功率半导体器件和形成功率半导体器件的方法技术

形成功率半导体器件的方法包括提供半导体本体；提供布置在半导体本体上或内的控制电极；在邻近控制电极的半导体本体中形成第一导电类型的多个升高源极区，形成升高源极区包括：将第一导电类型的掺杂剂注入半导体本体中；在半导体本体表面上形成凹陷掩模层；和通过第一蚀刻工艺去除未被凹陷掩模层覆盖的半导体本体的部分以形成升高源极区和邻近升高源极区的凹陷本体区，凹陷本体区布置在升高源极区之间。方法还包括在半导体本体表面上形成电介质层；在电介质层上形成接触孔掩模层；通过第二蚀刻工艺去除未被接触孔掩模层覆盖的电介质层的部分以形成接触孔；和用导电材料填充接触孔以建立与至少部分升高源极区和至少部分凹陷本体区的电接触。

【技术实现步骤摘要】
功率半导体器件和形成功率半导体器件的方法
本说明书涉及形成功率半导体器件的方法的实施例和功率半导体器件的实施例。特别地，本说明书涉及功率半导体器件的升高的（elevated）源极区的形成工艺的方面以及对应的器件。
技术介绍
现代设备在汽车、消费者和工业应用中的许多功能（诸如转换电能和驱动电动机或电机）都依赖于功率半导体开关。例如，仅举几个例子，绝缘栅双极晶体管（IGBT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和二极管已经用于各种应用，包括但不限于功率转换器和电源中的开关。功率半导体器件通常包括半导体本体，该半导体本体被配置为沿着器件的两个负载端子之间的负载电流路径传导负载电流。此外，在具有晶体管配置的功率半导体器件中，负载电流路径可以通过有时被称为栅电极的绝缘控制电极来控制。例如，在从例如驱动器单元接收到对应的控制信号时，控制电极可以通过选择性地打开或关闭用于负载电流的传导通道来将功率半导体器件设置在传导状态和阻断状态中的一个。传导通道通常形成在与绝缘控制电极邻近的本体区内，并且将由本体区分开的源极区与漂移区相连接。在一些情况下，栅电极可以被包括在功率半导体开关的沟槽内，其中沟槽可以呈现例如条状配置或针状配置。通常期望确保功率半导体器件的高可靠性。例如，需要提供功率半导体晶体管关于闭锁（latch-up）引起的破坏的一定的耐用性。例如，因此期望提供一种形成可靠的源极和/或本体接触区的方法以及对应的功率半导体器件。
技术实现思路
根据一个实施例，一种形成功率半导体器件的方法包括：提供具有表面的半导体本体；提供控制电极，所述控制电极至少部分地布置在所述半导体本体上或所述半导体本体内部，并且被配置为控制所述半导体本体中的负载电流；在与控制电极邻近的半导体本体中形成第一导电类型的多个升高的源极区，其中形成升高的源极区至少包括以下步骤：将第一导电类型的掺杂剂注入到半导体本体中；在半导体本体表面上形成凹陷掩模层，其中凹陷掩模层至少覆盖预期的源极区的区域；以及通过第一蚀刻工艺去除未被凹陷掩模层所覆盖的半导体本体的部分，以形成升高的源极区和与升高的源极区邻近的凹陷的本体区，其中凹陷的本体区至少部分地布置在升高的源极区之间。该方法还包括：在半导体本体表面上形成电介质层；在所述电介质层上形成接触孔掩膜层；通过第二刻蚀工艺去除未被接触孔掩膜层所覆盖的电介质层的部分，以便形成接触孔；以及用导电材料至少部分地填充接触孔，以便建立与升高的源极区的至少一部分和凹陷的本体区的至少一部分的电接触。应当注意，在一些实施例中，前述的涉及凹陷掩模层的步骤和涉及接触孔掩模层的步骤也可以以相反的次序执行，即，在一些实施例中，接触孔可以在通过第一蚀刻工艺形成升高的源极区和凹陷的本体区之前形成。根据另一实施例，提出了一种功率半导体器件。该功率半导体器件包括：-具有表面的半导体本体；-控制电极，其至少部分地布置在所述半导体本体上或所述半导体本体内部，并且被配置为控制所述半导体本体中的负载电流；-第一导电类型的多个升高的源极区，其被布置在与所述控制电极邻近的所述半导体本体中；-多个凹陷的本体区，其被布置成与所述升高的源极区邻近；以及-电介质层，其被布置在所述半导体本体表面的一部分上并限定接触孔，所述接触孔至少部分地填充有导电材料，其建立与所述升高的源极区的至少一部分和所述凹陷的本体区的至少一部分的电接触；其中，在升高的源极区中的至少一个升高的源极区与电介质层之间的至少一个第一接触表面在第一水平面中延伸，并且在凹陷的本体区中的至少一个凹陷的本体区与电介质层之间的至少一个第二接触表面基本上在第二水平面中延伸，第二水平面位于第一水平面的竖直下方。根据另一实施例，一种功率半导体器件包括：-具有表面的半导体本体；-控制沟槽，其从所述表面沿竖直方向延伸到所述半导体本体中；-控制电极，其至少部分地布置在所述控制沟槽内并且被配置为控制所述半导体本体中的负载电流；-第一导电类型的至少两个升高的源极区，其被布置在与所述控制电极邻近的所述半导体本体中；-第二导电类型的凹陷的本体区，其被布置为与所述升高的源极区邻近并且至少部分地在所述升高的源极区之间延伸；以及-导电层，其布置在所述半导体本体的顶部上，并且建立与所述升高的源极区的至少一部分和所述凹陷的本体区的至少一部分的电接触；其中，在升高的源极区中的至少一个升高的源极区与导电层之间的至少一个第三接触表面基本上在第三水平面中延伸，并且在凹陷的本体区与导电层之间的第四接触表面基本上在第四水平面中延伸，第四水平面位于第三水平面的竖直下方。本领域技术人员在阅读以下详细描述并查看附图后将认识到附加的特征和优点。附图说明附图中的部件不一定是按比例绘制的，作为代替，重点在于说明本专利技术的原理。此外，在附图中，相同的附图标记表示对应的部件。在附图中：图1（a）-（f）示意性和示例性地示出根据一个或多个实施例的半导体器件处理方法的阶段；图2（a）-（f）示意性和示例性地示出根据一个或多个实施例的半导体器件处理方法的阶段；图3（a）-（f）示意性和示例性地示出根据一个或多个实施例的半导体器件处理方法的阶段；图4（a）-（f）示意性和示例性地示出根据一个或多个实施例的半导体器件处理方法的阶段；图5（a）-（f）示意性和示例性地示出根据一个或多个实施例的半导体器件处理方法的阶段；图6示意性和示例性地示出根据一个或多个实施例的功率半导体器件的竖直截面的一部分；图7A示意性和示例性地示出根据一个或多个实施例的功率半导体器件的竖直截面的一部分；图7B示意性和示例性地示出根据图7A的实施例的功率半导体器件的水平截面的一部分；图8示意性和示例性地示出根据一个或多个实施例的功率半导体器件的竖直截面的一部分；以及图9（a）-（c）示意性和示例性地示出根据一个或多个实施例的半导体器件处理方法的阶段。具体实施方式在以下详细描述中，参照了附图，所述附图形成了详细描述的一部分，并且在所述附图中通过图示的方式示出了可以实施本专利技术的具体实施例。在这方面，可以参照所描述的附图的取向来使用诸如"顶部"、"底部"、"下方"、"前方"、"后方"、"背部"、"头部"、"尾部"、"上"等的方向术语。由于实施例的部分可以以多个不同的取向定位，所以方向术语用于说明的目的而绝不是限制。应当理解，在不脱离本专利技术的范围的情况下，也可以利用其他实施例，并且可以进行结构或逻辑上的改变。因此，以下详细描述不应被理解为限制性的，并且本专利技术的范围由所附权利要求来限定。现在将详细参照各种实施例，在附图中示出了实施例的一个或多个示例。每个示例以解释的方式提供，并不意味着限制本专利技术。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以用于其他实施例或与其他实施例结合使用，以产生又一实施例。本专利技术旨在包括这样的修改和变化。使用特定的语言来描述示例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成功率半导体器件（1）的方法，包括：/n-提供具有表面（100）的半导体本体（10）；/n-提供控制电极（141），其至少部分地布置在所述半导体本体（10）上或内部，并且被配置为控制所述半导体本体（10）中的负载电流；/n-在与所述控制电极（141）邻近的所述半导体本体（10）中形成第一导电类型的多个升高的源极区（104），其中形成所述升高的源极区（104）至少包括以下步骤：/n将第一导电类型的掺杂剂注入到半导体本体（10）中；/n在半导体本体表面（100）上形成凹陷掩模层（2），其中凹陷掩模层（2）至少覆盖预期源极区的区域（104-1）；/n通过第一蚀刻工艺去除未被凹陷掩模层（2）所覆盖的半导体本体（10）的部分，以形成升高的源极区（104）和与升高的源极区（104）邻近的凹陷的本体区（1021），其中凹陷的本体区（1021）至少部分地布置在升高的源极区（104）之间；/n-在半导体本体表面（100）上形成电介质层（18）；/n-在所述电介质层（18）上形成接触孔掩模层；/n-通过第二蚀刻工艺去除未被所述接触孔掩模层所覆盖的所述电介质层（18）的部分，以形成接触孔（185）；以及/n-用导电材料（111）至少部分地填充所述接触孔（185），以便建立与所述升高的源极区（104）的至少一部分和所述凹陷的本体区（1021）的至少一部分的电接触。/n...

【技术特征摘要】
20190118 DE 102019101304.61.一种形成功率半导体器件（1）的方法，包括：
-提供具有表面（100）的半导体本体（10）；
-提供控制电极（141），其至少部分地布置在所述半导体本体（10）上或内部，并且被配置为控制所述半导体本体（10）中的负载电流；
-在与所述控制电极（141）邻近的所述半导体本体（10）中形成第一导电类型的多个升高的源极区（104），其中形成所述升高的源极区（104）至少包括以下步骤：
将第一导电类型的掺杂剂注入到半导体本体（10）中；
在半导体本体表面（100）上形成凹陷掩模层（2），其中凹陷掩模层（2）至少覆盖预期源极区的区域（104-1）；
通过第一蚀刻工艺去除未被凹陷掩模层（2）所覆盖的半导体本体（10）的部分，以形成升高的源极区（104）和与升高的源极区（104）邻近的凹陷的本体区（1021），其中凹陷的本体区（1021）至少部分地布置在升高的源极区（104）之间；
-在半导体本体表面（100）上形成电介质层（18）；
-在所述电介质层（18）上形成接触孔掩模层；
-通过第二蚀刻工艺去除未被所述接触孔掩模层所覆盖的所述电介质层（18）的部分，以形成接触孔（185）；以及
-用导电材料（111）至少部分地填充所述接触孔（185），以便建立与所述升高的源极区（104）的至少一部分和所述凹陷的本体区（1021）的至少一部分的电接触。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述第一导电类型的掺杂剂注入到所述半导体本体（10）中包括使用注入掩模层（4）的掩模注入步骤，所述注入掩模层（4）具有多个分离的开口，其至少包括所述预期源极区的区域（104-1）。


3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其进一步包括在所述第一蚀刻工艺之后执行的温度退火步骤。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，在蚀刻工艺期间，未被所述凹陷掩模层（2）覆盖的所述半导体本体（10）的部分被向下蚀刻掉至蚀刻深度，所述蚀刻深度小于所述温度退火步骤之后的所述升高的源极区（104）的最终竖直延伸。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在蚀刻工艺期间，未被所述凹陷掩模层（2）所覆盖的所述半导体本体（10）的部分至少被向下蚀刻掉至与所述第一导电类型的掺杂剂的注入的投影范围对应的蚀刻深度。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括通过与所述第一导电类型互补的第二导电类型的掺杂剂的第一注入来在所述半导体本体（10）中形成本体区（102），其中所述凹陷的本体区（1021）包括在所述本体区（102）中。


7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括在所述第一蚀刻工艺之后，将所述第二导电类型的掺杂剂第二注入到所述凹陷的本体区（1021）的至少一部分中。


8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括形成至少两个沟槽（14，15），所述沟槽（14，15）从所述表面（100）沿着竖直方向（Z）延伸到所述半导体本体（10）中，其中所述沟槽（14，15）中的两个邻近沟槽的彼此面对的两个沟槽侧壁（144，154）沿着第一横向方向（X）横向地限定所述半导体本体（10）的台面区（105）；并且
其中，所述升高的源极区（104）和所述凹陷的本体区（1021）形成在所述台面区（105）内部。


9.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述半导体本体表面（100）上的俯视图中，所述预期源极区的所述区域（104-1）沿着所述沟槽（14、15）中的至少一个分布，并且沿着相应沟槽（14、15）的主横向延伸方向（Y）彼此间隔开。


10.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述俯视图中，所述预期源极区的所述区域（104-1）包括多个源极条和/或源极岛。


11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述预期源极区的所述区域（104-1）沿着所述沟槽（14、15）的所述主横向延伸方向（Y）的延伸（LY）相当于至多5μm。

【专利技术属性】
技术研发人员：E格里布尔，M贝宁格比纳，M戴内泽，I迪恩施托费尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技德累斯顿公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE