[發明專利]功率半導體器件及其制造方法

在審

• 申請號: 201410337329.7
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN104659087A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 宋寅赫;樸在勛;徐東秀;張昌洙
• 申請（專利權）人: 三星電機株式會社
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/06;H01L21/331
• 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

相關申請

本申請要求于2013年11月15日在美國專利商標局提交的臨時專利申請第61/905,019號的優先權，以及于2014年1月6日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請第10-2014-0001516號的優先權，將其公開通過引用結合于此。

技術領域

本公開涉及功率半導體器件及其制造方法。

背景技術

近來，由于就制造具有各種形狀的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)器件而言的顯著進步，IGBT已經廣泛地用在大容量的工業產品和電動汽車以及家庭用具中。

所述IGBT器件的一個主要的優勢為與金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)不同的雙極性操作，其可以產生電導率調制現象，使得取決于晶片原料的串聯電阻在導通操作時可以降低。

具體地，在高擊穿電壓和高電流產品中，與MOSFET相比，IGBT器件通過減少串聯電阻而具有顯著的低正向傳導損耗，使得功耗可以降低。

因此，近來IGBT技術的研究已經向著顯著增加電導率調制現象的技術發展。具體地，已經積極地開發了積累空穴的技術。

由于IGBT器件中的空穴被注入在P型集電極層中并且向著發射極層逐漸湮滅，所以，越靠近所述發射極層，傳導損耗越高。

為了解決該問題，已經應用了減少成為空穴的最終移動路徑的溝槽之間的間隔，即，臺面區域的寬度以限制空穴的移動的技術。

在以下的相關技術文獻(專利文獻1)中已經公開了絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。

[相關技術文獻]

(專利文獻1)US2011-0180813A

發明內容

本公開的一方面可以提供一種能夠顯著地增加電導率調制現象的功率半導體器件及其制造方法。

根據本公開內容的一方面，功率半導體器件可以包括：基板，具有一個表面和與所述一個表面相對的另一個表面并且由第一導電型漂移層形成；第二導電型半導體基板，形成在所述基板的另一個表面上；第一導電型擴散層，形成在所述基板中并且雜質濃度高于漂移層的雜質濃度；第二導電型阱層，形成在所述基板的一個表面內；溝槽，從包括阱層的所述基板的一個表面形成，以在深度方向上穿透擴散層；第一絕緣膜，形成在包括溝槽的內壁所述基板的表面上；以及第一電極，形成在所述溝槽中，其中，擴散層在深度方向上的的雜質摻雜分布的峰值點在阱層的下表面和溝槽的下表面之間的區域中，以及擴散層在橫向上的雜質摻雜濃度的峰值點在接觸溝槽的側面區域中。

擴散層在深度方向上的雜質摻雜分布的峰值點可以在阱層的下表面和溝槽的下表面之間的區域中。

阱層在深度方向上的雜質摻雜分布的峰值點可以位于所述基板的一個表面中。

擴散層可以以半圓形形成在基于溝槽的中心部的至少一側上，并且接觸相鄰的擴散層形成單層。

擴散層在深度方向上的雜質摻雜分布的峰值點可以形成為在深度方向上與阱層隔開。

當高電流流過時，可以在擴散層的中心部形成空穴移動穿過的路徑。

根據本公開的另一個方面，一種功率半導體器件可以包括：基板，具有一個表面和與所述一個表面相對的另一個表面并且由第一導電型漂移層形成；第二導電型半導體基板，形成在所述基板的另一個表面上；第一導電型擴散層，形成在所述基板中并且雜質濃度高于漂移層的雜質濃度；第二導電型阱層，形成在所述基板的一個表面內；溝槽，從包括阱層的所述基板的一個表面形成，以在深度方向上穿透擴散層；第一絕緣膜，形成在包括溝槽的內壁的所述基板的表面上；以及第一電極，形成在溝槽中，擴散層的在深度方向上的雜質摻雜分布的峰值點位于阱層的下表面和溝槽的下表面之間的區域中。

根據本公開的另一方面，一種制造功率半導體器件的方法可以包括：準備具有一個表面和與所述一個表面相對的另一個表面并且由第一導電型漂移層形成的基板；形成具有用于在基板的一個表面中形成溝槽的開口部分的蝕刻掩模；從基板的一個表面在深度方向上形成對應于開口部分的初級溝槽；通過將第一導電型雜質注入至初級溝槽中并執行熱擴散處理從而使得注入的雜質向鄰近的其他初級溝槽擴散，來形成雜質濃度高于漂移層的第一導電型擴散層；通過形成次級溝槽以從初級溝槽的下表面在深度方向上延伸并穿透擴散層，來完成最終溝槽；以及在基板的一個表面形成第二導電型阱層。

擴散層在橫向上的雜質摻雜濃度的峰值點位于接觸最終溝槽側面的區域中。

擴散層在深度方向上的雜質摻雜分布的峰值點位于阱層的下表面和溝槽的下表面之間的區域中。

可以將第二導電型雜質注入至基板的一個表面，從而使得阱層的摻雜分布的峰值點位于基板的一個表面中，來執行阱層的形成。