專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有凹槽狀第二觸點(diǎn)區(qū)域的功率半導(dǎo)體元件的制作方法
帶有凹;ff狀第Jl觸點(diǎn)區(qū)域的功率^f^it^
本發(fā)明描述了4帶有至少一個(gè)pn結(jié)的功率半"^ML件，它最好是一個(gè)具 有耐反向電壓強(qiáng)度達(dá)到至少600 V的功率^fel管，用于大功率等級(jí)的整流器。
耗。才M^9^"技術(shù)，要滿;ut—^^^求可以有2種g的解決方法。
背景技術(shù)：
其中一種如專(zhuān)利DE 43 37 329 C2中所描述的功率半^^元件，i^E也f議 帶有一個(gè)pn結(jié)的功率^l管，該pn結(jié)借助于高能量*的照射在半"^^基體 結(jié)合中心處形成。i!E喊電^i^^^a^的應(yīng)用。這樣就能夠'^il^形成 功率j^L管，而且它具有較高的耐壓強(qiáng)度，并與功率晶體管結(jié)合后具有進(jìn)一步 的優(yōu)良特性。
按照上述專(zhuān)利所描述的功率J^l管在其形成過(guò)程中M—^Nt泉，那#& 通it^、射，例如利用錄，會(huì)在半"^#>基體中產(chǎn)生缺陷，^iL狀態(tài)下載流子 的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致較高的反向電流。而這種移植的作用當(dāng)然會(huì)^ii一步的處理iif呈 中被部分州琳
才^t財(cái)^^-"^T選的方式，在"f^中的第""^中形成財(cái)較少 ^^度的第^#^區(qū)域。這樣所產(chǎn)生的pn結(jié)走向平#^表面并絲pn結(jié)到達(dá) 表面之前其在摻雜區(qū)域的ii^部分具有較大的曲率'i^E的故泉^ i,功M "^^ML^由于第4雜的較〗^^^1導(dǎo)致^^有較低的耐壓強(qiáng)度。為了彌補(bǔ) 這4泉，需要在第^#^的柳 —個(gè)鱗部賴(lài)造型，增加了紘

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)才>61提出 一種具有較少開(kāi)關(guān)損耗同時(shí)"W較高耐壓強(qiáng)度的功
^W^元件;^其相應(yīng)制it^法。
該任^it過(guò)如后面會(huì)加以詳細(xì)說(shuō)明的本發(fā)明^U'J^求l， 6和9中所描述的的^^以完成。M的實(shí)^riC^^^U'j^求中描t
械明的思路首^^從帶有一個(gè)^f^基體的功率^N^耕出發(fā)，其最 好是ii絲第一觸點(diǎn)區(qū)域。為了形錄少一個(gè)pn結(jié)，需要4il個(gè)基體上iS^ 少一個(gè)第4雜、最好是p摻雜的區(qū)域，后面該區(qū)域被稱(chēng)作第二觸點(diǎn)區(qū)域。由 于第^^的區(qū)^f是借助于擴(kuò)散i^呈形成的，因此它不^l:均勻的絲而 是從絲絲面形會(huì)Wp度魏減少的絲形式。
另夕卜本發(fā)明所述的功率半"^^W最好在功率半"^^元件的ii^部分具有 多個(gè)電場(chǎng)環(huán)。這些電場(chǎng)環(huán)同幹ft為第4雜的區(qū)域并且同樣形成一定的M輪 廓，圍絲第二觸點(diǎn)區(qū)域，最好是與其相同中心。不管賴(lài)二觸點(diǎn)區(qū)^1這 些電場(chǎng)環(huán)^p是布蹤所iii-體的第二表面上的，并且如所描述的那樣延伸擴(kuò)展 到所H^體的^p、內(nèi)部。除了選#^種在*區(qū)域帶有電場(chǎng)環(huán)的構(gòu)^卜*一 ##^形式，例如iM)賄^t^中已知的VLD (躺變絲)^L^。
本發(fā)明所述的基絲其第二觸點(diǎn)區(qū)域內(nèi)具有一個(gè)凹槽狀的空隙，它通過(guò)側(cè) 面和底面來(lái)限定。i!E該底面構(gòu)成功4"f"^^力降的第二表面的第二部分面， 并且平行于可選的電場(chǎng)環(huán)區(qū)域內(nèi)的第4分面。第1點(diǎn)區(qū)^A^二部^延 伸經(jīng)過(guò)側(cè)面直至第^5軸。所描述的功率半"fM^元件是在兩個(gè)表面之間具有
負(fù)載電流情況下的容量元件。
械明所述的半^IH^元件的構(gòu)i^f是當(dāng)側(cè)面具有曲率時(shí)，它能平4汁pn 結(jié)的曲率?？蒰，側(cè)面可垂直于底面或者以一^H氐于45度的角度相對(duì)于底面 傾斜，i!E側(cè)面在與底面相交的區(qū)域內(nèi)pn結(jié)的走向平^^第二表面。
本發(fā)明所述的第一種用于制itJiii功^H^M^的方法包括下列差本方 法步驟
#^5(1^^沐，對(duì)經(jīng)鄉(xiāng)一#^的"^^基體的第二表面進(jìn)#^膜。在 4W目對(duì)的第-^第二表面上^if一觸點(diǎn)區(qū)域，
第^^^的絲輪廓的產(chǎn)生是^f 二表面出;Ol至第"-^分截面，它以 后將構(gòu)成該表面的第"^P分面，以AJ^二部分截面，這樣就形成了電場(chǎng)環(huán)以及 第-缺點(diǎn)區(qū)域。^^是同時(shí)^f^2個(gè)方法步驟，這樣這2>|^輪廓能形成
相同的^P;tA向。
在表面的第二部分面的區(qū)域內(nèi)形成凹槽以產(chǎn)生第二觸點(diǎn)區(qū)域的底面和 側(cè)面。itJl^"對(duì)不需^"除的區(qū)域進(jìn)^^膜，接下來(lái)借助于濕式蝕刻和/或干
5式蝕刻方法來(lái)形成凹槽，該凹槽的擴(kuò)^JL為第4雜的絲'^LH^就是pn 結(jié)位置的50%和90%之間。凹槽的橫向側(cè)面擴(kuò)張至少為深度擴(kuò)5^1的10倍,
對(duì)第-^^.的4^p或^P^i行4^^t理。
對(duì)第二觸點(diǎn)區(qū)域迸行金/^^t理用于形成導(dǎo)電連接的接觸面。i!E最好
本發(fā)明所述的第4用于制iUi述功率半^^元件的方法包括下列M方 法步驟
*條賄才^Mt經(jīng)鄉(xiāng)一絲的^W基體的表面進(jìn)她膜。
*徊肖后形成的第二觸點(diǎn)區(qū)域的第二表面的第二部分面的區(qū)域形成凹槽。
iU:^^助于濕式蝕刻和/或干式蝕刻方法來(lái)形成凹槽。
*借助于離子注入產(chǎn)生第4雜的栘雜輪廓，^二表面出;OL^肖后形 成第二部^的第4^ 。
對(duì)第"-W^的全面或者部械行椒狄理.
對(duì)第二觸點(diǎn)區(qū)域(12)進(jìn)行金/^狄理(18)以形成導(dǎo)電連接的接觸面。
這2種方法的關(guān)鍵^t^于，pn結(jié)的曲率與賄4說(shuō)目比小得多。這樣功
率半"^^元件的耐壓強(qiáng)度:^尋到了 ^^提高，并JLii^區(qū)域的造型例^^助于
電場(chǎng)^比以往所需的^T所減少。


本發(fā)明的解決^通過(guò)下面的附圖1至5中所描述的實(shí)施例來(lái)詳細(xì)地加以 說(shuō)明。
圖1示出了本發(fā)明所述的功率^^t/^的基體，
圖2示出了第>-^ _明所述方法中的形成第《^#雜的子步驟。
圖3示出了第—本發(fā)明所述方法中的形成第^##^后的子步驟.
圖4示出了笫一種本發(fā)明所述方法中的凹槽形^昏的子步驟的2種變體。
圖5示出了^JL明所述的功^M^元件的2種變體。
圖6示出了第4本發(fā)明所^法中的形成凹槽,成第^#^的部^#驟。
圖7示出了iM)第^t本發(fā)明工藝方'，成的功率^H^元件。插圖1中示出了本發(fā)明所述的功率^^樹(shù)的基體(2， 4)的一個(gè)沒(méi)有 ^^、尺寸比例的剖面圖，示例為一個(gè)反向電壓為1200V的功率J^L管，該示例 ^i4Ui"^昏面的附圖中得以保留。該"HH^基^^有一個(gè)帶有2種^Mt的 n摻雜。在基體的第二表面(10)上連接有一個(gè)|§^摻雜的區(qū)域(2)，而在第 二表面(100) Ji^接有重度絲的區(qū)域(4 )。這2種 的14^走向在基體內(nèi) 部平^t"f表面(10， 100)。
圖2示出了本發(fā)明所述方法中的形成第4雜的子步驟。#^SiL^^MUt
里需對(duì)用于準(zhǔn)備進(jìn)行選棒性,的不同區(qū)^^ft^膜(6 )。在第4^的區(qū)
域(10a)中產(chǎn)生電場(chǎng)環(huán)，在第二部分面的區(qū)域(10b)中產(chǎn)生第二觸點(diǎn)區(qū)域。 借助于擴(kuò)散(60)進(jìn)行的員^i!E才M^L^^M^二表面(10)的方向開(kāi) 始實(shí)現(xiàn)。
圖3示出了本發(fā)明所i^r法中形成第^^、 M是p絲(12， 14 )之 后的子步驟。另夕N"^輪廓(120， 140)的走向進(jìn)行了描述說(shuō)明，也iUj^ 著'絲'^L增加，p絲的^^^li^減少的，很明顯，p絲在半"f^基體 (2， 4)中并不僅^501垂直于表面(IO)進(jìn)行滲透，而JLiE沿著表面進(jìn)行絲， 并在掩漠(6)的足夠小的開(kāi)口處i^W成半圓形狀的區(qū)域。以勤以的方式形成 第二觸點(diǎn)區(qū)域，它在側(cè)面在第一電場(chǎng)環(huán)的方向Ji^伸，it^p摻雜的俯和;l1^ 著、^^增加"lt^^f減小的，
圖4示出了^L明所^法中的凹槽形^^的子步驟的2種變體，圖4a 示出了第-^t變體，i^E通iiit當(dāng)?shù)难谀ひ?SJt當(dāng)?shù)腲^介質(zhì)l^上沿著p摻 雜(120)的祐和M來(lái)完J^t凹槽的蝕刻。這樣所產(chǎn)生的第二觸點(diǎn)區(qū)域(12) 的^1#^帶有一個(gè)底面(122a)和一個(gè)與之傾辨目連的側(cè)面(124a)，該側(cè)面 以直角i^f靠i^面的第"^P分面(10a)而結(jié)束。笫二觸點(diǎn)區(qū)域(12)的這種 絲形態(tài)上^平整，^fe^^面在^h表面(10b) JiA均勻的。
圖4b示出的Af4變體，其中通iiii當(dāng)?shù)难谀ひ?sjt當(dāng)?shù)腲^介質(zhì)絲
上垂直于表面(10)來(lái)完射凹槽的蝕刻。組需要注意的是，側(cè)面(124b) 與底面(122b)在某處相匯，在該處摻雜形面(120)的雄和^A向平M底 面(122b )。這樣就食&刺錄凹槽形^^Ms^面(122b) itit到側(cè)面(124b)的區(qū)域內(nèi)所殘留的>^^度不會(huì)小于底面(122b)的^^面上的^^^度。側(cè)面 (124b)的絲輪廓(120)這樣絲第-^軸(10a)附i^PPfc形成，并 JLij^上與電場(chǎng)環(huán)(14)的半#^輪廓的#^輪廓(140)相L
圖5示出了本發(fā)明所述的功^N^元件的2種變體。圖5a示出了才娥圖 4a所形成的第""^變體，i!E在電場(chǎng)環(huán)(14)上方的第4分面(10a)完全 被#^^ (16)所絲。另夕卜在接下來(lái)的第二觸點(diǎn)區(qū)域(12)的金;^^t理(18) 之前在該區(qū)域靠i^4面的區(qū)域還會(huì)產(chǎn)生高雄和度的第4雜以形成與金/i^^ 的歐鵬觸。
另外第二觸點(diǎn)區(qū)域(12)也，^6I^面(122a)和側(cè)面(124b) Ji^a了接 觸金^ft^ (18a)，它^^少許M第^P^ (10a)的#/^& (16)。
另外最好對(duì)整個(gè)凹槽填^T屬層(22)以獲得功率半"H^元件的基本平整 的表面。
圖5b示出了##圖4b所形成的第^t變體，it^電場(chǎng)環(huán)(14)上方的 第4分面(10a)沒(méi)有完全被4^匕層(20)所覆蓋。在電場(chǎng)環(huán)(14)的區(qū)域以 及電場(chǎng)環(huán)(14)的電子觸點(diǎn)的區(qū)域及其所屬的各電場(chǎng)板(20)區(qū)域存在著空穴。 在如圖5a和圖5b中所描述的2種變體分別在第二表面(100)上財(cái)一^Hr屬 4^(102)，它例如可以用于與差^^^f焊連接。
帶有M底面面積為10 mm2和100 mm2以M向電壓達(dá)1200 V的功率二 極管的典型的尺寸結(jié)構(gòu)如下
*功率Jl^l管的厚度在100 fun至450 jim之間。
*該pn結(jié)(126)， "tMbl^4雜，i^Jl是p摻雜(120， 140)的M '^JL^ 10 nm至30 jun之間。
凹槽的深度擴(kuò)^^1相對(duì)于第^#雜的滲透^^而言最大為其90%，最 小為其50%。當(dāng)J^Jt:^l達(dá)20nm時(shí)，凹槽的^J'J在10nm和18nm之間。
*笫二觸點(diǎn)區(qū)域(12 )的第>=#^^^表面具有的#^^ 1015至1016 cn^ 之間。
用于與金屬M(fèi)形成歐^^觸的觸點(diǎn)區(qū)域的第二摻雜的靠^4面的其 他區(qū)域具有的飽和JL^^在1018至1020 cii^之間。
圖6示出了第4本發(fā)明所述方法中的形成凹槽(24) ^成第二觸點(diǎn)區(qū) 域(12)的子步驟。在如圖1中所描述的基體(2， 4)的基礎(chǔ)上，第一個(gè)絲步驟是形^I于較高反向電壓所需的電場(chǎng)環(huán)(14),接下iM^殳有用于形成第二 觸點(diǎn)區(qū)域(12)的區(qū)域(26)進(jìn)#^膜，并JL^二表面(10)開(kāi)始形成凹槽 (24)。在接下來(lái)的步驟中實(shí)S2A^二表面(10)的方向出發(fā)的離子-認(rèn)(28)。 ^^在離子注入4^進(jìn)行一個(gè)'1^步驟，以便消除在離子-iAJ^呈中所產(chǎn)生的
圖7示出了采用第^t本發(fā)明所^法形成的功率"f"f^元件。該第二觸 點(diǎn)區(qū)域(12)具有一^ft助于離子:^A (28)所形成的,輪廓(120),同樣 這里pn結(jié)(126)的曲率(128)與^^1^M目tb^。 jt^卜該圖中還示出了電 場(chǎng)板(20)、第一表面(100)的金^f匕層(102)和第二觸點(diǎn)區(qū)域(12)的金屬 ^/g: (18a )。 ^^再在第^P軸Ji^^一個(gè)按照賄^^的次級(jí)4^M (30 )。
權(quán)利要求
1. 一種功率半導(dǎo)體元件，帶有一個(gè)經(jīng)過(guò)第一摻雜的半導(dǎo)體基體(2，4)，一個(gè)在該基體中形成的并且與第一摻雜的區(qū)域一起構(gòu)成pn結(jié)(126)的第二觸點(diǎn)區(qū)域(12)，其經(jīng)過(guò)第二摻雜形成摻雜輪廓(120)，其中第二觸點(diǎn)區(qū)域(12)位于基體的第二表面(10)上，并且延伸擴(kuò)張到基體體積內(nèi)部，并且其中用于第二觸點(diǎn)區(qū)域(12)的基體(2，4)具有一個(gè)凹槽狀的空隙(24)，帶有一個(gè)側(cè)面(124)和一個(gè)底面(122)，其中該底面(122)是作為第二表面(10)的第二部分面而形成的，其中第二觸點(diǎn)區(qū)域(12)從底面(122)開(kāi)始延伸擴(kuò)張，經(jīng)過(guò)側(cè)面(124)直至第一部分面(10a)，并且其中pn結(jié)(126)在與側(cè)面(124)相鄰處具有一個(gè)曲率(128)。
2. 按照^U，J要求1所述的功率半^H^元件，其中在功率半"|^元件的* 區(qū)域內(nèi)形成有多個(gè)同才狄于基體(2, 4)上的第4雜的電場(chǎng)環(huán)(14)，這些電 場(chǎng)環(huán)(14)排列^^4體的第二表面(10)上的第一^分面(10a)處并JL^伸擴(kuò) ^J'J基體^P、內(nèi)部，
3. 按照^^要求2所述的功率"f^^元件，其中在電場(chǎng)環(huán)(14)的區(qū)域內(nèi) 第^^ (10a)的#/^^ (16)被中斷，并Jii^與各自所屬的電場(chǎng)環(huán)(14) 的導(dǎo)電觸點(diǎn)區(qū)域內(nèi)具有多個(gè)電場(chǎng)板(20)。
4. 按照W'J要求1所述的功率半"^^元件，其中側(cè)面(124a) M—個(gè)曲 率，該曲率平^f"pn結(jié)的曲率，或輛成垂直于底面(122b)的側(cè)面(124b)， 其中該側(cè)面(124b)與底面(122b)上的某處區(qū)樹(shù)目匯，在該處pn結(jié)的走向 平衍第二表面。
5. 按照^'漆求4所述的功率半^f^元件，其中第二觸點(diǎn)區(qū)域(12) * 點(diǎn)金^f^: (18)所M，而第"^P^ (10a)被4W^ (16)所M。
6. 用于制造d^，J要求1至5中4P項(xiàng)所述的功率^^L^的方法，其 特征在于，M下列方法步驟*對(duì)經(jīng)it^一絲的半^!^基體(2， 4)的表面(10)進(jìn)^#膜(6);*產(chǎn)生第^#^的#^輪廓(120, 140 )， 4二表面(10)開(kāi)始直至稍 后形成第一^分面的第"""^分截面和第二部分截面，從而產(chǎn)生電場(chǎng)環(huán)(14)和 第二觸點(diǎn)區(qū)域(12); M面(10)的第二部分面(10b)的區(qū)域內(nèi)形成凹槽，以產(chǎn)生第二觸 點(diǎn)區(qū)域(12)的底面(122)和側(cè)面(124)，并帶有凹槽的深度擴(kuò)張，該凹槽的 擴(kuò)般^^第《^#^的滲透'絲的50%和卯％之間，凹槽的躺側(cè)面擴(kuò)紅少 為^JL擴(kuò)^^JL的10倍； 對(duì)第^p軸(10a)進(jìn)行完全或絲分的4^狄理(16); 對(duì)第二觸點(diǎn)區(qū)域(12)進(jìn)行金屬化處理(18),以形成導(dǎo)電連接的接觸面。
7. 按照擬'J^求6所述的方法，其中對(duì)于第二觸點(diǎn)區(qū)域(12浙電場(chǎng)環(huán)(14) 的第4雜的M輪廓(120， 140)的產(chǎn)生是同時(shí)完成的。
8. 按照;M'J要求6所述的方法，其中^M"第二觸點(diǎn)區(qū)域(12)進(jìn)行金^f匕 處理(18)的同時(shí)還在電場(chǎng)環(huán)(14)的區(qū)域中產(chǎn)生相應(yīng)的金備化電場(chǎng)板(20)。
9. 用于制it:H5l利J^求1至5任一項(xiàng)所述的功率半"H^元件的方法， 征在于，具有下列方法步驟*對(duì)經(jīng)it^一絲的^^基體(2, 4)的表面(10)進(jìn)#^膜(26); *在第二表面(10)的第二部^ (10b)的區(qū)域內(nèi)形成凹槽； *借助于離子注入產(chǎn)生第4雜的，輪廓(120), 4二表面(10)出 jO^稍后形成第二部分面的第""^分截面； 對(duì)第4分面(10a)的全面或者部^ii行劍^:理(16);*對(duì)第二觸點(diǎn)區(qū)域(12)進(jìn)行金屬4狄理(18)，以形成導(dǎo)電連接的接觸面。
10. 按照;M'決求6或9中所述的方法，其中樹(shù)第二觸點(diǎn)區(qū)域(12)進(jìn)行 金/^^t理(18)之前，在該區(qū)域內(nèi)靠i^面的其它區(qū)J^E^成高^(guò)^度的
全文摘要
本發(fā)明描述了一種功率半導(dǎo)體元件及2種制造該功率半導(dǎo)體元件的方法。該半導(dǎo)體元件帶有一個(gè)經(jīng)過(guò)第一摻雜的半導(dǎo)體基體和一個(gè)pn結(jié)，它是通過(guò)一個(gè)經(jīng)過(guò)第二摻雜的觸點(diǎn)區(qū)域與在該基體中形成的摻雜輪廓所構(gòu)成的。這里第二觸點(diǎn)區(qū)域處于基體的第二表面上并且延伸擴(kuò)張到基體體積內(nèi)部。另外這里用于第二觸點(diǎn)區(qū)域的基體具有一個(gè)凹槽狀的空隙，帶有一個(gè)側(cè)面和一個(gè)底面，這里該底面是作為第二表面的第二部分面而形成的，第二觸點(diǎn)區(qū)域從底面開(kāi)始延伸擴(kuò)張，經(jīng)過(guò)側(cè)面直至第一部分面。另外這里的pn結(jié)在與側(cè)面相鄰處具有一個(gè)曲率。
文檔編號(hào)H01L29/861GK101483196SQ20081018957
公開(kāi)日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者B·柯尼希 申請(qǐng)人:塞米克朗電子有限及兩合公司