[发明专利]双极穿通半导体器件及这种半导体器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及功率电子器件领域，并且更具体地涉及一种用于制造根据权利要求1的双极二极管的方法以及涉及一种根据权利要求14的前序部分所述的这种双极二极管。

背景技术

现有技术的二极管在阴极侧上包括(n-)掺杂漂移层并且在与阴极侧相对的阳极侧上包括p掺杂阳极层。在p掺杂阳极层顶部上设置起阳极电极作用的金属层。在阴极侧上，设置更高(n+)掺杂阴极层。阴极电极形式的金属层设置在(n+)掺杂阴极层之上。

通过对于阳极接触层进行一种离子扩散而对于阳极缓冲层进行另一种离子扩散来制造这种器件，通过这种方法注入了用于阳极缓冲层的第一离子并且第一离子深深地扩散进晶片中到约20μm的深度中，以及此后注入第二离子并且第二离子扩散进约5μm的深度中。

图11示出了现有技术的p掺杂阳极层的掺杂曲线(分离部分A和B)，其包括高掺杂且浅的阳极接触层以及更深地扩散但更低地掺杂的阳极缓冲层。阳极接触层的最大掺杂浓度约为5×10¹⁸cm^-3。

或者可以为了泄漏电流来最优化阳极缓冲层，为此在5μm的低深度中需要高掺杂浓度，也即对于这种器件在5μm深度中使用高于1×10¹⁶cm^-3的掺杂浓度(分离部分A)。5μm中的这种高掺杂浓受使得在15μm的更大深度中也具有高达7.2×10¹⁴cm^-3的掺杂浓度。这是对阳极缓冲层使用单次扩散所产生的结果。然而，15μm中的高掺杂浓度对于器件的软关断具有缺点。

因而，制造了为了软关断该器件而最优化的其它器件，其需要深但低掺杂的阳极缓冲层，这通过在15μm的深度中具有1.5×10¹⁴cm^-3的低掺杂浓度来突现(分离部分B)。然而，这仅仅能通过也将5μm中的掺杂浓度降低至4×10¹⁵cm^-3来实现，该值对于泄漏电流而言同样是不利的。

利用这种现有技术的器件，不可能影响掺杂浓度曲线的曲率，并且因而不可能在一个器件中同时最优化泄漏电流和软度。

发明内容

本发明的目的是提供一种双极二极管的制造方法，所述制造方法与通过现有技术方法能够实现的相比具有更好软度和更小泄漏电流。

此目的通过根据权利要求1的双极二极管的制造方法以及根据权利要求14的双极二极管来实现。

提供了一种用于制造双极二极管的发明方法，所述双极二极管具有位于阴极侧上的第一导电类型的漂移层和位于与阴极侧相对的阳极侧上的第二导电类型的阳极层，其中第二导电类型不同于第一导电类型。阳极层包括阳极接触层和阳极缓冲层。所述方法包括按以下顺序的以下制造步骤：

(a)提供第一导电类型的低掺杂晶片，该晶片具有第一侧和与第一侧相对的第二侧，其中晶片的这种在最终二极管中掺杂浓度未被改变的部分构成漂移层；

(b)在第二侧上将第一离子施加到晶片；

(c)将第一离子扩散进晶片直至第一深度；

(d)在第二侧上将第二离子施加到晶片；

(e)通过将第一和第二离子扩散进晶片使得在5μm的第二深度中实现在8.0×10¹⁵cm^-3与2.0×10¹⁶cm^-3之间的总掺杂浓度并且在15μm的第三深度中实现在1.0×10¹⁴直至5.0×10¹⁴cm^-3之间的总掺杂浓度来形成阳极缓冲层；

(f)在第二侧上将第三离子施加到晶片；以及

(g)通过将第三离子扩散进晶片中直至最多为5μm的第四深度来形成阳极接触层；

所有的深度都是从第二侧测量的。

通过施加由阳极接触层和至少一个双重扩散阳极缓冲层组成的三重阳极层，可以提高在5μm的浅深度中的掺杂浓度曲线且仍然可以使掺杂浓度曲线深并且在15μm中进行低的扩散。因而，发明器件在器件性能方面提供更小泄漏电流和更软关断特性。

图11中示出的掺杂浓度曲线通过如下剂量实现：