功率半导体设备及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种功率半导体设备，该设备包括形成在有源区内的触点，从第一区延伸地形成至第一终止区中并且与所述触点交替地形成的沟槽栅，形成在所述有源区的所述触点和所述沟槽栅之间的第一导电阱，形成在所述第一终止区中和第二终止区的一部分中的第一导电阱延伸部分，以及形成在所述第二终止区内并且与所述阱延伸部分接触的第一导电场限环。

Power semiconductor device and manufacturing method thereof

The present invention provides a semiconductor power device, the device includes a contact formed in an active region, formed a trench gate to the first termination area and the contacts and alternately formed from the first region of the first conductive well formed the contacts in the active region and the trench gate. The formation of the first conductive trap part and the first termination area in second in the termination area extension, and the formation of area and the extension of the first part well conductive field contact ring termination in the second.

【技术实现步骤摘要】
功率半导体设备及其制造方法相关申请的交叉引用本申请要求于2012年12月14日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2012-0146587的优先权，该申请的全部内容通过引用合并到本申请中。
本专利技术涉及一种功率半导体设备及其制造方法。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是栅极由金属氧化硅（MOS）形成并且在其背表面形成有p型集电极层的双极型晶体管。自从功率金属氧化硅场效应晶体管（MOSFET）的相关技术发展起来，MOSFET已经被应用在需要具有高速切换特征的设备的领域。然而，由于MOSFET具有结构上的局限，双极型晶体管、晶闸管、栅极可关断晶闸管（GTO）等已经被用于需要高电压的领域。由于IGBT具有例如正向损耗低和切换速度快的特征，IGBT的使用已经延伸到双极型晶体管和金属氧化硅场效应管（MOSFET）等无法被使用的应用中。谈到IGBT的操作原则，当IGBT设备被开启时，施加至阳极的电压高于至阴极的电压，并且当高于设备阈值电压的电压被施加至栅电极时，被放置在栅电极下方的p型体区的表面的极性被反转，并且从而n型沟道（channel）被形成。通过沟道注入漂移区的电子电流引起空穴电流从置于IGBT设备下方的高浓度p型集电极层注入，类似于双极晶体管的基极电流。响应于少数载流子的高浓度注入而产生以十倍到百倍增加漂移区导电性的电导调制，。不同于MOSFET，电阻分量（component）由于电导调制在漂移层大幅降低，因此IGBT可以被应用于需要极高电压的领域。阴极中的电流被分为流经沟道的电子电流和流经p型体和n型漂移区之间的连接处的空穴电流。不同于MOSFET，依据衬底的结构，IGBT在阳极和阴极之间具有pnp结构，但不具有嵌入于此的二极管，因此单独的二极管需要以反向并联的方式彼此连接。IGBT的主要特征例如为：阻断电压的维持、电导损耗的减少、切换速度的提高等。伴随着相关技术对IGBT的电压的增长幅度的需求，需要增加设备的耐用性。然而，电导损耗的降低和阻断电压的维持彼此之间具有权衡关系并且由于设备的结构闩锁效应发生，因而设备很容易被损坏。也就是说，存在着对于开发能够维持阻断电压、减少电导损耗、避免闩锁效应的发生的IGBT的需求。下面的相关技术文件涉及一种绝缘栅双极晶体管（IGBT）。然而，在下面的相关技术文件中公开的专利技术没有公开埋孔（buriedhole）累积部分以及电导损耗的降低以及闩锁效应的避免，因此不同于本专利技术。此外，在下面的相关技术文件中公开的专利技术没有公开埋孔累积部分，而因此不同于本专利技术。相关技术文件韩国专利申请公开发表号No.2012-0068701
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供了一种功率半导体设备，其中与终止区的场限环接触的阱延伸部分形成在有源区（activeregion）与终止区（terminationregion）相接的位置。本专利技术的另一个方面提供了一种功率半导体设备，包括p型阱以及形成在阱延伸部分下方的埋孔累积部分。根据本专利技术的一个方面，提供了一种功率半导体设备，包括：形成在有源区内的触点；形成在所述触点下方的第一导电体层和第二导电发射极层；从第一区延伸至第一终止区中而形成的并且与所述触点交替地形成的沟槽栅；形成在所述有源区的所述触点和所述沟槽栅之间的第一导电阱；形成在所述第一终止区内和第二终止区的一部分的第一导电阱延伸部分；以及形成在所述第二终止区内并且与所述阱延伸部分接触的第一导电场限环。所述功率半导体设备还可以包括：形成在所述阱和所述阱延伸部分下方的高浓度第二导电埋孔累积部分。所述第二导电发射极层的杂质浓度可以高于所述第一导电体层的杂质浓度。所述功率半导体设备还可以包括：梳形（comb-shaped）多晶硅层，形成在所述第二终止区内，被分至所述场限环和绝缘层，并且被电连接至所述沟槽栅。所述功率半导体设备还可以包括：形成在所述第二终止区上方并且被电连接至所述多晶硅层的栅极金属层；以及形成在所述有源区内的并且被电连接至所述第一导电体层和所述第二导电发射极层的发射极金属层。根据本专利技术的又一个方面，提供了一种功率半导体设备，包括：第二导电漂移层；形成在有源区和第一终止区的所述漂移层上方的沟槽栅；形成在第二终止区的所述漂移层的上方的场限环；在所述第二终止区上方形成并且与所述场限环接触的第一导电阱延伸部分；形成在所述有源区内的触点；以及形成在所述触点下方的第一导电体层和第二导电发射极层。所述功率半导体设备还可以包括：形成在所述沟槽栅一侧的埋孔累积部分。所述功率半导体设备还可以包括：梳形多晶硅层，形成在所述第二终止区上方，被分至所述场限环和绝缘层，并且被电连接至所述沟槽栅。所述功率半导体设备还可以包括：形成在所述第二终端区上方并且被电连接至所述多晶硅层的栅极金属层；以及形成在所述有源区内并且被电连接至所述第一导电体层和所述第二导电发射极层的发射极金属层。所述功率半导体设备还可以包括：形成在所述漂移层下方的第一导电集电极层；以及形成在所述集电极层下方的集电极金属层。所述功率半导体设备还可以包括：形成在所述漂移层下方并且与所述集电极层相接触的第二导电缓冲层。根据本专利技术的又一个方面，提供一种制造功率半导体设备的方法，包括：制备同在第一终止区和第二终止区内的场限环一起被形成的漂移层；通过使用掩膜在有源区和所述第二终端区的所述漂移层上方形成氧化层以及刻蚀所述氧化层来形成沟槽栅；在所述沟槽栅的表面形成栅极绝缘层；在所述第二终止区上方形成梳形多晶硅层并在所述沟槽栅内形成多晶硅；以及在所述有源区内形成第一导电阱并在所述第一终止区中和所述第二终止区的一部分中形成第一导电阱延伸部分。所述沟槽栅的形成可以包括在所述沟槽栅的中间形成第二导电埋孔累积部分。所述功率半导体设备的制造方法还可以包括：在形成所述阱和所述阱延伸部分之后，在触点中形成高浓度第一导电体层和第二导电发射极层。所述功率半导体设备的制造方法还可以包括：在形成所述体层后，在所述第二终止区上方形成并电连接至所述多晶硅层的栅极金属层；以及在所述有源区内形成并电连接至所述体层和所述发射极层的发射极金属层。所述功率半导体设备的制造方法还可以包括：在所述漂移层下方形成第一导电集电极层；以及在所述集电极层下方形成集电极金属层。所述功率半导体设备的制造方法还可以包括：形成与所述漂移层下方的所述集电极层相接触的第二导电缓冲层。附图说明本专利技术的上述及其它特征和优势将从以下结合附图的详细描述中被更清楚地理解，其中：图1是根据本专利技术实施方式的功率半导体设备的示意性主视图；图2是沿着图1中所示的A-A’的示意性截面图；图3是沿着图1中所示的B-B’的示意性截面图；图4是沿着图1中所示的除了C-C’的双点划线外的虚线的示意性截面图；图5是示意了根据本专利技术实施方式的功率半导体的空穴流的截面图；以及图6A至6J是示出根据本专利技术另一实施方式的功率半导体的制造过程的示意图。具体实施方式下面，本专利技术的实施方式将参照附图被详细描述。然而，本专利技术可以以各种不同的形式实施，并且不应该被理解为被限于在此处陈述的实施方式。相反，这些实施方式被提供以便使公开全面而完整，并且向本领域技术人员充分地传达本专利技术的范围。功率开关可以在功率MOSFET、IGBT、各种类型的晶闸管以及与其类似本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率半导体设备，该设备包括：触点，该触点形成在有源区内；第一导电体层和第二导电发射极层，该第一导电体层和第二导电发射极层形成在所述触点的下方；沟槽栅，该沟槽栅从所述有源区延伸地形成至第一终止区中并且与所述触点交替地形成；第一导电阱，该第一导电阱形成在所述有源区的所述触点和所述沟槽栅之间；第一导电阱延伸部分，该第一导电阱延伸部分形成在所述第一终止区内和第二终止区的一部分内；第一导电场限环，该第一导电场限环形成在所述第二终止区内并且与所述阱延伸部分接触；以及高浓度第二导电埋孔累积部分，该高浓度第二导电埋孔累积部分形成在所述阱和所述阱延伸部分的下方，所述埋孔累积部分覆盖所述沟槽栅的侧面的至少一部分。

【技术特征摘要】
2012.12.14 KR 10-2012-01465871.一种功率半导体设备，该设备包括：触点，该触点形成在有源区内；第一导电体层和第二导电发射极层，该第一导电体层和第二导电发射极层形成在所述触点的下方；沟槽栅，该沟槽栅从所述有源区延伸地形成至第一终止区中并且与所述触点交替地形成；第一导电阱，该第一导电阱形成在所述有源区的所述触点和所述沟槽栅之间；第一导电阱延伸部分，该第一导电阱延伸部分形成在所述第一终止区内和第二终止区的一部分内；第一导电场限环，该第一导电场限环形成在所述第二终止区内并且与所述阱延伸部分接触；以及高浓度第二导电埋孔累积部分，该高浓度第二导电埋孔累积部分形成在所述阱和所述阱延伸部分的下方，所述埋孔累积部分覆盖所述沟槽栅的侧面的至少一部分。2.根据权利要求1所述的功率半导体设备，其中所述第二导电发射极层的杂质浓度高于所述第一导电体层的杂质浓度。3.根据权利要求1所述的功率半导体设备，还包括梳形多晶硅层，该梳形多晶硅层形成在所述第二终止区内，被分至所述场限环和绝缘层，并且被电连接至所述沟槽栅。4.根据权利要求3所述的功率半导体设备，该设备还包括：栅极金属层，该栅极金属层形成在所述第二终止区的上方并且被电连接至所述多晶硅层；以及发射极金属层，该发射极金属层形成在所述有源区内并且被电连接至所述第一导电体层和所述第二导电发射极层。5.一种功率半导体设备，该设备包括：第二导电漂移层；沟槽栅，该沟槽栅形成在有源区和第一终止区的所述漂移层的上方；场限环，该场限环形成在第二终止区的所述漂移层的上方；第一导电阱延伸部分，该第一导电阱延伸部分形成在所述第二终止区的上方并且与所述场限环接触；触点，该触点形成在所述有源区内；第一导电体层和第二导电发射极层，该第一导电体层和第二导电发射极层形成在所述触点的下方；以及埋孔累积部分，该埋孔累积部分形成在所述沟槽栅的一侧，所述埋孔累积部分覆盖所述沟槽栅的侧面的至少一部分。6.根据权利要求5所述的功率半导体设备，该设备还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：严基宙，宋寅赫，张昌洙，朴在勋，徐东秀，
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