包括第一和第二场截止区部分的绝缘栅双极型晶体管和制造方法技术

本发明专利技术涉及包括第一和第二场截止区部分的绝缘栅双极型晶体管和制造方法。实施例涉及一种在半导体主体中制造绝缘栅双极型晶体管的方法。在半导体衬底上形成第一导电类型的第一场截止区部分。在所述第一场截止区部分上形成所述第一导电类型的第二场截止区部分。在所述第二场截止区部分上形成所述第一导电类型的漂移区。在完成所述绝缘栅双极型晶体管时，沿所述半导体主体的厚度的多于30%的垂直延伸，所述漂移区中的掺杂浓度小于10

【技术实现步骤摘要】
包括第一和第二场截止区部分的绝缘栅双极型晶体管和制造方法
本公开涉及包括第一和第二场截止区部分的绝缘栅双极型晶体管和制造方法。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管（IGBT）被设计成满足多种需求，例如，与操作损耗、阻断电压、关断期间的振荡行为以及宇宙射线鲁棒性有关的多种需求。当通过调整具体布局参数来改进某些器件特性时，这可能导致对其他器件特性的负面影响。因此，IGBT设计可能要求对不同器件特性的需求之间的折衷。因此，期望的是，改进绝缘栅双极型晶体管以及制造包括场截止区的绝缘栅双极型晶体管半导体的方法，其允许器件特性之间的改进的折衷。
技术实现思路
本公开涉及一种在半导体主体中制造绝缘栅双极型晶体管的方法。所述方法包括：在半导体衬底上形成第一导电类型的第一场截止区部分。所述方法进一步包括：在所述第一场截止区部分上形成所述第一导电类型的第二场截止区部分。所述方法进一步包括：在所述第二场截止区部分上形成所述第一导电类型的漂移区。在完成所述绝缘栅双极型晶体管时，沿所述半导体主体的厚度的多于30%的垂直延伸，所述漂移区中的掺杂浓度小于1013cm-3。本公开涉及一种绝缘栅双极型晶体管。所述绝缘栅双极型晶体管包括半导体主体中的第一导电类型的漂移区。所述绝缘栅双极型晶体管进一步包括所述半导体主体中的所述第一导电类型的第一场截止区部分。所述绝缘栅双极型晶体管进一步包括：所述半导体主体中的所述第一导电类型的第二场截止区部分，处于所述漂移区与所述第一场截止区部分之间。沿所述半导体主体的厚度的多于30%的垂直延伸，所述漂移区中的掺杂浓度小于1013cm-3。在阅读以下详细描述时并且在查看附图时，本领域技术人员将认识到附加特征和优势。附图说明附图被包括以提供对本专利技术的进一步理解，且被并入到本说明书中并构成本说明书的部分。附图图示了本专利技术的实施例，且与描述一起服务于解释本专利技术的原理。随着本专利技术的其他实施例和预期的优势通过参考以下详细描述变得更好理解，它们将被容易地领会。图1是图示了制造绝缘栅双极型晶体管的示例的流程图。图2至4是图示了绝缘栅双极型晶体管的示例的横截面视图。图5是图示了关断能量损耗Eoff相对于由IGBT的集电极-发射极饱和电压Vcesat量化的传导损耗的变化的示意曲线图。图6是图示了针对IGBT的不同集电极-发射极电压电平的、集电极-发射极电压Vce相对于时间的变化的曲线图。图7是图示了故障次数FIT率小时相对于IGBT的集电极电压Vce的变化的曲线图。具体实施方式在以下详细描述中，参考附图，这些附图形成以下详细描述的部分，并且在这些附图中作为图示而示出了其中可实践本公开的具体实施例。应当理解，可以利用其他实施例，并且在不脱离本专利技术的范围的情况下可以作出结构或逻辑改变。例如，针对一个实施例而图示或描述的特征可以在其他实施例上使用或结合其他实施例而使用，以产生又一实施例。意图在于，本公开包括这种修改和变型。使用不应被理解为限制所附权利要求的范围的具体语言来描述示例。附图不是按比例绘制的，而是仅用于图示性目的。为了清楚，已经通过不同附图中的对应附图标记来指明相同元件，如果未以其他方式声明的话。术语“具有”、“包含”、“包括”、“含有”等等是开放的，并且这些术语指示存在所声明的结构、元件或特征，但不排除存在附加元件或特征。冠词“一”、“一个”或“该”意图包括复数以及单数，除非上下文以其他方式清楚地指示。术语“电耦合”包括：被适配用于信号传输的一个或多个居间元件可以存在于电耦合元件之间，这些电耦合元件例如是在第一状态中暂时提供低欧姆连接且在第二状态中暂时提供高欧姆电解耦的元件。各图通过在掺杂类型“n”或“p”旁边指示“-”或“+”来图示相对掺杂浓度。例如，“n-”意指比“n”掺杂区的掺杂浓度低的掺杂浓度，而“n+”掺杂区具有比“n”掺杂区高的掺杂浓度。相同相对掺杂浓度的掺杂区不必然具有相同绝对掺杂浓度。例如，两个不同“n”掺杂区可以具有相同或不同的绝对掺杂浓度。如本说明书中使用的术语“水平的”意图描述与半导体衬底或主体的第一表面或主表面基本上平行的取向。这可以是例如晶片或管芯的表面。如本说明书中使用的术语“垂直的”意图描述基本上与第一表面垂直（即，与半导体衬底或主体的第一表面的法线方向平行）布置的取向。在本说明书中，半导体衬底或半导体主体的第二表面被视为由下表面或背侧表面形成，而第一表面被视为由半导体衬底的上表面、前表面或主表面形成。如本说明书中使用的术语“在……上面”和“在……下面”因而描述一结构特征对另一结构特征的相对位置。在本说明书中，n掺杂被称作第一导电类型，而p掺杂被称作第二导电类型。可替换地，可以利用相反掺杂关系形成半导体器件，使得第一导电类型可以是p掺杂的并且第二导电类型可以是n掺杂的。图1是用于图示在半导体主体中制造绝缘栅双极型晶体管的方法1000的示意流程图。半导体主体具有相反的第一和第二表面（例如，前表面和后表面），并可以包括除其他以外且例如半导体衬底和一个或多个功能层，诸如该半导体衬底上的（一个或多个）场截止区和漂移区。在绝缘栅双极型晶体管的处理期间，半导体主体的厚度可能由于层在半导体衬底上的沉积而增大。将领会的是，尽管下面将方法1000图示和描述为一系列动作或事件，但这种动作或事件的所图示的排序不应在限制意义上解释。例如，一些动作可以按不同次序和/或与除本文图示和/或描述的那些动作或事件外的其他动作或事件同时发生。附加地，可能不是所有所图示的动作都是实现本文中的公开内容的实施例的一个或多个方面所必需的。而且，可以在一个或多个分离的动作和/或阶段中实施本文描绘的动作中的一个或多个。工艺特征S100包括：在半导体衬底上形成第一导电类型的第一场截止区部分。在一个或多个实施例中，可以使用层生长工艺，例如液相外延（LPE）、分子束外延（MBE）或化学气相沉积（CVD）。在一个或多个实施例中，可以使用层生长工艺期间的原位掺杂，以完全或部分设定第一场截止区部分中的目标掺杂分布。一个或多个掺杂工艺（例如，扩散和/或离子注入工艺）可以跟随以设定第一场截止区部分中的掺杂分布。在一个或多个实施例中，可以使用质子注入和退火以设定第一场截止区部分中的掺杂分布。可以在处理IGBT元件（诸如，第一表面（例如，半导体主体的前表面）处的主体、源极、栅极中的一个或多个）之后通过第二表面（例如，半导体主体的后表面）实施一个或多个质子注入。半导体衬底可以是半导体晶片，例如硅晶片。在一个或多个实施例中，半导体晶片是由提拉法（Czochralski）生长工艺获得的硅晶片，例如，磁提拉法（MCZ）硅晶片。根据其他实施例，半导体衬底可以具有另一单晶半导体材料，诸如碳化硅SiC、砷化镓GaAs、氮化镓GaN、或者另一AIIIBV半导体、锗Ge或硅锗晶体SiGe。工艺特征S110包括：在第一场截止区部分上形成第一导电类型的第二场截止区部分。类似于第一场截止区部分，在一个或多个实施例中，可以使用层生长工艺（例如，液相外延（LPE）、分子束外延（MBE）或化学气相沉积（CVD））以形成第二场截止区部分。在一个或多个实施例中，可以使用层生长工艺期间的原位掺杂以完全或部分设定第二场截止区部分中的目标掺杂分布。一个或多个掺杂工艺（例如，扩散和/或离子注本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在半导体主体中制造绝缘栅双极型晶体管的方法，所述方法包括：在半导体衬底上形成第一导电类型的第一场截止区部分；在所述第一场截止区部分上形成所述第一导电类型的第二场截止区部分；以及在所述第二场截止区部分上形成所述第一导电类型的漂移区，其中在完成所述绝缘栅双极型晶体管时，沿所述半导体主体的厚度的多于30%的垂直延伸，所述漂移区中的掺杂浓度小于10

【技术特征摘要】
2017.11.29 DE 102017128243.21.一种在半导体主体中制造绝缘栅双极型晶体管的方法，所述方法包括：在半导体衬底上形成第一导电类型的第一场截止区部分；在所述第一场截止区部分上形成所述第一导电类型的第二场截止区部分；以及在所述第二场截止区部分上形成所述第一导电类型的漂移区，其中在完成所述绝缘栅双极型晶体管时，沿所述半导体主体的厚度的多于30%的垂直延伸，所述漂移区中的掺杂浓度小于1013cm-3。2.如权利要求1所述的方法，其中所述漂移区中的掺杂浓度是在所述漂移区的形成期间通过使所有掺杂气体入口关闭的外延生长设备的本底掺杂来设定的。3.如权利要求1所述的方法，其中设定所述漂移区中的掺杂浓度包括反向掺杂。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二场截止区部分和所述漂移区是在相同外延生长设备中形成的，并且所述外延生长设备是在所述第二场截止区部分和所述漂移区的形成之间利用H2气体净化的。5.如权利要求1所述的方法，其中所述第二场截止区部分中的最大掺杂浓度与所述漂移区中的最小掺杂浓度之比是在50至1000的范围中设定的。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二场截止区部分中的最大掺杂浓度是通过原位掺杂来设定的。7.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述第二场截止区部分中的最大掺杂浓度是通过由掺杂剂离子的注入以及激活导致的掺杂峰值或者通过原位掺杂来设定的。8.如权利要求6至7中任一项所述的方法，其中设定所述第二场截止区部分中的掺杂浓度包括：在4μm至55μm的厚度范围中设定沿所述第二场截止区部分的垂直延伸的恒定掺杂分布。9.如权利要求8所述的方法，其中所述恒定掺杂分布的掺杂浓度与所述漂移区的最小掺杂浓度之比在20与1000之间的范围内变动。10.如前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括：将所述漂移区的顶部分中的掺杂浓度设定为所述漂移区的最小掺杂浓度的多于2倍大。11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一场截止区部分与所述第二场截止区部分之间的过渡区中的掺杂浓度分布的梯度被设定为小于1020cm-4。12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中q1等于沿所述第一场截止区部分的垂直延伸的离子化掺杂剂电荷的积分，并且q2等于沿所述第二场截止区部分的垂直延伸的离子化掺杂剂电荷的积分，并且所述第一和第二场截止区部分的掺杂浓度分布被调整以在从1至8的范围中设定q2与q1之比。13.如权利要求12所述的方法，其中q1与q2之和被设定为小于所述半导体主体的击穿电荷。14.如权利要求12或13所述的方法，其中q1被设定为小于所述半导体主体的击穿电荷的60%。15.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：OJ施普尔伯，M屈恩勒，W勒斯纳，CP桑多，C魏斯，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE