專利名稱：具有硫族元素?fù)诫s區(qū)域的襯底和半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件和襯底，尤其是具有硫族元素?fù)诫s區(qū)域的襯底和半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
為了限制諸如IGBT (絕緣柵雙極晶體管)和相關(guān)的恢復(fù)ニ極管、JFET (結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管)、功率MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)以及功率ニ極管的功率半導(dǎo)體器件中的開(kāi)關(guān)損耗，通常自芯片(die,晶圓)的后側(cè)將場(chǎng)終止區(qū)(field stop zone)構(gòu)建至該構(gòu)造中。相應(yīng)地，通過(guò)表面摻雜來(lái)加強(qiáng)容納了阻斷層的低阻抗基極，從而在阻斷電壓增加時(shí)抑制電場(chǎng)的進(jìn)ー步擴(kuò)展。
為了確保后側(cè)發(fā)射極(諸如關(guān)于IGBT)仍然足夠有效，用于擊穿電荷的電活性場(chǎng)終止區(qū)(electrically-active field stop zone)的總量一定不能超過(guò)約 I .IO12CnT2tj 常規(guī)的場(chǎng)終止區(qū)的典型穿透深度約為10 ii m至20 ii m，在高溫エ藝期間，例如通過(guò)以約1015cm_3來(lái)擴(kuò)散摻雜物質(zhì)，諸如通過(guò)離子注入法注入磷來(lái)產(chǎn)生典型的表面濃度。由于n摻雜高阻抗基材通常用于形成功率半導(dǎo)體器件的場(chǎng)終止區(qū)，因此，施主(donor)通常用作摻雜物質(zhì)。作為用于n摻雜的標(biāo)準(zhǔn)五價(jià)元素，諸如磷、神或銻通常用作場(chǎng)終止注入物。但是，這些元素的缺點(diǎn)在于，為了獲得深度為IOiim至20 iim的擴(kuò)散,必須使用相對(duì)較高的熱預(yù)算(時(shí)間、溫度)。但是，高熱預(yù)算并不經(jīng)濟(jì)或與形成在芯片前側(cè)的超結(jié) 構(gòu)器件不兼容。在這種結(jié)構(gòu)元件的進(jìn)ー步開(kāi)發(fā)期間，還需要改進(jìn)的動(dòng)態(tài)特性，從而進(jìn)ー步將場(chǎng)終止區(qū)的深度増加到(例如)50i!m以上。諸如硫、硒和碲的硫族元素已被用于制造功率半導(dǎo)體器件的場(chǎng)終止區(qū)。硫族元素屬于元素周期表的16族，并且具有雙施主效應(yīng)。硫族元素的擴(kuò)散常數(shù)也高于五價(jià)元素，從而已經(jīng)能夠以約900°C至1000°C之間的適度エ藝溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)30 m的穿透深度。這些類型的場(chǎng)終止區(qū)對(duì)于高達(dá)約600V的阻斷電壓已經(jīng)足夠了。但是，需要更深穿透的場(chǎng)終止區(qū)，從而阻斷例如1200V以上的更高電壓。也廣泛地使用磷摻雜，從而在制造器件之前向半導(dǎo)體襯底(諸如，硅晶片)提供基極n型摻雜。諸如，n摻雜的浮區(qū)基材用作起始材料，從而在晶體生長(zhǎng)期間調(diào)節(jié)具體的電阻。作為替換，對(duì)于阻抗非常高的起始材料進(jìn)行中子輻射，從而通過(guò)核反應(yīng)采用所謂的中子嬗變摻雜(NTD)將硅轉(zhuǎn)換成磷。由于中子的捕獲面較小，因此，NTD在整個(gè)Si件的摻雜非常均勻?？纱蟠蠼档蛷较螂娮璨▌?dòng)，這意味著該材料對(duì)于采用高電壓的應(yīng)用是可用的。但是，浮區(qū)材料的應(yīng)用也有缺點(diǎn)。諸如，浮區(qū)材料的應(yīng)用相對(duì)昂貴并且對(duì)于可使用的晶片大小也有限制。另ー方面，使用Czochralski材料則非常便宜，這種材料可從坩堝拉伸制得，并且能產(chǎn)生大直徑的晶片用于存儲(chǔ)器或邏輯結(jié)構(gòu)部件。然而，由于硅的高反應(yīng)性，起始材料的特征在于，較高程度的氧雜質(zhì)(來(lái)自空氣)以及碳(來(lái)自坩堝材料)。通過(guò)1000°C以上合適的熱處理去除主要以氧沉淀形式發(fā)生的、在晶片深層中的這些雜質(zhì)，其中在通常沒(méi)有雜質(zhì)的ー側(cè)形成所謂的剝蝕區(qū)(DZ)。該區(qū)主要用于制造橫向結(jié)構(gòu)部件。通常，標(biāo)準(zhǔn)CZ材料的DZ深度為10 i! m至20 i! m，并且適于存儲(chǔ)器和邏輯結(jié)構(gòu)部件。但是，如果該材料用于制造具有垂直超結(jié)構(gòu)的功率半導(dǎo)體部件，則必須調(diào)節(jié)DZ的深度以匹配漂移區(qū)的長(zhǎng)度。因此，對(duì)于400V至1200V的電壓范圍，DZ必須延伸的深度至少為40 y m至120 y m。由于上述關(guān)于成本和比例的原因，非常期望這種起始材料何時(shí)也用于制造功率半導(dǎo)體器件(諸如，IGBT、JFET、功率MOSFET和ニ極管)。在前側(cè)已形成単元結(jié)構(gòu)(例如，DMOS単元、陽(yáng)極等)之后，將剩余的富含沉淀物的材料從DZ去除，從而自器件的后側(cè)執(zhí)行余下的處理。例如，該余下的處理包括通過(guò)足夠低的熱預(yù)算在后側(cè)導(dǎo)入場(chǎng)終止區(qū)或發(fā)射極。就這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，具有足夠高的DZ深度的CZ材料通常用于半導(dǎo)體器件。這種材料由 Monsanto Electronic Materials Company (MEMC)以“Magic Denuded Zone(MDZ)的標(biāo)簽出售，晶片的直徑為6"、8"和12"。通過(guò)適當(dāng)?shù)腞TP(快速熱處理)，晶體在空位位置強(qiáng)烈地過(guò)飽和，這樣，設(shè)置用于通過(guò)擴(kuò)散而去除氧的足夠深的下沉(sink)。另ー種可能是采用磁拉伸CZ材料(MCZ)。在這種情況下，通過(guò)磁場(chǎng)減少了在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中同樣被注入的氧，進(jìn)而防止氧沉淀物的形成。但是，存在的一個(gè)問(wèn)題是由于在功率半導(dǎo)體器件中所采用的 起始材料的摻雜材料的濃度而產(chǎn)生的相對(duì)較低容限。在這種情況下，由于用于CZ材料的制造エ藝，特定電阻的徑向變化在百分之幾到10%以上的范圍。這是由摻雜物質(zhì)的徑向波動(dòng)(條紋)引起的，而該波動(dòng)是由于液相中存在電流以及在熔化物中的摻雜物質(zhì)的熔斷在整個(gè)晶片中產(chǎn)生變化所引起的。在Si棒垂直方向上的摻雜變化可能比較嚴(yán)重。另ー方面，作為標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)Z材料通常的規(guī)格只允許±15%的變化。當(dāng)使用只略微摻雜然后采用靶向質(zhì)子輻射調(diào)節(jié)的起始材料時(shí)，原始數(shù)值的變化可以減少。但是，為了保證輻射的完全穿透，對(duì)于增加的漂移區(qū)需要非常高的能級(jí)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)對(duì)未摻雜半導(dǎo)體襯底進(jìn)行摻雜的方法的實(shí)施方式，該方法包括向未摻雜半導(dǎo)體襯底的ー側(cè)施加應(yīng)カ以釋放襯底中的自間隙，向村底的該側(cè)注入硫族元素原子并對(duì)襯底進(jìn)行退火處理從而形成含有硫族元素原子的第一半導(dǎo)體區(qū)域和沒(méi)有硫族元素原子的第ニ半導(dǎo)體區(qū)域。第一半導(dǎo)體區(qū)域的摻雜濃度高于第二半導(dǎo)體區(qū)域的摻雜濃度。根據(jù)半導(dǎo)體襯底的實(shí)施方式，該襯底包括第一側(cè)、與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)以及在第一側(cè)與第二側(cè)之間延伸的半導(dǎo)體材料。半導(dǎo)體材料沒(méi)有有源器件區(qū)域但是具有第一和第ニ區(qū)域。第一區(qū)域從第一側(cè)延伸一定深度至半導(dǎo)體材料并包括硫族元素?fù)诫s劑原子，該硫族元素?fù)诫s劑原子向第一區(qū)域提供基區(qū)摻雜濃度(base doping concentration)。第二區(qū)域從第一區(qū)域延伸至第二側(cè)，并且沒(méi)有基區(qū)摻雜。根據(jù)制造功率半導(dǎo)體部件的方法的實(shí)施方式，該方法包括在鄰近半導(dǎo)體襯底第ー側(cè)的、半導(dǎo)體襯底的第一區(qū)域中形成半導(dǎo)體器件的有源區(qū)域，對(duì)與第一側(cè)相對(duì)的半導(dǎo)體襯底的第二側(cè)施加應(yīng)力，從而在鄰近第二側(cè)的半導(dǎo)體襯底的第二區(qū)域中釋放自間隙，以及向半導(dǎo)體襯底的第二側(cè)注入硫族元素原子。該方法還包括對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行退火處理，使得硫族元素原子內(nèi)擴(kuò)散至半導(dǎo)體襯底從而在第二區(qū)域中形成場(chǎng)終止區(qū)，該第二區(qū)域從第二側(cè)延伸至半導(dǎo)體襯底。
根據(jù)功率半導(dǎo)體部件的實(shí)施方式，該部件包括具有第一側(cè)、鄰近第一側(cè)的第一區(qū)域、與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)以及鄰近第二側(cè)的第二區(qū)域的半導(dǎo)體襯底，使得第二區(qū)域介于第一區(qū)域和第二側(cè)之間。該部件還包括設(shè)置在第一區(qū)域中的半導(dǎo)體器件的有源區(qū)域以及設(shè)置在第二區(qū)域中的場(chǎng)終止區(qū)。該場(chǎng)終止區(qū)包括向場(chǎng)終止區(qū)提供摻雜濃度的硫族元素?fù)诫s劑原子。該硫族元素?fù)诫s劑原子從第二側(cè)向半導(dǎo)體襯底延伸深度至少50 u m。本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀下面的詳細(xì)說(shuō)明并且觀看附圖后將認(rèn)識(shí)到附加特征和優(yōu)點(diǎn)。


附圖的元素并不一定依照彼此的相對(duì)比例。相同的參考標(biāo)號(hào)表示對(duì)應(yīng)的相同部
分。除非相互排斥，否則多個(gè)所示實(shí)施方式的特征可以組合。實(shí)施方式通過(guò)附圖描繪并通過(guò)隨后的描述詳細(xì)說(shuō)明。圖I至圖5示出了對(duì)襯底進(jìn)行摻雜的實(shí)施方式的不同處理步驟期間未摻雜半導(dǎo)體襯底的透視截面圖。圖6為硒擴(kuò)散至半導(dǎo)體襯底的擴(kuò)散分布(diffusion profile)圖。圖7為IGBT恢復(fù)ニ極管的硒摻雜劑的擴(kuò)散分布圖。圖8為半導(dǎo)體部件的垂直深度所表示的電場(chǎng)的強(qiáng)度圖。圖9至圖13為根據(jù)實(shí)施方式在形成場(chǎng)終止區(qū)的不同處理步驟期間功率ニ極管的透視截面圖。圖14示出了根據(jù)實(shí)施方式具有由硫族元素原子形成的場(chǎng)終止區(qū)的IGBT的透視截面圖。圖15示出了根據(jù)實(shí)施方式具有由硫族元素原子形成的場(chǎng)終止區(qū)的功率MOSFET的透視截面圖。
具體實(shí)施例方式硫族元素常常在半導(dǎo)體晶格(諸如，Si晶格)中產(chǎn)生簇狀構(gòu)造。與位于晶格內(nèi)一處的原子隔離相反，硫族元素對(duì)在鄰近具有其自身類型施主條件的注入表面形成較高階的絡(luò)合物(comp I ex)。優(yōu)選地,硫族元素保存在鄰近晶片表面的晶體缺陷上,在該表面上,硫族元素僅在很小程度上呈電活性。因此，在晶體該側(cè)的缺陷的深度以及可能由實(shí)際離子注入引起的晶格擾動(dòng)對(duì)隨后的擴(kuò)散傳導(dǎo)(diffusion conduct)具有決定性的影響(擴(kuò)散到該側(cè)或擴(kuò)散到以這種方式產(chǎn)生的晶格缺陷)。諸如，使用硒作為摻雜物質(zhì)導(dǎo)致該物質(zhì)的少量注入劑量在通常(例如)為900°C到1000°C的固化條件下內(nèi)擴(kuò)散地電活性。存在自間隙原子(例如，在硅晶片的情況下存在硅自間隙)，硒的擴(kuò)散機(jī)制增強(qiáng)。位于固定晶體位置的硒原子通過(guò)自間隙排出至中間晶格，這些原子在該中間晶格中可移動(dòng)。通過(guò)自間隙原子過(guò)飽和的晶格越多，由移動(dòng)性增加所導(dǎo)致硒原子的擴(kuò)散常數(shù)就越大。為了以有限的熱預(yù)算盡可能獲得最深的擴(kuò)散深度，離子注入產(chǎn)生的點(diǎn)缺陷(間隙)可在合適的溫度和時(shí)間曲線產(chǎn)生，其具有最高的可能效率(IED =注入增強(qiáng)擴(kuò)散)，伴隨著例如在SiO2熱氧化或熱解TEOS分解過(guò)程中在氧化氣氛中擴(kuò)散。這樣，晶格通過(guò)Si自間隙晶格原子進(jìn)ー步過(guò)飽和。這些自間隙晶格原子增強(qiáng)了注入的硫族元素原子的擴(kuò)散特性。
硫族元素用作雙施主，并且與五價(jià)元素(諸如，P、As或Sb)相比具有較高的擴(kuò)散常數(shù)，從而在諸如900°C和1000°C之間的同樣的處理溫度過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)更深的導(dǎo)入深度(introduction depth)。例如，除了質(zhì)子福射或作為質(zhì)子福射的替代，Se注入和擴(kuò)散可用于IGBT、JFET、功率MOSFET和ニ極管，從而在高電壓段形成后側(cè)場(chǎng)終止區(qū)。硒間隙地?cái)U(kuò)散，其中，在由于位于晶格位置上的硒原子通過(guò)自間隙被排出至中間晶格(硒原子在中間晶格中移動(dòng))使得半導(dǎo)體晶體通過(guò)自間隙晶格原子(自間隙)過(guò)飽和時(shí)，向內(nèi)的擴(kuò)散加快。通過(guò)(例如)Si原子的晶格的過(guò)飽和越強(qiáng)烈，擴(kuò)散系數(shù)就越高。另外，由于提供自間隙(例如，通過(guò)熱氧化或擴(kuò)散具有高表面濃度的磷而存在該自間隙)，Se或其他硫族元素(諸如，S或Te)的擴(kuò)散深度通過(guò)相當(dāng)?shù)臒犷A(yù)算進(jìn)ー步増加。同時(shí)，在以這種方式生長(zhǎng)的氧化物中或含有磷的層的表面區(qū)域中，發(fā)生強(qiáng)烈的硒(或其他硫族元素)隔離/外擴(kuò)散。在這種情況下，在向內(nèi)擴(kuò)散期間，硒的最大濃度大大降低，這樣，由于擴(kuò)散深度較大，不能再保證有效場(chǎng)終止所需的劑量。但是，増加用于補(bǔ)償這些損耗的注入劑量在有限的程度內(nèi)是成功的，原因在于，由于該劑量増加，通過(guò)離子注入，Si晶格在該側(cè)愈加非晶質(zhì)(amorphized),并且在這些情況下,硒或其他硫族元素將在受損的晶體區(qū)域中形成非活性簇群的趨勢(shì)支持并進(jìn)一歩加劇電活性中心上的損耗。該行為將最佳硫族元素劑量設(shè)定為約I OO14CnT2并連同隔離或向外擴(kuò)散引起少量的電活性劑量成分。然而，可考慮其他的注入劑量。硒具有四個(gè)離散能量級(jí)，這些能量級(jí)與取代集成(substitution integrated)Se原子或Se對(duì)的簡(jiǎn)單和雙干擾位置相關(guān)。在退火后，在900°C以上的溫度，該對(duì)中心在DLTS (深能級(jí)瞬態(tài)譜)光譜中幾乎完全消失，從而在光譜中的傳導(dǎo)帶下在250meV (單電荷中心)和496meV(雙電荷中心)處普遍存在與單個(gè)Se干擾位置相關(guān)的能量級(jí)。尤其是，當(dāng)在高摻雜磷表面層中采用磷驅(qū)動(dòng)的向內(nèi)擴(kuò)散來(lái)形成垂直深度具有較寬最大值的弧形擴(kuò)散面時(shí)，產(chǎn)生隔離的反向定向機(jī)制?？刹捎迷撔?yīng)來(lái)調(diào)節(jié)到達(dá)盡可能深的、具有對(duì)足夠低的能級(jí)盡可能平坦的梯度的向內(nèi)擴(kuò)散，從而調(diào)節(jié)高阻抗起始材料的基區(qū)摻雜濃度。在一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)例如來(lái)自POCL3或PH3的摻雜源或另ー含有磷的氣體組合的氣相來(lái)進(jìn)行磷的內(nèi)擴(kuò)散。這樣可產(chǎn)生表面濃度非常高的磷，因此，通過(guò)自間隙可有效地過(guò)飽和晶格。在另ー實(shí)施方式中，可進(jìn)行P注入來(lái)釋放自間隙。在這種情況下，劑量的數(shù)量級(jí)在IO15CnT2到1016cm_2。最后，高表面濃度的磷可用于后側(cè)發(fā)射極的功率ニ極管。在薄化半導(dǎo)體襯底后，還需要在高溫下擴(kuò)散陽(yáng)極區(qū)域。諸如，可采用RTP或LTA(激光熱退火)步驟來(lái)形成陽(yáng)極區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施方式中，在例如通過(guò)CMP (化學(xué)機(jī)械拋光)階段的向內(nèi)擴(kuò)散Se后，形成高摻雜表面層，然后在前側(cè)(例如，陽(yáng)極、IGBT單元結(jié)構(gòu)等)完成處理。然后，例如在確定的薄晶片處理后，可進(jìn)行薄化和后側(cè)處理。圖I至圖5示出了在對(duì)未摻雜襯底100進(jìn)行摻雜的實(shí)施方式的不同處理步驟期間的未摻雜襯底100。圖I示出了未摻雜半導(dǎo)體襯底100 (諸如，未摻雜Si晶片)，具有前側(cè)102、與前側(cè)相對(duì)的后側(cè)104、以及在前側(cè)102與后側(cè)104之間延伸的半導(dǎo)體材料106。在該階段，半導(dǎo)體襯底100是未摻雜的，因此半導(dǎo)體材料106沒(méi)有諸如ニ極管和/或晶體管部件(陽(yáng)極、陰極、發(fā)射極、源極、漏極、陰極、柵極等)的有源器件區(qū)域。圖2示出了在注入硫族元素原子108 (諸如，Se、S或Te原子)期間的半導(dǎo)體襯底100。在一個(gè)實(shí)施方式中，硫族元素原子108是在至少150keV(例如，170KeV)的能量下以至、少6 IO13CnT2 (例如，7 IO13cm-2)的劑量注入的80Se原子。圖3示出了硫族元素原子108注入襯底100的前側(cè)102之后的半導(dǎo)體襯底100。硫族元素原子108穿透的深度為も，Cl1主要為注入能量的函數(shù)。圖4示出了在襯底100的前側(cè)102上形成應(yīng)カ感應(yīng)層110之后的半導(dǎo)體襯底100。應(yīng)カ感應(yīng)層110向襯底100施加應(yīng)力，使得自間隙(例如，Si襯底情況下的Si自間隙)在襯底100中釋放。在一個(gè)實(shí)施方式中，應(yīng)カ感應(yīng)層110是在含有PH3的氣氛中(例如)在至少900°C的溫度下長(zhǎng)達(dá)至少200分鐘所形成的磷玻璃。磷的擴(kuò)散通過(guò)間隙使襯底100過(guò)飽和。由于高溶度，相應(yīng)的高供給磷離子引起晶格應(yīng)力，該應(yīng)カ改變空位置(空位)和間隙晶格原子之間的平衡，產(chǎn)生對(duì)于硫族元素(諸如，硒)擴(kuò)散有利的條件。
在一個(gè)實(shí)施方式中，例如通過(guò)POCL3或PH3摻雜源或另ー含有磷的氣體的化合物在氣相中擴(kuò)散磷。例如，在沉積エ藝期間，氣氛可包括n2、02和ph3。在各個(gè)情況下，隨著磷玻璃的生長(zhǎng)來(lái)基本自動(dòng)調(diào)節(jié)磷原子的過(guò)度供給。與預(yù)先通過(guò)離子注入執(zhí)行的沉積相反，從非耗盡源的擴(kuò)散導(dǎo)致在隨后可永久供給間隙。盡管通過(guò)離子注入，以這種方式生成的產(chǎn)品缺陷開(kāi)始引起擴(kuò)散常數(shù)的相應(yīng)增高，但是該常數(shù)以一定的時(shí)間常數(shù)再次降低。另ー方面，針對(duì)過(guò)飽和晶格的有效間隙，注入的磷的劑量非常高，通常> I IO16Cm'在另ー實(shí)施方式中，應(yīng)カ感應(yīng)層110是形成在襯底100上的熱氧化層?？稍谝r底100上形成向襯底100施加應(yīng)カ的任意其他的材料層，從而釋放襯底100中的自間隙。由于應(yīng)カ感應(yīng)層110，一些半導(dǎo)體原子留在晶格點(diǎn)上，其余的原子(自間隙)則沒(méi)有。圖4示出了完整Si晶格在〈110〉方向上的一部分以及啞鈴形Si自間隙的分解圖，其中，啞鈴形原子未在完整的晶格點(diǎn)上集中。當(dāng)然，Si自間隙可以有其他的結(jié)構(gòu)。通過(guò)半導(dǎo)體襯底100中存在的自間隙引起硫族元素原子108的加速內(nèi)擴(kuò)散。比硫族元素原子單純的固有擴(kuò)散(即，在沒(méi)有自間隙的情況下，硫族元素原子的內(nèi)擴(kuò)散)相比，該擴(kuò)散機(jī)制更有效。由于提供基區(qū)摻雜濃度的傳統(tǒng)固有擴(kuò)散(諸如磷的固有擴(kuò)散)不是基于具有點(diǎn)缺陷的晶格的過(guò)飽和，因此需要基本上更高的熱預(yù)算(時(shí)間、溫度)來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的擴(kuò)散深度結(jié)果。因此，使用本文描述的Se內(nèi)擴(kuò)散技術(shù)，可利用高電阻率起始材料在低很多的熱預(yù)算下實(shí)現(xiàn)基區(qū)摻雜。圖5示出了退火后的半導(dǎo)體襯底100。優(yōu)選地，在退火前去除應(yīng)カ感應(yīng)層110，但是，如果需要的話，可保持在合適的位置。在通過(guò)自間隙加快的情況下，退火處理使硫族元素原子108內(nèi)擴(kuò)散至襯底100。在一個(gè)實(shí)施方式中，在低于1000°C的溫度下退火短于60分鐘。退火后，半導(dǎo)體材料106具有第一區(qū)域112和第二區(qū)域114。第一區(qū)域112從前側(cè)102向半導(dǎo)體材料106延伸一定的深度，并且在第一區(qū)域112中包括提供基區(qū)摻雜濃度的內(nèi)擴(kuò)散的硫族元素?fù)诫s劑原子108。第二區(qū)域114從第一區(qū)域112延伸至襯底100的后側(cè)104，并且沒(méi)有基區(qū)摻雜，因此比第一區(qū)域112的電阻高。也就是說(shuō)，第二區(qū)域114保持其固有的特性，即，不具有任何明顯的摻雜劑類型。本文所用的術(shù)語(yǔ)“沒(méi)有”意思是不具備、未被接觸、缺少或缺乏，或者基本上不具備、未被接觸、缺少或缺乏。因此，第二區(qū)域114可能含有ー些硫族元素原子108，但未達(dá)到有意義的濃度。在一個(gè)實(shí)施方式中，在將硫族元素原子108注入襯底100后，形成應(yīng)カ感應(yīng)層110，如圖2到圖4所示。在另ー實(shí)施方式中，在注入硫族元素原子108前，形成應(yīng)カ感應(yīng)層110。根據(jù)該實(shí)施方式，未摻雜半導(dǎo)體襯底100是未摻雜娃襯底。應(yīng)カ感應(yīng)層110形成在未摻雜娃襯底100的ー側(cè),從而施加用于釋放娃襯底100中娃自間隙的應(yīng)カ。在釋放娃自間隙后，去除應(yīng)カ感應(yīng)層110。在去除應(yīng)カ感應(yīng)層110后，將硫族元素原子108注入硅襯底100。然后，對(duì)硅襯底100進(jìn)行退火，從而加快硫族元素原子108從頂側(cè)102以至少30 i! m的深度d2內(nèi)擴(kuò)散至硅襯底100，如圖5所示?？商鎿Q地，可在襯底的后側(cè)104形成應(yīng)カ感應(yīng)層100，進(jìn)而將硫族元素原子108注入后側(cè)104。圖6不出了在不具有以及具有聞表面憐濃度(即，具有和不具有含有憐的應(yīng)カ感應(yīng)層)的情況下，在惰性氣氛中通過(guò)使用擴(kuò)展電阻(SR)測(cè)量獲得的硒內(nèi)擴(kuò)散的擴(kuò)散分布圖。圖6描繪了相對(duì)于注入深度(X軸)的Se摻雜劑濃度(y軸)。曲線“A”表示注入Se并經(jīng)過(guò)PH3沉積處理的樣品，曲線“B”表示注入Se但未經(jīng)過(guò)PH3沉積處理的樣品。在Se注入和退火前，兩個(gè)樣品都沒(méi)有任何n型基區(qū)摻雜濃度，從而消除n基材的作用。使用8°Se以劑量為7 IO13CnT2并且能量為170keV，對(duì)兩個(gè)樣品執(zhí)行離子注入。盡管在N2氣氛中，在950°C下擴(kuò)散持續(xù)30分鐘獲得參考樣品(曲線B)，但是對(duì)于第二樣品(曲線A)預(yù)先使用了(例如)通常在MOS處理期間用于多晶硅摻雜的磷沉積。在磷沉積處理期間，氣氛包括含有N2、02和PH3的混合氣體。在該示例中，磷在930°C下沉積并且穩(wěn)定時(shí)間為70分鐘，從而產(chǎn)生自間隙。然后，在Se注入前，去除產(chǎn)生的磷玻璃。與參考樣品一起執(zhí)行后續(xù)的Se導(dǎo) 入。盡管Se導(dǎo)入條件(劑量和能量)相同，但是對(duì)于磷涂覆樣品(曲線A)產(chǎn)生了注入Se的明顯更深的內(nèi)擴(kuò)散。這是由于通過(guò)PH3沉積生成的磷原子超過(guò)IO19CnT3的高表面濃度。由于磷的隔離/吸收劑(getter)效果，朝沉積側(cè)的濃度下降。但是，利用導(dǎo)入Se期間存在的自間隙，發(fā)生的超深向內(nèi)擴(kuò)散的深度約為這里所示實(shí)施方式的參考樣品的四倍。該示例性Se擴(kuò)散分布(例如)適于需要芯片厚度為60 ii m左右的600V功率半導(dǎo)體器件。相反，參考樣品(曲線B)的擴(kuò)散分布實(shí)際上在10分鐘后到達(dá)其最終Se擴(kuò)散深度，原因?yàn)樵?50°C下的特征IED時(shí)間常數(shù)為該數(shù)量級(jí)。然后，僅以約兩個(gè)數(shù)量級(jí)的較小固有擴(kuò)散常數(shù)產(chǎn)生進(jìn)ー步的內(nèi)擴(kuò)散，也就是說(shuō)，內(nèi)擴(kuò)散基本停止。擴(kuò)散時(shí)間的延長(zhǎng)或者隨后溫度大幅升高都不再明顯改變Se原子的深度分布。通過(guò)額外的退火階段，只有注入表面區(qū)域中的Se濃度進(jìn)ー步增加。在例如通過(guò)CMP去除高摻雜應(yīng)力感應(yīng)層之后，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)前側(cè)器件處理以及重金屬擴(kuò)散(如果合適的話)，對(duì)自由電荷載流子的使用期限進(jìn)行長(zhǎng)期調(diào)節(jié)。隨后可進(jìn)行晶片薄化以及完成后側(cè)處理，其可通過(guò)典型的薄晶片處理來(lái)執(zhí)行，例如通過(guò)質(zhì)子場(chǎng)終止、后側(cè)發(fā)射極注入和LTA進(jìn)行。圖7示出了 IGBT恢復(fù)ニ極管的生成的摻雜劑擴(kuò)散分布圖。在這種情況下，陽(yáng)極(發(fā)射扱)的硼劑量為2.5*1012cm_2，熱預(yù)算為1150°C以及200分鐘。場(chǎng)終止區(qū)的分布(例如)可以是能量為700keV并且劑量為5 IO14CnT2的質(zhì)子輻射的結(jié)果。如上所述，由于Se為雙施主，因此對(duì)摻雜進(jìn)行調(diào)節(jié)。SR測(cè)量確定的濃度并不對(duì)應(yīng)于空間電荷區(qū)中的施主濃度。為了確定這些濃度，必須根據(jù)Fermi統(tǒng)計(jì)確定Se中心的激發(fā)水平。如上所述的兩個(gè)能量級(jí)，使用針對(duì)單電荷施主的250meV以及針對(duì)雙電荷施主的496meV的能量級(jí)導(dǎo)致熱動(dòng)カ平衡(其可從屬于SR測(cè)量，因?yàn)橄旅娴膶?dǎo)電系數(shù)測(cè)量是在沒(méi)有形成空間電荷層的情況下進(jìn)行的)從而對(duì)導(dǎo)電帶中電子濃度起不同的作用。反過(guò)來(lái)，由于較深的高能位置，引起單電荷中心95. I %的激發(fā)水平以及雙電荷中心僅0. I %的激發(fā)水平。
因此，SR濃度大致對(duì)應(yīng)于整體取代Se原子。當(dāng)施加阻斷電壓時(shí)，有源器件中電子的近Fermi水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于平衡值，在有源器件的空間電荷區(qū)中，Se中心兩次離子化到幾乎100%。這就是為什么根據(jù)SR測(cè)量來(lái)應(yīng)用雙濃度，從而計(jì)算場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)展。如圖7所示(曲線B)，已經(jīng)考慮到了上述情況，并且與(例如)采用磷作為簡(jiǎn)單施主的恒定基區(qū)摻雜的濃度相比，其中，劑量自身包含在漂移區(qū)(曲線A)中。因此，中心摻雜水平在約1.4*1014cm_3的區(qū)域中，并因此對(duì)應(yīng)于30 Q cm的開(kāi)始電阻值，該值對(duì)于(例如)600V的恢復(fù)ニ極管來(lái)說(shuō)是可接受的。圖8示出了由結(jié)構(gòu)部件的垂直深度表示的電場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)展。曲線A對(duì)應(yīng)于內(nèi)擴(kuò)散注入的Se原子的樣品，曲線B對(duì)應(yīng)于未內(nèi)擴(kuò)散Se原子的樣品。關(guān)于該摻雜水平的雪崩擊穿場(chǎng)強(qiáng)度約為230kV/cm，阻斷電壓約為930V。由于表面區(qū)域中濃度降低，在相同阻斷電壓下，在P+n_轉(zhuǎn)變以及場(chǎng)終止區(qū)通過(guò)Se摻雜，場(chǎng)強(qiáng)度的減弱量非常的小。這包括在場(chǎng)終止區(qū)釋放P+n-轉(zhuǎn)變以及nn+_轉(zhuǎn)變，這至少與關(guān)于切換穩(wěn)健性和軟性朝著貯存的趨勢(shì)相關(guān)。因此，該實(shí)例也示出了，通常，代替恒定基區(qū)摻雜級(jí)，實(shí)現(xiàn)了平坦梯度增加然后再朝著場(chǎng)終止區(qū)降 低的基區(qū)摻雜，在漂移區(qū)的中心區(qū)域局部最大，這樣可為垂直優(yōu)化提供一定的好處。除了對(duì)于預(yù)先未摻雜的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行摻雜，本文所描述的硫族元素內(nèi)擴(kuò)散技術(shù)還可用于在功率半導(dǎo)體器件(諸如，功率ニ極管、功率MOSFET、IGBT, JFET等)中形成深的場(chǎng)終止區(qū)。圖9至圖13示出了形成具有場(chǎng)終止區(qū)202的垂直功率ニ極管200，該場(chǎng)終止區(qū)是通過(guò)將硫族元素原子內(nèi)擴(kuò)散至含有自間隙的半導(dǎo)體材料204而形成的。圖9示出了在半導(dǎo)體材料204(諸如，Si襯底或外延層)中形成ニ極管200的陽(yáng)極區(qū)域206的示意圖。通過(guò)傳統(tǒng)エ藝將陽(yáng)極206形成在半導(dǎo)體材料204的前側(cè)208。半導(dǎo)體材料204在陽(yáng)極206下方的區(qū)域形成ニ極管200的基極區(qū)域，其在ニ極管200的后側(cè)210終止。圖10示出了在注入硫族元素原子212 (諸如，Se、S或Te原子)期間的半導(dǎo)體材料204。硫族元素原子212注入與陽(yáng)極區(qū)域206相対的、半導(dǎo)體材料204的后側(cè)210。圖11示出了注入硫族元素原子212之后的半導(dǎo)體材料204。硫族元素原子212將在退火后在ニ極管200的陰極區(qū)域中形成場(chǎng)終止區(qū)。圖12示出了形成應(yīng)カ感應(yīng)層214(諸如，磷玻璃或熱氧化)之后的半導(dǎo)體材料204。應(yīng)カ感應(yīng)層214向半導(dǎo)體材料204的后側(cè)210施加應(yīng)力，使得釋放半導(dǎo)體材料204中的自間隙?？商鎿Q地，如上所述，應(yīng)カ感應(yīng)層214可在注入硫族元素原子212前形成，進(jìn)而在退火前去除。圖13示出了形成場(chǎng)終止區(qū)202之后的ニ極管200。場(chǎng)終止區(qū)202具有自半導(dǎo)體材料204的后側(cè)210的穿透深度(dFS)，并通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體材料204進(jìn)行退火而形成。在通過(guò)自間隙加速的情況下，退火使硫族元素原子212更深地內(nèi)擴(kuò)散至半導(dǎo)體材料204。這樣，該穿透深度大于沒(méi)有自間隙的情況下通過(guò)注入硫族元素原子實(shí)現(xiàn)的穿透深度。穿透深度還是退火時(shí)間以及溫度的函數(shù)，其由于在形成場(chǎng)終止區(qū)202之前形成了器件區(qū)域(陽(yáng)極、陰極)而受到限制。例如，在沒(méi)有超過(guò)允許的熱預(yù)算(時(shí)間、溫度)的情況下，穿透深度距半導(dǎo)體材料204的后側(cè)210可以為60 m或者更深?？稍讠藰O管200的相應(yīng)側(cè)208、210形成陽(yáng)極金屬化216和陰極金屬化218，從而分別形成陽(yáng)極觸點(diǎn)(A)和陰極觸點(diǎn)(K)。如果沉積PH3從而形成如上所述的應(yīng)力感應(yīng)層214，則以適合產(chǎn)生功率的方式自動(dòng)內(nèi)擴(kuò)散高摻雜n發(fā)射極區(qū)域。因此，無(wú)需額外的注入階段來(lái)形成根據(jù)該實(shí)施方式的后側(cè)陰極(發(fā)射扱)。相反，通過(guò)從應(yīng)力感應(yīng)層214內(nèi)擴(kuò)散磷自動(dòng)形成陰極，其中應(yīng)カ感應(yīng)層用于在半導(dǎo)體材料204中施加應(yīng)カ從而釋放自間隙。在這種情況下，電活性劑量的量級(jí)約為1016cm_3，含有磷的應(yīng)力感應(yīng)層214的相應(yīng)表面濃度至少達(dá)到IO19CnT3到102°cm_3范圍內(nèi)的值。通過(guò)來(lái)自氣相的先前沉積，由(例如)硅中的磷固體顆粒的溶度限制總濃度。在950°C到1000°C左右的沉積溫度下，該濃度約為1021cm_3。因此，以這種方式導(dǎo)入的磷的總量在IO17cnT2 到 IO18cnT2 的量級(jí)。圖14示出了具有后側(cè)場(chǎng)終止區(qū)302的垂直IGBT 300的實(shí)施方式。在半導(dǎo)體材料310 (諸如，Si襯底或外延層)的前側(cè)308形成器件300的源極304和柵極區(qū)域306。源極區(qū)域304包括形成在(p)體區(qū)312中的(n+)區(qū)域。柵極區(qū)域306包括通過(guò)柵極介電材料316與周圍的半導(dǎo)體材料絕緣的掩埋柵電極314。源電極318接觸源極區(qū)域304以及體312的重?fù)诫s(P+)區(qū)域320。源電極318通過(guò)介電層322與柵電極314絕緣。在體區(qū)312下方為(n)漂移區(qū)324，在漂移區(qū)324下方為高摻雜(p+)發(fā)射極區(qū)域326。發(fā)射極區(qū)域326接觸發(fā)射極金屬化328。通過(guò)傳統(tǒng)的エ藝步驟形成IGBT300的有源區(qū)域和金屬化。在存在自間隙的情況下，通過(guò)將硫族元素原子332內(nèi)擴(kuò)散至后側(cè)330，在IGBT 300 的后側(cè)330形成場(chǎng)終止區(qū)302?？稍谛纬砂l(fā)射極金屬化328前形成場(chǎng)終止區(qū)302。場(chǎng)終止區(qū)302的穿透深度(dFS)至少為30iim、至少為50iim或者至少為90iim,例如如圖6所示。這種深的場(chǎng)終止區(qū)非常適合阻斷電場(chǎng)600VU200V甚至更高。如上所述，場(chǎng)終止區(qū)302的深度還是退火溫度和持續(xù)時(shí)間的函數(shù)。根據(jù)本文所述的實(shí)施方式可實(shí)現(xiàn)至少為30 u m、至少為50 y m或至少為90 y m的相對(duì)深的場(chǎng)終止區(qū)302，而沒(méi)有超過(guò)對(duì)于保護(hù)已形成的器件區(qū)域的完整性所需的熱預(yù)算(時(shí)間、溫度)。如果通過(guò)從沉積的PH3形成應(yīng)カ感應(yīng)層來(lái)產(chǎn)生高摻雜磷區(qū)，則可隨后去除高摻雜磷區(qū)。這可通過(guò)(例如)通常在晶片研磨后進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)蝕刻エ藝中的蝕刻來(lái)執(zhí)行。圖15示出了具有后側(cè)場(chǎng)終止區(qū)402的垂直功率MOSFET 400的實(shí)施方式。在半導(dǎo)體材料408 (諸如，Si襯底或外延層)的上部形成反向摻雜的源極404和體區(qū)406。在體區(qū)406下方形成漂移區(qū)410。柵極包括柵極導(dǎo)體412，該柵極導(dǎo)體提供了通過(guò)柵極絕緣體414與下面的溝道區(qū)域絕緣的柵極觸點(diǎn)(G)。絕緣體層416設(shè)置在柵極導(dǎo)體412的上方，從而使柵極導(dǎo)體412與提供源極觸點(diǎn)(S)的源極金屬化418絕緣。在功率MOSFET 400的后側(cè)422形成重?fù)诫s漏極區(qū)域420，并且與漏極金屬化424接觸，從而提供漏極觸點(diǎn)(D)。使用傳統(tǒng)的エ藝步驟形成功率MOSFET 400的有源區(qū)域和金屬化。在存在自間隙的情況下，通過(guò)將硫族元素原子426內(nèi)擴(kuò)散至后側(cè)422，在功率MOSFET 400的后側(cè)422形成場(chǎng)終止區(qū)402?？稍谛纬陕O金屬化424之前形成場(chǎng)終止區(qū)402。場(chǎng)終止區(qū)402的穿透深度(dFS)至少為30 u m、至少為50 y m或者至少為90 u m,例如如圖6所示并且如上所述。根據(jù)本文所述的實(shí)施方式，可制造用于其他類型功率半導(dǎo)體器件的場(chǎng)終止區(qū)。例如，JFET或半導(dǎo)體閘流管可包括后側(cè)場(chǎng)終止區(qū)，該后側(cè)場(chǎng)終止區(qū)是在存在自間隙的情況下通過(guò)將硫族元素原子注入到后側(cè)，然后在允許的熱預(yù)算(時(shí)間、溫度)內(nèi)進(jìn)行退火而形成。同樣，可通過(guò)多次重復(fù)本文所述的處理和/或在沉積(例如，PH3)和硫族元素導(dǎo)入步驟期間改變エ藝參數(shù)來(lái)針對(duì)特定場(chǎng)終止分布產(chǎn)生任意期望的場(chǎng)終止區(qū)。使用諸如“下面”、“下方”、“低干”、“上方”、“上面”等空間上相対的術(shù)語(yǔ)以便于描述來(lái)說(shuō)明一個(gè)元件相對(duì)于第二元件的位置。除了與附圖中方向不同的方向，這些術(shù)語(yǔ)旨在涵蓋器件的不同方向。另外，諸如“第一”、“第二”等術(shù)語(yǔ)也用于描述各種元件、區(qū)域、部分等，并且并不g在進(jìn)行限制。在通篇說(shuō)明書(shū)中，相同的術(shù)語(yǔ)表示相同的元件。如本文所使用的，“具有”、“含有”、“包括”、“包含”等術(shù)語(yǔ)是開(kāi)放性術(shù)語(yǔ)，其表明存在所述的元件或特征，但并不排除其他的元件或特征。冠詞“ー(a)”、“一(an)”、以及“該”旨在包括復(fù)數(shù)以及単數(shù)，除非上下文明確表明相反情況。可以理解的是，本文所描述的多個(gè)實(shí)施方式的特征可相互組合，除非另外特別注明。盡管本文已經(jīng)示出并描述了具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，多種備選和/或等同的實(shí)現(xiàn)方式可替代示出及描述的具體實(shí)施方式
。該申請(qǐng)g在覆蓋本文所描述的具體實(shí)施方式
的任意修改或變化。因此，本發(fā)明 只受到權(quán)力要求及其等同物的限制。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)未摻雜半導(dǎo)體襯底進(jìn)行摻雜的方法,包括 在所述未摻雜半導(dǎo)體襯底的一側(cè)施加應(yīng)力，從而釋放所述襯底中的自間隙； 將硫族元素原子注入所述襯底的所述側(cè)；以及 對(duì)所述襯底進(jìn)行退火，從而形成含有所述硫族元素原子的第一半導(dǎo)體區(qū)域以及沒(méi)有所述硫族元素原子的第二半導(dǎo)體區(qū)域，所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的摻雜濃度高于所述第二半導(dǎo)體區(qū)域的摻雜濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在所述未摻雜半導(dǎo)體襯底的所述側(cè)施加應(yīng)力包括在所述側(cè)形成應(yīng)力感應(yīng)層，所述應(yīng)力感應(yīng)層使所述襯底中的所述自間隙被釋放。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述應(yīng)力感應(yīng)層含有磷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在所述側(cè)形成所述應(yīng)力感應(yīng)層包括在含有PH3 的氣氛中，在至少900°C的溫度下至少200分鐘從而在所述側(cè)形成磷玻璃。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在將所述硫族元素原子注入所述襯底的所述側(cè)之后，在所述側(cè)形成所述應(yīng)力感應(yīng)層。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在所述側(cè)形成所述應(yīng)力感應(yīng)層包括在所述側(cè)形成氧化層。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述未摻雜半導(dǎo)體襯底是未摻雜娃襯底，所述方法還包括 在所述未摻雜娃襯底的一側(cè)形成應(yīng)力感應(yīng)層，從而施加釋放所述娃襯底中的娃自間隙的應(yīng)力； 在釋放所述硅自間隙后，去除所述應(yīng)力感應(yīng)層； 在去除所述應(yīng)力感應(yīng)層后，將所述硫族元素原子注入所述硅襯底的所述側(cè)；以及 對(duì)所述硅襯底進(jìn)行退火，從而將所述硫族元素原子從所述側(cè)向所述硅襯底內(nèi)擴(kuò)散至少30iim的深度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，對(duì)所述硅襯底進(jìn)行退火，使得所述硫族元素原子從所述側(cè)向所述硅襯底內(nèi)擴(kuò)散至少50 ii m的深度。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述硫族元素原子以至少為I IO12CnT3的濃度從所述側(cè)向所述襯底內(nèi)擴(kuò)散至少80 ii m的深度。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，將所述硫族元素原子注入所述襯底的所述側(cè)包括在至少為150keV的能量下將劑量至少為6 1013cm_2的硒原子注入所述側(cè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述退火在低于1000°C的溫度下執(zhí)行短于60分鐘。
12.—種半導(dǎo)體襯底,包括 第一側(cè)； 第二側(cè)，與所述第一側(cè)相對(duì)；以及 半導(dǎo)體材料，在所述第一側(cè)與所述第二側(cè)之間延伸并且沒(méi)有有源器件區(qū)域，所述半導(dǎo)體材料具有第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域從所述第一側(cè)延伸一定的深度至所述半導(dǎo)體材料并且包括向所述第一區(qū)域提供基區(qū)摻雜濃度的硫族元素?fù)诫s劑原子，所述第二區(qū)域從所述第一區(qū)域延伸至所述第二側(cè)并且沒(méi)有基區(qū)摻雜。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體襯底，其中，所述硫族元素?fù)诫s劑原子以至少I IO12Cm-3的濃度從所述第一側(cè)向所述半導(dǎo)體材料延伸至少80 ii m的深度。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體襯底，其中，在距所述第一側(cè)50y m的深度處，所述第一區(qū)域的基區(qū)摻雜濃度為至少I 1014cm_3。
15.一種制造功率半導(dǎo)體部件的方法，包括 在鄰近半導(dǎo)體襯底的第一側(cè)的、所述半導(dǎo)體襯底的第一區(qū)域中形成半導(dǎo)體器件的有源區(qū)域； 在與所述第一側(cè)相對(duì)的、所述半導(dǎo)體襯底的第二側(cè)施加應(yīng)力，從而在鄰近所述第二側(cè)的所述半導(dǎo)體襯底的第二區(qū)域中釋放自間隙； 將硫族元素原子注入所述半導(dǎo)體襯底的所述第二側(cè)；以及 對(duì)所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行退火，使得所述硫族元素原子內(nèi)擴(kuò)散至所述半導(dǎo)體襯底，從而在從所述第二側(cè)延伸至所述半導(dǎo)體襯底的所述第二區(qū)域中形成場(chǎng)終止區(qū)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，在所述半導(dǎo)體襯底的所述第二側(cè)施加應(yīng)力包括在所述第二側(cè)形成應(yīng)力感應(yīng)層，所述應(yīng)力感應(yīng)層使得所述第二區(qū)域中的所述自間隙被釋放。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，在所述第二側(cè)形成所述應(yīng)力感應(yīng)層包括在含有PH3的氣氛中，在至少900°C的溫度下至少200分鐘，在所述第二側(cè)形成磷玻璃。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，在將所述硫族元素原子注入所述第二側(cè)之后，在所述第二側(cè)形成所述應(yīng)力感應(yīng)層。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述半導(dǎo)體襯底是硅襯底，所述方法還包括 在所述硅襯底的第二側(cè)形成應(yīng)力感應(yīng)層，從而施加釋放所述硅襯底的第二側(cè)中的硅自間隙的應(yīng)力； 在釋放所述硅自間隙后，去除所述應(yīng)力感應(yīng)層； 在去除所述應(yīng)力感應(yīng)層之后，將所述硫族元素原子注入所述硅襯底的所述第二側(cè)；以及 對(duì)所述硅襯底進(jìn)行退火，從而所述硫族元素內(nèi)擴(kuò)散至所述硅襯底以形成所述場(chǎng)終止區(qū)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述硫族元素原子以至少I IO12CnT3的濃度從所述第二側(cè)向所述襯底內(nèi)擴(kuò)散至少80 ii m的深度。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，將所述硫族元素原子注入所述襯底的所述第二側(cè)包括在為至少150keV的能量下將劑量為至少6 IO13CnT2的硒原子注入所述第二側(cè)。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，在低于1000°C的溫度下執(zhí)行所述退火短于60分鐘。
23.—種功率半導(dǎo)體部件，包括 半導(dǎo)體襯底，具有第一側(cè)、鄰近所述第一側(cè)的第一區(qū)域、與所述第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)以及鄰近所述第二側(cè)的第二區(qū)域，其中，所述第二區(qū)域介于所述第一區(qū)域和所述第二側(cè)之間； 半導(dǎo)體器件的有源區(qū)域，位于所述第一區(qū)域中；以及 場(chǎng)終止區(qū)，位于所述第二區(qū)域中，所述場(chǎng)終止區(qū)包括向所述場(chǎng)終止區(qū)提供摻雜濃度的硫族元素?fù)诫s原子，所述硫族元素?fù)诫s原子從所述第二側(cè)向所述半導(dǎo)體襯底延伸至少50iim的深度。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的功率半導(dǎo)體部件，其中，所述有源區(qū)域包括以下各項(xiàng)中的至少一個(gè)晶體管基極區(qū)域、晶體管源極區(qū)域、晶體管陰極區(qū)域、二極管陽(yáng)極。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的功率半導(dǎo)體部件，還包括位于所述第二側(cè)的應(yīng)力感應(yīng)層。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的功率半導(dǎo)體部件，其中，所述應(yīng)力感應(yīng)層含有磷。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了具有硫族元素?fù)诫s區(qū)域的襯底和半導(dǎo)體器件。通過(guò)在未摻雜半導(dǎo)體襯底的一側(cè)施加應(yīng)力以釋放襯底中的自間隙以及將硫族元素原子注入襯底的該側(cè)從而對(duì)未摻雜半導(dǎo)體襯底進(jìn)行摻雜。對(duì)該襯底進(jìn)行退火，從而形成含有硫族元素原子的第一半導(dǎo)體區(qū)域以及沒(méi)有硫族元素原子的第二半導(dǎo)體區(qū)域。第一半導(dǎo)體區(qū)域的摻雜濃度高于第二半導(dǎo)體區(qū)域的摻雜濃度。在存在自間隙的情況下，硫族元素原子內(nèi)擴(kuò)散至半導(dǎo)體材料還可用于形成功率半導(dǎo)體器件中的場(chǎng)終止區(qū)域。
文檔編號(hào)H01J29/36GK102737967SQ20121009596
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者格哈德·施密特, 漢斯-約阿希姆·舒爾茨, 貝恩德·科爾貝森 申請(qǐng)人:英飛凌科技股份有限公司