[發(fā)明專利]具有高效邊緣結(jié)構(gòu)的半導體器件的制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211031543.0
• 申請日: 2018-12-04
• 公開（公告）號: CN115332071A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: E·扎內(nèi)蒂;S·拉斯庫納;M·G·薩吉奧;A·瓜爾內(nèi)拉;L·弗拉加帕內(nèi);C·特林加里
• 申請（專利權(quán)）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L21/329
• 分類號: H01L21/329;H01L29/872
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 丁君軍

本公開涉及具有高效邊緣結(jié)構(gòu)的半導體器件的制造方法。一種電子器件的制造方法包括：形成N型的漂移層；在漂移層中形成溝槽；通過注入P型的摻雜劑物種，在溝槽旁邊形成邊緣終止結(jié)構(gòu)；以及通過挖掘漂移層，在溝槽與邊緣終止結(jié)構(gòu)之間形成凹陷區(qū)域。形成凹陷區(qū)域和溝槽的步驟同時執(zhí)行。形成凹陷區(qū)域的步驟包括將漂移層圖案化，以與邊緣終止結(jié)構(gòu)形成具有第一斜率的結(jié)構(gòu)連接，并且形成溝槽的步驟包括蝕刻漂移層，以限定溝槽的側(cè)壁，該側(cè)壁具有比第一斜率更陡的第二斜率。

本申請是2018年12月04日提交的201811474637.9號的發(fā)明專利申請(名稱為“具有高效邊緣結(jié)構(gòu)的半導體器件的制造方法”)的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及一種設(shè)置有邊緣結(jié)構(gòu)的電子器件(例如，基于碳化硅)。

背景技術(shù)

眾所周知，具有寬禁帶間隙(具體地，禁帶間隙的能量值Eg大于1.1eV)、低導通狀態(tài)電阻(R_ON)、高熱導率值、高操作頻率以及高載流子速度飽和的半導體材料對于生產(chǎn)諸如二極管或晶體管的電子部件來說、具體地對于功率應用來說是理想的。具有所述特性并且被設(shè)計為用于制造電子部件的材料是碳化硅(SiC)。具體地，針對先前列出的性質(zhì)，處于其不同多型體(例如，3C-SiC、4H-SiC、6H-SiC)中的碳化硅優(yōu)于硅。

與被設(shè)置在硅襯底上的類似器件相比，被設(shè)置在碳化硅襯底上的電子器件呈現(xiàn)出許多有利特性，諸如傳導中的低輸出電阻、低泄漏電流、高工作溫度以及高工作頻率。

圖1在橫截面視圖中示出了在中間制造步驟期間的肖特基二極管1，并且包括在襯底3之上延伸并具有第一導電性類型(N)的漂移層2。有源區(qū)域4在漂移層2的頂表面2a處延伸。邊緣終止區(qū)域6(具體地，具有第二導電性類型(P)的注入?yún)^(qū)域)在頂表面2a處延伸，并且完全或部分地包圍有源區(qū)域4。在有源區(qū)域4與邊緣終止區(qū)域6之間延伸的是邊緣過渡區(qū)域7，該邊緣過渡區(qū)域7具有第二導電性類型(P)并且被設(shè)計為通過形成陽極接觸的金屬層(未示出)被接觸。相反，陰極接觸(未示出)可以被形成在對應于襯底3的區(qū)域中。

多個結(jié)勢壘(JB)元件8在頂表面2a上延伸，并且各自包括具有第二導電性類型的相應注入?yún)^(qū)域。針對每個結(jié)勢壘元件8，相應凹部9從頂表面2a延伸，使得每個凹部9完全被相應結(jié)勢壘元件8包圍并且未與漂移層2的具有第一導電性類型的部分直接相鄰。相反，漂移層2的具有第一導電性類型的區(qū)域在一個結(jié)勢壘元件8與相鄰的結(jié)勢壘元件8之間延伸。在圖1的制造步驟之后的制造步驟中被形成的并且在本文中未被圖示的、在頂表面2a上并且在凹部9內(nèi)的、具體地與漂移層2和結(jié)勢壘元件8直接接觸的是金屬層(陽極金屬化)，該金屬層與漂移層2的具有第一導電性類型的部分一起提供肖特基(金屬-半導體)結(jié)，并且與結(jié)勢壘元件8一起提供不同的勢壘結(jié)。

在使用時，當肖特基二極管1被正向偏置時，肖特基結(jié)在勢壘結(jié)之前接通。針對低正向電壓，電流漂移由通過肖特基結(jié)注入的多數(shù)載流子(此處為電子)控制，并且二極管1以傳統(tǒng)方式操作。當二極管1被反向偏置時，鄰近勢壘結(jié)形成的耗盡區(qū)域擴張并且阻擋反向電流，從而保護肖特基結(jié)并且限制反向泄漏電流。在這種條件下，二極管1作為PIN二極管進行操作。相對于溝槽不存在的條件，溝槽9的存在具有使得能夠在層2中的更大深度處形成結(jié)勢壘元件8的功能(注入以形成結(jié)勢壘元件8實際上是在蝕刻溝槽9之后被執(zhí)行的)。這一技術(shù)方案證明對SiC器件尤其有益，提高了肖特基結(jié)的保護和反向泄漏電流的限制的上述效果。形成溝槽9的步驟設(shè)想了由圖1中的箭頭12示意性地表示的化學蝕刻，例如定向干蝕刻。通過選擇各向異性類型的蝕刻技術(shù)，可以向溝槽9提供大致垂直的側(cè)壁。因此緊湊的器件被獲得，其中，有源區(qū)域的尺寸僅受所使用的光刻技術(shù)的限制。然而，這種相同類型的蝕刻造成臺階14的形成，臺階14具有在邊緣過渡區(qū)域7與邊緣終止區(qū)域6之間的陡峭過渡(相對于頂表面2a的平躺平面XY接近90°)。已知，在使用期間，內(nèi)底邊緣14a的存在使電場集中，導致過早觸發(fā)雪崩倍增過程(低的反向偏置值)。