半导体器件结构制造技术

技术编号:18420684 阅读:24 留言:0更新日期:2018-07-11 12:38
本实用新型专利技术涉及半导体器件结构。提供了一种半导体器件结构,所述半导体器件结构包括具有第一主表面和相反的第二主表面的半导体材料区域。接触结构设置在所述半导体材料区域的第一部分中,并且包括从邻近所述第一主表面的第一部分延伸的槽结构。包括所述半导体材料区域的部分的多个结构从所述槽结构的下表面向外延伸。在一些实施方案中,所述多个结构包括多个独立式结构。导电材料设置在所述槽结构内并且横向围绕所述多个结构。在一个实施方案中,所述接触结构有助于制造具有低电阻衬底接触的单片串联开关二极管结构。本实用新型专利技术可以降低组装成本和循环时间,同时提供较小的封装结构。

Semiconductor device structure

The utility model relates to the structure of a semiconductor device. A semiconductor device structure is provided, which includes a semiconductor material region having a first main surface and an opposite second main surface. The contact structure is arranged in the first part of the semiconductor material region, and comprises a groove structure extending from the first part of the first main surface. A plurality of structures including portions of the semiconductor material region extend outward from the lower surface of the slot structure. In some embodiments, the plurality of structures includes a plurality of separate structures. The conductive material is arranged in the groove structure and surrounds the plurality of structures horizontally. In one embodiment, the contact structure helps to create a monolithic series switch diode structure with low resistance substrate contacts. The utility model can reduce assembly cost and cycle time, and provide a smaller packaging structure at the same time.

【技术实现步骤摘要】
半导体器件结构
本技术整体涉及半导体器件结构,并且更具体地,涉及具有低电阻衬底接触结构的单片串联开关半导体器件结构。
技术介绍
小信号二极管是非线性半导体器件,其通常用于开关应用中,其中该二极管器件提供在指定电压以下的高电阻,类似于打开的开关,并且以突然的方式提供在该指定电压以上的低电阻,类似于闭合的开关。小信号二极管用于电子电路应用中,其中使用高频率和/或小电流。此类应用包括例如视频、音频和数字逻辑电路。与常规功率二极管相比,小信号二极管通常具有更小的结面积,这提供了较低的结电容,从而使它们在处理短持续时间脉冲波形的较高频率应用中或开关和削波应用中更有用。双重串联开关二极管是一种类型的小信号二极管,其中两个PN结二极管串联连接,并且用于高速开关、通用开关和反向极性保护应用。在过去,双重串联开关二极管器件由组装在三引线封装中的两个分立(即,分离的)二极管构成。这种过去的方法的一个问题是,在包封子组件之前,需要两个管芯附接步骤和两个引线接合步骤来完成子组件。该方法需要增加的组装时间和组装成本。因此,期望具有如下的方法和结构:提供具有串联连接在单片半导体材料内的多个PN结二极管(即,不止一个)的单片半导体器件结构,并提供满足或超过串联结构中的多个二极管的电性能要求的单片半导体器件。
技术实现思路
本技术提供具有非常低电阻接触结构的单片串联开关半导体器件,该非常低电阻接触结构可以降低组装成本和循环时间。在一些实施方案中,本技术提供了较小的封装结构。本技术提供一种半导体器件结构,其包括:半导体材料区域,所述半导体材料区域包括具有第一导电类型的半导体衬底和邻近所述半导体衬底设置的具有与所述第一导电性相反的第二导电类型的半导体层,所述半导体层限定第一主表面,并且所述半导体衬底限定相反的第二主表面;所述第一导电类型的第一掺杂区域,其设置在所述半导体层的邻近所述第一主表面的第一部分中;所述第二导电类型的第二掺杂区域,其设置在所述半导体层的邻近所述第一主表面的第二部分中;所述第二导电类型的第三掺杂区域,其设置在所述半导体层的邻近所述第一主表面的第三部分中;和衬底接触结构,所述衬底接触结构从邻近所述第一主表面延伸到所述半导体衬底,其中:所述衬底接触结构电耦接到所述第二掺杂区域以在所述第二掺杂区域和所述半导体衬底之间提供电连通;所述第一掺杂区域、所述半导体层和所述第二掺杂区域被构造为横向二极管结构;所述第三掺杂区域、所述半导体层和所述半导体衬底被构造为竖直二极管结构;并且所述第二主表面为所述横向二极管结构和所述竖直二极管结构两者提供公共电极。本技术还提供一种半导体器件结构,其包括:半导体材料区域,所述半导体材料区域具有第一主表面和相反的第二主表面;和接触结构,所述接触结构设置在所述半导体材料区域的第一部分中;所述接触结构包括:槽结构,所述槽结构从所述第一主表面附近延伸;多个结构,所述多个结构包括从所述槽结构的下表面向外延伸的所述半导体材料区域的部分;和导电材料,所述导电材料设置在所述槽结构内并横向围绕所述多个结构。以上方案提供了具有非常低电阻接触结构的串联开关半导体器件,该半导体器件尤其降低组装成本和循环时间,另外,也提供了较小的封装结构。附图说明图1示出了根据本技术的实施方案的半导体器件结构的放大的局部剖视图;图2示出了根据本技术的实施方案的半导体器件结构的放大的局部剖视图;图3至图11示出了根据本技术的实施方案的半导体器件结构在制造的各个步骤处的放大的局部剖视图;图12示出了根据本技术的实施方案的接触结构部分的局部顶视图;并且图13至图15示出了根据本技术的实施方案的半导体器件结构在制造的另外步骤处的放大的局部剖视图。为使图示清晰简明,图中的元件未必按比例绘制,而且不同图中的相同参考标号指示相同的元件。此外,为使描述简单,省略了公知步骤和元件的描述和细节。如本文所用,“载流电极”是指器件中的携带穿过该器件的电流的元件,诸如MOS晶体管的源极或漏极、双极型晶体管的发射极或集电极,或者二极管的阴极或阳极,并且“控制电极”是指该器件中的控制穿过该器件的电流的元件,诸如MOS晶体管的栅极,或双极型晶体管的基极。尽管器件在本文中被解释为某些N型区域和某些P型区域,但本领域的普通技术人员应当理解,考虑到任何必要的电压极性反转、晶体管类型和/或电流方向反转等,导电类型可被反转并且也是按照说明书的描述可行的。为使附图简洁,器件结构的某些区域诸如掺杂区域或介电区可被示为通常具有直线边缘和角度精确的拐角。然而,本领域的技术人员理解,由于掺杂物的扩散和激活或层的形成,此类区域的边缘通常可不为直线并且拐角可不为精确角度。另外,术语“主表面”在结合半导体区域、晶圆或衬底使用时,是指半导体区域、晶圆或衬底的下述表面:该表面与另一种材料诸如电介质、绝缘体、导体或多晶半导体形成界面。主表面可具有沿X、Y、Z方向变化的形貌特征。本文使用的术语“和/或”,包括列出的一个或多个相关联条目的任意组合和所有组合。此外,本文所用的术语仅用于描述特定实施方案的目的,而并非旨在对本公开进行限制。如本文所用,单数形式旨在还包括复数形式,除非语境中另外明确地指出其他情况。还应当理解,当在本说明书中使用术语包含和/或包括时,规定了所述特征、数字、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但不排除一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或添加。应当理解,尽管本文可使用术语第一、第二等来描述各种构件、元件、区域、层和/或部段,但这些构件、元件、区域、层和/或部段不应受这些术语限制。这些术语只用来将一种构件、元件、区域、层和/或部段与另一种构件、元件、区域、层和/或部段区分开。所以,在不背离本技术教导内容的前提下,举例来说,下文将讨论的第一构件、第一元件、第一区域、第一层和/或第一部段可被称为第二构件、第二元件、第二区域、第二层和/或第二部段。本领域的技术人员应当理解,本文所用的与电路操作相关的短语“在...期间”、“在...同时”和“当...时”并不确切地指称某个动作在引发动作后立即发生,而是指在初始动作所引发的反应之间可能存在一些较小但合理的延迟,诸如传播延迟。另外,短语“在...同时”是指某个动作至少在引发动作持续过程中的一段时间内发生。参考“一个实施方案”或“实施方案”,意味着结合该实施方案描述的特定的特征、结构或特性包含在本技术的至少一个实施方案中。因此,在本说明书通篇内的不同位置出现的短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”,不一定都指同一个实施方案,但在某些情况下,有可能指同一个实施方案。词语“约”、“大约”或“基本上”,用来表示预期某个元件的值接近声明的值或位置。然而,本领域众所周知,始终存在一些微小偏差妨碍实际的值或位置恰好等于提到的值或位置。除非另外指明,否则本文使用的短语“在...上方”或“在...上”涉及指定的元件可直接或间接物理接触的取向、放置位置或彼此的关系。除非另外指明,否则本文使用的短语“与...重叠”涉及指定的元件能够在同一平面或不同的平面上至少部分或完全重合或对齐的取向、放置位置或关系。还应当理解,下文将适当举例说明并描述的实施方案可缺少本文未明确公开的任何元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件结构,包括:半导体材料区域,所述半导体材料区域包括具有第一导电类型的半导体衬底和邻近所述半导体衬底设置的具有与所述第一导电性相反的第二导电类型的半导体层,所述半导体层限定第一主表面,并且所述半导体衬底限定相反的第二主表面;所述第一导电类型的第一掺杂区域,其设置在所述半导体层的邻近所述第一主表面的第一部分中;所述第二导电类型的第二掺杂区域,其设置在所述半导体层的邻近所述第一主表面的第二部分中;所述第二导电类型的第三掺杂区域,其设置在所述半导体层的邻近所述第一主表面的第三部分中;和衬底接触结构,所述衬底接触结构从邻近所述第一主表面延伸到所述半导体衬底,其中:所述衬底接触结构电耦接到所述第二掺杂区域以在所述第二掺杂区域和所述半导体衬底之间提供电连通;所述第一掺杂区域、所述半导体层和所述第二掺杂区域被构造为横向二极管结构;所述第三掺杂区域、所述半导体层和所述半导体衬底被构造为竖直二极管结构;并且所述第二主表面为所述横向二极管结构和所述竖直二极管结构两者提供公共电极。

【技术特征摘要】
2016.11.11 US 15/349,1621.一种半导体器件结构,包括:半导体材料区域,所述半导体材料区域包括具有第一导电类型的半导体衬底和邻近所述半导体衬底设置的具有与所述第一导电性相反的第二导电类型的半导体层,所述半导体层限定第一主表面,并且所述半导体衬底限定相反的第二主表面;所述第一导电类型的第一掺杂区域,其设置在所述半导体层的邻近所述第一主表面的第一部分中;所述第二导电类型的第二掺杂区域,其设置在所述半导体层的邻近所述第一主表面的第二部分中;所述第二导电类型的第三掺杂区域,其设置在所述半导体层的邻近所述第一主表面的第三部分中;和衬底接触结构,所述衬底接触结构从邻近所述第一主表面延伸到所述半导体衬底,其中:所述衬底接触结构电耦接到所述第二掺杂区域以在所述第二掺杂区域和所述半导体衬底之间提供电连通;所述第一掺杂区域、所述半导体层和所述第二掺杂区域被构造为横向二极管结构;所述第三掺杂区域、所述半导体层和所述半导体衬底被构造为竖直二极管结构;并且所述第二主表面为所述横向二极管结构和所述竖直二极管结构两者提供公共电极。2.根据权利要求1所述的结构,其中所述衬底接触结构包括:槽结构,所述槽结构从所述第一主表面延伸;多个结构,所述多个结构包括所述半导体层的部分;和导电材料,所述导电材料设置在所述槽结构内并横向围绕所述多个结构。3.根据权利要求2所述的结构,其中:所述导电材料包括具有所述第一导电类型的多晶半导体材料;所述多个结构包括按列形成的多个独立式结构;邻接的列彼此偏移,使得在邻接的独立式结构之间存在基本上相等的距离;所述槽结构包括与至少两个侧面上的邻接结构基本上等距的周边;并且多个结构具有所述第一导电类型。4.根据权利要求1所述的结构,还包括:隐埋层区域,所述隐埋层区域设置为在所述横向二极管结构下面邻近所述半导体衬底和所述半导体层之间的界面,所述隐埋层区域具有所述第二导电类型;和导电沟槽结构,所述导电沟槽结构设置为从所述第一主表面延伸穿过所述第二掺杂区域至所述隐埋层区域。5.根据权利要求1所述的结构,还包括:第一电极,所述第一电极电耦接到所述第一掺杂区域;第二电极,所述第二电极电耦接到所述第二掺杂区域和所述衬底接触结构;第三电极,所述第三电极电耦接...

【专利技术属性】
技术研发人员:阿里·萨利赫戈登·M·格里芙尼亚丹尼尔·R·赫特尔欧萨姆·艾石马鲁托马斯·基娜马萨弗米·乌哈拉
申请(专利权)人:半导体元件工业有限责任公司
类型:新型
国别省市:美国,US

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