具有阶梯状边缘终端的半导体器件，以及用于制造半导体器件的方法技术

本发明专利技术涉及具有阶梯状边缘终端的半导体器件，以及用于制造半导体器件的方法。半导体本体具有第一侧面、第二侧面、横向边缘、有效区域、有效区域和横向边缘之间的边缘终端、以及第一导电类型的漂移区。边缘终端包括在第一侧面和横向边缘之间的在半导体本体中形成的阶梯。阶梯包括延伸直到第一侧面的横向表面和延伸直到横向边缘的底面。第二导电类型的第一掺杂区带沿着阶梯的横向表面被形成在半导体本体中，并形成具有漂移区的pn结。第一导电类型的第二掺杂区带至少沿着阶梯的底面的一部分被形成在半导体本体中，并延伸直到横向边缘，其中第二掺杂区带与漂移区接触。

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.

【技术实现步骤摘要】
具有阶梯状边缘终端的半导体器件，以及用于制造半导体器件的方法
本文所描述的实施例涉及在沟槽底部处具有带有沟道停止器的边缘终端的半导体器件，以及用于制造这种半导体器件的方法。
技术介绍
高压器件在管芯边缘处需要可靠的边缘终端以确保器件能够可靠地阻断高电压。边缘终端将会减轻有效区域和切口或锯缘之间的电场强度，且将会防止锯缘处任何过多的场增加。通常情况下，边缘终端适于塑造电场，使得电位线朝着器件表面转向，而没有电位线的任何强烈的弯曲或拥挤，以便防止在半导体衬底中的雪崩生成或钝化层中的电介质击穿。边缘终端结构中的关键拓扑区域是可能生成高达若干MV/cm的峰值场强的阶梯和边缘。平面边缘终端是用以减少电场强度的常用技术，其采用置于器件顶表面上的场板或变化的横向掺杂来适应半导体器件表面处的电场强度。平面边缘终端所需的空间是高的，以防止用于雪崩击穿的临界值之上的电场强度的任何局部增加。为了保持电位线的曲率足够小，器件的边缘终端区带需要约200-250μm的横向宽度，其能够用于阻断600V。对于6.5kV的阻断电压，所需的横向宽度增加至约2000微米。另一方法使用所谓的台式边缘终端，其中电场强度减轻至少部分地发生在器件的垂直深度内，以减少所需的横向空间。台式边缘终端区带可包括沟槽或斜切pn结。需要原始技术，诸如激光加工、精研、研磨或喷砂来产生所期望形状的边缘终端区带，这些技术通常不适合于晶片大量生产。鉴于上文，存在对于改善的需要。
技术实现思路
根据一个实施例，一种半导体器件包括半导体本体，该半导体本体具有第一侧面、第二侧面、在横向方向上对半导体本体进行划界的横向边缘、有效区域、以及置于有效区域和横向边缘之间的边缘终端。第一导电类型的漂移区被形成在半导体本体中。边缘终端包括半导体本体的第一侧面和横向边缘之间的在半导体本体中形成的阶梯。阶梯包括延伸直到半导体本体的第一侧面的横向表面和延伸直到半导体本体的横向边缘的底面。第二导电类型的第一掺杂区带沿着阶梯的横向表面被形成在半导体本体中，并形成具有漂移区的pn结。第一导电类型的第二掺杂区带至少沿着阶梯的底面的一部分被形成在半导体本体中，并延伸直到半导体本体的横向边缘，其中第二掺杂区带与漂移区接触。根据一个实施例，一种半导体器件包括半导体本体，该半导体本体具有第一侧面、第二侧面、在横向方向上对半导体本体进行划界的横向边缘、有效区域、以及置于有效区域和横向边缘之间的边缘终端。第一导电类型的漂移区被形成在半导体本体中。边缘终端包括半导体本体的第一侧面和横向边缘之间的在半导体本体中形成的阶梯。阶梯包括延伸直到半导体本体的第一侧面的横向表面和延伸直到半导体本体的横向边缘的底面。第二导电类型的第一掺杂区带在阶梯的横向表面处被形成在半导体本体中，并形成具有漂移区的pn结。第一导电类型的第二掺杂区带沿着阶梯的底面的一部分被形成在半导体本体中，并延伸直到半导体本体的横向边缘，其中第二掺杂区带与漂移区接触。第二导电类型的第三掺杂区带在阶梯的底面处被形成在半导体本体中，并延伸直到阶梯的横向表面，其中第三掺杂区带形成具有漂移区的pn结并邻接第一掺杂区带。第三掺杂区带具有比第一掺杂区带的掺杂浓度更高的掺杂浓度。绝缘材料填充该阶梯，覆盖第一、第二和第三掺杂区带，并延伸直到半导体本体的横向边缘。根据一个实施例，一种用于制造半导体器件的方法包括提供半导体衬底，该半导体衬底具有第一侧面、第二侧面、集成到半导体衬底中的多个横向间隔的半导体器件、以及第一导电类型的漂移区；在半导体衬底的第一侧面处形成横向相邻的半导体器件之间的在半导体衬底中的沟槽，每个沟槽包括两个侧壁和一个底部；至少沿着沟槽的侧壁在半导体衬底中形成第二导电类型的第一掺杂区带，其中第一掺杂区带形成具有漂移区的pn结；至少沿着沟槽的底面的一部分在半导体衬底中形成第一导电类型的第二掺杂区带，其中第二掺杂区带邻接漂移区；以及在沟槽中沿着第二掺杂区带切割半导体衬底以分离半导体器件。在阅读下面的详细描述并查看附图时，本领域技术人员将认识到附加的特征和优点。附图说明附图中的部件不一定是按比例的，而是将重点放在图示本专利技术的原理上。此外，在图中，相同的参考数字指定对应的部分。在附图中：图1图示了根据一个实施例的在沟槽底部处具有带有沟道停止器的边缘终端的半导体器件的电位线的分布；图2图示了根据一个实施例的在沟槽底部处具有带有沟道停止器的边缘终端的半导体器件的电位线的分布，该沟道停止器具有横向变化的掺杂浓度；图3图示了根据一个实施例的在沟槽底部处具有带有沟道停止器的边缘终端的半导体器件的电位线的分布，该沟道停止器具有横向变化的掺杂浓度；图4图示了根据一个实施例的在沟槽底部处具有带有沟道停止器的边缘终端的半导体器件的电位线的分布；图5至11图示了根据一个实施例的用于制造在沟槽底部处具有带有沟道停止器的边缘终端的半导体器件的过程的顺序；图12图示了根据一个实施例的在在沟槽底部处具有带有沟道停止器的边缘终端的双端功率器件；图13图示了根据一个实施例的在沟槽底部处具有带有沟道停止器的边缘终端的三端功率器件；图14图示了具有公知边缘终端的半导体器件的电位线的分布。具体实施方式在下面的详细描述中，对形成其一部分的附图做出参考，并在附图中，通过图示的方式示出了其中可实践本专利技术的具体实施例。在这方面，方向性术语，例如“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“前列的”、“拖后的”等，参照所描述的一个或多个图中的取向被使用。由于实施例的部件可以在多个不同的取向上被定位，方向性术语是出于图示的目的而决不是以限制性方式而被使用的。要理解的是，可以利用其他实施例，且在不脱离本专利技术的范围的情况下，可做出结构或逻辑改变。因此，下面的详细描述不以限制意义来进行，并且本专利技术的范围由所附权利要求所限定。所描述的实施例中使用特定的语言，这不应该被解释为限制所附权利要求的范围。如本说明书中所使用的术语“横向”旨在描述与半导体衬底的主表面平行的取向。如本说明书中所使用的术语“纵向”旨在描述与半导体衬底的主表面垂直布置的取向。在本说明书中，半导体衬底或本体的第二表面被认为由下部或背侧的表面所形成，以及第一表面被认为由半导体衬底或本体的上部、前部或主表面所形成。如本说明书中所使用术语“上方”和“下方”因此描述了考虑该取向的一个结构特征对另一个结构特征的相对位置。当提及半导体器件时，意味着至少双端器件，一个例子是二极管。半导体器件还可以是三端器件，仅举几例，例如场效应晶体管（FET）、绝缘栅双极性晶体管（IGBT）、结型场效应晶体管（JFET）和晶闸管。半导体器件还可包括三个以上的端子。根据一个实施例，半导体器件为功率器件。集成电路包括多个集成器件。参照图1，描述了半导体器件100a的第一实施例。半导体器件100a包括例如Si、SiC、GaN或GaAs的半导体材料的半导体本体110。半导体器件110a通常是垂直半导体器件。此外，半导体器件110a的半导体本体110通常是薄材料。半导体本体110包括第一侧面111、与第一侧面111相对的第二侧面112、在横向方向上对半导体本体110进行划界的横向边缘113、有效区域101、以及置于有效区域101和横向边缘113之间的边缘终端103。根据下面将进一步描述的一个实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：半导体本体，其包括第一侧面、第二侧面、在横向方向上对所述半导体本体进行划界的横向边缘、有效区域以及置于所述有效区域和所述横向边缘之间的边缘终端；形成在所述半导体本体中的第一导电类型的漂移区；所述边缘终端包括：阶梯，其在所述半导体本体的第一侧面和所述横向边缘之间被形成在所述半导体本体中，所述阶梯包括延伸直到所述半导体本体的第一侧面的横向表面和延伸直到所述半导体本体的横向边缘的底面；第二导电类型的第一掺杂区带，其沿着所述阶梯的横向表面被形成在所述半导体本体中，并形成具有所述漂移区的pn结；以及第一导电类型的第二掺杂区带，其至少沿着所述阶梯的底面的一部分被形成在所述半导体本体中，并延伸直到所述半导体本体的横向边缘，所述第二掺杂区带与所述漂移区接触。

【技术特征摘要】
2012.12.13 US 13/7138671.一种半导体器件，包括：半导体本体，其包括第一侧面、第二侧面、在横向方向上对所述半导体本体进行划界的横向边缘、有效区域以及置于所述有效区域和所述横向边缘之间的边缘终端；形成在所述半导体本体中的第一导电类型的漂移区；所述边缘终端包括：阶梯，其在所述半导体本体的第一侧面和所述横向边缘之间被形成在所述半导体本体中，所述阶梯包括延伸直到所述半导体本体的第一侧面的横向表面和延伸直到所述半导体本体的横向边缘的底面；第二导电类型的第一掺杂区带，其沿着所述阶梯的横向表面被形成在所述半导体本体中，并形成具有所述漂移区的pn结；以及第一导电类型的第二掺杂区带，其至少沿着所述阶梯的底面的一部分被形成在所述半导体本体中，并延伸直到所述半导体本体的横向边缘，所述第二掺杂区带与所述漂移区接触。2.根据权利要求1的半导体器件，进一步包括形成在所述半导体本体中并形成具有所述漂移区的pn结的第二导电类型的第一掺杂区，其中所述第一掺杂区邻接所述第一掺杂区带。3.根据权利要求1的半导体器件，进一步包括所述阶梯中填充的绝缘材料，其中所述绝缘材料横向延伸直到所述半导体本体的横向边缘。4.根据权利要求3的半导体器件，进一步包括在所述半导体本体的第一侧面处覆盖所述绝缘材料的钝化层。5.根据权利要求1的半导体器件，其中所述漂移区具有垂直延伸，并且其中所述阶梯从所述半导体本体的第一侧面垂直延伸到所述漂移区的垂直延伸的一半的深度。6.根据权利要求1的半导体器件，进一步包括第二导电类型的第三掺杂区带，其沿着所述阶梯的底面的一部分被形成在所述半导体本体中，并延伸直到所述阶梯的横向表面，其中所述第三掺杂区带形成具有所述漂移区的pn结并邻接所述第一掺杂区带。7.根据权利要求6的半导体器件，其中所述第三掺杂区带具有比所述第一掺杂区带的掺杂浓度更高的掺杂浓度。8.根据权利要求1的半导体器件，其中所述第二掺杂区带具有横向变化的掺杂浓度。9.根据权利要求8的半导体器件，其中所述第二掺杂区带的掺杂浓度朝向所述横向边缘增加。10.根据权利要求1的半导体器件，进一步包括场板，其被置于所述半导体本体的第一侧面上且至少部分地覆盖所述阶梯。11.根据权利要求2的半导体器件，进一步包括场板，其被置于所述半导体本体的第一侧面上且与所述第一掺杂区带电接触，所述场板至少部分地覆盖所述阶梯。12.根据权利要求3的半导体器件，进一步包括所述半导体本体和所述绝缘材料之间的在所述阶梯的横向表面和底面上的钝化区。13.根据权利要求1的半导体器件，进一步包括沿着所述半导体本体的横向边缘的垂直场板。14.一种半导体器件，包括：半导体本体，其包括第一侧面、第二侧面、在横向方向上对所述半导体本体进行划界的横向边缘、有效区域、以及置于所述有效区域和所述横向边缘之间的边缘终端；形成在所述半导体本体中的第一导电类型的漂移区；所述边缘终端包括：阶梯，其在所述半导体本体的第一侧面和所述横向边...

【专利技术属性】
技术研发人员：G施密特，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE