專利名稱：功率半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率電子學(xué)的領(lǐng)域。它涉及一種用于按權(quán)利要求1或7前序部分制造半導(dǎo)體器件的方法，以及涉及一種按權(quán)利要求10前序部分的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
為了達(dá)到譬如象IGBT(絕緣柵雙極型半導(dǎo)體)的，半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)的最好可能的電特性，必須盡可能小地選擇它的半導(dǎo)體器件的有源區(qū)的厚度。
譬如所述的厚度對(duì)導(dǎo)通損耗和雪崩擊穿電壓有直接的影響。所以在600-1800V的擊穿電壓的情況下60-250μm的半導(dǎo)體器件的厚度是值得歡迎的。但是這種微小的厚度在半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)中是一個(gè)大問(wèn)題，因?yàn)?00mm和更大直徑的晶片應(yīng)具有至少300μm的厚度，以便使制造時(shí)的破裂危險(xiǎn)最小化。
在現(xiàn)有技術(shù)中通常通過(guò)所謂的外延法解決擊穿功率半導(dǎo)體(PT)的這種厚度問(wèn)題。在此方法中在具有400-600μm的較大厚度的載體襯底上培養(yǎng)一個(gè)電有源層。此時(shí)適用以下的規(guī)則，半導(dǎo)體器件的耐壓性應(yīng)該越高的話，有源層則必須越厚。但是安放這些層是很費(fèi)時(shí)和昂貴的。
在現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于較大的擊穿電壓優(yōu)選在載體層和電有源區(qū)之間放入也稱為緩沖的停止層。這個(gè)停止層在閉塞情況下用來(lái)將電場(chǎng)突然制止在陽(yáng)極之前，并因此使之從此陽(yáng)極隔開(kāi)，因?yàn)槿绻龅碾妶?chǎng)到達(dá)陽(yáng)極，則可能破壞半導(dǎo)體器件。此外，停止層與透明的陽(yáng)極發(fā)射極相結(jié)合還影響陽(yáng)極發(fā)射極的注入效率。在EP-A-0′700′095中說(shuō)明了一種具有這種停止層和透明的陽(yáng)極發(fā)射極的晶閘管。
為了制造非擊穿功率半導(dǎo)體(NPT)，不采用外延法，而是采用一種譬如象在Darryl Burns及其他人著的可制造性的NPT-IGBT優(yōu)化，IEEE，109-112頁(yè)，0-7803-3106-0/1996；Andreas Karl著的IGBT模塊達(dá)到效率的新水平，PCIM歐洲，1/1998出版，8-12頁(yè)，和J.Yamashita及其他人著的非擊穿和擊穿IGBT的異常有效的開(kāi)關(guān)損耗估算，IEEE，331-334頁(yè)，0-7803-3993-2/1997中所說(shuō)明的方法。在此方法中沒(méi)有外延層的較厚的晶片用作為初始材料。典型的厚度位于400-600μm。在第一步驟中在陰極側(cè)處理所述的晶片，即進(jìn)行光刻、離子注入、擴(kuò)散、刻蝕和對(duì)于制造半導(dǎo)體器件所必要的其它過(guò)程。在第二步驟中在與陰極相對(duì)的側(cè)面上將晶片減小到它的所希望的厚度上。這通過(guò)一般由磨削和刻蝕的常規(guī)技術(shù)來(lái)進(jìn)行。在第三步驟中在這個(gè)所減小的側(cè)面上擴(kuò)散入一個(gè)陽(yáng)極。這種方法雖然比外延法便宜，但是導(dǎo)至較厚的半導(dǎo)體器件。
DE-A-198 29 614現(xiàn)在公布一種基于PT類型的制造功率半導(dǎo)體器件的方法，該方法實(shí)現(xiàn)較薄半導(dǎo)體器件的制造，而不必應(yīng)用外延法。為此將具有比電氣上所必要的更大厚度的停止層放入低摻雜的基區(qū)中，隨即進(jìn)行用于實(shí)施半導(dǎo)體器件的陰極側(cè)結(jié)構(gòu)化表面的過(guò)程步驟，并隨后才通過(guò)磨削和/或拋光將停止層的厚度減小到電氣上所必要的大小。因此可以在較厚的晶片上進(jìn)行陰極側(cè)的過(guò)程步驟，使得破裂危險(xiǎn)減少。通過(guò)隨后減薄晶片仍然可以創(chuàng)造具有所希望微小厚度的半導(dǎo)體器件。已制成半導(dǎo)體器件的最小厚度不再受它的初始材料的可達(dá)到的最小厚度所限制。此外有利的是，其余剩下的停止層的摻雜是較低的，使得經(jīng)過(guò)陽(yáng)極發(fā)射極的摻雜可以調(diào)節(jié)發(fā)射極效率。
在還未公開(kāi)的歐洲專利申請(qǐng)EP-A-1′017′093中也說(shuō)明了一種用于制造半導(dǎo)體器件的這種方法。由于此方法能夠制造具有80-180μm典型厚度的較薄的半導(dǎo)體器件。在此方法中尤其選擇一個(gè)相當(dāng)于高斯分布或互補(bǔ)誤差函數(shù)分布的摻雜分布。因此在減薄之后從所述的截止區(qū)僅還剩下一個(gè)剩余區(qū)或尾部，或以下稱為尾部截止區(qū)。如此來(lái)進(jìn)行摻雜和隨后的減薄，使得在它的陽(yáng)極側(cè)的表面上的尾部截止區(qū)具有至少5×1014cm-3的，優(yōu)選為1×1015cm-3和最高6×1016cm-3的，優(yōu)選為1×1016cm-3的摻雜密度。這些值相當(dāng)于申請(qǐng)人的經(jīng)驗(yàn)值，并應(yīng)避免陽(yáng)極效率的負(fù)面影響。
雖然用這些經(jīng)驗(yàn)值可以達(dá)到良好的結(jié)果。但是如此減薄的半導(dǎo)體器件的制造仍舊基于在按外延法制造PT半導(dǎo)體器件時(shí)和在制造未減薄NPT半導(dǎo)體器件時(shí)已獲得的經(jīng)驗(yàn)值。所以未充分利用用于優(yōu)化減薄半導(dǎo)體器件的全部可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)因此是改進(jìn)用于制造減薄的功率半導(dǎo)體器件的上述方法，使得可以創(chuàng)造一種優(yōu)化的半導(dǎo)體器件。尤其它的厚度應(yīng)可以優(yōu)化到各自所希望的耐壓性。
一種具有權(quán)利要求1或7特征的方法，以及一種具有權(quán)利要求10特征的半導(dǎo)體器件解決此任務(wù)。
按本發(fā)明實(shí)現(xiàn)所述制造方法以及減薄半導(dǎo)體器件的定量?jī)?yōu)化。在此定量?jī)?yōu)化中考慮不同的參數(shù)及其相互的關(guān)系，尤其是尾部截止區(qū)的摻雜物-面積密度、在尾部截止區(qū)的陽(yáng)極側(cè)表面上的摻雜物密度、基區(qū)的摻雜物密度、尾部截止區(qū)摻雜分布的特征的下降長(zhǎng)度或梯度、以及由晶片所產(chǎn)生的基區(qū)的從陽(yáng)極到陰極的厚度。
在本方法的第一變型中對(duì)于各自要求的耐壓性規(guī)定了尾部截止區(qū)摻雜物-面積密度的下限值和上限值。此時(shí)，所述的界限直接和/或間接根據(jù)上面說(shuō)明的參數(shù)來(lái)變化。上限考慮尾部截止區(qū)摻雜分布的特征下降長(zhǎng)度，而下限考慮一種擊穿程度，該擊穿程度規(guī)定為公式(8)的擊穿電壓和雪崩擊穿電壓之比。
在本方法的第二變型中，通過(guò)使得在表面上的尾部截止區(qū)的摻雜原子密度與尾部截止區(qū)的特征下降長(zhǎng)度的乘積對(duì)雪崩擊穿電壓處于固定的關(guān)系中，來(lái)優(yōu)化所述的半導(dǎo)體器件。
其它有利的變型和實(shí)施形式出自從屬權(quán)利要求。


以下借助附圖中示出的優(yōu)選實(shí)施例詳述本發(fā)明方法和本發(fā)明主題。
圖1a-1e展示按EP-A-1′017′093的從初始材料直至最終產(chǎn)品的半導(dǎo)體器件制造；圖2展示沿按附圖1b的剖面A-A′或按附圖1e的剖面A-B的，截止工作方式中的擴(kuò)散分布以及電場(chǎng)的示圖；圖3以離陽(yáng)極的距離x的函數(shù)展示摻雜密度的示圖；圖4以不同雪崩擊穿電壓值V的γ函數(shù)展示摻雜原子-面積密度Ntail，min下限的示圖；圖5以最大雪崩擊穿電壓V的函數(shù)展示最佳基區(qū)摻雜Nopt和最佳基區(qū)電阻率的示圖；圖6以最大擊穿電壓V的函數(shù)展示半導(dǎo)體器件優(yōu)化厚度W和尾部截止區(qū)特征長(zhǎng)度L之差的示圖；和圖7以最大擊穿電壓V的函數(shù)展示表面濃度NS與特征下降長(zhǎng)度L的最佳乘積的示圖。
具體實(shí)施例方式
圖1a-1e展示一種象在EP-A-1′017′093中所詳述的減薄功率半導(dǎo)體器件的制造方法。此方法尤其適用于制造IGBT，但是它也可以應(yīng)用于另外的功率半導(dǎo)體器件。
以下不深入討論所述的方法，而是僅再次列舉主要的步驟。象附圖1a中所示出那樣的，從具有400-600μm典型厚度的單件的、尤其是統(tǒng)一n-摻雜的晶片1出發(fā)。象附圖1b中可看出的那樣，在晶片1中生成一種在源側(cè)增大的擴(kuò)散分布2(附圖2)，其中，它從低n摻雜區(qū)過(guò)渡到高摻雜的n+區(qū)中。此時(shí)，摻雜分布的形式優(yōu)選是高斯形的，或相當(dāng)于互補(bǔ)的誤差函數(shù)。在附圖1c中所示出的下一個(gè)步驟中，借助公知的過(guò)程放上或放入具有n+摻雜陰極3′的陰極結(jié)構(gòu)3、陰極金屬敷層4和優(yōu)選地還有控制電極7。
在按附圖1d的下一個(gè)步驟中，現(xiàn)在優(yōu)選通過(guò)磨削和刻蝕在它的厚度上將晶片1減小，使得僅還剩下尾部截止區(qū)21。此時(shí)，希望一個(gè)具有盡可能平緩的側(cè)壁和低摻雜的尾部截止區(qū)，使得先行的擴(kuò)散分布應(yīng)是盡可能深的。
隨后通過(guò)相應(yīng)摻雜一個(gè)邊緣區(qū)來(lái)將具有p+摻雜的透明陽(yáng)極發(fā)射極的陽(yáng)極放入到這個(gè)尾部截止區(qū)21的表面上。隨后也在此側(cè)面上放上第二金屬層，陽(yáng)極金屬敷層6，以用于接點(diǎn)接觸。
按本發(fā)明現(xiàn)在借助一種參數(shù)設(shè)計(jì)規(guī)則來(lái)定量?jī)?yōu)化這種制造方法。此時(shí)，鑒于也稱為擊穿電壓的，給定的雪崩擊穿電壓進(jìn)行所述的優(yōu)化。在此參數(shù)設(shè)計(jì)規(guī)則中考慮不同的過(guò)程參數(shù)及其相互關(guān)系，尤其是尾部截止區(qū)的摻雜原子-面積密度、在陽(yáng)極側(cè)表面上的摻雜原子密度、晶片的或由它所形成的基區(qū)的摻雜原子密度、尾部截止區(qū)的特征下降長(zhǎng)度、以及半導(dǎo)體器件的，更確切地是基區(qū)的從陽(yáng)極到陰極的厚度。
以下說(shuō)明按本發(fā)明方法的第一變型的參數(shù)設(shè)計(jì)規(guī)則從一個(gè)由高斯形式或互補(bǔ)的誤差函數(shù)形式的深度擴(kuò)散分布所形成的尾部截止區(qū)出發(fā)。根據(jù)所希望的耐壓性來(lái)規(guī)定尾部截止區(qū)的摻雜原子-面積密度的下限值和上限值。此時(shí)，上限考慮尾部截止區(qū)摻雜分布的特征下降長(zhǎng)度，而下限考慮以下詳述的擊穿程度。
在如下范圍中規(guī)定上限，即從該范圍開(kāi)始該上限會(huì)明顯影響陽(yáng)極的效率。只要未達(dá)到這個(gè)上限，所述的過(guò)程參數(shù)同樣是保持可控制的，使得在制造時(shí)有缺陷的半導(dǎo)體器件的數(shù)目可以保持很小。
尾部截止區(qū)具有基本摻雜N0和至少近似地具有一個(gè)按函數(shù)N(x)=NS·exp(-xL).......(1)]]>的附加的摻雜分布，式中，NS為尾部截止區(qū)陽(yáng)極側(cè)表面中的摻雜物密度[cm-3]，而N0為晶片的或由其所形成的基區(qū)的摻雜物密度。x是在以pn結(jié)為原點(diǎn)的坐標(biāo)系中從尾部截止區(qū)到陽(yáng)極的位置[cm]，其中，象附圖3所示的那樣，x在陰極方向上增長(zhǎng)。L是尾部截止區(qū)中摻雜分布的下降長(zhǎng)度，其中，L由通過(guò)N(x＝0)和N(xj)的直線的梯度來(lái)給定，以xj作為總摻雜在其上具有基區(qū)摻雜N0的兩倍值的點(diǎn)。
含在尾部截止區(qū)中的摻雜原子-面積密度由Ntail=∫0xj+WPTN(x)·dx=∫0xj+WPTNS·exp(-xL)·dx.....(2)]]>來(lái)給定。在后文中規(guī)定了WPT。由于在實(shí)際情況下在陰極上的NS下降到了零，所以可以無(wú)重大誤差地將積分設(shè)為∞。Ntail=∫0∞NS·exp(-xL)·dx=NS·L.....(3)]]>該公式因此根據(jù)表面濃度NS來(lái)規(guī)定尾部截止區(qū)中的摻雜原子-面積密度。從NS，MAX＝1016cm-3的最大可允許的表面濃度出發(fā)，因此獲得尾部截止區(qū)中的最大的摻雜原子-面積密度Ntail，max，并因而作為給定值L的上限Ntail，max＝1016cm-3·L.(4)在尾部截止區(qū)的施主類型為n價(jià)的情況下，其中，n相當(dāng)于在室溫下從施主發(fā)射到導(dǎo)帶中的電子的數(shù)目，將按公式(4)的值除以n。
在電場(chǎng)在阻塞工作方式中必須完全減少直至達(dá)到尾部截止區(qū)中的雪崩擊穿為止的范圍中，規(guī)定摻雜原子-面積密度的下限。特別在雪崩擊穿出現(xiàn)之前，電場(chǎng)在任何情況下不得達(dá)到陽(yáng)極擴(kuò)散。否則導(dǎo)至Punch-Through擊穿，該P(yáng)unch-Through擊穿與雪崩擊穿相反，以大的概率導(dǎo)至半導(dǎo)體的破壞。此時(shí)，在出現(xiàn)雪崩擊穿時(shí)的最大的電場(chǎng)Emax應(yīng)滿足以下的公式Emax≅K·N01/8.......(5)]]>式中K＝4010Vcm-5/8。
停止層中的最小摻雜原子-面積密度的計(jì)算局限于室溫，因?yàn)檫@是最壞的情況。在較高的溫度下基于雪崩擊穿中的已放大的場(chǎng)強(qiáng)也需要更高的摻雜原子-面積密度。但是這個(gè)摻雜原子-面積密度還遠(yuǎn)在已經(jīng)提及的上限之下。同一情況也適用于同樣采取的理想化，即雪崩擊穿的電壓增益為100％。
在雪崩擊穿時(shí)的電壓Vbr，PT和具有厚度WPT的n基區(qū)之間存在著以下的關(guān)系，其中，WPT規(guī)定為從xj直至基區(qū)的陰極側(cè)表面的，或直至基區(qū)的pn結(jié)的長(zhǎng)度Vbr,PT≅(K·NB,PT1/8-q·NB,PT2·ϵSi·ϵ0·WPT)·WPT,....(6)]]>式中，εSi為晶片材料的，在這里為硅的介電常數(shù)，并在此情況下約為11.9，而ε0表示真空的介電常數(shù)。q是電子的電荷。
為了確定下限現(xiàn)在引入擊穿程度γγ≡Vpunch-throughVbr,PT,........(7)]]>式中，Vpunch-through代表電場(chǎng)上升到尾部截止區(qū)的電壓。此時(shí)，按規(guī)定設(shè)Vpunch-through為施加在外部接點(diǎn)上的電壓，在該電壓下，在沒(méi)有停止層的情況下電場(chǎng)在位置x＝xj上變?yōu)榱鉜punch-through=q·NB,PT2·ϵSi·ϵ0·WPT2......(8)]]>
因此得出WPT=2·ϵSi·ϵ0q·NB,PT·γ·Vbr,PT........(9)]]>現(xiàn)在可以在應(yīng)用泊松方程的條件下從NB，PT和WPT中確定雪崩擊穿時(shí)的電場(chǎng)(Vbr，PT)分布。在這些條件下，在向著停止層的邊界上電場(chǎng)為E(WPT)≅K·NB,PT1/8-q·NB,PTϵSi·ϵ0·WPT.......(10)]]>為了將所述的場(chǎng)從E(WPT)降到零，與停止層中摻雜分布的形式無(wú)關(guān)地作為摻雜原子-面積密度的下限所必要的是Ntail,min≡E(WPT)·ϵSi·ϵ0q......(11)]]>用數(shù)字方法可以獲得所述的值。附圖4以不同擊穿電壓值V的γ函數(shù)展示了摻雜原子-面積密度Ntail.min的下限。在尾部截止區(qū)中的施主類型為n價(jià)的情況下，應(yīng)將按附圖4的摻雜原子-面積密度的值除以n。
以下按本發(fā)明方法的第二變型來(lái)說(shuō)明參數(shù)設(shè)計(jì)規(guī)則又從一個(gè)尾部截止區(qū)出發(fā)，該尾部截止區(qū)的摻雜濃度近似地具有以下的形式N(x)＝N0+NS·exp(-x/L). (12)此時(shí)，N0又是基區(qū)的摻雜、NS為尾部截止區(qū)的陽(yáng)極側(cè)表面上的表面濃度、和L為尾部截止區(qū)中的摻雜分布的特征下降長(zhǎng)度。
現(xiàn)在應(yīng)使過(guò)程參數(shù)基區(qū)的寬度W、摻雜分布的特征下降長(zhǎng)度L、基區(qū)的摻雜密度N0、和尾部截止區(qū)的表面摻雜密度NS互相處于優(yōu)化的關(guān)系中，以便按本發(fā)明制造優(yōu)化的減薄的功率半導(dǎo)體器件。此時(shí)，對(duì)于所述的優(yōu)化應(yīng)滿足以下的準(zhǔn)則-在擊穿電壓V下空間電荷區(qū)應(yīng)至少近似地準(zhǔn)確延伸到陽(yáng)極為止，和
-在擊穿電壓V下陰極上的最大電場(chǎng)應(yīng)相當(dāng)于擊穿場(chǎng)。
-對(duì)于給定的基區(qū)厚度應(yīng)使擊穿電壓最大化。
在本方法的這個(gè)變型中W是作為區(qū)別于上面所采用的WPT的Wb來(lái)表示的。Wb是基區(qū)的從陽(yáng)極側(cè)pn結(jié)測(cè)到基區(qū)的陰極側(cè)表面的，或測(cè)到基區(qū)的一個(gè)pn結(jié)的寬度。
從方程(12)中對(duì)于電場(chǎng)獲得E(Wb)=qϵ·ϵ0·(N0·Wb+Ns·L·(1-exp(-Wb/L))).....(13)]]>由于exp(-Wb/L)＜＜1，故從方程(13)中得出E(Wb)=qϵ·ϵ0·(N0·Wb+Ns·L)......(14)]]>最大擊穿電壓被給定為Vmax(Wb)=q2·N0·Wb2+2·L·Ns·Wb-2·L2·Nsϵ·ϵ0......(15)]]>此時(shí)，擊穿電壓V相當(dāng)于在第一變型中所說(shuō)明的擊穿電壓Vbr，PT。
緩沖電荷設(shè)定為Qb=q·∫0WbNs·exp(-xL)dx=q·L·Ns......(16)]]>并且n基區(qū)的電荷設(shè)規(guī)定為Q0＝q·N0·Mb. (17)從中得出E(Wb)=Q0+Qbϵ·ϵ0.......(18)]]>如果現(xiàn)在考慮擊穿時(shí)的電場(chǎng)Emax=K·N01/8,.......(19)]]>式中通常適用K＝4010·V·cm-5/8，則對(duì)于最大的電壓則得出V=K·N01/8·(Wb-L)-q·N0ϵ·ϵ0·(Wb22-Wb·L).....(20)]]>對(duì)于結(jié)點(diǎn)上的電場(chǎng)相當(dāng)于最大電場(chǎng)的情況，從N0中可以計(jì)算出基區(qū)中的最佳的摻雜密度Nopt=[ϵ·ϵ0·K·(Wb-L)4·q·Wb·(Wb-2·L)]87.....(21)]]>對(duì)于(Wb/L)2＞＞1的情況，可以規(guī)定一個(gè)新的變量Wred＝Wb-L，使得從方程(20)和(21)中得出V≈K·N01/8·Wred-q·N02·ϵ·ϵ0·Wred2.....(22)]]>Nopt≈[ϵ·ϵ0·K·4·q·Wred]87.....(23)]]>從中可以計(jì)算出最佳的擊穿電壓Vopt=78·Wred·Nopt1/8·K=78·Wred·Emax.....(24)]]>和計(jì)算出基區(qū)的、或還適合于這個(gè)擊穿電壓的半導(dǎo)體器件的最小厚度Wredmin=87·Nopt1/8·K·V,......(25)]]>該厚度數(shù)字地變成Wredmin=1.70·10-2·V76.....(26)]]>式中，W以μm和V以伏為單位。
從中對(duì)于n基區(qū)中的最佳摻雜密度得出Nopt=7.1413128·(ϵ·ϵ0·K2q)43·V-43.......(27)]]>和數(shù)字地為Nopt(cm-3)＝6.31 1017V-4/3[Volt-4/3](28)此時(shí)得出，直至8·1017V-4/3的Nopt的值導(dǎo)至可使用的結(jié)果。
對(duì)于尾部截止區(qū)的最佳表面濃度，經(jīng)過(guò)最佳緩沖電荷的計(jì)算得出NS=(1Wredmin)17·[K·ϵ·ϵ04·q]87·3L.......(29)]]>或數(shù)字地(V以伏為單位，NS以cm-3，L和Wred以μm為單位)為NS·L=1.79·1018·Wred-17......(30)]]>NS·L=3.20·1016·v-16.....(31)]]>因此在本方法的這個(gè)第二變型中，根據(jù)擊穿電壓獲得表面上的尾部截止區(qū)的摻雜原子密度和尾部截止區(qū)下降長(zhǎng)度的乘積之間的固定關(guān)系。如果對(duì)于NS和L選擇至少近似相當(dāng)于此乘積的值，則創(chuàng)造一個(gè)最佳的半導(dǎo)體器件。至少近似尤其被理解為一個(gè)在0.5和1.2之間的系數(shù)F。
對(duì)于L優(yōu)選選擇5-10μm的長(zhǎng)度，由此可以達(dá)到數(shù)量級(jí)為1015cm-3的表面濃度NS。
附圖5至7中示出了各個(gè)過(guò)程參數(shù)的，或其結(jié)合的數(shù)字值。通過(guò)在本方法第二變型中所采用的公式已獲得這些數(shù)字值。附圖5以最大擊穿電壓Vmax的函數(shù)一方面展示了最佳的基區(qū)摻雜Nopt，而另一方面展示了最佳的基區(qū)電阻率。附圖6以最大擊穿電壓Vmax的函數(shù)展示了半導(dǎo)體器件的優(yōu)化厚度W和尾部截止區(qū)特征長(zhǎng)度L的差值，而附圖7以最大擊穿電壓Vmax的函數(shù)示出了表面濃度NS與特征下降長(zhǎng)度L的最佳乘積。
借助上述參數(shù)設(shè)計(jì)規(guī)則可以創(chuàng)造為其專門應(yīng)用目的所優(yōu)化的半導(dǎo)體器件，其中，可以使它們的研制時(shí)間，甚至于它們的制造成本最小化。
參考符號(hào)表1晶片2擴(kuò)散區(qū)20 摻雜分布21 停止區(qū)3陰極結(jié)構(gòu)3′ 陰極4陰極金屬敷層5陽(yáng)極6陽(yáng)極金屬敷層7控制電極HL 半導(dǎo)體器件ESP截止工作方式中的電場(chǎng)
權(quán)利要求
1.用于由一種晶片制造具有一個(gè)陰極和一個(gè)陽(yáng)極的半導(dǎo)體器件的方法，其中，首先在陰極側(cè)處理所述的晶片，隨即在對(duì)著所述陰極的側(cè)面上減小所述晶片的厚度，并在下一個(gè)步驟中在此側(cè)面上生成一個(gè)陽(yáng)極，其中，在所述陰極側(cè)的處理之前放入一個(gè)停止層，并在減小所述的晶片厚度時(shí)除了尾部截止層區(qū)之外將所述的停止層除去，其特征在于，在所述的尾部截止層區(qū)中，用一種位于最小和最大面積密度之間的摻雜物-面積密度來(lái)生成所述的停止層，其中，根據(jù)尾部截止層區(qū)中的摻雜分布下降長(zhǎng)度來(lái)選擇所述的最大摻雜物-面積密度，并根據(jù)一個(gè)擊穿程度選擇所述的最小摻雜物-面積密度，該擊穿程度規(guī)定為擊穿電壓與雪崩擊穿電壓之比。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于，與所述尾部截止區(qū)的下降長(zhǎng)度成比例地選擇所述的最大摻雜物-面積密度，其中，所述的比例系數(shù)相當(dāng)于一個(gè)最大可允許的表面濃度。
3.按權(quán)利要求2的方法，其特征在于，所述的最大可允許的表面濃度為1016cm-3。
4.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于，由L=xjln(NSN0)]]>給定所述的下降長(zhǎng)度L，式中，xj為在所述陽(yáng)極結(jié)和所述總摻雜下降到基本摻雜的兩倍值時(shí)的位置之間的距離，所述的函數(shù)1n是以e為底的對(duì)數(shù)。
5.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于，按Ntail,min≡E(WPT)·ϵSi·ϵ0q]]>選擇所述的最小摻雜物-面積密度。
6.按權(quán)利要求5的方法，其特征在于，采用n價(jià)的施主，而且將Ntail，min除以n。
7.用于由一種晶片制造具有一個(gè)陰極和一個(gè)陽(yáng)極的半導(dǎo)體器件的方法，其中，首先在陰極側(cè)處理所述的晶片，隨即在對(duì)著所述陰極的側(cè)面上減小所述晶片的厚度，并在下一個(gè)步驟中在此側(cè)面上生成一個(gè)陽(yáng)極，其中，在所述陰極側(cè)的處理之前放入一個(gè)停止層，并在減小所述的晶片厚度時(shí)除了尾部截止層區(qū)之外將所述的停止層除去，其特征在于，所述的尾部截止層區(qū)具有這樣一種特征長(zhǎng)度L，而且在所述尾部截止層區(qū)的陽(yáng)極側(cè)表面上用這樣一種摻雜物密度NS來(lái)生成所述的停止層，使得至少近似地適用NS=(1Wredmin)17·[K·ϵ·ϵ04·q]87·3L.]]>
8.按權(quán)利要求7的方法，其特征在于，用一種至少近似于Nopt=7.1413128·(ϵ·ϵ0·K2q)43·V43]]>的基本摻雜來(lái)配備所述的晶片。
9.按權(quán)利要求7或8的方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件的厚度與所述尾部截止區(qū)的特征長(zhǎng)度之差至少近似地等于Wredmin=87·Nopt1/8·K·V.]]>
10.具有一個(gè)陰極和一個(gè)陽(yáng)極的半導(dǎo)體器件，其中，與所述的陽(yáng)極相鄰地設(shè)有一個(gè)其摻雜密度朝陽(yáng)極方向增加的停止層，其中，所述的停止層具有一個(gè)朝陽(yáng)極方向截止的摻雜分布，并且在所述陽(yáng)極側(cè)的范圍中，所述的停止層具有一個(gè)至少近似地大于Ntail,min≡E(WPT)·ϵSi·ϵ0q]]>的摻雜原子-面積密度。
全文摘要
在一種用于由晶片制造具有陰極和陽(yáng)極的半導(dǎo)體器件的方法中，首先用停止區(qū)(2)配備晶片，隨即在陰極側(cè)處理和隨后才在其厚度上減小該晶片，使得從停止區(qū)(2)僅還剩下尾部截止區(qū)(21)。此時(shí)，如下?lián)诫s停止區(qū)(2)和減小到尾部截止區(qū)(21)，使得實(shí)現(xiàn)制造方法的、并因而還有減薄半導(dǎo)體器件的定量?jī)?yōu)化。在此定量?jī)?yōu)化中，考慮不同的參數(shù)及其相互關(guān)系，尤其是尾部截止區(qū)(21)的摻雜物－面積密度、尾部截止區(qū)的陽(yáng)極側(cè)表面上的摻雜物密度、基區(qū)的摻雜物密度、尾部截止區(qū)摻雜分布的特征下降長(zhǎng)度或梯度、以及由晶片所產(chǎn)生的基區(qū)的從陽(yáng)極到陰極的厚度。
文檔編號(hào)H01L21/336GK1440571SQ01812377
公開(kāi)日2003年9月3日 申請(qǐng)日期2001年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月4日
發(fā)明者S·林德, H·R·策勒 申請(qǐng)人:Abb瑞士有限公司