半导体器件和用于制造半导体器件的方法技术

本发明专利技术涉及半导体器件和用于制造半导体器件的方法。一种半导体器件被至少部分地形成在半导体衬底中，该衬底包括第一和第二相对主表面。该半导体器件包括单元场部分和接触区域，该接触区域被电耦合到该单元场部分，该单元场部分包括至少晶体管。该接触区域包括：与其它衬底部分绝缘且包括半导体衬底的一部分的连接衬底部分；与第二主表面邻近且与连接衬底部分接触的电极；和在第一主表面上设置的金属层，连接衬底部分被电耦合到金属层以在电极和金属层之间形成欧姆接触。连接衬底部分未通过在第一和第二主表面之间设置的导电材料而被电耦合到单元场部分的部件。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及半导体器件并且涉及用于制造这种半导体器件的方法。
技术介绍
功率MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是用于开关功率源、逆变器装置等等的高击穿电压半导体器件的示例。例如，功率MOSFET被认为以低电阻负载切换高电压，以便具有非常小的开关和传导损耗。源极在下（source-down）结构中的垂直场效应晶体管（FET）是垂直FET，其中漏极和源极端子被定位在半导体衬底的一侧（顶侧）上，而源极端子被定位在半导体衬底的另一侧（背侧）上。这些FET在其中半导体器件的源极端子处于参考电势的应用中以及在需要良好冷却的应用中是有益的。这些半导体器件的一个可能的应用领域是在汽车工业中。由于源极在下结构，能量可能被高效地耗散，这导致Ron的进一步缩小。在这些器件中，期望将与源极电势不同的电势引导到衬底的顶侧。相应地，期望开发半导体器件的新构思。此外，期望开发用于制造这种半导体器件的新方法。
技术实现思路
根据实施例，一种半导体器件被至少部分地形成在半导体衬底中，所述半导体衬底包括第一主表面和第二主表面，所述第一主表面和所述第二主表面彼此相对。所述半导体器件包括单元场部分（cell field portion）和接触区域，所述接触区域被电耦合到所述单元场部分，所述单元场部分包括至少晶体管。所述接触区域包括：与其它衬底部分绝缘且包括所述半导体衬底的一部分的连接衬底部分，所述连接衬底部分未通过在所述第一主表面和所述第二主表面之间设置的导电材料而被电耦合到所述单元场部分的部件；与所述第二主表面邻近且与所述连接衬底部分接触的电极；设置在所述第一主表面上的金属层，所述连接衬底部分被电耦合到所述金属层以形成所述电极和所述金属层之间的接触。根据另一实施例，一种半导体器件被至少部分地形成在半导体衬底中，所述半导体衬底包括第一主表面和第二主表面，所述第一主表面和所述第二主表面彼此相对。所述半导体器件包括单元场部分和接触区域，所述接触区域被电耦合到所述单元场部分，所述单元场部分包括至少晶体管，所述接触区域包括与其它衬底部分绝缘且包括所述半导体衬底的一部分的连接衬底部分。所述接触区域进一步包括：与所述第二主表面邻近且与所述连接衬底部分接触的电极；设置在所述第一主表面上的金属层，所述连接衬底部分被电耦合到所述金属层以形成所述电极和所述金属层之间的接触；设置在所述第一主表面和所述金属层之间的绝缘层；和在所述第一主表面中形成的沟槽，所述沟槽被填充有导电材料，所述连接衬底部分经由所述沟槽而被电耦合到所述金属层。根据实施例，一种至少部分地在半导体衬底中制造半导体器件的方法，所述半导体衬底包括第一主表面和第二主表面，所述第一主表面和所述第二主表面彼此相对，所述方法包括形成单元场部分和接触区域，所述接触区域被电耦合到所述单元场部分。形成单元场部分包括至少形成晶体管。所述方法进一步包括：将所述半导体衬底的一部分与其它衬底部分绝缘以形成连接衬底部分；形成与所述第二主表面邻近的电极以便与所述连接衬底部分接触；在所述第一主表面上形成绝缘层；在所述绝缘层上形成金属层；在所述第一主表面中形成沟槽，并用导电材料填充所述沟槽；以及经由所述沟槽将所述连接衬底部分电耦合到所述金属层。本领域技术人员在阅读下面的详细描述时并且在查看附图时将认识到附加特征和优点。附图说明附图被包括以提供对本专利技术的实施例的进一步理解并且被并入到本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出本专利技术的实施例并与描述一起用于解释原理。本专利技术的其它实施例和许多预期优点将被容易地理解，因为通过参照下面的详细描述，它们变得更好理解。附图的元件不必相对于彼此按比例绘制。相似的附图标记指代对应的相似部分。图1示意地示出半导体器件的布局的一般示例；图2A示出半导体器件的部分的平面图；图2B示出半导体器件的部分的横截面图；图3A至3D示出根据实施例的制造半导体器件的部分的步骤；图4示出根据另一实施例的制造半导体器件时的另外步骤；图5A示出根据另一实施例的半导体器件的部分的平面图；图5B示出在图5A中示出的半导体器件的横截面图；图5C示出在图5A中示出的半导体器件的横截面图；和图6示意地示出制造半导体器件的方法。具体实施方式在下面的详细描述中，参照了附图，其形成该详细描述的一部分，并且在其中通过说明的方式示出了其中本专利技术可以被实施的具体实施例。在这点上，诸如“顶”，“底”，“前”，“后”，“首”，“尾”等的方向性术语是参照所描述的图的定向来使用的。因为本专利技术的实施例的部件可以以多个不同定向而定位，所以方向性术语被用于说明的目的并且决不是限制性的。应当理解，在不偏离由权利要求限定的范围的情况下，可以利用其它实施例并且可以作出结构或逻辑改变。实施例的描述不是限制性的。特别地，下文描述的实施例的元件可以与不同实施例的元件相结合。在下面描述中使用的术语“晶片”，“衬底”或“半导体衬底”可以包括具有半导体表面的任何基于半导体的结构。晶片和结构应被理解为包括硅、绝缘体上硅（SOI）、蓝宝石上硅（SOS）、掺杂和未掺杂半导体，由基半导体基础支撑的硅的外延层、和其它半导体结构。半导体不需要是基于硅的。半导体也可以是硅锗、锗或砷化镓。根据本申请的实施例，通常，碳化硅（SiC）或氮化镓（GaN）是半导体衬底材料的另一示例。如在本说明书中采用的那样，术语“耦合”和/或“电耦合”不意图意指元件必须被直接地耦合在一起——可以在“耦合”或“电耦合”元件之间提供居间元件。术语“电连接”旨在描述被电连接在一起的元件之间的低电阻电连接。如本文使用的那样，术语“具有”，“包含”，“包括”，“含有”等等是指示所声明的元件或特征的存在的开放性术语，但不排除附加元件或特征。冠词“一”，“一个”和“该”旨在包括复数以及单数，除非上下文清楚地另外指示。附图和描述通过紧接着掺杂类型“n”或“P”指示“-”或“+”来示出相对掺杂浓度。例如，“n-”意指比“n”掺杂区的掺杂浓度更低的掺杂浓度，而“n+”掺杂区具有比“n”掺杂区更高的掺杂浓度。相同相对掺杂浓度的掺杂区不必然具有相同的绝对掺杂浓度。例如，两个不同的“n”掺杂区可以具有相同或不同的绝对掺杂浓度。在附图和描述中，为了更好理解，掺杂部分通常被指定为“p”或“n”掺杂的。如应当清楚地理解的那样，该指定决不旨在限制。只要实现所描述的功能，掺杂类型就可以是任意的。此外，在所有实施例中，掺杂类型可被反转。如在本说明书中使用的术语“横向的”和“水平的”旨在描述与半导体衬底或半导体本体的第一表面平行的定向。这可以是例如晶片或管芯的表面。如在本说明书中使用的术语“垂直的”旨在描述被布置成垂直于半导体衬底或半导体本体的第一表面的定向。图1示出半导体器件100的部分的平面图，该半导体器件100包括单元场部分110和接触区域120，单元场部分110包括多个垂直场效应晶体管，接触区域120包围该单元场部分110。如应当清楚地理解的那样，接触区域120和单元场部分110的所示的形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，被至少部分地形成在半导体衬底中，所述半导体衬底包括第一主表面和第二主表面，所述第一主表面和所述第二主表面彼此相对，所述半导体器件包括单元场部分和接触区域，所述接触区域被电耦合到所述单元场部分，所述单元场部分包括至少晶体管，所述接触区域包括：与其它衬底部分绝缘且包括所述半导体衬底的一部分的连接衬底部分，所述连接衬底部分未利用在所述第一主表面和所述第二主表面之间设置的导电材料而被电耦合到所述单元场部分的部件；与所述第二主表面邻近且与所述连接衬底部分接触的电极；以及在所述第一主表面上设置的金属层，所述连接衬底部分被电耦合到所述金属层以形成所述电极和所述金属层之间的接触。

【技术特征摘要】
2012.10.31 US 13/664,7921.一种半导体器件，被至少部分地形成在半导体衬底中，所述半导体衬底包括第一主表面和第二主表面，所述第一主表面和所述第二主表面彼此相对，所述半导体器件包括单元场部分和接触区域，所述接触区域被电耦合到所述单元场部分，所述单元场部分包括至少晶体管，所述接触区域包括：
与其它衬底部分绝缘且包括所述半导体衬底的一部分的连接衬底部分，所述连接衬底部分未利用在所述第一主表面和所述第二主表面之间设置的导电材料而被电耦合到所述单元场部分的部件；
与所述第二主表面邻近且与所述连接衬底部分接触的电极；以及
在所述第一主表面上设置的金属层，所述连接衬底部分被电耦合到所述金属层以形成所述电极和所述金属层之间的接触。
2.根据权利要求1的半导体器件，进一步包括：在所述第一主表面和所述金属层之间设置的绝缘层；和导电元件，所述连接衬底部分经由所述导电元件而被电耦合到所述金属层。
3.根据权利要求1的半导体器件，其中所述单元场部分的晶体管包括源极区、漏极区和栅电极。
4.根据权利要求3的半导体器件，其中所述栅电极被设置在所述半导体衬底的所述第一主表面中形成的沟槽中，所述栅电极被电耦合到所述第一主表面上的金属层。
5.根据权利要求3的半导体器件，其中所述源极区与所述第一主表面邻近，并且所述漏极区与所述第二主表面邻近，所述半导体器件进一步包括由在所述第一主表面上设置的金属层形成的源电极，所述源电极被电耦合到所述源极区。
6.根据权利要求4的半导体器件，进一步包括由在所述第二主表面上设置的金属层形成的漏电极，所述漏电极被电耦合到所述漏极区。
7.根据权利要求1的半导体器件，进一步包括从所述第一主表面延伸到所述第二主表面的隔离沟槽，其中所述连接衬底部分通过所述隔离沟槽与其它衬底部分绝缘。
8.根据权利要求7的半导体器件，其中所述隔离沟槽被填充有与所述半导体衬底绝缘的导电材料。
9.根据权利要求7的半导体器件，其中所述单元场部分的所述晶体管包括源极区、漏极区和栅电极，并且其中所述隔离沟槽内部的所述导电材料被电耦合到所述栅电极。
10.根据权利要求7的半导体器件，其中所述单元场部分中的所述晶体管包括源极区、漏极区和栅电极，并且其中所述隔离沟槽的所述导电材料被电耦合到所述源极区。
11.根据权利要求1的半导体器件，进一步包括与所述第一主表面邻近地设置且与所述金属层连接的传感器。
12.根据权利要求2的半导体器件，其中所述导电元件包括在所述第一主表面中形成的沟槽，所述沟槽被填充有导电材料。
13.根据权利要求12的半导体器件，进一步包括与所述第二主表面邻近的掺杂衬底部分，其中所述沟槽延伸到所述掺杂衬底部分。
14.根据权利要求4的半导体器件，其中所述栅电极经由栅极接触沟槽而被电耦合到所述第一表面上的所述金属层。
15.一种半导体器件，被至少部分地形成在半导体衬底中，所述半导体衬底包括第一主表面和第二主表...

【专利技术属性】
技术研发人员：A迈泽尔，M佩尔茨尔，T施勒泽，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT