CN111092115B 横向超结晶体管器件及其制造方法 （英飞凌科技德累斯顿公司）

WO0035020A1,2000.06.15US2017092716A1,2017.置包括：第一掺杂类型的多个第一半导体区域(11)以及第二掺杂类型的多个第二半导体区域区域(12)沿半导体主体(100)的竖直方向(z)交被布置为沿第一横向方向(x)与源极区(13)隔开栅极区(14)的每者与多个第二半导体区域(12)区域(11、12)中的至少一个(但不是第一半导体区域和第二半导体区域(11、12)的每者)具有沿2第一掺杂类型的多个第一半导体区域以及第二掺杂类型的多个第二半导体区域，其漏极区，与所述多个第二半导体区域毗连并且被布置多个栅极区，所述多个栅极区的每者与所述多个第二半导体区域中的至少一个毗连，其中，所述第一半导体区域和所述第二半导体区域中的至少其中，其余的所述第一半导体区域和所述第二半导体区域均具有其中，所述第一半导体区域和所述第二半导体区域中的所一位置和所述漏极区之间具有不同于所述第一值的基本2.根据权利要求1所述的晶体管布置，其中，超过50％的所述第一半导体区域和超过所述第一值和所述第二值中的最小值的1.2倍其中，所述多个第一半导体区域和所述多个第二半导体区域其中，所述第一半导体区域和所述第二半导体区域中的所述其中，所述多个第一半导体区域和所述多个第二半导体区域域和所述第二半导体区域中的所述至少一个毗连的毗连半其中，所述毗连半导体区域具有均匀掺杂剂量，所述毗低于与所述第一半导体区域和所述第二半导体区域中的所述至少一个隔开的所述第一半导体区域和所述第二半导体区域中的至少另域的每者沿所述竖直方向的尺寸处于0.5微米3第一掺杂类型的多个第一半导体区域以及第二掺杂类型的多个第二半导体区域，其漏极区，与所述多个第二半导体区域毗连，并且被多个栅极区，所述多个栅极区的每者与所述多个第二半导体区域中的至少一个毗连，其中，所述第一半导体区域和所述第二半导体区域中的至少其中，其余的所述第一半导体区域和所述第二半导体区域均具有其中，所述第一半导体区域和所述第二半导体区域中的所一位置和所述漏极区之间具有不同于所述第一值的基本其中，所述第一值和所述第二值中的最大值处于所述第一值第一掺杂类型的多个第一半导体区域以及第二掺杂类型的多个第二半导体区域，其漏极区，与所述多个第二半导体区域毗连并且被布置多个栅极区，所述多个栅极区的每者与所述多个第二半导体区域中的至少一个毗连，其中，所述第一半导体区域和所述第二半导体区域中的至少其中，其余的所述第一半导体区域和所述第二半导体区域均具有其中，所述多个第一半导体区域和所述多个第二半导体区域其中，所述第一半导体区域和所述第二半导体区域中的所述第一掺杂类型的多个第一半导体区域以及第二掺杂类型的多个第二半导体区域，其4漏极区，与所述多个第二半导体区域毗连并且被布置多个栅极区，所述多个栅极区的每者与所述多个第二半导体区域中的至少一个毗连，其中，所述第一半导体区域和所述第二半导体区域中的至少其中，其余的所述第一半导体区域和所述第二半导体区域均具有其中，所述多个第一半导体区域和所述多个第二半导体区域域和所述第二半导体区域中的所述至少一个毗连的毗连半其中，所述毗连半导体区域具有均匀掺杂剂量，所述毗低于与所述第一半导体区域和所述第二半导体区域中的所述至少一个隔开的所述第一半导体区域和所述第二半导体区域中的至少另5[0002]横向超结晶体管器件包括第一掺杂类型的多个第一半导体区域以及第二掺杂类阻挡能力尤其取决于第一半导体区域中的掺杂剂原子的总数与第二半导体区域中的掺杂半导体区域和第二半导体区域实施为使得第一半导体区域中的掺杂剂原子的总数和第二半导体区域中的掺杂剂原子的总数基本相等并且第一半导体区域和第二半导体区域中的导体区域和第二掺杂类型的多个第二半导体区域、与多个第一半导体区域毗连的源极区、与多个第二半导体区域(120)毗连并且被布置为沿半导体主体的第一横向方向与源极区隔有沿第一横向方向变化的掺杂剂量并且其余的第一半导体区域和第二半导体区域均具有述多个第一和第二半导体区域毗连并且被布置为沿半导体主体的第一横向方向与源极区6[0009]图1A-图1C示意性地示出了横向超结晶体管器件的透视截面图(图1A)、竖直截面[0010]图2示出了在具有带有均匀掺杂剂量的第一和第二半导体区域的横向超结晶体管[0012]图4示出了在具有带有变化掺杂剂量的至少一个第一或第二半导体区域的横向超[0014]图8A-图8D示出了具有变化掺杂剂量的第一或第二半导体区域可以位于横向超结[0016]图10A-图10D示出了用于形成具有均匀掺杂剂量的第一和第二半导体层的方法的[0018]图12-图15示出了用于形成具有变化掺杂剂量的第一或第二半导体层的不同示[0019]图16示出了在衬底中额外包括处于第一和第二半导体区域下方的二极管的图1A-[0020]图17示出了具有图1A-图1C所示类型的晶体管器件和另一晶体管器件的晶体管布[0022]图1A-图1C示出了包括横向超结晶体管器件10的晶体管布置的透视截面图(图7[0024]第一半导体区域11和第二半导体区域12的每者具有沿半导体主体100的第一横向方向x的长度以及沿半导体主体100的竖直方向的厚度，横向方向y”是平行于第一表面101的方向。第一半导体区域11和第二半导体区域12还可以被称为半导体层，并且具有多个第一半导体区域(层)11和多个第二半导体区域(层)12的布置还可以被称为层堆叠体或者简称为堆叠体。[0025]所述堆叠体可以延伸至第一表面101，使得第一半导体区域11和第二半导体区域为第二半导体区域12并且将最下区域实施为第一半导体区域11只是示例。根据另一示例场效应晶体管)。在该晶体管器件10中，源极区13和漏极区15的每者是第一掺杂类型的区81E21cm-3之间的范围，并且栅极区14的掺杂浓度选自处于1E17cm-3和1E21cm-3之间的范并且在源极区13的每一区段和源极节点S之间提供低欧姆连接。第二电极34连接至栅极节区域(漂移区)11在源极区13和漏极区15之一源极区13和补偿区12之间的p-n结以及栅极区14和漂移区11之间的p-n结变得受到反向将使得漂移区11被耗尽电荷载流子。一旦漂移区11的处于至少两个栅极区14之间和/或处[0035]图1C示出了在贯穿漂移区11之一的水平截平面A-A中的晶体管器件10的一个截面9以使处于源极区13和栅极区14之间的第一漂移区区段111或者处于栅极区14之间的第二漂[0037]图1A-图1C所示的类型的晶体管器件可以被制造为使得第一半导体区域11和第二沿竖直方向z的积分。具有均匀掺杂剂量的第一半导体区域11或第二半导体区域12可以通过(例如)下述方式制造：(1)在外延生长工艺期间外延生长半导体层并对半导体层进行原位掺杂；或者(2)外延生长本征半导体层并通过均厚(无掩模)注入工艺向半导体层中注入制造包括第一掺杂类型的多个第一半导体层以及第二掺杂类型的多个第二半导体层的半[0039]第一半导体区域11和第二半导体区域12可以被制造为使得第一半导体区域11和失衡。也就是说，漂移区11中的掺杂剂原子可以比补偿区12中的掺杂剂原子多10％或少区11中的n型掺杂剂的总数与补偿区12中的p型掺杂剂的总数[0041]图2中所示的曲线301、302和303示出了针对三种不同掺杂情形但是针对同一漏极-源极电压VDS的电场。漏极-源极电压VDS基本上由电场的积分给出(其等于图2中的曲线实施的晶体管器件的电压阻挡能力高于根据曲线302和曲线303下面的掺杂细节实施的晶[0043]图3示出了漏极-源极电流IDS，其为漏极区15和源极区14之电压VDS的电流。在该示例中，当漏极-[0046]图4示出了具有较高雪崩鲁棒性的横向超结晶体管器件中的电场的幅度。在该晶通过将漂移区11和补偿区12实施为使得补偿度C(x)沿第一横向方向x发生变化以使补偿度定横向位置x处漂移区11和补偿区12之一的掺杂剂量表示在相应横向位置x处在相应漂移多个补偿区12中的掺杂剂原子的总数，并且表示在相应横向位置x处多个漂移[0050]图4示出了在平行于竖直方向z和第一横向方向x的截平面中的晶体管器件的竖直ix1之间的补偿度，并且C2表示最大位置x1和漏极区15之间的补偿度。根据一个示例，C1*[0054]根据一个示例，图4所示的补偿度行为是通过将漂移区11和补偿区12中的至少一x发生变化而获得的。其余的漂移区11和补偿区12的每者可以被实施为使掺杂剂量基本均的具有均匀掺杂剂量的补偿区也有可能具有不同的恒定掺杂剂[0057]根据图6所示的另一示例，漂移区中的至少一个具有变化的掺杂剂量分布概况[0058]根据图7所示的另一示例，补偿区中的至少一个(但不是补偿区12的每者)具有如参考图5所解释的变化掺杂剂量分布概况D12V(x)，漂移区11中的至少一个(但不是漂移区11的每者)具有如参考图6解释的变化掺杂剂量分布概况D11V(x)，而其余的补偿区12具有到50％的漂移区11和不到50％的补偿区12被实施为[0062]下文将参考图8A-8D解释具有变化掺杂剂量分布概况的至少一个漂移区11或补偿量的至少一个半导体区域与层堆叠体的最下半导体区域和最上半导体区域隔开。在图8A-[0063]最下半导体区域11L是第一半导体区域，并且最上半导体区域1剂量的半导体区域不同于层堆叠体中的最下半导体区域11L和最上半导体区[0065]在图8C所示的示例中，漂移区11之一被实施为具有变化掺杂剂量分布概况D11V概况的半导体区域不同于层堆叠体中的最上半导体区域12U和最下半导体区域有D11V(x)或D12V(x)的那些第一半导体区域和第二半导体区域具有基本上均匀的掺杂剂的第一半导体区域和第二半导体区域的每者(除了最下区域11L和最上区域12U之外)具有均[0067]图4示出了整个晶体管器件的补偿度分布概况。实施根据图5到图7所示的示例之一的晶体管器件具有这样的效果：特定的漂移区和补偿区对的补偿度分布概况具有图4所示的总体补偿度分布概况C(x)的形式。该特定的漂移区和补偿区对包括(a)具有变化掺杂化掺杂剂量分布概况D11V的漂移区和具有均匀掺杂剂量分布概况D12C的毗连的补偿区；或者(c)具有变化掺杂剂量分布概况D12V的补偿区和具有变化掺杂剂量分布概况D11V的毗连的漂移区。包括具有均匀掺杂剂量分布概况D11C的漂移区和具有均匀掺杂剂量分布概况[0069]参考上文，图4所示的补偿度分布概况可以是通过在一对毗连的漂移区和补偿区中将漂移区和补偿区之一实施为具有变化掺杂剂量并且将漂移区和补偿区中的另一个实[0070]图9A和图9B基本示出了用于制造前面在本文中解释的类型的晶体管器件的方法这些第一半导体层110和第二半导体层120交替布置在载体200的顶上。图9A示出了在载体200顶上形成这些半导体层之后的具有多个第一半导体层110和第二半导体层120的层堆叠形成了漂移区11，并且第二半导体层120的布置在源极区12和漏极区15之间的那些区段形[0073]参考上文，漂移区11中的至少一些和补偿区12中的至少一些具有均匀掺杂剂器件中承载具有第一区域11和第二区域12的层堆叠体，或者该载体可以是在生长外延层i与注入区110’[0076]参考图10C，所述方法还包括通过向表面101i中均厚注入第二掺杂类型的掺杂剂一半导体层110的掺杂剂量是由在图10B中所示的形成第一注入区110’的注入工艺中使用[0078]图10A-图10D所示的方法可以执行几次，以形成一个在另一个上方的多个第一半导体层的每者之后并且在这些外延层的每者中形成了注入区之后执行一种热工艺。此外，[0080]图11示出了在其中形成了四个注入区(两个第一注入区110’和两个第二注入区交替布置的两个第一半导体层110和两个第二半导体层120。图11B示出了热工艺之后的半[0082]下文将参考图12到图15解释用于形成具有变化掺杂剂量的第一半导体层110或第注入掩模防止掺杂剂原子被注入到表面的被注入掩模覆盖[0083]图12示出了用于形成具有变化掺杂剂量的第二半导体层的掩模注入工艺的一个[0085]可以通过与参考图12解释的方法等价的方法形成具有变化掺杂剂量的第一半导导体区域11或第二半导体区域12具有参考图5到图7解释的掺杂剂量分布概况D12V(x)或D11V层110的第一注入区110’的注入剂量低于用于形成具有均匀掺杂剂量的第一半导体层110入剂量与用于形成具有均匀掺杂剂量的第二半导体层120的注入剂量可以相等。在该情况[0088]图14示出了用于形成具有变化掺杂剂量的第二半导体层120的方法的另一示例。通过参考图12解释的类型的注入工艺在第二半导体层120H中形成对应于参考图12解释的[0089]图15示出了用于形成具有变化掺杂剂量的第一半导体层110的方法的另一示例。模注入工艺在该半导体层110H中形成对应于参考图13解释的另一注入区110”的注入区[0090]参考上文，可以在载体200顶上形成具有第一半导体区域11和第二半导体区域12[0091]根据图16所示的另一示例，载体200是具有第一掺杂类型和第二掺杂类型之一的区14和漏极区15穿过层堆叠体向下延伸至载体200。为了防止栅极区14和漏极区15之间的成具有与栅极区14毗连的第一发射极区42和与漏极区15毗连的第二发射极区43的二极管。此外，该二极管的基极