用于制造具有斜切邊緣終止的半導(dǎo)體器件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及用于制造半導(dǎo)體器件的方法，特別是用于制造具有斜切邊緣終止(terminat1n)的半導(dǎo)體器件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]功率半導(dǎo)體器件，例如功率二極管、功率MOSFET (金屬氧化物場效應(yīng)晶體管)、功率IGBT (絕緣柵雙極晶體管)或功率晶閘管被設(shè)計(jì)成經(jīng)受高阻斷電壓。那些功率器件包括在P摻雜半導(dǎo)體區(qū)和η摻雜半導(dǎo)體區(qū)之間形成的ρη結(jié)。當(dāng)ρη結(jié)被反向偏壓時(shí)，器件阻斷或被關(guān)斷。在這種情況下，耗盡區(qū)(空間電荷區(qū))在P摻雜區(qū)和η摻雜區(qū)中擴(kuò)散。通常這些半導(dǎo)體區(qū)之一比半導(dǎo)體區(qū)中的其它區(qū)更輕摻雜，使得耗盡區(qū)主要在更輕摻雜區(qū)中延伸，更輕摻雜區(qū)主要支持施加在ρη結(jié)兩端的電壓。支持阻斷電壓的半導(dǎo)體區(qū)被稱為在二極管或晶閘管中的基極區(qū)，并被稱為在MOSFET或IGBT中的漂移區(qū)。
[0003]Pn結(jié)支持高電壓的能力被雪崩擊穿現(xiàn)象限制。當(dāng)施加在ρη結(jié)兩端的電壓增加時(shí)，形成ρη結(jié)的在半導(dǎo)體區(qū)中的電場增加。電場導(dǎo)致存在于半導(dǎo)體區(qū)中的移動載流子的加速。當(dāng)由于電場，電荷載流子被加速使得它們通過碰撞電離產(chǎn)生電子-空穴對時(shí)，雪崩擊穿出現(xiàn)。通過碰撞電離產(chǎn)生的電荷載流子產(chǎn)生新的電荷載流子，從而存在倍增效應(yīng)。在雪崩擊穿開始時(shí)，相當(dāng)大的電流在反向方向上越過ρη結(jié)流動。雪崩擊穿開始時(shí)所處的電壓被稱為擊穿電壓。
[0004]雪崩擊穿開始時(shí)所處的電場被稱為臨界電場。臨界電場的絕對值主要取決于用于形成Pn結(jié)的半導(dǎo)體材料的類型，且微弱地取決于更輕摻雜半導(dǎo)體區(qū)的摻雜濃度。
[0005]臨界電場是針對具有在垂直于電場的場強(qiáng)矢量的方向上的無限尺寸的半導(dǎo)體區(qū)定義的理論值。然而功率半導(dǎo)體部件具有在橫向方向上由邊緣表面終止的有限尺寸的半導(dǎo)體主體。由于不同的原因，例如在邊緣表面處的晶格的不完美性或?qū)е码妶龅膿頂D的幾何效應(yīng)，部件的擊穿電壓在接近邊緣表面的邊緣區(qū)中比在遠(yuǎn)離邊緣表面的內(nèi)部區(qū)中更低。為了補(bǔ)償在邊緣區(qū)中的減小的擊穿電壓，已知將邊緣終止用來與內(nèi)部區(qū)比較減小在邊緣區(qū)中的電場或至少減小電場擁擠的效應(yīng)。
[0006]不同類型的邊緣終止是已知的，例如垂直邊緣終止(臺面邊緣終止)或斜切邊緣終止。斜切邊緣終止具有斜切的邊緣表面。
[0007]用于產(chǎn)生斜切邊緣終止的幾種方法是已知的。那些方法包括例如對圓形半導(dǎo)體主體的邊緣區(qū)進(jìn)行磨削、研磨、拋光或噴砂，以便形成斜切邊緣表面。可通過實(shí)施隨后的蝕刻過程來提高因而產(chǎn)生的表面的質(zhì)量。然而，圓形半導(dǎo)體主體可能對一些類型的半導(dǎo)體器件來說不是方便的。此外，這些方法要求僅僅一個(gè)半導(dǎo)體器件集成半導(dǎo)體晶片中，該半導(dǎo)體晶片然后被處理以便形成邊緣終止，或這些方法要求半導(dǎo)體晶片被細(xì)分成多個(gè)半導(dǎo)體主體(管芯、芯片)，然后多個(gè)半導(dǎo)體主體(管芯、芯片)被處理以便形成邊緣終止。然而，在以前解釋的過程之一中處理小半導(dǎo)體主體可能很難。
[0008]因此存在對提供用于形成半導(dǎo)體器件的斜切邊緣終止的改進(jìn)的方法的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]用于制造半導(dǎo)體器件的方法的一個(gè)實(shí)施方式包括形成從第一表面延伸到半導(dǎo)體主體內(nèi)的溝槽，該溝槽具有相對于半導(dǎo)體主體的垂直方向斜切的至少一個(gè)側(cè)壁；以及減小在與第一表面相對的第二表面處開始的半導(dǎo)體主體的厚度，直到在第二表面和溝槽之間的半導(dǎo)體材料被移除為止。
[0010]另一實(shí)施方式涉及半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體主體和在半導(dǎo)體主體中的至少一個(gè)孔穴，其中孔穴包括相對于半導(dǎo)體主體的垂直方向斜切的至少一個(gè)側(cè)壁。
【附圖說明】
[0011]參考附圖來解釋例子。附圖用來說明基本原理，使得只有理解基本原理所必需的方面被說明。附圖并不按比例。在附圖中，相同的參考符號表示相似的特征。
[0012]包括圖1A-1C的圖1示出半導(dǎo)體主體的垂直橫截面視圖，其用于示出用于制造半導(dǎo)體器件的方法的實(shí)施方式。
[0013]包括圖2A-2C的圖2示出半導(dǎo)體主體的垂直橫截面視圖，其用于示出用于制造半導(dǎo)體器件的方法的另一實(shí)施方式。
[0014]圖3示出具有帶有實(shí)質(zhì)上矩形的形狀的溝槽的半導(dǎo)體主體的頂視圖。
[0015]圖4示出具有帶有實(shí)質(zhì)上圓形的形狀的溝槽的半導(dǎo)體主體的頂視圖。
[0016]包括圖5A-5G的圖5示出半導(dǎo)體主體的垂直橫截面視圖，其用于示出用于形成半導(dǎo)體器件中的溝槽的方法的一個(gè)實(shí)施方式。
[0017]包括圖6A-6F的圖6示出半導(dǎo)體主體的垂直橫截面視圖，其用于示出用于形成半導(dǎo)體器件中的溝槽的方法的一個(gè)實(shí)施方式。
[0018]圖7示出通過圖6A-6F中所示的方法的變型而獲得的半導(dǎo)體主體的垂直橫截面視圖。
[0019]圖8示出通過圖6A-6F中所示的方法的另一變型而獲得的半導(dǎo)體主體的垂直橫截面視圖。
[0020]圖9示出通過圖6A-6F中所示的方法的又一變型而獲得的半導(dǎo)體主體的垂直橫截面視圖。
[0021]圖10示出具有正斜切邊緣終止的半導(dǎo)體器件的垂直橫截面視圖。
[0022]圖11示出具有帶有斜切邊緣終止的圓形半導(dǎo)體主體的半導(dǎo)體器件的頂視圖。
[0023]圖12示出具有帶有斜切邊緣終止的矩形半導(dǎo)體主體的半導(dǎo)體器件的頂視圖。
[0024]圖13示出具有正斜切邊緣終止的另一半導(dǎo)體器件的垂直橫截面視圖。
[0025]圖14更詳細(xì)地示出圖13所示的半導(dǎo)體器件的截面。
[0026]圖15示出具有帶有兩個(gè)不同地斜切的側(cè)壁截面的側(cè)壁的半導(dǎo)體管芯的垂直橫截面視圖。
[0027]圖16示出在用于形成具有不同地斜切的側(cè)壁截面的孔穴的方法期間的半導(dǎo)體主體的垂直橫截面視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]在下面的詳細(xì)描述中，參考形成詳細(xì)說明的一部分的附圖，且在附圖中通過圖示的方式示出本發(fā)明可被實(shí)施的特定實(shí)施方式。應(yīng)理解，本文描述的各種示例性實(shí)施方式的特征可彼此組合，除非另外特別提到。
[0029]圖1A-1C示出用于制造具有斜切邊緣終止結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的方法的例子。參考圖1A，該方法包括提供半導(dǎo)體主體100。半導(dǎo)體主體100可以是例如晶片或晶片的部分。半導(dǎo)體主體100具有第一表面101和與第一表面101相對的第二表面102。半導(dǎo)體主體100可包括常規(guī)半導(dǎo)體材料例如硅(Si)、碳化硅(SiC)、砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)等。圖1A-1C示出在垂直于半導(dǎo)體主體的第一和第二表面101、102的剖切平面中的半導(dǎo)體主體100的垂直橫截面。
[0030]參考圖1B，溝槽210在半導(dǎo)體主體100中形成。溝槽210在垂直方向上從第一表面101延伸到半導(dǎo)體主體100中。溝槽210具有第一側(cè)壁103i和第二側(cè)壁103 2。參考圖1B，第一側(cè)壁1S1和第二側(cè)壁103 2都相對于半導(dǎo)體主體100的垂直方向斜切。在圖1B所示的實(shí)施方式中，存在在第一側(cè)壁1S1和垂直方向(由圖1B所示的垂直參考線A表示)之間的第一角α工和在第二側(cè)壁103 2和垂直方向之間的第二角α 2。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，第一和第二角α” α 2具有不同的符號，但實(shí)質(zhì)上相同的絕對值。然而也可能這兩個(gè)角a 1、Ci2具有不同的絕對值，或只有側(cè)壁之一，例如第一側(cè)壁1S1相對于垂直參考線A斜切，而另一側(cè)壁，例如第二側(cè)壁1032是垂直側(cè)壁，意味著在該側(cè)壁和參考線A之間的角度(例如角α 2)實(shí)質(zhì)上是0°。
[0031]在半導(dǎo)體主體100的水平面(其為垂直于圖1A-1C所示的垂直剖切平面的平面)中，溝槽210形成閉合回路。也就是說，溝槽210在這個(gè)水平平面中是環(huán)形的。環(huán)的確切形式可改變。在圖3和4中示出兩個(gè)不同的實(shí)施方式。
[0032]圖3和4每個(gè)示出在形成溝槽之后的半導(dǎo)體主體100的頂視圖。參考圖3，溝槽210可被實(shí)現(xiàn)為實(shí)質(zhì)上矩形的(特別是正方形的)環(huán)的形式，其中拐角可以不是圓形的(如所示)，或可以是圓形的(未示出)。參考圖4，溝槽210可被實(shí)現(xiàn)為實(shí)質(zhì)上橢圓形的(特別是圓形的)環(huán)的形式。然而，其它形式，例如多邊形環(huán)也是可能的。特別是，沒有圓形環(huán)的形式的結(jié)構(gòu)不能通過其它方法例如機(jī)械斜切來實(shí)現(xiàn)。沿著閉合回路的角的自由選擇通過常規(guī)方法是不可能的。
[0033]參考圖1C，在形成溝槽210之后，在第二表面102和溝槽210之間的半導(dǎo)體主體100的半導(dǎo)體材料被移除，以便使半導(dǎo)體主體100中溝槽210所包圍的區(qū)400與半導(dǎo)體主體100的其它區(qū)分離。與其它區(qū)分離的半導(dǎo)體主體100的這個(gè)區(qū)400在下文中將被稱為管芯或半導(dǎo)體器件。移除第二表面102和溝槽之間的半導(dǎo)體材料可包括至少一個(gè)磨損方法，例如化學(xué)和/或機(jī)械磨損方法。適當(dāng)?shù)哪p方法是例如CMP (化學(xué)機(jī)械拋光)方法或蝕刻方法。
[0034]參考圖1Β，溝槽210的側(cè)壁1S1UOS2可相對于半導(dǎo)體主體100的垂直方向斜切，使得第一和第二側(cè)壁的第一和第二角α” α2分別具有不同的符號，但實(shí)質(zhì)上相同的絕對值。然而，也可能形成溝槽210，使得第一和第二角αι、％分別具有相同的符號并具有實(shí)質(zhì)上相同的值。這參考圖2A-2C來解釋。
[0035]圖2Α示出在形成溝槽之前的半導(dǎo)體主體100的垂直橫截面視圖。圖2Β示出在形成溝槽210之后的半導(dǎo)體主體100的垂直橫截面視圖。溝槽210具有第一側(cè)壁1S1和與第一側(cè)壁相對的第二側(cè)壁1032。這些第一和第二側(cè)壁103Ρ1032相對于半導(dǎo)體主體100的垂直方向斜切。在圖2Β中，\表示在第一側(cè)壁103 i和垂直方向之間的第一角，而α 2表示在第二側(cè)壁1032和垂直方向之間的第二角。在本實(shí)施方式中，這些第一和第二角α P (12具有相同的符號，并具有實(shí)質(zhì)上相同的值。像參考圖1B解釋的