[發(fā)明專利]窄半導體臺面器件

在審

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• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112670333A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設計）人: A·卡莫斯
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/423;H01L29/739;H01L21/28;H01L21/331
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉書航;申屠偉進

公開了窄半導體臺面器件。在半導體本體中提供第一溝槽和第二溝槽。臺面分隔結構被提供在第一溝槽和第二溝槽之間并且包括非半導體材料。第一半導體臺面被提供在第一溝槽和臺面分隔結構的非半導體材料之間。第一半導體臺面包括發(fā)射極區(qū)、本體區(qū)和漂移區(qū)。第一溝槽和第二溝槽是通過掩模蝕刻技術形成的，具有最小溝槽分離距離，并且第一半導體臺面被提供為具有小于最小溝槽分離距離的橫向寬度。

技術領域

本申請涉及半導體器件并且特別地涉及用于形成用于豎向半導體器件的窄半導體區(qū)的技術。

背景技術

半導體晶體管，特別是場效應控制的開關器件——諸如金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)——已經(jīng)被用于各種應用，包括但是不限制于用作為電源和功率轉換器、電動汽車、空調(diào)以及甚至立體聲系統(tǒng)中的開關。在這些應用中的許多當中，半導體晶體管必須被設計為適應大電流和/或大電壓。例如，功率半導體晶體管通常被要求控制在1A(安培)、10A、100A、500A或更大的量級上的電流和/或控制在20V(伏特)、100V、500V、1000V或更大的量級上的電壓。

可貢獻于導通損耗和開關損耗的功率消耗是用于功率半導體晶體管的重要性能參數(shù)。在IGBT中，一種改善功率消耗的方法是增加在器件的發(fā)射極/源極側處的電荷載流子密度。這使得能夠在關斷期間更容易地從器件的漂移區(qū)移除更大比例的電荷載流子。目前用于增加功率半導體晶體管的發(fā)射極/源極側電荷載流子密度的技術正在接近半導體處理技術的實際極限。

發(fā)明內(nèi)容

公開了一種半導體器件。根據(jù)實施例，半導體器件包括半導體本體，半導體本體包括：主表面和與主表面相對的背表面；第一溝槽和第二溝槽，其在橫向上彼此分離并且每個從主表面延伸到襯底中；臺面分隔結構，其在橫向上在第一溝槽和第二溝槽之間并且包括非半導體材料；以及在第一溝槽和臺面分隔結構之間的第一半導體臺面。第一半導體臺面包括：與第一溝槽的第一側壁共同延伸的第一側壁；與臺面分隔結構的非半導體材料直接相接的第二側壁；延伸到主表面并且具有第一導電類型的源極區(qū)；在源極區(qū)下方并且具有與第一導電類型相反的第二導電類型的本體區(qū)；以及在本體區(qū)下方并且具有第一導電類型的漂移區(qū)。由第一半導體臺面的橫向寬度除以第一半導體臺面的豎向深度來限定的第一半導體臺面的寬高比小于或等于0.2。

分離地或組合地，第一溝槽的寬高比與第一半導體臺面的寬高比之間的比率大于或等于0.5，其中第一溝槽的寬高比等于第一溝槽的橫向寬度除以第一溝槽的豎向深度。

分離地或組合地，半導體器件進一步包括延伸到主表面并且具有第二導電類型的載流子提取區(qū)，載流子提取區(qū)被配置為提供用于從背表面流動到主表面的第二導電類型的載流子的導通路徑。

分離地或組合地，半導體器件包括在第二溝槽和臺面分隔結構之間的第二半導體臺面，第二半導體臺面包括與第二溝槽的第一側壁共同延伸的第一側壁以及與臺面分隔結構的非半導體材料直接相接的第二側壁，并且載流子提取區(qū)被部署在第二半導體臺面中。

分離地或組合地，臺面分隔結構包括兩個單片絕緣結構和在橫向上部署在該兩個單片絕緣結構之間的中心半導體臺面，并且載流子提取區(qū)被部署在中心半導體臺面中。

分離地或組合地，臺面分隔結構包括電絕緣材料和導電材料，并且導電材料被形成在臺面分隔結構的被通過電絕緣材料與半導體本體絕緣的中心區(qū)中。

分離地或組合地，臺面分隔結構包括中心溝槽和部署在中心溝槽的任一側上的兩個單片絕緣結構，導電材料包括部署在中心溝槽中的多晶硅區(qū)，半導體器件包括發(fā)射極金屬化，發(fā)射極金屬化被電連接到源極區(qū)和載流子提取區(qū)，并且本體區(qū)與發(fā)射極金屬化電斷連。

分離地或組合地，半導體器件包括部署在第一溝槽和第二溝槽之間的輔助溝槽，并且臺面分隔結構包括完全占據(jù)第一半導體臺面和輔助溝槽之間的橫向區(qū)的單片絕緣結構。