[發明專利]半導體器件及形成半導體器件的方法

在審

• 申請號: 201210283272.8
• 申請日: 2012-08-09
• 公開（公告）號: CN102956680A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 弗朗茨·赫爾萊爾;安東·毛德;漢斯-約阿希姆·舒爾茨
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L21/02
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及具有場再分配結構的半導體器件、特別是功率半導體器件的實施方式。此外，本說明書涉及這種器件的制造方法的實施方式。

背景技術

汽車、用電設備以及諸如計算機技術、移動通信技術、轉換電能量和驅動電動機的工業應用中的現代裝置的許多功能依賴于半導體器件，特別是諸如場效應晶體管（FET）（例如，MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）和IGBT（絕緣柵雙極晶體管）和BJT（雙極型晶體管））的半導體晶體管。

通常希望諸如二極管和IGBT的整流半導體器件具有足夠高的阻斷能力。因此，通常需要它們的一個或多個整流pn結承受足夠高的反向電壓。不良尺寸化（dimensioning）可能導致在整理pn結到達或靠近表面的點或其附近產生電子雪崩。因此，阻斷能力可能減小到遠小于半導體材料的體擊穿（bulk?breakthrough）場強的值。

為了減小整流結（例如，pn結）邊緣附近的電場強度，高壓半導體器件可以在布置在具有整流結的有源區周圍的外圍區中包括邊緣終端結構（edge?termination?structure）。邊緣終端結構提供了過渡區，其中，有源區周圍的高電場逐漸變化到器件邊緣處的較低電勢。例如，通過跨終止區散布電場線，邊緣終端結構可以降低整流結的終止區周圍的場強。

諸如場板、保護環結構或溝道停止區的平面邊緣終端結構布置在半導體器件的主水平面上或與其靠近。通常使用多個邊緣終端結構的組合。為了實現高阻斷能力和穩定性，當使用平面邊緣終端結構時，通常需要相當大的外圍區。此外，外圍區的大小通常隨著額定阻斷電壓增大。例如，對于600V的額定阻斷電壓，使用一個或多個場板，通常需要所產生的邊緣終端系統的至少大約150μm的水平延伸。對于大約6.5kV的額定阻斷電壓，使用場板的邊緣終端系統的水平延伸通常大于約2mm。因此，顯著減小了用于切換和/或控制負載電流的有源區的部分，因此，增加了每芯片或晶片的成本。此外，形成這些結構通常要求增加處理過程。

與此不同，垂直邊緣終端結構，也稱為臺面邊緣終端結構，通常需要更小空間。例如，可以使用填充有絕緣或半絕緣材料的環向垂直溝槽（circumferential?vertical?trench）作為邊終端結構。然而，對于600V以上的更高額定阻斷電壓，填充有絕緣材料的環向垂直溝槽的所需水平寬度相當大。這可能引起高機械應力。此外，特別是對于雙極半導體器件，在絕緣材料中捕獲的電荷可能導致增大的開關損耗。另一方面，在環向垂直溝槽的垂直側壁上沉積半絕緣材料需要增加處理過程。

由于上述以及其他原因，需要本申請中公開的實施方式。

發明內容

根據一個實施方式，提供了具有半導體晶片（semiconductor?die，半導體晶粒）的半導體器件。該半導體晶片具有主水平面、外邊緣、有源區和外圍區。外圍區包括介電結構，介電結構包圍有源區并從主水平面延伸到半導體晶片中。在水平截面中，介電結構包括相對于外邊緣傾斜的至少一個大致L形部分。

根據一個實施方式，提供了具有半導體晶片的半導體器件。該半導體晶片具有外邊緣和有源區。有源區限定主水平面并與外邊緣隔開。半導體晶片進一步包括具有至少一個垂直溝槽的邊緣終端結構。該至少一個垂直溝槽具有絕緣側壁，在水平截面中，該絕緣側壁與外邊緣形成小于大約20°的銳角。

根據一個實施方式，提供了具有半導體晶片的半導體器件。該半導體晶片具有外邊緣和有源區。有源區限定主水平面并與外邊緣隔開。半導體晶片進一步包括具有至少一個垂直溝槽的邊緣終端結構。在水平截面中，該至少一個垂直溝槽至少部分地從至少兩側包圍有源區并具有絕緣側壁，該絕緣側壁在水平截面中與外邊緣形成銳角。

根據一個實施方式，提供了具有半導體晶片的半導體器件。該半導體晶片具有外邊緣和有源區，有源區限定了主水平面并從外邊緣隔開。半導體晶片進一步包括具有包圍有源區的閉合垂直溝槽的邊緣終端結構。邊緣終端結構進一步包括至少一個垂直溝槽，在水平截面中，該至少一個垂直溝槽布置在閉合垂直溝槽和有源區之間。該至少一個垂直溝槽包括絕緣側壁，在水平截面中，絕緣側壁與外邊緣形成銳角。

根據一個實施方式，提供了具有半導體晶片的半導體器件。該半導體晶片包括被外邊緣、有源區和外圍區包圍的主水平面。外圍區包括至少部分地包圍有源區的至少一個垂直溝槽。該至少一個垂直溝槽包括至少兩個部分，在水平截面中，該至少兩個部分布置成大約90°的角。該至少兩個部分具有各自的絕緣側壁，在水平截面中，絕緣側壁與外邊緣形成銳角。