功率半导体器件和功率半导体器件的制造方法技术

一种制造功率半导体器件（1）的方法（200），包括：提供（210）半导体本体（10）；在半导体本体（10）处形成（220）多晶半导体区（141）；在多晶半导体区（141）处形成（230）非晶子层；使非晶子层（142）经受（240）再结晶处理步骤以形成再结晶子层（143）；以及在再结晶子层（143）处形成（250）金属层（111）。（250）金属层（111）。（250）金属层（111）。

【技术实现步骤摘要】
功率半导体器件和功率半导体器件的制造方法


[0001]本说明书涉及功率半导体器件的实施例和功率半导体器件的制造方法的实施例。本公开的各方面特别涉及金属区和多晶半导体区之间的过渡。

技术介绍

[0002]现代设备在汽车、消费和工业应用中的许多功能（例如转换电能和驱动电动机或电机）都依赖于功率半导体开关。例如，仅举几个例子，绝缘栅双极晶体管（IGBT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和二极管已经用于各种应用，包括但不限于功率转换器和电源中的开关。
[0003]功率半导体器件通常包括半导体本体，该半导体本体被配置成沿着器件的两个负载端子之间的负载电流路径传导正向负载电流。
[0004]此外，在可控功率半导体器件（例如晶体管）的情况下，负载电流路径可以通过通常被称为栅极或控制电极的绝缘电极来控制。例如，在从例如驱动器单元接收到对应的控制信号时，控制电极可以将功率半导体器件设置在正向导通状态和阻断状态之一中。在一些情况下，栅电极可以被包括在功率半导体开关的沟槽内，其中，沟槽可以呈现例如条状配置、或平面配置、或针状配置。
[0005]一些功率半导体器件还提供反向导通性；在反向导通状态期间，功率半导体器件传导反向负载电流。这样的器件可以被设计成使正向负载电流能力（在量值方面）基本上与反向负载电流能力相同。提供正向和反向负载电流能力两者的典型器件是反向导通（RC）IGBT。
[0006]功率半导体器件通常配备有基于多晶半导体材料的若干电极，例如沟槽电极、场板电极、接触电极、集成电阻器、集成二极管等。这样的电极可以用于各种目的；一些电极可以保持电浮置，其他电极可以连接到限定的电势。例如，所述场板电极可以电连接到功率半导体器件的负载端子，使得场板电极呈现与负载端子相同的电势，例如源极或发射极电势。
[0007]鉴于上述情况，可能会发生其中基于多晶半导体材料（例如多晶硅）的电极与包括例如铝、硅和/或铜的金属电连接（例如接触）的情况。这可能会导致多晶半导体材料（例如多晶硅）溶解到金属中。

技术实现思路

[0008]根据一个实施例，一种制造功率半导体器件的方法包括提供半导体本体；在半导体本体处（直接或间接）形成多晶半导体区；在多晶半导体区处形成非晶子层；使非晶子层经受再结晶处理步骤以形成再结晶子层；以及在再结晶子层处（直接或间接）形成金属层。
[0009]根据另一实施例，一种功率半导体器件包括：半导体本体；第一端子；金属层；多晶半导体区；以及在金属层和多晶区之间并与这两者接触的子层。子层中的平均晶粒尺寸大于多晶半导体区中的平均晶粒尺寸的120%。另外或作为替代，子层包括例如非掺杂的注入杂质，其质量等于或大于磷离子的质量。
[0010]本领域技术人员在阅读以下详细描述并查看附图后应当认识到附加特征和优点。
附图说明
[0011]附图中的部分不一定是按比例的，相反重点在于说明本专利技术的原理。此外，在附图中，相同的附图标记表示对应的部分。在附图中：图1A至1C示意性和示例性地示出根据若干实施例的功率半导体器件的制造方法；图2示意性和示例性地示出根据一个或多个实施例的功率半导体器件的垂直横截面的截面；图3示意性和示例性地示出根据一个或多个实施例的功率半导体器件的垂直横截面的截面；以及图4示意性和示例性地示出根据一个或多个实施例的功率半导体器件的垂直横截面的截面。
具体实施方式
[0012]在以下详细描述中，参考了附图，附图形成了详细描述的一部分，并且在附图中通过图示的方式示出了其中可以实践本专利技术的具体实施例。
[0013]在这方面，例如“顶部”、“底部”、“下方”、“正面”、“后面”、“背面”、“前”、“后”、“上方”等的方向术语可以参考所描述的附图的取向来使用。由于实施例的部分可以以许多不同的取向来定位，所以方向术语用于说明的目的而不是限制。应当理解，在不脱离本专利技术范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行结构或逻辑上的改变。因此，以下详细描述不应被理解为限制性的，并且本专利技术的范围是由所附权利要求来限定的。
[0014]现在将详细参考各种实施例，在附图中示出了实施例的一个或多个示例。每个示例都是作为解释而提供的，并不意味着是对本专利技术的限制。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可用于其他实施例或与其他实施例结合使用，以产生又一实施例。本专利技术旨在包括这样的修改和变化。使用特定语言描述这些示例，这些语言不应被解释为是对所附权利要求范围的限制。附图没有按比例绘制，并且仅用于说明的目的。为了清楚起见，如果没有另外说明，则在不同的附图中，相同的元件或制造步骤由相同的附图标记来表示。
[0015]本说明书中使用的术语“水平”旨在描述基本上平行于半导体衬底或半导体结构的水平表面的取向。这可以是例如半导体晶片或管芯或芯片的表面。例如，在此提及的第一横向方向X和第二横向方向Y两者都可以是水平方向，其中，第一横向方向X和第二横向方向Y可以彼此垂直。
[0016]如本说明书中所使用的术语“垂直”旨在描述基本上垂直于水平表面（即平行于半导体晶片/芯片/管芯的表面的法线方向）布置的取向。例如，本文中提到的垂直方向Z可以是与第一横向方向X和第二横向方向Y两者都垂直的延伸方向。
[0017]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”。或者，可以采用相反的掺杂关系，使得第一导电类型可以是p掺杂的，而第二导电类型可以是n掺杂的。
[0018]在本说明书的上下文中，术语“欧姆接触”、“电接触”、“欧姆连接”和“电连接”旨在描述在半导体器件的两个区、区段、区带、部分或部件之间或在一个或多个器件的不同端子
之间或在端子或金属或电极与半导体器件的部分或部件之间存在低欧姆电连接或低欧姆电流路径。此外，在本说明书的上下文中，术语“接触”旨在描述在相应半导体器件的两个元件之间存在直接物理连接；例如，彼此接触的两个元件之间的过渡不包括其他中间元件等。
[0019]此外，在本说明书的上下文中，如果没有另外说明，术语“电绝缘”在其一般有效理解的上下文中使用，并且因此旨在描述两个或更多个组件彼此分开定位并且不存在连接这些组件的欧姆连接。然而，彼此电绝缘的组件仍然可以彼此耦合，例如机械耦合和/或电容耦合和/或电感耦合。举例来说，电容器的两个电极可以彼此电绝缘，并且同时例如通过绝缘体（例如电介质）彼此机械和电容耦合。
[0020]本说明书中描述的具体实施例涉及功率半导体器件，例如IGBT、RC IGBT、MOSFET、二极管或其派生物，例如，在功率转换器或电源内使用的功率半导体器件。因此，在一个实施例中，这样的功率半导体器件可以被配置成承载要被馈送到负载和/或由功率源提供的负载电流。例如，功率半导体器件可以包括多个功率半导体单元，例如单片集成二极管单元、单片集成二极管单元的派生物、单片集成MOSFET或IGBT单元和/或其派生物。这种二极管/晶体管单元可以集成在功率半导体模块中。多个这样的单元可以构成布置在功率半本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制造功率半导体器件（1）的方法（200），所述方法包括：
‑
提供（210）半导体本体（10）；
‑
在所述半导体本体（10）处形成（220）多晶半导体区（141）；
‑
在所述多晶半导体区（141）处形成（230）非晶子层（142）；
‑
使所述非晶子层经受（240）再结晶处理步骤以形成再结晶子层（143）；
‑
在所述再结晶子层（143）处形成（250）金属层（111）。2.根据权利要求1所述的方法（200），其中，形成（230）所述非晶子层包括损伤注入处理步骤。3.根据权利要求2所述的方法（200），其中，所述损伤注入处理步骤包括注入重离子。4.根据权利要求3所述的方法（200），其中，所述重离子的质量等于或大于磷离子的质量。5.根据前述权利要求2至4中任一项所述的方法（200），其中，所述重离子包括氩Ar、硼B、氖Ne、砷As、二氟化硼BF2、三氢化硼BH3中的一种或多种。6.根据前述权利要求2至5中任一项所述的方法（200），其中，在损伤注入期间应用的剂量大于1
×
10
13
cm
‑2，和/或其中，在损伤注入期间应用的能量大于15keV。7.根据前述权利要求2至6中任一项所述的方法（200），其中，
‑
所述多晶半导体区（141）被形成为（220）横向非结构化的层，并且
‑
所述损伤注入作为无掩模注入来执行。8.根据前述权利要求2至6中任一项所述的方法（200），其中，
‑
形成（220）所述多晶半导体区（141）的步骤包括结构化步骤，在所述结构化步骤期间执行所述多晶半导体区（141）的横向结构化，并且
‑
所述损伤注入作为无掩模注入来执行，以在半导体本体（10）中形成与横向结构化的多晶半导体区（141）相邻的掺杂半导体区（101）。9.根据权利要求1所述的方法（200），其中，形成（230）所述非晶子层包括沉积处理步骤或非晶化处理步骤。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法（200），其中，所述再结晶处理步骤（240）包括温度退火处理步骤。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法（200），其中，所述多晶半导体区（141）是基于硅的。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法（200），其中，所述金属层（111）包括Al、Cu、AlSi、AlSiCu或AlCu。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法（200），包括以下附加步骤中的至少一个：
‑
在所述半导体本体（10）处形成第一绝缘层（191，192），其中，在形成（220）所述多晶半导体区（141）的步骤期间，所述多晶半导体区（141）至少部分地形成在所述第一绝缘层（191，192）上方，以及
‑
在所述再结晶子层（143）处形成第二绝缘层（193），其中，在形成（250）所述金属层（111）的步骤期间，所述金属层（111）至少部分地形成在所述第二绝缘层（193）上方。14.根据前述权利要求2至8中任一项所述的方法（200），还包括与所述损伤注入处理步骤分开的掺杂剂注入步骤。
15.根据权利要求14所述的方法（200），其中，在所述损伤注入处理步骤期...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
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：