一種功率半導(dǎo)體器件及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種功率半導(dǎo)體器件及其制備方法，該器件包括：基底，該基底具有一個(gè)表面和另一個(gè)表面并且由第一導(dǎo)電型漂移層形成，第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層，該第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層在所述基底的一個(gè)表面上形成并具有比所述第一導(dǎo)電型漂移層更高的濃度，以及形成的溝槽以便從包括第二導(dǎo)電型阱層的所述基底的一個(gè)表面沿厚度方向穿過所述第二導(dǎo)電型阱層和所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層。本發(fā)明提供的功率半導(dǎo)體器件能夠使電導(dǎo)率調(diào)變形狀最大化。
【專利說明】一種功率半導(dǎo)體器件及其制備方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2012年8月30日向韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的，名稱為“功率半導(dǎo)體器件及其制備方法”的韓國(guó)專利申請(qǐng)N0.10-2012-0095649的優(yōu)先權(quán)，在此通過引用將其全部?jī)?nèi)容合并于本申請(qǐng)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種功率半導(dǎo)體器件(power semiconductor device)及其制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0004]最近，隨著各種形式的包括專利文獻(xiàn)I中公開的絕緣柵雙極晶體管(insulatedgate bipolar transistor, IGBT)的絕緣柵雙極晶體管器件的重大進(jìn)展,應(yīng)用已經(jīng)廣泛地使用于大規(guī)模工業(yè)和電動(dòng)車以及家用電器。
[0005]IGBT器件的最大優(yōu)點(diǎn)是IGBT器件表現(xiàn)出不像金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的雙極操作，其中該雙極操作產(chǎn)生電導(dǎo)率調(diào)變現(xiàn)象以在IGBT器件接通操作時(shí)降低取決于晶片原材料的串聯(lián)電阻，使得與高耐壓和高電流產(chǎn)品有關(guān)的傳導(dǎo)損耗與MOSFET相比顯著降低，從而使降低功率損耗成為可能。
[0006]因此，按照IGBT技術(shù)的最近趨勢(shì)，已經(jīng)開發(fā)了能夠使電導(dǎo)率調(diào)變形狀最大化的技術(shù)。最終，主要使用了積累空穴載體的技術(shù)。通過從P-收集層的空穴注射產(chǎn)生空穴載體并逐漸向發(fā)射層減少空穴載體，使得向發(fā)射層增加傳導(dǎo)損耗的比例。
[0007]為了解決此問題，已經(jīng)應(yīng)用了減少溝槽至成為空穴載體的最終移動(dòng)途徑的溝槽(MESA)區(qū)域的寬度，以限制空穴載體移動(dòng)的技術(shù)。
[0008][現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]
[0009][專利文獻(xiàn)]
[0010](專利文獻(xiàn))US2011-0180813 A

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明致力于提供一種能夠使電導(dǎo)率調(diào)變形狀最大化的功率半導(dǎo)體器件及其制備方法。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，提供了制造功率半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括:制備具有一個(gè)表面和另一個(gè)表面并且由第一導(dǎo)電型漂移層(conductive type driftlayer)形成的基底(base substrate);在所述基底的一個(gè)表面上形成用于形成溝槽的開口部(open part)的防蝕涂層；從所述基底的一個(gè)表面沿厚度方向形成相應(yīng)于所述開口部的主溝槽；在所述主溝槽上進(jìn)行離子注射和熱擴(kuò)散以形成具有比所述第一導(dǎo)電漂移層的濃度更高的濃度的第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層；以及形成從所述主溝槽的底表面延伸到所述厚度方向并穿過所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層的次溝槽，其中，根據(jù)所述離子注射，所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層的雜質(zhì)摻雜剖面(impurity doping profile)的峰點(diǎn)設(shè)置在所述基底的一個(gè)表面和所述次溝槽的底表面之間。
[0013]基于所述主溝槽和次溝槽在所述主溝槽和次溝槽的兩側(cè)的每一側(cè)將所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層形成為半圓形。
[0014]所述方法還可以包括，在形成所述次溝槽之后，除去所述防蝕涂層。
[0015]所述方法還可以包括:在除去所述防蝕涂層之后，在所述基底的一個(gè)表面以及所述主溝槽和次溝槽的內(nèi)壁上形成第一絕緣膜；在所述主溝槽和次溝槽內(nèi)形成第一電極；和在所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層上形成第二導(dǎo)電型講層(second conductive type well layer)。
[0016]所述第一導(dǎo)電型可以是N-型，所述第二導(dǎo)電型可以是P-型。
[0017]所述方法還可以包括:在除去所述防蝕涂層之后并在形成所述絕緣膜之前，在所述基底以及所述主溝槽和次溝槽的內(nèi)壁上形成第二絕緣膜；以及除去所述第二絕緣膜。
[0018]所述第一絕緣膜可以為柵氧化物膜(gate oxide film)和犧牲氧化物膜(sacrificial oxide film)。
[0019]所述方法還可以包括:在形成所述第二導(dǎo)電型阱層之后，在所述第二導(dǎo)電型阱層上和在多個(gè)主溝槽和次溝槽的兩側(cè)的外壁的每一側(cè)上形成第二電極區(qū)域；在所述第二導(dǎo)電型講層上和所述第二電極區(qū)域之間形成第二導(dǎo)電型體區(qū)域(second conductive type bodyregion)，所述第二導(dǎo)電型體區(qū)域具有比所述第二導(dǎo)電型阱層的濃度更高的濃度；在所述基底的一個(gè)表面內(nèi)的所述主溝槽上形成第三絕緣層，以便接觸所述第一絕緣膜和所述第一電極；以及在所述基底的一個(gè)表面以及所述第三絕緣膜的一個(gè)表面上形成第二電極，其中所述主溝槽和次溝槽為多個(gè)。
[0020]所述方法還可以包括，在形成所述第二電極之后，基于所述基底的厚度方向，在所述第一導(dǎo)電型漂移層的底表面上形成第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體基板(substrate )。
[0021]所述第二電極區(qū)域可以是第一導(dǎo)電型發(fā)射區(qū)域，并且所述第二電極可以是發(fā)射電極。
[0022]根據(jù)所述離子注射，基于所述功率半導(dǎo)體器件的厚度方向，所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層的雜質(zhì)摻雜剖面的峰點(diǎn)可以是設(shè)置在低于所述第二導(dǎo)電型阱層的區(qū)域與次溝槽的底表面之間。
[0023]在所述防蝕涂層的形成中，所述防蝕涂層可以是由氧化物材料制成。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式，提供的功率半導(dǎo)體器件包括:具有一個(gè)表面和另一個(gè)表面并由第一導(dǎo)電型漂移層形成的基底；
[0025]在所述基底的另一個(gè)表面上形成的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體基板；
[0026]在所述基底的一個(gè)表面上形成并具有比第一導(dǎo)電型漂移層更高的濃度的第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層；
[0027]在所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層上形成的第二導(dǎo)電型阱層；
[0028]形成的溝槽，以便從包括了所述第二導(dǎo)電型阱層的所述基底的一個(gè)表面沿厚度方向穿過所述第二導(dǎo)電型阱層和第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層；
[0029]在所述基底的一個(gè)表面和所述溝槽的內(nèi)部上形成的第一絕緣膜；以及
[0030]在所述溝槽中形成的第一電極，
[0031]其中所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層的雜質(zhì)摻雜剖面的峰點(diǎn)設(shè)置在低于所述第二導(dǎo)電型阱層的區(qū)域與所述溝槽的底表面之間。[0032]所述第一導(dǎo)電型可以是N-型，所述第二導(dǎo)電型可以是P-型。
[0033]在基于所述溝槽的所述溝槽的兩側(cè)的每一側(cè)可以將所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層形成為半圓形。
[0034]所述第一絕緣膜可以是柵氧化物膜。
[0035]所述功率半導(dǎo)體器件還可以包括:在所述第二導(dǎo)電型阱層和多個(gè)溝槽的兩側(cè)的外壁的每一側(cè)上形成的第二電極區(qū)域；在所述第二導(dǎo)電型阱層上和在所述第二電極區(qū)域之間形成并且具有比所述第二導(dǎo)電型阱層的濃度更高的濃度的第二導(dǎo)電型體區(qū)域；在所述基底的一個(gè)表面的溝槽上形成，以便接觸所述第一絕緣膜和所述第一電極的第三絕緣膜；以及在所述基底的一個(gè)表面以及所述第三絕緣膜上形成的第二電極，其中所述溝槽為多個(gè)。
[0036]所述第二電極區(qū)域可以是第一導(dǎo)電型發(fā)射區(qū)域，并且所述第二電極可以是發(fā)射電極。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說明將更清楚地理解本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0038]圖1-6為依次顯示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的制造功率半導(dǎo)體器件的方法的過程的橫截面圖；和
[0039]圖7為顯示基于圖6的半導(dǎo)體器件的A-A’線的每個(gè)區(qū)域的摻雜剖面的曲線。
[0040]附圖標(biāo)記說明
[0041]10防蝕涂層100功率半導(dǎo)體器件
[0042]110第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體基板 120第一導(dǎo)電型漂移層
[0043]130溝槽130a主溝槽
[0044]130b次溝槽140第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層
[0045]150第二絕緣膜160第一絕緣膜
[0046]165第一電極170第二導(dǎo)電型阱層
[0047]180第二導(dǎo)電型體區(qū)190第二電極區(qū)域
[0048]191第三絕緣膜193第二電極
【具體實(shí)施方式】
[0049]從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說明將更清楚地理解本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。在所有附圖中，使用同樣的附圖標(biāo)記代表同樣或相似的部件，并忽略它們的多余描述。而且，在下面的描述中，使用術(shù)語“第一”、“第二”、“一側(cè)”、“另一側(cè)”等從其他部件中區(qū)分出特定的部件，但是這些部件的配置不應(yīng)解釋為限于所述術(shù)語。而且，在本發(fā)明的描述中，當(dāng)確定相關(guān)技術(shù)的詳細(xì)描述會(huì)混淆本發(fā)明的主旨時(shí)，將省略它們的描述。
[0050]下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
[0051]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中公開的功率半導(dǎo)體器件代表絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。然而，本發(fā)明并不限于此。
[0052]制造功率半導(dǎo)體器 件的方法
[0053]圖1-6為依次顯示根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式的制造功率半導(dǎo)體器件的方法的過程的橫截面圖，并且圖7為顯示基于圖6的半導(dǎo)體器件的A-A’線的每一側(cè)區(qū)域的摻雜剖面的曲線。
[0054]首先，參考圖1，可以制備具有一個(gè)表面和另一個(gè)表面并由第一導(dǎo)電型漂移層120形成的基底。
[0055]在此情況中，所述第一導(dǎo)電型可以是N-型，并且所述第一導(dǎo)電型漂移層120可以是N-漂移層，但是本發(fā)明并不限于此。
[0056]其次，參考圖1，可以在所述基底的一個(gè)表面上形成用于形成溝槽的具有開口部的防蝕涂層10。
[0057]所述防蝕涂層10可以是由氧化物材料制成。
[0058]由于所述防蝕涂層10由氧化物材料制成，能夠依次進(jìn)行離子注射過程和熱擴(kuò)散過程。
[0059]而且，由于所述防蝕涂層10由氧化物材料制成，可以使用單個(gè)防蝕涂層10加工所有的所述主溝槽130a和次溝槽130b。
[0060]其次，參考圖1，從所述基底的一個(gè)表面沿厚度方向可以形成對(duì)應(yīng)于所述開口部的所述主溝槽130a。
[0061]其次，參考圖2和3，在所述主溝槽130a上進(jìn)行所述離子注射過程和熱擴(kuò)散過程，從而能夠形成具有比所述第一導(dǎo)電型漂移層120的濃度更高的濃度的第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層140。
[0062]在此情況中，所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層140可以是NO-型擴(kuò)散層，具有比所述第一導(dǎo)電型漂移層120的N-型的濃度更高的濃度，但是本發(fā)明并不限于此。
[0063]其次，參考圖3，可以形成第二溝槽130b，以便從所述主溝槽130a的底表面沿厚度方向延伸并且穿過所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層140。
[0064]S卩，如圖3中所示，所述溝槽130可以通過進(jìn)行兩次所述溝槽加工形成。
[0065]而且，根據(jù)上述離子注射的所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層140的雜質(zhì)摻雜剖面的峰點(diǎn)可以設(shè)置在所述基底的一個(gè)表面和所述次溝槽130b的底表面之間的區(qū)域。
[0066]更具體地，根據(jù)上述離子注射的所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層140的雜質(zhì)摻雜剖面的峰點(diǎn)(在圖3-5的所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層140和圖7中的I (掩埋空穴積累(BHA)峰濃度)的區(qū)域中顯示最濃的摻雜濃度的區(qū)域)可以基于功率半導(dǎo)體器件厚度方向設(shè)置在低于第二導(dǎo)電型阱層170 (見圖6)的區(qū)域與所述次溝槽130b的底表面之間。
[0067]圖7是顯示基于圖6功率半導(dǎo)體器件的A-A’線的每個(gè)區(qū)域的雜質(zhì)摻雜濃度的剖面的曲線，顯示了每個(gè)區(qū)域的N-型的摻雜濃度、每個(gè)區(qū)域的P-型的摻雜濃度，以及每個(gè)區(qū)域的凈摻雜(net doping)。
[0068]在此情況中，由于是所述I區(qū)域的所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層140的雜質(zhì)摻雜濃度的峰點(diǎn)基于所述功率半導(dǎo)體器件的厚度以預(yù)定距離形成于與第二導(dǎo)電型阱層170相隔離的點(diǎn)上，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，盡管在操作器件時(shí)低飽和電壓(Vce (sat))的降低，所述功率半導(dǎo)體器件(特別是，絕緣柵雙極晶體管(IGBT))可以減少閾值電壓(Vth)的變化。
[0069]本文中，低飽和電壓的降低意味著所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層140的濃度的增加。
[0070]S卩，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，相比于限制空穴載體移動(dòng)的現(xiàn)有技術(shù)，在所述功率半導(dǎo)體器件100中注射更高濃度的雜質(zhì)，從而能夠增加功率半導(dǎo)體器件的切換速度并改善該器件的整體操作。
[0071]與此相關(guān)，在形成所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層140的過程中被認(rèn)為在注射離子時(shí)雜質(zhì)摻雜濃度的峰點(diǎn)低于所述第二導(dǎo)電型阱層170 (見圖6)形成并且不偏離所述次溝槽130b的底表面。
[0072]如圖3中所示，基于所述主溝槽和次溝槽130可以在所述主溝槽130a和次溝槽130b (下文，稱為130)的兩側(cè)的每一側(cè)將所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層140形成為半圓形。
[0073]更具體地，如圖2中所示，圍繞所述主溝槽130a的底表面以環(huán)形或橢圓形(除所述主溝槽區(qū)域之外)形成的每個(gè)所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層140可以通過所述次溝槽130b的加工形成為半圓形。
[0074]其次，如圖4中所示可以除去所述防蝕涂層10。
[0075]其次，如圖5中所示，在所述基底的一個(gè)表面以及所述主溝槽和次溝槽130的內(nèi)壁上可以形成第一絕緣膜160。
[0076]本文中，所述第一絕緣膜160可以是柵氧化物膜，但不限于此。
[0077]其次，如圖6中所示，在所述主溝槽和次溝槽130內(nèi)可以形成第一電極165，以及在所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層140上可以形成第二導(dǎo)電型阱層170。
[0078]本文中，所述第一和第二導(dǎo)電型可以分別為N-型和P-型，但不限于此。
[0079]參考圖6，所述第二導(dǎo)電型阱層170可以是P-型阱層。
[0080]此外，所述第一電極165可以是柵電極，但不限于此。
[0081]同時(shí)，如圖3和4中所示，在除去所述防蝕涂層10之后和形成所述絕緣膜160之前，在所述基底以及所述主溝槽和次溝槽130的內(nèi)壁上可以形成第二絕緣膜150，并隨后除去第二絕緣膜150。
[0082]本文中，所述第二絕緣膜150可以為犧牲氧化物膜。
[0083]形成和除去所述犧牲氧化物膜的過程，是溫和地打磨所述主溝槽和次溝槽130區(qū)域的過程，是用于溫和地處理損壞如會(huì)在加工溝槽產(chǎn)生的裂痕和最小化隨后可能發(fā)生的缺陷的過程。
[0084]如圖6中所示，所述主或此溝槽130可以是多個(gè)。
[0085]參考圖6，制造功率半導(dǎo)體器件的方法可以包括:形成所述第二導(dǎo)電型阱層170之后，在所述第二導(dǎo)電型阱層170和多個(gè)主溝槽和次溝槽130的兩側(cè)外壁的每一側(cè)上形成第二電極區(qū)域190，在所述第二導(dǎo)電型阱層170上和所述第二電極區(qū)域190之間形成第二導(dǎo)電型體區(qū)域180，所述第二導(dǎo)電型體區(qū)域180具有比所述第二導(dǎo)電型阱層170的濃度更高的濃度，在所述基底的一個(gè)表面中的主溝槽130a上形成第三絕緣膜191以便接觸第一絕緣膜160和第一電極165,以及在所述基底的一個(gè)表面上和所述第三絕緣膜191的一個(gè)表面上形成第二電極193。
[0086]如上所描述的，所述第二電極區(qū)域190和第二電極193可以分別是第一導(dǎo)電型發(fā)射區(qū)域和發(fā)射電極，但不限于此。
[0087]而且，所述第二電極區(qū)域190和所述第二導(dǎo)電型體區(qū)域180可以分別是具有比所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層140的NO型的濃度更高的濃度的N+型和具有比所述第二導(dǎo)電型阱層170濃度更高的濃度的P+型，但不限于此。
[0088]如圖6中所示，所述第二電極區(qū)域190可以是多個(gè)并形成為相互隔離。[0089]其次，如圖6中所示，基于所述基底的厚度方向在所述第一導(dǎo)電型漂移層120的底表面上可以形成第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體基板110。
[0090]所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體基板110可以是由硅晶片形成的，但不限于此。
[0091]功率半導(dǎo)體器件
[0092]圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施方式的功率半導(dǎo)體器件配置的視圖。
[0093]本文中，將參考依次顯示根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式的制造功率半導(dǎo)體器件的方法的過程的橫截面圖的圖1-5和顯示基于圖6的半導(dǎo)體器件的A-A’線的每個(gè)區(qū)域的摻雜剖面的曲線的圖7描述所述功率半導(dǎo)體器件。
[0094]如圖6中所不,所述功率半導(dǎo)體器件100可以包括:具有一個(gè)表面和另一個(gè)表面并且由第一導(dǎo)電型漂移層120形成的基底；在所述基底的另一個(gè)表面上形成的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體基板110 ;在所述基底的一個(gè)表面上形成并具有比所述第一導(dǎo)電型漂移層120的濃度更高的濃度的第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層140 ;在所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層140上形成的第二導(dǎo)電型阱層170 ;形成溝槽(圖3中130)以便從包括所述第二導(dǎo)電型阱層170的所述基底的一個(gè)表面沿厚度方向穿過所述第二導(dǎo)電型阱層170和所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層140 ;在所述基底的一個(gè)表面和所述溝槽130的內(nèi)壁上形成的第一絕緣膜160 (見圖5);以及在所述溝槽130中形成的第一電極165。
[0095]本文中，可以在低于所述第二導(dǎo)電型阱層170的區(qū)域與所述溝槽130底表面之間設(shè)置所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層140的雜質(zhì)摻雜剖面的峰點(diǎn)(圖7中I)。
[0096]而且，所述第一和第二導(dǎo)電型可以是N-型和P-型，但不限于此。
[0097]而且，如圖3-6中所示，基于溝槽130在溝槽130的兩側(cè)的每一側(cè)可以將所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層140形成為半圓形。
[0098]而且，所述第一絕緣膜160可以是柵氧化物膜。
[0099]同時(shí)，如圖6中所示，所述溝槽130 (圖3中130)可以是多個(gè)。
[0100]所述功率半導(dǎo)體器件100還可以包括:在所述第二導(dǎo)電型阱層170和多個(gè)溝槽130的兩側(cè)的外壁的每一側(cè)上形成的第二電極區(qū)域190 ;在所述第二導(dǎo)電型阱層170上和所述第二電極區(qū)域190之間形成并具有比所述第二導(dǎo)電型阱層170的濃度更高的濃度的第二導(dǎo)電型體區(qū)域180 ;在所述基底的一個(gè)表面的溝槽130上形成，以便接觸所述第一絕緣膜160和所述第一電極165第三絕緣膜191的；以及在所述基底的一個(gè)表面和所述第三絕緣膜191上形成的第二電極193。
[0101]所述第二電極區(qū)域190可以是第一導(dǎo)電型發(fā)射層，而且所述第二電極193可以是發(fā)生電極。
[0102]盡管沒有顯示，但所述功率半導(dǎo)體器件100可以包括第三電極(未顯示)，該第三電極在所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體基板110的底表面形成。所述第三電極可以是集電極(collector electrode)而且所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體基板110可以是作為集電極區(qū)域操作。
[0103]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，在所述功率半導(dǎo)體器件100中，由于形成具有比所述第一導(dǎo)電型漂移層120的濃度更高的濃度的所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層140，而且所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層140的雜質(zhì)摻雜區(qū)域的峰點(diǎn)設(shè)置在低于所述第二導(dǎo)電型阱層170的區(qū)域與所述次溝槽130的底表面之間，即使向所述功率半導(dǎo)體器件100應(yīng)用同樣的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)濃度，根據(jù)本發(fā)明所述功率半導(dǎo)體器件可以具有比根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的功率半導(dǎo)體器件較低的電壓(Vce (sat))。
[0104]由于上述的結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式，在所述功率半導(dǎo)體器件100中，由于所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層140的雜質(zhì)摻雜剖面的峰點(diǎn)形成為與所述第二導(dǎo)電型阱層170相隔，相比現(xiàn)有技術(shù)發(fā)生大量空穴積累，從而能夠?qū)崿F(xiàn)出色的特征。
[0105]而且，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式，在所述功率半導(dǎo)體器件100中，由于隨著所述第一導(dǎo)電型雜質(zhì)摻雜濃度的增加閾值電壓的變化小，從而在形成所述功率半導(dǎo)體器件100中改進(jìn)了設(shè)計(jì)的自由度。
[0106]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式，以功率半導(dǎo)體器件及其制造方法，在限制空穴載體移動(dòng)的所述第一導(dǎo)電型漂移層和所述第二阱層之間形成具有比所述第一導(dǎo)電型漂移層的濃度更高的濃度的所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層，從而能夠降低所述功率半導(dǎo)體器件的傳導(dǎo)損耗。
[0107]而且，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)用所述次溝槽加工使得所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層的雜質(zhì)摻雜剖面的峰點(diǎn)與所述第二導(dǎo)電型阱層相隔形成，從而能夠減少在操作包括絕緣柵雙極晶體管(IGBT)器件的功率半導(dǎo)體器件時(shí)閾值電壓中的變化。
[0108]盡管出于解釋說明的目的已經(jīng)公開了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是應(yīng)理解為本發(fā)明不限于此，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解各種不偏離本發(fā)明的范圍和主旨的修改、增加和替代是可能的。
[0109]相應(yīng)地，任何和所有修改、變化或等效安排應(yīng)考慮進(jìn)本發(fā)明的范圍，并且本發(fā)明的詳細(xì)范圍將通過隨附的權(quán)利要求書公開。
【權(quán)利要求】
1.一種制造功率半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括: 制備具有一個(gè)表面和另一個(gè)表面并且由第一導(dǎo)電型漂移層形成的基底； 在所述基底的一個(gè)表面上形成具有用于形成溝槽的開口部的防蝕涂層； 從所述基底的一個(gè)表面沿厚度方向形成相應(yīng)于所述開口部的主溝槽； 在所述主溝槽上進(jìn)行離子注射和熱擴(kuò)散以形成具有比所述第一導(dǎo)電漂移層的濃度更高的濃度的第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層；以及 形成從所述主溝槽的底表面延伸到所述厚度方向并穿過所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層的次溝槽， 其中，根據(jù)所述離子注射，所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層的雜質(zhì)摻雜剖面的峰點(diǎn)設(shè)置在所述基底的一個(gè)表面和所述次溝槽的底表面之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，基于所述主溝槽和次溝槽在所述主溝槽和次溝槽的兩側(cè)的每一側(cè)，將所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層形成為半圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括在形成所述次溝槽之后，除去所述防蝕涂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述方法還包括:在除去所述防蝕涂層之后， 在所述基底的一個(gè)表面以及所述主溝槽和次溝槽的內(nèi)壁上形成第一絕緣膜； 在所述主溝槽和次溝槽內(nèi)形成第一電極；和 在所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層上形成第二導(dǎo)電型阱層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第一導(dǎo)電型是N-型，并且所述第二導(dǎo)電型是P-型。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述方法，其中，所述方法還包括:在除去所述防蝕涂層之后并在形成所述絕緣膜之前， 在所述基底以及所述主溝槽和次溝槽的內(nèi)壁上形成第二絕緣膜；和 除去所述第二絕緣膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述第一絕緣膜為柵氧化物膜，并且所述第二絕緣膜為犧牲氧化物膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述方法還包括:在形成所述第二導(dǎo)電型阱層之后， 在所述第二導(dǎo)電型阱層上和在多個(gè)主溝槽和次溝槽的兩側(cè)的外壁的每一側(cè)上形成第二電極區(qū)域； 在所述第二導(dǎo)電型阱層上和所述第二電極區(qū)域之間形成第二導(dǎo)電型體區(qū)域，所述第二導(dǎo)電型體區(qū)域具有比所述第二導(dǎo)電型阱層的濃度更高的濃度； 在所述基底的一個(gè)表面內(nèi)的所述主溝槽上形成第三絕緣層以便接觸所述第一絕緣膜和所述第一電極；以及 在所述基底的一個(gè)表面上以及所述第三絕緣膜上形成第二電極， 其中所述主溝槽和次溝槽為多個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述方法還包括，在形成所述第二電極之后，基于所述基底的厚度方向，在所述第一導(dǎo)電型漂移層的底表面上形成第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體基板。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述第二電極區(qū)域是第一導(dǎo)電型發(fā)射區(qū)域，并且所述第二電極是發(fā)射電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，根據(jù)所述離子注射，基于所述功率半導(dǎo)體器件厚度方向，所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層的雜質(zhì)摻雜剖面的峰點(diǎn)設(shè)置在低于所述第二導(dǎo)電型阱層的區(qū)域與次溝槽的底表面之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述防蝕涂層的形成中，所述防蝕涂層由氧化物材料制成。
13.一種功率半導(dǎo)體器件，該功率半導(dǎo)體器件包括: 具有一個(gè)表面和另一個(gè)表面并由第一導(dǎo)電型漂移層形成的基底； 在所述基底的另一個(gè)表面上形成的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體基板； 在所述基底的一個(gè)表面上形成并具有比所述第一導(dǎo)電型漂移層的濃度更高的濃度的第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層； 在所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層上形成的第二導(dǎo)電型阱層； 形成的溝槽，以便從包括了所述第二導(dǎo)電型阱層的所述基底的一個(gè)表面沿厚度方向穿過所述第二導(dǎo)電型阱層和第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層； 在所述基底的一個(gè)表面和所述溝槽的內(nèi)壁上形成的第一絕緣膜；以及 在所述溝槽中形成的第一電極， 其中所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層的雜質(zhì)摻雜剖面的峰點(diǎn)設(shè)置在低于所述第二導(dǎo)電型阱層的區(qū)域與所述溝槽的底表面之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述第一導(dǎo)電型是N-型，并且所述第二導(dǎo)電型是P-型。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，基于所述溝槽，在所述溝槽的兩側(cè)的每一側(cè)將所述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層形成為半圓形。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述第一絕緣膜是柵氧化物膜。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述功率半導(dǎo)體器件還包括: 在所述第二導(dǎo)電型阱層和多個(gè)溝槽的兩側(cè)的外壁的每一側(cè)上形成的第二電極區(qū)域； 在所述第二導(dǎo)電型阱層上和在所述第二電極區(qū)域之間形成并且具有比所述第二導(dǎo)電型阱層的濃度更高的濃度的第二導(dǎo)電型體區(qū)域； 在所述基底的一個(gè)表面的溝槽上形成的第三絕緣膜，以便接觸所述第一絕緣膜和所述第一電極；以及 在所述基底的一個(gè)表面以及所述第三絕緣膜上形成的第二電極， 其中所述溝槽為多個(gè)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述第二電極區(qū)域是第一導(dǎo)電型發(fā)射區(qū)域，并且所述第二電極是發(fā)射電極。
【文檔編號(hào)】H01L21/331GK103681322SQ201210526337
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月30日
【發(fā)明者】宋寅赫, 樸在勛, 徐東秀 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社