专利名称：Reverse-conducting semiconductor device and method for manufacturing such a ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及功率电子设备(power electronics)的领域，并且更加具体地涉及根 据权利要求1的序言的用于制造反向导通半导体器件的方法和根据权利要求10的序言的 反向导通半导体器件以及根据权利要求12的具有这样的反向导通半导体器件的变换器。
背景技术：
在US2005/0017290中描述了反向导通半导体器件10，也叫作反向导通绝缘栅双 极晶体管(RC-IGBT)，其在一片晶圆内包括具有内建续流二极管的绝缘栅双极晶体管。如在 图1中示出，这样的反向导通半导体器件10包括形成为η型基极层的基极层1，其具有发射 极侧101和在该发射极侧101相对侧的集电极侧102。第四ρ型层4设置在发射极侧101 上。在第四层4上，具有比基极层1更高掺杂的第五η型层5设置在发射极侧101上。第六电绝缘层6设置在发射极侧101上并且覆盖第四层4和基极层1并且部分覆 盖第五层5。导电第七层7完全嵌入第六层6中。在第四层4的中心部分上方没有设置第 五或第六层5、6。在第四层4的该中心部分上设置第一电接触8，其覆盖第六层6。第一电接触8与 第五层5和第四层4直接电接触，但与第七层7电绝缘。在集电极侧102上，缓冲层13设置在基极层1上。在缓冲层13上，η型第三层3 和P型第二层2交替地设置在平面中。第三层3和缓冲层13具有比基极层1更高的掺杂。 第三层3直接设置在第四层4和第一电接触8下面(如果在正投影中看的话)。第二电接触9设置在集电极侧102上并且它覆盖第二和第三层2、3并且与它们直 接电接触。在这样的反向导通半导体器件1中，续流二极管在第二电接触9(其的部分形成二 极管中的阴极电极)、第三层3 (其形成二极管中的阴极区)、基极层1 (其的部分形成二极 管中的基极层)、第四层4 (其的部分形成二极管中的阳极区)和第一电接触8 (其形成二极 管中的阳极)之间形成。绝缘栅双极晶体管在第二电接触9(其的部分形成IGBT中的集电极电极)、第二 层2 (其形成IGBT中的集电极区域)、基极层1 (其的部分形成基极层)、第四层4(其的部 分形成IGBT中的ρ基极区)、第五层5 (其形成IGBT中的源极区)和第一电接触8 (其形成 发射极电极)之间形成。在IGBT的导通状态期间，沟道在发射极电极、源极区和朝向η基 极层的P基极区之间形成。在集电极侧102上的RC-IGBT层典型地通过注入和扩散ρ型离子制造。然后引入 附着到晶圆的抗蚀剂掩模，通过其注入η型离子然后扩散。η型离子的注入剂量必须如此的 高使得它补偿P型区域。P和η型注入步骤也可以颠倒。由于必要的过度补偿，有限选择第 二和第三层2、3的后来制造的层的剂量和深度仅仅是可能的并且对于ρ和η区域注入效率 的控制是不令人满意的。导通状态阶跃恢复(snap-back)效应可以发生，这对于IGBT模式
4的器件是不可取的，。该效应由导通电压和电流特性从MOS运行模式变成IGBT运行模式所 在的点所限定。图7示出RC-IGBT电流I。对电压Vre的输出特性。虚线14示出由阶跃恢 复效应引起的强烈的过冲，如在从MOS变成IGBT运行模式期间它对于现有技术RC-IGBT是 典型的。图8示出在器件的反向恢复期间二极管模式中的RC-IGBT电流波形。现有技术的 RC-IGBT示出在反向恢复(点线17)期间器件的急变行为(snappybehaviour)。在IGBT的 关断期间以及二极管反向恢复期间也存在急变行为(snappy behaviour) 0
发明内容
本发明的目的是提供用于制造反向导通半导体器件的方法(其比现有技术的 RC-IGBT更不易受到导通状态阶跃恢复效应影响，并且其提供对上文提到的二极管和IGBT 的电性质、特别是对薄的低电压RC-IGBT的更好的控制)、提供这样的反向导通半导体器件 和具有这样的反向导通绝缘栅双极晶体管的变换器。该目的通过根据权利要求1的用于制造反向导通半导体器件的方法、通过根据权 利要求10的反向导通半导体器件和通过根据权利要求12的变换器实现。对于用于在第一导电类型的共用晶圆上制造具有续流二极管和绝缘栅双极晶体 管的反向导通半导体器件的发明性方法，其中绝缘栅双极晶体管包括发射极侧和集电极 侧，其中提供具有第一侧和在第一侧相对侧的第二侧的晶圆。第一侧形成发射极侧，第二侧 形成绝缘栅双极晶体管的集电极侧。对于在集电极侧上反向导通半导体器件的制造，执行以下步骤-在至少一与第三或第一层不同导电类型的第二层在第二侧上形成之前，至少一 第一或第二导电类型的第三层或具有与第三层相同导电类型并且是连续层的第一层在第 二侧上形成，并且至少一层第二和第三层在完成的RC-IGBT中交替设置，-然后在第二侧上形成第二电接触，其与至少一第二和第三层直接电接触，由此-具有至少一个开口的荫罩掩模应用在第二侧上并且然后至少一第三层通过该荫 罩掩模形成，或-第一层在第二侧上形成，然后具有至少一个开口的荫罩掩模应用在第一层上并 且至少一个导电岛(其在完成的反向导通绝缘栅双极晶体管中是第二电接触的一部分)通 过该荫罩掩模形成，该至少一个导电岛用作用于形成至少一第二层的掩模，并且由导电岛 覆盖的第一层的那些部分形成至少一第三层。典型地，执行用于第二层和第三层的激活的退火步骤。这些退火步骤可直接在每 层形成之后执行或在制造期间的任何后面的阶段执行，或用于第二层和第三层的激活的退 火步骤可以一起执行。根据本发明的反向导通半导体器件包括形成为栅电极的第七层和在发射极侧上 的第一电接触，在发射极侧相对侧的集电极侧上的第二电接触，设置在集电极侧上的至少 一第一或第二导电类型的第三层和至少一与第三层不同的导电类型的第二层，该至少一第 二和第三层交替设置，和设置在集电极侧上并且与至少一第二和第三层直接电接触的第二 电接触。该至少一第二层设置在平行于集电极侧的第一平面中，并且至少一第三层设置在 平行于集电极侧的第二平面中。第二平面比第一平面设置离发射极侧更远并且第一平面和 第二平面彼此至少间隔至少一第三层的厚度。备选地，第一和第二平面重合，即第二和第三
5层设置在相同平面中。利用这样的用于发明性的RC-IGBT的制造方法，RC-IGBT可以提供有对第二和第 三层(即器件的二极管中的阴极层和IGBT部分中的集电极层)的良好的控制。该制造适 合于用薄晶圆(例如，低于200μπι)执行，并且由于最终的半导体器件还可以做薄，这样的 器件特别适合低电压，例如低于1700V。特别当发明性的RC-IGBT制造具有至少一第二和第三层时，这些层类型中的一个 具有比另一层的η掺杂更强的P掺杂，阶跃恢复效应进一步最小化或甚至消除(图7中的 点线15和实线16)。具有与第一层不同的导电类型的第二或第三层中的至少一层形成有比 具有与第一层相同的导电类型的第二和第三层中的至少一层更高的剂量。对于二极管性质 以及对于IGBT性质也优选具有比η掺杂更强的ρ掺杂。此外，更强的ρ掺杂提供软二极管 恢复，从而减小或消除由于从第二和第三层中是P掺杂的那层的空穴注入引起的在反向恢 复期间电流的过冲(图8，实线18)。如在图32中示出的，对IGBT关断以及对二极管反向 恢复也实现软性能。本发明性主旨的另外的优选实施例在从属权利要求中公开。
本发明的主旨将参照附图在下列正文中更加详细地说明，其中图1示出关于现有技术反向导通IGBT的横截面视图；图2示出根据本发明的反向导通IGBT的实施例的横截面视图；图3示出根据本发明的反向导通IGBT的另一个实施例的横截面视图；图4示出根据本发明的反向导通IGBT的另一个实施例的横截面视图；图5示出根据本发明的反向导通IGBT的另一个实施例的横截面视图；图6示出根据本发明的反向导通IGBT的另一个实施例的横截面视图；图7示出现有技术RC-IGBT和根据本发明的RC-IGBT的电流/电压输出特性；图8示出现有技术RC-IGBT和根据本发明的RC-IGBT的反向恢复期间二极管模式 的RC-IGBT电流波形；图9-30示出根据本发明的反向导通IGBT的制造方法中的不同制造步骤；图31示出根据本发明的反向导通IGBT的另一个实施例的横截面视图；图32示出在现有技术的RC-IGBT和根据本发明的RC-IGBT的关断期间二极管模 式中的RC-IGBT电流波形。在附图中使用的标号和它们的含义在标号列表中总结。一般，相似或相似功能的 部件给予相同的标号。描述的实施例意为示例并且不应限制本发明。
具体实施例方式在图2中示出发明性反向导通半导体器件的第一实施例，该器件也叫做反向导通 绝缘栅双极晶体管10 (RC-IGBT)。RC-IGBT 10包括η型基极层1，其具有发射极侧101和在 发射极侧101相对侧的集电极侧102。ρ型第四层4设置在发射极侧101上。至少一 η型 第五层5设置在发射极侧101上并且被第四层4环绕。该至少一第五层5具有比基极层1 更高的掺杂。第六电绝缘层6设置在第一、第四和第五层1、4、5的顶上且在发射极侧101
6上。它至少部分覆盖至少一第五层5、第四层4和基极层1。导电第七层7设置在发射极侧 101上，其通过第六层6与至少一第四层4、第五层5和基极层1电绝缘。优选地，第七层7 嵌入第六层6中。典型地第六层6包括第一电绝缘层61，优选地用二氧化硅制成，和第二电绝缘层 62，其优选地也用二氧化硅制成，优选地具有与第一电绝缘层61相同的材料。第二电绝缘 层62覆盖第一电绝缘层61。对于如在图2中示出的具有形成为平面栅电极的第七层7的 RC-IGBT10，第一电绝缘层61设置在发射极侧101的顶上。在形成第六层6的第一和第二 电绝缘层61、62之间，嵌入形成栅电极的第七层，典型地它完全嵌入。从而，第七层7通过 第一电绝缘层61与第一、第四和第五层1、4、5分开。第七层7典型地用重掺杂多晶硅或像 铝的金属制成。至少一第五层5、第七层7和第六层6采用这样的方式形成使得开口在第四层4上 面形成。开口被至少一第五层5、第七层7和第六层6环绕。第一电接触8设置在开口内的发射极侧101上使得它与第四层4和第五层5直接 电接触。该第一电接触8典型地也覆盖第六层6，但通过第二电绝缘层62与第七层7分开 从而电绝缘。至少一 η型第三层3和至少一 ρ型第二层2设置在集电极层上并且该第三层3具 有比基极层1更高的掺杂。该至少一第二层2设置在平行于集电极侧102的第一平面21 中，并且该至少一第三层3设置在也平行于集电极侧102的第二平面31 (虚线)中。第一 平面21和第二平面31彼此至少间隔设置离发射极侧101更远的那层(即至少一第三层3) 的厚度。该至少一第二和第三层2、3交替设置。备选地，第一和第二平面21、31重合，即第 二和第三层2、3设置在相同平面中。在该说明中的第一和第二平面21、31应理解为平面，其对应于各个层的位于基极 层1的相对侧的表面，即在完成器件中，意指该层的其上设置第二电接触9的那侧。在图2中示出η型第三层3设置离发射极侧101更远。第二层2的第一平面21 可具有离第三层3的第二平面31的距离22，其相当于第三层3的厚度，但备选地该距离可 大于第三层3的厚度(图31)使得在任何情况下第三层3的任何部分都未延伸进入第一平 面21。在优选的实施例中，第三层3设置在第一电接触8正下面，但第三层3的位置也可 以偏移到一侧，如在图5中示出的。没有必要使第三层3与第一电接触8对准。在另一个优选实施例中，第一平面21和第二平面31彼此之间间隔50nm到 2 μ m(优选地50nm到1 μ m)之间的距离。在该情况下，第三层3具有小于50nm到2 μ m(优 选地小于50nm到Ιμπι)的厚度，其取决于第一和第二平面21、31的距离。第二电接触9设置在集电极侧102上并且它与至少一第二和第三层2、3直接电接 触。典型地，Ti、Ni、Au或Al用作第二电接触9的材料。在图中，第二电接触9包括导电岛 91，其可以用与第二电接触9相同的材料制成。取决于制造方法，第二电接触9还可制造而 不分开地具有形成的导电岛91。作为上文说明的备选的，第二和第三层2、3的导电类型颠倒，即在该情况下第二 层2具有η型，而第三层3具有ρ型。对于具有平面栅电极的发明性RC-IGBT备选地，发明性RC-IGBT可包括第七层7’，
7其形成为如在图4中示出的槽栅电极。槽栅电极V设置在与第四层4相同的平面中并且 与第五层5相邻，它们通过第一绝缘层61彼此分开，第一绝缘层61还分开第七层V与基 极层1。第二绝缘层62设置在形成为槽栅电极V的第七层V的顶上，从而使第七层V与 第一点接触8绝缘。如在图3中示出的，在另一个实施例中，RC-IGBT 10还包括η型缓冲层13，其分别 设置在基极层1和第一 21或第二平面31 (其中设置至少一第二和第三层2、3)之间，并且 该缓冲层13具有比基极层1更高的掺杂。利用这样的缓冲层13，反向导通半导体器件10 包括充当穿通IGBT的IGBT。在图6中示出的另一个优选的实施例中，形成为增强层的第九η掺杂层41设置在 第四层4和基极层1之间用于具有更低的导通状态损耗。第九层41分开第四层4与基极 层1并且它具有比基极层1更高的掺杂。在另一个实施例中，改变层的导电类型，即第一导电类型的所有层是ρ型(例如基 极层1)而第二导电类型的所有层是η型(例如第四层4)。同样在该情况下，第二层2可具 有η型或P型而第三层3具有相反导电类型，即ρ型(如果是η型第二层2)或η型(如果 是P型第二层2)。在发明性RC-IGBT 10中，二极管在第一电接触8 (其形成二极管中的阳极电极)、 第四层4 (其的部分形成阳极层)、基极层1 (其的部分形成基极层)、第二层2或第三层3的 具有η型并且该层形成阴极层的那层(在图2的情况下η型第三层)和第二电接触9 (其 形成阴极电极)之间形成。在发明性RC-IGBT 10中，绝缘栅双极晶体管(IGBT)在第一电接触8(其形成IGBT 中的发射极电极)、第五层5 (其形成源极区)、第四层4(其的部分形成沟道区)、基极层 1 (其的部分形成基极区)、第三层3或第二层2的具有ρ型并且其形成集电极层的那层(在 图2的情况下ρ型第二层)和第二电接触9 (其的部分形成集电极电极)之间形成。发明性反向导通半导体器件10可以例如在变换器中使用。典型地对于制造具有形成为平面栅电极的第七层7和在发射极侧101上的第一电 接触8和在集电极侧102 (其在发射极侧101的相对侧)上的第二电接触9的发明性反向 导通半导体器件10，执行下列步骤用于形成在RC-IGBT10的发射极侧101上的层，产生如在 图9中示出的半制造RC-IGBT 10。-提供具有第一侧111和在第一侧111相对侧的第二侧112的η型晶圆11。在完 成的反向导通绝缘栅双极晶体管中具有未修改的掺杂的晶圆11的那部分形成基极层1。-第一电绝缘层61在第一侧111上部分形成。-导电第七层7在第一侧111上形成，其设置在第一电绝缘层61上。第七层7典 型地用重掺杂多晶硅或像铝的金属制成。-然后ρ型第四层4在第一侧111上形成。-然后至少一被第四层4环绕的η型第五层5在第一侧111上形成。第五层5具 有比基极层1更高的掺杂。-优选地，第二电绝缘层62采用这样的方式在导电第七层7上形成，使得第七层7 设置在第一和第二电绝缘层61、62之间，典型地第七层7完全嵌入。第二电绝缘层62典型 地用如预先描述的低温二氧化硅材料制成。第一和第二电绝缘层61、62形成第六层6。
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_至少一第五层、第六层和第七层5、6、7采用这样的方式形成使得它们在第四层4 上形成开口。-第一电接触8在第一侧111上形成，其设置在开口内并且其与第四层4和第五层 5直接电接触。典型地第一电接触8覆盖第六层6。对具有槽栅结构V的RC-IGBT执行对于半导体专家众所周知的相似步骤。典型地，但不是必须地，在制造第一侧111上的层之后或在形成第一电接触8之前 或之后或在制造第二侧112上的层期间的任何阶段，制造晶圆11的第二侧112上的层。在下面说明用于制造在集电极侧102上的RC-IGBT的层的发明性方法。如在图10 中示出的，提供具有第一侧111和在第一侧111相对侧的第二侧112的η型晶圆11。在图 10中，仅示出晶圆11的第二侧112。在第一侧111上，设置在完成的RC-IGBT中的该侧上的 那些层的一部分或所有可之前例如通过使用如在图9中示出的半制造RC-IGBT已经制造。 对于低压器件的制造(例如对于低于1700V的电压)，如下文描述的在第二侧112上执行任 何其他处理步骤之前，可在第二侧112上完成晶圆11的减薄步骤。在完成的反向导通绝缘栅双极晶体管中具有未修改的掺杂的那部分晶圆11形成 基极层1。对于所有制造方法使用荫罩掩模12。这样的荫罩掩模12是未贴附到晶圆11的掩 模并且因此可以容易地去除(即使提供薄的晶圆)，该薄的晶圆对于低压半导体器件的制 造是典型期望的。典型地，荫罩掩模12用金属制成并且它包括有至少一个开口 121，典型地 有多个开口 121，粒子典型地通过开口沉积，例如通过蒸发、溅射或通过像等离子增强化学 气相沉积(PECVD)或低压化学气相沉积(LPCVD)的化学气相沉积来沉积。开口 121可以具 有对于将制造的层期望的任意形状。在图中，荫罩掩模12示出具有离晶圆11的小距离以 强调荫罩掩模12不固定到晶圆11并且因此可以容易地去除。对于用于在集电极侧112上反向导通半导体器件10的制造的第一方法，执行下列 步骤在至少一 ρ型第二层2也在第二侧112上形成之前，至少一具有比基极层1更高 掺杂的η型第三层3在第二侧112上形成。对于第三层3的形成，荫罩掩模12应用在第二 侧112上并且然后至少一第三层3通过该荫罩掩模12形成(图11)。典型地，第三层3通 过粒子的沉积113形成为η型预掺杂非晶硅，在图11中由宽箭头113指示。然后，相同的 荫罩掩模12用于通过荫罩掩模12的开口 121在第三层3上沉积金属113’(图12)，由此 形成导电岛91 (图13)，其在完成的RC-IGBT中是第二电接触9的一部分。典型地，Ti、Ni、 Au或Al用作形成导电岛91的材料。然后，可执行用于激活第三层3的退火步骤。然后，荫罩掩模12去除并且ρ型离子在第二侧112上注入114(图14，注入114由 较窄箭头指示)。导电金属岛91充当掩模使得ρ型离子仅在第二侧112上在晶圆的无被 金属岛91覆盖的第三层3放置在其上的那些部分上注入。通过该过程，ρ型第二层2形成 (图15)，其与η型第三层3交替设置。退火步骤可跟随其后用于激活第二层2。用于完成RC-IGBT 10，第二电接触9在第二和第三层2、3上的第二侧112上形成 使得第二电接触9与第二和第三层2、3直接电接触。典型地，金属沉积113’在第二侧112 上用于形成第二电接触9。导电岛91是第二电接触9的一部分并且它们可用相同材料制 成，但也可以使用不同的材料。
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对于用于制造RC-IGBT的另一个方法，执行如上文描述的用于通过荫罩掩模12的 开口 121形成第三层的步骤(图11)，并且也执行用于激活第三层3的退火步骤，从而产生 在它的第二侧112上具有第三层3的晶圆11。然后，用于形成第二层2，p型离子在第二侧112上注入114(图18，注入114由窄 箭头指示)。P型离子在第二侧112上的晶圆11的整个表面上注入。注入114必须用至少 一第二层2的掺杂不超过第三层3的掺杂(即低于第三层3的掺杂)这样的掺杂执行，使 得第三层3的掺杂可能不完全被补偿。通过该过程，ρ型第二层2形成(图19)，其与η型 第三层3交替设置。退火步骤可跟随其后用于激活第二层2。然后，金属沉积113’在第二 和第三层2、3上用于形成第二电接触9 (图20)，如上文已经描述的(参见图16)。对于用于制造RC-IGBT的另一个方法，连续η型第一层32在第二侧112上用比基 极层1更高的掺杂形成。该第一层32可通过离子注入(图21)或通过例如η型预掺杂非 晶硅的粒子沉积114形成(图22)。退火步骤可跟随其后用于激活第一层32(图23)。然 后，荫罩掩模12用于通过荫罩掩模12的开口 121在第一层32上沉积金属113’(图24)， 由此形成导电岛91 (图25)，其在完成的RC-IGBT中是第二电接触9的一部分。第一层32 的部分去除115的步骤跟随其后，通过此步骤去除(在图25中由箭头115指示)没有被导 电岛91覆盖的第一层32的那些部分。该部分去除115可以通过蚀刻，例如通过注入的离 子或沉积的离子(例如预掺杂的非晶硅粒子)的干或湿法硅蚀刻完成。然后，ρ型离子在第二侧112上注入114(图26，注入114由窄箭头指示)。导电 金属岛91充当掩模使得ρ型离子仅在无被金属岛91覆盖的第三层3放置在其上的第二侧 112上的晶圆11的那些部分上注入。通过该过程，ρ型第二层2形成(图27)，其与η型第 三层3交替设置。退火步骤可跟随其后用于激活第二层2。然后，用于完成RC-IGBT，金属 沉积113’在第二和第三层2、3上用于形成第二电接触9，如上文已经描述的(参见图16)。对于用于制造RC-IGBT的另一个方法，连续η型第一层32在第二侧112上形成 (参见图21或22)，退火步骤可跟随其后(图23)并且导电岛91通过在荫罩掩模12中的 开口 121形成(图24)。该荫罩掩模12然后去除，并且然后为了形成第二层2，ρ型离子在 第二侧112上注入114(图28，注入114由窄箭头指示)。导电金属岛91充当掩模使得ρ 型离子仅在无第一层32被金属岛91覆盖的这样的部分放置在其上的第二侧112上的晶圆 的那些部分上注入。第一层32被导电岛91覆盖的那些部分形成第三层3。注入114必须 用至少一第二层2的掺杂超过第三层3的掺杂(即第三层3的掺杂被过度补偿)这样的掺 杂执行。通过该过程，P型第二层2形成(图19)，其与η型第三层3交替设置。退火步骤 可跟随其后用于激活第二层2(图29)。然后，金属沉积113’在第二和第三层2、3上用于形 成第二电接触9 (图30)，如上文已经描述的(参见图16)。用于η型第三层3或第一层32的注入的离子可以是磷。它们以20keV到200keV 之间的能量和/或用I^lO1Vcm2到I^lO1Vcm2的剂量注入。在低于600°C (特别地在400 至500°C)的温度执行用于第三或第一层3、32的激活的退火步骤。在η型预掺杂非晶硅的 沉积的情况下，粒子可以用l*1016/cm3到l*102°/cm3的掺杂浓度沉积。第三层3可形成为具有在50nm到2 μ m(特别地到1 μ m)的厚度，使得至少相当于 第三层3的厚度的第一平面和第二平面之间的最小距离22也必须在50nm到2 μ m(在优选 实施例中到1 μ m)的范围中。
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ρ型第二层2可通过硼离子注入形成。该离子以20keV到200keV之间的能量和/ 或用l*1013/Cm到l*1016/cm2的剂量注入。之后在至多500°C的温度执行用于第二层2的激 活的退火步骤。典型地，退火步骤在第一电接触8形成之后执行。激光退火也可以完成，如 果在第二侧上的退火步骤在第一电接触8已经形成之后完成并且第一侧不得被大面积加 热，则这是特别有利的。在另一个优选实施例中，ρ型第二层2用比η型第三层3的剂量更高的剂量制成， 特别地P型第二层2用与η型第三层3或η型第一层32相比高于l*1014/cm2的剂量制成， η型第三层3或η型第一层32用典型地比ρ型第二层2的剂量低一个数量级的剂量制成。 一般，至少一第二或第三层2、3中具有与基极层1不同的导电类型的那层类型形成具有比 至少一第二和第三层2、3中具有与基极层1相同的导电类型的那层类型更高的剂量。对于具有η型的第三层3或第一层32和具有ρ型的第二层备选地，这些导电类型 可以颠倒使得第三层3或第一层32是ρ型而第二层2是η型。同样在该情况下，如上文描 述的方法步骤可以采用相同的方式完成。在另一个优选实施例，在该情况下P型第三层3 或P型第一层32用与η型第二层2相比高于l*1014/cm2的高剂量制成，η型第二层2用典 型地比ρ型第三层3的剂量低一个数量级的剂量制成。然后两层都可以一起通过激光退火 用至少900°C的温度退火。用于制造RC-IGBT的所有方法的退火步骤可以省略或它们可以在对应层形成后 的任何适当的阶段完成。仅退火一个层类型(第二、第三或第一层2、3、32)而不退火其他 层或对第二和第三层2、3 —起执行组合退火步骤也是可能的。第二层2的退火步骤或第二
和第三层2、3的组合退火步骤也可以与第二电接触9的形成同时执行。
标号列表
1基极层9第二电接触
2第二层10RC-IGBT
21第一平面101发射极侧
22距离102集电极侧
3第三层11晶圆
31第二平面111第一侧
32第一层112第二侧
4第四层12荫罩掩模
41第九层121开口
5第五层13缓冲层
6第六层14无阶跃恢复效应
61第一电绝缘层15弱阶跃恢复效应
62第二电绝缘层16强阶跃恢复效应
7第七层17现有技术的二极管阶跃恢复
8第一电接触18具有软恢复的发明性的RC-IGBT
1权利要求
一种用于制造反向导通半导体器件(10)的方法，其包括在第一导电类型的共用晶圆(11)上的续流二极管和绝缘栅双极晶体管，其中所述绝缘栅双极晶体管包括发射极侧(101)和集电极侧(102)，其中提供具有第一侧(111)和在所述第一侧(111)相对侧的第二侧(112)的所述晶圆(11)，所述第一侧(111)形成所述发射极侧(101)而所述第二侧(112)形成所述绝缘栅双极晶体管的所述集电极侧(102)，以及对于在所述集电极侧(102)上所述反向导通半导体器件(10)的制造，进行以下步骤 在至少一与所述第三层(3)不同导电类型的第二层(2)在所述第二侧(112)上形成之前，至少一第一或第二导电类型的第三层(3)或具有与所述第三层(3)相同导电类型并且是连续层的第一层(32)在所述第二侧(112)上形成，所述至少一第二和第三层(2、3)在完成的反向导通半导体器件(10)中交替设置，由此具有至少一个开口的荫罩掩模(12)应用在所述第二侧(112)上，所述荫罩掩模(12)不贴附到所述晶圆(11)，并且然后所述至少一第三层(3)通过所述荫罩掩模(12)的所述至少一个开口形成或所述第一层(32)在所述第二侧(112)上形成，然后具有至少一个开口的荫罩掩模(12)应用在所述第一层(32)上并且作为所述完成的反向导通半导体器件(10)中的第二电接触(9)的一部分的至少一个导电岛(91)通过所述荫罩掩模(12)的所述至少一个开口形成，所述至少一个导电岛(91)用作所述至少一第二层(2)的形成的掩模，并且由导电岛(91)覆盖的第一层(32)的那些部分形成所述至少一第三层(3)，以及 然后在所述第二侧(112)上形成第二电接触(9)，其与所述至少一第二和第三层(2、3)直接电接触。
2.如权利要求1所述的用于制造反向导通半导体器件(10)的方法，特征在于，荫罩掩 模(12)应用于所述至少一第三层(3)的制造，并且在于，所述至少一第三层(3)通过粒子 沉积形成，特别地通过预掺杂非晶硅的粒子沉积。
3.如权利要求2所述的用于制造反向导通半导体器件(10)的方法，特征在于，在所述 至少一第三层(3)的形成之后，所述荫罩掩模(12)用于至少一个导电岛(91)的形成，并且在于，然后所述荫罩掩模(12)去除，并且在于，所述至少一第二层(2)使用所述至 少一个导电岛(91)作为掩模、特别地通过离子注入来形成。
4.如权利要求2所述的用于制造反向导通半导体器件(10)的方法，特征在于，在所述 至少一第三层(3)的形成之后，所述荫罩掩模(12)去除，并且在于，所述至少一第二层(2) 用所述至少一第二层(2)的掺杂不超过所述至少一第三层(3)的掺杂的这样的掺杂通过离 子注入形成。
5.如权利要求1所述的用于制造反向导通半导体器件(10)的方法，特征在于，所述第 一层(32)通过离子注入或通过粒子沉积、特别地是预掺杂非晶硅的粒子沉积来形成。
6.如权利要求5所述的用于制造反向导通半导体器件(10)的方法，特征在于，在所述 至少一个导电岛(91)的形成之后，所述荫罩掩模(12)去除，特征在于，不被导电岛(91)覆 盖的所述第一层(32)的那些部分特别地通过蚀刻去除，并且特征在于，所述至少一第二层 (2)使用所述至少一个导电岛(91)作为掩模形成，特别地所述至少一第二层(2)通过注入 形成。
7.如权利要求5所述的用于制造反向导通半导体器件(10)的方法，特征在于，在所述 至少一个导电岛(91)的形成之后，所述荫罩掩模(12)去除，并且特征在于，所述至少一第 二层(2)用所述至少一第二层(2)的掺杂超过所述至少一第三层(3)的掺杂的这样的掺杂 通过离子注入形成。
8.如权利要求1至7中任一项所述的用于制造反向导通半导体器件(10)的方法，特征在于执行用于所述至少一第三层(3)或第一层(32)和/或所述至少一第二层(2)的激活 的退火步骤。
9.如权利要求1至8中任一项所述的用于制造反向导通半导体器件(10)的方法，特征在于用于所述至少一第二层(2)的激活的退火步骤与所述第二电接触(9)的形成同时执行。
10.一种反向导通半导体器件(10)，其包括在共用晶圆(11)上的续流二极管和穿通绝 缘栅双极晶体管，所述晶圆(11)的一部分形成基极层(1)，其具有第一导电类型，其中所述绝缘栅双极晶体管包括发射极侧(101)和集电极侧(102)，并且所述发射极侧 (101)设置在所述集电极侧(102)的相对侧，其中第一电接触(8)设置在所述发射极侧 (101)上，其中第二电接触(9)设置在所述集电极侧(102)上，第一或第二导电类型的至少一第三层(3)和与所述第三层(3)不同的导电类型的至少 一第二层(2)，它们设置在所述集电极侧(102)上， 所述至少一第二和第三层(2、3)交替设置，以及第二电接触(9)，其设置在所述集电极侧(102)上并且其与所述至少一第二和第三层 (2,3)直接电接触，特征在于所述至少一第二层(2)设置在平行于所述集电极侧(102)的第一平面(21)中， 特征在于，所述至少一第三层(3)设置在平行于所述集电极侧(102)的第二平面(31) 中，所述第二平面(31)比所述第一平面(21)设置离所述发射极侧(101)更远，其中所述第一平面(21)和所述第二平面(31)彼此至少间隔所述至少一第三层(3)的厚 度，并且特征在于第一导电类型的缓冲层(13)设置在所述基极层(1)和所述至少一第二和第三层(2、3) 之间。
11.如权利要求10所述的反向导通半导体器件(10)，特征在于所述第一平面(21)和所述第二平面(31)彼此间隔50nm到2 μ m、特别地50nm到1 μ m 之间的距离。
12.具有如权利要求10或11所述的反向导通半导体器件(10)的变换器。
全文摘要
文档编号H01L29/08GK101952968SQ200880127360
公开日2011年1月19日 申请日期2008年12月18日 优先权日2007年12月19日
发明者Rahimo Munaf, Janisch Wolfgang, Faggiano Eustachio 申请人:Abb Technology Ag