具有靜電放電保護(hù)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]半導(dǎo)體應(yīng)用中的重要部件是固態(tài)開(kāi)關(guān)。作為示例，開(kāi)關(guān)將汽車(chē)應(yīng)用或工業(yè)應(yīng)用的負(fù)載打開(kāi)和關(guān)斷。固態(tài)開(kāi)關(guān)典型地包含例如場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)像金屬氧化物半導(dǎo)體FET(MOSFET)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT )。
[0002]在這些應(yīng)用中，晶體管的柵極和源極之間的柵極電介質(zhì)的損壞可能由半導(dǎo)體器件的柵極接觸區(qū)域與源極接觸區(qū)域之間的靜電放電事件所引起。為了保護(hù)柵極電介質(zhì)免于靜電放電事件，靜電放電(ESD)保護(hù)結(jié)構(gòu)被提供。ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)晶體管免于例如在組裝或操作期間的靜電放電。這些ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)要求集成半導(dǎo)體器件內(nèi)的不可忽略的面積。
[0003]因此，期望提供具有增強(qiáng)的ESD保護(hù)特性和優(yōu)化的面積效率的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]依據(jù)實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包含半導(dǎo)體基體，該半導(dǎo)體基體具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面。半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包含半導(dǎo)體基體的第一表面上的第一隔離層和第一隔離層上的第一靜電放電保護(hù)結(jié)構(gòu)。第一靜電放電保護(hù)結(jié)構(gòu)具有第一端子和第二端子。第二隔離層被提供在靜電放電保護(hù)結(jié)構(gòu)上。第二隔離層上的柵極接觸區(qū)域被電耦合到第一靜電放電保護(hù)結(jié)構(gòu)的第一端子。電接觸結(jié)構(gòu)被布置在柵極接觸區(qū)域與半導(dǎo)體基體之間的重疊區(qū)域中。電接觸結(jié)構(gòu)被電耦合到第一靜電放電保護(hù)結(jié)構(gòu)的第二端子并且與柵極接觸區(qū)域電隔離。
[0005]本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀下面詳細(xì)的描述時(shí)和在觀看附圖時(shí)將認(rèn)識(shí)到附加的特征和優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0006]附圖被包含以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且被并入在本說(shuō)明書(shū)中且構(gòu)成它的一部分。附圖圖解本發(fā)明的實(shí)施例并且與描述一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。將易于理解本發(fā)明的其它實(shí)施例和預(yù)期的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)參考下面的詳細(xì)描述，它們變得更好理解。
[0007]圖1是依據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的部分的示意性橫截面視圖。
[0008]圖2A和2B是依據(jù)不同實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的部分的示意性平面圖。
[0009]圖3A到3D是依據(jù)不同實(shí)施例的沿著圖2A或圖2B的截面A-A’得到的包括布置在柵極接觸區(qū)域與半導(dǎo)體基體之間的重疊區(qū)域中的電接觸結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的部分的示意性橫截面視圖。
[0010]圖4A和4B是依據(jù)不同實(shí)施例的沿著圖2A或圖2B的截面A-A’得到的進(jìn)一步包括布置在柵極接觸區(qū)域與半導(dǎo)體基體之間的重疊區(qū)域中的晶體管單元的半導(dǎo)體器件的部分的示意性橫截面視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]在下面詳細(xì)描述中，參考附圖，附圖形成其中的一部分，并且在附圖中通過(guò)圖解的方式示出其中可以實(shí)施本發(fā)明的特定實(shí)施例。要理解的是，在不脫離本發(fā)明的范圍情況下，可以利用其它實(shí)施例并且可以做出結(jié)構(gòu)的或邏輯的改變。例如，針對(duì)一個(gè)實(shí)施例圖解或描述的特征能夠被使用在其它實(shí)施例上或者與其它實(shí)施例結(jié)合使用以產(chǎn)生又進(jìn)一步的實(shí)施例。旨在本發(fā)明包含這樣的修改和變化。使用特定語(yǔ)言來(lái)描述示例，所述特定語(yǔ)言不應(yīng)該被解釋為限制所附權(quán)利要求書(shū)的范圍。附圖不是成比例的并且僅為了圖解的目的。為了清楚起見(jiàn)，在不同的附圖中通過(guò)對(duì)應(yīng)的參考已指定相同元件，如果不是另外聲明。
[0012]術(shù)語(yǔ)“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等是開(kāi)放的并且該術(shù)語(yǔ)指示所聲明的結(jié)構(gòu)、元素或特征的存在，但不排除附加元素或特征。冠詞“一”、“一個(gè)”和“該”旨在包含復(fù)數(shù)以及單數(shù)，除非上下文另外清楚指示。
[0013]術(shù)語(yǔ)“電連接”描述電連接元件之間的永久的低歐姆連接，例如涉及的元件之間的直接接觸或經(jīng)由金屬和/或高摻雜的半導(dǎo)體的低歐姆連接。術(shù)語(yǔ)“電耦合”包含適配于信號(hào)傳送的一個(gè)或多個(gè)介入元件可以被提供在電耦合元件之間，例如電阻器、電阻性元件或可控以臨時(shí)性提供處于第一狀態(tài)的低歐姆連接和處于第二狀態(tài)的高歐姆電去耦的元件。
[0014]附圖通過(guò)接近摻雜類(lèi)型“η”或“p”指示或“ + ”來(lái)圖解相對(duì)摻雜濃度。例如，“η_”意味著低于“η”摻雜區(qū)域的摻雜濃度的摻雜濃度，而“η+”摻雜區(qū)域具有比“η”摻雜區(qū)域更高的摻雜濃度。相同的相對(duì)摻雜濃度的摻雜區(qū)域不必具有相同的絕對(duì)摻雜濃度。例如，兩個(gè)不同的“η”摻雜區(qū)域可以具有相同或不同的絕對(duì)摻雜濃度。
[0015]圖1是依據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件10的部分的示意性橫截面視圖。
[0016]半導(dǎo)體器件10包括半導(dǎo)體基體100，該半導(dǎo)體基體100具有第一表面101和與第一表面101相對(duì)的第二表面102。半導(dǎo)體器件10進(jìn)一步包括半導(dǎo)體基體100的第一表面101上的第一隔離層200和第一隔離層200上的第一靜電放電保護(hù)結(jié)構(gòu)310。第一靜電放電保護(hù)結(jié)構(gòu)310具有第一端子312和第二端子314。第二隔離層400被提供在第一靜電放電保護(hù)結(jié)構(gòu)310上。第二隔離層400上的柵極接觸區(qū)域500被電耦合到第一靜電放電保護(hù)結(jié)構(gòu)310的第一端子312。電接觸結(jié)構(gòu)600被布置在柵極接觸區(qū)域500與半導(dǎo)體基體100之間的重疊區(qū)域中。電接觸結(jié)構(gòu)600被電耦合到第一靜電放電保護(hù)結(jié)構(gòu)310的第二端子314并且與柵極接觸區(qū)域500電隔離。依據(jù)實(shí)施例，電接觸結(jié)構(gòu)600可以被電耦合到源極端子S，如在圖1中由第一虛線(xiàn)指示的。通過(guò)在柵極接觸區(qū)域500下面提供耦合到源極端子S的電接觸結(jié)構(gòu)600，第一靜電放電保護(hù)結(jié)構(gòu)310的面積高效的布置被實(shí)現(xiàn)。依據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，電接觸結(jié)構(gòu)600可以被電耦合到與源極端子S電耦合的半導(dǎo)體基體100內(nèi)的半導(dǎo)體區(qū)域，如在圖1中由第二虛線(xiàn)指示的。通過(guò)提供被電耦合到半導(dǎo)體基體100的電接觸結(jié)構(gòu)600，第一靜電放電保護(hù)結(jié)構(gòu)310具有到半導(dǎo)體基體100的增強(qiáng)的熱耦合。
[0017]半導(dǎo)體器件10可以包括功率半導(dǎo)體元件，諸如IGBT (絕緣柵雙極晶體管)例如RC-1GBT (反向?qū)↖GBT)、RB-1GBT (反向阻斷IGBT)以及包含MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的IGFET (絕緣柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。半導(dǎo)體器件10也可以包括超級(jí)結(jié)晶體管、溝槽場(chǎng)效應(yīng)晶體管，或經(jīng)由柵極端子控制負(fù)載電流的任何進(jìn)一步晶體管器件。在減少半導(dǎo)體器件10的芯片尺寸時(shí)，更小的輸入電容導(dǎo)致由半導(dǎo)體器件10的柵極與源極之間的靜電放電事件引起的提高的損壞風(fēng)險(xiǎn)。
[0018]在圖2A的平面圖中，晶體管單元經(jīng)由源極接觸區(qū)域700來(lái)接觸，其中柵極接觸區(qū)域500被提供在半導(dǎo)體器件10的邊沿部分中。在將半導(dǎo)體器件10形成為功率半導(dǎo)體元件時(shí)，柵極接觸區(qū)域500和源極接觸區(qū)域700的金屬化的產(chǎn)生的厚度可以在I Mm到10 Mm或3 Mm到7 Mm的范圍內(nèi)，并且柵極接觸區(qū)域500和源極接觸區(qū)域700可以以在5 Mm到20Mm或10 Mm到15 Mm的范圍內(nèi)的最小距離B來(lái)分離。如在圖2B中示出的，柵極接觸區(qū)域500可以也被布置在半導(dǎo)體器件10的中間部分中，其中源極接觸區(qū)域700圍繞柵極接觸區(qū)域 500。
[0019]圖3A是依據(jù)實(shí)施例的沿著圖2A或圖2B的截面A_A’得到的半導(dǎo)體器件10的部分的示意性橫截面視圖。
[0020]可以從如下材料來(lái)提供半導(dǎo)體基體100:單晶半導(dǎo)體材料，例如硅S1、碳化硅SiC、鍺Ge、硅鍺晶體SiGe、氮化鎵GaN或砷化鎵GaAs。第一和第二表面101、102之間的距離被選擇以實(shí)現(xiàn)指定的電壓阻斷能力并且可以是至少20 Mm，例如至少50 Mm。其它實(shí)施例可以提供具有幾個(gè)100 Mffl的厚度的半導(dǎo)體基體100。半導(dǎo)體基體100可以具有矩形形狀，該矩形形狀具有在幾毫米范圍內(nèi)的邊沿長(zhǎng)度。第一和第二表面101、102的法線(xiàn)限定垂直方向并且與法線(xiàn)方向正交的方向是橫向方向。
[0021]半導(dǎo)體基體100可以包括漏極區(qū)110和漂移區(qū)120，其將被進(jìn)一步描述在圖4A和4B的視圖中。第一隔離層200被形成在半導(dǎo)體基體100的第一表面101上。第一隔離層200可以包含被適配于隔離半導(dǎo)體基體100與第一隔離層200上的第一靜電放電保護(hù)結(jié)構(gòu)310的任何電介質(zhì)或電介質(zhì)的組合。第一隔離層200可以包含例如氧化物、氮化物、氮氧化物、高k材料、酰亞胺、絕緣樹(shù)脂或玻璃的一個(gè)或任何組合。第一隔離層200可以包含例如通過(guò)硅的局域氧化(LOCOS)工藝形成的場(chǎng)氧化物。如能夠在圖3A中看到的，第一隔離層200可以包含在第一靜電放電保護(hù)結(jié)構(gòu)310與半導(dǎo)體基體100之間的重疊區(qū)域中的場(chǎng)電介質(zhì)諸如場(chǎng)氧化物，并且可以進(jìn)一步包含在源極接觸區(qū)域700與半導(dǎo)體基體100之間的重疊區(qū)域中的柵極電介質(zhì)諸如柵極氧化物。第一隔離層200的場(chǎng)電介質(zhì)的厚度可以在0.5 Mm到5Mm或I Mm到3 Mm的范圍內(nèi)，第一隔離層200