一种功率半导体器件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种功率半导体器件及其制备方法，该器件包括：基底，该基底具有一个表面和另一个表面并且由第一导电型漂移层形成，第一导电型扩散层，该第一导电型扩散层在所述基底的一个表面上形成并具有比所述第一导电型漂移层更高的浓度，以及形成的沟槽以便从包括第二导电型阱层的所述基底的一个表面沿厚度方向穿过所述第二导电型阱层和所述第一导电型扩散层。本发明专利技术提供的功率半导体器件能够使电导率调变形状最大化。

【技术实现步骤摘要】
一种功率半导体器件及其制备方法相关申请的交叉引用本申请要求2012年8月30日向韩国知识产权局提交的，名称为“功率半导体器件及其制备方法”的韩国专利申请No.10-2012-0095649的优先权，在此通过引用将其全部内容合并于本申请。
本专利技术涉及一种功率半导体器件（powersemiconductordevice）及其制备方法。
技术介绍
最近，随着各种形式的包括专利文献1中公开的绝缘栅双极晶体管（insulatedgatebipolartransistor，IGBT）的绝缘栅双极晶体管器件的重大进展，应用已经广泛地使用于大规模工业和电动车以及家用电器。IGBT器件的最大优点是IGBT器件表现出不像金属氧化物半导体（MOS）场效应晶体管的双极操作，其中该双极操作产生电导率调变现象以在IGBT器件接通操作时降低取决于晶片原材料的串联电阻，使得与高耐压和高电流产品有关的传导损耗与MOSFET相比显著降低，从而使降低功率损耗成为可能。因此，按照IGBT技术的最近趋势，已经开发了能够使电导率调变形状最大化的技术。最终，主要使用了积累空穴载体的技术。通过从P-收集层的空穴注射产生空穴载体并逐渐向发射层减少空穴载体，使得向发射层增加传导损耗的比例。为了解决此问题，已经应用了减少沟槽至成为空穴载体的最终移动途径的沟槽（MESA）区域的宽度，以限制空穴载体移动的技术。[现有技术文献][专利文献]（专利文献）US2011-0180813A
技术实现思路
本专利技术致力于提供一种能够使电导率调变形状最大化的功率半导体器件及其制备方法。根据本专利技术的一种优选实施方式，提供了制造功率半导体器件的方法，该方法包括：制备具有一个表面和另一个表面并且由第一导电型漂移层（conductivetypedriftlayer）形成的基底（basesubstrate）；在所述基底的一个表面上形成用于形成沟槽的开口部（openpart）的防蚀涂层；从所述基底的一个表面沿厚度方向形成相应于所述开口部的主沟槽；在所述主沟槽上进行离子注射和热扩散以形成具有比所述第一导电漂移层的浓度更高的浓度的第一导电型扩散层；以及形成从所述主沟槽的底表面延伸到所述厚度方向并穿过所述第一导电型扩散层的次沟槽，其中，根据所述离子注射，所述第一导电型扩散层的杂质掺杂剖面（impuritydopingprofile）的峰点设置在所述基底的一个表面和所述次沟槽的底表面之间。基于所述主沟槽和次沟槽在所述主沟槽和次沟槽的两侧的每一侧将所述第一导电型扩散层形成为半圆形。所述方法还可以包括，在形成所述次沟槽之后，除去所述防蚀涂层。所述方法还可以包括：在除去所述防蚀涂层之后，在所述基底的一个表面以及所述主沟槽和次沟槽的内壁上形成第一绝缘膜；在所述主沟槽和次沟槽内形成第一电极；和在所述第一导电型扩散层上形成第二导电型阱层（secondconductivetypewelllayer）。所述第一导电型可以是N-型，所述第二导电型可以是P-型。所述方法还可以包括：在除去所述防蚀涂层之后并在形成所述绝缘膜之前，在所述基底以及所述主沟槽和次沟槽的内壁上形成第二绝缘膜；以及除去所述第二绝缘膜。所述第一绝缘膜可以为栅氧化物膜（gateoxidefilm）和牺牲氧化物膜（sacrificialoxidefilm）。所述方法还可以包括：在形成所述第二导电型阱层之后，在所述第二导电型阱层上和在多个主沟槽和次沟槽的两侧的外壁的每一侧上形成第二电极区域；在所述第二导电型阱层上和所述第二电极区域之间形成第二导电型体区域（secondconductivetypebodyregion），所述第二导电型体区域具有比所述第二导电型阱层的浓度更高的浓度；在所述基底的一个表面内的所述主沟槽上形成第三绝缘层，以便接触所述第一绝缘膜和所述第一电极；以及在所述基底的一个表面以及所述第三绝缘膜的一个表面上形成第二电极，其中所述主沟槽和次沟槽为多个。所述方法还可以包括，在形成所述第二电极之后，基于所述基底的厚度方向，在所述第一导电型漂移层的底表面上形成第二导电型半导体基板（substrate）。所述第二电极区域可以是第一导电型发射区域，并且所述第二电极可以是发射电极。根据所述离子注射，基于所述功率半导体器件的厚度方向，所述第一导电型扩散层的杂质掺杂剖面的峰点可以是设置在低于所述第二导电型阱层的区域与次沟槽的底表面之间。在所述防蚀涂层的形成中，所述防蚀涂层可以是由氧化物材料制成。根据本专利技术的另一优选实施方式，提供的功率半导体器件包括：具有一个表面和另一个表面并由第一导电型漂移层形成的基底；在所述基底的另一个表面上形成的第二导电型半导体基板；在所述基底的一个表面上形成并具有比第一导电型漂移层更高的浓度的第一导电型扩散层；在所述第一导电型扩散层上形成的第二导电型阱层；形成的沟槽，以便从包括了所述第二导电型阱层的所述基底的一个表面沿厚度方向穿过所述第二导电型阱层和第一导电型扩散层；在所述基底的一个表面和所述沟槽的内部上形成的第一绝缘膜；以及在所述沟槽中形成的第一电极，其中所述第一导电型扩散层的杂质掺杂剖面的峰点设置在低于所述第二导电型阱层的区域与所述沟槽的底表面之间。所述第一导电型可以是N-型，所述第二导电型可以是P-型。在基于所述沟槽的所述沟槽的两侧的每一侧可以将所述第一导电型扩散层形成为半圆形。所述第一绝缘膜可以是栅氧化物膜。所述功率半导体器件还可以包括：在所述第二导电型阱层和多个沟槽的两侧的外壁的每一侧上形成的第二电极区域；在所述第二导电型阱层上和在所述第二电极区域之间形成并且具有比所述第二导电型阱层的浓度更高的浓度的第二导电型体区域；在所述基底的一个表面的沟槽上形成，以便接触所述第一绝缘膜和所述第一电极的第三绝缘膜；以及在所述基底的一个表面以及所述第三绝缘膜上形成的第二电极，其中所述沟槽为多个。所述第二电极区域可以是第一导电型发射区域，并且所述第二电极可以是发射电极。附图说明下面结合附图的详细说明将更清楚地理解本专利技术的上述和其他目的、特征和优点，其中：图1-6为依次显示根据本专利技术的优选实施方式的制造功率半导体器件的方法的过程的横截面图；和图7为显示基于图6的半导体器件的A-A’线的每个区域的掺杂剖面的曲线。附图标记说明10防蚀涂层100功率半导体器件110第二导电型半导体基板120第一导电型漂移层130沟槽130a主沟槽130b次沟槽140第一导电型扩散层150第二绝缘膜160第一绝缘膜165第一电极170第二导电型阱层180第二导电型体区190第二电极区域191第三绝缘膜193第二电极具体实施方式从下面结合附图的详细说明将更清楚地理解本专利技术的上述和其他目的、特征和优点。在所有附图中，使用同样的附图标记代表同样或相似的部件，并忽略它们的多余描述。而且，在下面的描述中，使用术语“第一”、“第二”、“一侧”、“另一侧”等从其他部件中区分出特定的部件，但是这些部件的配置不应解释为限于所述术语。而且，在本专利技术的描述中，当确定相关技术的详细描述会混淆本专利技术的主旨时，将省略它们的描述。下文中，将参考附图详细描述本专利技术的优选实施方式。本专利技术的优选实施方式中公开的功率半导体器件代表绝缘栅双极晶体管（IGBT）。然而，本专利技术并不限于此。制造功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造功率半导体器件的方法，该方法包括：制备具有一个表面和另一个表面并且由第一导电型漂移层形成的基底；在所述基底的一个表面上形成具有用于形成沟槽的开口部的防蚀涂层；从所述基底的一个表面沿厚度方向形成相应于所述开口部的主沟槽；在所述主沟槽上进行离子注射和热扩散以形成具有比所述第一导电漂移层的浓度更高的浓度的第一导电型扩散层；以及形成从所述主沟槽的底表面延伸到所述厚度方向并穿过所述第一导电型扩散层的次沟槽，其中，根据所述离子注射，所述第一导电型扩散层的杂质掺杂剖面的峰点设置在所述基底的一个表面和所述次沟槽的底表面之间。

【技术特征摘要】
2012.08.30 KR 10-2012-00956491.一种制造功率半导体器件的方法，该方法包括：制备具有一个表面和另一个表面并且由第一导电型漂移层形成的基底；在所述基底的一个表面上形成具有用于形成沟槽的开口部的防蚀涂层；从所述基底的一个表面沿厚度方向形成相应于所述开口部的主沟槽；在所述主沟槽上进行离子注射和热扩散以形成具有比所述第一导电漂移层的浓度更高的浓度的第一导电型扩散层；形成从所述主沟槽的底表面延伸到所述厚度方向并穿过所述第一导电型扩散层的次沟槽；除去所述防蚀涂层；以及在所述第一导电型扩散层上形成第二导电型阱层，其中，根据所述离子注射，基于所述功率半导体器件厚度方向，所述第一导电型扩散层的杂质掺杂剖面的峰点设置在低于所述第二导电型阱层的区域与次沟槽的底表面之间。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：在形成第二导电型阱层之前，在所述基底的一个表面以及所述主沟槽和次沟槽的内壁上形成第一绝缘膜；在所述主沟槽和次沟槽内形成第一电极。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一导电型是N-型，并且所述第二导电型是P-型。4.根据权利要求2所述方法，其中，所述方法还包括：在除去所述防蚀涂层之后并在形成所述绝缘膜之前，在所述基底以及所述主沟槽和次沟槽的内壁上形成第二绝缘膜；和除去所述第二绝缘膜。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一绝缘膜为栅氧化物膜，并且所述第二绝缘膜为牺牲氧化物膜。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述方法还包括：在形成所述第二导电型阱层之后，在所述第二导电型阱层上和在多个主沟槽和次沟槽的两侧的外壁的每一侧上形成第二电极区域；在所述第二导电型阱层上和所述第二电极区域之间形成第二导电型体区域，所述第二导电型体区域具有比所述第二导电型阱层的浓度更高的浓度；在所述基底的一个表面内的所述主沟槽上形成第三绝缘层以便接触所述第一绝缘膜和所述第一电极；以及在所述基底的一个表面上以及所述第三绝缘膜上形成第二电极，其中所述主沟槽和次沟槽为多个。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述方法还包括，在形成所述第二电极之后，基于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋寅赫，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