專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種半導(dǎo)體器件，包括第一導(dǎo)通型的第一半導(dǎo)體層，在所述第一半導(dǎo)體層上面形成的第一導(dǎo)通型的第二半導(dǎo)體層，其中在所述第二半導(dǎo)體層中形成交錯的第二導(dǎo)通型柱和第一導(dǎo)通型柱，并且包括第二導(dǎo)通型本體區(qū)。
背景技術(shù)：
在功率半導(dǎo)體開關(guān)情況下，在切斷不能自振蕩的感性負載(諸如漏感)時以原則上任意的高度出現(xiàn)過壓尖峰。如果不補入諸如自振蕩二極管或緩沖電容器的電路措施，則電壓升聞直至開關(guān)擊穿。在開關(guān)擊穿時，負載電流經(jīng)由以雪崩倍增生成的載流子對繼續(xù)被引導(dǎo)。所述載流子以飽和漂移速度飛過截止空間電荷區(qū)并且在此導(dǎo)致電場特性曲線的“彎曲”。特別是在諸如具有柱形補償區(qū)域的CoolMOS的補償器件情況下，由于雪崩生成的載流子通過柱的橫向電場被分開并且空穴穿過P柱向源極方向流動，而電子向n區(qū)域方向漏極流動。在此，在電流密度足夠高的情況下，芯片中的其他高場區(qū)由于上面所述的場彎曲而導(dǎo)致過度的載流子生成并且導(dǎo)致器件處的截止電壓崩潰。由此可能發(fā)生TRAPATT振蕩，這可能導(dǎo)致器件破壞。從US2011/0101446A1已知一種超結(jié)MOSFET器件，其中示出了 p補償區(qū)域，所述p補償區(qū)域交替地比其他補償區(qū)域較少深入地伸展(是其他補償區(qū)域的1/6或1/7)并且從而不僅降低Ron而且減小擊穿電壓(BV,參見圖1和圖2)。該措施的目的是將擊穿遠離邊緣轉(zhuǎn)移到晶體管的活性區(qū)域中，由此在雪崩情況下(ns，非箝位感性開關(guān))提高電流承載能力?；钚詥卧獏^(qū)域覆蓋比終端區(qū)域大得多的面積并且因此可以比終端區(qū)域容忍大得多的雪崩電流。在常規(guī)的超結(jié)器件中，由過程變化或較低的終端或角落區(qū)域BV引起的不穩(wěn)定的UIS可能存在。而且，當(dāng)多個超結(jié)器件在共同的晶圓中被形成時，和BV可能由于過程變化而跨晶圓變化。根據(jù)圖2可以看出，在終端區(qū)域(典型地接近器件的邊緣)中的BV趨向于更低，因為器件和電場的曲率，這導(dǎo)致較高的電場和從而較低的BV。通過調(diào)節(jié)器件的不同區(qū)域中的P柱的間距(pitch)，擊穿電壓在器件區(qū)域中可以輕微地降低(器件的中間)，其中較低的
是值得期望的，而同時維持終端區(qū)域中的高擊穿電壓(其中所有P柱可以被形成為深度的全7個單元)。迄今，為了避免振蕩而注意在CoolMOS情況下場特性曲線的足夠大的波紋，以便直至大約一半的額定電流確保足夠的抗雪崩性。這利用所謂的可變柱來實現(xiàn)。但是該方法使截止電壓和接通電阻變差，也即在其他方面以器件性能為代價。在進一步收縮和從而升高的額定電流密度情況下，因此必須仍然容忍截止電壓和/或接通電阻的較大的消減，以便保證在額定電流時的抗雪崩性。
實用新型內(nèi)容本實用新型規(guī)定，在芯片中提供局部化區(qū)域，所述局部化區(qū)域在雪崩情況下承載電流，而在導(dǎo)通情況下負載電流主要不流經(jīng)這些區(qū)域。這些額定擊穿位置因此可以根據(jù)在雪崩中的高電流承載能力被優(yōu)化，而不必根據(jù)導(dǎo)通特性設(shè)置大的值。在這些額定擊穿位置中，在雪崩情況下轉(zhuǎn)換巨大損失功率，所述損失功率導(dǎo)致半導(dǎo)體加熱。如果均勻地在芯片上分布額定擊穿位置，則在導(dǎo)通情況下引導(dǎo)電流的半導(dǎo)體體積用作熱容并且因此抵抗(過度的)溫度尖峰。因此，根據(jù)本實用新型，提供一種半導(dǎo)體器件，包括第一導(dǎo)通型的第一半導(dǎo)體層，在所述第一半導(dǎo)體層上面形成的第一導(dǎo)通型的第二半導(dǎo)體層，其中在所述第二半導(dǎo)體層中形成交錯的第二導(dǎo)通型柱和第一導(dǎo)通型柱，并且包括第二導(dǎo)通型本體區(qū)，其特征在于，給第二導(dǎo)通型本體區(qū)提供局部化區(qū)域，所述局部化區(qū)域在雪崩情況下承載電流，而在導(dǎo)通情況下負載電流的主要部分不流經(jīng)所述局部化區(qū)域。根據(jù)本實用新型的另一實施形式，負載電流在導(dǎo)通情況下不流經(jīng)所述局部化區(qū)域。 根據(jù)本實用新型的另一實施形式，局部化區(qū)域被實施為不具有補償電荷的單元。根據(jù)本實用新型的另一實施形式，局部化區(qū)域不具有源極區(qū)域用于預(yù)防單元的封鎖。根據(jù)本實用新型的又一實施形式，在第二導(dǎo)通型本體區(qū)之下的提高的第二導(dǎo)通型摻雜當(dāng)然也可以以擴散的第二導(dǎo)通型區(qū)的形式實現(xiàn)。根據(jù)本實用新型的另一實施形式，代替附加的第二導(dǎo)通型摻雜，能夠利用提高的第一導(dǎo)通型摻雜來實現(xiàn)場尖峰和從而實現(xiàn)局部化區(qū)域。根據(jù)本實用新型的另一實施形式，所述第一導(dǎo)通型摻雜的引入劑量不必小于擊穿電荷。根據(jù)本實用新型的另一實施形式，局部化區(qū)域基本上與其他單元相同，但是具有附加的第二導(dǎo)通型區(qū)域，所述附加的第二導(dǎo)通型區(qū)域比其他本體區(qū)和其他單元的第二導(dǎo)通型區(qū)域更深地伸展。根據(jù)本實用新型的另一實施形式，在局部化區(qū)域范圍中，補償區(qū)域同樣存在于漂移區(qū)中，其中在第二導(dǎo)通型的本體區(qū)之下，第二導(dǎo)通型摻雜被提高，從而補償被干擾。根據(jù)本實用新型的另一實施形式，在局部化區(qū)域中，補償區(qū)域同樣位于漂移區(qū)中，其中在第二導(dǎo)通型的本體區(qū)之下，第一導(dǎo)通型摻雜被提高或者第二導(dǎo)通型摻雜強烈地被降低，并且從而補償被干擾。根據(jù)本實用新型的另一實施形式，柱的下部分利用第二導(dǎo)通型橋與第二導(dǎo)通型本體區(qū)保持電連接。根據(jù)本實用新型的另一實施形式，多個局部化區(qū)域相互遠離最大大約100 U m。根據(jù)本實用新型的另一實施形式，第一導(dǎo)通型是n型并且第二導(dǎo)通型是p型。本實用新型的核心是用于雪崩的局部額定擊穿位置，所述局部額定擊穿位置在雪崩情況下接管負載電流，但是由于缺乏場波紋而不易于TRAPATT振蕩。

[0026]下面根據(jù)實施例結(jié)合附圖對本實用新型進行進一步闡述圖1示意性地示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的超結(jié)MOSFET器件的剖面圖；圖2示意性地示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的超結(jié)MOSFET器件的剖面圖；圖3示意性地示出本實用新型半導(dǎo)體器件的第一實施形式的剖面圖；圖4示意性地示出本實用新型半導(dǎo)體器件的第二實施形式的剖面圖；圖5示意性地示出本實用新型半導(dǎo)體器件的第三實施形式的剖面圖；圖6示意性地示出本實用新型半導(dǎo)體器件的第四實施形式的剖面圖；和圖7示意性地示出本實用新型半導(dǎo)體器件的第五實施形式的剖面圖。
具體實施方式優(yōu)選的實現(xiàn)可能性規(guī)定，將額定擊穿位置實施為不具有補償電荷的單元，例如在常規(guī)的晶體管情況下發(fā)生的那樣。本實用新型規(guī)定，在芯片中提供局部化區(qū)域，所述局部化區(qū)域在雪崩情況下承載電流，而在導(dǎo)通情況下負載電流主要不流經(jīng)該區(qū)域。這些額定擊穿位置因此可以根據(jù)在雪崩中的高電流承載能力被優(yōu)化，而不必根據(jù)導(dǎo)通特性設(shè)置大的值。在這些額定擊穿位置中，在雪崩情況下轉(zhuǎn)換巨大損失功率，所述損失功率導(dǎo)致半導(dǎo)體加熱。如果均勻地在芯片上分布額定擊穿位置，則在導(dǎo)通情況下引導(dǎo)電流的半導(dǎo)體體積用作熱容并且因此抵抗(過度的)溫度尖峰。熱在Si中每ii s擴散大約IOii m。單事件雪崩脈沖(Single EventAvalanchepulse)的典型持續(xù)時間處于直至200 U s的范圍中，其中例如對于CoolMOS C5IPP60R099CP按照數(shù)據(jù)頁最大允許800mJ雪崩能量(在反復(fù)雪崩情況下，對于上述類型僅允許1.2mJ雪崩能量)。因此足夠的是，額定擊穿位置相互遠離最大大約100 Pm，以便不冒熱過載的風(fēng)險。對于CoolMOS C5,這意味著,大約每第40個單元必須被轉(zhuǎn)換成額定擊穿位置。圖3示意性地示出本實用新型半導(dǎo)體器件的第一實施形式的剖面圖。如從該圖可以看出，在n+襯底n+sub上形成交錯的p柱與n柱,所述n+襯底n+sub充當(dāng)漏極區(qū)。所述半導(dǎo)體器件還具有P本體區(qū)、n源極區(qū)、n柵極區(qū)。n柱可以包括相鄰于p柱的n型外延層n6pi。本體可以裝備有較深的P區(qū)域，在所述P區(qū)域處在截止情況下產(chǎn)生場強尖峰，這導(dǎo)致較早的電壓擊穿。有利地，該p區(qū)域也不廣泛地擴散，因為圓的摻雜界限表示較少的場過高。該額定擊穿位置優(yōu)選地也不具有源極區(qū)域，以便預(yù)防所述單元的封鎖(Latch-up)。其他單元或柱可以在截止電壓和接通電阻方向上被優(yōu)化，因為這里不出現(xiàn)雪崩倍增。同樣例如在Epi柱基的范圍中的提高的摻雜處于額定擊穿位置之下，以便在高雪崩電流密度時電場可以進一步向n+襯底方向上推進。因此在背側(cè)n-n+結(jié)處對于有關(guān)的電流密度避免場尖峰并且因此針對截止失敗通過在背側(cè)n-n+結(jié)處的附加雪崩倍增來防止。圖4示意性地示出本實用新型半導(dǎo)體器件的第二實施形式的剖面圖。與根據(jù)圖3的本實用新型半導(dǎo)體器件的第二實施形式類似，在n+襯底n+sub上形成交錯的p柱和n柱，所述n+襯底n+sub充當(dāng)漏極區(qū)。該半導(dǎo)體器件還具有p本體區(qū)、n源極區(qū)、n柵極區(qū)。n柱可以包括相鄰于P柱的n型外延層n6pi。不同之處在于，根據(jù)半導(dǎo)體器件的該第二實施形式，在P阱之下的提高的P摻雜當(dāng)前也可以以擴散的P+區(qū)域的形式實現(xiàn)。[0042]圖5示意性地示出本實用新型半導(dǎo)體器件的第三實施形式的剖面圖。與根據(jù)圖4的本實用新型半導(dǎo)體器件的第二實施形式類似，根據(jù)該第三實施形式，代替附加的P摻雜，也可以利用提高的n摻雜來實現(xiàn)場尖峰和從而實現(xiàn)額定擊穿位置。n+區(qū)域的所引入的劑量在此不必小于擊穿電荷。在另一實施形式中，額定擊穿位置基本上與其他單元相同，不過具有附加的p+區(qū)域，所述P+區(qū)域比其他本體和其他單元的P+區(qū)域更深地伸展。圖6示意性地示出本實用新型半導(dǎo)體器件的第四實施形式的剖面圖。根據(jù)該第四實施形式，在額定擊穿位置的范圍中，在漂移區(qū)中同樣存在補償區(qū)域，其中在本體之下，P摻雜被提高并且從而補償被干擾。圖7示意性地示出本實用新型半導(dǎo)體器件的第五實施形式的剖面圖。根據(jù)該第五實施形式，在額定擊穿位置中，補償區(qū)域同樣位于漂移區(qū)中，其中在本體之下，n摻雜被提高或者P摻雜強烈地被降低并且從而補償被干擾。在此，柱的下部分優(yōu)選地應(yīng)該利用P型橋與本體保持電連接，以便能夠?qū)崿F(xiàn)晶體管的更容易的接通。使用的證明利用錯誤分析方法(例如裝飾的REM潤色)是可能的。應(yīng)該理解的是，本發(fā)明并不局限于所述的特定實施形式。在不偏離本實施例的情況下，可以設(shè)計出各種可替換方案和修改方案。因此，目前公開的實施形式意圖包括所有這些落入隨附權(quán)利要求范圍之內(nèi)的可替換方案、修改方案和變型。
權(quán)利要求1.一種半導(dǎo)體器件，包括第一導(dǎo)通型的第一半導(dǎo)體層(n+sub)，在所述第一半導(dǎo)體層上面形成的第一導(dǎo)通型的第二半導(dǎo)體層，其中在所述第二半導(dǎo)體層中形成交錯的第二導(dǎo)通型柱和第一導(dǎo)通型柱并且包括第二導(dǎo)通型本體區(qū)，其特征在于，給第二導(dǎo)通型本體區(qū)提供局部化區(qū)域，所述局部化區(qū)域在雪崩情況下承載電流，而在導(dǎo)通情況下負載電流的主要部分不流經(jīng)所述局部化區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，負載電流在導(dǎo)通情況下不流經(jīng)所述局部化區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，局部化區(qū)域被實施為不具有補償電荷的單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，局部化區(qū)域不具有源極區(qū)域用于預(yù)防單元的封鎖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，在第二導(dǎo)通型本體區(qū)之下的提高的第二導(dǎo)通型摻雜也可以以擴散的第二導(dǎo)通型區(qū)的形式實現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，代替附加的第二導(dǎo)通型摻雜， 能夠利用提高的第一導(dǎo)通型摻雜來實現(xiàn)場尖峰和從而實現(xiàn)局部化區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第一導(dǎo)通型摻雜的引入劑量不必小于擊穿電荷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，局部化區(qū)域基本上與其他單元相同，但是具有附加的第二導(dǎo)通型區(qū)域，所述附加的第二導(dǎo)通型區(qū)域比其他本體區(qū)和其他單元的第二導(dǎo)通型區(qū)域更深地伸展。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，在局部化區(qū)域范圍中，補償區(qū)域同樣存在于漂移區(qū)中，其中在第二導(dǎo)通型本體區(qū)之下，第二導(dǎo)通型摻雜被提高，從而補償被干擾。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，在局部化區(qū)域中，補償區(qū)域同樣位于漂移區(qū)中，其中在第二導(dǎo)通型本體區(qū)之下，第一導(dǎo)通型摻雜被提高或者第二導(dǎo)通型摻雜強烈地被降低，并且從而補償被干擾。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，柱的下部分利用第二導(dǎo)通型橋與第二導(dǎo)通型本體區(qū)保持電連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，多個局部化區(qū)域相互遠離最大大約100 μ m。
13.根據(jù)權(quán)利要求導(dǎo)通型是P型。I或3所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，第一導(dǎo)通型是η型并且第:
專利摘要本實用新型涉及一種半導(dǎo)體器件，包括第一導(dǎo)通型的第一半導(dǎo)體層(n+sub)，在所述第一半導(dǎo)體層上面形成的第一導(dǎo)通型的第二半導(dǎo)體層，其中在所述第二半導(dǎo)體層中形成交錯的第二導(dǎo)通型柱和第一導(dǎo)通型柱，并且包括第二導(dǎo)通型本體區(qū)，其特征在于，給第二導(dǎo)通型本體區(qū)提供局部化區(qū)域，所述局部化區(qū)域在雪崩情況下承載電流，而在導(dǎo)通情況下負載電流的主要部分不流經(jīng)該區(qū)域。
文檔編號H01L29/06GK202871798SQ20122040107
公開日2013年4月10日 申請日期2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月14日
發(fā)明者A.毛德, A.維爾梅羅特, F.希爾勒 申請人:英飛凌科技奧地利有限公司