软开关半导体器件及其生产方法_3

文档序号:9709959阅读:来源:国知局
浓度基本上是恒定的(MIN),因此存在具有相同最低掺杂浓度 MIN的多于一个位置。在这样的情况下,深度dll2由具有相同的最低掺杂浓度MIN的所有 那些位置中距离整流结111最远的一个位置的深度所定义。
[0078] 根据图11中所示的另外的实施例,掺杂分布可以具有至少一个或至少两个或至 少三个柱形21、22、23。如果存在至少两个柱形21、22、23,则该掺杂分布可以被调节以使得 针对柱形21、22、23中的任何两个柱形而言,更接近于第一侧101而被布置的一个柱形具有 更高的净掺杂浓度N net。根据以上参考图2所提到的定义,深度dll2的位置(即,在漂移 区118和场停止区119之间的边界的深度)如下被确定:在第一步骤中,必须标识出具有 第一导通类型(这里为"η")且从整流结111朝向第二侧102放射的连续分区。在当前示 例中,该连续分区从整流结放射并且像第二侧102延伸得一样远。在第二步骤中,将标识出 该连续分区中不同于在整流结处111的可能的局部最小值的所有局部最小值。在当前示例 中,存在三个局部最小值:在第一柱形21和第二柱形22之间的第一局部最小值,在第二柱 形22和第三柱形23之间的第二局部最小值以及在第三柱形23和大约85 μπι深度之间的 第三局部最小值。由于这些局部最小值内的掺杂浓度基本上是恒定的(MIN),因此存在具有 相同最低掺杂浓度MIN的多于一个位置。因此,深度dl 12由具有相同的最低掺杂浓度MIN 的所有那些位置中距离整流结111最远的一个位置的深度所定义。
[0079] 掺杂分布或者掺杂分布的一部分的阶梯状和/或柱形状的过程允许例如参考图2 所说明的近似平滑的掺杂分布,特别是漂移区的掺杂分布。
[0080] 为了生产如以上参考图1至图6所描述的半导体器件,参见图12A,可以提供晶体 半导体载体200。然后,可以以若干个后续步骤中在半导体载体200上产生半导体构造。由 此,晶体半导体结构可以在半导体载体200上外延生长。
[0081] 在半导体构造完全或部分完成之后,半导体载体200可以被去除以使得剩余部分 是或者包括具有以上描述的半导体主体100之一的特征的半导体主体。
[0082] 图12A至图12F图示了用于产生如用于参考图1和图3至图6所描述的具有根据 参考图2、图10或图11所说明的原则的掺杂分布的半导体器件的半导体主体100的不同步 骤。
[0083] 在如图12A所示地提供半导体载体200之后,如图12B中作为结果所示地,具有第 一导通类型(这里为"η")的重度掺杂的半导体区119'在半导体载体200上外延生长。
[0084] 然后,为了在半导体分区119'中产生具有第二导通类型(这里为"ρ")的少数电 荷载子递送结构121,导致第二导通类型的掺杂物使用如掩膜扩散或掩膜注入的任何常规 方法而被引入到半导体分区119'中。其结果在图12C中被图示。可选地,半导体分区119' 的外延生长可以如图12D中作为结果所示地而被继续。
[0085] 然后,具有第一导通类型(这里为"η")的弱掺杂的半导体区118'可以在半导体 区119朝向远离半导体载体200的那一侧上被外延生长。其结果在图12Ε中被图示。
[0086] 然后,为了产生具有第二导通类型(这里为"ρ")的半导体区117,导致第二导通 类型的掺杂物可以使用如扩散或注入之类的任何常规方法而被引入到弱掺杂的半导体区 118'的子分区中,从而使得该子分区的导通类型从第一导通类型被反转为第二导通类型, 并且整流结111被形成于半导体区117和半导体区118'的其余部分118之间。其结果是 如图12F中所示的布置。
[0087] 除了通过向弱掺杂的半导体区118'的子分区中引入掺杂物而形成具有第二导通 类型的半导体区117之外或者备选地,具有第一导通类型的弱掺杂的半导体区118'的外延 生长可以在该生长已经达到将形成的整流结111的水平后被立即停止。然后,具有第二导 通类型(这里为"Ρ")的半导体区117可以直接在弱掺杂的半导体区118'朝向远离半导体 载体200的那一侧上被直接外延生长,或者Schottky金属电极可以被直接沉积在弱掺杂的 半导体区118'朝向远离半导体载体200的那一侧上。如果弱掺杂的半导体区118'的生长 在将产生的整流结的水平停止,则弱掺杂的半导体区118'可以与所完成的半导体器件1的 漂移区118相同。
[0088] 如以上所说明的,在半导体衬底200上所产生的构造至少包括第一导通类型的半 导体区119以及第一导通类型的漂移区118,可选地还包括具有第二导通类型的半导体区 117和/或少数电荷载子递送结构121。
[0089] 当在半导体衬底200上产生了以上所提到的构造之后,半导体衬底200被去除。其 结果在图12G中被图示。
[0090] 现在将参考图13Α至图13C对产生少数电荷载子递送结构121的备选方法进行说 明。该过程与参考图12Α至图12G所描述的相同,但是没有对于掩膜扩散或注入以便产生 少数电荷载子递送结构121的步骤。相反,仅重度掺杂的半导体区119'、漂移区118和重度 掺杂的半导体区117(如果被提供)如以上所描述地被后续外延生长。其结果在图13Α中 被图示。
[0091] 然后,去除半导体衬底200,并且如图13B中所示,导致第二导通类型的掺杂物通 过掩膜300的开口被注入或扩散到重度掺杂的半导体区119'中以便产生少数电荷载子递 送结构121。掺杂物被示意性地图示为箭头。其结果是如附图13C中所示并且参考图3至 图6所描述的半导体主体100。
[0092] 图14A和图14B图示了用于产生具有嵌入其中的少数电荷载子递送结构的场停止 区119的另外的方法。
[0093] 与参考图12A至12G所描述的方法类似,图15A至图15H图示了用于产生如用于 参考图7图9所描述的、具有根据参考图7至图9所说明的原则的掺杂分布的IGBT 1的半 导体主体100的不同步骤。特别地,漂移区118的掺杂分布可以具有与参考图2、图10和图 11所说明的漂移区118的掺杂分布相同的属性。
[0094] 在如图15A中所示地提供了半导体载体200之后,如图15B中作为结果所示的,具 有第二导通类型(这里为"P")的弱掺杂的半导体区123'在半导体载体200上外延生长。 [0095] 然后,为了在弱掺杂的半导体区123'中产生具有高于弱掺杂的半导体区123'的 净掺杂浓度的净掺杂浓度的、具有第二导通类型(这里为"P")的第一子分区123,导致第 二导通类型的掺杂物使用如掩膜扩散或掩膜注入的任何常规方法而被引入到弱掺杂的半 导体区123'中。其结果是如图15C中所示并且如参考图7至图9所说明的具有第二导通 类型并且包括第一子分区123和第二子分区124的集电极区125。
[0096] 然后,具有第一导通类型(这里为"η")的场停止区119在集电极区125朝向远离 半导体载体200的那一侧上被外延生长。其结果在图15D中被图示。
[0097] 然后,具有第一导通类型(这里为"η")的弱掺杂的半导体区118'在半导体区119 朝向远离半导体载体200的那一侧上被外延生长。其结果在图15Ε中被图示。
[0098] 然后,为了产生具有第二导通类型(这里为"ρ")的重度掺杂的半导体区117',导 致第二导通类型的掺杂物可以使用如掩膜扩散或掩膜注入的任何常规方法而被引入弱掺 杂的半导体区118'的子分区中,从而使得该子分区的导通类型从第一导通类型被反转为 第二导通类型,并且整流结111被形成在重度掺杂的半导体区117'和半导体区118'的其 余部分118之间。其结果是如图12F中所示的布置。其余部分118可以与将产生的半导体 器件的漂移区118相同。
[0099] 随后,为了产生具有第一导通类型(这里为"η")的重度掺杂的源极区115',导致 第一导通类型的掺杂物可以使用如掩膜扩散或掩膜注入的任何常规方法而被引入重度掺 杂的半导体区117'的子分区中,从而使得重度掺杂的半导体区117'的子分区的导通类型 从第二导通类型被反转为第一导通类型,并且另外的整流结113被形成在重度掺杂的源极 区115与重度掺杂的半导体区117'的其余部分117之间。其结果是如图15G中所示的布 置。其余部分117可以与将产生的IGBT的主体区118相同。
[0100] 如以上参考图15Α至图15G所说明的,在半导体衬底200上所产生的构造至少包 括第一导通类型的半导体区119和第一导通类型的漂移区118,可选地还包括具有第二导 通类型的半导体区117和/或源极区115和/或如以上参考图7至图9所描述的具有第一 子分区123和/或第一子分区123和第二子分区124的集电极区125。
[0101] 当在半导体载体200上产生以上所提到的构造之后,去除半导体载体200。其结果 是图15Η中所示的半导体主体100。
[0102] 在用于在半导体载体200上产生半导体器件1的任何方法中,半导体载体200可 以是半导体晶片,例如,FZ晶片、CZ晶片或MCZ晶片。通常,半导体晶片从单晶半导体锭块 被切掉。在FZ晶片的情况下,相应的锭块使用浮区(FZ)方法而被产生,在CZ晶片的情况 下,相应的锭块使用CzochralskUCZ)方法而被产生,并且在MCZ晶片的情况下,相应的锭 块使用Magnetic Czochralski (MCZ)方法而被产生。然而,与FZ晶片或MCZ晶片相比较, 使用CZ晶片作为半导体载体200是成本高效的。CZ晶片的较低质量并不相关,因为半导体 载体200无论如何都要在随后时间被去除。原则上,被用作半导体载体200的晶片的直径 可以被自由选择。例如,该直径可以为至少8英寸(20. 32cm)。
[0103] 调节外延生长的区域中的掺杂分布能够通过适当控制η型掺杂的掺杂物或p型掺 杂的掺杂物的前驱体在其中进行外延的反应器的大气中的浓度而轻易地被实现。该浓度可 以通过对前驱体进入反应器的流入进行依赖于时间的控制而被调节。原则上,外延允许产 生变化的掺杂分布。
[0104] 为了产生具有高反向阻塞电压能力的垂直半导体器件1,漂移区需要具有足够的 厚度。因此,漂移区118的净掺杂浓度的最大值MX深入地位于半导体主体100之中,也就 是距第一侧101的距离相对大。对应的掺杂分布无法利用简单扩散处理而被直接实现。一 种方式是外延地生长漂移区118,由此如以上所描述的适当第控制掺杂物的前驱体的气体 流动。将参考图16Α至图16C对备选方法进行说明。
[0105] 在提供了具有第一导通类型(这里为"η")的弱基本掺杂的未完成的半导体主体 100'(例如,半导体晶片)之后,第一掺杂物411通过第一侧101被植入到半导体主体100' 中,参见图16Α。第一掺杂物411导致了半导体主体100'中的第一导通类型。
[0106] 然后,包括第二掺杂物422的层420在第一侧101上被生长,参见图16Β。第二掺 杂物422也在半导体主体100'中产生第一导通类型。在第一温度处理期间,第一掺杂物 411和第二掺杂物422被扩散到半导体主体100'之中。在第一温度处理期间,半导体主体 100'的温度可以至少为900°C,例如,处于900°C和1000°C之间。
[0107] 第一掺杂物411被选择以在半导体主体100'中具有高于第二掺杂物422的扩
当前第3页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1