專利名稱：用于單極半導(dǎo)體器件的制造方法和半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于帶有漂移層的單極半導(dǎo)體器件的制造方法。此外，本發(fā)明還涉及半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件經(jīng)常具有所謂的漂移層。漂移層被設(shè)計(jì)為在半導(dǎo)體器件的截止情況下接受截止電壓(Sperrspanrumg)。在半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通運(yùn)行中，可能有電流流過漂移層，其中盡可能小的電損耗功率是有利的。通常，半導(dǎo)體器件的漂移層沿著其生長方向具有均勻的、恒定的摻雜。作為對 1 ^" ' ^ M^l"Optimum Doping Profile for Minimum Ohmic Resistance and High-Breakdown Voltage "(IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES，ED-26 卷，第 3 號， 1979年3月)中描述了一種帶有由硅組成的漂移層的肖特基二極管，其具有載流子摻雜，該載流子摻雜從在漂移層的與襯底背離取向的上界面處的最小值出發(fā)隨著離該上界面距離的增加而向無窮(imendlich)引導(dǎo)(dirigieren)。該出版物的作者因此將載流子摻雜描述為在現(xiàn)實(shí)中幾乎不能實(shí)現(xiàn)。在DE 2 103 389中描述了用于半導(dǎo)體器件的硅漂移層的制造方法，所述硅漂移層隨著深度增加具有幾乎線性的摻雜上升。在此，建議通過外延沉積形成漂移層。但是通過該方式制造的硅漂移層具有在相對高的導(dǎo)通損耗情況下比較低的截止電壓方面的不利比例(Verhaltnis )。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種具有漂移層的改善的半導(dǎo)體器件。該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1的特征的單極半導(dǎo)體器件的制造方法和具有權(quán)利要求11的特征的半導(dǎo)體裝置解決。按照本發(fā)明，提供了具有漂移層的單極半導(dǎo)體器件的制造方法，該方法包括步驟 通過漂移層的材料的外延沉積來形成具有沿著漂移層的生長方向連續(xù)下降的載流子摻雜濃度的漂移層，所述材料包括至少一種寬帶隙材料。同樣提供了一種半導(dǎo)體裝置，其具有襯底區(qū)域和具有漂移層的單極半導(dǎo)體器件， 其中該漂移層沿著從朝向該襯底區(qū)域的第一界面至與該第一界面相對的第二界面的方向具有連續(xù)下降的載流子摻雜濃度，并且其包括至少一種寬帶隙材料。沿著漂移層的生長方向連續(xù)下降的載流子摻雜濃度例如可以是嚴(yán)格單調(diào)下降的載流子摻雜濃度。在此，漂移層不限制在確定的摻雜類型上。連續(xù)下降的濃度可以是P摻雜或η摻雜。優(yōu)選的(最優(yōu)的)摻雜變化曲線在包括寬帶隙材料(例如碳化硅)的漂移層中借助漂移層材料的外延沉積可以以簡單的方式并且可靠地被實(shí)現(xiàn)。因?yàn)閷拵恫牧系耐庋油ǔＴ诟邷叵卤粚?shí)施并且晶格的原子比例如在硅的情況下更強(qiáng)地結(jié)合，因此濃度變化曲線由于摻雜原子的擴(kuò)散的后來的改變被阻止，因?yàn)楹罄^工藝大多在較小的溫度下被執(zhí)行。這是包括寬帶隙材料的漂移層相對于由硅組成的漂移層的主要優(yōu)點(diǎn)。在形成由硅組成的漂移層之后，通常由于后繼工藝而發(fā)生摻雜原子的不希望的擴(kuò)散，其改變優(yōu)選的摻雜分布圖。在本發(fā)明中，摻雜原子的該擴(kuò)散被阻止。在此，寬帶隙材料可理解為具有大的帶隙的材料。通過本發(fā)明，具有沿著漂移層的生長方向有利地連續(xù)下降的載流子摻雜濃度的漂移層、所謂的梯度外延層可以以簡單的方式被實(shí)現(xiàn)并且可以在比較長的時(shí)間間隔上在充分利用有利的載流子摻雜濃度的情況下被使用。在考慮在漂移層的阻擋層處的預(yù)給定/優(yōu)選的最大電場以及預(yù)給定/優(yōu)選的截止電壓的情況下，可以確定梯度外延層的有利的摻雜變化曲線并且在比較長的時(shí)間間隔上予以保持。由此本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)帶有漂移層的半導(dǎo)體器件，其中保證了在相對低的導(dǎo)通損耗情況下比較大的截止電壓的有利比例。半導(dǎo)體器件可以是有源半導(dǎo)體器件，如例如MOSFET或JFET。半導(dǎo)體器件同樣可以是無源半導(dǎo)體器件，例如肖特基二極管。半導(dǎo)體器件尤其是可以構(gòu)造為高截止的垂直構(gòu)建的單極功率器件。在制造方法的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，由寬帶隙材料和載流子摻雜形成漂移層。摻雜原子的不希望的擴(kuò)散在該情況下可靠地被阻止。有利地，漂移層(16)至少由具有大于硅的帶隙的帶隙的寬帶隙材料形成。寬帶隙材料的帶隙優(yōu)選至少寬。這導(dǎo)致上述優(yōu)點(diǎn)的可靠的保證。例如，漂移層至少由碳化硅和/或氮化鎵形成。因?yàn)樵诔^1400°C的高溫下發(fā)生碳化硅的外延，并且晶格的原子比例如在硅的情況下更強(qiáng)地結(jié)合，因此濃度變化曲線由于摻雜原子的擴(kuò)散的后來的改變被阻止。只要在稍微高于外延的溫度下執(zhí)行治愈，也可以保證該優(yōu)點(diǎn)。在使用氮化鎵的情況下也可以保證該優(yōu)點(diǎn)。氮化鎵的外延大多在1000°C至 1200°C下執(zhí)行。另外的摻雜注入的治愈雖然可以部分地在較高的溫度下進(jìn)行。不過，在此不出現(xiàn)明顯的擴(kuò)散。附加地指出的是通過碳化硅和/或氮化鎵和/或其它寬帶隙材料的擴(kuò)散不僅由于在外延時(shí)的溫度、而且也通過寬帶隙材料的晶體結(jié)構(gòu)被阻止。在寬帶隙材料中，晶體原子更強(qiáng)地結(jié)合，這使原子的擴(kuò)散變得困難。此外，跟隨治愈的工藝幾乎只在外延溫度之下的溫度下執(zhí)行。優(yōu)選地，漂移層以dEpi的層厚形成，該層厚在考慮漂移層的優(yōu)選截止電SVte和漂移層的優(yōu)選最大電場^iax的情況下被確定。在此尤其可以適用的是
權(quán)利要求
1.用于帶有漂移層(16)的單極半導(dǎo)體器件的制造方法，具有步驟通過漂移層(16)的材料的外延沉積來形成具有沿著漂移層(16)的生長方向(z，19) 連續(xù)下降的載流子摻雜(η)的濃度(Ν(ζ))的漂移層，所述材料包括至少一種寬帶隙材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于， 漂移層(16)由寬帶隙材料和載流子摻雜(η)形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，漂移層(16)至少由具有帶隙的寬帶隙材料形成，其中該帶隙大于硅的帶隙。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的制造方法， 其特征在于，漂移層(16)至少由碳化硅和/氮化鎵形成。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的制造方法， 其特征在于，漂移層(16)以層厚(dEpi)來形成，其中該層厚在考慮漂移層(16)的優(yōu)選的截止電壓(VBr)和漂移層(16)的優(yōu)選的最大電場(Emax)的情況下被確定，其中適用的是
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的制造方法， 其特征在于，漂移層(16)的界面(18)以最大摻雜(Ntl)來形成，該最大摻雜在考慮漂移層(16)的優(yōu)選的截止電壓(VJ、漂移層(16)的優(yōu)選的最大電場(Emax)以及梯度參數(shù)(λ)的情況下被確定，其中適用的是
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的制造方法， 其特征在于，沿著漂移層(16)的生長方向(ζ，19)以載流子摻雜(η)的以下濃度(Ν(ζ))形成漂移層(16)，其中所述濃度在考慮漂移層(16)的層厚(dEpi)、漂移層(16)的界面(18)的最大摻雜(Ntl)和梯度參數(shù)(λ)的情況下被確定，其中適用的是
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的制造方法， 其特征在于，梯度參數(shù)(λ)處于在50至200之間的范圍中。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的制造方法，其特征在于，沿著漂移層(16)的生長方向(z，19)連續(xù)下降的載流子摻雜(η)的濃度Ν(ζ)在漂移層(16)的材料的外延沉積期間通過改變用于載流子摻雜(η)的至少一種摻雜劑(A)的氣體流來構(gòu)造。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的制造方法，其特征在于，沿著漂移層(16)的生長方向(ζ，19)連續(xù)下降的載流子摻雜(η)的濃度Ν(ζ)在漂移層 (16)的材料的外延沉積期間通過改變第一氣體流和第二氣體流的比例來構(gòu)造，其中第一氣體流和第二氣體流包括寬帶隙材料。
11.半導(dǎo)體裝置(10、30、40、42、60)，具有襯底區(qū)域(1 ；和具有帶有漂移層(16)的單極半導(dǎo)體器件，其中該漂移層沿著從朝向該襯底區(qū)域(12) 的第一界面(18)至與該第一界面(18)相對的第二界面00)的方向(z，19)具有連續(xù)下降的載流子摻雜(η)的濃度(Ν(ζ))，并且其包括至少一種寬帶隙材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于帶有漂移層(16)的單極半導(dǎo)體器件的制造方法，具有步驟通過漂移層(16)的材料的外延沉積來形成具有沿著漂移層(16)的生長方向(19)連續(xù)下降的載流子摻雜(n)的濃度的漂移層(16)，其中所述材料包括至少一種寬帶隙材料。通過使用碳化硅用于通過外延沉積形成的漂移層(16)，載流子摻雜(n)的連續(xù)下降的濃度由于在后繼工藝中摻雜原子的擴(kuò)散的后來的改變被阻止。尤其是，借助該制造方法可以以簡單的方式和/成本低地實(shí)現(xiàn)具有漂移層(16)的單極半導(dǎo)體器件，其中該漂移層具有在相對低的導(dǎo)通損耗情況下比較大的截止電壓的有利的比例。單極半導(dǎo)體器件可以是有源半導(dǎo)體器件或者無源半導(dǎo)體器件。此外本發(fā)明還涉及半導(dǎo)體裝置(10)。
文檔編號H01L29/808GK102549751SQ201080032089
公開日2012年7月4日 申請日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者P·弗里德里希斯, R·埃爾佩爾特 申請人:英飛凌科技股份有限公司