在边缘区域具有场电介质的半导体器件的制作方法_2

文档序号:9434553阅读:来源:国知局
连接第一和第二表面101、102。
[0034]在垂直于横截面平面的平面中,半导体本体100可以具有矩形形状,其中边缘长度在几毫米的范围内或者可以是具有几厘米的直径的圆盘形的。第一表面101的法线定义垂直方向,并且与垂直方向正交的方向是横向方向。
[0035]半导体本体100包括第一导电类型的漂移区120以及在漂移区120与第二表面102之间的基座层130。
[0036]漂移区120中的掺杂剂浓度可以至少在其垂直延伸的部分中随着到第一表面101的增加的距离而逐渐或逐步增加或减小。根据其他实施例,漂移区120中的掺杂剂浓度可以是近似一致的。漂移区120中的平均掺杂剂浓度可以在5E12cm3和lE6cm 3之间,例如在从5E13cm3到5E15cm 3的范围内。漂移区120可以包括另外的掺杂剂区,例如超结结构。
[0037]基座层130在半导体器件500是半导体二极管、IGFET或JFET的情况下可以具有第一导电类型,在半导体器件500是IGBT或半导体闸流管的情况下,可以具有与第一导电类型互补的第二导电类型,或者在半导体器件500是MCD或RC-1GBT (反向传导IGBT)的情况下,可以包含在漂移区120与第二表面102之间延伸的两种导电类型的区。基座层130中的掺杂剂浓度足够高以形成与直接邻接第二表面102的金属的欧姆接触。在半导体本体100基于硅Si的情况下,P型基座层130或基座层130的P型区的平均掺杂剂浓度可以是至少lE16cm 3,例如至少5E17cm 3。
[0038]半导体器件500在有源区域610中还包括有源的功能晶体管单元TC,而侧表面103与有源区域610之间的边缘区域690没有在有源区域610中存在的类型的任何功能晶体管单元。每个有源晶体管单元TC包括与漂移区120形成第一 pn结pnl的具有第二导电类型的本体/阳极区115以及与该本体/阳极区115形成第二 pn结的源极区110。源极区110可以是从第一表面101延伸到半导体本体100中,例如到本体/阳极区115中的阱。
[0039]栅极结构150包括可以包括重掺杂多晶态硅层或金属包含层或者由其组成的导电栅极电极155以及将栅极电极155与半导体本体100相分离的栅极电介质151。栅极电介质151将栅极电极155电容性地耦合到本体/阳极区115的沟道部分。
[0040]在所图示的实施例中并且对于以下描述,第一导电类型是η型并且第二导电类型是P型。如下面概述的类似考虑适用于第一导电类型是P型并且第二导电类型是η型的实施例。
[0041]当施加到栅极电极150的电压超过预设阈值电压时,电子在直接邻接栅极电介质151的本体/阳极区115的沟道部分中积聚并且形成使第一 pn结pnl短路的反型沟道。
[0042]栅极结构150包括空闲部分150a,该空闲部分150a在边缘区域690中包括空闲栅极电极155a。空闲栅极电极155a和栅极电极155相互电连接且在结构上连接并且可以是同一分层结构的部分。栅极构造330可以经由空闲栅极电极155a连接到栅极电极155。
[0043]栅极构造330可以包括分别电连接到栅极电极155的栅极焊盘、栅极指状物、栅极流道(runner)中的至少一个。栅极焊盘可以是适合作为用于接合导线或像是焊接夹的另一个芯片到引线框或芯片到芯片的连接的着陆焊盘的金属焊盘。栅极焊盘可以被布置在第一负载电极310与侧表面103之间或者在半导体本体100的中心部分中。栅极流道可以是围绕有源区域610的金属线。栅极指状物可以是将有源区域610分离成分离的单元域的金属线。中间层电介质210将栅极构造330与半导体本体100相分离并且可以使栅极电极155与第一负载电极310相绝缘。
[0044]导电结构157在结构上连接并且电连接具有栅极构造330或具有从栅极构造330延伸到中间层电介质210中的栅极接触结构315g的空闲栅极电极155a。导电结构157可以是集成栅极电阻器或多晶态硅二极管的一部分或者可以在栅极构造330下方被省略。中间层电介质210在导电结构157与半导体本体100之间的一部分形成场电介质211。场电介质211在直接邻接空闲栅极电极155a的部分中的靠近栅极电介质厚度的第一垂直延伸部与在直接邻接栅极构造330或栅极接触结构315g的区段中的大于第一垂直延伸部的第二垂直延伸部之间具有过渡部Tr。过渡部Tr可以是连续的或者可以包括一个或多个台阶。
[0045]栅极电极155、空闲栅极电极155a和导电结构157可以是同质结构或者可以具有包括一个或多个金属包含层的分层结构。根据一个实施例,栅极电极155、空闲栅极电极155a和导电结构157可以包括重掺杂的多晶态硅层或者由其组成。
[0046]栅极电介质151可以包括例如热生长的或沉积的氧化硅的半导体氧化物、例如沉积的或热生长的氮化硅的半导体氮化物或例如氮氧化硅的半导体氮氧化物或者由其组成。
[0047]第一负载电极310可以是例如MCD的阳极电极、IGFET的源极电极或IGBT的发射极电极。接触结构315将第一负载电极310与本体/阳极区115和源极区110电连接。第一负载电极310可以是或者可以电耦合或连接到第一负载端子LI,例如MCD的阳极端子、IGBT的发射极端子或IGFET的源极端子。
[0048]直接邻接第二表面102和基座层130的第二负载电极320可以形成或者可以电连接到第二负载端子L2,该第二负载端子L2可以是MCD的阴极端子、IGBT的集电极端子或IGFET的漏极端子。
[0049]第一和第二负载电极310、320中的每一个可以由铝(Al)、铜(Cu)或例如AlS1、AlCu或AlSiCu的铝或铜的合金作为一个或多个主要成分组成或者包含铝(Al)、铜(Cu)或例如AlS1、AlCu或AlSiCu的铝或铜的合金作为一个或多个主要成分。根据其他实施例,第一和第二负载电极310、320中的至少一个可以包含镍(Ni)、钛(Ti)、钨(W)、钽(Ta)、钒(V)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)和/或钯(Pd)作为一个或多个主要成分。例如,第一和第二负载电极310、320中的至少一个可以包括两个或更多子层,其中每个子层包含N1、T1、V、Ag、Au、Pt、W和Pd中的一个或多个作为一个或多个主要成分,例如,硅化物、氮化物和/或
I=IO
[0050]以示例的方式,中间层电介质210可以包括来自氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、掺杂的或未掺杂的硅玻璃(例如BSG (硼硅玻璃)、PSG (磷硅玻璃)或BPSG (硼磷硅玻璃))的一个或多个电介质层。
[0051]在场电介质211中的过渡部Tr的垂直突出部中,半导体本体100包括第二导电类型的非可耗尽延伸区170。非可耗尽延伸区170电连接到本体/阳极区115中的至少一个并且以示例的方式,可以直接邻接本体/阳极区115的最外面或者与本体/阳极区115的最外面重叠。非可耗尽延伸区170中的净掺杂剂浓度足够高,使得当相应的半导体器件500在其最大阻断等级内操作时非可耗尽延伸区170并不完全被耗尽。
[0052]根据一个实施例,非可耗尽延伸区170的净掺杂剂浓度是这样的,使得当在第一和第二负载电极310、320之间施加最大电压时,假设所施加的栅极电压在半导体器件500用于该栅极电压的最大等级内,非可耗尽延伸区170并不被耗尽,无论施加到栅极构造330的栅极电压如何。
[0053]当具有在本体/阳极区115与漂移区120之间的正向偏置的第一 pn结pnl的半导体器件500操作时,本体/阳极区115注射空穴并且基座层130注射电子到漂移区120中。所注射的电荷载流子在有源区域610和边缘区域690两者中形成电荷载流子等离子体。当半导体器件500在反向偏置第一 pn结pnl之后变换电流方向(commutate)时,第二负载电极320排出电子并且第一电极310排出空穴。从边缘区域690流到第一负载电极310的空穴行进到最外面的接触结构315,该最外面的接触结构315将第一负载电极310与有源区域610的最外面的源极和本体/阳极区110、115电连接。空穴电流流动导致在导电结构157的垂直突出部中的边
当前第2页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1