半導(dǎo)體器件和有形成在半導(dǎo)體臺(tái)面源區(qū)絕緣柵雙極晶體管的制作方法
【專利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]在類似IGBT (絕緣柵雙極晶體管)以及RC-1GBT (反向?qū)щ奍GBT)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件中，移動(dòng)的電荷載流子涌到低摻雜的漂移區(qū)并且形成了提供低導(dǎo)通狀態(tài)電阻的電荷載流子等離子體。為了達(dá)到高短路魯棒性，源區(qū)僅被形成在單元區(qū)域的部分中以便于限制最大短路電流。另一方面，減小源區(qū)面積可以不利地影響漂移區(qū)中電荷載流子等離子體。期望提供具有改進(jìn)開(kāi)關(guān)特性的半導(dǎo)體器件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]根據(jù)實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體臺(tái)面，其包括與源區(qū)形成第一 pn結(jié)以及與漂移區(qū)形成第二 pn結(jié)的至少一個(gè)本體區(qū)。電極結(jié)構(gòu)在半導(dǎo)體臺(tái)面的相對(duì)側(cè)上。電極結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)包括配置用于控制流過(guò)至少一個(gè)本體區(qū)的電荷載流子的柵電極。在沿著半導(dǎo)體臺(tái)面的延伸方向布置的源區(qū)之間的分離區(qū)域中，半導(dǎo)體臺(tái)面包括至少一個(gè)部分或者完全的收縮。
[0003]根據(jù)另一實(shí)施例，一種絕緣柵雙極晶體管包括半導(dǎo)體臺(tái)面，其包括與源區(qū)形成第一pn結(jié)和與漂移區(qū)形成第二pn結(jié)的至少一個(gè)本體區(qū)。電極結(jié)構(gòu)在半導(dǎo)體臺(tái)面的相對(duì)側(cè)上。電極結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)包括配置用于控制流過(guò)至少一個(gè)本體區(qū)的電荷載流子的柵電極。在沿著半導(dǎo)體臺(tái)面的延伸方向布置的源區(qū)之間的分離區(qū)域中，半導(dǎo)體臺(tái)面包括至少一個(gè)部分或完全的收縮。
[0004]根據(jù)另一實(shí)施例，一種制造半導(dǎo)體器件的方法包括:在分離了電極溝槽的半導(dǎo)體臺(tái)面之間的半導(dǎo)體襯底中形成電極溝槽。半導(dǎo)體臺(tái)面分別包括第一導(dǎo)電類型的漂移層的部分，以及在半導(dǎo)體襯底的第一表面與漂移層之間的、第二互補(bǔ)導(dǎo)電類型的本體層。第一導(dǎo)電類型的隔離的源區(qū)被形成在半導(dǎo)體臺(tái)面中，其中源區(qū)從第一表面延伸進(jìn)入本體層中。分離結(jié)構(gòu)被形成在沿著半導(dǎo)體臺(tái)面的延伸方向布置的相鄰源區(qū)之間的半導(dǎo)體臺(tái)面中。分離結(jié)構(gòu)分別形成了半導(dǎo)體臺(tái)面的部分或完全的收縮。
[0005]本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀了以下詳細(xì)描述后和在查看了附圖后將認(rèn)識(shí)到附加的特征和優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0006]附圖被包括以提供對(duì)于本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且被并入在該說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成了其一部分。附圖圖示了本發(fā)明的實(shí)施例，并且與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。通過(guò)參考以下詳細(xì)描述將容易領(lǐng)會(huì)本發(fā)明的其他實(shí)施例和意圖的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗鼈冏兊酶美斫狻?br>[0007]圖1A是根據(jù)實(shí)施例的在相鄰源區(qū)之間具有分離區(qū)域的半導(dǎo)體器件的一部分的示意性橫向橫截面視圖。
[0008]圖1B是沿著線B-B的圖1A的半導(dǎo)體器件部分的示意性橫截面視圖。
[0009]圖1C是沿著線C-C的圖1A的半導(dǎo)體器件部分的示意性橫截面視圖。
[0010]圖1D是沿著線D-D的圖1A的半導(dǎo)體器件部分的示意性橫截面視圖。
[0011]圖2A是根據(jù)包括伸長(zhǎng)的分離結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的一部分的示意性橫向橫截面視圖。
[0012]圖2B是沿著線B-B的圖2A的半導(dǎo)體器件部分的示意性橫截面視圖。
[0013]圖2C是根據(jù)包括與厚場(chǎng)電介質(zhì)組合的伸長(zhǎng)的分離結(jié)構(gòu)的另外的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的一部分的示意性橫向橫截面視圖。
[0014]圖2D是沿著線B-B的圖2C的半導(dǎo)體器件部分的示意性橫截面視圖。
[0015]圖3是根據(jù)包括由具有筆直和傾斜部分的半導(dǎo)體臺(tái)面得到的分離區(qū)域的實(shí)施例的IGBT的一部分的不意性橫向橫截面視圖。
[0016]圖4A是根據(jù)與IGBT相關(guān)的另外的實(shí)施例的、在相鄰源區(qū)之間具有電介質(zhì)分離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的一部分的示意性橫向橫截面視圖。
[0017]圖4B是沿著線B-B的圖4A的半導(dǎo)體器件部分的示意性橫截面視圖。
[0018]圖4C是沿著線C-C的圖4A的半導(dǎo)體器件部分的示意性橫截面視圖，并且示意性圖示了在圖4A的半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體本體中的電流密度分布。
[0019]圖4D是參考器件的半導(dǎo)體器件部分的示意性橫截面視圖，并且示意性圖示了在參考器件的半導(dǎo)體本體中的電流密度分布。
[0020]圖4E是用于示意性圖示圖4A至圖4C的半導(dǎo)體器件中空穴濃度的曲線圖。
[0021]圖4F是用于示意性圖示分離結(jié)構(gòu)對(duì)圖4A至圖4C的半導(dǎo)體器件的IGBT導(dǎo)通狀態(tài)特性的影響的曲線圖。
[0022]圖5A是根據(jù)與完全收縮的半導(dǎo)體臺(tái)面相關(guān)的實(shí)施例的、半導(dǎo)體器件的一部分的示意性橫向橫截面視圖。
[0023]圖5B是根據(jù)與部分收縮的半導(dǎo)體臺(tái)面相關(guān)的實(shí)施例的、半導(dǎo)體器件的一部分的示意性橫向橫截面視圖。
[0024]圖6是根據(jù)提供了不同類型分離區(qū)域的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的布局圖的示意性平面圖。
[0025]圖7是用于圖示根據(jù)另外的實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的示意性流程圖。
[0026]圖8A是根據(jù)在錐形部分的接觸區(qū)域處提供了收縮部分的實(shí)施例的用于前驅(qū)物半導(dǎo)體臺(tái)面的布局圖的示意性平面圖。
[0027]圖SB是根據(jù)在錐形部分之間提供了一致長(zhǎng)度的收縮部分的實(shí)施例的用于前驅(qū)物半導(dǎo)體臺(tái)面的布局圖的示意性平面圖。
[0028]圖SC是根據(jù)在不對(duì)稱錐形部分的重疊區(qū)域中提供了收縮部分的實(shí)施例的用于前驅(qū)物半導(dǎo)體臺(tái)面的布局圖的示意性平面圖。
[0029]圖8D是根據(jù)在單側(cè)錐形部分之間提供了收縮部分的實(shí)施例的用于前驅(qū)物半導(dǎo)體臺(tái)面的布局圖的示意性平面圖。
[0030]圖SE是根據(jù)在單側(cè)錐形部分之間提供了收縮部分的實(shí)施例的用于前驅(qū)物半導(dǎo)體臺(tái)面的另一布局圖的示意性平面圖。
[0031]圖8F是根據(jù)提供了寬間隔臺(tái)面分支作為收縮部分的實(shí)施例的用于前驅(qū)物半導(dǎo)體臺(tái)面的布局圖的示意性平面圖。
[0032]圖SG是根據(jù)提供了窄間隔臺(tái)面分支作為收縮部分的實(shí)施例的用于前驅(qū)物半導(dǎo)體臺(tái)面的布局圖的示意性平面圖。
[0033]圖8H是根據(jù)提供了臺(tái)面分支作為收縮部分的另外的實(shí)施例的用于前驅(qū)物半導(dǎo)體臺(tái)面的布局圖的示意性平面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]在以下詳細(xì)描述中，參考附圖，所述附圖形成了該描述一部分并且其中通過(guò)例證的方式示出可以實(shí)踐本發(fā)明的具體實(shí)施例。應(yīng)該理解的是，可以利用其他實(shí)施例并且可以做出結(jié)構(gòu)或邏輯上改變而不脫離本發(fā)明的范圍。例如，對(duì)于一個(gè)實(shí)施例圖示或描述的特征可以用于其他實(shí)施例上或者與其他實(shí)施例結(jié)合以產(chǎn)出又另外的實(shí)施例。意圖的是，本發(fā)明包括這些修改和變型。使用具體語(yǔ)言描述了示例，其不應(yīng)被解釋為限定了所附權(quán)利要求的范圍。附圖并未按照比例，并且僅用于例證性目的。為了清楚起見(jiàn)，已經(jīng)在不同附圖中由對(duì)應(yīng)的附圖標(biāo)記指明了相同元件，如果沒(méi)有另外的指示。
[0035]術(shù)語(yǔ)“具有”、“包含”、“包括”、“含有”等是開(kāi)放式的，并且術(shù)語(yǔ)指示了所陳述的結(jié)構(gòu)、元件或特征的存在，但是并未排除附加的元件或特征。冠詞“一”、“一個(gè)”和“該”意在包括復(fù)數(shù)以及單數(shù)，除非上下文清楚地另有指示。
[0036]術(shù)語(yǔ)“電連接”描述了在電連接的元件之間的永久低歐姆連接，例如在所關(guān)注元件之間的直接接觸，或者經(jīng)由金屬和/或高摻雜半導(dǎo)體的低歐姆連接。術(shù)語(yǔ)“電耦合”包括適合于在電耦合的元件之間可提供信號(hào)傳輸?shù)囊粋€(gè)或多個(gè)(多個(gè))插入元件，例如可控制以臨時(shí)在第一狀態(tài)下提供低歐姆連接以及在第二狀態(tài)下提供高歐姆電解耦的元件。
[0037]附圖通過(guò)緊接于摻雜類型“η”或“p”指示或“ + ”而圖示了相對(duì)摻雜濃度。例如，“η ”意味著低于“η”-摻雜區(qū)域的摻雜濃度的摻雜濃度，而“η+”_摻雜區(qū)域具有比“η”_摻雜區(qū)域更高的摻雜濃度。相同相對(duì)摻雜濃度的摻雜區(qū)域并不必須具有相同的絕對(duì)摻雜濃度。例如，兩個(gè)不同“η”_摻雜區(qū)域可以具有相同或不同的絕對(duì)摻雜濃度。
[0038]圖1A至圖1D圖示了半導(dǎo)體器件500的一部分，包括分配至相同半導(dǎo)體臺(tái)面160的在相鄰隔離的源區(qū)110之間的分離結(jié)構(gòu)400。
[0039]半導(dǎo)體器件500可以是半導(dǎo)體二極管，IGBT (絕緣柵雙極晶體管)，例如，反向阻塞IGBT或RC-1GBT (反向?qū)щ奍GBT)，或晶閘管。半導(dǎo)體器件500的半導(dǎo)體本體100由單晶半導(dǎo)體材料提供，舉例來(lái)說(shuō)，例如硅(Si)、碳化硅(SiC)、鍺(Ge)、硅鍺晶體(SiGe)、氮化鎵(GaN)或砷化鎵(GaAs)。
[0040]半導(dǎo)體本體100具有第一表面101，其可以近似平坦，或可