[發明專利]用于制造豎直半導體器件的方法和豎直半導體器件

有效

• 申請號: 201711457226.4
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN108281351B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: P·布蘭德爾;M·H·佩里
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H01L21/265
• 分類號: H01L21/265;H01L21/306;H01L21/308;H01L21/31;H01L21/324;H01L27/088;H01L29/423;H01L21/331;H01L21/336;H01L29/739;H01L29/78;H01L29/40
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;張寧

生產豎直半導體器件，包括：提供半導體晶片，其包括第一導電類型的第一半導體層、與第一半導體層形成第一pn結的第二導電類型的第二半導體層以及與第二半導體層形成第二pn結并且延伸到晶片的主表面的第一導電類型的第三半導體層；在主表面上形成硬掩模，該硬掩模包括通過第一開口彼此間隔開的硬掩模部分；使用硬掩模蝕刻從主表面到第一層中的深溝槽，使得在主表面處由相應硬掩模部分覆蓋的臺面區域被形成在毗鄰溝槽之間；填充溝槽和硬掩模的第一開口；以及蝕刻硬掩模以在臺面的主表面處的硬掩模中形成第二開口。

分案申請說明

本申請是于2014年10月28日提交的申請號為201410588799.0、名稱為“用于制造豎直半導體器件的方法和豎直半導體器件”的中國專利申請的分案申請。

技術領域

本發明的實施例涉及用于制造豎直半導體器件的方法，具體地涉及豎直場效應半導體器件。

背景技術

半導體器件，尤其是諸如金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)和絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)之類的場效應控制的開關器件已經用于各種應用中，包括(但不限于)用作電源供應和電源轉換器、電動汽車、空調以及甚至立體聲系統中的開關。

具體關于電源應用而言，常常就在低芯片面積A下的低導通電阻R_on(具體地R_on乘以A的低乘積)、快速開關和/或低開關損耗來優化半導體器件。此外，常常要保護半導體器件免受可以出現在開關例如電感負載期間的高電壓峰。

使用用于形成本體區域和相反摻雜類型的源極區域的雙擴散過程制造的具有溝道結構的DMOSFET(雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管)常常被使用，尤其是在大電流和/或高電壓下操作的電源電路中。到目前為止，DMOSFET被實現為平面DMOSFET(即具有平面柵極電極結構的DMOSFET)或者其中絕緣柵極電極形成在延伸到半導體襯底中的溝槽中的溝槽DMOSFET。平面DMOSFET在給定的R_on下要求相對大的芯片面積A，并且從而是相對昂貴的。這尤其適用于具有高于30V的額定擊穿電壓的平面MOSFET。由于溝槽MOSFET(T-MOSFET)的MOS溝道被設計成沿著溝槽的通常豎直的壁，溝槽DMOSFET的單元節距可以被做成小的，從而導致在給定R_on下的相對小的芯片面積A。然而，對于T-MOSFET通常比對于平面MOSFET的制造更加復雜。通常，T-MOSFET降低的芯片面積比較高的處理成本重要。然而，例如汽車應用中的能量有限的產品和/或要求進一步的信號焊盤和布線的所謂的多芯片產品可能不完全受益于T-MOSFET結構的降低的需求芯片面積，因為需求特定的芯片面積以用于在換向期間的能量耗散和/或以用于信號焊盤和/或以用于進一步的布線。這增加了產品的成本。

出于這些以及其他原因，存在對本發明的需要。

發明內容

根據用于生產豎直半導體器件的方法的一個實施例，該方法包括：提供半導體晶片，具有主表面并且包括第一導電類型的第一半導體層、與第一半導體層形成第一pn結的第二導電類型的第二半導體層以及與第二半導體層形成第二pn結并且延伸到半導體晶片的主表面的第一導電類型的第三半導體層；在主表面上形成硬掩模，該硬掩模包括通過第一開口彼此間隔開的硬掩模部分；使用硬掩模從主表面向第一半導體層中蝕刻深溝槽，使得在主表面處由硬掩模部分的相應部分覆蓋的半導體臺面被形成在深溝槽的毗鄰溝槽之間；填充深溝槽和硬掩模的第一開口；以及蝕刻硬掩模以在半導體臺面的主表面處的硬掩模中形成第二開口。