具有两种类型的发射极区的发射极的双极型晶体管器件的制作方法

具有两种类型的发射极区的发射极的双极型晶体管器件的制作方法
【专利摘要】公开了具有两种类型的发射极区的发射极的双极型晶体管器件。双极型半导体器件包括具有第一表面的半导体本体以及在半导体本体中的第一发射极区和第一掺杂类型的基极区，第一发射极区邻接第一表面，且包括与第一掺杂类型互补的第二掺杂类型的多个第一类型发射极区、第二掺杂类型的多个第二类型发射极区、第一掺杂类型的多个第三类型发射极区和包括复合中心的复合区，第一类型发射极区和第二类型发射极区从第一表面延伸进入半导体本体，第一类型发射极区比第二类型发射极区具有更高的掺杂浓度且从第一表面更深地延伸进入半导体本体，第三类型发射极区邻接第一类型发射极区和第二类型发射极区，复合区至少位于第一类型发射极区和第三类型发射极区中。
【专利说明】
具有两种类型的发射极区的发射极的双极型晶体管器件
技术领域
[0001]本公开总体上涉及诸如例如IGBT(绝缘栅双极型晶体管）的双极型晶体管器件。
【背景技术】
[0002] IGBT(绝缘栅双极型晶体管)被广泛用于开关不同类型的电负载。例如，IGBT可被 采用在功率转换应用、电驱动应用或照明应用中（仅举几个例子）。
[0003] IGBT是包括具有互补掺杂类型（导电类型）的集电极区（经常被称为漏极区）和发 射极区(经常被称为源极区）的电压控制的M0S晶体管器件。IGBT进一步包括栅电极，栅电极 通过栅极电介质与体区介电绝缘，邻近体区，且从发射极区向基极区（漂移区）邻近体区延 伸。基极区被设置在体区和集电极区之间。在IGBT的导通状态中，栅电极在发射极区和基极 区之间的体区中生成导电沟道，从而发射极区可将第一导电类型的电荷载流子注射到漂移 区中。同时，集电极区将第二导电类型的电荷载流子注射到基极区中，其中第一导电类型和 第二导电类型的电荷载流子在基极区中形成电荷载流子等离子体。这一电荷载流子等离子 体导致相对低的IGBT导电损耗。
[0004] IGBT的有关的操作参数是饱和电压(经常被称为VCEsat)、关断开关损耗(经常被称 为Eoff)以及电流鲁棒性(其还可以被称为短路能力）。后者可通过IGBT可在某个时间量(例 如10ys)内导电且不被破环的最大电流的电流电平而被定义，或者通过破环IGBT所需要的 电流电平而被定义。在传统的IGBT设计中，在饱和电压和开关损耗之间存在权衡，因此开关 损耗会随饱和电压的减小而增加，反之亦然。进一步，在开关损耗和电流鲁棒性之间存在权 衡，因此电流鲁棒性随开关损耗的增加而增加。

【发明内容】

[0005] 因此，存在增加诸如IGBT的双极型半导体器件的电流鲁棒性的需要。
[0006] -个实施例涉及双极型半导体器件。双极型半导体器件包括具有第一表面的半导 体本体，以及在半导体本体中的第一发射极区和第一掺杂类型的基极区。第一发射极区邻 接第一表面，且包括与第一掺杂类型互补的第二掺杂类型的多个第一类型的发射极区、第 二掺杂类型的多个第二类型的发射极区、第一掺杂类型的多个第三类型的发射极区、以及 包括复合中心的复合区。第一类型的发射极区和第二类型的发射极区从第一表面延伸进入 半导体本体。第一类型的发射极区比第二类型的发射极区具有更高的掺杂浓度且从第一表 面更深地延伸进入半导体本体，第三类型的发射极区邻接第一类型的发射极区和第二类型 的发射极区，以及复合区至少位于第一类型的发射极区和第三类型的发射极区中。
[0007] 另一个实施例涉及用于产生双极型半导体器件中的发射极区的方法。方法包括： 在第一注入工艺中，将第一导电类型的掺杂物原子注入到半导体本体的第一表面的第一表 面部分中，以及在注入期间覆盖第一表面的第二表面部分;在第一激活工艺中，激活在第一 注入工艺中注入的掺杂物原子的至少一部分，以形成在第一表面部分下方的第一掺杂区； 在第二注入工艺中，将第一导电类型的掺杂物原子注入到第一表面部分和第二表面部分 中；以及在第二激活工艺中，激活在第二注入工艺中注入的掺杂物原子的仅一部分以形成 第二掺杂区和复合区，使得复合区比第二掺杂区与第二表面部分隔开得更多。
【附图说明】
[0008] 下面参考附图对示例进行解释。附图用来图示某些原理，从而仅图示用于理解这 些原理的必要方面。附图不是按比例的。在附图中相同的附图标记是指类似的特征。
[0009] 图1示出了根据一个实施例的包括双极型半导体器件的第一发射极区的半导体本 体的一个部分的竖直横截面图；
[0010] 图2A-2B图示了图1所示的半导体区的掺杂浓度；
[0011] 图3示出了根据一个实施例的包括第一发射极区和场停止区的半导体本体的一个 部分的竖直横截面图；
[0012] 图4A-4B图示了图3所示的半导体区的掺杂浓度；
[0013] 图5示出了在半导体本体的水平面中的第一发射极区的细长的第一类型的发射极 区和细长的第二类型的发射极区；
[0014] 图6示出了在半导体本体的水平面中的第一发射极区的环形的第一类型的发射极 区和环形的第二类型的发射极区；
[0015] 图7示出了在半导体本体的水平面中的第一发射极区的网格形的第一类型的发射 极区和矩形的第二类型的发射极区；
[0016] 图8示出了在半导体本体的水平面中的第一发射极区的矩形的第一类型的发射极 区和矩形的第二类型的发射极区；
[0017] 图9示出了实施为二极管的双极型半导体器件的竖直横截面图；
[0018] 图10示出了实施为IGBT的双极型半导体器件的竖直横截面图；
[0019] 图11图示了半导体本体的内部区域和边缘区域；
[0020] 图12示出了实施有不同第一发射极区的不同IGBT的开关损耗与饱和电压；
[0021]图13示出了实施有不同第一发射极区的不同IGBT的电流鲁棒性(破坏电流）与饱 和电压；
[0022] 图14A-14B图示了用于形成第一类型的发射极区和第二类型的发射极区的方法的 一个实施例；
[0023] 图15图示了用于形成场停止区的方法的一个实施例；
[0024]图16图示了形成至少一个第三类型的发射极区；
[0025]图17示出了第三类型的发射极区的一个实施例；以及
[0026]图18示出了至少一个第三类型的发射极区的进一步的实施例。
【具体实施方式】
[0027]图1示出了双极型半导体器件的一个部分的竖直横截面图。参考图1，半导体器件 包括具有第一表面101的半导体本体100。半导体本体100进一步包括与第一表面101相反的 第二表面。然而，这一第二表面在图1中的视图之外。图1示出了半导体本体100的竖直横截 面图，也就是说，与第一表面101垂直的截面平面中的视图。半导体本体100可包括传统的半 导体材料，诸如硅(Si)、碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)等。在下文中，掺杂浓度 和掺杂物剂量的示例涉及包括硅的半导体本体100。然而，这些掺杂浓度和掺杂物剂量可容 易地适于包括除硅外的材料的半导体本体100。例如，下文中提到的掺杂浓度和剂量可通过 提到的掺杂浓度乘以1〇(1Ε1)而容易地适于在包括SiC的半导体本体中使用。同样地，下文 中提到的尺寸涉及包括基于硅的半导体本体的半导体器件。如果这些尺寸涉及在器件的电 流流动方向上的尺寸，那么这些尺寸可通过提到的尺寸除以1〇(1Ε1)而容易地适于在基于 SiC的半导体本体中使用。
[0028] 半导体器件包括第一掺杂类型（导电类型）的基极区10(其还可被称为漂移区）、和 第一发射极区20。第一发射极区20邻接第一表面101且包括多个第一类型的发射极区21和 多个第二类型的发射极区22。第一类型的发射极区21和第二类型的发射极区22是与第一掺 杂类型互补的第二掺杂类型的掺杂区域。第一发射极区20进一步包括多个第一掺杂类型的 第三类型的发射极区23和包括复合中心的复合区24。多个第一类型的发射极区21中的每个 和多个第二类型的发射极区22中的每个从第一表面101延伸进入半导体本体100。半导体器 件可进一步包括在第一表面101上的第一电极31。这一第一电极31接触第一类型的发射极 区21和第二类型的发射极区22。根据一个实施例，第一类型的发射极区21和第二类型的发 射极区22在第一表面101处的掺杂浓度使得存在第一电极31和这些区域21、22之间的欧姆 接触。
[0029] 第一类型的发射极区21比第二类型的发射极区22更深地延伸进入半导体本体 100。在图1中，dl是指在半导体本体100的竖直方向上的第一类型的发射极区21的尺寸。半 导体本体100的"竖直方向"是与第一表面101垂直的方向。相似地，d2是指在半导体本体100 的竖直方向上的第二类型的发射极区22的尺寸。根据一个实施例，dl在100纳米(nm)和2微 米(Μ)之间，特别是在300nm和Ιμπι之间，且d2在50nm和Ιμπι之间，特别是在60nm和300nm之 间。第一类型的发射极区21和第二类型的发射极区22的这些尺寸之比dl/d2分别是例如在 1.5和5之间，且特别是在2和4之间。此外，第一类型的发射极区21的电活性的掺杂浓度比第 二类型的发射极区22的电活性的掺杂浓度高，或者第一类型的发射极区21的电活性的掺杂 物剂量比第二类型的发射极区22的电活性的掺杂物剂量高。"电活性的掺杂浓度"限定了每 体积(通常是每cm 3)被激活的掺杂物原子的数量，且"电活性的掺杂物剂量"是指被引入到 相应的第一类型或第二类型的发射极区的第一表面101的预定义表面积(通常是lcm 2)中的 被激活的掺杂物原子的总数量。"被激活的掺杂物原子"是并入到半导体本体100的晶格中 的电活性的掺杂物原子，使得这些掺杂物原子可有助于导电（也就是说，在η型掺杂物的情 况下提供电子且在Ρ型掺杂物的情况下接收电子）。除非另有说明，如本文中使用的"掺杂浓 度"意指电活性的掺杂浓度。
[0030] 根据一个实施例，在第一类型发射极区21中的最大掺杂浓度在1.5E16cnf3和 1.5E20cm- 3之间，特别是在lE17cm-3和lE19cm-3之间，或在2E17cm- 3和2E18cm-3之间。在第二 类型发射极区22中的最大掺杂浓度是在lE16cnf 3和lE19cnf3之间，特别是在3E16cnf3和 lE18cm-3之间，或在lE17cm-3和lE18cm-3之间。设N21/N22是在第一类型发射极区21中的掺杂 浓度和第二类型发射极区22中的掺杂浓度之比。根据一个实施例，这一比值N21/N22在1.5 和1E4之间，在2和100之间，或在2.5和10之间。
[0031]参考图1，第三类型的发射极区23邻接第一类型的发射极区21和第二类型的发射 极区22。更特别地，多个第三类型的发射极区23中的每个在半导体本体100的竖直方向上邻 接第二类型的发射极区22之一，且位于两个邻近的第一类型的发射极区21之间。复合区24 位于第一类型的发射极区21和第三类型的发射极区23中。可选地，复合区24的部分还位于 第二类型的发射极区22中。也就是说，复合区24可延伸进入第二类型的发射极区。然而，这 未在图1中示出。在图1所示的实施例中，复合区24位于第一类型的发射极区21中，但是没有 位于在电流流动方向上邻接第一类型发射极区21的基极区10(或者场停止区41，见图3)的 那些部分中。"电流流动"方向在图1所示的实施例中是半导体本体的竖直方向。
[0032] 图2示意性地图示了沿半导体本体100的竖直方向上延伸的线的第一类型的发射 极区21之一和基极区10的掺杂浓度。图2B示意性地图示了沿半导体本体100的竖直方向上 延伸的线的多个第二类型的发射极区22之一和基极区10的掺杂浓度。参考图2A和2B，第一 类型的发射极区21的掺杂浓度比第二类型的发射极区22的掺杂浓度高，且第二类型的发射 极区22的掺杂浓度比基极区10的掺杂浓度高。例如，掺杂浓度从5E12cnf 3和5E14cnf3之间的 范围内选择。
[0033] 参考图3,其也示出了双极型半导体器件的竖直横截面图，双极型半导体器件可进 一步包括场停止区41。场停止区41被设置在基极区10和第一发射极区20之间，且具有与基 极区10相同的掺杂类型。场停止区41具有比基极区10更高的掺杂浓度。根据一个实施例，场 停止区41被实施为使得峰值掺杂浓度从5E14cnf 3和5E15cnf3之间的范围内选择。场停止区 41的掺杂物剂量是例如在0.5E12cnf 2和lE12cnf2之间。
[0034]在半导体本体100的竖直方向上的场停止区41的掺杂分布可从几个不同的掺杂分 布选择。根据一个实施例，场停止区41的掺杂浓度在基极区10和第一类型的发射极区21之 间的竖直方向上基本恒定。这被示意性地图示在图4A中，图4A示意性地图示了第一类型的 发射极区21之一和邻接的场停止区41中的掺杂浓度。根据另一个实施例(在图4A中用虚线 图示)场停止区41的掺杂分布具有两个或更多的掺杂极大值。在这些极大值中的每个极大 值中的最大掺杂浓度比基极区1 〇的掺杂浓度高。在这些极大值中的两个极大值之间的最小 掺杂浓度可比基极区10的掺杂浓度高，基本等于基极区10的掺杂浓度，或比基极区10的掺 杂浓度低。根据一个实施例，这些极大值具有不同的峰值浓度，然而峰值浓度随相应的最大 值到第一表面101的距离的增加而减小。
[0035] 参考图4B，其图示了沿穿过第二类型的发射极区22之一、第三类型的发射极区23、 场停止区41和基极区10的竖直线的掺杂浓度，在第二类型的发射极区23中的掺杂浓度可朝 向第二类型的发射极区22而减小。也就是说，第三类型的发射极区23可在其中它们邻接场 停止区41的区域中具有它们的最大掺杂浓度，且在其中它们邻接第二类型的发射极区22的 区域中具有它们的最小掺杂浓度。根据另一个实施例，场停止区41延伸进入第三类型的发 射极区23。例如，场停止区41可在其中场停止区41邻接第二类型的发射极区22的区域中具 有它的最大掺杂浓度。
[0036] 在半导体本体100的水平面中，存在不同的方式来分别设计第一类型的发射极区 21和第二类型的发射极区22。参考下文的图5-8解释了一些示例。这些图中的每个图示出了 半导体本体100的一个部分的水平横截面图。特别是，图5-8每个示出在穿过第一类型的发 射极区21和第二类型的发射极区22的水平截面平面A-A中的半导体本体100的一部分。在半 导体本体100中的水平截面平面A-A的位置在图1和3中示出。
[0037] 参考图5,第一类型的发射极区21和第二类型的发射极区22两者可以是细长的半 导体区域。在图5中，示出了细长的第一类型的发射极区21可以如何实施的几个实施例。根 据一个实施例，第一类型的发射极区21在它们的纵向方向上是相连的。根据另一个实施例， 一个细长区21包括在它们的纵向方向上隔开的两个或更多的细长的子区21 1、212、213。根据 一个实施例，细长的第一类型的发射极区沿纵向方向具有基本恒定的宽度。根据另一个实 施例，宽度沿纵向方向在最小宽度和最大宽度之间变化。根据一个实施例，最大宽度是最小 宽度的二倍。更一般地，最大宽度和最小宽度之比在1.5和100之间，特别是在1.8和10之间。
[0038] 在一个器件中的第一类型的发射极区21可用相同的形状实施，例如用图5所示的 形状之一。然而，在一个器件中用不同的形状实施第一类型的发射极区也是可能的。
[0039] 根据图6所示的另一个实施例，第一类型的发射极区21和第二类型的发射极区22 被实施为同心环。在图6所示的实施例中，中心由一个第二类型的发射极区22形成。然而，这 仅是示例。还可能在多个同心环的中心具有第一类型的发射极区21。仅为了图示的目的，图 6所示的同心环是矩形环。应注意的是，诸如例如圆形环、椭圆形环、多边形环等的任何其它 类型的同心环也可被使用。
[0040] 在图7所示的实施例中，多个第一类型的发射极区21形成围绕多个第二类型的发 射极区22的网格形的半导体区域。在这个实施例中，第二类型的发射极区22具有矩形形状。 然而，这仅是示例。第二类型的发射极区22也可用椭圆形形状、环形形状、多边形形状等来 实施。在一个半导体器件中甚至可能具有几种不同形状的第一类型的发射极区21和第二类 型的发射极区22。
[0041] 根据另一个实施例(未示出），多个第二类型的发射极区22形成围绕多个第一类型 的发射极区21的网格形的半导体区域。
[0042] 根据图8所示的又一个实施例，多个第一类型的发射极区21中的每个和多个第二 类型的发射极区22中的每个具有矩形形状，使得第一类型的发射极区21和第二类型的发射 极区22的整体设置像棋盘
[0043] 根据一个实施例，第一类型的发射极区21和第二类型的发射极区22被实施为使得 在第一表面101中，第一类型的发射极区21的总面积和第二类型的发射极区22的总面积之 比是在0.05和5之间，特别是在0.1和1之间。
[0044]上文中解释的具有第一发射极区20、基极区10、以及可选的场停止区41的拓扑可 实施在诸如例如二极管、IGBT、BJT (双极结型晶体管)或晶闸管的任何类型的双极型半导体 器件中。
[0045] 图9示意性地图示了实施有前面解释的类型的第一发射极区20的双极型二极管的 竖直横截面图。在图9中（以及在下面解释的图10中），第一发射极区20仅被示意性地图示。 对于第一发射极区20的细节，参考上文解释的图1-8。除了第一发射极区20和基极区10,图9 所示的二极管包括第一掺杂类型的第二发射极区51。第二发射极区51邻接基极区10且具有 比基极区10更高的掺杂浓度。根据一个实施例，基极区10的掺杂浓度是在5el2 Cnf3和 5el4Cnf3之间（对于硅器件），而第二发射极区51的掺杂浓度是在lE19cnf 3和lE21cnf3之间。 第二发射极区51在半导体本体100的第二表面102的区域中。第二电极32被设置在第二表面 102上且欧姆接触第二发射极区51。在二极管中，可选的场停止区41被设置在第二发射极区 51和基极区10之间。
[0046] 根据一个实施例，第一掺杂类型(基极区10、第二发射极区51和可选的场停止区41 的掺杂类型）是η型的，且第二掺杂类型（第一类型的发射极区21和第二类型的发射极区22 的掺杂类型）是P型的。在这个实施例中，第一电极31形成二级管的阳极A，且第二电极32形 成二极管的阴极K。
[0047]图10图示了IGBT的竖直横截面图。除了第一发射极区20、基极区10和可选的场停 止区41，IGBT包括具有第一掺杂类型的第二发射极区62、第二掺杂类型的体区61和栅电极 63的至少一个晶体管单元。栅电极63邻近体区61，且通过栅极电介质64与体区61介电绝缘。 在图10中，示出了几个这种晶体管单元。整个IGBT可包括几千个、几万个、几十万个或更多 的晶体管单元。单独的晶体管单元通过具有连接到第二电极32的第二发射极区62(其还可 被称为源极区）而并联连接。第二电极32形成IGBT的发射极节点（发射极端子)E。第一电极 31形成IGBT的集电极C。栅电极63被连接到共同栅极阳极G。栅电极61到栅极阳极G的这个连 接仅在图10中示意性地图示。虽然栅电极63在图10中作为分立的电极而绘制，应注意的是 这些栅电极63可以是在半导体本体100的水平面中具有网格形状的一个相连的栅电极的部 分。根据一个实施例，在图10所示的IGBT中，第一掺杂类型(基极区10、可选的场停止区41和 第二发射极区62的掺杂类型)是η型的，且第二掺杂类型(第一类型的发射极区21、第二类型 的发射极区22和体区61的掺杂类型）是ρ型的。场停止区可以是η型第三发射极区23的一部 分。
[0048]根据一个实施例，IGBT被实施为反向导电的IGBT(RC-IGBT)。在这种情况下，发射 极区20包括从第一表面101穿过发射极区20分别延伸到或进入基极区10或场停止区的第一 掺杂类型的半导体区域(发射极短路(emitter Sh〇rts))26(图10中以点划线图示）。
[0049]图10仅示出了 IGBT的部分。其中晶体管单元所位于的IGBT的那些区域可被称为有 源器件区域。根据一个实施例，具有第一类型的发射极区21、第二类型的发射极区22以及第 三类型的发射极区23的第一发射极20仅位于有源器件区域下方。这参考图11来解释。图11 示出了双极型半导体器件被集成在其中的半导体本体100的整体横截面图。参考图11，半导 体本体100包括内部区域11〇(有源极区域)和边缘区域120。边缘区域120可被设置在半导体 本体100的边缘和内部区域110之间（如图所示）。备选地，边缘区域位于集成在相同的半导 体本体中的双极型半导体的有源极区域110和另一个半导体器件(未示出）的有源极区域之 间。半导体本体100的"边缘"是在水平方向上终止半导体本体100的水平表面。
[0050]如图11示意性地图示的，第一类型的发射极区21和第二类型的发射极区22两者仅 位于内部区域中。在边缘区域120中，至少第一类型的发射极区21被省略。根据一个实施例， 第一发射极20在边缘区域120中被省略。在这种情况下，在边缘区域120中的掺杂浓度可对 应于基极区10中的掺杂浓度。根据另一个实施例，在边缘区域中，第一发射极20包括第二类 型的发射极区22、第三类型的发射极区23以及复合区24。这两个备选都在边缘区域120中提 供与内部区域110相比较更低的载流子密度，使得降低了在关断器件的情况下动态雪崩的 风险，且提高了关断坚固性。根据另一个实施例，边缘区域120包括具有第一类型的发射极 区21和第二类型的发射极区22的第一发射极20,然而这些区域21、22被实施为使得在边缘 区域中第一类型的发射极区21和第二类型的发射极区22的总面积之比在边缘区域120中小 于在内部区域110中的。例如，在如图1和2所示的器件中，这可通过相比内部区域110而增加 在边缘区域12中的w2和/或通过相比内部区域降低在边缘区域120中的wl而获得。可选地， 降低在边缘区域120中的电流密度的这些设计措施还可在内部区域110和边缘区域120之间 的过渡区域中实施，使得这一过渡区域延伸进入内部区域110直到3倍的少数载流子扩散长 度，或直到1.5倍的少数载流子扩散长度。例如，在IGBT中，少数载流子扩散长度可基本上等 于在电流流动方向上漂移区10的长度(厚度）。
[0051]为了解释的目的，假设第一掺杂类型是η型且第二掺杂类型是p型。图9所示的二极 管可在正向偏置模式和反向偏置模式下操作。在正向偏置模式下，电压被施加在阳极Α和阴 极K之间，从而正向偏置在基极区10与第一发射极20的第一类型和第二类型的发射极区21、 22之间的pn结(如果第一掺杂类型是η型，这一电压是正电压）。在这一操作模式下，第一发 射极20将第二类型的电荷载流子(空穴)注射到基极区10中，且第二发射极51将第一类型的 电荷载流子(电子)注射到基极区10中。注射到基极区10中的第一类型的电荷载流子和第二 类型的电荷载流子形成提供二极管的低导电损耗的电荷载流子等离子体。在反向偏置模式 下，（负）电压被施加在阳极Α和阴极Κ之间，使得在第一类型和第二类型的发射极区21、22与 基极区1〇(以及分别地第三类型的发射极区23)之间的pn结被反向偏置。在这种情况下，耗 尽区（空间电荷区)在基极区10中扩大，使得穿过二极管的电流流动被阻止。
[0052]在IGBT的上下文中，仅会进一步详细解释正向偏置模式。当正电压被施加在集电 极C和发射极E之间时，IGBT在正向偏置模式下。在正向偏置模式下，IGBT可被操作在导通状 态和断开状态下。在导通状态下，通过经由栅电极G接收适合的驱动电势，栅电极63被驱动 为使得它们在第二发射极区62(源极区）和基极区10之间的体区61中生成导电沟道。经由这 些导电沟道，第二发射极区62将第一类型的电荷载流子（电子)注射到基极区10中，而第一 发射极区20将第二类型的电荷载流子(空穴)注射到基极区10中。在断开状态下，栅电极63 被驱动为使得在第二发射极区62和基极区10之间的体区61中的导电沟道被中断。在这种情 况下，凭借施加在集电极C和发射极E之间的正电压，耗尽区（空间电荷区）在基极区10和体 区61之间的pn结处开始在基极区10中扩大。以在图10中未详细图示的方式，体区61像第二 发射极区62-样分别连接到第二电极32和发射极E。
[0053]在下文中，更详细地解释了IGBT的导通状态(其对应于二极管的正向偏置状态）下 的第一发射极20的功能。在这一上下文中，参考图1和3,其中详细示出了第一发射极20和邻 接的器件区域。应注意的是以下解释是基于简化的模型且将重点放在最相关的方面。在导 通状态下，第一类型的发射极区21将第二类型的电荷载流子直接注射到基极区10中（见图 1)或通过可选的场停止区41注射到基极区10中（见图3)。第二类型的发射极区22将第二类 型的电荷载流子通过第三类型的发射极区23注射到基极区10中或通过第三类型的发射极 区23和场停止区41注射到基极区10中。
[0054]在IGBT的导通状态下，通过IGBT的电流的电流电平可通过与IGBT的集电极-发射 极路径C-E串联连接的负载(未示出）来限定，其中具有负载和IGBT的串联电路被连接到供 应电压源。取决于负载的操作负载，电流电平可在相对低的电平(诸如例如几百毫安(mA)) 和高电平(诸如例如几十安培(A))之间变化。例如，当在负载中有短路时，高电流电平（即大 于几倍的标称电流的电流电平)可能发生。在下文中，IGBT可承受而不被破坏的电流电平将 被称为最大电流电平。进一步，其中电流电平低于预定义的电流阈值的操作模式将被称为 正常模式，且其中电流电平在预定义的电平和最大电平之间的操作模式将被称为高电流模 式。
[0055]如下面将解释的，第一发射极20有助于在正常操作模式下实现低开关损耗，且有 助于在高电流模式下达到高的最大电流电平。在正常操作模式下，主要是第二类型的发射 极区22将电荷载流子注射到基极区10中，而第一类型的发射极区21注射比第二类型的发射 极区更少的电荷载流子。下面解释了这一现象的原因。
[0056]在第一类型的发射极区21和基极区10或场停止区41之间，分别存在第一 pn结；且 在第二类型的发射极区22和第三类型的发射极区23之间，存在第二pn结。这些pn结中的每 个pn结具有内建电压Vbi。
[0057] Pn结的内建电压给定为：
[0059](见S.M .Sze:^Semiconductor Devices ,Physics and Technology"，page73Jon Wiley&Sons，1985, ISBN 0-471-87424-8)，其中k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度，q是元电 荷，In是自然对数，Να是邻接pn结的p型（受主)层的掺杂浓度，Nd是邻接pn结的η型(施主)层 的掺杂浓度，以及m是用于实施pn结的半导体材料的本征掺杂。例如，在室温下，娃中的m大 约是1.45E10cnf 3。当正电压被施加在p型区域和η型区域之间时且当这个电压的电压电平高 于内建电压时，电荷载流子可流经pn结。
[0000] 基于方程（1)，第一pn结的内建电压Vbil由形成第一pn结的那些区域的掺杂浓度Ναι 和ND1限定。为了解释的目的，假设第一类型的发射极区21和第二类型的发射极区22的第二 掺杂类型是P型的。在这种情况下，Nm是指第一类型的发射极区21的掺杂浓度，且ND1是指基 极区10的掺杂浓度(如果不存在场停止区）或邻接第一类型的发射极区21的场停止区41的 那些部分的掺杂浓度(如果存在场停止区）。从而，第二pn结的内建电压％ 12由第二类型的发 射极区22的掺杂浓度NA2和第三类型的发射极区23的掺杂浓度N D2限定。参考上述解释，第一 类型的发射极区21具有比第二类型的发射极区22更高的掺杂浓度，也就是说，
[0061] Nai>Na2 (2)。
[0062] 此外，邻接第二类型的发射极区22的第三类型的发射极区23的那些区域的掺杂浓 度可以等于基极区10的掺杂浓度(如果不存在场停止区），可以等于邻接第一类型的发射极 区21的那些场停止区41部分的掺杂浓度，可以低于或可以甚至高于邻接第一类型的发射极 区21的那些场停止区41部分的掺杂浓度。也就是说，在任何情况下，
[0063] Νοι > Ν〇2 (3a)或
[0064] Ndi〈Nd2 (3b)。
[0065]参考方程（1)-(2)和（3a)，第一pn结的内建电压Vbil可高于第二pn结的内建电压 Vbi2,也就是说，
[0066] Vbii>Vbi2 (4)〇
[0067] 如果参考方程（3b) Ndi〈Nd2,则Ναι可选择为相对于Na2来说足够高，使得满足方程 ⑷。
[0068]通过负载驱动通过IGBT的电流与在第一 pn结和第二pn结两端的电压相关联。当在 第二pn结两端的电压达到第二内建电压Vbi2时，通过IGBT的电流开始流动。此时，第二类型 的发射极区开始注射第二类型的电荷载流子，而基本上没有第二类型的电荷载流子通过第 一类型的发射极区21被注射。随着被驱动通过IGBT的电流增加，在第一 pn结两端的电压增 加，且当在第一 pn结两端的电压达到第一内建电压Vbll时，第一类型的发射极区21开始注射 电荷载流子。用这种方式，通过第一类型的发射极区21和第二类型的发射极区注射电荷载 流子取决于通过IGBT的电流的电流电平（或电流密度水平）。当电流电平低于电流阈值时， 主要是第二类型的发射极区注射电荷载流子(这是当IGBT处于正常模式时），且当电流电平 高于电流阈值时，第一类型的发射极区21和第二类型的发射极区22注射电荷载流子(这是 当IGBT处于高电流模式时）。例如，当IGBT在导通状态下且在与IGBT的负载路径(集电极-发 射极路径)连接的负载中存在短路时，IGBT处于高电流模式。
[0069] 在高电流模式下，期望第一类型的发射极区21和第二类型的发射极区22两者注射 电荷载流子，以便阻止所谓的江川或柯克效应(Egawa or Kirk effect)，这转而增加电流 鲁棒性。在高电流模式下，使第一类型的发射极区21和第二类型的发射极区22两者注射电 荷载流子导致第一发射极20的高发射极效率。通常，在IGBT中的开关损耗(关断损耗)随发 射极效率的增加而增加。然而，在高电流模式下，重点在于通过阻止接近于第一发射极20的 电场强度的极值峰值而增加电流的鲁棒性。
[0070] 在正常模式下，由于仅有第二类型的发射极区22注射电荷载流子，第一发射极20 的发射极效率低于在高电流模式下。这导致在正常模式下的低开关损耗(关断损耗）。此外， 在正常模式下，发射极效率随电流电平的增加而增加。这在下文中解释。
[0071] 在正常模式下，发射极效率通过第二类型的发射极区的掺杂浓度和复合区24的存 在而被管理。在给定的第二类型的发射极区22的掺杂浓度下，具有复合区24的IGBT的发射 极效率低于没有复合区24的可比拟发射极区的发射极效率。在复合区24中，在第三类型的 发射极区23中通过第二类型的发射极区22注射的第二类型的电荷载流子的一部分复合，使 得比第二类型的发射极区22注射的更少的电荷载流子穿过第三类型的发射极区23进入基 极区10。然而，在复合区24中的复合率取决于流过复合区的电流的电流密度，然而复合率随 电流密度的增加而减小。因此，在复合区24中的电荷载流子寿命随电流密度的增加而增加。 在正常模式下，在更高电流密度下电荷载流子寿命的这一增加等效于在增加的电流密度下 增加发射极效率。
[0072]在第一掺杂类型的第三类型的区域23中的复合区24比在第二掺杂类型的第一类 型的发射极区21中的复合区24在复合第二类型的电荷载流子方面更加高效。因此，复合区 24也降低通过第一类型的发射极区21形成的第一发射极20的那部分的发射极效率，但是这 些第一类型的发射极区21的效率比通过第二类型的发射极区22形成的第一发射极20的那 部分的效率降低地更少。
[0073]测量结果示出，具有第一类型、第二类型和第三类型的发射极区21、22、23的第一 发射极20有助于增加 IGBT的电流鲁棒性，而不退化IGBT的诸如饱和电压和开关损耗的其它 性能参数
[0074]图12示出了用不同第一发射极区实施的几个IGBT的饱和电压Vce，sat与关断开关 损耗Eoff。
[0075]在图12中，"三角形"、"X"、"星"、"圆"以及"加号"符号表示用如图1和3所示的第一 发射极区20实施的IGBT的饱和电压和对应的关断开关损耗。"菱形"符号表示用传统的（统 一的）第一发射极实施的IGBT的饱和电压Vce，sat和对应的开关损耗Eoff。由"菱形"表不的 IGBT被产生为具有它们的第一发射极的不同掺杂物剂量，然而在这些传统的IGBT中，随第 一发射极的掺杂物剂量的减小，饱和电压增加且开关损耗减小。在图12中，REF是指具有与 具有根据图1或3的第一发射极20的IGBT相似的饱和电压Vce，sat和相似的开关损耗的传统 IGBT。这个IGBT将在下文中被称为参考器件REF。由"三角形"、"X"、"星"、"圆"以及"加号"表 示的IGBT具有轻微不同的饱和电压。这是由于如下事实，这些IGBT被产生为具有它们的第 二类型的发射极区的不同宽度w2,而第一类型发射极区21的宽度wl在这些IGBT中的每个 IGBT中基本上相同。
[0076] 图13示出了参考图12解释的IGBT的饱和电压Vce，sat与破坏电流Ice，dest。再一 次，"菱形"符号表示具有传统第一发射极区的IGBT，且"三角形"、"X"、"星"、"圆"以及"加 号"表示具有如图1和3之一所示的第一发射极区的IGBT。从图13可以看出，在具有传统第一 发射极区的IGBT中，破坏电流随饱和电压的减小而增加，其中参考上述解释，较低的饱和电 压Vce，sat是由第一发射极区的较高掺杂物剂量造成的。具有第一类型的发射极区21和第 二类型的发射极区22的IGBT，虽然它们在饱和电压和开关损耗方面与具有传统第一发射极 区的参考器件REF是可比拟的，但是在破坏电流方面是优越的。在这个具体的实施例中，具 有非传统的第一发射极区20的IGBT的破坏电流大约在参考器件REF的破坏电流的两倍和三 倍之间。相比于参考器件REF，破坏电流lewdest的具体增益取决于第一发射极的具体设 计，特别是取决于在半导体本体100的水平和竖直方向上的第一类型的发射极区21和第二 类型的发射极区22的尺寸。
[0077]图14A和14B图不了用于产生第一发射极区20的方法的一个实施例。参考图14A，方 法包括通过经由第一表面101将第二类型的掺杂物原子注入进入半导体本体100且激活被 注入的掺杂物原子，而形成第一类型的发射极区21。注入掺杂物原子包括使用注入掩模 200,因此掺杂物原子仅在未被注入掩模200覆盖的第一表面101的那些区域中被注入。注入 剂量例如是在lE14cm- 2和3E15cm-2之间，特别是在6E14cm-2和9E14cm-2之间。注入能量例如是 在10keV和200keV之间，特别是在15keV和70keV之间。可选地，注入掺杂物原子包括以更高 的注入能量的进一步的注入工艺。例如，在这一附加的注入工艺中的注入剂量是在lE12cnf 2 和lE13cm-2之间，特别是在3E12cm-2和7E12cm-2之间，且注入能量是在150keV和190keV之间。 激活被注入的掺杂物原子可包括退火工艺，其中至少半导体本体100中的其中掺杂物原子 已被注入的那些区域被退火。根据一个实施例，选择退火工艺，使得基本上100%的被注入 的掺杂物原子被激活。这种退火工艺可包括熔融接近表面101的半导体本体100的区域的激 光退火工艺。也就是说，这一激光退火工艺中的温度被选择为使得接近第一表面101的区域 熔融。在这一激光退火工艺之前，注入掩模200可被移除。
[0078]选择激光退火工艺使得被熔融的区域的深度基本上对应于第一类型的发射极区 21的期望深度dl。在激光退火工艺之后，也就是说，当半导体本体100冷却下来时，被熔融的 半导体区域再结晶，且被注入的掺杂物原子被并入到再结晶的半导体区域的晶格中。在熔 融的半导体区域中，被注入的掺杂物原子在竖直方向上扩散(再分布），使得在第一类型的 发射极区21中的掺杂浓度在再结晶之后基本上是均匀的。被注入的掺杂物原子也在横向方 向上扩散。然而，第一类型的发射极区21的宽度w 1显著高于厚度d 1，使得在横向方向上的扩 散是可忽略的。也就是说，退火工艺不会导致第一类型的发射极区21的显著变宽。根据一个 实施例，比值wl/dl在2和100之间的范围内，特别是在5和50之间。dl可在0.3微米(μπι)和Ιμπι 之间的范围内，且wl可在0·5μηι和50μηι之间的范围内，特别是在Ιμπι和35μηι之间，或在5μηι和 15μηι之间。
[0079] 根据一个实施例，激光退火工艺使得是从在lj/cm2和lOJ/cm2之间的范围内选择能 量，特别是在1 · 5 J/cm2和4 · 5 J/cm2之间。
[0080] 在另一个实施例中，选择退火工艺使得仅有小于100%的被注入的离子被激活。这 可通过调整相对于注入深度的退火深度而被实现。
[0081] 参考图14B，方法进一步包括通过注入第二类型的掺杂物原子和部分激活被注入 的掺杂物原子来形成第二类型的发射极区22。注入第二类型的掺杂物原子可包括非掩模的 注入，使得掺杂物原子被注入到由在上文中解释的第一注入工艺中的注入掩模200覆盖的 第一表面101的那些区域中，但也注入到第一类型的发射极区21中。在这一第二注入工艺 中，注入剂量例如是在lE12cm_ 2和lE15cm_2之间，特别是在2E12cm_2和lE14cm_2之间，或在 3E12cm_ 2和lE13cm_2之间。如果第二掺杂类型是p型，在第一注入工艺和第二注入工艺两者 中适合的掺杂物原子是硼原子、铝原子、铟原子和镓原子。
[0082] 激活在第二注入工艺中注入的第二类型的掺杂物原子可包括仅部分激活被注入 的掺杂物原子。也就是说，仅有被注入的掺杂物原子的一部分被激活。部分激活被注入的掺 杂物原子可包括在300°C和500°C之间的温度下的退火工艺，特别是在350°C和420°C之间， 且持续时间在〇. 5h和5h之间，特别是在lh和4h之间。
[0083]在第二注入工艺中注入掺杂物原子在半导体本体100中生成晶体缺陷。在上文中 解释的相对低温下的退火工艺中，那些晶体缺陷没有被消除，而是更深地扩散到半导体本 体100中，以便形成复合区24。在这一复合区24中，晶体缺陷形成复合中心。根据一个实施 例，选择第二退火工艺的温度和持续时间，使得除在第二类型的发射极区22的内部和外部 形成以外，复合区24在第一类型的发射极区21的内部形成，然而在第一和第二类型的发射 极区21、22外部的复合区24中的复合效率高于在这些区域21、22内部的复合区24中的复合 效率。
[0084]根据一个实施例，复合区24被生成为使得:在复合区24中的复合中心的浓度使得 在第一和第二类型的发射极区21、22外部的复合区24的那些部分中的电荷载流子寿命是在 100纳秒(ns)和50微秒(ys)之间、500纳秒和30微秒之间、或1微秒和20微秒之间。根据一个 实施例，在第一类型发射极区中的复合区23中的电荷载流子寿命和在第三类型的发射极区 23中的复合区23中的电荷载流子寿命之比在2和4之间。
[0085]图14B所示的第一发射极区20对应于图1所示的第一发射极区。图3所示的第一发 射极区20可通过分别在产生第一类型的发射极区21和第二类型的发射极区22之前形成场 停止区41而获得。参考图15,形成场停止区41可包括经由第一表面101将第一类型的掺杂物 原子注入到半导体本体100中。备选地，那些掺杂物原子经由第二表面被注入。注入第一类 型的掺杂物原子可包括以不同的注入能量的几个注入工艺，以便获得具有两个或更多隔开 的掺杂极大值的场停止区41。例如，注入的原子包括硒(Se)、磷(P)、砷(As)和锑(Sb)中的至 少一种。备选地，氢(H)原子可被注入，其可形成具有辐射感应的损害(例如空位）的类施主 的复合体。形成场停止区41可进一步包括退火工艺，以便至少部分地激活被注入的掺杂物 原子。形成参考图3解释的类型的场停止区41是已知的，因此在这点上不需要进一步的解 释。
[0086]参考图16,方法可进一步包括通过经由第一表面101使用注入掩模210注入掺杂物 原子且激活被注入的掺杂物原子，来形成至少一个第二掺杂类型的第四类型的发射极区 25。至少一个第四类型的发射极区25可在形成第一类型和第二类型的发射极区21、22之前 形成，或可在形成第一类型的发射极区和第二类型的发射极区21、22之后形成（如图16所 示）。至少一个第三类型的发射极区被产生为具有比第二类型的发射极区22的掺杂浓度更 高且比第一类型的发射极区21的掺杂浓度更低的掺杂浓度。
[0087] 参考图16,注入掩模可被选择为使得至少一个第四类型的发射极区25的部分被产 生在第一类型的发射极区21和第二类型的发射极区中。然而，由于掺杂浓度低于第一类型 的发射极区21的掺杂浓度，第四类型的发射极区25仅在其中它被产生在第二类型的发射极 区22中的那些区域中是有效的。在竖直的方向上，第三类型的发射极区可分别延伸进入基 极区或场停止区。对第一类型的发射极区21附加地，至少一个第四类型的发射极区有助于 在关断器件时抵消江川效应。
[0088] 至少一个第四类型的发射极区的形状独立于第一和第二类型的发射极区的形状。 至少一个第四类型的发射极区25可如何被实施的几个示例参考下文中的图17和18而被解 释。在示出第一表面的顶视图的这些图中，第一和第二类型的发射极区21、22(用点划线图 示)被实施为条带(也就是说，具有细长的形状）。然而，这仅是示例，上文中解释的任何其它 的形状也可被使用。
[0089]在图17所示的实施例中，至少一个第四类型的发射极区25是环形的。在这个实施 例中，仅示出了一个第四类型的发射极区25。然而，器件可被实施具有两个或更多的第三类 型的发射极区，其可被实施为同心环。
[0090] 参考图18,其示出了至少一个第四类型的发射极区25可如何被实施的不同的实施 例，第四类型的发射极区25可以是细长的或粧形的（例如，具有圆形的、椭环形的或矩形的 横截面）。
[0091] 例如，第四类型的半导体区域25的宽度至少是第一类型的发射极区21的宽度wl的 2倍、5倍或甚至不止10倍。第四类型的发射极区25的"宽度"是第四类型的发射极区的最小 的横向尺寸。例如，在图17所示的环形区域25的情况下，宽度是形成环的细长区域的宽度。 用于产生第四类型的发射极区25的注入剂量例如是从lElOcnf 2和lE14cnf2之间的范围内选 择，从3E 12cm-2和5E 13cm-2之间的范围内选择，或从5E 12cm-2和3E 13cm-2之间的范围内选择。 退火可包括激光退火工艺，其中至少掺杂物原子被引入到其中的那些区域被熔融。
[0092] 除非另外说明，参考一个附图在上文中解释的特征可与参考任何其它附图而解释 的特征组合。
【主权项】
1. 一种双极型半导体器件，包括： 具有第一表面的半导体本体；以及 在所述半导体本体中的第一发射极区和第一掺杂类型的基极区， 其中所述第一发射极区邻接所述第一表面，且包括与所述第一掺杂类型互补的第二掺 杂类型的多个第一类型的发射极区、所述第二掺杂类型的多个第二类型的发射极区、所述 第一掺杂类型的多个第三类型的发射极区、以及包括复合中心的复合区， 其中所述第一类型的发射极区和所述第二类型的发射极区从所述第一表面延伸进入 所述半导体本体， 其中所述第一类型的发射极区比所述第二类型的发射极区具有更高的掺杂浓度且从 所述第一表面更深地延伸进入所述半导体本体，其中所述第三类型的发射极区邻接所述第 一类型的发射极区和所述第二类型的发射极区，以及 其中所述复合区至少位于所述第一类型的发射极区和所述第三类型的发射极区中。2. 根据权利要求1所述的双极型半导体器件，进一步包括： 在所述基极区和所述第一发射极区之间的所述第一掺杂类型的场停止区， 其中所述场停止区的掺杂浓度高于所述基极区的掺杂浓度。3. 根据权利要求2所述的双极型半导体器件，其中所述场停止区的最小掺杂浓度和所 述基极区的最大掺杂浓度之比在2和4之间。4. 根据权利要求1所述的双极型半导体器件，其中在所述第一类型的发射极区中的所 述复合区中的电荷载流子寿命和在所述第三类型的发射极区中的所述复合区中的电荷载 流子寿命之比在2和4之间。5. 根据权利要求1所述的双极型半导体器件，其中在所述第一类型的发射极区和所述 第二类型的发射极区外部的所述复合区中的电荷载流子寿命是下列之一： 在100纳秒和50微秒之间， 在500纳秒和30微秒之间，以及 1微秒和20微秒。6. 根据权利要求1所述的双极型半导体器件，其中所述第三类型的发射极区在所述半 导体本体的竖直方向上邻接所述第二类型的发射极区，且在所述半导体本体的水平方向上 邻接所述第一类型的发射极区。7. 根据权利要求1所述的双极型半导体器件，其中在所述半导体本体的水平面中，所述 第一类型的发射极区和所述第二类型的发射极区均具有从由下列项组成的组中选择的形 状： 细长的； 环形的；以及 矩形的。8. 根据权利要求1所述的双极型半导体器件，其中在所述半导体本体的水平面中，所述 多个第一类型的发射极区和所述多个第二类型的发射极区中的一个具有网格形状。9. 根据权利要求1所述的双极型半导体器件，进一步包括： 与所述第一发射极区隔开的所述第二掺杂类型的第二发射极区， 其中所述基极区被设置在所述第一发射极区和所述第二发射极区之间。10. 根据权利要求1所述的双极型半导体器件，进一步包括： 在所述第二发射极区和所述基极区之间的所述第一掺杂类型的体区；以及 栅电极，其邻近所述体区，且通过栅极电介质与所述体区介电绝缘。11. 根据权利要求10所述的双极型半导体器件，进一步包括： 从所述第一表面延伸穿过所述第一发射极区的所述第一掺杂类型的发射极短路。12. 根据权利要求1所述的双极型半导体器件， 其中在所述半导体本体的竖直方向上的第一类型的半导体区域的深度从0.3微米和1 微米之间的范围内选择;以及 其中在所述半导体本体的横向方向上的所述第一类型的半导体区域的宽度从0.5微米 和50微米之间的范围内选择。13. -种方法，包括： 在第一注入工艺中，将一种导电类型的掺杂物原子注入到半导体本体的第一表面的第 一表面部分中，且在所述注入期间覆盖所述第一表面的第二表面部分； 在第一激活工艺中，激活在所述第一注入工艺中被注入的所述掺杂物原子的至少一部 分，以形成在所述第一表面部分下方的第一掺杂区； 在第二注入工艺中，将所述一种导电类型的掺杂物原子注入到所述第一表面部分和所 述第二表面部分中；以及 在第二激活工艺中，激活在所述第二注入工艺中被注入的所述掺杂物原子的仅一部分 以形成第二掺杂区和复合区，使得所述复合区比所述第二掺杂区与第二表面区域隔开得更 多。14. 根据权利要求13所述的方法，其中激活在所述第一注入工艺中被注入的所述掺杂 物原子的至少一部分包括激光退火工艺。15. 根据权利要求14所述的方法，其中所述激光退火工艺的持续时间在100纳秒和1000 纳秒之间。16. 根据权利要求13所述的方法， 其中激活在所述第二注入工艺中被注入的所述掺杂物原子的仅一部分包括在350Γ和 450 °C之间的温度的退火工艺。17. 根据权利要求16所述的方法，其中温度工艺的持续时间在30分钟和5小时之间。18. 根据权利要求13所述的方法，其中在所述第一注入工艺和所述第二注入工艺中的 至少一个中的所述掺杂物原子从由下列项组成的组中选择： 硼原子； 铝原子； 铟原子；以及 镓原子。19. 根据权利要求13所述的方法， 其中所述第一注入工艺包括至少一个第一注入能量，且所述第二注入工艺包括至少一 个第二注入能量，以及 其中所述至少一个第一注入能量、所述至少一个第二注入能量、所述第一激活工艺和 所述第二激活工艺适于彼此，使得所述第一掺杂区比所述第二掺杂区从所述第一表面更深 地延伸进入所述半导体本体。20. 根据权利要求19所述的方法，其中所述至少一个第一注入能量、所述至少一个第二 注入能量、所述第一激活工艺和所述第二激活工艺适于彼此，使得从所述第一表面所见的 所述第一掺杂区的深度是在从所述第一表面所见的所述第二掺杂区的深度的1.5倍和5倍 之间。21. 根据权利要求19所述的方法，其中所述第一注入能量被选择为使得被注入的离子 的投射范围是在20纳米和500纳米之间。22. 根据权利要求21所述的方法， 其中在所述第一注入工艺中的所述掺杂物包括硼，以及 其中所述注入能量从20keV和500keV之间的范围内选择，或从20keV和200keV之间的范 围内选择。23. 根据权利要求13所述的方法，其中在所述第一注入工艺中的注入剂量高于lE14cm -2 〇24. 根据权利要求13所述的方法，其中在所述第二注入工艺中的注入剂量低于lE15cm -2 〇25. 根据权利要求13所述的方法，进一步包括： 形成与所述第一表面隔开的第二掺杂类型的场停止区。26. 根据权利要求25所述的方法，其中所述场停止区在所述第一发射极区之前形成。27. 根据权利要求13所述的方法，其中所述第一表面部分和所述第二表面部分每个具 有从由下列项组成的组中选择的形状： 细长的； 环形的；以及 矩形的。28. 根据权利要求13所述的方法，其中所述第一表面部分和所述第二表面部分之一具 有网格的形式。29. 根据权利要求13所述的方法，其中所述第一表面部分是椭圆形的表面部分。30. 根据权利要求13所述的方法，其中所述第一表面部分的面积和所述第二表面部分 的面积之比在0.05和5之间。31. 根据权利要求13所述的方法，进一步包括： 形成与所述第一发射极区隔开的第二发射极区，使得所述基极区被设置在所述第一发 射极区和所述第二发射极区之间。32. 根据权利要求31所述的方法，进一步包括： 在所述第二发射极区和所述基极区之间形成第一导电类型的体区；以及 形成邻近所述体区且与所述体区介电绝缘的栅电极。33. 根据权利要求32所述的方法，进一步包括： 形成从所述第一表面延伸穿过所述第一发射极区的第一掺杂类型的发射极短路。34. 根据权利要求13所述的方法， 其中所述半导体本体包括内部区域和边缘区域， 其中形成多个晶体管单元包括在所述内部区域中形成所述多个晶体管单元，以及 其中形成所述第一掺杂区包括仅在所述内部区域中形成所述第一掺杂区。35.根据权利要求13所述的方法， 其中所述第一注入工艺包括注入所述一种导电类型的所述掺杂物原子，使得所述掺杂 物原子被注入到其中的所述第一表面区域的宽度从0.5微米和50微米之间的范围内选择。
【文档编号】H01L21/331GK106024871SQ201610180420
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】C·耶格, R·巴布斯克, F·J·涅德诺斯塞德, H-J·舒尔策, A·维莱
【申请人】英飞凌科技股份有限公司