[發(fā)明專(zhuān)利]具有鈍化層的半導(dǎo)體元件以及制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410469490.X
• 申請(qǐng)日: 2014-09-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104465537B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H-J·舒爾策;M·普法芬萊納;M·施密特
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L23/29
• 分類(lèi)號(hào): H01L23/29;H01L21/56
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所11256
• 代理人: 鄭立柱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種具有鈍化層的半導(dǎo)體元件，尤其是功率半導(dǎo)體元件，還涉及一種用于制造具有鈍化層的半導(dǎo)體元件的方法。

背景技術(shù)

功率半導(dǎo)體元件例如功率二極管、功率MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)、功率IGBT(絕緣柵雙極晶體管)或功率晶閘管被研發(fā)用于承受高的反向電壓。這樣的功率元件包括pn結(jié)，其構(gòu)成在p型摻雜的半導(dǎo)體區(qū)域與n型摻雜的半導(dǎo)體區(qū)域之間。如果pn結(jié)沿關(guān)斷方向極化，那么該元件關(guān)斷(切斷)。在該情況下耗盡區(qū)或空間電荷區(qū)在p型摻雜的和n型摻雜的區(qū)域中擴(kuò)展。通常這些半導(dǎo)體區(qū)域中之一相比于這些半導(dǎo)體區(qū)域中另一更低地?fù)诫s，從而耗盡區(qū)主要在低摻雜區(qū)域中擴(kuò)展，該低摻雜區(qū)域主要接受位于在pn結(jié)上的電壓。

在垂直功率半導(dǎo)體元件中，用于施加電壓到pn結(jié)的連接端設(shè)置在半導(dǎo)體主體的對(duì)置的側(cè)上，在該半導(dǎo)體主體中集成pn結(jié)。在該情況下，半導(dǎo)體主體包括設(shè)有pn結(jié)的內(nèi)部區(qū)域(內(nèi)部區(qū)域)和環(huán)形包圍內(nèi)部區(qū)域的邊緣區(qū)域(邊緣區(qū)域)。在關(guān)斷的元件的情況下，在內(nèi)部區(qū)域中的電場(chǎng)的等電位線基本上平行于半導(dǎo)體主體的前側(cè)和后側(cè)，也就是說(shuō)電場(chǎng)線垂直于前側(cè)和后側(cè)走向，而邊緣區(qū)域中的等電位線在前側(cè)和后側(cè)中之一的區(qū)域中由半導(dǎo)體主體出來(lái)。經(jīng)常值得期望的是，在元件的邊緣區(qū)域中實(shí)現(xiàn)電壓強(qiáng)度，該電壓強(qiáng)度至少相應(yīng)于內(nèi)部區(qū)域中的電壓強(qiáng)度。由于在邊緣區(qū)域中從半導(dǎo)體主體出來(lái)的等電位線，也就是由于在邊緣區(qū)域中平行于表面走向的電場(chǎng)線，能夠通過(guò)在半導(dǎo)體主體的表面的區(qū)域中的寄生效應(yīng)、例如半導(dǎo)體主體的半導(dǎo)體原子的自由結(jié)合(free bonds)負(fù)面地影響元件的電壓強(qiáng)度。原則上能夠通過(guò)在邊緣區(qū)域中在半導(dǎo)體主體的表面上提供鈍化降低該效應(yīng)。這例如在B.Jayant Baliga:"Fundmentals of Power Semiconductor Devices",Springer出版社,2008,ISBN 978-0-387-47313-0,125-155頁(yè)中描述。

用于鈍化層的適合材料例如是半導(dǎo)體氧化物。即使在極度純凈的大氣中最優(yōu)的制造條件的情況下自然也不能夠完全避免鈍化層的污染(弄臟)。這樣的污染能夠?qū)е骡g化層中的正電荷或負(fù)電荷。如此能夠例如通過(guò)具有堿金屬離子例如鈉離子或鉀離子的雜質(zhì)引起正電荷，而能夠例如通過(guò)具有氫氧離子(OH^-)的雜質(zhì)引起負(fù)電荷。在高電場(chǎng)的作用下，如該高電場(chǎng)例如在關(guān)斷的元件中出現(xiàn)地，這些電荷能夠被移動(dòng)或能夠積聚，這能夠?qū)е略谶吘墔^(qū)域中不利的降低元件電壓強(qiáng)度的場(chǎng)分布。

發(fā)明內(nèi)容

作為本發(fā)明基礎(chǔ)的任務(wù)在于，提供一種具有鈍化層的半導(dǎo)體元件，其中上述缺點(diǎn)沒(méi)有出現(xiàn)或僅僅在更小范圍中出現(xiàn)；以及提供一種用于制造具有這樣的鈍化層的半導(dǎo)體元件的方法。

該任務(wù)通過(guò)依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體元件并且通過(guò)依據(jù)本發(fā)明的方法解決。優(yōu)選的實(shí)施方式給出了設(shè)計(jì)方案和改進(jìn)。

按照本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體元件包括半導(dǎo)體主體和鈍化層，該半導(dǎo)體主體具有內(nèi)部區(qū)域和邊緣區(qū)域。該鈍化層設(shè)置在半導(dǎo)體主體的至少一個(gè)與所述邊緣區(qū)域鄰接的表面上，該鈍化層具有半導(dǎo)體氧化物并且具有帶有晶體缺陷(Kristalldefekt)的缺陷區(qū)域(Defektbereich)，所述晶體缺陷用作用于雜質(zhì)的吸氣中心(Getterzentren)。

按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用于制造半導(dǎo)體元件——該半導(dǎo)體元件具有半導(dǎo)體主體，該半導(dǎo)體主體具有內(nèi)部區(qū)域和邊緣區(qū)域——的方法包括至少在半導(dǎo)體主體的與所述邊緣區(qū)域鄰接的表面上制造鈍化層。該鈍化層具有半導(dǎo)體氧化物并且具有帶有晶體缺陷的缺陷區(qū)域，所述晶體缺陷用作用于雜質(zhì)的吸氣中心。

附圖說(shuō)明

以下根據(jù)附圖闡明各個(gè)例子。附圖用于闡明基本原理，從而僅僅示出對(duì)于基本原理的理解必要的方面。附圖不是按照實(shí)際大小比例的。在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的特征。

圖1示出了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有鈍化層的半導(dǎo)體元件的垂直橫截面。

圖2示意地示出了按照?qǐng)D1的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體主體的水平橫截面。

圖3示出了按照本發(fā)明的另一實(shí)施例的具有鈍化層的半導(dǎo)體元件的垂直橫截面。

圖4(包括圖4A和4B)示出了在用于制造具有鈍化層的半導(dǎo)體元件的方法的一個(gè)實(shí)施例的不同方法步驟期間半導(dǎo)體元件的一部分的垂直橫截面。

圖5(包括圖5A和5B)示出了在用于制造具有鈍化層的半導(dǎo)體元件的方法的另一實(shí)施例的不同方法步驟期間半導(dǎo)體元件的一部分的垂直橫截面。

圖6示出了按照另一實(shí)施例的具有鈍化層的半導(dǎo)體元件的垂直橫截面。