具有复合中心的半导体器件和制造方法技术

本发明专利技术的实施例涉及具有复合中心的半导体器件和制造方法。一种半导体器件包括具有同一导电类型的一个或多个杂质区的半导体部分。第一电极结构电连接到所述半导体部分的单元区域中的一个或多个杂质区。至少在围绕所述单元区域的边缘区域中，所述半导体部分的复合中心密度高于在所述单元区域的有源部分中的复合中心密度。

【技术实现步骤摘要】
具有复合中心的半导体器件和制造方法
本申请涉及半导体
，更具体地涉及具有复合中心的半导体器件和制造方法。
技术介绍
在功率半导体器件的导电状态下，场效应晶体管的正向偏置功率二极管或正向偏置体二极管将电荷载流子注入到漂移层中。当pn结变成阻挡状态时，这些电荷载流子耗尽并且引发恢复电流，该恢复电流影响半导体器件的动态切换损耗。一些方法提供将铂杂质引入到漂移层中，以通过降低电荷载流子寿命来减少反向恢复电荷Qrr。期望改善晶体管参数。
技术实现思路
根据一个实施例，半导体器件包括具有同一导电类型的一个或多个杂质区的半导体部分。第一电极结构电连接到半导体部分的单元区域中的一个或多个杂质区。至少在围绕单元区域的边缘区域中，半导体部分中的复合中心密度高于单元区域的有源部分中的复合中心密度。根据另一实施例，半导体器件包括具有晶格空位和在晶格空位处聚集的金属复合元素原子的半导体部分。至少在半导体部分的一部分中，晶格空位的密度超过1013cm-3。另一实施例涉及一种制造半导体器件的方法。在半导体衬底的至少部分中产生晶格空位，其中晶格空位的密度超过1013cm-3。在产生晶格空位之后且在施加使晶格空位退火的热预算之前，将金属复合元素的原子引入到半导体衬底中。另一实施例涉及制造半导体器件的另一方法。提供辅助掩膜覆盖单元区域的至少一部分并且露出在半导体衬底中包括的半导体裸片的至少边缘区域。边缘区域围绕单元区域。复合中心设置在由辅助掩膜露出的半导体衬底部分中。通过阅读下面的详细描述以及查看附图，本领域技术人员将认识到附加特征和优势。附图说明包括附图以提供对本专利技术的进一步理解，并且将附图结合到本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示本专利技术的实施例并且与描述一起用于说明本专利技术的原理。本专利技术的其它实施例和预期的优势将被容易地认识到，因为通过参照下面的详细描述它们变得更好理解。图1是根据在边缘区域中提供更高复合中心密度的一个实施例的半导体部分的截面的示意性剖视图。图2A是根据提供在边缘区域中具有增加的复合中心密度的半导体二极管的实施例的半导体部分的一部分的示意性剖视图。图2B是根据提供在边缘区域中具有增加的复合中心密度的IGFET(绝缘栅场效应晶体管)的实施例的半导体部分的一部分的示意性剖视图。图2C是根据提供在边缘区域中具有增加的复合中心密度的IGBT(绝缘栅双极晶体管)的实施例的半导体部分的一部分的示意性剖视图。图3示出图示根据一个实施例的垂直复合中心密度分布的示意图。图4是根据在单元区域的非有源部分中提供增加的复合中心密度的实施例的半导体器件的示意性平面剖视图。图5是根据提供接触槽和接触区的实施例的具有增加的晶格空位密度的半导体器件的一部分的示意性剖视图。图6A是根据另一实施例的具有增加的晶格空位密度的半导体二极管的一部分的示意性剖视图。图6B是根据另一实施例的具有增加的晶格空位密度的超结IGFET的一部分的示意性剖视图。图6C是根据另一实施例的具有增加的晶格空位密度的超结IGBT的一部分的示意性剖视图。图6D是根据另一实施例的具有增加晶格空位密度的垂直IGFET的一部分的示意性剖视图，晶格空位聚集金属复合元素的原子。图7A是用于图示根据实施例的制造半导体器件的方法的半导体衬底的一部分的示意性剖视图，该方法通过在形成接触槽之后在氮气氛中进行退火来增加晶格空位密度。图7B是在引入用于形成接触区的杂质之后图7A的半导体衬底的示意性剖视图。图7C是在用于对注入损伤进行退火的RTP(快速热工艺)之后图7B的半导体衬底的示意性剖视图。图7D是在引入金属复合元素的原子之后图7C的半导体衬底的示意性剖视图。图7E是根据图7A至图7D所示方法制造的半导体器件的示意性剖视图。图8A是用于图示根据实施例的制造半导体器件的方法的半导体衬底的一部分的示意性剖视图，该方法在提供接触槽之后的阶段中在注入接触区域之前提供晶格空位。图8B是在产生晶格空位的工艺中在接触槽的侧壁上提供杂质掩膜之后图8A的半导体衬底的示意性剖视图。图8C是在使用杂质掩膜注入接触区之后图8C的半导体衬底的示意性剖视图。图8D是在引入金属复合元素的原子之后图8C的半导体衬底的示意性剖视图。图9A是用于图示根据实施例的制造半导体器件的方法的半导体衬底的一部分的示意性剖视图，该方法在刻蚀单元沟槽之后在边缘区域中增加晶格空位密度。图9B是在使用注入掩膜向边缘区域中注入期间图9A的半导体衬底的示意性剖视图。图9C是在使用图9B的注入掩膜引入惰性气体原子之后图9B的半导体衬底的示意性剖视图。图9D是根据图9A至图9C所示方法制造的半导体器件的示意性剖视图。具体实施方式在下面的详细描述中，参照附图，附图形成其一部分并且在附图中通过图示的方式示出了其中可以实施本专利技术的特定实施例。将理解到的是，在不脱离本专利技术的范围的情况下，可以利用其它实施例并且可以进行结构或逻辑上的改变。例如，可以结合其它实施例使用针对一个实施例图示或描述的特征，以产生又一个实施例。本专利技术旨在于包括这样的修改和变型。使用不应被视为限制所附权利要求的范围的特定语言描述示例。附图不按比例绘制并且仅用于图示目的。为清楚起见，如果不另外指出，则在不同附图中相同的元件由对应的参考标记标示。术语“具有”、“包含”、“包括”、“含有”等是开放式的，并且这些术语指示所述结构、元件或特征的存在，但不排除附加的元件或特征。除非上下文另外清楚指出，冠词“一”、“一个”和“该”旨在于包括复数以及单数。术语“电连接”描述电连接元件之间的持久低欧姆连接，例如有关元件之间的直接接触或经由金属和/或高掺杂半导体的低欧姆连接。术语“电耦合”包括可以在电耦合元件之间提供适配于信号传输的一个或多个中间元件，例如可控制成在第一状态中临时提供低欧姆连接以及在第二状态中临时提供高欧姆电解耦合的元件。附图通过邻近掺杂类型“n”或“p”指示“-”或“+”图示相关掺杂浓度。例如，“n-”是指低于“n”掺杂区域的掺杂浓度的掺杂浓度，而“n+”是指高于“n”掺杂区域的掺杂浓度的掺杂浓度。同一相关掺杂浓度的掺杂区域不一定具有相同的绝对掺杂浓度。例如，两个不同的“n”掺杂区域可以具有相同或不同的绝对掺杂浓度。图1示出具有半导体部分100的半导体器件500，该半导体部分100具有第一表面101和与第一表面101平行的第二表面102。半导体部分100由单晶半导体材料例如硅(Si)提供。第一表面101与第二表面102之间的距离可以为至少40μm，例如至少175μm。半导体部分100可以具有其中边缘长度在若干毫米范围内的矩形形状或其中直径为若干毫米的圆形形状。第一表面101和第二表面102的法线定义垂直方向，并且与法线方向正交并且与第一表面101和第二表面102平行的方向是横向方向。外部表面103相对于第一表面101和第二表面102是倾斜的，例如正交的，并且连接第一表面101和第二表面102。至少一个杂质区110从第一表面101延伸到半导体部分100中。杂质区110中的每一个具有相同的导电类型，可以是n型或p型。杂质区110与设置在由第一表面101限定的一侧处的第一电极结构310电连接。第一电极结构310由导电材料例如金属、金属合金、金属化合物或重掺杂多晶硅提供。电介质结构220本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：半导体部分，所述半导体部分包括同一导电类型的一个或多个杂质区；以及第一电极结构，所述第一电极结构电连接到所述半导体部分的单元区域中的所述一个或多个杂质区，其中复合中心密度至少在围绕所述单元区域的边缘区域中高于在所述单元区域的有源部分中。

【技术特征摘要】
2013.06.21 US 13/923,7191.一种半导体器件，包括：半导体部分，所述半导体部分包括同一导电类型的一个或多个杂质区、杂质层和介于所述一个或多个杂质区和所述杂质层之间的漂移层，所述漂移层包括与所述杂质层直接邻接的基座层，其中所述基座层中的平均净掺杂剂浓度低于所述杂质层并且高于所述漂移层在所述基座层外的部分，并且其中所述半导体部分由第一表面和第二表面以及在所述第一表面和所述第二表面之间延伸的外部表面界定，所述第一表面和所述第二表面彼此相对并且彼此平行；电连接至一个或多个杂质区的第一电极结构，单元区域，包括多个晶体管单元，每个所述晶体管单元包括所述杂质区中的从所述第一表面延伸并且被配置为有源器件区域的一个或多个杂质区，以及围绕所述单元区域的边缘区域，所述边缘区域缺乏任何有源区域，所述边缘区域邻接所述半导体部分的外表面并且将所述单元区域从所述外表面分开，其中晶格空位的密度在所述边缘区域中高于在所述单元区域中，并且金属复合元素的原子的密度在所述边缘区域中高于在所述单元区域中，所述金属复合元素的原子聚集在对应于所述晶格空位的位置处，使得第一区域具有第一复合中心密度并且第二区域具有第二复合中心密度，所述第一复合中心密度高于所述第二复合中心密度，其中所述第一区域包括所述边缘区域的由所述第一表面、所述基座层和所述单元区域界定的部分，以及其中所述第二区域包括所述单元区域的由所述第一表面、所述基座层和所述边缘区域界定的部分。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述杂质区对应于第一导电类型的源极区，并且所述半导体部分进一步包括所述第一导电类型的漂移区和互补的第二导电类型的体区，在所述单元区域中所述体区将所述源极区与所述漂移区分隔开。3.根据权利要求1所述的半...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·西明耶科，HJ·舒尔策，S·加梅里斯，H·韦伯，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT