用于制造具有斜切边缘终止的半导体器件的方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及用于制造半导体器件的方法，特别是用于制造具有斜切边缘终止(terminat1n)的半导体器件的方法。
【背景技术】
[0002]功率半导体器件，例如功率二极管、功率MOSFET (金属氧化物场效应晶体管)、功率IGBT (绝缘栅双极晶体管)或功率晶闸管被设计成经受高阻断电压。那些功率器件包括在P掺杂半导体区和η掺杂半导体区之间形成的ρη结。当ρη结被反向偏压时，器件阻断或被关断。在这种情况下，耗尽区(空间电荷区)在P掺杂区和η掺杂区中扩散。通常这些半导体区之一比半导体区中的其它区更轻掺杂，使得耗尽区主要在更轻掺杂区中延伸，更轻掺杂区主要支持施加在ρη结两端的电压。支持阻断电压的半导体区被称为在二极管或晶闸管中的基极区，并被称为在MOSFET或IGBT中的漂移区。
[0003]Pn结支持高电压的能力被雪崩击穿现象限制。当施加在ρη结两端的电压增加时，形成ρη结的在半导体区中的电场增加。电场导致存在于半导体区中的移动载流子的加速。当由于电场，电荷载流子被加速使得它们通过碰撞电离产生电子-空穴对时，雪崩击穿出现。通过碰撞电离产生的电荷载流子产生新的电荷载流子，从而存在倍增效应。在雪崩击穿开始时，相当大的电流在反向方向上越过ρη结流动。雪崩击穿开始时所处的电压被称为击穿电压。
[0004]雪崩击穿开始时所处的电场被称为临界电场。临界电场的绝对值主要取决于用于形成Pn结的半导体材料的类型，且微弱地取决于更轻掺杂半导体区的掺杂浓度。
[0005]临界电场是针对具有在垂直于电场的场强矢量的方向上的无限尺寸的半导体区定义的理论值。然而功率半导体部件具有在横向方向上由边缘表面终止的有限尺寸的半导体主体。由于不同的原因，例如在边缘表面处的晶格的不完美性或导致电场的拥挤的几何效应，部件的击穿电压在接近边缘表面的边缘区中比在远离边缘表面的内部区中更低。为了补偿在边缘区中的减小的击穿电压，已知将边缘终止用来与内部区比较减小在边缘区中的电场或至少减小电场拥挤的效应。
[0006]不同类型的边缘终止是已知的，例如垂直边缘终止(台面边缘终止)或斜切边缘终止。斜切边缘终止具有斜切的边缘表面。
[0007]用于产生斜切边缘终止的几种方法是已知的。那些方法包括例如对圆形半导体主体的边缘区进行磨削、研磨、抛光或喷砂，以便形成斜切边缘表面。可通过实施随后的蚀刻过程来提高因而产生的表面的质量。然而，圆形半导体主体可能对一些类型的半导体器件来说不是方便的。此外，这些方法要求仅仅一个半导体器件集成半导体晶片中，该半导体晶片然后被处理以便形成边缘终止，或这些方法要求半导体晶片被细分成多个半导体主体(管芯、芯片)，然后多个半导体主体(管芯、芯片)被处理以便形成边缘终止。然而，在以前解释的过程之一中处理小半导体主体可能很难。
[0008]因此存在对提供用于形成半导体器件的斜切边缘终止的改进的方法的需要。
【发明内容】
[0009]用于制造半导体器件的方法的一个实施方式包括形成从第一表面延伸到半导体主体内的沟槽，该沟槽具有相对于半导体主体的垂直方向斜切的至少一个侧壁；以及减小在与第一表面相对的第二表面处开始的半导体主体的厚度，直到在第二表面和沟槽之间的半导体材料被移除为止。
[0010]另一实施方式涉及半导体器件。半导体器件包括半导体主体和在半导体主体中的至少一个孔穴，其中孔穴包括相对于半导体主体的垂直方向斜切的至少一个侧壁。
【附图说明】
[0011]参考附图来解释例子。附图用来说明基本原理，使得只有理解基本原理所必需的方面被说明。附图并不按比例。在附图中，相同的参考符号表示相似的特征。
[0012]包括图1A-1C的图1示出半导体主体的垂直横截面视图，其用于示出用于制造半导体器件的方法的实施方式。
[0013]包括图2A-2C的图2示出半导体主体的垂直横截面视图，其用于示出用于制造半导体器件的方法的另一实施方式。
[0014]图3示出具有带有实质上矩形的形状的沟槽的半导体主体的顶视图。
[0015]图4示出具有带有实质上圆形的形状的沟槽的半导体主体的顶视图。
[0016]包括图5A-5G的图5示出半导体主体的垂直横截面视图，其用于示出用于形成半导体器件中的沟槽的方法的一个实施方式。
[0017]包括图6A-6F的图6示出半导体主体的垂直横截面视图，其用于示出用于形成半导体器件中的沟槽的方法的一个实施方式。
[0018]图7示出通过图6A-6F中所示的方法的变型而获得的半导体主体的垂直横截面视图。
[0019]图8示出通过图6A-6F中所示的方法的另一变型而获得的半导体主体的垂直横截面视图。
[0020]图9示出通过图6A-6F中所示的方法的又一变型而获得的半导体主体的垂直横截面视图。
[0021]图10示出具有正斜切边缘终止的半导体器件的垂直横截面视图。
[0022]图11示出具有带有斜切边缘终止的圆形半导体主体的半导体器件的顶视图。
[0023]图12示出具有带有斜切边缘终止的矩形半导体主体的半导体器件的顶视图。
[0024]图13示出具有正斜切边缘终止的另一半导体器件的垂直横截面视图。
[0025]图14更详细地示出图13所示的半导体器件的截面。
[0026]图15示出具有带有两个不同地斜切的侧壁截面的侧壁的半导体管芯的垂直横截面视图。
[0027]图16示出在用于形成具有不同地斜切的侧壁截面的孔穴的方法期间的半导体主体的垂直横截面视图。
【具体实施方式】
[0028]在下面的详细描述中，参考形成详细说明的一部分的附图，且在附图中通过图示的方式示出本发明可被实施的特定实施方式。应理解，本文描述的各种示例性实施方式的特征可彼此组合，除非另外特别提到。
[0029]图1A-1C示出用于制造具有斜切边缘终止结构的半导体器件的方法的例子。参考图1A，该方法包括提供半导体主体100。半导体主体100可以是例如晶片或晶片的部分。半导体主体100具有第一表面101和与第一表面101相对的第二表面102。半导体主体100可包括常规半导体材料例如硅(Si)、碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)等。图1A-1C示出在垂直于半导体主体的第一和第二表面101、102的剖切平面中的半导体主体100的垂直横截面。
[0030]参考图1B，沟槽210在半导体主体100中形成。沟槽210在垂直方向上从第一表面101延伸到半导体主体100中。沟槽210具有第一侧壁103i和第二侧壁103 2。参考图1B，第一侧壁1S1和第二侧壁103 2都相对于半导体主体100的垂直方向斜切。在图1B所示的实施方式中，存在在第一侧壁1S1和垂直方向(由图1B所示的垂直参考线A表示)之间的第一角α工和在第二侧壁103 2和垂直方向之间的第二角α 2。根据一个实施方式，第一和第二角α” α 2具有不同的符号，但实质上相同的绝对值。然而也可能这两个角a 1、Ci2具有不同的绝对值，或只有侧壁之一，例如第一侧壁1S1相对于垂直参考线A斜切，而另一侧壁，例如第二侧壁1032是垂直侧壁，意味着在该侧壁和参考线A之间的角度(例如角α 2)实质上是0°。
[0031]在半导体主体100的水平面(其为垂直于图1A-1C所示的垂直剖切平面的平面)中，沟槽210形成闭合回路。也就是说，沟槽210在这个水平平面中是环形的。环的确切形式可改变。在图3和4中示出两个不同的实施方式。
[0032]图3和4每个示出在形成沟槽之后的半导体主体100的顶视图。参考图3，沟槽210可被实现为实质上矩形的(特别是正方形的)环的形式，其中拐角可以不是圆形的(如所示)，或可以是圆形的(未示出)。参考图4，沟槽210可被实现为实质上椭圆形的(特别是圆形的)环的形式。然而，其它形式，例如多边形环也是可能的。特别是，没有圆形环的形式的结构不能通过其它方法例如机械斜切来实现。沿着闭合回路的角的自由选择通过常规方法是不可能的。
[0033]参考图1C，在形成沟槽210之后，在第二表面102和沟槽210之间的半导体主体100的半导体材料被移除，以便使半导体主体100中沟槽210所包围的区400与半导体主体100的其它区分离。与其它区分离的半导体主体100的这个区400在下文中将被称为管芯或半导体器件。移除第二表面102和沟槽之间的半导体材料可包括至少一个磨损方法，例如化学和/或机械磨损方法。适当的磨损方法是例如CMP (化学机械抛光)方法或蚀刻方法。
[0034]参考图1Β，沟槽210的侧壁1S1UOS2可相对于半导体主体100的垂直方向斜切，使得第一和第二侧壁的第一和第二角α” α2分别具有不同的符号，但实质上相同的绝对值。然而，也可能形成沟槽210，使得第一和第二角αι、％分别具有相同的符号并具有实质上相同的值。这参考图2A-2C来解释。
[0035]图2Α示出在形成沟槽之前的半导体主体100的垂直横截面视图。图2Β示出在形成沟槽210之后的半导体主体100的垂直横截面视图。沟槽210具有第一侧壁1S1和与第一侧壁相对的第二侧壁1032。这些第一和第二侧壁103Ρ1032相对于半导体主体100的垂直方向斜切。在图2Β中，\表示在第一侧壁103 i和垂直方向之间的第一角，而α 2表示在第二侧壁1032和垂直方向之间的第二角。在本实施方式中，这些第一和第二角α P (12具有相同的符号，并具有实质上相同的值。像参考图1B解释的