专利名称：具有沟道形场环结构的功率半导体元件的制作方法
M沟道形场环结构的功率"f^^W
^明描述了 一种在功率级变流器中使用、具有至少一个pn结的功率半导体元件，最好是具有至少600v反向电压强度的功率^^及管。由jtb^这种功率^H^^牛主要的要求是对这种反向电压强度做出贡献的#区。
背景狄
依据;贿^M^，为满Ait种要求已知在功率半^^元件的i4^区内iM由
多个场环組成的同心结构。在这种情况下，已知这种场环通itr散过程产生，
其中M物的掩膜涂覆^4面上并f^通出显度作用扩僻'J^H^内，由此形錄散断面。对于能^R传导的功率半"^^元件来说，^il种情况下通常场环与形^*管有源(导电)区的pn结的产生共同形成。
因为^e掺杂物的深度扩散需對艮长的扩散时间并由jw^^r散区例如
受到重^r属污染的危险。
发明内容
本发明的目的在于，提^-种"W场环结构的功率半"^^元件，其中^at
鍵條面的大范围内沾染，以及提^"^附加需^^r散时间的相应制造方法.
该目的依据本发明通it^，j^"求1和6的特征得以实现.M的实施方式/j^^M'J^求中予以说明。
4^明的思^^"^t具有^e是n M的第一掺杂的^^基体的功4^"f^元件出发。为形^少一个pn结，在该基体内iU至少"H^"是p絲的笫二区域，下面#^为接触区。因为该第>=#^的区^^#助扩^^形成，所以它没有均匀的M，而是具有{^从#^物渗透面出发^1下降的第一絲断面。该接触区iM4功率^^元件的第一表面的第一^分面上。
jH^卜，依据本发明的功率半"!M^元件在第一表面的第二部分面上具有作为多个iU在功率^m^t/^ii^区内的场环而形成的场环结构。这些场环同样
作为第4杂的区域^ifit^4杂断面形成并最好同心iW^^触区。场环
^X^基体的第一表面上^f^^触区那样延伸到基体的僻^p、内。
依据本发明，功率^f^元件的基体针对场环结构財分别与各自场环对应的沟道形间隙，其表面^^tJt循对应的第4杂断面的轮廓。
用于制itJiii功率半"^^元件特别M的方法包括用于形成场环的下列主要方法步骤
在功率"M^;^的表面的第二部^区域内，在以后要形成场环的区域内适当形成多个的沟道形间隙(沟道)；这些沟ii^同心^绕功率半^^^元件的接触区设置；
在不形成沟道的那些区域内对功率半"f^^元件的表面的第一部分面进行掩膜涂覆；
.第^n^杂的第4杂断面4一表面出发在沟道的区域内产生并从而形成场环结构；这种产生具有优点地借助离子注Aii布
完4^4^匕第-^^，并从而完4r4^匕场环的沟it4面。
该方法中重要的是，在这种情况下掺杂断面在时间上^i的过程中产生，踏沾絲险很小。
具有优点的是，与在第-^p^的区域内形成场环的各方法步骤同时地形成沟道并^形^#^断面，由》b^it当的沟道内产生pn结^而产生接触区。
现借助两种可能的制ii^法和图1至6对本发明的解决^r^^ii一步的说明。^it种情况下，除了形tt^明的场环结构外，还描述了她的接触区的形成。^T优点的是并不局限于此。接触区的其它形成方式同#^可育^^优选的.
图1示出依据^i明的功^^t^的基体；图2示出用于形^4杂的掺杂断面的第一种方法的部^^骤；图3示出在第""^t方法的框架内形成掺杂断面后的功率半"f^元件；图4示出形成场环结构的沟道后的部^^骤；
4图5示出#发明的第《^方法的框架内用于形成场环#杂断面的部^#
^^，
图6示出依据本发明的方法形成的功率^f^元件。
图1以具有1200V的反向电压的功率^L管为例，示出依据本发明的功率半"H^元件的未按比例绘出的部分基体2、 4。这^^子原则上Htit用于后面的附图。"f^f^基^^it种情况下具有两种不同狄的ii絲。与基体的第一表面10々條的是弱掺杂的区域2，而与第二表面100邻连的是接强掺杂的区域4。两利，掺杂的芥^^^i-体的内部与表面10、 100平行分布。
图2示出用于既为接触区也为场环结构形成第^^杂的掺杂断面的第一种方法的部^#骤。依据SH^技术，^it里为提^t棒性的M对不同的区^#^"膜涂覆6。在第~^1^^ 10a的区域内形^^触区，在第二部分面10b的区域内形成场环结构的场环。借助扩散60的M^il种情况下依据JW^^第一表面10的方向进行。
图3示出形^M为p絲的第^#^后的部^#骤。j^降示出了各自掺杂断面120、 140的分布，也f议p掺杂物的Ml^渗透J^l斷氐。可以看出，p #^物不仅与表面10垂直^t^"f^^基体2、 4内，而JL也沿表面、渗透并在掩膜6的开口足够小的情况下形成近似半圆形的区域。这以类似方式也适用于形威^^触区12。
图4示出既为接触区12也为场环14形成沟道122、 142后的部^#骤。具
有优点的是，这些沟道借助适当的^IP介质产生，其中沟道的表面^i^上沿p
掺杂120的^L^形成。由此形^11#^的接触区12和同样弱掺杂的场环14。对于场环14的作用来说，重要的仅^5l^其与第一絲2的itJ度区，因舰it^成沟道142并不絲改变功率W^元件的导电性。
^^^面处于10mm2与100mm2之间范围内和反向电压为1200V的i^E作为功率^^L管的示例的功率^H^t^的典型数量^i^E如下所述
功率Jl^l管的厚度在lOOfim到450jim之间。
.pn结，也IU^这里为p掺杂的第^#^或者掺杂断面120、 140的渗透$狄为lOjim到30fim之间。
5. 沟道122、 142的'^4伸最;U;第^^^t狄100的百分之90，最小为百分之50。在'^t:Mj^ 20jim时，沟道的^JUU0nm到18nm之间。
场环14的第4杂的区J^4面处优选的^yLH71015至10 m"3。
对应的场环14的沟道142的侧面延伸与'^t^伸之比为1:3至3 : 1。
图5示出在本发明的第二种方法的框架内用于形成场环14的掺杂断面的部^#骤。在形成^^别对应的场环14的沟道142以及接触区12的具有优点的沟道122后，表面10的掩膜26在其没有沟道122、 142的那些区域内形成。
在下个步骤中，^一表面10的方向Jiii行离子^A28。具有优点的是，在离子^A28^再进^f务复步骤，以消除在^^期间出现的晶,陷。
图6示出依据本发明的方法形成的功率半"f^元件。各场环^^有与其相应的沟道，其中每个沟道的表面^^Jiit循^^断面的轮廓。
具有优点的是，在第二部分面10b和场环14的沟道142的表面Jiii按照现有才t^iM/l^匕层146。接触区12和第二表面100同样各自具有用于电接触的金勵^124、 102。
正如从前面的说明书中所了解的那样，特别具有优点的是在制造依据^明的功率JH^^元件时，第一和第4杂断面120、 140的渗透^1相同地形成，因为接触区12和场环结构14因此可以共同形成。但同样財优点的是，接触区12还有场环结构14也可以不共同和同类型地形成。然后^优点的是场环结构14的第4杂断面140的渗透^JL可以^i^择为小于或者大于接触区12的第一掺杂断面120
权利要求
1. 一种功率半导体元件，具有第一掺杂的半导体基体(2，4)，在该基体上形成并与第一掺杂的区域形成pn结的第二掺杂的带有第一掺杂断面(120)的接触区(12)，以及带有各自的场环的第二掺杂断面(140)的第二掺杂的场环结构(14)，其中接触区(12)和场环结构(14)设置在基体的第一表面(10)分别对应的第一部分面(10a)和第二部分面(10b)上并延伸到基体的体积内，以及其中场环结构(14)的基体(2，4)具有与各自场环对应的沟道形间隙(142)，其表面基本上遵循对应的掺杂断面(140)的轮廓。
2. 按^f'J要求1所述的功率半"H^元件，其中第一掺杂断面(120)和 第4杂断面(140)的渗透'^1相同。
3. 按W'J要求1所述的功率半"l^^元件，其中第4杂断面(140)的 '^^^1小于或者大于第一#^断面(120)的渗透m。
4. 按权利要求1所述的功率半"HML件，其中包含沟道形间隙(142) 的第二部分面(10b)用缺化层(146) i)ta盖。
5. 按^U'J^求1所述的功科"^^元件，其中各自的沟道(142)的侧 面延伸与各自$1^^4伸之比为1:3至3 : 1。
6. --#用于制造按似'漆求1至5之一所述功4M^^W的方法， ^fr征在于用于形成场形结构的方法步骤 在功率半"^^元件的表面(10)的第二部分面(10b) ^以后要形成 场环的区域内适当形成多个沟道(142); 在不形成沟道(142)的那些区域内对功率^f"^元件的表面(10)的 第"-^^ (10a)进^ff^^"覆(26); 第《^#^的笫_=#^断面(140) M—表面(10)出发在沟道(142) 的区域内产生并由此形成场环结构(14); 完4^#<化(146)第"-^P分面(10a )，并从而完4^#^匕场环的沟C ，
7.、 按，，JJ^，6所，的方法，其中与在第 轴(10a)的区域内形而产生pn结并由此产生接触区(12)。
8. 按^U'漆求6所述的方法，其中场环的掺杂断面(140)的产生借助 离子注入(28)进行。
全文摘要
本发明涉及一种具有第一掺杂的半导体基体的功率半导体元件和一种相应的制造方法。在第一掺杂的基体上，借助第二掺杂的带有第一掺杂断面的接触区形成pn结。同样设置带有各自的场环的第二掺杂断面的第二掺杂的场环结构。在这种情况下，接触区和场环结构设置在基体的第一表面分别对应的第一和第二部分面上。这两个部分面延伸到基体的体积内，其中场环结构的基体具有与各自场环对应的沟道形间隙，其表面基本上遵循对应的掺杂断面的轮廓。
文档编号H01L29/861GK101483195SQ200810154788
公开日2009年7月15日 申请日期2008年12月19日 优先权日2007年12月21日
发明者B·柯尼希 申请人:赛米控电子股份有限公司