具有臺面結構及包含臺面臺階的緩沖層的功率半導體器件的制作方法

專利名稱：具有臺面結構及包含臺面臺階的緩沖層的功率半導體器件的制作方法
技術領域：
本發明涉及微電子器件，并且更特別地涉及功率半導體器件。
背景技術：
高壓碳化硅(SiC)器件能夠處理高于大約600V或更大的電壓。取決于它們的有 效面積，這樣的器件可以處理差不多大約100安培或更大的電流。高壓SiC器件具有許多 重要的應用，特別是在功率調節、分布及控制的領域中。已經使用碳化硅來制作高壓半導體 器件，例如肖特基二極管、M0SFET、GT0、IGBT、BJT等。常規的SiC功率器件，例如SiC肖特基二極管結構，具有n型SiC襯底，在該n型 SiC襯底上形成了起著漂移區的作用的n-外延層。該器件典型地包括直接在n-層上形成 的肖特基接觸。在肖特基接觸的周圍是典型地通過離子注入來形成的P型JTE(結終端擴 展)區。注入物可以是鋁、硼、或任何其它適合的P型摻雜劑。JTE區的目的是要降低在結 的邊緣處的電場聚集，并且減小或防止耗盡區與器件表面間的相互作用。表面效應可以引 起耗盡區散布不均勻，這可能不利地影響到器件的擊穿電壓。其它終端技術包括可能受到 表面效應更強烈影響的保護環和浮置場環。溝道終止區還可以通過注n型摻雜劑(例如氮 或磷)來形成，以便減小耗盡區向器件邊緣擴展。除了結終端擴展(JTE)之外，多浮置保護環(MFGR)及場板(FP)也是在高壓碳化 硅器件中常用的終端方案。另一種常規的邊緣終端技術是臺面邊緣終端。但是，臺面終端 的存在可能在臺面角落(mesa corner)引起高電場，即使存在結終端擴展或保護環。臺面 的過蝕會加劇在臺面角落的電場聚集的問題。對于給定的漂移層厚度和摻雜，在臺面角落 的高電場可能導致比其它情況所預期的擊穿電壓更低的擊穿電壓。圖1示出了常規的臺面終端的PIN 二極管。如圖1所示，PIN 二極管10包括在p+ 層16與n+襯底14之間的n-漂移層12。圖1示出了 PIN結構的一半；該結構可以包括鏡 像部分(沒有示出)。陽極接觸23處于p+層16上，而陰極接觸25處于n+襯底14上。p+ 層16被形成為在n-漂移層12上的臺面。在與p+臺面16鄰接的n-漂移層12中提供了包 括多個JTE區20A、20B、20C的結終端擴展(JTE)區20。JTE區20A、20B、20C是p型區域， 該P型區域可以具有隨著與在P+臺面16與n-漂移層12之間的PN結的距離向外減小的
4電荷電平。雖然示出了 3個JTE區20A、20B、20C，但是可以提供更多或更少的JTE區。如圖1所示，與P+臺面16鄰接的n-漂移層12可以(由于例如蝕刻過程控制的 困難)被輕度過蝕，使得在P+臺面16之下的n-漂移層12的側壁12A可以露出。高達大 約3000人的過蝕可能在某些情況下發生。要保護露出的側壁12A，可以執行側壁注入，在該 注入中P型雜質被注入側壁12A內以形成側壁注入區22。在常規的臺面終端結構中，例如在圖1中所示出的PIN二極管結構10，電場聚集可 能發生于臺面角落29或其附近，導致在角落29處的高電場強度。這些高電場強度能夠降 低器件的擊穿電壓。例如，基于漂移層的厚度和摻雜以及JTE設計的理論擊穿電壓為12kV 的常規的臺面終端的PIN 二極管結構可能具有僅為8kV的有效擊穿電壓。除了電場聚集以外，在SiC功率雙極結晶體管(BJT)的發展中的另一個挑戰是電 流增益退化現象，也就是，在器件中電流增益隨時間的減小。電流增益退化典型地會有助于 材料缺陷(例如基面位錯(BPD))，并且有助于表面復合，尤其是沿著器件發射極側壁及對 著器件基極的表面。已經觀察到了在無BPD的晶片上制作的SiCBJT上的電流增益退化的 輕微降低。另外，SiC BJT的發射極指(emitter finger)典型地通過反應離子蝕刻(RIE) 來形成。非均勻的RIE蝕刻率能夠部分地或完全地蝕刻掉在晶片外圍附近的基極材料，這 會引起產出率的大量減少。

發明內容
根據某些實施方案的雙極結晶體管包括具有第一導電類型的集電極，具有第一 導電類型的在集電極上的漂移層，在漂移層上的且具有與第一導電類型相反的第二導電類 型的的基極層，在基極層上的具有第一導電類型的并形成具有較重摻雜的基極層的P_n結 的輕度摻雜的緩沖層，以及在緩沖層上的具有第一導電類型的且具有側壁的發射極臺面。 緩沖層包括鄰接于發射極臺面的側壁且與其橫向間隔開的臺面臺階，以及在發射極臺面之 下的緩沖層的第一厚度大于在臺面臺階之外的緩沖層的第二厚度。雙極結晶體管還可以包括在發射極臺面上的本地發射極接觸區。本地發射極接觸 區具有第一導電類型并且具有大于發射極臺面的摻雜濃度的摻雜濃度。本地發射極接觸區 與發射極臺面的側壁橫向隔離開。發射極歐姆接觸(ohmic contact)處于本地發射極接觸 區上。本地發射極接觸區可以與發射極臺面的側壁隔開大約2 ym或更大的距離。雙極結晶體管還可以包括在發射極臺面的側壁上的并延伸至與本地發射極接觸 區及緩沖層接觸的傳導層。發射極歐姆接觸可以形成與傳導層的歐姆接觸。雙極結晶體管還可以包括延伸至基極層內的并具有第二導電類型的以及具有大 于基極層的摻雜濃度的摻雜濃度的基極接觸區。基極歐姆接觸處于基極接觸區上。臺面臺階可以具有大約0. 3 y m或更小的高度。而且，臺面臺階可以與發射極臺面 的側壁隔離開大約2 u m或更大的距離。緩沖層可以具有小于基極層的摻雜濃度的摻雜濃度。在某些實施方案中，緩沖層 可以具有所選擇的摻雜濃度使得具有第二厚度的一部分緩沖層由在緩沖層與基極層之間 的P_n結的內建電勢完全耗盡。集電極、漂移層、基極層、緩沖層及發射極臺面包含碳化硅。
根據某些實施方案的功率半導體器件包括具有第一導電類型的第一層，在第一層 上的第二層，具有與第一導電類型相反的第二導電類型的且具有高于第一層的第一摻雜濃 度的第二摻雜濃度的第二層。具有第一導電類型的第三層處于第二層上并且與第二層形成 p-n結。第三層具有低于第二層的第二摻雜濃度的第三摻雜濃度。具有第一導電類型的臺 面是第三層并且具有側壁。緩沖層可以包括鄰接于臺面側壁的臺面臺階并且與其橫向隔離 開。在臺面之下的第三層的第一厚度大于在臺面臺階之外的第三層的第二厚度。功率半導體器件還可以包括在臺面上的接觸區，該接觸區具有第一導電類型并且 具有大于臺面的第五摻雜濃度的第四摻雜濃度并且與臺面側壁橫向隔離開。歐姆接觸處于 接觸區上。功率半導體器件還可以包括在臺面側壁上的傳導層并且延伸至與接觸區及緩沖 層接觸，而歐姆接觸可以形成與傳導層的歐姆接觸。形成根據某些實施方案的電子器件的方法包括提供具有第一導電類型的漂移層， 提供在漂移層上的半導體層，該半導體層具有與第一導電類型相反的第二導電類型，提供 在半導體層上的具有第一導電類型的緩沖層，以及選擇性地蝕刻緩沖層以形成限定具有第 一厚度的第一部分緩沖層以及具有小于第一厚度的第二厚度的第二部分緩沖層的臺面臺 階。方法還包括提供在第一部分緩沖層上的臺面，該臺面具有第一導電類型并具有臺面側 壁并且部分地露出第一部分緩沖層并與緩沖層的臺面臺階橫向隔開。


為了進一步理解本發明而引入的并且被合并構成本申請的一部分的附圖示出了 本發明的某一(或某些)實施方案。在附圖中圖1是常規的臺面終端的PIN 二極管結構的截面圖。圖2和3是根據本發明的某些實施方案的二極管結晶體管結構的截面圖。圖4A和4B是比較常規的雙極結晶體管結構與根據本發明的實施方案的雙極結晶 體管結構的退化行為的圖表。圖5和6是根據本發明的另外實施方案的器件結構的截面圖。圖7A到7D是示出根據某些實施方案的半導體器件的形成的截面圖。
具體實施例方式本發明的實施方案現在將參考附圖在下面更全面地描述，在附圖中示出了本發明 的實施方案。但是，本發明可以用許多不同的形式來實施而不應該被看作僅限于在此所闡 述的實施方案。更確切地，提供這些實施方案使得本公開內容將是徹底的且完全的，并且將 本發明的范圍充分地傳達給本領域技術人員。全文中相似的數字指示相似的元件。應當理解，雖然在此可以使用詞語第一、第二等來描述各種元素，但是這些元素不 應該由這些詞語所限定。這些術語僅被用來將一個元素與另外的元素區分開。例如，在沒 有脫離本發明的范圍的情況下，第一元素可以被稱為第二元素，并且相似地，第二元素能夠 被稱為第一元素。如在此所使用的，詞語“和/或”包括一個或多個關聯的列出項的任一或 所有組合。在此所使用的術語學是僅為了描述特殊的實施方案的目的而并不是要限定本發明。如在此所使用的，單數形式的“一”、“一個”及“該”(“a”、“an”and “the”)意指還包 括復數形式，除非上下文另外明確說明。還應當理解，詞語“包含” “含有”、“包括”和/或 “具有”在這里使用時指定存在所述的特征、整體(integer)、步驟、操作、元素、和/或組件， 但是并不排除存在或另加一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元素、組件、和/或它們 的分組。除非另有規定，在此使用的所有詞語(包括技術及科學術語)具有與本發明所屬 的領域的技術人員通常所理解的意思相同的意思。還應當理解，在此使用的詞語應該理解 為具有與它們在本說明書及相關領域的背景下的意思一致的意思而不應該理解為理想化 的或過分形式化的意義，除非在此明確這樣規定。應當理解，當提到元素(例如層、區域或襯底)處于另一元素“上”或延伸至另一元 素“之上”時，它能夠是直接處于該另一元素上或直接延伸至該另一元素之上或者也可以存 在介入元素。相反地，當提到元素“直接”處于另一元素“上”或者“直接”延伸至另一元素 “之上”時，則不存在介入元素。還應當理解，當提到元素與另一元素“連接”或“耦連”時， 它能夠與該另一元素直接地連接或耦連或者可以存在介入元素。相反地，當提到元素與另 一元素“直接連接”或“直接耦連”，則不存在介入元素。相關性詞語例如“以下”、“以上”、“上部”、“下部”、“水平的”、“橫向的”、“垂直的”、
“之方”、“之方”、“上面”等在此可以用來描述一個元素、層或區域與另一元素、層或區域的 關系，如附圖所示。應當理解，這些詞語意指除了附圖所示的取向以外還包含器件的不同取 向。本發明的實施方案在此參考為本發明理想的實施方案(及中間結構)的示意性示 圖的截面示圖來描述。附圖中的層及區的厚度可以為了清晰而夸張。另外，應當預期到由 于例如制造技術和/或公差而產生的與示圖的形狀的差異。因而，不應當認為本發明的實 施方案限定于在此所示出的特別形狀的區域而應當包括由例如制造所引起的形狀偏差。例 如，示出為矩形的注入區將典型地具有圓形的或彎曲的特征和/或在其邊緣的注入濃度梯 度而不是從注入區到非注入區的分立變化。同樣地，由注入所形成的隱埋區可以導致在隱 埋區與進行注入所穿過的表面之間的區域內的某些注入。因而，圖中所示的區域實際上是 示意性的并且它們的形狀并不是要示出實際器件的區域的形狀也并不是要限定本發明的 范圍。本發明的某些實施方案參考其特征在于具有如n型或p型那樣的導電類型的半導 體層和/或半導體區來描述，其中所述導電類型指的是在層和/或區內的多數載流子濃度。 因而，n型材料具有帶負電的電子的多數平衡濃度，而P型材料則具有帶正電的空穴的多數 平衡濃度。某些材料可以用“ + ”或“_” (例如n+、n-、p+、p_、n++、n-、p++、p-等)來指 定，以指示與另一層或區相比相對較大的(“ + ”)或較小的(“_”)多數載流子濃度。但是， 該符號并不隱含存在著在層或區內的多數或少數載流子的特定濃度。如上所述，碳化硅(SiC)雙極結晶體管(BJT)被認為是用于高功率、高溫度、和/ 或高頻率的應用的適用器件。但是，這樣的器件會遭受其中器件的電流-電壓特性隨時間 和/或隨操作應力而惡化的電流增益退化。常規的技術通過合并由外延再生在器件表面上 沉積的邊緣層來解決SiC BJT器件中的電流退化。但是，在形成邊緣之后由RIE和/或電 感耦合等離子體(ICP)的干法蝕刻過程所引起的晶體破壞沒有被去除，結果是表面復合速
7率可能得不到顯著的提高。在BJT器件的導通狀態期間，集電極電流聚集使在發射極側壁 上的載流子復合加劇，這可以增強俄歇復合(Auger recombination)和/或界面阱的產生。本發明的實施方案可以減小和/或消除沿著發射極側壁的和/或在基極頂表面上 的表面復合，從而潛在地減小和/或消除電流增益退化。根據本發明的某些實施方案的器件結構可以包括可以通過改變穿過器件的電流 傳導路徑來單獨地或共同地降低界面阱的發生的一個或多個特征。在某些實施方案中，改 變穿過器件的電流傳導路徑可以減少和/或減輕可能由干法蝕刻的使用而引起的問題。本發明的NPN BJT結構的實施方案在下文描述。但是，本發明可以用許多其它功 率雙極器件(例如IGBT、GT0等)來實施。根據某些實施方案的BJT 100的簡化截面圖在圖2中示出。BJT結構100包括具 有第一導電類型(即n型或p型)的集電極122，在集電極122上的且具有第一導電類型的 輕度摻雜的漂移層120，以及在漂移層120上的且具有與第一導電類型相反的第二導電類 型(例如P型或n型)的基極層118。基極層118摻雜比漂移層更重，并且可以具有例如大 約3X 1017cm_3到大約5X 1018cm_3的摻雜濃度。在結構100中的半導體層可以形成為碳化硅的外延區和/或注入區。但是，應當 理解，根據某些實施方案的結構能夠使用其它材料/方法來形成。例如，漂移層120可以由具有大約2 X 1014cnT3到大約1 X 1017^3的摻雜濃度的2H、 4H、6H、3C和/或15R多型的碳化硅來形成。可以選擇漂移層120的厚度及摻雜來提供所期 望的阻斷電壓和/或導通電阻。例如，對于阻斷電壓為10kV的器件，漂移層120可以具有 大約100 u m的厚度以及大約2X 1014cm_3的摻雜。集電極122可以是生長襯底，并且在某些實施方案中可以包括2H、4H、6H、3C和/ 或15R多型的軸上或離軸碳化硅的體單晶(bulk single crystal) 0集電極122可以具有 大約IX 1018cm_3到大約5X 102°cm_3的摻雜濃度。在某些實施方案中，漂移層120可以包括 體單晶的4H-或6H-SiC襯底，而集電極122可以包括在漂移層120上的注入區或外延區。具有第一導電類型的輕度摻雜的緩沖層116形成于基極層118上，而具有第一導 電類型的發射極臺面114形成于緩沖層116上。因為緩沖層116與基極層118具有相反的 導電類型，所以冶金P_n結J1在緩沖層116與基極層118之間的界面形成。緩沖層116可 以具有小于基極層的摻雜濃度，使得P_n結J1的耗盡區可以足夠遠地延伸至緩沖層116之 中以耗盡緩沖層116的顯著部分。緩沖層116包括與發射極臺面114鄰接的臺面臺階128。在緩沖層116內的臺面 臺階128可以通過在臺面角落提供臺階來減小在發射極/基極角落的電流聚集。而且，臺 面臺階128可以提供可能引起基極電流從緩沖層116的表面退離開的增加電阻。臺面臺階128可以通過對在基極層118的頂部上的輕度摻雜的緩沖層116進行選 擇性蝕刻來形成。例如，緩沖層116可以形成為在基極層118上的具有大約0. 3 y m到大約 0. 5iim的厚度的外延層。緩沖層116可以具有大約lX1016cm_3到大約5X1017cm_3的摻雜 濃度，尤其是大約lX1017cnT3。可以掩蔽并各向異性地蝕刻緩沖層116以將一部分緩沖層 116的厚度減小至大約0.3 iim的厚度。臺面臺階128的高度可以為大約0. 4 y m或更小， 并且在某些實施方案中可以為大約0. 3 y m或更小。臺面臺階128可以位于與發射極臺面 114的側壁114A大約2 y m或更大的距離(dl)的位置。
具有第二導電類型的重度摻雜的基極接觸區126 (例如，大于大約lX1019cm_3)可 以通過例如外延再生來形成，并且在基極接觸區126上可以形成基極歐姆接觸127。基極接 觸區126可以延伸穿過和/或鄰接于緩沖層116至基極層118內。集電極歐姆接觸125形 成于集電極122上。與n型及p型的碳化硅的歐姆接觸的形成是本領域所熟知的。緩沖層116的受蝕而形成臺階128的部分可以被蝕刻至將由在基極層118與緩沖 層116之間的冶金結J1的內建電勢完全耗盡的厚度。也就是，可以聯系于厚度來選擇緩沖 層116的摻雜以使緩沖層116的蝕刻部分由結J1的內建電勢完全地耗盡(盡管在某些實 施方案中可能只是部分地耗盡緩沖層116的一部分)。因為緩沖層116的一部分由結J1的內建電勢所耗盡，所以緩沖層116能夠充當蝕 刻臺面臺階128的蝕刻終止層。也就是，蝕刻的深度控制可以在蝕刻期間通過探測蝕刻表 面并將電壓施加于蝕刻表面來執行。響應于所施加的電壓而通過探針的電流水平隨著正被 蝕刻的層的載流子濃度變化而變化。在某些實施方案中，緩沖層116的較厚部分可以由基極/緩沖結J1的內建電勢只 是部分地耗盡，同時仍然減小在發射極/基極角落的電流聚集。在某些實施方案中，可選的本地發射極接觸區112可以形成于發射極臺面114上。 發射極接觸123可以形成于本地發射極接觸區112上。本地發射極接觸區112可以具有小 于發射極臺面114的寬度的寬度。因而，本地發射極接觸區112的面對臺面臺階128的邊 緣與發射極臺面114的邊緣橫向隔離開。在某些實施方案中，本地發射極接觸區112的邊 緣可以位于距發射極臺面114的側壁114A大于Mm的距離(d2)以提供與發射極臺面114 的側壁114A橫向隔離開的電流傳導路徑。本地發射極接觸區112可以被重度摻雜(例如，大于大約lX1019cm_3)以便獲得與 之良好的歐姆接觸，而發射極臺面114的摻雜可以小于大約2X1018cnT3。由于發射極臺面114的橫向電阻，導通狀態下的集電極電流可以從發射極臺面 114的側壁114A傳導離開，從而潛在地降低沿著發射極臺面114的側壁114A的界面阱的發生。本發明另外的實施方案在圖3中示出。如圖3所示，第二導電類型的材料的可選 的傳導層224可以形成于發射極臺面114的上部及側表面。傳導層224可以重度摻雜。在 其一端，傳導層224形成與發射極接觸123的歐姆接觸。在另一端，傳導層224終止于發射 極臺面114與臺面臺階128之間的緩沖層116上。傳導層224可以充當從基極層118注入 的載流子(例如，空穴，當基極118為p型時)的宿(sink)，從而減小該載流子與由發射極 114提供的導電類型相反的載流子(例如，電子)復合的可能性。傳導層224能夠通過例如與形成基極接觸區126的類型相同的外延再生來形成。 可以選擇性地蝕刻再生的外延層，同時在發射極臺面114上留下一些再生的外延材料。圖4A和4B比較在相同晶片上制作的具有常規結構的BJT與具有根據本發明的實 施方案的結構的BJT的電流退化行為。特別地，圖4A示出了常規的SiC BJT結構在5分鐘 的Ic = 2A及lb = 50mA的電流應力之前(曲線402)以及之后(曲線404)的電流-電壓 特性。在圖4A中觀察到了顯著的電流退化。圖4B示出了根據某些實施方案的包括臺面臺階、傳導層及本地發射極的SiC BJT 結構的電流-電壓特性(曲線406)。在這種結構中觀察不到顯著的退化，即使在20分鐘的
9Ic = 3A及lb = 100mA的電流應力之后。圖5和6示出了可以采用本發明的各種實施方案的其它類型的器件。在所有情況 下，器件包括含有臺面臺階的緩沖層及漂移層。如圖5和6的實施方案所示，器件的漂移層 可以是P型或n型，并且緩沖層及隱埋結可以具有相反的導電類型(即n型或p型)。圖5示出了根據某些實施方案的n型柵極關斷(GT0)晶閘管300。GT0 300包括在 P型層322上的n型漂移層320。p型層318形成于n型漂移層320上。包括臺面臺階328 的n型緩沖層316形成于p型層318上。n型臺面314形成于n型緩沖層316上，而n+接 觸層312形成于n型臺面314上。緩沖層316形成延伸經過臺面314的側壁至p型層318 之上的臺面臺階328。p型傳導層324處于臺面314的側壁上并接觸緩沖層316。陰極接觸 323形成與n+接觸層312的以及與傳導層324的歐姆接觸。陽極接觸325處于p型層322 上。雖然在圖5中沒有示出，柵極接觸可以形成于p型層322上。圖6示出了根據某些實施方案的UM0SFET(U形金屬-氧化物半導體場效應晶體 管)結構400，該結構400包括在n+漏極層422上的n型漂移層420。p型主體層418形成 于n型漂移層420上。包括臺面臺階428的n型緩沖層416形成于p型主體層418上。n 型源極臺面414形成于n型緩沖層416上。緩沖層416形成延伸經過源極臺面414的第一 側壁在P型主體層418之上的臺面臺階428。柵極氧化層432形成于與第一表面相對的源 極臺面414的第二表面，并且柵電極430處于柵極氧化層432上。源極歐姆接觸423處于 源極臺面414上，并且漏極歐姆接觸425處于n+漏極層422上。圖7A到7D是示出根據某些實施方案的半導體器件的截面圖。參考圖7A，具有第 一導電類型的漂移層120形成為在具有第一導電類型的集電極層122上的外延半導體層。 例如，集電極層122可以是n+碳化硅襯底。具有與第一導電類型相反的第二導電類型的襯 底層118形成于漂移層120上。具有第一導電類型的輕度摻雜的緩沖層116形成于基極層 118上。緩沖層116具有比基極層118低的摻雜濃度并且與基極層118形成p-n結。參考圖7B，掩膜170形成于緩沖層116上并且被選擇性地圖形化以露出部分緩沖 層116。然后使用例如反應離子蝕刻175來蝕刻緩沖層以形成臺面臺階128，該臺面臺階 128限定具有第一厚度的緩沖層的第一部分以及具有小于第一厚度的第二厚度的緩沖層的 第二部分。參考圖7C，掩膜170被去除并且具有第一導電類型的發射極臺面114形成于第一 部分緩沖層上。例如，發射極臺面114能夠通過掩蔽及外延再生來形成。在某些實施方案 中，發射極臺面能夠通過掩蔽并蝕刻外延層來形成。發射極臺面114具有臺面側壁114A。 發射極臺面114部分地露出了第一部分緩沖層并且臺面側壁114A與臺面臺階128橫向隔 離開。具有第一導電類型的本地發射極接觸區112形成于臺面114上。本地發射極接觸區 112可以與臺面側面114A隔離開。參考圖7D，傳導層224可以形成于發射極臺面114的側壁114A上。傳導層224可 以具有第二導電類型并且可以從緩沖層116延伸至本地發射極接觸區112。可以設置重度 摻雜的基極接觸區126與基極層118接觸。導電層224及基極接觸區126可以通過例如掩 蔽及外延再生來形成。歐姆接觸123、125及127可以分別形成于本地發射極接觸區112、集 電極層122及基極接觸層127上。在附圖及說明書中，已經公開了本發明典型的優選實施方案以及，盡管使用了具
10體的條件，但它們只是以一般性的及描述性的意義使用而并非為了限制的目的，本發明的 范圍在權利要求書中闡述。
權利要求
一種雙極結晶體管，包括具有第一導電類型的集電極；在所述集電極上的具有所述第一導電類型的漂移層；在所述漂移層上的且具有與所述第一導電類型相反的第二導電類型的基極層；在所述基極層上的具有所述第一導電類型的并且與所述基極層形成p-n結的緩沖層，其中所述緩沖層具有小于所述基極層的摻雜濃度的摻雜濃度；以及在所述緩沖層上的具有所述第一導電類型的且具有側壁的發射極臺面；其中所述緩沖層包括鄰接于所述發射極臺面的所述側壁且與其橫向隔開的的臺面臺階，所述緩沖層的在所述發射極臺面之下的第一厚度大于所述緩沖層的在所述臺面臺階之外的第二厚度。
2.根據權利要求1的雙極結晶體管，還包括在所述發射極臺面上的本地發射極接觸區，所述本地發射極接觸區具有所述第一導電 類型并且具有大于所述發射極臺面的摻雜濃度的摻雜濃度并且與所述發射極臺面的所述 側壁橫向隔開；以及在所述本地發射極接觸區上的發射極歐姆接觸。
3.根據權利要求2的雙極結晶體管，其中所述本地發射極接觸區與所述發射極臺面的 所述側壁隔開大約2 μ m或更大的距離。
4.根據權利要求2的雙極結晶體管，還包括在所述發射極臺面的所述側壁上的并延伸以與所述本地發射極接觸區及所述緩沖層 兩者接觸的傳導層，其中所述發射極歐姆接觸形成與所述傳導層的歐姆接觸。
5.根據權利要求3的雙極結晶體管，還包括延伸至所述基極層之內的基極接觸區，所述基極接觸區具有所述第二導電類型并且具 有大于所述基極層的摻雜濃度的摻雜濃度；以及 在所述基極接觸區上的基極歐姆接觸。
6.根據權利要求1的雙極結晶體管，還包括延伸至所述基極層之內的基極接觸區，所述基極接觸區具有所述第二導電類型并且具 有大于所述基極層的摻雜濃度的摻雜濃度；以及 在所述基極接觸區上的基極歐姆接觸。
7.根據權利要求1的雙極結晶體管，其中所述臺面臺階具有大約0.3μπι或更小的高度。
8.根據權利要求1的雙極結晶體管，其中所述臺面臺階與所述發射極臺面的所述側壁 隔開大約2μπι或更大的距離。
9.根據權利要求1的雙極結晶體管，其中所述緩沖層具有小于所述基極層的摻雜濃度 的摻雜濃度。
10.根據權利要求1的雙極結晶體管，其中所述緩沖層具有的摻雜濃度被選擇為使得 所述緩沖層的具有所述第二厚度的一部分被在所述緩沖層與所述基極層之間的所述p-n 結的內建電勢完全耗盡。
11.根據權利要求1的雙極結晶體管，其中所述集電極、所述漂移層、所述基極層、所述 緩沖層及所述發射極臺面包括碳化硅。
12.—種功率半導體器件，包括具有第一導電類型的第一層；在所述第一層上的第二層，所述第二層具有與所述第一導電類型相反的第二導電類型 并且具有高于所述第一層的第一摻雜濃度的第二摻雜濃度；在所述第二層上的具有所述第一導電類型的并且與所述第二層形成p-n結的第三層， 所述第三層具有低于所述第二層的所述第二摻雜濃度的第三摻雜濃度；以及在所述第三層上的具有所述第一導電類型的且具有側壁的臺面；其中所述第三層包括鄰接于所述臺面的所述側壁的且與其橫向隔開的臺面臺階，所述 第三層的在所述臺面之下的第一厚度大于所述第三層的在所述臺面臺階之外的第二厚度。
13.根據權利要求12的功率半導體器件，還包括在所述臺面上的接觸區，所述接觸區具有所述第一導電類型并且具有大于所述臺面的 第五摻雜濃度的第四摻雜濃度并且與所述臺面的所述側壁橫向隔開；以及在所述接觸區上的歐姆接觸。
14.根據權利要求13的功率半導體器件，還包括在所述臺面的所述側壁上的并且延伸以與所述接觸區及所述第三層兩者接觸的傳導 層，其中所述歐姆接觸形成與所述傳導層的歐姆接觸。
15.一種形成電子器件的方法，包括提供具有第一導電類型的漂移層；在所述漂移層上提供半導體層，所述半導體層具有與所述第一導電類型相反的第二導 電類型；在所述半導體層上提供具有所述第一導電類型的緩沖層；選擇性地蝕刻所述緩沖層以形成臺面臺階，該臺面臺階限定所述緩沖層的具有第一厚 度的第一部分以及所述緩沖層的具有小于所述第一厚度的第二厚度的第二部分；以及在所述緩沖層的所述第一部分上提供臺面，所述臺面具有所述第一導電類型并且具有 臺面側壁，并且所述臺面部分地露出所述緩沖層的所述第一部分并且所述臺面與所述緩沖 層的所述臺面臺階橫向隔開。
全文摘要
雙極結晶體管包括具有第一導電類型的集電極、在集電極上的具有第一導電類型的漂移層、在漂移層上的且具有與第一導電類型相反的第二導電類型的基極層、在基極層上的具有第一導電類型的并且與基極層形成p-n結的輕度摻雜的緩沖層、以及在緩沖層上的具有第一導電類型的且具有側壁的發射極臺面。緩沖層包括鄰接于發射極臺面的側壁的且與其隔離開的臺面臺階，并且在發射極臺面之下的緩沖層的第一厚度大于在臺面臺階之外的緩沖層的第二厚度。
文檔編號H01L29/73GK101855726SQ200880115194
公開日2010年10月6日 申請日期2008年9月8日 優先權日2007年11月9日
發明者A·K·阿加沃爾, 張清純 申請人:克里公司