[发明专利]一种功率半导体器件及其制备方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年8月30日向韩国知识产权局提交的，名称为“功率半导体器件及其制备方法”的韩国专利申请No.10-2012-0095649的优先权，在此通过引用将其全部内容合并于本申请。

技术领域

本发明涉及一种功率半导体器件（power semiconductor device）及其制备方法。

背景技术

最近，随着各种形式的包括专利文献1中公开的绝缘栅双极晶体管（insulated gate bipolar transistor，IGBT）的绝缘栅双极晶体管器件的重大进展，应用已经广泛地使用于大规模工业和电动车以及家用电器。

IGBT器件的最大优点是IGBT器件表现出不像金属氧化物半导体（MOS）场效应晶体管的双极操作，其中该双极操作产生电导率调变现象以在IGBT器件接通操作时降低取决于晶片原材料的串联电阻，使得与高耐压和高电流产品有关的传导损耗与MOSFET相比显著降低，从而使降低功率损耗成为可能。

因此，按照IGBT技术的最近趋势，已经开发了能够使电导率调变形状最大化的技术。最终，主要使用了积累空穴载体的技术。通过从P-收集层的空穴注射产生空穴载体并逐渐向发射层减少空穴载体，使得向发射层增加传导损耗的比例。

为了解决此问题，已经应用了减少沟槽至成为空穴载体的最终移动途径的沟槽（MESA）区域的宽度，以限制空穴载体移动的技术。

[现有技术文献]

[专利文献]

（专利文献）US 2011-0180813 A

发明内容

本发明致力于提供一种能够使电导率调变形状最大化的功率半导体器件及其制备方法。

根据本发明的一种优选实施方式，提供了制造功率半导体器件的方法，该方法包括：制备具有一个表面和另一个表面并且由第一导电型漂移层（conductive type drift layer）形成的基底（base substrate）；在所述基底的一个表面上形成用于形成沟槽的开口部（open part）的防蚀涂层；从所述基底的一个表面沿厚度方向形成相应于所述开口部的主沟槽；在所述主沟槽上进行离子注射和热扩散以形成具有比所述第一导电漂移层的浓度更高的浓度的第一导电型扩散层；以及形成从所述主沟槽的底表面延伸到所述厚度方向并穿过所述第一导电型扩散层的次沟槽，其中，根据所述离子注射，所述第一导电型扩散层的杂质掺杂剖面（impurity doping profile）的峰点设置在所述基底的一个表面和所述次沟槽的底表面之间。

基于所述主沟槽和次沟槽在所述主沟槽和次沟槽的两侧的每一侧将所述第一导电型扩散层形成为半圆形。

所述方法还可以包括，在形成所述次沟槽之后，除去所述防蚀涂层。

所述方法还可以包括：在除去所述防蚀涂层之后，在所述基底的一个表面以及所述主沟槽和次沟槽的内壁上形成第一绝缘膜；在所述主沟槽和次沟槽内形成第一电极；和在所述第一导电型扩散层上形成第二导电型阱层（second conductive type well layer）。

所述第一导电型可以是N-型，所述第二导电型可以是P-型。

所述方法还可以包括：在除去所述防蚀涂层之后并在形成所述绝缘膜之前，在所述基底以及所述主沟槽和次沟槽的内壁上形成第二绝缘膜；以及除去所述第二绝缘膜。

所述第一绝缘膜可以为栅氧化物膜（gate oxide film）和牺牲氧化物膜（sacrificial oxide film）。

所述方法还可以包括：在形成所述第二导电型阱层之后，在所述第二导电型阱层上和在多个主沟槽和次沟槽的两侧的外壁的每一侧上形成第二电极区域；在所述第二导电型阱层上和所述第二电极区域之间形成第二导电型体区域（second conductive type body region），所述第二导电型体区域具有比所述第二导电型阱层的浓度更高的浓度；在所述基底的一个表面内的所述主沟槽上形成第三绝缘层，以便接触所述第一绝缘膜和所述第一电极；以及在所述基底的一个表面以及所述第三绝缘膜的一个表面上形成第二电极，其中所述主沟槽和次沟槽为多个。

所述方法还可以包括，在形成所述第二电极之后，基于所述基底的厚度方向，在所述第一导电型漂移层的底表面上形成第二导电型半导体基板（substrate）。

所述第二电极区域可以是第一导电型发射区域，并且所述第二电极可以是发射电极。