用于形成半导体器件的方法
【技术领域】
[0001]实施例涉及半导体器件的制造并且特别涉及用于形成半导体器件的方法。
【背景技术】
[0002]针对半导体器件的制造，使用各种各样的材料和工艺。通常，半导体器件的导电部分必须与半导体器件的其它导电部分电绝缘。半导体器件的最大可允许电压和可达到的寿命被半导体器件的电绝缘部分的质量和定尺寸强有力地影响。期望的是增大半导体器件的寿命和/或最大可允许电压。
【发明内容】
[0003]一些实施例涉及一种用于形成半导体器件的方法。该方法包括在半导体衬底的主表面处形成电气结构。此外，该方法包括在半导体衬底的背侧表面处执行对背侧表面区的阳极氧化，以在半导体衬底的背侧表面形成氧化层。
[0004]另外的实施例涉及一种包括在半导体衬底的主表面之上形成导电层的用于形成半导体器件的方法。此外，该方法包括执行对导电层的表面的阳极氧化以在导电层的表面处形成氧化层。附加地，该方法包括将载体衬底连接到氧化层并且处理半导体衬底的背侧面。
[0005]—些实施例涉及一种包括形成从半导体衬底的主表面向着半导体衬底的相对背侧面延伸的边缘端子沟槽的用于形成半导体器件的方法。该沟槽围绕半导体衬底的有源区域。此外，该方法包括执行边缘端子沟槽的表面的阳极氧化以至少在边缘端子沟槽的壁处形成氧化层。
【附图说明】
[0006]将在下面仅通过示例的方式，并且参考附图来描述装置和/或方法的一些实施例，在附图中:
图1a示出用于形成半导体器件的方法的流程图；
图1b示出半导体器件的示意图；
图2a_2c示出制造可变深度场停止层的示意图；
图3a和3b示出具有可变深度掺杂层的半导体器件的示意图；
图4示出具有硅通孔的半导体器件的示意性横截面；
图5a和5b示出形成在半导体器件的背侧面具有场效应晶体管结构的半导体器件的示意图；
图6示出阳极氧化的示意图；
图7示出用于形成半导体器件的方法的流程图；
图8a和Sb示出通过使用载体衬底形成半导体器件的示意图；
图9示出用于形成半导体器件的方法的流程图；以及图10示出半导体器件的示意性横截面。
【具体实施方式】
[0007]现在将更完全地参考其中图示了一些示例实施例的附图来描述各个示例实施例。在图中，为了清楚的目的，可夸大线、层和/或区的厚度。
[0008]相应地，尽管示例实施例能够具有各种修改和替换形式，但在图中通过示例的方式示出其实施例，并且在本文将详细描述其实施例。然而，应当理解的是，不存在意图来将示例实施例限制到所公开的特别的形式，而是相反，示例实施例将覆盖落入本公开的范围内的所有修改、等同形式和替换形式。遍及图的描述，同样的数字指代同样或类似的元件。
[0009]将理解的是，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，其可以直接连接或耦合到其它元件，或可存在中间的元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，不存在中间的元件。应当以同样的方式解释用于描述元件之间的关系的其它词语(例如“之间”对比“直接之间”，“邻近”对比“直接邻近”等)。
[0010]本文使用的术语用于仅描述特别的实施例的目的，并且非意在限制示例实施例。如本文使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意在还包括复数形式，除非上下文另有明确指示。将进一步理解的是，术语“包括”、“由……组成”、“包含”和/或“含有”当在本文使用时指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。
[0011]除非另有限定，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有如示例实施例所属于的领域的普通技术人员所普遍理解的含义相同的含义。将进一步理解的是，术语(例如在普遍使用的字典中限定的那些)应当被解释为具有与它们在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式的意义来解释，除非本文明确地如此限定。
[0012]实施例涉及使用阳极氧化用于形成绝缘部分或半导体器件的层。图6示出阳极氧化的设置的示意图。半导体衬底410被固定在保持器460上，并且被放置在电解液450内。此外，将外部电极430放置在电解液450内。通过在外部电极430 (例如阴极)和电气连接到半导体衬底410的电极440 (例如阳极)之间施加电压差，可生成将氧化离子452吸引到半导体衬底的电场。相反电荷的离子454被外部电极430吸引。由于氧化离子，在半导体衬底的表面处形成氧化层420。
[0013]可以例如根据半导体衬底的类型(例如硅、氮化镓、碳化硅)来选择电解液的种类或混合物和/或外部电极的材料。在示例中，半导体衬底是基于硅的半导体衬底并且可以使用碱性溶解。
[0014]碱性溶解(例如氢氧化钾KOH，四甲基氢氧化铵TMAH，硝酸钾KNO3)可分离成正和负带电分子部分。例如，以下反应式可应用于KNO3:
KNO3 + H2O — K+ + or + HNO3O
[0015]0H_离子与硅接触可用于形成氧化层。为此，OHlI过扩散穿过已经建立的氧化层到硅的足够供应可以被期望被保持高。该扩散可在阳极氧化期间通过电场(吸引电场)加速，从而然后可比利用天然氧化物达到显著更大的氧化物厚度。
[0016]例如，对于硅半导体衬底，氧化离子可以是0H_离子，并且连接到半导体衬底的电极可以用作阳极，而外部电极可用作阴极(例如铂阴极)。
[0017]以该方式，可使能η掺杂和/或P掺杂的硅的氧化。
[0018]图1示出根据实施例的用于形成半导体器件的方法100的流程图的示意图。此外，图1b示出通过图1a中所示的方法100制造的半导体器件190的示意图。方法100包括在半导体衬底130的主表面132处形成110电气结构150。此外，方法100包括在半导体衬底130的背侧表面134处执行背侧表面区的阳极氧化120，以在半导体衬底130的背侧表面134处形成氧化层140。
[0019]通过使用阳极氧化，可以在半导体衬底130的背侧面处制造氧化层140，尽管例如电气结构150 (其仅可承受低温)已经形成在半导体衬底130的主表面132处。
[0020]电气结构150可以是由将要形成的半导体器件190所要求的电气电路的任何元件(例如掺杂区、绝缘结构、栅极或二极管的金属化、晶体管、电阻器、电容器或电感器或如二极管、晶体管、电阻器、电容器或电感器结构之类的更复杂的结构)。例如，电气结构150的一个或多个元件(例如金属化或掺杂区的掺杂轮廓)可能对高温敏感，并且如果在后续工艺期间超出最大可允许可承受温度，则可能以非期望方式改变属性。
[0021]半导体衬底130的主侧面可以是用于实施比背侧面处的结构更精密和复杂的结构的表面，因为如果结构已经形成在半导体衬底的一侧面处，则工艺参数(例如温度)和处置对于背侧面是受限的。
[0022]半导体衬底130的主表面可以是半导体衬底130中向着半导体衬底130的顶部上的金属层、绝缘层或钝化层的表面。与半导体衬底130的基本垂直边缘(例如由将半导体管芯与其它分离而得到的)相比，半导体衬底130的主表面可以是基本水平的表面。半导体衬底130的主表面可以是基本平坦的平面(例如忽略半导体结构由于制造工艺或沟槽所致的不平坦)。换言之，半导体结构的主表面可以是在半导体材料和半导体衬底130的顶部上的绝缘层、金属层或钝化层之间的界面。
[0023]半导体器件的半导体衬底可以例如是基于硅的半导体衬底，基于碳化硅的半导体衬底，基于砷化镓的半导体衬底或基于氮化镓的半导体衬底。
[0024]可根据所描述的概念或结合图6所描述的示例在120处执行阳极氧化。在半导体衬底130的背侧面处执行阳极氧化，背侧面是与主侧面相对的侧面。在阳极氧化期间，半导体衬底130的背侧表面区(半导体衬底中被布置在背侧表面处的部分)被氧化。因此，半导体衬底130的背侧表面134例如可以表示在半导体衬底130和在阳极氧化之后形成的氧化层140之间的界面。
[0025]可在非常低的温度下(例如也邻近室温)完成阳极氧化。例如，可在低于在主表面132处的电气结构130可承受的最大温度(例如低于650°C、低于450°C或低于250°C或低于150°C)的工艺温度下完成阳极氧化。
[0026]此外，可选地，在阳极氧化之后执行的(例如所有)工艺也可包括或使用在电气结构150可承受的最大温度之下的工艺温度(例如低于650°C、低于450°C或低于250°C或低于150°C)o
[0027]可将背侧面阳极氧化层用于各种各样的半导体器件。
[0028]例如，一些半导体器件可在半导体器件的背侧面处包括不同导电类型(η掺杂或P掺杂)的区。可能期望的是，通过电气接触来接触不同掺杂区中的仅一个或一些。对此，可以仅仅在一种导电类型的掺杂区处生长氧化层，或可对氧化层的生长进行掩模。
[0029]第一导电类型的掺杂区可包括p掺杂(例如通过并入铝离子或硼离子引起)或η掺杂(例如通过并入氮离子、磷离子或砷离子引起)。因此，第二导电类型指示相反的η掺杂或P掺杂。换言之，第一导电类型可指示η掺杂，而第二导电类型可指示P掺杂，或反之亦然。
[0030]此外，方法100可可选地包括在半导体衬底130的背侧面处形成导电层。导电层的至少一部分可通过氧化层140与半导体衬底的背侧表面134分离。
[0031]在示例中，氧化层140可至少保持在围绕半导体衬底130的边缘端子区内。边缘端子区可以是从半导体衬底的边缘向着半导体衬底130的有源区(例如绝缘栅双极晶体管IGBT的发射极区或金属氧化物半导体晶体管MOSFET的漏极区)横向延伸的区。以该方式，可显著降低或避免边缘区内的泄漏电流的风险。
[0032]可选地，作为对上面提到的一个或多个方面的替换或附加，可在半导体衬底130的背侧表面处相互邻近地布置η掺杂区和P掺杂区。在该情况下，氧化层140可以在η掺杂区处生长得比在P掺杂区上显著更厚。换