[發明專利]具有半導體通孔的半導體器件

有效

• 申請號: 201210353815.9
• 申請日: 2012-09-21
• 公開（公告）號: CN103022132A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: A.P.邁澤爾;M.聰德爾
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423;H01L23/367;H01L21/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王岳;李浩

技術領域

本發明的實施例涉及一種半導體器件，具體涉及一種溝槽晶體管器件以及一種用于產生溝槽晶體管器件的方法。

背景技術

溝槽晶體管器件，諸如溝槽MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）或溝槽IGBT（絕緣柵雙極晶體管），是包括具有第一和第二表面的半導體基底（body）的垂直晶體管器件，其中集成了至少一個源極區、至少一個基底區、漂移區和漏極區。在IGBT中，源極和漏極區也被稱作發射極區，而基底區和漂移區也被稱作基極區。

通常，源極區和基底區集成在第一表面的區中，而漏極區集成在第二表面的區中并通過漂移區而與基底區分離。用于接通和關斷組件的至少一個柵電極布置在第一表面的區中的半導體基底的溝槽中。源極區通過源電極而電氣接觸，該源電極通常布置在第一表面之上并與柵極端子（柵極焊盤）電氣絕緣，其中該柵極端子（柵極焊盤）接觸柵電極。漏極區通過漏電極而電氣接觸，該漏電極通常布置在第二表面之上。

這種垂直晶體管組件可以安裝在載體上，其中垂直晶體管組件的第二表面面向該載體。在這種布置中，載體可以用作晶體管組件的漏極端子并可以進一步用作用于耗散半導體基底中生成的熱量的冷卻元件。當垂直晶體管元件作為開關而操作時，主要在其有源區（例如，基底區和漂移區）中生成熱量。由于這些有源區被布置為與第一表面接近，而冷卻元件布置在第二表面上，因此從在pn結與第二表面之間布置的半導體基底的這些區產生相對高的熱阻。可以通過將冷卻元件布置在第一表面上來減小熱阻。然而，這種冷卻元件將使均布置在第一表面處的柵極和源電極短路。

因此，需要一種在耗散來自半導體組件的熱量方面具有更好屬性的半導體器件。

發明內容

第一實施例涉及一種半導體器件。所述半導體器件包括：半導體基底，具有第一表面和第二表面；至少一個電極，布置在從所述第一表面延伸至所述半導體基底中的至少一個溝槽中；以及至少一個半導體通孔。所述至少一個半導體通孔沿所述半導體基底的垂直方向在所述半導體基底內延伸至所述第二表面，并通過通孔絕緣層與所述半導體基底電氣絕緣。所述至少一個電極沿所述半導體基底的第一橫向方向延伸通過所述通孔絕緣層，并電氣連接至所述至少一個半導體通孔。

第二實施例涉及一種用于產生半導體器件的方法。所述方法包括：提供具有第一表面、第二表面和半導體通孔的半導體基底，所述半導體通孔沿所述半導體基底的垂直方向在所述半導體基底內延伸至所述第二表面并通過通孔絕緣層與所述半導體基底絕緣。所述方法還包括：蝕刻從所述第一表面延伸至所述半導體基底中的至少一個第一溝槽，其中溝槽沿所述半導體基底的第一橫向方向延伸通過所述通孔絕緣層至所述半導體通孔中；在至少一個溝槽中形成至少一個電極，使得所述至少一個電極與所述半導體基底的半導體區介電絕緣并電氣連接至所述半導體通孔。此外，在所述第二表面上的所述半導體通孔上形成接觸電極。

本領域技術人員將在閱讀以下具體實施方式并查看附圖后認識到附加的特征和優勢。

附圖說明

現在將參照附圖來說明示例。附圖用于示出基本原理，從而僅示出對理解基本原理所必需的方面。附圖未按比例繪制。在附圖中，相同參考標記表示相似特征。

圖1，包括圖1A和1B，示出了包括半導體通孔的溝槽晶體管器件的第一實施例。

圖2示出了根據一個實施例的圖1A和1B的晶體管器件的垂直橫截面視圖。

圖3示出了根據第一實施例的圖1A和1B的晶體管器件的水平橫截面視圖。

圖4示出了根據第二實施例的圖1A和1B的晶體管器件的水平橫截面視圖。

圖5示出了根據第三實施例的圖1A和1B的晶體管器件的水平橫截面視圖。

圖6示出了根據第四實施例的圖1A和1B的晶體管器件的水平橫截面視圖。

圖7，包括圖7A至7C，示出了具有半導體通孔的晶體管器件的另一實施例。

圖8，包括圖8A至8C，示出了根據第一實施例的用于產生垂直晶體管器件的方法。

圖9，包括圖9A至9C，示出了用于產生半導體通孔和包圍該半導體通孔的通孔絕緣層的方法的實施例。

圖10，包括圖10A至10B，示出了根據第一和第二實施例的半導體通孔的水平橫截面視圖。

圖11示出了根據另一實施例的半導體通孔的水平橫截面視圖。

圖12，包括圖12A至12I，示出了用于產生垂直晶體管器件的方法的第二實施例。