專利名稱：功率半導(dǎo)體二極管、igbt 及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文中所述的實(shí)施方式涉及功率半導(dǎo)體二極管、IGBT以及制造功率半導(dǎo)體二極管的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體功率二極管通常包括陽(yáng)極、陰極以及陽(yáng)極和陰極之間的漂移區(qū)。功率半導(dǎo)體二極管的開(kāi)關(guān)損耗主要由接通狀態(tài)期間儲(chǔ)存的并且在使二極管處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)必須移除的電荷造成。所儲(chǔ)存的電荷有時(shí)也稱為沖入電荷，由于所儲(chǔ)存的電荷降低了所謂的導(dǎo)通狀態(tài)電阻Ron，所以在導(dǎo)通狀態(tài)期間需要這些電荷。所儲(chǔ)存的電荷量主要由陽(yáng)極的注入效率、陰極的注入效率以及漂移區(qū)內(nèi)電荷載流子的雙極性壽命決定。已多次嘗試?yán)缤ㄟ^(guò)為陽(yáng)極和陰極提供特定的摻雜分布來(lái)優(yōu)化這些參數(shù)，以調(diào)整電荷載流子的壽命，例如限定其壽命。然而，由于高的復(fù)合中心的量導(dǎo)致高的漏電流，所以使得對(duì)復(fù)合中心的最大濃度具有約束?？紤]到陰極效率時(shí)，需要降低摻雜濃度，另一方面，摻雜濃度的降低使導(dǎo)通狀態(tài)電阻增大。其他的嘗試包括局部調(diào)整電荷載流子的壽命。陰極可進(jìn)一步包括與P區(qū)域接觸的n摻雜區(qū)域，p區(qū)域設(shè)置在n摻雜區(qū)域和漂移區(qū)之間，以將導(dǎo)通狀態(tài)期間由電荷載流子引起的漂移區(qū)的沖入減少。 盡管這些以及其他嘗試在某種程度上改善了二極管的開(kāi)關(guān)特性，但仍然需要進(jìn)行進(jìn)一步的改善。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí) 施方式，一種功率半導(dǎo)體二極管包括半導(dǎo)體襯底，該半導(dǎo)體襯底具有第一導(dǎo)電型的第一發(fā)射極區(qū)域、第二導(dǎo)電型的第二發(fā)射極區(qū)域以及設(shè)置在第一發(fā)射極區(qū)域和第二發(fā)射極區(qū)域之間的第一導(dǎo)電型的漂移區(qū)。漂移區(qū)與第二發(fā)射極區(qū)域形成PU結(jié)。第一發(fā)射極金屬化與第一發(fā)射極區(qū)域接觸。第一發(fā)射極區(qū)域包括第一導(dǎo)電型的第一摻雜區(qū)域以及第一導(dǎo)電型的第二摻雜區(qū)域，其中，第一摻雜區(qū)域與第一發(fā)射極金屬化形成歐姆接觸，第二摻雜區(qū)域與第一發(fā)射極金屬化形成非歐姆接觸。第二發(fā)射極金屬化與第二發(fā)射極區(qū)域接觸。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，一種功率半導(dǎo)體二極管包括半導(dǎo)體襯底，其包括第一發(fā)射極區(qū)域、第二導(dǎo)電型的第二發(fā)射極區(qū)域以及第一導(dǎo)電型的漂移區(qū)，所述漂移區(qū)與第二發(fā)射極區(qū)域形成Pn結(jié)。第二發(fā)射極金屬化與第二發(fā)射極區(qū)域接觸。第一發(fā)射極金屬化與第一發(fā)射極區(qū)域接觸。第一發(fā)射極區(qū)域包括第一導(dǎo)電型的第一摻雜區(qū)域以及第一導(dǎo)電型的至少一個(gè)第二摻雜區(qū)域，第一摻雜區(qū)域與第一發(fā)射極金屬化形成歐姆接觸，第二摻雜區(qū)域與第一摻雜區(qū)域橫向相鄰并且與第一發(fā)射極金屬化形成肖特基接觸。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，一種IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)包括半導(dǎo)體襯底，該襯底具有第一導(dǎo)電型的源極區(qū)域(源區(qū))、第二導(dǎo)電型的本體區(qū)域、第一導(dǎo)電型的漂移區(qū)以及第二導(dǎo)電型的發(fā)射極區(qū)域。源極金屬化與源極區(qū)域接觸。發(fā)射極金屬化與發(fā)射極區(qū)域接觸。發(fā)射極區(qū)域包括第二導(dǎo)電型的第一摻雜區(qū)域以及第二導(dǎo)電型的第二摻雜區(qū)域，第一摻雜區(qū)域與發(fā)射極金屬化形成歐姆接觸，第二摻雜區(qū)域與發(fā)射極金屬化形成非歐姆接觸。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，提供了一種制造功率半導(dǎo)體二極管的方法。該方法包括提供半導(dǎo)體襯底；形成第一導(dǎo)電型的漂移區(qū)、第二導(dǎo)電型的第二發(fā)射極區(qū)域、第二發(fā)射極區(qū)域和漂移區(qū)之間的pn結(jié)、以及第一發(fā)射極區(qū)域，所述第一發(fā)射極區(qū)域具有第一導(dǎo)電型的第一摻雜區(qū)域和第一導(dǎo)電型的第二摻雜區(qū)域；形成與第一發(fā)射極區(qū)域接觸的第一發(fā)射極金屬化，以在第一發(fā)射極金屬化與第一發(fā)射極區(qū)域的第一摻雜區(qū)域之間形成歐姆接觸，并且以在第一發(fā)射極金屬化與第一發(fā)射極區(qū)域的第二摻雜區(qū)域之間形成非歐姆接觸；以及形成與第二發(fā)射極區(qū)域接觸的第二發(fā)射極金屬化。在閱讀以下具體實(shí)施方式
以及查看附圖時(shí)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到其他特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖中的元件不必按比例繪制，而是重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的各原理。而且，在附圖中，相似的參考標(biāo)號(hào)表不相應(yīng)的部件。附圖中圖1A 圖1C示出了根據(jù)實(shí)施方式的功率半導(dǎo)體二極管；圖2示出了根據(jù)實(shí)施方式的IGBT ；圖3A 圖3C示出了根據(jù)各種實(shí)施方式的第一摻雜區(qū)域和第二摻雜區(qū)域的布置；圖4A和圖4B示出了根據(jù)各種實(shí)施方式的第一摻雜區(qū)域的布置；
`
圖5示出了用于確定對(duì)于第一發(fā)射極區(qū)域的不同布局的反向恢復(fù)電荷所執(zhí)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；圖6示出了對(duì)于第一發(fā)射極區(qū)域的不同布局的反向恢復(fù)電荷的模擬結(jié)果；圖7示出了所測(cè)量出的具有第一發(fā)射極區(qū)域的不同布局的功率二極管的特性；圖8和圖9示出了從圖7中得出的對(duì)于不同溫度的差分電阻。
具體實(shí)施例方式在以下具體實(shí)施方式
中，對(duì)構(gòu)成該具體實(shí)施方式
的一部分并且以示出可以實(shí)踐本發(fā)明的具體實(shí)施方式
示出的附圖進(jìn)行參考。在這方面，諸如“頂部”、“底部”、“前面”、“背面”、“開(kāi)始的”、“結(jié)尾的”等的方向性術(shù)語(yǔ)用于表示所描述的圖的方向。由于實(shí)施方式的元件可位于多個(gè)不同的方向，所以該方向性術(shù)語(yǔ)用于示意性的，而不以任何方式進(jìn)行限制。要理解的是，可使用其他的實(shí)施方式，并且在不背離本發(fā)明的范圍的前提下，可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)和邏輯改變。因此，以下的詳細(xì)描述并非是以限制意義進(jìn)行的，并且本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書限定。所描述的實(shí)施方式使用特定的措辭，不應(yīng)將該措辭理解為限制所附權(quán)利要求書的范圍。要理解的是，本文中所描述的各種示例性實(shí)施方式的特征可彼此結(jié)合，除非以其他方式特別注明。例如，作為一個(gè)實(shí)施方式的一部分進(jìn)行闡述或描述的特征可與其他實(shí)施方式的特征相結(jié)合使用，以產(chǎn)生另一個(gè)實(shí)施方式。本描述的目的在于包括這種修改和變化。本說(shuō)明書中所使用的術(shù)語(yǔ)“橫向的”用于描述與半導(dǎo)體襯底的主表面平行的方向。
本說(shuō)明書中所使用的術(shù)語(yǔ)“垂直的”用于描述與半導(dǎo)體襯底的主表面垂直的方向。在本說(shuō)明書中，半導(dǎo)體襯底的第一表面被視為由下表面或背面形成，而第二表面被視為由半導(dǎo)體襯底的上表面、前面或主表面形成。因此，本說(shuō)明書中所使用的術(shù)語(yǔ)“上面”和“下面”描述了在考慮這種定位的情況下一個(gè)結(jié)構(gòu)特征相對(duì)于另一個(gè)結(jié)構(gòu)特征的位置。當(dāng)談及半導(dǎo)體器件(意指至少兩端子雙極型器件)時(shí)，二極管為一個(gè)示例。半導(dǎo)體器件也可為三端子器件，例如，絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。半導(dǎo)體器件也可包括三個(gè)以上端子。根據(jù)實(shí)施方式，半導(dǎo)體器件為電源裝置。參考圖1A至圖1C，描述了功率半導(dǎo)體二極管100的第一實(shí)施方式。二極管100包括半導(dǎo)體襯底110,該襯底具有第一表面111和與第一表面111相對(duì)的第二表面112。第二導(dǎo)電型(在該實(shí)施方式中為p型)的第二發(fā)射極區(qū)域120形成在半導(dǎo)體襯底110的第二表面112上。第一導(dǎo)電型(在該實(shí)施方式中為n型)的第一發(fā)射極區(qū)域130形成在半導(dǎo)體襯底110的第一表面111上。第一導(dǎo)電型的漂移區(qū)140形成在第二發(fā)射極區(qū)域120和第一發(fā)射極區(qū)域130之間。漂移區(qū)140與第二發(fā)射極區(qū)域120形成pn結(jié)?？蛇x的場(chǎng)終止區(qū)域141可形成在漂移區(qū)140和第一發(fā)射極區(qū)域130之間。場(chǎng)終止區(qū)域141與漂移區(qū)140和第一發(fā)射極區(qū)域130具有相同的導(dǎo)電類型(第一導(dǎo)電類型)，并且比漂移區(qū)140具有更高的摻雜濃度。雖然在該實(shí)施方式中，第一導(dǎo)電類型為n型并且第二導(dǎo)電類型為p型，但是第一導(dǎo)電類型也可為P型并且第二導(dǎo)電率可為n型。第一發(fā)射極區(qū)域130至少包括第一摻雜區(qū)域131和第二摻雜區(qū)域132。第一摻雜區(qū)域131和第二摻雜區(qū)域13 2可具有相同的導(dǎo)電類型(第一導(dǎo)電類型)。然而，第一摻雜區(qū)域131的表面摻雜濃度(由n+表示)比第二摻雜區(qū)域132的表面摻雜濃度(由n表示)高。半導(dǎo)體襯底110可由適合于制造半導(dǎo)體器件的任何半導(dǎo)體材料制成。僅舉幾例，這種材料的示例包括但不限于，基本的半導(dǎo)體材料(例如硅(Si))、IV族化合物半導(dǎo)體材料(例如，碳化娃(SiC)或鍺化娃(SiGe))、二元、三元、或四元II1-V半導(dǎo)體材料(例如，砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)、磷化銦(11^)、氮化鎵(6&幻、氮化鋁鎵(々16&幻、磷化鎵銦(InGaPa)或磷砷化銦鎵(InGaAsP))、以及二元或三元I1-V半導(dǎo)體材料(例如，碲化鎘(CdTe)以及碲鎘汞化物(HgCdTe))。上述半導(dǎo)體材料也稱為同質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料。當(dāng)組合兩個(gè)不同的半導(dǎo)體材料時(shí)，形成異質(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限于硅(Six(Vx)和鍺化硅異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料。對(duì)于功率半導(dǎo)體應(yīng)用而言，目前主要使用S1、SiC以及GaN材料。在本文中所描述的實(shí)施方式中，半導(dǎo)體襯底110包括Si。功率半導(dǎo)體二極管100進(jìn)一步包括設(shè)置在半導(dǎo)體襯底110的第二表面112上的第二發(fā)射極金屬化(emitter metallization) 152以及設(shè)置在半導(dǎo)體襯底110的第一表面
111上的第一發(fā)射極金屬化151。第二發(fā)射極金屬化152與第二發(fā)射極區(qū)域120歐姆接觸。第一發(fā)射極金屬化151與第一發(fā)射極區(qū)域130的第一摻雜區(qū)域131歐姆接觸。根據(jù)實(shí)施方式，為了確保在第一摻雜區(qū)域131和第一發(fā)射極金屬化151之間進(jìn)行可靠的歐姆接觸，第一摻雜區(qū)域131的表面摻雜濃度至少為1019/cm3。根據(jù)又一實(shí)施方式，第一摻雜區(qū)域131的表面摻雜濃度至少為5*1019/cm3。與此不同，第一發(fā)射極金屬化151與第一發(fā)射極區(qū)域130的第二摻雜區(qū)域132形成非歐姆接觸。因此，第一發(fā)射極區(qū)域130的第二摻雜區(qū)域132的表面摻雜濃度低于第一摻雜區(qū)域131的表面摻雜濃度。根據(jù)實(shí)施方式，第一發(fā)射極區(qū)域130的第二摻雜區(qū)域132的表面摻雜濃度少于1019/cm3。根據(jù)另一實(shí)施方式，第一發(fā)射極區(qū)域130的第二摻雜區(qū)域132的表面摻雜濃度少于1018/cm3。根據(jù)又一實(shí)施方式，第一發(fā)射極區(qū)域130的第二摻雜區(qū)域132的表面摻雜濃度少于1017/cm3。根據(jù)實(shí)施方式，第一發(fā)射極區(qū)域130形成二極管100的陰極區(qū)域，并且第二發(fā)射極區(qū)域120形成二極管100的陽(yáng)極(anode)區(qū)域120。而且，第一發(fā)射極金屬化151在半導(dǎo)體襯底110的第一表面111上形成陰極(cathode)金屬化，并且與其直接接觸。第二發(fā)射極金屬化152在半導(dǎo)體襯底110的第二表面112上形成陽(yáng)極金屬化，并且與其直接接觸。當(dāng)談及摻雜區(qū)域的表面摻雜濃度時(shí)，表示摻雜區(qū)域的表面的摻雜濃度。表面摻雜區(qū)域可與摻雜區(qū)域的平均或峰值摻雜濃度不同。通常，由于將摻雜劑注入距表面的指定距離內(nèi)，所以表面摻雜濃度低于平均或峰值摻雜濃度。當(dāng)談及歐姆接觸時(shí)，表示兩個(gè)區(qū)域之間的接觸，尤其是直接接觸的金屬和半導(dǎo)體區(qū)域之間的接觸，該接觸具有對(duì)稱特性。非歐姆接觸具有非對(duì)稱特征，例如pn結(jié)或肖特基結(jié)。根據(jù)實(shí)施方式，第一發(fā)射極區(qū)域130具有被構(gòu)造為包括至少一個(gè)第一摻雜區(qū)域131，第一摻雜區(qū)域比至少一個(gè)第二摻雜區(qū)域132具有更高的表面摻雜濃度。因此，第一發(fā)射極區(qū)域130具有變化的橫向表面摻雜濃度。根據(jù)實(shí)施方式，第一發(fā)射極區(qū)域130包括多個(gè)間隔開(kāi)的第一摻雜區(qū)域131，該區(qū)域延伸到半導(dǎo)體襯底110的第一表面111。根據(jù)實(shí)施方式，第一發(fā)射極區(qū)域130包括多個(gè)間隔開(kāi)的第二摻雜區(qū)域132，該區(qū)域延伸到半導(dǎo)體襯底110的第一表面111。根據(jù)實(shí)施方式，第一發(fā)射極區(qū)域130包括多個(gè)第一摻雜區(qū)域131和第二摻雜區(qū)域132，這兩個(gè)區(qū)域延伸到半導(dǎo)體襯底110的第一表面111。
`
根據(jù)實(shí)施方式，使用用于形成結(jié)構(gòu)化的第一發(fā)射極區(qū)域130的掩模，將摻雜劑注入半導(dǎo)體襯底110的第一表面111內(nèi)。與形成第二摻雜區(qū)域132相比，形成第一摻雜區(qū)域131時(shí)使用更高的劑量。因此，在由例如掩模限定的所選區(qū)域上，局部地而非全部地執(zhí)行高劑量注入。具有高表面摻雜濃度以及還具有高峰值濃度的區(qū)域覆蓋小于第一表面111的整個(gè)區(qū)域的區(qū)域。第一摻雜區(qū)域131的表面摻雜濃度可比第二摻雜區(qū)域132的表面摻雜濃度高至少
10倍或至少100倍、或者甚至高至少1000倍。第一摻雜區(qū)域131形成具有較高的導(dǎo)電率和較高的發(fā)射效率的區(qū)域(例如，多個(gè)間隔開(kāi)的區(qū)域)。第一摻雜區(qū)域131還為第一發(fā)射極金屬化151提供良好的歐姆接觸。第二摻雜區(qū)域132設(shè)置在間隔開(kāi)的第一摻雜區(qū)域131之間，第二摻雜區(qū)域比第一摻雜區(qū)域131具有更低的發(fā)射效率以及更低的導(dǎo)電率。根據(jù)實(shí)施方式，第二摻雜區(qū)域132與第一發(fā)射極金屬化151形成肖特基接觸，即，非歐姆接觸為肖特基接觸。根據(jù)特定的需求，可選擇第二摻雜區(qū)域132的表面摻雜濃度。通常，第二摻雜區(qū)域132的表面摻雜濃度比第一摻雜區(qū)域131的表面摻雜濃度足夠低，來(lái)確保與第一發(fā)射極金屬化151形成肖特基接觸。鑒于二極管100的期望關(guān)斷電壓，可選擇第二摻雜區(qū)域132 (低摻雜區(qū)域)內(nèi)摻雜濃度的下限。例如，在反向偏壓下，電場(chǎng)不應(yīng)達(dá)到第一發(fā)射極金屬化151。通過(guò)從pn結(jié)開(kāi)始朝向第一發(fā)射極金屬化151具有積分劑量可以提供此，該積分劑量等于或高于擊穿電荷，根據(jù)本底摻雜，對(duì)于硅，擊穿電荷可在大約I到2*1012/cm2之間。具有圖1A中所示的場(chǎng)終止區(qū)域141時(shí)，通常如此。第二摻雜區(qū)域132可提供所需要的劑量，可相應(yīng)地調(diào)整第二摻雜區(qū)域的摻雜濃度。如圖1A中所示，第二摻雜區(qū)域132可由場(chǎng)終止區(qū)域141的一部分形成。在這種情況下，第二摻雜區(qū)域132與場(chǎng)終止區(qū)域141具有相同的摻雜濃度。在沒(méi)有場(chǎng)終止區(qū)域141的其他實(shí)施方式中，第二摻雜區(qū)域132可由漂移區(qū)140的一部分形成，使得第二摻雜區(qū)域132與漂移區(qū)140具有相同的摻雜濃度。在其他實(shí)施方式中，如果整合場(chǎng)終止區(qū)域141，那么第二摻雜區(qū)域132比漂移區(qū)140和場(chǎng)終止區(qū)域141的摻雜濃度高。圖1B中示出了沿著延伸穿過(guò)第一摻雜區(qū)域131的垂直線AA’的摻雜分布。第一摻雜區(qū)域131的摻雜濃度顯然高于漂移區(qū)140的摻雜濃度以及可選的場(chǎng)終止區(qū)域141的摻雜濃度，并且在半導(dǎo)體襯底110的第一表面111上也非常高。與此不同，第二摻雜區(qū)域132的摻雜濃度在未提供場(chǎng)終止區(qū)域141時(shí)，與漂移區(qū)140的摻雜濃度相同，并且在提供這種區(qū)域時(shí)，等于場(chǎng)終止區(qū)域141的摻雜濃度。圖1C示出了沿著穿過(guò)第二摻雜區(qū)域132的垂直線BB’的摻雜分布。第一摻雜區(qū)域131可由間隔開(kāi)的單獨(dú)區(qū)域形成或者可為一個(gè)連接的區(qū)域。第二摻雜區(qū)域132也可由間隔開(kāi)的單獨(dú)區(qū)域形成或者可為一個(gè)連接的區(qū)域。根據(jù)實(shí)施方式，功率半導(dǎo)體二極管100包括一個(gè)連接的第二摻雜區(qū)域132以及多個(gè)間隔開(kāi)的第一摻雜區(qū)域131，第一摻雜區(qū)域由第二摻雜區(qū)域132的區(qū)域橫向隔開(kāi)。根據(jù)實(shí)施方式，功率半導(dǎo)體二極管100包括一個(gè)連接的第一摻雜區(qū)域131以及多個(gè)間隔開(kāi)的第二摻雜區(qū)域132，第二摻雜區(qū)域由第一摻雜區(qū)域131的區(qū)域橫向隔開(kāi)。根據(jù)其他實(shí)施方式，功率半導(dǎo)體二極管100包括交替設(shè)置的多個(gè)第一區(qū)域131和第二摻雜區(qū)域132。圖3A 圖3C示出了從半導(dǎo)體襯底110的第一表面111上觀看時(shí)，第一摻雜區(qū)域131和第二摻雜區(qū)域132的布置的若干個(gè)布局。根據(jù)實(shí)施方式，第一摻雜區(qū)域131可形成為間隔開(kāi)的斑點(diǎn)或圓形摻雜區(qū)域，這些斑點(diǎn)或區(qū)域布置在單個(gè)連接的第二摻雜區(qū)域132內(nèi)，如圖3A中所示。根據(jù)另一 個(gè)實(shí)施方式，第一摻雜區(qū)域131和第二摻雜區(qū)域132可形成為交替的條狀，如圖3B中所示。根據(jù)又一實(shí)施方式，第一摻雜區(qū)域131可形成為包圍多個(gè)第二摻雜區(qū)域132的單個(gè)連接的摻雜區(qū)域，如圖3C中所示。在所闡述的布局中，第一摻雜區(qū)域131和第二摻雜區(qū)域132的布置可交換。具體的實(shí)施方式包括以下布置中的至少一個(gè)嵌入單個(gè)第二摻雜區(qū)域132內(nèi)的圓形第一摻雜區(qū)域131 ；嵌入單個(gè)第一摻雜區(qū)域131內(nèi)的圓形第二摻雜區(qū)域132 ；第一摻雜區(qū)域131和第二摻雜區(qū)域132的交替條狀；嵌入單個(gè)第二摻雜區(qū)域132內(nèi)的多邊形第一摻雜區(qū)域131，例如，矩形和六邊形；嵌入單個(gè)第一摻雜區(qū)域131內(nèi)的多邊形第二摻雜區(qū)域132，例如，矩形和六邊形；規(guī)則地布置的第一摻雜區(qū)域131和第二摻雜區(qū)域132，具有如下進(jìn)一步描述的選擇性修改多邊形(例如，矩形和六邊形)第一摻雜區(qū)域131，和/或嵌入單個(gè)第二摻雜區(qū)域132內(nèi)的規(guī)則地布置的第一摻雜區(qū)域131，其中，規(guī)則布置包括缺陷(例如，通過(guò)在選擇位置省略第一摻雜區(qū)域131 (參見(jiàn)圖3A，示出了在以其他方式規(guī)則布置的第一摻雜區(qū)域131中缺失的第一摻雜區(qū)域);任何上述布置(其中，規(guī)則地布置的第一和/或第二摻雜區(qū)域131、132)僅僅布置在功率二極管的有源區(qū)域內(nèi)，下面進(jìn)一步進(jìn)行描述。根據(jù)特定需求可選擇第一摻雜區(qū)域131和第二摻雜區(qū)域132之間的特定布局和幾何關(guān)系，以調(diào)整功率二極管100的電特性。例如，如圖3A 圖3C中所示，通過(guò)選擇幾何參數(shù)d和1，可調(diào)整第一發(fā)射極區(qū)域130的發(fā)射效率。而且，通過(guò)在第一摻雜區(qū)域131所覆蓋的整個(gè)區(qū)域和第二摻雜區(qū)域132所覆蓋的整個(gè)區(qū)域之間選擇合適的相對(duì)區(qū)域關(guān)系，可調(diào)整發(fā)射效率。出于可操作性的原因，第二摻雜區(qū)域132和第一發(fā)射極金屬化151之間形成的肖特基接觸是有意的。在操作的過(guò)程中發(fā)生的更高的溫度和電流密度時(shí)，由于肖特基接觸所形成的電阻隨著溫度降低，所·以第二摻雜區(qū)域132的載流子注入增大。這就允許器件具有的浪涌電流比具有恒定的橫向摻雜的器件高。具有于第一發(fā)射極金屬化151和半導(dǎo)體襯底110之間的結(jié)處形成的肖特基接觸的二極管，表現(xiàn)出改善的特性，例如，與普通的二極管相t匕，隨著電流的增大，該二極管的正向電壓的增加變慢。正向電壓反映該器件的導(dǎo)通狀態(tài)的電阻，因此反映損耗的量。通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇第一摻雜區(qū)域131和第二摻雜區(qū)域132的設(shè)計(jì)和布局，可適宜地調(diào)整額定電流和高電流的差分電阻，下面進(jìn)一步進(jìn)行闡述。例如，通過(guò)注入質(zhì)子可形成場(chǎng)終止區(qū)域141。這就允許相對(duì)于場(chǎng)終止區(qū)域141的積分劑量，單獨(dú)地調(diào)整第一和第二摻雜區(qū)域131、132的表面摻雜濃度。第二摻雜區(qū)域132的表面摻雜濃度限定肖特基接觸的特性。質(zhì)子注入造成摻雜分布在半導(dǎo)體襯底的深度內(nèi)具有最大的劑量，其中，注入的能量可控制最大的深度，注入的劑量可控制積分劑量。注入劑量和注入之后的退火步驟可調(diào)整表面摻雜濃度，該濃度限定肖特基接觸的接觸電阻，從而限定其溫度特性。因此，根據(jù)實(shí)施方式，進(jìn)行退火步驟，以調(diào)整第二和/或第一摻雜區(qū)域132、131的表面摻雜濃度。根據(jù)實(shí)施方式，第一摻雜區(qū)域131包括第一摻雜劑，第二摻雜區(qū)域132包括第二摻雜劑，第二摻雜劑與第一摻雜劑不同但是具有相同的摻雜類型。當(dāng)選擇合適的摻雜劑時(shí)，第一和第二摻雜劑可形成各自的第一和第二施主。例如，第二施主的能級(jí)可與第一施主的能級(jí)不同。例如，第二施主的能級(jí)可比第一施主的能級(jí)低。具有低能級(jí)的施主(第二施主)也可用于形成場(chǎng)終止區(qū)域141。因此，能夠獨(dú)立于場(chǎng)終止區(qū)域141或者與場(chǎng)終止區(qū)域141 一起，形成具有低能級(jí)施主的第二摻雜區(qū)域132。由于第二摻雜區(qū)域(低摻雜區(qū)域)的有效濃度以及由此注入效率(發(fā)射效率)隨著溫度增大，所以可進(jìn)一步提高第二摻雜區(qū)域132的電荷載流子注入的期望的溫度特性，從而使用低能級(jí)施主是特別有利的。根據(jù)實(shí)施方式，通過(guò)注入第二摻雜劑，可形成低能級(jí)施主(第二施主)。隨后，可進(jìn)行激光退火，這在僅將第二摻雜劑注入第二摻雜區(qū)域132內(nèi)而不形成場(chǎng)終止區(qū)域141時(shí)是特別有利的，這是因?yàn)榧す馔嘶鸱浅６虝翰⑶曳乐共槐匾臄U(kuò)散?？商鎿Q地，可進(jìn)行爐內(nèi)退火以推進(jìn)第二摻雜劑，這在將第二摻雜區(qū)域132和場(chǎng)終止區(qū)域141 一起形成時(shí)(例如，當(dāng)延伸到第一表面111的場(chǎng)終止區(qū)域141部分形成第二摻雜區(qū)域132時(shí))，尤其是有利的。場(chǎng)終止區(qū)域141和第二摻雜區(qū)域132的獨(dú)立和分離地形成也是可行，并且可為調(diào)整電特性(例如，用于防止或減少該特性的電流絲化和熱徙動(dòng))提供更多的自由度。根據(jù)實(shí)施方式，選自由硒、硫、鉍以及鈦組成的組中的摻雜劑形成第二施主，硒和硫是特別有利的。根據(jù)實(shí)施方式，第一發(fā)射極金屬化151包括包含第一金屬的第一金屬區(qū)域151a以及包含與第一金屬不同的第二金屬的第二金屬區(qū)域151b。第一金屬區(qū)域151a與第一發(fā)射極區(qū)域130的第一摻雜區(qū)域131接觸，第二金屬區(qū)域151b與第一發(fā)射極區(qū)域130的第二摻雜區(qū)域132接觸。使用不同的金屬與第一摻雜區(qū)域131和第二摻雜區(qū)域132接觸，可更自由地選擇所需要的特性。由于不同的金屬形成具有不同特性的肖特基接觸，所以這對(duì)形成肖特基接觸的第二摻雜區(qū)域132尤其有利。根據(jù)實(shí)施方式，第一金屬包括鋁、鋁合金或鈦。根據(jù)實(shí)施方式，第二金屬包括鈦、鈦合金、鎢或鎢合金。根據(jù)實(shí)施方式，漂移區(qū)140的摻雜濃度比第一發(fā)射極區(qū)域130的第一摻雜區(qū)域131的摻雜濃度低，并且至少與第一發(fā)射極區(qū)域130的第一摻雜區(qū)域131直接接觸。因此，漂移區(qū)140和第一摻雜區(qū)域131直接接觸，而其間沒(méi)有任何其他的摻雜區(qū)域(例如，常用于調(diào)整第一發(fā)射極區(qū)域的發(fā)射效率的互補(bǔ)型摻雜區(qū)域)。因此，二極管100比普通的器件具有更簡(jiǎn)單的布局以及更魯棒的性能。根據(jù)實(shí)施方式，漂移區(qū)140和第一發(fā)射極區(qū)域130之間的場(chǎng)終止區(qū)域141的摻雜濃度比漂移區(qū)140的摻雜濃度高并且比第一發(fā)射極區(qū)域130的第一摻雜區(qū)域131的摻雜濃度低，其中，場(chǎng)終止區(qū)域141至少與第一發(fā)射極區(qū)域130的第一摻雜區(qū)域131直接接觸。場(chǎng)終止區(qū)域141和第一摻雜區(qū)域131彼此直接接觸，所以根據(jù)導(dǎo)電類型，在場(chǎng)終止區(qū)域141和第一摻雜區(qū)域131之間形成nn結(jié)或pp結(jié)。本文中也不需要額外的互補(bǔ)型摻雜區(qū)域。而且，不需要任何結(jié)構(gòu)化的場(chǎng)區(qū)域，這些區(qū)域有時(shí)用于提高電特性。對(duì)于中間阻斷電壓器件(例如在大約500V到1200V的范圍內(nèi))，上述變化尤其是有利的。對(duì)于更高的阻斷電壓器件，可設(shè)置額外的互補(bǔ)型摻雜區(qū)域。根據(jù)實(shí)施方式，半 導(dǎo)體襯底100包括橫向邊緣113，如圖4A和圖4B中所示。第二發(fā)射極區(qū)域120與橫向邊緣113間隔開(kāi)。如圖4A和圖4B中所示，在通過(guò)將第二發(fā)射極區(qū)域120投影在第一表面111上所形成的區(qū)域內(nèi)，形成第一摻雜區(qū)域131。圖4A和4B示出了從第一表面111上觀看時(shí)，圓形第一摻雜區(qū)域131的不同布局。在對(duì)圖4A和圖4B進(jìn)行比較時(shí)，第一摻雜區(qū)域131具有不同的直徑，并且沿著具有不同節(jié)距的柵格設(shè)置。因此，將第一發(fā)射極區(qū)域130的結(jié)構(gòu)限制為功率二極管100的有源區(qū)域，該區(qū)域由第二發(fā)射極區(qū)域120的橫向延伸部分限定。因此，根據(jù)實(shí)施方式，僅僅在有源區(qū)域內(nèi)形成第一摻雜區(qū)域131。而且，根據(jù)實(shí)施方式，在有源區(qū)域內(nèi)形成肖特基接觸。例如，圖4A示出了第一發(fā)射極區(qū)域130的布局，該布局包括多個(gè)第一摻雜區(qū)域131,第一摻雜區(qū)域被成形為直徑為20 iim的斑點(diǎn)或圓，這些斑點(diǎn)或圓設(shè)置在節(jié)距為25iim的柵格上。圖4B示出了第一發(fā)射極區(qū)域130的布局，該布局包括多個(gè)第一摻雜區(qū)域131，該第一摻雜區(qū)域被成形為直徑為80 y m的斑點(diǎn)或圓，這些斑點(diǎn)或圓設(shè)置在節(jié)距為100 u m的柵格上。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，第一發(fā)射極區(qū)域130的布局包括多個(gè)第一摻雜區(qū)域131,其被成形為直徑為IOiim的斑點(diǎn)或圓,這些斑點(diǎn)或圓設(shè)置在節(jié)距為12. 5iim的柵格上。在所有上述實(shí)施方式中，第一摻雜區(qū)域131的整個(gè)面積在被投影到第一表面111上時(shí)，大約為第二發(fā)射極區(qū)域120所覆蓋的面積的50%。在其他實(shí)施方式中，該節(jié)距可變化，同時(shí)將每個(gè)第一摻雜區(qū)域131的尺寸保持恒定，從而改變第一摻雜區(qū)域131相對(duì)于第二摻雜區(qū)域132或者相對(duì)于第二發(fā)射極區(qū)域120的投影區(qū)域的面積比。在上述實(shí)施方式中，第一摻雜區(qū)域131被形成為達(dá)到所投影的第二發(fā)射極區(qū)域120的邊緣上。在其他實(shí)施方式中，第一摻雜區(qū)域131可形成在比所投影的第二發(fā)射極區(qū)域120的區(qū)域更小的區(qū)域(更小的區(qū)域)內(nèi)。例如，該更小的區(qū)域可被減小為周向形成為在第二發(fā)射極區(qū)域120的投影區(qū)域的外邊緣和更小區(qū)域的外邊緣之間具有一距離?？商鎿Q地，第一摻雜區(qū)域131可以形成在比所投影的第二發(fā)射極區(qū)域120的區(qū)域更大的區(qū)域(更大的區(qū)域)內(nèi)。通常，第一摻雜區(qū)域131與第二發(fā)射極區(qū)域120對(duì)齊，S卩，注入過(guò)程中所使用的掩模與第二發(fā)射極區(qū)域120對(duì)齊。根據(jù)實(shí)施方式，例如如圖1中所示，功率半導(dǎo)體二極管100包括半導(dǎo)體襯底110，具有第二導(dǎo)電型的第二發(fā)射極區(qū)域120 、第一導(dǎo)電型的漂移區(qū)140以及第一發(fā)射極區(qū)域130，其中該漂移區(qū)與第二發(fā)射極區(qū)域120形成pn結(jié)。第二發(fā)射極金屬化152與第二發(fā)射極區(qū)域120接觸，并且第一發(fā)射極金屬化151與第一發(fā)射極區(qū)域130接觸。第一發(fā)射極區(qū)域130包括第一導(dǎo)電型的第一摻雜區(qū)域131以及第一導(dǎo)電型的第二摻雜區(qū)域132，第一摻雜區(qū)域與第一發(fā)射極金屬化151形成歐姆接觸，第二摻雜區(qū)域與第一摻雜區(qū)域131橫向相鄰并且與第一發(fā)射極金屬化151形成肖特基接觸。如上所述，可修改該功率半導(dǎo)體二極管100。根據(jù)實(shí)施方式，例如，如圖2中所示，提供了一種IGBT 200。該IGBT200包括半導(dǎo)體襯底210，具有第一導(dǎo)電型的源極區(qū)域243、第二導(dǎo)電型的本體區(qū)域242、第一導(dǎo)電型的漂移區(qū)240以及第二導(dǎo)電型的發(fā)射極區(qū)域230。源極金屬化252與源極區(qū)域243接觸，并且發(fā)射極金屬化251與發(fā)射極區(qū)域230接觸。發(fā)射極區(qū)域230包括第二導(dǎo)電型的第一摻雜區(qū)域231以及第二導(dǎo)電型的第二摻雜區(qū)域232。第一摻雜區(qū)域231與發(fā)射極金屬化251形成歐姆接觸。第二摻雜區(qū)域232與發(fā)射極金屬化251形成非歐姆接觸。第一摻雜區(qū)域231可具有比第二摻雜區(qū)域232更高的表面摻雜濃度。半導(dǎo)體襯底210可為上述半導(dǎo)體材料中的任何一種材料,并且包括第一表面211和第二表面212。柵電極260與半導(dǎo)體襯底210隔離。發(fā)射極區(qū)域230包括第一摻雜區(qū)域231和第二摻雜區(qū)域232，并且如上所述，結(jié)合第一發(fā)射極區(qū)域130和第一發(fā)射極金屬化151，可形成和調(diào)整發(fā)射極金屬化251。根據(jù)實(shí)施方式，一種制造功率半導(dǎo)體二極管100的方法包括以下處理中的至少一種。首先，提供半導(dǎo)體襯底110。在進(jìn)一步的處理中，形成第一導(dǎo)電型的漂移區(qū)140、第二導(dǎo)電型的第二發(fā)射極區(qū)域120、第二發(fā)射極區(qū)域120和漂移區(qū)140之間的pn結(jié)以及第一發(fā)射極區(qū)域130,第一發(fā)射極區(qū)域具有第一導(dǎo)電型的第一摻雜區(qū)域131和第一導(dǎo)電型的第二摻雜區(qū)域132。第一摻雜區(qū)域131可比第二摻雜區(qū)域132具有更高的表面摻雜濃度。通常，通過(guò)注入來(lái)形成第二發(fā)射極區(qū)域120和第一發(fā)射極區(qū)域130，其中，在半導(dǎo)體襯底110的第二表面112上形成第二發(fā)射極區(qū)域120，并且在半導(dǎo)體襯底110的第一表面111上形成第一發(fā)射極區(qū)域130。對(duì)于形成第一發(fā)射極區(qū)域130的第一和/或第二摻雜區(qū)域131、132而言，在第一表面111上形成注入掩模，并且然后，例如，如上所述，注入合適的摻雜劑。在進(jìn)一步的處理中，在第二發(fā)射極區(qū)域120上形成第二發(fā)射極金屬化152，并且使第二發(fā)射極金屬化152與第二發(fā)射極區(qū)域120接觸。通常，第二發(fā)射極金屬化152與第二發(fā)射極區(qū)域120形成歐姆接觸。在進(jìn)一步的處理中，將第一發(fā)射極金屬化151形成在第一發(fā)射極區(qū)域130上并與第一發(fā)射極區(qū)域130接觸，以在第一發(fā)射極金屬化151與第一發(fā)射極區(qū)域130的第一摻雜區(qū)域131之間形成歐姆接觸，并且以在第一發(fā)射極金屬化151與第一發(fā)射極區(qū)域130的第二摻雜區(qū)域132之間形成非歐姆接觸。該非歐姆接觸通常為肖特基接觸。為此，如上所述，選擇第一摻雜區(qū)域131和第二摻雜區(qū)域132的摻雜劑量?？商鎿Q地，例如，當(dāng)已經(jīng)形成可選的場(chǎng)終止區(qū)域141時(shí)，不將額外的摻雜劑注入第二摻雜區(qū)域132內(nèi)，并且僅將摻雜劑注入第一摻雜區(qū)域131內(nèi)。根據(jù)實(shí)施方式,將第一摻雜劑注入第一摻雜區(qū)域內(nèi)131內(nèi)，以形成第一施主。將與第一摻雜劑不同但具有相同的摻雜類型的第二摻雜劑注入第二摻雜區(qū)域132內(nèi)，以形成第二施主。第二施主形成的能級(jí)低于如上所述的半導(dǎo)體襯底110內(nèi)的第一施主的能級(jí)。根據(jù)實(shí)施方式，在第一摻雜區(qū)域131內(nèi)注入比第二摻雜區(qū)域132內(nèi)更高劑量的摻雜劑，以獲得第一摻雜區(qū)域131相對(duì)于第二摻雜區(qū)域132具有更高的表面摻雜濃度。根據(jù)實(shí)施方式，在注入之后，進(jìn)行退火處理。退火處理可為激光退火。可替換地/此外，該退火處理可為爐內(nèi)退火處理。根據(jù)實(shí)施方式，如上所述，進(jìn)一步的處理包括形成第一金屬區(qū)域151a，其包括與第一發(fā)射極區(qū)域130的第一摻雜區(qū)域131接觸的第一金屬；以及形成第二金屬區(qū)域151b，其包括與第一發(fā)射極區(qū)域130的第二摻雜區(qū)域132接觸的第二金屬，第二金屬與第一金屬不同。根據(jù)實(shí)施方式，如上所述，進(jìn)一步的處理包括注入質(zhì)子，以形成與第一發(fā)射極區(qū)域130相鄰的場(chǎng)終止區(qū)域141。 根據(jù)實(shí)施方式，該方法進(jìn)一步包括通過(guò)注入非摻雜元素或?qū)Φ谝话l(fā)射極區(qū)域130的第一表面111進(jìn)行改性，并且局部或全部地在第一發(fā)射極區(qū)域130的表面上多孔化。這些處理可用于改變半導(dǎo)體金屬界面(在第一 /第二摻雜區(qū)域131、132和第一發(fā)射極金屬化151之間)上的電荷載流子的復(fù)合，尤其在形成于第二摻雜區(qū)域132和第一發(fā)射極金屬化151之間的肖特基接觸區(qū)域內(nèi)。通過(guò)使用非摻雜元素進(jìn)行損傷性注入，可另外改性半導(dǎo)體區(qū)域131、132和第一發(fā)射極金屬化151之間的這種接觸表面，這些元素的示例為氬、硅以及鍺?？商鎿Q地，在接觸表面上可局部或全部地進(jìn)行多孔化。還能夠形成復(fù)合區(qū)域，這些區(qū)域與半導(dǎo)體區(qū)域131、132和第一發(fā)射極金屬化151之間的界面間隔開(kāi)，例如，以與第一表面111相距指定的距離間隔開(kāi)。根據(jù)實(shí)施方式，通過(guò)以例如4*1014/cm2的劑量的磷注入將第一表面111非晶化，然后沉積第一發(fā)射極金屬化151。在較高的溫度(例如，在350° C和420° C之間)下，可進(jìn)行退火步驟。這就產(chǎn)生所謂的金屬增強(qiáng)固相外延(ME-SPE)，其允許形成具有較低的發(fā)射效率的歐姆接觸。根據(jù)實(shí)施方式，通過(guò)注入壽命有限的元素(例如鉬)，可另外調(diào)整半導(dǎo)體襯底110內(nèi)的電荷載流子的壽命。由于所使用的處理(例如，光刻、離子注入以及退火處理)與用于薄晶片的常用載流子系統(tǒng)兼容，所以上述處理和結(jié)構(gòu)適合于薄晶片處理。參照?qǐng)D5，描述了為了確定對(duì)于第一發(fā)射極區(qū)域的不同布局的反向恢復(fù)電荷而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。點(diǎn)501表示具有常用的同質(zhì)摻雜的第一發(fā)射極區(qū)域(陰極區(qū)域)的二極管的結(jié)果。點(diǎn)502表示具有圖4B中所示的結(jié)構(gòu)化的第一發(fā)射極區(qū)域的二極管的結(jié)果，而點(diǎn)503表示具有圖4A中所示的結(jié)構(gòu)化的第一發(fā)射極區(qū)域的二極管的結(jié)果。點(diǎn)502和503的二極管的第一摻雜區(qū)域與點(diǎn)501的同質(zhì)摻雜的二極管的第一發(fā)射極區(qū)域具有相同的摻雜濃度。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得出結(jié)論，對(duì)于具有如上所述的第一和第二摻雜區(qū)域的第一發(fā)射極區(qū)域而言，沖入(flood)漂移區(qū)的反向恢復(fù)電荷顯然更低。而且，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇第一和第二摻雜區(qū)域的布局設(shè)計(jì)，可調(diào)整反向恢復(fù)電荷的量。圖6示出了對(duì)于第一發(fā)射極區(qū)域的不同布局的反向恢復(fù)電荷的模擬結(jié)果。曲線601示出了具有常用的同質(zhì)摻雜的第一發(fā)射極區(qū)域(陰極區(qū)域)的二極管的模擬結(jié)果。曲線602示出了具有結(jié)構(gòu)化的第一發(fā)射極區(qū)域的二極管的模擬結(jié)果，其中，第一摻雜區(qū)域的整個(gè)區(qū)域覆蓋第一發(fā)射極區(qū)域的整個(gè)區(qū)域的約50%的區(qū)域。曲線603示出了具有結(jié)構(gòu)化的第一發(fā)射極區(qū)域的二極管的模擬結(jié)果，其中，第一摻雜區(qū)域的整個(gè)區(qū)域覆蓋第一發(fā)射極區(qū)域的整個(gè)區(qū)域的約71%的區(qū)域。在曲線601內(nèi)，點(diǎn)表示不同的劑量，其中，曲線601最左邊的點(diǎn)表示用于制造同質(zhì)的第一發(fā)射極區(qū)域的IO1Vcm2的劑量，最右邊的點(diǎn)表示1012/cm2。另外兩個(gè)點(diǎn)分別表示IO1Vcm2和IO1Vcm2。對(duì)于曲線602和603而言,第一摻雜區(qū)域的尺寸從左到右減小，同時(shí)保持第一摻雜區(qū)域的總面積恒定，以模擬該布局設(shè)計(jì)的變化。圖6示出了通過(guò)改變布局設(shè)計(jì)可減小反向恢復(fù)電荷。圖7示出了所測(cè)出的具有第一反射區(qū)域的不同布局的功率二極管的特性。特性701a和701b表示具有同質(zhì)的第一發(fā)射極區(qū)域(陰極區(qū)域)的二極管，特性702a、702b表示具有圖4A中所示的第一發(fā)射極區(qū)域的二極管，并且特性703a、703b表示具有圖4B中所示的第一發(fā)射極區(qū)域的二極管。在125° C下測(cè)量“a”表示的特性，并且在25° C下測(cè)量“b”表示的特性。雖然正向壓降Vf似乎大于具有結(jié)構(gòu)化的第一發(fā)射極區(qū)域的二極管的正向壓降，但是其反向恢復(fù)電荷更小，這對(duì)于快速切換應(yīng)用而言尤其重要。圖8和圖9示出了從圖7`中獲得的對(duì)于不同溫度的差分電阻。組“A”表示具有同質(zhì)的第一發(fā)射極區(qū)域的二極管(從特性701a和701b中獲得)，“B”表示具有圖4A中所示的第一發(fā)射極區(qū)域的二極管(從特性702a和702b中獲得)，并且“C”表示具有圖4B中所示的第一發(fā)射極區(qū)域的二極管(從特性703a和703b中獲得)。圖8示出了 25° C的結(jié)果，圖9示出了 125° C的結(jié)果。圖中示出了已經(jīng)確定差分電阻Rdiff的范圍。差分電阻Rdiff為特性的局部曲率的測(cè)量結(jié)果。在較高的電流負(fù)荷下，需要較低的差分電阻Rdiff,以提高二極管的涌浪電流魯棒性(robust)。從圖8和圖9中可得出結(jié)論，尤其通過(guò)改變第一摻雜區(qū)域的布局和設(shè)計(jì)，可調(diào)整差分電阻Rdiff。如上所述，提供與形成陽(yáng)極區(qū)域的第二發(fā)射極區(qū)域具有不同高的摻雜濃度但是具有以下相同的導(dǎo)電類型(在投影的過(guò)程中)的區(qū)域，以形成結(jié)構(gòu)化的第一發(fā)射極區(qū)域，該區(qū)域形成二極管的陰極區(qū)域，從而提高發(fā)射效率以及減少開(kāi)關(guān)損耗。更高的摻雜區(qū)域(第一摻雜區(qū)域)與第一發(fā)射極金屬化(陰極金屬化)形成歐姆接觸，而更低的摻雜區(qū)域(第二摻雜區(qū)域)與第一發(fā)射極金屬化形成非歐姆接觸，具體地肖特基接觸。諸如“下面”、“下方”、“在…之下” “上面”、“上方”等的空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)可用于便于進(jìn)行描述，以解釋一個(gè)部件相對(duì)于第二部件的位置。這些術(shù)語(yǔ)除了包括與圖中所述的那些方向不同的方向以外，還包括該裝置的不同方向。而且，諸如“第一”、“第二”等術(shù)語(yǔ)還用于描述不同的部件、區(qū)域、部分等，并且也不意指進(jìn)行限制。在整個(gè)說(shuō)明書中，相似的術(shù)語(yǔ)表示相似的部件。本文中所使用的術(shù)語(yǔ)“具有(having)”、“包含(containing)”,包括(including)”、“含有(comprising)”等為開(kāi)放式術(shù)語(yǔ),表示具有所述部件或特征,但是不排除額外的部件或特征。冠詞“一個(gè)(a)”、“一個(gè)(an)”以及“該(the)”用于包括復(fù)數(shù)以及單數(shù)，除非上下文中明確規(guī)定并非如此?？紤]到意識(shí)上的以上變化和應(yīng)用的范圍時(shí)，應(yīng)理解的是，本發(fā)明不受到上述描述的限制，也不受到附圖的限 制。相反，本發(fā)明僅僅受到以下權(quán)利要求書及其等同物的限制。
權(quán)利要求
1.一種功率半導(dǎo)體二極管，包括 半導(dǎo)體襯底，包括第一導(dǎo)電型的第一發(fā)射極區(qū)域、第二導(dǎo)電型的第二發(fā)射極區(qū)域以及設(shè)置在所述第一發(fā)射極區(qū)域和所述第二發(fā)射極區(qū)域之間的所述第一導(dǎo)電型的漂移區(qū)，所述漂移區(qū)與所述第二發(fā)射極區(qū)域形成Pn結(jié)； 第一發(fā)射極金屬化，所述第一發(fā)射極金屬化與所述第一發(fā)射極區(qū)域接觸，所述第一發(fā)射極區(qū)域包括所述第一導(dǎo)電型的第一摻雜區(qū)域以及所述第一導(dǎo)電型的第二摻雜區(qū)域，所述第一摻雜區(qū)域與所述第一發(fā)射極金屬化形成歐姆接觸，所述第二摻雜區(qū)域與所述第一發(fā)射極金屬化形成非歐姆接觸；以及 第二發(fā)射極金屬化，所述第二發(fā)射極金屬化與所述第二發(fā)射極區(qū)域接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體二極管，其中，所述非歐姆接觸為肖特基接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體二極管，其中，所述第一摻雜區(qū)域比所述第二摻雜區(qū)域具有更高的表面摻雜濃度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率半導(dǎo)體二極管，其中，所述第一摻雜區(qū)域的表面摻雜濃度至少為IO1Vcm30
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率半導(dǎo)體二極管，其中，所述第二摻雜區(qū)域的表面摻雜濃度小于IO1Vcm30
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體二極管，其中，所述第一摻雜區(qū)域包括第一摻雜型的第一摻雜劑，所述第二摻雜區(qū)域包括所述第一摻雜型的第二摻雜劑，其中，所述第二摻雜劑與所述第一摻雜劑不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率半導(dǎo)體二極管，其中，所述第二摻雜劑選自由硒、硫、鈦以及鉍組成的組中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體二極管，其中，所述第一發(fā)射極金屬化包括包含第一金屬的第一金屬區(qū)域以及包含與所述第一金屬不同的第二金屬的第二金屬區(qū)域，其中，所述第一金屬區(qū)域與所述第一發(fā)射極區(qū)域的所述第一摻雜區(qū)域接觸，并且所述第二金屬區(qū)域與所述第一發(fā)射極區(qū)域的所述第二摻雜區(qū)域接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率半導(dǎo)體二極管，其中，所述第一金屬包括鋁、鋁合金或鈦。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率半導(dǎo)體二極管，其中，所述第二金屬包括鈦、鈦合金、鎢或鶴合金。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體二極管，其中，所述漂移區(qū)的摻雜濃度比所述第一發(fā)射極區(qū)域的所述第一摻雜區(qū)域的摻雜濃度低，并且所述漂移區(qū)至少與所述第一發(fā)射極區(qū)域的所述第一摻雜區(qū)域直接接觸。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體二極管，進(jìn)一步包括位于所述漂移區(qū)和所述第一發(fā)射極區(qū)域之間的第一導(dǎo)電型的場(chǎng)終止區(qū)域，所述場(chǎng)終止區(qū)域的摻雜濃度比所述漂移區(qū)高并且比所述第一發(fā)射極區(qū)域的所述第一摻雜區(qū)域低，所述場(chǎng)終止區(qū)域至少與所述第一發(fā)射極區(qū)域的所述第一摻雜區(qū)域直接接觸。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體二極管，進(jìn)一步包括多個(gè)間隔開(kāi)的第一摻雜區(qū)域。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體二極管，其中所述半導(dǎo)體襯底具有第二表面、與所述第二表面相對(duì)的第一表面以及橫向邊緣，所述第二發(fā)射極金屬化形成在所述第二表面上， 所述第一發(fā)射極金屬化形成在所述第一表面上； 所述第二發(fā)射極區(qū)域與所述橫向邊緣間隔開(kāi)；以及 所述第一摻雜區(qū)域形成在通過(guò)將所述第二發(fā)射極區(qū)域投影在所述第一表面上所形成的區(qū)域內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體二極管，進(jìn)一步包括多個(gè)間隔開(kāi)的第二摻雜區(qū)域。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體二極管，其中，所述第二摻雜區(qū)域由所述漂移區(qū)的一部分形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體二極管，進(jìn)一步包括位于所述漂移區(qū)和所述第一發(fā)射極區(qū)域之間的所述第一導(dǎo)電型的場(chǎng)終止區(qū)域，所述場(chǎng)終止區(qū)域的摻雜濃度比所述漂移區(qū)的摻雜濃度高并且比所述第一發(fā)射極區(qū)域的所述第一摻雜區(qū)域的摻雜濃度低，其中，所述第二摻雜區(qū)域由所述場(chǎng)終止區(qū)域的一部分形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體二極管，其中，所述第一發(fā)射極區(qū)域形成所述功率半導(dǎo)體二極管的陰極區(qū)域，所述第二發(fā)射極區(qū)域形成所述功率半導(dǎo)體二極管的陽(yáng)極區(qū)域。
19.一種功率半導(dǎo)體二極管,包括 半導(dǎo)體襯底，包括第一發(fā)射極區(qū)域、第二導(dǎo)電型的第二發(fā)射極區(qū)域以及第一導(dǎo)電型的漂移區(qū)，所述漂移區(qū)與所述第二發(fā)射極區(qū)域形成Pn結(jié)； 第二發(fā)射極金屬化，所述第二發(fā)射極金屬化與所述第二發(fā)射極區(qū)域接觸； 第一發(fā)射極金屬化，所述第一發(fā)射極金屬化與所述第一發(fā)射極區(qū)域接觸，所述第一發(fā)射極區(qū)域包括所述第一導(dǎo)電型的第一摻雜區(qū)域以及所述第一導(dǎo)電型的至少一個(gè)第二摻雜區(qū)域，所述第一摻雜區(qū)域與所述第一發(fā)射極金屬化形成歐姆接觸，所述第二摻雜區(qū)域與所述第一摻雜區(qū)域橫向相鄰并且與所述第一發(fā)射極金屬化形成肖特基接觸。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的功率半導(dǎo)體二極管，其中，所述至少一個(gè)第二摻雜區(qū)域由所述漂移區(qū)的一部分形成。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的功率半導(dǎo)體二極管，進(jìn)一步包括所述第一導(dǎo)電型的場(chǎng)終止區(qū)域，所述場(chǎng)終止區(qū)域的摻雜濃度比所述漂移區(qū)的摻雜濃度高并且比所述第一發(fā)射極區(qū)域的所述第一摻雜區(qū)域的摻雜濃度低，其中，所述至少一個(gè)第二摻雜區(qū)域由所述場(chǎng)終止區(qū)域的一部分形成。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的功率半導(dǎo)體二極管，其中，所述第一摻雜區(qū)域包括第一摻雜型的第一摻雜劑，所述至少一個(gè)第二摻雜區(qū)域包括所述第一摻雜型的第二摻雜劑，所述第二摻雜劑與所述第一摻雜劑不同。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的功率半導(dǎo)體二極管，其中，所述第一發(fā)射極金屬化包括包含第一金屬的第一金屬區(qū)域以及包含與所述第一金屬不同的第二金屬的第二金屬區(qū)域，并且其中，所述第一金屬區(qū)域與所述第一發(fā)射極區(qū)域的所述第一摻雜區(qū)域接觸，并且所述第二金屬區(qū)域與所述第一發(fā)射極區(qū)域的所述至少一個(gè)第二摻雜區(qū)域接觸。
24.一種 IGBT，包括半導(dǎo)體襯底，包括第一導(dǎo)電型的源極區(qū)域、第二導(dǎo)電型的本體區(qū)域、所述第一導(dǎo)電型的漂移區(qū)以及所述第二導(dǎo)電型的發(fā)射極區(qū)域； 源極金屬化，所述源極金屬化與所述源極區(qū)域接觸； 發(fā)射極金屬化，所述發(fā)射極金屬化與所述發(fā)射極區(qū)域接觸，所述發(fā)射極區(qū)域包括所述第二導(dǎo)電型的第一摻雜區(qū)域以及所述第二導(dǎo)電型的第二摻雜區(qū)域，所述第一摻雜區(qū)域與所述發(fā)射極金屬化形成歐姆接觸，所述第二摻雜區(qū)域與所述發(fā)射極金屬化形成非歐姆接觸。
25.一種制造功率半導(dǎo)體二極管的方法，包括 提供半導(dǎo)體襯底； 形成第一導(dǎo)電型的漂移區(qū)、第二導(dǎo)電型的第二發(fā)射極區(qū)域、位于所述第二發(fā)射極區(qū)域和所述漂移區(qū)之間的Pn結(jié)以及第一發(fā)射極區(qū)域，所述第一發(fā)射極區(qū)域包括所述第一導(dǎo)電型的第一摻雜區(qū)域和所述第一導(dǎo)電型的第二摻雜區(qū)域； 形成與所述第一發(fā)射極區(qū)域接觸的第一發(fā)射極金屬化，以在所述第一發(fā)射極金屬化與所述第一發(fā)射極區(qū)域的所述第一摻雜區(qū)域之間形成歐姆接觸，并且在所述第一發(fā)射極金屬化與所述第一發(fā)射極區(qū)域的所述第二摻雜區(qū)域之間形成非歐姆接觸；以及 形成與所述第二發(fā)射極區(qū)域接觸的第二發(fā)射極金屬化。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，進(jìn)一步包括 將第一摻雜型的第一摻雜劑注入所述第一摻雜區(qū)域內(nèi)；以及 將所述第一摻雜型的第二摻雜劑注入所述第二摻雜區(qū)域內(nèi)，所述第二摻雜劑與所述第一摻雜劑不同。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，進(jìn)一步包括在所述第一摻雜區(qū)域內(nèi)注入比注入所述第二摻雜區(qū)域的摻雜劑的量高的摻雜劑。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，形成所述第一發(fā)射極金屬化包括 形成包含第一金屬的第一金屬區(qū)域，所述第一金屬區(qū)域與所述第一發(fā)射極區(qū)域的所述第一摻雜區(qū)域接觸；以及 形成包含第二金屬的第二金屬區(qū)域，所述第二金屬區(qū)域與所述第一發(fā)射極區(qū)域的所述第二摻雜區(qū)域接觸，所述第二金屬與所述第一金屬不同。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，進(jìn)一步包括注入質(zhì)子以形成與所述第一發(fā)射極區(qū)域相鄰的場(chǎng)終止區(qū)域。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)注入非摻雜元素以及局部或全部地在所述第一發(fā)射極區(qū)域的表面上進(jìn)行多孔化中的至少一個(gè)，來(lái)對(duì)所述第一發(fā)射極區(qū)域的表面進(jìn)行改性。
全文摘要
提供了一種功率半導(dǎo)體二極管、IGBT及其制造方法。功率半導(dǎo)體二極管包括半導(dǎo)體襯底，該襯底具有第一導(dǎo)電型的第一發(fā)射極區(qū)域、第二導(dǎo)電型的第二發(fā)射極區(qū)域以及設(shè)置在第一發(fā)射極區(qū)域和第二發(fā)射極區(qū)域之間的第一導(dǎo)電型的漂移區(qū)。漂移區(qū)與第二發(fā)射極區(qū)域形成pn結(jié)。第一發(fā)射極金屬化與第一發(fā)射極區(qū)域接觸。第一發(fā)射極區(qū)域包括第一導(dǎo)電型的第一摻雜區(qū)域以及第一導(dǎo)電型的第二摻雜區(qū)域。第一摻雜區(qū)域與第一發(fā)射極金屬化形成歐姆接觸，并且第二摻雜區(qū)域與第一發(fā)射極金屬化形成非歐姆接觸。第二發(fā)射極金屬化與第二發(fā)射極區(qū)域接觸。
文檔編號(hào)H01L29/739GK103050547SQ20121039552
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者霍爾格·豪斯肯, 安東·毛德, 沃爾夫?qū)だ账辜{, 漢斯-約阿希姆·舒爾茨 申請(qǐng)人:英飛凌科技奧地利有限公司