具有兩種類型的發射極區的發射極的雙極型晶體管器件的制作方法
【專利摘要】公開了具有兩種類型的發射極區的發射極的雙極型晶體管器件。雙極型半導體器件包括具有第一表面的半導體本體以及在半導體本體中的第一發射極區和第一摻雜類型的基極區，第一發射極區鄰接第一表面，且包括與第一摻雜類型互補的第二摻雜類型的多個第一類型發射極區、第二摻雜類型的多個第二類型發射極區、第一摻雜類型的多個第三類型發射極區和包括復合中心的復合區，第一類型發射極區和第二類型發射極區從第一表面延伸進入半導體本體，第一類型發射極區比第二類型發射極區具有更高的摻雜濃度且從第一表面更深地延伸進入半導體本體，第三類型發射極區鄰接第一類型發射極區和第二類型發射極區，復合區至少位于第一類型發射極區和第三類型發射極區中。
【專利說明】
具有兩種類型的發射極區的發射極的雙極型晶體管器件
技術領域
[0001]本公開總體上涉及諸如例如IGBT(絕緣柵雙極型晶體管）的雙極型晶體管器件。
【背景技術】
[0002] IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)被廣泛用于開關不同類型的電負載。例如，IGBT可被 采用在功率轉換應用、電驅動應用或照明應用中（僅舉幾個例子）。
[0003] IGBT是包括具有互補摻雜類型（導電類型）的集電極區（經常被稱為漏極區）和發 射極區(經常被稱為源極區）的電壓控制的M0S晶體管器件。IGBT進一步包括柵電極，柵電極 通過柵極電介質與體區介電絕緣，鄰近體區，且從發射極區向基極區（漂移區）鄰近體區延 伸。基極區被設置在體區和集電極區之間。在IGBT的導通狀態中，柵電極在發射極區和基極 區之間的體區中生成導電溝道，從而發射極區可將第一導電類型的電荷載流子注射到漂移 區中。同時，集電極區將第二導電類型的電荷載流子注射到基極區中，其中第一導電類型和 第二導電類型的電荷載流子在基極區中形成電荷載流子等離子體。這一電荷載流子等離子 體導致相對低的IGBT導電損耗。
[0004] IGBT的有關的操作參數是飽和電壓(經常被稱為VCEsat)、關斷開關損耗(經常被稱 為Eoff)以及電流魯棒性(其還可以被稱為短路能力）。后者可通過IGBT可在某個時間量(例 如10ys)內導電且不被破環的最大電流的電流電平而被定義，或者通過破環IGBT所需要的 電流電平而被定義。在傳統的IGBT設計中，在飽和電壓和開關損耗之間存在權衡，因此開關 損耗會隨飽和電壓的減小而增加，反之亦然。進一步，在開關損耗和電流魯棒性之間存在權 衡，因此電流魯棒性隨開關損耗的增加而增加。

【發明內容】

[0005] 因此，存在增加諸如IGBT的雙極型半導體器件的電流魯棒性的需要。
[0006] -個實施例涉及雙極型半導體器件。雙極型半導體器件包括具有第一表面的半導 體本體，以及在半導體本體中的第一發射極區和第一摻雜類型的基極區。第一發射極區鄰 接第一表面，且包括與第一摻雜類型互補的第二摻雜類型的多個第一類型的發射極區、第 二摻雜類型的多個第二類型的發射極區、第一摻雜類型的多個第三類型的發射極區、以及 包括復合中心的復合區。第一類型的發射極區和第二類型的發射極區從第一表面延伸進入 半導體本體。第一類型的發射極區比第二類型的發射極區具有更高的摻雜濃度且從第一表 面更深地延伸進入半導體本體，第三類型的發射極區鄰接第一類型的發射極區和第二類型 的發射極區，以及復合區至少位于第一類型的發射極區和第三類型的發射極區中。
[0007] 另一個實施例涉及用于產生雙極型半導體器件中的發射極區的方法。方法包括： 在第一注入工藝中，將第一導電類型的摻雜物原子注入到半導體本體的第一表面的第一表 面部分中，以及在注入期間覆蓋第一表面的第二表面部分;在第一激活工藝中，激活在第一 注入工藝中注入的摻雜物原子的至少一部分，以形成在第一表面部分下方的第一摻雜區； 在第二注入工藝中，將第一導電類型的摻雜物原子注入到第一表面部分和第二表面部分 中；以及在第二激活工藝中，激活在第二注入工藝中注入的摻雜物原子的僅一部分以形成 第二摻雜區和復合區，使得復合區比第二摻雜區與第二表面部分隔開得更多。
【附圖說明】
[0008] 下面參考附圖對示例進行解釋。附圖用來圖示某些原理，從而僅圖示用于理解這 些原理的必要方面。附圖不是按比例的。在附圖中相同的附圖標記是指類似的特征。
[0009] 圖1示出了根據一個實施例的包括雙極型半導體器件的第一發射極區的半導體本 體的一個部分的豎直橫截面圖；
[0010] 圖2A-2B圖示了圖1所示的半導體區的摻雜濃度；
[0011] 圖3示出了根據一個實施例的包括第一發射極區和場停止區的半導體本體的一個 部分的豎直橫截面圖；
[0012] 圖4A-4B圖示了圖3所示的半導體區的摻雜濃度；
[0013] 圖5示出了在半導體本體的水平面中的第一發射極區的細長的第一類型的發射極 區和細長的第二類型的發射極區；
[0014] 圖6示出了在半導體本體的水平面中的第一發射極區的環形的第一類型的發射極 區和環形的第二類型的發射極區；
[0015] 圖7示出了在半導體本體的水平面中的第一發射極區的網格形的第一類型的發射 極區和矩形的第二類型的發射極區；
[0016] 圖8示出了在半導體本體的水平面中的第一發射極區的矩形的第一類型的發射極 區和矩形的第二類型的發射極區；
[0017] 圖9示出了實施為二極管的雙極型半導體器件的豎直橫截面圖；
[0018] 圖10示出了實施為IGBT的雙極型半導體器件的豎直橫截面圖；
[0019] 圖11圖示了半導體本體的內部區域和邊緣區域；
[0020] 圖12示出了實施有不同第一發射極區的不同IGBT的開關損耗與飽和電壓；
[0021]圖13示出了實施有不同第一發射極區的不同IGBT的電流魯棒性(破壞電流）與飽 和電壓；
[0022] 圖14A-14B圖示了用于形成第一類型的發射極區和第二類型的發射極區的方法的 一個實施例；
[0023] 圖15圖示了用于形成場停止區的方法的一個實施例；
[0024]圖16圖示了形成至少一個第三類型的發射極區；
[0025]圖17示出了第三類型的發射極區的一個實施例；以及
[0026]圖18示出了至少一個第三類型的發射極區的進一步的實施例。
【具體實施方式】
[0027]圖1示出了雙極型半導體器件的一個部分的豎直橫截面圖。參考圖1，半導體器件 包括具有第一表面101的半導體本體100。半導體本體100進一步包括與第一表面101相反的 第二表面。然而，這一第二表面在圖1中的視圖之外。圖1示出了半導體本體100的豎直橫截 面圖，也就是說，與第一表面101垂直的截面平面中的視圖。半導體本體100可包括傳統的半 導體材料，諸如硅(Si)、碳化硅(SiC)、砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)等。在下文中，摻雜濃度 和摻雜物劑量的示例涉及包括硅的半導體本體100。然而，這些摻雜濃度和摻雜物劑量可容 易地適于包括除硅外的材料的半導體本體100。例如，下文中提到的摻雜濃度和劑量可通過 提到的摻雜濃度乘以1〇(1Ε1)而容易地適于在包括SiC的半導體本體中使用。同樣地，下文 中提到的尺寸涉及包括基于硅的半導體本體的半導體器件。如果這些尺寸涉及在器件的電 流流動方向上的尺寸，那么這些尺寸可通過提到的尺寸除以1〇(1Ε1)而容易地適于在基于 SiC的半導體本體中使用。
[0028] 半導體器件包括第一摻雜類型（導電類型）的基極區10(其還可被稱為漂移區）、和 第一發射極區20。第一發射極區20鄰接第一表面101且包括多個第一類型的發射極區21和 多個第二類型的發射極區22。第一類型的發射極區21和第二類型的發射極區22是與第一摻 雜類型互補的第二摻雜類型的摻雜區域。第一發射極區20進一步包括多個第一摻雜類型的 第三類型的發射極區23和包括復合中心的復合區24。多個第一類型的發射極區21中的每個 和多個第二類型的發射極區22中的每個從第一表面101延伸進入半導體本體100。半導體器 件可進一步包括在第一表面101上的第一電極31。這一第一電極31接觸第一類型的發射極 區21和第二類型的發射極區22。根據一個實施例，第一類型的發射極區21和第二類型的發 射極區22在第一表面101處的摻雜濃度使得存在第一電極31和這些區域21、22之間的歐姆 接觸。
[0029] 第一類型的發射極區21比第二類型的發射極區22更深地延伸進入半導體本體 100。在圖1中，dl是指在半導體本體100的豎直方向上的第一類型的發射極區21的尺寸。半 導體本體100的"豎直方向"是與第一表面101垂直的方向。相似地，d2是指在半導體本體100 的豎直方向上的第二類型的發射極區22的尺寸。根據一個實施例，dl在100納米(nm)和2微 米(Μ)之間，特別是在300nm和Ιμπι之間，且d2在50nm和Ιμπι之間，特別是在60nm和300nm之 間。第一類型的發射極區21和第二類型的發射極區22的這些尺寸之比dl/d2分別是例如在 1.5和5之間，且特別是在2和4之間。此外，第一類型的發射極區21的電活性的摻雜濃度比第 二類型的發射極區22的電活性的摻雜濃度高，或者第一類型的發射極區21的電活性的摻雜 物劑量比第二類型的發射極區22的電活性的摻雜物劑量高。"電活性的摻雜濃度"限定了每 體積(通常是每cm 3)被激活的摻雜物原子的數量，且"電活性的摻雜物劑量"是指被引入到 相應的第一類型或第二類型的發射極區的第一表面101的預定義表面積(通常是lcm 2)中的 被激活的摻雜物原子的總數量。"被激活的摻雜物原子"是并入到半導體本體100的晶格中 的電活性的摻雜物原子，使得這些摻雜物原子可有助于導電（也就是說，在η型摻雜物的情 況下提供電子且在Ρ型摻雜物的情況下接收電子）。除非另有說明，如本文中使用的"摻雜濃 度"意指電活性的摻雜濃度。
[0030] 根據一個實施例，在第一類型發射極區21中的最大摻雜濃度在1.5E16cnf3和 1.5E20cm- 3之間，特別是在lE17cm-3和lE19cm-3之間，或在2E17cm- 3和2E18cm-3之間。在第二 類型發射極區22中的最大摻雜濃度是在lE16cnf 3和lE19cnf3之間，特別是在3E16cnf3和 lE18cm-3之間，或在lE17cm-3和lE18cm-3之間。設N21/N22是在第一類型發射極區21中的摻雜 濃度和第二類型發射極區22中的摻雜濃度之比。根據一個實施例，這一比值N21/N22在1.5 和1E4之間，在2和100之間，或在2.5和10之間。
[0031]參考圖1，第三類型的發射極區23鄰接第一類型的發射極區21和第二類型的發射 極區22。更特別地，多個第三類型的發射極區23中的每個在半導體本體100的豎直方向上鄰 接第二類型的發射極區22之一，且位于兩個鄰近的第一類型的發射極區21之間。復合區24 位于第一類型的發射極區21和第三類型的發射極區23中。可選地，復合區24的部分還位于 第二類型的發射極區22中。也就是說，復合區24可延伸進入第二類型的發射極區。然而，這 未在圖1中示出。在圖1所示的實施例中，復合區24位于第一類型的發射極區21中，但是沒有 位于在電流流動方向上鄰接第一類型發射極區21的基極區10(或者場停止區41，見圖3)的 那些部分中。"電流流動"方向在圖1所示的實施例中是半導體本體的豎直方向。
[0032] 圖2示意性地圖示了沿半導體本體100的豎直方向上延伸的線的第一類型的發射 極區21之一和基極區10的摻雜濃度。圖2B示意性地圖示了沿半導體本體100的豎直方向上 延伸的線的多個第二類型的發射極區22之一和基極區10的摻雜濃度。參考圖2A和2B，第一 類型的發射極區21的摻雜濃度比第二類型的發射極區22的摻雜濃度高，且第二類型的發射 極區22的摻雜濃度比基極區10的摻雜濃度高。例如，摻雜濃度從5E12cnf 3和5E14cnf3之間的 范圍內選擇。
[0033] 參考圖3,其也示出了雙極型半導體器件的豎直橫截面圖，雙極型半導體器件可進 一步包括場停止區41。場停止區41被設置在基極區10和第一發射極區20之間，且具有與基 極區10相同的摻雜類型。場停止區41具有比基極區10更高的摻雜濃度。根據一個實施例，場 停止區41被實施為使得峰值摻雜濃度從5E14cnf 3和5E15cnf3之間的范圍內選擇。場停止區 41的摻雜物劑量是例如在0.5E12cnf 2和lE12cnf2之間。
[0034]在半導體本體100的豎直方向上的場停止區41的摻雜分布可從幾個不同的摻雜分 布選擇。根據一個實施例，場停止區41的摻雜濃度在基極區10和第一類型的發射極區21之 間的豎直方向上基本恒定。這被示意性地圖示在圖4A中，圖4A示意性地圖示了第一類型的 發射極區21之一和鄰接的場停止區41中的摻雜濃度。根據另一個實施例(在圖4A中用虛線 圖示)場停止區41的摻雜分布具有兩個或更多的摻雜極大值。在這些極大值中的每個極大 值中的最大摻雜濃度比基極區1 〇的摻雜濃度高。在這些極大值中的兩個極大值之間的最小 摻雜濃度可比基極區10的摻雜濃度高，基本等于基極區10的摻雜濃度，或比基極區10的摻 雜濃度低。根據一個實施例，這些極大值具有不同的峰值濃度，然而峰值濃度隨相應的最大 值到第一表面101的距離的增加而減小。
[0035] 參考圖4B，其圖示了沿穿過第二類型的發射極區22之一、第三類型的發射極區23、 場停止區41和基極區10的豎直線的摻雜濃度，在第二類型的發射極區23中的摻雜濃度可朝 向第二類型的發射極區22而減小。也就是說，第三類型的發射極區23可在其中它們鄰接場 停止區41的區域中具有它們的最大摻雜濃度，且在其中它們鄰接第二類型的發射極區22的 區域中具有它們的最小摻雜濃度。根據另一個實施例，場停止區41延伸進入第三類型的發 射極區23。例如，場停止區41可在其中場停止區41鄰接第二類型的發射極區22的區域中具 有它的最大摻雜濃度。
[0036] 在半導體本體100的水平面中，存在不同的方式來分別設計第一類型的發射極區 21和第二類型的發射極區22。參考下文的圖5-8解釋了一些示例。這些圖中的每個圖示出了 半導體本體100的一個部分的水平橫截面圖。特別是，圖5-8每個示出在穿過第一類型的發 射極區21和第二類型的發射極區22的水平截面平面A-A中的半導體本體100的一部分。在半 導體本體100中的水平截面平面A-A的位置在圖1和3中示出。
[0037] 參考圖5,第一類型的發射極區21和第二類型的發射極區22兩者可以是細長的半 導體區域。在圖5中，示出了細長的第一類型的發射極區21可以如何實施的幾個實施例。根 據一個實施例，第一類型的發射極區21在它們的縱向方向上是相連的。根據另一個實施例， 一個細長區21包括在它們的縱向方向上隔開的兩個或更多的細長的子區21 1、212、213。根據 一個實施例，細長的第一類型的發射極區沿縱向方向具有基本恒定的寬度。根據另一個實 施例，寬度沿縱向方向在最小寬度和最大寬度之間變化。根據一個實施例，最大寬度是最小 寬度的二倍。更一般地，最大寬度和最小寬度之比在1.5和100之間，特別是在1.8和10之間。
[0038] 在一個器件中的第一類型的發射極區21可用相同的形狀實施，例如用圖5所示的 形狀之一。然而，在一個器件中用不同的形狀實施第一類型的發射極區也是可能的。
[0039] 根據圖6所示的另一個實施例，第一類型的發射極區21和第二類型的發射極區22 被實施為同心環。在圖6所示的實施例中，中心由一個第二類型的發射極區22形成。然而，這 僅是示例。還可能在多個同心環的中心具有第一類型的發射極區21。僅為了圖示的目的，圖 6所示的同心環是矩形環。應注意的是，諸如例如圓形環、橢圓形環、多邊形環等的任何其它 類型的同心環也可被使用。
[0040] 在圖7所示的實施例中，多個第一類型的發射極區21形成圍繞多個第二類型的發 射極區22的網格形的半導體區域。在這個實施例中，第二類型的發射極區22具有矩形形狀。 然而，這僅是示例。第二類型的發射極區22也可用橢圓形形狀、環形形狀、多邊形形狀等來 實施。在一個半導體器件中甚至可能具有幾種不同形狀的第一類型的發射極區21和第二類 型的發射極區22。
[0041] 根據另一個實施例(未示出），多個第二類型的發射極區22形成圍繞多個第一類型 的發射極區21的網格形的半導體區域。
[0042] 根據圖8所示的又一個實施例，多個第一類型的發射極區21中的每個和多個第二 類型的發射極區22中的每個具有矩形形狀，使得第一類型的發射極區21和第二類型的發射 極區22的整體設置像棋盤
[0043] 根據一個實施例，第一類型的發射極區21和第二類型的發射極區22被實施為使得 在第一表面101中，第一類型的發射極區21的總面積和第二類型的發射極區22的總面積之 比是在0.05和5之間，特別是在0.1和1之間。
[0044]上文中解釋的具有第一發射極區20、基極區10、以及可選的場停止區41的拓撲可 實施在諸如例如二極管、IGBT、BJT (雙極結型晶體管)或晶閘管的任何類型的雙極型半導體 器件中。
[0045] 圖9示意性地圖示了實施有前面解釋的類型的第一發射極區20的雙極型二極管的 豎直橫截面圖。在圖9中（以及在下面解釋的圖10中），第一發射極區20僅被示意性地圖示。 對于第一發射極區20的細節，參考上文解釋的圖1-8。除了第一發射極區20和基極區10,圖9 所示的二極管包括第一摻雜類型的第二發射極區51。第二發射極區51鄰接基極區10且具有 比基極區10更高的摻雜濃度。根據一個實施例，基極區10的摻雜濃度是在5el2 Cnf3和 5el4Cnf3之間（對于硅器件），而第二發射極區51的摻雜濃度是在lE19cnf 3和lE21cnf3之間。 第二發射極區51在半導體本體100的第二表面102的區域中。第二電極32被設置在第二表面 102上且歐姆接觸第二發射極區51。在二極管中，可選的場停止區41被設置在第二發射極區 51和基極區10之間。
[0046] 根據一個實施例，第一摻雜類型(基極區10、第二發射極區51和可選的場停止區41 的摻雜類型）是η型的，且第二摻雜類型（第一類型的發射極區21和第二類型的發射極區22 的摻雜類型）是P型的。在這個實施例中，第一電極31形成二級管的陽極A，且第二電極32形 成二極管的陰極K。
[0047]圖10圖示了IGBT的豎直橫截面圖。除了第一發射極區20、基極區10和可選的場停 止區41，IGBT包括具有第一摻雜類型的第二發射極區62、第二摻雜類型的體區61和柵電極 63的至少一個晶體管單元。柵電極63鄰近體區61，且通過柵極電介質64與體區61介電絕緣。 在圖10中，示出了幾個這種晶體管單元。整個IGBT可包括幾千個、幾萬個、幾十萬個或更多 的晶體管單元。單獨的晶體管單元通過具有連接到第二電極32的第二發射極區62(其還可 被稱為源極區）而并聯連接。第二電極32形成IGBT的發射極節點（發射極端子)E。第一電極 31形成IGBT的集電極C。柵電極63被連接到共同柵極陽極G。柵電極61到柵極陽極G的這個連 接僅在圖10中示意性地圖示。雖然柵電極63在圖10中作為分立的電極而繪制，應注意的是 這些柵電極63可以是在半導體本體100的水平面中具有網格形狀的一個相連的柵電極的部 分。根據一個實施例，在圖10所示的IGBT中，第一摻雜類型(基極區10、可選的場停止區41和 第二發射極區62的摻雜類型)是η型的，且第二摻雜類型(第一類型的發射極區21、第二類型 的發射極區22和體區61的摻雜類型）是ρ型的。場停止區可以是η型第三發射極區23的一部 分。
[0048]根據一個實施例，IGBT被實施為反向導電的IGBT(RC-IGBT)。在這種情況下，發射 極區20包括從第一表面101穿過發射極區20分別延伸到或進入基極區10或場停止區的第一 摻雜類型的半導體區域(發射極短路(emitter Sh〇rts))26(圖10中以點劃線圖示）。
[0049]圖10僅示出了 IGBT的部分。其中晶體管單元所位于的IGBT的那些區域可被稱為有 源器件區域。根據一個實施例，具有第一類型的發射極區21、第二類型的發射極區22以及第 三類型的發射極區23的第一發射極20僅位于有源器件區域下方。這參考圖11來解釋。圖11 示出了雙極型半導體器件被集成在其中的半導體本體100的整體橫截面圖。參考圖11，半導 體本體100包括內部區域11〇(有源極區域)和邊緣區域120。邊緣區域120可被設置在半導體 本體100的邊緣和內部區域110之間（如圖所示）。備選地，邊緣區域位于集成在相同的半導 體本體中的雙極型半導體的有源極區域110和另一個半導體器件(未示出）的有源極區域之 間。半導體本體100的"邊緣"是在水平方向上終止半導體本體100的水平表面。
[0050]如圖11示意性地圖示的，第一類型的發射極區21和第二類型的發射極區22兩者僅 位于內部區域中。在邊緣區域120中，至少第一類型的發射極區21被省略。根據一個實施例， 第一發射極20在邊緣區域120中被省略。在這種情況下，在邊緣區域120中的摻雜濃度可對 應于基極區10中的摻雜濃度。根據另一個實施例，在邊緣區域中，第一發射極20包括第二類 型的發射極區22、第三類型的發射極區23以及復合區24。這兩個備選都在邊緣區域120中提 供與內部區域110相比較更低的載流子密度，使得降低了在關斷器件的情況下動態雪崩的 風險，且提高了關斷堅固性。根據另一個實施例，邊緣區域120包括具有第一類型的發射極 區21和第二類型的發射極區22的第一發射極20,然而這些區域21、22被實施為使得在邊緣 區域中第一類型的發射極區21和第二類型的發射極區22的總面積之比在邊緣區域120中小 于在內部區域110中的。例如，在如圖1和2所示的器件中，這可通過相比內部區域110而增加 在邊緣區域12中的w2和/或通過相比內部區域降低在邊緣區域120中的wl而獲得。可選地， 降低在邊緣區域120中的電流密度的這些設計措施還可在內部區域110和邊緣區域120之間 的過渡區域中實施，使得這一過渡區域延伸進入內部區域110直到3倍的少數載流子擴散長 度，或直到1.5倍的少數載流子擴散長度。例如，在IGBT中，少數載流子擴散長度可基本上等 于在電流流動方向上漂移區10的長度(厚度）。
[0051]為了解釋的目的，假設第一摻雜類型是η型且第二摻雜類型是p型。圖9所示的二極 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，電壓被施加在陽極Α和陰 極K之間，從而正向偏置在基極區10與第一發射極20的第一類型和第二類型的發射極區21、 22之間的pn結(如果第一摻雜類型是η型，這一電壓是正電壓）。在這一操作模式下，第一發 射極20將第二類型的電荷載流子(空穴)注射到基極區10中，且第二發射極51將第一類型的 電荷載流子(電子)注射到基極區10中。注射到基極區10中的第一類型的電荷載流子和第二 類型的電荷載流子形成提供二極管的低導電損耗的電荷載流子等離子體。在反向偏置模式 下，（負）電壓被施加在陽極Α和陰極Κ之間，使得在第一類型和第二類型的發射極區21、22與 基極區1〇(以及分別地第三類型的發射極區23)之間的pn結被反向偏置。在這種情況下，耗 盡區（空間電荷區)在基極區10中擴大，使得穿過二極管的電流流動被阻止。
[0052]在IGBT的上下文中，僅會進一步詳細解釋正向偏置模式。當正電壓被施加在集電 極C和發射極E之間時，IGBT在正向偏置模式下。在正向偏置模式下，IGBT可被操作在導通狀 態和斷開狀態下。在導通狀態下，通過經由柵電極G接收適合的驅動電勢，柵電極63被驅動 為使得它們在第二發射極區62(源極區）和基極區10之間的體區61中生成導電溝道。經由這 些導電溝道，第二發射極區62將第一類型的電荷載流子（電子)注射到基極區10中，而第一 發射極區20將第二類型的電荷載流子(空穴)注射到基極區10中。在斷開狀態下，柵電極63 被驅動為使得在第二發射極區62和基極區10之間的體區61中的導電溝道被中斷。在這種情 況下，憑借施加在集電極C和發射極E之間的正電壓，耗盡區（空間電荷區）在基極區10和體 區61之間的pn結處開始在基極區10中擴大。以在圖10中未詳細圖示的方式，體區61像第二 發射極區62-樣分別連接到第二電極32和發射極E。
[0053]在下文中，更詳細地解釋了IGBT的導通狀態(其對應于二極管的正向偏置狀態）下 的第一發射極20的功能。在這一上下文中，參考圖1和3,其中詳細示出了第一發射極20和鄰 接的器件區域。應注意的是以下解釋是基于簡化的模型且將重點放在最相關的方面。在導 通狀態下，第一類型的發射極區21將第二類型的電荷載流子直接注射到基極區10中（見圖 1)或通過可選的場停止區41注射到基極區10中（見圖3)。第二類型的發射極區22將第二類 型的電荷載流子通過第三類型的發射極區23注射到基極區10中或通過第三類型的發射極 區23和場停止區41注射到基極區10中。
[0054]在IGBT的導通狀態下，通過IGBT的電流的電流電平可通過與IGBT的集電極-發射 極路徑C-E串聯連接的負載(未示出）來限定，其中具有負載和IGBT的串聯電路被連接到供 應電壓源。取決于負載的操作負載，電流電平可在相對低的電平(諸如例如幾百毫安(mA)) 和高電平(諸如例如幾十安培(A))之間變化。例如，當在負載中有短路時，高電流電平（即大 于幾倍的標稱電流的電流電平)可能發生。在下文中，IGBT可承受而不被破壞的電流電平將 被稱為最大電流電平。進一步，其中電流電平低于預定義的電流閾值的操作模式將被稱為 正常模式，且其中電流電平在預定義的電平和最大電平之間的操作模式將被稱為高電流模 式。
[0055]如下面將解釋的，第一發射極20有助于在正常操作模式下實現低開關損耗，且有 助于在高電流模式下達到高的最大電流電平。在正常操作模式下，主要是第二類型的發射 極區22將電荷載流子注射到基極區10中，而第一類型的發射極區21注射比第二類型的發射 極區更少的電荷載流子。下面解釋了這一現象的原因。
[0056]在第一類型的發射極區21和基極區10或場停止區41之間，分別存在第一 pn結；且 在第二類型的發射極區22和第三類型的發射極區23之間，存在第二pn結。這些pn結中的每 個pn結具有內建電壓Vbi。
[0057] Pn結的內建電壓給定為：
[0059](見S.M .Sze:^Semiconductor Devices ,Physics and Technology"，page73Jon Wiley&Sons，1985, ISBN 0-471-87424-8)，其中k是玻爾茲曼常數，T是絕對溫度，q是元電 荷，In是自然對數，Να是鄰接pn結的p型（受主)層的摻雜濃度，Nd是鄰接pn結的η型(施主)層 的摻雜濃度，以及m是用于實施pn結的半導體材料的本征摻雜。例如，在室溫下，娃中的m大 約是1.45E10cnf 3。當正電壓被施加在p型區域和η型區域之間時且當這個電壓的電壓電平高 于內建電壓時，電荷載流子可流經pn結。
[0000] 基于方程（1)，第一pn結的內建電壓Vbil由形成第一pn結的那些區域的摻雜濃度Ναι 和ND1限定。為了解釋的目的，假設第一類型的發射極區21和第二類型的發射極區22的第二 摻雜類型是P型的。在這種情況下，Nm是指第一類型的發射極區21的摻雜濃度，且ND1是指基 極區10的摻雜濃度(如果不存在場停止區）或鄰接第一類型的發射極區21的場停止區41的 那些部分的摻雜濃度(如果存在場停止區）。從而，第二pn結的內建電壓％ 12由第二類型的發 射極區22的摻雜濃度NA2和第三類型的發射極區23的摻雜濃度N D2限定。參考上述解釋，第一 類型的發射極區21具有比第二類型的發射極區22更高的摻雜濃度，也就是說，
[0061] Nai>Na2 (2)。
[0062] 此外，鄰接第二類型的發射極區22的第三類型的發射極區23的那些區域的摻雜濃 度可以等于基極區10的摻雜濃度(如果不存在場停止區），可以等于鄰接第一類型的發射極 區21的那些場停止區41部分的摻雜濃度，可以低于或可以甚至高于鄰接第一類型的發射極 區21的那些場停止區41部分的摻雜濃度。也就是說，在任何情況下，
[0063] Νοι > Ν〇2 (3a)或
[0064] Ndi〈Nd2 (3b)。
[0065]參考方程（1)-(2)和（3a)，第一pn結的內建電壓Vbil可高于第二pn結的內建電壓 Vbi2,也就是說，
[0066] Vbii>Vbi2 (4)〇
[0067] 如果參考方程（3b) Ndi〈Nd2,則Ναι可選擇為相對于Na2來說足夠高，使得滿足方程 ⑷。
[0068]通過負載驅動通過IGBT的電流與在第一 pn結和第二pn結兩端的電壓相關聯。當在 第二pn結兩端的電壓達到第二內建電壓Vbi2時，通過IGBT的電流開始流動。此時，第二類型 的發射極區開始注射第二類型的電荷載流子，而基本上沒有第二類型的電荷載流子通過第 一類型的發射極區21被注射。隨著被驅動通過IGBT的電流增加，在第一 pn結兩端的電壓增 加，且當在第一 pn結兩端的電壓達到第一內建電壓Vbll時，第一類型的發射極區21開始注射 電荷載流子。用這種方式，通過第一類型的發射極區21和第二類型的發射極區注射電荷載 流子取決于通過IGBT的電流的電流電平（或電流密度水平）。當電流電平低于電流閾值時， 主要是第二類型的發射極區注射電荷載流子(這是當IGBT處于正常模式時），且當電流電平 高于電流閾值時，第一類型的發射極區21和第二類型的發射極區22注射電荷載流子(這是 當IGBT處于高電流模式時）。例如，當IGBT在導通狀態下且在與IGBT的負載路徑(集電極-發 射極路徑)連接的負載中存在短路時，IGBT處于高電流模式。
[0069] 在高電流模式下，期望第一類型的發射極區21和第二類型的發射極區22兩者注射 電荷載流子，以便阻止所謂的江川或柯克效應(Egawa or Kirk effect)，這轉而增加電流 魯棒性。在高電流模式下，使第一類型的發射極區21和第二類型的發射極區22兩者注射電 荷載流子導致第一發射極20的高發射極效率。通常，在IGBT中的開關損耗(關斷損耗)隨發 射極效率的增加而增加。然而，在高電流模式下，重點在于通過阻止接近于第一發射極20的 電場強度的極值峰值而增加電流的魯棒性。
[0070] 在正常模式下，由于僅有第二類型的發射極區22注射電荷載流子，第一發射極20 的發射極效率低于在高電流模式下。這導致在正常模式下的低開關損耗(關斷損耗）。此外， 在正常模式下，發射極效率隨電流電平的增加而增加。這在下文中解釋。
[0071] 在正常模式下，發射極效率通過第二類型的發射極區的摻雜濃度和復合區24的存 在而被管理。在給定的第二類型的發射極區22的摻雜濃度下，具有復合區24的IGBT的發射 極效率低于沒有復合區24的可比擬發射極區的發射極效率。在復合區24中，在第三類型的 發射極區23中通過第二類型的發射極區22注射的第二類型的電荷載流子的一部分復合，使 得比第二類型的發射極區22注射的更少的電荷載流子穿過第三類型的發射極區23進入基 極區10。然而，在復合區24中的復合率取決于流過復合區的電流的電流密度，然而復合率隨 電流密度的增加而減小。因此，在復合區24中的電荷載流子壽命隨電流密度的增加而增加。 在正常模式下，在更高電流密度下電荷載流子壽命的這一增加等效于在增加的電流密度下 增加發射極效率。
[0072]在第一摻雜類型的第三類型的區域23中的復合區24比在第二摻雜類型的第一類 型的發射極區21中的復合區24在復合第二類型的電荷載流子方面更加高效。因此，復合區 24也降低通過第一類型的發射極區21形成的第一發射極20的那部分的發射極效率，但是這 些第一類型的發射極區21的效率比通過第二類型的發射極區22形成的第一發射極20的那 部分的效率降低地更少。
[0073]測量結果示出，具有第一類型、第二類型和第三類型的發射極區21、22、23的第一 發射極20有助于增加 IGBT的電流魯棒性，而不退化IGBT的諸如飽和電壓和開關損耗的其它 性能參數
[0074]圖12示出了用不同第一發射極區實施的幾個IGBT的飽和電壓Vce，sat與關斷開關 損耗Eoff。
[0075]在圖12中，"三角形"、"X"、"星"、"圓"以及"加號"符號表示用如圖1和3所示的第一 發射極區20實施的IGBT的飽和電壓和對應的關斷開關損耗。"菱形"符號表示用傳統的（統 一的）第一發射極實施的IGBT的飽和電壓Vce，sat和對應的開關損耗Eoff。由"菱形"表不的 IGBT被產生為具有它們的第一發射極的不同摻雜物劑量，然而在這些傳統的IGBT中，隨第 一發射極的摻雜物劑量的減小，飽和電壓增加且開關損耗減小。在圖12中，REF是指具有與 具有根據圖1或3的第一發射極20的IGBT相似的飽和電壓Vce，sat和相似的開關損耗的傳統 IGBT。這個IGBT將在下文中被稱為參考器件REF。由"三角形"、"X"、"星"、"圓"以及"加號"表 示的IGBT具有輕微不同的飽和電壓。這是由于如下事實，這些IGBT被產生為具有它們的第 二類型的發射極區的不同寬度w2,而第一類型發射極區21的寬度wl在這些IGBT中的每個 IGBT中基本上相同。
[0076] 圖13示出了參考圖12解釋的IGBT的飽和電壓Vce，sat與破壞電流Ice，dest。再一 次，"菱形"符號表示具有傳統第一發射極區的IGBT，且"三角形"、"X"、"星"、"圓"以及"加 號"表示具有如圖1和3之一所示的第一發射極區的IGBT。從圖13可以看出，在具有傳統第一 發射極區的IGBT中，破壞電流隨飽和電壓的減小而增加，其中參考上述解釋，較低的飽和電 壓Vce，sat是由第一發射極區的較高摻雜物劑量造成的。具有第一類型的發射極區21和第 二類型的發射極區22的IGBT，雖然它們在飽和電壓和開關損耗方面與具有傳統第一發射極 區的參考器件REF是可比擬的，但是在破壞電流方面是優越的。在這個具體的實施例中，具 有非傳統的第一發射極區20的IGBT的破壞電流大約在參考器件REF的破壞電流的兩倍和三 倍之間。相比于參考器件REF，破壞電流lewdest的具體增益取決于第一發射極的具體設 計，特別是取決于在半導體本體100的水平和豎直方向上的第一類型的發射極區21和第二 類型的發射極區22的尺寸。
[0077]圖14A和14B圖不了用于產生第一發射極區20的方法的一個實施例。參考圖14A，方 法包括通過經由第一表面101將第二類型的摻雜物原子注入進入半導體本體100且激活被 注入的摻雜物原子，而形成第一類型的發射極區21。注入摻雜物原子包括使用注入掩模 200,因此摻雜物原子僅在未被注入掩模200覆蓋的第一表面101的那些區域中被注入。注入 劑量例如是在lE14cm- 2和3E15cm-2之間，特別是在6E14cm-2和9E14cm-2之間。注入能量例如是 在10keV和200keV之間，特別是在15keV和70keV之間。可選地，注入摻雜物原子包括以更高 的注入能量的進一步的注入工藝。例如，在這一附加的注入工藝中的注入劑量是在lE12cnf 2 和lE13cm-2之間，特別是在3E12cm-2和7E12cm-2之間，且注入能量是在150keV和190keV之間。 激活被注入的摻雜物原子可包括退火工藝，其中至少半導體本體100中的其中摻雜物原子 已被注入的那些區域被退火。根據一個實施例，選擇退火工藝，使得基本上100%的被注入 的摻雜物原子被激活。這種退火工藝可包括熔融接近表面101的半導體本體100的區域的激 光退火工藝。也就是說，這一激光退火工藝中的溫度被選擇為使得接近第一表面101的區域 熔融。在這一激光退火工藝之前，注入掩模200可被移除。
[0078]選擇激光退火工藝使得被熔融的區域的深度基本上對應于第一類型的發射極區 21的期望深度dl。在激光退火工藝之后，也就是說，當半導體本體100冷卻下來時，被熔融的 半導體區域再結晶，且被注入的摻雜物原子被并入到再結晶的半導體區域的晶格中。在熔 融的半導體區域中，被注入的摻雜物原子在豎直方向上擴散(再分布），使得在第一類型的 發射極區21中的摻雜濃度在再結晶之后基本上是均勻的。被注入的摻雜物原子也在橫向方 向上擴散。然而，第一類型的發射極區21的寬度w 1顯著高于厚度d 1，使得在橫向方向上的擴 散是可忽略的。也就是說，退火工藝不會導致第一類型的發射極區21的顯著變寬。根據一個 實施例，比值wl/dl在2和100之間的范圍內，特別是在5和50之間。dl可在0.3微米(μπι)和Ιμπι 之間的范圍內，且wl可在0·5μηι和50μηι之間的范圍內，特別是在Ιμπι和35μηι之間，或在5μηι和 15μηι之間。
[0079] 根據一個實施例，激光退火工藝使得是從在lj/cm2和lOJ/cm2之間的范圍內選擇能 量，特別是在1 · 5 J/cm2和4 · 5 J/cm2之間。
[0080] 在另一個實施例中，選擇退火工藝使得僅有小于100%的被注入的離子被激活。這 可通過調整相對于注入深度的退火深度而被實現。
[0081] 參考圖14B，方法進一步包括通過注入第二類型的摻雜物原子和部分激活被注入 的摻雜物原子來形成第二類型的發射極區22。注入第二類型的摻雜物原子可包括非掩模的 注入，使得摻雜物原子被注入到由在上文中解釋的第一注入工藝中的注入掩模200覆蓋的 第一表面101的那些區域中，但也注入到第一類型的發射極區21中。在這一第二注入工藝 中，注入劑量例如是在lE12cm_ 2和lE15cm_2之間，特別是在2E12cm_2和lE14cm_2之間，或在 3E12cm_ 2和lE13cm_2之間。如果第二摻雜類型是p型，在第一注入工藝和第二注入工藝兩者 中適合的摻雜物原子是硼原子、鋁原子、銦原子和鎵原子。
[0082] 激活在第二注入工藝中注入的第二類型的摻雜物原子可包括僅部分激活被注入 的摻雜物原子。也就是說，僅有被注入的摻雜物原子的一部分被激活。部分激活被注入的摻 雜物原子可包括在300°C和500°C之間的溫度下的退火工藝，特別是在350°C和420°C之間， 且持續時間在〇. 5h和5h之間，特別是在lh和4h之間。
[0083]在第二注入工藝中注入摻雜物原子在半導體本體100中生成晶體缺陷。在上文中 解釋的相對低溫下的退火工藝中，那些晶體缺陷沒有被消除，而是更深地擴散到半導體本 體100中，以便形成復合區24。在這一復合區24中，晶體缺陷形成復合中心。根據一個實施 例，選擇第二退火工藝的溫度和持續時間，使得除在第二類型的發射極區22的內部和外部 形成以外，復合區24在第一類型的發射極區21的內部形成，然而在第一和第二類型的發射 極區21、22外部的復合區24中的復合效率高于在這些區域21、22內部的復合區24中的復合 效率。
[0084]根據一個實施例，復合區24被生成為使得:在復合區24中的復合中心的濃度使得 在第一和第二類型的發射極區21、22外部的復合區24的那些部分中的電荷載流子壽命是在 100納秒(ns)和50微秒(ys)之間、500納秒和30微秒之間、或1微秒和20微秒之間。根據一個 實施例，在第一類型發射極區中的復合區23中的電荷載流子壽命和在第三類型的發射極區 23中的復合區23中的電荷載流子壽命之比在2和4之間。
[0085]圖14B所示的第一發射極區20對應于圖1所示的第一發射極區。圖3所示的第一發 射極區20可通過分別在產生第一類型的發射極區21和第二類型的發射極區22之前形成場 停止區41而獲得。參考圖15,形成場停止區41可包括經由第一表面101將第一類型的摻雜物 原子注入到半導體本體100中。備選地，那些摻雜物原子經由第二表面被注入。注入第一類 型的摻雜物原子可包括以不同的注入能量的幾個注入工藝，以便獲得具有兩個或更多隔開 的摻雜極大值的場停止區41。例如，注入的原子包括硒(Se)、磷(P)、砷(As)和銻(Sb)中的至 少一種。備選地，氫(H)原子可被注入，其可形成具有輻射感應的損害(例如空位）的類施主 的復合體。形成場停止區41可進一步包括退火工藝，以便至少部分地激活被注入的摻雜物 原子。形成參考圖3解釋的類型的場停止區41是已知的，因此在這點上不需要進一步的解 釋。
[0086]參考圖16,方法可進一步包括通過經由第一表面101使用注入掩模210注入摻雜物 原子且激活被注入的摻雜物原子，來形成至少一個第二摻雜類型的第四類型的發射極區 25。至少一個第四類型的發射極區25可在形成第一類型和第二類型的發射極區21、22之前 形成，或可在形成第一類型的發射極區和第二類型的發射極區21、22之后形成（如圖16所 示）。至少一個第三類型的發射極區被產生為具有比第二類型的發射極區22的摻雜濃度更 高且比第一類型的發射極區21的摻雜濃度更低的摻雜濃度。
[0087] 參考圖16,注入掩模可被選擇為使得至少一個第四類型的發射極區25的部分被產 生在第一類型的發射極區21和第二類型的發射極區中。然而，由于摻雜濃度低于第一類型 的發射極區21的摻雜濃度，第四類型的發射極區25僅在其中它被產生在第二類型的發射極 區22中的那些區域中是有效的。在豎直的方向上，第三類型的發射極區可分別延伸進入基 極區或場停止區。對第一類型的發射極區21附加地，至少一個第四類型的發射極區有助于 在關斷器件時抵消江川效應。
[0088] 至少一個第四類型的發射極區的形狀獨立于第一和第二類型的發射極區的形狀。 至少一個第四類型的發射極區25可如何被實施的幾個示例參考下文中的圖17和18而被解 釋。在示出第一表面的頂視圖的這些圖中，第一和第二類型的發射極區21、22(用點劃線圖 示)被實施為條帶(也就是說，具有細長的形狀）。然而，這僅是示例，上文中解釋的任何其它 的形狀也可被使用。
[0089]在圖17所示的實施例中，至少一個第四類型的發射極區25是環形的。在這個實施 例中，僅示出了一個第四類型的發射極區25。然而，器件可被實施具有兩個或更多的第三類 型的發射極區，其可被實施為同心環。
[0090] 參考圖18,其示出了至少一個第四類型的發射極區25可如何被實施的不同的實施 例，第四類型的發射極區25可以是細長的或粧形的（例如，具有圓形的、橢環形的或矩形的 橫截面）。
[0091] 例如，第四類型的半導體區域25的寬度至少是第一類型的發射極區21的寬度wl的 2倍、5倍或甚至不止10倍。第四類型的發射極區25的"寬度"是第四類型的發射極區的最小 的橫向尺寸。例如，在圖17所示的環形區域25的情況下，寬度是形成環的細長區域的寬度。 用于產生第四類型的發射極區25的注入劑量例如是從lElOcnf 2和lE14cnf2之間的范圍內選 擇，從3E 12cm-2和5E 13cm-2之間的范圍內選擇，或從5E 12cm-2和3E 13cm-2之間的范圍內選擇。 退火可包括激光退火工藝，其中至少摻雜物原子被引入到其中的那些區域被熔融。
[0092] 除非另外說明，參考一個附圖在上文中解釋的特征可與參考任何其它附圖而解釋 的特征組合。
【主權項】
1. 一種雙極型半導體器件，包括： 具有第一表面的半導體本體；以及 在所述半導體本體中的第一發射極區和第一摻雜類型的基極區， 其中所述第一發射極區鄰接所述第一表面，且包括與所述第一摻雜類型互補的第二摻 雜類型的多個第一類型的發射極區、所述第二摻雜類型的多個第二類型的發射極區、所述 第一摻雜類型的多個第三類型的發射極區、以及包括復合中心的復合區， 其中所述第一類型的發射極區和所述第二類型的發射極區從所述第一表面延伸進入 所述半導體本體， 其中所述第一類型的發射極區比所述第二類型的發射極區具有更高的摻雜濃度且從 所述第一表面更深地延伸進入所述半導體本體，其中所述第三類型的發射極區鄰接所述第 一類型的發射極區和所述第二類型的發射極區，以及 其中所述復合區至少位于所述第一類型的發射極區和所述第三類型的發射極區中。2. 根據權利要求1所述的雙極型半導體器件，進一步包括： 在所述基極區和所述第一發射極區之間的所述第一摻雜類型的場停止區， 其中所述場停止區的摻雜濃度高于所述基極區的摻雜濃度。3. 根據權利要求2所述的雙極型半導體器件，其中所述場停止區的最小摻雜濃度和所 述基極區的最大摻雜濃度之比在2和4之間。4. 根據權利要求1所述的雙極型半導體器件，其中在所述第一類型的發射極區中的所 述復合區中的電荷載流子壽命和在所述第三類型的發射極區中的所述復合區中的電荷載 流子壽命之比在2和4之間。5. 根據權利要求1所述的雙極型半導體器件，其中在所述第一類型的發射極區和所述 第二類型的發射極區外部的所述復合區中的電荷載流子壽命是下列之一： 在100納秒和50微秒之間， 在500納秒和30微秒之間，以及 1微秒和20微秒。6. 根據權利要求1所述的雙極型半導體器件，其中所述第三類型的發射極區在所述半 導體本體的豎直方向上鄰接所述第二類型的發射極區，且在所述半導體本體的水平方向上 鄰接所述第一類型的發射極區。7. 根據權利要求1所述的雙極型半導體器件，其中在所述半導體本體的水平面中，所述 第一類型的發射極區和所述第二類型的發射極區均具有從由下列項組成的組中選擇的形 狀： 細長的； 環形的；以及 矩形的。8. 根據權利要求1所述的雙極型半導體器件，其中在所述半導體本體的水平面中，所述 多個第一類型的發射極區和所述多個第二類型的發射極區中的一個具有網格形狀。9. 根據權利要求1所述的雙極型半導體器件，進一步包括： 與所述第一發射極區隔開的所述第二摻雜類型的第二發射極區， 其中所述基極區被設置在所述第一發射極區和所述第二發射極區之間。10. 根據權利要求1所述的雙極型半導體器件，進一步包括： 在所述第二發射極區和所述基極區之間的所述第一摻雜類型的體區；以及 柵電極，其鄰近所述體區，且通過柵極電介質與所述體區介電絕緣。11. 根據權利要求10所述的雙極型半導體器件，進一步包括： 從所述第一表面延伸穿過所述第一發射極區的所述第一摻雜類型的發射極短路。12. 根據權利要求1所述的雙極型半導體器件， 其中在所述半導體本體的豎直方向上的第一類型的半導體區域的深度從0.3微米和1 微米之間的范圍內選擇;以及 其中在所述半導體本體的橫向方向上的所述第一類型的半導體區域的寬度從0.5微米 和50微米之間的范圍內選擇。13. -種方法，包括： 在第一注入工藝中，將一種導電類型的摻雜物原子注入到半導體本體的第一表面的第 一表面部分中，且在所述注入期間覆蓋所述第一表面的第二表面部分； 在第一激活工藝中，激活在所述第一注入工藝中被注入的所述摻雜物原子的至少一部 分，以形成在所述第一表面部分下方的第一摻雜區； 在第二注入工藝中，將所述一種導電類型的摻雜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 在第二激活工藝中，激活在所述第二注入工藝中被注入的所述摻雜物原子的僅一部分 以形成第二摻雜區和復合區，使得所述復合區比所述第二摻雜區與第二表面區域隔開得更 多。14. 根據權利要求13所述的方法，其中激活在所述第一注入工藝中被注入的所述摻雜 物原子的至少一部分包括激光退火工藝。15. 根據權利要求14所述的方法，其中所述激光退火工藝的持續時間在100納秒和1000 納秒之間。16. 根據權利要求13所述的方法， 其中激活在所述第二注入工藝中被注入的所述摻雜物原子的僅一部分包括在350Γ和 450 °C之間的溫度的退火工藝。17. 根據權利要求16所述的方法，其中溫度工藝的持續時間在30分鐘和5小時之間。18. 根據權利要求13所述的方法，其中在所述第一注入工藝和所述第二注入工藝中的 至少一個中的所述摻雜物原子從由下列項組成的組中選擇： 硼原子； 鋁原子； 銦原子；以及 鎵原子。19. 根據權利要求13所述的方法， 其中所述第一注入工藝包括至少一個第一注入能量，且所述第二注入工藝包括至少一 個第二注入能量，以及 其中所述至少一個第一注入能量、所述至少一個第二注入能量、所述第一激活工藝和 所述第二激活工藝適于彼此，使得所述第一摻雜區比所述第二摻雜區從所述第一表面更深 地延伸進入所述半導體本體。20. 根據權利要求19所述的方法，其中所述至少一個第一注入能量、所述至少一個第二 注入能量、所述第一激活工藝和所述第二激活工藝適于彼此，使得從所述第一表面所見的 所述第一摻雜區的深度是在從所述第一表面所見的所述第二摻雜區的深度的1.5倍和5倍 之間。21. 根據權利要求19所述的方法，其中所述第一注入能量被選擇為使得被注入的離子 的投射范圍是在20納米和500納米之間。22. 根據權利要求21所述的方法， 其中在所述第一注入工藝中的所述摻雜物包括硼，以及 其中所述注入能量從20keV和500keV之間的范圍內選擇，或從20keV和200keV之間的范 圍內選擇。23. 根據權利要求13所述的方法，其中在所述第一注入工藝中的注入劑量高于lE14cm -2 〇24. 根據權利要求13所述的方法，其中在所述第二注入工藝中的注入劑量低于lE15cm -2 〇25. 根據權利要求13所述的方法，進一步包括： 形成與所述第一表面隔開的第二摻雜類型的場停止區。26. 根據權利要求25所述的方法，其中所述場停止區在所述第一發射極區之前形成。27. 根據權利要求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個具 有從由下列項組成的組中選擇的形狀： 細長的； 環形的；以及 矩形的。28. 根據權利要求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 有網格的形式。29. 根據權利要求13所述的方法，其中所述第一表面部分是橢圓形的表面部分。30. 根據權利要求13所述的方法，其中所述第一表面部分的面積和所述第二表面部分 的面積之比在0.05和5之間。31. 根據權利要求13所述的方法，進一步包括： 形成與所述第一發射極區隔開的第二發射極區，使得所述基極區被設置在所述第一發 射極區和所述第二發射極區之間。32. 根據權利要求31所述的方法，進一步包括： 在所述第二發射極區和所述基極區之間形成第一導電類型的體區；以及 形成鄰近所述體區且與所述體區介電絕緣的柵電極。33. 根據權利要求32所述的方法，進一步包括： 形成從所述第一表面延伸穿過所述第一發射極區的第一摻雜類型的發射極短路。34. 根據權利要求13所述的方法， 其中所述半導體本體包括內部區域和邊緣區域， 其中形成多個晶體管單元包括在所述內部區域中形成所述多個晶體管單元，以及 其中形成所述第一摻雜區包括僅在所述內部區域中形成所述第一摻雜區。35.根據權利要求13所述的方法， 其中所述第一注入工藝包括注入所述一種導電類型的所述摻雜物原子，使得所述摻雜 物原子被注入到其中的所述第一表面區域的寬度從0.5微米和50微米之間的范圍內選擇。
【文檔編號】H01L21/331GK106024871SQ201610180420
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月25日
【發明人】C·耶格, R·巴布斯克, F·J·涅德諾斯塞德, H-J·舒爾策, A·維萊
【申請人】英飛凌科技股份有限公司