半导体器件及有与背面电极直接邻接区的rc-igbt的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]RC-1GBT (反向导电绝缘栅双极晶体管)单片地集成IGBT和自振荡二极管，当RC-1GBT是正向偏压时，RC-1GBT作为能够在接通和切断在集电极和发射极端子之间的第一方向上流动的电流的电子开关是有效的，其中电流遭受施加给栅极端子和电容性地控制晶体管沟道的栅电势。只要通过晶体管沟道的单极电子电流低于阈值，则RC-1GBT处于晶体管模式，超过所述阈值，沿着P型阳极区跨越Pn结的电压降是足够高的，使得阳极区开始注入空穴到漂移层中，且双极电流以IGBT模式流动。当RC-1GBT是反向偏压时，RC-1GBT以二极管或反向导电模式操作并传导电流与第一方向相反地流动，而不管栅电势。
[0002]典型地，改善多模半导体器件(例如RC-1GBT)的一个模式的特性不利地影响了另一个模式。期望改善多模半导体器件的器件特性而对其它的器件特性具有较小的不利影响。
【发明内容】
[0003]根据一个实施例，半导体器件包括在半导体主体中的第一导电类型的漂移区。可控单元被配置以在第一状态中形成与漂移区连接的导电沟道。第一导电类型的第一区以及互补第二导电类型的第二区和第三区分别形成在漂移区和背面电极之间。第一、第二和第三区直接邻接背面电极。第三区相比于第二区更大且具有较低的平均发射极效率。
[0004]根据另一个实施例，反向导电绝缘栅双极晶体管包括在半导体主体中的第一导电类型的漂移区。可控单元被配置以在第一状态中形成与漂移区连接的导电沟道。第一导电类型的第一区以及互补第二导电类型的第二区和第三区分别在漂移区和背面电极之间。第一、第二和第三区直接邻接背面电极。第三区比第二区更大且包括至少一个净杂质剂量至多是第二区的75%的第一区段。
[0005]根据进一步的实施例，一种制造半导体器件的方法包括在半导体衬底的背表面上形成第一注入掩模，其中第一注入掩模在第一区域中没有开口且在第一区域之外包括开口。第一导电类型的杂质被穿过第一注入掩模注入到半导体衬底的基底层中，其中该基底层直接邻接背表面，且其中第一导电类型的第一区形成在基底层中。第二注入掩模形成在背表面上，其中在第一区域中第二注入掩模中的开口的面积分数小于第一区域之外的。互补第二导电类型的杂质穿过第二注入掩模注入到基底层中，以形成第一区域之外的第二导电类型的分离第一区的第二区，和在第一区域内的第二导电类型的连续的第三区，第三区的平均注入剂量小于第二区。
[0006]根据另一个实施例，一种制造半导体器件的方法包括在半导体衬底的背表面上形成第一注入掩模，其中第一注入掩模在第一区域中没有开口且在第一区域之外的第二区域中包括开口。第一导电类型的杂质穿过第一注入掩模注入到半导体衬底的直接邻接背表面的基底层中，以在基底层中形成第一导电类型的第一区。在第一区域中没有开口的第二注入掩模形成在背表面上。互补第二导电类型的杂质穿过第二注入掩模注入到基底层中，以形成在第二区域内的第二导电类型的分离第一区的第二区。在具有第一区域和第二区域中暴露的背表面的情况下，第二导电类型的杂质被注入。
[0007]在阅读下面的详细描述和查看附图后，本领域技术人员将认识到附加的特征和优点。
【附图说明】
[0008]附图被包括以提供对本发明的进一步理解并被并入本说明书中并组成本说明书的一部分。附图图示了本发明的实施例并与描述一起用来解释本发明的原理。通过参考下面详细的描述，本发明的其它实施例和预期的优点将容易被领会，因为他们变得更好理解。
[0009]图1A是根据一个实施例的反向导电半导体器件的一部分的横截面示意图，该实施例提供平均净杂质剂量小于发射极层的第二区中的平均净杂质剂量的第三区。
[0010]图1B是根据提供低掺杂第三区和场停止层的实施例的半导体衬底的一部分的横截面示意图。
[0011]图2A是根据提供具有不同掺杂部分的第三区的实施例的反向导电半导体器件的一部分的横截面不意图。
[0012]图2B是根据提供与发射极层隔开的场停止层的实施例的反向导电半导体器件的一部分的横截面不意图。
[0013]图3A是根据提供在条形第一区的纵向投影中的低掺杂区段的实施例的反向导电半导体器件的一部分的水平横截面示意图。
[0014]图3B是根据提供与第一区隔开的低掺杂区段的实施例的反向导电半导体器件的一部分的水平横截面图。
[0015]图3C是根据提供宽于重掺杂区段的较低掺杂区段的实施例的反向导电半导体器件的一部分的水平横截面示意图。
[0016]图4A是根据提供直接邻接第三区的场停止区的实施例的反向导电半导体器件的一部分的横截面不意图。
[0017]图4B是根据提供在第一区域有增强的杂质剂量的场停止层的实施例的反向导电半导体器件的一部分的横截面示意图。
[0018]图5是根据另一个实施例的沟槽-栅RC-1GBT的一部分的横截面示意图。
[0019]图6A是半导体衬底的一部分的横截面示意图，其用于图示根据提供非掩模注入的实施例的制造反向导电半导体器件的方法的步骤。
[0020]图6B示出了在背表面上使用第一注入掩模的第一掩模注入期间图6A的半导体衬底部分。
[0021]图6C示出了在背表面上使用第二注入掩模的第二掩模注入期间图6B的半导体衬底部分。
[0022]图7A是半导体衬底的一部分的横截面示意图，其用于图示根据在背表面上使用第一注入掩模的第一掩模注入期间没有非掩模相反注入的另一个实施例的制造反向导电半导体器件的方法。
[0023]图7B是在使用第一区域中具有开口的第二注入掩模的第二掩模注入期间图7A的半导体衬底部分的横截面示意图。
[0024]图8A是图示根据又另一个实施例的制造半导体器件的方法的简化流程图。
[0025]图SB是图示根据具有在背面处跟随掩模注入的非掩模注入的实施例的制造半导体器件的方法的简化流程图。
【具体实施方式】
[0026]在下面的详细描述中，参考附图，附图形成描述的一部分并其中通过图示具体实施例的方式示出，在该具体实施例中可实践本发明。将理解的是，其它实施例也可被使用且可以做出结构或逻辑的改变而不脱离本发明的范围。例如，对于一个实施例图示或描述的特征能够用在其它实施例上或结合其它实施例使用以产生又另一个实施例。意图的是，本发明包括这样的修改或变化。使用具体语言描述示例，其不应该被解释为对所附权利要求的范围限制。附图不是按分数缩放的而仅仅是为了图示的目的。为了清楚，如果不是另有规定，则同样的元件在不同的附图中已经由对应的参考标记指定。
[0027]术语“有”、“含有”、“包括”、“包含”等是开放的，且术语指示存在所陈述的结构、元件或特征但不排除附加的元件或特征。冠词“一”，、“一个”和“该”意图包括复数以及单数，除非上下文另有清楚指不。
[0028]术语“电连接”描述电连接元件之间永久的低欧姆连接，例如连接元件之间的直接接触或通过金属和/或高掺杂半导体的低欧姆连接。术语“电耦合”包括一个或多个适于信号传输的介于中间的元件可被提供在电耦合元件之间，例如可控制的元件临时以第一状态提供低欧姆连接并以第二状态提供高欧姆电退耦。
[0029]附图通过指示紧挨掺杂类型“η”或“p”的或“ + ”图示相对的掺杂浓度。例如“η_”意味着相比于“η”掺杂区域的掺杂浓度较低的掺杂浓度，同时“η+”掺杂区域相比于“η”掺杂区域具有较高的掺杂浓度。相同相对掺杂浓度的掺杂区域并不是必须具有相同的绝对掺杂浓度。例如，两个不同的“η”掺杂区域可具有相同或不同绝对掺杂浓度。
[0030]附图1A提及反向导电半导体器件500，例如RC-1GBT或包括RC-1GBT的另一个半导体器件。
[0031]单晶半导体材料(例如硅(Si)、碳化硅(SiC)、锗(Ge)、锗化硅晶体(SiGe)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)或另一个AmBv半导体)形成具有前表面101以及平行于前表面101的大体上平面的背表面102的半导体主体100，所述前表面101可以是近似平面的或可以由通过共面表面部分横跨的平面定义。
[0032]第一和背表面101、102之间的最小距离依赖于为半导体器件500规定的电压阻断能力。例如，对于针对大约1200V的阻断电压规定的半导体器件，前表面和背表面101、102之间的距离可以是在90微米-200微米的范围内。其它涉及有较高阻断能力的半导体器件的实施例可提供具有数百微米厚的