專利名稱：半導(dǎo)體模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率電子設(shè)備的領(lǐng)域，并且更加具體地涉及根據(jù)權(quán)利要求1引言的用 于制造可控穿通(punch-through)半導(dǎo)體器件的方法以及涉及根據(jù)權(quán)利要求15引言的可 控穿通半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
在US 6，482，681 Bl中描述了穿通(PT)絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。這樣的 PT-IGBT也在圖1中示意地示出。該器件通過使用η摻雜晶圓制造，用于在發(fā)射極側(cè)31(也 稱為陰極側(cè))上制造層的所有過程在η摻雜晶圓頂部完成，即制造發(fā)射極側(cè)31上的所有結(jié) 和金屬化。然后，晶圓減薄并且在晶圓的集電極側(cè)21 (也稱為陽極側(cè))上注入氫離子用于 形成η+摻雜緩沖層15。然后注入ρ型粒子用于形成集電極層6。晶圓然后以300至400°C 退火以便激活氫離子而不損傷在發(fā)射極側(cè)31上的結(jié)構(gòu)。緩沖層15也可以通過多次逐步更 淺和逐步更高的總劑量的氫注入形成以便形成一個具有向集電極漸增的摻雜濃度和靠近 集電極的峰值劑量濃度的緩沖層15。由于在緩沖層15中連續(xù)升高的摻雜濃度，在器件的運(yùn) 行期間電場的減小在層內(nèi)增加。從而，在阻斷(blocking)的情況下，緩沖層15用于在集電 極前突然使電場減速(在圖1中由虛線示出)從而使它不接近所述集電極，因為如果電場 到達(dá)集電極可以毀壞半導(dǎo)體元件。DE 198 29 614公開基于PT型(其使制造相對薄的半導(dǎo)體元件而不必采用外延方 法成為可能)的軟穿通功率半導(dǎo)體元件的制造方法。為了該目的，具有比電氣上必需的更 大的厚度的緩沖層引入輕摻雜晶圓，然后執(zhí)行用于表現(xiàn)半導(dǎo)體元件的陰極圖案化表面的工 藝步驟并且然后僅緩沖層的厚度通過磨削或拋光降到電氣要求的尺寸。從而，在相對厚的 晶圓上執(zhí)行陰極工藝步驟是可能的，由此降低破壞(breaking)風(fēng)險。然而，由于晶圓隨后 減薄，可以制造具有期望的小厚度的半導(dǎo)體元件。完成的半導(dǎo)體元件的最小厚度不再受到 對于它的起始材料可以獲得的最小厚度限制。此外，有利的是殘留停止層的摻雜是相對低 的，使得發(fā)射極效率可以通過集電極的摻雜設(shè)置。JP 2004 193212涉及具有兩個緩沖層(它們由具有與基極層相同的摻雜密度的 層分開)的PT-IGBT。較深的緩沖層具有比淺的緩沖層低的峰值摻雜濃度。這樣的器件具 有高的漏電流和低的穿透(breakthrough)電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供用于制造具有提高的電性能的軟可控穿通半導(dǎo)體器件的方 法，該器件盡可能薄并且易于制造。該目標(biāo)通過根據(jù)權(quán)利要求1的用于制造半導(dǎo)體模塊的方法和根據(jù)權(quán)利要求15的 器件實現(xiàn)。利用發(fā)明性方法，制造包括不同導(dǎo)電類型的層并且具有在集電極側(cè)上的集電極和 在位于集電極側(cè)相對側(cè)的發(fā)射極側(cè)上的發(fā)射極的具有四層結(jié)構(gòu)的可控穿通半導(dǎo)體器件。用于制造該半導(dǎo)體器件的步驟按下列順序執(zhí)行-在第一導(dǎo)電類型的晶圓上，執(zhí)行用于制造半導(dǎo)體器件的發(fā)射極側(cè)上的層的步驟， 該晶圓包括第一側(cè)(其是完成的半導(dǎo)體器件中的發(fā)射極側(cè))和位于第一側(cè)相對側(cè)的第二側(cè)，-然后在第二側(cè)上減薄晶圓，-然后通過第一導(dǎo)電類型的粒子的注入或沉積而在晶圓的第二側(cè)上向晶圓施加第 一導(dǎo)電類型的粒子，該粒子形成完成的半導(dǎo)體器件中的第一緩沖層，該第一緩沖層在第一 深度中具有第一峰值摻雜濃度，該第一峰值摻雜濃度高于晶圓的摻雜，-然后通過注入或沉積而在晶圓的第二側(cè)上向晶圓施加第二導(dǎo)電類型的粒子，該 粒子在完成的半導(dǎo)體器件中形成集電極層，以及-然后發(fā)射極金屬化在第二側(cè)上形成。在任何階段通過粒子的注入在晶圓的第二側(cè)上向晶圓施加第一導(dǎo)電類型的粒子， 該粒子在完成的半導(dǎo)體器件中形成第二緩沖層。該第二緩沖層在第二深度中具有第二峰值 摻雜濃度，其低于第一緩沖層的第一峰值摻雜濃度并且其高于晶圓的摻雜。在第二緩沖層的第二深度和第一緩沖層的第一深度之間產(chǎn)生具有最小摻雜濃度 的第三緩沖層，該最小摻雜濃度高于晶圓的摻雜并且低于第二和第一緩沖層的第二和第一 峰值摻雜濃度。第三緩沖層的最小摻雜濃度限定為第三緩沖層的最低摻雜濃度點，即第一 和第二緩沖層之間的最低摻雜濃度點。此外，在施加用于第一緩沖層、第二緩沖層和/或集電極層的粒子到晶圓之后的 任何階段，執(zhí)行用于形成在完成的半導(dǎo)體器件中的第一緩沖層、第二緩沖層和/或集電極 層的至少一個晶圓熱處理。在發(fā)明性半導(dǎo)體器件中，電場在第二緩沖層中停止。在第三緩沖層中，器件的雙極 晶體管電流增益(其限定為集電極和基極電流的比)減小。第一緩沖層進(jìn)一步減小雙極電 流增益并且使器件對第二緩沖層的深度的變化不敏感，通過具有對于第二緩沖層的位置較 不敏感的器件，這樣的器件的制造簡化并且器件的開關(guān)性能和電性能提高。此外，通過具有 本發(fā)明性的三個緩沖層結(jié)構(gòu)，緩沖層可以制造得更薄，產(chǎn)生比現(xiàn)有技術(shù)器件低得多的損耗。本發(fā)明性主旨的另外的優(yōu)選實施例在附上的權(quán)利要求中公開。


本發(fā)明的主旨將在下列正文中參照附圖更詳細(xì)地說明，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的用于典型現(xiàn)有技術(shù)穿通半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體模塊的摻雜 輪廓；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的用于半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體模塊的摻雜輪廓；圖3更詳細(xì)地示意地示出圖2的摻雜輪廓；以及圖4示出關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體模塊的橫截面視圖。在附圖中使用的標(biāo)號和它們的含義在標(biāo)號列表中總結(jié)。一般，相似或相似功能的 部件給予相同的標(biāo)號。描述的實施例意為示例并且不應(yīng)限制本發(fā)明。
具體實施例方式如在圖4中示出的，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體模塊是具有四層結(jié)構(gòu)的可控穿通半導(dǎo)體器件1 (典型地IGBT)，其具有在集電極側(cè)21上的集電極2和在發(fā)射極側(cè)31 (其位于集電 極側(cè)21的相對側(cè))上的發(fā)射極3?；鶚O層4位于發(fā)射極3和集電極2之間。第二緩沖層8 位于集電極側(cè)21上且在基極層4和集電極2之間。該緩沖層8在第二深度81中具有第二 峰值摻雜濃度82，其高于基極層4。在第二緩沖層8中，電場在器件1的運(yùn)行期間被停止。第一緩沖層5位于第二緩沖層8和集電極2之間。如在圖3中示意地示出的，該 第一緩沖層5在第一深度51 (該深度小于第二深度81)中具有第一峰值摻雜濃度52，其高 于第二緩沖層8的第二峰值摻雜濃度82。第一和第二緩沖層5，8采用這樣的方式形成使得 第三緩沖層9在第二深度81和第一深度51之間形成，具有低于第一和第二緩沖層的第一 和第二峰值摻雜濃度51、81的摻雜濃度。第三緩沖層9具有最小摻雜濃度92，其高于晶圓摻雜，優(yōu)選地至少IX IO13CnT3，特 別地2X 1014cnT3，并且特別地最小摻雜濃度92在從5X IO14CnT3到7X IO14CnT3的范圍中。第 一緩沖層5的第一峰值摻雜濃度52位于0至2 μ m、特別地0. 8至1. 2 μ m和特別地0. 9到 1. Iym之間的第一深度51中。第二緩沖層8的第二峰值摻雜濃度82位于3至10 μ m、特 別地5至8 μ m之間的第二深度81中。第二深度81和第一深度51 (第二和第一緩沖層的 第二和第一峰值摻雜濃度的深度81，51)之間的距離91在1 μ m和10 μ m并且特別地4 μ m 和7μπι之間的范圍中。為了制造本發(fā)明性的可控穿通半導(dǎo)體器件1，用于制造半導(dǎo)體器件的步驟按下列 順序執(zhí)行-在(η)摻雜晶圓(其包括第一側(cè)(其是完成的半導(dǎo)體器件1中的發(fā)射極側(cè)31) 和位于第一側(cè)相對側(cè)的第二側(cè))上，執(zhí)行用于制造半導(dǎo)體器件1的發(fā)射極側(cè)31上的層的步 驟。這樣的層典型地是P摻雜溝道區(qū)10，其圍繞η摻雜源區(qū)11。這些區(qū)10，11與發(fā)射極電 極12電接觸。柵電極13在晶圓的頂部上制造，其通過絕緣層14與這些層電絕緣。在發(fā)射 極側(cè)31上執(zhí)行這樣的步驟之后-在晶圓的第二側(cè)(其是完成的半導(dǎo)體器件1中的集電極側(cè)21)上減薄晶圓，特別 在制造期間將它減薄到最小晶圓厚度；-然后η型粒子在晶圓的第二側(cè)上注入或沉積在晶圓上。這些粒子將形成完成的 半導(dǎo)體器件1中的第一緩沖層5。該第一緩沖層5在第一深度51具有第一峰值摻雜濃度 52，該第一峰值摻雜濃度52高于晶圓的摻雜；-然后ρ型粒子在集電極側(cè)21上注入或沉積到晶圓上，該粒子形成完成的半導(dǎo)體 器件1中的集電極層6;以及-然后集電極金屬化7在第二側(cè)上形成。-在任何階段η型粒子在集電極側(cè)21上注入或沉積在晶圓上，該粒子形成完成的 半導(dǎo)體器件1中的第二緩沖層8。第二緩沖層8在第二深度81 (該深度大于第一深度51) 中具有第二峰值摻雜濃度82，其低于第一緩沖層5的第一峰值摻雜濃度52并且其高于晶圓 的摻雜。第二緩沖層8設(shè)置在這樣的深度81中并且包括這樣的摻雜使得電場可以在完成 的半導(dǎo)體器件的運(yùn)行期間被停止。通過引入第二緩沖層8，在第二緩沖層8的第二深度81 和第一緩沖層5的第一深度51之間設(shè)置有第三緩沖層9。該第三緩沖層9具有最小摻雜濃 度92，其低于第一和第二緩沖層5，8的第一和第二峰值摻雜濃度51，81。-在施加用于第一緩沖層5、第二緩沖層8和/或集電極層6的粒子到晶圓之后的任何階段，執(zhí)行用于完成第一緩沖層5、第二緩沖層8和/或集電極層6的至少一個晶圓熱處理。在完成的半導(dǎo)體器件1中的第二緩沖層8的第二峰值摻雜濃度82位于3至10 μ m 之間并且特別地5至8μπι之間的第二深度81中。第一緩沖層5的第一峰值摻雜濃度的第 一深度51和第二深度81之間的距離91在1 μ m和10 μ m并且特別地在4 μ m和7 μ m之間 的范圍中。在優(yōu)選的實施例中，用于第一緩沖層5、第二緩沖層8或集電極層6中的任意層或 用于兩個或甚至所有層一起的熱處理在350到550°C之間并且優(yōu)選地400°C到500°C之間的 范圍中的溫度執(zhí)行。這意味著熱處理可以一層接一層地進(jìn)行或熱處理對兩個或所有層同時 進(jìn)行。用于形成第一緩沖層5的粒子以在50keV到600keV之間的范圍中的能量注入。這 些粒子采用IX IO12CnT2到IX IO16CnT2之間的劑量范圍施加。優(yōu)選地，磷、砷或銻用作用于形 成第一緩沖層5的粒子。在另一個優(yōu)選實施例中，用于形成第一緩沖層5的粒子通過熱處 理驅(qū)動進(jìn)入晶圓達(dá)到0. 5到5 μ m的深度和/或粒子具有5 X IO15CnT3到1 X 1017cm_3、特別地 1 X IO16CnT3到5X IO16CnT3的最大摻雜水平。在完成的半導(dǎo)體器件中的第一緩沖層5的第一 峰值摻雜濃度52位于0至2 μ m之間、特別地0. 8至1. 2 μ m以及特別地0. 9至1. 1 μ m之 間的第一深度51中。在另一個優(yōu)選實施例中，用于形成第一緩沖層5的粒子通過沉積非晶硅層而施加 到晶圓的第二側(cè)。該硅層優(yōu)選地具有在0. 5 μ m到10 μ m之間的范圍中的深度和/或高于 IXlO15cnT3的摻雜濃度。在另一個優(yōu)選實施例中，注入用于形成集電極層6的粒子具有IXlO13cnT3到 IX IO16CnT3的最大摻雜水平。優(yōu)選地，使用硼粒子。這些粒子可以通過像低溫激活或激光 退火的熱處理激活。備選地，通過從硅源(其預(yù)先摻雜有硼)沉積非晶硅層而向晶圓的第二側(cè)施加 用于形成集電極層6的粒子。硅層具有在5nm到Ιμπι之間的范圍中的深度和/或高于 IXlO15Cm-3的摻雜濃度。使用沉積層6的方法具有以下優(yōu)勢該粒子不穿入用于第一緩沖 層5的粒子所在的區(qū)域，使得保持第一緩沖層5的完整厚度。在另外的優(yōu)選的實施例中，用于形成第二緩沖層8的粒子是質(zhì)子，其特別地采用 在IX IO12CnT2到IX IO15CnT2之間的劑量范圍和/或在200keV到IOOOkeV之間的范圍中的 能量來注入。用于形成第二緩沖層8的粒子通過熱處理而被驅(qū)動到晶圓中達(dá)到2到15 μ m、 特別地2 μ m至Ij 8 μ m以及特別地2 μ m至Ij 5 μ m的深度。粒子具有1 X IO15CnT3到5 X IO16CnT3 以及特別地5X IO15CnT3到5X IO16CnT3的最大摻雜水平。優(yōu)選地，氦、氘、磷、砷或銻用作用 于形成第二緩沖層8的粒子。粒子以大于IMeV的能量注入。使用磷是有利的，因為磷具有 比得上的小的粒子尺寸使得粒子可以深深地穿入晶圓中。此外，具有不僅單電荷而且雙電 荷、三電荷或甚至更大量的電荷的磷是可能的，其使獲得位于更深的層是可能的。當(dāng)對晶圓 施加磷時也沒有特殊的必需預(yù)防措施。因為第一和第二緩沖層5，8都可以用磷制成，僅需 要一種粒子材料，從而簡化器件的制造。圖8示出通過沿圖4中的線A-A切割的基極層4和緩沖層8，9，5的摻雜濃度。在 圖8中的第三緩沖層9的摻雜濃度92的最小值通過用于第一和第二緩沖層8和5的η型物種(species)的注入然后低溫?zé)嵬嘶?300-550) °C而獲得。在5 X IO14CnT3的第三緩沖層 9中的最低摻雜濃度點92由于如在圖8中示出的第一和第二緩沖層8和5的η型摻雜的重 疊而得到。圖5示出進(jìn)行比較的具有第一緩沖和第二緩沖的半導(dǎo)體器件。在該圖中示出了第 三緩沖層的最小摻雜濃度的影響。虛線93示出不具有第三緩沖層的半導(dǎo)體器件的情況，即 假使在第一和第二緩沖層之間存在有具有分別與基極層4或晶圓相同劑量濃度的層，如例 如從JP2004193212已知。實線95示出在第一緩沖層5和第二緩沖層的峰值82之間的摻 雜濃度沒有下降的半導(dǎo)體器件的情況。短劃線94示出關(guān)于發(fā)明性的半導(dǎo)體器件的情況，其 中第三緩沖層9具有最小摻雜濃度92，其高于基極層4的摻雜并且低于第二緩沖層的第二 峰值摻雜濃度82。圖6示出器件的電壓對電流的圖形。電流Is是漏電流并且Vto是穿透電壓。在圖 7中，示出在室溫(300Κ)對于900V的線路電壓和柵極發(fā)射極電壓Vge = 20V的器件短路行 為。其中第一和第二緩沖層之間的層具有與基極層4相同的摻雜濃度的器件(虛線 93)具有良好的短路行為(參見圖7)，但它具有8.8Α的高漏電流和1152V的低擊穿電壓 (breakdown voltage)0對于在第一緩沖層5和第二緩沖層的峰值82之間的摻雜濃度沒有下降的器件 (實線95 第二緩沖層的峰值劑量濃度82以及因此在該情況下第三緩沖層9的最小摻雜濃 度也為IX IO16CnT3)，漏電流低(3.2A)而穿透電壓是更高的(1200V)。然而，如在圖7中示 出的，對于這樣的器件，電場是封閉的(close)以從陽極翻轉(zhuǎn)到陰極(特別地如果柵極發(fā)射 極電壓稍稍增加的話)，這導(dǎo)致器件的失效。具有第三中間緩沖層9的本發(fā)明性的半導(dǎo)體器件具有良好的短路行為，即如在圖 7中示出的電場可以保持為低的，同時與不具有中間緩沖層的器件相比漏電流(6. 7V)也是 低的并且擊穿電壓提高(1162V)(圖6)。在前面的說明中η摻雜層已經(jīng)用作第一導(dǎo)電類型的層的示例并且ρ摻雜層作為第 二導(dǎo)電類型的層的示例，但這些層也可以具有相反的導(dǎo)電類型。標(biāo)號列表
1半導(dǎo)體器件81第二深度
2集電極82 第二峰值摻雜濃度
21集電極側(cè)9 第三緩沖層
3發(fā)射極91距離
31發(fā)射極側(cè)92最小摻雜濃度
4基極層10溝道區(qū)
5第一緩沖層11源區(qū)
51第一深度12發(fā)射極電極
52第一峰值摻雜濃度13柵電極
6集電極層14絕緣層
7集電極金屬化15緩沖層
8第二緩沖層
9
權(quán)利要求
一種用于制造包括具有不同導(dǎo)電類型的層的四層結(jié)構(gòu)并且具有在集電極側(cè)(21)上的集電極(2)和在位于所述集電極側(cè)(21)相對側(cè)的發(fā)射極側(cè)(31)上的發(fā)射極(3)的可控穿通半導(dǎo)體器件(1)的方法，用于制造所述半導(dǎo)體器件(1)的步驟按下列順序執(zhí)行-在第一導(dǎo)電類型的晶圓上執(zhí)行用于制造所述半導(dǎo)體器件(1)的發(fā)射極側(cè)(31)上的層的步驟，該晶圓包括第一側(cè)和位于所述第一側(cè)相對側(cè)的第二側(cè)，所述第一側(cè)是所完成的半導(dǎo)體器件(1)中的發(fā)射極側(cè)(31)，-然后在所述晶圓的第二側(cè)上減薄所述晶圓，-然后通過第一導(dǎo)電類型的粒子的注入或沉積而在所述晶圓的第二側(cè)上向所述晶圓施加所述第一導(dǎo)電類型的粒子，該粒子形成所述完成的半導(dǎo)體器件(1)中的第一緩沖層(5)，所述第一緩沖層(5)在第一深度(51)中具有第一峰值摻雜濃度(52)，所述第一峰值摻雜濃度(52)高于所述晶圓的摻雜，-然后通過注入或沉積而在所述晶圓的第二側(cè)上向所述晶圓施加第二導(dǎo)電類型的粒子，該粒子形成所述完成的半導(dǎo)體器件(1)中的集電極層(6)，-然后在所述第二側(cè)上形成集電極金屬化(7)；-在任何階段通過粒子的注入在所述晶圓的第二側(cè)上向所述晶圓施加第一導(dǎo)電類型的粒子，該粒子形成所述完成的半導(dǎo)體器件(1)中的第二緩沖層(8)，所述第二緩沖層(8)在第二深度(81)中具有第二峰值摻雜濃度(82)，該第二深度(81)大于所述第一深度(51)，所述第二峰值摻雜濃度(82)低于所述第一緩沖層(5)的所述第一峰值摻雜濃度(52)并且高于所述晶圓的摻雜，并且所述第一和第二緩沖層(5、8)采用這樣的方式形成使得在所述第二深度(81)和所述第一深度(51)之間產(chǎn)生具有最小摻雜濃度(92)的第三緩沖層(9)，所述最小摻雜濃度(92)高于所述晶圓的摻雜并且低于所述第二緩沖層(8)的所述第二峰值摻雜濃度(82)，-并且在向所述晶圓施加用于所述第一緩沖層(5)、所述第二緩沖層(8)和/或所述集電極層(6)的粒子之后的任何階段，執(zhí)行用于形成在所述完成的半導(dǎo)體器件(1)中的所述第一緩沖層(5)、所述第二緩沖層(8)和/或所述集電極層(6)的至少一個晶圓熱處理。
2.如權(quán)利要求1所述的用于制造半導(dǎo)體器件(1)的方法，其特征在于所述第三緩沖層(9)產(chǎn)生為使得所述第三緩沖層(9)具有至少5X1014cnT3、特別地 7 X IO14CnT3以及特別地1 X IO15CnT3的最小摻雜濃度(92)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于制造半導(dǎo)體器件(1)的方法，其特征在于執(zhí)行粒子的施加和熱處理使得在所述完成的半導(dǎo)體器件(1)中的所述第一緩沖層(5) 的所述第一峰值摻雜濃度(52)位于0至2 μ m、特別地0. 8至1. 2 μ m、特別地0. 9到1. 1 μ m 之間的第一深度51中，和/或在所述完成的半導(dǎo)體器件(1)中的所述第二緩沖層(8)的所 述第二峰值摻雜濃度(82)位于3至ΙΟμπκ特別地5至8μπι之間的第二深度(81)中，和/ 或所述第一和第二深度(51、81)之間的距離(91)在Iym禾口 10 μ m、特另Ij地4 μ m禾口 7 μ m之 間的范圍中。
4.如權(quán)利要求1或2所述的用于制造半導(dǎo)體器件(1)的方法，其特征在于所述熱處理在350到550°C之間、特別地在400°C到500°C之間的范圍中的溫度執(zhí)行。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的用于制造半導(dǎo)體器件(1)的方法，其特征在于用于形成所述第一緩沖層(5)的粒子是磷、砷或銻。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的用于制造半導(dǎo)體器件(1)的方法，其特征在于 用于形成所述第一緩沖層(5)的粒子采用IXlO12cnT2到IX IO16CnT2之間的劑量范圍和/或在50keV到600keV之間的范圍中的能量來施加。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的用于制造半導(dǎo)體器件(1)的方法，其特征在于 用于形成所述第一緩沖層(5)的粒子通過所述熱處理被驅(qū)動至所述晶圓中達(dá)到0.5到5 μ m 的深度，和 / 或該粒子具有 5 X IO15CnT3 到 1 X 1017cm_3、特別地 1 X IO16CnT3 到 5 X IO16CnT3 的第一峰值摻雜濃度(52)。
8.如權(quán)利要求1或2所述的用于制造半導(dǎo)體器件(1)的方法，其特征在于用于形成所述第一緩沖層(5)的粒子通過沉積非晶硅層而施加到所述晶圓的第二側(cè)， 特別地所述硅層具有0. 5 μ m到10 μ m之間的范圍中的深度和/或高于1 X 1015cm_3的第一 峰值摻雜濃度(52)。
9.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的用于制造半導(dǎo)體器件(1)的方法，其特征在于 注入用于形成所述集電極層(6)的粒子、特別地硼粒子。
10.如權(quán)利要求9所述的用于制造半導(dǎo)體器件(1)的方法，其特征在于用于激活用于形成所述集電極層(6)的粒子的熱處理是激光退火，和/或用于形成所 述集電極層(6)的粒子具有1 X IO13CnT3到1 X IO16CnT3的峰值摻雜濃度。
11.如權(quán)利要求9所述的用于制造半導(dǎo)體器件(1)的方法，其特征在于通過從預(yù)先摻雜有硼的硅源沉積非晶硅層而向所述晶圓的第二側(cè)施加用于形成所述 集電極層(6)的粒子，特別地所述硅層具有5nm到Ιμπι之間的范圍中的深度和/或高于 IXlO15cnT3的摻雜濃度。
12.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的用于制造半導(dǎo)體器件(1)的方法，其特征在于 用于形成所述第二緩沖層(8)的粒子是質(zhì)子并且其中所述質(zhì)子特別地采用在IX IO12enT2到IX IO15cm-2之間的劑量范圍和/或在200keV到IOOOkeV之間的范圍中的能 量來注入。
13.如權(quán)利要求12所述的用于制造半導(dǎo)體器件(1)的方法，其特征在于用于形成所述第二緩沖層(8)的粒子通過所述熱處理被驅(qū)動到所述晶圓中達(dá)到2 到15 μ m、特別地2 μ m到8 μ m、特別地2 μ m到5 μ m的深度，和/或在所述完成的半導(dǎo)體 器件(1)中的所述第二緩沖層(8)具有IXlO15cnT3到5X1016cm_3、特別地5X1015cm_3到 5 X IO16CnT3的第二峰值摻雜濃度(82)。
14.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的用于制造半導(dǎo)體器件(1)的方法，其特征在于 用于形成所述第二緩沖層(8)的粒子是氦、氘、磷、砷或銻，其中該粒子被注入，特別地該粒子用大于IMeV的能量來注入。
15.一種包括四層結(jié)構(gòu)的可控穿通半導(dǎo)體器件(1)，其具有在集電極側(cè)(21)上的集電 極(2)和在位于所述集電極側(cè)(21)的相對側(cè)的發(fā)射極側(cè)(31)上的發(fā)射極(31)，具有在所 述發(fā)射極⑶和所述集電極(2)之間的基極層⑷；第一緩沖層(5)，其位于所述基極層(4) 和所述集電極(2)之間且在所述集電極側(cè)(21)上，所述第一緩沖層(5)在第一深度(51) 中具有高于所述基極層(4)的第一峰值摻雜濃度(52)；第二緩沖層(8)，其位于所述第一緩沖層(5)和所述基極層(4)之間，所述第二緩沖層 (8)在第二深度(81)中具有第二峰值摻雜濃度(82)，其低于所述第一緩沖層(5)的所述第一峰值摻雜濃度(52)，其特征在于，第三緩沖層(9)設(shè)置在所述第二深度(81)和所述第一 深度(51)之間且具有最小摻雜濃度(92)，其高于所述基極層(4)的摻雜并且其低于所述第 二緩沖層(8)的所述第二峰值摻雜濃度(82)。
16.如權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體器件(1)，其特征在于所述第三緩沖層(9)具有至少5 X IO14CnT3、特別地7 X IO14CnT3以及特別地1 X IO15cnT3 的最小摻雜濃度(92)。
17.如權(quán)利要求15或16所述的半導(dǎo)體器件(1)，其特征在于所述第一緩沖層(5)的第一峰值摻雜濃度(52)位于0至2 μ m、特別地0. 8至1. 2 μ m 以及特別地0.9到Ι. μπι之間的第一深度(51)中，和/或所述第二緩沖層(8)的第二峰 值摻雜濃度(82)位于3至10 μ m、特別地5至8 μ m之間的第二深度(81)中，和/或所述第 一和第二深度(51,81)之間的距離(91)在Ιμπι和10 μ m、特別地4 μ m和7 μ m之間的范圍中。
全文摘要
制造包括不同導(dǎo)電類型的層并且具有在集電極側(cè)(21)上的集電極(2)和在位于集電極側(cè)(21)相對側(cè)的發(fā)射極側(cè)(31)上的發(fā)射極(3)的具有四層結(jié)構(gòu)的可控穿通半導(dǎo)體器件(1)。用于制造半導(dǎo)體器件(1)的步驟按下列順序執(zhí)行在第一導(dǎo)電類型的晶圓上，執(zhí)行用于制造發(fā)射極側(cè)(31)上的層的步驟，然后在晶圓的第二側(cè)上減薄晶圓，然后通過第一導(dǎo)電類型的粒子的注入或沉積而在集電極側(cè)(21)上向晶圓施加第一導(dǎo)電類型的粒子以用于形成第一緩沖層(5)，第一緩沖層(5)在第一深度(51)中具有第一峰值摻雜濃度(52)，其高于晶圓的摻雜，然后通過注入或沉積而在晶圓的第二側(cè)上向晶圓施加第二導(dǎo)電類型的粒子以用于形成集電極層(6)，以及-然后集電極金屬化(7)在第二側(cè)上形成。在任何階段通過粒子的注入而在晶圓的第二側(cè)上向晶圓施加第一導(dǎo)電類型的粒子以用于形成第二緩沖層(8)。第二緩沖層(8)在第二深度(81)中具有第二峰值摻雜濃度(82)，其低于第一緩沖層(5)的第一峰值摻雜濃度(52)但高于晶圓的摻雜，存在有設(shè)置在第一深度(51)和第二深度(81)之間的具有最小摻雜濃度(92)的第三緩沖層(9)，最小摻雜濃度(92)低于第二緩沖層(8)的第二峰值摻雜濃度(82)。在施加粒子之后的任何階段，執(zhí)行用于形成第一緩沖層(5)、第二緩沖層(8)和/或集電極層(6)的熱處理。
文檔編號H01L29/739GK101884106SQ200880119702
公開日2010年11月10日 申請日期2008年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月3日
發(fā)明者A·科普塔, F·里特奇, J·沃貝基, M·拉希莫, W·賈尼希 申請人:Abb技術(shù)有限公司