具有階梯狀邊緣終端的半導(dǎo)體器件，以及用于制造半導(dǎo)體器件的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及具有階梯狀邊緣終端的半導(dǎo)體器件，以及用于制造半導(dǎo)體器件的方法。半導(dǎo)體本體具有第一側(cè)面、第二側(cè)面、橫向邊緣、有效區(qū)域、有效區(qū)域和橫向邊緣之間的邊緣終端、以及第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)。邊緣終端包括在第一側(cè)面和橫向邊緣之間的在半導(dǎo)體本體中形成的階梯。階梯包括延伸直到第一側(cè)面的橫向表面和延伸直到橫向邊緣的底面。第二導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)帶沿著階梯的橫向表面被形成在半導(dǎo)體本體中，并形成具有漂移區(qū)的pn結(jié)。第一導(dǎo)電類型的第二摻雜區(qū)帶至少沿著階梯的底面的一部分被形成在半導(dǎo)體本體中，并延伸直到橫向邊緣，其中第二摻雜區(qū)帶與漂移區(qū)接觸。

Semiconductor device having stepped edge terminal and method for manufacturing semiconductor device

The present invention relates to a semiconductor device having a stepped edge terminal, and a method for manufacturing a semiconductor device. The semiconductor body has a first side, a second side, a lateral edge, an active region, an edge terminal between an active region and a lateral edge, and a drift region of the first conductivity type. The edge terminal includes a ladder formed in the semiconductor body between the first side and the lateral edge. The ladder includes a transverse surface extending to the first side and extending to the bottom surface of the lateral edge. The first doped zone band of the second conductivity type is formed in the semiconductor body along the transverse surface of the ladder and forms a PN junction with a drift zone. The second doped zone band of the first conductivity type is formed in at least a portion of the bottom surface of the ladder in the semiconductor body and extends to the transverse edge where the second doped zone band is in contact with the drift region.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
具有階梯狀邊緣終端的半導(dǎo)體器件，以及用于制造半導(dǎo)體器件的方法
本文所描述的實(shí)施例涉及在溝槽底部處具有帶有溝道停止器的邊緣終端的半導(dǎo)體器件，以及用于制造這種半導(dǎo)體器件的方法。
技術(shù)介紹
高壓器件在管芯邊緣處需要可靠的邊緣終端以確保器件能夠可靠地阻斷高電壓。邊緣終端將會(huì)減輕有效區(qū)域和切口或鋸緣之間的電場強(qiáng)度，且將會(huì)防止鋸緣處任何過多的場增加。通常情況下，邊緣終端適于塑造電場，使得電位線朝著器件表面轉(zhuǎn)向，而沒有電位線的任何強(qiáng)烈的彎曲或擁擠，以便防止在半導(dǎo)體襯底中的雪崩生成或鈍化層中的電介質(zhì)擊穿。邊緣終端結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵拓?fù)鋮^(qū)域是可能生成高達(dá)若干MV/cm的峰值場強(qiáng)的階梯和邊緣。平面邊緣終端是用以減少電場強(qiáng)度的常用技術(shù)，其采用置于器件頂表面上的場板或變化的橫向摻雜來適應(yīng)半導(dǎo)體器件表面處的電場強(qiáng)度。平面邊緣終端所需的空間是高的，以防止用于雪崩擊穿的臨界值之上的電場強(qiáng)度的任何局部增加。為了保持電位線的曲率足夠小，器件的邊緣終端區(qū)帶需要約200-250μm的橫向?qū)挾龋淠軌蛴糜谧钄?00V。對(duì)于6.5kV的阻斷電壓，所需的橫向?qū)挾仍黾又良s2000微米。另一方法使用所謂的臺(tái)式邊緣終端，其中電場強(qiáng)度減輕至少部分地發(fā)生在器件的垂直深度內(nèi)，以減少所需的橫向空間。臺(tái)式邊緣終端區(qū)帶可包括溝槽或斜切pn結(jié)。需要原始技術(shù)，諸如激光加工、精研、研磨或噴砂來產(chǎn)生所期望形狀的邊緣終端區(qū)帶，這些技術(shù)通常不適合于晶片大量生產(chǎn)。鑒于上文，存在對(duì)于改善的需要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體本體，該半導(dǎo)體本體具有第一側(cè)面、第二側(cè)面、在橫向方向上對(duì)半導(dǎo)體本體進(jìn)行劃界的橫向邊緣、有效區(qū)域、以及置于有效區(qū)域和橫向邊緣之間的邊緣終端。第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)被形成在半導(dǎo)體本體中。邊緣終端包括半導(dǎo)體本體的第一側(cè)面和橫向邊緣之間的在半導(dǎo)體本體中形成的階梯。階梯包括延伸直到半導(dǎo)體本體的第一側(cè)面的橫向表面和延伸直到半導(dǎo)體本體的橫向邊緣的底面。第二導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)帶沿著階梯的橫向表面被形成在半導(dǎo)體本體中，并形成具有漂移區(qū)的pn結(jié)。第一導(dǎo)電類型的第二摻雜區(qū)帶至少沿著階梯的底面的一部分被形成在半導(dǎo)體本體中，并延伸直到半導(dǎo)體本體的橫向邊緣，其中第二摻雜區(qū)帶與漂移區(qū)接觸。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體本體，該半導(dǎo)體本體具有第一側(cè)面、第二側(cè)面、在橫向方向上對(duì)半導(dǎo)體本體進(jìn)行劃界的橫向邊緣、有效區(qū)域、以及置于有效區(qū)域和橫向邊緣之間的邊緣終端。第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)被形成在半導(dǎo)體本體中。邊緣終端包括半導(dǎo)體本體的第一側(cè)面和橫向邊緣之間的在半導(dǎo)體本體中形成的階梯。階梯包括延伸直到半導(dǎo)體本體的第一側(cè)面的橫向表面和延伸直到半導(dǎo)體本體的橫向邊緣的底面。第二導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)帶在階梯的橫向表面處被形成在半導(dǎo)體本體中，并形成具有漂移區(qū)的pn結(jié)。第一導(dǎo)電類型的第二摻雜區(qū)帶沿著階梯的底面的一部分被形成在半導(dǎo)體本體中，并延伸直到半導(dǎo)體本體的橫向邊緣，其中第二摻雜區(qū)帶與漂移區(qū)接觸。第二導(dǎo)電類型的第三摻雜區(qū)帶在階梯的底面處被形成在半導(dǎo)體本體中，并延伸直到階梯的橫向表面，其中第三摻雜區(qū)帶形成具有漂移區(qū)的pn結(jié)并鄰接第一摻雜區(qū)帶。第三摻雜區(qū)帶具有比第一摻雜區(qū)帶的摻雜濃度更高的摻雜濃度。絕緣材料填充該階梯，覆蓋第一、第二和第三摻雜區(qū)帶，并延伸直到半導(dǎo)體本體的橫向邊緣。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法包括提供半導(dǎo)體襯底，該半導(dǎo)體襯底具有第一側(cè)面、第二側(cè)面、集成到半導(dǎo)體襯底中的多個(gè)橫向間隔的半導(dǎo)體器件、以及第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)；在半導(dǎo)體襯底的第一側(cè)面處形成橫向相鄰的半導(dǎo)體器件之間的在半導(dǎo)體襯底中的溝槽，每個(gè)溝槽包括兩個(gè)側(cè)壁和一個(gè)底部；至少沿著溝槽的側(cè)壁在半導(dǎo)體襯底中形成第二導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)帶，其中第一摻雜區(qū)帶形成具有漂移區(qū)的pn結(jié)；至少沿著溝槽的底面的一部分在半導(dǎo)體襯底中形成第一導(dǎo)電類型的第二摻雜區(qū)帶，其中第二摻雜區(qū)帶鄰接漂移區(qū)；以及在溝槽中沿著第二摻雜區(qū)帶切割半導(dǎo)體襯底以分離半導(dǎo)體器件。在閱讀下面的詳細(xì)描述并查看附圖時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到附加的特征和優(yōu)點(diǎn)。附圖說明附圖中的部件不一定是按比例的，而是將重點(diǎn)放在圖示本專利技術(shù)的原理上。此外，在圖中，相同的參考數(shù)字指定對(duì)應(yīng)的部分。在附圖中：圖1圖示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在溝槽底部處具有帶有溝道停止器的邊緣終端的半導(dǎo)體器件的電位線的分布；圖2圖示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在溝槽底部處具有帶有溝道停止器的邊緣終端的半導(dǎo)體器件的電位線的分布，該溝道停止器具有橫向變化的摻雜濃度；圖3圖示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在溝槽底部處具有帶有溝道停止器的邊緣終端的半導(dǎo)體器件的電位線的分布，該溝道停止器具有橫向變化的摻雜濃度；圖4圖示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在溝槽底部處具有帶有溝道停止器的邊緣終端的半導(dǎo)體器件的電位線的分布；圖5至11圖示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于制造在溝槽底部處具有帶有溝道停止器的邊緣終端的半導(dǎo)體器件的過程的順序；圖12圖示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在在溝槽底部處具有帶有溝道停止器的邊緣終端的雙端功率器件；圖13圖示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在溝槽底部處具有帶有溝道停止器的邊緣終端的三端功率器件；圖14圖示了具有公知邊緣終端的半導(dǎo)體器件的電位線的分布。具體實(shí)施方式在下面的詳細(xì)描述中，對(duì)形成其一部分的附圖做出參考，并在附圖中，通過圖示的方式示出了其中可實(shí)踐本專利技術(shù)的具體實(shí)施例。在這方面，方向性術(shù)語，例如“頂部”、“底部”、“前”、“后”、“前列的”、“拖后的”等，參照所描述的一個(gè)或多個(gè)圖中的取向被使用。由于實(shí)施例的部件可以在多個(gè)不同的取向上被定位，方向性術(shù)語是出于圖示的目的而決不是以限制性方式而被使用的。要理解的是，可以利用其他實(shí)施例，且在不脫離本專利技術(shù)的范圍的情況下，可做出結(jié)構(gòu)或邏輯改變。因此，下面的詳細(xì)描述不以限制意義來進(jìn)行，并且本專利技術(shù)的范圍由所附權(quán)利要求所限定。所描述的實(shí)施例中使用特定的語言，這不應(yīng)該被解釋為限制所附權(quán)利要求的范圍。如本說明書中所使用的術(shù)語“橫向”旨在描述與半導(dǎo)體襯底的主表面平行的取向。如本說明書中所使用的術(shù)語“縱向”旨在描述與半導(dǎo)體襯底的主表面垂直布置的取向。在本說明書中，半導(dǎo)體襯底或本體的第二表面被認(rèn)為由下部或背側(cè)的表面所形成，以及第一表面被認(rèn)為由半導(dǎo)體襯底或本體的上部、前部或主表面所形成。如本說明書中所使用術(shù)語“上方”和“下方”因此描述了考慮該取向的一個(gè)結(jié)構(gòu)特征對(duì)另一個(gè)結(jié)構(gòu)特征的相對(duì)位置。當(dāng)提及半導(dǎo)體器件時(shí)，意味著至少雙端器件，一個(gè)例子是二極管。半導(dǎo)體器件還可以是三端器件，僅舉幾例，例如場效應(yīng)晶體管（FET）、絕緣柵雙極性晶體管（IGBT）、結(jié)型場效應(yīng)晶體管（JFET）和晶閘管。半導(dǎo)體器件還可包括三個(gè)以上的端子。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，半導(dǎo)體器件為功率器件。集成電路包括多個(gè)集成器件。參照?qǐng)D1，描述了半導(dǎo)體器件100a的第一實(shí)施例。半導(dǎo)體器件100a包括例如Si、SiC、GaN或GaAs的半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體本體110。半導(dǎo)體器件110a通常是垂直半導(dǎo)體器件。此外，半導(dǎo)體器件110a的半導(dǎo)體本體110通常是薄材料。半導(dǎo)體本體110包括第一側(cè)面111、與第一側(cè)面111相對(duì)的第二側(cè)面112、在橫向方向上對(duì)半導(dǎo)體本體110進(jìn)行劃界的橫向邊緣113、有效區(qū)域101、以及置于有效區(qū)域101和橫向邊緣113之間的邊緣終端103。根據(jù)下面將進(jìn)一步描述的一個(gè)實(shí)施例本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種半導(dǎo)體器件，包括：半導(dǎo)體本體，其包括第一側(cè)面、第二側(cè)面、在橫向方向上對(duì)所述半導(dǎo)體本體進(jìn)行劃界的橫向邊緣、有效區(qū)域以及置于所述有效區(qū)域和所述橫向邊緣之間的邊緣終端；形成在所述半導(dǎo)體本體中的第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)；所述邊緣終端包括：階梯，其在所述半導(dǎo)體本體的第一側(cè)面和所述橫向邊緣之間被形成在所述半導(dǎo)體本體中，所述階梯包括延伸直到所述半導(dǎo)體本體的第一側(cè)面的橫向表面和延伸直到所述半導(dǎo)體本體的橫向邊緣的底面；第二導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)帶，其沿著所述階梯的橫向表面被形成在所述半導(dǎo)體本體中，并形成具有所述漂移區(qū)的pn結(jié)；以及第一導(dǎo)電類型的第二摻雜區(qū)帶，其至少沿著所述階梯的底面的一部分被形成在所述半導(dǎo)體本體中，并延伸直到所述半導(dǎo)體本體的橫向邊緣，所述第二摻雜區(qū)帶與所述漂移區(qū)接觸。

【技術(shù)特征摘要】
2012.12.13 US 13/7138671.一種半導(dǎo)體器件，包括：半導(dǎo)體本體，其包括第一側(cè)面、第二側(cè)面、在橫向方向上對(duì)所述半導(dǎo)體本體進(jìn)行劃界的橫向邊緣、有效區(qū)域以及置于所述有效區(qū)域和所述橫向邊緣之間的邊緣終端；形成在所述半導(dǎo)體本體中的第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)；所述邊緣終端包括：階梯，其在所述半導(dǎo)體本體的第一側(cè)面和所述橫向邊緣之間被形成在所述半導(dǎo)體本體中，所述階梯包括延伸直到所述半導(dǎo)體本體的第一側(cè)面的橫向表面和延伸直到所述半導(dǎo)體本體的橫向邊緣的底面；第二導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)帶，其沿著所述階梯的橫向表面被形成在所述半導(dǎo)體本體中，并形成具有所述漂移區(qū)的pn結(jié)；以及第一導(dǎo)電類型的第二摻雜區(qū)帶，其至少沿著所述階梯的底面的一部分被形成在所述半導(dǎo)體本體中，并延伸直到所述半導(dǎo)體本體的橫向邊緣，所述第二摻雜區(qū)帶與所述漂移區(qū)接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括形成在所述半導(dǎo)體本體中并形成具有所述漂移區(qū)的pn結(jié)的第二導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)，其中所述第一摻雜區(qū)鄰接所述第一摻雜區(qū)帶。3.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括所述階梯中填充的絕緣材料，其中所述絕緣材料橫向延伸直到所述半導(dǎo)體本體的橫向邊緣。4.根據(jù)權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括在所述半導(dǎo)體本體的第一側(cè)面處覆蓋所述絕緣材料的鈍化層。5.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述漂移區(qū)具有垂直延伸，并且其中所述階梯從所述半導(dǎo)體本體的第一側(cè)面垂直延伸到所述漂移區(qū)的垂直延伸的一半的深度。6.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括第二導(dǎo)電類型的第三摻雜區(qū)帶，其沿著所述階梯的底面的一部分被形成在所述半導(dǎo)體本體中，并延伸直到所述階梯的橫向表面，其中所述第三摻雜區(qū)帶形成具有所述漂移區(qū)的pn結(jié)并鄰接所述第一摻雜區(qū)帶。7.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體器件，其中所述第三摻雜區(qū)帶具有比所述第一摻雜區(qū)帶的摻雜濃度更高的摻雜濃度。8.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述第二摻雜區(qū)帶具有橫向變化的摻雜濃度。9.根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件，其中所述第二摻雜區(qū)帶的摻雜濃度朝向所述橫向邊緣增加。10.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括場板，其被置于所述半導(dǎo)體本體的第一側(cè)面上且至少部分地覆蓋所述階梯。11.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括場板，其被置于所述半導(dǎo)體本體的第一側(cè)面上且與所述第一摻雜區(qū)帶電接觸，所述場板至少部分地覆蓋所述階梯。12.根據(jù)權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括所述半導(dǎo)體本體和所述絕緣材料之間的在所述階梯的橫向表面和底面上的鈍化區(qū)。13.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括沿著所述半導(dǎo)體本體的橫向邊緣的垂直場板。14.一種半導(dǎo)體器件，包括：半導(dǎo)體本體，其包括第一側(cè)面、第二側(cè)面、在橫向方向上對(duì)所述半導(dǎo)體本體進(jìn)行劃界的橫向邊緣、有效區(qū)域、以及置于所述有效區(qū)域和所述橫向邊緣之間的邊緣終端；形成在所述半導(dǎo)體本體中的第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)；所述邊緣終端包括：階梯，其在所述半導(dǎo)體本體的第一側(cè)面和所述橫向邊...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：G施密特，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：英飛凌科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：德國,DE