具有边缘终止结构的半导体器件的制作方法

本公开一般涉及半导体器件，特别是涉及具有边缘终止结构的半导体器件。

诸如功率二极管、功率mosfet、功率igbt或功率晶闸管的功率半导体器件被设计为耐受高阻断电压。这些功率器件包括形成在p掺杂半导体区和n掺杂半导体区之间的pn结。当通过向pn结施加适当的电压来使pn结反向偏置时，器件阻断(被关闭)。在这种情况下，耗尽区(空间电荷区)在p掺杂区和n掺杂区中扩展。通常，p掺杂区和n掺杂区中的一个与p掺杂区和n掺杂区中的另一个相比是被更轻地掺杂的，从而耗尽区主要在更轻地掺杂的区中扩展，该更轻地掺杂的区主要支持跨pn结施加的电压。支持阻断电压的更轻地掺杂的区在二极管或晶闸管中通常被称为基极区，并且在mosfet或igbt中通常被称为漂移区。

pn结的用以支持高电压的能力受雪崩击穿现象限制。随着跨pn结施加的电压增加，形成pn结的半导体区中的电场增加。电场造成由空间电荷区中的热生成引发的可移动载流子的加速。当电荷载流子由于电场而被加速以使得它们通过碰撞电离而创建电子-空穴对时，发生雪崩击穿。通过碰撞电离创建的电荷载流子创建新的电荷载流子，从而存在倍增效应。在雪崩击穿开始时，在反向方向上跨pn结流过显著的电流。在雪崩击穿到来时的电场被称为临界电场。临界电场的绝对值主要取决于用于形成pn结的半导体材料的类型，并且微弱地取决于更轻地掺杂的半导体区的掺杂浓度。半导体器件的电压阻断能力是如下的施加到pn结的电压：在该电压下在半导体器件中出现临界电场。该电压通常被称为击穿电压。

电压阻断能力不仅取决于半导体材料的类型及其掺杂，而且还取决于半导体器件的特定的几何形状。一种功率半导体器件包括有限大小的半导体本体，该半导体本体在半导体本体的横向方向上以边缘表面终止。竖向功率半导体器件是其中pn结主要在半导体本体的水平平面内延伸的半导体器件。在这样的竖向功率半导体器件中，pn结通常不延伸到半导体本体的边缘表面。相反，pn结在横向方向上远离于半导体本体的边缘表面。在这种情况下，半导体本体的在横向方向上邻接pn结的半导体区(边缘区)也不得不耐受施加到pn结的电压。

边缘区可以被实现为具有平面边缘终止结构，该平面边缘终止结构包括在半导体本体的边缘区中的半导体本体的表面的顶部上形成的钝化层。在半导体器件的制造过程中和/或在半导体器件的操作期间，钝化层可能被诸如碱性离子、水合氢离子(h3o⁺)离子或氢氧根(oh^-)离子的离子污染。这些离子可能以半导体器件的电压阻断能力被降低这样的方式通过静电感应效应影响边缘区中的电场的分布。

因此存在针对具有对于寄生离子(电荷)鲁棒的平面边缘终止结构的半导体器件的需要。

一个示例涉及半导体器件。该半导体器件包括：半导体本体，具有第一主表面、边缘表面、内部区、以及被布置在内部区和边缘表面之间的边缘区；被布置在内部区中的第一掺杂类型的第一半导体区以及被布置在内部区和边缘区中的第二掺杂类型的第二半导体区，其中，在第一半导体区和第二半导体区之间形成pn结；以及边缘终止结构。该边缘终止结构包括第一掺杂类型的第三半导体区，其被布置在边缘区中并且邻接第一半导体区，其中第三半导体区的掺杂剂量朝向边缘表面而减小。边缘终止结构进一步包括第二半导体区的邻接第一主表面的表面区段以及非晶钝化层。该非晶钝化层具有高于10⁹(=1e9)ωcm(ohm·cm)的特定电阻，被形成在第一主表面上，并且邻接第三半导体区和第二半导体区的表面区段。进一步地，边缘终止结构在半导体本体中在横向方向上具有宽度，并且第三半导体区的在与第一半导体区间隔开边缘终止结构的宽度的50%的横向位置处的电有源掺杂剂量至少为qbr/q，其中qbr是半导体本体的半导体材料的击穿电荷并且q是基元电荷。

下面参照附图解释示例。附图用于图示某些原理，从而仅图示了为理解这些原理所必需的方面。附图不是成比例的。在附图中，相同的参考符号指代同样的特征。

图1a示出半导体器件的一个区段的竖向横截面视图，该半导体器件包括在内部区中的pn结和在边缘区中的具有非晶钝化层的边缘终止结构；

图1b图示在图1a中图示的半导体器件中的掺杂剂量轮廓的一个示例；

图2图示在图1中示出的半导体器件的顶视图的一个示例；

图3a图示取决于两个互补掺杂的半导体区中的较低掺杂的一个的掺杂浓度的形成在这两个半导体区之间的突变pn结处的临界电场；

图3b图示取决于两个半导体区中的较低掺杂的一个的掺杂浓度的相对于形成pn结的两个半导体区中的较高掺杂的一个的基元电荷的击穿电荷；

图4a和图4b图示图1中图示的类型的半导体器件的取决于半导体器件中的边缘终止结构的半导体区的掺杂剂量轮廓的电压阻断能力的依赖性和常规的半导体器件的取决于边缘终止结构的半导体区的掺杂剂量轮廓的电压阻断能力的依赖性；

图5a和图5b图示在图1中图示的类型的半导体器件的电压阻断能力对掺杂剂量轮廓的斜率和掺杂剂量的依赖性；

图6a和图6b图示在图1中图示的类型的半导体器件的电压阻断能力对掺杂剂量轮廓的斜率和掺杂剂量的依赖性的另一示例；

图7a和图7b图示在图1中图示的类型的半导体器件中的横向电场对掺杂剂量轮廓的斜率的依赖性；

图8示出实现为二极管的半导体器件的一个区段的竖向横截面视图；

图9示出实现为晶体管器件的半导体器件的一个区段的竖向横截面视图；以及

图10图示用于生产边缘终止结构的掺杂半导体区的方法的一个示例。

在以下的详细描述中，参照随附附图。附图形成描述的一部分并且为了说明的目的示出可以如何使用和实现本发明的示例。要理解的是，除非另外特别指出，否则在此描述的各种实施例的特征可以彼此组合。

图1a示意性地图示半导体器件的一个区段的竖向横截面视图。该半导体器件包括具有第一主表面101、边缘表面103、内部区110和边缘区120的半导体本体100。边缘区120被布置在内部区110和边缘表面103之间。半导体本体100可以由常规的半导体材料构成，常规的半导体材料诸如例如为硅(si)、碳化硅(sic)、氮化镓(gan)、或砷化镓(gaas)等。

图2图示根据一个示例的半导体本体100的第一表面101的顶视图，以便图示在半导体本体100中内部区110相对于边缘区120的位置。参照图2，边缘区120围绕内部区110并且将内部区110与边缘表面103分离开。仅为了说明的目的，在图2中图示的示例中半导体本体100是矩形的。然而，这仅仅是示例。根据另一示例(未示出)，半导体本体100是圆形的。

参照图1a，半导体器件进一步包括第一掺杂类型的第一半导体区11，其中第一半导体区11被布置在半导体本体100的内部区110中。在图1中示出的示例中，第一半导体区11邻接第一表面101。然而，这仅仅是示例。根据在此在下面进一步解释的进一步的示例，还可能的是以第一半导体区11与第一表面101间隔开这样的方式来实现第一半导体区11。半导体器件进一步包括第二掺杂类型的第二半导体区21，其中第二掺杂类型与第一掺杂类型互补。第二半导体区21被布置在内部区110和边缘区120中。进一步地，第二半导体区21在内部区110中邻接第一半导体区11，从而在第一半导体区11和第二半导体区21之间形成pn结。参照图1，第二半导体区21可以邻接半导体本体100的边缘表面103。根据一个示例，第一半导体区11是p型区并且第二半导体区21是n型区。

参照图1a，半导体器件进一步包括边缘终止结构30。该边缘终止结构30包括第一掺杂类型的第三半导体区31。该第三半导体区31被布置在边缘区120中并且邻接第一半导体区11。第三半导体区31可以邻接第一表面101。进一步地，第三半导体区31的掺杂剂量朝向边缘表面103减小。这包括存在第三区31的其中掺杂剂量随着到边缘表面103的距离减小而减小的至少一个区段。然而，也可以存在其中掺杂剂量在朝向边缘表面103的方向上在一定长度上本质上恒定的区段。"掺杂剂量"是第三半导体区31的掺杂浓度在半导体本体100的竖向方向y上的积分，其中竖向方向y是垂直于第一表面101的方向。特别是，第三区31的掺杂剂量是有效掺杂剂量，其是第三区31的有效的和电有源的掺杂浓度的积分。

第三半导体区31在半导体本体100的边缘区120中邻接第二半导体区21。进一步地，边缘终止结构30包括第二半导体区21的邻接第一表面101的区段33。第二半导体区21的该区段33在下面被称为第二半导体区21的表面区段33或第四半导体区33。

进一步地，边缘终止结构30包括在边缘区120中的第一表面101的顶部上的非晶钝化层32。非晶钝化层32邻接第三半导体区31和第二半导体区21的表面区段33，并且如在图1中图示那样，还可以覆盖第一半导体区11的区段。非晶钝化层32是半绝缘的，并且具有高于1e9(=10⁹)ωcm(ohm·cm)的特定电阻。根据一个示例，特定电阻高于1e10ωcm或高于1e11ωcm。进一步地，根据一个示例，特定电阻低于1e14ωcm。

可以通过在第一区11和第二区21之间施加适当的电压来使第一区11和第二区21之间的pn结反向偏置。当pn结被反向偏置时，空间电荷区(耗尽区)在第一区11和第二区21中扩展。根据一个示例，与第二区21相比第一区11被更高地掺杂。在这种情况下，耗尽区主要在第二区21中扩展。根据一个示例，第一区11的(平均)掺杂浓度是第二区21的(平均)掺杂浓度的至少10倍或至少100倍。第一区11可以是通过注入处理形成的。根据一个示例，在该注入处理中的掺杂剂量使得第一区11的(平均)掺杂浓度被选择自1e16cm^-3和1e18cm^-3之间，其中掺杂浓度本质上由掺杂剂量除以第一区11在半导体本体的竖向方向上的深度来给出，该竖向方向是垂直于第一表面101的方向。第二区21可以是通过外延生长处理形成的，其中第一区11和边缘终止结构30的掺杂区可以是通过将掺杂原子注入到外延层中来形成的。第二区21的掺杂浓度例如选择自1e12cm^-3和1e17cm^-3之间。

在第三区31和第二区21之间也形成pn结。当第一区11和第二区21之间的pn结被反向偏置时，第三区31和第二区21之间的pn结也被反向偏置，从而耗尽区也在边缘区120中的第三区31和第二区21中扩展。当使pn结反向偏置的电压的量值使得在一个位置处的电场的量值达到临界值(其通常被称为ecrit)时，发生雪崩击穿。该临界值ecrit取决于较低掺杂的第二区21的掺杂浓度并且当然取决于半导体材料的类型。在图3a中图示了在具有单晶硅(si)半导体本体100的半导体器件中取决于第二区21的掺杂浓度的临界值ecrit。如从图3a可以看到的那样，随着掺杂浓度增加，临界值ecrit增加。更具体地，例如，当掺杂浓度从1e12cm^-3增加到1e17cm^-3时，临界值ecrit从约1.7e5v/cm增加到大约6.0e5v/cm。当半导体本体100由例如6h-sic类型的碳化硅(sic)构成时，临界值ecrit较高，并且随着第二区21的掺杂浓度从1e14cm^-3增加到5e17cm^-3，临界值ecrit从大约1e6v/cm增加到大约4e6v/cm。

半导体器件的"电压阻断能力"由在其处达到临界值ecrit的反向偏置电压的电压水平给出。"反向偏置电压"是使第一区11和第二区21之间以及第三区31和第二区21之间的pn结反向偏置的电压。在内部区110中，pn结本质上是平面的并且平行于第一表面101，而边缘终止结构30中的pn结是弯曲的。通常已知的是，施加到平面pn结和弯曲pn结的相同的电压与在平面pn结处相比在弯曲pn结处引起更高的电场。由于该原因，内部区110中的电压阻断能力与在边缘区中相比通常更高，其中边缘区120中的较低的电压阻断能力限定半导体器件的总的电压阻断能力。因此，要求边缘区120实现半导体器件的特定的电压阻断能力。然而，边缘区120不改善半导体器件的其它参数，诸如导通损耗。基本上，合期望的是：(a)实现相对于内部区110的面积具有小的面积的边缘区120；(b)实现半导体器件的在边缘区120中的高的电压阻断能力；以及设计边缘终止结构30以使得其对于可能在半导体器件的制造处理中和/或在半导体器件的操作期间引入到钝化层32中的诸如碱性离子、水合氢离子或氢氧根离子的寄生电荷是鲁棒的。

在图1中图示的边缘终止结构30中，这是通过以掺杂剂量朝向边缘表面103减小但是仍然在边缘终止结构30的中间具有相对高的掺杂剂量的方式实现第三半导体区31来实现的。参照图1，边缘终止结构30在横向方向x上具有总宽度w30，横向方向x是从第一区11朝向边缘区103的方向。边缘终止结构30的宽度w30由第三区31在横向方向x上的宽度w31和表面区段33在横向方向x上的宽度w33来给出。

在图1中示出的示例中，半导体器件包括沟道停止部22。沟道停止部是第二掺杂类型的并且与第二区21相比被更高地掺杂。根据一个示例，沟道停止部22的掺杂浓度是第二区21的掺杂浓度的至少1e2倍。在该示例中，表面区段33被布置在第三区31和沟道停止部22之间，其中表面区段33在沟道停止部22处终止。在该示例中，半导体本体100中的边缘终止结构30的宽度w30由第一区11和沟道停止部22之间的(最短)距离给出。然而，沟道停止部22是可选的。当沟道停止部22被省略时，表面区段33在边缘表面103处终止。在这种情况下，半导体本体100中的边缘终止结构30的宽度w30由第一区11和边缘表面103之间的(最短)距离给出。

边缘终止结构30的"中间"在第一位置x1处，其中该第一位置x1与第一区11间隔开边缘终止结构30的总宽度w30的50%的距离。在该第一位置x1处，第三区31的掺杂剂量至少为qbr/q，其中qbr是半导体本体100的半导体材料的击穿电荷并且q是基元电荷(1.6e-19c)。qbr/q在下面也被称为击穿掺杂剂量sbr。

参考以上，当第三区31和第二区21之间的pn结被反向偏置时，耗尽区在第二区21中扩展。这样的耗尽区与第二区21和第三区31中的掺杂剂原子的电离相关联。当临界值ecrit出现在pn结处时，击穿电荷qbr是第二区21中每平方单位的电离掺杂剂原子在垂直于pn结的方向上的积分。击穿电荷qbr如以下那样与临界值ecrit相关联：

qbr=εr·ε0·ecrit(1)，

其中ε0是真空介电常数，并且εr是半导体本体100的材料的相对介电常数。例如硅的相对介电常数εr为大约11.9，并且例如6h-sic的相对介电常数εr为大约9.66。参照图3a，由于临界值ecrit取决于与第二区21的掺杂浓度并且击穿电荷qbr取决于临界值ecrit，因此击穿电荷qbr也取决于第二区21的掺杂浓度。这在图3b中图示出。图3b示出具有硅半导体本体100的半导体器件的取决于第二区21的掺杂浓度的击穿掺杂剂量dbr(=qbr/q)。

第三区31的相对高的掺杂剂量——即比边缘终止结构30的中间x1中的击穿掺杂剂量sbr高的掺杂剂量s——与非晶钝化层32结合使边缘终止结构30对于寄生电荷是鲁棒的。下面参照图4a和图4b对此进行解释。在图4a中，曲线201表示根据一个示例的第三区31的掺杂剂量s。在该示例中，掺杂剂量s在位置x0处——在该位置x0处第三区31邻接第一区11——具有最大值s0_301。该位置x0在下面被称为边缘终止结构30的起点。在图4a中图示的示例中，掺杂剂量本质上直到中间x1或中间以上是恒定的并且然后减小。该最大值s0_301比击穿剂量sbr高。

参考以上，形成第一区11可以包括第一注入处理。在该处理中，在半导体本体的第一表面101的顶部上形成注入掩模(未示出)，以使得表面101的在其之下要形成第一区11的那些区未被注入掩模覆盖而其它区被注入掩模覆盖。进一步地，使用注入掩模经由第一表面101将第一掺杂类型的掺杂剂原子注入到半导体本体100中。等同地，形成第三区31可以包括第二注入处理，其中注入第一掺杂类型的掺杂剂原子。在该处理中，注入掩模覆盖内部区110，而边缘区120至少部分地未被覆盖。下面进一步在此参照图10解释用于形成第三区31的处理的一个示例。

形成第一区11以及第二区、第三区可以进一步包括其中注入的掺杂剂原子扩散并且被激活的热处理，其中可以采用一个共同的热处理来形成第一区11和第三区31这两者。完成的第一区11的有效掺杂剂量是减去了第二掺杂类型的掺杂剂原子(其可以产生自在注入处理之前对半导体本体100的基本掺杂)的第一掺杂类型的掺杂剂原子的掺杂浓度在第一区11中的竖向方向y上的积分。该有效掺杂剂量低于在上面提到的第一注入处理中使用的注入剂量，因为不是注入的掺杂剂原子中的每个都被激活并且因为在第一区11中存在的一定量的第二掺杂类型的掺杂剂原子。然而，在半导体本体100的给定的基本掺杂浓度以及热处理中已知的激活掺杂剂原子对于非激活掺杂剂原子的比率下，可以通过适当地调整作为形成第一区11的一部分的第一注入处理中的注入剂量来相对精确地调整第一区11的有效掺杂剂量。等同地，可以通过适当地调整作为形成第三区31的一部分的第二注入处理中的注入剂量来相对精确地调整第三区31的有效掺杂剂量。

图1b示意性地图示在包括第一区11和第三区31之间的界面的区中的第一区11和第三区31的掺杂剂量轮廓。参照图1b，第一区11的有效掺杂剂量在与第三区31间隔开的位置处本质上是恒定的，其中s11指代在这些位置处的有效掺杂剂量。该掺杂剂量s11由第一注入处理中的注入剂量限定。等同地，第三区31的有效掺杂剂量s31由第二注入处理中的注入剂量限定。该有效掺杂剂量可以在横向方向x上减小，如在图1b中以实线图示的那样，或者可以在横向方向x上在一定距离上本质上恒定，如以虚线图示的那样。第一区11进一步包括过渡区。由于在热处理中的扩散，该过渡区可以包括来自作为形成第一区11的一部分的注入处理和作为形成第三区31的一部分的注入处理的掺杂剂原子。在该过渡区中，有效掺杂剂量从s11迅速降低到s31。

根据一个示例，由第一注入处理中的注入剂量限定的有效掺杂剂量s11显著高于1.5倍的击穿剂量sbr，诸如例如在5倍的sbr和10倍的sbr之间。在该示例中，第三区31的起点x0可以被限定为在其处过渡区中的有效掺杂剂量已经降低到击穿剂量sbr的1.5倍的位置。

参照图1b，掺杂剂量轮廓在横向方向x上的斜率的量值在其中有效掺杂剂量为s11的区(例如，这是未被钝化层32覆盖的区)中具有第一局部最小值(其为零)。在过渡区中，斜率的量值从第一局部最小值增加到最大值，并且再次朝向第三区减小，在第三区中斜率达到第二局部最小值，该第二局部最小值可以为零(参见虚线)或不同于零(参见实线)。因此，根据另一示例，当沿着横向方向x从第一区11朝向第三区31移动时，第三区31的起点x0处于在其处掺杂轮廓s的斜率的量值达到第二最小值的位置处。

图4a中的曲线202图示包括氧化物层而不是非晶钝化层(并且不考虑表面电荷)的常规边缘终止结构中的第三区的掺杂剂量。在这种情况下，第三区的掺杂剂量也朝向边缘表面103而减小，但是具有更低的最大掺杂剂量，即常规的边缘终止结构中的第三区的最大掺杂剂量s0_302低于图1中图示的类型的边缘终止结构中的第三区的最大掺杂剂量s0_301。δs0指代这两个最大值s0_301、s0_302之间的差。

图4b图示图1中图示的类型的边缘终止结构的电压阻断能力vbr和取决于最大掺杂剂量s0的常规边缘终止结构的电压阻断能力vbr。更具体地，图4b中示出的曲线301图示在图1中示出的类型的并且具有如由图4a中的曲线201图示的第三区31的掺杂剂量轮廓的边缘终止结构的电压阻断能力vbr，并且曲线302图示具有如由图4a中示出的曲线202图示的第三区的掺杂剂量轮廓的常规边缘终止结构的电压阻断能力。曲线301、302中的每个图示取决于相应的最大掺杂剂量的电压阻断能力。如从图4b可以看到的那样，在每种情况下，存在最佳最大掺杂剂量s0_301_opt、s0_302_opt，其中当最大掺杂剂量s0_301、s0_302具有相应的最佳值s0_301_opt、s0_302_opt时，电压阻断能力vbr具有最大值。最大电压阻断能力本质上是相同的，其中根据图1的边缘终止结构的最大电压阻断能力略低于常规边缘终止结构的最大电压阻断能力。这可以是通过将曲线301与曲线302'进行比较而看到的，其中通过向右偏移δs0而从曲线302得到曲线302'。

根据一个示例，常规边缘终止结构的最大掺杂剂量s0_302_opt在基于硅的半导体器件中大约为1.2e12cm^-2，并且最大掺杂剂量s0_301_opt在基于硅的半导体器件中大约为1.73e12cm^-2，从而在该示例中δs0大约为5.3e11cm^-2。与这些边缘终止结构相关联的最大电压阻断能力是大约8200v，其中内部区11中的最大电压阻断能力是大约8600v。

图4b中图示的曲线301、302的每个本质上具有抛物线形状，并且因此可以在下面被称为阻断抛物线。如从图4b可以看到那样，与图1中图示的类型的边缘终止结构相关联的阻断抛物线301比与常规边缘终止结构相关联的阻断抛物线302宽。在每种情况下，当掺杂剂量从相应的最佳掺杂剂量s0_301_opt、s0_302_opt偏离时，电压阻断能力vbr降低。也就是，当常规边缘终止结构中的掺杂剂量从最佳掺杂剂量s0_302_opt偏离一定的百分比时，电压阻断能力vbr当与最大电压阻断能力vbr_302相比时降低了第一百分比。等同地，当边缘终止结构30中的掺杂剂量从最佳掺杂剂量s0_301_opt偏离一定的百分比时，电压阻断能力vbr当与最大电压阻断能力vbr_301相比时降低了第二百分比。由于与根据图1的边缘终止结构相关联的阻断抛物线301比与常规边缘终止结构相关联的阻断抛物线302宽，因此第二百分比低于第一百分比。这意味着根据图1的边缘终止结构对于钝化层32中的寄生电荷更鲁棒，因为这些寄生电荷具有与第三半导体区31的掺杂剂量的变化相同的效果。

根据一个示例，非晶钝化层具有相对高的状态密度nf。更具体地，钝化层31中的状态密度nf由下式给出：

(2)

其中qbr是上面解释的击穿电荷，ε=ε0·εr是半导体本体100的半导体材料的介电常数，并且eg是半导体本体100的半导体材料的带隙。带隙取决于半导体材料的类型和温度。例如，在300k温度下的硅中，带隙eg为1.12ev，并且在6h-sic中，在300k下的带隙eg为3.03ev。钝化层31中的状态密度(dos)可以是通过光学测量方法测量的。这例如在k.chew等人："gapstatedistributioninamorphoushydrogenatedsiliconcarbidefilmsdeducedfromphotothermaldeflectionspectroscopy"(journalofappliedphysics，volume91，number.7，4319-4325页，2002年4月1日)中公开。根据一个示例，非晶钝化层31由以下材料之一制成：非晶含氢的碳(ac：h)、非晶硅(asi)、非晶碳化硅(asic)或非晶含氢的碳化硅(asic：h)。非晶钝化层31的厚度例如在200纳米(nm)和2微米(μm)之间。

非晶钝化层31可以是通过化学气相沉积处理(cvd)、特别是射频(rf)等离子体增强化学气相沉积(pecvd)处理来生产的。rfpecvd处理是通常已知的，从而不要求这些类型的处理的细节。基本上，pecvd处理包括将半导体本体100放置在反应器中，将处理气体引入到反应器中，激活要通过等离子体沉积在半导体本体100上的气体核素，在第一表面101上吸收激活的气体核素，由此形成固体非晶钝化层31。形成a-sic：h层可以包括使用硅烷(sih4)和甲烷(ch4)作为处理气体，其中来自这些处理气体的硅(si)和碳(c)是沉积在表面101上以便形成非晶含氢的碳化硅(a-sic：h)层的被激活的气体核素。形成非晶含氢的碳(a-c：h)层可以包括使用甲烷(ch4)作为处理气体，其中碳(c)和氢(h)是反应核素。

当第三半导体区31和第二半导体区21之间的pn结被反向偏置时，非晶钝化层32向在第三半导体区31中的电离的掺杂剂原子提供反电荷。这是由于在非晶钝化层32和第三区31之间的界面处的接触电势并且是在得自于pn结的反向偏置的横向电场的影响之下。状态密度(dos)越高，可以在非晶钝化层31中可用的反电荷越多，因为dos越高，屏蔽长度la越短，

(3)，

并且屏蔽长度la越短，非晶钝化层31提供反电荷(图像电荷、镜像电荷)的能力越高。换句话说，非晶钝化层的高状态密度使其能够在不降低电压阻断能力的情况下以高掺杂剂量实现第三区31，其中如上面提到那样高掺杂剂量使边缘终止结构的鲁棒性增加。

非晶钝化层31中的状态密度(dos)可以通过适当地选择沉积处理中的处理参数来调整。这些处理参数包括例如至少一种处理气体的流动速率、沉积处理期间反应器中的温度、rf的频率值。形成具有如在等式(2)中给出的dos的非晶含氢的碳化硅(a-sic：h)层可以包括使用硅烷作为硅源和甲烷(ch4)作为碳源的rfpecvd处理。这些气体的气体流动可以被调整到50…500sccm之间，rf频率可以是13.56mhz，并且温度可以选择自200℃和400℃之间。可选地，可以使用氢或氦作为稀释气体。

参考以上，第三区31的掺杂剂量s朝向边缘103而减小，其中在半导体本体100中的边缘终止结构30的中间(在位置x1处)，掺杂剂量s高于击穿剂量sbr。根据一个示例，掺杂剂量s在与第一区11间隔开(即，与半导体本体100中的边缘终止结构30的起点x0间隔开)一定距离(该距离在边缘终止结构30的总宽度w30的50%和60%之间，特别是在60%和70%之间)的位置处下降到击穿剂量sbr以下。第三半导体区31的掺杂剂量s0的最大值例如选择自击穿剂量sbr的1.50倍和2倍之间。应当注意，如在此所使用的"掺杂剂量"指代电有源掺杂剂量。

参考以上，第三区31的掺杂剂量在边缘终止结构30的起点x0和中间x1之间可以是本质上恒定的。然而，这仅仅是示例。根据在图5a和图5b中图示的进一步的示例，掺杂剂量s可以已经在边缘终止结构30的起点x0和中间x1之间减小。参照图5a中示出的曲线401，这可以包括掺杂剂量s在以位置x0开始的一定范围内本质上恒定并且然后在位置x1之前开始减小。然而，参照曲线402、403和404，在起点x0和中间x1之间的降低的掺杂剂量还可以包括掺杂剂量在起点x0和中间x1之间本质上恒定地降低。在每种情况下，在起点x0和中间x1之间的掺杂剂量的平均归一化斜率|m1|的量值由下式给出：

(4)

其中，s(x0)指代在边缘终止结构30的起点x0处的掺杂剂量，并且s(x1)指代在中间x1处的掺杂剂量，并且x1-x0(=0.5·w30)是起点x0和中间x1之间的距离。在每种情况下，中间x1处的掺杂剂量高于击穿剂量sbr。

图5b图示对应于图5a中图示的掺杂剂量轮廓的阻断抛物线，其中曲线501是与图5a中示出的掺杂剂量轮廓401相关联的阻断抛物线，曲线502是与图5a中示出的掺杂剂量轮廓402相关联的阻断抛物线，曲线503是与图5a中示出的掺杂剂量轮廓403相关联的阻断抛物线，并且曲线504是与图5a中示出的掺杂剂量轮廓404相关联的阻断抛物线。参照图5a，曲线401具有在该图中图示的四条曲线的最低平均斜率|m|并且曲线404具有最高平均斜率|m|。曲线402的斜率高于曲线401的斜率并且低于曲线403的斜率，并且曲线403的斜率低于曲线404的斜率。如从图5b可以看到那样，起点x0和中间x1之间的平均斜率越高，对应的阻断抛物线越宽。也就是，在图5b中图示的示例中，与掺杂剂量轮廓404相关联的阻断抛物线504比其它阻断抛物线中的每个都宽，并且与掺杂剂量轮廓401相关联的阻断抛物线501比其它阻断抛物线中的每个都窄。图5b图示取决于相应的最大掺杂剂量的最大电压阻断能力vbr，在该示例中最大掺杂剂量是在位置x0处的掺杂剂量。进一步地，如从图5b可以看到那样，最大电压阻断能力vbr随着平均斜率增加而降低。因此，在最大电压阻断能力和鲁棒性之间存在折衷。根据一个示例，第三区31被实现以使得平均归一化斜率|m|的量值高于0.1并且低于0.6，也就是0.1＜|m1|＜0.6。

图6a图示根据两个进一步的示例的掺杂轮廓601、602，并且图6b图示对应的阻断抛物线，其中图6b中示出的阻断抛物线701与图6a中示出的掺杂剂量轮廓601相关联，并且图6b中示出的阻断抛物线702与图6a中示出的掺杂剂量轮廓602相关联。在图6a中示出的掺杂剂量轮廓601、602在边缘终止结构30的中间x1和端部x3之间的掺杂剂量轮廓的斜率上是不同的。"端部x3"是在其处表面区段33邻接沟道停止部22或边缘表面103的位置。参照图6a，掺杂剂量轮廓601与掺杂剂量轮廓602相比具有更高的斜率量值。如从图6b可以看到那样，轮廓601的更大的斜率造成更宽的阻断抛物线。根据一个示例，在边缘终止结构30的范围从端部x3到与端部x3间隔开0.4·w30的位置x31的区中的平均归一化斜率|m2|的量值在1.5和10之间，1.5<|m2|<10，特别是在2和10之间，其中：

(5)

其中s(x31)是在位置x31处的(有效)掺杂剂量，并且s(x3)是在边缘终止结构的端部x3处的(有效)掺杂剂量，其可以是零。进一步地，并且x3-x31(=0.4·w30)是端部x3和位置x31之间的距离。

图7a图示两个进一步的示例的掺杂轮廓801、802。在这些示例中的每个中，在位于边缘终止结构的中间x1和端部x3之间的位置处，掺杂剂量从开始水平s1突然改变到相应的终止水平s21、s22。图7b图示当第二区21和第三区31之间的pn结被反向偏置时第三区31中的电场的横向分量|ex|的量值，其中图7b中示出的曲线901与图7a中示出的轮廓801相关联，并且图7b中示出的曲线902与图7a中示出的轮廓802相关联。如从图7b可以看到那样，电场的最大值出现在位置x4处，在该位置x4处掺杂剂量突然降低，其中开始水平s1和相应的终止水平s21、s22之间的差越大，最大值越高。

根据一个示例，第三区31的掺杂剂量轮廓具有如在图7a中示出的轮廓，即在中间x1和边缘终止结构的端部x3之间的位置x4处掺杂剂量从开始水平s1突然改变到终止水平s2，其中终止水平s2和开始水平s1之间的比率s2/s1低于0.9并且大于0.5，即0.5＜s2/s1＜0.9。

之前在此解释的类型的边缘终止结构30可以被实现在各种种类的半导体器件中。下面解释两个示例。

参照图8，半导体器件可以被实现为二极管。在这种情况下，第一区11形成二极管的第一发射极区并且第二区21形成二极管的基极区。第一发射极区11被连接到第一电极41。二极管进一步包括与第二区21相同掺杂类型但是与第二区21相比被更高地掺杂的第二发射极区42。根据一个示例，第二发射极区42的掺杂浓度处于与第一区11的掺杂浓度相同的范围内。第二发射极区42形成半导体本体100的第二表面102并且被连接到第二电极42。根据一个示例，第一区11是p掺杂的，从而其形成二极管的p型发射极，并且第二发射极区42是n掺杂的，从而其形成二极管的n型发射极。在这种情况下，第一电极41形成二极管的阳极并且第二电极42形成二极管的阴极。

根据在图9a中图示的另一示例，半导体器件被实现为晶体管器件。晶体管器件包括多个晶体管单元53，其中在图9b中详细图示了一个晶体管单元53。参照图9b，每个晶体管单元53包括第一区11的一个区段，其中第一区11的该区段形成晶体管单元53的本体区。进一步地，每个晶体管单元53包括源极区55，其中源极区55通过本体区11与第二区21分离开。第二区21形成晶体管器件的漂移区。源极区53和本体区11被连接到形成晶体管器件的源极电极的第一电极54。参照图9b，本体区11可以邻接第一表面101。然而，这仅仅是示例。根据另一示例(未图示)，源极区55将本体区11与第一表面101分离开。在这种情况下，接触插塞(未示出)从源极电极54延伸通过源极区55进入到本体区11中。

参照图9a和图9b，每个晶体管单元进一步包括通过栅极电介质57与本体区11介电绝缘的栅极电极56。各个晶体管单元53的栅极电极56被连接到栅极节点g，其被示意性地图示在图9a中。

参照图9a，晶体管器件进一步包括漏极区51。漏极区51邻接半导体本体100的第二表面102。

晶体管器件可以被实现为mosfet。在这种情况下，漏极区51具有与漂移区21相同的掺杂类型，但是被更高地掺杂。根据另一示例，晶体管器件被实现为igbt。在这种情况下，漏极区51(在这种情况下其还被称为集电极区)具有与漂移区21的掺杂类型互补的掺杂类型。源极区55具有与漂移区21相同的掺杂类型，但是被更高地掺杂。源极区55的掺杂浓度和漏极区51的掺杂浓度例如在1e19cm^-3和1e21cm^-3之间的范围内。

图10图示用于生产之前在此所解释的类型的第三区31的方法的一个示例。参照图10，形成第三区31可以包括使用注入掩模经由第一表面101将掺杂剂原子注入到半导体本体100中。根据一个示例，该注入掩模具有第一区段61，该第一区段61具有朝向边缘表面103增加的变化的厚度。在特定位置处的第一掩模区段61越厚，在注入处理期间通过第一掩模区段61的掺杂剂原子越少，从而在第一掩模区段61之下的掺杂剂量朝向边缘表面103而减小。第一掩模区段61的厚度可以朝向边缘表面103连续地增加或者可以逐步地增加(如在图10中由611图示的那样)。在第一区11之上的第二掩模区段62足够厚以防止在注入处理期间掺杂原子通过该第二掩模区段62。第一区11可以是在形成第三区31之前或之后形成的。