[发明专利]带有凹槽状第二触点区域的功率半导体元件

说明书

技术领域

本发明描述了一种带有至少一个pn结的功率半导体元件，它最好是一个具 有耐反向电压强度达到至少600V的功率二极管，用于大功率等级的整流器。 对于这种类型的功率半导体元件的基本技术要求就是能尽可能地减少开关损 耗。根据现有技术，要满足这一技术要求可以有2种不错的解决方法。

背景技术

其中一种如专利DE 43 37 329 C2中所描述的功率半导体元件，这里也就是 带有一个pn结的功率二极管，该pn结借助于高能量部件的照射在半导体基体 结合中心处形成。这里既有电子还有氦核技术的应用。这样就能够快速地形成 功率二极管，而且它具有较高的耐压强度，并与功率晶体管结合后具有进一步 的优良特性。

按照上述专利所描述的功率二极管在其形成过程中具有一个缺点，那就是 通过照射，例如利用氦核，会在半导体基体中产生缺陷，在截止状态下载流子 的产生会导致较高的反向电流。而这种移植的作用当然会在进一步的处理过程 中被部分补偿掉。

根据现有技术有一种可选的方式，在半导体中的第一掺杂中形成具有较少 饱和度的第二掺杂区域。这样所产生的pn结走向平行于表面并且在pn结到达 表面之前其在掺杂区域的边缘部分具有较大的曲率。这里的缺点就是，功率半 导体元件由于第二掺杂的较低渗透深度导致其具有较低的耐压强度。为了弥补 这一缺点，需要在第二掺杂的每侧设置一个边缘部分的造型，增加了成本。

发明内容

本发明的任务就是提出一种具有较少开关损耗同时具有较高耐压强度的功 率半导体元件及其相应制造方法。

该任务通过如后面会加以详细说明的本发明权利要求1，6和9中所描述的 的措施得以完成。优选的实施方式在从属权利要求中描述。

本发明的思路首先是从带有一个半导体基体的功率半导体元件出发，其最 好是n掺杂第一触点区域。为了形成至少一个pn结，需要在这个基体上设置至 少一个第二掺杂、最好是p掺杂的区域，后面该区域被称作第二触点区域。由 于第二掺杂的区域最好是借助于扩散过程形成的，因此它不会是均匀的掺杂而 是从掺杂渗透面开始饱和度逐渐减少的掺杂形式。

另外本发明所述的功率半导体元件最好在功率半导体元件的边缘部分具有 多个电场环。这些电场环同样作为第二掺杂的区域并且同样形成一定的掺杂轮 廓，围绕着第二触点区域，最好是与其相同中心。不管是第二触点区域还是这 些电场环都是布置在所述基体的第二表面上的，并且如所描述的那样延伸扩展 到所述基体的体积内部。除了选择这种在边缘区域带有电场环的构造外还有一 种替代形式，例如采用现有技术中已知的VLD(横向变掺杂)技术。

本发明所述的基体在其第二触点区域内具有一个凹槽状的空隙，它通过侧 面和底面来限定。这里该底面构成功率半导体元件的第二表面的第二部分面， 并且平行于可选的电场环区域内的第一部分面。第二触点区域从第二部分面延 伸经过侧面直至第一部分面。所描述的功率半导体元件是在两个表面之间具有 负载电流情况下的容量元件。

本发明所述的半导体元件的构造最好是当侧面具有曲率时，它能平行于pn 结的曲率。可选地，侧面可垂直于底面或者以一个低于45度的角度相对于底面 倾斜，这里侧面在与底面相交的区域内pn结的走向平行于第二表面。

本发明所述的第一种用于制造上述功率半导体元件的方法包括下列基本方 法步骤：

●根据现有技术，对经过第一掺杂的半导体基体的第二表面进行掩膜。在 彼此相对的第一和第二表面上就是第一触点区域。

●第二掺杂的掺杂轮廓的产生是从第二表面出发直至第一部分截面，它以 后将构成该表面的第一部分面，以及第二部分截面，这样就形成了电场环以及 第二触点区域。最好是同时执行这2个方法步骤，这样这2个掺杂轮廓能形成 相同的饱和度走向。

●在表面的第二部分面的区域内形成凹槽以产生第二触点区域的底面和 侧面。这里最好对不需要去除的区域进行掩膜，接下来借助于湿式蚀刻和/或干 式蚀刻方法来形成凹槽。该凹槽的扩张深度为第二掺杂的渗透深度也就是pn 结位置的50％和90％之间。凹槽的横向侧面扩张至少为深度扩张程度的10倍。

●对第一部分面的全部或者部分进行钝化处理。