。
[0064]第一和第二負(fù)載電極310、320的每一個可以由鋁(Al)、銅(Cu)、或者鋁或銅的合金、例如AlS1、AlCu或AlSiCu組成，或者包含這些作為(多個)主要成分。根據(jù)其他實施例，第一和第二負(fù)載電極310、320的至少一個可以包含鎳(Ni)、鈦(Ti)、鎢(W)、鉭(Ta)、銀(Ag)、金(Au)、鉑(Pt)和或鈀(Pd)作為(多個)主要成分。例如，第一和第二負(fù)載電極310、320的至少一個可以包括兩個或更多子層，其中每個子層包含N1、T1、Ag、Au、Pt、W和Pd的一種或多種作為(多個)主要成分，例如，硅化物、氮化物和/或合金。
[0065]在沿著半導(dǎo)體臺面160的延伸方向布置的相鄰源區(qū)110之間的分離區(qū)域400包括至少一個部分或完整收縮。在各自部分或完全收縮區(qū)段中，正交于延伸方向的半導(dǎo)體臺面160的垂直截面面積為零，或者小于收縮區(qū)段的外側(cè)以及分離區(qū)域400的外側(cè)。在半導(dǎo)體臺面160的相對側(cè)上的兩個電極結(jié)構(gòu)150、180之間的距離在半導(dǎo)體臺面160的收縮區(qū)段處小于在收縮區(qū)段外側(cè)。部分或完整收縮增大了對于本體區(qū)115的多數(shù)電荷載流子的橫向電阻，例如對于η溝道IGBT的空穴。
[0066]在以下，通過參考具有η型源極和漂移區(qū)110、120以及ρ型本體區(qū)115的η_溝道IGBT而描述分離區(qū)域400的效果。相同考慮類似地適用于P-溝道IGBT。
[0067]在半導(dǎo)體器件500的導(dǎo)通狀態(tài)下，施加至柵電極155的電壓超過閾值電壓，在閾值電壓下η型反型層穿過本體區(qū)115形成。當(dāng)施加在第一和第二負(fù)載電極310、320之間的電壓Vra超過了在漂移區(qū)120或場停止層128與ρ型基底層130之間第三pn結(jié)pn3的內(nèi)建電壓時，得到的在第一和第二負(fù)載電極310、320之間流動的電子正向偏置了第三pn結(jié)pn3，并且基底層130將空穴注入漂移區(qū)120中。在漂移區(qū)120中，注入的空穴與電子流組合形成了高密度電荷載流子等離子體，導(dǎo)致低的集電極-至-發(fā)射極飽和電壓VeE, sat以及低的導(dǎo)通狀態(tài)損耗。
[0068]分離區(qū)域400減小了晶體管單元YC外側(cè)的空穴電流的一部分，也即在半導(dǎo)體臺面160中和在陰影區(qū)域165內(nèi)的源區(qū)110的垂直突起外側(cè)。結(jié)果，空穴電流與電子電流更接近局部一致，進(jìn)一步增大了等離子體密度，并且由此大大減小了 veE,sat。以下附圖中所示的實施例是基于圖1A至圖1D的半導(dǎo)體器件500，并且以下實施例的描述涉及并且包括圖1A至圖1D的描述。
[0069]在圖2A至2B的半導(dǎo)體器件500中，輔助電介質(zhì)411替代了分離區(qū)域400中的柵極電介質(zhì)151。輔助電介質(zhì)411可以比柵極電介質(zhì)151更厚以使得減小了半導(dǎo)體臺面160的垂直截面面積，并且更好地約束空穴流。
[0070]在圖2C和2D的半導(dǎo)體器件500中，場電介質(zhì)181比柵極電介質(zhì)151更厚。根據(jù)實施例，場電介質(zhì)181的厚度可以等于或近似等于輔助電介質(zhì)411的厚度。如圖2D中所示，厚場電介質(zhì)181以及輔助電介質(zhì)411比柵極電介質(zhì)151更深地延伸進(jìn)入半導(dǎo)體本體100中，以使得厚電介質(zhì)181、411局部地衰減了電場，并且薄柵極電介質(zhì)151經(jīng)受較低的電場強(qiáng)度。結(jié)果，改進(jìn)了薄柵極電介質(zhì)151的可靠性。
[0071]根據(jù)另一實施例，無源電極結(jié)構(gòu)180可以自比有源電極結(jié)構(gòu)150更寬和更深的溝槽的填充而出現(xiàn)，以使得無源電極結(jié)構(gòu)180通常具有比有源電極結(jié)構(gòu)150更大的垂直延伸，并且保護(hù)柵極電介質(zhì)151免受電場峰值。
[0072]圖3的半導(dǎo)體器件500是具有半導(dǎo)體臺面160以及電極結(jié)構(gòu)150、180的IGBT，包括平行于第一橫向方向的筆直部分160a、150a、180a，以及沿與第一橫向方向交叉的方向延伸并且連接了筆直部分160a、150a、180a的傾斜部分160b、150b、180b。傾斜部分160b、150b、180b形成分離區(qū)域400。
[0073]筆直部分160a、150a、180a的側(cè)壁可以是[110]晶面，并且傾斜部分160b、150b、180b的側(cè)壁可以是[110]晶面。半導(dǎo)體臺面160的傾斜部分160b的較低有效截面面積和/或在[110]晶面中較低空穴迀移率導(dǎo)致在晶體管單元TC中更好的空穴約束。與[100]晶面上的氧化物生長速率相比，[110]晶面上更高的氧化物生長速率可以形成如圖2A中所述的輔助電介質(zhì)411，而無需進(jìn)一步圖案化工藝。對于選定的實施例，這可以進(jìn)一步導(dǎo)致通過分離區(qū)域400的完全氧化而使半導(dǎo)體臺面160封閉。
[0074]圖4A至圖4F涉及具有分離區(qū)域400的半導(dǎo)體器件500的實施例，分別包括完全收縮了所關(guān)注半導(dǎo)體臺面160的至少一個電介質(zhì)分離結(jié)構(gòu)421。當(dāng)半導(dǎo)體臺面160完全收縮時，截面面積為零。電介質(zhì)分離結(jié)構(gòu)421可以排他性包括電介質(zhì)材料，或者除了電介質(zhì)材料之外可以包括導(dǎo)電材料以及將導(dǎo)電材料與周圍半導(dǎo)體材料分離的電介質(zhì)材料，或者可以包括采用例如捕獲的空氣的流體填充的孔洞。
[0075]半導(dǎo)體臺面160的收縮區(qū)段可以對應(yīng)于在鄰接電極結(jié)構(gòu)150、180中的突出部，并且由柵極和場電介質(zhì)151、181的毗鄰區(qū)段形成了電介質(zhì)分離結(jié)構(gòu)421。電極結(jié)構(gòu)150、180的一個或兩者的寬度可以在分離區(qū)域400中鄰接半導(dǎo)體臺面160的區(qū)段中比在分離區(qū)域400外側(cè)鄰接半導(dǎo)體臺面160的區(qū)段中更寬。
[0076]在收縮區(qū)段外側(cè)，有源和無源電極結(jié)構(gòu)150、180可以具有相同寬度和深度。根據(jù)其他實施例，無源電極結(jié)構(gòu)180可以具有比有源電極結(jié)構(gòu)150更大的垂直延伸。例如，無源電極結(jié)構(gòu)180可以自比用于有源電極結(jié)構(gòu)150的溝槽更寬的溝槽而出現(xiàn)，以使得用于無源電極結(jié)構(gòu)180的溝槽比用于有源電極結(jié)構(gòu)150的溝槽被刻蝕更深入半導(dǎo)體本體100中。結(jié)果，最大電場出現(xiàn)在無源電極結(jié)構(gòu)180的邊緣處，并且可以改進(jìn)柵極電介質(zhì)151的可靠性。
[0077]分離結(jié)構(gòu)421可以是一個單個電介質(zhì)材料的同質(zhì)結(jié)構(gòu)，或者可以是包括不同材料的兩個或更多子層的層狀結(jié)構(gòu)。例如，分離結(jié)構(gòu)421由氧化硅形成。根據(jù)實施例，分離結(jié)構(gòu)421由比氧化硅更高熱導(dǎo)率和/或熱容量的電介質(zhì)材料組成或者包括這些，例如金剛石或者電介質(zhì)相變材料。根據(jù)另一實施例，分離結(jié)構(gòu)421包括直接鄰接了半導(dǎo)體臺面160的電介質(zhì)子層，以及具有比氧化硅更高熱導(dǎo)率和/或熱容量的導(dǎo)電材料，例如銅或?qū)щ娤嘧儾牧希渲袑?dǎo)電材料并未與柵電極155和場電極185形成低歐姆連接。根據(jù)另一實施例，分離結(jié)構(gòu)包括直接鄰接了半導(dǎo)體臺面160的電介質(zhì)子層，以及由捕獲的環(huán)境空氣所填充的孔洞。
[0078]根據(jù)實施例，每個分離區(qū)域400包括相對于在分配至相同半導(dǎo)體臺面160的相鄰源區(qū)110之間在半距離處的垂直平面而對稱布置的一個單個分離結(jié)構(gòu)421。分離結(jié)構(gòu)421可以延伸超過在兩個所關(guān)注的源區(qū)110之間距離的至少3 %，例如超過至少50 %或至少90 %。源區(qū)110與各自分離結(jié)構(gòu)421之間的距離可以至少為2 μπι或至少5 μπι。
[0079]所示的半導(dǎo)體器件500涉及對每分離區(qū)域400具有至少兩個分離結(jié)構(gòu)421的實施例。至少兩個分離結(jié)構(gòu)421可以相對于在所關(guān)注源區(qū)110之間在半距離處的垂直平面而對稱。輔助臺面425可以分離了分離結(jié)構(gòu)421。輔助臺面425的熱導(dǎo)率可以好于分離結(jié)構(gòu)421的熱導(dǎo)率，并且可以提高針對短路誘導(dǎo)的熱破壞的魯棒性。此外，輔助臺面425可以保持機(jī)械應(yīng)力低，這可以由對于分離結(jié)構(gòu)421和半導(dǎo)體本體100的不同溫度膨脹系數(shù)而導(dǎo)致。
[0080]分離結(jié)構(gòu)421可以直接地鄰接相鄰源區(qū)110。根據(jù)所示的實施例，設(shè)置分離結(jié)構(gòu)421與源區(qū)110之間的距離以使得分離結(jié)構(gòu)421的存在并未影響半導(dǎo)體器件500的閾值電壓。此外，在專用設(shè)計最小距離以下，晶體管單元TC中和周圍的載流子密度的相對增大小于由分離結(jié)構(gòu)421導(dǎo)致的電流密度的相對增大，以使得半導(dǎo)體臺面160中電壓降可以不利地增大Vffi,sat。根據(jù)所示的實施例，分離結(jié)構(gòu)421與源區(qū)110之間的距離至少是半導(dǎo)體臺面150的臺面寬度的一半，例如至少是臺面寬度。
[0081]分離結(jié)構(gòu)421可以從第一表面101延伸至在第一表面101與第二 pn結(jié)pn2之間距離的至少90%，或者延伸下至第二 pn結(jié)pn2。根據(jù)所示實施例，分離結(jié)構(gòu)421的垂直延伸大于電極結(jié)構(gòu)150、180的垂直延伸。電場強(qiáng)度的最大值從電極結(jié)構(gòu)150、180、以及柵極和場電介質(zhì)151、1