用于处理半导体晶片的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于处理半导体晶片的方法。
【背景技术】
[0002]当功率半导体组件的整流结例如pn结或肖特基结处于阻断状态时，功率半导体组件通常具有吸收反向电压的漂移区。该漂移区具有与功率半导体组件的期望的电压阻断能力相适应的厚度。也就是，功率半导体组件的电压阻断能力越高，漂移区的厚度越大并且漂移区的掺杂越低。就低切换振荡而言，漂移区的垂直掺杂分布的变化是有利的。具体而言，最期望如下分布:在整流结下方的一定深度中呈现局部最大值，之后掺杂浓度朝向场停止层持续减小。
[0003]然而，经济地制作具有预定义的掺杂分布的厚漂移区是具有挑战性的。从所需的注入或扩散深度的角度而言，向厚的半导体材料中注入或扩散电激活的掺杂剂几乎是不可实践的。一方面，外延生长厚的漂移区是耗时的，并且另一方面，控制外延工艺以便实现具有高阻断电压的功率半导体组件所需的掺杂剂浓度是困难的。在η掺杂的漂移区的情况下，可以使用福射引发施主(radiat1n-1nduced donor)。在利用例如质子的高能量粒子照射晶片以及后续的热工艺之后，跟随注入的损伤浓度分布而生成施主。对于单次注入而言，该分布呈现朝向注入的布拉格峰的持续增加。因而，常规的注入技术需要处于不同注入深度的布拉格峰，这意味着注入具有明显不同的注入能量的高能量粒子。这导致具有多个后续步骤的不期望的工艺，显著增加了工艺时间和错误的可能性。
[0004]因而，需要一种改进的方法，其可以被用于具有高阻断电压的功率半导体组件的制作，特别是具有在漂移区中具有局部最大值的掺杂浓度的功率半导体组件的制作。
【发明内容】
[0005]第一方面涉及一种用于处理半导体晶片的方法。在该方法中，提供磁性提拉法(Magnetic Czochralski)半导体晶片，该晶片具有第一侧和与第一侧相反的第二侧。该第一侧在第一垂直方向上远离第二侧而布置。将第一粒子经由第二侧注入到半导体晶片中，以在半导体晶片中形成晶体缺陷。该晶体缺陷在第一深度处具有最大缺陷浓度。在第一热工艺中对半导体晶片进行加热以形成辐射引发施主。选择用于注入粒子的注入能量和注入剂量，使得半导体晶片在第一热工艺之后具有布置在第二侧与第一深度之间的η掺杂半导体区域，并且使得η掺杂半导体区域在第一垂直方向上具有在第一深度与第二侧之间的净掺杂浓度的局部最大值和在第一深度与第一最大值之间的净掺杂浓度的局部最小值。
[0006]第二方面涉及一种用于处理半导体晶片的方法。在该方法中，提供具有第一侧和与第一侧相反的第二侧的半导体晶片。第一侧在第一垂直方向上远离第二侧而布置。将第一粒子经由第二侧注入到半导体晶片中以在半导体晶片中形成晶体缺陷。晶体缺陷在第一深度处具有最大缺陷浓度。在第一热工艺中对半导体组件晶片进行加热以形成辐射引发施主。在第一热工艺之前或之后，将对辐射引发施主的形成起到抑制作用的第二粒子引入到半导体晶片中。选择起抑制作用的第二粒子的浓度分布、照射剂量和第一深度，使得半导体晶片在第一热工艺之后具有布置在第二侧与第一深度之间的η掺杂半导体区域，并且使得η掺杂半导体区域在第一垂直方向上具有在第一深度与第二侧之间的净掺杂浓度的局部最大值和在第一深度与第一最大值之间的净掺杂浓度的局部最小值。
[0007]本领域技术人员在阅读下列详细描述和查看附图之后将认识到附加的特征和优势。
【附图说明】
[0008]下面参照附图更详细地说明本发明的示例性实施例。
[0009]图1A示出半导体晶片的横截面侧视图；
[0010]图1B示出图1A的半导体晶片的放大截面A ；
[0011]图2是示出在完成注入之后且在后续的第一热工艺之前的图1B的晶片的晶体损伤的浓度的示图；
[0012]图3是针对不同晶片类型示出在完成第一热工艺之后的图1B的晶片的掺杂分布的示图；
[0013]图4是针对不同照射剂量示出FZ晶片或常规CZ晶片的掺杂分布的示图；
[0014]图5是针对不同照射剂量示出MCZ晶片的掺杂分布的示图；
[0015]图6示出半导体晶片，其中起抑制作用的第二粒子被引入到与第二侧相邻的目标区域中，该起抑制作用的第二粒子抑制辐射引发施主的形成；
[0016]图7示出半导体晶片，其中氢原子作为起抑制作用的第二粒子被扩散到目标区域中；
[0017]图8示出半导体晶片，其中在等离子体沉积工艺中沉积氮化物层期间氢原子作为起抑制作用的第二粒子被扩散到目标区域中；
[0018]图9示出半导体晶片，其中氢阳离子被注入到目标区域中；
[0019]图10示出半导体晶片，其中氢阳离子被注入到与第二侧相邻的P掺杂层中；
[0020]图11是示出已被扩散到半导体中的起抑制作用的第二粒子的浓度的示图；
[0021]图12是示出已被注入到半导体中的起抑制作用的第二粒子的浓度的示图；
[0022]图13是示出其中已注入第一粒子和起抑制作用的第二粒子的半导体晶片的总施主浓度的示图；
[0023]图14是示出所提供的具有恒定P掺杂的半导体晶片的净掺杂浓度的示图；
[0024]图15是示出其中已注入第一粒子和起抑制作用的第二粒子的图14的P掺杂半导体晶片的总施主浓度的示图；
[0025]图16不出具有裸露区域的半导体晶片；
[0026]图17是示出图16的半导体晶片的氧浓度的示图；
[0027]图18示出从已根据所述方法之一处理的半导体晶片制作的半导体组件；
[0028]图19是示出图18的半导体组件的掺杂浓度的示图；以及
[0029]图20至图22基于图18和图19所示示例图示了用于进一步降低净掺杂浓度的方法。
【具体实施方式】
[0030]在附图中，除非另外指出，否则相同的参考标号标示相同的晶片区域或具有相同意义的组件区域。
[0031]图1A示意性地示出半导体晶片100的横截面侧视图。半导体晶片100可以是FZ晶片、CZ晶片或MCZ晶片。
[0032]通常，用于制作典型地用于实现半导体组件的半导体单晶例如硅单晶的已知方法是所谓的浮置区方法(FZ方法)和提拉法(Czochralski)方法(CZ方法)。从使用这些方法之一制作的单晶半导体锭切割下来的盘状半导体晶片形成用于制作半导体组件的基础。与FZ方法相比，CZ更加成本有效，但提供如下不利之处:单晶体由于制作方法而具有通常在几个117原子/cm3到数个10 18原子/cm3的范围内的高氧浓度。
[0033]在用于制作和处理半导体晶片的方法期间出现的热工艺具有如下效果:以高浓度存在于晶片中的氧形成所谓的氧沉淀。这些应被理解为是指半导体晶体中的氧聚集或氧空位聚集。这些沉淀尤其用作针对如下重金属原子的收集中心，该重金属原子在用于制作组件的方法期间可以穿行到晶片中。然而，如果这样的沉淀存在于半导体组件的有源组件区中，则由于它们用作自由电荷载流子的复合中心的事实以及由于它们用作电荷载流子对的生成中心的事实，它们会导致组件特性的损害，这最后导致在组件的反向操作期间流动的泄漏电流的增加。
[0034]出于上述理由，常规CZ晶片仅有限地适用于实现具有几百伏特的介电强度的功率组件。在没有进一步处理的情况下，常规CZ晶片适用于仅作为如下半导体衬底的所述组件，借助于复杂且因而成本昂贵的外延方法对该半导体衬底涂覆进一步的(氧缺乏)半导体层，在这些半导体层中实现功率组件的吸收反向电压的区域，例如二极管或IGBT的η型基极或MOSFET的漂移区。
[0035]上述“磁性提拉法晶片”是一种特定类型的CZ晶片，其与常规CZ晶片相比具有非常低的氧浓度，这可以通过在从中切割(非常规的)磁性CZ晶片的锭的晶体生长期间施加外部磁场来实现。这样的(非常规的)CZ晶片也被称为磁性提拉法晶片或简称为“MCZ晶片”。非常低的氧浓度的结果是与常规CZ晶片相比非常低浓度的氧沉淀。在本发明的意义中，如果晶片具有在整个晶片上少于4Χ1017原子/cm3的最大浓度的间隙氧(“0i水平”)，则该晶片被视为“MCZ晶片”。在本文中引用的间隙氧的所有值是针对根据标准新ASTM (ASTMF121，1980-1983)的基于红外光谱的测量而指定的。例如，半导体晶片100的半导体材料是娃。
[0036]半导体晶片100是平盘，该平盘具有第一侧101和与第一侧101相反的第二侧102，第一侧101和第二侧102 二者可以都是平面的并且彼此平行延伸。第一侧101在第一垂直方向vl上远离第二侧102而布置，该第一垂直方向vl垂直于第一侧101而延伸。在这点上，应注意的是，第一垂直方向vl不仅包括轴而且包括定向。这就意味着第二侧102并不在第一垂直方向vl上而是在相反方向上远离第一侧101而布置。
[0037]在第一垂直方向vl中，半导体晶片100具有例如至少为400 μ m的厚度tlOO。然而，也可以使用400 μm以下的厚度tlOO。
[0038]将第一粒子10注入到第二侧102中，使得第一粒子10穿过第二侧102而进入半导体晶片100并在半导体晶片100中引起晶体缺陷。执行引起晶体缺陷的该注入，使得晶体缺陷在相对于第二侧102在第一垂直方向vl上测量的第一深度dl处具有最大缺陷浓度(即，注入的布拉格峰)，该晶体缺陷例如像半导体晶片100中的空位、双空位或者空位/氧复合体。由于第