[发明专利]功率半导体设备及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年12月14日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2012-0146587的优先权，该申请的全部内容通过引用合并到本申请中。

技术领域

本发明涉及一种功率半导体设备及其制造方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是栅极由金属氧化硅（MOS）形成并且在其背表面形成有p型集电极层的双极型晶体管。

自从功率金属氧化硅场效应晶体管（MOSFET）的相关技术发展起来，MOSFET已经被应用在需要具有高速切换特征的设备的领域。

然而，由于MOSFET具有结构上的局限，双极型晶体管、晶闸管、栅极可关断晶闸管（GTO）等已经被用于需要高电压的领域。

由于IGBT具有例如正向损耗低和切换速度快的特征，IGBT的使用已经延伸到双极型晶体管和金属氧化硅场效应管（MOSFET）等无法被使用的应用中。

谈到IGBT的操作原则，当IGBT设备被开启时，施加至阳极的电压高于至阴极的电压，并且当高于设备阈值电压的电压被施加至栅电极时，被放置在栅电极下方的p型体区的表面的极性被反转，并且从而n型沟道（channel）被形成。

通过沟道注入漂移区的电子电流引起空穴电流从置于IGBT设备下方的高浓度p型集电极层注入，类似于双极晶体管的基极电流。

响应于少数载流子的高浓度注入而产生以十倍到百倍增加漂移区导电性的电导调制，。

不同于MOSFET，电阻分量（component）由于电导调制在漂移层大幅降低，因此IGBT可以被应用于需要极高电压的领域。

阴极中的电流被分为流经沟道的电子电流和流经p型体和n型漂移区之间的连接处的空穴电流。

不同于MOSFET，依据衬底的结构，IGBT在阳极和阴极之间具有pnp结构，但不具有嵌入于此的二极管，因此单独的二极管需要以反向并联的方式彼此连接。

IGBT的主要特征例如为：阻断电压的维持、电导损耗的减少、切换速度的提高等。

伴随着相关技术对IGBT的电压的增长幅度的需求，需要增加设备的耐用性。

然而，电导损耗的降低和阻断电压的维持彼此之间具有权衡关系并且由于设备的结构闩锁效应发生，因而设备很容易被损坏。

也就是说，存在着对于开发能够维持阻断电压、减少电导损耗、避免闩锁效应的发生的IGBT的需求。

下面的相关技术文件涉及一种绝缘栅双极晶体管（IGBT）。

然而，在下面的相关技术文件中公开的发明没有公开埋孔（buried hole）累积部分以及电导损耗的降低以及闩锁效应的避免，因此不同于本发明。

此外，在下面的相关技术文件中公开的发明没有公开埋孔累积部分，而因此不同于本发明。

相关技术文件

韩国专利申请公开发表号No.2012-0068701

发明内容

本发明的一个方面提供了一种功率半导体设备，其中与终止区的场限环接触的阱延伸部分形成在有源区（active region）与终止区（termination region）相接的位置。

本发明的另一个方面提供了一种功率半导体设备，包括p型阱以及形成在阱延伸部分下方的埋孔累积部分。

根据本发明的一个方面，提供了一种功率半导体设备，包括：形成在有源区内的触点；形成在所述触点下方的第一导电体层和第二导电发射极层；从第一区延伸至第一终止区中而形成的并且与所述触点交替地形成的沟槽栅；形成在所述有源区的所述触点和所述沟槽栅之间的第一导电阱；形成在所述第一终止区内和第二终止区的一部分的第一导电阱延伸部分；以及形成在所述第二终止区内并且与所述阱延伸部分接触的第一导电场限环。

所述功率半导体设备还可以包括：形成在所述阱和所述阱延伸部分下方的高浓度第二导电埋孔累积部分。

所述第二导电发射极层的杂质浓度可以高于所述第一导电体层的杂质浓度。

所述功率半导体设备还可以包括：梳形（comb-shaped）多晶硅层，形成在所述第二终止区内，被分至所述场限环和绝缘层，并且被电连接至所述沟槽栅。

所述功率半导体设备还可以包括：形成在所述第二终止区上方并且被电连接至所述多晶硅层的栅极金属层；以及形成在所述有源区内的并且被电连接至所述第一导电体层和所述第二导电发射极层的发射极金属层。