專利名稱：具有高阻斷電壓能力的功率半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率半導(dǎo)體器件,具體地,涉及具有高阻斷電壓能力(high blockingvoltage capacity)的功率半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
許多功率半導(dǎo)體器件制作在同一半導(dǎo)體襯底上。這些器件隨著經(jīng)由所謂的劃片エ藝的處理而在物理上分離開，該劃片エ藝可通過用機械切割(例如，用劃片機)或用激光切割對襯底劃線并裂片來完成。在每種情況下，各器件的橫向邊緣均具有由劃片エ藝導(dǎo)致的晶體缺陷。若允許任何等電位線到達(dá)該器件的橫向邊緣，則漏電流會由于晶體缺陷而顯著増大，從而降低器件的阻斷電壓能力。為確保由例如Si或SiC制作的高電壓半導(dǎo)體器件的足夠高的阻斷電壓能力，必須在器件的橫向邊緣處的邊緣終端區(qū)內(nèi)采取適當(dāng)措施。對于現(xiàn)代的諸如SIPMOS晶體管、IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)或DMOS (雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管等的MOS (金屬氧化物半導(dǎo)體)受控功率開關(guān)以及高電壓ニ極管，電場強度在器件的有源器件區(qū)與切割邊緣之間必須完全耗盡。否則，會在器件的邊緣處產(chǎn)生場放大。器件的反向能力(reverse capacity)越高,通常對鈍化層的要求也越復(fù)雜。對于IGBT產(chǎn)品以及相關(guān)的續(xù)流ニ極管，普遍需要600V至高達(dá)6. 5kV的反向電壓。在該情況下，邊緣終端區(qū)經(jīng)常采用平面設(shè)計來實現(xiàn)。該邊緣結(jié)構(gòu)的目的在于確保等電位線以這樣ー種方式從器件的內(nèi)部導(dǎo)向表面其彎曲和厚度不會導(dǎo)致硅中產(chǎn)生任何過早發(fā)生的雪崩，或?qū)е骡g化層中的電介質(zhì)擊穿，而且器件的阻斷能力將降至遠(yuǎn)小于體擊穿電壓(volume breakdownvoltage)值。其他關(guān)鍵位置是邊緣結(jié)構(gòu)拓?fù)渲械呐_階和邊。在動態(tài)工作期間，能在這些位置的表面上建立幾個MV/cm的峰值場強，從而對表面上起保護作用的鈍化層的強度產(chǎn)生了極高要求。當(dāng)沒有完全滿足這些要求吋，該器件可能在一定次數(shù)的切換周期后失效。為確保邊緣終端的足夠高的阻斷電壓能力，可采用ー些常規(guī)技木。這些技術(shù)中的每ー項都試圖削弱表面上的電場并増大對于表面電荷的容許區(qū)域。其目的是在能長時間保持穩(wěn)定狀態(tài)的半導(dǎo)體材料的表面上建立電位關(guān)系。對于臺面終端結(jié)構(gòu)，以建立有阻斷型PU過渡(blocking pn_transitions)的傾斜截面或溝槽的形式來進行半導(dǎo)體邊緣的成形。對于平面終端結(jié)構(gòu)，必須采用適當(dāng)?shù)钠帘渭夹g(shù)來使場強耗盡。因此，要么以相應(yīng)調(diào)節(jié)后的摻雜濃度來提供摻雜物的橫向擴展，或者使用所謂的場板結(jié)構(gòu)，由此可在位于場板結(jié)構(gòu)與半導(dǎo)體表面之間的絕緣層表面中以適當(dāng)方式使表面場的強度橫向耗盡。然而，器件表面的相當(dāng)大的部分需要對高阻斷平面邊緣進行有關(guān)阻斷電位和阻斷穩(wěn)定性的優(yōu)化。通常，為邊緣終端的寬度設(shè)置兩倍或三倍基本厚度。由于等電位線的彎曲對于硅中的大部分均會出現(xiàn)，從而可以將其引出至表面，所以產(chǎn)生了大面積的要求。等電位線的彎曲與電場的増大有夫。若場超過了臨界值，則會發(fā)生雪崩擊穿。為保持彎曲半徑足夠小，用于600V器件的具有緩沖氧化物的場板結(jié)構(gòu)需要約200至250 ii m的邊緣終端寬度。具有已經(jīng)用于6. 5kV的阻斷能力的這種結(jié)構(gòu)，需要超過2000 u m的邊緣寬度。同樣，平面高電壓終端邊緣增加了與優(yōu)化仿真相關(guān)的開銷，并増大了制造期間的エ藝復(fù)雜度。過于復(fù)雜的エ藝對高壓ニ極管來說尤其昂貴，因為器件有源部分中的基本結(jié)構(gòu)相對簡單且僅需要很少的エ藝步驟。與平面邊緣終端結(jié)構(gòu)相比，臺面邊緣終端結(jié)構(gòu)在器件的垂直深度上(至少部分地)轉(zhuǎn)移場強的耗散，因此邊緣要求相應(yīng)較少。在例如用于晶閘管的歷史悠久的雙極技術(shù)(bipolar technology)中，這種臺面邊緣終端被廣泛用于高電壓器件的制造。然而，采用了諸如研磨、拋光或噴砂等的非常粗糙的機械技術(shù)，其由于有關(guān)缺陷密度的原因而不能與MOS器件的制造集成。此外，器件必須被隔離以進行機械邊緣處理(例 如，采用激光切割操作)，且隨后作為單個芯片或管芯(裸片)被進ー步處理和拋光。這也與高度自動化的具有標(biāo)準(zhǔn)直徑的晶片的制造不兼容。隨著適于制造垂直邊緣終端的現(xiàn)代溝槽單元概念的發(fā)展，例如，隨著新一代IGBT的產(chǎn)生，目前與MOS技術(shù)兼容的替代技術(shù)已可以使用。采用邊緣終端結(jié)構(gòu)的垂直設(shè)計，在器件邊緣處，大致在沿著后續(xù)被分裂開的管芯的切ロ區(qū)域中，形成通過漂移區(qū)的深度的環(huán)形溝槽。通過受主(P-型摻雜物)在該垂直溝槽的側(cè)壁內(nèi)的集中，提高了阻斷電壓能力。作為替代，溝槽可設(shè)置在離開器件的橫向邊緣處，使得終端邊緣區(qū)充當(dāng)連接背面電位的橫向場板。從而，等電位線可被導(dǎo)向填充有電介質(zhì)材料的溝槽的上部，且實際芯片邊緣保持無場。與側(cè)壁相反，在溝槽底部采用更高受主劑量的注入，可以通過具有側(cè)場板的結(jié)構(gòu)將溝槽的深度減小約一半。因此，該結(jié)構(gòu)適于與其中不使用高摻雜載流子材料的薄晶片技術(shù)進行エ藝集成。然而，溝槽深度的減小與所謂的穿通(PT)尺寸(punch through dimensioning)的増大一同導(dǎo)致了以下行為其中，穿過在溝槽底部以下的結(jié)構(gòu)的等電位線，在最外區(qū)域中以相對很大的彎曲半徑被“折回”至溝道停止區(qū)。為防止空間電荷區(qū)(SCZ)在橫向切割邊緣處的影響(由于對晶體造成的損傷，這會導(dǎo)致大量漏電流的増加)，這需要相當(dāng)大的空間用于橫向電場停止區(qū)的寬度。根據(jù)PT尺寸的強度，橫向電場停止區(qū)的寬度可相當(dāng)于兩倍邊緣溝槽的寬度。這實際上只在快速切換的情況下才無限制地非常正確，因為在靜態(tài)阻斷負(fù)荷(static blocking load)的條件下，由于產(chǎn)熱,在外側(cè)橫向溝槽邊緣處發(fā)生空穴累積,其部分屏蔽了場的橫向擴散。然而，許多仿真提供了證據(jù)該屏蔽效應(yīng)實際隨著相對較小的溝槽深度(例如，芯片厚度的一半)以及隨著増大的PT尺寸而消失，而且即使在靜態(tài)阻斷模式下，也幾乎不對等電位線分布施加任何影響。

發(fā)明內(nèi)容
為了使考慮到穿通尺寸的邊緣要求最少，由深入到半導(dǎo)體襯底的垂直深度的施主區(qū)提供橫向電場耗散。該施主優(yōu)選具有高于襯底的擊穿電荷的橫向劑量。在一種實施方式中，該區(qū)可以位于在半導(dǎo)體襯底的邊緣終端區(qū)中形成的垂直溝槽的最外側(cè)壁處，或者位于橫向邊緣與溝槽之間距溝槽某ー距離處。該實施方式提供了可包括橫向溝道停止區(qū)的節(jié)省空間的溝槽邊緣終端。橫向溝道停止區(qū)深入到半導(dǎo)體襯底的垂直深度中，并因此減小了在具有縮減的溝槽深度和顯著的穿通尺寸的外邊緣區(qū)域中折回逆行等電位線所需的面積。盡管具有縮減的橫向電場停止區(qū)寬度，但在器件的外邊緣處可防止空間電荷區(qū)的沖擊。在另ー實施方式中，由施主在橫向電場停止區(qū)中的向內(nèi)深擴散來提供橫向電場耗散。這提供了對基本摻雜的局部增強，其引起等電位線的回推。硫族元素(chalcenogides)的磷增強擴散尤其適合于該目的，硫族元素在構(gòu)成晶格位置時充當(dāng)雙施主。例如，在用磷高摻雜的邊緣層的影響下，可以加速硒的向內(nèi)擴散，從而可以用相對低的熱預(yù)算來實現(xiàn)100 u m或更深量級的滲透深度。根據(jù)功率半導(dǎo)體器件的一種實施方式，該器件包括半導(dǎo)體襯底；有源器件區(qū)，其置于半導(dǎo)體襯底中；邊緣終端區(qū)，其置于有源器件區(qū)與半導(dǎo)體襯底的橫向邊緣之間的半導(dǎo)體襯底中；以及溝槽，其置于邊緣終端區(qū)中，該溝槽從半導(dǎo)體襯底的第一表面向半導(dǎo)體襯底的相対的第二表面延伸。溝槽具有內(nèi)側(cè)壁、外側(cè)壁和底部。內(nèi)側(cè)壁比外側(cè)壁距半導(dǎo)體襯底的橫向邊緣更遠(yuǎn)，并且外側(cè)壁的上部被與溝槽的內(nèi)側(cè)壁和底部相反地?fù)诫s。根據(jù)功率半導(dǎo)體器件的制造方法的一種實施方式，該方法包括形成半導(dǎo)體襯底 中的有源器件區(qū)和在有源器件區(qū)與半導(dǎo)體襯底的橫向邊緣之間的邊緣終端區(qū)；以及在邊緣終端區(qū)中形成溝槽，該溝槽從半導(dǎo)體襯底的第一表面向半導(dǎo)體襯底的相対的第二表面延イ申。溝槽具有內(nèi)側(cè)壁、外側(cè)壁和底部。內(nèi)側(cè)壁比外側(cè)壁距半導(dǎo)體襯底的橫向邊緣更遠(yuǎn)。該方法還包括與溝槽的內(nèi)側(cè)壁和底部相反地?fù)诫s外側(cè)壁的上部。根據(jù)功率半導(dǎo)體器件的另ー實施方式，該器件包括半導(dǎo)體襯底；有源器件區(qū)，其置于半導(dǎo)體襯底中；邊緣終端區(qū)，其在半導(dǎo)體襯底中從有源器件區(qū)向外橫向離開；以及第ー溝槽，其置于邊緣終端區(qū)中。第一溝槽具有內(nèi)側(cè)壁、外側(cè)壁和底部，內(nèi)側(cè)壁比外側(cè)壁離有源器件區(qū)更近。該功率半導(dǎo)體器件還包括第二溝槽，其在邊緣終端區(qū)中與第一溝槽向外橫向隔開。第二溝槽比第一溝槽向半導(dǎo)體襯底中延伸得更深，并具有外側(cè)面向第一溝槽的外側(cè)壁的且與第一溝槽的內(nèi)側(cè)壁和底部相反地被摻雜的側(cè)壁。根據(jù)功率半導(dǎo)體器件的制造方法的一種實施方式，該方法包括形成半導(dǎo)體襯底中的有源器件區(qū)和從該有源器件區(qū)向外橫向離開的邊緣終端區(qū)；在邊緣終端區(qū)中形成第一溝槽，第一溝槽具有內(nèi)側(cè)壁、外側(cè)壁和底部，內(nèi)側(cè)壁比外側(cè)壁離有源器件區(qū)更近；以及在邊緣終端區(qū)中形成與第一溝槽向外橫向隔開的第二溝槽。第二溝槽比第一溝槽向半導(dǎo)體襯底中延伸得更深，并具有外側(cè)面向第一溝槽的外側(cè)壁的側(cè)壁。該方法還包括與第一溝槽的內(nèi)側(cè)壁和底部相反地?fù)诫s第二溝槽的側(cè)壁。根據(jù)功率半導(dǎo)體器件的又ー實施方式，該器件包括半導(dǎo)體襯底；有源器件區(qū)，其置于半導(dǎo)體襯底中；邊緣終端區(qū)，其置于有源器件區(qū)與半導(dǎo)體襯底的橫向邊緣之間的半導(dǎo)體襯底中；以及硫族元素?fù)诫s原子區(qū)，其置于鄰近半導(dǎo)體襯底的橫向邊緣的邊緣終端區(qū)中。根據(jù)功率半導(dǎo)體器件的制造方法的又ー實施方式，該方法包括在半導(dǎo)體襯底中形成有源器件區(qū)；在有源器件區(qū)與半導(dǎo)體襯底的橫向邊緣之間形成邊緣終端區(qū)；以及在鄰近半導(dǎo)體襯底的橫向邊緣的邊緣終端區(qū)中形成硫族元素?fù)诫s原子區(qū)。在閱讀以下詳細(xì)說明以及查看附圖時，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到其他特征和優(yōu)勢。


附圖的元件不一定相對于彼此成比例。類似的附圖標(biāo)記指示相應(yīng)的類似部分。除非彼此排斥，否則可對各種所示實施方式的特征進行組合。在附圖中描繪了所有實施方式，并對其詳細(xì)描述如下。圖I示出了根據(jù)實施方式的功率半導(dǎo)體器件的部分截面示意圖。圖2和圖3示出了對在功率半導(dǎo)體器件的邊緣終端區(qū)中形成的溝槽的側(cè)壁和底部進行摻雜的方法的實施方式。圖4示出了根據(jù)實施方式的功率半導(dǎo)體器件的部分截面示意圖。圖5和圖6示出了在功率半導(dǎo)體器件的邊緣終端區(qū)中形成兩個溝槽的方法的實施方式。圖7和圖8示出了在功率半導(dǎo)體器件的邊緣終端區(qū)中形成硫族元素?fù)诫s原子區(qū)的方法的實施方式。圖9示出了根據(jù)實施方式的功率半導(dǎo)體器件的部分截面示意圖。 圖10示出了根據(jù)實施方式的功率半導(dǎo)體器件的部分截面示意圖。圖11示出了根據(jù)實施方式的功率半導(dǎo)體器件的部分截面示意圖。圖12示出了在功率半導(dǎo)體器件的邊緣終端區(qū)中的不同摻雜分布的曲線圖。圖13示出了根據(jù)實施方式的功率半導(dǎo)體器件的部分截面示意圖。圖14示出了根據(jù)實施方式的功率半導(dǎo)體器件的部分截面示意圖。
具體實施例方式以下說明了多種實施方式。在附圖中，相同的結(jié)構(gòu)特征用相同或類似的附圖標(biāo)記來表示。在本說明的上下文中，“橫向”或“橫向方向”應(yīng)當(dāng)被理解為表示一般平行于半導(dǎo)體材料或半導(dǎo)體本體的橫向范圍延伸的方向或范圍。因此，橫向方向一般平行于這些表面或側(cè)面延伸。與此相比，術(shù)語“垂直”或“垂直方向”被理解為表示一般垂直于這些表面或側(cè)面并從而垂直于橫向方向延伸的方向。因此，垂直方向在半導(dǎo)體材料或半導(dǎo)體載體的厚度方向上延伸。以下描述功率半導(dǎo)體器件。功率半導(dǎo)體器件可以是不同類型的，可利用不同技術(shù)來制造，并且可包括例如集成的電子、電光或機電電路或者無源器件。功率半導(dǎo)體器件可包括非半導(dǎo)體的無機和/或有機材料，諸如分立無源器件、天線、絕緣體、塑料或金屬等。此夕卜，以下描述的器件還可包括用于控制功率半導(dǎo)體芯片的功率集成電路的集成電路。功率半導(dǎo)體器件可包括功率MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)、DM0SFET(雙擴散MOSFET)、IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)、JFET (結(jié)柵場效應(yīng)晶體管)、功率雙極晶體管或諸如功率肖特基ニ極管的功率ニ極管。一些功率半導(dǎo)體器件具有垂直結(jié)構(gòu)，其中，以電流可以在垂直于這些功率半導(dǎo)體器件的主面的方向上流動的這種方式來制作該器件。具有垂直結(jié)構(gòu)的功率半導(dǎo)體器件，S卩，垂直功率半導(dǎo)體器件，可在其兩個主面上(也就是說，在其頂面和底面上，或者換句話說，在其正面和背面上)具有諸如觸點的端子。舉例來說，功率MOSFET的源電極和柵電極可被置于ー個主面上，而功率MOSFET的漏電極可被安置在另ー主面上。接觸點可由鋁、銅或任何其他合適材料制成?？蓪ⅸ`層以上的金屬層用于功率半導(dǎo)體芯片的接觸墊。例如，金屬層可由鈦、鎳釩、金、銀、銅、鈀、鉬、鎳、鉻或任何其他合適材料制成。金屬層不需要是同質(zhì)的或僅由ー種材料制成，也就是說，在金屬層中包括的材料的各種成分和濃度均是可以的。相反，電流在平行于橫向功率半導(dǎo)體器件的主面的方向上流動。接下來描述各種實施方式，著重于功率半導(dǎo)體器件的邊緣終端結(jié)構(gòu)。本文描述的邊緣終端結(jié)構(gòu)可被包括在任何類型的功率半導(dǎo)體器件中，以增大器件的阻斷電壓能力。僅是為了便于說明，這些實施方式示出了作為功率ニ極管的功率半導(dǎo)體器件。然而，任何類型的功率半導(dǎo)體器件均可包括本文所述的邊緣終端結(jié)構(gòu)。圖I示出了為在例如1200V下工作而設(shè)計的功率ニ極管100的實施方式。ニ極管100包括半導(dǎo)體襯底102,諸如可以具有或不具有外延層的n摻雜娃片。在一種實施方式中，半導(dǎo)體襯底102具有約53 Q 的電阻率和約125 的厚度。ニ極管100具有內(nèi)部有源器件區(qū)104和外邊緣終端區(qū)106。具有例如約I IO17CnT3的表面濃度和約6 y m的結(jié)深度的P+摻雜陽極區(qū)108形成在有源器件區(qū)104中的半導(dǎo)體襯底102的頂面110處。可選的n+摻雜溝道停止區(qū)112向著ニ極管100的橫向邊緣114(8卩，ニ極管100的被切割以將ニ極管 100與同一襯底上制造的其他器件分離開的側(cè)邊)形成在邊緣終端區(qū)106中?？蛇x擇地，溝道停止區(qū)112可以是P+摻雜的。n+發(fā)射極116位于ニ極管100的背面118處，且具有例如約3. 5 IO15CnT3的表面濃度和約2 u m的滲透深度。具有例如I. 3 IO14CnT3的最大濃度和IOiim的滲透深度的預(yù)充電電場停止區(qū)120也位于背面118處。陰極電極122在背面118處與發(fā)射極116電性接觸，并且陽極接觸點124在頂面110處與陽極108電性接觸。有源器件區(qū)104的一部分(內(nèi)部)在圖I中不可見。阻斷電壓在ニ極管100的橫向邊緣114處被具有例如60 ii m的寬度及70 ii m的深度的環(huán)形溝槽126吸收。溝槽126的內(nèi)側(cè)壁128(即，與ニ極管的橫向邊緣間隔最遠(yuǎn)的側(cè)壁)和溝槽126的底部130被注入諸如硼的p型摻雜劑。在一種實施方式中，溝槽內(nèi)側(cè)壁128具有P_摻雜，以減小陽極區(qū)108與襯底102之間的P+對n_結(jié)的臨界電場強度，并防止表面擊穿。溝槽126的底部130具有(較高的)p摻雜，以在深度上補償施主電荷，并因此允許溝槽126的深度減小至約襯底厚度的一半，而不會引起溝槽126的底部130的區(qū)域擊穿。溝道停止區(qū)112延伸在溝槽126的外側(cè)壁132 (即，與ニ極管的橫向邊緣間隔最近的側(cè)壁)與ニ極管100的橫向邊緣114之間。在某些實施方式中，溝道停止區(qū)112具有約I IO18CnT3的表面濃度和約6 ii m的滲透深度。溝槽126可填充有具有例如e =3. 9的介電常數(shù)的材料。采用優(yōu)化后的摻雜比，器件的體擊穿隨著1830V的阻斷電壓而出現(xiàn)。等電位線的最終分布在圖I中示出。溝槽外側(cè)壁132的上部134被取代p型的n型摻雜，例如具有n+摻雜?？蓪喜弁鈧?cè)壁132的上部134的n型劑量調(diào)節(jié)為與溝道停止區(qū)112中的水平類似，并因而在半導(dǎo)體襯底102的擊穿電荷以上。雪崩擊穿可能發(fā)生在溝槽底部130的外角落中，從而意味著溝槽底部130中的p摻雜與溝槽134內(nèi)的垂直溝道停止區(qū)之間的一定的阻斷電壓損失是不可避免的。為此，可將n+摻雜限制于溝槽外側(cè)壁132的上部134。在一種實施方式中，溝槽外側(cè)壁132的n+摻雜從半導(dǎo)體襯底102的頂面110延伸30 y m的長度，以獲得全體積阻斷能力(full volume blocking capacity)。在該情況下，溝槽外側(cè)壁132的下部136可具有Pl參雜。當(dāng)然，對于P溝道器件，上述摻雜類型可以相反。圖2和圖3示出了形成具有上述不同摻雜類型的垂直溝槽126的實施方式。圖2示出了在半導(dǎo)體襯底102中刻蝕的溝槽126。在某些實施方式中，半導(dǎo)體襯底102的厚度小于200 u m,并且溝槽126從襯底102的頂面110延伸至襯底102的厚度的2/3以下的深度。圖2還示出了沉積在溝槽外側(cè)壁132的上部的掩模層138，用于為外側(cè)壁132的這一部分遮蔽P型摻雜劑。圖3示出了在內(nèi)側(cè)壁128、底部130和外側(cè)壁132的下部例如經(jīng)由注入或擴散エ藝而被P型摻雜，從而在溝槽126的這些區(qū)域中產(chǎn)生p型注入?yún)^(qū)140之后的半導(dǎo)體襯底102。掩模138隨后從外側(cè)壁132的上部被除去。溝槽126的內(nèi)側(cè)壁128、底部130和外側(cè)壁132的下部136隨后被掩模覆蓋，并且溝槽外側(cè)壁132的上部134例如經(jīng)由注入或擴散エ藝而被n型摻雜，從而產(chǎn)生圖I所示結(jié)構(gòu)。圖4示出了功率ニ極管150的另ー實施方式，其中，更深的第二溝槽152在邊緣終端區(qū)106中與第一溝槽126橫向向外隔開。第二溝槽152比第一溝槽126向半導(dǎo)體襯底102中延伸得更深，且具有內(nèi)側(cè)壁154，該內(nèi)側(cè)壁154在外側(cè)面向第一溝槽126的外側(cè)壁132，并與第一溝槽126的內(nèi)側(cè)壁128和底部130相反地被摻雜。在一種實施方式中，第二溝槽152的側(cè)壁154和156具有n+摻雜，并且第二溝槽152與第一溝槽126橫向隔開約20 y m。在一種實施方式中，第二溝槽152的底部158在半導(dǎo)體襯底102的背面118上方約15iim處 終止。具有n型摻雜的第二溝槽152防止了外電位線的逆行擴展，使得襯底的第二溝槽152與橫向邊緣114之間的空間保持相對無場。在某些實施方式中，邊緣終端區(qū)106的寬度(SP，第一溝槽的內(nèi)側(cè)壁與襯底的橫向側(cè)邊之間的橫向距離)可減小至約80 u m。圖5和圖6示出了形成半導(dǎo)體襯底102中的第一和第二溝槽126和152的實施方式。圖5示出了在邊緣終端區(qū)的內(nèi)部刻蝕的第一溝槽126以及在功率ニ極管150的第一溝槽126與橫向邊緣114之間的襯底102中刻蝕的第二溝槽152。圖6示出了沉積在除了第ニ(外)溝槽152的區(qū)域之外的半導(dǎo)體襯底102上的諸如USG (無摻雜硅玻璃)硬掩模的硬掩模160，以及將磷玻璃(PSG) 162沉積在第二溝槽152中。隨后執(zhí)行擴散步驟，以將磷從PSG擴散進第二溝槽152的側(cè)壁154、156和底部158中?？蛇x擇地，可將磷注入進第二溝槽152的側(cè)壁154、156和底部158中。PSG 162在第一實施方式中被除去，且如圖4所示，第ニ溝槽152填充有多晶硅164。因為用多晶硅164的再次填充由于高溫而難以掩蓋在內(nèi)溝槽126上方，所以可在內(nèi)溝槽126形成之前制成外場停止溝槽152。在例如經(jīng)由CMP (化學(xué)機械拋光)將多晶硅從半導(dǎo)體襯底102的頂面110除去之后，可更容易地對內(nèi)溝槽126執(zhí)行處理序列。在任何一種情況下，均執(zhí)行CMP步驟，以從半導(dǎo)體襯底102的頂面110除去多晶硅。陽極108和可選溝道停止區(qū)112隨后被注入并推迸。若提供溝道停止區(qū)112，則其形成在第一溝槽126的外側(cè)壁132與第二溝槽152的內(nèi)側(cè)壁154之間的半導(dǎo)體襯底102的頂面110中。由于通過n+摻雜的第二溝槽152已經(jīng)可靠地防止了空間電荷區(qū)向器件邊緣114的延伸，所以可省去溝道停止區(qū)112?？蛇x擇地，其后可執(zhí)行用于減小少數(shù)載流子壽命的如Pt擴散或高能電子輻射等的エ藝，以調(diào)節(jié)ニ極管150的動態(tài)行為。圖4示出了所獲得的結(jié)構(gòu)。而后可例如借助USG硬掩模來刻蝕第二溝槽152。還可進行進一步處理，諸如例如通過退火去除損傷、在第一溝槽126的側(cè)壁128、132和底部130中注入硼，隨后再進行滲透、填充第一溝槽126、平坦化、金屬化和鈍化。其后可處理襯底102的背面118，以產(chǎn)生陰極116、電場停止區(qū)120以及金屬化層122。通過切透邊緣終端區(qū)106，可將功率ニ極管150與在同一半導(dǎo)體襯底上制作的其他器件物理上分離開。在一種實施方式中，第二溝槽152被安置在如圖4中由標(biāo)有“A”的虛線指示的切口中，使得切割工具切透第二溝槽152。即，限制場的第二溝槽152直接位于劃線上，使得切痕穿過第二溝槽152。在切割之后，至少第二溝槽152的高摻雜內(nèi)側(cè)壁154保持為功率ニ極管150的一部分。根據(jù)該實施方式，其中，在相対的第二溝槽152的內(nèi)側(cè)壁154的區(qū)域中，(切割后的)剩余半導(dǎo)體襯底橫向上不包括第二溝槽152，從而第二溝槽152是開ロ溝槽。這樣，在切割之后，第二溝槽152的溝槽填充材料164或內(nèi)側(cè)壁154露出。在該情況下，分離開的半導(dǎo)體襯底的左邊緣和右邊緣可分別與鄰近芯片相關(guān)?？蛇x擇地，如圖4中標(biāo)為“B”的虛線所示，切割發(fā)生在第二溝槽152的外部。根據(jù)該實施方式，其中，剰余半導(dǎo)體襯底在所有面上均橫向包括第二溝槽152，從而第二溝槽152是閉合溝槽。在每ー種情況下，上述處理均可被用于其他半導(dǎo)體材料，其可以是例如SiC、GaN、GaAs等。在其他實施方式中，半導(dǎo)體襯底的基本摻雜可在芯片邊緣處增強，且增強為具有諸如硒等的硫族元素?fù)诫s原子的擴散區(qū)的漂移區(qū)，該硫族元素?fù)诫s原子使等電位線彎曲成遠(yuǎn)離襯底的橫向邊緣并朝向頂面以増大具有縮小的橫向溝道停止區(qū)的器件的阻斷電壓能力。硫族元素在諸如娃晶格的半導(dǎo)體晶格中趨向于建立基團結(jié)構(gòu)。硫族元素對(chalcogenpairs)在具有其固有種類的施主能級的注入表面附近形成更高階的復(fù)合物，而不是被隔離 成位于晶格中某一位置處的原子。硫族元素優(yōu)選存儲在靠近其僅有很小程度的電學(xué)活性的晶片表面的晶體缺陷上。因此，晶體ー側(cè)的缺陷深度以及可能由實際離子注入引起的晶格紊亂可能對后續(xù)的擴散行為(擴散到一側(cè)或擴散到以此方式產(chǎn)生的晶格缺陷)具有決定性影響。例如，硒作為摻雜物質(zhì)的使用在例如900至1000° C的典型固化條件下，導(dǎo)致向內(nèi)擴散的被電性激活的物質(zhì)的很小百分比的注入劑量。在硅片的情況下，例如硅自間隙原子的自間隙原子的存在增強了硒的擴散機制。位于固定晶格位置上的硒原子被自間隙原子驅(qū)逐到中間晶格(在該處它們變?yōu)榭梢苿?。自間隙原子越多地讓晶格過飽和，硒原子的擴散系數(shù)由于增大的遷移率而越大。為了用有限的熱預(yù)算獲得盡可能高的擴散深度，隨著在氧化氣氛中的擴散，例如，在熱氧化或SiO2的熱TEOS分解期間，應(yīng)當(dāng)以合適的溫度和具有盡可能高的效率(IED=注入增強擴散)的時間曲線來產(chǎn)生由離子注入生成的點缺陷(間隙原子)。這樣，Si自間隙晶格原子讓晶格過飽和。這些自間隙晶格原子增強了注入的硫族元素原子的擴散特性。硫族元素充當(dāng)雙施主，且相比于諸如P、As或Sb等的五價元素具有很高的擴散系數(shù)，從而在諸如900° C和1000° C之間的相同處理溫度期間，可實現(xiàn)更高的滲透深度。例如，除了質(zhì)子輻射之外或者作為對其的替代，Se注入和擴散可被用于IGBT、JFET、功率MOSFET和ニ極管，以在使等電位線彎曲成遠(yuǎn)離半導(dǎo)體襯底的橫向邊緣的邊緣終端區(qū)中形成具有増大了的n摻雜的區(qū)域。硒間隙式擴散，其中，由于位于晶格位置上的硒原子被自間隙原子驅(qū)逐到中間晶格(在該處它們可移動)中，所以當(dāng)自間隙晶格原子(自間隙原子)讓半導(dǎo)體晶體過飽和吋，向內(nèi)擴散加速。具有例如間隙Si原子的晶格的過飽和越強，擴散系數(shù)越高。另外，由于例如隨著熱氧化或包括高表面濃度的磷擴散而出現(xiàn)的自間隙原子的供應(yīng)，以類似的熱預(yù)算可進ー步増大Se或諸如S或Te等的其他硫族元素的擴散深度。在以此方式生長的氧化物或含磷層的表面區(qū)域中，同時發(fā)生著硒(或其他硫族元素)的強烈的析出/向外擴散。在該情況下，硒的最大濃度在向內(nèi)擴散期間大大降低，從而隨著較高的擴散深度，將不再能保證用于有效的場停止所需的劑量。然而，用于補償這些損失的注入劑量的増加在有限的程度上是成功的，因為伴隨著劑量增加，Si晶格在具有離子注入的側(cè)面上越發(fā)非晶化，而且硒或其他硫族元素在受損晶體區(qū)域中形成非活性集群的趨勢支持并進ー步加劇了在這些情況下電學(xué)活性中心的損失。硒具有與取代物集成的Se原子或Se對的簡單和雙重干涉位置(simple anddouble interference positions)相關(guān)的四個分立能級。退火之后，在900° C以上的溫度下，對中心在DLTS (深能級瞬態(tài)譜)譜中幾乎完全消失，從而與250meV (對于單電荷中心)和496meV (對于雙電荷中心)的單個Se干擾位置相關(guān)的能級在譜中的導(dǎo)帶以下占優(yōu)勢。當(dāng)在高摻雜磷表面層中采用磷驅(qū)動向內(nèi)擴散以用于在垂直深度上形成具有很寬的最大值的拱形擴散分布時，特別建立了析出的相反導(dǎo)向機制(oppositely oriented mechanism ofsegregation)。該效應(yīng)可被用于調(diào)節(jié)向內(nèi)擴散達(dá)到盡可能深。在一種實施方式中，磷的向內(nèi)擴散是例如從POCL3或PH3摻雜源，或者從包括磷的另ー氣態(tài)化合物通過氣相來進行的。這樣做產(chǎn)生了磷的非常高的表面濃度，且因此自間隙原子可以讓晶格有效地過飽和。在另ー實施方式中，可執(zhí)行P注入來釋放自間隙原子。通過自間隙原子的注入，可以從可選的溝道停止區(qū)向內(nèi)推進硫族元素原子的區(qū) 域。在邊緣終端區(qū)形成的溝槽引起大部分等電位線遠(yuǎn)離襯底的橫向邊緣而朝向頂面彎曲。由于較高的n摻雜，逆行方向上的最外等電位線在外芯片區(qū)中被推回，而且用于SCZ的空間需求被橫向電場停止區(qū)中的減小的溝槽深度和顯著的穿通尺寸最小化。因此，可進ー步縮小邊緣終端區(qū)，而不會引起最外等電位線橫向穿透襯底的切割邊緣。若將可選的溝道停止単元配置在邊緣終端區(qū)中，該邊緣終端區(qū)通常但不一定包括高摻雜磷終止區(qū)，則可以在后續(xù)高溫步驟中使用硒(或其他硫族元素)的向內(nèi)擴散。在該情況下，磷邊緣層可(通過氧化物掩模)由PH3或POCl3的選擇性沉積，或者由(例如，通過抗蝕劑掩模)掩蔽住的離子注入來生成。圖7和圖8示出了在功率半導(dǎo)體器件的鄰近半導(dǎo)體襯底200的橫向邊緣202的邊緣終端區(qū)中形成硫族元素?fù)诫s原子區(qū)的實施方式。在通過抗蝕劑掩模并使用例如硼注入陽極區(qū)204之后，提供熱氧層206的生長，或者單獨進行例如TEOS掩模的氧化層的CVD沉積。在該情況下，可采用光學(xué)技術(shù)對用于可選的溝道停止區(qū)的區(qū)域?qū)嵤┛涛g，其后進行如圖7所示的Se (或其他硫族元素)的注入208。隨后配置磷區(qū)域。例如，如圖8所示，可通過掩模來沉積PH3或POCl3以在注入的硫族元素?fù)诫s原子212上形成含磷層210。之后，例如進行刻蝕，以在襯底200中形成溝槽214，其后進行向內(nèi)擴散(但相反的次序也是可以的)。對襯底200退火，以將硫族元素?fù)诫s原子212推動到如本文之前所述的期望深度。含磷層210可被用作n+溝道停止區(qū)，或被除去。還可進行Pt擴散，用于功率器件的動態(tài)行為的調(diào)節(jié)。還可進行進ー步處理，例如包括去除損傷、例如以夸脫方式在溝槽214的側(cè)壁216、218和底部220中注入硼，其后進行滲透、溝槽214的填充、平坦化、金屬化和鈍化。而后(例如，通過適當(dāng)?shù)谋【寄?對背面進行處理，以制造場停止區(qū)222、陰極224和金屬化層226。圖9示出了例如根據(jù)上述エ藝制造的功率ニ極管的實施方式。該ニ極管被設(shè)計為在1200V下應(yīng)用。半導(dǎo)體襯底200可以是具有53 Q ^cm的電阻率和125 iim的芯片厚度的n摻雜硅。具有約I IO17CnT3的表面濃度和約6 y m的結(jié)深度的有源器件區(qū)104中的p+摻雜的陽極228及相應(yīng)電極230位于襯底的頂面上?？蛇x的n+(或p+)摻雜的溝道停止區(qū)232被置于鄰近邊緣終端區(qū)106中的襯底200的外側(cè)橫向邊緣234的位置處?？删哂屑s3. 5 IO15CnT3的表面濃度和約2 y m的滲透深度的n+發(fā)射極224位于器件的背面。場停止區(qū)222可具有約I. 3* IO14CnT3的最大濃度和10 的滲透深度。可選的溝道停止區(qū)232橫向延伸在溝槽214的外側(cè)壁218與襯底200的橫向切割邊234之間。在該實施方式中，為了給諸如硒等的硫族元素?fù)诫s原子212的向內(nèi)擴散提供足夠的推動作用，溝道停止區(qū)232可具有彡I -IO19Cm-3的表面濃度。根據(jù)熱預(yù)算，溝道停止區(qū)232進入襯底200的垂直滲透深度可以在從0. 5 ii m到約5 ii m的范圍內(nèi)。阻斷電壓在器件的邊緣234處被可具有約60 ii m的寬度和約70 y m的深度的溝槽214吸收?？赏ㄟ^使用不同劑量的硼注入來配置溝槽214的側(cè)壁216、218和底部220，例如對內(nèi)側(cè)壁216進行p_摻雜、對底部220進行p摻雜以及對外側(cè)壁218進行p_摻雜。溝槽214可用例如具有e =3. 9的介電常數(shù)的材料來填充。
可通過相同的掩模對n+溝道停止區(qū)232進行磷沉積或注入，并且可與溝道停止區(qū)232 (如果需要的話，還有陽極區(qū))的向內(nèi)擴散一起預(yù)先進行Se (或其他硫族元素)的注入。采用如本文之前所述的這種類型的處理，Se的分布可具有非常高的滲透深度。在該情況下，對于約lOOym的Se擴散深度，也可實現(xiàn)相對很小的熱預(yù)算(例如在1000° C的溫度下，對于P沉積和滲透采用4. 5小時的總時長)。在數(shù)值模擬中，假定Se分布212的形狀在垂直深度上具有無橫向濃度梯度的高斯分布。就像溝道停止區(qū)232 —祥，Se (或其他硫族元素)原子212的區(qū)域從溝槽外側(cè)壁218橫向延伸至半導(dǎo)體襯底200的橫向邊緣234。如圖9所示，Se原子212的區(qū)域可具有與溝槽底部220大致相同的滲透深度dj，或者如圖10和圖11所示，可在垂直方向上延伸至溝槽底部220以下。圖9示出了在Se原子212的邊緣濃度相當(dāng)于約I IO15CnT3以及Se的滲透深度dj約為70iim的情況下等電位線的分布。這相當(dāng)于在y方向上積分和約3. 9 IO12CnT2的Se的表面劑量。結(jié)果，尤其是在頂面下方Se向內(nèi)深擴散的區(qū)域中，提供了對外側(cè)電位線的明顯推回。圖10示出了另ー實施方式，其具有較高的Se擴散深度dj (例如，IOOii m)但較小的Se邊緣濃度(例如，3 1014cm_3)。根據(jù)該實施方式的Se的劑量值約為2. 3 1012cm_2，小于圖9的實施方式。盡管有這種差異，對于橫向電位擴展而言，該結(jié)果甚至略微更好。在這兩種情況下，器件的阻斷能力保持在1830V不變。圖11示出了又ー實施方式，其具有襯底厚度的量級的Se的滲透深度dj。當(dāng)Se的滲透深度進ー步増大至150i!m (在該情況下，擴散的前端已經(jīng)超過了襯底的末端厚度)，并且Se的邊緣濃度再次約為I IO15CnT3時，等電位線的最終分布如圖11所示。在這些邊界條件下，可進ー步降低邊緣終端的尺寸要求，而不會對阻斷能力施加不利影響。相應(yīng)的劑量約為 8. 4 IO12CnT2。圖12示出了針對以下的橫向場邊界區(qū)中的垂直摻雜分布具有p摻雜的側(cè)壁和底部的邊緣終端溝槽和n+溝道停止區(qū)的常規(guī)器件(曲線A);圖9所示的功率半導(dǎo)體器件(曲線B);以及圖11所示的功率半導(dǎo)體器件(曲線C)。當(dāng)Se的邊緣濃度在150 iim的擴散深度處増大至3 -IO15Cm-3時，在溝槽底部的外邊緣處可能較早地發(fā)生雪崩擊穿。在該情況下，阻斷電壓降至1512V (見圖5)。盡管只是勉強實現(xiàn)了 SCZ的進ー步縮小，但關(guān)于阻斷電壓的損失是顯著的。因此，圖11的實施方式表示關(guān)于電壓阻斷能力的(近似)最佳的實施方式，當(dāng)然，這取決于具體的器件設(shè)計和實現(xiàn)。在邊緣終端區(qū)中提供硫族元素?fù)诫s區(qū)的實施方式允許從溝槽的外邊緣到襯底200的橫向側(cè)邊的橫向場區(qū)域的寬度從約70 u m減小至約20 u m,因此提供了邊緣終端區(qū)106的尺寸的明顯縮小，這對于溝槽邊緣的終端可能是有實質(zhì)意義的。上述劑量值根據(jù)的是對于具有I. 4 IO12CnT2的硅的擊穿電荷的2倍和6倍之間的仿真。圖13示出了邊緣終端區(qū)106的又ー實施方式，其中，用所謂的VLD (橫向摻雜變化)邊緣終端結(jié)構(gòu)300在橫向方向上對器件邊緣進行場耗散。VLD 300從有源器件區(qū)104橫向延伸至介于n+ (或P+)溝道停止區(qū)304與VLD 300之間的硫族元素?fù)诫s原子302的區(qū)域。因此，VLD 300通過硫族元素?fù)诫s原子302的區(qū)域和溝道停止區(qū)304與襯底308的橫向邊緣306隔開。鈍化層310配置在半導(dǎo)體襯底308的頂面312上。根據(jù)對于鈍化層310的在半導(dǎo)體表面上的摻雜比和表面邊界條件，在陰極316所處的襯底308的背面314上可能發(fā)生等電位線的逆行擴展。通過使用如本文之前所述的深Se (或其他硫族元素)擴散，可限制或完全消除該逆行擴展。場停止區(qū)318和金屬化物320也在背面314處。陽極322和相應(yīng)的電極324在有源器件區(qū)104中的頂面312處。
圖14示出了邊緣終端區(qū)106的又ー實施方式，其與圖13所示的實施方式類似，但引入了溝道停止區(qū)304以下的深n摻雜的橫向場邊界區(qū)326。通過減小VLD區(qū)300與溝道停止區(qū)304之間用于確保該器件的電壓阻斷能力所需的距離，深橫向場邊界區(qū)326允許進一步減小邊緣終端區(qū)106的尺寸。為便于描述，使用諸如“之下”、“以下”、“下部”、“之上”、“上部”等的空間關(guān)系術(shù)語來說明ー個元件相對于第二個元件的定位。這些術(shù)語g在涵蓋器件的除了附圖中描繪的方位之外的不同方位。此外，諸如“第一”、“第二”等的術(shù)語也被用于描述各種元件、區(qū)域、部分等，并且也無意要進行限定。通篇描述中，類似的術(shù)語涉及類似的元件。正如本文所使用的那樣，術(shù)語“具有”、“包含”、“包括”、“含有”等是開放式術(shù)語，其表示存在所述元件或特征，但不排除其他元件或特征。除非上下文明確指出，否則冠詞“ー個”、“ー種”和“該” g在包括復(fù)數(shù)以及単數(shù)。需要理解的是，除非具體注明，否則本文所述的各種實施方式的特征可相互組合。盡管本文已經(jīng)示出并描述了具體實施方式
，但本領(lǐng)域一般技術(shù)人員將會理解，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可用各種替換和/或等價實施來替代所示和所述的具體實施方式
。本申請g在涵蓋本文所討論的具體實施方式
的任何修改或變更。因此，本發(fā)明旨在僅由權(quán)利要求及其等價物來限定。
權(quán)利要求
1.一種功率半導(dǎo)體器件，包括 半導(dǎo)體襯底； 有源器件區(qū)，其置于所述半導(dǎo)體襯底中； 邊緣終端區(qū)，其置于所述有源器件區(qū)與所述半導(dǎo)體襯底的橫向邊緣之間的所述半導(dǎo)體襯底中；以及 溝槽，其置于所述邊緣終端區(qū)中，所述溝槽從所述半導(dǎo)體襯底的第一表面向所述半導(dǎo)體襯底的相対的第二表面延伸，所述溝槽具有內(nèi)側(cè)壁、外偵彳壁和底部，所述內(nèi)側(cè)壁比所述外側(cè)壁距所述半導(dǎo)體襯底的所述橫向邊緣更遠(yuǎn)，所述外側(cè)壁的上部被與所述溝槽的所述內(nèi)側(cè)壁和底部相反地?fù)诫s。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率半導(dǎo)體器件，還包括溝道停止區(qū)，其置于所述溝槽的所述外側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底的所述橫向邊緣之間的所述邊緣終端區(qū)中的所述半導(dǎo)體襯底的第一表面處，所述溝道停止區(qū)具有與所述溝槽外側(cè)壁的所述上部相同的摻雜類型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述溝道停止區(qū)和所述溝槽外側(cè)壁的所述上部被n型摻雜，并且所述溝槽的所述內(nèi)側(cè)壁和底部被p型摻雜。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述半導(dǎo)體襯底小于200iim厚，并且所述溝槽從所述半導(dǎo)體襯底的所述第一表面延伸至不超過所述半導(dǎo)體襯底的厚度的2/3的深度。
5.一種功率半導(dǎo)體器件的制造方法，包括 在半導(dǎo)體襯底中形成有源器件區(qū)，并在所述有源器件區(qū)與所述半導(dǎo)體襯底的橫向邊緣之間形成邊緣終端區(qū)； 在所述邊緣終端區(qū)中形成溝槽，所述溝槽從所述半導(dǎo)體襯底的第一表面向所述半導(dǎo)體襯底的相対的第二表面延伸，所述溝槽具有內(nèi)側(cè)壁、外側(cè)壁和底部，所述內(nèi)側(cè)壁比所述外側(cè)壁距所述半導(dǎo)體襯底的所述橫向邊緣更遠(yuǎn)；以及 與所述溝槽的所述內(nèi)側(cè)壁和底部相反地?fù)诫s所述外側(cè)壁的上部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括在所述溝槽的所述外側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底的所述橫向邊緣之間的所述邊緣終端區(qū)中的所述半導(dǎo)體襯底的所述第一表面處形成溝道停止區(qū)，所述溝道停止區(qū)具有與所述溝槽外側(cè)壁的所述上部相同的摻雜類型。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，包括 n型摻雜所述溝槽外側(cè)壁的所述上部；以及 P型摻雜置于所述溝槽外側(cè)壁的所述上部以下的所述溝槽外側(cè)壁的下部、所述溝槽的所述內(nèi)側(cè)壁和所述底部。
8.—種功率半導(dǎo)體器件，包括 半導(dǎo)體襯底； 有源器件區(qū)，其置于所述半導(dǎo)體襯底中； 邊緣終端區(qū)，其在所述半導(dǎo)體襯底中與所述有源器件區(qū)向外橫向隔開； 第一溝槽，其置于所述邊緣終端區(qū)中，并具有內(nèi)側(cè)壁、外側(cè)壁和底部，所述內(nèi)側(cè)壁比所述外側(cè)壁離所述有源器件區(qū)更近；以及 第二溝槽，在所述邊緣終端區(qū)中與所述第一溝槽向外橫向隔開，所述第二溝槽比所述第一溝槽向所述半導(dǎo)體襯底中延伸得更深，并具有外側(cè)面向所述第一溝槽的所述外側(cè)壁的且被與所述第一溝槽的所述內(nèi)側(cè)壁和底部相反地?fù)诫s的側(cè)壁。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述第二溝槽還包括鄰近所述側(cè)壁的多晶硅。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率半導(dǎo)體器件，還包括溝道停止區(qū)，其置于在所述第一溝槽的所述外側(cè)壁與所述第二溝槽的所述側(cè)壁之間的所述半導(dǎo)體襯底的第一表面處，所述溝道停止區(qū)具有與所述第二溝槽的所述側(cè)壁相同的摻雜類型。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述第二溝槽是閉合溝槽，其中，所述第二溝槽在所有側(cè)上被所述半導(dǎo)體襯底橫向包括。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述第二溝槽是開放溝槽，其中，所述半導(dǎo)體襯底在面對所述第二溝槽的所述側(cè)壁的區(qū)域中未橫向包括所述第二溝槽。
13.一種功率半導(dǎo)體器件的制造方法，包括 在半導(dǎo)體襯底中形成有源器件區(qū)，并形成與所述有源器件區(qū)向外橫向隔開的邊緣終端區(qū)； 在所述邊緣終端區(qū)中形成第一溝槽，所述第一溝槽具有內(nèi)側(cè)壁、外側(cè)壁和底部，所述內(nèi)側(cè)壁比所述外側(cè)壁離所述有源器件區(qū)更近； 在所述邊緣終端區(qū)中形成與所述第一溝槽向外橫向隔開的第二溝槽，所述第二溝槽比所述第一溝槽向所述半導(dǎo)體襯底中延伸得更深，并具有外側(cè)面向所述第一溝槽的所述外側(cè)壁的側(cè)壁；以及 與所述第一溝槽的所述內(nèi)側(cè)壁和底部相反地?fù)诫s所述第二溝槽的所述側(cè)壁。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括在所述第一溝槽的所述外側(cè)壁與所述第二溝槽的所述側(cè)壁之間的所述半導(dǎo)體襯底的第一表面處形成溝道停止區(qū)，所述溝道停止區(qū)具有與所述第二溝槽的所述側(cè)壁相同的摻雜類型。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括切割所述半導(dǎo)體襯底，使得所述功率半導(dǎo)體器件與其他功率半導(dǎo)體器件物理上分離，并且所述第二溝槽在所有側(cè)上被所述半導(dǎo)體襯底橫向包括。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括通過所述第二溝槽切割所述半導(dǎo)體襯底，使得所述功率半導(dǎo)體器件與其他功率半導(dǎo)體器件物理上分離，并且所述第二溝槽在面對所述第二溝槽的所述側(cè)壁的區(qū)域中未被所述半導(dǎo)體襯底橫向包括。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，形成所述第二溝槽包括 在所述半導(dǎo)體襯底中刻蝕所述第二溝槽； 在所述第二溝槽中沉積磷玻璃； 從所述磷玻璃向所述第二溝槽的所述側(cè)壁中擴散磷； 從所述第二溝槽除去所述磷玻璃；以及 填充所述第二溝槽。
18.—種功率半導(dǎo)體器件，包括 半導(dǎo)體襯底； 有源器件區(qū)，其置于所述半導(dǎo)體襯底中； 邊緣終端區(qū)，其置于所述有源器件區(qū)與所述半導(dǎo)體襯底的橫向邊緣之間的所述半導(dǎo)體襯底中；以及硫族元素?fù)诫s原子區(qū)，其置于鄰近所述半導(dǎo)體襯底的所述橫向邊緣的所述邊緣終端區(qū)中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述硫族元素?fù)诫s原子區(qū)在所述半導(dǎo)體襯底中延伸至至少100 u m的深度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述硫族元素?fù)诫s原子區(qū)具有3X IOcnT3以下的表面濃度。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述硫族元素?fù)诫s原子區(qū)從所述半導(dǎo)體襯底的第一表面延伸至置于所述半導(dǎo)體襯底的相対的第二表面處的摻雜區(qū)。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的功率半導(dǎo)體器件，還包括溝槽，其置于所述邊緣終端區(qū)中，并具有內(nèi)側(cè)壁、外偵彳壁和底部，所述內(nèi)側(cè)壁比所述外側(cè)壁距所述半導(dǎo)體襯底的所述橫向邊緣更遠(yuǎn)，并且其中，所述硫族元素?fù)诫s原子區(qū)介于所述溝槽與所述橫向邊緣之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述硫族元素?fù)诫s原子區(qū)在所述半導(dǎo)體襯底中延伸至所述溝槽的所述底部以下的深度。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述溝槽的側(cè)壁和底部被與所述硫族元素?fù)诫s原子區(qū)相反地?fù)诫s。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的功率半導(dǎo)體器件，還包括溝道停止區(qū)，其置于所述硫族元素?fù)诫s原子區(qū)上方，所述溝道停止區(qū)具有與所述硫族元素?fù)诫s原子區(qū)相同的摻雜類型。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的功率半導(dǎo)體器件，還包括具有可變橫向摻雜濃度的摻雜區(qū)，所述摻雜區(qū)從所述有源器件區(qū)橫向延伸至所述硫族元素?fù)诫s原子區(qū)，使得所述摻雜區(qū)通過所述硫族元素?fù)诫s原子區(qū)與所述半導(dǎo)體襯底的所述橫向邊緣隔開。
27.—種功率半導(dǎo)體器件的制造方法，包括 在半導(dǎo)體襯底中形成有源器件區(qū)； 在所述有源器件區(qū)與所述半導(dǎo)體襯底的橫向邊緣之間形成邊緣終端區(qū)；以及 在鄰近所述半導(dǎo)體襯底的所述橫向邊緣的所述邊緣終端區(qū)中形成硫族元素?fù)诫s原子區(qū)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括在所述邊緣終端區(qū)中形成溝槽，所述溝槽具有內(nèi)側(cè)壁、外側(cè)壁和底部，所述內(nèi)側(cè)壁比所述外側(cè)壁距所述半導(dǎo)體襯底的所述橫向邊緣更遠(yuǎn)，所述硫族元素?fù)诫s原子區(qū)介于所述溝槽與所述橫向邊緣之間。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，還包括與所述硫族元素?fù)诫s原子區(qū)相反地?fù)诫s所述溝槽的側(cè)壁和底部。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括在所述硫族元素?fù)诫s原子區(qū)上方形成溝道停止區(qū)，所述溝道停止區(qū)具有與所述硫族元素?fù)诫s原子區(qū)相同的摻雜類型。
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括形成具有可變橫向摻雜濃度的摻雜區(qū)，所述摻雜區(qū)從所述有源器件區(qū)橫向延伸至所述硫族元素?fù)诫s原子區(qū)，使得所述摻雜區(qū)通過所述硫族元素?fù)诫s原子區(qū)與所述半導(dǎo)體襯底的所述橫向邊緣隔開。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，形成所述硫族元素?fù)诫s原子區(qū)包括 向所述邊緣終端區(qū)中的所述半導(dǎo)體襯底的第一表面中注入硫族元素原子； 在注入所述硫族元素原子后，在所述邊緣終端區(qū)中的所述半導(dǎo)體襯底的所述第一表面處施加應(yīng)カ；以及將所述半導(dǎo)體襯 底退火。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有高阻斷電壓能力的功率半導(dǎo)體器件，包括有源器件區(qū)，其置于半導(dǎo)體襯底中；邊緣終端區(qū)，其置于有源器件區(qū)與半導(dǎo)體襯底的橫向邊緣之間的半導(dǎo)體襯底中；以及溝槽，其置于邊緣終端區(qū)中，從半導(dǎo)體襯底的第一表面向半導(dǎo)體襯底的相對的第二表面延伸。溝槽具有內(nèi)側(cè)壁、外側(cè)壁和底部。內(nèi)側(cè)壁比外側(cè)壁與半導(dǎo)體襯底的橫向邊緣距離更遠(yuǎn)，并且外側(cè)壁的上部與溝槽的內(nèi)側(cè)壁和底部相反地被摻雜，以增大阻斷電壓能力?？商峁┊a(chǎn)生高阻斷電壓能力的其他結(jié)構(gòu)，諸如置于邊緣終端區(qū)中的第二溝槽或硫族元素?fù)诫s原子區(qū)。
文檔編號H01L29/78GK102810566SQ20121018214
公開日2012年12月5日 申請日期2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
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