具有平滑化的栅极-漏极电容曲线的功率半导体元件的制作方法

本发明涉及一种半导体元件、尤其是功率半导体元件，尤其是涉及一种具有平滑化的栅极-漏极电容曲线的功率finmosfet。

背景技术：

1、功率晶体管、例如功率mosfet（英语：metal-oxide-semiconductor field-effecttransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管）是已知的并且被设计为用于处理电子电路中的高功率。在这种情况下，基于碳化硅（sic）的功率finfet或功率finmosfet代表一种被开发用于半导体行业中的功率开关的特殊类型的功率mosfet。这些元件具有鳍结构，该鳍结构用于提供尽可能高的通道密度并且用于实现最小的导通电阻（on-widerstand）。

2、已知的功率finmosfet可以具有jfet结构，该jfet结构包括高p型掺杂植入部和位于其间的n型掺杂区域，所述jfet结构用于尤其是在高的漏极电压情况下保护栅极氧化物免受过高的电场的影响。这防止栅极氧化物被损坏和出现栅极氧化物的击穿。此外，jfet区域限制在短路时流过的电流。由于在功率finmosfet中为此设置的p型掺杂区域直接布置在位于沟槽中的栅极电极之下，并且与传统的沟槽mosfet（tmosfet）相比，jfet由此可以被设计得更窄，因此在jfet被清空并且在此耗尽区在jfet的n型掺杂区域的整个宽度上延伸时的漏极电压比传统的tmosfet中的漏极电压更小，并且栅极-漏极电容会突然下降至明显更小的值。

3、已知的功率finmosfet在这种情况下可以具有所谓的“急跳（snappy）”行为，该行为涉及一种特殊类型的开关行为，该开关行为可以导致不希望的现象“寄生导通（parasitic turn-on）”。这例如可以在功率finmosfet被快速导通时、例如当栅极电压在短时间内急剧上升时出现。在这样的情况下，急跳行为可能导致mosfet最初比预期地更快导通，随后电流强度在所述mosfet稳定之前下降。

4、为了确保功率finmosfet的正常且可靠的功能所希望的是，尽可能地防止或降低急跳行为以及与之相关的寄生导通。

技术实现思路

1、在第一方面，本发明涉及一种半导体元件，尤其是一种功率半导体元件，优选为一种功率finmosfet，该半导体元件具有晶圆基底和被加工在该晶圆基底上的已结构化的晶圆表面，该晶圆表面具有单元区域（zellenfeld）、构造在所述单元区域中并具有位于其间的沟槽的鳍结构以及植入到沟槽中的屏蔽结构，所述屏蔽结构尤其用于提供jfet结构，其中，所述鳍结构在晶圆表面中形成单元区域中的各个单元的台面宽度的拟连续体。

2、通过对单元区域根据本发明的构造实现了对半导体元件的栅极-漏极电容曲线平滑化。尤其是，通过提供台面宽度的拟连续体，改变了被引入的jfet屏蔽结构的宽度，该宽度确定了在栅极-漏极电容突然下降时的电压。通过对栅极-漏极电容曲线的平滑化，减少了半导体元件的不希望的急跳行为。此外，该半导体元件具有更好的emv特性并且更不易发生寄生导通。

3、台面宽度的拟连续体在本发明中理解为台面宽度在单元区域上的分布，该分布接近于连续的台面宽度分布但具有中断或不连续之处，并且尤其具有台面宽度的阶梯状变化。

4、晶圆基底在这种情况下能够以本身已知的方式被加工用于构造所需的已结构化的晶圆表面。这尤其可以包括以下步骤：晶圆基底的清洁、外延层的生长、用于制造绝缘层或栅极氧化层的热氧化、用于产生所希望的结构的蚀刻、用于蚀刻和/或掺杂被光刻地结构化的区域的光刻、例如通过离子植入或扩散而进行的掺杂、各种层（例如作为触点或导体迹线的金属层）的沉积、和/或尤其借助化学机械抛光而进行的平面化。

5、可以有利地通过将p型掺杂剂引入鳍结构的各个鳍之间的沟槽中来构造所植入的尤其用于提供jfet结构的屏蔽结构。对应的屏蔽结构或者jfet结构的宽度优选通过形成单元的各个鳍的台面的宽度被限定。

6、在一种优选实施方式中，单元区域中的台面宽度的拟连续体通过提供被相应构造的沟槽掩模并且随后对沟槽进行蚀刻而实现。有利地，台面宽度以及由此产生的鳍结构可以借助沟槽掩模光刻地被限定。台面宽度的在单元区域上的根据本发明的分布和/或权重在这种情况下可以通过对沟槽掩模的相应地构型而简单且低成本地实现。

7、单元区域中的各个单元的台面宽度优选被阶梯状地不同地构造。在此，各个单元优选具有预限定的台面宽度，这些台面宽度彼此呈阶梯状地有所区别。在各个台面值之间的阶梯或者阶梯宽度在此优选为50nm或100nm。单元的各个台面宽度处于被预限定的范围或者区间内，优选从1000nm至1500nm，进一步优选从1100nm至1400nm。

8、单元区域的单元优选包括分别具有相同的台面宽度的多个单元。这些单元有利地至少包括第一、第二和第三预限定台面宽度的单元。这些单元在此可以包括分别具有预限定的台面宽度的其他单元。在一种优选实施方式中，单元区域的单元分别包括具有1100nm第一台面宽度的单元、具有1150nm第二台面宽度的单元、具有1200nm第三台面宽度的单元、具有1300nm第四台面宽度的单元和具有1400nm第五台面宽度的单元。

9、在一种优选实施方式中，单元区域的单元的间距是恒定的。这可以通过相应地构造配属于所述单元的各个台面的沟槽来实现。

10、在一种替代实施方式中，单元区域的单元尤其可以沿着沟槽具有变化的间距或者变化的沟槽宽度。优选地，单元区域的单元的台面宽度和/或沟槽宽度可以被如此构造，使得所述台面宽度和/或沟槽宽度沿着沟槽的走向连续地或阶梯状地改变。

11、在一种优选实施方式中，单元区域对分别具有相同的预限定的台面宽度的单元具有均匀的数量权重。这意味着，单元区域中分别具有第一、第二、第三以及可能的另外的台面宽度的单元，就这些单元在单元区域中的数量而言被选择为均匀分布。

12、在另一种优选实施方式中，单元区域对分别具有相同的预限定的台面宽度的单元具有不均匀的数量权重。

13、单元区域中对分别具有相同的台面宽度的单元的不均匀的数量权重或者分布，优选通过幂定律“nf”来确定。在这种情况下，“n”是从宽的台面宽度开始的从“1”向上计数的自然数，因子“f”是权重系数。例如，f=4导致以下所产生的对被预限定的台面宽度的单元的权重或者分布：14=1个宽度为1400nm的单元，24=16个宽度为1300nm的单元，34=81个宽度为1200nm的单元，44=256个宽度为1150nm的单元，和54=625个宽度为1100nm的单元。在该实施例中，单元区域可以由979个具有五种不同的台面宽度的优选为条状的鳍构成，所述台面宽度尤其包括1100nm、1150nm、1200nm、1300nm和1400nm。

14、替代地，单元区域中对不同的台面宽度的权重优选可以通过幂定律n0×fn来确定。在这种情况下，“n”是从较宽的台面宽度开始的从“0”（零）向上计数的整数。“n0”和“f”是权重系数。例如，可以通过n0=3且f=4得到总计1023个单元，具有如下分布：3个1400nm、12个1300nm、48个1200nm、192个1150nm和768个1100nm。

15、在一种优选实施方式中，具有较宽的台面宽度的单元优选均匀地布置在具有较窄的台面宽度的单元之间。这对于半导体元件中的电流分布和/或温度分布是特别有利的。替代地也可以存在各个单元的其他布置，其中，可以针对性地使半导体元件中的电流分布和/或温度分布均匀化。

16、该半导体元件优选基于碳化硅（sic）构造，但不限于该材料，而是也可以应用在其他的半导体材料、例如si、ge或具有较宽的带隙的材料例如gan上。