[发明专利]具有包括场区带的终止结构的半导体器件以及制造方法

说明书

本发明涉及具有包括场区带的终止结构的半导体器件以及制造方法。在碳化硅衬底的终止区中，通过离子注入来形成场区带，其中通过横向调制通过离子注入进入碳化硅衬底的掺杂剂的分布，将场区带中的水平净掺杂剂分布设定成在至少200 nm内从最大净掺杂剂浓度Nmax降至Nmax/e，其中e表示欧拉数。该场区带与漂移层形成第一pn结。

背景技术

垂直功率半导体器件控制在半导体管芯的背面上的第二负载电极与在前侧处的第一负载电极之间的负载电流流动。在断开状态中，阻断电压跨在前侧处的第一负载电极与背面上的第二负载电极之间的半导体管芯垂直地下降，并且跨有源区与掺杂边缘区之间的终止区横向地下降，该掺杂边缘区沿着半导体管芯的横向表面形成并且连接至第二负载电极的电位。功率半导体器件可以包括具有向外降低的掺杂剂浓度或围绕中心区的浮动保护环的多区带结终止扩展，以便于以避免场沿着前侧拥挤的方式而使终止区中的电场成形。对于具有较低扩散系数的半导体材料，鲁棒的多区带结终止结构和保护环的形成往往伴随着具有挑战性的过程，比如多次注入、氧化物阶段性蚀刻、多次蚀刻的台面或灰度级光刻。

存在对于经改进的终止结构和对于用于形成这样的终止结构的方法的需要。

发明内容

本公开的实施例涉及一种制造半导体器件的方法。在碳化硅衬底的终止区中，通过离子注入形成场区带，其中通过横向调制通过该离子注入进入碳化硅衬底的掺杂剂的分布，场区带中的水平净掺杂剂分布被设定成在至少100 nm内从最大净掺杂剂浓度Nmax降至Nmax/e，其中e表示欧拉数。该场区带与碳化硅衬底中的漂移层形成第一pn结。

本公开的另外的实施例涉及一种半导体器件。该半导体器件包括在碳化硅的半导体部分中形成的漂移区带。该半导体部分包括中心区和围绕中心区的终止区。该漂移区带在离半导体部分的第一表面一定距离处形成。该半导体器件进一步包括终止区中的多个场区带。该场区带与漂移区带形成第一pn结。在场区带中，与第一表面平行的水平净掺杂剂分布N（x）在至少100 nm的距离内从最大值Nmax降至Nmax/e，其中e表示欧拉数。

在从属权利要求中描述了另外的实施例。本领域技术人员在阅读以下详细描述并且在查看附图时将意识到附加的特征和优点。

附图说明

包括附图以提供本实施例的进一步理解并且附图被合并在该说明书中且构成该说明书的一部分。绘图图示了本实施例并且连同描述一起用来解释实施例的原理。将会容易地领会另外的实施例和意图的优点，因为它们通过参考以下详细描述而变得更好理解。

图1是图示了根据实施例的形成终止结构的方法的简化流程图，该终止结构包括具有平滑水平掺杂剂分布的横向隔开的场区带。

图2A是图示了沿着半导体部分的表面的电压分布以用于讨论实施例的效果的示意图。

图2B是图示了沿着半导体部分的表面的电场强度分布以用于讨论实施例的效果的示意图。

图3A是用于图示根据另一实施例的形成包括具有平滑横向pn结的横向分离场区带的终止结构的方法的离子注入装置的简化框图。

图3B是图示了沿着图3A中的线B-B的水平掺杂剂分布的一部分的示意图。

图4A是根据与近似误差函数的水平掺杂剂分布有关的实施例的场区带的一部分的示意性垂直剖视图。

图4B是图示了沿着图4A中的线B-B的水平掺杂剂分布的示意图。

图5A是根据与沿着线形成的场区带有关的实施例的具有包括带有平滑横向pn结的横向隔开场区带的终止区的半导体器件的一部分的示意性水平剖视图。

图5B是根据与具有垂直pn结的场环有关的实施例的具有包括带有平滑横向pn结的横向隔开场区带的终止区的半导体器件的一部分的示意性水平剖视图。