本公開總體上涉及晶體管器件，特別涉及具有絕緣柵電極的場(chǎng)效應(yīng)控制晶體管器件。

背景技術(shù)：

具有絕緣柵電極的場(chǎng)效應(yīng)控制晶體管器件（諸如mosfet或igbt）被廣泛用作汽車、工業(yè)、家用或消費(fèi)電子應(yīng)用中的電子開關(guān)。這些晶體管器件具有在幾十伏特和幾百伏特直到幾千伏特之間的電壓阻斷能力。具有絕緣柵電極的場(chǎng)效應(yīng)控制晶體管器件包括第一摻雜類型（導(dǎo)電類型）的源極區(qū)，其處于與第一摻雜類型互補(bǔ)的第二摻雜類型的本體區(qū)中。第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)靠近本體區(qū)并且位于本體區(qū)和漏極區(qū)之間。柵極電極鄰近本體區(qū)，通過柵極電介質(zhì)與本體區(qū)介質(zhì)絕緣，并且用來控制源極區(qū)和漂移區(qū)之間的本體區(qū)中的導(dǎo)電溝道。這種類型的晶體管器件通常被稱為mos（金屬氧化物半導(dǎo)體）晶體管器件，盡管柵極電極不一定包括金屬并且柵極電介質(zhì)不一定包括氧化物。

在mos晶體管器件中，源極區(qū)、本體區(qū)和漂移區(qū)形成寄生（本征）雙極型晶體管，其中本體區(qū)形成該雙極型晶體管的基極區(qū)。該寄生雙極型晶體管可以在過載狀況下接通。這些過載狀況的示例包括雪崩擊穿、宇宙輻射、過電流（與mos晶體管串聯(lián)連接的負(fù)載中的短路）、以及連接到mos晶體管的負(fù)載的整流（commutation）。接通寄生雙極型晶體管促使mos晶體管接通，以使得mos晶體管無意間接通并且不可再受到柵極電極的控制。寄生雙極型晶體管的這種接通通常被稱為閂鎖并且可導(dǎo)致對(duì)器件的不可逆轉(zhuǎn)的破壞（如果沒有從外部限制負(fù)載（漏極-源極）電流的話）。即使mos晶體管的源極區(qū)和本體區(qū)通過金屬化變短，本體區(qū)（即在雙極型晶體管的基極和發(fā)射極之間）中的電壓降也會(huì)發(fā)生并且導(dǎo)通寄生雙極型晶體管。

因此，存在對(duì)生產(chǎn)不容易閂鎖的魯棒晶體管器件的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一個(gè)示例涉及一種方法。該方法包括：在半導(dǎo)體本體中的第二摻雜類型的本體區(qū)中形成第一摻雜類型的源極區(qū)，以及形成與本體區(qū)中的源極區(qū)鄰近的第二摻雜類型的低阻區(qū)。形成源極區(qū)包括經(jīng)由半導(dǎo)體本體的第一表面將第一摻雜類型的摻雜劑粒子掩膜注入到本體區(qū)中，并且注入第一摻雜類型的摻雜粒子包括傾斜注入。

另一示例涉及具有至少一個(gè)晶體管單元的晶體管器件。該至少一個(gè)晶體管單元包括：在半導(dǎo)體本體中，第二摻雜類型的本體區(qū)中的第一摻雜類型的源極區(qū)、漏極區(qū)、和鄰近本體區(qū)且被布置在本體區(qū)和漏極區(qū)之間的第一摻雜類型的漂移區(qū)；本體區(qū)中的且鄰近源極區(qū)的第二摻雜類型的低阻區(qū)；以及通過柵極電介質(zhì)與源極區(qū)和本體區(qū)介質(zhì)絕緣且被布置在半導(dǎo)體本體的第一表面上的柵極電極。源極區(qū)和柵極電極之間的重疊長(zhǎng)度大于70納米，并且低阻區(qū)沿著垂直于第一表面且通過柵極電極邊緣的線的摻雜輪廓包括高于1e19cm^-3的最大值。

附圖說明

下面參考附圖來解釋示例。附圖用來圖示某些原理，使得僅圖示為理解這些原理所必須的方面。附圖并未按比例。在附圖中，相同的參考字符表示相似的特征。

圖1示出根據(jù)一個(gè)示例的晶體管器件的截面的垂直橫截面視圖；

圖15a-15b圖示用于在圖5a-5d中示出的方法中使用的半導(dǎo)體本體中產(chǎn)生補(bǔ)償區(qū)的方法的另一示例。

圖14a-14b圖示用于在圖5a-5d中示出的方法中使用的半導(dǎo)體本體中產(chǎn)生補(bǔ)償區(qū)的方法的一個(gè)示例；以及

圖13是晶體管器件的一個(gè)截面的放大視圖；

圖12圖示利用不同間隔部厚度產(chǎn)生的晶體管器件中的固有雙極結(jié)型晶體管的魯棒性；

圖11圖示根據(jù)圖5a-5d中示出的方法產(chǎn)生的晶體管器件的以及根據(jù)常規(guī)方法產(chǎn)生的晶體管器件的閾值電壓的變化；

圖10a-10d圖示用于形成源極區(qū)的四重（四模式）注入過程；

圖9a-9b圖示用于形成源極區(qū)的雙重（雙模式）注入過程；

圖8a-8b圖示圖5a-5d中示出的方法的修改；

圖7a-7b圖示根據(jù)另一示例的用于形成圖5c中示出的間隔部的方法；

圖6a-6b圖示根據(jù)一個(gè)示例的用于形成圖5c中示出的間隔部的方法；

圖5a-5d圖示用于在圖1中示出的類型的晶體管器件中形成源極區(qū)和低阻區(qū)的方法的一個(gè)示例；

圖4示出圖1中示出的類型的晶體管器件的截面以圖示在晶體管器件中固有雙極結(jié)型晶體管（bjt）的存在；

圖3示出具有多邊形晶體管單元的晶體管器件的頂視圖；

圖2示出具有條帶晶體管單元的晶體管器件的頂視圖；

在下面的詳細(xì)描述中，對(duì)附圖進(jìn)行參考。附圖形成該描述的一部分并且通過圖示來示出可在其中實(shí)踐本發(fā)明的具體實(shí)施例。要理解，除非另外明確指明，這里描述的各種實(shí)施例的特征可彼此組合。

具體實(shí)施方式

圖1示出晶體管器件的垂直橫截面視圖，并且更具體地是具有絕緣柵電極的場(chǎng)效應(yīng)控制晶體管器件。該晶體管器件包括半導(dǎo)體本體100和半導(dǎo)體本體100中的有源器件區(qū)。半導(dǎo)體本體100可包括常規(guī)半導(dǎo)體材料，諸如硅（si）、碳化硅（sic）、砷化鎵（gaas）、氮化鎵（gan）等等。有源區(qū)包括源極區(qū)12、本體區(qū)11、漂移區(qū)14和漏極區(qū)15。例如，源極區(qū)12是第一摻雜類型（導(dǎo)電類型）的，本體區(qū)11是與第一摻雜類型互補(bǔ)的第二摻雜類型（導(dǎo)電類型）的，并且漂移區(qū)14是第一摻雜類型的。本體區(qū)11將源極區(qū)12與漂移區(qū)14分開。漂移區(qū)14鄰近本體區(qū)11并被布置在本體區(qū)11和漏極區(qū)15之間。漂移區(qū)14可鄰近漏極區(qū)15。根據(jù)另一示例（在圖1中用虛線圖示），具有與漂移區(qū)14相同的摻雜類型但具有不同摻雜濃度的場(chǎng)截止區(qū)16被布置在漂移區(qū)14和漏極區(qū)15之間。

參考圖1，柵極電極21鄰近本體區(qū)11并且通過柵極電介質(zhì)22與本體區(qū)11介質(zhì)絕緣。在圖1中示出的示例中，電介質(zhì)和柵極電極21被布置在半導(dǎo)體本體100的第一表面101上，并且在半導(dǎo)體本體100的第一橫向方向x上，該第一橫向方向x沿著本體區(qū)11從源極區(qū)12延伸到漂移區(qū)14的延伸到第一表面101的截面。布置在半導(dǎo)體本體表面上的這種類型的柵極電極通常被稱為平面柵極電極。該柵極電極21可包括常規(guī)的柵極電極材料（諸如金屬）或高摻雜多晶半導(dǎo)體材料（諸如多晶硅）。柵極電介質(zhì)22可包括常規(guī)的柵極電介質(zhì)材料，諸如氧化物、氮化物或其組合。

漏極區(qū)15電（歐姆地）連接到漏極節(jié)點(diǎn)d，柵極電極21電連接到柵極節(jié)點(diǎn)g，并且源極區(qū)12和本體區(qū)11電連接到源極節(jié)點(diǎn)s。僅在圖1中示意性地圖示漏極節(jié)點(diǎn)d、柵極節(jié)點(diǎn)g和源極節(jié)點(diǎn)s。源極區(qū)12和本體區(qū)11通過源極電極31電連接到源極節(jié)點(diǎn)s。

圖1中示出的晶體管器件是垂直晶體管器件。也就是說，源極區(qū)12和漏極區(qū)15在半導(dǎo)體本體100的垂直方向z上彼此隔開。垂直方向z是垂直于第一表面101的方向。第一橫向方向x（源極區(qū)12和漂移區(qū)14的截面沿著第一橫向方向x彼此隔開）基本上平行于第一表面101。

參考圖1，該晶體管器件還包括第二摻雜類型的低阻區(qū)13。該低阻區(qū)13與第一表面101隔開，在垂直方向z上鄰近源極區(qū)12，并且在第一橫向方向x上沿著源極區(qū)12的一部分延伸。此外該低阻區(qū)13鄰近源極電極31。在下面參考本文中的圖4來解釋低阻區(qū)13的功能。

晶體管器件可包括多個(gè)相同的晶體管單元。在圖1中用實(shí)線繪制了僅一個(gè)這樣的晶體管單元。在圖1中用虛線示出附加的晶體管單元。每個(gè)晶體管單元都包括源極區(qū)12、主體區(qū)11和低阻區(qū)13，其中兩個(gè)相鄰的晶體管單元可共享一個(gè)本體區(qū)11。該多個(gè)晶體管單元可共享漂移區(qū)14、漏極區(qū)15和可選的場(chǎng)截止區(qū)16。通過使源極區(qū)12和本體區(qū)11連接到源極節(jié)點(diǎn)s且使柵極電極21連接到柵極節(jié)點(diǎn)g來將單獨(dú)的晶體管單元并聯(lián)連接。

可選地，晶體管器件另外包括與第一摻雜類型互補(bǔ)的第二摻雜類型的補(bǔ)償區(qū)17（在圖1中用虛線圖示）。該補(bǔ)償區(qū)17鄰近漂移區(qū)14并且被連接到源極節(jié)點(diǎn)s。在圖1中示出的示例中，補(bǔ)償區(qū)17鄰近本體區(qū)11以便補(bǔ)償區(qū)17經(jīng)由本體區(qū)11和低阻區(qū)13連接到源極節(jié)點(diǎn)s。具有補(bǔ)償區(qū)的晶體管器件（諸如圖1中示出的）通常被稱為超結(jié)晶體管器件或補(bǔ)償器件。

圖2示出根據(jù)圖1中示出的晶體管器件的一個(gè)示例的水平橫截面視圖。該晶體管器件的布局可以被稱為條帶布局。在該示例中，至少一個(gè)晶體管單元是伸長(zhǎng)的晶體管單元（條帶單元），以使得源極區(qū)12和本體區(qū)11在半導(dǎo)體本體的第二橫向方向y上是伸長(zhǎng)的器件區(qū)。該第二橫向方向y基本上垂直于參考圖1解釋的第一橫向方向x。因此，在伸長(zhǎng)的晶體管單元中，低阻區(qū)13是伸長(zhǎng)的器件區(qū)，并且柵極電極21（圖2中沒有示出）在第二橫向方向y上沿著源極區(qū)12和本體區(qū)11延伸。漂移區(qū)14將若干個(gè)晶體管單元的本體區(qū)11分開。

圖3示出根據(jù)圖1中示出的晶體管器件的另一示例的水平橫截面視圖。該晶體管器件的布局可以被稱為多邊形布局。在該示例中，至少一個(gè)晶體管單元是多邊形晶體管單元，以使得本體區(qū)11本質(zhì)上是多邊形并且源極區(qū)12具有與本體區(qū)11相同的多邊形類型的多邊形環(huán)的形式。柵極電極21（圖3中沒有示出）是在本體區(qū)11上具有與本體區(qū)11相同的多邊形類型的多邊形開口的平面電極。漂移區(qū)14將若干個(gè)晶體管單元的本體區(qū)11分開。在圖3中示出的示例中，“多邊形”意指“長(zhǎng)方形”。然而，這僅是示例。還可以使用其他多邊形，諸如例如五邊形、六邊形或甚至圓形。

晶體管器件可以被實(shí)施為n型晶體管器件或p型晶體管器件。通過源極區(qū)12的摻雜類型來限定晶體管器件的類型。在n型晶體管器件中，源極區(qū)12和漂移區(qū)14是n摻雜的，而本體區(qū)11和低阻區(qū)13是p摻雜的。在p型晶體管器件中，源極區(qū)12和漂移區(qū)14是p摻雜的，而本體區(qū)11和低阻區(qū)13是n摻雜的。此外，晶體管器件可以被實(shí)施為mosfet（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管）或igbt（絕緣柵雙極型晶體管）。在mosfet中，漏極區(qū)15具有與源極區(qū)12相同的摻雜類型，以使得漏極區(qū)15在n型晶體管器件中是n摻雜的，并且在p型晶體管器件中是p摻雜的。在igbt中，漏極區(qū)15具有與源極區(qū)12的摻雜類型互補(bǔ)的摻雜類型。在逆導(dǎo)型（rc）igbt中，漏極區(qū)可包括與漂移區(qū)相同的摻雜類型的發(fā)射極短路。

例如，從在1e18cm^-3和1e21cm^-3之間的范圍選擇源極區(qū)12的摻雜濃度，從在1e13cm^-3和1e17cm^-3之間的范圍選擇漂移區(qū)14的摻雜濃度，從在1e15cm^-3和1e19cm^-3之間的范圍選擇本體區(qū)11的摻雜濃度，并且從與源極區(qū)12的摻雜濃度相同的范圍選擇漏極區(qū)15的摻雜濃度。

上文解釋的晶體管器件是電壓控制晶體管器件，其根據(jù)柵極節(jié)點(diǎn)g和源極節(jié)點(diǎn)s之間的電壓vgs的電壓水平而接通或斷開。該電壓vgs在下文中被稱為柵-源電壓。當(dāng)柵-源電壓vgs的電壓水平達(dá)到促使柵極電極21通過場(chǎng)效應(yīng)在源極區(qū)12和漂移區(qū)14之間的主體區(qū)11中生成反型溝道的閾值水平時(shí)，該晶體管器件接通。該閾值水平在下文中被稱為閾值電壓vth。當(dāng)晶體管器件接通并且在漏極節(jié)點(diǎn)d和源極節(jié)點(diǎn)s之間施加電壓時(shí)，該反型溝道能夠分別使在漏極區(qū)15和源極區(qū)12或者漏極節(jié)點(diǎn)d和源極節(jié)點(diǎn)s之間的電流進(jìn)行流動(dòng)。漏極節(jié)點(diǎn)d和源極節(jié)點(diǎn)s之間的電壓在下文中被稱為漏-源電壓。

在主體區(qū)11和漂移區(qū)14之間，以及在漂移區(qū)14和可選的補(bǔ)償區(qū)17之間，晶體管器件包括pn結(jié)。當(dāng)柵-源電壓vgs的電壓水平低于閾值電壓vth（以使得本體區(qū)11中不存在導(dǎo)電溝道）時(shí)，并且在漏極節(jié)點(diǎn)d和源極節(jié)點(diǎn)s之間施加使pn結(jié)反向偏置的電壓時(shí)，該晶體管器件處于斷開狀態(tài)。例如，在柵-源電壓vgs低于閾值電壓vth且漏-源電壓為正電壓（也就是說漏極節(jié)點(diǎn)d具有比源極節(jié)點(diǎn)s更高的電勢(shì)）的情況下，n型晶體管器件處于斷開狀態(tài)。在正常操作條件下，在晶體管器件的斷開狀態(tài)中，漏-源電壓的電壓水平可以增大至所謂的電壓阻斷能力。該電壓阻斷能力取決于晶體管器件的專門設(shè)計(jì)并且可以高達(dá)幾百伏特（v），例如600v、800v或1200v。

由于第一摻雜類型的源極區(qū)12、第二摻雜區(qū)的本體區(qū)11和第一摻雜類型的漂移區(qū)14，晶體管器件固有地包括雙極結(jié)型晶體管（bjt），其通常被稱為固有bjt或寄生bjt。圖4示出了在那里示出該bjt的一個(gè)晶體管器件的放大視圖。特別地，在圖4中示出該bjt以及其互連的電路符號(hào)。參考圖4，本體區(qū)11形成bjt的基極區(qū)，源極區(qū)12形成發(fā)射極區(qū)，并且漂移區(qū)14形成bjt的集電極區(qū)。因此，bjt的集電極-發(fā)射極路徑被連接在漂移區(qū)14和源極電極31之間，經(jīng)由低阻區(qū)13，bjt的基極區(qū)也被連接到源極電極31。低阻區(qū)13形成bjt的基極區(qū)和源極區(qū)31之間的電阻。該電阻由圖4中的電阻器的電路符號(hào)來表示。僅用于說明目的，圖4中示出的bjt被繪制為npn晶體管。也就是說，假定源極區(qū)12和漂移區(qū)14是n型區(qū)，并且本體區(qū)11和低阻區(qū)13是p型區(qū)。

當(dāng)在漏極節(jié)點(diǎn)d和源極節(jié)點(diǎn)s之間存在使漂移區(qū)14和本體區(qū)11之間的pn結(jié)反向偏置的電壓并且柵-源電壓vgs的電壓水平低于閾值電壓vth時(shí)，晶體管處于斷開狀態(tài)。在斷開狀態(tài)，當(dāng)在漂移區(qū)14中生成電荷載流子對(duì)（電子-空穴對(duì)）時(shí)bjt可接通。例如，當(dāng)晶體管器件經(jīng)歷電過壓（過載）狀況時(shí)可以生成那些電荷載流子對(duì)。那些過壓狀況可包括由高于電壓阻斷能力的漏-源電壓引起的雪崩擊穿、連接到晶體管器件的感性負(fù)載的整流、連接到晶體管器件的負(fù)載的短路、或者撞擊漂移區(qū)的宇宙輻射。

為了解釋的目的，假定晶體管器件是n型晶體管器件并且在漏極節(jié)點(diǎn)d和源極節(jié)點(diǎn)s之間施加正的漏-源電壓，以使得在源極電極31處的電勢(shì)低于分別在漂移區(qū)14和漏極區(qū)15的電勢(shì)。在這種情況下，根據(jù)在漂移區(qū)14中生成的電荷載流子對(duì)，電子朝向漏極區(qū)15流動(dòng)并且空穴流過本體區(qū)11和低阻區(qū)13朝向源極電極31流動(dòng)。通過碰撞電離，那些電荷載流子對(duì)可生成其他的電荷載流子對(duì)，以使得發(fā)生倍增效應(yīng)。從本體區(qū)11流到源極電極31（其還是bjt的發(fā)射極節(jié)點(diǎn)）的電荷載流子引起本體區(qū)11（其還是bjt的基極區(qū)）和源極電極31（其還是bjt的發(fā)射極節(jié)點(diǎn)）之間的電壓降。在圖4中該電壓降被標(biāo)記為vbe。當(dāng)該電壓的電壓水平達(dá)到bjt的閾值電壓時(shí)，bjt接通以使得在晶體管器件不被柵-源電壓vgs控制的情況下電流可以在源極區(qū)12和漂移區(qū)14之間流動(dòng)。這被稱為閂鎖。由于電流流過bjt，所以本體區(qū)11和源極電極31之間的電壓保持高于bjt的閾值電壓，以使得只要在漏極節(jié)點(diǎn)d和源極節(jié)點(diǎn)s之間存在電壓bjt就保持接通。因此，期望增加bjt抵抗這些事件的魯棒性。為了“增加bjt的魯棒性”意指防止bjt的基極-發(fā)射極電壓變得比bjt的閾值電壓更高。這包括優(yōu)化位于源極區(qū)12下方的低阻區(qū)13。

圖5a-5d示出用于產(chǎn)生使得結(jié)果得到的本征bjt具有高魯棒性的源極區(qū)12和低阻區(qū)13的方法的一個(gè)示例。圖5a、5c和5d示出在不同方法步驟期間，包括本體區(qū)11、漂移區(qū)14的鄰近截面和可選補(bǔ)償區(qū)17的鄰近截面的一個(gè)晶體管單元的截面的垂直橫截面視圖。圖5b示出晶體管單元的頂視圖。

參考圖5a，該方法包括經(jīng)由第一表面101將第一摻雜類型的摻雜劑粒子注入到本體區(qū)11中。注入摻雜劑原子包括使用注入掩膜210。該注入掩膜210被布置在第一表面101上，覆蓋漂移區(qū)14的延伸到第一表面101的那些截面，并且覆蓋本體區(qū)11的一部分。注入掩膜210可包括柵極電極21（如圖中所示）或者可以是在該過程中稍后移除的掩膜。下面參考圖8a-8b來解釋后者。注入第一摻雜類型的摻雜劑粒子包括傾斜注入。“傾斜注入”是一種在其中將摻雜劑粒子注入到本體區(qū)11中的方向不與第一表面101垂直并因此不與垂直方向z平行的注入。作為代替，注入方向相對(duì)于垂直方向z傾斜，以使得摻雜劑粒子在注入掩膜下面部分地注入到本體區(qū)11中。根據(jù)一個(gè)示例，從10°和45°之間（特別地在20°和40°之間）的范圍選擇注入方向和垂直方向z之間的角度α。該角度可以被稱為傾斜角。限定摻雜劑粒子被注入的方向的注入矢量i（圖5a中所示）包括平行于垂直方向z的垂直分量和平行于第一表面101的橫向分量。

在圖5b中示出注入矢量的橫向分量ix，圖5b示出半導(dǎo)體本體在注入期間的頂視圖。根據(jù)一個(gè)示例，注入矢量的橫向分量ix垂直于柵極電極210的邊緣211。僅為了解釋的目的，該橫向分量ix平行于圖5b中示出的示例中的第一橫向方向x?？蛇x地，在注入過程之前在第一表面101上形成散射層220（諸如氧化物層），以使得通過散射層220將摻雜劑粒子注入到本體區(qū)11中。

在圖5a中，參考字符12'表示第一摻雜類型的摻雜劑粒子被注入到其中的區(qū)。除了注入摻雜劑粒子之外，形成源極區(qū)12包括電激活所注入的摻雜劑粒子的退火過程。例如，從850°c和950°c之間的范圍選擇該退火過程中的溫度，并且從30分鐘到2個(gè)小時(shí)之間的范圍選擇持續(xù)時(shí)間。根據(jù)一個(gè)示例，激活源極區(qū)12的摻雜劑原子的退火過程是激活本體區(qū)11的摻雜劑原子的前一退火過程的附加。在形成源極區(qū)12之前形成本體區(qū)11可包括使用與圖5a中示出的相同的注入掩膜210來注入摻雜劑原子以及退火過程。該退火過程被選取以使得它不僅激活所注入的摻雜劑原子而且還將摻雜劑原子沿橫向方向擴(kuò)散到注入掩膜210下面。

參見圖5c，該方法還包括在源極區(qū)12下方形成低阻區(qū)13，如從第一表面101來看。形成低阻區(qū)13包括經(jīng)由第一表面101將第二摻雜類型的摻雜劑粒子注入到本體區(qū)11中。注入這些第二摻雜類型的摻雜劑粒子包括使用注入掩膜210以及至少形成在該注入掩膜210的側(cè)壁上的間隔部230。在圖5c中，d表示分別鄰近第一表面101或散射層221的區(qū)中的間隔部130的厚度。例如，從100納米和500納米之間的范圍（特別地在200納米和400納米之間的范圍）選擇間隔部厚度。

選擇此注入過程中的注入能量以使得第二摻雜類型的摻雜粒子比第一摻雜類型的摻雜劑粒子更深地注入到半導(dǎo)體本體100中。除了注入摻雜劑粒子之外，形成低阻區(qū)13包括電激活所注入的摻雜劑粒子的退火過程。例如，從在850°c和950°c之間的范圍選擇該退火過程中的溫度，并且從在30分鐘到2個(gè)小時(shí)之間的范圍選擇持續(xù)時(shí)間。該退火過程是上文提到的激活源極區(qū)12的摻雜劑原子的退火過程的附加。

例如，形成源極區(qū)12的第一摻雜類型的摻雜劑粒子包括砷離子和磷離子中的至少一個(gè)，并且可從在60kev和180kev之間的范圍選擇注入能量。形成低阻區(qū)的第二摻雜類型的摻雜劑粒子可包括硼離子。根據(jù)一個(gè)示例，選擇第二類型摻雜粒子的注入能量以使得這些摻雜粒子比第一摻雜類型粒子被注入得更深150nm，但是比第一摻雜類型粒子更深不多于500nm。

參考圖5d，該方法還包括形成與源極區(qū)12和低阻區(qū)13接觸的源極電極31。形成源極電極31可包括將溝槽蝕刻到第一表面101中以及在該溝槽中形成源電極31。該源電極31可包括常規(guī)的源電極材料，諸如例如金屬或高摻雜多晶半導(dǎo)體材料（諸如多晶硅）。

圖5c中示出的間隔部230防止第二摻雜類型的摻雜劑粒子被注入到太靠近注入掩膜邊緣211的本體區(qū)11中。在本文下面更詳細(xì)地解釋使用這樣的間隔部230的原因?？梢允褂酶鞣N類型的間隔部。圖6a-6b以及圖7a-7b示出如何產(chǎn)生間隔部230的兩種不同方法。

根據(jù)圖6a-6b中示出的一個(gè)示例，形成間隔部230包括在半導(dǎo)體本體100的第一表面101和注入掩膜210上形成一個(gè)層230'，以及蝕刻該層230'，以便保持層230'僅沿著注入掩膜210的邊緣211，在那里其形成間隔部。例如，層230'是氧化物層并且形成層230'包括熱氧化和沉積過程之一。例如，蝕刻過程是各向異性蝕刻過程。在該過程中形成的間隔部230可以被稱為氧化物間隔部。

根據(jù)圖7a-7b中示出的另一示例，形成間隔部230包括在半導(dǎo)體本體100的第一表面101和注入掩膜210上形成抗蝕劑層230'，以及構(gòu)造該抗蝕劑層230'，以使得在與注入掩膜210的邊緣211間隔開的抗蝕劑層中存在開口232?？刮g劑層230的在注入掩膜210的開口和邊緣之間的區(qū)形成間隔部231。在抗蝕劑層230中形成開口可包括常規(guī)的過程，在其中使用掩膜240將抗蝕劑層230選擇性地暴露于光、顯影、以及蝕刻。在該過程中形成的間隔部230可以被稱為抗蝕劑間隔部。

參考圖5a并且如上文解釋的，注入掩膜210可包括柵極電極21和柵極電介質(zhì)22?？蛇x地，可以在注入過程之前將絕緣層（諸如氧化物層）形成在柵極電極21上。然而，沒有在圖5a中示出這樣的絕緣層。如果存在這樣的絕緣層，則在這樣的絕緣層上形成圖5c中示出的間隔部230。

根據(jù)圖8a-8b中示出的另一示例，在參考圖5a和5c解釋的注入過程之后形成柵極電極21和柵極電介質(zhì)22。在這種情況下，如圖6a中所示，在這些注入過程之后移除注入掩膜210。然后在第一表面101的以前被注入掩膜210覆蓋的那些區(qū)上形成柵極電介質(zhì)22和柵極電極21。圖8b中示出在形成柵極電極21和柵極電介質(zhì)22之后的晶體管單元。一般來說，在注入過程中使用的注入掩膜210可以是適合于防止離子被注入到半導(dǎo)體本體100的被注入掩膜覆蓋的那些區(qū)中同時(shí)使得可能將離子被注入到不被注入掩膜覆蓋的那些區(qū)中的任何類型的所構(gòu)造的層或?qū)硬贾?。例如，圖6a中示出的注入掩膜610（其不是柵極電極）可以是硬掩膜或任何其他類型的注入掩膜。

圖5a和5b僅示出用于形成源極區(qū)12的一個(gè)注入過程。如所解釋的，在該注入過程中，注入矢量i的橫向分量ix基本上垂直于注入掩膜210的邊緣211。通過這樣，一些摻雜劑原子被沿著邊緣211注入到注入掩膜下面的本體區(qū)11中。盡管在圖5a和5b中僅示出一個(gè)注入過程，但是形成源極區(qū)12可包括兩個(gè)或更多傾斜注入過程，其中該數(shù)目取決于晶體管單元的具體類型或布局。

參見圖9a-9b，其示出半導(dǎo)體本體100的一個(gè)截面的頂視圖，在條帶單元中形成源極區(qū)可包括雙重（雙模式）傾斜注入過程。在這種情況下，注入掩膜210在本體區(qū)11之上限定伸長(zhǎng)的開口，并且包括兩個(gè)伸長(zhǎng)且基本平行的邊緣2111、2112。在圖9a中示出的第一傾斜注入中，注入矢量使得橫向分量ix基本上垂直于第一邊緣2111且指向第一邊緣2111，以便將摻雜劑原子注入到第一邊緣2111下面的本體區(qū)11中。在圖9b中示出的第二傾斜注入中，注入矢量使得橫向分量i-x基本上垂直于第二邊緣2112且指向第二邊緣2112，以便將摻雜劑原子注入到第二邊緣2112下面的本體區(qū)11中。

參考圖10a-10d，其示出半導(dǎo)體本體100的一個(gè)截面的頂視圖，在多邊形單元中形成源極區(qū)可包括多于兩個(gè)傾斜注入，其中注入的次數(shù)由晶體管單元的多邊形形式來限定，并且更具體的由多邊形所具有的側(cè)邊數(shù)目來限定。注入掩膜210包括限定源極區(qū)（以及本體區(qū)，如果同一掩膜被用于形成本體區(qū)和源極區(qū)二者的話）的多邊形形狀的開口。如果多邊形是長(zhǎng)方形，則注入掩膜包括具有四個(gè)邊緣2111、2112、2113和2114的長(zhǎng)方形開口，如圖10a-10d中所示，為了將摻雜劑原子注入到這些邊緣2111-2114中的每一個(gè)下面的本體區(qū)11中，注入過程包括四個(gè)傾斜注入。在圖10a中示出的第一傾斜注入中，注入矢量使得橫向分量i-x基本上垂直于第一邊緣2111且指向第一邊緣2111；在圖10b中示出的第二傾斜注入中，注入矢量使得橫向分量ix基本上垂直于第二邊緣2112且指向第二邊緣2112；在圖10c中示出的第三傾斜注入中，注入矢量使得橫向分量i-y基本上垂直于第三邊緣2113且指向第三邊緣2113；在圖10d中示出的第四傾斜注入中，注入矢量使得橫向分量iy基本上垂直于第四邊緣2114且指向第四邊緣2114。在六邊形晶體管單元中形成源極區(qū)12可包括六個(gè)傾斜注入，以此類推。

通過參考圖5a-5d解釋的方法形成源極區(qū)12和低阻區(qū)13得到晶體管器件的明確定義的閾值電壓和魯棒的雙極結(jié)型晶體管。下面參考圖11和12來解釋這一點(diǎn)。

圖11是基于根據(jù)常規(guī)方法產(chǎn)生的多個(gè)樣品晶體管以及根據(jù)圖5a-5d中示出的方法產(chǎn)生的多個(gè)樣品晶體管器件的參數(shù)。根據(jù)圖5a-5d的方法在下文中被稱為“傾斜的注入過程”。“常規(guī)方法”與圖5a-5d中示出的方法的不同之處在于以零傾斜（即以α=0）來注入以形成源極區(qū)的第一摻雜類型的摻雜劑粒子。根據(jù)傾斜注入過程產(chǎn)生的樣品是使用相同傾斜角產(chǎn)生的。具體來說，在該示例中傾斜角是α=30°。在常規(guī)方法和傾斜注入過程中其他參數(shù)（諸如本體區(qū)11和漂移區(qū)14的摻雜濃度、以及用于產(chǎn)生源極區(qū)12和低阻區(qū)13的注入過程中的注入劑量和注入能量）是相同的。

在傾斜注入過程和常規(guī)過程中有差異的參數(shù)是間隔部的厚度d。按照多個(gè)不同間隔部厚度d中的每一個(gè)，根據(jù)傾斜注入過程和常規(guī)過程產(chǎn)生多個(gè)晶體管器件。測(cè)量每個(gè)晶體管的閾值電壓。對(duì)于在相同條件下產(chǎn)生的每一組晶體管，計(jì)算最大閾值電壓vth-max與最小閾值電壓vth-min之間的差δvth=vth-max-vth-min。該差在下文中被稱為閾值電壓的變化?！霸谙嗤瑮l件下產(chǎn)生的晶體管組”是在相同厚度和相同源極注入類型下產(chǎn)生的一組晶體管，即傾斜注入過程或常規(guī)過程。圖11中的曲線301表示在根據(jù)常規(guī)方法產(chǎn)生的樣品的厚度d上的閾值電壓的變化，并且曲線302表示在根據(jù)傾斜注入方法產(chǎn)生的樣品的厚度d上的閾值電壓的變化。

為了獲得圖11中示出的曲線，使用間隔部230的n=10個(gè)不同厚度d產(chǎn)生樣品晶體管器件。圖11中示出的三角形符號(hào)圖示針對(duì)根據(jù)常規(guī)方法處理的樣品而獲得的閾值電壓的變化δvth，并且圖11中示出的圓圈符號(hào)圖示根據(jù)傾斜注入方法處理的樣品而獲得的閾值電壓的變化δvth。曲線301是基于由圖11中示出的三角形符號(hào)表示的值而計(jì)算的趨勢(shì)線，并且曲線302是基于由圖11中示出的圓圈符號(hào)表示的值而計(jì)算的趨勢(shì)線。在圖11中示出的圖示中，厚度d在d軸上從左到右增大，以使得的d1>d2>d3。例如，d1=500納米（nm），d2=350nm，并且d3=300nm。

如可以從圖11中的曲線301看到的，在常規(guī)方法中閾值電壓的變化δvth隨著間隔部d的厚度d的減小而增大?？梢詤⒖紙D5c來解釋這一點(diǎn)，圖5c示出使用注入掩膜230來注入第二摻雜類型的摻雜劑粒子。以比第一摻雜類型的摻雜劑粒子更高的能量來注入第二摻雜類型的這些摻雜劑粒子。在該注入過程中，摻雜劑粒子不僅在本體區(qū)11的垂直方向z上移動(dòng)，而且因?yàn)榕c半導(dǎo)體本體100的晶格中原子的碰撞還在第一橫向方向x上移動(dòng)。從根本上說，第二摻雜類型的摻雜劑粒子的可在橫向方向x上移動(dòng)的距離隨著注入能量的增加而增大。如果僅使用注入掩膜210而不使用間隔部230來注入第二摻雜類型的摻雜劑粒子，則在橫向方向x上第二摻雜類型的摻雜劑粒子將在注入掩膜210下面比第一摻雜類型的摻雜粒子行進(jìn)地更遠(yuǎn)。這是因?yàn)橐员鹊诙诫s類型的粒子更低的注入能量來注入第一摻雜類型的摻雜粒子。因此沒有間隔部的注入過程將導(dǎo)致在本體區(qū)11的截面111（參見圖5c）中大量第二摻雜類型的摻雜粒子。本體區(qū)11的該截面111是源極區(qū)12和漂移區(qū)14之間的截面。如果第二注入過程的摻雜劑粒子最終到了該截面111中，則它們影響閾值電壓vth。因此，可由制造過程的不可避免的過程變化引起的間隔部厚度d的變化可能導(dǎo)致閾值電壓vth的顯著變化。特別地，如可以從圖11中的曲線301看到的，閾值電壓的變化δvth會(huì)隨著厚度d減小而增大。這是因?yàn)閷?duì)于小的d值來說間隔部厚度d的相對(duì)小的變化對(duì)閾值電壓具有大的影響。對(duì)于大的d來說，該變化（例如歸因于過程中重疊誤差）不會(huì)過多影響閾值電壓vth，以使得結(jié)果得到的變量δvth受控于不同于間隔部厚度d的其他過程容差。

如可以從圖11中的曲線301看到的，隨著間隔部厚度d減小，閾值電壓vth的變化δvth的增大比常規(guī)方法中的更小。甚至在低水平厚度d處，在由傾斜注入過程得到的半導(dǎo)體器件中的閾值電壓vth的變化δvth相比在由常規(guī)過程得到的器件中的情況更小。對(duì)于此的可能的解釋是，通過傾斜注入，第一摻雜類型的更多摻雜劑粒子最終到了柵極電極21下面，然而第二摻雜類型的摻雜劑粒子在橫向方向x上不一定比在常規(guī)方法中移動(dòng)地更遠(yuǎn)。然而，在柵極電極21下面的較高數(shù)量的第一摻雜類型的摻雜劑粒子具有一種吸除效應(yīng)，它吸除第二摻雜類型的摻雜劑粒子，否則該第二摻雜類型的摻雜劑粒子可能最終到了截面111中，在那里它們可能影響閾值電壓vth。因此，即使在與常規(guī)方法相同的間隔部厚度d的情況下，第二摻雜類型的更少的摻雜劑粒子最終到了本體區(qū)的區(qū)111中。如可以從圖11看到的，減小處于d2和d1之間的某一范圍中的厚度d未顯著影響閾值電壓的變化δvth。因此，針對(duì)制造過程中該厚度d的變化而言該方法是魯棒的。

此外，參考圖12，bjt的魯棒性會(huì)隨著厚度d的減小而增大。當(dāng)厚度d減小時(shí)，低阻區(qū)13沿著源極區(qū)12的總長(zhǎng)度會(huì)增大。該低阻區(qū)13沿著源極區(qū)12延伸地越遠(yuǎn)，由圖4中的電阻器表示的電阻就越低，并且針對(duì)可能引起本體區(qū)11中電荷載流子對(duì)的生成的情況而言該器件會(huì)越魯棒。通過評(píng)估多個(gè)樣品晶體管器件來評(píng)估bjt的魯棒性。具體來說，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)注入方法來產(chǎn)生兩組樣品晶體管器件，第一組以間隔部厚度d1，并且第二組以更大的間隔部厚度d2。根據(jù)傾斜的注入方法以間隔部厚度d3來產(chǎn)生第三組，其中d1>d2>d3。在圖11中示出這些樣品晶體管器件的閾值電壓的變化δvth。通過在斷開狀態(tài)操作它們，在漏極節(jié)點(diǎn)d和源極節(jié)點(diǎn)s之間施加漏-源電壓，通過將適合于生成電荷載流子對(duì)的粒子輻射到器件中，以及通過確定故障率來評(píng)估樣品晶體管器件。根據(jù)一個(gè)示例，粒子是質(zhì)子。圖12示出在歸一化的漏-源電壓vds/vnom上的故障率，在這里vds是故障發(fā)生時(shí)的漏-源電壓，并且vnom是額定電壓阻斷能力。

如可以從圖12看到的，在每一組中，故障率隨著漏-源電壓的增大而增大。此外，在給定漏-源電壓vds處，間隔部厚度越小，故障率越低。因此，通過在傾斜制造過程中降低間隔部厚度，可以增大bjt的魯棒性。然而，如可以從圖11中看到的，這樣的減小不會(huì)增大閾值電壓的變化。

通過傾斜注入方法，可以產(chǎn)生比常規(guī)方法重疊更多柵極電極21的源極區(qū)12。參考圖13來解釋這一點(diǎn)，圖13示出柵極電極21、柵極電介質(zhì)22、源極區(qū)12、本體區(qū)11和低阻區(qū)13的放大視圖。源極區(qū)12和柵極電極21之間的重疊是在橫向方向x上源極區(qū)11在柵極電極21下面延伸了多遠(yuǎn)的一個(gè)度量。參考圖13，這樣的重疊可以被限定為沿著第一表面101在pn結(jié)合柵極電極21的邊緣之間的距離dgs。在圖13中，垂直線601指示柵極電極21的邊緣的水平位置，并且垂直線602指示pn結(jié)的水平位置。“pn結(jié)”分別是源極區(qū)12和本體區(qū)11與低阻區(qū)之間的pn結(jié)。在pn結(jié)處，第一類型摻雜劑（源極區(qū)11的摻雜劑）的摻雜濃度基本上等于第二類型摻雜劑（本體區(qū)12和低阻區(qū)13的摻雜劑）的摻雜濃度。柵極電極21的“邊緣”使邊緣電極在橫向方向x上終止（換言之，該邊緣是柵極電極21的在橫向方向上最靠近源極電極31的那部分）。重疊dgs是垂直線601和602之間的距離。

從根本上來說，重疊dgs隨著傾斜角增大而增大。根據(jù)一個(gè)示例，重疊大于70納米（nm）或甚至大于100納米（nm）。歸因于該更大的重疊dgs，與常規(guī)方法相比，在不使閾值電壓穩(wěn)定性降級(jí)的情況下，可以利用比常規(guī)方法更高的摻雜濃度來直接在柵極電極21的邊緣下面產(chǎn)生低阻區(qū)13。柵極電極下面的低阻區(qū)13的該高摻雜濃度會(huì)增大bjt的魯棒性。根據(jù)一個(gè)示例，在柵極電極21的邊緣下面的低阻區(qū)13的至少一部分具有比1e19cm^-3更高（特別地比3e19cm^-3更高）的摻雜濃度。也就是說，沿著線601在低阻區(qū)13得到的摻雜輪廓具有比1e19cm^-3更高的最大摻雜濃度。

可以以常規(guī)方式產(chǎn)生以圖5a-5d中示出的方法為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體本體。在圖14a-14b中示出用于產(chǎn)生具有多個(gè)補(bǔ)償區(qū)17的半導(dǎo)體本體100的一種方法。參考圖14a，該方法可包括提供襯底150以及在襯底150上形成多個(gè)外延層1401-140n。在每個(gè)外延層中，第二摻雜類型的摻雜劑粒子可以被注入和/或擴(kuò)散。在圖14a中用17'來標(biāo)記在其中注入這些摻雜劑粒子的區(qū)。在退火過程中，注入到外延層1401-140n中的摻雜粒子更深地?cái)U(kuò)散到外延層中以形成連續(xù)補(bǔ)償區(qū)17?？梢岳门c完成的晶體管器件中的漂移區(qū)14的摻雜濃度對(duì)應(yīng)的基本摻雜來產(chǎn)生外延層1401-140n，并且半導(dǎo)體襯底150可在已完成的晶體管器件中形成漏極區(qū)15?？稍谛纬裳a(bǔ)償區(qū)17之后在注入和/或擴(kuò)散過程中形成本體區(qū)11。

圖15a-15b示出用于產(chǎn)生具有多個(gè)補(bǔ)償區(qū)17的半導(dǎo)體本體100的另一方法。圖15a-15b中示出的方法與圖14a-14b中示出的方法的不同之處在于外延層1401-140n是未摻雜的（無摻雜的，本征的）層，并且除了第二摻雜類型的摻雜劑粒子之外，還注入了第一摻雜的摻雜劑粒子。在圖15a中利用14'來標(biāo)記在其中注入第一摻雜類型的摻雜劑粒子的區(qū)。在上文解釋的退火過程中，第一摻雜類型的摻雜粒子和第二摻雜的摻雜粒子更深的擴(kuò)散到外延層中，其中第二摻雜類型的摻雜粒子形成連續(xù)補(bǔ)償區(qū)17，并且第一摻雜類型的摻雜粒子形成鄰近補(bǔ)償區(qū)17的連續(xù)漂移區(qū)14,。根據(jù)一個(gè)示例，在最低外延層（其是靠近襯底的層1401）中，未形成補(bǔ)償區(qū)。在這種情況下，可利用第一摻雜類型的基本摻雜來形成該最低層1401，使得該層1401在已完成的器件中形成漂移區(qū)14的一部分。