一种改善半导体器件反向恢复特性的方法技术

本发明专利技术涉及一种改善半导体器件反向恢复特性的方法，包括以下步骤：在未完成全部外延步骤的半导体器件的第一表面掺入具有施主或受主作用的物质，在半导体器件的表层中形成第一导电类型第一埋层掺杂区；对所述半导体器件的第一表面进行清洁处理；采用外延工艺，在所述半导体器件的第一表面上形成表面层；在表面层中掺入具有施主或受主作用的物质，从而使表面层转化为第二导电类型掺杂区。本发明专利技术不需要背面掺杂工艺，仅通过单面加工工艺即可完成，比传统的增加泄放通路的方法具有更低的加工成本的优点；本发明专利技术不影响非平衡载流子寿命，比传统的寿命控制技术具有更低的截止态漏电流的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种改善半导体器件反向恢复特性的方法
本专利技术属于半导体
，具体涉及一种改善半导体器件反向恢复特性的方法。
技术介绍
反向恢复过程是双极半导体开关器件在导通态切换到关断态时所经历的过程，主要体现为电流的逐渐减小，越过零点并反向增大，然后逐渐减小到零。由于双极导电的半导体器件普遍利用了电导调制效应，在导通状态下漂移区储存有浓度的乘积超过其本征乘积的电子和空穴(载流子)，这些额外的载流子称为非平衡载流子，简称非子。在器件从导通状态切换为截止状态时，非子需要从器件的电极被抽取，从而形成拖尾电流，使得器件无法实现立刻截止。拖尾电流的大小和持续的时间长度是衡量器件反向恢复性能的重要指标，更小的拖尾电流和更短的拖尾时间表示更好的反向恢复性能。为改善反向恢复性能，目前已经有了多种方法，包括寿命控制、增加泄放通路等。寿命控制技术包括如下两个大类：(1)全局寿命控制：将含有铂、金等重金属的物质覆盖在器件表面，在900℃左右的环境下进行扩散，使得重金属原子均匀的分布在器件内部，并在扩散的同时已经实现了电激活，产生了位于禁带深处的复合能级，并具有相近的电子、空穴俘获截面，均匀的降低了非子寿命。(2)局域寿命控制：用高能电子或氢离子、氦离子轰击器件，使得器件内部特定深度出现特定浓度的晶格损伤(缺陷)，这些缺陷可以起到复合中心的作用，降低了所在位置的非子寿命。增加泄放通路的方法通常体现为使用阳极短路结构，即在器件阳极增加一个与漂移区和Buffer层同型掺杂的短路阳极区，使得非子可以通过该区域迅速泄放。然而，以上两种技术存在以下缺点，寿命控制技术在降低非子寿命的同时会使得截止态下产生寿命降低，因此截止态下漏电会显著增大。增加泄放通路的方法需要高成本的背面注入工艺，并且由于采用阳极短路结构，从而使器件在开启时存在snap-off的不良效应。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述寿命控制技术和增加泄放通路的方法存在的问题，提供一种改善半导体器件反向恢复特性的方法。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种改善半导体器件反向恢复特性的方法，包括以下步骤：S1：在未完成全部外延步骤的半导体器件的第一表面掺入具有施主或受主作用的物质，在半导体器件的表层中形成第一导电类型第一埋层掺杂区；S2：对所述半导体器件的第一表面进行清洁处理；S3：采用外延工艺，在所述半导体器件的第一表面上形成表面层；S4：在表面层中掺入具有施主或受主作用的物质，从而使表面层转化为第二导电类型掺杂区。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步的，在步骤S1和步骤S2之间，还包括步骤S1(1)：在所述第一表面上，执行步骤S2-S3后，在表面层中掺入具有施主或受主作用的物质，从而使表面层转化为第一导电类型第二埋层掺杂区。进一步的，在步骤S2和步骤S3之间，还包括步骤S2(1)：在与所述第一表面不同的第二表面掺入具有施主或受主作用的物质，在半导体器件的表层中形成第一导电类型第一埋层掺杂区；S2(2)：对所述半导体器件的第二表面进行清洁处理；S2(3)：采用外延工艺，在所述半导体器件的第二表面上形成表面层；S2(4)：在表面层中掺入具有施主或受主作用的物质，从而使表面层转化为第二导电类型掺杂区。进一步的，在步骤S2(4)和步骤S3之间，还包括步骤S2(5)：在所述第一表面上，执行步骤S2-S3后，在表面层中掺入具有施主或受主作用的物质，从而使表面层转化为第一导电类型第二埋层掺杂区，再执行步骤S2。进一步的，所述外延工艺为在表面生长一层与衬底相同元素、相同晶体结构的物质。进一步的，所述掺入为热扩散或离子注入。进一步的，所述具有施主或受主作用的物质为硼、磷、砷、锑、铝或镓。进一步的，所述半导体器件为FRD、Thyristor、SCR、IGBT或MCT。进一步的，所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型；或所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。进一步的，所述清洁处理采用丙酮-乙醇-水、硫酸双氧水、RCA清洗、氢氟酸、离子铣或化学机械抛光进行清洁。本专利技术的有益效果是：本专利技术不需要背面注入工艺，仅需要单面外延及掺杂工艺，即可改善反向恢复特性，工艺门槛与成本大大降低，且由于本专利技术不改变非子寿命，因此，比寿命控制技术具阻断态漏电低的优点，具有更好的阻断性能和反向恢复性能的折中优值。附图说明图1为本专利技术实施例1的一种改善半导体器件反向恢复特性的结构示意图；图2为根据本专利技术实施例1改善基于N型外延的1200VFRD半导体器件反向恢复特性的工艺流程图；图3-8为根据本专利技术实施例1改善基于N型外延的1200VFRD半导体器件反向恢复特性的结构示意图；图9为本专利技术实施例2的一种改善半导体器件反向恢复特性的结构示意图；图10为本专利技术实施例3的一种改善半导体器件反向恢复特性的结构示意图；图11为本专利技术实施例4的一种改善半导体器件反向恢复特性的结构示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、N型掺磷硅衬底，2、N-漂移区，3、N型埋层掺杂区，4、外延表面层，5、P型阳极区，61、第一铝电极，62、第二铝电极，100、未完成全部外延步骤的半导体器件，101、重掺杂第一导电类型衬底，102、轻掺杂第一导电类型掺杂区，103、第一导电类型第一埋层掺杂区，104、表面层，105、第二导电类型掺杂区，106、第一导电类型第二埋层掺杂区。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例1本专利技术实施例1提供的一种改善半导体器件反向恢复特性的方法，如图1所示，包括以下步骤：S1：在未完成全部外延步骤的半导体器件100的第一表面掺入具有施主或受主作用的物质，在半导体器件的表层中形成第一导电类型第一埋层掺杂区103，如图1(b)所示；S2：对所述半导体器件100的第一表面进行清洁处理；S3：采用外延工艺，在所述半导体器件100的第一表面上形成表面层104，如图1(c)所示；S4：在表面层104中掺入具有施主或受主作用的物质，从而使表面层104转化为第二导电类型掺杂区105，如图1(d)所示。其中，具有受主或施主效应的元素包含以硼、磷为代表的，所有能够电离产生电子或空穴的元素，可以在半导体器件的正面、背面、侧面等任何表面进行掺杂。上述实施例中，所述第一导电类型第一埋层掺杂区103的掺杂浓度可为中等掺杂。所述未完成全部外延步骤的半导体器件100优选为包括重掺杂第一导电类型衬底101和位于其上的轻掺杂第一导电类型掺杂区102。本专利技术改善半导体器件反向恢复特性的原理为：在某个外延层生长之前，在半导体器件的表面进行掺杂，改变外延层生长之前，表面附近的杂质分布，然后进行该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善半导体器件反向恢复特性的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：在未完成全部外延步骤的半导体器件(100)的第一表面掺入具有施主或受主作用的物质，在半导体器件的表层中形成第一导电类型第一埋层掺杂区(103)；/nS2：对所述半导体器件(100)的第一表面进行清洁处理；/nS3：采用外延工艺，在所述半导体器件(100)的第一表面上形成表面层(104)；/nS4：在表面层(104)中掺入具有施主或受主作用的物质，从而使表面层(104)转化为第二导电类型掺杂区(105)。/n

【技术特征摘要】
1.一种改善半导体器件反向恢复特性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在未完成全部外延步骤的半导体器件(100)的第一表面掺入具有施主或受主作用的物质，在半导体器件的表层中形成第一导电类型第一埋层掺杂区(103)；
S2：对所述半导体器件(100)的第一表面进行清洁处理；
S3：采用外延工艺，在所述半导体器件(100)的第一表面上形成表面层(104)；
S4：在表面层(104)中掺入具有施主或受主作用的物质，从而使表面层(104)转化为第二导电类型掺杂区(105)。


2.根据权利要求1所述的一种改善半导体器件反向恢复特性的方法，其特征在于，在步骤S1和步骤S2之间，还包括步骤S1(1)：在所述第一表面上，执行步骤S2-S3后，在表面层(104)中掺入具有施主或受主作用的物质，从而使表面层(104)转化为第一导电类型第二埋层掺杂区(106)。


3.根据权利要求1所述的一种改善半导体器件反向恢复特性的方法，其特征在于，在步骤S2和步骤S3之间，还包括步骤S2(1)：在与所述第一表面不同的第二表面掺入具有施主或受主作用的物质，在半导体器件的表层中形成第一导电类型第一埋层掺杂区(103)；
S2(2)：对所述半导体器件(100)的第二表面进行清洁处理；
S2(3)：采用外延工艺，在所述半导体器件(100)的第二表面上形成表面层(104)；
S2(4)：在表面层(104)中掺入具有施主或受主作用的物质，从而使表面层(104)转化为第二导电类型掺杂区...

【专利技术属性】
技术研发人员：李泽宏，柳雨真，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51