具有横向变化掺杂分布图的半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种具有横向变化的掺杂分布图的半导体器件及其制造方法。该半导体器件包括具有第一侧(301)的半导体衬底(300)。在半导体衬底(300)中形成有至少第一掺杂区(341)。第一掺杂区(341)具有横向变化的掺杂剂量和/或横向变化的注入深度。

【技术实现步骤摘要】

本文所描述的实施方式涉及具有横向变化的掺杂分布图的半导体器件，例如具有多个级联的半导体元件的功率FET，各个半导体元件均形成单个FET。本文中所描述的另外的实施方式涉及用于制造具有横向变化的掺杂分布图的半导体器件的方法。
技术介绍
半导体器件发展的一个目标是增加阻断能力(通常由BVDSS表示)并且减小通态电阻(通常由RON或RDSON表示)。BVDSS表示当半导体器件处于阻断模式时的漏源电压，在该漏源电压处，通常由IDSS表示的漏电流超过给定值。通态电阻RON是当半导体器件在正向导通模式下工作时的电阻。BVDSS和RON均基于漂移区的掺杂浓度。例如，通过增加掺杂浓度能够减小通态电阻RON。然而，漂移区中的高掺杂浓度通常会降低半导体器件的阻断能力。因此，期望保持或者甚至提高器件性能规格。
技术实现思路
根据实施方式，一种用于制造半导体器件的方法包括：设置具有第一侧的半导体衬底；在半导体衬底的第一侧上形成具有变化的厚度的第一注入掩模；在半导体衬底中限定用于各个半导体元件的区域；以及通过第一注入掩模将掺杂剂注入到半导体衬底中以形成至少第一掺杂区，第一掺杂区至少部分地布置在第一组半导体元件下方并且具有横向变化的掺杂剂量和/或横向变化的注入深度。根据实施方式，一种用于制造半导体器件的方法包括：设置具有第一侧的半导体衬底；在半导体衬底的第一侧处在半导体衬底中形成源极区；在半导体衬底的第一侧处在半导体衬底中形成与源极区横向隔开的漏极区；在半导体衬底的第一侧上形成具有变化的厚度的注入掩模；以及通过注入掩模将掺杂剂注入到半导体衬底中，以在源极区与漏极区之间形成具有横向变化的掺杂剂量和/或横向变化的深度的漂移区。根据实施方式，一种半导体器件包括：具有第一侧的半导体衬底；源极金属化物，源极金属化物在半导体衬底的第一侧上并且与形成在半导体衬底中的源极区接触；漏极金属化物，漏极金属化物在半导体衬底的第一侧上并且与形成在半导体衬底中的漏极区接触；以及形成在半导体衬底中的至少第一掺杂区，其中，第一掺杂区具有横向变化的掺杂剂量和/或横向变化的注入深度。在阅读下面的详细描述并且观看附图时，本领域技术人员将意识到另外的特征和优点。附图说明在附图中的部件不一定是按比例绘制，而是将重点放在说明本专利技术的原理。此外，在附图中，相同的附图标记指代相应的部分。在附图中：图1示出了根据实施方式的用于制造半导体器件的处理；图2A和2B示出了根据实施方式的用于制造半导体器件的另外的处理；图3示出了根据实施方式的半导体器件；图4A至图4C示出了根据实施方式的用于制造半导体器件的不同处理；图5示出了根据实施方式的半导体器件的平面图；图6示出了图5的半导体器件的一部分的截面图；图7示出了根据本文所描述的实施方式的半导体器件的一部分的3维图；图8示出了根据本文所描述的实施方式的半导体器件的一部分的3维图；图9A至图9E示出了根据实施方式的用于制造半导体器件的处理；图10A至图10D示出了根据实施方式的用于制造半导体器件的处理；以及图11A和图11B示出了根据实施方式的用于制造半导体器件的处理。具体实施方式在下面的详细描述中，参照附图，附图构成本说明书的一部分并且在附图中通过示例的方式示出了可以实践的本专利技术的具体实施方式。在这一点上，参照所描述的附图的定向来使用方向性术语，例如“顶”、“底”、“前”、“后”、“领先”、“尾随”、“横向”、“垂直”等。因为实施方式的部件可以沿着多个不同的定向放置，所以方向性术语用于说明的目的并且绝不是限制性的。应该理解的是，在不脱离本专利技术的范围的情况下，可以使用其他的实施方式并且可以做出结构或逻辑的改变。因此，下面的详细描述不以限制性含义来理解，并且本专利技术的范围由所附权利要求来限定。所描述的实施方式使用特定的语言，这不应该被解释为限制所附权利要求的范围。在本说明书中，半导体衬底的第二侧或第二表面被认为是由下表面或背侧形成，而第一侧或第一表面被认为是由半导体衬底的顶侧或顶表面或者主侧或主表面形成。因此，类似“顶”和“底”，如在本说明书中所使用的术语“上方”和“下方”考虑这种定向来描述一个结构特征相对于另一结构特征的相对位置。此外，为了便于描述以解释一个特征相对于第二特征的定位来使用空间相对术语，例如“之下”、“下方”、“下”、“之上”、“上”等。这些术语旨在包括除了在附图中所描述的那些定向之外的不同器件定向。另外，诸如“第一”、“第二”等的术语还被用于描述各种特征、区域、区段等并且也不旨在进行限制。贯穿说明书相同的术语可以指代相同的特征。术语“电气连接”和“电连接”描述的是两个特征之间的欧姆连接。本文中，在平面或表面上的“法向投影”意思是在平面或表面上的垂直投影。换言之，观看方向是垂直于表面或平面。半导体衬底可以由适合于制造半导体部件的任意半导体材料制成。这样的材料的示例可以包括但是不限于：元素半导体材料(例如，硅(Si))，IV族化合物半导体材料(例如，碳化硅(SiC)或硅锗(SiGe)))，二元、三元或四元的III-V族半导体材料(例如，砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、磷化铟(InP)、氮化镓(GaN)、氮化铝镓(AlGaN)、磷化铟镓(InGaP)或磷砷化铟镓(InGaAsP))，以及二元或三元的II-VI族半导体材料(例如，碲化镉(CdTe)和碲化汞镉(HgCdTe))等。上述的半导体材料也被称为同质结半导体材料。当将两种不同的半导体材料结合时，形成异质结半导体材料。异质结半导体材料的示例包括但是不限于：硅(SixC1-x)和SiGe异质结半导体材料。针对功率半导体应用，当前主要使用Si、SiC和GaN材料。n掺杂区被称为具有第一导电类型，而p掺杂区被称为具有第二导电类型。然而，可以将第一导电类型与第二导电类型进行交换，使得第一导电类型是p掺杂的并且第二导电类型是n掺杂的。如本文中所使用的，术语“具有”、“包含有”、“包含”、“包括”等是表示所述元件或特征的存在而不排除另外的元件或特征的存在的开放式术语。单数形式旨在包括单数和复数的意思，除非上下文另外清楚地指出。图1示出了根据实施方式的用于制造半导体器件的方法。设置具有第一侧101和与第一侧101相对的第二侧102的半导体衬底100。在半导体衬底100的第一侧101上形成具有横向变化的厚度的注入掩模191。注入掩模191在其他实施方式中也被称为第一注入掩模。在进一步的处理中，通过注入掩模191将掺杂剂(由向下指的箭头示出)注入到半导体衬底100中，以形成具有横向变化的掺杂剂量和/或横向变化的注入深度的至少掺杂区140。掺杂区140在其他实施方式中也被称为第一掺杂区。注入掩模191的厚度被理解为沿着垂直于半导体衬底100的第一侧101的垂直方向。横向变化的厚度意思是在不同的横向位置处(垂直)厚度是不同的。因此，注入掩模191可以包括不同厚度的区域并且还可以包括恒定厚度的区域。例如，注入掩模191可以包括具有横向变化的厚度的至少第一区域和具有恒定厚度的至少第二区域。此外，注入掩模191可以包括具有不同的变化厚度的至少两个区域，例如具有不同的斜度或梯度的区域。如图1所示，沿垂直方向(即，沿垂直于第一侧101的方向)的注入分布图具有在给定深度处具有注入峰值的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造半导体器件的方法，包括：设置具有第一侧(201，301)的半导体衬底(200，300)；在所述半导体衬底(200，300)的所述第一侧(201，301)上形成具有变化的厚度的第一注入掩模(291，292，391)；在所述半导体衬底(200，300)中限定用于各个半导体元件(230a，230b，230c，230d，330a，330b，330c，330d，330e，331)的区域；以及通过所述第一注入掩模(291，391)将掺杂剂注入到所述半导体衬底(200，300)中以形成至少第一掺杂区(240，341)，所述第一掺杂区(240，341)至少部分地布置在第一组(235，335)半导体元件(230a，230b，230c，230d，330a，330b，330c，330d，330e，331)下方，并且所述第一掺杂区(240，341)具有横向变化的掺杂剂量和/或横向变化的注入深度。

【技术特征摘要】
2015.08.03 DE 102015112729.61.一种用于制造半导体器件的方法，包括：设置具有第一侧(201，301)的半导体衬底(200，300)；在所述半导体衬底(200，300)的所述第一侧(201，301)上形成具有变化的厚度的第一注入掩模(291，292，391)；在所述半导体衬底(200，300)中限定用于各个半导体元件(230a，230b，230c，230d，330a，330b，330c，330d，330e，331)的区域；以及通过所述第一注入掩模(291，391)将掺杂剂注入到所述半导体衬底(200，300)中以形成至少第一掺杂区(240，341)，所述第一掺杂区(240，341)至少部分地布置在第一组(235，335)半导体元件(230a，230b，230c，230d，330a，330b，330c，330d，330e，331)下方，并且所述第一掺杂区(240，341)具有横向变化的掺杂剂量和/或横向变化的注入深度。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一掺杂区(240)包括具有不同的平均掺杂剂量的子区域，其中，所述第一掺杂区(240)的第一子区域(240a)被形成为至少部分地布置在第一半导体元件(230a)下方，并且其中，所述第一掺杂区(240)的具有不同于所述第一子区域(240a)的平均掺杂剂量的平均掺杂剂量的第二子区域(240b)被形成为至少部分地布置在第二半导体元件(230b)下方。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，当在所述半导体衬底(200)的所述第一侧(201)上的平面投影中观看时，所述第一掺杂区(240，341)横向延伸跨越所述第一组半导体元件(230a，230b，230c，230d)。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：在所述第一侧(301)上形成具有变化的厚度的第二注入掩模(392)；通过所述第二注入掩模(392)将掺杂剂注入到所述半导体衬底(300)中以形成至少第二掺杂区(342)，所述第二掺杂区(342)至少部分地布置在第二组(336)半导体元件(331，330a，330b)下方并且具有横向变化的掺杂剂量，其中，所述第二掺杂区(342)具有与所述第一掺杂区(341)的导电类型不同的导电类型。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一掺杂区(341)横向包围所述第二掺杂区(342)。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，形成所述第一注入掩模和/或所述第二注入掩模(191)包括：在所述第一侧(101，201)上形成光敏层(190)；通过灰度掩模层(180)将所述光敏层(190)暴露于辐射；以及对所述光敏层(190)进行显影以形成具有变化的厚度的注入掩模(191，291，292)。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：在所述半导体衬底(200，300)中形成多个第一沟槽(206，306)以界定相邻的第一台面区(205，305)。8.根据权利要求7所述的方法，还包括：在所述第一台面区(205)中的每一个台面区上形成多个鳍区(207)，其中，所述鳍区(207)从所述第一台面区(205)的上侧延伸至所述第一侧(201)，并且其中，相邻的鳍区(207)通过延伸至所述第一台面区(205)的所述上侧的第二沟槽(208)彼此隔开。9.根据权利要求8所述的方法，还包括：形成与第一组鳍区(207)电接触的第一金属化物(271)；以及形成与第二组鳍区(207)电接触的第二金属化物(272)。10.根据权利要求8或9所述的方法，还包括：在相邻的鳍区(207)之间形成栅电极(221)。11.一种用于制造半导体器件的方法，包括：设置具有第一侧(401)的半导体衬底(400)；在所述半导体衬底(400)的所述第一侧(401)处在所述半导体衬底(400)中形成源极区(411)；在所述半导体衬底(400)的所述第一侧(401)处在所述半导体衬底(400)中形成与所述源极区(411)横向隔开的漏极区(416)；在所述半导体衬底(400)的所述第一侧(401)上形成具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡·特根，马丁·巴特尔斯，马尔科·莱姆克，拉尔夫·鲁道夫，罗尔夫·魏斯，
申请(专利权)人：英飞凌科技德累斯顿有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE