垂直功率半导体器件及制造方法技术

提出了一种垂直功率半导体器件（100）。该垂直功率半导体器件（100）包括半导体本体（102），其具有第一主表面（104）和沿着垂直方向（y）与第一主表面（104）相对的第二主表面（106）。垂直功率半导体器件（100）还包括半导体本体（102）中的漂移区（108）。漂移区（108）包括铂原子（109）。垂直功率半导体器件（100）还包括漂移区（108）与第二主表面（106）之间的半导体本体（102）中的场停止区（110）。场停止区（110）包括多个杂质峰（P1、P2）。多个杂质峰（P1、P2）中的第一杂质峰（P1）具有比多个杂质峰（P1、P2）中的第二杂质峰（P2）更大的浓度（c）。第一杂质峰（P1）包括氢，而第二杂质峰（P2）包括氦。而第二杂质峰（P2）包括氦。而第二杂质峰（P2）包括氦。

【技术实现步骤摘要】
垂直功率半导体器件及制造方法


[0001]本公开涉及半导体器件，具体地，涉及包括场停止区的垂直功率半导体器件。

技术介绍

[0002]在像IGBT（绝缘栅双极晶体管）或二极管的半导体开关器件中，移动电荷载流子充满了低掺杂漂移区并形成提供低导通状态电阻的电荷载流子等离子体。半导体器件技术的一个目标在于减少半导体开关器件中的电功率耗散。虽然可以通过改变某一器件参数来改善电功率耗散，但是这可能会导致另一器件特性的劣化。因此，在技术开发期间，基于考虑到目标器件规范而要满足的多个折衷来设计器件参数。
[0003]需要降低垂直功率半导体器件中的电功率耗散。

技术实现思路

[0004]本公开的示例涉及一种垂直功率半导体器件。垂直功率半导体器件包括半导体本体，该半导体本体具有第一主表面和沿着垂直方向与第一主表面相对的第二主表面。垂直功率半导体器件还包括半导体本体中的漂移区。漂移区包括铂原子（Pt）。场停止区布置在漂移区和第二主表面之间的半导体本体中。场停止区包括多个杂质峰。多个杂质峰中的第一杂质峰具有比多个杂质峰中的第二杂质峰更大的浓度。第一杂质峰包括氢（H）或是氢峰，而第二杂质峰包括氦（He）或是氦峰。
[0005]本公开的另一示例涉及一种制造垂直功率半导体器件的方法。该方法包括在半导体本体中形成漂移区，该半导体本体具有第一主表面和沿着垂直方向与第一主表面相对的第二主表面，其中，漂移区包括铂原子。该方法还包括在漂移区和第二主表面之间的半导体本体中形成场停止区，其中，场停止区包括多个杂质峰，并且多个杂质峰中的第一杂质峰被设置为比多个杂质峰中的第二杂质峰更大的浓度。第一杂质峰包括氢或是氢峰，而第二杂质峰包括氦或是氦峰。
[0006]本领域技术人员在阅读以下详细描述并查看附图后将认识到附加的特征和优点。
附图说明
[0007]附图被包括以提供对实施例的进一步理解，并且被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了垂直功率半导体器件和制造垂直功率半导体器件的方法的实施例，并且与描述一起用于解释实施例的原理。在以下详细描述和权利要求中描述了进一步的实施例。
[0008]图1至图3是用于示出在漂移区中包括铂并且在场停止区中包括氢吸除（gettering）规定的垂直功率半导体器件的示例的示意性截面图；图4至图6是示出垂直功率半导体器件的场停止区中的示例性杂质浓度c相对于垂直方向y的示意图；图7是示出垂直功率半导体二极管的示例性杂质浓度c相对于垂直方向y的示意
图；图8是示出垂直功率半导体器件的实验泄漏电流Il相对于反向或阻断电压Vr的示意图。
具体实施方式
[0009]在以下详细描述中，参照了附图，附图形成了详细描述的一部分，并且在附图中通过图示的方式示出了其中可以实施本专利技术的具体实施例。应该理解，在不脱离本专利技术范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行结构或逻辑上的改变。例如，针对一个实施例示出或描述的特征可以用于其他实施例上或与其他实施例结合使用，以产生又一实施例。本专利技术旨在包括这样的修改和变化。示例使用特定语言来描述，其不应被解释为限制所附权利要求的范围。附图没有按比例绘制，并且仅用于说明性目的。为了清楚起见，如果没有另外说明，则在不同的附图中，相同的元素由对应的附图标记来表示。
[0010]术语“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等是开放式的，并且术语指示存在所陈述的结构、元素或特征，但不排除存在附加的元素或特征。冠词“一”、“一个”和“该”旨在包括复数以及单数，除非上下文另有明确指示。
[0011]术语“电连接”描述了电连接元素之间的永久低电阻连接，例如相关元素之间的直接接触或经由金属和/或重掺杂半导体材料的低电阻连接。术语“电耦合”包括可以在电耦合元素之间连接适于信号和/或功率传输的一个或多个中间元素，例如，可控制成在第一状态下临时提供低电阻连接并在第二状态下临时提供高电阻电去耦的元件。欧姆接触是具有线性或几乎线性的电流
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电压特性的非整流电学结。
[0012]物理尺寸的给定范围包括边界值。例如，参数y从a到b的范围应当理解为a≤y≤b。具有至少c的值的参数y应当理解为c≤y，具有至多d的值的参数y应当理解为y≤d。
[0013]术语“上”不应被解释为仅意味着“直接在其上”。而是，如果一个元素位于另一个元素“上”（例如，一层在另一层“上”或在衬底“上”），则另一组件（例如，另一层）可以位于两个元素之间（例如，如果一层在衬底“上”，则另一层可以位于该层和所述衬底之间）。
[0014]垂直功率半导体器件的示例可以包括半导体本体，该半导体本体具有第一主表面和沿着垂直方向与第一主表面相对的第二主表面。垂直功率半导体器件还可以包括半导体本体中的漂移区。漂移区可以包括铂原子。垂直功率半导体器件还可以包括漂移区和第二主表面之间的半导体本体中的场停止区。场停止区可以包括多个杂质峰。多个杂质峰中的第一杂质峰具有比多个杂质峰中的第二杂质峰更大的浓度。第一杂质峰可以包括氢或者可以是氢峰，而第二杂质峰可以包括氦或者可以是氦峰。
[0015]垂直功率半导体器件可以是功率半导体二极管、或功率半导体IGBT（绝缘栅双极晶体管）、或反向传导（RC）IGBT、或功率半导体晶体管，例如功率半导体IGFET（绝缘栅场效应晶体管，例如金属氧化物半导体场效应晶体管）。垂直功率半导体器件可以被配置成传导大于1A或大于10A或甚至大于30A的电流，并且可以进一步被配置成在负载端子之间（例如IGBT的发射极和集电极之间、或二极管的阴极和阳极之间、或MOSFET的漏极和源极之间）阻断在几百到几千伏特范围内的电压，例如400V、650V、1.2kV、1.7kV、3.3kV、4.5kV、5.5kV、6kV、6.5kV。例如，阻断电压可以对应于在功率半导体器件的数据表中指定的电压等级。
[0016]半导体本体可以包括或由来自IV族元素半导体的半导体材料、IV
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IV化合物半导
体材料、III
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V化合物半导体材料、或II
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VI化合物半导体材料组成。来自IV族元素半导体的半导体材料的示例尤其包括硅（Si）和锗（Ge）。IV
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IV化合物半导体材料的示例尤其包括碳化硅（SiC）和硅锗（SiGe）。III
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V化合物半导体材料的示例尤其包括砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）、磷化镓（GaP）、磷化铟（InP）、氮化铟镓（InGaN）和砷化铟镓（InGaAs）。II
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VI化合物半导体材料的示例尤其包括碲化镉（CdTe）、碲镉汞（CdHgTe）和碲镁镉（CdMgTe）。例如，半导体本体可以是磁直拉（MCZ）或浮区（FZ）或外延沉积的硅半导体本体。
[0017]例如，漂移区中的杂质浓度可以至少在其垂直延伸的部分中随着到第一主表面的距离的增大而逐渐地或逐步地增大或减小。根据其他示例，漂移区中的杂质浓度可以是近似均匀的。对于基于硅的IGB本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直功率半导体器件（100），包括：半导体本体（102），具有第一主表面（104）和沿着垂直方向（y）与所述第一主表面（104）相对的第二主表面（106）；漂移区（108），在所述半导体本体（102）中，其中，所述漂移区（108）包括铂原子（109）；场停止区（110），在所述漂移区（108）与所述第二主表面（106）之间的所述半导体本体（102）中，其中，所述场停止区（110）包括多个杂质峰（P1、P2），并且所述多个杂质峰（P1、P2）中的第一杂质峰（P1）具有比所述多个杂质峰（P1、P2）中的第二杂质峰（P2）更大的浓度（c），并且其中，所述第一杂质峰（P1）包括氢，而所述第二杂质峰（P2）包括氦。2.根据前一权利要求所述的垂直功率半导体器件（100），其中，所述第一杂质峰（P1）和所述第二杂质峰（P2）之间的第一垂直距离（d1）的范围为0μm至5μm。3.根据前述权利要求中任一项所述的垂直功率半导体器件（100），其中，所述多个杂质峰（P1、P2、P3）中的第三杂质峰（P3）设置在离所述第二主表面（106）某一垂直距离处，该垂直距离与所述第二杂质峰（P2）相对于所述第二主表面（106）的垂直距离（d2）相差0至300nm，并且其中，所述第三杂质峰（P3）包括氢。4.根据权利要求3所述的垂直功率半导体器件，其中，所述第三杂质峰（P3）的浓度大于所述第二杂质峰（P2）的浓度。5.根据前述权利要求中任一项所述的垂直功率半导体器件（100），其中，所述第二垂直距离（d2）大于所述第二主表面（106）与所述第一杂质峰（P1）之间的第三垂直距离（d3）。6.根据权利要求1至4中任一项所述的垂直功率半导体器件（100），其中，所述第二垂直距离（d2）小于所述第二主表面（106）与所述第一杂质峰（P1）之间的第三垂直距离（d3）。7.根据前述权利要求中任一项所述的垂直功率半导体器件（100），其中，所述多个杂质峰（P1、P2、P3、P4）中的第四杂质峰（P4）包括氦，并且设置在离所述第二主表面（106）第四垂直距离（d4）处，其中，所述第三垂直距离（d3）的范围在所述第二垂直距离（d2）与所述第四垂直距离（d4）之间。8.根据前述权利要求中任一项所述的垂直功率半导体器件（100），其中，所述第一杂质峰（P1）的峰浓度与所述第二杂质峰（P2）的峰浓度之间的比率范围为10至1000。9.根据前述权利要求中任一项所述的垂直功率半导体器件（100），其中，所述第二杂质峰（P2）的氦峰浓度范围为1
×
10
16 cm
‑3至2
×
10
18 cm
‑3。10.根据前述权利要求中任一项所述的垂直功率半导体器件（100），其中，所述漂移区（108）中的铂（109）的最大浓度范围为5
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10
12 cm
‑3到3
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10
14 cm
‑3。11.根据前述权利要求中任一项所述的垂直功率半导体器件（100），其中，所述漂移区（108）具有从所述场停止区（110）到pn结的垂直延伸，并且其中，沿所述漂移区（108）的所述垂直延伸的至少50%，所述漂移区（108）中的氢的最大浓度小于铂的浓度。12.根据前述权利要求中任一项所述的垂直功率半导体器件（100），其中，所述漂移区（108）中的铂原子被配置为铂
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氢复合物和置换铂，并且其中，沿着所...

【专利技术属性】
技术研发人员：HJ，
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：