包括CZ半导体本体的半导体器件以及制造包括CZ半导体本体的半导体器件的方法技术

一种制造半导体器件的方法包括通过热处理来降低在CZ半导体本体的第一部分中的氧浓度。该第一部分邻接半导体本体的第一表面。在第一表面处处理半导体本体。通过在与第一表面相对的第二表面处使半导体本体变薄来降低半导体本体的厚度。此后，由通过第二表面的质子注入和半导体本体的退火来在半导体本体中形成场停止区域。该场停止区域延伸到CZ半导体本体的第一部分中。

Semiconductor devices including CZ semiconductor bulk and methods for manufacturing semiconductor devices including CZ semiconductor bulk

A method for manufacturing semiconductor devices includes reducing oxygen concentration in the first part of the CZ semiconductor body by heat treatment. The first part is adjacent to the first surface of the semiconductor body. The semiconductor body is treated at the first surface. The thickness of the semiconductor body is reduced by thinning the semiconductor body at the second surface opposite the first surface. Thereafter, a field stop region is formed in the semiconductor body by proton injection on the second surface and annealing of the semiconductor body. The field stop region extends to the first part of the CZ semiconductor body.

【技术实现步骤摘要】
包括CZ半导体本体的半导体器件以及制造包括CZ半导体本体的半导体器件的方法
技术介绍
在半导体器件（例如绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、绝缘栅场效应晶体管（IGFET）或二极管）中，低掺杂浓度的衬底材料（例如MCZ（磁性提拉）硅晶圆）用于实现半导体器件期望的直流电压阻断要求。除了确定衬底材料中的初始掺杂浓度的掺杂剂之外，还可能存在例如由衬底材料的生长过程（诸如硅锭的磁性提拉生长）引起的额外杂质。前道工序(FEOL)处理可能导致包括额外杂质的不期望的复合物的形成。不期望的复合物的一个示例是电活性复合物，例如可能充当施主并且可能抵消例如功能半导体区（诸如场停止区域）的掺杂浓度的精确设置的碳-氧-氢复合物。
技术实现思路
本公开内容涉及一种制造半导体器件的方法，其包括通过热处理来降低在CZ半导体本体的第一部分中的氧浓度。该第一部分邻接半导体本体的第一表面。在第一表面处处理半导体本体。通过在与第一表面相对的第二表面处使半导体变薄来降低半导体的厚度。此后，由通过第二表面的质子注入和半导体本体的退火来在半导体本体中形成场停止区域。该场停止区域至少部分形成在CZ半导体本体的第一部分中。本公开内容还涉及一种半导体器件，其包括具有相对的第一和第二表面的CZ半导体本体。该半导体器件进一步包括CZ半导体本体中的场停止区域。该场停止区域包括在距第二表面不同垂直距离处的多个掺杂峰。在位于距第二表面最大垂直距离处的多个掺杂峰的第一掺杂峰处的氧浓度小于位于距第二表面最短垂直距离处的多个掺杂峰的第二掺杂峰处的氧浓度的98%、或小于其95%、或小于其90%、或小于其80%、或小于其70%、或甚至小于其50%。本领域技术人员将在阅读下面的详细描述并查看附图时认识到额外的特征和优点。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被合并在本说明书中且构成本明书的一部分。绘图图示实施例并且连同描述一起用来解释本专利技术的原理。将会容易地认识到本专利技术的其他实施例以及预期优点，因为通过参考下面的详细描述它们将变得更好理解。图1是图示制造半导体器件的一个示例的流程图。图2A示出用于图示通过热处理来降低在CZ半导体本体的第一部分中的氧浓度的工艺的视图。图2B是在于第一表面处处理半导体本体之后图2A中描绘的半导体本体的示意性横截面视图。图2C是在通过使半导体本体从与第一表面相对的第二表面变薄来降低半导体本体的厚度之后图2B中描绘的半导体本体的示意性横截面视图。图2D是在由通过第二表面的质子注入和半导体本体的退火来在半导体本体中形成场停止区域之后图2C中描绘的半导体本体的示意性横截面视图。图3是用于图示包括由如图1中描绘的方法制造的场停止区域的半导体器件的示例的半导体主体的示意性横截面视图。图4是图示沿着垂直方向通过漂移区域和场停止区域的掺杂浓度分布的示意性图表。具体实施方式在下面的详细描述中，对形成其一部分并且在其中以图示的方式示出可以实践本公开内容的具体实施例的附图进行参考。要理解，可利用其它实施例并且在不偏离本专利技术的范围的情况下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被用在其它实施例上或者结合其它实施例使用以产生另外的实施例。意图使本公开内容包括这样的修改和变化。使用不应该被解释为限制所附权利要求的范围的具体语言来描述示例。绘图没有按比例并且仅用于说明性目的。为了清楚起见，如果没有另外阐述的话，已通过不同绘图中的对应参考指定了相同元件。术语“具有”、“包含”、“包括”、“包括有”等等是开放的并且术语指示所阐述的结构、元件或特征的存在但是不排除额外元件或特征的存在。术语“电气连接”描述电气连接的元件之间的永久性低欧姆连接，例如所涉及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。图通过紧挨着掺杂类型“n”或“p”指示“-”或“+”来图示相对掺杂浓度。例如，“n-”意味着比“n”掺杂区的掺杂浓度更低的掺杂浓度，而“n+”掺杂区具有比“n”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“n”掺杂区可以具有相同或不同的绝对掺杂浓度。如在本说明书中使用的术语“水平”意图描述基本上平行于半导体衬底或本体的第一或主表面的取向。其可以例如是晶圆或管芯的表面。如在本说明书中使用的术语“垂直”意图描述基本上被布置成垂直于第一表面的取向，即平行于半导体衬底或本体的第一表面的法线方向。在本说明书中，半导体衬底或半导体本体的第二表面被视为要由下表面或背侧表面来形成，而第一表面被视为要由半导体衬底的上表面、前表面或主表面来形成。如在本说明书中使用的术语“上面”和“下面”因此描述一结构特征与另一个结构特征的相对位置。在本说明书中，n掺杂被称为第一导电类型，而p掺杂被称为第二导电类型。备选地，可以利用相对的掺杂关系来形成半导体器件以使得第一导电类型可以是p掺杂的并且第二导电类型可以是n掺杂的。图1是用于图示制造半导体器件（例如功率半导体器件，诸如功率绝缘栅双极型晶体管（功率IGBT）或功率二极管）的一个方法1000的示意性流程图。将会认识到，尽管方法1000在下面被图示且描述为一系列步骤或事件，但是不要以限制的含义来解释这样的步骤或事件的图示顺序。例如，除了在本文中图示和/或描述的那些之外，一些步骤可以不同的顺序发生和/或与其他步骤或事件同时发生。此外，可能不需要所有步骤来实施本文中的公开内容的实施例的一个或多个方面。而且，本文中描绘的步骤中的一个或多个可能被分成一个或多个分开的子步骤和/或阶段。参考图1，工艺特征S100包括通过热处理来降低在CZ半导体本体的第一部分中的氧浓度，该第一部分邻接半导体本体的第一表面。在一个或多个实施例中，该半导体本体是CZ硅（Si）半导体本体，例如硅半导体衬底（诸如硅半导体晶圆）。该半导体晶圆可以是任何尺寸的晶圆，例如提拉（CZ）晶圆。尽管可以使用标准CZ晶圆，但是本公开内容对磁性CZ（MCZ）晶圆特别有利。该晶圆可以具有8英寸（200mm）、12英寸（300mm）或18英寸（450mm）的直径。可以在尤其包括炉子的热处理设备中实施热处理，该炉子包括例如一个或多个供气单元、一个或多个加热单元、一个或多个腔室。该热处理可以促使氧从半导体本体扩散出去，由此导致例如至少在CZ半导体本体的第一部分中降低的氧浓度。热处理还可以促使氧扩散至第一表面并且要变成在第一表面处生长的氧化层的一部分，由此还导致例如在CZ半导体本体的第一部分中降低的氧浓度。参考图1，工艺特征S110包括在第一表面处处理半导体本体。在第一表面处处理半导体本体可以包括用于形成掺杂半导体区的工艺，例如掩模或非掩模掺杂工艺，例如用于形成本体区、源极区、高掺杂本体接触区、晶体管（诸如IGBT）的沟道植入区、二极管的阳极或阴极区、边缘终止结构（诸如横向掺杂变化（VLD）区或结终止扩展（JTE）区）、防护环、沟道截断器的离子植入和/或扩散工艺。在第一表面处处理半导体本体可以进一步包括用于形成绝缘区的工艺，例如热氧化工艺、热渗氮工艺、电介质层沉积工艺（诸如化学汽相淀积（CVD）、低压化学汽相淀积（LPCVD）、等离子体增强化学气相沉积（PEPCVD）、大气压化学汽相淀积（APCVD）、亚大气压化学汽相淀积（SACVD）和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造半导体器件的方法，其包括：通过热处理来降低在CZ半导体本体的第一部分中的氧浓度，该第一部分邻接半导体本体的第一表面；在第一表面处处理半导体本体；通过在与第一表面相对的第二表面处使半导体本体变薄来降低半导体本体的厚度；以及此后由通过第二表面的质子注入和半导体本体的退火来在半导体本体中形成场停止区域，其中该场停止区域至少部分形成在CZ半导体本体的第一部分中。

【技术特征摘要】
2017.08.18 DE 102017118975.01.一种制造半导体器件的方法，其包括：通过热处理来降低在CZ半导体本体的第一部分中的氧浓度，该第一部分邻接半导体本体的第一表面；在第一表面处处理半导体本体；通过在与第一表面相对的第二表面处使半导体本体变薄来降低半导体本体的厚度；以及此后由通过第二表面的质子注入和半导体本体的退火来在半导体本体中形成场停止区域，其中该场停止区域至少部分形成在CZ半导体本体的第一部分中。2.根据权利要求1所述的方法，其中该CZ半导体本体是磁性CZ、MCZ半导体本体。3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中将该半导体本体的厚度降低至在20µm和30µm的范围中的目标厚度。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中该热处理包括在从1000°C至1300°C的温度范围中的热处理温度。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中实施该热处理达从5小时至300小时的时段。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在第一表面处处理半导体本体的过程中在任何离子注入工艺之前实施热处理的至少一部分。7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在热处理的至少一部分期间环境气体是惰性的或者包括小于10%的氧水平。8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，进一步包括在热处理之前将氧化层沉积在半导体本体的第一表面上。9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中该热处理是半导体本体在第一表面处的处理的至少一部分。10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中该热处理包括在1120°C以下的温度处的热氧化工艺。11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中将在热处理的过程中的热预算设置成调整在朝向第一表面的第一部分中的氧浓度在最大值到处于最大值的1%至95%的范围中的最小值之间的下降。12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，进一步包括通过热处理来降低CZ半导体本体的第一部分中的碳浓度。13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中该场停止区域包括在距第二表面不同垂直距离处的掺杂峰，并且其中将在场停止区域的掺杂峰之中的在具有距第二表面最大垂直距离的掺杂峰处的氧浓度设置成小于在场停止区域的掺杂峰之中的在具有距第二表面最小垂直距离的掺杂峰处的氧浓度的98%。14.根据权利要求13所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：H厄夫纳，HJ舒尔策，A苏西蒂，T韦本，
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