情况下,在半导体器件100内的位置处的电场中的急剧增加(由尖峰340证明)可能是导致之前观察到的VB1<VB2的原因因素之一。因此,将非常期望对器件100做出下述设计修改,所述设计修改允许截锥状实施例显示出与直角实施例的V-I特性大体相符的V-I特性,由此VB1和VB2大体相同。
本发明的实施例包括包含场响应修改区域的半导体器件,所述场响应修改区域包括沿着场响应修改区域的厚度方向的变化的掺杂剂浓度分布。
因此根据本发明的一个实施例,图4中示出了半导体器件400。半导体器件400包括:第一导电类型的第一区域402;第二导电类型的第二区域404,邻近于第一区域402设置以形成p-n结结构;第二导电类型的电阻修改区域406,邻近于第二区域404设置并且位于第一区域402的相对侧;以及第二导电类型的场响应修改区域408,设置成与电阻修改区域406和第二区域404相接触,其中,所述场响应修改区域408包括沿着场响应修改区域408的厚度方向450的变化的掺杂剂浓度分布区域。
在本发明的一个实施例中,第一导电类型是p型而第二导电类型是n型。在本发明的一个实施例中,第一导电类型是n型而第二导电类型是p型。在本发明的一个实施例中,第一区域402和第二区域404是物理上邻接的。在本发明的一个实施例中,场响应修改区域408进一步包括708型注入电阻区域。
在本发明的一个非限制仿真实施例中,器件400被仿真成使得在电阻修改区域406与场响应修改区域408之间的界面419、以及在场响应修改区域408与第二区域404之间的界面附近的变化的掺杂剂浓度分布具有负斜角分布。电阻修改区域406具有大约0.1微米的厚度以及大约2×1019/cm3的掺杂剂浓度,场响应修改区域408具有大约0.2微米的厚度以及大约2×1018/cm3的掺杂剂浓度,并且第二区域404具有大约2.7微米的厚度以及大约1×1016/cm3的掺杂剂浓度。在本发明的一个实施例中,第一区域402与第二区域404之间的界面附近的掺杂剂浓度分布具有正斜角分布。第一区域402具有大约2微米的厚度以及大约3×1018/cm3的掺杂剂浓度,而第二区域404具有大约2.7微米的厚度以及大约1×1016/cm3的掺杂剂浓度。
图5中呈现出两种这样的计算的结果,其中,沿着某一线计算在半导体器件400内的电场的变化,所述线从轴线401上的不同位置开始并且在指定径向方向424上向外延伸到边缘603。图5是示出了一同标绘在直角坐标系502上用于比较的两组数据集合501的曲线图500。直角坐标系502的横坐标504代表沿着径向方向524的径向距离,同时沿着直角坐标系502的纵坐标506标绘出对应的电场值。类似于第一长度标度111(图1)的第一长度标度411被标示为横坐标504上的位置510。同样,与图1的情况相同地,对于图4的半导体器件可以限定第二长度标度。如图1中所示的实施例的情况那样,可显而易见的是,图4中所示的实施例的第二长度标度的数值也是沿轴线401的位置的函数。例如,在当前图示的实施例400中,第二长度标度的数值从半导体器件400的“顶”边缘405朝向半导体器件400的“底”边缘415大体线性地增加。
图5中所标绘的数据集合501是针对接近610伏的击穿的典型工作条件计算的,并且这样的数据集合501可以被认为是代表了这里的讨论中所囊括的考虑因素。
图5中的曲线508示出了作为沿着某一径向线的距离的函数的电场的变化,其中,所述径向线从半导体器件400的轴线401上的点428(图4)开始并且在径向方向(即424)上向外延伸到边缘403上的点430。点428大体位于第二区域404与场响应修改区域408之间的界面区域409附近。与曲线508的情况相似,图5中的曲线514示出了作为沿着某一径向线的距离的函数的计算的电场变化,其中,所述径向线从半导体器件400的轴线401上的点420开始并且在径向方向(即424)上向外延伸到边缘403上的点425。点420位于第一区域402与第二区域404之间的界面区域426内(图6)。半导体器件400内的点420与425之间的径向距离423对应于该情况的第二长度标度,并且被标示为横坐标504上的位置512。
从图5中可显而易见的是,两组数据集合508和514的电场对径向距离的依从性直到约标示为位置510的第一长度标度都大体相同。对于超过位置510直到约与第二长度标度相对应的位置512为止的径向距离而言,两组数据集合508和514的电场对径向距离的依从性表现出不同的趋势;例如,数据集合508在第一长度标度附近呈现明显尖峰540。另一方面,数据集合514在第一长度标度附近呈现仅逐渐下降的斜率变化。
图5和3中的数据集合501和301的对比分别揭示出尖峰540的幅度与尖峰340的幅度相比显著削弱。按照之前展开的讨论,这一削弱可能会致使截锥状实施例可能显示出与直角实施例的V-I工作特性大体相同的V-I工作特性(下面进一步讨论)。
从仿真的半导体器件400的电压-电流(V-I)特性的分析中得到与该半导体器件400的工作性能相关的信息。施加仿真电压(V)作为在该至少一个电接触焊盘410和至少一个第二电接触焊盘413之间的反向偏置。在同一组接触焊盘两端测量仿真电流(I)。图6中标绘出半导体器件400的两个实施例的计算的V-I特性:计算的V-I特性602属于其中角度416为钝角并且近似约为110度的半导体器件400的实施例;并且计算的V-I特性604属于其中角度416大体为直角的半导体器件400的实施例。根据对V-I特性602的仔细观察,可显而易见的是,其对应的实施例显示出高于近似610伏的电压VB1的击穿模式工作。根据对V-I特性604的相似仔细观察,可显而易见的是,其对应的实施例显示出高于也近似610伏的电压VB2的击穿模式工作。显然,VB1与VB2几乎相同,即包含具有均匀变化的掺杂剂浓度的场响应修改区域408并且具有为钝角的角度416的半导体器件,显示出与具有大体为直角的角度416的半导体器件的击穿电压几乎相同的击穿电压,即具有沿着场响应修改区域的厚度方向的变化的掺杂剂浓度分布的场响应修改区域的存在致使V-I特性大体相符。在本发明的一个实施例中,角度416的数值被选为小于大约40度。在本发明的一个实施例中,角度416的数值被选为小于大约45度。
在本发明的一个实施例中,半导体器件的击穿电场的数值在从大约1×105伏每厘米(V/cm)到大约8×106V/cm的范围内。在本发明的另一个实施例中,半导体器件的击穿电场的数值在从大约1×105V/cm到大约6×106V/cm的范围内。
半导体器件400可以由任何一种或多种适合的半导体和掺杂剂材料形成。在本发明的一个实施例中,第一区域402、第二区域404、场响应修改区域408和电阻修改区域406在每一种情况下都独立地包括下述材料,所述材料包括、氮化镓、砷化镓、硅、磷化铟、磷化镓、锗或其组合。在本发明的一个实施例中,第一区域402、第二区域404、场响应修改区域408和电阻修改区域406可以独立地包括下述掺杂剂,所述掺杂剂包括、氮、、磷、镓、、锗、硅、碳、镁、锌、锑、或其组合。
在本发明的一个实施例中,第一区域402内的掺杂剂浓度值被选为在从大约1017/cm3到大约1021/cm3的范围内。在本发明的一个实施例中,第二区域内的掺杂剂浓度值被选为在从大约1017/cm3到大约1021/cm3的范围内。在本发明的一个实施例中,场响应修改区域408内的掺杂剂浓度值被选为在从大约1011/cm3到大约1021/cm3的范围内。在本发明的一个实施例中,电阻修改区域406内的掺杂剂浓度值被选为在从大约1011/cm3到大约1017/cm3的范围内。
在本发明的一个实施例中,场响应修改区域408的厚度是控制半导体器件400的性能以减缓其过早击穿的因素之一。在本发明的一个实施例中,场响应修改区域408的厚度在从大约100纳米(nm)到大约10000nm的范围内。
在本发明的一个实施例中,场响应修改区域408内的变化的掺杂剂浓度分布包括从第一浓度值到第二浓度值大体单调变化的掺杂剂浓度。在这样的实施例的一个非限制示例中,单调变化的掺杂剂浓度分布包括具有在第一浓度值与第二浓度值之间单调且大体恒定变化的分布的掺杂剂浓度。在这样的实施例的一个非限制示例中,第一浓度值大约为1×1019/cm3并且第二浓度值大约为1×1016/cm3。
图7示出了这样的半导体器件700的示例,所述半导体器件700包括:第一导电类型的第一区域702;第二导电类型的第二区域704,邻近于第一区域702设置以形成p-n结结构;第二导电类型的电阻修改区域706;以及注入电阻区域708,设置成与电阻修改区域706和第二区域704相接触,其中,注入电阻区域708的电阻显著大于电阻修改区域706以及第二区域704的电阻。
在本发明的一个实施例中,注入电阻区域708的导电性是第二导电类型。在本发明的一个实施例中,电阻修改区域706与第二区域704之间的界面727附近的掺杂剂浓度分布具有负斜角分布,并且其中,第一区域702与第二区域704之间的界面726附近的掺杂剂浓度分布具有正斜角分布。
半导体器件700或400的实施例可以进一步包括场板。图7中示出了这样的场板752的非限制示例。在一个实施例中,场板752被设置成覆盖半导体器件700的至少一部分。适于构成场板的材料的示例包括,但不限于,硅、磷酸铟、磷酸镓、锗、钛、钨、钼、镍、金、铂、磷化镓或其组合。在一个实施例中,半导体器件700或400进一步包括钝化层754,所述钝化层754被设置成覆盖半导体器件700的至少一部分。可以构成钝化层的材料的非限制示例包括聚酰胺、氧化物或其组合。
在本发明的一个实施例中,可以使用将离子注入半导体器件700内的离子注入技术来制作注入电阻区域708,使得注入电阻区域708被形成为与第二区域704和电阻修改区域706相接触。离子注入技术在本领域中是公知的,并且任何适合的这样的离子注入技术都可以用于注入电阻区域708的制作。制作注入电阻区域708,使得其物理尺寸和/或物理特性诸如辐射缺陷都给予其超过电阻修改区域706以及第二区域704的电阻的电阻。在不受限于任何特定理论的情况下,可能的是辐射缺陷充当在半导体器件700的工作期间构成电流的电荷载流子的陷阱。离子的非限制示例包括氩、碳、硼、铝、氮或其组合。
另外,还设想具有包括408型场响应修改区域以及708型注入电阻区域的本发明的实施例。在这样的实施例中,708型注入电阻区域将与406型电阻修改区域、404型第二区域和408型场响应修改区域相接触。本领域技术人员同样会认识到半导体器件700和400也可以包括本征“i”区域。因而,如图7中进一步所示,又设想具有独立地包括本征“i”区域709的本发明的实施例,所述本征“i”区域709示出在第一区域702与第二区域704之间并且与它们相接触。
在本发明的一个实施例中,半导体器件400是光电二极管。在本发明的一个实施例中,光电二极管崩光电二极管。
在本发明的一个实施例中,公开了一种电子系统800。该电子系统包括:半导体器件802;和用于反向偏置半导体器件802的装置804,与半导体器件802进行通信806。半导体器件802的非限制示例例如包括光电二极管、雪崩光电二极管、p-i-n二极管、碰撞电离雪崩渡越时间(IMPATT)二极管或其组合。半导体器件802可以是400或700型半导体器件。在一个实施例中,半导体器件802包括:第一导电类型的第一区域(未示出);第二导电类型的第二区域(未示出),邻近于第一区域设置以形成p-n结结构;第二导电类型的电阻修改区域(未示出),邻近于第二区域设置并且位于第一区域的相对侧;以及第二导电类型的场响应修改区域(未示出),设置在电阻修改区域与第二区域之间。场响应修改区域包括沿着场响应修改区域的厚度方向的变化的掺杂剂浓度分布。在本发明的一个实施例中,电子系统800内置于气密性封装808内部。在一个实施例中,气密性封装808的至少一部分810对某些波长的光可以是透明的。电子系统800的应用领域的非限制示例包括其中可以使用光电二极管的所有领域。在非限制示例中,电子系统800是光检测及测量系统。
在本发明的一个实施例中,半导体器件可以被密封在气密性封装中。该气密性封装用于保护半导体器件不受可能在其中使用该半导体器件的环境影响。此外,在本发明的一个实施例中,半导体器件能够工作在温度在大约负30℃到大约300℃的范围之间的环境下。这样适合的气密性封装的示例包括,但不限于,碳化硅、诸如含有氧化铝的陶瓷基环氧树脂这样的陶瓷基环氧树脂(ceramic based epoxy)、玻璃、石英、氮化硅、二氧化硅、诸如钼和钨这样的耐熔金属、以及它们的任何组合。
虽然仅结合少数实施例对本发明进行详细说明,但是应该容易理解的是,本发明不限于这样的公开的实施例。相反,本发明可以被修改成结合许多至今为止尚未说明的变型、更改、替换或等效布置,只要它们未背离本发明的精神和范围即可。另外,虽然已经对本发明的各种实施例进行了说明,但是要理解的是,本发明的方面可以只包括所说明的实施例中的一些。据此,本发明不应被看作是受限于前面的说明,而是仅受限于所附权利要求书的范围。
元件列表
100  半导体器件
101  轴线
102  半导体器件100的第一区域
103  边缘
104  半导体器件100的第二区域
105  顶边缘
106  半导体器件100的电阻修改区域
107  区域
108  半导体器件100的电阻修改区域
109  界面区域
110  第一电接触焊盘
111  第一长度标度
113  第二电接触焊盘
114  水平方向
115  底边缘
116  角度
118  半导体器件100的一部分
120  轴线101上的点
123  点120与125之间的径向距离
124  径向方向
125  边缘103上的点
126  界面区域
128  轴线101上的点
130  边缘103上的点
200  仿真V-I特性
202  计算的V-I特性
204  计算的V-I特性
210  VB1
212  VB2
300  曲线图
301  数据集合
302  直角坐标系
304  横坐标
306  纵坐标
308  曲线
310  位置
312  横坐标304上的位置
314  曲线
316  区域
340  尖峰
400  半导体器件
401  轴线
402  第一区域
404  第二区域
405  半导体器件400的顶边缘
406  电阻修改区域
408  场响应修改区域
409  界面区域
410  电接触焊盘
411  第一长度标度
413  电接触焊盘
415  半导体器件400的底边缘
416  角度
420  点
423  点420与425之间的径向距离
426  界面区域
428  点
450  厚度方向
500  曲线图
501  数据集合
502  直角坐标系
504  横坐标
506  纵坐标
508  曲线
510  位置
512  位置
514  曲线
524  径向方向
602  计算的V-I特性
604  计算的V-I特性
700  半导体器件
702  第一区域
704  第二区域
706  电阻修改区域
708  注入电阻区域
726  界面
727  界面
752  场板
754  钝化层
800  电子系统
802  半导体器件
804  用于反向偏置半导体器件802的装置
806  通信
808  气密性封装
810  气密性封装808的一部分
相关专利内容
标题 发布/更新时间 阅读量
修改分析流 2020-05-11 259
一种修改纸 2020-05-11 942
修改对象的基层 2020-05-12 60
修改比特流 2020-05-12 10
修改比特流 2020-05-12 91
修改素材 2020-05-11 268
定向声音修改 2020-05-13 700
修改对话窗口 2020-05-12 756
错字修改笔 2020-05-12 603
错字修改笔 2020-05-12 370
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