半导体器件和用于形成半导体器件的方法技术

一种半导体器件包括半导体衬底。半导体衬底包括被布置在半导体衬底的主表面处的第一掺杂区域、被布置在半导体衬底的后侧表面处的发射极层、通过半导体衬底的第二掺杂区域与第一掺杂区域分离的至少一个第一传导类型区以及至少一个温度稳定电阻区。第一掺杂区域具有第一传导类型并且发射极层至少主要具有第二传导类型。第二掺杂区域具有第二传导类型并且至少一个第一传导类型区具有第一传导类型。至少一个温度稳定电阻区被定位在第二掺杂区域内并且邻近至少一个第一传导类型区。进一步地，至少一个温度稳定电阻区具有比被定位成邻近至少一个温度稳定电阻区的第二掺杂区域的至少一部分在半导体器件的操作温度的范围区间更低的电阻变化。

【技术实现步骤摘要】

实施例涉及用于增加半导体器件的耐用性或寿命周期的措施，并且具体涉及半导体器件和用于制造半导体器件的方法。
技术介绍
半导体器件的耐用性和寿命周期经常受到半导体器件关断期间的电压峰值或电流峰值的影响。例如，在功率半导体的关闭期间可能出现大电流(例如包括大于100V的阻断电压)。例如，期望减少由于高电流的破坏风险，以便增加半导体器件的耐用性或寿命周期。
技术实现思路
一些实施例涉及具有半导体衬底的半导体器件。半导体衬底包括被布置在半导体衬底的主表面处的第一掺杂区域、被布置在半导体衬底的后侧表面处的发射极层、通过半导体衬底的第二掺杂区域与第一掺杂区域分离的至少一个第一传导类型区以及至少一个温度稳定电阻区。第一掺杂区域包括第一传导类型并且发射极层至少主要包括第二传导类型。第二掺杂区域包括第二传导类型并且至少一个第一传导类型区包括第一传导类型。至少一个温度稳定电阻区被定位在第二掺杂区域内并且邻近至少一个第一传导类型区。进一步地，至少一个温度稳定电阻区包括比第二掺杂区域的被定位成邻近至少一个温度稳定电阻区的至少一部分在半导体器件的操作温度的范围区间更低的电阻变化。 一些实施例涉及具有半导体衬底的半导体二极管器件。半导体衬底包括被布置在半导体衬底的主表面处的第一掺杂区域、被布置在半导体衬底的后侧表面处的发射极层、被定位在后侧表面处在发射极层内的至少一个第一传导类型区以及至少一个温度稳定电阻区。第一掺杂区域与半导体二极管器件的前侧金属层接触并且包括第一传导类型。发射极层与半导体二极管器件的后侧金属层接触并且至少主要包括第二传导类型。进一步地，至少一个第一传导类型区包括第一传导类型并且至少一个第一传导类型区通过包括第二传导类型的第二掺杂区域与第一掺杂区域分离。至少一个温度稳定电阻区被定位在第二掺杂区域内并且邻近至少一个第一传导类型。进一步地，至少一个温度稳定电阻区包括导致距离半导体衬底的半导体材料的导带和价带多于150meV的能态的掺杂或者至少一个温度稳定电阻区内的平均缺陷密度是第二掺杂区域的被定位成邻近至少一个温度稳定电阻区的至少一部分内的平均缺陷密度的两倍以上。 【附图说明】 仅仅通过示例的方式并且参照附图，在以下内容中将描述装置和/或方法的一些实施例，其中: 图1示出了半导体器件的一部分的示意性截面； 图2示出了又一半导体器件的一部分的示意性截面； 图3示出了指示在关断期间随着时间推移的电流的示意图； 图4示出了温度稳定电阻区的能带结构的示意性图示； 图53示出了半导体器件的一部分的示意性截面； 图56示出了半导体器件的一部分的示意性截面； 图6示出了半导体器件的一部分的示意性截面；以及 图7示出了用于形成半导体器件的方法的流程图。 【具体实施方式】 现在将完全参照其中一些示例实施例被图示的附图来更多地描述各种示例实施例。在图中，为了清楚起见，线、层和/或区域的厚度可以被放大。 据此，在示例实施例有各种修改和替代形式的能力的同时，其中的实施例通过示例的方式被示出在图中并且将被详细描述于此。然而，应当理解的是，没有旨在将示例实施例限制于所公开的特定形式，而是相反，示例实施例要涵盖落在本公开范围上的所有修改、等效物和替代。贯穿图的说明，相同数字指的是相同或相似的元件。 将理解的是，在元件被称为被“连接”或“耦合”到另一元件时，它可以被直接连接或耦合到该另一元件或者居间元件可以存在。相比之下，在元件被称为被“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，没有居间元件存在。被用于描述元件之间关系的其它词语应当以相同的方式理解(例如，“在…之间”相对于“直接在…之间”，“邻近的”相对于“直接邻近的” 坐、 寸/ 0 本文中使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，并且不旨在于限制示例实施例。如本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指示。还将理解的是，在本文中被使用时，术语“包括”、“包含”、“含有”和/或“包括…在内”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。 除非另外定义，本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与由示例实施例所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。将理解的是，例如在常用字典中定义的那些的术语应当被解释为具有与它们在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且将不以理想化或过于正式的意义来解释，除非本文中清楚地如此定义。 图1示出了根据实施例具有半导体衬底的半导体器件100的一部分的示意性截面。半导体衬底包括被布置在半导体衬底的主表面102处的第一掺杂区域110、被布置在半导体衬底的后侧表面104的发射极层120、通过半导体衬底的第二掺杂区域与第一掺杂区域110分离的至少一个第一传导类型区130以及至少一个温度稳定电阻区140。第一掺杂区域110包括第一传导类型，并且发射极层120至少主要包括第二传导类型。进一步地，第二掺杂区域包括第二传导类型，并且至少一个第一传导类型区130包括第一传导类型。至少一个温度稳定电阻区140被定位在第二掺杂区域内并且邻近至少一个第一传导类型区130。进一步地，至少一个温度稳定电阻区140包括比被定位成邻近至少一个温度稳定电阻区140的第二掺杂区域的至少一部分在半导体器件100的操作温度的范围区间更小的电阻变化。 通过实现至少一个第一传导类型区，可以改善在半导体器件的关断过程期间的柔和度(例如降低电流随着时间推移的快速改变)。通过实现邻近至少一个第一传导类型区的至少一个温度稳定电阻区，可以在大的温度范围区间提供这一柔和度。用这种方式，可以提供柔和的半导体器件关断行为。因此，可以改善半导体器件的耐用性或寿命周期。 例如，半导体器件100可以由有能力形成提到的结构的任何半导体处理技术来实现。换句话说，例如，半导体器件100的半导体衬底可以是硅基半导体衬底、碳化硅基半导体衬底、砷化镓基半导体衬底或者氮化镓基半导体衬底。 第一掺杂区域110和至少一个第一传导类型区130包括第一传导类型(例如P或η)，并且发射极层120和第二掺杂区域至少主要包括第二传导类型(例如η或P)。换句话说，第一掺杂区域110和至少一个第一传导类型区130包括第一传导类型，其可以是P掺杂(例如由并入铝离子或硼离子导致的)或η掺杂(例如由并入氮离子，磷离子或砷离子导致的)的。因此，第二传导类型指示相反的η掺杂或P掺杂。换句话说，第一传导类型可以指示P掺杂并且第二传导类型可以指示η掺杂，或者反之亦然。 例如，如果由发射极层120占用的半导体结构部分包括超过由发射极层120占用的体积的50%以上(或者70%以上、80%以上或90%以上)的第二传导类型掺杂，则发射极层120主要包括第二传导类型。例如，包括第一传导类型的至少一个第一传导类型区130可以是发射极层120的一部分(如在图1中示出的)，从而降低包括第二传导类型的发射极层120的体积百分比。 第一掺杂区域110被布置或被定位在半导体器件100的半导体衬底的主表面102处。换句话说，第一掺杂区域I1的至少一部分建立主表面102的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有半导体衬底的半导体器件，其中所述半导体衬底包括：被布置在所述半导体衬底的主表面处的第一掺杂区域，其中所述第一掺杂区域包括第一传导类型；被布置在所述半导体衬底的后侧表面处的发射极层，其中所述发射极层至少主要包括第二传导类型；通过所述半导体衬底的第二掺杂区域与所述第一掺杂区域分离的至少一个第一传导类型区，其中所述第二掺杂区域包括所述第二传导类型并且所述至少一个第一传导类型区包括所述第一传导类型；以及被定位在所述第二掺杂区域内并且邻近所述至少一个第一传导类型区的至少一个温度稳定电阻区，其中所述至少一个温度稳定电阻区包括比所述第二掺杂区域的被定位成邻近所述至少一个温度稳定电阻区的至少一部分在所述半导体器件的操作温度的范围区间更低的电阻变化。

【技术特征摘要】
2013.09.16 US 14/027,9531.一种具有半导体衬底的半导体器件，其中所述半导体衬底包括: 被布置在所述半导体衬底的主表面处的第一掺杂区域，其中所述第一掺杂区域包括第一传导类型； 被布置在所述半导体衬底的后侧表面处的发射极层，其中所述发射极层至少主要包括第二传导类型； 通过所述半导体衬底的第二掺杂区域与所述第一掺杂区域分离的至少一个第一传导类型区，其中所述第二掺杂区域包括所述第二传导类型并且所述至少一个第一传导类型区包括所述第一传导类型；以及 被定位在所述第二掺杂区域内并且邻近所述至少一个第一传导类型区的至少一个温度稳定电阻区，其中所述至少一个温度稳定电阻区包括比所述第二掺杂区域的被定位成邻近所述至少一个温度稳定电阻区的至少一部分在所述半导体器件的操作温度的范围区间更低的电阻变化。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述至少一个温度稳定电阻区包括导致如下能态的掺杂，该能态距离所述半导体衬底的半导体材料的导带和价带多于150meV。3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中所述至少一个温度稳定电阻区包括导致至少两个不同能态的化学元素的掺杂，所述至少两个不同能态距离所述半导体衬底的所述半导体材料的所述导带和所述价带多于150meV。4.根据权利要求2所述的半导体器件，其中所述至少一个温度稳定电阻区包括硒、硫或铟的掺杂。5.根据权利要求2所述的半导体器件，其中导致如下能态的原子掺杂达到距所述后侧表面0.3 μ m与40 μ m之间的深度，所述能态距离所述半导体衬底的所述半导体材料的所述导带和所述价带多于150meV。6.根据权利要求2所述的半导体器件，其中所述至少一个温度稳定电阻区进一步包括导致如下能态的掺杂，所述能态距离所述半导体衬底的所述半导体材料的所述导带或所述价带少于lOOmeV。7.根据权利要求6所述的半导体器件，其中所述至少一个温度稳定电阻区包括磷、砷、招或硼的掺杂。8.根据权利要求6所述的半导体器件，其中导致距离所述半导体衬底的所述半导体材料的所述导带和所述价带少于10meV的能态的原子掺杂达到距所述后侧表面0.3 μ m与40 μ m之间的深度。9.根据权利要求6所述的半导体器件，其中20%与80%之间的所述至少一个温度稳定电阻区的所述掺杂的掺杂剂导致如下的能态，该能态距离所述半导体衬底的所述半导体材料的所述导带和所述价带多于150meV。10.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述至少一个温度稳定电阻区内的平均缺陷密度是所述第二掺杂区域的被定位成邻近所述至少一个温度稳定电阻区的至少所述部分内的平均缺陷密度的两倍以上。11.根据权利要求10所述的半导体器件，其中所述至少一个温度稳定电阻区内的平均掺杂浓度是所述第二掺杂区域的被定位成邻近所述至少一个温度稳定电阻区的至少所述部分内的掺杂浓度的两倍以上。12.根据权利要...

【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