半導(dǎo)體器件和制造方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]半導(dǎo)體器件的電特性被多個(gè)器件部分影響。在半導(dǎo)體器件(例如二極管或晶體管，例如絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管(IGFET)，諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(JFET)、雙極結(jié)晶體管(BJT))的負(fù)載端子之間的電阻由例如半導(dǎo)體塊、觸頭和布線確定。最小化電阻允許在半導(dǎo)體器件中的電阻損耗的減小。
[0002]提供使得能夠?qū)崿F(xiàn)改進(jìn)的電特性的半導(dǎo)體器件和制造方法是期望的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)半導(dǎo)體器件的實(shí)施例，半導(dǎo)體器件包括從第一表面延伸到半導(dǎo)體主體中的溝槽。三元碳化物和三元氮化物的至少一個(gè)在溝槽中。
[0004]根據(jù)半導(dǎo)體器件的另一實(shí)施例，半導(dǎo)體器件包括具有相對(duì)的第一和第二表面的半導(dǎo)體主體。氮化物和碳化物中的至少一個(gè)被掩埋在半導(dǎo)體主體中。半導(dǎo)體主體的第二部分在第一表面與氮化物和碳化物的至少一個(gè)之間。半導(dǎo)體主體的第一部分在第二表面與氮化物和氮化物的至少一個(gè)之間。氮化物和碳化物的至少一個(gè)的熔點(diǎn)大于900°C。
[0005]根據(jù)制造半導(dǎo)體的方法的實(shí)施例，該方法在半導(dǎo)體主體的第二部分上形成氮化物和碳化物的至少一個(gè)。該方法還包括通過在第二部分上和在氮化物和碳化物的至少一個(gè)上經(jīng)由外延生長(zhǎng)形成半導(dǎo)體主體的第一部分來將氮化物和碳化物的至少一個(gè)掩埋在半導(dǎo)體主體中。
[0006]本領(lǐng)域中的技術(shù)人員在閱讀下面的詳細(xì)描述時(shí)并在觀看附圖時(shí)將認(rèn)識(shí)到附加的特征和優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0007]附圖被包括以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解并被合并在本說明書中且構(gòu)成本說明書的一部分。附圖圖示本發(fā)明的實(shí)施例并與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。本發(fā)明的其它實(shí)施例和預(yù)期優(yōu)點(diǎn)將容易被認(rèn)識(shí)到，因?yàn)樗鼈兺ㄟ^參考下面的詳細(xì)描述變得更好理解。
[0008]圖1是用于圖示包括包含在溝槽中的三元碳化物和三元氮化物的至少一個(gè)的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體主體的示意性橫截面視圖。
[0009]圖2A到21和圖3A到3C圖示圖1的結(jié)構(gòu)的不同實(shí)施例。
[0010]圖4、5A和5B是用于圖示包括掩埋在半導(dǎo)體主體中的碳化物和氮化物的至少一個(gè)的半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體主體的示意性橫截面視圖。
[0011]圖6、7A和7B是用于圖示包括三元碳化物和三元氮化物的至少一個(gè)的橫向和垂直二極管的半導(dǎo)體主體的示意性橫截面視圖。
[0012]圖8是用于圖示包括三元碳化物和三元氮化物的至少一個(gè)的npn雙極結(jié)晶體管(BJT)的半導(dǎo)體主體的示意性橫截面視圖。
[0013]圖9A和9B是用于圖示制造包括掩埋在半導(dǎo)體主體中的碳化物和氮化物的至少一個(gè)的半導(dǎo)體器件的方法的半導(dǎo)體主體的示意性橫截面視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]在下面的詳細(xì)描述中，參考形成其一部分的附圖，且其中作為例證示出本公開內(nèi)容可被實(shí)踐的特定實(shí)施例。應(yīng)理解，可利用其它實(shí)施例且可做出結(jié)構(gòu)或邏輯改變而不偏離本發(fā)明的范圍。例如，對(duì)一個(gè)實(shí)施例圖示或描述的特征可在其它實(shí)施例上或結(jié)合其它實(shí)施例來使用以產(chǎn)出另外的實(shí)施例。意圖是本公開內(nèi)容包括這樣的修改和變化。使用不應(yīng)被解釋為限制所附權(quán)利要求的范圍的特定語言描述了示例。附圖并不按比例且僅為了例證性目的。為了清楚起見，相同的元件在不同的附圖中由對(duì)應(yīng)的參考符號(hào)表示，如果不是另有規(guī)定。
[0015]術(shù)語“具有”、“包含”、“包括”、“包括了”等是開放的，且術(shù)語指示所陳述的結(jié)構(gòu)、元件或特征的存在，但不排除附加的元件或特征的存在。冠詞“一”、“一個(gè)”和“該”意在包括復(fù)數(shù)以及單數(shù)，除非上下文清楚地另有指示。
[0016]術(shù)語“電連接”描述在電連接的元件之間的永久低歐姆連接，例如在所關(guān)注的元件之間的直接接觸或經(jīng)由金屬和/或高摻雜半導(dǎo)體的低歐姆連接。術(shù)語“電耦合”包括，適合于信號(hào)傳輸?shù)囊粋€(gè)或多個(gè)(多個(gè))中間元件可存在于電耦合的元件，例如暫時(shí)提供在第一狀態(tài)中的低歐姆連接和在第二狀態(tài)中的高歐姆電解耦的元件之間。
[0017]附圖通過指示緊接于摻雜類型“η”或“p”的或“ + ”而圖示相對(duì)摻雜濃度。例如，“η_”意指比“η”摻雜區(qū)的摻雜濃度低的摻雜濃度，而“η+”摻雜區(qū)具有比“η”摻雜區(qū)的摻雜濃度高的摻雜濃度。相同的相對(duì)摻雜濃度的摻雜區(qū)并不一定具有相同的絕對(duì)摻雜濃度。例如，兩個(gè)不同的“η”摻雜區(qū)可具有相同或不同的絕對(duì)摻雜濃度。
[0018]在下面的描述中使用的術(shù)語“晶片”、“襯底”、“半導(dǎo)體主體”或“半導(dǎo)體襯底”可包括具有半導(dǎo)體表面的任何基于半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)。晶片和結(jié)構(gòu)應(yīng)被理解為包括硅、絕緣體上硅(S0I)、藍(lán)寶石上硅(S0S)、摻雜和非摻雜半導(dǎo)體、由基本半導(dǎo)體基礎(chǔ)支持的硅的外延層和其它半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體不需要是基于硅的。半導(dǎo)體也可以是硅鍺(SiGe)、鍺(Ge)或砷化鎵(GaAs)。根據(jù)其它實(shí)施例，碳化娃(SiC)或氮化鎵(GaN)可形成半導(dǎo)體襯底材料。
[0019]如在這個(gè)說明書中使用的術(shù)語“水平”意在描述基本上平行于半導(dǎo)體襯底或半導(dǎo)體主體的第一或主表面的取向。這可例如是晶片或管芯的表面。
[0020]如在這個(gè)說明書中使用的術(shù)語“垂直”意在描述基本上布置成垂直于半導(dǎo)體襯底或半導(dǎo)體主體的第一表面、即平行于該第一表面的法線方向的取向。
[0021]在這個(gè)說明書中，半導(dǎo)體襯底或半導(dǎo)體主體的第二表面被考慮為由下或背側(cè)表面形成，而第一表面被考慮為由半導(dǎo)體襯底的上、前或主表面形成。如在本說明書中使用的術(shù)語“在…上方”和“在…下方”因此描述結(jié)構(gòu)特征對(duì)另一結(jié)構(gòu)特征的相對(duì)位置。
[0022]在這個(gè)說明書中，η摻雜被稱為第一導(dǎo)電類型，而p摻雜被稱為第二導(dǎo)電類型。可替換地，半導(dǎo)體器件可被形成有相反的摻雜關(guān)系，使得第一導(dǎo)電類型可以是Ρ摻雜的，而第二導(dǎo)電類型可以是η摻雜的。
[0023]在本說明書中描述的特定實(shí)施例涉及而不限于半導(dǎo)體器件，特別是場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管、二極管、雙極晶體管和ESD保護(hù)器件。在這個(gè)說明書內(nèi)，術(shù)語“半導(dǎo)體器件”和“半導(dǎo)體部件”同義地被使用。半導(dǎo)體器件一般包括場(chǎng)效應(yīng)或晶體管結(jié)構(gòu)。場(chǎng)效應(yīng)結(jié)構(gòu)可以是具有形成在第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)和第二導(dǎo)電類型的主體區(qū)之間的主體二極管的ρη結(jié)的MOSFET或IGBT結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體器件一般是具有兩個(gè)負(fù)載金屬化的垂直半導(dǎo)體器件，例如M0SFET的源極金屬化和漏極金屬化，其彼此相對(duì)地布置且與相應(yīng)的接觸區(qū)處于低電阻接觸中。場(chǎng)效應(yīng)結(jié)構(gòu)也可由JFET結(jié)構(gòu)形成。
[0024]作為示例，半導(dǎo)體器件是具有有源區(qū)域的功率半導(dǎo)體器件，有源區(qū)域具有例如用于攜帶和/或控制在兩個(gè)負(fù)載金屬化之間的負(fù)載電流的多個(gè)IGBT單元或MOSFET單元。此夕卜，功率半導(dǎo)體器件一般具有外圍區(qū)域，其具有當(dāng)從上方看時(shí)至少部分地圍繞有源區(qū)域的至少一個(gè)邊緣終止結(jié)構(gòu)。
[0025]如在本說明書中使用的術(shù)語“功率半導(dǎo)體器件”意在描述具有高電壓和/或高電流開關(guān)能力的在單個(gè)芯片上的半導(dǎo)體器件。換句話說，功率半導(dǎo)體器件意圖針對(duì)一般在10安培到幾KA范圍內(nèi)的高電流。在這個(gè)說明書內(nèi)，術(shù)語“功率半導(dǎo)體器件”和“功率半導(dǎo)體部件”同義地被使用。
[0026]如在本說明書中使用的術(shù)語“場(chǎng)效應(yīng)”意在描述第一導(dǎo)電類型的導(dǎo)電“溝道”的電場(chǎng)居間形成和/或在第一導(dǎo)電類型的兩個(gè)區(qū)之間的溝道的導(dǎo)電性和/或形狀的控制。導(dǎo)電溝道可在布置在第一導(dǎo)電類型的兩個(gè)區(qū)之間的第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)，一般是第二導(dǎo)電類型的主體區(qū)中被形成和/或控制。由于場(chǎng)效應(yīng)，穿過溝道區(qū)的單極電流路徑在分別在MOSFET結(jié)構(gòu)和IGBT結(jié)構(gòu)中的第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)或發(fā)射極區(qū)與第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)之間被形成和/或控制。漂移區(qū)可分別與第一導(dǎo)電類型的較高摻雜漏極區(qū)或第二導(dǎo)電類型的較高摻雜集電極區(qū)接觸。漏極區(qū)或集電極區(qū)與漏極或集電極電極處于低電阻電接觸中。源極區(qū)或發(fā)射極區(qū)與源極或發(fā)射極電極處于低電阻電接觸中。在JFET結(jié)構(gòu)中，溝道區(qū)一般由布置在第二導(dǎo)電類型的主體區(qū)和柵極區(qū)之間的第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)的一部分形成，并可通過改變?cè)跂艠O區(qū)和溝道區(qū)之間形成的耗盡層的寬度來控制。
[0027]在本說明書的上下文中，術(shù)語“M0S”(金屬氧化物半導(dǎo)體)應(yīng)被理解為包括更一般的術(shù)語“MIS”(金屬絕緣體半導(dǎo)體)。例如，術(shù)語MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)應(yīng)被理解為包括具有不是氧化物的柵極絕緣體的FET，即術(shù)語MOSFET分別在IGFET (絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管)和MISFET (金屬絕緣體半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的更一般的術(shù)語意義中被使用。
[0028]在本說明書的上下文中，術(shù)語“柵電極”意在描述配置成形成和/或控制溝道區(qū)的電極。
[0029]作為示例，柵電極被實(shí)現(xiàn)為溝槽-柵電極，即作為布置在從主表面延伸到半導(dǎo)體襯底或主體中的溝槽中的柵電極。柵電極也可被實(shí)現(xiàn)為平面柵電極。
[0030]當(dāng)溝槽-柵電極當(dāng)從上方看時(shí)形成例如跳棋盤的形式的二維晶格時(shí)，功率場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體器件的有源區(qū)域的單位單元在水平橫截面中可包括溝槽-柵電極和臺(tái)面的周圍部分。
[0031]可替換地，功率場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體器件的有源區(qū)域的單位單元當(dāng)從上方看時(shí)可在水平橫截面中包括溝槽-柵電極和兩個(gè)鄰接的臺(tái)面的相應(yīng)部分。在這些實(shí)施例中，溝槽-柵電極、臺(tái)面和單位單元可形成相應(yīng)的一維晶格。
[0032]在圖1中圖示根據(jù)實(shí)施例的半