[發(fā)明專利]包括超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件和制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310183710.8
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN103426912A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: F.希爾勒;U.瓦爾;H.韋伯
• 申請（專利權(quán)）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/78;H01L29/739;H01L21/336;H01L21/331
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬永利;李浩

背景技術(shù)

半導(dǎo)體應(yīng)用中的一種關(guān)鍵部件是固態(tài)開關(guān)。作為示例，開關(guān)接通和斷開汽車應(yīng)用或工業(yè)應(yīng)用中的負(fù)載。固態(tài)開關(guān)典型地例如包括場效應(yīng)晶體管(FET)，比如金屬氧化物半導(dǎo)體FET(MOSFET)或絕緣柵雙極晶體管(IGBTs)。

對固態(tài)開關(guān)的關(guān)鍵要求是低的導(dǎo)通狀態(tài)電阻(Ron)和高的擊穿電壓(Vbr)。使導(dǎo)通狀態(tài)電阻最小化經(jīng)常是以擊穿電壓為代價。因此必須滿足Ron和Vbr之間的折中。

超結(jié)結(jié)構(gòu)被廣泛用于改善導(dǎo)通狀態(tài)電阻和擊穿電壓之間的折中。在傳統(tǒng)n溝道超結(jié)器件中，交替的n摻雜和p摻雜區(qū)域替代一個比較低的n摻雜漂移區(qū)域。在導(dǎo)通狀態(tài)中，電流流動通過超結(jié)器件的n摻雜區(qū)域，這降低了Ron。在切斷或阻斷狀態(tài)，p摻雜區(qū)域和n摻雜區(qū)域彼此耗盡或補(bǔ)償以提供高Vbr。補(bǔ)償結(jié)構(gòu)設(shè)計是用于改善Ron和Vbr之間折中的一個關(guān)鍵要素。

因此需要一種具有改善的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)設(shè)計的超結(jié)器件。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)半導(dǎo)體器件的實(shí)施例，該半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體主體，其具有第一表面以及與第一表面相對的第二表面。該半導(dǎo)體器件還包括位于半導(dǎo)體主體中的超結(jié)結(jié)構(gòu)。超結(jié)結(jié)構(gòu)包括在平行于第一表面的第一方向中交替地布置的第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)域和補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。每個補(bǔ)償結(jié)構(gòu)包括：與第一導(dǎo)電類型互補(bǔ)的第二導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)域，以及包括毗鄰第一半導(dǎo)體區(qū)域的第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)域的第一溝槽。第一半導(dǎo)體區(qū)域和第一溝槽在垂直于第一表面的第二方向上一個接一個地布置。

根據(jù)半導(dǎo)體器件的實(shí)施例，該半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體主體，其具有第一表面以及與第一表面相對的第二表面。該半導(dǎo)體器件還包括第一溝槽，其包括電介質(zhì)、柵電極和場電極。第一溝槽從第一表面延伸到半導(dǎo)體主體中。該半導(dǎo)體器件還包括位于半導(dǎo)體主體中的超結(jié)結(jié)構(gòu)。該超結(jié)結(jié)構(gòu)包括在平行于第一表面的第一方向中交替地布置的第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)域和補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。

根據(jù)半導(dǎo)體器件的另一實(shí)施例，該半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體主體，其具有第一表面以及與第一表面相對的第二表面。該半導(dǎo)體器件還包括位于半導(dǎo)體主體中的超結(jié)結(jié)構(gòu)。該超結(jié)結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)域和與第一導(dǎo)電類型互補(bǔ)的第二導(dǎo)電類型的補(bǔ)償區(qū)域。漂移區(qū)域和補(bǔ)償區(qū)域在平行于第一表面的第一方向中交替地布置。該半導(dǎo)體器件還包括在第一表面的第二導(dǎo)電類型的主體區(qū)域。該半導(dǎo)體器件還包括位于半導(dǎo)體主體中的第一溝槽，其具有在第一溝槽的第一側(cè)壁處的該補(bǔ)償區(qū)域中的第一補(bǔ)償區(qū)域，在第一溝槽的與第一側(cè)壁相對的第二側(cè)壁處的該補(bǔ)償區(qū)域中的第二補(bǔ)償區(qū)域以及在該補(bǔ)償區(qū)域中的第一和第二補(bǔ)償區(qū)域之間的該漂移區(qū)域中的第一漂移區(qū)域。該半導(dǎo)體器件還包括分別毗鄰該補(bǔ)償區(qū)域中的第一和第二補(bǔ)償區(qū)域的該補(bǔ)償區(qū)域中的第三和第四補(bǔ)償區(qū)域。該補(bǔ)償區(qū)域中的第三和第四補(bǔ)償區(qū)域分別位于該主體區(qū)域和該補(bǔ)償區(qū)域中的第一和第二補(bǔ)償區(qū)域之間，或者分別位于該補(bǔ)償區(qū)域中的第一和第二補(bǔ)償區(qū)域和該第二表面之間。

在閱讀下述詳細(xì)描述時以及在查看附圖時，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到附加的特征和優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

附圖被包括從而提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解并且被并入本說明書且構(gòu)成本說明書的一部分。各圖說明本發(fā)明的實(shí)施例，并且與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。本發(fā)明的其它實(shí)施例和許多期望優(yōu)點(diǎn)將被容易地理解，因為通過參考下述詳細(xì)描述可以更好地理解它們。各圖的元件不一定相對于彼此是成比例的。相似的附圖標(biāo)記指代相應(yīng)的類似部件。

圖1至3為平面柵極超結(jié)半導(dǎo)體器件的實(shí)施例的截面視圖，該器件包括交替地布置的溝槽補(bǔ)償結(jié)構(gòu)和漂移區(qū)域的電荷補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。

圖4至6為垂直溝道超結(jié)半導(dǎo)體器件的實(shí)施例的截面視圖，該器件包括交替地布置的溝槽補(bǔ)償結(jié)構(gòu)和漂移區(qū)域的電荷補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。

圖7為圖1中說明的實(shí)施例互補(bǔ)的，具有溝槽補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的平面柵極超結(jié)半導(dǎo)體器件的一個實(shí)施例的截面視圖。

圖8A至8E為說明根據(jù)實(shí)施例的，在超結(jié)半導(dǎo)體器件制造期間不同工藝的示意性截面視圖。

具體實(shí)施方式

在下文的詳細(xì)描述中參考了附圖，附圖形成其一部分，并且在附圖中通過說明的方式使出了本發(fā)明可以在其中實(shí)踐的特定實(shí)施例。將理解，可以使用其它實(shí)施例，并且可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)或邏輯變化而不背離本發(fā)明的范圍。例如，作為一個實(shí)施例的一部分被說明或描述的特征可以與其它實(shí)施例結(jié)合從而得到再另外的實(shí)施例。意圖使本發(fā)明包括這種調(diào)整和改變。使用特定語言描述了各示例，其不應(yīng)被解讀為限制所附權(quán)利要求的范圍。圖不是按比例的，并且僅僅是用于說明的目的。為了清楚起見，如果未另外指出，類似元件或制作工藝在不同圖中由類似附圖標(biāo)記指代。