DE10260286A1 - Doping semiconducting body for manufacturing high voltage components involves forming defects by ion implantation of non-doping ions, processing with hydrogen and then annealing - Google Patents

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Abstract

The method involves producing defects and forming defect complexes correlated with hydrogen. The method involves forming defects by ion implantation of non-doping ions, carrying out treatment with hydrogen and then annealing. The hydrogen treatment and annealing are carried out by temperature processing in a hydrogen atmosphere or by hydrogen-plasma processing.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dotieren eines Halbleiterkörpers durch Erzeugung von Defekten und Ausbildung von mit Wasserstoff korrelierten Defekt-Komplexen.The present invention relates to a method for doping a semiconductor body by generating defects and formation of hydrogen-correlated defect complexes.

Kompensationsbauelemente sind bekanntlich Hochvoltbauelemente mit einer Spannungsfestigkeit über 300 V, welche sich durch einen um ungefähr eine Größenordnung gegenüber anderen Hochvoltbauelementen reduzierten Einschaltwiderstand auszeichnen und daher äußerst vorteilhaft sind. In solchen Kompensationsbauelementen sind beispielsweise in die n-leitende Driftzone eines n-Kanal-Transistors p-leitende Kompensationsgebiete eingelagert; die Dotierstoffmengen in diesen p-leitenden Kompensationsgebieten sind so eingestellt, dass mit der n-leitenden Umgebung der Driftzone Ladungskompensation besteht.Compensation components are known High-voltage components with a dielectric strength of over 300 V, which differs by about an order of magnitude from others Characterize high-voltage components with reduced switch-on resistance and therefore extremely beneficial are. In such compensation components, for example, in the n-type drift zone of an n-channel transistor p-type compensation areas stored; the dopant amounts in these p-type compensation areas are set so that with the n-type environment of the drift zone charge compensation consists.

In einem Vertikalbauelement bestehen die Kompensationsgebiete in bevorzugter Weise aus säulenförmigen Zonen, die in der Driftstrecke im Bereich zwischen der Bodyzone und der Drainzone gelegen sind.Exist in a vertical component the compensation areas preferably from columnar zones, that in the drift section in the area between the body zone and the Drain zone are located.

Zur Herstellung eines solchen Kompensationsbauelementes wird derzeit bevorzugt die so genannte Aufbautechnik eingesetzt, die aus einer mehrmaligen Abfolge einer Prozesssequenz mit einer maskierten niederenergetischen Implantation und der Abscheidung einer Epitaxieschicht besteht. Die Aufbautechnik ist aufwändig, was auf diese mehrfache Abfolge der Prozesssequenz zurückzuführen ist.For the production of such a compensation component the so-called assembly technique is currently preferred, which consists of a repeated sequence of a process sequence with a masked low-energy implantation and deposition an epitaxial layer. The construction technology is complex, what is due to this multiple sequence of the process sequence.

Bei der Aufbautechnik werden beispielsweise zur Herstellung eines n-Kanal-Transistors n-leitende Epitaxieschichten abgeschieden, in die jeweils nach deren Abscheidung durch Ionenimplantation p-leitende Kompensationsgebiete so eingebracht werden, dass diese eine säulenförmige Struktur annehmen. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, eine p-leitende Epitaxieschicht abzuscheiden und in diese n-leitende Kompensationsgebiete durch Implantation einzubauen.In the construction technology, for example for producing an n-channel transistor n-type epitaxial layers deposited into each after their deposition by ion implantation p-type compensation areas are introduced so that these a columnar structure accept. Of course but it is also possible to deposit a p-type epitaxial layer and into this n-type Install compensation areas by implantation.

Nun gibt es neben der Dotierung mit Hilfe von Epitaxie und Ionenimplantation bekanntlich noch weitere Dotierverfahren. Eines dieser Dotierverfahren sieht zur Herstellung einer n-Dotierung eine hochenergetische Protonenbestrahlung im Silizium als Halbleiterkörper vor. Bei einer solchen Protonenbestrahlung mit nachfolgender Temperung entstehen nämlich im Silizium so genannte Defektkomplexe, welche als n-Dotanten wirken. Die Protonenbestrahlung hat dabei den Vorteil, dass die eingestrahlten Protonen auch bei relativ niedrigen Energien tief in den Siliziumkörper eindringen. So sei als Beispiel angegeben, dass eine Implantationsenergie von 1,7 MeV zu einer Eindringtiefe in Silizium von etwa 36 μm führt.Now there is in addition to the doping With the help of epitaxy and ion implantation, there are known other doping methods. One of these doping methods sees high-energy proton radiation for the production of an n-doping in silicon as a semiconductor body in front. With such a proton irradiation with subsequent annealing namely arise so-called defect complexes in silicon, which act as n-dopants. The Proton radiation has the advantage that the irradiated Protons penetrate deep into the silicon body even at relatively low energies. For example, an implantation energy of 1.7 MeV leads to a penetration depth in silicon of approximately 36 μm.

Im Einzelnen ist aus der DE 100 25 567 A1 ein Verfahren zum Herstellen von tief eingebrachten n-leitenden Gebieten in einem p-leitenden Halbleiterkörper bekannt, bei dem diese n-leitenden Gebiete mittels einer maskierten Implantation von Protonen und einer anschließenden Temperung bei Temperaturen zwischen 200 und 380°C erzeugt werden. Wird bei diesem bekannten Verfahren mit einer Dosis von 5 E 15 cm–2 und einer Energie von 1,6 MeV gearbeitet, was erforderlich ist, um ein 600 V-Kompensationsbauelement zu erzeugen, so wird mit einem Beamstrom von 8 mA und einer Beamleistung von 7000 W in der Implantationsquelle ein Durchsatz von etwa 2100 Wafer-Starts pro Woche (WSPW) erhalten. Ein Beamstrom von 4 mA und eine Beamleistung von 3500 W führen zu 1800 WSPW, während ein Beamstrom von 2 mA und eine Beamleistung von 1500 W in 1300 WSPW resultieren.In detail is from the DE 100 25 567 A1 a method for producing deeply introduced n-type regions in a p-type semiconductor body is known, in which these n-type regions are produced by means of a masked implantation of protons and a subsequent annealing at temperatures between 200 and 380 ° C. If this known method is used with a dose of 5 U 15 cm −2 and an energy of 1.6 MeV, which is necessary in order to generate a 600 V compensation component, then a beam current of 8 mA and a beam power of 7000 W in the implantation source receive a throughput of approximately 2100 wafer starts per week (WSPW). A beam current of 4 mA and a beam power of 3500 W lead to 1800 WSPW, while a beam current of 2 mA and a beam power of 1500 W result in 1300 WSPW.

Die Beamleistung eines üblichen Mittelstrom-Implanters liegt bei etwa 1500 W, während die Beamleistung eines Hochstrom- Implanters mit aktiver Kühlung ungefähr 3000 W beträgt. Mit anderen Worten, auch mit relativ hohen Strömen von 2 mA kann nur ein geringer Durchsatz von ungefähr 1300 WSPW erreicht werden, da eine Erhöhung dieses Durchsatzes nur mit aufwändigen Kühleinrichtungen möglich wäre. Außerdem ist es problematisch, für so hohe Beamleistungen eine zuverlässige Maskierungstechnik mit beispielsweise Stencilmasken vorzusehen.The civil service of a usual Medium current implanters is around 1500 W, while the beam power is one High current implanters with active cooling approximately Is 3000 W. In other words, even with relatively high currents of 2 mA, only a small one can Throughput of approximately 1300 WSPW can be achieved because of an increase in this throughput only with elaborate cooling equipment possible would. Besides, is it problematic for so high beam powers using a reliable masking technique for example to provide stencil masks.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Dotieren eines Halbleiterkörpers mittels Wasserstoff anzugeben, welches einen hohen Durchsatz speziell an einem Hochenergie-Implanter erlaubt.Object of the present invention is therefore to use a method for doping a semiconductor body Specify hydrogen, which specifically a high throughput allowed a high energy implanter.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren. der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Defekte durch Ionenimplantation von nicht dotierend wirkenden Ionen erzeugt werden, dass dann eine Behandlung mit Wasserstoff vorgenommen wird, und dass schließlich eine Temperung erfolgt.This task is done in a process. of the type mentioned in the invention solved in that the defects caused by ion implantation of non-doping ones Ions are generated that are then treated with hydrogen is carried out, and that finally annealing takes place.

Mit anderen Worten, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird von folgenden Überlegungen zum physikalischen Prinzip der Entstehung von Donatoren durch Implantation von Wasserstoff und nachfolgende Temperung ausgegangen:
Zunächst lässt sich die Dotierung eines Halbleiterkörpers durch Implantation von Wasserstoff in zwei Teilprozesse aufspalten, nämlich einen ersten Teilprozess, bei dem das kristalline Ausgangsmaterial des Halbleiterkörpers, also das kristalline Silizium, durch Protonenbeschuss geschädigt wird, wodurch Defekte generiert werden. In einem zweiten Teilprozess erfolgt dann eine Temperung bei Temperaturen zwischen 400°C und 500°C, um eine Dekoration von Defekten mit dem Wasserstoff vorzunehmen und dotierend wirkende Defekt-Wasserstoff-Komplexe herzustellen.In other words, the following considerations regarding the physical principle of the formation of donors by implantation of hydrogen and subsequent annealing are assumed in the method according to the invention:
First, the doping of a semiconductor body can be split into two sub-processes by implanting hydrogen, namely a first sub-process in which the crystalline starting material of the semiconductor body, that is to say the crystalline silicon, is damaged by proton bombardment, thereby generating defects. In a second sub-process, tempering is then carried out at temperatures between 400 ° C and 500 ° C in order to decorate defects with the hydrogen and to have a doping effect to produce perfect hydrogen complexes.

Wie weiter unten näher erläutert werden wird, folgt der Dotierungsverlauf bei einer Protonenimplantation mit nachfolgender geeigneter Temperung zwar näherungsweise dem Verlauf des Schädigungs- bzw. Damage-Profils; allerdings sind die sich ergebenden Dotierungskonzentrationen deutlich geringer als die durch die Implantation erzeugten Primärdefekte.As explained in more detail below the course of the doping follows during a proton implantation with subsequent suitable tempering approximately the course of the Schädigungs- or damage profile; however, the resulting doping concentrations are significantly lower than the primary defects created by the implantation.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden nun die obigen beiden Teilprozesse voneinander getrennt und durch vorzugsweise drei unabhängige Einzelprozesse ersetzt:

  • (a) Zunächst wird die Schädigung mit von Protonen verschiedenen, anderen und nicht dotierend wirkenden Ionen durch Ionenimplantation hervorgerufen. Hierfür eignen sich beispielsweise Heliumionen. Damit werden Defekte erzeugt.
  • (b) Es schließt sich sodann eine Implantation von Wasserstoff bzw. Protonen bei vorzugsweise sehr niedrigen kinetischen Energien in einem zweiten Schritt an. Alternativ kann auch eine Wasserstoff-Plasmabehandlung durchgeführt werden.
  • (c) Ein dritter Schritt besteht schließlich in einer Temperung, welcher zu einer Diffusion des Wasserstoffs führt, so dass die Bildung von dotierend wirkenden Wasserstoff-Defekt-Komplexen im durch die erste Implantation vorgeschädigten Bereich erfolgen kann. Dabei wird die rasche Diffusion von Wasserstoff in Silizium ausgenutzt.
In the method according to the invention, the above two sub-processes are now separated from one another and preferably replaced by three independent individual processes:
  • (a) First, the damage with ions other than protons, other and non-doping ions is caused by ion implantation. Helium ions, for example, are suitable for this. This creates defects.
  • (b) This is followed by an implantation of hydrogen or protons at preferably very low kinetic energies in a second step. Alternatively, a hydrogen plasma treatment can also be carried out.
  • (c) Finally, a third step consists in tempering, which leads to a diffusion of the hydrogen, so that the formation of doping-acting hydrogen defect complexes can take place in the area previously damaged by the first implantation. The rapid diffusion of hydrogen in silicon is used.

Die obigen beiden Schritte (b) und (c) können gegebenenfalls auch durch einen Temperschritt in einer Wasserstoffatmosphäre oder durch eine Wasserstoff-Plasmabehandlung ersetzt werden.The above two steps (b) and (c) can if necessary also by a tempering step in a hydrogen atmosphere or be replaced by a hydrogen plasma treatment.

Wesentliche Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen darin, dass mit Heliumionen bei gleicher Dosis eine um einen Faktor von etwa 25 höhere Schädigung im Silizium-Kristallgit ter als mit Protonen erzeugt werden kann. Dieser Faktor hat selbst im Bereich des so genannten "Tails" der Implantation, also zwischen der Oberfläche eines bestrahlten Silizium-Halbleiterkörpers und der mit der eingestellten Energie erreichten Tiefe im Halbleiterkörper, noch einen Wert in der Größenordnung von 10, wenn Heliumionen mit Protonen verglichen werden. Dies bedeutet wiederum, dass die implantierte Dosis für die das Kristallgitter schädigende Hochenergieimplantation um einen Faktor 25 bzw. 10 reduziert werden kann.Significant advantages of the method according to the invention are that with helium ions at the same dose one by one Factor of about 25 higher damage in the silicon crystal lattice than can be generated with protons. This factor has even in the area of the so-called "tail" of the implantation, that is between the surface an irradiated silicon semiconductor body and the one set with the Energy reached depth in the semiconductor body, still a value in the Magnitude out of 10 when comparing helium ions to protons. this means in turn, that the implanted dose is harmful to the crystal lattice High energy implantation can be reduced by a factor of 25 or 10 can.

Infolge der mit Helium im Vergleich zu Wasserstoff bei gleicher Dosis zu erzielenden, erheblich höheren Schädigung des Kristallgitters, können mit Helium Dotierprofile mit einer wesentlich größeren Welligkeit als mit Wasserstoff erzeugt werden. Solche welligen Dotierprofile begünstigen die Avalanchefestigkeit von Kompensationsbauelementen und sind sogar eine wichtige Voraussetzung für diese.As a result of that compared with helium significantly higher damage to the hydrogen to be achieved at the same dose Crystal lattice, can with helium doping profiles with a much greater waviness than with hydrogen be generated. Favor such wavy doping profiles the avalanche strength of compensation components and even are an important requirement for this.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained below the drawings closer explained. Show it:

1 den Verlauf eines Profils von Primärdefekten und den Verlauf von dekorierten und dotierend wirkenden Wasserstoff-korrelierten Defekten, wobei jeweils die Konzentration K(cm–3) in Abhängigkeit der Tiefe d (μm) in einem Siliziumkörper aufgetragen ist, 1 the course of a profile of primary defects and the course of decorated and doping-acting hydrogen-correlated defects, the concentration K (cm −3 ) depending on the depth d (μm) being plotted in a silicon body,

2 den Verlauf eines Profils von Primärdefekten in einem Siliziumkörper, in den Wasserstoff mit 1,6 MeV implantiert wird, wobei hier die Anzahl der Kollisionsereignisse pro Ion (Proton) und Schichtdicke in Abhängigkeit von der Eindringtiefe d im Siliziumkörper aufgetragen ist, und 2 the course of a profile of primary defects in a silicon body into which hydrogen is implanted with 1.6 MeV, the number of collision events per ion (proton) and layer thickness depending on the penetration depth d being plotted in the silicon body, and

3 den Verlauf eines Profils von Primärdefekten bei einer Implantation von Helium mit 6,0 MeV in einen Siliziumkörper, wobei hier wie in 2 die Anzahl der Kollisionsereignisse pro Ion und Schichtdicke in Abhängigkeit von der Eindringtiefe d im Siliziumkörper aufgetragen ist. 3 the course of a profile of primary defects during an implantation of helium with 6.0 MeV in a silicon body, whereby here as in 2 the number of collision events per ion and layer thickness is plotted as a function of the depth of penetration d in the silicon body.

In 1 veranschaulicht eine Kurve (a) den Verlauf von erzeugten Silizium-Leerstellen in einem Siliziumkörper, wenn dieser mit Wasserstoff beschossen wird. Wenn mit einem solchen Beschuss in einer Eindringtiefe d zwischen etwa 0,5 und 12 μm eine Schädigung des Silizium-Kristallgitters derart erzeugt wird, dass hier Leerstellen zwischen 1 E 19 und etwa 7 E 20 vorliegen, wobei der Peak (Spitzenwert) in der Tiefe von etwa knapp 12 μm liegt, dann wird nach einer Temperung bei 400°C bis 500°C die Ausbildung von dotierend wirkenden Wasserstoff-Defekt-Komplexen erreicht, welche einen Verlauf entsprechend einer Kurve (b) haben. Diese Kurve (b) für die Konzentration K der dotierend wirkenden Wasserstoff-Defekt-Komplexe, also der Dotierung, folgt weitgehend der Kurve (a) für das Damageprofil.In 1 a curve (a) illustrates the course of silicon vacancies generated in a silicon body when this is bombarded with hydrogen. If such a bombardment causes damage to the silicon crystal lattice at a penetration depth d between approximately 0.5 and 12 μm in such a way that there are vacancies between 1 E 19 and approximately 7 E 20, the peak (peak value) in depth of approximately 12 μm, then the formation of doping hydrogen defect complexes is achieved after tempering at 400 ° C to 500 ° C, which have a curve according to a curve (b). This curve (b) for the concentration K of the doping hydrogen defect complexes, ie the doping, largely follows the curve (a) for the damage profile.

Durch den Ionenbeschuss mit Wasserstoff werden im kristallinen Silizium-Ausgangsmaterial zunächst Primärdefekte erzeugt. In einem sich anschließenden Temper-Schritt werden dann dotierende Wasserstoff-Defekt-Komplexe gebildet, wobei die hier relevanten Defekte nicht notwendigerweise mit den Primärdefekten (insbesondere Leerstellen und in geringen Maße höhere Leerstellenkomplexe) übereinstimmen müssen, nach heutigem Kenntnisstand wohl aber aus diesen durch Reaktionen mit weiteren Primärdefekten und/oder im Kristall vorhandenen Atomen, wie z. B. Sauerstoff oder Kohlenstoff, entstanden sind.By ion bombardment with hydrogen initially become primary defects in the crystalline silicon starting material generated. In a subsequent one Tempering step are then doping hydrogen defect complexes formed, the defects relevant here not necessarily with the primary defects (in particular Empty spaces and to a small extent higher Vacancy complexes) match have to, from today's knowledge, but probably from these through reactions with other primary defects and / or atoms present in the crystal, such as. B. oxygen or Carbon.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden nun die Schädigung des Halbleiterkörpers entsprechend der obigen Kurve (a) und die Bildung von dotierend wirkenden Wasserstoff-Defekt- Komplexen entsprechend der obigen Kurve (b) durch drei voneinander unabhängige Einzelprozesse ersetzt:
Die Schädigung wird mit anderen, nicht dotierend wirkenden Ionen, also beispielsweise durch Helium, mittels Ionenimplantation erzeugt, woran sich eine Implantation von Wasserstoff bei niedrigen kinetischen Energien anschließt. In einem letzten Schritt wird eine Temperung vorgenommen, welche dann die Ausbildung der dotierend wirkenden Wasserstoff-Defekt-Komplexe bewirkt. Die Implantation von Wasserstoff und die zuletzt genannte Temperaturbehandlung können gegebenenfalls auch durch eine Wasserstoff-Plasmabehandlung zwischen 200-300°C mit nachfolgender Temperung zwischen 400–500°C oder durch eine Wasserstoff-Plasmabehandlung zwischen 400–500°C ohne nachfolgende Temperung ersetzt werden.In the method according to the invention, the damage to the semiconductor body in accordance with curve (a) above and the formation of doping-acting hydrogen defect complexes will now correspond According to the curve (b) above replaced by three independent processes:
The damage is generated with other non-doping ions, for example by helium, by means of ion implantation, which is followed by an implantation of hydrogen at low kinetic energies. In a last step, an annealing is carried out, which then leads to the formation of the doping hydrogen defect complexes. The implantation of hydrogen and the last-mentioned temperature treatment can optionally also be replaced by a hydrogen plasma treatment between 200-300 ° C with subsequent tempering between 400-500 ° C or by a hydrogen plasma treatment between 400-500 ° C without subsequent tempering.

Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt in vorteilhafter Weise aus, dass die Effektivität einer Gitterschädigung in beispielsweise Silizium für Helium und Wasserstoff vollkommen verschieden ist. Dies wird aus den Darstellungen der 2 und 3 sofort ersichtlich.The method according to the invention advantageously takes advantage of the fact that the effectiveness of lattice damage in, for example, silicon for helium and hydrogen is completely different. This is from the representations of the 2 and 3 immediately visible.

Wie nämlich ein Vergleich der 2 für ein Damageprofil bei einer Implantation von Wasserstoff mit 3 für ein Damageprofil bei einer Implantation mit Helium zeigt, ist die Peakkonzentration der mit Helium erzeugten Schädigung (vgl. 3) bei gleicher Dosis um einen Faktor 25 höher als im Falle von Wasserstoff. Selbst im Tailbereich unterhalb des Spitzenwerts liegt die Schädigung für Helium noch um einen Faktor 10 höher als für Wasserstoff. Allerdings ist die Energie bei der Heliumimplantation mit 6,0 MeV deutlich höher als bei der Implantation von Wasserstoff mit 1,6 MeV, was auf dem erheblich größeren Atomradius von Helium im Vergleich zu Wasserstoff zurückzuführen ist. Diese höhere Energie wird benötigt, um ungefähr die gleiche Eindringtiefe d für Helium und Wasserstoff zu erhalten.Like a comparison of the 2 for a damage profile when implanting hydrogen with 3 for a damage profile during an implantation with helium shows the peak concentration of the damage caused with helium (cf. 3 ) by a factor at the same dose 25 higher than in the case of hydrogen. Even in the tail area below the peak, the damage for helium is still a factor 10 higher than for hydrogen. However, the energy for helium implantation with 6.0 MeV is significantly higher than for the implantation of hydrogen with 1.6 MeV, which is due to the considerably larger atomic radius of helium compared to hydrogen. This higher energy is required to obtain approximately the same depth of penetration d for helium and hydrogen.

Durch die Schädigung des Kristallgitters mittels einer nicht dotierend wirkenden Implantation von beispielsweise Helium lässt sich so die implantierte Dosis für die schädigende Hochenergieimplantation um einen Faktor 25 im Peakbereich bzw. um einen Faktor 10 im Tailbereich reduzieren.By damaging the crystal lattice by means of a non-doping implantation of helium, for example, the implanted dose for the damaging high-energy implantation can be reduced by a factor 25 in the peak area or by a factor 10 reduce in the tail area.

Weiterhin ist zu beachten, dass bei einer Heliumimplantation zur Schädigung des Kristallgitters das Peak/Tailverhältnis bei Helium erheblich größer ist als bei Wasserstoff, was sofort aus einen Vergleich der 2 und 3 folgt: Bei gleichen Spitzenwerten ist bei einer Wasserstoffimplantation die Schädigung im Tailbereich erheblich größer als bei einer Heliumimplantation. Dieses größere Peak/Tailverhältnis bei Helium ermöglicht eine erheblich gesteigerte Welligkeit von Dotierprofilen, als diese mit einer Wasserstoffimplantation zu erzielen sind. Wellige Dotierprofile steigern aber die Avalanchefestigkeit speziell von Kompensationsbauelementen, sofern durch die eingebrachten Kompensationsgebiete noch keine Sättigungseffekte hervorgerufen werden.It should also be noted that a helium implantation to damage the crystal lattice has a significantly higher peak / tail ratio for helium than for hydrogen, which is immediately apparent from a comparison of the 2 and 3 follows: At the same peak values, the damage in the tail area is significantly greater with a hydrogen implantation than with a helium implantation. This larger peak / tail ratio for helium enables a significantly increased waviness of doping profiles than can be achieved with a hydrogen implantation. Wavy doping profiles, however, increase the avalanche resistance, especially of compensation components, provided that the introduced compensation areas do not yet cause saturation effects.

Aus der folgenden Tabelle sind die Vorteile der reduzierten Dosis einer Heliumimplantation gegenüber einer Wasserstoffimplantation ersichtlich:

Figure 00080001
The following table shows the advantages of the reduced dose of a helium implant compared to a hydrogen implant:
Figure 00080001

2100 WSPW ist hier als Referenz hergenommen, da diese Zahl ungefähr dem Durchsatz eines Bor-Ultrahochenergie-Implanters entspricht.2100 WSPW is used here as a reference, since this number is approximate corresponds to the throughput of a boron ultra high energy implanter.

Die wesentlichen drei Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können beispielsweise in folgender Weise vorgenommen werden: Zunächst wird nach einer üblichen Fototechnik eine maskierte Helium-Hochenergieimplantation mit einer Dosis von 4 E 13 cm–2 und einer Energie zwischen 1 und 6 MeV vorgenommen. Die Dosis ist hier erheblich niedriger als bei einer Wasserstoffimplantation, bei welcher eine Dosis von 1 E 15 cm–2 erforderlich wäre.The essential three steps of the method according to the invention can be carried out, for example, in the following manner: First, a masked helium high-energy implantation with a dose of 4 E 13 cm −2 and an energy between 1 and 6 MeV is carried out using a conventional photo technique. The dose here is considerably lower than with a hydrogen implantation, in which a dose of 1 U 15 cm −2 would be required.

Es schließt sich sodann eine maskierte niederenergetische Implantation von Wasserstoff mit einer Energie von beispielsweise 200 keV und einer Dosis von 5 E 15 cm2 als zweiter Schritt an.This is followed by a masked, low-energy implantation of hydrogen with an energy of, for example, 200 keV and a dose of 5 U 15 cm 2 as a second step.

Schließlich folgt noch eine Temperung bei etwa 350°C bis 500°C für eine Zeitdauer von ungefähr 30 Minuten.Finally there is an annealing at about 350 ° C up to 500 ° C for one Duration of approximately 30 minutes.

Die Vorteile der obigen Helium-Hochenergieimplantation ergeben sich für einzelne Energiestufen aus der folgenden Tabelle:

Figure 00090001
The advantages of the above helium high-energy implantation result for the individual energy levels from the following table:
Figure 00090001

Die Erfindung ist auch auf andere Halbleitermaterialien als Silizium anwendbar. Ebenso können anstelle von Helium auch andere Elemente zur Schädigung des Kristallgitters angewandt werden.The invention is also applicable to others Semiconductor materials can be used as silicon. Likewise, instead of of helium also other elements for damage to the crystal lattice be applied.

dd
Eindringtiefe in Halbleiterkörperpenetration depth in semiconductor body
KK
Schädigungs- bzw. DotierungskonzentrationSchädigungs- or doping concentration

Claims (7)

Verfahren zum Dotieren eines Halbleiterkörpers durch Erzeugung von Defekten und Ausbildung von mit Wasserstoff korrelierten Defekt-Komplexen, dadurch gekennzeichnet, dass die Defekte durch Ionenimplantation von nicht dotierend wirkenden Ionen erzeugt werden, dass dann eine Behandlung mit Wasserstoff vorgenommen wird, und dass schließlich eine Temperung erfolgt.Method for doping a semiconductor body by producing defects and forming defect complexes correlated with hydrogen, characterized in that the defects are generated by ion implantation of non-doping ions, that a treatment with hydrogen is then carried out and that finally annealing takes place , Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung mit Wasserstoff durch Implantation von Protonen erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that treatment with hydrogen by implantation of protons he follows. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung mit Wasserstoff und die Temperung mittels einer Temperaturbehandlung in einer Wasserstoffatmosphäre oder durch eine Wasserstoff-Plasma-Behandlung durchgeführt werden.A method according to claim 1, characterized in that the treatment with hydrogen and the tempering by means of a Temperature treatment in a hydrogen atmosphere or by means of a hydrogen plasma treatment carried out become. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperung bei Temperaturen zwischen 350°C und 500°C durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the tempering is carried out at temperatures between 350 ° C and 500 ° C. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung von Defekten durch Implantation von Heliumionen vorgenommen wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the generation of defects through implantation of helium ions is made. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosis bei der Implantation von Heliumionen im Bereich von 1 E 13 cm–2 und 1 E 14 cm–2 liegt.A method according to claim 5, characterized in that the dose during the implantation of helium ions is in the range of 1 E 13 cm -2 and 1 E 14 cm -2 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dotieren in einem Siliziumkörper vorgenommen wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the doping is carried out in a silicon body.
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