帶有復合區(qū)的半導體器件的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]在半導體器件像半導體二極管、IGFET (絕緣柵場效應晶體管)和IGBT (絕緣柵雙極晶體管)的正向偏置的Pn結(jié)處，移動電荷載流子在pn結(jié)的兩側(cè)注滿半導體區(qū)。在這些區(qū)中的至少一個被形成為帶有沿著電流流動方向相當大的延伸和相當?shù)偷碾s質(zhì)濃度的漂移區(qū)帶的情況下，電荷載流子形成電荷載流子等離子體。當Pn結(jié)從正向偏置切換到反向偏置時反向恢復電流將電荷載流子等離子體從漂移區(qū)帶去除。反向恢復電流促成半導體器件的動態(tài)切換損耗。期望的是提供帶有改進的器件特性的半導體器件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]實施例涉及包含pn結(jié)的半導體器件，所述pn結(jié)在半導體主體中在電荷載流子傳輸區(qū)和漂移區(qū)帶之間。存取溝道(access channel)提供持久電荷載流子路徑，所述持久電荷載流子路徑通過在漂移區(qū)帶和復合區(qū)之間的分離區(qū)將漂移區(qū)帶與復合區(qū)連接。
[0003]本領域技術人員通過閱讀下面詳細的描述并且通過查看附圖將意識到額外的特征和優(yōu)點。
【附圖說明】
[0004]附圖被包含以提供本發(fā)明的進一步理解并且被結(jié)合在該說明書中且組成該說明書的一部分。附圖圖解本發(fā)明的實施例并且與描述一起用來解釋本發(fā)明的原理。本發(fā)明的其它實施例和預期的優(yōu)點將容易被意識到，因為通過參考下面詳細的描述它們變得更好理解。
[0005]圖1A是用于圖解實施例的各方面的帶有pn結(jié)的半導體器件的一部分的示意性橫截面視圖。
[0006]圖1B是依據(jù)實施例的與垂直pn結(jié)相關的半導體器件的一部分的示意性橫截面視圖。
[0007]圖1C是依據(jù)實施例的與水平pn結(jié)相關的半導體器件的一部分的示意性橫截面視圖。
[0008]圖2A是依據(jù)實施例的與在前側(cè)帶有去飽和單元的半導體二極管相關的半導體器件的一部分的示意性橫截面視圖。
[0009]圖2B是依據(jù)實施例的與在后側(cè)帶有去飽和單元的半導體二極管相關的半導體器件的一部分的示意性橫截面視圖。
[0010]圖2C是依據(jù)實施例的與在前側(cè)和后側(cè)兩者都帶有去飽和單元的半導體二極管相關的半導體器件的一部分的示意性橫截面視圖。
[0011]圖2D是依據(jù)實施例的與帶有包括電連接的填充部分的去飽和單元的半導體二極管相關的半導體器件的一部分的示意性橫截面視圖。
[0012]圖2E是依據(jù)實施例的與帶有使用負載電極的去飽和單元的半導體二極管相關的半導體器件的一部分的示意性橫截面視圖。
[0013]圖2F是依據(jù)進一步實施例的與在前側(cè)帶有去飽和單元的半導體二極管相關的半導體器件的一部分的示意性橫截面視圖。
[0014]圖3A是依據(jù)實施例的與IGFET相關的半導體器件的一部分的示意性橫截面視圖。
[0015]圖3B是依據(jù)實施例的與IGBT相關的半導體器件的一部分的示意性橫截面視圖。
[0016]圖3C是依據(jù)實施例的與RC-1GBT (反向?qū)↖GBT)相關的半導體器件的一部分的示意性橫截面視圖。
[0017]圖4A是依據(jù)實施例的提供均勻分布的緊湊去飽和單元的半導體二極管的半導體主體的示意性平面視圖。
[0018]圖4B是依據(jù)實施例的提供條紋形狀的去飽和單元的半導體二極管的半導體主體的示意性平面視圖。
[0019]圖4C是依據(jù)實施例的提供類網(wǎng)格去飽和單元的半導體二極管的半導體主體的示意性平面視圖。
[0020]圖4D是依據(jù)實施例的提供不均勻分布的緊湊去飽和單元的半導體二極管的半導體主體的示意性平面視圖。
[0021]圖5A是包含均勻分布的緊湊去飽和與晶體管單元的半導體器件的半導體主體的示意性平面視圖。
[0022]圖5B是包含規(guī)則布置的晶體管和去飽和單元的半導體器件的半導體主體的示意性平面視圖。
[0023]圖5C是包含網(wǎng)格形狀的去飽和單元和在去飽和單元的網(wǎng)孔中形成的晶體管單元的半導體器件的半導體主體的示意性平面視圖。
[0024]圖是包含類框架去飽和單元和均勻分布的緊湊晶體管單元的半導體器件的半導體主體的示意性平面視圖。
【具體實施方式】
[0025]在下面詳細的描述中對附圖進行參考，附圖形成其一部分并且在其中通過圖解的方式示出在其中可以實踐本發(fā)明的特定實施例。要被理解的是可以采用其它實施例并且可以進行結(jié)構或邏輯的改變而沒有脫離本發(fā)明的范圍。比如對一個實施例圖解或描述的特征能夠被使用在其它實施例上或與其它實施例一起使用以產(chǎn)生又一個實施例。意欲的是本發(fā)明包含這樣的修改和變更。使用特定的語言來描述示例，其不應該被理解為限制所附權利要求的范圍。附圖不成比例并且只為了圖解的目的。為了清楚，相同的元件在不同的附圖中已通過對應的參考標記來指代，如果沒有另外陳述。
[0026]術語“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等等是開放型的，并且術語指示陳述的結(jié)構、元件或特征的出現(xiàn)但是沒有排除額外的元件或特征。冠詞“一(a)”、“一個(an)”和“該(the)”意欲包含復數(shù)以及單數(shù)，除非上下文另外清楚地指示。
[0027]術語“電連接的”描述在電連接的元件之間的持久低歐姆連接，比如在涉及的元件之間的直接接觸或經(jīng)由金屬和/或高摻雜半導體的低歐姆連接。術語“電耦合的”包含適配于信號傳送的一個或多個居間元件可以被提供在電耦合的元件(比如可控的以暫時地在第一狀態(tài)中提供低歐姆連接并且在第二狀態(tài)中提供高歐姆電去耦的元件)之間。
[0028]附圖通過指示與摻雜類型“η”或“p”緊鄰的或“ + ”來圖解相對摻雜濃度。比如“n_”表示比“η”摻雜區(qū)的摻雜濃度更低的摻雜濃度而“η+”摻雜區(qū)具有比“η”摻雜區(qū)更高的摻雜濃度。相同的相對摻雜濃度的摻雜區(qū)不必具有相同的絕對摻雜濃度。比如兩個不同的“η”摻雜區(qū)可以具有相同或不同的絕對摻雜濃度。
[0029]圖1A示出半導體器件500的一部分，所述半導體器件500可以是半導體二極管、IGFET (比如在通常含義中包含帶有金屬柵極的FET (場效應晶體管)和帶有非金屬柵極的FET的MOSFET (金屬氧化物半導體場效應晶體管))、或IGBT (比如RB-1GBT (反向阻斷IGBT)或RC-1GBT (反向?qū)↖GBT))。半導體器件500的半導體主體100從單晶半導體材料(比如，作為示例，硅(Si)、碳化硅(SiC)、鍺(Ge)、硅鍺晶體(SiGe)、氮化鎵(GaN)或砷化嫁(GaAs ))提供。
[0030]pn結(jié)171形成在半導體主體100中在電荷載流子傳輸區(qū)115和漂移區(qū)帶120之間，其中電荷載流子傳輸區(qū)115具有第一導電類型并且漂移區(qū)帶120具有第一導電類型，所述第一導電類型是第二導電類型的對立面。在圖解的實施例中，第一導電類型是η型并且第二導電類型是P型。依據(jù)其它實施例，第一導電類型可以是P型并且第二導電類型可以是η型。
[0031]電荷載流子傳輸區(qū)115可以是半導體二極管的陽極區(qū)或是控制通過IGBT的電流流動的IGFET單元或IGFET的IGFET單元的主體區(qū)。
[0032]在漂移區(qū)帶120中的雜質(zhì)濃度可以低于在電荷載流子傳輸區(qū)115中的雜質(zhì)濃度以使得當pn結(jié)171反向偏置時耗盡區(qū)主導地從pn結(jié)171延伸進入漂移區(qū)帶120。依據(jù)實施例，在電荷載流子傳輸區(qū)115中的平均雜質(zhì)濃度是在漂移區(qū)帶120中的雜質(zhì)濃度的至少十倍。作為示例，在漂移區(qū)帶120中的雜質(zhì)濃度可以是至多IXlO15 (lE15)cm_3，比如至多IXlO14 (lE14)cm_3。
[0033]半導體器件500進一步包含與pn結(jié)171隔一段距離的復合區(qū)190。在復合區(qū)190的表面處或甚至在復合區(qū)190的表面以下，復合率(復合速度)比在典型的半導體-絕緣體界面處的復合率更高。比如在完美的硅-氧化硅界面處的復合速度在30cm/s到10cm/s的范圍內(nèi)。在硅-氧化硅界面的更高密度的陷阱處，復合速度可以達到高達至多14Cm/s的值。作為替代地，依據(jù)實施例，復合區(qū)190的表面復合率或表面復合速度是在半導體主體100中的電荷載流子的飽和速度的至少0.5%。在半導體主體100是基于硅的情形中，表面復合速度可以是至少5X 14 (5E04)cm/s，比如大于IXlO5 (1E05) cm/s或至少I X 16(1E06) cm/so
[0034]復合區(qū)190可以由金屬或金屬化合物(比如導電的金屬硅化物，像CoSi2、HfSi2,MoSi2、NiSi2、PdSi2