[發(fā)明專利]制造半導體器件的方法以及半導體器件

有效

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• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN108231886B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設計）人: L·利韋拉;P·科爾帕尼;P·蒙杰羅法雷洛
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;H01L29/06;H01L29/417
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;董典紅

本申請涉及制造半導體器件的方法以及半導體器件。一種制造豎直導電半導體器件的方法，該方法包括以下步驟：在單晶硅襯底內形成凹部；在該凹部中形成氧化硅晶種層；在該襯底上進行硅的外延生長，同時在該晶種層中生長多晶硅區(qū)以及在該襯底的圍繞該晶種層的表面區(qū)中生長單晶硅區(qū)；以及在該多晶硅區(qū)中注入摻雜劑種類以形成導電路徑，以便使該第二導電端子可從該豎直導電半導體器件的前側電接入。

技術領域

本發(fā)明涉及一種制造集成了豎直導電晶體管的半導體器件的方法，以及涉及一種豎直導電器件。

背景技術

眾所周知，術語“豎直溝槽MOS”(VTMOS)一般用于定義一種用于使功率器件能夠維持高電壓的體系結構?？衫鐓⒖紙D1，根據已知類型的實施例，圖1是集成了VTMOS器件3的裸片1的一部分的示意圖。VTMOS的一個或多個控制(柵極)區(qū)5在單晶硅半導體本體2中在深度方向上延伸，從而使能夠在使用中形成豎直導電溝道4(電流i’和i”在其中流動)。為此，源極區(qū)7和漏極區(qū)9形成在半導體本體2的對應相反表面2a、2b中。漏極區(qū)9是形成在半導體本體2的表面2b上的摻雜區(qū)。注入區(qū)在半導體本體2的表面2a與2b之間的單晶區(qū)中延伸、與漏極區(qū)9電接觸，以形成將使表面1a上的漏極端子的電接觸成為可能的導電路徑8。以這種方式，VTMOS器件3在同一表面2a上具有柵極G、源極S和漏極D的電接觸端子，從而簡化了接觸步驟(這些接觸步驟可以例如經由引線鍵合來執(zhí)行)。

裸片1的形成于其中的在使用中作為豎直導電溝道4的部分是VTMOS器件3的有源區(qū)域。存在于導電路徑8與有源區(qū)域之間的是場板溝槽6，該場板溝槽以已知的方式在半導體本體2中在深度方向上延伸。

導電路徑8是通過注入并隨后熱擴散摻雜劑種類形成的，并且沿著VTMOS器件的有源區(qū)域的邊和在其外部延伸。導電路徑8是低電阻路徑并且通常被稱為“漏極沉降區(qū)”。

半導體本體2通常包括例如由單晶硅制成的半導體襯底，在該半導體襯底上延伸的是厚度為幾微米(例如，3μm至6μm)的外延層。導電路徑8在外延層中貫穿其厚度延伸，而漏極區(qū)9基本上在襯底與外延層之間的交界處延伸。

根據外延層的厚度，導電路徑8是通過利用對應的注入能量執(zhí)行的一個或多個連續(xù)注入獲得的，以便到達漏極區(qū)9，從而形成與其的電接觸。然而，對于外延層2的較大厚度(具體地，大于3-4μm)而言，注入區(qū)可能會在到達漏極區(qū)9上遇到一些困難，或根本無法到達該漏極區(qū)9。其后果是形成了具有高電阻率的導電路徑8(甚至等于VTMOS 3的通態(tài)電阻R_ON的30％)。

以SGS-ATES COMPONENTI ELETTRONICI S.P.A的名義提交的意大利專利文獻第1101183號描述了一種制造多晶硅的集電極深擴散(沉降)的方法，該文獻中多晶被視為是用于獲得摻雜劑種類快速擴散的手段。為此，多晶硅柱在具有多晶硅晶種的單晶硅襯底上外延地生長。在外延生長的過程期間，在多晶硅晶種周圍存在柱的顯著形成(具有基本上梯形形狀)，并且在剩余襯底部分中形成單晶硅。過渡區(qū)存在于多晶硅柱與單晶區(qū)之間。然而，由專利第1101183號所授的實施例呈現了一些缺點。用于外延層生長的溫度(700℃與800℃之間)在與高產量兼容的時間內不足夠用于厚層(例如，5μm與10μm之間)的生長。例如，為了在與高產量兼容的時間內保證具有足夠維持幾十伏工作電壓的厚度(例如，具有大約6μm的厚度)的外延層的生長，將有必要使用高于1100℃的生長溫度。然而，在這些溫度條件下，多晶硅晶種不會導致多晶硅柱的形成，而是導致高度缺陷的單晶硅區(qū)的形成，這對于本公開的目的而言是不期望的。此外，本申請人發(fā)現：由專利第1101183號所授的實施例導致在頂表面(圖2中的表面12a)上形成撓曲區(qū)域，該撓曲區(qū)域是由于多晶硅晶種上以及圍繞其的單晶硅上的多晶硅柱的外延生長速率不同而引起的。

因此，有必要提供針對上述問題的解決方案。

發(fā)明內容

根據本發(fā)明，如所附權利要求書中所定義的，提供了一種制造集成了豎直導電晶體管的半導體器件的方法以及一種豎直導電器件。

附圖說明