用于形成橫向變化摻雜濃度的方法和半導(dǎo)體器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于形成橫向變化摻雜濃度的方法和半導(dǎo)體器件。提供了一種用于形成橫向變化n型摻雜濃度的方法。該方法包括提供半導(dǎo)體晶片，該半導(dǎo)體晶片具有第一表面、與第一表面相對布置的第二表面和具有第一最大摻雜濃度的第一n型半導(dǎo)體層，向第一n型半導(dǎo)體層中注入第一最大能量的質(zhì)子，并且用掩蔽氫等離子體來局部地處理第二表面。此外，提供了一種半導(dǎo)體器件。
【專利說明】用于形成橫向變化摻雜濃度的方法和半導(dǎo)體器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實施例涉及用于在半導(dǎo)體主體中形成橫向變化η型摻雜濃度的方法和相關(guān)半導(dǎo)體器件，特別是涉及具有半導(dǎo)體主體的功率半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體主體具有結(jié)構(gòu)化場截止區(qū)(field stop region)。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如二極管和晶體管的半導(dǎo)體器件、例如諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的場效應(yīng)控制開關(guān)器件已被用于各種應(yīng)用，包括但不限于作為開關(guān)在電源和功率轉(zhuǎn)換器、電動汽車、空調(diào)器以及甚至立體聲音響系統(tǒng)中的使用。特別是關(guān)于能夠切換大電流和/或在較高電壓下操作的功率器件，常常要求在下文中也稱為導(dǎo)通電阻Rm的低通態(tài)電阻(on-state resistance)、軟切換行為和高壓阻擋(highvoltage blocking)倉泛力。
[0003]諸如場板和/或浮動保護(hù)環(huán)的邊緣終止結(jié)構(gòu)常常在圍繞有源區(qū)域(active area)的外圍區(qū)域中被用于切換和/或控制負(fù)載電流以使電場重新分布，使得接近于半導(dǎo)體表面的電場減小。相應(yīng)地，改進(jìn)了半導(dǎo)體器件的阻擋能力。
[0004]另外，可以在功率半導(dǎo)體器件中使用較高摻雜場截止區(qū)以改進(jìn)對半導(dǎo)體器件關(guān)斷和/或整流(commutating)期間的軟度(softness)。可以僅在半導(dǎo)體器件的部分中形成場截止區(qū)。此類場截止區(qū)可以通過掩蔽注入(masked implantation)、例如通過質(zhì)子注入以及后續(xù)的推阱(drive-1n)來形成。針對典型的功率半導(dǎo)體器件，場截止區(qū)的穿透深度可以例如為約30 μπι至約60 μ m。然而，具有足夠高的能量而向半導(dǎo)體材料中穿透足夠深的掩蔽質(zhì)子通常引起顯著的挑戰(zhàn)，特別是在薄晶片技術(shù)中。諸如模板掩模(stencil mask)的孔的使用與薄晶片技術(shù)不兼容。在晶片背面上形成厚掩膜可以引起顯著的晶片翹曲(bowing)。這可能對制造具有影響。較薄注入掩膜可以用于諸如硒或磷的其他η型摻雜劑。然而，相關(guān)推阱工藝伴隨有較高的溫度負(fù)載，這限制在薄晶片技術(shù)中的使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)用于形成橫向變化η型摻雜濃度的方法的實施例，該方法包括提供半導(dǎo)體晶片，該半導(dǎo)體晶片具有第一表面、與第一表面相對地布置的第二表面以及具有第一最大摻雜濃度的第一 η型半導(dǎo)體層；在第一 η型半導(dǎo)體層中形成具有最大摻雜濃度的第二 η型半導(dǎo)體層，該最大摻雜濃度高于第一最大摻雜濃度，其中，形成第二 η型半導(dǎo)體層包括向第一 η型半導(dǎo)體層中注入第一最大能量的質(zhì)子；以及用掩蔽氫等離子體來局部地處理第二表面。
[0006]根據(jù)用于形成雙極半導(dǎo)體器件的方法的實施例，該方法包括:提供半導(dǎo)體晶片，該半導(dǎo)體晶片包括具有限定垂直方向的法線方向的第一表面以及布置在第一表面下面的第一 η型半導(dǎo)體層；形成與第一 η型半導(dǎo)體層形成ρη結(jié)的P型半導(dǎo)體層；向第一 η型半導(dǎo)體層中注入質(zhì)子；以及用掩蔽氫等離子體來局部地處理半導(dǎo)體晶片的第二表面。[0007]根據(jù)半導(dǎo)體器件的實施例，該半導(dǎo)體器件包括:具有第一表面的半導(dǎo)體主體，該第一表面具有限定垂直方向的法線方向；布置在第一表面下面并具有第一最大摻雜濃度的第
一η型半導(dǎo)體區(qū)；以及布置在第一 η型半導(dǎo)體區(qū)下面的第二 η型半導(dǎo)體區(qū)。在垂直橫截面中，第二 η型半導(dǎo)體區(qū)包括兩個間隔開的第一 η型部分和第二 η型部分，其中的每一個鄰接第一 η型半導(dǎo)體區(qū)。所述兩個間隔開的第一 η型部分具有高于第一最大摻雜濃度的最大摻雜濃度和到第一表面的第一最小距離。第二η型部分具有高于第一最大摻雜濃度的最大摻雜濃度和大于第一最小距離的到第一表面的第二最小距離。該半導(dǎo)體器件還包括與第二 η型部分形成ρη結(jié)的P型第二半導(dǎo)體層。
[0008]本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀以下詳細(xì)描述時和觀看附圖時將認(rèn)識到附加特征和優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖中的部件不一定按比例，而是著重于舉例說明本發(fā)明的原理。此外，在圖中，相同的附圖標(biāo)記指示相應(yīng)的部分。在所述附圖中:
圖1A至ID圖示出根據(jù)實施例的方法的方法步驟期間的通過半導(dǎo)體主體的垂直橫截
面；
圖2圖示出根據(jù)實施例的半導(dǎo)體主體中的摻雜濃度；
圖3圖示出根據(jù)實施例的半導(dǎo)體主體中的摻雜濃度；
圖4Α至4Ε圖示出根據(jù)其他實施例的方法的方法步驟期間的通過半導(dǎo)體主體的垂直橫截面；
圖5Α圖示出根據(jù)實施例的通過雙極半導(dǎo)體器件的垂直橫截面；以及 圖5Β圖示出根據(jù)另一實施例的通過雙極半導(dǎo)體器件的垂直橫截面。
【具體實施方式】
[0010]在以下詳細(xì)描述中，對形成關(guān)于這個部分的附圖進(jìn)行參考，并且在附圖中以圖示的方式圖示出其中可以實施本發(fā)明的特定實施例。在這方面，將參考所述圖的取向來使用方向術(shù)語，諸如“頂”、“低”、“前”、“后”、“在前的”、“在后的”等。由于可以以許多不同的取向?qū)嵤├牟考M(jìn)行定位，所以方向術(shù)語被用于圖示的目的，并且絕不是限制性的。應(yīng)理解的是在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以利用其他實施例，并且可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)或邏輯改變。因此，不應(yīng)以限制性意義來理解以下詳細(xì)描述，并且由所附權(quán)利要求說來限定本發(fā)明的范圍。
[0011]現(xiàn)在將詳細(xì)地對各種實施例進(jìn)行參考,在圖中圖示出其一個或多個示例。每個示例是以說明的方式提供的，并且并不意圖作為本發(fā)明的限制。例如，可以在其他實施例上或與其他實施例相結(jié)合地使用作為一個實施例的一部分圖示出或描述的特征以產(chǎn)生其他實施例。意圖在于本發(fā)明包括此類修改和變更。使用特定語言描述了示例，不應(yīng)將其理解為限制所附權(quán)利要求書的范圍。附圖并未按比例且僅僅是出于說明性目的。為了明了起見，如果沒有另外說明，則在不同的圖中用相同的參考標(biāo)號來指定相同的元件或制造步驟。
[0012]在本說明書中使用的術(shù)語“水平”意圖描述基本上平行于半導(dǎo)體襯底或主體的第一或主要水平表面的取向。這可以例如是晶片或管芯的表面。[0013]在本說明書中使用的術(shù)語“垂直”意圖描述基本上垂直于半導(dǎo)體襯底或主體的第一表面、即平行于第一表面的法線方向布置的取向。
[0014]在本說明書中，半導(dǎo)體主體的半導(dǎo)體襯底的第二表面被認(rèn)為是由下或背面表面形成的，而第一表面被認(rèn)為是由半導(dǎo)體襯底的上、前或主表面形成的。在本說明書中使用的術(shù)語“以上”和“以下”因此考慮到此取向描述了結(jié)構(gòu)特征相對于另一結(jié)構(gòu)特征的相對位置。
[0015]在本說明書中描述的特定實施例關(guān)于而并非限于具有場截止層的半導(dǎo)體器件，特別是具有場截止層的雙極半導(dǎo)體器件及其制造方法。在本說明書內(nèi)，以同義詞方式使用術(shù)語“半導(dǎo)體器件”和“半導(dǎo)體部件”。形成的半導(dǎo)體器件通常是垂直半導(dǎo)體器件，諸如垂直二極管、垂直閘流晶體管(thyristor)或垂直IGBT或M0SFET，其具有布置在第一表面上的第一負(fù)載電極和布置在第二表面上的第二負(fù)載電極?？梢詫⒌谝缓偷诙?fù)載電極形成為各金屬化。通常，形成的半導(dǎo)體器件是具有有源區(qū)域的功率半導(dǎo)體器件，該有源區(qū)域具有用于載送和/或控制負(fù)載電流的多個單元(cell)。此外，功率半導(dǎo)體器件通常具有外圍區(qū)域，其具有在從上方看時至少部分地圍繞有源區(qū)域的至少一個邊緣終止結(jié)構(gòu)。
[0016]在本說明書中使用的術(shù)語“功率半導(dǎo)體器件”意圖描述具有高電壓和/或高電流開關(guān)能力的單個芯片上的半導(dǎo)體器件。換言之，功率半導(dǎo)體器件意圖用于高電流，通常在安培范圍及更高范圍內(nèi)。在本說明書內(nèi)，以同義詞方式使用術(shù)語“功率半導(dǎo)體器件”和“功率半導(dǎo)體部件”。
[0017]在本說明書中使用的術(shù)語“場效應(yīng)”意圖描述第一導(dǎo)電類型的導(dǎo)電“溝道”的電場調(diào)解形成和/或?qū)щ姷目刂坪?或第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域中的溝道的形狀，通常是第二導(dǎo)電類型的主體區(qū)域。由于場效應(yīng)，在第一導(dǎo)電性類型的源極區(qū)或發(fā)射極區(qū)與第一導(dǎo)電性類型的漂移區(qū)之間形成和/或控制通過溝道區(qū)的單極電流路徑。漂移區(qū)可以分別與漏極區(qū)或集電極區(qū)接觸。漏極區(qū)或集電極區(qū)與漏極或集電極電極進(jìn)行低電阻電接觸。源極區(qū)或發(fā)射極區(qū)與源極或發(fā)射集電極進(jìn)行低電阻電接觸。在本說明書的上下文中，術(shù)語“進(jìn)行低電阻電接觸”意圖描述當(dāng)未向半導(dǎo)體器件施加電壓和/或跨半導(dǎo)體器件無電壓時在半導(dǎo)體器件的各元件或部分之間存在低歐姆歐姆電流路徑。在本說明書內(nèi)，以同義詞方式使用術(shù)語“進(jìn)行低電阻電接觸”、“電耦合”和“進(jìn)行低電阻電連接”。
[0018]在本說明書的上下文中，應(yīng)將術(shù)語“M0S”(金屬氧化物半導(dǎo)體)理解為包括更一般的術(shù)語“MIS”(金屬絕緣體半導(dǎo)體)。例如，應(yīng)將術(shù)語MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)理解成包括具有不是氧化物的柵極絕緣體的FET，即分別在IGFET(絕緣柵極場效應(yīng)晶體管)和MISFET (金屬絕緣體半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)的更一般術(shù)語意義上使用術(shù)語M0SFET。
[0019]在本說明書的上下文中，術(shù)語“柵極電極”意圖描述被緊挨著主體區(qū)定位并與主體區(qū)絕緣且被配置成通過主體區(qū)來形成和/或控制溝道區(qū)的電極。
[0020]在本說明書的上下文中，術(shù)語“場電極”和“場板”意圖描述被緊挨著半導(dǎo)體區(qū)、通常是漂移區(qū)布置、被與半導(dǎo)體區(qū)絕緣并被配置成通過施加適當(dāng)電壓、通常是用于η型半導(dǎo)體區(qū)的正電壓來擴(kuò)展半導(dǎo)體區(qū)的耗盡部分的電極。
[0021]在本說明書的上下文中，術(shù)語“臺面(mesa)”或“臺面區(qū)”意圖描述在垂直橫截面中延伸至半導(dǎo)體襯底或主體中的兩個相鄰溝槽之間的半導(dǎo)體區(qū)。
[0022]在本說明書中使用的術(shù)語“整流”意圖描述半導(dǎo)體器件的電流從其中pn負(fù)載結(jié)、例如IGBT或MOSFET的主體區(qū)與漂移區(qū)之間的pn結(jié)被正向偏置的前向方向或?qū)щ姺较虻溅薛秦?fù)載結(jié)被反向偏置的相對方向或反向方向的切換。
[0023]下面，主要參考硅(Si)半導(dǎo)體器件來解釋關(guān)于半導(dǎo)體器件和用于形成半導(dǎo)體器件的制造方法的實施例。相應(yīng)地，單晶半導(dǎo)體區(qū)或?qū)油ǔＪ菃尉i區(qū)或Si層。然而，應(yīng)理解的是半導(dǎo)體主體可以由適合于制造半導(dǎo)體器件的任何半導(dǎo)體材料制成。針對功率半導(dǎo)體應(yīng)用，當(dāng)前主要使用S1、Sic (碳化娃)、GaAs (砷化娃)和GaN (氮化鎵)材料。如果半導(dǎo)體主體包括高帶隙(band gap)材料，諸如SiC或GaN，其分別具有高擊穿電壓和高臨界雪崩場強，則可以將各半導(dǎo)體區(qū)的摻雜選擇為較高，這減小了通態(tài)電阻R?。在本文中解釋的制造方法通常指的是Si半導(dǎo)體器件和Sic半導(dǎo)體器件。
[0024]圖1A至ID圖示出用于制造半導(dǎo)體器件100的方法的方法步驟期間通過半導(dǎo)體主體40的垂直橫截面。在第一過程中，提供了半導(dǎo)體主體40，例如晶片或襯底，具有第一表面101和與第一表面101相對的第二或背面表面102。第一表面101的法線方向611基本上平行于垂直方向。晶片和半導(dǎo)體主體40的垂直厚度分別地通常低于約200 μ m或者甚至低于約100 μ m，但是也可以達(dá)到約1.5 mm。
[0025]如圖1A中所示，半導(dǎo)體主體40通常包括具有第一最大摻雜濃度的第一 η型半導(dǎo)體層I。在本不例性實施例中，第一 η型半導(dǎo)體層I在第一表面101與第二表面102之間延伸。
[0026]其后，在第一 η型半導(dǎo)體層I中形成第二 η型半導(dǎo)體層2，其具有高于第一最大摻雜濃度的最大摻雜濃度。形成第二 η型半導(dǎo)體層2的工藝包括質(zhì)子到第一 η型半導(dǎo)體層I中的注入。如圖1A中的箭頭所 指示的，通常通過第二表面102來注入質(zhì)子。
[0027]在后續(xù)退火工藝中，在第二η型半導(dǎo)體層2中形成所謂的氫致(hydrogen-1nduced)或質(zhì)子致(proton-1nduced)施主,其增加有效η型摻雜濃度。通常在約250°C至約500°C或優(yōu)選地約350°C至420°C的溫度下執(zhí)行退火達(dá)約15分鐘到約300分鐘。這僅導(dǎo)致低溫預(yù)算，使得在第一 η型半導(dǎo)體層I的剩余上部中和/或第一表面上形成的其他結(jié)構(gòu)通常不受影響。
[0028]質(zhì)子通常是無掩膜(mask-less)注入的。這導(dǎo)致第一 η型半導(dǎo)體層I與第二 η型半導(dǎo)體層2之間的基本上水平取向界面15，如圖1B中所示。
[0029]界面15與第二表面102的距離分別取決于注入質(zhì)子的穿透深度和動能。通常，以超過約500 keV或者甚至超過約700 keV的能量注入質(zhì)子。注入質(zhì)子的穿透深度可以達(dá)到約10 μ m、達(dá)到約30 μ m或者達(dá)到甚至約60 μ m。針對具有例如超過約100 μ m的較大垂直延伸的半導(dǎo)體主體40，注入質(zhì)子的穿透深度甚至可以更大。
[0030]此外，注入質(zhì)子的工藝可以包括注入不同能量的質(zhì)子的若干步驟，例如4或6個步驟。相應(yīng)地，可以提供第二η型半導(dǎo)體層2的垂直摻雜分布。這可以改進(jìn)要制造的半導(dǎo)體器件的柔軟度。
[0031]參考圖1C，在第二表面102上形成結(jié)構(gòu)化掩膜9。這通常包括在第二表面102上形成掩膜層9和使掩膜層9凹進(jìn)以部分地使第二表面102處的半導(dǎo)體主體40暴露。
[0032]如上文所解釋的，通常在晶片級制造半導(dǎo)體器件。相應(yīng)地，下面解釋的圖1A至ID以及圖4Α至4F通常對應(yīng)于通過各晶片的橫截面的截面。通常，圖1A至ID中的所示半導(dǎo)體主體40對應(yīng)于并行地制造的多個半導(dǎo)體器件100中的一個。所示半導(dǎo)體主體40可以例如對應(yīng)于多個半導(dǎo)體器件100中的一個的一部分，例如對應(yīng)于功率半導(dǎo)體器件100的有源區(qū)域的單位單元(unit cell)。根據(jù)要制造的半導(dǎo)體器件100，可以使掩膜層9在有源區(qū)域和/或通常圍繞半導(dǎo)體器件100的有源區(qū)域的外圍區(qū)域中凹進(jìn)。在這些實施例中，在掩膜層9中形成多個開口以使第二表面102處的第二 η型半導(dǎo)體層2的相應(yīng)部分暴露。
[0033]形成的掩膜9適合于針對后續(xù)氫等離子體處理而保護(hù)第二 η型半導(dǎo)體層2的被覆蓋部分。相應(yīng)地，掩膜9和掩膜層9的垂直厚度可以分別地相當(dāng)小，通常小于約I μπι。這允許減少晶片翹曲并因此促進(jìn)具有在200 μ m或者甚至100 μ m以下的垂直延伸的薄晶片的處理。
[0034]可以將掩膜9形成為絕緣體掩膜,例如氧化娃掩膜或氮化娃掩膜、硬掩膜或金屬掩膜。形成掩膜9可以包括第二表面102處的第二 η型半導(dǎo)體層2的熱氧化和/或在第二表面102上沉積適當(dāng)材料以形成掩膜層9以及通過光刻結(jié)構(gòu)化掩膜進(jìn)行的蝕刻工藝。
[0035]其后，用通過掩膜9的氫等離子體來局部地處理第二表面102，如圖1C中的虛線箭頭所指示的。相應(yīng)地，由質(zhì)子注入和退火形成的η型雜質(zhì)被局部地至少部分地鈍化(inactivate)和/或在第二 η型半導(dǎo)體層2中分離。下面相對于圖2和3更詳細(xì)地對此進(jìn)行解釋。在圖1D中圖示出結(jié)果得到的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100。其后，可以將掩膜9從第二表面102去除。
[0036]相應(yīng)地，第二 η型半導(dǎo)體層2被通過局部地減少有效的η型摻雜而橫向地、即在水平方向上結(jié)構(gòu)化。通常，通過氫等離子體處理來局部地補償由質(zhì)子注入和退火形成的附加有源η型施主。這在圖1D中用水平點線示出，分別地，其在具有比至少在布置于第二 η型半導(dǎo)體區(qū)2a之上的上部中的第一 η型半導(dǎo)體層I更高的摻雜濃度的剩余臺階狀(st印-shaped)第二 η型半導(dǎo)體區(qū)2a與點線之間延伸。在垂直地布置在點線下面且水平地在第二 η型半導(dǎo)體區(qū)2a之間的第一 η型半導(dǎo)體層I的下部I中，有效最大η型摻雜濃度可以基本上對應(yīng)于注入質(zhì)子之前的此部分的最大η型摻雜濃度。下面，將第二 η型半導(dǎo)體區(qū)2a也稱為η型半導(dǎo)體部分2a和深場截止部分2a。
[0037]第一 η型半導(dǎo)體層I的下部Ia和上部Ib可以形成鄰近的第一 η型半導(dǎo)體區(qū)。在另一實施例中，下部Ia具有最大摻雜濃度，其高于第一 η型半導(dǎo)體層I的上部Ib的最大摻雜濃度。在本實施例中，下部Ia的最大摻雜濃度通常低于第二 η型半導(dǎo)體區(qū)2a的最大摻雜濃度。
[0038]下部Ia還可以具有最大摻雜濃度，其基本上與第二 η型半導(dǎo)體區(qū)2a的最大摻雜濃度匹配。在本實施例中，接近于區(qū)域Ia和Ib之間的過渡的下部Ia的子部分通常具有較低摻雜濃度。例如，可以在要制造的器件中基本上補償子部分的有效η型摻雜濃度。
[0039]接近于第二表面102或者甚至接近于點線，可以完全補償通過質(zhì)子注入和退火形成的附加有源η型施主或者甚至過補償。在這種情況下，可以使用分別地后面是其他退火工藝的注入較低能量和穿透深度的質(zhì)子的其他工藝來增加接近于第二表面的有效η型摻雜。這還可以用來形成相鄰場截止層，其包括第二 η型半導(dǎo)體區(qū)2a。此外，可以顯著地減小要制造的半導(dǎo)體器件中的漏電流。
[0040]上文相對于圖1A至ID所解釋的方法可以用來在η型半導(dǎo)體層中形成橫向變化的摻雜濃度分布，例如以形成橫向結(jié)構(gòu)化場截止區(qū)或?qū)印Ｓ捎谒褂玫难谀た梢韵喈?dāng)薄，所以至少減少了晶片翹曲。此外，溫度預(yù)算也是相當(dāng)?shù)偷摹Ｏ鄳?yīng)地，該方法還非常適合于薄晶片技術(shù)。[0041 ] 圖2和3圖示出半導(dǎo)體主體中的有效η型垂直摻雜濃度η。，其是通過向第一 η型硅半導(dǎo)體層中注入質(zhì)子、退火和掩蔽氫等離子處理獲得的，如上文相對于圖1A至圖1D針對不同的工藝參數(shù)所解釋的。所示的η型摻雜濃度η。是根據(jù)擴(kuò)散電阻(spreading resistance)測量而計算的，并且可以對應(yīng)于圖1D中的中央垂直線的下部中的路徑的η型摻雜濃度η。，其中，深度d測量與第二表面102的距離。圖2和3中的完全水平線b對應(yīng)于注入質(zhì)子、退火和掩蔽氫等離子體處理之前的本底摻雜。圖2和3分別圖示出處于不同等離子體溫度的達(dá)15分鐘(圖2)和60分鐘(圖3)的氫等離子體處理之后的有效η型摻雜濃度η。。根據(jù)溫度、功率和持續(xù)時間，氫等離子體處理導(dǎo)致使通過質(zhì)子注入和退火形成的電活性雜質(zhì)重新分布并鈍化。電活性雜質(zhì)通過氫等離子體處理被鈍化(deactivate)。氫等離子體溫度和持續(xù)時間越高，減少有效η型摻雜的效果越大。通常，施加掩蔽氫等離子體達(dá)至少15分鐘且小于約兩小時，更典型地小于約30分鐘。等離子體溫度可以在從約300°C至約600°C范圍內(nèi)。
[0042]在本示例性實施例中，通過質(zhì)子注入和退火形成的電活性雜質(zhì)在約350°C以上的溫度被基本上大量地(in the bulk)補償。另外，可以將其他有源施主型雜質(zhì)鈍化和/或可以通過氫等離子體處理來將類似于受主的雜質(zhì)激活。相應(yīng)地，有效η型垂直摻雜濃度η?？梢韵陆档交鶕诫s濃度(base doping concentration)以下,例如接近于氫等離子體處理表面(d = O)。
[0043]根據(jù)質(zhì)子注入過程的數(shù)量和能量、退火條件和用掩蔽氫等離子體來局部地處理第二表面的條件，可以在垂直方向和水平方向上使有效η摻雜濃度結(jié)構(gòu)化。這允許使用相當(dāng)薄的掩膜來形成局部結(jié)構(gòu)化場截止區(qū)。
[0044]不用說，這種方法也可以應(yīng)用于已經(jīng)包括至少一個ρη結(jié)以形成結(jié)構(gòu)化場截止層(例如，接近于至少一個ρη結(jié))的半導(dǎo)體主體或晶片。相應(yīng)地，可以改進(jìn)結(jié)果得到的相對于二極管、閘流晶體管、MOSFET或IGBT的柔軟度和/或擊穿電壓的器件性能。此外，該方法可以用來通過局部地使場截止層結(jié)構(gòu)化來在半導(dǎo)體器件中形成所謂的穿通二極管(break-overdiode)。
[0045]由于相當(dāng)?shù)偷臏囟蓉?fù)載或預(yù)算，在第一 η型半導(dǎo)體層的剩余上部中和/或在第一表面上形成的其他結(jié)構(gòu)通常未受到質(zhì)子注入、退火和氫等離子體的影響。相應(yīng)地，通常促進(jìn)了制造，因為可以首先從第一表面完整地處理晶片，這可能要求較高的溫度負(fù)載，例如以便緊挨著第一表面形成柵極氧化物(gate oxide)。
[0046]在其他實施例中，可以從半導(dǎo)體器件的不同表面完成質(zhì)子的注入和掩蔽氫等離子體處理。例如，可以從第一表面將質(zhì)子注入到第一 η型半導(dǎo)體層中，并且優(yōu)選地局部地用掩蔽氫等離子體來處理第一表面。這種方法可以促進(jìn)穿通二極管的形成和/或局部地增加半導(dǎo)體器件的漂移區(qū)中的有效η型摻雜。
[0047]圖4Α至4D圖示出用于制造雙極半導(dǎo)體器件200的方法的方法步驟期間的通過半導(dǎo)體主體40的垂直橫截面。類似于上文相對于圖1A所解釋的，在第一過程中提供半導(dǎo)體主體或半導(dǎo)體晶片40,例如薄晶片。晶片40具有第一表面101和布置在第一表面101下面的η型半導(dǎo)體層I，第一表面101具有限定垂直方向的法線方向en的。
[0048]其后，通常形成P型半導(dǎo)體層3、5，其形成與η型半導(dǎo)體層I的ρη結(jié)14并延伸至半導(dǎo)體晶片40的第二表面102。第二表面102被與第一表面101相對地布置。在圖4Α中圖示出結(jié)果得到的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其通常僅對應(yīng)于通過半導(dǎo)體晶片的截面，例如將并行地制造的多個半導(dǎo)體器件200中的一個的有源區(qū)域的單位單元。替代地，可以為晶片40提供P型半導(dǎo)體層3、5。
[0049]根據(jù)實施例，形成P型半導(dǎo)體層3、5，使得其在垂直橫截面中包括具有第二最大摻雜濃度的第一 P型半導(dǎo)體區(qū)3和兩個第二 P型半導(dǎo)體區(qū)5，每個具有高于第二最大摻雜濃度的最大摻雜濃度，并且第一 P型半導(dǎo)體區(qū)3在垂直橫截面中被布置在兩個第二 P型半導(dǎo)體區(qū)5之間。相應(yīng)地，半導(dǎo)體器件200的P型半導(dǎo)體層3、5被形成為局部增強背面發(fā)射極結(jié)構(gòu)。形成P型半導(dǎo)體層3、5可以包括P型摻雜劑的外延沉積和/或掩蔽注入以及通過快速激光熱退火進(jìn)行的后續(xù)熱推阱或雜質(zhì)水平的激活。
[0050]在另一實施例中，形成P型半導(dǎo)體層3、5，使得其在垂直橫截面中包括具有第二最大摻雜濃度的第一 P型半導(dǎo)體區(qū)3和兩個第二 P型半導(dǎo)體區(qū)5，每個具有低于第二最大摻雜濃度的最大摻雜濃度，并且第一 P型半導(dǎo)體區(qū)3在垂直橫截面中被布置在兩個第二 P型半導(dǎo)體區(qū)5之間。相應(yīng)地，可以減小稍后形成的pnp晶體管結(jié)構(gòu)的電流增益因數(shù)，并且因此改進(jìn)了熱短路強度。
[0051]其后，質(zhì)子通常從第二表面102被注入到η型半導(dǎo)體層I中。在圖4Β中圖示出退火之后的結(jié)果得到的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200。通常如上文相對于圖1A和IB所解釋的那樣執(zhí)行質(zhì)子的注入和退火，以形成具有比第一 η型半導(dǎo)體層I的剩余上部更高的最大摻雜濃度的嵌入式第二 η型半導(dǎo)體層2。
[0052]其后，在第二表面102上形成掩膜9。在圖4C中圖示出結(jié)果得到的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200。形成掩膜9與上文相對于圖1C所解釋的類似，并且包括在第二表面102上形成掩膜層9并使掩膜層9凹陷，使得第一 P型半導(dǎo)體區(qū)3被暴露，而兩個示例性第二 P型半導(dǎo)體區(qū)5仍被掩膜9覆蓋。
[0053]其后,通過掩膜9用氫等離子體來局部地處理第二表面102。如上文相對于圖1D至3所解釋的和去除掩膜9之后的圖4D中所示，這導(dǎo)致局部地減少第二表面102的凹陷部分之上的有效η型摻雜。相應(yīng)地，形成兩個典型地臺階狀的第二 η型半導(dǎo)體區(qū)2a，其具有比第一 η型半導(dǎo)體層I更高的摻雜濃度。
[0054]其后，通常將其他質(zhì)子從第二表面102無掩膜注入到半導(dǎo)體晶片40中，以形成在垂直橫截面中也鄰近的場截止層2a、2b。與在用掩蔽氫等離子體來局部地處理第二表面102之前注入的質(zhì)子相比，注入的其他質(zhì)子通常具有較低的最大能量和穿透深度。場截止層2a、2b包括在深場截止部分2a下面形成的、通常延伸至第二表面102并形成淺場截止層2b的兩個深場截止部分2a和第二 η型部分2b。在圖4E中圖示出結(jié)果得到的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200且其可以對應(yīng)于二極管、閘流晶體管或IGBT。在后一種情況下，該方法通常包括緊挨著第一表面101形成至少一個η溝道場效應(yīng)結(jié)構(gòu)，例如在形成場截止層2a、2b之前。
[0055]通常，形成的半導(dǎo)體器件200是具有有源區(qū)域的垂直功率半導(dǎo)體器件，該有源區(qū)域具有多個單位單元和兩個負(fù)載電極。兩個負(fù)載電極中的第一個在第一表面101上形成且第二負(fù)載電極在第二表面102上形成，并且例如通過沉積與P型半導(dǎo)體層3、5進(jìn)行低電阻接觸。為了制造垂直電極，以與第一 η型半導(dǎo)體層I進(jìn)行低電阻接觸的方式形成第一負(fù)載電極。
[0056]在其他實施例中,例如通過P型摻雜劑的掩蔽注入，在場截止層2a、2b之后形成P型半導(dǎo)體層3、5的第一 P型半導(dǎo)體區(qū)3和第二 P型半導(dǎo)體區(qū)5中的至少一個。
[0057]由于在有源區(qū)域中具有局部減小垂直延伸的鄰近場截止層2a、2b，改進(jìn)了關(guān)斷和/或整流期間形成的半導(dǎo)體器件200的柔軟度。此外，如果半導(dǎo)體器件200的短路能力受到由于高電子濃度(如果發(fā)射極區(qū)3具有比發(fā)射極區(qū)5低的摻雜濃度，則這通常發(fā)生)而引起的那里的接近于表面102的過高電場強度的出現(xiàn)的限制，則短路能力通常由于在第一 P型半導(dǎo)體區(qū)3上面的場截止層2a、2b的局部減小的垂直延伸而被附加地改進(jìn)。
[0058]相對于圖4A至4E所解釋的過程也很適合于薄晶片技術(shù)，因為所使用的掩膜可以具有例如I μ m的相當(dāng)?shù)偷拇怪毖由?，并且因為被用于形成場截止?a、2b的附加溫度預(yù)算也是相當(dāng)?shù)偷摹?br> [0059]上文相對于圖1A至4E所解釋的方法共同地具有以下過程:提供半導(dǎo)體主體，例如半導(dǎo)體晶片或襯底，其具有布置在限定垂直方向的第一表面下面的具有第一最大摻雜濃度的第一 η型半導(dǎo)體層，通過與第一表面相對地布置的第二表面向第一 η型半導(dǎo)體層中注入質(zhì)子，并且優(yōu)選地用氫等離子體來處理第二表面。
[0060]在后續(xù)退火之后，在沒有高溫負(fù)載的情況下在第一 η型半導(dǎo)體層中形成第二 η型半導(dǎo)體層，其具有高于第一最大摻雜濃度的最大摻雜濃度?？梢酝ㄟ^質(zhì)子注入的能量和數(shù)量、退火條件和氫等離子體處理的條件來調(diào)整第二 η型半導(dǎo)體層的垂直摻雜分布。
[0061]雖然質(zhì)子通常是無掩膜注入的，通常通過第二表面，但通常通過掩膜用氫等離子體來處理第二表面。相應(yīng)地，分別在水平方向上和水平面中將第二 η型半導(dǎo)體層結(jié)構(gòu)化。這允許制造具有垂直地和/或水平地結(jié)構(gòu)化場截止區(qū)的垂直半導(dǎo)體器件，其在外圍區(qū)域中具有例如與有源區(qū)域相比較低的穿透深度，以便改進(jìn)開關(guān)行為和/或在器件內(nèi)部的操作期間優(yōu)化載荷子和電流密度分布。由于掩膜可以是相當(dāng)薄的，例如僅Iym厚度或者甚至更薄，所以該工藝與薄晶片技術(shù)兼容。
[0062]下面，解釋可以使用上文相對于圖1A至4Ε解釋的工藝來制造的半導(dǎo)體器件的其他示例。
[0063]圖5Α圖示出通過包括半導(dǎo)體主體40的雙極半導(dǎo)體器件200’的垂直橫截面。半導(dǎo)體主體40包括具有限定垂直方向的法線方向en的第一表面101。第一 η型半導(dǎo)體區(qū)I被布置在第一表面101下面且具有第一最大摻雜濃度。通常形成相鄰場截止區(qū)2a、2b的第二η型半導(dǎo)體區(qū)2a、2b被布置在第一 η型半導(dǎo)體區(qū)I下面。第二 η型半導(dǎo)體區(qū)2a、2b在有源區(qū)域110中包括兩個間隔開的第一 η型部分2a，其通常形成深場截止部分，鄰接第一 η型半導(dǎo)體區(qū)1，并具有到第一表面101的第一最小距離(I1和高于第一最大摻雜濃度的最大摻雜濃度。第二 η型半導(dǎo)體區(qū)2a、2b還在有源區(qū)域110中包括第二 η型部分2b，其通常形成淺場截止層，鄰接第一 η型半導(dǎo)體區(qū)1，并具有高于第一最大摻雜濃度的最大摻雜濃度。在有源區(qū)域110中，第二 η型部分2b與第一表面101之間的第二最小距離d2大于第一最小距離Cl1。第二 η型半導(dǎo)體區(qū)2a、2b通常在所示垂直橫截面中形成在中心部分中具有較低垂直延伸的U形場截止區(qū)。P型第二半導(dǎo)體層3、5被布置在第二 η型部分2b下面并與之形成ρη結(jié)14。
[0064]半導(dǎo)體器件200’可以例如作為二極管、閘流晶體管或IGBT進(jìn)行操作。為了明了起見，在圖5Α中未示出半導(dǎo)體器件200’的其他ρη結(jié)、負(fù)載電極和柵極電極。
[0065]通常，半導(dǎo)體器件200’是具有被外圍區(qū)域120圍繞的多個單位單元110和在每個單位單元110中具有一個U形部分的相鄰結(jié)構(gòu)化場截止區(qū)的功率半導(dǎo)體器件。
[0066]P型第二半導(dǎo)體層3、5通常在垂直橫截面和每個單位單元中包括具有第二最大摻雜濃度的第一 P型半導(dǎo)體區(qū)3以及每個具有最大摻雜濃度的兩個第二 P型半導(dǎo)體區(qū)5，所述最大摻雜濃度高于第二最大摻雜濃度，使得第一 P型半導(dǎo)體區(qū)3在兩個第二 P型半導(dǎo)體區(qū)5之間延伸。
[0067]此外，第一 P型半導(dǎo)體區(qū)3在從上方看時通常被布置在兩個第一 η型部分2a之間。當(dāng)從上方看時，可以將第一 P型半導(dǎo)體區(qū)3和/或第二 η型部分2b成形為圓形、橢圓形、條、正方形、矩形或任何其他多邊形。當(dāng)從上方看時，可以基本上將兩個第一 η型部分2a形成為兩個條或者其可以形成一個環(huán)或橢圓、正方形、矩形或任何其他多邊形。
[0068]在本示例性實施例中，僅在有源區(qū)域110中形成第二 η型部分2b。器件仿真顯示關(guān)斷和/或整流期間的柔軟度是非常好的，即使結(jié)構(gòu)化場截止區(qū)2a、2b并未延伸至外圍區(qū)域中。與具有延伸至外圍區(qū)域中的場截止層的半導(dǎo)體器件相比，半導(dǎo)體器件200’的擊穿電壓通常增加，因為第一 η型半導(dǎo)體區(qū)I的垂直延伸d3在外圍區(qū)域120中增加。
[0069]根據(jù)實施例，第二 P型半導(dǎo)體區(qū)5的最大摻雜濃度包括布置在外圍區(qū)域120中的第一部分和布置在有源區(qū)域110中且具有最大摻雜濃度的第二部分，該最大摻雜濃度高于第一部分的最大摻雜濃度。通常，第二部分的最大摻雜濃度低于第二 η型部分2b的最大摻雜濃度。這可以導(dǎo)致與有源區(qū)域110相比的外圍區(qū)域120的增加的阻擋能力。相應(yīng)地，可以改進(jìn)雪崩模式中的器件行為，因為雪崩擊穿將在半導(dǎo)體器件200’的有源區(qū)域110中發(fā)生。這還可以由第二 P型半導(dǎo)體區(qū)5來實現(xiàn)，其僅被布置在有源區(qū)域120中。通常，第二 P型半導(dǎo)體區(qū)5的最大摻雜濃度在其中第二 η型部分2b未延伸到外圍區(qū)域120中以避免穿通(punch through)的實施例中是相當(dāng)?shù)偷摹?br> [0070]在其他實施例中，第二 η型部分2b延伸至外圍區(qū)域120中。在這些實施例中，夕卜圍區(qū)域120中的第二 η型部分2b與第一表面101之間的距離可以大于第二最小距離d2。
[0071]請注意，外圍區(qū)域120可以包括一個或多個邊緣終止結(jié)構(gòu)，諸如場板、浮動保護(hù)環(huán)VLD結(jié)構(gòu)(橫向摻雜變化)等。為了明了起見，在圖5A中未示出附加邊緣終止結(jié)構(gòu)。
[0072]可以用掩膜來與如上文相對于圖4A至4E所解釋的類似地制造半導(dǎo)體器件200’，該掩膜在用氫等離子體來局部地處理第二表面102期間并未覆蓋外圍區(qū)域120。在其中第二 η型部分2b僅被布置在有源區(qū)域110中的實施例中，通常使用通過僅覆蓋有源區(qū)域110的第二掩膜用氫等離子體來局部地處理第二表面102的第二過程。替代地，可以通過掩蔽注入來產(chǎn)生場截止層2b。
[0073]圖5B圖示出通過雙極半導(dǎo)體器件300的垂直橫截面。半導(dǎo)體器件300是垂直二極管，通常是功率二極管，陽極金屬化件10被布置在第一表面101上、陰極金屬化件11被布置在第二表面102上且結(jié)構(gòu)化場截止區(qū)2a、2b被接近于高度η摻雜發(fā)射極區(qū)6布置。結(jié)構(gòu)化場截止區(qū)2a、2b通常在有源區(qū)域110和每個單位單元中包括兩個間隔開的第一 η型部分2a和第二 η型部分2b，第一 η型部分2a鄰接第一 η型半導(dǎo)體區(qū)1，具有到第一表面101的第一最小距離(I1和高于第一 η型半導(dǎo)體區(qū)I的第一最大摻雜濃度的最大摻雜濃度，并且第二 η型部分2b鄰接第一 η型半導(dǎo)體區(qū)I且具有高于第一最大摻雜濃度的最大摻雜濃度。在有源區(qū)域110中，第二 η型部分2b與第一表面101之間的第二最小距離d2大于第一最小距離屯。在本示例性實施例中，第二 η型部分2b至少部分地延伸到外圍區(qū)域120中。外圍區(qū)域120中的第二 η型部分2b的最小距離d3可以大于第一最小距離Cl1且還大于距離d2。
[0074]由于結(jié)構(gòu)化場截止區(qū)2a、2b，半導(dǎo)體器件300通常具有良好的柔軟度和高擊穿電壓。
[0075]根據(jù)實施例，以垂直橫截面示出的結(jié)構(gòu)化場截止區(qū)2a、2b的兩個第一 η型部分2a被有源區(qū)域110中的一個相鄰η型部分2替換，該部分2例如基本上是U形的，在中心部分中具有較低垂直延伸且可選地在結(jié)終止區(qū)域中具有較低垂直延伸。
[0076]可以與如上文分別相對于圖1A至3和圖4Α至4Ε所解釋的類似地制造半導(dǎo)體器件300，例如通過為半導(dǎo)體主體提供垂直延伸ρη結(jié)14作為方法的第一工藝步驟，如上文相對于圖1A至3所解釋的。替代地，可以在例如通過在第一表面102處注入P型摻雜劑來形成結(jié)構(gòu)化場截止層2a、2b之后形成ρη結(jié)14。可以連同形成結(jié)構(gòu)化場截止層2a、2b —起或在其之后形成高度η型摻雜發(fā)射極6，例如通過用后續(xù)激光熱退火在第二表面102處注入η型摻雜劑。
[0077]根據(jù)實施例，有源區(qū)域110包括多個單位單元，每個具有結(jié)構(gòu)化場截止區(qū)2a、2b及第一和第二 P型半導(dǎo)體區(qū)3、5或η型層6，如圖1D、4E和5A、5B中所示。單位單元的結(jié)構(gòu)化場截止區(qū)2a、2b的摻雜濃度可以是基本上相等的。在其他實施例中，具有結(jié)構(gòu)化場截止區(qū)2a、2b的第一單位單元和第二單位單元在有源區(qū)域110中形成規(guī)則陣列，結(jié)構(gòu)化場截止區(qū)2a、2b具有高于第一單位單元的最大摻雜濃度。例如，第一和第二單位單元可以形成交替晶格。在其他實施例中，具有結(jié)構(gòu)化場截止區(qū)2a、2的單位單元被沒有結(jié)構(gòu)化場截止區(qū)的區(qū)域間隔開。
[0078]雖然已公開了本發(fā)明的各種示例性實施例，但對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將清楚是在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變更和修改，其將實現(xiàn)本發(fā)明的某些優(yōu)點。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將顯而易見的是可以適當(dāng)?shù)靥娲鷪?zhí)行相同功能的其他部件。應(yīng)提到的是可以將參考特定圖所解釋的特征與其他圖的特征組合，甚至在其中未明確提到這一點的那些情況下。對本發(fā)明概念的此類修改意圖被所附權(quán)利要求書覆蓋。
[0079]諸如“下”、“下面”、“較低”、“之上”、“上”等空間相對術(shù)語被用于描述的容易性以解釋一個元素相對于第二元素的定位。除與圖中所描繪的那些不同的取向之外，這些術(shù)語意圖涵蓋器件的不同取向。此外，還使用諸如“第一”、“第二”等的術(shù)語來描述各種元素、區(qū)域、部分等，并且也不意圖是限制性的。相同的術(shù)語遍及整個指代描述相同的元素。
[0080]如本文所使用的，術(shù)語“具有”、“包含”、“包括”等是開放性術(shù)語，其指示所述元素或特征的存在，但是不排除附加元素或特征。冠詞“一”、“一個”和“該”意圖包括復(fù)數(shù)以及單數(shù)，除非上下文另外明確地指出。
[0081]鑒于以上變化和應(yīng)用范圍，應(yīng)理解的是本發(fā)明不受前述描述的限制，也不受附圖的限制。事實上，本發(fā)明僅僅由以下權(quán)利要求書及它們的法律等價物來限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于形成橫向變化η型摻雜濃度的方法，包括: 提供半導(dǎo)體晶片，該半導(dǎo)體晶片包括第一表面、與第一表面相對地布置的第二表面以及具有第一最大摻雜濃度的第一 η型半導(dǎo)體層； 在第一 η型半導(dǎo)體層中形成具有高于第一最大摻雜濃度的最大摻雜濃度的第二 η型半導(dǎo)體層，其中，形成第二 η型半導(dǎo)體層包括向第一 η型半導(dǎo)體層中注入第一最大能量的質(zhì)子；以及 用掩蔽氫等離子體來局部地處理第二表面。
2.權(quán)利要求1的方法，其中，形成第二η型半導(dǎo)體層還包括在注入質(zhì)子之后的退火。
3.權(quán)利要求1的方法，其中，通過第二表面向第一η型半導(dǎo)體層中注入質(zhì)子。
4.權(quán)利要求1的方法，其中，質(zhì)子被無掩膜注入到第一η型半導(dǎo)體層中。
5.權(quán)利要求1的方法，其中，所述第一最大能量為至少約500keV。
6.權(quán)利要求1的方法，還包括在掩蔽氫等離子體處理之前的注入最大能量的質(zhì)子的至少一個過程，該最大能量不同于通過第二表面的第一最大能量。
7.權(quán)利要求1的方法，還包括在掩蔽氫等離子體處理之后注入最大能量的質(zhì)子，該最大能量不同于通過第二表面的第一最大能量。
8.權(quán)利要求1的方法，其中，局部地處理第二表面包括以下的至少一個: 在第二表面上形成掩膜層； 使掩膜層在外圍區(qū)域中凹進(jìn)；以及 使掩膜層在有源區(qū)域中凹進(jìn)。
9.權(quán)利要求8的方法，其中，掩膜層的在第一表面的法線方向上的延伸小于約Ιμπι。
10.權(quán)利要求1的方法，其中，為半導(dǎo)體晶片提供小于約200μ m的在第一表面的法線方向上的延伸。
11.權(quán)利要求1的方法，還包括形成第一P型半導(dǎo)體區(qū)，其包括第二最大摻雜濃度且延伸至第一表面和第二表面中的一個。
12.權(quán)利要求11的方法，其中，第一P型半導(dǎo)體區(qū)延伸至第二表面，該方法還包括在基本上正交于第一表面的垂直橫截面中形成兩個第二 P型半導(dǎo)體區(qū)，其中的每一個延伸至第二表面，并包括最大摻雜濃度，其高于第二最大摻雜濃度，使得第一 P型半導(dǎo)體區(qū)在垂直橫截面中在兩個第二P型半導(dǎo)體區(qū)之間延伸。
13.權(quán)利要求11的方法，其中，局部地處理第二表面包括以下的至少一個: 在第二表面上形成掩膜層；以及 使掩膜凹進(jìn)，使得第一 P型半導(dǎo)體區(qū)被暴露。
14.權(quán)利要求1的方法，其中，執(zhí)行用掩蔽氫等離子體來局部地處理第二表面達(dá)至少15分鐘。
15.權(quán)利要求1的方法，其中，在約300°C至約600°C的等離子體溫度處執(zhí)行用掩蔽氫等離子體來局部地處理第二表面。
16.一種用于形成雙極半導(dǎo)體器件的方法，包括: 提供半導(dǎo)體晶片，其包括具有限定垂直方向的法線方向的第一表面和布置在第一表面下面的第一η型半導(dǎo)體層； 形成P型半導(dǎo)體層，其與第一 η型半導(dǎo)體層形成ρη結(jié)；向第一 η型半導(dǎo)體層中注入質(zhì)子；以及 用掩蔽氫等離子體來局部地處理半導(dǎo)體晶片的第二表面。
17.權(quán)利要求16的方法，其中，形成雙極半導(dǎo)體器件使得P型半導(dǎo)體層延伸至第二表面并在垂直橫截面中包括具有第二最大摻雜濃度的第一 P型半導(dǎo)體區(qū)和兩個第二 P型半導(dǎo)體區(qū)，每個具有高于第二最大摻雜濃度的最大摻雜濃度，并且使得第一 P型半導(dǎo)體區(qū)在垂直橫截面中被布置在兩個第二P型半導(dǎo)體區(qū)之間，以及其中，局部地處理第二表面包括以下的至少一個: 在第二表面上形成掩膜層；以及 使掩膜凹進(jìn)，使得第一 P型半導(dǎo)體區(qū)被暴露。
18.權(quán)利要求16的方法，其中，向第一η型半導(dǎo)體層中注入質(zhì)子包括向第一 η型半導(dǎo)體層中注入第一能量的質(zhì)子，該方法還包括在掩蔽氫等離子體處理之后從第二表面向半導(dǎo)體晶片中注入其他質(zhì)子，該其他質(zhì)子具有低于第一能量的能量。
19.權(quán)利要求16的方法，還包括以下的至少一個: 通過第二表面的摻雜劑的掩蔽注入以在用掩蔽氫等離子體局部地處理第二表面之后在P型半導(dǎo)體層中形成不同最大摻雜濃度的P型區(qū)； 在向第一 η型半導(dǎo)體層中注入質(zhì)子之后退火； 在局部地處理第二表面之后注入其他質(zhì)子；以及 緊挨著第一表面形 成η溝道場效應(yīng)結(jié)構(gòu)。
20.一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體主體，其包括: 具有限定垂直方向的法線方向的第一表面； 第一 η型半導(dǎo)體區(qū)，布置在第一表面下面并具有第一最大摻雜濃度； 第二 η型半導(dǎo)體區(qū)，布置在第一 η型半導(dǎo)體區(qū)下面并在垂直橫截面中包括兩個間隔開的第一 η型部分和第二 η型部分，每個所述第一 η型部分鄰接第一 η型半導(dǎo)體區(qū)，具有高于第一最大摻雜濃度的最大摻雜濃度且具有到第一表面的第一最小距離，所述第二 η型部分鄰接第一 η型半導(dǎo)體區(qū)，具有高于第一最大摻雜濃度的最大摻雜濃度和到第一表面的大于第一最小距離的第二最小距離；以及 P型第二半導(dǎo)體層，其與第二 η型部分形成ρη結(jié)。
21.權(quán)利要求20的半導(dǎo)體器件，其中，半導(dǎo)體器件是二極管、閘流晶體管、IGBT或MOSFET。
22.權(quán)利要求20的半導(dǎo)體器件，其中，半導(dǎo)體主體還包括與第一表面相對地布置的第二表面，并且其中，P型第二半導(dǎo)體層在垂直橫截面中包括具有第二最大摻雜濃度的第一 P型半導(dǎo)體區(qū)和兩個第二 P型半導(dǎo)體區(qū)，所述兩個第二 P型半導(dǎo)體區(qū)中的每個具有不同于第二最大摻雜濃度的最大摻雜濃度，第一 P型半導(dǎo)體區(qū)在垂直橫截面中在兩個第二 P型半導(dǎo)體區(qū)之間延伸。
23.權(quán)利要求22的半導(dǎo)體器件，其中，雙極半導(dǎo)體器件包括多個第一P型半導(dǎo)體區(qū)，其通過各第二 P型半導(dǎo)體區(qū)相互分離。
24.權(quán)利要求22的半導(dǎo)體器件，其中，在垂直橫截面中，兩個第一η型部分之間的最小水平距離不同于兩個第二 P型半導(dǎo)體區(qū)之間的最小水平距離。
25.權(quán)利要求22的半導(dǎo)體器件，其中，第一P型半導(dǎo)體區(qū)被布置在兩個第一η型部分之間。
【文檔編號】H01L21/265GK103531450SQ201310276648
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月3日
【發(fā)明者】Y.加利納, F.J.尼德諾斯泰德, H-J.舒爾策 申請人:英飛凌科技股份有限公司