具有非晶沟道控制层的半导体部件制造技术

本发明专利技术涉及具有非晶沟道控制层的半导体部件。公开一种半导体部件，该半导体部件包括：漂移区，其被布置在第一和第二连接区之间；非晶半绝缘材料的沟道控制层，其被布置成邻近漂移区。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有漂移区的半导体部件。
技术介绍
诸如功率M0SFET、功率IGBT或功率二极管之类的功率半导体部件包括通常低掺 杂的漂移区，该漂移区被布置在两个连接区之间并且其中当该部件阻断时空间电荷区扩 展。这个漂移区的特性有效地决定部件的导通电阻及其阻断电压能力。研发功率半导体部 件的一个目标是减小比导通电阻(specific on-resistance)RDSon-A,即对于给定的芯片面 积，制作具有尽可能高的阻断性但却具有低导通电阻的部件。一种减小具有给定阻断电压能力的功率半导体部件的导通电阻的可能性是应用 补偿原理。这里，在漂移区中提供与漂移区互补掺杂的补偿区。用于减小半导体部件的导通电阻的又一可能性是提供与漂移区介电绝缘的场电 极。而且，已知横向功率MOSFET具有若干辅助电极布置在部件的漂移区中且通过电 介质与漂移区绝缘。这些辅助电极由半绝缘多晶硅(SIPOS)或者电阻器材料制成并且被布 置在部件的源极端子和漏极端子之间。当部件在其阻断状态中被驱动时，辅助电极实现在 漂移区中形成耗尽层。根据用于减小功率半导体部件的导通电阻的较新概念，提供所谓的漂移控制区， 该漂移控制区由半导体材料制成、沿漂移区在电流流动方向上延伸并且与漂移区介电绝 缘。在这点上，漂移控制区被电连接成使得其使用导电部件控制漂移区中的积累或反型沟 道并且使得空间电荷区使用阻断部件在漂移区以及在漂移控制区中扩展。
技术实现思路
本公开内容的一个方面涉及半导体部件，该半导体部件包括漂移区，其被布置在 第一和第二连接区之间；非晶半绝缘材料的沟道控制层，其被布置成邻近漂移区。附图说明在下文中将参考附图来说明实例。这些附图用来解释基本原理，所以在附图中仅 示出对理解基本原理所必要的特征。除非另外指出，在全部附图中相同的附图标记表示具 有相同意义的相同特征。图1借助于通过半导体主体的截面示出具有漂移区和邻近漂移区布置的非晶半 绝缘材料的沟道控制层的部件。图2借助于能带图示出第一导电类型的半导体材料上的非晶半绝缘沟道控制层 的工作原理。图3借助于能带图示出第二导电类型的半导体材料上的非晶半绝缘沟道控制层 的工作原理。图4借助于通过半导体主体的截面示出具有漂移区和邻近漂移区布置的非晶半 绝缘材料的沟道控制层的半导体部件，其中介电层被布置在沟道控制层和漂移区之间。图5示出根据图4的部件的能带图。图6借助于通过半导体主体的截面示出具有带有两个互补掺杂的漂移区段的漂 移区的部件。图7借助于通过半导体主体的截面示出具有平面控制结构的横向晶体管部件的 第一实施例。图8借助于通过半导体主体的水平截面示出根据图7的部件的实施例。图9到12示出具有平面控制结构的横向晶体管部件的另外实施例。图13示出具有布置在沟槽中的漂移区的横向晶体管部件的第一实施例。图14示出具有布置在沟槽中的漂移区的横向晶体管部件的第二实施例。图15示出横向二极管的第一实施例。图16示出横向二极管的第二实施例。图17到22借助于通过半导体主体的截面示出垂直晶体管部件的实施例。图23借助于通过半导体主体的采用水平剖面的截面示意性地示出具有六边形晶 体管单元几何形状的晶体管部件。图24借助于通过半导体主体的采用水平剖面的截面示意性地示出具有矩形晶体 管单元几何形状的晶体管部件。图25借助于通过半导体主体的采用水平剖面的截面示意性地示出具有条形晶体 管单元几何形状的晶体管部件。图26到28借助于通过半导体主体的截面示出垂直晶体管部件的实施例。图29借助于通过半导体主体的截面示出具有带有非晶半绝缘层的平面控制结构 的晶体管部件的第一实施例。图30借助于通过半导体主体的截面示出具有带有非晶半绝缘层的平面控制结构 的晶体管部件的第二实施例。图31示出具有带有布置在沟槽中的非晶半绝缘层的控制结构的横向晶体管部件 的第一实施例。图32示出具有带有布置在沟槽中的非晶半绝缘层的控制结构的横向晶体管部件 的第二实例。图33到36示出具有带有非晶半绝缘层的控制结构的垂直晶体管部件的实例。图37示出用于制作根据图36的部件的方法的实施例。具体实施例方式本公开涉及一种减小半导体部件(尤其是功率半导体部件)的漂移区的电阻的概 念。这个概念可以被应用于将在下文中详细说明的多个不同部件。首先将参考图1到6来解释基本原理。参考图1，为了解释这个基本概念，研究一种半导体部件，该半导体部件具有第一 和第二连接区11、12以及在第一和第二连接区11、12之间布置的漂移区。连接区11、12通 过连接触点(被示意性地示出)进行接触，经由所述连接触点可以在连接区11、12之间施加电压。漂移区30由半导体材料(尤其是单晶半导体材料)制成。该部件包括邻近漂移区30的非晶半绝缘材料的沟道控制层，该沟道控制层在所 示出的实例中直接接触漂移区30。用于沟道控制区21的非晶材料的功函数适应于漂移区 30的掺杂类型和掺杂浓度以便沿漂移区30和沟道控制区21之间的界面在漂移区30中形 成反型沟道或积累沟道。半绝缘非晶材料一般是已知的。这种材料的实例是可不被掺杂的非晶硅(aSi)或 可被掺杂了氢的非晶硅(aSi:H)、可不被掺杂的非晶碳化硅(aSihC；)或可被掺杂了氢的非 晶碳化硅(aSihC^H)、可不被掺杂的类金刚石碳(DLC)或可被掺杂了氢、硅或氮的类金刚 石碳(DLC)、或者半绝缘多晶硅(SIPOS)。非晶半绝缘层的另外实例是金属掺杂的碳层，其 可另外包括氢。非晶半绝缘层的其他合适掺杂剂例如是氟(F)、氧(0)、硼(B)等等。可例如通过汽相沉积或通过化学汽相沉积(CVD)来制作这种半绝缘非晶材料层。 纯DLC层、硅掺杂的DLC层或非晶SiC层例如可通过等离子体支持的CVD由诸如硅烷或甲 烷之类的前体(precursor)气体来制作。硅掺杂的DLC层，比如非晶SipxCx层，包括碳和硅 作为化学元素，DLC层特征在于可通过适当选择沉积条件而获得的类金刚石基本结构。根据前体气体的流量，在硅掺杂DLC层或非晶SihCx层中，可以设定硅(Si)和碳 (C)的混合比χ。为了获得沟道控制层21与漂移区30的良好电连接，作为非晶层布置在其上的漂 移区30的表面的接触表面可以被事先清洁。为此，例如，使用例如氟离子的等离子体蚀刻 或者用惰性气体离子溅射该表面是合适的。众所周知，非晶半绝缘层的功函数可通过选择制作期间的沉积条件(诸如工作压 力、沉积期间的HF功率、气体流量、组分、以及由腔几何形状引起的等离子体电势(自偏 压))以及通过其掺杂来设定。如在下文中将说明的，功函数确定沟道控制层21沿沟道控 制层21在漂移区30中实现反型或积累沟道的适合性。首先研究的情况是反型沟道应当形成在由沟道控制层32引起的ρ掺杂或η掺杂 的漂移区30中。在ρ掺杂的漂移区30中，反型沟道是电子沟道(η沟道)，而在η掺杂的漂 移区30中，反型沟道是空穴沟道(ρ沟道)。为了在ρ掺杂的漂移区30中形成反型沟道，必 须分别存在表面电势或接触电势，其至少为ψ5 (ιην) - -Inq、 / / V(la)(参见 Sze “半导体装置(Semiconductor Devices)“，第二版，作者 Johnffiley 和Sons，2002年，第175页)。这里，k表示波尔兹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体部件，包括：漂移区，其被布置在第一和第二连接区之间；非晶半绝缘材料的沟道控制层，其被布置成邻近漂移区。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G施米特，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：AT[奥地利]