专利名称：制造一个半导体元件的方法
技术领域：
本发明涉及功率电子学领域，尤其是半导体二极管领域。本发明根据权利要求1前序部分涉及制造一个半导体元件的方法，以及根据权利要求5的前序部分涉及一个半导体元件。
半导体元件工作方式的一个重要参数是它的轴向载体寿命。它一方面应该尽可能地长以使导通损耗减少，另外它还应该尽可能的短以得到应该快速的截止性能。对于每一个半导体元件，必需找到关于载体寿命的一个优选的折衷方案。为了达到这一点，半导体元件含有一个或者多个损坏的区域或者重组的区域，因此载体寿命可以可控的方式进行调节。
损坏的产生以及在半导体功率元件中的轴向载体寿命的调节基本可以通过三种方式实现电子的辐射、重金属尤其是铂或者金的掺杂或者能量重粒子尤其是氢或者氦原子的粒子辐射。
电子辐射的缺点是半导体衬底具有在整个容积上的损坏，这不允许半导体元件的在导通性能和截止性能之间的理想的折衷。可以接受的可能是通过掺杂重金属只在衬底的预定的区域产生损坏。然而这种方法复杂而且昂贵。
现在已经建立的允许载体寿命的受控的调节的技术是能量重粒子的粒子辐射，一般使用了质子或者氢原子。此粒子束直接到达半导体衬底的表面，以使该粒子超过该衬底并且在那产生损坏。粒子的超过深度在此情况下依赖于它们的能量以及要超过的物质的材料组合。通过选择粒子能量，原理上能够有利地确定超过深度，因此可以精确地调节损坏区域的位置。然而因为半导体元件一般不具有单一的结构，各个粒子都面临着不同的条件。
这个问题尤其产生在不导通二极管中。在
图1中示出了这种二极管。形成阳极端子3和阴极端子4的材料层位于半导体衬底1的两个对面。该阳极端子3在此情况下由钝化物质2包围以避免边缘效应，尤其是充电的边缘平面状态。因为该损坏区域倾向于靠近阳极11，该辐射一定要在阳极侧进行。如图1所见到的，一个相应的粒子束P分别超过了金属层3或者钝化物质2以加入衬底1。在此情况下，该金属层和钝化物质因为粒子束中的粒子产生了不同的击穿效应，以致于粒子在相同的深度没有达到静止。代替的是得到了损坏区域5，其没有平行于阳极侧的表面延伸，但是具有向着边缘的台阶50。然而，此粒子的不一致的超过深度以及由此形成的分级的损坏区域削弱了二极管的功能性能。因为该边缘是二极管的最严格的区域，这种缺点的响应变得非常大。
另外的缺点是，当超过钝化物质时，粒子束在此区域产生损坏，尤其是共价健的连接被断开。充电状态因此产生在钝化物质中以及具有半导体的边缘平面，其减小了二极管的最大截止性能。
因此，本发明的任务是提供用于制造一个半导体元件的新型的方法，和一个在开始所述类型的新型的半导体元件，其能够消除上述的缺点。
此任务能够通过具有权利要求1特征的方法和通过具有权利要求5特征的半导体元件实现。
其他的此方法的有利的变型和有利的改进位于从属权利要求中。
根据本发明，在半导体元件的制造方法中，粒子辐射是在应用金属层和钝化物质之前进行。因此所有的在粒子辐射中的粒子都面临相同的条件，以致于它们在半导体衬底中超过了相同的深度。
本发明的方法使即使在边缘区域也能够制造具有连续的损坏区域的半导体元件。在此情况下，对于调节载体寿命是重要的损坏的位置不依赖于钝化物质和/或金属的厚度和组成。另外，该钝化物质被相对于破坏进行保护，因为它没有被使用，直到粒子辐射之后。
对于钝化物质和金属的合适的材料和合适的沉积技术的选择允许了在低于350℃温度下的应用。这保证了由粒子辐射产生的损坏区域的损坏没有变为耗尽。
本发明的方法适合于制造所有的半导体元件，其中，载体寿命需要被非常精确地调节。尤其适合于制造二极管，该二极管在阳极侧被辐射。
当结合附图进行描述时，该附图并不是真实的比例，通过参考附图的详细描述，会更好地得到本发明的一个完全的理解和许多优点。
图1示出了通过使用现有技术产生的一个半导体元件的截面图，图2a示出了根据本发明方法的在第一个生产步骤中的半导体元件，图2b示出了根据本发明方法的在第二个生产步骤中的根据图2a的半导体元件，
图3示出了通过使用本发明的方法的一个半导体元件的截面图。
选择参考附图，其中相似的参考符号表示几个附图中相同的或者相应的部分，图2a和2b示出了使用本发明的方法生产半导体二极管的步骤。图2a示出了半导体二极管的基本元件，即半导体衬底1。其优选是由硅(Si)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)、锗(Ge)或者锗化硅(SiGe)。其具有两个平行的表面，即在阳极侧的表面13和在阴极侧的表面14。主要有三个区域设置在表面13和14之间一个轻度掺杂的n-区域10，一个重度掺杂的p区域11和一个重度掺杂的N+区域12。该n-区域10位于p和n+区域之间，并且围绕p区域并且因此延长到衬底1的阳极侧表面。在衬底1的边缘区域存在一个区域环11’形式的第二个p区域。然而也可以存在其他一般的表面边缘端部，例如VLD(水平掺杂的变化)。这些区域可以使用已知的掺杂方法实现，而不在此进行详细的描述。
被分为掺杂区域的半导体衬底1在第一个处理步骤中被暴漏给粒子束P，其在P区域一侧，也就是说在阳极侧对衬底1起作用。氦原子为此被优选使用，尽管质子或者其他的能量粒子也可以被使用。在此情况下，整个的阳极侧表面13被尽可能一致地进行辐射，一个损坏区域5，其连续地延伸并且至少大约平行于衬底1的阳极侧表面13，被形成在半导体衬底1中。损坏区域5在衬底1中的位置和宽度基本上依赖于粒子束的能量并且因此能够非常精确地进行调节，该优选的位置依赖于几个因素。依赖于二极管的本身和所要达到的目的，如图2a所示，可以如下的方式定位该损坏区域，尽管它紧邻阳极侧表面13，然而它唯一地位于n-区域中。在另外的情况下，如图3可以见到的，如果损坏区域5延伸穿过P区域11，可以得到有利的结果。
在粒子辐射之后，各个层被除沉积在衬底1上。这个步骤的结果表示在图2b中。至少部分地覆盖P区域11的第一个金属层被作用到衬底1的阳极侧表面13。这个金属层形成了阳极端子3。围绕此金属层，也覆盖衬底表面的边缘区域的钝化物质2也被沉积。在另一侧，也就是说衬底1的阴极侧表面14，沉积了在整个表面上延伸的并且形成阴极端子4的第二个金属层。
两个金属层典型地具有3-20μm的厚度。它们在低于350℃的温度下起作用，以致于该通过粒子辐射形成的具有损坏的损坏区域没有被消除。用于钝化物质的材料以此被相应地进行选择，DLC(类似钻石的碳)、非晶硅、掺杂的或者不掺杂的玻璃或者聚酰亚胺被优选地使用。
起作用的层的顺序依次依赖于各种因素，包括它们的材料组成。在此所示出的例子中，在阳极侧的金属层3被第一个起作用，然后是钝化物质2，钝化物质2部分地与金属层3相重叠。在附图3中，情况正好相反，在钝化物质和金属层以及损坏区域的优选的位置之间绝对没有任何关系。
另外在阴极侧上的金属层4能够被沉积多次。在本方法的第一个变型中，其在粒子辐射之后、在金属层3沉积在阳极侧期间或者之后被施加。在另一个变型中，在粒子辐射之前阴极侧上的金属层4被沉积并且实际上被烧结。当在阴极侧上的金属层和半导体衬底接触不太充分时，该结果是有利的，并且当施加，尤其是烧结该金属层时需要温度高于350℃。这就是例如具有阴极的低水平n类型掺杂的情况。
明显的，在上述的教导之下能够实现本发明的很多的修改和变型。因此也可以理解，在所附的权利要求的范围之内，本发明可以以多于在此所特别描述的方式实现。
权利要求
1.从一个半导体衬底(1)制造一个半导体元件，尤其是一个半导体二极管的方法，该半导体衬底具有形成电极端子的金属层(3，4)和钝化物质(2)，并且该衬底被暴漏给粒子辐射(P)以调节载体寿命，其中至少在辐射侧上的金属层(3)和钝化物质(2)没有被施加，直到粒子辐射(P)之后。
2.如权利要求1的方法，其中，半导体衬底(1)的没有被辐射的表面(14)在半导体衬底(1)的粒子辐射(P)之前具有一个金属层(4)。
3.如权利要求1的方法，其中，在粒子辐射(P)被进行之后，所有的金属层(3，4)被施加到半导体衬底(1)。
4.如权利要求1的方法，其中，在低于350℃的温度下，该钝化物质(2)被沉积。
5.一个使用权利要求1的方法生产的半导体元件，具有一个半导体衬底(1)，其具有形成电极端子的金属层(3，4)和钝化物质(2)，并且其具有由粒子辐射(P)产生的损坏区域(5)以调节载体寿命，其中该损坏区域(5)连续地延伸并且至少基本上平行于半导体衬底(1)的表面(13，14)。
6.如权利要求5的半导体元件，其中，该损坏区域(5)至少基本上平行于阳极侧上的表面(13)延伸。
7.如权利要求5的半导体元件，其中，该钝化物质(2)是由DLC(类似钻石的碳)、非晶硅、玻璃或者聚酰亚胺组成。
8.如权利要求5的半导体元件，其中，该损坏区域(5)位于半导体衬底的阳极侧表面(13)附近。
9.如权利要求5的半导体元件，其中，它是一个二极管。
全文摘要
在制造一个半导体元件,尤其是一个半导体二极管的方法中,该半导体衬底具有形成电极端子的金属层(3,4)和钝化物质(2),并且该衬底被暴漏给粒子辐射(P)以调节载体寿命,其中至少在辐射侧上的金属层(3)和钝化物质(2)没有被施加,直到粒子辐射(P)之后。结果在半导体衬底(1)中得到预先含有不希望的边缘效应的连续的损坏区域(5)。
文档编号H01L21/322GK1245974SQ99118119
公开日2000年3月1日 申请日期1999年8月23日 优先权日1998年8月21日
发明者N·加尔斯特, S·林德 申请人:亚瑞亚·勃朗勃威力有限公司