功率半导体器件及其制造方法技术

提供了一种功率半导体器件及其制造方法。所述功率半导体器件包括：第一半导体区域，具有第一导电型；多个第二半导体区域，具有第二导电型，并形成在所述第一半导体区域的上部的内部；第三半导体区域，具有第一导电型，并形成在所述第二半导体区域的上部的内部；第一沟槽，形成在所述第一半导体区域的位于所述多个第二半导体区域之间的至少一部分中，所述第一沟槽穿入到所述第一半导体区域的一部分中，所述第一沟槽包括形成在第一沟槽的表面上的绝缘膜以及填充所述第一沟槽的导电材料；栅极，形成在所述第二半导体区域上。所述栅极和所述第一沟槽彼此电连接。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】本申请要求于2014年7月3日在韩国知识产权局提交的第10-2014-0083009号韩国专利申请的优先权和权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用被包含于此。
本公开涉及一种。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)指这样的一种晶体管:使用金属氧化物半导体(M0S)来制造栅极，P型集电极层形成在晶体管的后表面上，从而提供双极性。随着根据现有技术的功率金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)的发展，已经将这样的M0SFET用在需要快速的开关特性的装置中。然而，由于M0SFET的结构限制，因此已经将双极型晶体管、晶闸管和栅极可关断晶闸管(GT0)等用在以高电压操作的装置中。具有低的正向损耗和快速的开关特性的IGBT已经在不能使用现有的晶闸管、双极型晶体管或金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)等的装置中应用的越来越广泛。将对IGBT的操作原理进行描述:在IGBT器件导通的情况下，施加到IGBT器件的正极的电压比施加到其负极的电压高，并且在将比器件的阈值电压高的电压施加到器件的栅电极的情况下，设置在栅电极的下端上的P型主体层的表面极性被反型，从而形成η型通道。与双极型晶体管的基极电流相似，通过沟道注入到器件的漂移区域中的电子电流诱导空穴电流从位于IGBT器件之下的高浓度ρ型集电极层注入。如上所述，由于少数载流子以高浓度注入，因此可发生漂移区域中的电导率增大了数十至数百倍的电导调制现象。与M0SFET不同，由于漂移层中的电阻组件的电阻率可由于这样的电导调制现象而显著减小，因此IGBT可在非常高的电压下运行。 已经研究了各种技术来使电导调制效应最大化。下面的现有技术文献涉及一种横向绝缘栅双极型晶体管及其制造方法。第10-1259895号韩国专利公布
技术实现思路
本公开的一个方面可提供一种能够减小开启电压的水平的。根据本公开的一方面，一种功率半导体器件可包括:第一半导体区域，具有第一导电型；多个第二半导体区域，形成在所述第一半导体区域的上部的内部，具有第二导电型；第三半导体区域，形成在所述第二半导体区域的上部的内部，具有第一导电型；第一沟槽，形成在所述第一半导体区域的位于所述多个第二半导体区域之间的至少一部分上，所述第一沟槽穿入到所述第一半导体区域的一部分中，所述第一沟槽包括形成在第一沟槽的表面上的绝缘膜以及填充所述第一沟槽的导电材料；栅极，形成在所述第二半导体区域上，其中，所述栅极和所述第一沟槽彼此电连接。所述功率半导体器件还可包括第四半导体区域，所述第四半导体区域形成在所述第一半导体区域的位于所述第一沟槽和所述第二半导体区域之间的上部的部，所述第四半导体区域具有比所述第一半导体区域的杂质浓度高的杂质浓度，并且所述第四半导体区域具有所述第一导电型。所述导电材料可通过用第一导电型杂质掺杂所述导电材料来形成。所述功率半导体器件还可包括第二沟槽，所述第二沟槽穿入到所述第一半导体区域的一部分中，所述第二沟槽包括形成在所述第二沟槽的表面上的绝缘膜以及其中填充有第二导电型杂质的第五半导体区域。所述功率半导体器件还可包括形成在所述第三半导体区域的上侧上的发射金属层，其中，所述发射金属层电连接到所述第二沟槽。根据本公开的另一方面，一种功率半导体器件可包括:第一半导体区域，具有第一导电型；多个第二半导体区域，形成在所述第一半导体区域的上部的内部，具有第二导电型；第三半导体区域，形成在所述第二半导体区域的上部的内部，具有第一导电型；第二沟槽，穿入到所述第一半导体区域的一部分中，并包括形成在所述第二沟槽的表面上的绝缘膜以及其中填充有第二导电型杂质的第五半导体区域；栅极，形成在所述第二半导体区域的上侧上。根据本公开的另一方面，一种制造功率半导体器件的方法可包括:制备具有第一导电型的第一半导体区域；通过对所述第一半导体区域的上部进行蚀刻，在所述第一半导体区域的蚀刻后的表面上形成绝缘膜并用导电材料填充第一半导体区域的所述蚀刻后的部分来形成第一沟槽；通过向所述第一半导体区域的上部注入第二导电型杂质来形成多个第二半导体区域；通过向所述第二半导体区域的上部注入第一导电型杂质来形成第三半导体区域；通过在所述第二导电区域上形成绝缘膜并在所述绝缘膜上形成栅电极来形成栅极，其中，所述栅极和所述第一沟槽彼此电连接。所述形成第三半导体区域可包括:通过向所述第一半导体区域的位于所述第一沟槽和所述第二半导体区域之间的上部注入第一导电型杂质来形成第四半导体区域。可将所述导电材料可设置为含有第一导电型杂质。所述第一沟槽可与第二沟槽同时形成，通过对所述第一半导体区域的上部进行蚀亥IJ，在蚀刻后的部分上形成绝缘膜并用第二导电型杂质填充所述蚀刻后的部分以形成第五半导体区域来形成所述第二沟槽。所述方法还可包括:在所述第三半导体区域上形成发射金属层，所述发射金属层可电连接到所述第二沟槽。【附图说明】通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其它方面、特点和其它优点将会被更清楚地理解，在附图中:图1是示出根据本公开的示例性实施例的功率半导体器件的示意性截面图；图2是示出根据本公开的示例性实施例的还包括第四半导体区域的功率半导体器件的示意性截面图；图3是示出根据本公开的示例性实施例的还包括第二沟槽的功率半导体器件的示意性截面图；图4是示出根据本公开的示例性实施例的还包括第四半导体区域和第二沟槽的功率半导体器件的示意性截面图；图5是示出根据本公开的另一示例性实施例的功率半导体器件的示意性截面图；图6是示意性地示出根据本公开的另一示例性实施例的制造功率半导体器件的方法的流程图。【具体实施方式】现在将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。然而，本公开可按照许多不同的形式来例示，并不应该被解释为局限于在此阐述的实施例。确切地说，提供这些实施例以使得本公开将是彻底的和完整的，且将把本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。在附图中，为了清晰起见，可夸大元件的形状和尺寸，并将始终使用相同的标号来指示相同或相似的元件。在附图中，X方向指宽度方向，y方向指长度方向，z方向指高度方向。功率开关可通过功率金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、晶闸管以及与上述器件相似的器件中的任何一种来实现。在此将基于IGBT描述最新颖的技术。然而，本公开的示例性实施例不限于IGBT，而是除了二极管之外，还可以被应用于例如包括功率M0SFET和若干类型的晶闸管的其它类型的功率开关技术。另外，本公开的几个示例性实施例将被描述为包括特定的P型区域和η型区域。然而，本公开的若干区域的导电型可同样适用于具有与其相反的导电型的器件。另外，可将在此使用的η型或ρ型定义为第一导电型或第二导电型。第一导电型和第二导电型指不同的导电型。此外，“ + ”通常表示区域被重掺杂的状态，通常表示区域被轻掺杂的状态。在下文中，为了进行清楚的解释，第一导电型将用η型表示，第二导电型将用ρ型表示，但本公开不限于此。另外，第一半导体区域将用漂移区域表示，第二半导体区域将用主体区域表示，第三半导体区域将用发射区域表示，但本公开不限于此。图1是根据本公开的示例性实施例的功率半导体器件100的示意性截面图。根据本公开的示例性实施例的功率半导体器件100可包括漂移区域11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率半导体器件，所述功率半导体器件包括：第一半导体区域，具有第一导电型；多个第二半导体区域，具有第二导电型，并形成在所述第一半导体区域的上部的内部；第三半导体区域，具有第一导电型，并形成在所述第二半导体区域的上部的内部；第一沟槽，形成在所述第一半导体区域的位于所述多个第二半导体区域之间的至少一部分上，所述第一沟槽穿入到所述第一半导体区域的一部分中，所述第一沟槽包括形成在第一沟槽的表面上的绝缘膜以及填充所述第一沟槽的导电材料；栅极，形成在所述第二半导体区域上，其中，所述栅极和所述第一沟槽彼此电连接。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐东秀，金智慧，张昌洙，严基宙，宋寅赫，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR