本申請(qǐng)的發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，尤其涉及一種增加溝槽的功率半導(dǎo)體器件以及這種半導(dǎo)體器件的制造方法。

背景技術(shù)：

1、如今，功率器件的元胞區(qū)(cell)已經(jīng)能夠通過設(shè)計(jì)使其達(dá)到較高的耐壓水平，但是在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，還需要考慮圍繞元胞區(qū)的邊緣區(qū)域?qū)ζ骷蛪旱挠绊憽?duì)于具有垂直結(jié)構(gòu)的功率器件來說，一個(gè)芯片的邊緣部分的元胞除了要承受垂直方向上的電壓外還要承受水平方向上的電壓，因此器件的終端邊緣區(qū)域成為制約整個(gè)器件擊穿電壓(bv，breakdown?voltage)的一個(gè)不可忽視的因素。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了實(shí)現(xiàn)更高的擊穿電壓，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N半導(dǎo)體器件以及這種半導(dǎo)體器件的制造方法。

2、在本公開的第一方面，公開了一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括：具有相對(duì)的前表面和背表面的襯底；靠近前表面處在襯底中沿與所述前表面平行的第一方向依次設(shè)置的主結(jié)區(qū)、終端區(qū)、場(chǎng)截止區(qū)；在所述終端區(qū)內(nèi)靠近所述場(chǎng)截止區(qū)的位置形成的至少一個(gè)溝槽，其中，所述終端區(qū)內(nèi)形成有場(chǎng)限環(huán)，所述場(chǎng)限環(huán)中的至少一部分包圍所述溝槽，并且包圍所述溝槽的場(chǎng)限環(huán)的結(jié)深大于未包圍所述溝槽的場(chǎng)限環(huán)的結(jié)深。

3、在一些實(shí)施例中，所述終端區(qū)為橫向變摻雜終端區(qū)，所述橫向變摻雜終端區(qū)包括多個(gè)場(chǎng)限環(huán)；包圍所述溝槽且最靠近所述主結(jié)區(qū)的第一場(chǎng)限環(huán)的峰、和與所述第一場(chǎng)限環(huán)相鄰而不包圍所述溝槽的第二場(chǎng)限環(huán)的峰之間的距離為t，所述第二場(chǎng)限環(huán)的峰和緊鄰所述第二場(chǎng)限環(huán)而不包圍所述溝槽的第三場(chǎng)限環(huán)的峰之間的距離為d，所述距離t與所述距離d之間的比值t/d為大于0且小于0.35，或者大于1且小于1.5，優(yōu)選地，所述距離t與所述距離d之間的比值t/d為大于0且小于0.2，或者大于1且小于1.3。

4、在一些實(shí)施例中，所述終端區(qū)為橫向變摻雜終端區(qū)，所述橫向變摻雜終端區(qū)包括多個(gè)場(chǎng)限環(huán)；包圍所述溝槽的場(chǎng)限環(huán)在所述溝槽最靠近所述主結(jié)區(qū)的槽側(cè)壁所對(duì)應(yīng)的位置處的曲率發(fā)生變化，優(yōu)選地，所述曲率變小。

5、在一些實(shí)施例中，所述終端區(qū)為橫向變摻雜終端區(qū)，所述橫向變摻雜終端區(qū)包括多個(gè)場(chǎng)限環(huán)；包圍所述溝槽的場(chǎng)限環(huán)在所述溝槽最靠近所述主結(jié)區(qū)的槽側(cè)壁所對(duì)應(yīng)的位置處的曲率半徑的取向發(fā)生偏移，優(yōu)選地，從所述溝槽最靠近主結(jié)區(qū)的槽側(cè)壁所對(duì)應(yīng)的位置開始，包圍溝槽的場(chǎng)限環(huán)的曲率半徑的取向均發(fā)生偏移。

6、在一些實(shí)施例中，所述終端區(qū)為橫向變摻雜終端區(qū)，所述橫向變摻雜終端區(qū)包括多個(gè)場(chǎng)限環(huán)；所述溝槽的寬度小于與包圍所述溝槽且最靠近所述主結(jié)區(qū)的第一場(chǎng)限環(huán)相鄰的不包圍所述溝槽的第二場(chǎng)限環(huán)和第三場(chǎng)限環(huán)的峰之間的距離。

7、在一些實(shí)施例中，所述溝槽為兩個(gè)或以上，自所述終端區(qū)的靠近所述場(chǎng)截止區(qū)的位置向靠近所述主結(jié)區(qū)的位置依次設(shè)置；優(yōu)選地，所述相鄰兩個(gè)溝槽之間的間距相同；或者沿所述第一方向朝向所述場(chǎng)截止區(qū)方向單調(diào)遞增、單調(diào)遞減或者先遞增再遞減；優(yōu)選地，相鄰兩個(gè)溝槽之間的間距為0.3-6μm，優(yōu)選為0.5-4μm。

8、在一些實(shí)施例中，多個(gè)所述溝槽的深度相同；或者沿所述第一方向朝向所述場(chǎng)截止區(qū)方向單調(diào)遞增、單調(diào)遞減或者先遞增再遞減；優(yōu)選地，多個(gè)所述溝槽的寬度相同；或者沿所述第一方向朝向所述場(chǎng)截止區(qū)方向單調(diào)遞增、單調(diào)遞減或者先遞增再遞減。

9、在一些實(shí)施例中，所述溝槽的深度為1-8μm，優(yōu)選為2-6μm，所述溝槽的寬度為0.4-8μm，優(yōu)選為0.6-5μm。

10、在本公開的另一方面，公開了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步驟：提供具有相對(duì)的前表面和背表面的襯底；在襯底的前表面處對(duì)應(yīng)于終端區(qū)內(nèi)靠近場(chǎng)截止區(qū)的位置形成至少一個(gè)溝槽；在所述襯底前表面中沿與所述前表面平行的第一方向依次注入離子形成主結(jié)區(qū)、終端區(qū)、場(chǎng)截止區(qū)，其中，所述終端區(qū)內(nèi)形成有場(chǎng)限環(huán)，所述場(chǎng)限環(huán)中的至少一部分包圍所述溝槽，并且其內(nèi)包圍所述溝槽的場(chǎng)限環(huán)的結(jié)深大于其內(nèi)未包圍所述溝槽的場(chǎng)限環(huán)的結(jié)深。

11、在一些實(shí)施例中，所述制造方法還包括：通過熱擴(kuò)散對(duì)所述主結(jié)區(qū)、所述終端區(qū)、所述場(chǎng)截止區(qū)進(jìn)行推結(jié)，使得所述終端區(qū)內(nèi)所有場(chǎng)限環(huán)的結(jié)深進(jìn)一步增加，其內(nèi)包圍所述溝槽的場(chǎng)限環(huán)的結(jié)深大于其內(nèi)未包圍所述溝槽的場(chǎng)限環(huán)的結(jié)深。

12、在一些實(shí)施例中，所述終端區(qū)為橫向變摻雜終端區(qū)，所述橫向變摻雜終端區(qū)包括沿所述第一方向自靠近場(chǎng)截止區(qū)的一側(cè)朝向所述主結(jié)區(qū)的一側(cè)并排設(shè)置的多個(gè)場(chǎng)限環(huán)，所述多個(gè)場(chǎng)限環(huán)通過如下步驟形成：在所述襯底前表面上對(duì)應(yīng)于所述終端區(qū)的位置間隔設(shè)置多個(gè)掩膜；

13、通過相鄰掩膜之間的注入窗口注入離子而形成多個(gè)場(chǎng)限環(huán)，其中所述溝槽在注入離子前形成在靠近所述場(chǎng)截止區(qū)一側(cè)的注入窗口中。

14、在一些實(shí)施例中，所述溝槽形成在其中一個(gè)窗口內(nèi)或多個(gè)窗口中的每一個(gè)窗口內(nèi)。

15、在一些實(shí)施例中，所述溝槽形成為跨越相鄰的兩個(gè)注入窗口；優(yōu)選地，所述溝槽的寬度大于所述掩膜的寬度并且小于所述溝槽跨越的相鄰的兩個(gè)注入窗口的寬度之和的50％。

16、在一些實(shí)施例中，所述終端區(qū)為結(jié)終端擴(kuò)展技術(shù)終端區(qū)，所述溝槽形成在所述結(jié)終端擴(kuò)展技術(shù)終端區(qū)的中央?yún)^(qū)域內(nèi)。

17、本發(fā)明的半導(dǎo)體器件通過在終端區(qū)中設(shè)置溝槽結(jié)構(gòu)能夠使得離子注入深度增加，以便后續(xù)形成更深的結(jié)深。更深的結(jié)深則能夠降低表面峰值電場(chǎng)強(qiáng)，將峰值電場(chǎng)強(qiáng)度從表面轉(zhuǎn)移到硅體內(nèi)，并且增加終端p型注入?yún)^(qū)的曲率半徑，從而達(dá)到增加終端結(jié)構(gòu)的擊穿電壓的效果。

技術(shù)特征：

1.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述終端區(qū)為橫向變摻雜終端區(qū)，所述橫向變摻雜終端區(qū)包括多個(gè)場(chǎng)限環(huán)；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述終端區(qū)為橫向變摻雜終端區(qū)，所述橫向變摻雜終端區(qū)包括多個(gè)場(chǎng)限環(huán)；

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述終端區(qū)為橫向變摻雜終端區(qū)，所述橫向變摻雜終端區(qū)包括多個(gè)場(chǎng)限環(huán)；

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述溝槽為兩個(gè)或以上，自所述終端區(qū)的靠近所述場(chǎng)截止區(qū)的位置向靠近所述主結(jié)區(qū)的位置依次設(shè)置；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，多個(gè)所述溝槽的深度相同；或者沿所述第一方向朝向所述場(chǎng)截止區(qū)方向單調(diào)遞增、單調(diào)遞減或者先遞增再遞減；

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述溝槽的深度為1-8μm，優(yōu)選為2-6μm，所述溝槽的寬度為0.4-8μm，優(yōu)選為0.6-5μm。

9.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法還包括：

11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的制造方法，其特征在于，所述終端區(qū)為橫向變摻雜終端區(qū)，所述橫向變摻雜終端區(qū)包括沿所述第一方向自靠近場(chǎng)截止區(qū)的一側(cè)朝向所述主結(jié)區(qū)的一側(cè)并排設(shè)置的多個(gè)場(chǎng)限環(huán)，所述多個(gè)場(chǎng)限環(huán)通過如下步驟形成：

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造方法，其特征在于，所述溝槽形成在其中一個(gè)窗口內(nèi)或多個(gè)窗口中的每一個(gè)窗口內(nèi)。

13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造方法，其特征在于，所述溝槽形成為跨越相鄰的兩個(gè)注入窗口；

14.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的制造方法，其特征在于，所述終端區(qū)為結(jié)終端擴(kuò)展技術(shù)終端區(qū)，所述溝槽形成在所述結(jié)終端擴(kuò)展技術(shù)終端區(qū)的中央?yún)^(qū)域內(nèi)。

技術(shù)總結(jié)
本文公開了一種半導(dǎo)體器件以及這種半導(dǎo)體器件的制造方法。該半導(dǎo)體器件包括：具有相對(duì)的前表面和背表面的襯底。靠近前表面處在襯底中沿與前表面平行的第一方向依次設(shè)置主結(jié)區(qū)、終端區(qū)、場(chǎng)截止區(qū)。在終端區(qū)內(nèi)靠近場(chǎng)截止區(qū)的位置形成至少一個(gè)溝槽，其中，終端區(qū)內(nèi)形成有場(chǎng)限環(huán)，場(chǎng)限環(huán)中的至少一部分包圍溝槽，并且其內(nèi)包圍有溝槽的場(chǎng)限環(huán)的結(jié)深大于其內(nèi)未包圍有溝槽的場(chǎng)限環(huán)的結(jié)深。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件通過在終端區(qū)中設(shè)置溝槽結(jié)構(gòu)能夠使得離子注入深度增加，以便后續(xù)形成更深的結(jié)深。更深的結(jié)深則能夠降低表面峰值電場(chǎng)強(qiáng)，將峰值電場(chǎng)強(qiáng)度從表面轉(zhuǎn)移到硅體內(nèi)，并且增加終端P型注入?yún)^(qū)的曲率半徑，從而達(dá)到增加終端結(jié)構(gòu)擊穿電壓的效果。

技術(shù)研發(fā)人員：張須坤,朱春林,嚴(yán)曉雯,姜克
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安世半導(dǎo)體科技（上海）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19