具有包括硅和氮的部分的半导体器件和制造的方法技术

本发明专利技术涉及具有包括硅和氮的部分的半导体器件和制造的方法。半导体器件（500）包括半导体本体（100）和包括硅和氮的第一部分（410）。第一部分（410）与半导体本体（100）直接接触。包括硅和氮的第二部分（420）与第一部分（410）直接接触。第一部分（410）在半导体本体（100）和第二部分（420）之间。在第一部分（410）中的平均硅含量比在第二部分（420）中更高。

Semiconductor devices with parts including silicon and nitrogen and manufacturing methods

【技术实现步骤摘要】
具有包括硅和氮的部分的半导体器件和制造的方法
本公开涉及半导体器件和制造半导体器件的方法。
技术介绍
在诸如功率半导体二极管和功率半导体开关的半导体器件中，钝化层可以在测试和封装过程期间以及在使用期间保护半导体管芯的部分和金属化的部分。钝化层保护表面并形成针对否则可能从环境中迁移到半导体器件的有源区的杂质和污染物的屏障。钝化层可以包括介电或半绝缘材料，例如，DLC（类金刚石碳）、非晶碳化硅（a-SiC）、氧化硅、化学计量的氮化硅（Si3N4）或聚酰亚胺。
技术实现思路
本公开的实施例涉及一种包括半导体本体的半导体器件。第一部分与半导体本体直接接触。第一部分包括硅和氮。第二部分与第一部分直接接触。第二部分包括硅和氮。第一部分在半导体本体和第二部分之间。在第一部分中的平均硅含量可以比在第二部分中更高。本公开的另一实施例涉及一种制造半导体器件的方法。该方法包括提供具有主表面的半导体衬底。第一部分直接形成在主表面上。第一部分包括硅和氮。第二部分直接形成在第一部分上。第二部分包括硅和氮。在第一部分中平均硅含量比在第二部分中更高。附图说明包括附图以提供对实施例的进一步理解，并且附图包含在本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了半导体器件和本公开的方法，并且与说明书一起用于解释实施例的原理。通过参考以下详细描述，将容易领会到其他实施例和预期的优点，因为它们变得更好理解。图1A是根据实施例的包括具有富硅的第一部分和第二部分的半绝缘保护层的半导体器件的一部分的示意性竖直横截面图。图1B是根据实施例的示出沿图1A的线B-B'的硅含量和氮含量的示意图。图2A是根据另一实施例的其中第二部分包括子部分的半导体器件的一部分的示意性竖直横截面图。图2B是根据实施例的示出沿图2A的线B-B'的硅含量和氮含量的示意图。图3是根据另一实施例的包括结终止延伸的半导体器件的一部分的示意性竖直横截面图。图4是示意性地示出根据另一实施例的制造半导体器件的方法的简化流程图。图5A是根据另一实施例的用于制造半导体器件的方法的沉积装置的示意性框图。图5B是用于示出利用图5A的沉积装置可执行的过程的示意性时间图。具体实施方式在下面的详细描述中，参考形成其一部分的附图，并且其中以图示的方式示出了其中可以实施半导体器件和制造半导体器件的方法的具体实施例。应当理解，在不脱离本公开范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以进行结构或逻辑上的改变。例如，针对一个实施例示出或描述的特征也可以在其他实施例上使用或与其他实施例结合使用，以产生又一实施例。本公开旨在包括这样的修改和变化。使用特定语言描述示例，其不应被解释为限制所附权利要求的范围。附图未按比例绘制，并且仅用于说明目的。如果没有另外说明，对应的元件在不同的附图中由相同的附图标记表示。术语“具有”、“含有”、“包括”、“包含”等是开放的，并且这些术语表示所述结构、元件或特征的存在，但不排除其他元件或特征。除非上下文另有明确说明，否则冠词“一”、“一个”和“该”旨在包括复数以及单数。术语“电连接”描述了电连接元件之间的永久低电阻连接，例如相关元件之间的直接接触或经由金属和/或重掺杂半导体材料的低电阻连接。术语“电耦合”包括适于信号和/或电力传输的一个或多个中间元件可以在电耦合元件之间，例如，可控制以临时提供第一状态下的低电阻连接和第二状态下的高电阻电去耦合的元件。附图通过在掺杂类型“n”或“p”旁边指示“-”或“+”来说明相对掺杂浓度。例如，“n-”意指掺杂浓度低于“n”掺杂区的掺杂浓度，而“n+”掺杂区具有比“n”掺杂区更高的掺杂浓度。具有相同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。针对物理尺寸给出的范围包括边界值。例如，用于从a到b的参数y的范围记为a≤y≤b。其中值至少为c的参数y记为c≤y，并且其中值至多为d的参数y记为y≤d。来自化合物或合金的层或结构的主要成分是原子形成化合物或合金的这样的元素。例如，镍和硅是硅化镍层的主要成分，并且铜和铝是铜铝合金的主要成分。具有相同导电类型且具有不同掺杂剂浓度的两个邻接掺杂区形成单极结，例如沿两个掺杂区之间的边界表面的n/n+或p/p+结。在单极结处，与单极结正交的掺杂剂浓度分布可以示出阶梯或转折点，在该阶梯或转折点处掺杂剂浓度分布从凹变为凸，或反之亦然。根据实施例，半导体器件可以包括半导体本体、第一部分和第二部分。第一部分包括硅和氮，并且可以与半导体本体直接接触。第二部分包括硅和氮，并且可以与第一部分直接接触，其中第一部分在半导体本体和第二部分之间。在第一部分中的平均硅含量可以比在第二部分中更高。第一和第二部分两者都可以包括硅和氮作为仅有的主要成分。第一部分和/或第二部分还可以包括很大部分的氢，其形成硅-氢键和氮-氢键。另外，第一部分和/或第二部分可以包括杂质，例如磷、硼和/或碳。第一部分和第二部分可以形成钝化层的至少一部分。第一部分可以是电有源半绝缘层，其中电阻率的范围从1×107Ωcm（1E07Ωcm）至1×1015Ωcm（1E15Ωcm）。第一部分可以示出高电阻断能力。电阻率可以足够低以防止电荷例如在半导体本体的靠近钝化层的区中的累积。高硅含量可以实现第一部分和半导体本体（例如，基于硅、锗或碳化硅的半导体本体）之间的强键。第二部分可以有效地作为坚固且结实的保护层。第二部分可以在潮湿环境中保护第一部分和半导体本体，例如，以防水的渗入。即使在存在强电场的情况下，第二部分也是结实的以防电化学腐蚀。由于第一部分和第二部分包括相同的成分，所以第二部分和第一部分之间的粘合可以比例如Si3N4层和DLC层之间、或者Si3N4层和a-SiC层之间的粘合更好。第二部分可以紧接在第一部分之后并且在不会中断在沉积期间施加的等离子体的情况下形成，使得不会形成可能损害第二部分和第一部分之间的粘合的中间层，例如自然氧化物层或任何种类的其他界面。钝化层可以用作边缘终止结构的结实的电有源屏蔽，用于镜面电荷积累和用于接触半导体本体中的浮置区或其他浮置结构。根据实施例，半导体本体可以包括半导体二极管的掺杂区和/或晶体管单元的掺杂区。例如，掺杂区可以形成功率半导体二极管的阳极或阴极区或功率晶体管的体区。通过防止电荷累积，钝化层的第一部分可以有助于保持功率半导体器件的电阻断能力。根据实施例，半导体本体可以包括有源区和在有源区与半导体本体的侧表面之间的边缘终止区。有源区可以包括半导体二极管的掺杂区或晶体管单元。正面金属化可以与有源区中的半导体本体接触。第一部分可以在边缘终止区中与半导体本体直接接触。第一部分可以示出足够的电阻断能力和足够高的电阻率，使得第一部分对半导体器件的标准操作模式没有影响或只有可忽略不计的影响。第一部分可以示出足够的导电性以避免电荷载流子在长时间段内的累积，其中累积的电荷会有助于边缘终止区中的p本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，包括：/n半导体本体（100）；/n包含硅和氮的第一部分（410），所述第一部分（410）与所述半导体本体（100）直接接触；和/n包含硅和氮的第二部分（420），其中所述第二部分（420）与所述第一部分（410）直接接触，所述第一部分（410）在所述半导体本体（100）和所述第二部分（420）之间，并且在所述第一部分（410）中的平均硅含量比在所述第二部分（420）中更高。/n

【技术特征摘要】
20180907 DE 102018121897.41.一种半导体器件，包括：
半导体本体（100）；
包含硅和氮的第一部分（410），所述第一部分（410）与所述半导体本体（100）直接接触；和
包含硅和氮的第二部分（420），其中所述第二部分（420）与所述第一部分（410）直接接触，所述第一部分（410）在所述半导体本体（100）和所述第二部分（420）之间，并且在所述第一部分（410）中的平均硅含量比在所述第二部分（420）中更高。


2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，
所述半导体本体（100）包括半导体二极管和/或晶体管单元的掺杂区（120）。


3.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中，
所述半导体本体（100）包括有源区（610）、以及在所述有源区（610）与所述半导体本体（100）的侧表面（103）之间的边缘终止区（690），
正面金属化（310）在所述有源区（610）中与所述半导体本体（100）接触，并且
所述第一部分（410）在所述边缘终止区（690）中与所述半导体本体（100）直接接触。


4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，
所述第一部分（410）与形成在所述边缘终止区（690）中的边缘终止结构的掺杂区（125）直接接触。


5.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中，
在所述第二部分（420）的顶表面（429）处，硅与氮的平均原子比至多为1.6。


6.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中，
所述第二部分（420）包含至少10at%氢。


7.根据前一权利要求所述的半导体器件，其中，
在所述第二部分（420）的顶表面（429）处，硅-氢键与氮-氢键之比至多为1.6。


8.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中，
在所述顶表面（429）处，所述第二部分（420）是绝缘的。


9.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中，
在所述半导体本体（100）和所述第一部分（410）之间的界面处，所述第一部分（410）中的硅与氮的平均原子比大于5。


10.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中，
所述第一部分（410）包含至少10at%氢。


11.根据前一权利要求所述的半导体器件，其中，
在所述半导体本体（100）和所述第一部分（410）之间的界面处，硅-氢键与氮-氢键之比大于5。


12.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中，
在所述半导体本体（100）...

【专利技术属性】
技术研发人员：M卡恩，O胡姆贝尔，PS科赫，A科普罗夫斯基，C迈尔，G施米德特，J施泰因布伦纳，
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