[发明专利]具有沟槽隔离区的边缘终止结构

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及用于在半导体器件中产生边缘终止结构的方法，并且涉及具有边缘终止结构的半导体器件。

背景技术

功率半导体器件诸如功率二极管、功率MOSFET或功率IGBT被设计来承受高的闭塞电压。这些功率器件包含在p掺杂半导体区和n掺杂半导体区之间形成的pn结。当pn结反向偏置时，该器件就闭塞（是关闭的）。在这种情况下，耗尽区（空间电荷区）在p掺杂和n掺杂区中传播。通常这些n掺杂和p掺杂半导体区中的一个比这些半导体区中的另外一个是更轻掺杂的，以使得该耗尽区主要在更轻掺杂区中延伸，该更轻掺杂区主要支持施加在pn结两端的电压。

雪崩击穿现象限制pn结支持高电压的能力。在形成pn结的半导体区中的电场随着施加到该pn结的电压增加而增加。该电场导致在该半导体区中存在的移动电荷载流子的加速。当由于该电场使电荷载流子加速以致它们通过碰撞离子化创建电子空穴对时，雪崩击穿发生。通过碰撞离子化创建的电荷载流子创建新的电荷载流子，以使得存在倍增效应。在雪崩击穿开始时，大量的电流以反向方向流过该pn结。该雪崩击穿到来时的电压称为击穿电压。

该雪崩击穿到来时的电场称为临界电场(E_crit)。该临界电场的绝对值主要依赖于为了形成该pn结所使用的半导体材料的类型，并且微弱依赖于更轻掺杂半导体区的掺杂浓度。

该临界电场是理论值，该理论值是对于在与该电场的场强矢量正交的方向上具有无限的尺寸的半导体区所限定的。然而，功率半导体器件具有有限的尺寸的半导体基体，该有限的尺寸的半导体基体在横向方向上由边缘表面所终止。在作为其中该pn结主要在该半导体基体的水平面中延伸的半导体器件的垂直功率半导体器件中，该pn结通常在横向方向上不延伸到该半导体基体的边缘表面而是远离半导体基体的边缘表面。在这种情况下，在横向方向上邻近该pn结的半导体基体的半导体区（边缘区）也必须承受该闭塞电压。

在边缘区中，能实现有助于改进在边缘区中的电压闭塞性能的边缘终止结构。不同类型的边缘终止结构是已知的。这些边缘终止结构中的一个包含掺杂场环，该掺杂场环围绕具有pn结的半导体区并且被连接到场板。

发明内容

第一个实施例涉及包含半导体基体和边缘终止结构的半导体器件。该边缘终止结构包含在半导体基体的第一沟槽中的第一氧化层、在半导体基体的第二沟槽中的第二氧化层、在该第一氧化层和该第二氧化层之间的半导体台面区以及在该半导体台面区中和在该半导体台面区以下的区中的一种掺杂类型的掺杂半导体区。

第二个实施例涉及用于产生边缘终止结构的方法。该方法包含：在半导体基体的第一表面中形成第一沟槽，并且在该半导体基体的该第一表面中形成第二沟槽，其中该第二沟槽与该第一沟槽间隔分开地被形成以致在该第一沟槽与该第二沟槽之间存在半导体台面区。该方法进一步包含：通过使在邻近该第一沟槽的区中的半导体基体氧化来在该第一沟槽中形成第一氧化层，通过使在邻近该第二沟槽的区中的半导体基体氧化来在该第二沟槽中形成第二氧化层。形成该第一氧化层和该第二氧化层以致该半导体台面区中的至少一个片段保留在该第一氧化层和该第二氧化层之间。进一步，引入掺杂剂原子到该半导体台面区和该半导体台面区以下的区里面。

附图说明

现在将参考附图来解释示例。附图用于图示基本原理，所以只图示用于理解基本原理的必要方面。附图不是成比例的。在附图中，相同的参考字符指示同样的特征。

图1A至1D图示用于产生包含场区的边缘终止结构的方法的一个实施例。

图2图示包含具有环形场区的边缘终止结构的半导体基体的顶视图。

图3A至3E更详细图示在图1A至1D中所示出的方法的一个实施例的步骤。

图4A和4B图示用于产生与场环电接触的场电极的步骤。

图5图示包含具有两个场环的边缘终止结构的半导体基体的垂直横截面视图。

图6图示包含具有场环的边缘终止结构的晶体管器件的一个实施例。

图7图示包含具有场环的边缘终止结构的晶体管器件的一个实施例。

具体实施方式

在下面具体实施方式中，参考附图。附图形成描述的一部分并且通过图示的方式示出可以实施本发明的具体实施例。要理解的是，在这里所描述的各种实施例的特征可以相互组合，除非另外具体指出。