DE-102025140680-A1 - HALBLEITERVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZU IHRER HERSTELLUNG

Abstract

Eine Halbleitervorrichtung umfasst einen aktiven Bereich und einen Übergangsabschlussbereich, die jeweils eine Drain-Elektrode, eine erste Epitaxieschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, die auf der Drain-Elektrode angeordnet ist, und eine zweite Epitaxieschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, die auf der ersten Epitaxieschicht angeordnet ist, umfassen. Der Übergangsabschlussbereich umfasst ferner einen ersten Übergangsabschlussbereich, der auf einem Teil der zweiten Epitaxieschicht geätzt ist, und einen zweiten Übergangsabschlussbereich, der nicht geätzt ist. Eine Feldoxidschicht ist auf einem Teil des ersten Übergangsabschlussbereichs angeordnet. Ein dotierter Bereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps ist so angeordnet, dass er sich von unterhalb der Feldoxidschicht bis zum zweiten Übergangsabschlussbereich erstreckt.

Inventors

• Young Seo JO
• Ji Yong LIM
• Ki Hwan Kim

Assignees

• MAGNACHIP SEMICONDUCTOR LTD.

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20251007

Priority Date

20241101

Claims (20)

1. Halbleitervorrichtung, umfassend: einen aktiven Bereich und einen Übergangsabschlussbereich, die jeweils Folgendes umfassen: eine Drain-Elektrode; eine erste Epitaxieschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, die auf der Drain-Elektrode angeordnet ist; und eine zweite Epitaxieschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, die auf der ersten Epitaxieschicht angeordnet ist, wobei der Übergangsabschlussbereich ferner einen ersten Übergangsabschlussbereich, der auf einem Teil der zweiten Epitaxieschicht geätzt ist, und einen zweiten Übergangsabschlussbereich umfasst, der nicht geätzt ist, wobei eine Feldoxidschicht auf einem Teil des ersten Übergangsabschlussbereichs angeordnet ist, und wobei ein dotierter Bereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps so angeordnet ist, dass er sich von unterhalb der Feldoxidschicht bis zum zweiten Übergangsabschlussbereich erstreckt.
2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 , wobei der dotierte Bereich Folgendes umfasst: einen leicht dotierten Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der in dem ersten Übergangsabschlussbereich angeordnet ist; und einen stark dotierten Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der so angeordnet ist, dass er sich von dem ersten Übergangsabschlussbereich zu dem zweiten Übergangsabschlussbereich erstreckt.
3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2 , wobei eine Dicke des stark dotierten Bereichs größer ist als eine Dicke des leicht dotierten Bereichs.
4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 , wobei eine Fläche der Feldoxidschicht koplanar zu einer Fläche der zweiten Epitaxieschicht ist, die im zweiten Übergangsabschlussbereich vorhanden ist.
5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 , ferner umfassend: einen Körperbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der zwischen Graben-Gates im aktiven Bereich angeordnet ist, wobei der Körperbereich mit dem dotierten Bereich verbunden ist.
6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 , ferner umfassend: eine Schicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die zwischen der Drain-Elektrode und der ersten Epitaxieschicht gebildet ist.
7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 , wobei der Übergangsabschlussbereich ferner Folgendes umfasst: einen Übergangsabschluss-Ätzbereich, der zwischen der Feldoxidschicht und dem zweiten Übergangsabschlussbereich angeordnet ist; eine Feldplatten-Isolierschicht, die auf innerer Oberseite und äußerer Oberseite des Übergangsabschluss-Ätzbereichs angeordnet ist; eine Feldplatte, die auf der Feldplatten-Isolierschicht angeordnet ist; eine Zwischenschicht-Isolierschicht, die auf der Feldplatte angeordnet ist; und eine Source-Elektrode und eine Gate-Elektrode, die auf der Zwischenschicht-Isolierschicht gebildet sind.
8. Halbleitervorrichtung, umfassend: einen aktiven Bereich und einen Übergangsabschlussbereich, die jeweils Folgendes umfassen: eine Drain-Elektrode; eine erste Epitaxieschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, die auf der Drain-Elektrode angeordnet ist; und eine zweite Epitaxieschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, die auf der ersten Epitaxieschicht angeordnet ist, wobei der Übergangsabschlussbereich ferner einen ersten Übergangsabschlussbereich, der auf einem Teil der zweiten Epitaxieschicht geätzt ist, und einen zweiten Übergangsabschlussbereich umfasst, der nicht geätzt ist, wobei eine Feldoxidschicht auf einem Teil des ersten Übergangsabschlussbereichs angeordnet ist; und wobei Dotierungsbereiche eines zweiten Leitfähigkeitstyps mit unterschiedlichen Dicken in dem ersten Übergangsabschlussbereich und dem zweiten Übergangsabschlussbereich angeordnet sind.
9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8 , ferner umfassend: einen Körperbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der zwischen Graben-Gates im aktiven Bereich gebildet ist, wobei der Körperbereich mit dem dotierten Bereich verbunden ist.
10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8 , wobei die dotierten Bereiche Folgendes umfassen: einen leicht dotierten Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der an dem ersten Übergangsabschlussbereich angeordnet ist, und einen stark dotierten Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der so angeordnet ist, dass er sich vom ersten Übergangsabschlussbereich zum zweiten Übergangsabschlussbereich erstreckt und eine höhere Dotierungskonzentration als der leicht dotierte Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist.
11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10 , wobei eine Dicke des stark dotierten Bereichs größer ist als eine Dicke des leicht dotierten Bereichs.
12. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10 , wobei eine Dotierungskonzentration des leicht dotierten Bereichs zu einer Kante des ersten Übergangsabschlussbereichs hin allmählich abnimmt.
13. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10 , ferner umfassend: eine Source-Elektrode, die elektrisch mit dem stark dotierten Bereich in Kontakt steht; eine Feldplatte, die auf einem Teil des stark dotierten Bereichs und auf dem leicht dotierten Bereich angeordnet ist; und eine Gate-Elektrode, die elektrisch mit der Feldplatte in Kontakt steht.
14. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10 , ferner umfassend: eine Schicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die zwischen der Drain-Elektrode und der ersten Epitaxieschicht gebildet ist.
15. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit einem aktiven Bereich und einem Übergangsabschlussbereich, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bilden einer ersten Epitaxieschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps auf einem Halbleitersubstrat des ersten Leitfähigkeitstyps; Bilden einer zweiten Epitaxieschicht des ersten Leitfähigkeitstyps auf der ersten Epitaxieschicht; Ätzen eines Oberseitenabschnitts der zweiten Epitaxieschicht, der sich im Übergangsabschlussbereich befindet; Durchführen einer ersten Ionenimplantation eines zweiten Leitfähigkeitstyps in sowohl geätzte als auch nicht geätzte Übergangsabschlussbereiche, um einen ersten Ionenimplantationsbereich zu bilden; Durchführen einer zweiten Ionenimplantation des zweiten Leitfähigkeitstyps nach der ersten Ionenimplantation in einen Teil sowohl der geätzten als auch der nicht geätzten Übergangsabschlussbereiche, um einen zweiten Ionenimplantationsbereich zu bilden; und Bilden einer Feldoxidschicht auf einem Teil des geätzten Übergangsabschlussbereichs durch einen thermischen Oxidationsprozess.
16. Verfahren nach Anspruch 15 , wobei während der Bildung der Feldoxidschicht implantierte Ionen diffundiert werden, um einen Dotierungsbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps zu bilden.
17. Verfahren nach Anspruch 15 , wobei ein bei der Bildung des ersten Ionenimplantationsbereichs verwendetes Maskenmuster so gebildet ist, dass die Abstände zwischen den Maskenmustern zu einer Chipkante hin allmählich abnehmen.
18. Verfahren nach Anspruch 15 , wobei die Konzentrationen der Ionen des zweiten Leitfähigkeitstyps, die während der ersten Ionenimplantation und der zweiten Ionenimplantation gebildet werden, gleich sind.
19. Verfahren nach Anspruch 15 , ferner umfassend: Bilden eines Übergangsabschluss-Ätzbereichs nach der Bildung der Feldoxidschicht; Bilden einer Feldplatten-Isolierschicht in dem Übergangsabschluss-Ätzbereich; Bilden einer Feldplatte auf der Feldplatten-Isolierschicht; Bilden einer Zwischenschicht-Isolierschicht auf der Feldplatte; und Ätzen eines Teils der Zwischenschicht-Isolierschicht, um eine Gate-Elektrode in Kontakt mit der Feldplatte und eine Source-Elektrode in Kontakt mit dem Dotierungsbereich zu bilden.
20. Verfahren nach Anspruch 15 , ferner umfassend: Durchführen eines Schleifprozesses an einer Unterseite des Halbleitersubstrats; Durchführen eines Ionenimplantationsprozesses eines zweiten Leitfähigkeitstyps nach dem Schleifprozess, um eine Schicht des zweiten Leitfähigkeitstyps zu bilden; und Bilden einer Drain-Elektrode an einer Unterseite der Schicht.

Description

QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG Diese Anmeldung beansprucht die Priorität gemäß 35 U.S.C. §119(a) der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2024-0153615, eingereicht am 01. November 2024, deren gesamte Offenbarung hiermit für alle Zwecke durch Bezugnahme hierin einbezogen wird. HINTERGRUND 1. Gebiet Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Halbleitervorrichtung, die im Vergleich zum Stand der Technik eine stabilere Spannungsfestigkeit erzielen kann, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung. 2. Beschreibung des Hintergrunds Leistungshalbleitervorrichtungen wie MOSFETs (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) und IGBTs (Bipolartransistoren mit isoliertem Gate) werden in erster Linie als Halbleiterschaltvorrichtungen in Leistungselektronikanwendungen eingesetzt. Unter diesen Leistungshalbleitervorrichtungen lassen sich IGBTs in eine horizontale Struktur, bei der eine Source- (oder Emitter-)Elektrode, eine Gate- (oder Basis-)Elektrode und eine Drain- (oder Kollektor-)Elektrode alle an der Oberseite eines Halbleitersubstrats gebildet sind, und eine vertikale Struktur unterteilen, bei der die Source- und Gate-Elektroden an einer Oberseite des Halbleitersubstrats und die Drain-Elektrode an einer Unterseite des Halbleitersubstrats gebildet sind. Bei IGBT-Vorrichtungen kann es wünschenswert sein, die an der Substratfläche in einem Abschlussbereich auftretenden elektrischen Feldspitzen zu reduzieren. Die maximale elektrische Feldspitze tritt typischerweise innerhalb eines Übergangsabschlussbereichs auf, wo ein Äquipotentialring vorhanden ist. Unter extrem hohen Strom- und Spannungsbedingungen wird dieser Bereich erheblich geschwächt, was zu einem Lawinenausfall aufgrund einer großen Leckstromdichte unter Sperrvorspannung führt. Um dies zu verhindern, wurden Techniken wie die Verwendung einer P-Ring-Struktur durch die Bildung einer Vielzahl von leitfähigen Ringen vom P-Typ oder die Vergrößerung der Fläche des Übergangsabschlussbereichs zur Reduzierung des elektrischen Feldes vorgeschlagen. Die P-Ring-Struktur kann zwar das elektrische Feld bis zu einem gewissen Grad reduzieren, weist jedoch bei der Anwendung in Hochspannungsvorrichtungen Einschränkungen auf. Alternativ kann das elektrische Feld durch Vergrößerung des Übergangsabschlussbereichs weiter reduziert werden, was jedoch zu einer unerwünschten Vergrößerung der Vorrichtung führt und somit ein weiteres Problem darstellt. Solche IGBT-Halbleitervorrichtungen müssen in der Lage sein, das unter Sperrvorspannungsbedingungen erzeugte elektrische Feld zu zerstreuen, wodurch die elektrische Feldspitze reduziert und eine stabile Durchbruchspannung sichergestellt wird, die mit der Spannungsfestigkeit der Halbleitervorrichtung zusammenhängt. Daher wurden verschiedene Ansätze zur Verbesserung der Struktur von Halbleitervorrichtungen vorgeschlagen, um die Spannungsfestigkeit zu erhöhen. Die oben genannten Informationen dienen lediglich als Hintergrundinformationen zum besseren Verständnis der vorliegenden Offenbarung. Es wurde keine Entscheidung getroffen und es wird keine Aussage darüber getroffen, ob die oben genannten Informationen als Stand der Technik in Bezug auf die Offenbarung anwendbar sind. INHALT DER OFFNBARUNG Diese Zusammenfassung dient dazu, eine Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form vorzustellen, die im Folgenden in der detaillierten Beschreibung näher erläutert werden. Diese Zusammenfassung dient weder dazu, wesentliche Merkmale oder notwendige Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch soll sie als Hilfe bei der Bestimmung des Umfangs des beanspruchten Gegenstands dienen. In einem allgemeinen Aspekt umfasst eine Halbleitervorrichtung einen aktiven Bereich und einen Übergangsabschlussbereich, die jeweils eine Drain-Elektrode, eine erste Epitaxieschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, die auf der Drain-Elektrode angeordnet ist, und eine zweite Epitaxieschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, die auf der ersten Epitaxieschicht angeordnet ist, umfassen. Der Übergangsabschlussbereich umfasst ferner einen ersten Übergangsabschlussbereich, der auf einem Teil der zweiten Epitaxieschicht geätzt ist, und einen zweiten Übergangsabschlussbereich, der nicht geätzt ist. Eine Feldoxidschicht ist auf einem Teil des ersten Übergangsabschlussbereichs angeordnet. Ein dotierter Bereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps ist so angeordnet, dass er sich von unterhalb der Feldoxidschicht bis zum zweiten Übergangsabschlussbereich erstreckt. Der dotierte Bereich kann einen leicht dotierten Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der in dem ersten Übergangsabschlussbereich angeordnet ist, und einen stark dotierten Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps umfassen, der so angeordnet ist, dass er sich von dem ersten Übergangsabschlussbereich zu dem zweiten Übergangsabschlussbereich erstreckt. Eine Dicke des stark dotierten Bereichs kann größer sein als eine Dicke des leicht dotierten Bereichs. Eine Fläche der Feldoxidschicht kann koplanar zu einer Fläche