通過(guò)外延生長(zhǎng)制造半導(dǎo)體裝置的制造方法
【專利摘要】一種制造半導(dǎo)體裝置的方法被提供。該方法包括：提供具有一表面的半導(dǎo)體襯底；在該表面上沿垂直于該表面的豎直方向外延生長(zhǎng)出背側(cè)發(fā)射層，其中，背側(cè)發(fā)射層具有第一導(dǎo)電類型的摻雜物或與第一導(dǎo)電類型互補(bǔ)的第二導(dǎo)電類型的摻雜物；在背側(cè)發(fā)射層上方沿著豎直方向外延生長(zhǎng)出漂移層，漂移層具有第一導(dǎo)電類型的摻雜物，其中，背側(cè)發(fā)射層的摻雜物濃度高于漂移層的摻雜物濃度；并且在漂移層內(nèi)或在漂移層的頂部上形成體區(qū)域，體區(qū)域具有第二導(dǎo)電類型的摻雜物，體區(qū)域與漂移層之間的過(guò)渡形成PN結(jié)。外延生長(zhǎng)出漂移層包括：在漂移層內(nèi)形成第一導(dǎo)電類型的摻雜物沿著豎直方向的摻雜物濃度走向，摻雜物濃度走向?yàn)榈谝粚?dǎo)電類型摻雜物的濃度沿豎直方向的變化。
【專利說(shuō)明】
通過(guò)外延生長(zhǎng)制造半導(dǎo)體裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及實(shí)一種制造半導(dǎo)體裝置的方法的實(shí)施例并且還涉及一種半導(dǎo)體裝置的實(shí)施例。特別地，本發(fā)明涉及一種通過(guò)半導(dǎo)體層的外延生長(zhǎng)制造半導(dǎo)體裝置的方法的實(shí)施例。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車、消費(fèi)和工業(yè)應(yīng)用中的現(xiàn)代裝置的許多功能、比如轉(zhuǎn)換電能和驅(qū)動(dòng)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)器依賴于半導(dǎo)體裝置。例如Insulated Gate Bipolar Transistor( IGBT)、MetalOxide Semiconductor Field Effect Transistor(MOSFET)和二極管已經(jīng)用于各種各樣的領(lǐng)域，這些領(lǐng)域包括但不局限于:電源中的開(kāi)關(guān)和功率轉(zhuǎn)換器。
[0003]通常而言，期待提供具有柔和的關(guān)斷特性的功率半導(dǎo)體裝置，即期待避免例如在功率半導(dǎo)體二極管的關(guān)斷過(guò)程中逆向恢復(fù)電流過(guò)早或過(guò)于突然的中斷。通常，通常期待減小功率半導(dǎo)體裝置的開(kāi)關(guān)損耗。功率半導(dǎo)體裝置的這種特性例如與以高開(kāi)關(guān)頻率操作的硬開(kāi)關(guān)應(yīng)用相關(guān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)一實(shí)施例，提供了一種制造半導(dǎo)體裝置的方法。所述方法包括:提供具有一表面的半導(dǎo)體襯底;在所述表面上沿著垂直于所述表面的豎直方向外延生長(zhǎng)出背側(cè)發(fā)射層，其中，所述背側(cè)發(fā)射層具有第一導(dǎo)電類型的摻雜物或與所述第一導(dǎo)電類型互補(bǔ)的第二導(dǎo)電類型的摻雜物;在所述背側(cè)發(fā)射層上方沿著所述豎直方向外延生長(zhǎng)出漂移層，所述漂移層具有所述第一導(dǎo)電類型的摻雜物，其中，所述背側(cè)發(fā)射層的摻雜物濃度高于所述漂移層的摻雜物濃度;并且在所述漂移層內(nèi)或在所述漂移層的頂部上形成體區(qū)域，所述體區(qū)域具有所述第二導(dǎo)電類型的摻雜物，所述體區(qū)域與所述漂移層之間的過(guò)渡形成PN結(jié)。外延生長(zhǎng)出所述漂移層包括:在所述漂移層內(nèi)形成所述第一導(dǎo)電類型的摻雜物沿著所述豎直方向的摻雜物濃度走向，所述摻雜物濃度走向?yàn)樗龅谝粚?dǎo)電類型的摻雜物的濃度沿著所述豎直方向的變化
[0005]根據(jù)又一實(shí)施例，提供了一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，所述方法包括:提供具有一表面的半導(dǎo)體襯底;在所述表面的頂部上沿著垂直于所述表面的豎直方向外延生長(zhǎng)出背側(cè)發(fā)射層，其中，所述背側(cè)發(fā)射層具有第一導(dǎo)電類型的摻雜物或與所述第一導(dǎo)電類型互補(bǔ)的第二導(dǎo)電類型的摻雜物；在所述背側(cè)發(fā)射層的頂部上沿著所述豎直方向外延生長(zhǎng)出緩沖層，所述緩沖層具有所述第一導(dǎo)電類型的摻雜物;在所述緩沖層的頂部上沿著所述豎直方向外延生長(zhǎng)出漂移層，所述漂移層具有所述第一導(dǎo)電類型的摻雜物，其中，所述背側(cè)發(fā)射層的摻雜物濃度和所述緩沖層的摻雜物濃度中的每一個(gè)均高于所述漂移層的摻雜物濃度;并且在所述漂移層內(nèi)或在所述漂移層的頂部上形成體區(qū)域，所述體區(qū)域具有所述第二導(dǎo)電類型的摻雜物，所述體區(qū)域與所述漂移層之間的過(guò)渡形成PN結(jié)。外延生長(zhǎng)出所述緩沖層包括:在所述緩沖層內(nèi)形成所述第一導(dǎo)電類型的摻雜物沿著所述豎直方向的摻雜物濃度走向，所述摻雜物濃度走向?yàn)樗龅谝粚?dǎo)電類型的摻雜物的濃度沿著所述豎直方向的變化。
[0006]根據(jù)另一實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體裝置，所述半導(dǎo)體裝置包括具有前側(cè)和背側(cè)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體在從所述背側(cè)指向所述前側(cè)的豎直方向上延伸并且包括:外延生長(zhǎng)出的漂移層，所述外延生長(zhǎng)出的漂移層具有第一導(dǎo)電類型的摻雜物;體區(qū)域，所述體區(qū)域布置在所述漂移層內(nèi)或所述漂移層的頂部上并且具有與所述第一導(dǎo)電類型互補(bǔ)的第二導(dǎo)電類型的摻雜物，所述體區(qū)域與所述漂移層之間的過(guò)渡形成PN結(jié)；以及外延生長(zhǎng)出的背側(cè)發(fā)射層，所述外延生長(zhǎng)出的背側(cè)發(fā)射層布置在所述漂移層與所述背側(cè)之間，所述背側(cè)發(fā)射層具有所述第一導(dǎo)電類型或所述第二導(dǎo)電類型的摻雜物并且它的摻雜物濃度高于所述漂移層的摻雜物濃度。在漂移層中，沿著豎直方向的摻雜物濃度走向呈現(xiàn)出第一導(dǎo)電類型的摻雜物的濃度沿著豎直方向的變化。
[0007]本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)基于閱讀下述詳細(xì)說(shuō)明并基于查看附圖而意識(shí)到附加的特征和優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0008]附圖中的部件不一定按比例繪制，而是強(qiáng)調(diào)本發(fā)明圖示的原理。此外，在附圖中，類似的附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)于類似的部件。在附圖中:
[0009]圖1A示意性示出根據(jù)一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的制造半導(dǎo)體裝置的方法；
[0010]圖1B示意性示出根據(jù)一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的制造半導(dǎo)體裝置的方法；
[0011]圖1C示意性示出根據(jù)一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的制造半導(dǎo)體裝置的方法；
[0012]圖1D示意性示出根據(jù)一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的的制造半導(dǎo)體裝置的方法；
[0013]圖1E示意性示出根據(jù)一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的制造半導(dǎo)體裝置的方法；
[0014]圖1F示意性示出根據(jù)一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的制造半導(dǎo)體裝置的方法；
[0015]圖1G示意性示出根據(jù)一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的制造半導(dǎo)體裝置的方法；
[0016]圖2示意性示出根據(jù)一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的摻雜物濃度豎直走向的一區(qū)段；
[0017]圖3A示意性示出根據(jù)一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的摻雜物濃度豎直走向的一區(qū)段；
[0018]圖3B示意性示出根據(jù)一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的摻雜物濃度豎直走向的一區(qū)段；
[0019]圖3C示意性示出根據(jù)一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的摻雜物濃度豎直走向的一區(qū)段；
[0020]圖3D示意性示出根據(jù)一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的摻雜物濃度豎直走向的一區(qū)段；
[0021]圖4A示意性示出根據(jù)一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的豎截面的一區(qū)段;并且
[0022]圖4B示意性示出根據(jù)一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的豎截面的一區(qū)段。
【具體實(shí)施方式】
[0023]在下述詳細(xì)說(shuō)明中，參考了附圖，所述附圖形成本申請(qǐng)文件的一部分并且其中以展示具體實(shí)施例的方式示出實(shí)踐本發(fā)明的方式。
[0024]對(duì)此，方向術(shù)語(yǔ)比如“頂部”、“底部”、“下方”、“前”、“后”、“背”、“在前”、“在后”等可以參考被說(shuō)明的附圖的定向地使用。由于實(shí)施例的各部件可以以多種不同的定向來(lái)定位，因此方向術(shù)語(yǔ)僅僅用于展示而沒(méi)有形成任何限定。將被理解的是，其它實(shí)施例可以被使用并且結(jié)構(gòu)性或邏輯性改變可以被做出而不會(huì)脫離本發(fā)明的范圍。因此，下述詳細(xì)說(shuō)明不具有限定的含義，并且本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來(lái)限定。
[0025]現(xiàn)在將詳細(xì)參考各實(shí)施例，各實(shí)施例中的一個(gè)或一個(gè)以上示例在附圖中示出。每個(gè)示例以說(shuō)明的方式提供，并且沒(méi)有意在限定本發(fā)明。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分所圖示或說(shuō)明的特征可以用在其它實(shí)施例中或與其它實(shí)施例結(jié)合使用，從而得到又一實(shí)施例。本發(fā)明旨在包括這樣的改型和變型。各示例利用不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是限定所附權(quán)利要求的范圍的特定語(yǔ)言來(lái)描述。各附圖沒(méi)有按比例繪制并且僅僅用于展示目的。為了明確，除非另有說(shuō)明，否則相同的元件或相同的制造步驟在不同的附圖中被分配有相同的附圖標(biāo)記。
[0026]本發(fā)明所使用的術(shù)語(yǔ)“水平”旨在描述大致平行于半導(dǎo)體襯底的或半導(dǎo)體區(qū)的水平表面的定向。這例如可以是晶片或裸晶的表面。
[0027]本發(fā)明所使用的術(shù)語(yǔ)“豎直”旨在描述大致垂直于所述水平表面布置的定向、即平行于半導(dǎo)體襯或半導(dǎo)體區(qū)的表面的法線方向布置的定向。
[0028]在本申請(qǐng)中，η摻雜型可以指的是“第一導(dǎo)電類型”，而P摻雜型可以指的是“第二導(dǎo)電類型”。替代地，相反的摻雜關(guān)系可以被采用，以使得第一導(dǎo)電類型可以是P摻雜型并且第二導(dǎo)電類型可以是η摻雜型。例如，η摻雜型半導(dǎo)體區(qū)可以通過(guò)將施主插入半導(dǎo)體區(qū)而形成。此外，P摻雜型半導(dǎo)體區(qū)可以通過(guò)將受主插入半導(dǎo)體區(qū)而形成。
[0029]在本申請(qǐng)的文字說(shuō)明中，術(shù)語(yǔ)“歐姆接觸”、“電接觸”、“歐姆連接”和“電接觸”旨在描述:在半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)的兩個(gè)區(qū)域、區(qū)段、部分、部件之間、或者在一個(gè)或一個(gè)以上裝置的不同端子之間、或者在端子或金屬化部或電極與半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)的一部件或一部分之間具有低歐姆電連接或低歐姆電流路徑。此外，在本申請(qǐng)的文字說(shuō)明中，術(shù)語(yǔ)“接觸”旨在描述:相應(yīng)的半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)的兩個(gè)元件之間具有直接物理連接;例如兩個(gè)彼此接觸的元件之間的過(guò)渡可能沒(méi)有包括另外的中間元件等。
[0030]本申請(qǐng)書(shū)中所描述的具體實(shí)施例涉及但沒(méi)有局限于具有IGBT、M0SFET或二極管結(jié)構(gòu)的單片集成的半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)。
[0031]本發(fā)明所使用的術(shù)語(yǔ)“功率半導(dǎo)體裝置”旨在描述位于單個(gè)芯片上的具有高電壓截止和/或高電流承載能力的半導(dǎo)體裝置。這樣的半導(dǎo)體裝置可以是半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)的一部分。換言之，所述功率半導(dǎo)體裝置旨在用于較高的電流，比如在安培范圍內(nèi)、例如高達(dá)幾百安培的電流;和/或較高的電壓，比如40V以上、100V和100V以上。
[0032]此外，在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“摻雜物濃度”可能涉及的是摻雜物積分濃度(integraldopant concentrat1n)或平均摻雜物濃度或特定半導(dǎo)體區(qū)或半導(dǎo)體層的電荷載子面濃度(sheet charge carrier concentrat1n)。由此，例如“特定半導(dǎo)體區(qū)的摻雜物濃度高于或低于另一半導(dǎo)體區(qū)的摻雜物濃度”這樣的描述可能表明所述半導(dǎo)體區(qū)的相應(yīng)的平均摻雜物濃度彼此不同。
[0033]此外，在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“體區(qū)域(bodyreg1n)”不一定局限于晶體管單元中的體區(qū)域、比如MOSFET的或IGBT的體區(qū)域，但是還可能涉及二極管的與該二極管的漂移區(qū)形成PN結(jié)的發(fā)射區(qū)。例如，下文所使用的術(shù)語(yǔ)“體區(qū)域”可以指的是PIN二極管的p摻雜型(陽(yáng)極)發(fā)射區(qū)。
[0034]圖1示意性示出根據(jù)一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的制造半導(dǎo)體裝置I的方法2。方法2包括:在第一步驟20中，提供具有表面40的半導(dǎo)體襯底4。例如，半導(dǎo)體襯底4是半導(dǎo)體晶片。半導(dǎo)體晶片例如可以通過(guò)Czochra I ski方法、Magnetic Czochral ski方法，或區(qū)恪(zonemelting)方法制得。例如，這樣的半導(dǎo)體晶片的直徑為200mm、300mm、或450mm。
[0035]作為進(jìn)一步的步驟21，方法2可包括:在表面40的頂部上沿著垂直于表面40的豎直方向Z外延生長(zhǎng)出背側(cè)發(fā)射層125。例如，外延生長(zhǎng)出背側(cè)發(fā)射層125可包括化學(xué)氣相沉積(CVD)過(guò)程。外延生長(zhǎng)出的背側(cè)發(fā)射層125具有第一導(dǎo)電類型的摻雜物或與第一導(dǎo)電類型互補(bǔ)的第二導(dǎo)電類型的摻雜物。
[0036]在一些實(shí)施例中，背側(cè)發(fā)射層125還可以包括一個(gè)或一個(gè)以上島區(qū)(islandreg1n)，所述島區(qū)可以具有類型與背側(cè)發(fā)射層125的其余區(qū)段中所存在的摻雜物的類型互補(bǔ)的摻雜物，這將參考圖1E和圖4B予以更詳細(xì)地說(shuō)明。
[0037]背側(cè)發(fā)射層125可包括通過(guò)方法2制造的二極管的背側(cè)發(fā)射區(qū)或?qū)⑼ㄟ^(guò)方法2制造的MOSFET的漏區(qū)，該背側(cè)發(fā)射層125可以例如為n+摻雜型。在另外的實(shí)施例中，背側(cè)發(fā)射層125包括將通過(guò)方法2制造的IGBT的背側(cè)發(fā)射區(qū)，其中，該背側(cè)發(fā)射層125例如為P+摻雜型。
[0038]背側(cè)發(fā)射層125的摻雜物濃度例如位于從117Cnf3至IxlO2t3Cnf3的范圍內(nèi)。背側(cè)發(fā)射層125的摻雜例如可以通過(guò)在背側(cè)發(fā)射層125的外延生長(zhǎng)21過(guò)程中施加摻雜氣體來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于η型摻雜，所述摻雜氣體例如為位于運(yùn)載氣體(比如氫氣)內(nèi)的磷化氫(phosphine)、硫化氫(hydrogen seIenide)或胂(arsine)，對(duì)于P型摻雜，所述摻雜氣體例如為位于運(yùn)載氣體(比如氫氣)內(nèi)乙硼燒(diborane)。
[0039]外延生長(zhǎng)出的背側(cè)發(fā)射層125厚度例如位于從0.3口111至2(^1]1、從0.541]1至541]1、或從1μπι至3μηι的范圍內(nèi)。
[0040]例如，襯底4包括Magnetic Czochralski娃。在一實(shí)施例中，在襯底4的頂部上外延生長(zhǎng)出背側(cè)發(fā)射層125(步驟21)之前，表面40利用濕式氧化過(guò)程(wet oxidat1n process)和施加磷酰氯(英文:phosphoryl chloride，通常稱之為三氯氧磷(phosphorusoxychloride))中的至少一種來(lái)進(jìn)行預(yù)處理。在表面40上所形成的氧化層可以在后續(xù)中例如通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)已知的工藝去除。通過(guò)這種方式，可以實(shí)現(xiàn)可能影響摻雜物在外延生長(zhǎng)出的背側(cè)發(fā)射層125中的擴(kuò)散的氧沉淀(oxygen 口代(^口;^31:;[011)和/或晶體原生粒子的數(shù)量的減少。
[0041]在另一實(shí)施例中，在背側(cè)發(fā)射層125的外延生長(zhǎng)21之后，在背側(cè)發(fā)射層125中植入(implant)摻雜物。例如，背側(cè)發(fā)射層125中所植入的摻雜物的導(dǎo)電類型為外延生長(zhǎng)出的發(fā)射層125內(nèi)存在的摻雜物的導(dǎo)電類型。
[0042]在一變型例中，方法2還包括:在背側(cè)發(fā)射層125的頂部上外延生長(zhǎng)出后續(xù)的半導(dǎo)體層123、126 (步驟22、23)之前，在背側(cè)發(fā)射層125中植入摻雜物，其中，背側(cè)發(fā)射層125的摻雜物濃度的橫向變化通過(guò)至少一種掩模式植入工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0043]例如，所述至少一個(gè)掩模式植入使得背側(cè)發(fā)射層125中的摻雜物濃度可以在平行于表面40的水平面內(nèi)、在將被制出的半導(dǎo)體裝置I內(nèi)的大致中心位置與靠近半導(dǎo)體裝置I的邊緣的外側(cè)位置之間變化至至少1.5倍或至少2倍或者甚至5倍以上。
[0044]由于背側(cè)發(fā)射層125內(nèi)所植入的摻雜物所導(dǎo)致的這種摻雜物濃度的橫向變化可以以不同的方式設(shè)置:
[0045]例如，背側(cè)發(fā)射層125的摻雜物濃度可以在背側(cè)發(fā)射層125中的水平面內(nèi)、在從將被制出的半導(dǎo)體裝置I內(nèi)的大致中心位置至靠近半導(dǎo)體裝置I的邊緣的外側(cè)位置的方向上逐漸或非連續(xù)地增加。例如，在背側(cè)發(fā)射層125中的水平面內(nèi)，在靠近將被制出的半導(dǎo)體裝置I的邊緣的外側(cè)位置處的摻雜物濃度可以是將被制出的半導(dǎo)體裝置I內(nèi)的大致中心位置處的摻雜物濃度的至少1.5倍或至少2倍或者甚至5倍以上。
[0046]替代地，背側(cè)發(fā)射層125的摻雜物濃度可以在背側(cè)發(fā)射層125中的水平面內(nèi)、在從將被制出的半導(dǎo)體裝置I內(nèi)的大致中心位置至靠近將被制出的半導(dǎo)體裝置I的邊緣的外側(cè)位置的方向上逐漸或非連續(xù)地減小。例如，在背側(cè)發(fā)射層125中的水平面內(nèi)，將被制出的半導(dǎo)體裝置I內(nèi)的大致中心位置處的摻雜物濃度可以是靠近將被制出的半導(dǎo)體裝置I的邊緣的外側(cè)位置處的摻雜物濃度的至少1.5倍或至少2倍或者甚至5倍以上。例如，背側(cè)發(fā)射極125的摻雜物濃度的這種減小可以設(shè)置在將在芯片12的前側(cè)121上實(shí)現(xiàn)的截止結(jié)終端(blocking junct1n terminat1n)下方的一區(qū)域中，并且附加地或替代地設(shè)置在位于所述截止結(jié)終端下方的該區(qū)域與將被制出的半導(dǎo)體裝置I的工作區(qū)之間的過(guò)渡范圍內(nèi)的一區(qū)域中。例如，背側(cè)發(fā)射層125內(nèi)的具有摻雜物濃度降低的這種區(qū)域的橫向延度對(duì)應(yīng)于少數(shù)載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度L的20%以上、或者甚至對(duì)應(yīng)于所述擴(kuò)散長(zhǎng)度L的50%以上、或甚至100%以上、或甚至200%以上。
[0047 ]例如，背側(cè)發(fā)射層125內(nèi)摻雜物濃度的橫向變化(即在平行于所述表面40的方向上的變化)是通過(guò)在第一摻雜物植入之后植入第二摻雜物實(shí)現(xiàn)的，其中，在第一摻雜物植入過(guò)程中，背側(cè)發(fā)射層125的多個(gè)部分可以被掩模覆蓋(圖1A中未示出)。
[0048]例如，將被制出的半導(dǎo)體裝置I是IGBT，其中，背側(cè)發(fā)射區(qū)125可以是P摻雜型并且其邊緣終端(edge terminat1n)下方的摻雜物濃度與工作區(qū)的摻雜物濃度相比是降低的，從而改善IGBT的動(dòng)態(tài)穩(wěn)健性。替代地或附加地，較小的高P摻雜型區(qū)域可以借助這種掩模式植入于背側(cè)發(fā)射層125中植入IGBT的工作區(qū)中。所述較小的高P摻雜型區(qū)域可以改善IGBT的短路穩(wěn)健性。此外，較大的高P摻雜型區(qū)域可以于背側(cè)發(fā)射層125中植入IGBT的工作區(qū)中，由此例如改善關(guān)斷過(guò)程中的柔和性。
[0049]作為進(jìn)一步的步驟23，根據(jù)圖1所示的實(shí)施例的方法2可包括在背側(cè)發(fā)射層125上沿著豎直方向Z外延生長(zhǎng)出漂移層(drift layer)123，該漂移層123具有第一導(dǎo)電類型的摻雜物，其中，背側(cè)發(fā)射層125的摻雜物濃度高于漂移層123的摻雜物濃度。
[0050]例如，漂移層123包括漂移區(qū)，比如將通過(guò)方法2制出的PIN二極管、IGBT或MOSFET的η摻雜型漂移區(qū)。
[0051]例如，漂移區(qū)123設(shè)置成能夠在將被制出的半導(dǎo)體裝置I的導(dǎo)通狀態(tài)(通態(tài))過(guò)程中導(dǎo)通負(fù)載電流。該負(fù)載電流例如可以沿著大致平行于豎直方向Z的方向流動(dòng)。
[0052]根據(jù)一實(shí)施例，背側(cè)發(fā)射層125的摻雜物濃度可以是漂移層123的摻雜物濃度至少100倍。該倍數(shù)甚至可以大于100(例如大于500)、或大于1000。例如，外延生長(zhǎng)出(步驟23)漂移層123可包括CVD過(guò)程。
[0053]外延生長(zhǎng)出(步驟23)漂移層123可包括形成第一導(dǎo)電類型的摻雜物沿著豎直方向Z的摻雜物濃度走向P，其中，該摻雜物濃度走向P為第一導(dǎo)電類型的摻雜物的濃度沿著豎直方向Z的變化。這種摻雜物濃度走向P的一種示例在圖2中示意性示出，在下文中也參考該圖。
[0054]例如，漂移層123中的摻雜物濃度走向P呈現(xiàn)出摻雜物濃度以至少2的倍數(shù)變化。該倍數(shù)甚至可以大于2、例如大于5、或大于10。在一實(shí)施例中，漂移層123中的摻雜物濃度走向P具有最大值為400。如圖2所示，摻雜物濃度走向P的最大值400可以位于漂移層123內(nèi)。濃度走向P可包括逐漸增加區(qū)段和逐漸減小區(qū)段，其中，最大值400可以位于逐漸增加區(qū)段與逐漸減小區(qū)段之間過(guò)渡處。如圖2所示，摻雜物濃度走向P可包括一類似龜殼輪廓的區(qū)段。在另一實(shí)施例中，摻雜物濃度走向P可包括具有最大值400的大致高斯型區(qū)段。
[0055]在一實(shí)施例中，通過(guò)外延生長(zhǎng)出(步驟23)漂移層123而形成摻雜物濃度走向P包括使摻雜物在外延過(guò)程中以隨時(shí)間變化的方式混入。例如，磷、砷和銻摻雜物中的至少一種可以在外延過(guò)程中以隨時(shí)間變化的方式從氣相混入。
[0056]作為進(jìn)一步的步驟24，根據(jù)圖1A示出的實(shí)施例的方法2包括在漂移層123的頂部上形成體區(qū)域124，該體區(qū)域124具有第二導(dǎo)電類型的摻雜物。例如，體區(qū)域124包括PIN二極管的P摻雜型陽(yáng)極區(qū)124、或者將通過(guò)方法2制造的N溝道IGBT的或N溝道MOSFET的P型體區(qū)域
124。體區(qū)域124與漂移層123之間的過(guò)渡可以形成PN結(jié)Zpn(也參見(jiàn)圖2)。例如，在將被制出的半導(dǎo)體裝置I中，PN結(jié)Zpn設(shè)置成能夠以延伸進(jìn)入體區(qū)域124和漂移區(qū)123的空間電荷區(qū)(space charge reg1n)截止電壓。所述電壓例如可以為至少40V、至少100V、至少1200V、或甚至1200V以上。
[0057]形成(步驟24)體區(qū)域124可包括例如在漂移層123的頂部上沿著豎直方向Z外延生長(zhǎng)出體區(qū)域124。例如，將被制出的半導(dǎo)體裝置I可包括豎直邊緣終端(未示出)，該豎直邊緣終端可能不需要具有水平結(jié)構(gòu)的體區(qū)域124，由此允許通過(guò)外延生長(zhǎng)形成體區(qū)域124。例如，體區(qū)域124的受主濃度為至少1016cm—3，例如用于形成低歐姆前側(cè)接觸部并且同時(shí)確保IGBT的適當(dāng)?shù)拈撝惦妷夯蛘哂糜趯Ⅲw區(qū)域124用作二極管的具有適當(dāng)?shù)膿诫s水平的發(fā)射極。例如，體區(qū)域124的摻雜物濃度(例如受主濃度)位于從5xl016cm—3至2xl017cm—3的范圍內(nèi)。
[0058]替代地，如圖1C所示，形成(步驟24)體區(qū)域124可包括將第二導(dǎo)電類型的摻雜物掩模式植入或擴(kuò)散入漂移層123。采用這種方式，呈現(xiàn)阱形式的體區(qū)域124可以在漂移層123內(nèi)形成。例如，體區(qū)域124可包括將通過(guò)方法2制造的PIN二極管的、N溝道IGBT的、或N溝道MOSFET 的P阱區(qū) 124。
[0059]在一實(shí)施例中，漂移區(qū)123中的摻雜物濃度走向P的最大值是PN結(jié)Zpn處的第一導(dǎo)電類型的摻雜物的濃度的至少2倍。
[0060]在另一實(shí)施例中，摻雜物濃度走向P的最大值與PN結(jié)Zpn以及與位位于背側(cè)發(fā)射層125和漂移層123之間的過(guò)渡處Zt相比，更靠近位于PN結(jié)Zpn與所述過(guò)渡處Zt之間的中央位置Z1。例如，摻雜物濃度走向P的最大值可以位于漂移層123沿著豎直方向Z的總延度的中心的附近。換言之，Zl與Zpn之間的距離和Zl與Zt之間的距離均可以大于Zl與漂移層的所述中心之間的距離。
[0061]在又一實(shí)施例中，漂移區(qū)123中的摻雜物濃度走向P的半極大處全寬度(fullwidth at half maximum，F(xiàn)WHM)為PN結(jié)Zpn與背側(cè)發(fā)射層125和漂移層123之間的過(guò)渡處Zt之間的距離Zt-Zpn的至少20 %。
[0062]在一實(shí)施例中，方法2還可以包括去除半導(dǎo)體襯底4的步驟25，去除半導(dǎo)體襯底4例如通過(guò)利用現(xiàn)有技術(shù)中已知的工藝實(shí)現(xiàn)。由此，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體12的背側(cè)122可以至少部分地暴露。這在圖1A中示出。例如，半導(dǎo)體襯底4可以利用磨削工藝、拋光工藝、化學(xué)-機(jī)械平坦化工藝中的至少一種來(lái)去除。在一變型例中，去除(步驟25)半導(dǎo)體襯底4可包括去除背側(cè)發(fā)射層125的一部分。
[0063]在另一實(shí)施例中，方法2包括:在去除半導(dǎo)體襯底4之后，在背側(cè)發(fā)射層125中植入(步驟26)摻雜物(參見(jiàn)圖1A中虛線箭頭)。例如，植入的摻雜物的導(dǎo)電類型為外延生長(zhǎng)出的背側(cè)發(fā)射層125中已經(jīng)存在的摻雜物的導(dǎo)電類型。例如，摻雜物的植入26被執(zhí)行以允許背側(cè)發(fā)射層125與將被制出的半導(dǎo)體裝置I的背側(cè)金屬化部(metal Iizat1n，未示出)之間的過(guò)渡處具有改善的歐姆接觸。
[0064]在另一實(shí)施例中，方法2包括在背側(cè)發(fā)射區(qū)125內(nèi)形成(步驟26)破壞區(qū)(damagereg1n) 125-3，其中，破壞區(qū)125-3的導(dǎo)電性低于背側(cè)發(fā)射區(qū)125的位于破壞區(qū)125-3之外的區(qū)段的導(dǎo)電性。換言之，所形成的破壞區(qū)125-3可以設(shè)置成能夠相對(duì)于背側(cè)發(fā)射區(qū)125的位于破壞區(qū)125-3之外的區(qū)段中的電荷載子的壽命和/或流動(dòng)性減小破壞區(qū)125-3中的電荷載子的壽命和/或流動(dòng)性。由此，背側(cè)發(fā)射區(qū)125的發(fā)射效率可以被降低。形成破壞區(qū)125-3可包括植入過(guò)程、例如從背側(cè)122的植入過(guò)程。例如，將氬、磷、銻和砷中的至少一種植入背側(cè)發(fā)射區(qū)125從而形成破壞區(qū)125-3。
[0065]由此，制造半導(dǎo)體裝置I的方法2還可以在去除(步驟25)半導(dǎo)體襯底4之后包括下述內(nèi)容的至少一種:從背側(cè)122在背側(cè)發(fā)射層125中植入(步驟26)摻雜物和在背側(cè)發(fā)射區(qū)125內(nèi)形成(步驟26)破壞區(qū)125-3，其中，破壞區(qū)125-3的導(dǎo)電性低于背側(cè)發(fā)射區(qū)125的位于破壞區(qū)125-3之外的區(qū)段的導(dǎo)電性。
[0066]如圖1B所示，在制造半導(dǎo)體裝置的方法2的一變型例中，方法2還包括:在緩沖層126的頂部上外延生長(zhǎng)出23漂移層123之前，在背側(cè)發(fā)射層125的頂部上沿著豎直方向Z外延生長(zhǎng)(步驟22)出緩沖層126。該緩沖層126具有第一導(dǎo)電類型的摻雜物，并且緩沖層126的摻雜物濃度高于漂移層123的摻雜物濃度。在一實(shí)施例中，緩沖層126的最大摻雜物濃度是漂移層123的最大摻雜物濃度的至少2倍。除了緩沖層126之外，方法2的根據(jù)圖1B的實(shí)施例可以以與方法2的在圖1A中示例性示出的實(shí)施例基本相同的方式執(zhí)行。
[0067]此外，如已經(jīng)參考圖1A和圖2所說(shuō)明的實(shí)施例類似的是，摻雜物濃度走向P的最大值400與PN結(jié)Zpn以及與位于背側(cè)緩沖層126與漂移層123之間的過(guò)渡處Zb相比，更靠近位于PN結(jié)Zpn與(位于背側(cè)緩沖層126和漂移層123之間的)所述過(guò)渡處Zb之間的中央位置Zl，如圖2所示。例如，摻雜物濃度走向P的最大值400可以位于漂移層123沿著豎直方向Z的總延度的中心的附近。換言之，Zl與Zpn之間的距離和Zl與Zb之間的距離均可以大于Zl與漂移層的所述中心之間的距離。
[0068]在又一實(shí)施例中，漂移區(qū)123中的摻雜物濃度走向P的半極大處全寬度(FWHM)為PN結(jié)Zpn與緩沖層126和漂移層123之間的過(guò)渡處Zb之間的距離Zb-Zpn的至少20%，參見(jiàn)圖2。
[0069]根據(jù)方法2的在圖1B中示意性示出的實(shí)施例，背側(cè)發(fā)射層125的摻雜物濃度和緩沖層126的摻雜物濃度均大于漂移層123的摻雜物濃度。此外，外延生長(zhǎng)出(步驟22)緩沖層126可包括形成第一導(dǎo)電類型的摻雜物沿著豎直方向Z的摻雜物濃度走向Q，該摻雜物濃度走向Q為第一導(dǎo)電類型的摻雜物濃度沿著豎直方向Z的變化。
[0070]緩沖層126可以設(shè)置成能夠在將被制出的半導(dǎo)體裝置I的截止?fàn)顟B(tài)(blockingstate)下避免電場(chǎng)向背側(cè)發(fā)射區(qū)123的穿通。
[0071]在一實(shí)施例中，通過(guò)外延生長(zhǎng)出(步驟22)緩沖層126來(lái)形成摻雜物濃度走向Q可包括在外延過(guò)程期間以隨時(shí)間變化的方式混入摻雜物、例如磷、砷和銻摻雜物中的至少一種。
[0072]例如，根據(jù)方法2的在上文中參考圖1B所說(shuō)明的實(shí)施例，至少(外延生長(zhǎng)出背側(cè)發(fā)射層125、緩沖層126、漂移層123和體區(qū)域124的)工藝步驟21、22、23、24可以在單個(gè)沉積過(guò)程中依次執(zhí)行。各層123、124、125、126之間的摻雜物類型的變化或摻雜物濃度的變化例如可以通過(guò)下述方式實(shí)現(xiàn):使摻雜物在所述層123、124、125、126的外延生長(zhǎng)過(guò)程中以隨時(shí)間變化的方式混入。
[0073]在方法2的一變型例中，至少(外延生長(zhǎng)出背側(cè)發(fā)射層125、緩沖層126和漂移層123的)工藝步驟21、22、23可以在單個(gè)沉積過(guò)程中依次執(zhí)行。
[0074]在方法2的又一變型例中，至少(外延生長(zhǎng)出緩沖層126和漂移層123的)工藝步驟22、23可以在單個(gè)沉積過(guò)程中依次執(zhí)行。
[0075]在一實(shí)施例中，緩沖層126中的摻雜物濃度走向Q具有最大值410，如圖2所示，該圖示例性且示意性示出利用圖1B所示的方法制造的半導(dǎo)體裝置I的豎截面中的摻雜物濃度走向的一區(qū)段。所述最大值410例如可以位于緩沖層126沿著所述豎直方向Z的總延度的中心的附近。例如，緩沖層126中摻雜物濃度走向Q呈現(xiàn)出摻雜物濃度以至少2的倍數(shù)變化。
[0076]如也示例性且示意性示出半導(dǎo)體裝置I的豎截面中的摻雜物濃度走向的一區(qū)段的圖3A所示，緩沖層126中的摻雜物濃度走向Q可以具有多個(gè)局部最大值411、412、413。在圖3A所示的示例性實(shí)施例中，多個(gè)局部最大值包括三個(gè)局部最大值411、412、413。在其它實(shí)施例中，局部最大值411、412、413的數(shù)量可以為兩個(gè)或四個(gè)、或者甚至五個(gè)或五個(gè)以上。例如，局部最大值411、412、413可以形成場(chǎng)阻擋峰值(field stop peak)。由此，摻雜物濃度走向Q的走勢(shì)可以類似于通過(guò)植入所形成的濃度走向。局部最大值411、412和413中的每個(gè)可以是摻雜物濃度走向Q的大致高斯型區(qū)段的一部分。如圖3A進(jìn)一步所示，局部最大值411、412和413的值(高度)存在區(qū)別。所述局部最大值411至413中兩個(gè)相鄰局部最大值之間的距離d例如位于從2μηι至20μηι的范圍內(nèi)或從3μηι至ΙΟμπι的范圍內(nèi)。
[0077]例如，緩沖層126中的摻雜物濃度走向Q可以具有局部最小值421和另外的局部最小值422，所述局部最小值421位于相鄰的局部最大值411與412之間，并且所述另外的局部最小值422位于相鄰的局部最大值412與413之間，其中，局部最小值421處的摻雜物濃度最多是相鄰的局部最大值的摻雜物濃度的二分之一。甚至可以小于二分之一、例如小于五分之一或小于十分之一。
[0078]根據(jù)另一實(shí)施例，緩沖層126中的摻雜物濃度走向Q可以具有摻雜物濃度沿著豎直方向Z的梯狀升高和梯狀減小中的至少一種。例如，根據(jù)圖3C所示的實(shí)施例，摻雜物濃度走向Q沿著豎直方向Z包括這樣的階梯狀區(qū)段，該階梯狀區(qū)段包括至少三個(gè)梯狀升高和至少一個(gè)梯狀減小。
[0079]在本申請(qǐng)文件的文字說(shuō)明中，術(shù)語(yǔ)“梯狀減小”或“梯狀升高”均指的是摻雜物濃度沿著豎直方向Z的走勢(shì)，其中，在所述走勢(shì)的一區(qū)段處，摻雜物濃度在Ιμπι的距離內(nèi)以至少2的倍數(shù)變化(即增大至至少2倍或至少減小至二分之一，該解釋適用于全文)，并且在隨后至少2μπι的距離保持大致不變。所述倍數(shù)甚至可以大于2、例如大于5或大于10。
[0080]根據(jù)圖3Β示意性示出的又一實(shí)施例，緩沖層126中的摻雜物濃度走向Q可包括至少一個(gè)框形(boxed-shape)區(qū)段B，其中，至少一個(gè)框形區(qū)段B的第一邊緣El由摻雜物濃度沿著豎直方向Z的梯狀增大形成，并且其中，框形區(qū)段的第二邊緣E2由摻雜物濃度沿著豎直方向Z的梯狀減小形成。
[0081]在一實(shí)施例中，在摻雜物濃度走向Q的梯狀增大和/或梯狀減小處，摻雜物濃度沿著豎直方向Z在Ιμπι的距離上以至少為2的倍數(shù)變化(即增大至至少2倍或至少減小至二分之一)。該倍數(shù)甚至可以大于2、例如大于5或大于10。
[0082]在一變型例中，緩沖層126中的摻雜物濃度走向Q包括至少一個(gè)框形區(qū)段B。例如，在圖3Β示出的示例性實(shí)施例中，緩沖層126中的摻雜物濃度走向Q包括三個(gè)框形區(qū)段B ο在緩沖區(qū)126中的摻雜物濃度走向Q中，多個(gè)框形區(qū)段B可以以多種不同的方式彼此相鄰布置。由此，可以接近各種各樣連續(xù)的摻雜物濃度走向。
[0083]根據(jù)方法2的一實(shí)施例，摻雜物濃度走向Q中的框形區(qū)段B的邊緣El、Ε2和/或梯狀增大或梯狀減小在緩沖層126的外延生長(zhǎng)22過(guò)程中和/或在后續(xù)的高溫處理步驟過(guò)程中通過(guò)摻雜物的擴(kuò)散而變得緩和。換言之，摻雜物濃度走向Q的輪廓可以通過(guò)摻雜物的擴(kuò)散而在一定程度上變得柔和(washed out)。例如，如圖3A所示的具有多個(gè)大致高斯型峰值的摻雜物濃度走向Q可以是如圖3B所示的摻雜物濃度走向Q的輪廓通過(guò)摻雜物的擴(kuò)散而變得緩和所形成的。
[0084]根據(jù)圖3D示意性示出的另一實(shí)施例，緩沖層126中的摻雜物濃度走向Q可包括至少一個(gè)大致線性區(qū)段L，該大致線性區(qū)段L為摻雜物濃度在緩沖層126沿著豎直方向(Z)的總延度的至少50%的距離上、例如在至少ΙΟμπι的距離上沿著豎直方向Z呈現(xiàn)大致線性增加和大致線性降低中的至少一種。例如，在圖3D示出的實(shí)施例中，緩沖層126中的摻雜物濃度走向Q具有一大致線性區(qū)段L，該大致線性區(qū)段L為摻雜物濃度沿著緩沖層126的總延度的至少95%、沿著豎直方向Z的線性降低。該線性區(qū)段L可以在急劇增加的邊緣S處開(kāi)始，該急劇增加的邊緣S位于緩沖層126與漂移層123之間的過(guò)渡處Zb處，其中，區(qū)段S和L可以形成虛擬三角形的兩個(gè)邊。
[0085]在另一實(shí)施例中，外延生長(zhǎng)22出緩沖層126之后跟隨有在緩沖層126中植入摻雜物。例如，緩沖層126中植入的摻雜物為第一導(dǎo)電類型。
[0086]在一變型例中，方法2還包括:在緩沖層126的頂部上外延生長(zhǎng)出(步驟23)漂移層123之前，在緩沖層126中植入摻雜物，其中，緩沖層126的摻雜物濃度的橫向變化通過(guò)至少一個(gè)掩模式植入過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0087]例如，通過(guò)所述至少一個(gè)掩模式植入，使得緩沖層126中的摻雜物濃度可以在平行于表面40的水平面內(nèi)、在將被制出的半導(dǎo)體裝置I中的大致中心位置與靠近將被制出的半導(dǎo)體裝置I的邊緣的外側(cè)位置之間變化至至少2倍、至少5倍，或者甚至5倍以上。
[0088]由于緩沖層126中植入的摻雜物所導(dǎo)致的摻雜物濃度的這種橫向變化可以以不同的方式設(shè)置:
[0089]例如，緩沖層126的摻雜物濃度可以在緩沖層126中的水平面內(nèi)、在從將被制出的半導(dǎo)體裝置I中的大致中心位置值靠近半導(dǎo)體裝置I的邊緣的外側(cè)位置的方向上逐漸增加。例如，在緩沖層126中的水平面內(nèi)，靠近將被制出的半導(dǎo)體裝置I的邊緣的外側(cè)位置處的摻雜物濃度可以是位于將被制出的半導(dǎo)體裝置I中的大致中心位置處的摻雜物濃度的至少2倍、至少5倍、或者甚至大于5倍。例如，這種強(qiáng)化場(chǎng)阻擋126的摻雜物濃度可以提供在位于將實(shí)現(xiàn)在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體12的前側(cè)121上的截止結(jié)終端下方的一區(qū)域中、并且附加地或替代地提供在位于截止結(jié)終端下方的該區(qū)域與將被制出的半導(dǎo)體裝置I的工作區(qū)之間的過(guò)渡范圍內(nèi)的一區(qū)域中。例如，緩沖層126內(nèi)這種強(qiáng)化的摻雜物濃度的區(qū)域的橫向延度對(duì)應(yīng)于少數(shù)載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度L的20%以上、或甚至對(duì)應(yīng)于所述擴(kuò)散長(zhǎng)度L的50%以上、或甚至100%以上、或甚至200%以上。
[0090]替代地，緩沖層126的摻雜物濃度可以在位于緩沖層126中的水平面內(nèi)、在從將被制出的半導(dǎo)體裝置I中的大致中心位置至靠近將被制出的半導(dǎo)體裝置I的邊緣的外側(cè)位置的方向上逐漸降低。例如，在位于緩沖層126中的水平面內(nèi)，在將被制出的半導(dǎo)體裝置I中的大致中心位置處的摻雜物濃度可以是在靠近將被制出的半導(dǎo)體裝置I的邊緣的外側(cè)位置處的摻雜物濃度的至少I倍、或至少5倍、或甚至大于5倍。
[0091]上文描述的制造半導(dǎo)體裝置I的方法2的另外的變型例在圖1D中示意性且示例性示出。制造半導(dǎo)體裝置I的方法2還可以包括下述步驟中的至少一個(gè):在蓋層127的頂部上外延生長(zhǎng)出(步驟22、23、24)后續(xù)的半導(dǎo)體層123、124、126之前，在所述外延生長(zhǎng)出的(步驟21、22、23、24)半導(dǎo)體層123、124、125、126中的至少一個(gè)的頂部上外延生長(zhǎng)出(步驟21-1)基本上非摻雜的或低摻雜的蓋層127;在一時(shí)間點(diǎn)中斷所述半導(dǎo)體層123、124、125、126中的至少一個(gè)的外延生長(zhǎng)(步驟21、22、23、24)，并且，在繼續(xù)所述半導(dǎo)體層123、124、125、126的外延生長(zhǎng)(步驟21、22、23、24)之前，在所述半導(dǎo)體層123、124、125、126的在該時(shí)間點(diǎn)之前已經(jīng)生長(zhǎng)出的部分的頂部上外延生長(zhǎng)出(步驟21-1)這種基本上非摻雜的或低摻雜的蓋層127。
[0092]例如，如圖1D所示，該變型例可包括:在外延生長(zhǎng)出(步驟21)背側(cè)發(fā)射層125之后，在背側(cè)發(fā)射層125的頂部上外延生長(zhǎng)出(步驟21-1)這種基本上非摻雜的或低摻雜的蓋層127。在此之后，可以在蓋層127的頂部上外延生長(zhǎng)(步驟23)出漂移層123或緩沖層126。蓋層127例如可包括硅和硅-鍺中的一種。
[0093]例如，這種基本上非摻雜的或低摻雜的蓋層127可以在所述半導(dǎo)體層123、124、
125、126的外延生長(zhǎng)(步驟21、22、23、24)的一次或一次以上的中斷之后通過(guò)外延生長(zhǎng)來(lái)提供。
[0094]在一實(shí)施例中，蓋層I2 7包括非晶硅，該非晶硅例如可以在后續(xù)的回火步驟(tempering step)中以位于400°C與700°C之間或位于450°C與600°C之間的范圍內(nèi)的相對(duì)較低的溫度重結(jié)晶。
[0095]蓋層127可以設(shè)置成能夠阻止來(lái)自相對(duì)較高程度的摻雜的背側(cè)發(fā)射層125的摻雜物進(jìn)入漂移層123、或相應(yīng)地進(jìn)入緩沖層126。
[0096]根據(jù)方法2的在圖1E中示意性且示例性示出的又一實(shí)施例，在一時(shí)間點(diǎn)中斷(步驟21-2)對(duì)具有第一或第二導(dǎo)電類型中任一種的摻雜物的背側(cè)發(fā)射層125的外延生長(zhǎng)(步驟21)。然后在背側(cè)發(fā)射層125的在該時(shí)間點(diǎn)之前已經(jīng)生長(zhǎng)出的部分的頂部上形成(步驟21-3)掩模150。形成掩模150可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中已知的光刻方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。方法2的該實(shí)施例還可以包括:通過(guò)植入(在圖1E中通過(guò)虛線箭頭示出)導(dǎo)電類型與外延生長(zhǎng)出的背側(cè)發(fā)射層125中所存在的摻雜物的導(dǎo)電類型互補(bǔ)的摻雜物，而在背側(cè)發(fā)射層125內(nèi)形成多個(gè)島區(qū)125-1(步驟21-4)，其中，島區(qū)125-1在水平面內(nèi)的位置、形狀和延伸走向可以由掩模150設(shè)定。例如，在背側(cè)發(fā)射層125的水平截面內(nèi)，島區(qū)125-1可以為方形、矩形或帶形。
[0097]在一實(shí)施例中，外延生長(zhǎng)出(步驟21)背側(cè)發(fā)射層125由此可包括:在一時(shí)間點(diǎn)中斷(步驟21-2)背側(cè)發(fā)射層125的外延生長(zhǎng);在背側(cè)發(fā)射層125在該時(shí)間點(diǎn)之前已經(jīng)生長(zhǎng)出的部分的頂部上形成(步驟21-3)掩模150;并且通過(guò)植入導(dǎo)電類型與外延生長(zhǎng)出的發(fā)射層125中存在的摻雜物的導(dǎo)電類型互補(bǔ)的摻雜物，而在背側(cè)發(fā)射層125中形成(步驟21-4)多個(gè)島區(qū)
125-1。
[0098]在植入(步驟21-4)之后，掩模150可以被去除(步驟21 _5)，并且可以繼續(xù)(步驟21 -6)背側(cè)發(fā)射層125的外延生長(zhǎng)(步驟21)。
[0099]例如，硼、鋁和銦中的一種可以用作植入(21_4)p摻雜型島區(qū)125-1的摻雜物材料、例如用作植入位于二極管單元的η摻雜型背側(cè)發(fā)射層125中的P摻雜型島區(qū)125-1的摻雜物材料。
[0100]在一實(shí)施例中，島區(qū)125-1在豎直方向Z上延伸穿過(guò)整個(gè)背側(cè)發(fā)射層125，從而與半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體12的背側(cè)122接觸。例如，為了制造逆導(dǎo)IGBT，施主類型的摻雜物原子、比如磷、砷或銻可以被植入。由此形成的η摻雜型島區(qū)125-1可以在豎直方向Z上延伸穿過(guò)整個(gè)P摻雜型背側(cè)發(fā)射層125。由此，η摻雜型島區(qū)125-1可以與背側(cè)122(并且還可能與將布置在背側(cè)上的背側(cè)金屬化部)接觸，從而用作將被制出的逆導(dǎo)IGBT的η型短路區(qū)域(n-short area)。[0101 ]如上所述，背側(cè)發(fā)射層125例如可以為η摻雜型區(qū)。在這種情況下，島區(qū)125-1為ρ摻雜型。例如，島區(qū)125-1的摻雜物濃度是背側(cè)發(fā)射層125在島區(qū)125-1之外的摻雜物濃度的至少2倍。在一變型例中，島區(qū)125-1的摻雜物濃度是背側(cè)發(fā)射層125在島區(qū)125-1之外的摻雜物濃度的至少5倍或甚至1倍。
[0102]例如，島區(qū)125-1設(shè)置成能夠在半導(dǎo)體裝置關(guān)斷期間注入空穴(inject holes)。例如，島區(qū)125-1由此可以抵抗反向恢復(fù)電流過(guò)早或過(guò)于突然的中斷。
[0?O3]在圖1F中示意性且示例性示出的另一實(shí)施例中，在一時(shí)間點(diǎn)被中斷(步驟22-2)緩沖層126的外延生長(zhǎng)(步驟22)，并且根據(jù)與上文參考圖1E所說(shuō)明的步驟21-2至21-6類似的工藝步驟22-2至22-6在緩沖層126內(nèi)通過(guò)掩模式植入形成(步驟22_4)多個(gè)島區(qū)126-1。
[0104]由此，在方法2的該另一實(shí)施例中，可以在一時(shí)間點(diǎn)被中斷(步驟22-2)緩沖層126的外延生長(zhǎng)(步驟22)。然后可以在緩沖層126的在該時(shí)間點(diǎn)之前已經(jīng)生長(zhǎng)出的部分的頂部上形成(步驟22-3)掩模151。形成掩模151可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)已知的光刻方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。方法2的該實(shí)施例還可以包括:通過(guò)植入(圖1F中以虛線箭頭示出)導(dǎo)電類型與外延生長(zhǎng)出的緩沖層126中所存在的摻雜物的導(dǎo)電類型互補(bǔ)的摻雜物，而在緩沖層126內(nèi)形成(步驟22-4)多個(gè)島區(qū)126-1，其中，島區(qū)126-1在水平面內(nèi)的位置、形狀和延伸走向可以由掩模151設(shè)定。例如，在緩沖層126的水平截面內(nèi)，島區(qū)126-1可以為方形、矩形、或帶形。
[0105]在植入(步驟22-4)之后，掩模151可以被去除(步驟22_5)，并且可以繼續(xù)(步驟22-6)緩沖層126的外延生長(zhǎng)(步驟22)。
[0106]以這種方式制造的緩沖層126中的島區(qū)126-1可包括第二導(dǎo)電類型的摻雜物。例如，緩沖層126內(nèi)的島區(qū)126-1可以為浮在將要被制造的二極管或IGBT的η摻雜型緩沖層126內(nèi)的P摻雜型島區(qū)126-1。
[0107]例如，緩沖層126內(nèi)的島區(qū)126-1的摻雜物濃度是緩沖層126在島區(qū)126-1之外的摻雜物濃度的至少2倍。在一變型例中，緩沖層126內(nèi)的島區(qū)126-1的摻雜物濃度是緩沖層126在島區(qū)126-1之外的摻雜物濃度的至少5倍或甚至10倍。
[0108]例如，緩沖層126內(nèi)的島區(qū)126-1設(shè)置成能夠在半導(dǎo)體裝置關(guān)斷期間注入空穴。例如，緩沖層126內(nèi)的島區(qū)126-1由此可以抵抗反向恢復(fù)電流過(guò)早或過(guò)于突然的中斷。
[0109]圖1G示出上文說(shuō)明的制造半導(dǎo)體裝置I的方法2的又一可選步驟。在該實(shí)施例中，方法2還包括:在一時(shí)間點(diǎn)中斷(步驟23-1)漂移層123的外延生長(zhǎng)，并且在漂移層123的在該時(shí)間點(diǎn)以前已經(jīng)外延生長(zhǎng)出的部分上植入(步驟23-2)第一導(dǎo)電類型的摻雜物，在此之后，繼續(xù)(步驟23-3)漂移層123的外延生長(zhǎng)23。
[0110]例如，在已經(jīng)達(dá)到漂移層123的最終(總)厚度的大約一半之后，漂移層123的外延生長(zhǎng)(步驟23)被中斷以用于摻雜物的植入23-1。植入摻雜物可包括:通過(guò)植入形成具有上文對(duì)于在漂移層的外延生長(zhǎng)23過(guò)程中形成摻雜物濃度走向(例如參見(jiàn)圖2)所描述的一個(gè)或一個(gè)以上特征的摻雜物濃度走向。例如，可以通過(guò)植入而在漂移區(qū)123中形成高斯型摻雜物濃度走向。形成高斯型走向還可以包括植入的摻雜物在后續(xù)的回火步驟期間的擴(kuò)散。例如，砸、磷、砷和銻中的一種可以用作植入23-2的摻雜物材料。
[0111]對(duì)于在漂移層123中形成第一導(dǎo)電類型的摻雜物的摻雜物濃度走向替代地或附加地，可以在植入步驟23-2過(guò)程中植入第二導(dǎo)電類型的摻雜物，例如用于根據(jù)超結(jié)原理(superjunct1n principle)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。這種植入步驟23-2可以執(zhí)行為掩模式植入或執(zhí)行為非掩模式植入。
[0112]上文參考圖1A至圖1G所說(shuō)明的可選方法步驟可以組合以形成方法2的另外的實(shí)施例，只要各方法步驟并非互相替代地描述。
[0113]圖4A和圖4B均示意性示出根據(jù)一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置I的豎截面的一區(qū)段。這種半導(dǎo)體裝置I可以通過(guò)執(zhí)行上文所說(shuō)明的方法2的實(shí)施例來(lái)制造。
[0114]如圖4A和圖4B所示，半導(dǎo)體裝置I包括具有前側(cè)121和背側(cè)122的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體12，其中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體12在從背側(cè)122指向前側(cè)121的豎直方向Z上延伸。
[0115]例如，半導(dǎo)體裝置I是豎直式功率半導(dǎo)體裝置I并且設(shè)置成能夠在半導(dǎo)體裝置I的第一負(fù)載接觸部與第二負(fù)載接觸部之間導(dǎo)通負(fù)載電流和/或截止電壓，其中，第一負(fù)載接觸部可以電連接至半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體12的前側(cè)121并且第二負(fù)載接觸部電連接至半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體12的背側(cè)122。
[0116]在一實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置I是二極管、IGBT和MOSFET中的一種。
[0117]半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體12可以是根據(jù)上文參考圖1A至IG所說(shuō)明的原理外延生長(zhǎng)出的。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體12由此可包括外延生長(zhǎng)出的具有第一導(dǎo)電類型的摻雜物的漂移層123。例如，漂移層123包括漂移區(qū)，比如PIN二極管、IGBT或MOSFET的η—摻雜型漂移區(qū)，該漂移區(qū)設(shè)置成能夠在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體12的前側(cè)121與背側(cè)122之間導(dǎo)通電流。漂移層123可以是根據(jù)上文參考圖2所說(shuō)明的原理外延生長(zhǎng)出的。由此，漂移區(qū)123中的摻雜物濃度走向P的示例的上述說(shuō)明(也參見(jiàn)圖2)也同樣適用于圖4Α和4Β所示的半導(dǎo)體裝置I的實(shí)施例。例如，在漂移層123中，在沿著豎直方向Z的摻雜物濃度走向P中，摻雜物濃度可以以至少2的倍數(shù)變化(即增大至至少2倍或至少減小至二分之一)。該倍數(shù)甚至可以大于2、例如大于5或大于10。在另一實(shí)施例中，漂移層123中的摻雜物濃度走向P的最大值400是PN結(jié)Zpn處的第一導(dǎo)電類型的摻雜物濃度的至少2倍。
[0118]具有與第一導(dǎo)電類型124互補(bǔ)的第二導(dǎo)電類型的摻雜物的體區(qū)域124可以布置在漂移層123中或漂移層123的頂部上。例如，體區(qū)域124包括PIN 二極管的ρ摻雜型陽(yáng)極區(qū)或者N溝道IGBT的或N溝道MOSFET的ρ型體區(qū)域。體區(qū)域124與漂移層123之間的過(guò)渡可以形成PN結(jié)Zpn ο例如，PN結(jié)Zpn設(shè)置成能夠以延伸進(jìn)入體區(qū)域124和漂移區(qū)123的空間電荷區(qū)的截止半導(dǎo)體裝置12的外部負(fù)載接觸部之間的電壓。
[0119]在一實(shí)施例中，體區(qū)域124包括外延生長(zhǎng)出的半導(dǎo)體層。例如，體區(qū)域124已經(jīng)通過(guò)外延生長(zhǎng)而形成，如上文參考圖1A所描述的。例如，半導(dǎo)體裝置I可包括豎直邊緣終端，該豎直邊緣終端可能不需要具有水平結(jié)構(gòu)的體區(qū)域124，由此允許通過(guò)外延生長(zhǎng)形成體區(qū)域124。替代地，體區(qū)域124可能已經(jīng)通過(guò)將第二導(dǎo)電類型的摻雜物植入或擴(kuò)散入漂移層123而形成，如圖1C所示。采用這種方式，可以在漂移層123內(nèi)形成呈講的形式的體區(qū)域124。例如，體區(qū)域124可包括PIN 二極管、N溝道IGBT、或N溝道MOSFET的ρ阱區(qū)124。
[0120]半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體12還可以包括布置在漂移層123與背側(cè)122之間的外延生長(zhǎng)出的背側(cè)發(fā)射層125。背側(cè)發(fā)射層125具有第一電類型的摻雜物和/或第二導(dǎo)電類型的摻雜物，其中，背側(cè)發(fā)射層125的摻雜物濃度高于漂移層123的摻雜物濃度。在一實(shí)施例中，緩沖層126中的最大摻雜物濃度是漂移層123中的最大摻雜物濃度的至少2倍。例如，背側(cè)發(fā)射層已經(jīng)根據(jù)上文描述的方法2通過(guò)外延生長(zhǎng)21而形成。
[0121]背側(cè)發(fā)射層123可包括二極管的背側(cè)發(fā)射區(qū)或MOSFET的漏區(qū)，二極管的背側(cè)發(fā)射區(qū)或MOSFET的漏區(qū)例如可以是n+摻雜型。在另外的實(shí)施例中，背側(cè)發(fā)射層123包括IGBT的背側(cè)發(fā)射區(qū)，其中，該背側(cè)發(fā)射層例如可以為P+摻雜型。如上所述，背側(cè)發(fā)射層125的摻雜物濃度可具有橫向變化。例如，在IGBT的ρ摻雜型背側(cè)發(fā)射層125中，位于邊緣終端結(jié)構(gòu)下方的摻雜物濃度可能低于IGBT的工作區(qū)的摻雜物濃度。通過(guò)這種方式，可以改善IGBT的動(dòng)態(tài)穩(wěn)健性。
[0122]在一實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置I還可以包括外延生長(zhǎng)出的與漂移層123接觸的緩沖層126，如圖4A和4B所示。緩沖層126可以布置在漂移層123與背側(cè)發(fā)射層125之間并且可以具有摻雜物濃度比漂移層123高的第一導(dǎo)電類型的摻雜物。緩沖層126可包括一個(gè)或一個(gè)以上摻雜物濃度最大值，所述一個(gè)或一個(gè)以上摻雜物濃度最大值設(shè)置成能夠在半導(dǎo)體裝置I的截止?fàn)顟B(tài)下避免電場(chǎng)對(duì)背側(cè)發(fā)射區(qū)123的穿通。例如，緩沖層126中的最大摻雜物濃度是漂移層123中的最大摻雜物濃度的至少2倍。
[0123]緩沖層126可以根據(jù)上文參考圖1B所說(shuō)明的原理外延生長(zhǎng)出。緩沖區(qū)126中的摻雜物濃度走向Q的示例(如圖3A-3D示意性所示)的上述說(shuō)明同樣適用于圖4A和4B所示的半導(dǎo)體裝置I的實(shí)施例。例如，緩沖層126包括沿著豎直方向Z的摻雜物濃度走向Q，在該摻雜物濃度走向Q中，摻雜物濃度以至少2的倍數(shù)變化(即增大至至少2倍或至少減小至二分之一)。在另一實(shí)施例中，緩沖層126中的豎直摻雜物濃度走向Q包括梯狀區(qū)段、框形區(qū)段、大致線性區(qū)段、和多個(gè)局部最大值中的至少一種(參見(jiàn)圖3A-3D)。
[0124]圖4B示出半導(dǎo)體裝置I的一實(shí)施例，該半導(dǎo)體裝置I包括多個(gè)位于背側(cè)發(fā)射層125內(nèi)的島區(qū)125-1。島區(qū)125-1可包括導(dǎo)電類型與外延生長(zhǎng)出的發(fā)射層125中所存在的摻雜物的導(dǎo)電類型互補(bǔ)的摻雜物。例如，在背側(cè)發(fā)射層125的水平截面中，島區(qū)125-1可以具有方形、矩形、帶形、或別的形狀。例如，半導(dǎo)體裝置I為PIN 二極管，并且位于背側(cè)發(fā)射層125內(nèi)的多個(gè)P摻雜型島區(qū)125-1布置并設(shè)置成能夠在二極管關(guān)斷期間注入空穴，從而抵抗反向恢復(fù)電流過(guò)早或過(guò)于突然的中斷。島區(qū)125-1例如可以根據(jù)步驟21-2至21-6而形成，如上文參考圖1E所說(shuō)明的。在一變型例中，島區(qū)125-1可以在豎直方向Z上延伸穿過(guò)整個(gè)背側(cè)發(fā)射層125從而與背側(cè)122和緩沖層126接觸。例如，在逆導(dǎo)IGBT中，η摻雜型島區(qū)125-1可以與緩沖層126接觸并且可以與布置在背側(cè)122上的背側(cè)金屬化部接觸，從而用作逆導(dǎo)IGBTl的η型短路區(qū)域。
[0125]替代地或附加地，這樣的島區(qū)可以實(shí)施在緩沖層126中，也如圖4Β所示。例如，島區(qū)可以是浮在二極管的或IGBT的η摻雜型緩沖層126中的ρ摻雜型島區(qū)126-1。緩沖層126中的島區(qū)126-1例如可以包括第一導(dǎo)電類型的摻雜物。例如，在緩沖層126的水平截面中，島區(qū)
126-1可以具有方形、矩形、帶形或別的形狀。例如，半導(dǎo)體裝置I是PIN二極管或IGBT，并且位于緩沖層126內(nèi)的多個(gè)ρ摻雜型島區(qū)126-1可以布置并設(shè)置成能夠在半導(dǎo)體裝置I的關(guān)斷期間注入空穴，從而抵抗反向恢復(fù)電流過(guò)早或過(guò)于突然的中斷。島區(qū)126-1例如可以根據(jù)步驟22-2至22-6而形成，如上文參考圖1F所說(shuō)明的。
[0126]上文描述的實(shí)施例包括下述認(rèn)識(shí):功率半導(dǎo)體裝置、比如二極管、IGBT和MOSFET的顯著柔和的關(guān)斷特性在一些場(chǎng)合是被期待的。同時(shí)，對(duì)于高耐用性和低開(kāi)關(guān)耗損的需求需要被考慮，例如，對(duì)于以較高的開(kāi)關(guān)頻率操作的硬開(kāi)關(guān)應(yīng)用，需要考慮高耐用性和低開(kāi)關(guān)耗損。
[0127]根據(jù)一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例，建議通過(guò)外延生長(zhǎng)形成這樣的功率半導(dǎo)體裝置的背側(cè)發(fā)射極和漂移層，其中，漂移層內(nèi)的摻雜物濃度豎直走向具有限定的摻雜物濃度的變化。摻雜物濃度走向例如包括靠近漂移區(qū)的中心的最大值，由此實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體裝置的顯著柔和的開(kāi)關(guān)特性。
[0128]根據(jù)一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例，還建議在緩沖層的頂部上外延生長(zhǎng)出漂移層之前在背側(cè)發(fā)射層的頂部上外延生長(zhǎng)出緩沖層。外延生長(zhǎng)出緩沖層可包括形成這樣的摻雜物濃度豎直走向，該豎直摻雜物濃度走向具有限定的摻雜物濃度的變化。例如，緩沖層中的摻雜物濃度走向包括梯狀區(qū)段、框形區(qū)段、大致線性區(qū)段和多個(gè)局部最大值中的至少一種。根據(jù)一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例，可以采用這種方式在緩沖層中形成多種限定的摻雜物濃度走向，由此允許例如在柔和性、開(kāi)關(guān)耗損以及電壓截止能力方面優(yōu)化半導(dǎo)體裝置。
[0129]根據(jù)一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例，在漂移層和/或緩沖層內(nèi)形成摻雜物濃度走向可以通過(guò)在外延生長(zhǎng)期間以隨時(shí)間變化的方式混入摻雜物來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而得到相對(duì)于例如摻雜物植入相對(duì)更精確且可再現(xiàn)的摻雜物濃度走向。此外，通過(guò)在漂移層和/或緩沖層中形成適當(dāng)?shù)膿诫s物濃度豎直走向，可以在操作中減小半導(dǎo)體裝置的前側(cè)處和背側(cè)處的電場(chǎng)。由此，半導(dǎo)體裝置的耐用性可以被顯著地改善。
[0130]通過(guò)外延生長(zhǎng)出各半導(dǎo)體層來(lái)制造半導(dǎo)體裝置的功能區(qū)中的一些或全部可以具有下述方面的另外的優(yōu)點(diǎn):例如，使處理得到的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體的總厚度的變化減小，增加了處理的靈活性和兼容性(例如在襯底材料和晶片直徑的選擇上)，并且減小了處理成本。
[0131]另外的實(shí)施例的特征在各從屬權(quán)利要求中限定。另外的實(shí)施例的特征和上文說(shuō)明的實(shí)施例的特征可以彼此組合以形成附加的實(shí)施例，只要這些特征沒(méi)有明確彼此替代地描述。
[0132]在上文中，涉及制造半導(dǎo)體裝置的方法的實(shí)施例以及涉及半導(dǎo)體裝置的實(shí)施例被予以說(shuō)明。例如，這些半導(dǎo)體布置結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體裝置是基于硅(Si)的。由此，單晶半導(dǎo)體區(qū)或?qū)?、例如示例性?shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體12和半導(dǎo)體區(qū)123-127通常為單晶Si區(qū)或Si層。
[0133]然而，應(yīng)當(dāng)理解的是:半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體12和半導(dǎo)體區(qū)123至127可以由任何適于制造半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體材料制成。這樣的材料的示例包括但不局限于:元素半導(dǎo)體材料，比如娃(Si)或鍺(Ge); IV族化合物半導(dǎo)體材料，比如碳化娃(SiC)或鍺化娃(SiGe);二元、三元或四元的II1-V半導(dǎo)體材料，比如氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)、磷化銦(InP)、磷化銦鎵(InGaPa)、氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化鋁銦(Al InN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化鋁鎵銦(AlGaInN)或磷化砷化銦鎵(InGaAsP);以及二元或三元的I1-VI半導(dǎo)體材料，比如碲化鎘(CdTe)和碲化汞鎘(HgCdTe)等。上述半導(dǎo)體材料也稱之為“同質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料”。當(dāng)將兩種不同的半導(dǎo)體材料組合在一起時(shí)，形成了異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料。異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料的示例包括但不局限于:氮化鋁鎵(AlGaN)-氮化鋁鎵銦(AlGaInN)，氮化銦鎵(InGaN)-氮化鋁鎵銦(AlGaInN)，氮化銦鎵(InGaN)-氮化鎵(GaN)，氮化鋁鎵(AlGaN)-氮化鎵(GaN)，氮化銦鎵(InGaN)-氮化招鎵(AlGaN)，娃-碳化娃(SixC1-χ)和娃-SiGe異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料。對(duì)于功率半導(dǎo)體裝置應(yīng)用，目前主要應(yīng)用S1、SiC、GaAs和GaN材料。
[0134]空間本地術(shù)語(yǔ)比如“下”、“下方”、“下部”、“上”、“上部”等被使用以便于說(shuō)明一個(gè)本地元件地方相對(duì)于另一本地元件。這些術(shù)語(yǔ)旨在除了與圖中示出的那些定向不同的定向之外，涵蓋各裝置不同的定向。此外，術(shù)語(yǔ)比如“第一”、“第二”等也用來(lái)說(shuō)明各種元件、區(qū)域、區(qū)段等并且也沒(méi)有旨在進(jìn)行限定。在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，類似的術(shù)語(yǔ)指代類似的部件。
[0135]如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“具有”、“包含”、“包括有”、“包括”、“呈現(xiàn)”等屬于表明所提及的元件或特征的存在而沒(méi)有排除其它元件或特征的開(kāi)放性術(shù)語(yǔ)。除非上下文另有說(shuō)明，否則詞語(yǔ)“一”、“一個(gè)”和“所述”旨在包括多個(gè)以及單個(gè)。
[0136]對(duì)于認(rèn)識(shí)到變化范圍和應(yīng)用，還應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明沒(méi)有被前述說(shuō)明所限定，也沒(méi)有被附圖限定。而是，本發(fā)明僅僅由下述權(quán)利要求和它們的等價(jià)物所限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制造半導(dǎo)體裝置(I)的方法(2)，所述方法(2)包括: -提供(20)具有一表面(40)的半導(dǎo)體襯底(4); -在所述表面(40)的頂部上沿著垂直于所述表面(40)的豎直方向(Z)外延生長(zhǎng)出(21)背側(cè)發(fā)射層(125)，其中，所述背側(cè)發(fā)射層(125)具有第一導(dǎo)電類型的摻雜物或與所述第一導(dǎo)電類型互補(bǔ)的第二導(dǎo)電類型的摻雜物； -在所述背側(cè)發(fā)射層(125)上方沿著所述豎直方向(Z)外延生長(zhǎng)出(23)漂移層(123)，所述漂移層(123)具有所述第一導(dǎo)電類型的摻雜物，其中，所述背側(cè)發(fā)射層(125)的摻雜物濃度高于所述漂移層(123)的摻雜物濃度;并且 -在所述漂移層(123)內(nèi)或在所述漂移層(123)的頂部上形成(24)體區(qū)域(124)，所述體區(qū)域(124)具有所述第二導(dǎo)電類型的摻雜物，所述體區(qū)域(124)與所述漂移層(123)之間的過(guò)渡形成PN結(jié)(Zpn); 其中，外延生長(zhǎng)出(23)所述漂移層(123)包括:在所述漂移層(123)內(nèi)形成所述第一導(dǎo)電類型的摻雜物沿著所述豎直方向(Z)的摻雜物濃度走向(P)，所述摻雜物濃度走向(P)為所述第一導(dǎo)電類型的摻雜物的濃度沿著所述豎直方向(Z)的變化。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法(2)，其特征在于，所述漂移區(qū)(123)中的所述摻雜物濃度走向(P)的最大值是所述PN結(jié)(Zpn)處的所述第一導(dǎo)電類型的摻雜物的濃度的至少2倍。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法(2)，其特征在于，所述方法(2)還包括:在緩沖層(126)的頂部上外延生長(zhǎng)出(23)所述漂移層之前，在所述背側(cè)發(fā)射層(125)的頂部上沿著所述豎直方向(Z)外延生長(zhǎng)出(22)所述緩沖層(126)，所述緩沖層(126)具有摻雜物濃度高于所述漂移層(123)的摻雜物濃度的所述第一導(dǎo)電類型的摻雜物。4.一種制造半導(dǎo)體裝置(I)的方法，所述方法包括: -提供(20)具有一表面(40)的半導(dǎo)體襯底(4); -在所述表面(40)的頂部上沿著垂直于所述表面(40)的豎直方向(Z)外延生長(zhǎng)出(21)背側(cè)發(fā)射層(125)，其中，所述背側(cè)發(fā)射層(125)具有第一導(dǎo)電類型的摻雜物或與所述第一導(dǎo)電類型互補(bǔ)的第二導(dǎo)電類型的摻雜物； -在所述背側(cè)發(fā)射層(125)的頂部上沿著所述豎直方向(Z)外延生長(zhǎng)出(22)緩沖層(126)，所述緩沖層(126)具有所述第一導(dǎo)電類型的摻雜物； -在所述緩沖層(126)的頂部上沿著所述豎直方向(Z)外延生長(zhǎng)出(23)漂移層(123)，所述漂移層(123)具有所述第一導(dǎo)電類型的摻雜物，其中，所述背側(cè)發(fā)射層(125)的摻雜物濃度和所述緩沖層(126)的摻雜物濃度中的每一個(gè)均高于所述漂移層(123)的摻雜物濃度;并且 -在所述漂移層(123)內(nèi)或在所述漂移層(123)的頂部上形成(24)體區(qū)域(124)，所述體區(qū)域(124)具有所述第二導(dǎo)電類型的摻雜物，所述體區(qū)域(124)與所述漂移層(123)之間的過(guò)渡形成PN結(jié)(Zpn); 其中，外延生長(zhǎng)出(22)所述緩沖層(126)包括:在所述緩沖層(126)內(nèi)形成所述第一導(dǎo)電類型的摻雜物沿著所述豎直方向(Z)的摻雜物濃度走向(Q)，所述摻雜物濃度走向(Q)為所述第一導(dǎo)電類型的摻雜物的濃度沿著所述豎直方向(Z)的變化。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法(2)，其特征在于，所述緩沖層(126)中的所述摻雜物濃度走向(Q)呈現(xiàn)出:摻雜物濃度沿著所述豎直方向(Z)梯狀增大和梯狀減小中的至少一種。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法(2)，其特征在于，所述緩沖層(126)中的所述摻雜物濃度走向(Q)包括至少一個(gè)框形區(qū)段(B)，其中，所述至少一個(gè)框形區(qū)段(B)的第一側(cè)向邊緣(El)包括摻雜物濃度沿著所述豎直方向(Z)的梯狀增大，并且，所述框形區(qū)段的第二側(cè)向邊緣(E2)包括摻雜物濃度沿著所述豎直方向(Z)的梯狀減小。7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法(2)，其特征在于，在所述摻雜物濃度走向(Q)的至少一個(gè)梯狀增大和/或至少一個(gè)梯狀減小處，摻雜物濃度在Iym的距離上、沿著所述豎直方向(Z)以至少2倍的倍數(shù)變化。8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中任一項(xiàng)所述的方法(2)，其特征在于，所述緩沖層(126)中的所述摻雜物濃度走向(Q)包括至少一個(gè)線性區(qū)段，所述至少一個(gè)線性區(qū)段呈現(xiàn)出:所述摻雜物濃度在所述緩沖層(126)沿著所述豎直方向(Z)的總延度的至少10%的距離上、沿著所述豎直方向(Z)線性增大和線性減小中的至少一種。9.根據(jù)權(quán)利要求4至8中任一項(xiàng)所述的方法(2)，其特征在于，所述緩沖層(126)中的所述摻雜物濃度走向(Q)具有多個(gè)局部最大值(411，412，413)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法(2)，其特征在于，所述緩沖層(126)中的所述摻雜物濃度走向(Q)具有至少一個(gè)局部最小值(421)，所述至少一個(gè)局部最小值(421)位于所述多個(gè)局部最大值中的兩個(gè)相鄰的局部最大值(411，412)之間，并且，所述相鄰的局部最大值中的每個(gè)的摻雜物濃度是所述局部最小值(421)處的摻雜物濃度的至少2倍。11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法(2)，其特征在于，通過(guò)沿著所述豎直方向(Z)外延生長(zhǎng)出(22，23)半導(dǎo)體層(123，126)而形成摻雜物濃度走向(P，Q)包括:以隨時(shí)間變化的方式混入摻雜物。12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法(2)，其特征在于，形成(24)所述體區(qū)域(124)包括:在所述漂移層(123)的頂部上沿著所述豎直方向(Z)外延生長(zhǎng)出(24)所述體區(qū)域(124)。13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法(2)，其特征在于，所述方法(2)還包括下述步驟中的至少一個(gè): -在于蓋層(127)的頂部上外延生長(zhǎng)出(22，23，24)后續(xù)的半導(dǎo)體層(123，124，126)之前，在外延生長(zhǎng)出(21，22，23，24)的半導(dǎo)體層(123，124，125，126)中的至少一個(gè)的頂部上外延生長(zhǎng)出(21-1)基本上非摻雜的或低摻雜的所述蓋層(127)，并且 -在一時(shí)間點(diǎn)中斷所述半導(dǎo)體層(123，124，125，126)中的至少一個(gè)的外延生長(zhǎng)(21，22，23，24)，并且在繼續(xù)該半導(dǎo)體層(123，124，125，126)的外延生長(zhǎng)(21，22，23，24)之前，在該半導(dǎo)體層(123，124，125，126)的在所述時(shí)間點(diǎn)之前已經(jīng)生長(zhǎng)出的部分的頂部上外延生長(zhǎng)出(21-1)基本上非摻雜的或低摻雜的蓋層(127)。14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法(2)，其特征在于，所述方法(2)還包括:在所述背側(cè)發(fā)射層(125)的頂部上外延生長(zhǎng)出(22，23)后續(xù)的半導(dǎo)體層(123，126)之前，在所述背側(cè)發(fā)射層(125)中植入摻雜物，其中，所述背側(cè)發(fā)射層(125)的摻雜物濃度的橫向變化是通過(guò)至少一個(gè)掩模式植入過(guò)程實(shí)現(xiàn)的。15.根據(jù)權(quán)利要求3至14中任一項(xiàng)所述的方法(2)，其特征在于，所述方法(2)還包括:在所述緩沖層(126)的頂部上外延生長(zhǎng)出(23)所述漂移層(123)之前，在所述緩沖層(126)中植入摻雜物，其中，所述緩沖層(126)的摻雜物濃度的橫向變化是通過(guò)至少一個(gè)掩模式植入過(guò)程實(shí)現(xiàn)的。16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法(2)，其特征在于，外延生長(zhǎng)出(21)所述背側(cè)發(fā)射層(125)包括: -在一時(shí)間點(diǎn)中斷(21-2)所述背側(cè)發(fā)射層(125)的外延生長(zhǎng)； -在所述背側(cè)發(fā)射層(125)的在該時(shí)間點(diǎn)之前已經(jīng)生長(zhǎng)出的部分的頂部上形成(21-3)掩模(150);并且 -通過(guò)植入導(dǎo)電類型與外延生長(zhǎng)出的背側(cè)發(fā)射層(125)中所存在的摻雜物的導(dǎo)電類型互補(bǔ)的摻雜物而在所述背側(cè)發(fā)射層(125)中形成(21-4)多個(gè)島區(qū)(125-1)。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法(2)，其特征在于，所述島區(qū)(125-1)在所述豎直方向(Z)上延伸穿過(guò)整個(gè)背側(cè)發(fā)射層(125)，從而能夠與半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體(12)的背側(cè)(122)接觸。18.根據(jù)權(quán)利要求3至17中任一項(xiàng)所述的方法(2)，其特征在于，外延生長(zhǎng)出(22)所述緩沖層(126)包括: -在一時(shí)間點(diǎn)中斷(22-2)所述緩沖層(126)的外延生長(zhǎng)； -在所述緩沖層(126)的該時(shí)間點(diǎn)之前已經(jīng)生長(zhǎng)出的部分的頂部上形成(22-3)掩模(151);并且 -通過(guò)植入所述第二導(dǎo)電類型的摻雜物而在所述緩沖層(126)內(nèi)形成(21-4)多個(gè)島區(qū)(126-1)019.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法(2)，其特征在于，所述方法(2)還包括去除(25)半導(dǎo)體襯底(4)，從而至少部分地暴露半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體(12)的背側(cè)(122)，并且所述方法(2)在去除(25)所述半導(dǎo)體襯底(4)之后還包括下述步驟中的至少一個(gè): -從所述背側(cè)(122)在所述背側(cè)發(fā)射層(125)中植入(26)摻雜物，并且 -在所述背側(cè)發(fā)射區(qū)(125)中形成(26)破壞區(qū)(125-3)，其中，所述破壞區(qū)(125-3)的導(dǎo)電性低于所述背側(cè)發(fā)射區(qū)(125)的位于所述破壞區(qū)(125-3)之外的區(qū)段的導(dǎo)電性。20.—種半導(dǎo)體裝置(I)，所述半導(dǎo)體裝置(I)包括具有前側(cè)(121)和背側(cè)(122)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體(12)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體(12)在從所述背側(cè)(I 21)指向所述前側(cè)(122)的豎直方向(Z)上延伸并且包括: -外延生長(zhǎng)出的漂移層(123)，所述外延生長(zhǎng)出的漂移層(123)具有第一導(dǎo)電類型的摻雜物； -體區(qū)域(124)，所述體區(qū)域(124)布置在所述漂移層(123)內(nèi)或所述漂移層(123)的頂部上并且具有與所述第一導(dǎo)電類型互補(bǔ)的第二導(dǎo)電類型的摻雜物，所述體區(qū)域(124)與所述漂移層(123)之間的過(guò)渡形成PN結(jié)(Zpn);以及 -外延生長(zhǎng)出的背側(cè)發(fā)射層(125)，所述外延生長(zhǎng)出的背側(cè)發(fā)射層(125)布置在所述漂移層(123)與所述背側(cè)(122)之間，所述背側(cè)發(fā)射層(125)具有所述第一導(dǎo)電類型或所述第二導(dǎo)電類型的摻雜物并且它的摻雜物濃度高于所述漂移層(123)的摻雜物濃度。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體裝置(I)，其特征在于，所述漂移層(123)中的摻雜物濃度走向(Q)的最大值(400)是所述PN結(jié)(Zpn)處的所述第一導(dǎo)電類型的摻雜物的濃度的至少2倍。22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的半導(dǎo)體裝置(I)，其特征在于，所述半導(dǎo)體裝置(I)還包括外延生長(zhǎng)出的與所述漂移層(123)接觸的緩沖層(126)，所述緩沖層(126)布置在所述漂移層(123)與所述背側(cè)發(fā)射層(125)之間并且具有摻雜物濃度高于所述漂移層(123)的摻雜物濃度的所述第一導(dǎo)電類型的摻雜物。23.根據(jù)權(quán)利要求20至22中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置(I)，其特征在于，在所述緩沖層(126)中，沿著所述豎直方向(Z)的摻雜物濃度走向(Q)中的摻雜物濃度以至少2倍的倍數(shù)變化。24.根據(jù)權(quán)利要求20至23中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置(I)，其特征在于，在所述緩沖層(126)中，沿著所述豎直方向(Z)的摻雜物濃度走向(Q)包括梯狀區(qū)段、框形區(qū)段、大致線性區(qū)段和多個(gè)局部最大值中的至少一種。25.根據(jù)權(quán)利要求20至24中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置(I)，其特征在于，所述體區(qū)域(124)包括外延生長(zhǎng)出的半導(dǎo)體層。
【文檔編號(hào)】H01L29/861GK106098553SQ201610247808
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年4月20日 公開(kāi)號(hào)201610247808.9, CN 106098553 A, CN 106098553A, CN 201610247808, CN-A-106098553, CN106098553 A, CN106098553A, CN201610247808, CN201610247808.9
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