包括注入区的超级结半导体器件制造技术

本发明专利技术的实施例涉及包括注入区的超级结半导体器件。在具有第一表面和平行于第一表面的工作表面的半导体衬底中，形成了第一和第二导电类型的圆柱状第一和第二超级结区域。第一和第二超级结区域在垂直于第一表面的方向上延伸并形成超级结结构。将半导体部分变薄，使得在变薄之后具有第二导电类型的第一超级结区域与从该工作表面得到的第二表面之间的距离不超过30μm。杂质被注入第二表面以形成一个或多个注入区。这些实施例将多种超级结方法与通过薄晶片技术实现的后侧注入物进行结合。

Superjunction semiconductor devices including the injection region

An embodiment of the present invention relates to a superjunction semiconductor device including an injection area. In the semiconductor substrate with the first surface and the working surface parallel to the first surface, the first and second conductive type cylindrical first and second super junction regions are formed. The first and second superjunction regions extend in the direction perpendicular to the first surface and form the superknot structure. The semiconductor part is thinned, so that the distance between the first super junction region having second conductivity type after thinning and the second surface from the working surface is no more than 30 m. The impurities are injected into the second surface to form one or more injection areas. These embodiments combine a variety of superknot methods with the backside injections achieved through thin wafer technology.

【技术实现步骤摘要】
包括注入区的超级结半导体器件
技术介绍
超级结半导体器件的漂移层包括被n型掺杂的列分离开的p型掺杂的列。n型掺杂的列中的高杂质浓度保证了半导体器件的低导通状态或正向电阻。在反向的模式中，耗尽区在p型掺杂的列和n型掺杂的列之间以横向方向延伸，从而尽管在n型掺杂的列中的高杂质浓度也可以得到高的反向击穿电压。超级结半导体器件通常被设计成用于高压应用，其中，漂移层中的电阻主导导通状态或正向电阻。期待提供改善的超级结半导体器件。
技术实现思路
根据一个实施例，超级结半导体器件包括具有第一表面和与第一表面平行的第二表面的半导体部分。半导体部分包括至少在单元区域中形成的第一导电类型的漏极层。相反的第二导电类型的圆柱状第一超级结区域在垂直于第一表面的方向延伸。第一导电类型的圆柱状第二超级结区域将第一超级结区域彼此分离开。第一和第二超级结区域在第一表面和漏极层之间形成超级结结构。第一超级结区域和第二表面之间的距离不超过30μm。一个或多个注入区与漏极层直接邻接。根据另一实施例，超级结半导体器件包括具有第一表面和与第一表面平行的第二表面的半导体部分。半导体部分包括在单元区域中的第一导电类型的漏极层。漏极层不在围绕单元区域的边缘区域中。相反的第二导电类型的圆柱状第一超级结区域在垂直于第一表面的方向延伸。第一导电类型的圆柱状第二超级结区域将第一超级结区域彼此分离开。第一和第二超级结区域在第一表面和漏极层之间形成超级结结构。第一超级结区域和第二表面之间的距离不超过30μm。另一实施例涉及一种制造超级结半导体器件的方法。在带有第一表面和平行于第一表面的工作表面的半导体部分中，形成了第一导电类型和第二导电类型的多个圆柱状第一超级结区域和第二超级结区域。第一超级结区域和第二超级结区域在垂直于第一表面的方向上延伸并形成超级结结构。将半导体部分从工作表面变薄以得到第二表面，从而在变薄之后在具有第二导电类型的第一超级结区域与第二表面之间的距离不超过30μm。第一导电类型的杂质被注入到第二表面中，以至少在单元区域中形成至少在超级结结构与第二表面之间的一个或多个注入区。本领域技术人员在读到如下详细描述和看到附图时将认识到附加的技术特征和优势。附图说明将附图包括在内以便提供对本专利技术的进一步理解，并且它们被并入到并且构成本说明书的一部分。这些附图展示了本公开的几个实施例并且与本说明书一起用于解释本专利技术的原理。本专利技术其他实施例以及想要达到的优点将很容易地得到了解，因为通过参考以下的详细说明它们将更好地得到理解。图1A是根据一个实施例的超级结半导体器件的一部分的示意性截面图，该实施例提供了分段的场截止(stop)结构和通过重复序列所提供的超级结结构，该序列包括通过外延来生长多个子层和使用注入掩模注入杂质。图1B是沿着线B-B的图1A的半导体器件的半导体部分的示意截面图。图2A是根据一个实施例的超级结半导体器件的一部分的示意性截面图，该实施例提供了包括电介质衬垫的超级结结构。图2B是根据一个实施例的超级结半导体器件的一部分的示意性截面图，该实施例提供了超级结结构，超级结结构具有电介质衬垫和具有分级杂质浓度的超级结区域。图2C是根据一个实施例的超级结半导体器件的一部分的示意性截面图，该实施例提供了包围第一超级结区域的电介质衬垫。图2D是根据一个实施例的超级结半导体器件的一部分的示意性截面图，该实施例在提供了没有电介质衬垫的超级结结构。图2E是根据一个实施例的超级结半导体器件的一部分的示意性截面图，该实施例使用重n型掺杂层来提供超级结结构。图2F是根据一个实施例的超级结半导体器件的一部分的示意性截面图，该实施例使用重n型掺杂层和p型掺杂层来提供超级结结构。图2G是一个实施例的超级结半导体器件的一部分的示意性截面图，该实施例提供了多级的场截止结构。图3A是一个超级结半导体器件的一部分的示意性截面图，超级结半导体器件提供了结合相反掺杂的岛的图1A的超级结结构。图3B是一个超级结半导体器件的一部分的示意性截面图，超级结半导体器件提供了结合相反掺杂的岛的图2A的超级结结构。图3C是根据一个实施例的超级结半导体器件的一部分的示意性截面图，该实施例提供了结合相反掺杂的岛的图2C的超级结结构。图3D是根据一个实施例的超级结半导体器件的一部分的示意性截面图，该实施例提供了结合相反掺杂的岛的图2E的超级结结构。图3E是根据一个实施例的超级结半导体器件的部分的示意性截面图，该实施例提供了结合多个相反掺杂的岛的图2F的超级结结构。图3F是根据一个实施例的穿过超级结半导体器件的单元区域和边缘区域的一部分的示意性截面图，该实施例在该单元区域内提供了相反掺杂的岛。图4是根据一个实施例的超级结半导体器件的一部分的示意性截面图，该实施例提供了复合中心累积区。图5A是根据一个实施例的超级结半导体器件的一部分的示意性截面图，该实施例在该边缘区域中提供了换向(commutation)增强区域。图5B是根据一个实施例的超级结半导体器件的一部分的示意性截面图，该实施例提供了具有电连接的换向增强区域。图6A是根据一个实施例的超级结半导体器件的一部分的示意性截面图，该实施例提供了图案化漏极层。图6B是根据一个实施例的半导体器件的一部分的示意性截面图，该实施例提供了图案化第二电极结构。图7是一种制造超级结半导体器件的方法的简化的流程图。具体实施方式在以下详细说明中参见了附图，这些附图形成了本详细说明的一部分，并且这些附图通过演示的方式示出了多个可在其中实施本专利技术的具体实施例。应当理解的是可以使用其他实施方案并且可以在不背离本专利技术的保护范围的情况下进行结构上的或逻辑上的改变。例如，对于实施例所展示或描述的特征可以被用于其他实施例或与其结合以产生仍更进一步的实施例。本专利技术意在包括此类改变和变体。这些示例是使用特定语言进行描述的，这不应当构成对所附权利要去的范围的限制。这些图并不是按比例，并且只是用作示例的目的。为了清晰，除非另外说明，在不同的图中相同的元件用相同的参考所指定。术语“具有”、“包含”、“包括””等是开放式，并且这些术语表示所述结构、元件或特征的存在，但是并不排除附加的元件或特征。冠词“一个”、“一种”和“该”旨在包括复数及单数，除非上下文以以其他方式清晰表明。这些图通过紧挨着掺杂类型“n”或“p”指出“-”或“+”展示了相关的掺杂浓度。例如，“n-”是指低于“n”型掺杂区域的掺杂浓度的掺杂浓度，同时“n+”型掺杂区域具有比“n”型掺杂区域高的掺杂浓度。相关掺杂浓度相同的掺杂区域不是必须具有相同的绝对掺杂浓度。例如，两个不同的“n””型掺杂区域可以具有相同或不同的绝对掺杂浓度。术语“电连接””描述电连接的元件之间的永久性低欧姆连接，例如，所涉及的元件的直接接触或通过金属和/或高掺杂半导体的低欧姆连接。术语“电耦合”包括或多个被适配成用于信号传输的介入元件可以被设置在电耦合的元件之间，例如，可控制以临时提供第一状态中的低欧姆连接和第二状态中电解耦合的高欧姆的元件。图1A和图1B示出了超级结半导体器件500，超级结半导体器件具有半导体部分100，半导体部分100具有第一表面101和与第一表面101平行的第二表面102。半导体部分100由例如硅Si、硅碳SiC、锗Ge、锗硅SiGe、氮化镓GaN或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超级结半导体器件，包括：半导体部分，具有第一表面和平行于所述第一表面的第二表面，所述半导体部分包括：至少在单元区域中形成的第一导电类型的漏极层；相反的第二导电类型的圆柱状第一超级结区域，在垂直于所述第一表面的方向上延伸，并被所述第一导电类型的圆柱状第二超级结区域分开，所述第一超级结区域和所述第二超级结区域在所述第一表面和所述漏极层之间形成超级结结构，其中，所述第一超级结区域与所述第二表面之间的距离不超过30μm；以及一个或多个注入区，与所述漏极层直接邻接或叠置。

【技术特征摘要】
2013.02.18 US 13/769,6011.一种超级结半导体器件，包括：半导体部分，具有第一表面和平行于所述第一表面的第二表面，所述半导体部分包括：至少在单元区域中形成的第一导电类型的漏极层；相反的第二导电类型的圆柱状第一超级结区域，在垂直于所述第一表面的方向上延伸，并被所述第一导电类型的圆柱状第二超级结区域分开，所述第一超级结区域和所述第二超级结区域在所述第一表面和所述漏极层之间形成超级结结构，其中，所述第一超级结区域与所述第二表面之间的距离不超过30μm；以及一个或多个注入区，与所述漏极层直接邻接或叠置。2.根据权利要求1所述的超级结半导体器件，其中所述一个或多个注入区形成所述第一导电类型的场截止结构，与所述漏极层直接邻接，并具有最多为所述漏极层中的最大杂质浓度的10％的平均杂质浓度。3.根据权利要求2所述的超级结半导体器件，其中所述一个或多个注入区包含从包含氢、氦、硒和硫的组中选择的原子/离子。4.根据权利要求2所述的超级结半导体器件，其中所述场截止结构延伸进入所述第一超级结区域。5.根据权利要求1所述的超级结半导体器件，其中所述一个或多个注入区形成所述第二导电类型的相反掺杂的岛，所述相反掺杂的岛与所述第二表面直接邻接，并被所述漏极层的多个部分分开。6.根据权利要求5所述的超级结半导体器件，其中所述相反掺杂的岛不在围绕所述单元区域的边缘区域中。7.根据权利要求1所述的超级结半导体器件，其中所述一个或多个注入区在所述单元区域中形成复合中心累积区，并包含能够局部减少电荷载流子寿命的第一辅助杂质，所述复合中心累积区从所述第二表面延伸到所述第一表面和所述第二表面之间的距离的至少一半。8.根据权利要求1所述的超级结半导体器件，其中所述一个或多个注入区在围绕所述单元区域的边缘区域中形成换向增强区域，并且包含能够通过替换所述半导体部分的晶格的原子来生成合金散射的第二辅助杂质。9.根据权利要求8所述的超级结半导体器件，其中所述第二辅助杂质是从由氩Ar、碳C、和铬Ge原子/离子组成的组中选择的。10.根据权利要求8所述的超级结半导体器件，其中所述第二辅助杂质是所述第二导电类型的掺杂剂。11.根据权利要求10所述的超级结半导体器件，包括：金属结构，所述金属结构将所述换向增强区域与所述第一导电类型的掺杂的结构电连接。12.根据权利要求1所述的超级结半导体器件，其中所述超级结半导体器件是绝缘栅场效应晶体管，并且所述漏极层与所述第二表面直接邻接。13.一种超级结半导体器件，包括：半导体部分，具有第一表面和平行于所述第一表面的第二表面，所述半导体部分包括：第一导电类型的漏极层，所述漏极层位于单元区域中并且不在围绕所述单元区域的边缘区域中；以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·希尔勒，W·凯因德尔，HJ·舒尔策，U·瓦尔，A·威尔梅洛斯，
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