半導(dǎo)體器件和用于形成半導(dǎo)體器件的方法
【專利摘要】一種半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底。半導(dǎo)體襯底包括被布置在半導(dǎo)體襯底的主表面處的第一摻雜區(qū)域、被布置在半導(dǎo)體襯底的后側(cè)表面處的發(fā)射極層、通過半導(dǎo)體襯底的第二摻雜區(qū)域與第一摻雜區(qū)域分離的至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)以及至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)。第一摻雜區(qū)域具有第一傳導(dǎo)類型并且發(fā)射極層至少主要具有第二傳導(dǎo)類型。第二摻雜區(qū)域具有第二傳導(dǎo)類型并且至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)具有第一傳導(dǎo)類型。至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)被定位在第二摻雜區(qū)域內(nèi)并且鄰近至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)。進(jìn)一步地，至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)具有比被定位成鄰近至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)的第二摻雜區(qū)域的至少一部分在半導(dǎo)體器件的操作溫度的范圍區(qū)間更低的電阻變化。
【專利說明】半導(dǎo)體器件和用于形成半導(dǎo)體器件的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]實(shí)施例涉及用于增加半導(dǎo)體器件的耐用性或壽命周期的措施，并且具體涉及半導(dǎo)體器件和用于制造半導(dǎo)體器件的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體器件的耐用性和壽命周期經(jīng)常受到半導(dǎo)體器件關(guān)斷期間的電壓峰值或電流峰值的影響。例如，在功率半導(dǎo)體的關(guān)閉期間可能出現(xiàn)大電流(例如包括大于100V的阻斷電壓)。例如，期望減少由于高電流的破壞風(fēng)險(xiǎn)，以便增加半導(dǎo)體器件的耐用性或壽命周期。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]一些實(shí)施例涉及具有半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體襯底包括被布置在半導(dǎo)體襯底的主表面處的第一摻雜區(qū)域、被布置在半導(dǎo)體襯底的后側(cè)表面處的發(fā)射極層、通過半導(dǎo)體襯底的第二摻雜區(qū)域與第一摻雜區(qū)域分離的至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)以及至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)。第一摻雜區(qū)域包括第一傳導(dǎo)類型并且發(fā)射極層至少主要包括第二傳導(dǎo)類型。第二摻雜區(qū)域包括第二傳導(dǎo)類型并且至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)包括第一傳導(dǎo)類型。至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)被定位在第二摻雜區(qū)域內(nèi)并且鄰近至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)。進(jìn)一步地，至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)包括比第二摻雜區(qū)域的被定位成鄰近至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)的至少一部分在半導(dǎo)體器件的操作溫度的范圍區(qū)間更低的電阻變化。
[0004]一些實(shí)施例涉及具有半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體二極管器件。半導(dǎo)體襯底包括被布置在半導(dǎo)體襯底的主表面處的第一摻雜區(qū)域、被布置在半導(dǎo)體襯底的后側(cè)表面處的發(fā)射極層、被定位在后側(cè)表面處在發(fā)射極層內(nèi)的至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)以及至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)。第一摻雜區(qū)域與半導(dǎo)體二極管器件的前側(cè)金屬層接觸并且包括第一傳導(dǎo)類型。發(fā)射極層與半導(dǎo)體二極管器件的后側(cè)金屬層接觸并且至少主要包括第二傳導(dǎo)類型。進(jìn)一步地，至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)包括第一傳導(dǎo)類型并且至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)通過包括第二傳導(dǎo)類型的第二摻雜區(qū)域與第一摻雜區(qū)域分離。至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)被定位在第二摻雜區(qū)域內(nèi)并且鄰近至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型。進(jìn)一步地，至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)包括導(dǎo)致距離半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶和價(jià)帶多于150meV的能態(tài)的摻雜或者至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)內(nèi)的平均缺陷密度是第二摻雜區(qū)域的被定位成鄰近至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)的至少一部分內(nèi)的平均缺陷密度的兩倍以上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]僅僅通過示例的方式并且參照附圖，在以下內(nèi)容中將描述裝置和/或方法的一些實(shí)施例，其中:
[0006]圖1示出了半導(dǎo)體器件的一部分的示意性截面；
[0007]圖2示出了又一半導(dǎo)體器件的一部分的示意性截面；
[0008]圖3示出了指示在關(guān)斷期間隨著時(shí)間推移的電流的示意圖；
[0009]圖4示出了溫度穩(wěn)定電阻區(qū)的能帶結(jié)構(gòu)的示意性圖示；
[0010]圖53示出了半導(dǎo)體器件的一部分的示意性截面；
[0011]圖56示出了半導(dǎo)體器件的一部分的示意性截面；
[0012]圖6示出了半導(dǎo)體器件的一部分的示意性截面；以及
[0013]圖7示出了用于形成半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]現(xiàn)在將完全參照其中一些示例實(shí)施例被圖示的附圖來更多地描述各種示例實(shí)施例。在圖中，為了清楚起見，線、層和/或區(qū)域的厚度可以被放大。
[0015]據(jù)此，在示例實(shí)施例有各種修改和替代形式的能力的同時(shí)，其中的實(shí)施例通過示例的方式被示出在圖中并且將被詳細(xì)描述于此。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，沒有旨在將示例實(shí)施例限制于所公開的特定形式，而是相反，示例實(shí)施例要涵蓋落在本公開范圍上的所有修改、等效物和替代。貫穿圖的說明，相同數(shù)字指的是相同或相似的元件。
[0016]將理解的是，在元件被稱為被“連接”或“耦合”到另一元件時(shí)，它可以被直接連接或耦合到該另一元件或者居間元件可以存在。相比之下，在元件被稱為被“直接連接”或“直接耦合”到另一元件時(shí)，沒有居間元件存在。被用于描述元件之間關(guān)系的其它詞語應(yīng)當(dāng)以相同的方式理解(例如，“在…之間”相對(duì)于“直接在…之間”，“鄰近的”相對(duì)于“直接鄰近的”
坐、
寸/ 0
[0017]本文中使用的術(shù)語僅僅是為了描述特定實(shí)施例的目的，并且不旨在于限制示例實(shí)施例。如本文中使用的，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該”也旨在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外明確指示。還將理解的是，在本文中被使用時(shí)，術(shù)語“包括”、“包含”、“含有”和/或“包括…在內(nèi)”指定所陳述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一個(gè)或多個(gè)其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或其群組的存在或添加。
[0018]除非另外定義，本文中使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)具有與由示例實(shí)施例所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的相同的含義。將理解的是，例如在常用字典中定義的那些的術(shù)語應(yīng)當(dāng)被解釋為具有與它們?cè)谙嚓P(guān)領(lǐng)域的上下文中的含義一致的含義，并且將不以理想化或過于正式的意義來解釋，除非本文中清楚地如此定義。
[0019]圖1示出了根據(jù)實(shí)施例具有半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體器件100的一部分的示意性截面。半導(dǎo)體襯底包括被布置在半導(dǎo)體襯底的主表面102處的第一摻雜區(qū)域110、被布置在半導(dǎo)體襯底的后側(cè)表面104的發(fā)射極層120、通過半導(dǎo)體襯底的第二摻雜區(qū)域與第一摻雜區(qū)域110分離的至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)130以及至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140。第一摻雜區(qū)域110包括第一傳導(dǎo)類型，并且發(fā)射極層120至少主要包括第二傳導(dǎo)類型。進(jìn)一步地，第二摻雜區(qū)域包括第二傳導(dǎo)類型，并且至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)130包括第一傳導(dǎo)類型。至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140被定位在第二摻雜區(qū)域內(nèi)并且鄰近至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)130。進(jìn)一步地，至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140包括比被定位成鄰近至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140的第二摻雜區(qū)域的至少一部分在半導(dǎo)體器件100的操作溫度的范圍區(qū)間更小的電阻變化。
[0020]通過實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)，可以改善在半導(dǎo)體器件的關(guān)斷過程期間的柔和度(例如降低電流隨著時(shí)間推移的快速改變)。通過實(shí)現(xiàn)鄰近至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)的至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)，可以在大的溫度范圍區(qū)間提供這一柔和度。用這種方式，可以提供柔和的半導(dǎo)體器件關(guān)斷行為。因此，可以改善半導(dǎo)體器件的耐用性或壽命周期。
[0021]例如，半導(dǎo)體器件100可以由有能力形成提到的結(jié)構(gòu)的任何半導(dǎo)體處理技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。換句話說，例如，半導(dǎo)體器件100的半導(dǎo)體襯底可以是硅基半導(dǎo)體襯底、碳化硅基半導(dǎo)體襯底、砷化鎵基半導(dǎo)體襯底或者氮化鎵基半導(dǎo)體襯底。
[0022]第一摻雜區(qū)域110和至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)130包括第一傳導(dǎo)類型(例如P或η)，并且發(fā)射極層120和第二摻雜區(qū)域至少主要包括第二傳導(dǎo)類型(例如η或P)。換句話說，第一摻雜區(qū)域110和至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)130包括第一傳導(dǎo)類型，其可以是P摻雜(例如由并入鋁離子或硼離子導(dǎo)致的)或η摻雜(例如由并入氮離子，磷離子或砷離子導(dǎo)致的)的。因此，第二傳導(dǎo)類型指示相反的η摻雜或P摻雜。換句話說，第一傳導(dǎo)類型可以指示P摻雜并且第二傳導(dǎo)類型可以指示η摻雜，或者反之亦然。
[0023]例如，如果由發(fā)射極層120占用的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)部分包括超過由發(fā)射極層120占用的體積的50%以上(或者70%以上、80%以上或90%以上)的第二傳導(dǎo)類型摻雜，則發(fā)射極層120主要包括第二傳導(dǎo)類型。例如，包括第一傳導(dǎo)類型的至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)130可以是發(fā)射極層120的一部分(如在圖1中示出的)，從而降低包括第二傳導(dǎo)類型的發(fā)射極層120的體積百分比。
[0024]第一摻雜區(qū)域110被布置或被定位在半導(dǎo)體器件100的半導(dǎo)體襯底的主表面102處。換句話說，第一摻雜區(qū)域I1的至少一部分建立主表面102的一部分或者被定位在主表面102處。
[0025]半導(dǎo)體襯底的主表面102可以是朝向半導(dǎo)體表面上面的金屬層、絕緣層和/或鈍化層的半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體表面。相比于半導(dǎo)體襯底的基本豎直的邊緣(例如由將半導(dǎo)體襯底與其它物體分離而導(dǎo)致的)，半導(dǎo)體襯底的主表面102可以是橫向延伸的基本水平的表面。半導(dǎo)體襯底的主表面102可以是基本平坦的平面(例如忽略由于制造過程或溝道的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的不均勻性)。換句話說，半導(dǎo)體襯底的主表面102可以是在半導(dǎo)體材料與半導(dǎo)體襯底上面的絕緣層、金屬層或鈍化層之間的界面。
[0026]進(jìn)一步地，橫向方向或橫向延伸可以是基本平行于主表面102定向，并且豎直方向或豎直延伸可以是基本正交于主表面102定向。
[0027]發(fā)射極層120被布置在半導(dǎo)體器件的后側(cè)表面104。半導(dǎo)體襯底的后側(cè)表面104是相對(duì)于半導(dǎo)體襯底的主表面102定位的半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體材料的表面。后側(cè)表面104可以是朝向后側(cè)金屬層、后側(cè)絕緣層或后側(cè)鈍化層的半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體表面。因此，后側(cè)表面104還可以是橫向延伸的基本水平的表面，并且可以基本是平坦的平面(例如忽略由于制造過程的不均勻性)。
[0028]換句話說，發(fā)射極層120可以建立半導(dǎo)體襯底的后側(cè)表面104，或者被定位在半導(dǎo)體襯底的后側(cè)表面104。進(jìn)一步地，發(fā)射極層120可以表示半導(dǎo)體襯底的橫向?qū)印?br> [0029]在半導(dǎo)體器件100的導(dǎo)通狀態(tài)下，發(fā)射極層120可以朝著半導(dǎo)體襯底的主表面102發(fā)射電荷載流子(電子或空穴)。
[0030]至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)130被定位在半導(dǎo)體襯底的第二摻雜區(qū)域內(nèi)。第二摻雜區(qū)域可以延伸遍布半導(dǎo)體襯底的大部分。例如，第二摻雜區(qū)域還可以包含發(fā)射極層120或者包含發(fā)射極層包括第二傳導(dǎo)類型的至少部分。第二摻雜區(qū)域至少被定位在至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)130的朝向第一摻雜區(qū)域110(主表面)的一側(cè)，使得至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)130和第一摻雜區(qū)域110通過第二摻雜區(qū)域與彼此分離。換句話說，第二摻雜區(qū)域可以比發(fā)射極層120朝向主表面102(沿豎直方向)延伸地更遠(yuǎn)。例如，第二摻雜區(qū)域可以包含半導(dǎo)體器件100的場(chǎng)停止層和丨或漂移層以及發(fā)射極層120的包括第二傳導(dǎo)類型的至少一部分。
[0031]至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140被定位在第二摻雜區(qū)域內(nèi)。換句話說，至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)是相比于周圍的第二摻雜區(qū)域的半導(dǎo)體材料具有適合的物理性質(zhì)的第二摻雜區(qū)域部分，該物理性質(zhì)關(guān)于被定位在至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140內(nèi)的半導(dǎo)體材料電阻的溫度依賴性。至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140可以是被定位成鄰近至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)、至少在至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)的朝向半導(dǎo)體襯底的主表面102布置的一側(cè)的第二摻雜區(qū)域的一部分。換句話說，至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)的至少面向半導(dǎo)體襯底的主表面102的該側(cè)可以被布置鄰近至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140。因此，在預(yù)定義的溫度范圍區(qū)間，從主表面102指向后側(cè)表面104或者從后側(cè)表面104指向主表面102、穿過至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)的(電子或空穴的)電流受非常穩(wěn)定的或幾乎恒定的電阻影響。
[0032]至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140在某種程度上被實(shí)現(xiàn)，使得在至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140內(nèi)的電阻在半導(dǎo)體器件100的操作溫度范圍區(qū)間的變化比在第二摻雜區(qū)域的被定位成鄰近至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140的至少一部分(例如剩余的發(fā)射極層、剩余的場(chǎng)停止層或剩余的漂移層)內(nèi)的小。換句話說，相比于周圍的第二摻雜區(qū)域，至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)的電阻的溫度依賴性被穩(wěn)定(例如通過增加缺陷密度或者實(shí)現(xiàn)深能態(tài))。
[0033]例如，至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140的電阻變化可以由至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140在操作溫度范圍區(qū)間的最大與最小電阻之間的差或者至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140在操作溫度范圍區(qū)間的電阻的平均變化(例如均方根)來定義。
[0034]半導(dǎo)體器件100的操作溫度范圍可以是表示在半導(dǎo)體器件100的導(dǎo)通狀態(tài)下的標(biāo)稱溫度范圍的預(yù)定義溫度范圍或者半導(dǎo)體器件100在半導(dǎo)體器件100的操作狀態(tài)(例如導(dǎo)通狀態(tài)和斷開狀態(tài))下從最小溫度(例如-401 )到最大溫度(例如1751 )的范圍。
[0035]半導(dǎo)體器件100的導(dǎo)通狀態(tài)可以是其中半導(dǎo)體器件100在半導(dǎo)體器件100的正?；蝾A(yù)期操作條件下提供最大總電流或者提供標(biāo)稱電流(例如根據(jù)器件的說明書)的狀態(tài)。例如，標(biāo)稱電流可以是在由器件達(dá)到的壽命時(shí)間的50%以上(或70%以上或90%以上)器件在導(dǎo)通狀態(tài)中能夠提供的電流。
[0036]例如，通過實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)，關(guān)斷過程的(例如降低每次的最大電流改變的)柔和度可以被改善，并且通過實(shí)現(xiàn)至少鄰近至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)130的至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140，可以在半導(dǎo)體器件100的操作溫度的范圍區(qū)間提供改善的柔和度。
[0037]半導(dǎo)體器件100可以包括鄰近相同數(shù)目的第一傳導(dǎo)類型區(qū)定位的任意數(shù)目的溫度穩(wěn)定電阻區(qū)。替代地，至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)130可以橫向延伸在多于一個(gè)的第一傳導(dǎo)類型區(qū)130之上，使得溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140的數(shù)目低于第一傳導(dǎo)類型區(qū)130的數(shù)目。例如，多個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)可以以彼此間相等或變化的距離被定位成橫向分布在發(fā)射極層120的一部分(例如半導(dǎo)體器件的單元區(qū)(⑶11 81-68))或者整個(gè)發(fā)射極層120之上并且單個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)(層)沿著發(fā)射極層120延伸，使得單個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)被定位成鄰近每個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)130、至少在第一傳導(dǎo)類型區(qū)的被布置朝向主表面102的一側(cè)。這可以意指，溫度穩(wěn)定電阻延伸在芯片的整個(gè)橫向方向之上并且可以形成場(chǎng)停止層的至少一部分。
[0038]至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)130可以被布置在第二摻雜區(qū)域內(nèi)的各種位置。例如，至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)130被定位在半導(dǎo)體襯底的后側(cè)表面104處的發(fā)射極層(表不第二摻雜區(qū)域的一部分)內(nèi)(如在圖1中示出的)。換句話說，至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)130可以被連接到與在半導(dǎo)體襯底的后側(cè)104處的剩余的發(fā)射極層120相同的電勢(shì)(例如通過后側(cè)金屬層)。例如，用這種方式，至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)130可以能夠改善半導(dǎo)體二極管或半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的關(guān)斷柔和度。
[0039]至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)130可以包括比發(fā)射極層120更低的厚度(例如使得發(fā)射極層分離至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)與第二摻雜區(qū)域的場(chǎng)停止層或漂移層)，或者至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)130可以延伸通過發(fā)射極層120。例如，半導(dǎo)體襯底可以包括鄰近發(fā)射極層120的場(chǎng)停止層和/或漂移層，并且至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)130從半導(dǎo)體襯底的后側(cè)表面104延伸到場(chǎng)停止層或漂移層。
[0040]替代地，至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)可以由半導(dǎo)體襯底的第二摻雜區(qū)域(例如包含發(fā)射極層和場(chǎng)停止層和/或漂移層)完全包圍。
[0041]圖2示出了根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件200的示意性截面。半導(dǎo)體器件200的實(shí)施方式類似于圖1中示出的實(shí)施方式。然而，至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)130被定位成鄰近發(fā)射極層120并且被第二摻雜區(qū)域或場(chǎng)停止區(qū)域或區(qū)域140完全包圍。換句話說，例如，至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)130被與第二摻雜區(qū)域的pn結(jié)圍繞，并且表示浮空區(qū)域。
[0042]圖3通過指示在時(shí)間T上的電流I的圖，示意性地圖示了二極管的關(guān)斷行為。對(duì)于沒有柔和度改善措施的二極管310，電流下降得非?？焖購亩鴮?dǎo)致大的電壓(例如U?dl/dT)，這可以損壞半導(dǎo)體器件。相比之下，對(duì)于在發(fā)射極層120內(nèi)具有實(shí)現(xiàn)的第一傳導(dǎo)類型區(qū)130的二極管320，由于一旦足夠的電壓降一出現(xiàn)在第一傳導(dǎo)類型區(qū)130的朝向主表面102布置的一側(cè)就從第一傳導(dǎo)類型區(qū)130注入載流子，在關(guān)斷過程期間電流的減小可以被緩和。電壓降依賴于在該側(cè)處的電阻，其通常是強(qiáng)烈地依賴溫度的。這種溫度依賴性可以通過實(shí)現(xiàn)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140來避免或大幅降低。
[0043]在從第一傳導(dǎo)類型區(qū)130的載流子注入被激發(fā)或出現(xiàn)之后，另外二極管的pn結(jié)的耗盡區(qū)可以朝向半導(dǎo)體器件的主表面102略微向后移動(dòng)。
[0044]至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140的電阻的溫度依賴性的穩(wěn)定可以用各種方式來達(dá)到。
[0045]例如，可以在至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140中實(shí)現(xiàn)深能態(tài)。換句話說，至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140可以包括造成或?qū)е氯缦履軕B(tài)的摻雜，該能態(tài)距離半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體材料(例如摻雜的硅、摻雜的碳化硅、摻雜的砷化鎵)的導(dǎo)帶和價(jià)帶150meV以上(或者200meV以上、250meV以上或300meV以上)。用這種方式，溫度的增加導(dǎo)致來自深能態(tài)的另外的自由電荷載流子，從而導(dǎo)致溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140內(nèi)電阻的降低，這至少部分地補(bǔ)償了通過增加溫度由于例如聲子散射通常出現(xiàn)的半導(dǎo)體材料的電阻增加。進(jìn)一步地，另外的電荷載流子的數(shù)目可以受摻雜濃度的高度的選擇的影響。因此，電阻在半導(dǎo)體器件的操作溫度范圍區(qū)間的變化可以被降低。用這種方式，在預(yù)定義的溫度范圍區(qū)間可以提供改善的關(guān)斷過程的柔和度，使得半導(dǎo)體器件的耐用性或壽命周期可以增加。
[0046]在單個(gè)能量處的深能態(tài)的實(shí)施方式可以足夠用于電阻的溫度依賴性的顯著穩(wěn)定。替代地，可以實(shí)現(xiàn)在不只一個(gè)能量處的深能態(tài)。例如，至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140可以包括導(dǎo)致距離半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶和價(jià)帶1500^以上(或者2000^以上、25011167以上或30011167以上)的至少兩個(gè)不同能態(tài)的化學(xué)元素(例如硒)的摻雜。替代地，利用不只一個(gè)化學(xué)元素、造成或?qū)е戮嚯x半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶和價(jià)帶以上的能態(tài)的摻雜可以被使用(例如硫和硒用這種方式，因?yàn)閷?duì)應(yīng)于不同的溫度，另外的電荷載流子被提供在的各種能量處，電阻的溫度依賴性可以被進(jìn)一步穩(wěn)定。
[0047]例如，至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)130可以包括硒、硫和/或銦的摻雜。例如，硒和硫可以導(dǎo)致比起價(jià)帶更靠近導(dǎo)帶的深能態(tài)，并且銦可以導(dǎo)致比起導(dǎo)帶更靠近價(jià)帶的能態(tài)。
[0048]另外，一個(gè)或多個(gè)淺能態(tài)可以被實(shí)現(xiàn)用于提供溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140的電阻的溫度依賴性的微調(diào)。換句話說，至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140可以包括導(dǎo)致如下能態(tài)的摻雜，該能態(tài)距離半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶或價(jià)帶不到10011167(或者不到6011167或者不到仙!!!…)。例如，至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)可以包括磷、砷(例如實(shí)現(xiàn)靠近導(dǎo)帶的能態(tài))、硼或鋁(例如導(dǎo)致靠近價(jià)帶的能態(tài))的摻雜，或者質(zhì)子輻射誘導(dǎo)的施主能級(jí)。
[0049]例如，通過掩蔽或非掩蔽的植入導(dǎo)致層或局部區(qū)域，摻雜劑可以被施用到溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140中。例如，導(dǎo)致距離半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶和價(jià)帶多于1500^的能態(tài)的原子摻雜可以到達(dá)距半導(dǎo)體襯底的后側(cè)表面104的0.3 4 III與40 4 111(或者0.8 4 III與20^111)之間的深度。
[0050]例如，導(dǎo)致距離半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶或價(jià)帶不到600^的能態(tài)的原子摻雜達(dá)到距半導(dǎo)體襯底的后側(cè)表面104的0.3 ^ III與40 ^ 111(或者0.8 ^ III與20 ^ 一之間的深度。
[0051〕 圖4示出了針對(duì)!1摻雜的第二摻雜區(qū)域的溫度穩(wěn)定電阻區(qū)內(nèi)的半導(dǎo)體材料的能帶結(jié)構(gòu)的示意性圖示。價(jià)帶410被示出在底部并且導(dǎo)帶420被示出在頂部。進(jìn)一步地，示出了距離導(dǎo)帶420不到的能態(tài)430 (例如通過磷或砷摻雜實(shí)現(xiàn)的)和距離導(dǎo)帶420大于15011167的兩個(gè)能態(tài)440、442 (例如通過硒或硫摻雜實(shí)現(xiàn)的)。
[0052]在至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140內(nèi)導(dǎo)致深能態(tài)和淺江1社)能態(tài)的摻雜劑的比例可以在寬的范圍區(qū)間變化或選擇。用這種方式，溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140的電阻的溫度依賴性可以適于半導(dǎo)體器件的種類(例如二極管或場(chǎng)效應(yīng)晶體管)和/或半導(dǎo)體器件的操作溫度的范圍。例如，對(duì)于具有較高操作溫度的器件，比起對(duì)于具有較低操作溫度的半導(dǎo)體器件，更多的導(dǎo)致深能態(tài)的摻雜劑可以被施用。
[0053]例如，在20%與80%之間(或者40%到60% )的至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140的摻雜的摻雜劑可以導(dǎo)致距離半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶和價(jià)帶多于1500^的能態(tài)。例如，剩余的摻雜劑可以是導(dǎo)致距離半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶或價(jià)帶不到1000^的能態(tài)的摻雜劑。
[0054]對(duì)于上面提到的一個(gè)或多個(gè)方面替代地或附加地，溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140內(nèi)電阻的溫度依賴性可以通過增加至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140內(nèi)的缺陷密度來穩(wěn)定。換句話說，至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140內(nèi)的平均缺陷密度(例如在溫度穩(wěn)定電阻區(qū)的體積上平均的)可以是第二摻雜區(qū)域的被定位成鄰近至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140的至少部分內(nèi)的平均缺陷密度(例如在例如剩余的場(chǎng)停止層或漂移層的第二摻雜區(qū)域的一部分之上平均的)的兩倍以上(或者五倍以上或者十倍以上)。用這種方式，溫度穩(wěn)定電阻區(qū)內(nèi)的遷移率(mobility)非常低，并且相比于電阻的絕對(duì)值，受溫度(聲子散射)影響的電阻部分是低的。
[0055]例如，這種通過針對(duì)性的散射中心生成的自由電荷載流子遷移率的降低可以通過掩蔽或遍及的氦輻照來實(shí)現(xiàn)。替代地，諸如碳、氧或質(zhì)子之類的其它高能粒子還可以被用于輻照。
[0056]替代地，電阻或缺陷密度還可以通過植入非摻雜性雜質(zhì)(例如鍺)來增加。
[0057]換句話說，例如，缺陷可以是像空缺、錯(cuò)位、堆疊錯(cuò)誤或非摻雜性化學(xué)元素的雜質(zhì)那樣的半導(dǎo)體晶體缺陷。
[0058]相比于非輻射的電阻區(qū)140，由溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140內(nèi)增加的缺陷密度導(dǎo)致的高電阻可以通過增加至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140內(nèi)的摻雜濃度被降低到期望的電阻。在這種情況下，至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)內(nèi)的平均摻雜濃度(例如在溫度穩(wěn)定電阻區(qū)之上平均的)可以是第二摻雜區(qū)域的被定位成鄰近至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140的至少部分內(nèi)的摻雜濃度(例如在例如剩余的場(chǎng)停止層或漂移層的第二摻雜區(qū)域的一部分之上平均的)的兩倍以上(或者十倍以上或者百倍以上)。
[0059]可選地，對(duì)于上面提到的一個(gè)或多個(gè)方面另外地或替代地，第二摻雜區(qū)域可以至少包括鄰近發(fā)射極層120的場(chǎng)停止層被布置和被布置在場(chǎng)停止層與第一摻雜區(qū)域110之間的漂移層，其中溫度穩(wěn)定電阻區(qū)140可以是該場(chǎng)停止層的一部分或者可以甚至形成該場(chǎng)停止層。
[0060]進(jìn)一步地，可選地，對(duì)于上面提到的一個(gè)或多個(gè)方面附加地或替代地，半導(dǎo)體器件可以包括與發(fā)射極層120接觸的后側(cè)金屬層以用于將發(fā)射極層120電連接到外部器件。進(jìn)一步可選地，例如，半導(dǎo)體器件可以包括與第一摻雜區(qū)域110接觸的前側(cè)金屬層(功率金屬)以用于將第一摻雜區(qū)域110電連接到外部器件。
[0061]一些實(shí)施例涉及半導(dǎo)體二極管器件(例如硅二極管或碳化硅二極管)或者半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件(例如雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。換句話說，例如，根據(jù)描述的概念或者上面描述的一個(gè)多個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件可以實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體二極管器件或者半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件。
[0062]圖5a示出了根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件500的示意性圖示。半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件500的實(shí)施方式類似于在圖1中示出的實(shí)施方式。然而，場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)被實(shí)現(xiàn)在半導(dǎo)體襯底的主表面102處。場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括多個(gè)表示場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)本體區(qū)的第一摻雜區(qū)域110和被第一摻雜區(qū)域110圍繞的源極區(qū)域510。源極區(qū)域510包括第二傳導(dǎo)類型。進(jìn)一步地，柵極520被布置在半導(dǎo)體襯底的主表面102上，使得柵極520能夠?qū)е略谠礃O區(qū)域510與發(fā)射極層120之間、通過第一摻雜區(qū)域110的傳導(dǎo)通道。更多的細(xì)節(jié)和方面聯(lián)系所描述的概念和所描述的實(shí)施例(例如圖1至圖4)來說明。
[0063]圖5b示出了根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體二極管器件的示意性圖示。半導(dǎo)體二極管器件550的實(shí)施方式類似于在圖1中示出的實(shí)施方式。第一摻雜區(qū)域表示半導(dǎo)體二極管器件550的陽極，并且包括被布置在主表面102處的高度P摻雜的(p+)層(例如用于實(shí)現(xiàn)歐姆接觸)和在高度？摻雜的層560與第二摻雜區(qū)域之間的輕摻雜的(1)-)層570。第二摻雜區(qū)域包括輕(11-)11摻雜的漂移層580、中等II摻雜的(11)場(chǎng)停止層590和發(fā)射極層120的高度II摻雜的(11+)部分。至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)130包括高1)摻雜(1)+)。更多的細(xì)節(jié)和方面在上面被說明了(例如聯(lián)系圖1至圖4)。
[0064]圖56示出了具有被集成在后側(cè)發(fā)射極中的13+區(qū)域和被布置在13+區(qū)域之前的II區(qū)域的二極管的示例。例如，II區(qū)域包含具有深能態(tài)(雜質(zhì))的兩個(gè)施主、可選地另外的淺能態(tài)(雜質(zhì))的施主和可選地、另外地或還替代地不依賴于溫度的散射中心的區(qū)域。用這種方式，例如，可以實(shí)現(xiàn)改善的場(chǎng)電荷提取①⑶
[0065]一些實(shí)施例涉及功率半導(dǎo)體器件。換句話說，根據(jù)描述的概念或者上面描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件可以包括大于1007的阻斷電壓(例如在1007與1000(^之間或者50(^以上、100(^以上或40007以上)。
[0066]圖6示出了根據(jù)實(shí)施例具有半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體二極管器件600的示意性圖示。半導(dǎo)體二極管器件600的半導(dǎo)體襯底包括被布置在半導(dǎo)體襯底的主表面602處的第一摻雜區(qū)域610、被布置在半導(dǎo)體襯底的后側(cè)表面604處的發(fā)射極層620、被定位在后側(cè)表面604處、在發(fā)射極層620內(nèi)的至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)630以及至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)640。第一摻雜區(qū)域610與半導(dǎo)體二極管器件的前側(cè)金屬層650接觸，并且包括第一傳導(dǎo)類型。進(jìn)一步地，發(fā)射極層620與半導(dǎo)體二極管器件600的后側(cè)金屬層660接觸，并且至少主要包括第二傳導(dǎo)類型。至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)630包括第一傳導(dǎo)類型，并且通過包括第二傳導(dǎo)類型的第二摻雜區(qū)域與第一摻雜區(qū)域610分離(例如由橫向?qū)訉?shí)現(xiàn)至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)640被定位在第二摻雜區(qū)域(例如包括二極管的場(chǎng)停止層和漂移層以及發(fā)射極層的包括第二傳導(dǎo)類型的部分)內(nèi)，并且鄰近至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)630。進(jìn)一步地，至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)640包括導(dǎo)致如下能態(tài)的摻雜，該能態(tài)距離半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶和價(jià)帶多于150067。替代地(或附加地)，至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)內(nèi)的平均缺陷密度是第二摻雜區(qū)域的被定位成鄰近至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)640的至少部分內(nèi)的平均缺陷密度的兩倍以上。
[0067]通過實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)，可以改善在半導(dǎo)體器件的關(guān)斷過程期間的柔和度(例如降低電流隨著時(shí)間推移的快速改變通過實(shí)現(xiàn)鄰近至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)的至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)，可以在大的溫度范圍區(qū)間提供這一柔和度。用這種方式，可以提供柔和的半導(dǎo)體器件關(guān)斷特性。因此，可以改善半導(dǎo)體器件的耐用性或壽命周期。
[0068]更多的細(xì)節(jié)和方面聯(lián)系所提出的概念或上面描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例(例如圖1至圖4)來描述。半導(dǎo)體二極管器件600可以包括對(duì)應(yīng)于聯(lián)系所提出的上面描述的一個(gè)多個(gè)實(shí)施例的概念描述的一個(gè)或多個(gè)方面的一個(gè)或多個(gè)附加的特征。
[0069]圖7示出了根據(jù)實(shí)施例用于形成具有半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體器件的方法700的流程圖。方法700包括形成710被布置在半導(dǎo)體襯底的主表面處的第一摻雜區(qū)域和形成720被布置在半導(dǎo)體襯底的后側(cè)表面處的發(fā)射極層。第一摻雜區(qū)域包括第一傳導(dǎo)類型，并且發(fā)射極層至少主要包括第二傳導(dǎo)類型。進(jìn)一步地，方法700包括形成730通過半導(dǎo)體襯底的第二摻雜區(qū)域與第一摻雜區(qū)域分離的至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)和形成740至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)。第二摻雜區(qū)域包括第二傳導(dǎo)類型，并且至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)包括第一傳導(dǎo)類型。至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)被定位在第二摻雜區(qū)域內(nèi)并且鄰近至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)。進(jìn)一步地，至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)包括比第二摻雜區(qū)域的被定位成鄰近至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)的至少一部分在半導(dǎo)體器件的操作溫度的范圍區(qū)間更低的電阻變化。
[0070]用這種方式，可以用較低努力實(shí)現(xiàn)具有增加的耐用性或壽命周期的半導(dǎo)體器件。
[0071]方法700可以包括對(duì)應(yīng)于聯(lián)系所提出的概念或上面描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例提到的一個(gè)或多個(gè)方面的一個(gè)或多個(gè)附加的可選行為。
[0072]—些實(shí)施例涉及具有柔和的關(guān)斷特性的二極管。通過在二極管的η摻雜的發(fā)射極內(nèi)和/或場(chǎng)停止層中實(shí)現(xiàn)P摻雜的區(qū)域，可以大幅改善在高功率二極管的關(guān)斷過程期間的柔和度。這些P摻雜的區(qū)域可以直接鄰接后側(cè)金屬。
[0073]例如，在沒有溫度穩(wěn)定區(qū)的情況下，因?yàn)楸欢ㄎ辉赑區(qū)域之下的η摻雜區(qū)內(nèi)的遷移率在可能的操作溫度范圍區(qū)間變化大約一個(gè)數(shù)量級(jí)并且因此橫向電壓也沿著這些P區(qū)域下降(這定義在其上期望的這些P摻雜的區(qū)域的整體注入開始的電流密度)，這樣的措施可能僅僅在非常有限的溫度區(qū)域區(qū)間是有效的。
[0074]因此，P摻雜的區(qū)域(第一傳導(dǎo)類型區(qū))可以被放置在η摻雜的區(qū)域(溫度穩(wěn)定電阻區(qū))中，該η摻雜的區(qū)域至少部分地包含施主、其包括一個(gè)或多個(gè)深施主能級(jí)或狀態(tài)。例如，該措施可以導(dǎo)致其在被布置在具有增加的溫度的P摻雜的區(qū)域之前的η摻雜區(qū)(溫度穩(wěn)定電阻區(qū))中被增加的有效摻雜，并且因此其由自由電荷載流子在聲子處的散射的溫度依賴性限定的遷移率的負(fù)溫度系數(shù)可以至少部分地被補(bǔ)償或者甚至被過度補(bǔ)償。
[0075]例如，能態(tài)到導(dǎo)帶邊緣(和價(jià)帶邊緣)的距離可以是至少200meV。例如，適當(dāng)?shù)膿诫s劑可以是硒原子或硫原子。
[0076]可能期望能夠在操作溫度范圍區(qū)間保持盡可能低的柔和度的溫度依賴性。因此，除了具有深能態(tài)的施主原子之外，具有淺能態(tài)(雜質(zhì))的其它施主可以被實(shí)現(xiàn)在被布置在P摻雜的區(qū)域之前的區(qū)域中。在半導(dǎo)體本體內(nèi)實(shí)現(xiàn)的具有深和淺能態(tài)(雜質(zhì))的原子的劑量的比例可以定義或設(shè)定溫度依賴性。
[0077]例如，磷原子或砷原子可以被用作具有淺能態(tài)的施主，或者還可以用作可以由質(zhì)子暴露或輻照并接著退火生成的、作為施主進(jìn)行操作的缺陷。這些具有深和淺能態(tài)的施主還可以建立被布置在η摻雜的發(fā)射極和P摻雜的區(qū)域之前的場(chǎng)終止區(qū)(例如圖5b)。進(jìn)一步地，例如，這些區(qū)域還可以是η摻雜的發(fā)射極的一部分。
[0078]施主可以通過離子植入結(jié)合退火行為(例如迅速終端退火，RTA)或者還通過激光處理被集成。因?yàn)槭┲鞯幕罨臏囟纫蕾囆噪S著增加的摻雜而增加，激光處理的使用可以實(shí)現(xiàn)具有深能態(tài)的施主的相對(duì)高摻雜濃度的實(shí)施方式，以便在寬范圍區(qū)間變化摻雜活性的溫度依賴性(例如用這種方式可以獲得在對(duì)溫度系數(shù)控制方面的大的自由度)。同時(shí)通過行為的力和激光處理的組合可以是可能的，使得具有深能態(tài)(雜質(zhì))的η摻雜的區(qū)域和具有淺能態(tài)的η摻雜的區(qū)域延伸到不同的深度(這些范圍還可以重疊)。例如，靠近表面、具有深施主的區(qū)可以通過激光退火或者適當(dāng)?shù)耐ㄟ^行為的力來實(shí)現(xiàn)或生成，其穿透深度可以位于例如0.3與3 μ m之間，并且另外例如，具有淺施主的η摻雜區(qū)通過質(zhì)子暴露來生成，其穿透深度可以位于例如5與50 μ m之間。產(chǎn)生的摻雜輪廓可以由質(zhì)子劑量、質(zhì)子能量和退火來限定或設(shè)定。同時(shí)具有多個(gè)能量和劑量的多個(gè)植入可以是可能的。
[0079]例如，具有淺能態(tài)的施主的部分可以被考慮或選擇使得在最低的可能操作溫度下足夠的有效摻雜是可用的，以便避免耗盡區(qū)和P摻雜的區(qū)域的穿孔以及用這種方式還避免不期望的大大增加的泄露電流。
[0080]可以使用鄰近后側(cè)金屬、具有被布置在P摻雜的區(qū)域之前的η摻雜的區(qū)域的P摻雜的注入?yún)^(qū)域，其包括具有被定位成深入在帶隙內(nèi)的能態(tài)的施主以便在器件的整個(gè)操作溫度范圍區(qū)間提供柔和的關(guān)斷特性。例如，附加的具有淺能態(tài)的施主可以被集成在這些η摻雜的區(qū)域中，以便實(shí)現(xiàn)溫度依賴性的微調(diào)。
[0081]另外地或替代地，例如，通過限定地生成大多與溫度無關(guān)的散射中心，被布置在P摻雜的區(qū)域之前的區(qū)域中的自由電荷載流子的遷移率可以被針對(duì)性降低。這些與溫度無關(guān)的散射中心可以導(dǎo)致對(duì)自由電荷載流子在聲子處的散射的影響的顯著降低。產(chǎn)生的有效的遷移率可以有各個(gè)遷移率的倒數(shù)和給出。
[0082]例如，被布置在P摻雜的區(qū)域之前的η摻雜的區(qū)域中的摻雜濃度可以被對(duì)應(yīng)增加以便在相等的開關(guān)條件下在P-區(qū)域之下獲得幾乎相等的電壓降。
[0083]例如，這種通過針對(duì)性的散射中心生成的自由電荷載流子的遷移率降低可以通過掩蔽或遍及的氦輻照來實(shí)現(xiàn)。替代地，諸如碳、氧或質(zhì)子之類的其它高能粒子還可以被用于輻照。
[0084]在這種情況下，遷移率降低的強(qiáng)度可以由例如輻照劑量和在輻照之后完成的、用于缺陷穩(wěn)定的退火行為的退火條件來限定或設(shè)定。
[0085]如果輻照被掩蔽地執(zhí)行，自由電荷載流子的遷移率降低可以在P摻雜的區(qū)域之下完成。
[0086]用于自由電荷載流子的遷移率的局部或遍及降低的其它方法還可以被用于所提出概念的實(shí)施方式，如例如非摻雜性(例如鍺)或相反的摻雜雜質(zhì)或外來粒子的集成。
[0087]所描述的用于降低二極管的柔和度的溫度依賴性的措施的組合還可以被實(shí)現(xiàn)在例如掩埋在η摻雜區(qū)中的浮空布置的P摻雜的區(qū)域。
[0088]整個(gè)注入的溫度依賴性可以通過對(duì)應(yīng)地選擇的深和淺能態(tài)(雜質(zhì))組合來形成或選擇，使得在關(guān)斷過程期間可以獲得幾乎與溫度無關(guān)的二極管柔和度。
[0089]例如，一個(gè)方面是方法或結(jié)構(gòu)與針對(duì)性的遷移率降低的組合以用于柔和度的溫度依賴性的進(jìn)一步降低。
[0090]例如，對(duì)于所提出的概念或者所提出的器件的實(shí)施方式，單步退火可以是足夠的(可以避免兩步退火)。
[0091]實(shí)施例可以進(jìn)一步提供具有用于在計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)或處理器上執(zhí)行時(shí)執(zhí)行上面方法之一的程序代碼的計(jì)算機(jī)程序。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地意識(shí)到，各種上述方法的步驟可以由被編程的計(jì)算機(jī)來執(zhí)行。本文中，一些實(shí)施例還旨在涵蓋例如數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的程序存儲(chǔ)設(shè)備(例如數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì))，其是具有指令的機(jī)器或計(jì)算機(jī)可讀的和編碼機(jī)器可執(zhí)行或計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的程序，其中指令執(zhí)行上述方法的行為的一些或全部。程序存儲(chǔ)設(shè)備可以是例如數(shù)字存儲(chǔ)器、諸如磁盤和磁帶之類的磁存儲(chǔ)介質(zhì)、硬盤驅(qū)動(dòng)器或者光學(xué)可讀數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。實(shí)施例還旨在涵蓋被編程以執(zhí)行上述方法的行為的計(jì)算機(jī)或者被編程以執(zhí)行上述方法的行為的(現(xiàn)場(chǎng))可編程邏輯陣列((F)的PLA)或(現(xiàn)場(chǎng))可編程門陣列((F) PGA)。
[0092]描述和附圖只說明本公開的原理。從而應(yīng)當(dāng)理解的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠想出雖然本文中沒有明確描述或示出但是體現(xiàn)本公開的原理并且被包括在其精神和范圍上的各種布置。此外，本文中列舉的所有示例主要清楚地旨在于僅僅為了教導(dǎo)的目的以幫助讀者理解本公開的原理和由發(fā)明人貢獻(xiàn)以促進(jìn)本領(lǐng)域發(fā)展的概念，并且要被解釋為不限于這些具體列舉的示例和條件。而且，本文中敘述本公開的原理、方面和實(shí)施例的所有陳述以及其具體示例旨在包含其等效物。
[0093]表示為“用于…的裝置”的功能塊(執(zhí)行某些功能)應(yīng)該被理解為包括分別被配置用于執(zhí)行特定功能的電路裝置的功能塊。因此，“用于某物的裝置”也可以被理解為“被配置用于或適于某物的裝置”。被配置用于執(zhí)行特定功能的裝置因此并不意味著這些裝置必定是在執(zhí)行功能(在給定的時(shí)刻)。
[0094]通過使用諸如“信號(hào)提供器”、“信號(hào)處理單元”、“處理器”、“控制器”等之類的專用硬件以及有聯(lián)合適當(dāng)?shù)能浖?zhí)行軟件能力的硬件，可以提供包括被標(biāo)記為“裝置”、“用于提供傳感器信號(hào)的裝置”、“用于生成發(fā)送信號(hào)的裝置”等的任何功能塊的、在圖中示出的各種元件的功能。而且，本文中被描述為“裝置”的任何實(shí)體可以對(duì)應(yīng)于或者被實(shí)現(xiàn)為“一個(gè)或多個(gè)模塊”、“一個(gè)或多個(gè)器件”、“一個(gè)或多個(gè)單元”等。在由處理器提供時(shí)，功能可以由單個(gè)專用處理、由單個(gè)共享處理器或者由其中一些可以被共享的多個(gè)單獨(dú)的處理器來提供。而且，術(shù)語“處理器”或“控制器”的明確使用不應(yīng)被解釋為專指有執(zhí)行軟件能力的硬件，并且可以隱含地包括(而不限于)數(shù)字信號(hào)處理器(039)硬件、網(wǎng)絡(luò)處理器、專用集成電路(八310、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(沖以〉、用于存儲(chǔ)軟件的只讀存儲(chǔ)器￠01)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(狀的和非易失性存儲(chǔ)裝置。還可以包括常規(guī)和/或定制的其它硬件。
[0095]應(yīng)當(dāng)由本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的是，本文中的任何框圖表示體現(xiàn)本公開原理的說明性電路裝置的概念視圖。類似地，應(yīng)當(dāng)理解的是，任何流程表、流程圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、偽代碼等表示其可以被大致表示在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中并且由計(jì)算機(jī)或處理器(無論這樣的計(jì)算機(jī)或處理器是否被明確示出)如此執(zhí)行的各種處理。
[0096]此外，以下權(quán)利要求由此被并入到【具體實(shí)施方式】中，其中每項(xiàng)權(quán)利要求可以獨(dú)立作為單獨(dú)的實(shí)施例。在每項(xiàng)權(quán)利要求可以獨(dú)立作為單獨(dú)的實(shí)施例的同時(shí)，要注意的是，雖然在權(quán)利要求書中從屬權(quán)利要求可以指與一個(gè)或多個(gè)其它權(quán)利要求的具體組合，其它實(shí)施例還可以包括從屬權(quán)利要求與每項(xiàng)其它從屬或獨(dú)立權(quán)利要求的主題的組合。這樣的組合在本文中被提出，除非聲明，不旨在具體的組合。此外，旨在還包括權(quán)利要求到任何其它獨(dú)立權(quán)利要求的特征，即使該權(quán)利要求不直接從屬于獨(dú)立權(quán)利要求。
[0097]進(jìn)一步要注意的是，在說明書中或者在權(quán)利要求書中公開的方法可以由具有用于執(zhí)行這些方法的每個(gè)相應(yīng)行為的裝置的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。
[0098]進(jìn)一步地，要理解的是，在說明書中或權(quán)利要求書中公開的多個(gè)行為或功能的公開內(nèi)容可以不被解釋為要在特定的順序內(nèi)。因此，多個(gè)行為或功能的公開內(nèi)容不會(huì)限制這些于特定的順序，除非這些行為或功能因?yàn)榧夹g(shù)原因不可互換。此外，在一些實(shí)施例中單個(gè)行為可以包括或者可以被分解成多個(gè)子行為。這些子行為可以被包括并且是該單個(gè)行為的公開內(nèi)容的一部分，除非明確地被排除在外。
【權(quán)利要求】
1.一種具有半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體器件，其中所述半導(dǎo)體襯底包括: 被布置在所述半導(dǎo)體襯底的主表面處的第一摻雜區(qū)域，其中所述第一摻雜區(qū)域包括第一傳導(dǎo)類型； 被布置在所述半導(dǎo)體襯底的后側(cè)表面處的發(fā)射極層，其中所述發(fā)射極層至少主要包括第二傳導(dǎo)類型； 通過所述半導(dǎo)體襯底的第二摻雜區(qū)域與所述第一摻雜區(qū)域分離的至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)，其中所述第二摻雜區(qū)域包括所述第二傳導(dǎo)類型并且所述至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)包括所述第一傳導(dǎo)類型；以及 被定位在所述第二摻雜區(qū)域內(nèi)并且鄰近所述至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)的至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)，其中所述至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)包括比所述第二摻雜區(qū)域的被定位成鄰近所述至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)的至少一部分在所述半導(dǎo)體器件的操作溫度的范圍區(qū)間更低的電阻變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)包括導(dǎo)致如下能態(tài)的摻雜，該能態(tài)距離所述半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶和價(jià)帶多于150meV。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中所述至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)包括導(dǎo)致至少兩個(gè)不同能態(tài)的化學(xué)元素的摻雜，所述至少兩個(gè)不同能態(tài)距離所述半導(dǎo)體襯底的所述半導(dǎo)體材料的所述導(dǎo)帶和所述價(jià)帶多于150meV。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中所述至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)包括硒、硫或銦的摻雜。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中導(dǎo)致如下能態(tài)的原子摻雜達(dá)到距所述后側(cè)表面0.3 μ m與40 μ m之間的深度，所述能態(tài)距離所述半導(dǎo)體襯底的所述半導(dǎo)體材料的所述導(dǎo)帶和所述價(jià)帶多于150meV。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中所述至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)進(jìn)一步包括導(dǎo)致如下能態(tài)的摻雜，所述能態(tài)距離所述半導(dǎo)體襯底的所述半導(dǎo)體材料的所述導(dǎo)帶或所述價(jià)帶少于lOOmeV。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其中所述至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)包括磷、砷、招或硼的摻雜。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其中導(dǎo)致距離所述半導(dǎo)體襯底的所述半導(dǎo)體材料的所述導(dǎo)帶和所述價(jià)帶少于10meV的能態(tài)的原子摻雜達(dá)到距所述后側(cè)表面0.3 μ m與40 μ m之間的深度。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其中20%與80%之間的所述至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)的所述摻雜的摻雜劑導(dǎo)致如下的能態(tài)，該能態(tài)距離所述半導(dǎo)體襯底的所述半導(dǎo)體材料的所述導(dǎo)帶和所述價(jià)帶多于150meV。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)內(nèi)的平均缺陷密度是所述第二摻雜區(qū)域的被定位成鄰近所述至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)的至少所述部分內(nèi)的平均缺陷密度的兩倍以上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件，其中所述至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)內(nèi)的平均摻雜濃度是所述第二摻雜區(qū)域的被定位成鄰近所述至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)的至少所述部分內(nèi)的摻雜濃度的兩倍以上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)被定位在所述半導(dǎo)體襯底的所述后側(cè)表面的所述發(fā)射極層內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，包括鄰近所述發(fā)射極層的場(chǎng)停止層，其中所述至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)從所述半導(dǎo)體襯底的所述后側(cè)表面延伸到所述場(chǎng)停止層。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)被所述半導(dǎo)體襯底的所述第二摻雜區(qū)域完全包圍。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)被定位成鄰近所述至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)、至少在所述至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)的朝向所述半導(dǎo)體襯底的所述主表面布置的一側(cè)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第二摻雜區(qū)域至少包括被布置成鄰近所述發(fā)射極層的場(chǎng)停止層和被布置在所述場(chǎng)停止層與所述第一摻雜區(qū)域之間的漂移層。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體二極管器件或半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，包括大于10V的阻斷電壓。
19.一種具有半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體二極管器件，其中所述半導(dǎo)體襯底包括: 被布置在所述半導(dǎo)體襯底的主表面處并且與所述半導(dǎo)體二極管器件的前側(cè)金屬層接觸的第一摻雜區(qū)域，其中所述第一摻雜區(qū)域包括第一傳導(dǎo)類型； 被布置在所述半導(dǎo)體襯底的后側(cè)表面處并且與所述半導(dǎo)體二極管器件的后側(cè)金屬層接觸的發(fā)射極層，其中所述發(fā)射極層至少主要包括第二傳導(dǎo)類型； 被定位在所述后側(cè)表面處、在所述發(fā)射極層內(nèi)的至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)，其中所述至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)包括所述第一傳導(dǎo)類型，其中所述至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)通過包括所述第二傳導(dǎo)類型的第二摻雜區(qū)域與所述第一摻雜區(qū)域分離；以及 被定位在所述第二摻雜區(qū)域內(nèi)并且鄰近所述至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)的至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)，其中所述至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)包括導(dǎo)致距離所述半導(dǎo)體襯底的所述半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶和價(jià)帶多于150meV的能態(tài)的摻雜或者所述至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)內(nèi)的平均缺陷密度是被定位成鄰近所述至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)的所述第二摻雜區(qū)域的至少所述部分內(nèi)的平均缺陷密度的兩倍以上。
20.一種用于形成具有半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括: 形成被布置在所述半導(dǎo)體襯底的主表面處的第一摻雜區(qū)域，其中所述第一摻雜區(qū)域包括第一傳導(dǎo)類型； 形成被布置在所述半導(dǎo)體襯底的后側(cè)表面處的發(fā)射極層，其中所述發(fā)射極層至少主要包括第二傳導(dǎo)類型； 形成通過所述半導(dǎo)體襯底的第二摻雜區(qū)域與所述第一摻雜區(qū)域分離的至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)，其中所述第二摻雜區(qū)域包括所述第二傳導(dǎo)類型并且所述至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)包括所述第一傳導(dǎo)類型；以及 形成被定位在所述第二摻雜區(qū)域內(nèi)并且鄰近所述至少一個(gè)第一傳導(dǎo)類型區(qū)的至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)，其中所述至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)包括比所述第二摻雜區(qū)域的被定位成鄰近所述至少一個(gè)溫度穩(wěn)定電阻區(qū)的至少一部分在所述半導(dǎo)體器件的操作溫度的范圍區(qū)間更低的電阻變化。
【文檔編號(hào)】H01L29/78GK104465766SQ201410469610
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】H-J·舒爾策 申請(qǐng)人:英飛凌科技股份有限公司