專利名稱：用于制造半導(dǎo)體裝置的方法和半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置以及一種用于制造該半導(dǎo)體裝置的方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于電子半導(dǎo)體裝置和集成電路(IC)的多個(gè)應(yīng)用場合而言，有利的是，限制半導(dǎo)體裝置或者集成電路的總厚度。于是，例如在芯片卡和智能卡中，低重量和低結(jié)構(gòu)高度十分重要。同樣地，能夠通過有針對(duì)性地調(diào)節(jié)半導(dǎo)體裝置中使用的半導(dǎo)體的厚度改良例如垂直的功率半導(dǎo)體元器件的電屬性，為此，要讓半導(dǎo)體本體的厚度適應(yīng)于各個(gè)功率半導(dǎo)體元器件的電壓等級(jí)，從而避免由于半導(dǎo)體本體尺寸過大而產(chǎn)生不必要的電阻。為此，在所使用的半導(dǎo)體本體的整個(gè)表面上進(jìn)行十分精確的并且可重復(fù)的厚度調(diào) 節(jié)是值得追求的，從而在生產(chǎn)制造時(shí)避免產(chǎn)量損失，并且確保半導(dǎo)體裝置或者集成電路有可靠的電屬性。

發(fā)明內(nèi)容
下面，本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種用于制造半導(dǎo)體裝置的方法，這種方法使得能夠精確地并且可重復(fù)地打薄半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體本體。其它實(shí)施例致力于說明這種半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明通過獨(dú)立的權(quán)利要求進(jìn)行定義。在從屬權(quán)利要求中描述了本發(fā)明的改進(jìn)方案。一種實(shí)施方式涉及一種用于制造半導(dǎo)體裝置的方法。該方法包括通過半導(dǎo)體本體的第一側(cè)面將摻雜物注入該半導(dǎo)體本體內(nèi)。根據(jù)這種方法，然后要在該半導(dǎo)體本體的第一側(cè)面上形成漂移區(qū)層(Driftzonenschicht),以及從該半導(dǎo)體本體的與第一側(cè)面相對(duì)置的第二側(cè)面對(duì)這個(gè)半導(dǎo)體本體進(jìn)行材料去除，直至由摻雜物定義的Pn過渡區(qū)，或者說由pn過渡區(qū)延展得出的空間電荷區(qū)，或者由摻雜物定義的摻雜物集中區(qū)。根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置包括具有第一側(cè)面和第二側(cè)面的半導(dǎo)體本體。此外，該半導(dǎo)體裝置還包括多個(gè)場截止區(qū)(Feldstoppzonen),該場截止區(qū)設(shè)計(jì)在半導(dǎo)體本體內(nèi)朝向該半導(dǎo)體本體的第二側(cè)面的不同深處。對(duì)于多個(gè)場截止區(qū)中的一個(gè)或者每個(gè)場截止區(qū)而言，從各個(gè)場截止區(qū)的摻雜物濃度輪廓的最大值處直至朝向第一側(cè)面的方向的一半最大值處的垂直間距h與該摻雜物濃度輪廓的最大值處直至朝向第二側(cè)面的方向的一半最大值處的垂直間距b2滿足關(guān)系式0. 9<b1/b2<l. I。


圖IA至1C:在制造半導(dǎo)體裝置的方法過程期間，半導(dǎo)體本體的示意橫斷面視圖，其中，摻雜物被注入該半導(dǎo)體本體中，以便由此定義出后來對(duì)半導(dǎo)體本體進(jìn)行材料去除的停止。圖2A至2F :在制造半導(dǎo)體裝置的方法過程期間，半導(dǎo)體本體的示意橫斷面視圖，其中，n型的場截止區(qū)定義出在對(duì)p型基底進(jìn)行材料去除時(shí)的終端點(diǎn)。圖3 :示出在制造半導(dǎo)體裝置的方法過程期間，半導(dǎo)體本體的示意橫斷面視圖，作為圖2C中所示過程階段的代替，其中，在n_型的漂移區(qū)內(nèi)形成多個(gè)朝向p型基底一側(cè)的場截止區(qū)。圖4 :示出不同于圖2D的橫截面視圖中所示過程步驟的其它的實(shí)施方式。圖5 :示出不同于圖2D和圖4的橫截面視圖中所示過程步驟的其它的實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖更詳盡地闡述各實(shí)施例。然而，本發(fā)明并不局限于具體描述的實(shí)施方式，而是可以用合適的方式修改并變化。只要文中沒有對(duì)其明顯地排除，一種實(shí)施方式的單個(gè)特征和特征組合就能夠與另一種實(shí)施方式的單個(gè)特征和特征組合適宜地組合起來。 在下面借助附圖詳盡闡述各實(shí)施例之前，要指出的是，附圖中一致的元件是用一致的或者類似的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)的，并且不對(duì)這些元件進(jìn)行重復(fù)描述。此外，這些附圖不必以忠于實(shí)際的尺寸比例示出，因?yàn)橹攸c(diǎn)在于展示和說明基本原理。下面，將pn過渡區(qū)定義為半導(dǎo)體本體中的一個(gè)位置，在那里，n型摻雜物濃度低于P型摻雜物濃度，或者P型摻雜物濃度低于n型摻雜物濃度，或者說p和n型摻雜物濃度之間的差值更換它的符號(hào)。圖IA至IC示出在根據(jù)一種實(shí)施方式制造半導(dǎo)體裝置的各個(gè)不同過程段期間，一個(gè)半導(dǎo)體本體100的示意橫斷面視圖。在圖IA的示意橫斷面視圖中，示出了具有第一側(cè)面101和第二側(cè)面102的半導(dǎo)體本體100，其中，垂直于第一側(cè)面101延伸的方向被稱為y方向，垂直于y方向并且平行于第一側(cè)面101/第二側(cè)面102延伸的方向被稱為X方向。該半導(dǎo)體本體100典型地包括半導(dǎo)體薄片，即所謂的“晶片”。這個(gè)半導(dǎo)體薄片例如在上面可以不覆有半導(dǎo)體層，或者卻具有一個(gè)或者多個(gè)覆在第一側(cè)面101和/或第二側(cè)面102上的層。根據(jù)一種實(shí)施方式，該半導(dǎo)體本體100包括由硅制成的p型摻雜半導(dǎo)體基底，也就是硅晶片，例如具有8英寸(200_)、12英寸(300mm)或者18英寸(450mm)的直徑。通過第一側(cè)面101，將摻雜物105貼近表面地注入到半導(dǎo)體本體100中。作為摻雜物例如可以使用磷、砷、銻、硒和硫中的一種材料或者這些材料的組合，它在激活后作為硅中的n摻雜物起作用，正如在圖IB中用半導(dǎo)體本體100的示意橫斷面視圖示出的那樣，在半導(dǎo)體本體100的第一側(cè)面101上形成漂移區(qū)層110，并且形成它的一部分。這個(gè)漂移區(qū)層110例如可以外延地在半導(dǎo)體本體100的第一側(cè)面101上生長?？梢砸罁?jù)要制造的半導(dǎo)體裝置的電學(xué)要求，例如依據(jù)電壓等級(jí)或者接通阻抗，適宜地選擇漂移區(qū)層110的厚度以及其中的摻雜物濃度。在注入了摻雜物105的半導(dǎo)體本體100上形成該漂移區(qū)層110之前可以先在注入了摻雜物105的半導(dǎo)體本體100上形成半導(dǎo)體層或者半導(dǎo)體層堆疊體。作為選擇，事先形成的半導(dǎo)體層或者說半導(dǎo)體層堆疊體的一個(gè)或者多個(gè)層可以被注入摻雜物。由此例如能夠產(chǎn)生一個(gè)或者多個(gè)場截止區(qū)，它們?cè)谝阎瞥傻陌雽?dǎo)體元器件中用于消除電場，這些半導(dǎo)體元器件例如是絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、二極管或者場效應(yīng)晶體管(FET)，如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)中，并且應(yīng)該防止電場或者說空間電荷區(qū)“穿入”背側(cè)的含摻雜物高的區(qū)域，例如發(fā)射極區(qū)。場截止區(qū)層堆疊體的該場截止區(qū)或者說這些場截止區(qū)例如可以結(jié)構(gòu)化地形成，為此，要通過事先在半導(dǎo)體本體上生成的注入用掩模注入定義出這些場 截止區(qū)的摻雜物。注入用掩模例如可以是用光刻法結(jié)構(gòu)化的硬掩?；蛘呖刮g劑掩模(Lackmaske )。利用在旁側(cè)結(jié)構(gòu)化這些場截止區(qū)，例如能夠讓IGBT的關(guān)閉過程更和緩，這是因?yàn)槟軌蛲ㄟ^場截止區(qū)層中的留空處的寬度還有間距來控制載流子排放。例如，-依據(jù)選擇的定義了場截止區(qū)的摻雜物和隨之的溫度/時(shí)間負(fù)荷_，場截止區(qū)或者說場截止區(qū)層堆疊體中的一個(gè)場截止區(qū)的厚度在Ιμπι和30μπι之間的范圍中，或者也可以在2μπι和7μπι之間。對(duì)于磷(P)來說，用于定義場截止層的摻雜物的典型的注入能量和注入劑量是50keV至200keV 以及 2xlOncnT2 至 IxlO1W 或者 4xlOncnT2 至 2xl012cnT2 的范圍內(nèi)。緊跟在形成漂移區(qū)層110之后的，是在第一側(cè)面101上加工半導(dǎo)體，例如在半導(dǎo)體本體100的正面上。這次進(jìn)一步加工用于制成要生產(chǎn)的半導(dǎo)體裝置，并且例如包括在第一側(cè)面101上在漂移區(qū)層110內(nèi)形成半導(dǎo)體區(qū)。例如通過注入和/或擴(kuò)散可以將摻雜物引入該漂移區(qū)層110中，這些摻雜物用于在漂移區(qū)層110內(nèi)形成摻雜半導(dǎo)體區(qū)，例如形成功率二極管的陽極、形成垂直的IGBT或MOSFET的主體和源極。然后也可以形成一個(gè)或者多個(gè)布線層，其具有來自用導(dǎo)電材料填充的接觸開口的中間連接件，從而例如將半導(dǎo)體裝置的一個(gè)單元(Zellen)場中的各個(gè)單元相互電連接或者將半導(dǎo)體裝置的一個(gè)單元場(Zellenfeld)中的各個(gè)單元與觸接頭區(qū)域電連接。該觸接頭區(qū)域例如可以通過接合線與封裝好的半導(dǎo)體裝置的插針相連接。在圖IB的簡化示意橫斷面視圖中以多個(gè)方塊125的形式在第一側(cè)面101上示意性地總結(jié)了加工時(shí)在第一側(cè)面101上制成的元件。正如圖IC的示意橫斷面視圖中所示的那樣，從第二側(cè)面102出發(fā)對(duì)該半導(dǎo)體本體100進(jìn)行材料去除。用虛線示意性地示出了半導(dǎo)體本體100的被進(jìn)行材料去除的區(qū)域的輪廓。用箭頭109標(biāo)出了材料去除方向。如果半導(dǎo)體本體100的從摻雜物105出發(fā)的摻雜區(qū)直至存在于下面的半導(dǎo)體本體100中的摻雜區(qū)形成pn過渡區(qū)，例如在將磷注入P型摻雜半導(dǎo)體基底中的情況下，那么該半導(dǎo)體本體100能夠從第二側(cè)面102出發(fā)優(yōu)選地利用電子化學(xué)蝕刻法進(jìn)行材料去除，其中，pn過渡區(qū)或者說通過pn過渡區(qū)延展得到的空間電荷區(qū)是作為蝕刻停止用于結(jié)束蝕刻過程。在到達(dá)這個(gè)蝕刻停止時(shí)，蝕刻過程自動(dòng)停止，并且以這種方式實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)。因此，能夠從第二側(cè)面102出發(fā)精確地對(duì)該半導(dǎo)體本體100進(jìn)行材料去除，并且因此精確地調(diào)節(jié)半導(dǎo)體裝置的最終厚度，由此實(shí)現(xiàn)降低半導(dǎo)體裝置的最終厚度發(fā)生波動(dòng)的目的。蝕刻停止例如是在達(dá)到蝕刻停止時(shí)，也就是說在到達(dá)pn過渡區(qū)時(shí)，電子化學(xué)材料蝕刻裝置內(nèi)的電流的發(fā)生特別的變化，它用于結(jié)束蝕刻過程。在從第二側(cè)面102開始進(jìn)行材料去除時(shí)，也可以使用機(jī)械的材料去除法。在所述的用于打薄半導(dǎo)體本體的方法中，半導(dǎo)體本體100的摻雜區(qū)的高度，例如基底的高度，以及它的例如通過摻雜物擴(kuò)散造成的波動(dòng)不會(huì)影響到用于打薄的Pn過渡區(qū)。同樣有可能的是，不用電子化學(xué)法進(jìn)行蝕刻，而是在強(qiáng)堿性的媒介中進(jìn)行，例如在含水的KOH-或TMAH-溶液中。因?yàn)楦叨葥诫s硼的硅在蝕刻時(shí)會(huì)形成硼硅酸鹽玻璃，所以例如在弱P或η摻雜的半導(dǎo)體本體100中使用硼作為摻雜物105時(shí)要使用由摻雜物105引起的高度的硼摻雜(例如> IO19CnT3)作為蝕刻停止。在從第二側(cè)面102開始對(duì)半導(dǎo)體本體100進(jìn)行材料去除至由摻雜物105定義的pn過渡區(qū)或者說由pn過渡區(qū)延展得到的空間電荷區(qū)后，或者進(jìn)行材料去除至由摻雜物105定義的摻雜物集中區(qū)之后，可以緊接著從這一側(cè)，例如從背側(cè)開始執(zhí)行其它過程，從而完成半導(dǎo)體裝置。只要由摻雜物105定義的半導(dǎo)體區(qū)(例如集電一側(cè)的發(fā)射極)還不是IGBT、二極管的陰極一側(cè)的發(fā)射極或者M(jìn)OSFET的漏極，就能夠從第二側(cè)面102出發(fā)繼續(xù)注入，從而形成這些區(qū)域。緊接著可以在第二側(cè)面102上，例如在金屬化層或者金屬化層堆疊體上形成電連接區(qū)域。依據(jù)打薄方法，基底也可以是η型摻雜的。圖2Α至2F示出在根據(jù)另一種實(shí)施方式制造 半導(dǎo)體裝置期間半導(dǎo)體本體的示意橫斷面視圖。在圖2Α的P型半導(dǎo)體基底200的、例如由硅制成的P型半導(dǎo)體基底的示意橫斷面視圖中，選擇將硼注入到P型半導(dǎo)體基底200的第一側(cè)面201上的表面區(qū)域中。示意性地利用附圖標(biāo)記215標(biāo)識(shí)出沿著垂直于第一側(cè)面201的深度方向y以及平行于第一側(cè)面201延伸的振幅軸線X注入硼的示意性輪廓。正如圖2B中的半導(dǎo)體基底200的示意性橫斷面視圖所示的那樣，在半導(dǎo)體基底200的第一側(cè)面201上形成半導(dǎo)體層220，例如在P型硅基片上外延地生長半導(dǎo)體層220作為硅層。然后，η型摻雜物通過第一側(cè)面201被注入到第一半導(dǎo)體層220中(參見示意示出的輪廓216 )，例如當(dāng)基本材料例如來自硅時(shí)，摻雜物是磷、砷、鋪、硒和硫中的一種材料或者這些材料的組合。該半導(dǎo)體層例如可以具有I μ m至10 μ m或者2 μ m至7 μ m的厚度。依據(jù)在形成該半導(dǎo)體層220期間的、或者說在這個(gè)過程階段可能已經(jīng)實(shí)行的加熱步驟期間的溫度收支(Temperaturbudget),可能會(huì)導(dǎo)致事先選擇引入的硼注入輪廓擴(kuò)大。這在圖2B中示意性地通過硼的摻雜物分布的相比圖2A較小的峰值示出，還通過示意示出的注入輪廓215的較大覽度不出。在半導(dǎo)體層220中注入η型摻雜物之前或者之后可以使其結(jié)構(gòu)化，例如借助光刻法。圖2C示例性地示出了結(jié)構(gòu)化的半導(dǎo)體層220。正如圖2C的示意橫斷面視圖中所示的那樣，在選擇性結(jié)構(gòu)化的第一半導(dǎo)體層220上形成η型的第二半導(dǎo)體層222，例如通過外延生長。這個(gè)第二 η型半導(dǎo)體層222是要形成的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)漂移區(qū)層。依據(jù)對(duì)要制造的半導(dǎo)體裝置的要求，例如對(duì)它的抗電強(qiáng)度的要求，適宜地選擇該第二半導(dǎo)體層222的摻雜物濃度以及厚度。正如圖2D的示意橫斷面視圖中所示的那樣，在形成作為漂移區(qū)層的第二半導(dǎo)體層222之后緊接著在第一側(cè)面201上、例如在正面上進(jìn)行加工。在這種加工期間可以將更多的摻雜物引入半導(dǎo)體本體中，例如通過注入和/或擴(kuò)散，它們定義出η型和/或P型的被掩藏的或者也達(dá)到第一側(cè)面201的半導(dǎo)體區(qū)。依據(jù)要制造的半導(dǎo)體裝置的類型，例如二極管、場效應(yīng)晶體管、雙極晶體管，這些更多的半導(dǎo)體區(qū)例如可以是源極、主體、陽極發(fā)射極。同樣地，可以在第一側(cè)面201上放置布線區(qū)域，例如通過形成一個(gè)或者多個(gè)能導(dǎo)電的平面、如金屬化平面，它們被結(jié)構(gòu)化為布線圖、例如導(dǎo)電通路圖，并且在它們之間可以有絕緣的中間層。不同平面的導(dǎo)電通路之間的導(dǎo)電連接例如能夠通過絕緣的中間層中的接觸開口產(chǎn)生。在圖2D的簡化示意橫斷面視圖中以多個(gè)方塊225的形式在第一側(cè)面201上示意性地總結(jié)了加工時(shí)在第一側(cè)面201上制成的元件。
正如圖2E中所示的那樣，是從第二側(cè)面202出發(fā)實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體基底200的反向打薄。例如用電子化學(xué)法對(duì)半導(dǎo)體本體200進(jìn)行材料去除，直至由η摻雜輪廓216和ρ摻雜輪廓215定義出的pn過渡區(qū)(參見圖2D)或者其空間電荷區(qū)。正如圖2A所示，如果在形成第一半導(dǎo)體層220之前選擇注入硼，那么也可以在堿性蝕刻中實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體本體200的材料去除，并且在事先形成的硼摻雜層處結(jié)束。因此，能夠從第二側(cè)面102出發(fā)精確地對(duì)該半導(dǎo)體本體100進(jìn)行材料去除，并且因此精確地調(diào)節(jié)半導(dǎo)體裝置的最終厚度，由此實(shí)現(xiàn)降低半導(dǎo)體裝置的最終厚度中發(fā)生波動(dòng)的目的。正如圖2F中所示的那樣，是從第二側(cè)面202出發(fā)進(jìn)行加工的。如果沒有事先(例如在圖2A中所示的加工步驟中)制造一個(gè)為了要生產(chǎn)的構(gòu)件的功能性所必須的高度摻雜層，例如二極管的陰極發(fā)射極、FET的高度摻雜漏極區(qū)或者IGBT的集電一側(cè)的發(fā)射極，那么可以從第二側(cè)面202出發(fā)通過注入相應(yīng)的摻雜物生成一個(gè)這種區(qū)域229。同樣地，緊接著可以在第二側(cè)面202上形成一個(gè)接觸層、如金屬層227。如果ρ摻雜區(qū)域215用作蝕刻停止，那么這個(gè)摻雜區(qū)也可以被用作P摻雜發(fā)射極，從而不再需要為了打薄的薄片進(jìn)行任何高溫處理，這特別是對(duì)于具有大直徑的薄片能帶來巨大的產(chǎn)量優(yōu)勢(shì)。 作為在圖2C中所示的實(shí)施方式(其具有第一半導(dǎo)體層220和代表漂移區(qū)層的第二半導(dǎo)體層222)的代替，正如在圖3中以示意橫斷面視圖示出的那樣，也可以在生成漂移區(qū)層222之前，形成一個(gè)由第一至第四場截止區(qū)220a，220b，220c，220d形成的層堆疊體。在所述例子中，有區(qū)別地結(jié)構(gòu)化最下方的場截止區(qū)220a，220b。當(dāng)然，也可以不結(jié)構(gòu)化這些層。通過結(jié)構(gòu)化這些場截止區(qū)層例如可以達(dá)到讓IGBT的關(guān)斷更緩和的目的，特別是借助一個(gè)或者多個(gè)場截止層中的留空部的寬度和間距對(duì)載流子排放進(jìn)行控制。例如能夠在前后相繼地增大的半導(dǎo)體層235a，235b，235c，235d中通過用掩模法或者不用掩模法注入摻雜物來產(chǎn)生這些場截止區(qū)220a，220b, 220c, 220d，其中，例如在分離每一個(gè)層之后進(jìn)行各種注入。根據(jù)一種實(shí)施方式，第一至第四場截止區(qū)220a，220b，220c，220d的摻雜物濃度輪廓216a，216b，216c, 216d的寬度屯，d2，d3，d4減小，并且這些場截止區(qū)具有越來越大的深度，也就是說，離半導(dǎo)體基底200的距離越來越遠(yuǎn)。這個(gè)關(guān)系式用(^〈d/c^di表示。同樣地，第一至第四場截止區(qū)220a，220b, 220c, 220d中的摻雜物濃度的振幅N1, N2, N3, N4可以不斷減小，并且這些場截止區(qū)具有越來越大的深度，也就是說，離半導(dǎo)體基底200的距離越來越遠(yuǎn)。這個(gè)關(guān)系式用表示。如果這四個(gè)場截止區(qū)220a，220b, 220c, 220d例如設(shè)計(jì)為具有一致的劑量，那么例如通過以下方式設(shè)置以上關(guān)系式(^〈(^〈(^〈屯，S卩，在加工過程中后來產(chǎn)生的場截止區(qū)相對(duì)于在加工過程中先前產(chǎn)生的場截止區(qū)經(jīng)歷較少的溫度收支，并且因此，相應(yīng)區(qū)域的摻雜物輪廓的擴(kuò)散進(jìn)展得沒那么劇烈。根據(jù)另一種實(shí)施方式，第一至第四場截止區(qū)220a，220b，220c，220d 的摻雜物濃度輪廓 216a，216b，216c，216d 的寬度 Cl1，d2，d3，d4 保持恒定，并且這些場截止區(qū)具有越來越大的深度，也就是說，離半導(dǎo)體基底200的距離越來越遠(yuǎn)。例如，如果相對(duì)于形成這些場截止區(qū)之后發(fā)生的溫度收支(這些溫度收支例如發(fā)生在正面上進(jìn)行加工時(shí))，用于產(chǎn)生這些場截止區(qū)的溫度收支小到可以忽略不計(jì)，那么這種情況就是邊界情況。例如這樣選擇注入劑量，即為這四個(gè)場截止區(qū)使用的四種劑量從220a到220d越來越少。例如不同于通過質(zhì)子輻射產(chǎn)生的輪廓，該摻雜物輪廓接近高斯分布。對(duì)于多個(gè)場截止區(qū)中的每一個(gè)場截止區(qū)而言，例如從各個(gè)場截止區(qū)的摻雜物濃度輪廓的最大值處(例如N1)直至朝向第一側(cè)面201的方向的一半最大值處的垂直間距Id1與該摻雜物濃度輪廓的最大值處直至朝向第二側(cè)面的方向的一半最大值處的垂直間距匕滿足關(guān)系式O. Mb1/b2〈l. I或者0.95〈1ν 32〈1.05。在圖3中示例性地示出了四個(gè)場截止區(qū)。當(dāng)然也可以選擇與之不同的場截止區(qū)數(shù)量，例如還包括1，2，3，5，6，7或者更多的場截止區(qū)。利用所描述的制造方法能夠避免通過耗費(fèi)更大并且溫度更不穩(wěn)定的質(zhì)子注入法進(jìn)行生產(chǎn)制造。這些摻雜物輪廓也可以重疊，并且因此例如定義出具有局部最大值的隨著深度逐漸減小的輪廓。在使用多個(gè)厚度小的層時(shí)，也能夠產(chǎn)生幾乎不斷減小的摻雜輪廓，它僅具有非常小或者可忽略的最大值。摻雜物濃度輪廓在深度方向上的寬度可以通過選擇所涂覆的層厚度在大范圍內(nèi)自由變化。除了在圖3中所示的示例性的四個(gè)場截止區(qū)，還可以形成出與之不同數(shù)量的場截止層?？梢詫⑦@些場截止層中的一個(gè)、多個(gè)或者全部結(jié)構(gòu)化，或者不結(jié)構(gòu)化。也可以將場截止層之間的上述關(guān)系轉(zhuǎn)給數(shù)量不同于四個(gè)的場截止區(qū)層。 作為圖2D中所示的實(shí)施方式的代替，正如圖4中所示，除了圖2Α中所示的將硼注入到半導(dǎo)體基底200 (參見圖4中所屬的輪廓215’)，還能夠進(jìn)一步注入η型摻雜物，其中，相比摻雜物硼，η型摻雜物優(yōu)選地被更深入地注入到半導(dǎo)體基底200中(參見圖4中所屬的輪廓217)。例如在制造IGBT時(shí)進(jìn)行這種附加的注入。在這種情況下，可以首先用電子化學(xué)法對(duì)基底200進(jìn)行材料去除，直到由注入的η型摻雜物形成的η型半導(dǎo)體區(qū)233和ρ型半導(dǎo)體基底200之間的pn過渡區(qū)230。緊接著例如可以通過堿性蝕刻法分離由注入的η型摻雜物形成的η型半導(dǎo)體區(qū)233，蝕刻在通過注入硼(例如參見圖2Α)產(chǎn)生的ρ+型半導(dǎo)體層234上結(jié)束。該P(yáng)+型半導(dǎo)體層233例如用作為IGBT的集電一側(cè)的發(fā)射級(jí)，是例如在圖2Α所示的過程段中通過選擇合適的注入劑量和注入能量產(chǎn)生的。在圖4中所示的實(shí)施方式中，在對(duì)半導(dǎo)體基底200進(jìn)行材料去除之前形成IGBT的集電一側(cè)的發(fā)射級(jí)，使得在薄片狀態(tài)下，也就是在對(duì)半導(dǎo)體基底進(jìn)行材料去除之后，不緊接著繼續(xù)注入過程，并且例如只覆上接觸金屬化層。作為圖2D中所示的橫斷面視圖的其它在圖5中所示的代替方案，可以在半導(dǎo)體層220的下方將η+型半導(dǎo)體層237引入半導(dǎo)體基底200中，例如在圖2Α中所示的注入過程的范疇內(nèi)，其中，在這里作為結(jié)合圖2Α描述的摻雜物硼的替代，注入一種η型摻雜物。對(duì)半導(dǎo)體基底200的材料去除例如用電子化學(xué)法實(shí)現(xiàn)，并且在由注入的η型摻雜物產(chǎn)生的η+型半導(dǎo)體區(qū)237和ρ型半導(dǎo)體基底200之間的pn過渡區(qū)230’上結(jié)束。剩下的η.型半導(dǎo)體區(qū)237例如用作二極管的陰極發(fā)射極或者也作為FET的漏極。因此，能夠精確地對(duì)該半導(dǎo)體基底200進(jìn)行材料去除，并且因此精確地調(diào)節(jié)半導(dǎo)體裝置的最終厚度，由此實(shí)現(xiàn)降低半導(dǎo)體裝置的最終厚度發(fā)生波動(dòng)的目的。
權(quán)利要求
1.一種用于制造半導(dǎo)體裝置的方法，包括 通過半導(dǎo)體本體(100)的第一側(cè)面(101)向所述半導(dǎo)體本體(100)內(nèi)注入摻雜物(105);并且然后 在所述半導(dǎo)體本體(100)的所述第一側(cè)面(101)上形成漂移區(qū)層(110);并且 從與所述半導(dǎo)體本體(100)的所述第一側(cè)面(101)相對(duì)置的第二側(cè)面(102)對(duì)所述半導(dǎo)體本體(100)進(jìn)行材料去除，直至由所述摻雜物(105)定義的pn過渡區(qū)，或者說由所述Pn過渡區(qū)限定得出的空間電荷區(qū)，或者由所述摻雜物定義的摻雜物集中區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在注入所述摻雜物之前，在半導(dǎo)體本體(200)的第一側(cè)面(201)上形成半導(dǎo)體層(220)，并且將所述摻雜物注入到所述半導(dǎo)體層(220)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，多次重復(fù)地形成所述半導(dǎo)體層(220)和將 所述摻雜物注入到所述半導(dǎo)體層(220)中，以用于生成具有注入的摻雜物的層堆疊體(220a. . . 220d)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，隨著各個(gè)層到所述第二側(cè)面的間距不斷增加，向所述層堆疊體(220a. . . 220d)的層中注入的所述摻雜物的劑量調(diào)節(jié)得更小。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其中，隨著所述層到所述第二側(cè)面的間距不斷增力口，向所述層堆疊體(220a. . . 220d)的所述層中注入的所述摻雜物的注入輪廓的寬度調(diào)節(jié)得更小。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，通過注入用掩模將所述摻雜物引入所述半導(dǎo)體層(220)中或者所述層堆疊體(220a. . . 220d)的至少一個(gè)半導(dǎo)體層中。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述半導(dǎo)體層(220)或者所述層堆疊體(220a. ..220d)的所述半導(dǎo)體層分別具有在I μ m和10 μ m之間的范圍內(nèi)的厚度。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述半導(dǎo)體本體的半導(dǎo)體基底選擇為P摻雜硅基底。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在將所述摻雜物注入到所述半導(dǎo)體本體(200)之前，通過所述第一側(cè)面將硼注入到所述半導(dǎo)體基底中。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在對(duì)所述半導(dǎo)體本體進(jìn)行材料去除之后，通過第二側(cè)面(202)將其它的摻雜物注入到所述半導(dǎo)體本體中，并且在所述第二側(cè)面上的表面區(qū)域中，在有限的時(shí)間內(nèi)熔化并且再結(jié)晶所述半導(dǎo)體本體。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在對(duì)所述半導(dǎo)體本體進(jìn)行材料去除之后，通過所述第二側(cè)面(202)將其它的摻雜物擴(kuò)散到所述半導(dǎo)體本體中。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，從磷、砷、銻、硒、硫這些材料的一種或者多種中選擇所述摻雜物。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在對(duì)所述半導(dǎo)體本體進(jìn)行材料去除之后，為了制造所述半導(dǎo)體裝置，不再向所述半導(dǎo)體本體中注入所述摻雜物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述半導(dǎo)體裝置設(shè)計(jì)為絕緣柵雙極型晶體管，并且利用硼作為所述摻雜物，將所述摻雜物注入到由硅制成的所述半導(dǎo)體本體中。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，在從半導(dǎo)體的半導(dǎo)體基底(200)上分離第一半導(dǎo)體層(220)之前注入摻雜物硼。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，在從所述半導(dǎo)體本體的半導(dǎo)體基底(200上分離第一半導(dǎo)體層(220)之后，通過所述第一側(cè)面將所述摻雜物硼注入到所述第一半導(dǎo)體層(220)中。
17.根據(jù)權(quán)利要求14至16中任一項(xiàng)所述的方法，其中，通過所述第一側(cè)面將η型摻雜物注入到所述半導(dǎo)體本體中，并且所述η型摻雜物朝向所述第一側(cè)面的注入深度選擇得比硼的注入深度更大。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，對(duì)所述半導(dǎo)體本體進(jìn)行材料去除包括第一次去除材料至由所述η型摻雜物和P型半導(dǎo)體基底材料定義的pn過渡區(qū)，或者說由所述pn過渡區(qū)延展得出的空間電荷區(qū)，并且包括另一次去除材料至已注入的硼。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述半導(dǎo)體裝置設(shè)計(jì)為二極管或者金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，并且利用η型摻雜物實(shí)現(xiàn)將所述摻雜物注入到由硅制成的所述半導(dǎo)體本體中。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在注入所述摻雜物之后，并且在所述第一側(cè)面(101)上的表面區(qū)域中形成所述漂移區(qū)層(110)之前，在有限的時(shí)間內(nèi)熔化并且再結(jié)晶所述半導(dǎo)體本體。
21.一種半導(dǎo)體裝置，包括 具有第一側(cè)面(201)和第二側(cè)面的半導(dǎo)體本體； 一個(gè)或者多個(gè)場截止區(qū)(220a. . . 220d)，所述場截止區(qū)設(shè)計(jì)在所述半導(dǎo)體本體內(nèi)朝向所述半導(dǎo)體本體的所述第二側(cè)面的不同深處，其中，對(duì)于多個(gè)場截止區(qū)中的一個(gè)或者每個(gè)場截止區(qū)而言，從各個(gè)場截止區(qū)的摻雜物濃度輪廓的最大值處直至朝向所述第一側(cè)面的方向的一半最大值處的垂直間距h與從所述摻雜物濃度輪廓的最大值處直至朝向所述第二側(cè)面的方向的一半最大值處的垂直間距b2滿足關(guān)系式O. 9<b1/b2<l. I。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體裝置，其中，在一個(gè)平行于所述第一和第二側(cè)面的平面中結(jié)構(gòu)化多個(gè)場截止區(qū)中的一個(gè)或者至少一個(gè)場截止區(qū)。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述濃度輪廓在多個(gè)場截止區(qū)中在深度方向上的寬度在14 111至304 111的范圍中。
24.根據(jù)權(quán)利要求21至23中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體裝置是IGBT、MOSFET 或者二極管。
25.根據(jù)權(quán)利要求21至24中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其中，多個(gè)場截止區(qū)中的相鄰場截止區(qū)的摻雜物濃度輪廓重疊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造半導(dǎo)體裝置的方法。在此，通過半導(dǎo)體本體(100 )的第一側(cè)面(101)向半導(dǎo)體本體(100)內(nèi)注入摻雜物。然后在該半導(dǎo)體本體(100 )的第一側(cè)面(101 )上形成漂移區(qū)層(110)。然后從與半導(dǎo)體本體(100 )的第一側(cè)面(101)相對(duì)置的第二側(cè)面(102 )對(duì)該半導(dǎo)體本體(100 )進(jìn)行材料去除，直至由摻雜物定義的pn過渡區(qū)，或者說由pn過渡區(qū)延展得出的空間電荷區(qū)，或者由摻雜物定義的摻雜物集中區(qū)。
文檔編號(hào)H01L29/06GK102956448SQ20121028106
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月11日
發(fā)明者彼得·伊爾西格勒, 托馬斯·奈德哈特, 京特·沙格爾, 漢斯-約阿希姆·舒爾茨 申請(qǐng)人:英飛凌科技奧地利有限公司