專利名稱：具有節(jié)省空間的邊緣結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及包括半導(dǎo)體本體的半導(dǎo)體部件(特別是功率晶體管)，所述半導(dǎo)體本體具有在所述半導(dǎo)體本體的內(nèi)部區(qū)域中的pn結(jié)和在所述半導(dǎo)體本體的邊緣區(qū)域中的邊緣結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
_2] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本部分繼續(xù)專利申請(qǐng)要求2007年8月3日提交的、順序號(hào)為11/833，328的美國(guó)專利申請(qǐng)和2006年8月3日提交的、編號(hào)為DE 10 2006 036 347.7的德國(guó)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，這兩件申請(qǐng)都被結(jié)合在此以作參考。具有半導(dǎo)體結(jié)(即pn結(jié))的部件結(jié)構(gòu)存在于雙極型部件(比如二極管、雙極型晶體管和IGBT)和單極型部件(比如MOSFET)這二者中。這些部件在它們?cè)趯?dǎo)通狀態(tài)中的特性方面不同。然而，這些部件所共有的是，在阻斷(blocking)狀態(tài)中，從半導(dǎo)體結(jié)開始，空間電荷區(qū)隨著增加的阻斷電壓而擴(kuò)大。在垂直部件中，pn結(jié)基本上平行于半導(dǎo)體本體的其中一側(cè)。在沒有采取附加措施的情況下，在橫向上紙鄰(adjoin) pn結(jié)的那些區(qū)域中耐電壓(voltage proof)(最大阻斷電壓)被降低。通常，這是半導(dǎo)體本體的邊緣區(qū)域，即半導(dǎo)體本體的鄰近側(cè)表面或邊緣表面的區(qū)域，其中邊緣表面在半導(dǎo)體本體的前側(cè)和后側(cè)之間在垂直方向上延伸。具有pn結(jié)的區(qū)域通常形成內(nèi)部區(qū)域，該內(nèi)部區(qū)域在其面積大小方面通常大于邊緣區(qū)域。為了增加邊緣區(qū)域中的耐電壓，以及因此為了在達(dá)到最大阻斷電壓時(shí)集中更大內(nèi)部區(qū)域中的雪崩擊穿，不同的邊緣末端或邊緣結(jié)構(gòu)是已知的。這些邊緣末端用來當(dāng)向部件施加阻斷電壓時(shí)降低邊緣區(qū)域中電場(chǎng)線的曲率，以及因此用來與內(nèi)部區(qū)域中的場(chǎng)強(qiáng)相比，降低邊緣區(qū)域中的場(chǎng)強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體部件包括:半導(dǎo)體本體，其包括第一側(cè)和第二側(cè)、以及具有第一傳導(dǎo)類型的基本摻雜的第一半導(dǎo)體層；第一半導(dǎo)體層中與第一傳導(dǎo)類型互補(bǔ)的(complementary)第二傳導(dǎo)類型的至少一個(gè)有源部件區(qū)；具有多個(gè)溝槽(trench)的單元陣列，每個(gè)溝槽包括場(chǎng)電極和場(chǎng)電極電介質(zhì)；以及第二傳導(dǎo)類型的至少一個(gè)單元陣列邊緣區(qū)。單元陣列邊緣區(qū)在單元陣列中被僅僅布置在單元陣列的邊緣區(qū)域中，Btt鄰單元陣列的至少一個(gè)溝槽，以及被至少部分地布置在單元陣列中的至少一個(gè)溝槽下面。


現(xiàn)在將參考附圖解釋實(shí)例。附圖用來說明基本原理，因此僅僅示出用于理解基本原理所必需的方面。附圖不是按比例的。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示類似的特征。圖1示出實(shí)現(xiàn)為MOS晶體管的半導(dǎo)體部件，其中該部件包括具有溝槽和布置在溝槽中的邊緣電極的邊緣結(jié)構(gòu)。圖2示出形成為二極管的半導(dǎo)體部件，其中該半導(dǎo)體部件包括具有溝槽和布置在溝槽中的邊緣電極的邊緣結(jié)構(gòu)。圖3示出實(shí)現(xiàn)為MOS晶體管的半導(dǎo)體部件，其中該部件具有邊緣結(jié)構(gòu)，該邊緣結(jié)構(gòu)具有幾個(gè)溝槽和布置在溝槽中的邊緣電極。圖4示出實(shí)現(xiàn)為MOS晶體管的半導(dǎo)體部件，其中該部件具有包括充滿電介質(zhì)的溝槽的邊緣結(jié)構(gòu)。圖5示出實(shí)現(xiàn)為MOS晶體管的半導(dǎo)體部件，其中該部件包括具有幾個(gè)溝槽的邊緣結(jié)構(gòu)，每個(gè)溝槽充滿電介質(zhì)。圖6A-6D示出用于制造根據(jù)圖1和2的邊緣結(jié)構(gòu)的過程步驟。圖7示出根據(jù)另一實(shí)施例的半導(dǎo)體部件的垂直橫截面圖。圖8示出在第一水平面中圖7的半導(dǎo)體部件的水平橫截面圖。圖9示出在第二水平面中圖7的半導(dǎo)體部件的水平橫截面圖。圖10示出根據(jù)又一實(shí)施例的半導(dǎo)體部件的垂直橫截面圖。圖11示出在第二水平面中圖10的半導(dǎo)體部件的水平橫截面圖。圖12示出根據(jù)另一實(shí)施例的半導(dǎo)體部件的垂直橫截面圖。圖13示出根據(jù)又一實(shí)施例的半導(dǎo)體部件的垂直橫截面圖。
具體實(shí)施例方式在下面的詳細(xì)描述中參考了形成其一部分的附圖，并且其中通過說明的方式示出可以實(shí)踐本發(fā)明的具體實(shí)施例。在這方面，參考所描述的附圖的取向使用了諸如“頂部”、“底部”、“前”、“后”、“前導(dǎo)”、“拖尾”等等之類的方向術(shù)語。由于可以將各實(shí)施例的部件定位在許多不同的取向中，因此使用所述方向術(shù)語是為了進(jìn)行說明而絕非進(jìn)行限制。應(yīng)當(dāng)理解，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以利用其他實(shí)施例并且可以做出結(jié)構(gòu)或邏輯的改變。因此不應(yīng)當(dāng)將下面的詳細(xì)描述視為進(jìn)行限制，并且本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書來限定。應(yīng)當(dāng)理解，可以將在此所述的各種示例性實(shí)施例的特征彼此組合，除非另有專門說明。圖1示出根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體部件的一部分(section)的垂直橫截面圖。該半導(dǎo)體部件包括半導(dǎo)體本體100，其具有第一側(cè)101 (下文中還稱作前側(cè))和第二側(cè)102 (下文中還稱作后側(cè))。后側(cè)102在半導(dǎo)體本體100的垂直方向上被布置成與前側(cè)101相對(duì)。半導(dǎo)體本體100包括具有第一傳導(dǎo)類型的基本摻雜的第一半導(dǎo)體層103。僅僅出于說明的目的，第一傳導(dǎo)類型在圖1的實(shí)施例中是η型。毗鄰半導(dǎo)體本體100的前側(cè)101的第一半導(dǎo)體層103例如是布置在第二半導(dǎo)體層104上的外延層103，其中第二半導(dǎo)體層104例如是半導(dǎo)體襯底。應(yīng)當(dāng)注意，在垂直方向上圖1的第一和第二半導(dǎo)體層103、104的尺寸不是按比例的。通常，當(dāng)將第一半導(dǎo)體層103實(shí)現(xiàn)為襯底104上的外延層時(shí)，在半導(dǎo)體本體103的垂直方向上外延層103的尺寸顯著地小于半導(dǎo)體襯底104的尺寸。半導(dǎo)體本體100在半導(dǎo)體本體100的橫向上包括內(nèi)部區(qū)域105以及毗鄰內(nèi)部區(qū)域105的邊緣區(qū)域106。布置在半導(dǎo)體本體100的第一半導(dǎo)體層103和內(nèi)部區(qū)域105中的是第二傳導(dǎo)類型的有源部件區(qū)12，其根據(jù)實(shí)例是P摻雜區(qū)。有源區(qū)12與半導(dǎo)體層103的具有η基摻雜的毗鄰區(qū)域一起形成pn結(jié)。在圖1的實(shí)例中，有源部件區(qū)12是溝槽MOS晶體管的晶體管結(jié)構(gòu)的一部分，其被實(shí)現(xiàn)在半導(dǎo)體本體的內(nèi)部區(qū)域105中。P摻雜有源部件區(qū)12形成晶體管的本體區(qū)，其在半導(dǎo)體本體100的垂直方向上被布置在源極區(qū)11和漂移區(qū)13之間。源極區(qū)11和漂移區(qū)13與本體區(qū)12互補(bǔ)地被摻雜。半導(dǎo)體層103的具有基本摻雜并在垂直方向上從本體區(qū)12延伸到半導(dǎo)體襯底104的部分在該部件中形成漂移區(qū)13。半導(dǎo)體襯底104形成MOS晶體管的漏極區(qū)14。為了控制在源極區(qū)11和漂移區(qū)13之間的本體區(qū)12中的反型溝道，該部件包括柵電極15。柵電極15被布置在從前側(cè)101在垂直方向上延伸到半導(dǎo)體本體100中的溝槽19中。根據(jù)圖1中的實(shí)例，柵電極15在半導(dǎo)體本體100的橫向上被布置成鄰近本體區(qū)12，以及使用柵電介質(zhì)16而與本體區(qū)12電介質(zhì)地絕緣。在半導(dǎo)體本體100的垂直方向上，柵電極15從源極區(qū)11延伸到漂移區(qū)13。在半導(dǎo)體本體100的內(nèi)部區(qū)域105中，可以形成許多相同的晶體管結(jié)構(gòu)，每個(gè)具有柵電極15、源極區(qū)11和本體區(qū)12。這些相同的晶體管結(jié)構(gòu)在下文中將被表示為晶體管單元。這些晶體管單元通過彼此電連接它們的源極區(qū)11而被并聯(lián)連接。在根據(jù)圖1的部件中，這是通過使用源電極31來實(shí)現(xiàn)的，該源電極31被布置在半導(dǎo)體本體100的前側(cè)上面，并且接觸各個(gè)晶體管單元的源極區(qū)11。此外，源電極31以已知的方式短路晶體管單元的源極區(qū)11和本體區(qū)12。漂移區(qū)13以及漏極區(qū)14是該部件中的所有晶體管單元所共有的。并聯(lián)連接的晶體管單元形成所謂的單元陣列。在與柵電極15相同的溝槽19中，可以布置場(chǎng)電極17，其在垂直方向上被布置在柵電極15下面，以及在橫向上被布置成鄰近漂移區(qū)13的部分。溝槽中的這些場(chǎng)電極17通過場(chǎng)電極電介質(zhì)18而與第一半導(dǎo)體層103絕緣，其中與柵電介質(zhì)16相比，場(chǎng)電極電介質(zhì)更厚。以沒有詳細(xì)示出的方式，可以將場(chǎng)電極17分別連接到源極區(qū)11或者源電極31，其中場(chǎng)電極17從而具有該部件的源極電位。場(chǎng)電極17以已知的方式用來當(dāng)該部件正在阻斷(關(guān)斷)時(shí)補(bǔ)償存在于漂移區(qū)13中的一部分摻雜電荷，從而增加該部件的耐電壓。摻雜電荷是由利用摻雜劑對(duì)漂移區(qū)進(jìn)行摻雜而產(chǎn)生的。當(dāng)在柵電極15處不存在適合用于實(shí)現(xiàn)本體區(qū)12中的反型溝道的驅(qū)動(dòng)電位時(shí)，以及當(dāng)在漏極端子D (連接到漏極區(qū)14)和源極端子之間存在阻斷本體區(qū)12和漂移區(qū)13之間的pn結(jié)的電壓時(shí)，圖1的晶體管結(jié)構(gòu)阻斷。用于圖1的n-MOSFET的阻斷電壓是漏極D和源極S之間的正電壓。對(duì)于p-MOSFET，其中各個(gè)部件區(qū)與圖1的部件的部件區(qū)互補(bǔ)地被摻雜，該電壓是漏極和源極之間的負(fù)電壓。當(dāng)向該部件施加阻斷電壓時(shí)，從pn結(jié)開始的空間電荷區(qū)在半導(dǎo)體本體100的垂直方向上在內(nèi)部區(qū)域105中延伸。空間電荷區(qū)隨著增加的阻斷電壓而進(jìn)一步延伸，直到達(dá)到該部件的最大耐電壓以及雪崩擊穿開始。在邊緣區(qū)域106中，該部件包括邊緣結(jié)構(gòu)。邊緣結(jié)構(gòu)用來獲得邊緣區(qū)域中的耐電壓，其至少是內(nèi)部區(qū)域105中該部件的耐電壓。應(yīng)當(dāng)注意，在這方面，“邊緣區(qū)域”不一定是靠近半導(dǎo)體本體100的橫向邊緣的半導(dǎo)體本體100的區(qū)域。與本發(fā)明有關(guān)的“邊緣區(qū)域”是在橫向上毗鄰半導(dǎo)體區(qū)域的半導(dǎo)體本體的區(qū)域，其中該半導(dǎo)體區(qū)域包括垂直功率半導(dǎo)體部件的有源部件區(qū)域。除了如圖1所示的功率MOSFET之夕卜，這樣的垂直功率半導(dǎo)體部件還可以是功率IGBT或者功率二極管，其將在下文中參考圖2進(jìn)行解釋。從根據(jù)圖1的部件開始，通過與漂移區(qū)13互補(bǔ)地對(duì)漏極區(qū)進(jìn)行摻雜來獲得功率 IGBT。在根據(jù)圖1的部件中，邊緣結(jié)構(gòu)包括另一溝槽25，其從前側(cè)101開始在垂直方向上延伸到半導(dǎo)體本體中。電極(其在下文中將被稱為邊緣電極)被布置在該溝槽25中，并且通過電介質(zhì)層而與第一半導(dǎo)體層103電介質(zhì)地絕緣。邊緣結(jié)構(gòu)還包括第一邊緣區(qū)21，其中該邊緣區(qū)21與半導(dǎo)體層103的基本摻雜互補(bǔ)地被摻雜，直接毗鄰邊緣溝槽25，并在垂直方向上被至少部分地布置在邊緣溝槽25下面。邊緣結(jié)構(gòu)還包括可選的第二邊緣區(qū)22，其中該第二邊緣區(qū)22在半導(dǎo)體本體100的橫向上直接毗鄰邊緣溝槽，并在垂直方向上毗鄰前側(cè)101。第二邊緣區(qū)22與第一半導(dǎo)體層103的基本摻雜互補(bǔ)地被摻雜，并且在該實(shí)例中在與單元陣列的方向相反的方向上毗鄰溝槽。該部件可能還包括在邊緣溝槽25和晶體管單元陣列的最外溝槽之間的邊緣區(qū)26，其中該最外溝槽是被布置成最靠近邊緣區(qū)域106的溝槽。另一邊緣區(qū)26與第一半導(dǎo)體層103的基本摻雜互補(bǔ)地被摻雜。邊緣區(qū)26從邊緣溝槽25到達(dá)晶體管單元陣列的位于最外的“晶體管溝槽”，其中該晶體管溝槽具有布置在其中的柵電極16和場(chǎng)電極17。在該部件中，邊緣電極23被連接到邊緣溝槽25和單元陣列之間的另一邊緣區(qū)26。作為對(duì)連接邊緣電極23到另一邊緣區(qū)26的替換，邊緣電極23可以被連接到源電極31 (未示出)。在半導(dǎo)體本體的內(nèi)部區(qū)域中形成MOS晶體管的漂移區(qū)13的半導(dǎo)體層103可以包括兩個(gè)不同摻雜的部分層:第一部分層103’，其毗鄰有源部件區(qū)12 ;以及第二部分層103”，其毗鄰第一部分層103’并且與第一部分層103’相比是低摻雜的。在圖1中以短劃線描繪了兩個(gè)部分層103’、103”中的半導(dǎo)體層103的這樣的細(xì)分。低摻雜部分層103”基本上被布置在單元陣列的溝槽結(jié)構(gòu)和邊緣結(jié)構(gòu)的下面，其中溝槽19、25可以延伸到低摻雜部分層103”中。第一邊緣區(qū)21可以完全地布置在低摻雜部分層103”中。通過將半導(dǎo)體層103細(xì)分成低摻雜的第二部分層103”和高摻雜的第一部分層103’，該半導(dǎo)體部件包括場(chǎng)電極17的區(qū)域中的高摻雜漂移區(qū)部分、以及低摻雜漂移區(qū)部分。低摻雜漂移區(qū)部分增加該部件的耐電壓，并在橫向上沒有被場(chǎng)電極17耗盡/補(bǔ)償。出于比較的原因，假設(shè)存在參考部件，該參考部件具有與根據(jù)圖1的部件的第一部分層103’同樣高地被完全摻雜的漂移區(qū)，并且沒有場(chǎng)電極。與低摻雜部分層103’的摻雜濃度相比，本部件的高摻雜部分層103’的摻雜濃度被選擇成使得，參考部件的耐電壓小于本部件的耐電壓的50%。換句話說，本部件的耐電壓大于參考部件的耐電壓的2倍。當(dāng)部件阻斷時(shí)，邊緣結(jié)構(gòu)用來影響半導(dǎo)體本體中的場(chǎng)線的行進(jìn)(course)。在圖1中，以點(diǎn)劃線描繪了電場(chǎng)的兩個(gè)等電位線。這些等電位線在內(nèi)部區(qū)域105中在橫向上延伸，并且在邊緣區(qū)域106中彎曲到前側(cè)101的方向中，與內(nèi)部區(qū)域105相比在邊緣區(qū)域106中沒有出現(xiàn)更高的電場(chǎng)。與內(nèi)部區(qū)域105中的耐電壓相比，為了增加邊緣區(qū)域106中的耐電壓，通過根據(jù)圖1的邊緣結(jié)構(gòu)來增加邊緣區(qū)域中等電位線之間的相互距離。圍繞場(chǎng)電極23的電介質(zhì)層24用來吸收邊緣區(qū)域中阻斷電壓的較大部分，并在前側(cè)的方向上彎曲等電位線。然而，在沒有采取進(jìn)一步措施的情況下，彎曲等電位線將導(dǎo)致在溝槽25下面半導(dǎo)體材料(比如硅)中的電場(chǎng)強(qiáng)度增加。毗鄰溝槽的第一邊緣區(qū)域21用來避免電場(chǎng)強(qiáng)度的這種增力口，并且當(dāng)部件阻斷狀態(tài)時(shí)降低溝槽下面半導(dǎo)體材料的電場(chǎng)。在這方面，第一邊緣區(qū)21的摻雜濃度被選擇成使得，它可以被完全地耗盡，或者除了在橫向上具有小于溝槽25的寬度的尺寸的區(qū)域之外，它可以被耗盡。應(yīng)當(dāng)注意，半導(dǎo)體本體100的第一邊緣區(qū)21在橫向上的尺寸通常(但不是一定)大于在該方向上溝槽25的尺寸。第二邊緣區(qū)23用來從邊緣溝槽在邊緣的方向上進(jìn)一步“移動(dòng)”等電位線，以避免由于在該區(qū)域中彎曲等電位線而造成的溝槽下面的電場(chǎng)的增加?？梢赃x擇第二邊緣區(qū)22的摻雜濃度，使得它不能被完全地耗盡。在后一種情況下，當(dāng)部件阻斷時(shí)，僅僅在第二邊緣區(qū)22的部分中存在電場(chǎng)，同時(shí)在第二邊緣區(qū)22的部分中沒有電場(chǎng)存在。這等同于下述事實(shí)，即存在于第二邊緣區(qū)22中的摻雜電荷多于所用的半導(dǎo)體材料的擊穿電荷。在該實(shí)例中，與形成pn結(jié)的有源部件區(qū)域(本體區(qū)12和內(nèi)部區(qū)域105)相比，邊緣結(jié)構(gòu)的第二邊緣區(qū)22從前側(cè)101開始在垂直方向上更深地延伸到半導(dǎo)體本體100中。在與圖1的圖平面垂直的方向上，可以延長(zhǎng)溝槽，其中晶體管結(jié)構(gòu)的另外的部件區(qū)也可以在該方向上進(jìn)行延長(zhǎng)。邊緣結(jié)構(gòu)是環(huán)形的，并以沒有詳細(xì)示出的方式圍繞內(nèi)部區(qū)域105的晶體管結(jié)構(gòu)。圖2示出實(shí)現(xiàn)為二極管的半導(dǎo)體部件。布置在半導(dǎo)體本體100的邊緣區(qū)域106中的邊緣結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于根據(jù)圖1的功率晶體管的邊緣區(qū)域。根據(jù)圖2的部件中的內(nèi)部區(qū)域105包括具有P摻雜有源部件區(qū)12、毗鄰P摻雜區(qū)12的第一 η摻雜半導(dǎo)體區(qū)13、以及毗鄰第一η摻雜半導(dǎo)體區(qū)13的第二 η摻雜半導(dǎo)體區(qū)14的二極管結(jié)構(gòu)。第一 η摻雜區(qū)13是由半導(dǎo)體層103的具有基本η摻雜的部分形成的。第二 η摻雜半導(dǎo)體區(qū)14由高于η區(qū)13地被摻雜，并由半導(dǎo)體襯底104形成。在形成晶體管結(jié)構(gòu)的P發(fā)射極的P區(qū)12和形成晶體管結(jié)構(gòu)的η基的第一 η區(qū)13之間，存在pn結(jié)。第二 η區(qū)14形成二極管的η發(fā)射極。二極管結(jié)構(gòu)還包括溝槽，其從前側(cè)101開始延伸到半導(dǎo)體本體中。在溝槽中，場(chǎng)電極被布置成鄰近η基13，其中場(chǎng)電極17使用場(chǎng)電極電介質(zhì)18而與η基13絕緣。場(chǎng)電極17例如可以被連接到陽極電極31，其被布置在前側(cè)101上面并接觸二極管結(jié)構(gòu)的P發(fā)射極區(qū)12 (陽極區(qū))。η發(fā)射極14被連接到陰極電極K，其被示意性地示出。可以用肖特基金屬區(qū)(未示出)代替根據(jù)圖2的二極管的P發(fā)射極12，以獲得肖特基二極管而不是雙極型二極管。圖3示出半導(dǎo)體部件，其與圖1的半導(dǎo)體部件相比被修改，并且額定用于更高的阻斷電壓。該部件包括具有幾個(gè)(根據(jù)該實(shí)例是兩個(gè))邊緣溝槽25的邊緣結(jié)構(gòu)。與每個(gè)邊緣溝槽相關(guān)聯(lián)的是第一邊緣區(qū)21，這些邊緣區(qū)21中的每個(gè)與半導(dǎo)體層103的基本摻雜互補(bǔ)地被摻雜，并且被至少部分地布置在溝槽25下面。此外，可選的第二邊緣區(qū)22與這些溝槽25中的每個(gè)相關(guān)聯(lián)，這些第二邊緣區(qū)22中的每個(gè)與半導(dǎo)體層103的基本摻雜互補(bǔ)地被摻雜，在橫向上毗鄰溝槽25，并且直接毗鄰半導(dǎo)體本體的前側(cè)。該邊緣結(jié)構(gòu)中最外溝槽25的第二邊緣區(qū)22 (對(duì)應(yīng)于根據(jù)圖1的部件的第二邊緣區(qū)22)在與內(nèi)部區(qū)域105的方向相反的方向上毗鄰溝槽25。與另外的溝槽(在圖1中僅有一個(gè)另外的溝槽)相關(guān)聯(lián)的第二邊緣區(qū)22在橫向上在鄰近的邊緣溝槽之間延伸。如所示的部件還包括另一邊緣區(qū)26，其被布置在最靠近單元陣列的邊緣溝槽25和單元陣列的最外晶體管溝槽之間。最靠近單元陣列布置的邊緣溝槽25的邊緣電極23被連接到另一邊緣區(qū)26。遠(yuǎn)離單元陣列布置的邊緣溝槽25的邊緣電極23被連接到第二邊緣區(qū)22，該第二邊緣區(qū)22在單元陣列的方向上被布置在該邊緣溝槽和鄰近的邊緣溝槽之間。為了進(jìn)一步增加耐電壓，可以提供具有邊緣電極的另外的邊緣溝槽(未示出)。這些邊緣電極中的每個(gè)被連接到半導(dǎo)體區(qū)，其在單元陣列的方向上被布置成鄰近溝槽并與半導(dǎo)體層103的基本摻雜互補(bǔ)地被摻雜。參考圖3的實(shí)例，這些半導(dǎo)體區(qū)是兩個(gè)邊緣溝槽25和另一邊緣區(qū)26之間的第二邊緣區(qū)22。與根據(jù)圖1的部件的晶體管單元陣列相比，根據(jù)圖3的部件的晶體管單元陣列被修改。圖3的單元陣列的晶體管單元不同于圖1的晶體管單元，因?yàn)閳?chǎng)電極17在垂直方向上一直延伸到本體區(qū)12的水平面(level)，但是被溝槽內(nèi)的柵電極16圍繞。場(chǎng)電極17和柵電極15的這一特定形式是制造過程的結(jié)果，在制造過程中首先制造場(chǎng)電介質(zhì)層18以及然后制造場(chǎng)電極17。然后在制造柵電極15之前在溝槽的上部區(qū)域中蝕刻掉場(chǎng)電極17和場(chǎng)電介質(zhì)層18。應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)圖3的晶體管結(jié)構(gòu)還可以具有根據(jù)圖1的邊緣結(jié)構(gòu)。參考圖1和2，邊緣電極23可以一直延伸到半導(dǎo)體本體100的前側(cè)101。然而，參考圖3，場(chǎng)電極23還可以被布置在前側(cè)101的下面，并且可以被在前側(cè)和邊緣電極23之間布置的電介質(zhì)層覆蓋。圖4示出與圖1的半導(dǎo)體部件相比被修改的半導(dǎo)體部件。圖4的半導(dǎo)體部件包括邊緣區(qū)域106中的邊緣結(jié)構(gòu)，其中該邊緣結(jié)構(gòu)具有完全充滿邊緣電介質(zhì)層24的溝槽25。邊緣結(jié)構(gòu)還包括第一邊緣區(qū)22，其與半導(dǎo)體層103的基本摻雜互補(bǔ)地被摻雜，直接毗鄰溝槽25，以及在半導(dǎo)體本體100的垂直方向上被至少部分地布置在溝槽25下面。第一邊緣區(qū)21的摻雜濃度被選擇成使得，當(dāng)該部件阻斷時(shí)，邊緣區(qū)21被完全地耗盡，或者除了在橫向上具有小于溝槽25的寬度的尺寸的區(qū)域之外被耗盡。當(dāng)該部件阻斷時(shí)，邊緣區(qū)21中的所有摻雜劑或者至少較大部分的摻雜劑被離子化。根據(jù)圖4的邊緣結(jié)構(gòu)包括可選的第二邊緣區(qū)22，其中該第二邊緣區(qū)22在與內(nèi)部區(qū)域105的方向相反的橫向上毗鄰溝槽25，并且在垂直方向上毗鄰前側(cè)101。與有源部件區(qū)12 (在該實(shí)例中是本體區(qū))相比，第二邊緣區(qū)22在垂直方向上更深地延伸到半導(dǎo)體本體中。此外，該部件包括可選的另一邊緣區(qū)26，其中該另一邊緣區(qū)26與半導(dǎo)體層103的基本摻雜互補(bǔ)地被摻雜，被布置在邊緣溝槽25和晶體管結(jié)構(gòu)的最外溝槽之間，并且從邊緣溝槽25延伸到晶體管溝槽?？梢赃x擇第二邊緣區(qū)22的摻雜電荷或者摻雜濃度，使得不能完全地耗盡第二邊緣區(qū)22。對(duì)應(yīng)于圖1至3的部件，圖4和5的半導(dǎo)體部件(其將在下面進(jìn)行解釋)可以包括兩個(gè)不同摻雜的部分層。高摻雜部分層103’存在于半導(dǎo)體本體100的上部區(qū)域中，其中具有柵電極15和場(chǎng)電極17的溝槽19被布置，以及低摻雜層103”被布置在高摻雜層103’和襯底104之間，其中該襯底在該實(shí)例中形成漏極區(qū)14。具有電介質(zhì)24的溝槽25 (圖4)和溝槽25 (圖5)可以穿過高摻雜部分層103’延伸到低摻雜層103”中。邊緣區(qū)21的較大部分被布置在低摻雜部分層103”中。圖5示出與根據(jù)圖4的邊緣結(jié)構(gòu)相比被修改的邊緣結(jié)構(gòu)。圖5的邊緣結(jié)構(gòu)包括幾個(gè)(在該實(shí)例中是兩個(gè))邊緣溝槽25，其完全充滿著邊緣電介質(zhì)層24。與這些邊緣溝槽25中的每個(gè)相關(guān)聯(lián)的是第一邊緣區(qū)21，其中該第一邊緣區(qū)21被至少部分地布置在溝槽25下面，并具有摻雜電荷或者摻雜濃度，其被選擇成使得它們可以完全地或者除了具有小于溝槽的寬度的尺寸的區(qū)域之外被耗盡?？蛇x的第二邊緣區(qū)22可以進(jìn)一步與這些溝槽中的每個(gè)相關(guān)聯(lián)，其中該第二邊緣區(qū)22在橫向上毗鄰溝槽并且在垂直方向上毗鄰前側(cè)101。
參考圖1至5解釋的邊緣結(jié)構(gòu)(特別)適合于包括半導(dǎo)體層103的半導(dǎo)體部件，該半導(dǎo)體層103具有兩個(gè)不同摻雜的部分層:第一部分層103’，其毗鄰有源部件區(qū)12 ;以及第二部分層103”，其毗鄰第一部分層103’并且與第一部分層103’相比是低摻雜的。參考圖1到5，其中以短劃線描繪了將半導(dǎo)體層103細(xì)分成兩個(gè)部分層，低摻雜部分層103”基本上被布置在邊緣結(jié)構(gòu)下面。低摻雜部分層103”用來增加該部件的耐電壓。邊緣結(jié)構(gòu)可以被布置在高摻雜第一部分層103’中。將在下文中參考圖6A-6D解釋用于制造圖1至3的邊緣結(jié)構(gòu)的可能方法。圖6A示出在第一過程步驟之后穿過半導(dǎo)體本體100的橫截面，其中，使用布置在前側(cè)上的蝕刻掩模201，經(jīng)由前側(cè)101將溝槽蝕刻到半導(dǎo)體本體100中。在內(nèi)部區(qū)域105中執(zhí)行溝槽蝕刻以用于制造溝槽，這些溝槽用來容納晶體管結(jié)構(gòu)的柵電極，以及在邊緣區(qū)域106中執(zhí)行溝槽蝕刻以用于制造容納邊緣電極23的至少一個(gè)溝槽。圖6A中的附圖標(biāo)記19表示內(nèi)部區(qū)域105的溝槽，以及附圖標(biāo)記25表示邊緣區(qū)域106的溝槽。圖6B示出在另外的過程步驟期間的方法，其中使用另一掩模202將摻雜劑注入半導(dǎo)體本體100中。掩模202 (其例如是隔膜/面板并被布置在前側(cè)101上面)被選擇成使得，摻雜劑經(jīng)由邊緣溝槽25的底部(ground)被注入半導(dǎo)體層103中，以及摻雜劑經(jīng)由前側(cè)101被注入半導(dǎo)體層103的在橫向上毗鄰溝槽25的區(qū)域中?？梢赃h(yuǎn)離半導(dǎo)體本體的前側(cè)101布置在注入過程期間為了掩蔽半導(dǎo)體本體100而使用的掩模202。此外，可以在半導(dǎo)體本體100的前側(cè)101上和在溝槽的未覆蓋表面上布置散射層(未示出)。然后通過散射層將摻雜劑注入半導(dǎo)體本體100中。給定注入能量，散射層實(shí)現(xiàn)注入深度的變化。隔膜/掩模在該方法中可以遠(yuǎn)離散射層、或者可以直接毗鄰散射層來布置。在圖6B中用附圖標(biāo)記21’、22’表示由注入產(chǎn)生的注入?yún)^(qū)域。這些注入?yún)^(qū)域21’、22’是第一和第二邊緣區(qū)21、22的基礎(chǔ)。掩模202被選擇成使得，摻雜劑注入內(nèi)部區(qū)域105的溝槽19中被防止。然而，掩模202可以被選擇成使得，摻雜劑被注入邊緣溝槽25和最外晶體管溝槽19之間的半導(dǎo)體區(qū)域中，以用于形成另一注入?yún)^(qū)26’。另一注入?yún)^(qū)26’是另一邊緣區(qū)26的基礎(chǔ)。在注入之后，可以執(zhí)行退火步驟，以用于對(duì)由注入產(chǎn)生的晶體缺陷進(jìn)行退火，以及用于電激活注入的摻雜劑。退火步驟的溫度例如是在1000°C和1200°C之間的范圍，特別是在1050°C和1100°C之間的范圍。圖6C示出在另外的過程步驟之后的半導(dǎo)體本體100，其中在去除掩模202之后，將電介質(zhì)層24’沉積在整個(gè)半導(dǎo)體表面上，即在前側(cè)101上以及在溝槽19、25中。電介質(zhì)層例如是通過氧化過程產(chǎn)生的熱半導(dǎo)體氧化物、或者沉積的氧化物。電介質(zhì)層24’在內(nèi)部區(qū)域105的溝槽19中形成后面的場(chǎng)電極電介質(zhì)以及在邊緣溝槽25中形成后面的邊緣電介質(zhì)。在制造電介質(zhì)層24’的過程期間需要溫度過程，其使先前注入的摻雜劑更深地?cái)U(kuò)散到半導(dǎo)體本體100中。邊緣結(jié)構(gòu)的邊緣區(qū)21、22、26是由該擴(kuò)散過程產(chǎn)生的。應(yīng)當(dāng)注意，在另外的過程步驟期間，為了制造或者完成半導(dǎo)體部件，可能需要另外的溫度過程，其導(dǎo)致先前注入的摻雜劑甚至更深地?cái)U(kuò)散到半導(dǎo)體本體中。圖6D示出在另外的過程步驟之后的半導(dǎo)體本體，其中溝槽19、25充滿著電極材料，以用于在邊緣溝槽中形成邊緣電極23，以及用于在內(nèi)部區(qū)域105中形成后面場(chǎng)電極17的前驅(qū)體。
在這些過程步驟之后，執(zhí)行另外的過程步驟以用于在半導(dǎo)體本體的內(nèi)部區(qū)域105中制造晶體管結(jié)構(gòu)，這些過程步驟在附圖中沒有被示出。在這些過程步驟期間掩蔽半導(dǎo)體本體100的邊緣區(qū)域106。制造根據(jù)圖4和5的具有完全充滿電介質(zhì)24的溝槽的邊緣結(jié)構(gòu)的過程不同于根據(jù)圖6A到6C的方法，因?yàn)橛糜谥圃爝吘墱喜?5的掩模201的開口小于用于制造晶體管溝槽19的掩模201的開口。當(dāng)沉積電介質(zhì)層(在圖6C中是24’)時(shí)，邊緣溝槽25完全充滿電介質(zhì)材料，而在晶體管溝槽19中保留有空間，其中該空間稍后被電極材料充滿。在蝕刻過程期間，與晶體管溝槽19的寬度相比邊緣溝槽25的更小的寬度導(dǎo)致了與晶體管溝槽19相比邊緣溝槽25的更小的垂直尺寸。這在圖4和5中被示出。在圖4和5的部件中，與單元陣列的溝槽19相比需要邊緣溝槽25的更小的寬度，如果邊緣溝槽25的電介質(zhì)24將由與場(chǎng)電極電介質(zhì)18相同的過程步驟來制造的話。通過生長(zhǎng)氧化層或者通過沉積電介質(zhì)層來執(zhí)行電介質(zhì)的制造，其中在這兩種情況下，邊緣溝槽25將被完全充滿，而單元陣列的溝槽19將不被完全充滿。在具有布置在溝槽中的邊緣電極23和邊緣電介質(zhì)24的邊緣結(jié)構(gòu)中，以及在具有完全充滿電介質(zhì)的溝槽的邊緣結(jié)構(gòu)中，邊緣溝槽25可以被實(shí)現(xiàn)成使得，與單元陣列的溝槽(未示出)相比，邊緣溝槽25更深地延伸到半導(dǎo)體本體100中。在具有幾個(gè)邊緣溝槽的邊緣結(jié)構(gòu)中，至少最靠近單元陣列布置的邊緣溝槽更深地延伸到半導(dǎo)體本體中。可以與制造單元陣列的溝槽同時(shí)地執(zhí)行制造與單元陣列的溝槽相比更深地延伸到半導(dǎo)體本體中的邊緣溝槽。在這方面，用于蝕刻溝槽的蝕刻掩模可以被選擇成使得，邊緣溝槽在半導(dǎo)體本體100的橫向上寬于單元陣列100的溝槽。在蝕刻過程的給定持續(xù)時(shí)間期間，形成與單元陣列的溝槽相比更深的邊緣溝槽。為了完全地充滿更寬的以及因此更深的具有電介質(zhì)層的邊緣溝槽以便獲得根據(jù)圖4和5的邊緣結(jié)構(gòu)，兩過程步驟可能變得必要:在第一過程步驟中，其在單元陣列的溝槽19中制造場(chǎng)電極電介質(zhì)18，邊緣溝槽部分地被電介質(zhì)填充；在第二過程步驟中，邊緣溝槽被電介質(zhì)完全充滿，例如通過在邊緣區(qū)域中單獨(dú)地沉積電介質(zhì)。圖7示出根據(jù)另一實(shí)施例的半導(dǎo)體部件的垂直橫截面圖。圖7的半導(dǎo)體部件基于圖3的半導(dǎo)體部件，并且包括在內(nèi)部區(qū)域105中具有多個(gè)晶體管單元的晶體管陣列、以及具有邊緣溝槽25的邊緣末端結(jié)構(gòu)，每個(gè)邊緣溝槽25包括邊緣電極23的和在邊緣溝槽25下面的邊緣區(qū)域21。關(guān)于包括在圖3的半導(dǎo)體部件中的圖7的半導(dǎo)體部件的特征，結(jié)合圖3提供的解釋相應(yīng)地適用。圖7的半導(dǎo)體部件另外包括與半導(dǎo)體層103的摻雜類型互補(bǔ)的第二摻雜類型的至少一個(gè)單元陣列邊緣區(qū)27。在圖7所示的實(shí)施例中，單元陣列邊緣區(qū)27在晶體管單元陣列的最外溝槽19’下面，并且毗鄰邊緣末端結(jié)構(gòu)的最內(nèi)溝槽25下面的邊緣區(qū)21。關(guān)于單元陣列邊緣區(qū)27的摻雜濃度和尺寸，結(jié)合邊緣區(qū)21提供的解釋相應(yīng)地適用。類似于邊緣區(qū)21，至少一個(gè)單元陣列邊緣區(qū)27具有摻雜濃度，該摻雜濃度被選擇成使得，當(dāng)晶體管處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，單元陣列邊緣區(qū)27被完全地或者幾乎完全地耗盡。當(dāng)器件處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，圍繞單元陣列邊緣區(qū)域的區(qū)域中的漂移區(qū)11被耗盡，這意味著在圍繞單元陣列邊緣區(qū)27的漂移區(qū)11中存在耗盡區(qū)域(空間電荷區(qū)域)。漂移區(qū)11中的耗盡區(qū)域引起單元陣列邊緣區(qū)27中的耗盡區(qū)。與單元陣列邊緣區(qū)27相關(guān)的短語“完全地耗盡”意味著，單元陣列邊緣區(qū)27中的所有摻雜劑原子被離子化。短語“幾乎完全地耗盡”意味著，可能存在具有至多溝槽19、19’的寬度的直徑的區(qū)域，其中沒有耗盡區(qū)域或者其中摻雜劑原子沒有被離子化。單元陣列邊緣區(qū)27是可能被完全地耗盡還是可能被幾乎完全地耗盡取決于單元陣列邊緣區(qū)中的摻雜電荷以及周圍漂移區(qū)11中的摻雜電荷。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，單元陣列邊緣區(qū)27中的摻雜電荷在 I.IO12 (=lel2) cnT2 和 5.IO13 (=5el3)之間，特別是在 2el2 cnT2 和 2el3 cnT2 之間。單元陣列邊緣區(qū)27的“摻雜電荷”對(duì)應(yīng)于在半導(dǎo)體本體的垂直方向上單元陣列邊緣區(qū)27中的摻雜濃度的積分。半導(dǎo)體層103可以包括第一和第二部分層103’、103”。單元陣列的溝槽19可以延伸到第二部分層103”中。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，至少一個(gè)單元陣列邊緣區(qū)27被完全地或者幾乎完全地布置在第二部分層103”中。短語“幾乎完全地”意味著，單元陣列邊緣區(qū)27的至少80%、至少90%、或者甚至至少95%被布置在第二部分層103”中。圖8示出圖7的半導(dǎo)體器件的水平橫截面圖。在圖7中僅僅示出晶體管單元陣列的一部分以及毗鄰晶體管單元陣列的所示部分的邊緣末端結(jié)構(gòu)，而圖8 (以更小的尺度)示意性地示出完整的晶體管單元陣列和圍繞晶體管單元陣列的邊緣末端結(jié)構(gòu)。圖8示出圖7所示的第一水平剖面A-A中的水平橫截面圖。該剖面A-A穿過圖7的半導(dǎo)體切開。該剖面A-A穿過本體區(qū)域12下面的半導(dǎo)體層103中的半導(dǎo)體本體100以及穿過晶體管溝槽19和邊緣溝槽25切開。在圖8中，僅僅示出晶體管溝槽中的場(chǎng)電極電介質(zhì)18和邊緣溝槽25中的電介質(zhì)層25。在圖8中沒有示出場(chǎng)電極17和邊緣電極23。在圖8示出的實(shí)施例中，除了最外晶體管溝槽19’之外的晶體管溝槽19都是細(xì)長(zhǎng)的溝槽。將晶體管溝槽19實(shí)施為細(xì)長(zhǎng)的溝槽僅僅是實(shí)例。這些溝槽還可以被實(shí)施為堆狀的溝槽或者網(wǎng)格狀的溝槽。圖7中所示的垂直橫截面圖是垂直于細(xì)長(zhǎng)的晶體管溝槽19的縱向延伸的剖面C-C中的截面圖。最外晶體管溝槽19’在水平面中圍繞另一晶體管溝槽19。參考圖7，晶體管的有源晶體管區(qū)域(即連接到源電極的本體和源極區(qū)域11、12)被布置在最外晶體管溝槽19’和相鄰晶體管溝槽之間的半導(dǎo)體臺(tái)形(mesa)區(qū)域，但是在邊緣末端結(jié)構(gòu)的方向上沒有被布置在最外晶體管溝槽19’的外部。因此，最外晶體管溝槽19’在半導(dǎo)體本體100的水平或者橫向方向上“終止”晶體管單元陣列。理論上，對(duì)應(yīng)于源極區(qū)域的半導(dǎo)體區(qū)域和對(duì)應(yīng)于本體區(qū)域的半導(dǎo)體區(qū)域還可以被布置在單元區(qū)域的外部。然而，這些區(qū)域沒有被連接到源電極11，因此這些區(qū)域不是晶體管的有源區(qū)域。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，省略毗鄰最外溝槽19’的源極區(qū)域11以及可選地毗鄰直接鄰近最外溝槽19’的溝槽的源極區(qū)域。不過，最外溝槽19’和鄰近溝槽之間的本體區(qū)域12被連接到源電極11。一般而言，單元陣列邊緣區(qū)27被布置在單元陣列的邊緣區(qū)域中。單元陣列的“邊緣區(qū)域”是沿著最外溝槽19’或者單元陣列的邊緣的區(qū)域，以及包括最外溝槽并具有單元陣列的總尺寸的0.1%和2%之間的尺寸。參考圖8，邊緣溝槽25是環(huán)形的，并且在水平面中圍繞晶體管單元陣列。在圖8所示的實(shí)施例中，最外晶體管溝槽19’和邊緣溝槽25基本上是矩形的。然而，這僅僅是實(shí)例。這些溝槽還可以以環(huán)形幾何形狀的任何其他類型來實(shí)施。還可以將最外溝槽19’實(shí)施為細(xì)長(zhǎng)的溝槽，其對(duì)應(yīng)于單元陣列中的其他溝槽19。在這種情況下，沿著單元陣列的這些側(cè)，其中設(shè)置溝槽的縱向端和沒有設(shè)置最外溝槽19’，將對(duì)應(yīng)于邊緣區(qū)27的邊緣區(qū)設(shè)置在各個(gè)溝槽19的縱向端下面。圖9示出在第二水平剖面B-B中圖7的半導(dǎo)體器件的水平橫截面圖。第二水平剖面B-B延伸穿過邊緣區(qū)21和單元陣列邊緣區(qū)27。在圖9中用點(diǎn)線示出晶體管溝槽的位置和相對(duì)于邊緣區(qū)21以及單元陣列邊緣區(qū)27的邊緣溝槽。參考圖9,邊緣溝槽25下面的邊緣區(qū)21的形式或者幾何形狀對(duì)應(yīng)于邊緣溝槽25的形式或者幾何形狀，使得邊緣溝槽21在水平剖面B-B中具有環(huán)的形式。根據(jù)另一實(shí)施例(未示出)，多個(gè)邊緣區(qū)21被布置在邊緣溝槽25中的每個(gè)的下面。一個(gè)邊緣溝槽下面的各個(gè)邊緣區(qū)21在橫向上是隔開的。此外，單元陣列邊緣區(qū)27的形式或者幾何形狀對(duì)應(yīng)于最外晶體管溝槽19’的形式或者幾何形狀。根據(jù)另一實(shí)施例，在最外溝槽19’下面有多個(gè)單元陣列邊緣區(qū)27，它們互相隔開并且沿著最外溝槽19’被設(shè)置。在下文中解釋圖7的具有至少一個(gè)單元陣列邊緣區(qū)27的半導(dǎo)體部件的操作原理。出于解釋的目的，假設(shè)半導(dǎo)體部件是具有η摻雜漂移區(qū)域13、η摻雜漏極區(qū)域14、η摻雜源極區(qū)域11和P摻雜本體區(qū)域12的η型MOSFET (如圖7所示)。然而，該基本原理也適用于P 型 MOSFET。公知的是，MOSFET(特別是功率M0SFET)在其被反向偏置時(shí)可以操作為二極管。當(dāng)在源極端子S和漏極端子D之間施加正電壓時(shí)，η型MOSFET被反向偏置。在這種情況下，MOSFET就像是具有本體區(qū)12的p-1-n 二極管一樣起作用，其被連接到作為陽極的源電極和作為陰極的漏極區(qū)14。當(dāng)MOSFET被反向偏置并且電流流過MOSFET時(shí)，在漂移區(qū)域13中存在電荷載流子等離子體。該電荷載流子等離子體包括從本體區(qū)域12注入漂移區(qū)域13的P型電荷載流子以及從漏極區(qū)域14注入漂移區(qū)域13的η型電荷載流子。該電荷載流子等離子體不僅僅存在于晶體管單元陣列中的漂移區(qū)域13或者內(nèi)部區(qū)域105中，而且還延伸到邊緣區(qū)域106中。為了進(jìn)一步解釋，假設(shè)MOSFET從反向偏置狀態(tài)切換到正向偏置狀態(tài)。當(dāng)在漏極端子D和源極端子S之間施加正電壓時(shí)，η型MOSFET處于正向偏置狀態(tài)。在正向偏置狀態(tài)中，本體區(qū)12和漂移區(qū)13之間的pn結(jié)是反向偏置的。在正向偏置狀態(tài)中，可以通過向柵電極G施加合適的驅(qū)動(dòng)電位來以常規(guī)的方式將MOSFET接通和關(guān)斷。當(dāng)MOSFET從反向偏置狀態(tài)切換到正向偏置狀態(tài)時(shí)，從漂移區(qū)域13中去除少數(shù)電荷載流子，它們?cè)讦切蚆OSFET中是P型電荷載流子。這與正向偏置的MOSFET是處于導(dǎo)通狀態(tài)還是處于關(guān)斷狀態(tài)無關(guān)。當(dāng)MOSFET從反向偏置狀態(tài)切換到正向偏置狀態(tài)時(shí)，這些P型電荷載流子流過晶體管溝槽19之間的半導(dǎo)體臺(tái)形區(qū)域到本體區(qū)域12。在該過程中，來自邊緣區(qū)域106的P型電荷載流子首先在半導(dǎo)體本體100的橫向上流到晶體管單元陣列中，然后在垂直方向上流到本體區(qū)域12之一中。由于來自邊緣區(qū)域106的P型電荷載流子，P型電荷載流子電流在更靠近最外晶體管溝槽19’的晶體管單元陣列的那些臺(tái)形區(qū)域中高于在更遠(yuǎn)離最外晶體管溝槽19’的半導(dǎo)體臺(tái)形區(qū)域中。然而，在一個(gè)臺(tái)形區(qū)域中高的P型電荷載流子流動(dòng)可能導(dǎo)致半導(dǎo)體部件的擊穿。當(dāng)晶體管處于正向偏置狀態(tài)和處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，不僅在最外溝槽19’和鄰近溝槽19’之間的臺(tái)形區(qū)域中，而且在其他溝槽19之間的臺(tái)形區(qū)域中，存在離子化的電荷載流子。當(dāng)漂移區(qū)域11被η摻雜時(shí)，這些離子化的摻雜劑原子具有正電荷。在常規(guī)的晶體管器件中，漂移區(qū)域中離子化的摻雜劑原子在本體區(qū)域中具有對(duì)應(yīng)的離子化的(互補(bǔ)的)摻雜劑原子。當(dāng)在漂移區(qū)域和本體區(qū)域之間的pn結(jié)處的電場(chǎng)達(dá)到臨界值(Erait)時(shí)，發(fā)生雪崩擊穿。達(dá)到臨界值的電壓取決于漂移區(qū)域的摻雜濃度，并且當(dāng)漂移區(qū)域的摻雜濃度增加時(shí)而減小。在圖7的半導(dǎo)體器件中，從邊緣區(qū)域106流過單元陣列的邊緣區(qū)域中的臺(tái)形區(qū)域中的P型電荷載流子具有與這些臺(tái)形區(qū)域中局部增加的摻雜濃度相同的效果，并將導(dǎo)致該區(qū)域中降低的電壓阻斷能力，如果將不采取附加措施的話。這些措施包括單元陣列邊緣區(qū)域27的提供。單元陣列邊緣區(qū)域27與臺(tái)形區(qū)域互補(bǔ)地被摻雜，并且當(dāng)晶體管器件處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)包括離子化的摻雜劑原子。當(dāng)單元陣列邊緣區(qū)域27是P摻雜時(shí)具有負(fù)電荷的這些離子化的摻雜劑原子補(bǔ)償由來自邊緣區(qū)域的P型電荷載流子提供的附加電荷，和/或部分地補(bǔ)償在那些臺(tái)形區(qū)域中的摻雜電荷，和/或部分地補(bǔ)償在其下面設(shè)置邊緣區(qū)域27的那些臺(tái)形區(qū)域中的摻雜電荷。借助于這種補(bǔ)償效果，來自邊緣區(qū)域106的P型電荷載流子不導(dǎo)致它們流過的那些臺(tái)形區(qū)域中電場(chǎng)的顯著增加。此外，最外晶體管溝槽19’下面的單元陣列邊緣區(qū)27對(duì)于最外晶體管溝槽19’下面的P型電荷載流子提供低歐姆路徑，并且?guī)椭佑|在半導(dǎo)體本體100的橫向上更深地行進(jìn)到晶體管單元陣列中的P型電荷載流子，以及因此幫助將來自邊緣區(qū)域106的P型電荷載流子更均等地分配到晶體管單元陣列中的幾個(gè)半導(dǎo)體臺(tái)形區(qū)域。圖10示出具有單元陣列邊緣區(qū)27的半導(dǎo)體部件的另一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，單元陣列邊緣區(qū)27在鄰近最外19’的晶體管溝槽19下面。參考圖11，其示出在第二水平剖面B-B中圖10的半導(dǎo)體器件的水平橫截面圖，單元陣列邊緣區(qū)27的單元陣列邊緣不僅被布置在平行于最外溝槽19’延伸的兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)的晶體管溝槽19的下面，而且被布置在其他晶體管溝槽19的縱向端1%、192下面。晶體管溝槽19的縱向端1%、192鄰近最外環(huán)形溝槽19’。單元陣列邊緣區(qū)域27可以是環(huán)形的。然而，特別是在單元陣列邊緣區(qū)域27處于(內(nèi)部)溝槽19的縱向端1%、192下面的單元陣列的那些區(qū)域中，可以提供互相隔開的多個(gè)單元陣列邊緣區(qū)域27。一般而言，在這些溝槽中制造場(chǎng)電極17和柵電極15之前，單元陣列邊緣區(qū)域27例如通過經(jīng)由期望單元陣列邊緣區(qū)域27在其下面的這些溝槽的底部注入和/或擴(kuò)散第二傳導(dǎo)類型的摻雜劑原子來制造。在圖11的晶體管器件中，可以通過圖11來制造單元陣列邊緣區(qū)域27，可以通過經(jīng)由平行于最外溝槽19’延伸的兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)的晶體管溝槽19底部注入和/或擴(kuò)散摻雜劑原子到漂移區(qū)域11中，以及通過經(jīng)由在其縱向端的其他晶體管溝槽19的底部注入和/或擴(kuò)散摻雜劑原子，來制造單元陣列邊緣區(qū)域27。取決于摻雜劑原子被注入多深以及取決于兩個(gè)相鄰溝槽19之間的距離，在各個(gè)溝槽19的縱向端1%、192下面形成的單元陣列邊緣區(qū)27是隔開的，或者相鄰邊緣區(qū)27彼此毗鄰，以便形成一個(gè)環(huán)形的單元陣列邊緣區(qū)27。根據(jù)另一實(shí)施例(圖10中以短劃線示出)，單元陣列邊緣區(qū)27還被設(shè)置在最外晶體管溝槽19’下面。兩個(gè)單元陣列邊緣區(qū)27，也就是最外溝槽19’下面的邊緣區(qū)和鄰近晶體管溝槽19下面的邊緣區(qū)，沒有彼此毗鄰。單元陣列邊緣區(qū)27的實(shí)施不限于最外溝槽19’和鄰近溝槽。一般而言，可以在每個(gè)溝槽下面或者在設(shè)置在單元陣列的邊緣區(qū)域中的溝槽的每個(gè)部分下面實(shí)施單元陣列邊緣區(qū)27。如參考圖7至11解釋的那樣實(shí)施至少一個(gè)單元陣列邊緣區(qū)27不限于在邊緣溝槽中具有場(chǎng)電極23的半導(dǎo)體部件。還可以在其中邊緣溝槽25完全充滿電介質(zhì)材料24的半導(dǎo)體器件中實(shí)施單元陣列邊緣區(qū)27，如圖4所示。因此，在圖7至11所示的每個(gè)實(shí)施例中，可以省略邊緣電極23。根據(jù)另一實(shí)施例，省略具有邊緣區(qū)域21的邊緣溝槽25。在該實(shí)施例中，單元陣列的邊緣區(qū)域中的單元陣列邊緣區(qū)域27取代具有邊緣溝槽的邊緣末端結(jié)構(gòu)。這在圖12中被示出。根據(jù)另一實(shí)施例，利用常規(guī)的邊緣末端結(jié)構(gòu)來取代邊緣溝槽25，例如包括場(chǎng)環(huán)或者VLD區(qū)域(VLD:橫向變摻雜)的邊緣末端結(jié)構(gòu)。在圖13中示出具有VLD邊緣末端結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的實(shí)施例。在該實(shí)施例中，半導(dǎo)體區(qū)域22被實(shí)施為VLD區(qū)域并被連接到源極端子S。此外，實(shí)施單元陣列邊緣區(qū)不限于M0SFET，而是還可以被應(yīng)用于pn 二極管或者肖特基二極管，其具有帶有布置在溝槽18中的場(chǎng)電極17的單元陣列。應(yīng)當(dāng)注意，之前解釋的邊緣結(jié)構(gòu)不局限于用在MOS晶體管、二極管或者肖特基二極管中，而是可以用在任何垂直功率半導(dǎo)體部件(特別是雙極型晶體管)中。雙極型晶體管基本上不同于所解釋的MOS晶體管，因?yàn)樗话烹姌O。MOS晶體管的源極區(qū)、本體區(qū)和漏極區(qū)對(duì)應(yīng)于雙極型晶體管的發(fā)射極區(qū)、基極區(qū)和集電極區(qū)。雙極型晶體管經(jīng)由其基極區(qū)來控制。還應(yīng)當(dāng)注意，所解釋的邊緣結(jié)構(gòu)還可以用于沒有補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(即沒有場(chǎng)電極)的部件中。諸如“在…之下”、“在…下面”、“較低的”、“在…之上”、“較高的”等等之類的空間
相對(duì)術(shù)語是為了易于描述而被用來解釋一個(gè)元件相對(duì)于第二元件的定位。除了與附圖中描繪的那些取向不同的取向之外，這些術(shù)語意圖還包含器件的不同取向。此外，諸如“第一”、“第二”等等`之類的術(shù)語也被用來描述各種元件、區(qū)域、部分等等，并且也不意圖進(jìn)行限制。相同的術(shù)語在整個(gè)說明書中是指相同的元件。如在此所使用的術(shù)語“具有”、“包含”以及“包括”等等是開放式術(shù)語，其表明所述元件或特征的存在而不排除附加的元件或特征。冠詞“一”、“一個(gè)”、“該”以及“所述”意圖包括復(fù)數(shù)以及單數(shù)，除非上下文另外清楚地表明?？紤]到上面的變型和應(yīng)用的范圍，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不受前面的描述的限制，也不受附圖的限制。代之以，本發(fā)明僅由后面的權(quán)利要求書及其法律等同物來限制。
權(quán)利要求
1.半導(dǎo)體部件，包括: 半導(dǎo)體本體，其包括第一側(cè)和第二側(cè)、以及具有第一傳導(dǎo)類型的基本摻雜的第一半導(dǎo)體層； 第一半導(dǎo)體層中與第一傳導(dǎo)類型互補(bǔ)的第二傳導(dǎo)類型的至少一個(gè)有源部件區(qū)； 具有多個(gè)溝槽的單元陣列，每個(gè)溝槽包括場(chǎng)電極和場(chǎng)電極電介質(zhì)； 第二傳導(dǎo)類型的至少一個(gè)單元陣列邊緣區(qū)，所述單元陣列邊緣區(qū)在所述單元陣列中被僅僅布置在所述單元陣列的邊緣區(qū)域中，Btt鄰所述單元陣列的至少一個(gè)溝槽，以及被至少部分地布置在所述單元陣列中的所述至少一個(gè)溝槽下面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，多個(gè)隔開的單元陣列邊緣區(qū)被布置在所述單元陣列的所述至少一個(gè)溝槽下面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述半導(dǎo)體本體包括內(nèi)部區(qū)域和邊緣區(qū)域， 其中第一半導(dǎo)體層跨過所述內(nèi)部區(qū)域和所述邊緣區(qū)域延伸，以及 其中所述至少一個(gè)有源部件區(qū)域僅僅在所述內(nèi)部區(qū)域中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，還包括: 所述邊緣區(qū)域中的邊緣結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述邊緣結(jié)構(gòu)包括:` 從第一側(cè)延伸到所述半導(dǎo)體本體中的至少一個(gè)邊緣溝槽； 所述邊緣區(qū)域中的電介質(zhì)層；以及 第二傳導(dǎo)類型的第一邊緣區(qū)，其毗鄰所述邊緣溝槽以及被至少部分地布置在所述溝槽下面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體部件， 其中，所述至少一個(gè)單元陣列邊緣區(qū)在所述半導(dǎo)體本體的橫向上毗鄰一個(gè)邊緣區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體部件， 其中所述單元陣列包括鄰近所述至少一個(gè)邊緣溝槽的最外溝槽，以及 其中所述至少一個(gè)單元陣列邊緣區(qū)毗鄰所述單元陣列的所述最外溝槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體部件， 其中，所述最外溝槽是環(huán)形的，以及在所述半導(dǎo)體本體的橫向上終止所述單元陣列。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體部件， 其中，所述單元陣列的所述邊緣區(qū)域沿著所述單元陣列的邊緣延伸，以及在所述半導(dǎo)體本體的水平面中具有所述單元陣列的尺寸的0.1%和2%之間的尺寸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體部件， 其中，所述單元陣列邊緣區(qū)在所述半導(dǎo)體本體的水平面中是環(huán)形的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體部件， 其中，所述至少一個(gè)單元陣列邊緣區(qū)與所述邊緣區(qū)是隔開的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體部件，還包括: 在所述半導(dǎo)體本體的橫向上隔開的至少兩個(gè)單元陣列邊緣區(qū)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體部件， 其中，所述至少兩個(gè)單元陣列邊緣區(qū)在所述半導(dǎo)體本體的水平面中是環(huán)形的。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體部件，還包括: 所述至少一個(gè)邊緣溝槽中的邊緣電極，所述邊緣電極通過所述電介質(zhì)層與所述半導(dǎo)體本體分開。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體本體， 其中，所述邊緣溝槽被所述電介質(zhì)層完全充滿。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體部件，還包括: 與第一邊緣區(qū)分開的第二傳導(dǎo)類型的第二邊緣區(qū)，其橫向地毗鄰所述至少一個(gè)邊緣溝槽以及毗鄰第一側(cè)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體部件，其中，第一邊緣區(qū)具有摻雜濃度，使得當(dāng)所述半導(dǎo)體器件處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，它能夠被完全地耗盡或者能夠除了具有小于所述邊緣溝槽的橫向?qū)挾鹊某叽绲膮^(qū)域之外被耗盡。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體部件，其中，所述單元陣列邊緣區(qū)具有摻雜濃度，使得當(dāng)所述半導(dǎo)體器件處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，它能夠被完全地耗盡或者能夠除了具有小于所述邊緣溝槽的橫向?qū)挾鹊某叽绲膮^(qū)域之外被耗盡。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體部件，其被實(shí)施為MOS晶體管以及在所述內(nèi)部區(qū)域中包括多個(gè)晶體管單元，每個(gè)晶體管單元包括: 第一傳導(dǎo)類型的源極區(qū)、第一傳導(dǎo)類型的漂移區(qū)、以及在所述源極區(qū)和所述漂移區(qū)之間的第二傳導(dǎo)類型的本體區(qū)； 柵電極，其被布置成鄰近所 述本體區(qū)以及通過柵電介質(zhì)而與所述本體區(qū)絕緣。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體部件，所述晶體管單元的所述柵電極被布置在與所述場(chǎng)電極相同的溝槽中，所述場(chǎng)電極比所述柵電極更深地延伸到所述半導(dǎo)體本體中。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體部件，其中，所述邊緣電極被電耦合到半導(dǎo)體區(qū)，所述半導(dǎo)體區(qū)與所述半導(dǎo)體層的基本摻雜互補(bǔ)地被摻雜，以及被布置在所述至少一個(gè)邊緣溝槽和所述內(nèi)部區(qū)域之間。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體部件，其中，所述半導(dǎo)體區(qū)毗鄰所述至少一個(gè)邊緣溝槽。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體部件，還包括: 至少兩個(gè)邊緣溝槽，所述溝槽在所述半導(dǎo)體本體的橫向上被布置成彼此隔開； 對(duì)應(yīng)于多個(gè)溝槽的多個(gè)第一邊緣區(qū)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體部件，包括對(duì)應(yīng)于多個(gè)溝槽的多個(gè)第二邊緣區(qū)，其中第二邊緣區(qū)中的每個(gè)在與所述內(nèi)部區(qū)域的方向相反的方向上毗鄰一個(gè)邊緣溝槽。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的半導(dǎo)體部件，其中，第二邊緣區(qū)中的每個(gè)被布置在兩個(gè)邊緣溝槽之間，以及在橫向上從溝槽延伸到溝槽。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述半導(dǎo)體層包括第一部分層和第二部分層，第二部分層在第一部分層下面以及具有比第一部分層低的摻雜濃度。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述單元陣列的所述多個(gè)溝槽延伸到第二部分層中。
全文摘要
本發(fā)明公開了具有節(jié)省空間的邊緣結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體部件。半導(dǎo)體部件被公開。一個(gè)實(shí)施例包括半導(dǎo)體本體，該半導(dǎo)體本體包括具有至少一個(gè)有源部件區(qū)的第一半導(dǎo)體層、具有多個(gè)溝槽的單元陣列、以及至少一個(gè)單元陣列邊緣區(qū)。單元陣列邊緣區(qū)被僅僅布置在單元陣列的邊緣區(qū)域中，毗鄰單元陣列的至少一個(gè)溝槽，以及被至少部分地布置在單元陣列中的至少一個(gè)溝槽下面。
文檔編號(hào)H01L27/088GK103165604SQ20121002155
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者O.布蘭克, C.蓋斯勒, F.希爾勒, M.勒施, R.西米尼克 申請(qǐng)人:英飛凌科技奧地利有限公司