[发明专利]用于制造竖直半导体器件的方法和竖直半导体器件

说明书

生产竖直半导体器件，包括：提供半导体晶片，其包括第一导电类型的第一半导体层、与第一半导体层形成第一pn结的第二导电类型的第二半导体层以及与第二半导体层形成第二pn结并且延伸到晶片的主表面的第一导电类型的第三半导体层；在主表面上形成硬掩模，该硬掩模包括通过第一开口彼此间隔开的硬掩模部分；使用硬掩模蚀刻从主表面到第一层中的深沟槽，使得在主表面处由相应硬掩模部分覆盖的台面区域被形成在毗邻沟槽之间；填充沟槽和硬掩模的第一开口；以及蚀刻硬掩模以在台面的主表面处的硬掩模中形成第二开口。

分案申请说明

本申请是于2014年10月28日提交的申请号为201410588799.0、名称为“用于制造竖直半导体器件的方法和竖直半导体器件”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明的实施例涉及用于制造竖直半导体器件的方法，具体地涉及竖直场效应半导体器件。

背景技术

半导体器件，尤其是诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)之类的场效应控制的开关器件已经用于各种应用中，包括(但不限于)用作电源供应和电源转换器、电动汽车、空调以及甚至立体声系统中的开关。

具体关于电源应用而言，常常就在低芯片面积A下的低导通电阻R_on(具体地R_on乘以A的低乘积)、快速开关和/或低开关损耗来优化半导体器件。此外，常常要保护半导体器件免受可以出现在开关例如电感负载期间的高电压峰。

使用用于形成本体区域和相反掺杂类型的源极区域的双扩散过程制造的具有沟道结构的DMOSFET(双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管)常常被使用，尤其是在大电流和/或高电压下操作的电源电路中。到目前为止，DMOSFET被实现为平面DMOSFET(即具有平面栅极电极结构的DMOSFET)或者其中绝缘栅极电极形成在延伸到半导体衬底中的沟槽中的沟槽DMOSFET。平面DMOSFET在给定的R_on下要求相对大的芯片面积A，并且从而是相对昂贵的。这尤其适用于具有高于30V的额定击穿电压的平面MOSFET。由于沟槽MOSFET(T-MOSFET)的MOS沟道被设计成沿着沟槽的通常竖直的壁，沟槽DMOSFET的单元节距可以被做成小的，从而导致在给定R_on下的相对小的芯片面积A。然而，对于T-MOSFET通常比对于平面MOSFET的制造更加复杂。通常，T-MOSFET降低的芯片面积比较高的处理成本重要。然而，例如汽车应用中的能量有限的产品和/或要求进一步的信号焊盘和布线的所谓的多芯片产品可能不完全受益于T-MOSFET结构的降低的需求芯片面积，因为需求特定的芯片面积以用于在换向期间的能量耗散和/或以用于信号焊盘和/或以用于进一步的布线。这增加了产品的成本。

出于这些以及其他原因，存在对本发明的需要。

发明内容

根据用于生产竖直半导体器件的方法的一个实施例，该方法包括：提供半导体晶片，具有主表面并且包括第一导电类型的第一半导体层、与第一半导体层形成第一pn结的第二导电类型的第二半导体层以及与第二半导体层形成第二pn结并且延伸到半导体晶片的主表面的第一导电类型的第三半导体层；在主表面上形成硬掩模，该硬掩模包括通过第一开口彼此间隔开的硬掩模部分；使用硬掩模从主表面向第一半导体层中蚀刻深沟槽，使得在主表面处由硬掩模部分的相应部分覆盖的半导体台面被形成在深沟槽的毗邻沟槽之间；填充深沟槽和硬掩模的第一开口；以及蚀刻硬掩模以在半导体台面的主表面处的硬掩模中形成第二开口。