專利名稱：包括環(huán)狀柵溝槽的功率半導(dǎo)體器件的制作方法
包括環(huán)狀柵溝槽的功率半導(dǎo)皿件
相關(guān)申請(qǐng)
本申請(qǐng)基于并要求2005年1月27日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)60/647,728的權(quán)利， 該臨時(shí)申請(qǐng)的題目為無(wú)尖端溝槽設(shè)計(jì)，據(jù)此要求其優(yōu)先權(quán)且其公開(kāi)內(nèi)容作為參考結(jié) 合于此。
背景技術(shù)：
參見(jiàn)圖l，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的功率半導(dǎo)體器件包括多個(gè)隔開(kāi)的柵溝槽3，每個(gè)柵 溝槽3都具有襯于其偵幢的柵絕緣體(典型地由二氧化硅構(gòu)成)、以及配置于其內(nèi) 的柵電極7。現(xiàn)有技術(shù)的器件中的柵溝槽3具有終端9。在公知的設(shè)計(jì)中，柵總線 11 (為了更好的圖示而清楚地標(biāo)為透明的)設(shè)置于^柵溝槽3的至少一端9上并 在該處與柵電極7電連接。
通常的商業(yè)慣例是在將功率半導(dǎo)#^件送至撮終用戶之前鑒定該器件的等級(jí)。 為了實(shí)施電壓擊穿鑒定，對(duì)器件施加，例如，某個(gè)屏蔽電壓。
可以看到終端9的柵絕緣5是過(guò)早擊穿的根源。因此，調(diào)低屏蔽電壓以在測(cè)試 和質(zhì)Si平定期間避免過(guò)早擊穿。由此，在屏蔽和質(zhì)fti平定過(guò)程中難以分離具有溝槽 缺陷及類(lèi)似岳央陷的器件。
因此，期望減少或消除過(guò)早柵絕緣擊穿，以便提高等級(jí)鑒定和質(zhì)Si平定工藝。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的功率半導(dǎo) 件包括第一導(dǎo)電率的漂移區(qū)、漂移區(qū)之上的第二導(dǎo) 電率的基區(qū)、從基區(qū)延伸到漂移區(qū)的多個(gè)環(huán)狀溝槽、形成在至少與基區(qū)鄰近的齡 環(huán)狀溝槽中的柵絕緣層、以及位于^環(huán)狀溝槽內(nèi)的環(huán)狀柵電極。
可以發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用環(huán)狀溝槽，柵絕緣的擊穿位置移向有源區(qū)。由此，能夠使
器件具有更高的屏蔽電壓。更高的屏蔽電壓可以有效地清除具有缺陷溝槽的器件或 類(lèi)似的器件。從而，提高了等級(jí)鑒定和質(zhì)量評(píng)定工藝。
在本發(fā)明的iM實(shí)施例中，齡環(huán)狀溝槽包括兩個(gè)隔開(kāi)的平行溝槽以及兩個(gè)連 接兩個(gè)平行溝槽以形,狀溝槽的弧形連接溝槽。柵總線，設(shè)置在連接溝槽之一
的至少一部分之上并且電連接到柵電極。在,實(shí)施例中，m有源區(qū)使環(huán)狀溝槽 彼此隔開(kāi)，并且*環(huán)狀溝槽包括位于其內(nèi)部區(qū)域中的有源區(qū)。
通過(guò)下面對(duì)本發(fā)明結(jié)合附圖的說(shuō)明，本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)會(huì)變徵艮明顯。


圖1顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的功率半導(dǎo)體器件一部分的俯視圖。
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明，實(shí)施例的功率半導(dǎo) 件一部分的俯視圖。 圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的器件沿圖2中3-3線的截面圖，見(jiàn)箭頭方向。 圖4顯示了失效后的現(xiàn)有技術(shù)的器件的顯微圖，該圖顯示了柵絕緣的失效位置 在柵溝槽的終端。
圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的器件的顯微圖，該圖顯示了柵絕緣的失效位置在有源 區(qū)中。
具體實(shí)施例方式
—參見(jiàn)圖2和3，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功率半導(dǎo)皿件包括第一導(dǎo)電率(例如， N型)的漂移區(qū)IO、漂移區(qū)10之上的第二導(dǎo)電率(例如，P型)的基區(qū)12、 M 基區(qū)12延伸到漂移區(qū)10的多個(gè)環(huán)狀溝槽14、形成在至少與基區(qū)12鄰近的*環(huán) 狀溝槽14中的柵絕緣層16，以及位于^環(huán)狀溝槽14內(nèi)的環(huán)狀柵電極18。
根據(jù)本發(fā)明，針環(huán)狀溝槽14包括兩個(gè)隔開(kāi)的平行溝槽14'、以及兩個(gè)相對(duì) 的連接平行溝槽14'的連接溝槽14"。
根據(jù)本發(fā)明的器件進(jìn)一步包括鄰近^環(huán)狀溝槽14的^平行溝槽14'的體
區(qū)域12上的第一導(dǎo)電率的導(dǎo)電區(qū)域22。此外，除比體區(qū)域12 (例如，p+)電阻率 更低的區(qū)域之外的第二導(dǎo)電率的高導(dǎo)電率區(qū)域24形成于兩個(gè)相對(duì)導(dǎo)電區(qū)域22之間 的體區(qū)域12中。
導(dǎo)電區(qū)域22通常作為有源區(qū)的一部分。如圖所示，在 實(shí)施例中，*環(huán) 狀溝槽14ilil有源區(qū)彼此隔開(kāi)，并且包括位于內(nèi)部區(qū)域15內(nèi)的有源區(qū)。此外，在 本發(fā)明的雌實(shí)施例中，連接溝槽14"為弧形。
在優(yōu)選實(shí)施例中，柵總線20 (部分呈現(xiàn)為透明以便更好的顯示)設(shè)置在每個(gè) 環(huán)狀溝槽14的一個(gè)連接溝槽14"的至少一部分上并電連接到設(shè)置于其內(nèi)的柵電極 18。此外， 地，旨環(huán)狀溝槽14具有弧形底部，并且厚絕緣體26 (比柵絕緣 16厚)覆蓋該弧形底部。 地，漂移區(qū)10為外延形成的半導(dǎo)體主體，其位于相 同半導(dǎo)體材料和相同導(dǎo)電率的襯底28之上。
根據(jù)本發(fā)明的器件進(jìn)一步包括歐姆連接到導(dǎo)電區(qū)域22和高導(dǎo)電率區(qū)域24的第 一功率電極30，以及電il接到襯底28的第二功率電極32。
根據(jù)本發(fā)明的器件可以是功率MOSFET，這種情況下，導(dǎo)電區(qū)域22為源區(qū)， 第一功率電極30為源電極，并且第二功率電極32為漏電極?？蛇x擇地，根據(jù)本發(fā) 明的器件可以是IGBT，這種情況下，導(dǎo)電區(qū)域22可以為皿區(qū)，第一功率電極30 可以為，電極并且第二功率電極32可以為集電極。
在雌實(shí)施例中，漂移區(qū)10是外延形成于硅襯底之上的硅，環(huán)狀柵電極18和 柵總線20由導(dǎo)電多晶硅形成，并且柵絕緣16和絕緣體26由二氧化硅形成。第一 和第二功率電極30、 32可以用任意適宜的金屬，例如，鋁或鋁硅形成。
接著參見(jiàn)圖4，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)(圖l)的器件中，柵氧化物5的擊穿位置34 位于柵總線11下面的柵溝槽3的終端9。
另一方面，如圖5所示，招艮據(jù)本發(fā)明的器件中，柵氧化物的擊穿位置34位 于器件的遠(yuǎn)離連接溝槽14'和柵總線20的有源區(qū)內(nèi)。
在測(cè)試中，根據(jù)本發(fā)明的具有環(huán)狀溝槽的器件未顯示倒可Igss相關(guān)失效。另一
方面，在一個(gè)控制組中的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的器件具有5個(gè)Igss相關(guān)失效。關(guān)于提高根 據(jù)本發(fā)明的器件的性能的進(jìn)一步的 可見(jiàn)提交于2005年1月27日的美國(guó)臨時(shí)申 請(qǐng)60/647， 728，該臨時(shí)申請(qǐng)的題目為無(wú)終端溝槽設(shè)計(jì)，其公開(kāi)內(nèi)容作為參考結(jié)合 于此。
隨著根據(jù)本發(fā)明的器件中的柵氧化物擊穿電壓的提高，以更高電壓屏蔽該部分 成為可能。更高的屏蔽電壓有效清除具有缺陷溝槽的器件。由此，提高了級(jí)別鑒定 和質(zhì)量評(píng)定工藝。
盡管本發(fā)明是結(jié)舒寺定實(shí)施例對(duì)進(jìn)行描述的，但是許多其他的變化和修改以及 其它應(yīng)用對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員都是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明不局限于在此公開(kāi)的 特定內(nèi)容，而僅由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1、一種功率半導(dǎo)體器件，該器件包括第一導(dǎo)電率的漂移區(qū)；覆蓋所述漂移區(qū)的第二導(dǎo)電率的基區(qū)；穿過(guò)所述基區(qū)延伸到所述漂移區(qū)的多個(gè)環(huán)狀溝槽；形成在鄰近所述基區(qū)的每個(gè)環(huán)狀溝槽中的柵絕緣層；位于每個(gè)環(huán)狀溝槽中的柵電極。
2、 如權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)#^件，其中^所述環(huán)狀溝槽包括兩個(gè)隔 開(kāi)的平行溝槽以及兩個(gè)連接到所述兩個(gè)平行溝槽以形成環(huán)狀溝槽的連接溝槽。
3、 如權(quán)利要求2所述的功率半導(dǎo) 件，其中所,接溝槽為弧形。
4、 如權(quán)利要求2所述的功率半導(dǎo) 件，進(jìn)一步包括設(shè)置在所^i接溝槽之 一的至少一部分上并且電連接到所述柵電極的柵總線。
5、 如權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo) 件，其中所述柵電極由導(dǎo)電多晶硅構(gòu)成。
6、 如權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo) 件，其中所述柵絕緣由二氧化硅構(gòu)成。
7、 如權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)mi件，其中旨戶，環(huán)狀溝槽包括弧,部。
8、 如權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo) 件，進(jìn)一步包括設(shè)置在每個(gè)環(huán)狀溝槽底 部的絕緣體，所述絕緣體比所述柵絕緣厚。
9、 如權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)皿件，進(jìn)一步包括位于所述體區(qū)J^上并鄰近所述齡環(huán)狀溝槽的所述第一導(dǎo)電率的導(dǎo)電區(qū)域。
10、 如權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)，件，其中所述漂移區(qū)設(shè)置于襯底之上。
11、 如權(quán)禾腰求10戶服的功率半導(dǎo)#^件，其中戶腿襯底由硅構(gòu)成。
12、 如權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體器件，其中所述功率半導(dǎo)體器件是 MOSFET。
13、 如權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)，件，其中所述功率半導(dǎo)^I件是IGBT。
14、 一種功率半導(dǎo) 件，該器件包括-多個(gè)隔開(kāi)的環(huán)狀柵溝槽，^所述環(huán)狀柵溝槽包括兩個(gè)相對(duì)的和隔開(kāi)的M^ 接溝槽彼此連接以形成環(huán)狀柵溝槽的溝槽；至少襯在所述環(huán)狀溝槽的壁上的柵絕緣襯層； 設(shè)置于*環(huán)狀溝槽中的環(huán)狀柵電極；以及 電連接到每一個(gè)所述環(huán)狀柵電極的電壓供給總線。
15、 如權(quán)利要求14所述的功率半導(dǎo)體器件，其中^環(huán)狀柵溝槽通過(guò)有源區(qū) 彼此隔開(kāi)并且*環(huán)狀柵溝槽包括位于其內(nèi)部區(qū)域中的有源區(qū)。
16、 如權(quán)利要求14戶腿的功率半導(dǎo)條件，其中戶;Mii接溝槽是弧形的。
17、 如權(quán)利要求14所述的功率半導(dǎo)鄉(xiāng)件，其中針有源區(qū)包括鄰近各自柵 溝槽的第一導(dǎo)電率的導(dǎo)電區(qū)域以及設(shè)置于所述第一導(dǎo)電率的導(dǎo)電區(qū)域之間的第二 導(dǎo)電率的高導(dǎo)電率區(qū)域。
18、 如權(quán)利要求16所述的功率半導(dǎo)，件，進(jìn)一步包括位于所^接部分之一的至少一部分上并電連接到設(shè)置于戶;M環(huán)狀柵溝槽內(nèi)的所述柵電極的柵總線。
19、 如權(quán)利要求14所述的功率半導(dǎo) 件，其中旨環(huán)狀柵溝槽包括弧^部。
全文摘要
一種包括環(huán)狀柵溝槽的功率半導(dǎo)體器件。
文檔編號(hào)H01L29/66GK101107717SQ200680002755
公開(kāi)日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2006年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月27日
發(fā)明者A·I·阿馬莉, R·特納, 凌 馬 申請(qǐng)人:國(guó)際整流器公司