用于形成半導體器件的方法技術

用于形成半導體器件的方法包括形成非晶或多晶半導體層，該非晶或多晶半導體層與位于半導體襯底中的具有第一導電類型的至少一個半導體摻雜區域相鄰。該方法還包括在形成非晶或多晶半導體層期間或之后將摻雜物結合到該非晶或多晶半導體層中。該方法還包括退火非晶或多晶半導體層，以將非晶或多晶半導體層的至少一部分轉換為基本單晶半導體層并且在該單晶半導體層中形成具有第二導電類型的至少一個摻雜區域，使得pn結形成在具有第一導電類型的至少一個半導體摻雜區域與具有第二導電類型的至少一個摻雜區域之間。

Method for forming a semiconductor device

A method for forming a semiconductor device includes forming amorphous or polycrystalline semiconductor layer, the amorphous or polycrystalline semiconductor layer located in a semiconductor substrate having a first conductivity type doped semiconductor regions adjacent to at least one. The method also includes incorporating impurities into the amorphous or polycrystalline semiconductor layer, either during or after the formation of an amorphous or polycrystalline semiconductor layer. The method also includes annealing amorphous or polycrystalline semiconductor layer, by converting at least a portion of the amorphous or polycrystalline semiconductor layer as a single crystal semiconductor layer and the single crystal semiconductor layer is formed at least a doped region of a second conductivity type, the PN node has formed in at least one of the semiconductor doping region of a first conductivity type and a second conductivity type is at least a doped region.

【技術實現步驟摘要】
用于形成半導體器件的方法
實施例涉及用于形成半導體器件結構的概念，并且具體地涉及用于形成半導體器件的方法。
技術介紹
利用普通的半導體工藝，不能夠生成尖銳的輪廓(例如，pn結)，尤其在較大深度處。類似的情況還可以應用于制造外延層。由于后續工藝的高溫度預算(尤其是由于在部件的制造工藝開始處執行外延工藝)，外延層的摻雜會經歷較強的向外擴散。
技術實現思路
一些實施例涉及用于形成半導體器件的方法。該方法包括形成與位于半導體襯底中的具有第一導電類型的至少一個半導體摻雜區域相鄰的非晶或多晶半導體層。該方法還包括：在形成非晶或多晶半導體層期間或之后，將摻雜物結合到非晶或多晶半導體層中。該方法還包括：退火非晶或多晶半導體層以將非晶或多晶半導體層的至少一部分轉換為基本為單晶的半導體層，并且在單晶半導體層中形成具有第二導電類型的至少一個摻雜區域，使得pn結形成在具有第一導電類型的至少一個半導體摻雜區域與具有第二導電類型的至少一個摻雜區域之間。附圖說明以下將僅通過示例參照附圖來描述裝置和/或方法的一些實施例，其中：圖1示出了用于形成半導體器件的方法的流程圖；圖2A至圖2F示出了用于形成半導體器件的方法的示意圖；圖3示出了基于激光熱退火工藝參數在pn結處的摻雜濃度(摻雜物/cm3)對深度(μm)的示圖；圖4A示出了包括隧穿注射絕緣柵型雙極晶體管結構的半導體器件的示意圖；圖4B示出了隧穿注射絕緣柵型雙極晶體管結構的集電極電流Ic(安培)對集電極-發射極電壓Vce(伏特)的示圖；圖4C示出了隧穿注射絕緣柵型雙極晶體管結構的摻雜濃度(摻雜物/cm3)對距離(μm)的示圖；圖5A示出了包括背側空穴的控制注射(CIBH)結構的半導體器件的示圖；以及圖5B示出了背側空穴的控制注射(CIBH)結構的一部分的摻雜濃度(摻雜物/cm3)對距離(μm)的示圖。具體實施方式現在將參照示出一些示例性實施例的附圖更完整地描述各個示例性實施例。在附圖中，為了清楚可以放大線、層和/或區域的厚度。因此，雖然示例性實施例能夠實現各種修改和可選形式，但其實施例通過附圖中的示例來示出并且詳細進行描述。然而，應該理解，不用于將示例性實施例限制為所公開的具體形式，但是相反，示例性實施例覆蓋落入本公開范圍內的所有修改、等效或替換。類似的符號在附圖的描述中表示相似的元件。應該理解，當元件表示為“連接”或“耦合”至另一元件，其可以直接連接或耦合至另一元件或者可以存在中間元件。相反，當元件表示為“直接連接”或“直接耦合”至另一元件，則不存在中間元件。用于描述元件之間的關系的其他詞語應該以類似方式解釋(例如，“位于…之間”相對于“直接位于…之間”，“相鄰”相對于“直接相鄰”等)。本文使用的術語僅用于描述具體實施例的目的，而不用于限制示例性實施例。如本文所使用的，單數形式“一個”和“該”也用于包括多個，除非另有明確指定。進一步理解，本文使用的術語“包括”指定所提特征、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一個或多個特征、步驟、操作、元件和/或部件的存在或添加。除非另有指定，否則本文使用的所有術語(包括技術和科技術語)具有與示例性實施例所屬領域技術人員一般理解相同的含義。進一步理解，諸如在常用字典中使用的術語應該理解為具有與相關領域中的含義一致的含義。然而，本公開給出與本領域技術人員一般理解得到含義相偏離的術語的特定含義，這種含義考慮本文給出的定義的特定環境。圖1示出了根據實施例的用于形成半導體器件的方法100的流程圖。方法100包括形成(110)與位于半導體襯底中的具有第一導電類型的至少一個半導體摻雜區域相鄰的非晶或多晶半導體層。方法100還包括在形成非晶或多晶半導體層期間或之后將摻雜物結合(120)到非晶或多晶半導體層中。方法100還包括退火(130)非晶或多晶半導體層以將非晶或多晶半導體層的至少一部分轉換為基本單晶半導體層并且在單晶半導體層中形成具有第二導電類型的至少一個摻雜區域，使得pn結形成在具有第一導電類型的至少一個半導體摻雜區域與具有第二導電類型的至少一個摻雜區域之間。由于將摻雜物結合(120)到非晶或多晶半導體層和退火(130)非晶或多晶半導體層，可以形成尖銳和深pn結。此外，例如可以提高針對雪崩條件的穩定性和/或針對浪涌電流的抵抗力。例如，非晶或多晶半導體層可以是非晶硅層(例如，非晶α硅層)，或者可選地為多晶硅層。可選地或任選地，可以使用其他適當的非晶半導體層或多晶半導體層。非晶或多晶半導體層可以形成在半導體襯底的橫向表面處(或上)。例如，非晶或多晶半導體層可以形成在半導體襯底的背側表面(例如，背側橫向表面)處(或上)。非晶或多晶半導體層可以覆蓋半導體襯底的(背側)表面的大部分。例如，任選地，非晶或多晶半導體層可形成在半導體襯底的背側表面的多于50％上(或者例如多于80％，或者例如多于90％，或者例如基本所有)。非晶或多晶半導體層可以具有小于1μm的(平均)厚度(或者例如小于800nm，或者例如小于500nm，或者例如在400nm和700nm之間，或者例如大于50nm，或者例如大于100nm，或者例如大于200nm)。例如，非晶或多晶半導體層的平均厚度可以是非晶或多晶半導體層的第一橫向表面與非晶或多晶半導體層的第二橫向表面(布置為與半導體襯底的表面直接相鄰)之間的針對多個測量值求平均的測量距離。任選地，非晶或多晶半導體層可以通過濺射或通過化學氣相沉積(CVD)來形成。具有第一導電類型的(每一個或至少一個)半導體摻雜區域(第一結摻雜區域)位于半導體襯底中(或內)。例如，具有第一導電類型的半導體摻雜區域可以在半導體襯底的(背側)橫向表面處(直接地)位于半導體襯底中。因此，形成在半導體襯底的(背側)表面處的非晶或多晶半導體層可以形成為與位于半導體襯底中的具有第一導電類型的半導體摻雜區域(直接)相鄰。具有第一導電類型的(或每個或至少一個)半導體摻雜區域可以具有至少1*1017摻雜物/cm3的平均凈摻雜濃度(或者例如至少1*1018摻雜物/cm3，或者例如至少1*1019摻雜物/cm3，或者例如在1*1014摻雜物/cm3和5*1019摻雜物/cm3之間，或者例如在1*1014摻雜物/cm3和1*1018摻雜物/cm3之間，或者例如在1*1015摻雜物/cm3和1*1017摻雜物/cm3之間)。例如，平均凈摻雜濃度可以是在半導體摻雜區域求平均的每體積摻雜物的測量數量。例如，至少一個半導體摻雜區域可以是(或者可以表示)一個半導體摻雜區域或者一個或多個(例如，多個半導體摻雜區域)。任選地，具有第一導電類型的半導體摻雜區域可以僅是摻雜區域或者布置在半導體襯底的表面(背側)處(例如，具有最大橫向尺寸的摻雜區域)。任選地，例如，具有第一導電類型的半導體摻雜區域可以是場效應晶體管結構或二極管結構的漂移區域或場停止區域。可選地或任選地，具有第一導電類型的半導體摻雜區域可以是在半導體襯底的表面(背側)處橫向分布在半導體襯底中的具有第一導電類型的多個半導體摻雜區域中的一個(例如，在背側空穴的控制注射(CIBH)結構中)。可以理解，例如，本文相對于一個(或該)半導體摻雜區域描述的特征和示例可以與多個半導體摻雜區域中的每個半導體摻雜區域或者單個半導體摻雜區域相關。例如，在形成本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于形成半導體器件的方法，所述方法包括：形成非晶或多晶半導體層，所述非晶或多晶半導體層與位于半導體襯底中的具有第一導電類型的至少一個半導體摻雜區域相鄰；在形成所述非晶或多晶半導體層期間或之后，將摻雜物結合到所述非晶或多晶半導體層中；以及退火所述非晶或多晶半導體層以將所述非晶或多晶半導體層的至少一部分轉換為基本單晶半導體層并且在所述單晶半導體層中形成具有第二導電類型的至少一個摻雜區域，使得pn結形成在具有所述第一導電類型的所述至少一個半導體摻雜區域與具有所述第二導電類型的所述至少一個摻雜區域之間。

【技術特征摘要】
2015.12.11 US 14/966,6401.一種用于形成半導體器件的方法，所述方法包括：形成非晶或多晶半導體層，所述非晶或多晶半導體層與位于半導體襯底中的具有第一導電類型的至少一個半導體摻雜區域相鄰；在形成所述非晶或多晶半導體層期間或之后，將摻雜物結合到所述非晶或多晶半導體層中；以及退火所述非晶或多晶半導體層以將所述非晶或多晶半導體層的至少一部分轉換為基本單晶半導體層并且在所述單晶半導體層中形成具有第二導電類型的至少一個摻雜區域，使得pn結形成在具有所述第一導電類型的所述至少一個半導體摻雜區域與具有所述第二導電類型的所述至少一個摻雜區域之間。2.根據權利要求1所述的方法，其中所述非晶或多晶半導體層的厚度小于500nm。3.根據權利要求1所述的方法，其中結合到所述非晶或多晶半導體層中的摻雜物是磷、銻、硒、氮或砷摻雜物。4.根據權利要求1所述的方法，其中結合到所述非晶或多晶半導體層中的摻雜物是硼、鋁或鎵摻雜物。5.根據權利要求1所述的方法，其中所述非晶或多晶半導體層通過光誘導退火來進行退火。6.根據權利要求5所述的方法，其中控制所述光誘導退火，使得通過所述光誘導退火引起的退火深度等于或大于所述非晶或多晶半導體層的厚度。7.根據權利要求5所述的方法，其中通過激光熱退火或閃光燈退火來執行所述光誘導退火。8.根據權利要求5所述的方法，其中通過所述光誘導退火施加至所述非晶或多晶半導體層的能量密度在0.5焦耳/cm2和10焦耳/cm2之間。9.根據權利要求5所述的方法，其中控制所述光誘導退火，以在至少500℃/10ms的速率在退火深度內加熱所述非晶或多晶半導體層。10.根據權利要求5所述的方法，其中在多個退火時間間隔期間通過所述光誘導退火來退火所述非晶或多晶半導體層，以形成所述至少一個摻雜區域。11.根據權利要求5所述的方法，其中如果結合到所述至少一個半導體摻雜區域中的摻雜物的摻雜濃度大于所述至少一個半導體摻雜區域的引起所述第一導電類型的摻雜物的摻雜濃度以及如果由所述光誘導退火引起的退火深度大于所述非晶或多晶半導體層的厚度，則所述pn結形成在大于所述非晶或多晶半導體層的厚度的深度處。12.根據權利要求5所述的方法，其中如果結合到所述至少一個半導體摻雜區域中的摻雜物的摻雜濃度小于所述至少一個半導體摻雜區域的引起所述第一導電類型的摻雜物的摻雜濃度以及如果由所述光誘導退火引起的退火深度至少等于所述非晶或多晶半導體層的厚度，則所述pn結形成在所述單晶半...

【專利技術屬性】
技術研發人員：W·舒斯特德，R·巴布斯克，R·伯格，T·古特，J·G·拉文，H·舒爾策，
申請(專利權)人：英飛凌科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：德國,DE