降低杂质浓度的方法、半导体器件及制造其的方法技术

本发明专利技术涉及降低杂质浓度的方法、半导体器件及制造其的方法。一种降低半导体本体中的杂质浓度的方法包括利用粒子通过半导体本体的第一侧照射半导体本体。所述方法还包括在介于450℃到1200℃之间的温度范围内的热处理期间通过外扩散从半导体本体的被照射部分移除杂质中的至少一部分。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】
技术介绍
在诸如半导体二极管、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或绝缘栅场效应晶体管(IGFET)之类的半导体器件中，诸如前段制程(FE0L)处理之前的晶片之类的低掺杂浓度的基底材料用于实现半导体器件的DC电压阻挡要求。除了在基底材料中确定初始掺杂浓度的掺杂剂之外，可以存在例如由诸如硅锭的磁直拉(Czochralski)生长之类的基底材料的生长工艺所引起的附加杂质。前段制程(FE0L)处理可能导致形成包括附加杂质的不期望的复合物。这样的不期望的复合物的一个示例是电活性复合物，例如变更半导体本体或半导体本体中的(多个)半导体器件的掺杂浓度或重组/生成特性的氮-氧复合物或QOi复合物。期望的是，提供一种降低半导体本体中的杂质浓度的方法、一种制造半导体器件的方法和一种半导体器件。
技术实现思路
根据一个实施例，一种降低半导体本体中的杂质浓度的方法包括利用粒子通过半导体本体的第一侧照射半导体本体。所述方法还包括在介于450°C到1200°C之间的温度范围内的热处理期间通过外扩散从半导体本体的被照射部分移除杂质中的至少一部分。根据另一个实施例，一种制造半导体器件的方法包括利用粒子通过半导体本体的第一侧照射半导体本体。所述方法还包括在介于450°C到1200°C之间的温度范围内的热处理期间通过外扩散从半导体本体的被照射部分移除杂质中的至少一部分。所述方法还包括在半导体本体的第一侧形成第一负载端子结构。根据另一个实施例，一种半导体器件包括具有相对的第一和第二侧的硅本体。硅本体的第一部分邻接第一侧并且硅本体的第二部分被设置在第一部分和第二侧之间。第一部分中氮和碳中的一个的平均浓度小于第二部分中氮和碳中的一个的平均浓度的60%。本领域技术人员在阅读以下详细描述并在查看附图后将认识到附加的特征和优点。【附图说明】附图被包括来提供对本专利技术的进一步理解并且被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。这些图图示了本专利技术的实施例，并且与描述一起用来解释本专利技术的原理。本专利技术的其他实施例和所意图的优点将被容易地领会到，因为通过参考以下详细描述它们变得更好理解。图1A是半导体本体的一部分的示意性横截面视图，用于图示作为降低半导体本体中的杂质浓度的方法的一部分的利用粒子通过半导体本体的第一侧照射半导体本体的工艺。图1B是图1A的半导体本体的示意性横截面视图，用于图示在介于450 °C到1200°C之间的温度范围内的热处理期间通过外扩散从半导体本体的被照射部分移除杂质中的至少一部分的工艺。图1C是图1B的半导体本体的示意性横截面视图，用于图示作为制造半导体器件的方法的一部分的在半导体本体的第一侧形成第一负载端子结构的工艺。图2A是包括硅本体106和沿着硅本体106的相对的第一和第二侧109、110之间的垂直方向1的杂质浓度的半导体器件140的实施例的示意性横截面视图。图2B是沿着硅本体106的相对的第一和第二侧109、110之间的垂直方向y的杂质浓度的另一个实施例的示意性图解。图3A是半导体本体的一部分的示意性横截面视图，用于图示在半导体本体的第二侧形成第二负载端子结构的工艺。图3B是图3A的半导体本体的示意性横截面视图，用于图示在半导体本体的第一和第二侧形成触点的工艺。图4是包括功率半导体二极管的半导体本体的示意性横截面视图，所述功率半导体二极管包括如图2A、2B中所图示的杂质浓度。图5是包括如图2A、2B中所图示的杂质浓度的功率绝缘栅双极型晶体管的半导体本体的示意性横截面视图。【具体实施方式】在以下详细描述中，对形成其一部分的附图进行参考，并且在附图中通过例证的方式示出了可以在其中实践本公开的特定实施例。应理解的是，可以利用其他实施例并且在不偏离本专利技术的范围的情况下可以进行结构或逻辑改变。例如，针对一个实施例图示或描述的特征可以用于其他实施例上或者结合其他实施例使用来产出又另外的实施例。所意图的是，本公开包括这样的修改和变型。使用不应当被解释为限制所附权利要求的范围的特定语言描述这些示例。这些图未按比例缩放并且仅用于说明性目的。为了清楚起见，如果没有另外说明，在不同的图中已经由对应的附图标记标明相同的元件。术语“具有”、“包含”、“包括”、“包括有”等等是开放式的，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元件或特征的存在。冠词“一个”、“一”和“该”意图包括复数以及单数，除非上下文清楚地另有指示。术语“电连接的”描述电连接的元件之间的永久低欧姆连接，例如所关注的元件之间的直接接触或者经由金属和/或高掺杂半导体的低欧姆连接。术语“电耦合的”包括:适于信号传输的一个或多个中间元件可能存在于电耦合的元件(例如临时提供第一状态下的低欧姆连接和第二状态下的高欧姆电解耦的元件)之间。这些图通过指示紧靠掺杂类型“η”或“ρ”的或“ + ”图示了相对掺杂浓度。例如，“η ”意指低于“η”掺杂区的掺杂浓度的掺杂浓度，而“η+”掺杂区具有比“η”掺杂区更高的掺杂浓度。相同的相对掺杂浓度的掺杂区不一定具有相同的绝对掺杂浓度。例如，两个不同的“η”掺杂区可以具有相同或不同的绝对掺杂浓度。图1Α到1Β是半导体本体105的一部分的示意性横截面视图，用于图示降低半导体本体中的杂质浓度的方法。图1Α是半导体本体105的示意性横截面视图，用于图示利用粒子107通过与第二侧110相对的第一侧109照射半导体本体105的工艺。图1B是图1A的半导体本体105的示意性横截面视图，用于图示在介于450°C到1200°C之间的温度范围内的热处理期间通过外扩散从半导体本体105的被照射部分114移除杂质112中的至少一部分的工艺。根据一个实施例，半导体本体105是由直拉生长工艺获得的硅半导体本体，例如磁直拉(MCZ)娃半导体本体。根据其他实施例，半导体本体可以是包括杂质的另一个娃半导体本体或另一个单晶半导体本体。根据一个实施例，杂质112包括氮。在氮杂质的情况下并且根据一个实施例，热处理在介于500°C到1200°C之间的温度范围内进行，或者在介于600°C到1000°C之间的温度范围内进行，或者甚至在介于650°C到850°C之间的温度范围内进行。利用粒子107对半导体本体105的照射允许正方间隙(dimetric interstitial)队分解成快速扩散单间隙N。热处理允许快速扩散单间隙N从半导体本体105通过第一侧109的外扩散。半导体本体105中氮的分解度(即在被照射部分114中的照射之前在对正方间隙N2的照射之后单间隙N的比率)可以例如由粒子种类、照射剂量、照射能量、粒子照射的数目中的一个或多个调整。根据另一个实施例，杂质112包括碳。在碳杂质的情况下并且根据一个实施例，热处理在介于450 V到1000 V之间的温度范围内进行，或者在介于550 V到900 V之间的温度范围内进行，或者甚至在介于600°C到800°C之间的温度范围内进行。利用粒子107对半导体本体105的照射例如通过所谓反冲出(kick-out)机制允许取代的碳到更快速扩散的间隙碳中的转化。热处理允许快速扩散间隙碳从半导体本体105通过第一侧109的外扩散。半导体本体105中碳的转化度(即在被照射部分114中的照射之前在对取代的C的照射之后间隙C的比率)可以例如由粒子种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低半导体本体中的杂质浓度的方法，所述方法包括：利用粒子通过所述半导体本体的第一侧照射所述半导体本；以及在介于450℃到1200℃之间的温度范围内的热处理期间通过外扩散从所述半导体本体的被照射部分移除杂质中的至少一部分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：HJ舒尔策，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE