半導(dǎo)體器件及有與背面電極直接鄰接區(qū)的rc-igbt的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]RC-1GBT (反向?qū)щ娊^緣柵雙極晶體管)單片地集成IGBT和自振蕩二極管，當(dāng)RC-1GBT是正向偏壓時(shí)，RC-1GBT作為能夠在接通和切斷在集電極和發(fā)射極端子之間的第一方向上流動(dòng)的電流的電子開關(guān)是有效的，其中電流遭受施加給柵極端子和電容性地控制晶體管溝道的柵電勢(shì)。只要通過晶體管溝道的單極電子電流低于閾值，則RC-1GBT處于晶體管模式，超過所述閾值，沿著P型陽極區(qū)跨越Pn結(jié)的電壓降是足夠高的，使得陽極區(qū)開始注入空穴到漂移層中，且雙極電流以IGBT模式流動(dòng)。當(dāng)RC-1GBT是反向偏壓時(shí)，RC-1GBT以二極管或反向?qū)щ娔Ｊ讲僮鞑鲗?dǎo)電流與第一方向相反地流動(dòng)，而不管柵電勢(shì)。
[0002]典型地，改善多模半導(dǎo)體器件(例如RC-1GBT)的一個(gè)模式的特性不利地影響了另一個(gè)模式。期望改善多模半導(dǎo)體器件的器件特性而對(duì)其它的器件特性具有較小的不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，半導(dǎo)體器件包括在半導(dǎo)體主體中的第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)?？煽貑卧慌渲靡栽诘谝粻顟B(tài)中形成與漂移區(qū)連接的導(dǎo)電溝道。第一導(dǎo)電類型的第一區(qū)以及互補(bǔ)第二導(dǎo)電類型的第二區(qū)和第三區(qū)分別形成在漂移區(qū)和背面電極之間。第一、第二和第三區(qū)直接鄰接背面電極。第三區(qū)相比于第二區(qū)更大且具有較低的平均發(fā)射極效率。
[0004]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，反向?qū)щ娊^緣柵雙極晶體管包括在半導(dǎo)體主體中的第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)?？煽貑卧慌渲靡栽诘谝粻顟B(tài)中形成與漂移區(qū)連接的導(dǎo)電溝道。第一導(dǎo)電類型的第一區(qū)以及互補(bǔ)第二導(dǎo)電類型的第二區(qū)和第三區(qū)分別在漂移區(qū)和背面電極之間。第一、第二和第三區(qū)直接鄰接背面電極。第三區(qū)比第二區(qū)更大且包括至少一個(gè)凈雜質(zhì)劑量至多是第二區(qū)的75%的第一區(qū)段。
[0005]根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，一種制造半導(dǎo)體器件的方法包括在半導(dǎo)體襯底的背表面上形成第一注入掩模，其中第一注入掩模在第一區(qū)域中沒有開口且在第一區(qū)域之外包括開口。第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)被穿過第一注入掩模注入到半導(dǎo)體襯底的基底層中，其中該基底層直接鄰接背表面，且其中第一導(dǎo)電類型的第一區(qū)形成在基底層中。第二注入掩模形成在背表面上，其中在第一區(qū)域中第二注入掩模中的開口的面積分?jǐn)?shù)小于第一區(qū)域之外的?；パa(bǔ)第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)穿過第二注入掩模注入到基底層中，以形成第一區(qū)域之外的第二導(dǎo)電類型的分離第一區(qū)的第二區(qū)，和在第一區(qū)域內(nèi)的第二導(dǎo)電類型的連續(xù)的第三區(qū)，第三區(qū)的平均注入劑量小于第二區(qū)。
[0006]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，一種制造半導(dǎo)體器件的方法包括在半導(dǎo)體襯底的背表面上形成第一注入掩模，其中第一注入掩模在第一區(qū)域中沒有開口且在第一區(qū)域之外的第二區(qū)域中包括開口。第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)穿過第一注入掩模注入到半導(dǎo)體襯底的直接鄰接背表面的基底層中，以在基底層中形成第一導(dǎo)電類型的第一區(qū)。在第一區(qū)域中沒有開口的第二注入掩模形成在背表面上。互補(bǔ)第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)穿過第二注入掩模注入到基底層中，以形成在第二區(qū)域內(nèi)的第二導(dǎo)電類型的分離第一區(qū)的第二區(qū)。在具有第一區(qū)域和第二區(qū)域中暴露的背表面的情況下，第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)被注入。
[0007]在閱讀下面的詳細(xì)描述和查看附圖后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到附加的特征和優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0008]附圖被包括以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解并被并入本說明書中并組成本說明書的一部分。附圖圖示了本發(fā)明的實(shí)施例并與描述一起用來解釋本發(fā)明的原理。通過參考下面詳細(xì)的描述，本發(fā)明的其它實(shí)施例和預(yù)期的優(yōu)點(diǎn)將容易被領(lǐng)會(huì)，因?yàn)樗麄冏兊酶美斫狻?br>[0009]圖1A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的反向?qū)щ姲雽?dǎo)體器件的一部分的橫截面示意圖，該實(shí)施例提供平均凈雜質(zhì)劑量小于發(fā)射極層的第二區(qū)中的平均凈雜質(zhì)劑量的第三區(qū)。
[0010]圖1B是根據(jù)提供低摻雜第三區(qū)和場(chǎng)停止層的實(shí)施例的半導(dǎo)體襯底的一部分的橫截面示意圖。
[0011]圖2A是根據(jù)提供具有不同摻雜部分的第三區(qū)的實(shí)施例的反向?qū)щ姲雽?dǎo)體器件的一部分的橫截面不意圖。
[0012]圖2B是根據(jù)提供與發(fā)射極層隔開的場(chǎng)停止層的實(shí)施例的反向?qū)щ姲雽?dǎo)體器件的一部分的橫截面不意圖。
[0013]圖3A是根據(jù)提供在條形第一區(qū)的縱向投影中的低摻雜區(qū)段的實(shí)施例的反向?qū)щ姲雽?dǎo)體器件的一部分的水平橫截面示意圖。
[0014]圖3B是根據(jù)提供與第一區(qū)隔開的低摻雜區(qū)段的實(shí)施例的反向?qū)щ姲雽?dǎo)體器件的一部分的水平橫截面圖。
[0015]圖3C是根據(jù)提供寬于重?fù)诫s區(qū)段的較低摻雜區(qū)段的實(shí)施例的反向?qū)щ姲雽?dǎo)體器件的一部分的水平橫截面示意圖。
[0016]圖4A是根據(jù)提供直接鄰接第三區(qū)的場(chǎng)停止區(qū)的實(shí)施例的反向?qū)щ姲雽?dǎo)體器件的一部分的橫截面不意圖。
[0017]圖4B是根據(jù)提供在第一區(qū)域有增強(qiáng)的雜質(zhì)劑量的場(chǎng)停止層的實(shí)施例的反向?qū)щ姲雽?dǎo)體器件的一部分的橫截面示意圖。
[0018]圖5是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的溝槽-柵RC-1GBT的一部分的橫截面示意圖。
[0019]圖6A是半導(dǎo)體襯底的一部分的橫截面示意圖，其用于圖示根據(jù)提供非掩模注入的實(shí)施例的制造反向?qū)щ姲雽?dǎo)體器件的方法的步驟。
[0020]圖6B示出了在背表面上使用第一注入掩模的第一掩模注入期間圖6A的半導(dǎo)體襯底部分。
[0021]圖6C示出了在背表面上使用第二注入掩模的第二掩模注入期間圖6B的半導(dǎo)體襯底部分。
[0022]圖7A是半導(dǎo)體襯底的一部分的橫截面示意圖，其用于圖示根據(jù)在背表面上使用第一注入掩模的第一掩模注入期間沒有非掩模相反注入的另一個(gè)實(shí)施例的制造反向?qū)щ姲雽?dǎo)體器件的方法。
[0023]圖7B是在使用第一區(qū)域中具有開口的第二注入掩模的第二掩模注入期間圖7A的半導(dǎo)體襯底部分的橫截面示意圖。
[0024]圖8A是圖示根據(jù)又另一個(gè)實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的簡(jiǎn)化流程圖。
[0025]圖SB是圖示根據(jù)具有在背面處跟隨掩模注入的非掩模注入的實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的簡(jiǎn)化流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]在下面的詳細(xì)描述中，參考附圖，附圖形成描述的一部分并其中通過圖示具體實(shí)施例的方式示出，在該具體實(shí)施例中可實(shí)踐本發(fā)明。將理解的是，其它實(shí)施例也可被使用且可以做出結(jié)構(gòu)或邏輯的改變而不脫離本發(fā)明的范圍。例如，對(duì)于一個(gè)實(shí)施例圖示或描述的特征能夠用在其它實(shí)施例上或結(jié)合其它實(shí)施例使用以產(chǎn)生又另一個(gè)實(shí)施例。意圖的是，本發(fā)明包括這樣的修改或變化。使用具體語言描述示例，其不應(yīng)該被解釋為對(duì)所附權(quán)利要求的范圍限制。附圖不是按分?jǐn)?shù)縮放的而僅僅是為了圖示的目的。為了清楚，如果不是另有規(guī)定，則同樣的元件在不同的附圖中已經(jīng)由對(duì)應(yīng)的參考標(biāo)記指定。
[0027]術(shù)語“有”、“含有”、“包括”、“包含”等是開放的，且術(shù)語指示存在所陳述的結(jié)構(gòu)、元件或特征但不排除附加的元件或特征。冠詞“一”，、“一個(gè)”和“該”意圖包括復(fù)數(shù)以及單數(shù)，除非上下文另有清楚指不。
[0028]術(shù)語“電連接”描述電連接元件之間永久的低歐姆連接，例如連接元件之間的直接接觸或通過金屬和/或高摻雜半導(dǎo)體的低歐姆連接。術(shù)語“電耦合”包括一個(gè)或多個(gè)適于信號(hào)傳輸?shù)慕橛谥虚g的元件可被提供在電耦合元件之間，例如可控制的元件臨時(shí)以第一狀態(tài)提供低歐姆連接并以第二狀態(tài)提供高歐姆電退耦。
[0029]附圖通過指示緊挨摻雜類型“η”或“p”的或“ + ”圖示相對(duì)的摻雜濃度。例如“η_”意味著相比于“η”摻雜區(qū)域的摻雜濃度較低的摻雜濃度，同時(shí)“η+”摻雜區(qū)域相比于“η”摻雜區(qū)域具有較高的摻雜濃度。相同相對(duì)摻雜濃度的摻雜區(qū)域并不是必須具有相同的絕對(duì)摻雜濃度。例如，兩個(gè)不同的“η”摻雜區(qū)域可具有相同或不同絕對(duì)摻雜濃度。
[0030]附圖1A提及反向?qū)щ姲雽?dǎo)體器件500，例如RC-1GBT或包括RC-1GBT的另一個(gè)半導(dǎo)體器件。
[0031]單晶半導(dǎo)體材料(例如硅(Si)、碳化硅(SiC)、鍺(Ge)、鍺化硅晶體(SiGe)、氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)或另一個(gè)AmBv半導(dǎo)體)形成具有前表面101以及平行于前表面101的大體上平面的背表面102的半導(dǎo)體主體100，所述前表面101可以是近似平面的或可以由通過共面表面部分橫跨的平面定義。
[0032]第一和背表面101、102之間的最小距離依賴于為半導(dǎo)體器件500規(guī)定的電壓阻斷能力。例如，對(duì)于針對(duì)大約1200V的阻斷電壓規(guī)定的半導(dǎo)體器件，前表面和背表面101、102之間的距離可以是在90微米-200微米的范圍內(nèi)。其它涉及有較高阻斷能力的半導(dǎo)體器件的實(shí)施例可提供具有數(shù)百微米厚的