:在所述漂移区中的所述缓变漂移区和所述第二 P型区之间形成有N型掺杂的场阻断层，所述场阻断层的掺杂浓度包括一第二峰值，所述第二峰值小于所述第二 P型区的P型掺杂浓度值、且所述第二峰值大于所述第一杂质浓度，从所述硅片的正面到背面的方向上，所述场阻断层的一侧接触所述缓变漂移区的所述下降区域、所述场阻断层的另一侧接触所述第二 P型区； 所述场阻断层用于在所述半导体器件导通时降低由所述第二P型区发射空穴到所述漂移区中的发射效率。
3.如权利要求2所述的半导体器件，其特征在于:在俯视面上，所述半导体器件包括电荷流动区、接界区和终端区，在所述半导体器件的单元结构形成于所述电荷流动区中，所述终端区围绕在所述电荷流动区的周侧并用于对所述电荷流动区中的单元结构进行保护，所述接界区位于所述电荷流动区和所述终端区之间并用于实现所述电荷流动区和所述终端区的过渡连接； 在所述电荷流动区、所述接界区和所述终端区中都形成有掺杂浓度相同的所述场阻断层； 或者，在所述接界区和所述终端区中都形成有掺杂浓度相同的所述场阻断层，在所述电荷流动区没有形成所述场阻断层； 或者，在所述电荷流动区形成场阻断层一，在所述接界区和所述终端区中都形成有掺杂浓度相同的场阻断层二，由所述场阻断层一和所述场阻断层二连接形成所述场阻断层，所述场阻断层一的掺杂浓度小于所述场阻断层二的掺杂浓度，所述场阻断层一的掺杂浓度峰值小于所述场阻断层二的掺杂浓度峰值。
4.如权利要求3所述的半导体器件，其特征在于:所述半导体器件为IGBT器件， 所述IGBT器件的单元结构包括: 栅极结构，所述栅极结构包括栅沟槽，所述栅沟槽穿过所述第一 P型区并进入到所述漂移区中，在所述栅沟槽的侧面和底面都形成有氧化层，由形成于所述栅沟槽的侧面的所述氧化层组成栅氧化层，由填充于所述栅沟槽中的多晶硅层组成多晶硅栅； 源区，由形成于所述第一 P型区表面的N+掺杂区组成，所述栅极结构从侧面覆盖所述源区和所述第一 P型区，且被所述栅极结构的侧面所覆盖的所述第一 P型区的表面用于形成沟道连接所述源区和所述漂移区； P+掺杂区，形成于所述第一 P型区部分区域表面并用于引出所述第一 P型区，所述P+掺杂区和所述源区都通过同一接触孔和源极金属相连； 所述背面电极作为所述IGBT器件的单元结构的漏极； 在所述终端区中形成有间隔排列的多个P型保护环注入区，各所述P型保护环注入区形成于所述硅片中、各所述P型保护环注入区之间为N型掺杂的所述硅片，所述终端区中的各所述P型保护环注入区分别通过接触孔和正面金属层连接；在所述终端区的最外侧的所述硅片中形成有N+截止区，该N+截止区通过接触孔和正面金属层连接； 在所述接界区中形成一个所述P型保护环注入区，所述接界区的所述P型保护环注入区的一侧和最外侧的所述栅极结构的侧面接触、另一侧和所述终端区中的最内侧的所述P型保护环注入区相隔一段距离；所述接界区的所述P型保护环注入区部分区域中形成有一个所述P+掺杂区，该P+掺杂区通过接触孔连接到所述源极金属层；在靠近所述接界区一侧，所述接界区的所述P型保护环注入区直接通过接触孔和正面金属层连接。
5.一种制造如权利要求1所述的半导体器件的方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一、提供一杂质浓度为第一杂质浓度的N型掺杂的所述硅片，在所述硅片的正面完成所述半导体器件的正面工艺，形成于所述硅片的正面的所述第一 P型区在所述正面工艺中形成； 步骤二、将所述硅片的正面保护好，之后对所述硅片进行减薄； 步骤三、从所述硅片的背面进行全面的第一次磷离子注入形成所述缓变漂移区；所述第一次磷离子注入的注入能量大于700KEV，注入剂量为lel2cm_2?IeHcnT2 ； 步骤四、从所述硅片的背面进行P型离子注入形成所述第二 P型区； 步骤五、对所述硅片背面进行激光退火处理，所述激光退火对所述缓变漂移区和所述第二P型区进行激活； 步骤六、在所述硅片背面淀积背面金属形成所述背面电极。
6.一种制造如权利要求2所述的半导体器件的方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一、提供一杂质浓度为第一杂质浓度的N型掺杂的所述硅片，在所述硅片的正面完成所述半导体器件的正面工艺，形成于所述硅片的正面的所述第一 P型区在所述正面工艺中形成； 步骤二、将所述硅片的正面保护好，之后对所述硅片进行减薄； 步骤三、从所述硅片的背面进行全面的第一次磷离子注入形成所述缓变漂移区；所述第一次磷离子注入的注入能量大于700KEV，注入剂量为lel2cm_2?IeHcnT2 ； 步骤四、从所述硅片的背面进行全面的第二次磷离子注入形成所述场阻断层；所述第二次磷离子注入的注入能量为10KEV?500KEV ； 步骤五、从所述硅片的背面进行P型离子注入形成所述第二 P型区； 步骤六、对所述硅片背面进行激光退火处理，所述激光退火对所述缓变漂移区和所述第二P型区进行激活； 步骤七、在所述硅片背面淀积背面金属形成所述背面电极。
7.—种制造如权利要求3所述的半导体器件的方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一、提供一杂质浓度为第一杂质浓度的N型掺杂的所述硅片，在所述硅片的正面完成所述半导体器件的正面工艺，形成于所述硅片的正面的所述第一 P型区在所述正面工艺中形成； 步骤二、将所述硅片的正面保护好，之后对所述硅片进行减薄； 步骤三、从所述硅片的背面进行全面的第一次磷离子注入形成所述缓变漂移区；所述第一次磷离子注入的注入能量大于700KEV，注入剂量为lel2cm_2?IeHcnT2 ； 步骤四、从所述硅片的背面进行全面的第二次磷离子注入形成场阻断层一；所述第二次磷离子注入的注入能量为100KEV?500KEV ； 步骤五、在所述硅片的背面形成光刻胶图形将所述电荷流动区保护、将所述接界区和所述终端区露出，从所述硅片的背面对所述接界区和所述终端区进行第三次磷离子注入形成所述场阻断层二，所述场阻断层二由所述第二次磷离子注入和所述第三次磷离子注入的杂质叠加而成；所述第三次磷离子注入的注入能量为100KEV?500KEV ； 步骤六、从所述硅片的背面进行P型离子注入形成所述第二 P型区； 步骤七、对所述硅片背面进行激光退火处理，所述激光退火对所述缓变漂移区和所述第二P型区进行激活； 步骤八、在所述硅片背面淀积背面金属形成所述背面电极。
8.—种制造如权利要求3所述的半导体器件的方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一、提供一杂质浓度为第一杂质浓度的N型掺杂的所述硅片，在所述硅片的正面完成所述半导体器件的正面工艺，形成于所述硅片的正面的所述第一 P型区在所述正面工艺中形成； 步骤二、将所述硅片的正面保护好，之后对所述硅片进行减薄； 步骤三、从所述硅片的背面进行全面的第一次磷离子注入形成所述缓变漂移区；所述第一次磷离子注入的注入能量大于700KEV，注入剂量为lel2cm_2?IeHcnT2 ； 步骤四、在所述硅片的背面形成光刻胶图形将将所述接界区和所述终端区保护、所述电荷流动区露出，从所述硅片的背面对所述接界区和所述终端区进行第二次磷离子注入形成所述场阻断层一，所述第二次磷离子注入的注入能量为100KEV?500KEV ； 步骤五、在所述硅片的背面形成光刻胶图形将所述电荷流动区保护、将所述接界区和所述终端区露出，从所述硅片的背面对所述接界区和所述终端区进行第三次磷离子注入形成所述场阻断层二，所述第三次磷离子注入的注入能量为100KEV?500KEV，所述第三次磷离子注入的注入剂量大于所述第二次磷离子注入的注入剂量； 步骤六、从所述硅片的背面进行P型离子注入形成所述第二 P型区； 步骤七、对所述硅片背面进行激光退火处理，所述激光退火对所述缓变漂移区和所述第二P型区进行激活； 步骤八、在所述硅片背面淀积背面金属形成所述背面电极。
9.一种制造如权利要求3所述的半导体器件的方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一、提供一杂质浓度为第一杂质浓度的N型掺杂的所述硅片，在所述硅片的正面完成所述半导体器件的正面工艺，形成于所述硅片的正面的所述第一 P型区在所述正面工艺中形成； 步骤二、将所述硅片的正面保护好，之后对所述硅片进行减薄； 步骤三、从所述硅片的背面进行全面的第一次磷离子注入形成所述缓变漂移区；所述第一次磷离子注入的注入能量大于700KEV，注入剂量为lel2cm_2?IeHcnT2 ； 步骤四、在所述硅片的背面形成光刻胶图形将所述电荷流动区保护、将所述接界区和所述终端区露出，从所述硅片的背面对所述接界区和所述终端区进行第二次磷离子注入形成所述场阻断层，所述第二次磷离子注入的注入能量为10KEV?500KEV ； 步骤五、从所述硅片的背面进行P型离子注入形成所述第二 P型区； 步骤六、对所述硅片背面进行激光退火处理，所述激光退火对所述缓变漂移区和所述第二P型区进行激活； 步骤七、在所述硅片背面淀积背面金属形成所述背面电极。
10.一种如权利要求7或8或9所述的方法，其特征在于:所述半导体器件为IGBT器件，步骤一中所述半导体器件的正面工艺包括: 步骤11、采用离子注入工艺在所述硅片中形成多个间隔排列的P型保护环注入区，所述P型保护环注入区位于所述终端区和所述接界区中，各所述P型保护环注入区之间间隔有N型掺杂的所述硅片； 步骤12、采用光刻刻蚀工艺对所述硅片进行刻蚀形成栅沟槽，所述栅沟槽位于所述电荷流动区中，且最外侧的所述栅沟槽的侧面和所述接界区的所述P型保护环注入区相接触； 步骤13、在所述栅沟槽的侧面和底面都形成氧化层，由形成于所述栅沟槽的侧面的所述氧化层组成栅氧化层；在所述栅沟槽中填充多晶硅并由填充于所述栅沟槽中的多晶硅层组成多晶硅栅，由形成于所述栅沟槽中的所述栅氧化层和所述多晶硅栅组成栅极结构；步骤14、采用离子注入工艺在所述硅片中形成所述第一 P型区，所述第一 P型区位于所述电荷流动区中；所述第一P型区的深度小于所述栅沟槽的深度； 步骤15、采用N+离子注入工艺形成源区和N+截止区，所述源区由形成于所述第一 P型区表面，所述栅极结构从侧面覆盖所述源区和所述第一 P型区，且被所述栅极结构的侧面所覆盖的所述第一P型区的表面用于形成沟道连接所述源区和所述漂移区；所述N+截止区形成在所述终端区的最外侧的所述硅片中； 步骤16、在步骤15形成所述源区之后的所述硅片表面形成层间膜； 步骤17、在采用光刻刻蚀工艺对所述层间膜进行刻蚀形成接触孔，所述接触孔的底部依次和所述源区、各所述P型保护环注入区、所述多晶硅栅以及所述N+截止区相接触；在和所述源区以及所述接界区的所述P型保护环注入区相接触的所述接触孔的底部进行离子注入形成P+掺杂区，所述P+掺杂区的深度大于所述源区的深度； 步骤18、在所述接触孔中填充金属并形成正面金属层图形，和所述源区连接的所述正面金属层引出源极，和所述多晶硅栅连接所述正面金属层引出栅极，各所述P型保护环注 入区以及所述N+截止区也通过所述接触孔和对应的所述正面金属层连接。
【专利摘要】本发明公开了一种半导体器件，器件的漂移区中包括一掺杂浓度为缓慢增加的缓变漂移区，缓变漂移区位于漂移区的背面且具有大于等于1微米宽度的缓慢上升区域，缓变漂移区能够对漂移区的电场进行阻断且能保持较低的导通电阻，同时缓变漂移区较长宽度的设置以及缓慢增加能消除现有场阻断型半导体器件中存在的场阻断层中的内建电场较大的缺陷，从而能使器件在关断时的电流下降速度得到有效控制，能提高器件的可靠性。本发明通过在缓变漂移区的背面设置场阻断层，能降低器件终端区的空穴发射效率，减少器件接界区的电流密度，从而能提高器件的可靠性。本发明还公开了一种半导体器件的制造方法。
【IPC分类】H01L21-331, H01L29-06, H01L29-739
【公开号】CN104637994
【申请号】CN201310571346
【发明人】肖胜安
【申请人】上海华虹宏力半导体制造有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月13日