CN1440571A - 功率半导体器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

在一种用于由晶片制造具有阴极和阳极的半导体器件的方法中,首先用停止区(2)配备晶片,随即在阴极侧处理和随后才在其厚度上减小该晶片,使得从停止区(2)仅还剩下尾部截止区(21)。此时,如下掺杂停止区(2)和减小到尾部截止区(21),使得实现制造方法的、并因而还有减薄半导体器件的定量优化。在此定量优化中,考虑不同的参数及其相互关系,尤其是尾部截止区(21)的掺杂物-面积密度、尾部截止区的阳极侧表面上的掺杂物密度、基区的掺杂物密度、尾部截止区掺杂分布的特征下降长度或梯度、以及由晶片所产生的基区的从阳极到阴极的厚度。

Description

功率半导体器件及其制造方法
                        技术领域
本发明涉及功率电子学的领域。它涉及一种用于按权利要求1或7前序部分制造半导体器件的方法,以及涉及一种按权利要求10前序部分的半导体器件。
                        背景技术
为了达到譬如象IGBT(绝缘栅双极型半导体)的,半导体功率开关的最好可能的电特性,必须尽可能小地选择它的半导体器件的有源区的厚度。
譬如所述的厚度对导通损耗和雪崩击穿电压有直接的影响。所以在600-1800V的击穿电压的情况下60-250μm的半导体器件的厚度是值得欢迎的。但是这种微小的厚度在半导体器件的生产中是一个大问题,因为100mm和更大直径的晶片应具有至少300μm的厚度,以便使制造时的破裂危险最小化。
在现有技术中通常通过所谓的外延法解决击穿功率半导体(PT)的这种厚度问题。在此方法中在具有400-600μm的较大厚度的载体衬底上培养一个电有源层。此时适用以下的规则,半导体器件的耐压性应该越高的话,有源层则必须越厚。但是安放这些层是很费时和昂贵的。
在现有技术中对于较大的击穿电压优选在载体层和电有源区之间放入也称为缓冲的停止层。这个停止层在闭塞情况下用来将电场突然制止在阳极之前,并因此使之从此阳极隔开,因为如果所述的电场到达阳极,则可能破坏半导体器件。此外,停止层与透明的阳极发射极相结合还影响阳极发射极的注入效率。在EP-A-0′700′095中说明了一种具有这种停止层和透明的阳极发射极的晶闸管。
为了制造非击穿功率半导体(NPT),不采用外延法,而是采用一种譬如象在Darryl Burns及其他人著的:可制造性的NPT-IGBT优化,IEEE,109-112页,0-7803-3106-0/1996;Andreas Karl著的:IGBT模块达到效率的新水平,PCIM欧洲,1/1998出版,8-12页,和J.Yamashita及其他人著的:非击穿和击穿IGBT的异常有效的开关损耗估算,IEEE,331-334页,0-7803-3993-2/1997中所说明的方法。在此方法中没有外延层的较厚的晶片用作为初始材料。典型的厚度位于400-600μm。在第一步骤中在阴极侧处理所述的晶片,即进行光刻、离子注入、扩散、刻蚀和对于制造半导体器件所必要的其它过程。在第二步骤中在与阴极相对的侧面上将晶片减小到它的所希望的厚度上。这通过一般由磨削和刻蚀的常规技术来进行。在第三步骤中在这个所减小的侧面上扩散入一个阳极。这种方法虽然比外延法便宜,但是导至较厚的半导体器件。
DE-A-198 29 614现在公布一种基于PT类型的制造功率半导体器件的方法,该方法实现较薄半导体器件的制造,而不必应用外延法。为此将具有比电气上所必要的更大厚度的停止层放入低掺杂的基区中,随即进行用于实施半导体器件的阴极侧结构化表面的过程步骤,并随后才通过磨削和/或抛光将停止层的厚度减小到电气上所必要的大小。因此可以在较厚的晶片上进行阴极侧的过程步骤,使得破裂危险减少。通过随后减薄晶片仍然可以创造具有所希望微小厚度的半导体器件。已制成半导体器件的最小厚度不再受它的初始材料的可达到的最小厚度所限制。此外有利的是,其余剩下的停止层的掺杂是较低的,使得经过阳极发射极的掺杂可以调节发射极效率。
在还未公开的欧洲专利申请EP-A-1′017′093中也说明了一种用于制造半导体器件的这种方法。由于此方法能够制造具有80-180μm典型厚度的较薄的半导体器件。在此方法中尤其选择一个相当于高斯分布或互补误差函数分布的掺杂分布。因此在减薄之后从所述的截止区仅还剩下一个剩余区或尾部,或以下称为尾部截止区。如此来进行掺杂和随后的减薄,使得在它的阳极侧的表面上的尾部截止区具有至少5×1014cm-3的,优选为1×1015cm-3和最高6×1016cm-3的,优选为1×1016cm-3的掺杂密度。这些值相当于申请人的经验值,并应避免阳极效率的负面影响。
虽然用这些经验值可以达到良好的结果。但是如此减薄的半导体器件的制造仍旧基于在按外延法制造PT半导体器件时和在制造未减薄NPT半导体器件时已获得的经验值。所以未充分利用用于优化减薄半导体器件的全部可能性。
                       发明内容
本发明的任务因此是改进用于制造减薄的功率半导体器件的上述方法,使得可以创造一种优化的半导体器件。尤其它的厚度应可以优化到各自所希望的耐压性。
一种具有权利要求1或7特征的方法,以及一种具有权利要求10特征的半导体器件解决此任务。
按本发明实现所述制造方法以及减薄半导体器件的定量优化。在此定量优化中考虑不同的参数及其相互的关系,尤其是尾部截止区的掺杂物-面积密度、在尾部截止区的阳极侧表面上的掺杂物密度、基区的掺杂物密度、尾部截止区掺杂分布的特征的下降长度或梯度、以及由晶片所产生的基区的从阳极到阴极的厚度。
在本方法的第一变型中对于各自要求的耐压性规定了尾部截止区掺杂物-面积密度的下限值和上限值。此时,所述的界限直接和/或间接根据上面说明的参数来变化。上限考虑尾部截止区掺杂分布的特征下降长度,而下限考虑一种击穿程度,该击穿程度规定为公式(8)的击穿电压和雪崩击穿电压之比。
在本方法的第二变型中,通过使得在表面上的尾部截止区的掺杂原子密度与尾部截止区的特征下降长度的乘积对雪崩击穿电压处于固定的关系中,来优化所述的半导体器件。
其它有利的变型和实施形式出自从属权利要求。
                        附图说明
以下借助附图中示出的优选实施例详述本发明方法和本发明主题。
图1a-1e展示按EP-A-1′017′093的从初始材料直至最终产品的半导体器件制造;
图2展示沿按附图1b的剖面A-A′或按附图1e的剖面A-B的,截止工作方式中的扩散分布以及电场的示图;
图3以离阳极的距离x的函数展示掺杂密度的示图;
图4以不同雪崩击穿电压值V的γ函数展示掺杂原子-面积密度Ntail,min下限的示图;
图5以最大雪崩击穿电压V的函数展示最佳基区掺杂Nopt和最佳基区电阻率的示图;
图6以最大击穿电压V的函数展示半导体器件优化厚度W和尾部截止区特征长度L之差的示图;和
图7以最大击穿电压V的函数展示表面浓度NS与特征下降长度L的最佳乘积的示图。
                       具体实施方式
图1a-1e展示一种象在EP-A-1′017′093中所详述的减薄功率半导体器件的制造方法。此方法尤其适用于制造IGBT,但是它也可以应用于另外的功率半导体器件。
以下不深入讨论所述的方法,而是仅再次列举主要的步骤。象附图1a中所示出那样的,从具有400-600μm典型厚度的单件的、尤其是统一n-掺杂的晶片1出发。象附图1b中可看出的那样,在晶片1中生成一种在源侧增大的扩散分布2(附图2),其中,它从低n掺杂区过渡到高掺杂的n+区中。此时,掺杂分布的形式优选是高斯形的,或相当于互补的误差函数。在附图1c中所示出的下一个步骤中,借助公知的过程放上或放入具有n+掺杂阴极3′的阴极结构3、阴极金属敷层4和优选地还有控制电极7。
在按附图1d的下一个步骤中,现在优选通过磨削和刻蚀在它的厚度上将晶片1减小,使得仅还剩下尾部截止区21。此时,希望一个具有尽可能平缓的侧壁和低掺杂的尾部截止区,使得先行的扩散分布应是尽可能深的。
随后通过相应掺杂一个边缘区来将具有p+掺杂的透明阳极发射极的阳极放入到这个尾部截止区21的表面上。随后也在此侧面上放上第二金属层,阳极金属敷层6,以用于接点接触。
按本发明现在借助一种参数设计规则来定量优化这种制造方法。此时,鉴于也称为击穿电压的,给定的雪崩击穿电压进行所述的优化。在此参数设计规则中考虑不同的过程参数及其相互关系,尤其是尾部截止区的掺杂原子-面积密度、在阳极侧表面上的掺杂原子密度、晶片的或由它所形成的基区的掺杂原子密度、尾部截止区的特征下降长度、以及半导体器件的,更确切地是基区的从阳极到阴极的厚度。
以下说明按本发明方法的第一变型的参数设计规则:
从一个由高斯形式或互补的误差函数形式的深度扩散分布所形成的尾部截止区出发。根据所希望的耐压性来规定尾部截止区的掺杂原子-面积密度的下限值和上限值。此时,上限考虑尾部截止区掺杂分布的特征下降长度,而下限考虑以下详述的击穿程度。
在如下范围中规定上限,即从该范围开始该上限会明显影响阳极的效率。只要未达到这个上限,所述的过程参数同样是保持可控制的,使得在制造时有缺陷的半导体器件的数目可以保持很小。
尾部截止区具有基本掺杂N0和至少近似地具有一个按函数 N ( x ) = N S · exp ( - x L ) . . . . . . . ( 1 ) 的附加的掺杂分布,式中,NS为尾部截止区阳极侧表面中的掺杂物密度[cm-3],而N0为晶片的或由其所形成的基区的掺杂物密度。x是在以pn结为原点的坐标系中从尾部截止区到阳极的位置[cm],其中,象附图3所示的那样,x在阴极方向上增长。L是尾部截止区中掺杂分布的下降长度,其中,L由通过N(x=0)和N(xj)的直线的梯度来给定,以xj作为总掺杂在其上具有基区掺杂N0的两倍值的点。
含在尾部截止区中的掺杂原子-面积密度由 N tail = ∫ 0 x j + W PT N ( x ) · dx = ∫ 0 x j + W PT N S · exp ( - x L ) · dx . . . . . ( 2 ) 来给定。在后文中规定了WPT。由于在实际情况下在阴极上的NS下降到了零,所以可以无重大误差地将积分设为∞。 N tail = ∫ 0 ∞ N S · exp ( - x L ) · dx = N S · L . . . . . ( 3 ) 该公式因此根据表面浓度NS来规定尾部截止区中的掺杂原子-面积密度。从NS,MAX=1016cm-3的最大可允许的表面浓度出发,因此获得尾部截止区中的最大的掺杂原子-面积密度Ntail,max,并因而作为给定值L的上限
Ntail,max=1016cm-3·L.                                (4)
在尾部截止区的施主类型为n价的情况下,其中,n相当于在室温下从施主发射到导带中的电子的数目,将按公式(4)的值除以n。
在电场在阻塞工作方式中必须完全减少直至达到尾部截止区中的雪崩击穿为止的范围中,规定掺杂原子-面积密度的下限。特别在雪崩击穿出现之前,电场在任何情况下不得达到阳极扩散。否则导至Punch-Through击穿,该Punch-Through击穿与雪崩击穿相反,以大的概率导至半导体的破坏。此时,在出现雪崩击穿时的最大的电场Emax应满足以下的公式 E max ≅ K · N 0 1 / 8 . . . . . . . ( 5 )
式中K=4010Vcm-5/8
停止层中的最小掺杂原子-面积密度的计算局限于室温,因为这是最坏的情况。在较高的温度下基于雪崩击穿中的已放大的场强也需要更高的掺杂原子-面积密度。但是这个掺杂原子-面积密度还远在已经提及的上限之下。同一情况也适用于同样采取的理想化,即雪崩击穿的电压增益为100%。
在雪崩击穿时的电压Vbr,PT和具有厚度WPT的n基区之间存在着以下的关系,其中,WPT规定为从xj直至基区的阴极侧表面的,或直至基区的pn结的长度 V br , PT ≅ ( K · N B , PT 1 / 8 - q · N B , PT 2 · ϵ Si · ϵ 0 · W PT ) · W PT , . . . . ( 6 ) 式中,εSi为晶片材料的,在这里为硅的介电常数,并在此情况下约为11.9,而ε0表示真空的介电常数。q是电子的电荷。
为了确定下限现在引入击穿程度γ γ ≡ V punch - through V br , PT , . . . . . . . . ( 7 ) 式中,Vpunch-through代表电场上升到尾部截止区的电压。此时,按规定设Vpunch-through为施加在外部接点上的电压,在该电压下,在没有停止层的情况下电场在位置x=xj上变为零: V punch - through = q · N B , PT 2 · ϵ Si · ϵ 0 · W PT 2 . . . . . . ( 8 )
因此得出 W PT = 2 · ϵ Si · ϵ 0 q · N B , PT · γ · V br , PT . . . . . . . . ( 9 ) 现在可以在应用泊松方程的条件下从NB,PT和WPT中确定雪崩击穿时的电场(Vbr,PT)分布。在这些条件下,在向着停止层的边界上电场为 E ( W PT ) ≅ K · N B , PT 1 / 8 - q · N B , PT ϵ Si · ϵ 0 · W PT . . . . . . . ( 10 )
为了将所述的场从E(WPT)降到零,与停止层中掺杂分布的形式无关地作为掺杂原子-面积密度的下限所必要的是 N tail , min ≡ E ( W PT ) · ϵ Si · ϵ 0 q . . . . . . ( 11 ) 用数字方法可以获得所述的值。附图4以不同击穿电压值V的γ函数展示了掺杂原子-面积密度Ntail.min的下限。在尾部截止区中的施主类型为n价的情况下,应将按附图4的掺杂原子-面积密度的值除以n。
以下按本发明方法的第二变型来说明参数设计规则:
又从一个尾部截止区出发,该尾部截止区的掺杂浓度近似地具有以下的形式:N(x)=N0+NS·exp(-x/L).              (12)
 此时,N0又是基区的掺杂、NS为尾部截止区的阳极侧表面上的表面浓度、和L为尾部截止区中的掺杂分布的特征下降长度。
现在应使过程参数:基区的宽度W、掺杂分布的特征下降长度L、基区的掺杂密度N0、和尾部截止区的表面掺杂密度NS互相处于优化的关系中,以便按本发明制造优化的减薄的功率半导体器件。此时,对于所述的优化应满足以下的准则:
-在击穿电压V下空间电荷区应至少近似地准确延伸到阳极为止,和
-在击穿电压V下阴极上的最大电场应相当于击穿场。
-对于给定的基区厚度应使击穿电压最大化。
在本方法的这个变型中W是作为区别于上面所采用的WPT的Wb来表示的。Wb是基区的从阳极侧pn结测到基区的阴极侧表面的,或测到基区的一个pn结的宽度。
从方程(12)中对于电场获得 E ( W b ) = q ϵ · ϵ 0 · ( N 0 · W b + N s · L · ( 1 - exp ( - W b / L ) ) ) . . . . . ( 13 )
由于exp(-Wb/L)<<1,故从方程(13)中得出 E ( W b ) = q ϵ · ϵ 0 · ( N 0 · W b + N s · L ) . . . . . . ( 14 )
最大击穿电压被给定为 V max ( W b ) = q 2 · N 0 · W b 2 + 2 · L · N s · W b - 2 · L 2 · N s ϵ · ϵ 0 . . . . . . ( 15 )
此时,击穿电压V相当于在第一变型中所说明的击穿电压Vbr,PT
缓冲电荷设定为 Q b = q · ∫ 0 W b N s · exp ( - x L ) dx = q · L · N s . . . . . . ( 16 )
并且n基区的电荷设规定为Q0=q·N0·Mb.                             (17)
从中得出 E ( W b ) = Q 0 + Q b ϵ · ϵ 0 . . . . . . . ( 18 )
如果现在考虑击穿时的电场 E max = K · N 0 1 / 8 , . . . . . . . ( 19 ) 式中通常适用K=4010·V·cm-5/8,则对于最大的电压则得出 V = K · N 0 1 / 8 · ( W b - L ) - q · N 0 ϵ · ϵ 0 · ( W b 2 2 - W b · L ) . . . . . ( 20 )
对于结点上的电场相当于最大电场的情况,从N0中可以计算出基区中的最佳的掺杂密度: N opt = [ ϵ · ϵ 0 · K · ( W b - L ) 4 · q · W b · ( W b - 2 · L ) ] 8 7 . . . . . ( 21 )
对于(Wb/L)2>>1的情况,可以规定一个新的变量Wred=Wb-L,使得从方程(20)和(21)中得出: V ≈ K · N 0 1 / 8 · W red - q · N 0 2 · ϵ · ϵ 0 · W red 2 . . . . . ( 22 ) N opt ≈ [ ϵ · ϵ 0 · K · 4 · q · W red ] 8 7 . . . . . ( 23 )
从中可以计算出最佳的击穿电压 V opt = 7 8 · W red · N opt 1 / 8 · K = 7 8 · W red · E max . . . . . ( 24 ) 和计算出基区的、或还适合于这个击穿电压的半导体器件的最小厚度: W red min = 8 7 · N opt 1 / 8 · K · V , . . . . . . ( 25 )
该厚度数字地变成 W red min = 1.70 · 10 - 2 · V 7 6 . . . . . ( 26 )
式中,W以μm和V以伏为单位。
从中对于n基区中的最佳掺杂密度得出 N opt = 7.14 1 3 128 · ( ϵ · ϵ 0 · K 2 q ) 4 3 · V - 4 3 . . . . . . . ( 27 )
和数字地为
Nopt(cm-3)=6.31 1017V-4/3[Volt-4/3]        (28)
此时得出,直至8·1017V-4/3的Nopt的值导至可使用的结果。
对于尾部截止区的最佳表面浓度,经过最佳缓冲电荷的计算得出 N S = ( 1 W red min ) 1 7 · [ K · ϵ · ϵ 0 4 · q ] 8 7 · 3 L . . . . . . . ( 29 ) 或数字地(V以伏为单位,NS以cm-3,L和Wred以μm为单位)为 N S · L = 1.79 · 10 18 · W red - 1 7 . . . . . . ( 30 ) N S · L = 3.20 · 10 16 · v - 1 6 . . . . . ( 31 )
因此在本方法的这个第二变型中,根据击穿电压获得表面上的尾部截止区的掺杂原子密度和尾部截止区下降长度的乘积之间的固定关系。如果对于NS和L选择至少近似相当于此乘积的值,则创造一个最佳的半导体器件。至少近似尤其被理解为一个在0.5和1.2之间的系数F。
对于L优选选择5-10μm的长度,由此可以达到数量级为1015cm-3的表面浓度NS
附图5至7中示出了各个过程参数的,或其结合的数字值。通过在本方法第二变型中所采用的公式已获得这些数字值。附图5以最大击穿电压Vmax的函数一方面展示了最佳的基区掺杂Nopt,而另一方面展示了最佳的基区电阻率。附图6以最大击穿电压Vmax的函数展示了半导体器件的优化厚度W和尾部截止区特征长度L的差值,而附图7以最大击穿电压Vmax的函数示出了表面浓度NS与特征下降长度L的最佳乘积。
借助上述参数设计规则可以创造为其专门应用目的所优化的半导体器件,其中,可以使它们的研制时间,甚至于它们的制造成本最小化。
                       参考符号表
1    晶片
2    扩散区
20   掺杂分布
21   停止区
3    阴极结构
3′  阴极
4    阴极金属敷层
5    阳极
6    阳极金属敷层
7    控制电极
HL   半导体器件
ESP 截止工作方式中的电场

Claims (10)

1.用于由一种晶片制造具有一个阴极和一个阳极的半导体器件的方法,其中,首先在阴极侧处理所述的晶片,随即在对着所述阴极的侧面上减小所述晶片的厚度,并在下一个步骤中在此侧面上生成一个阳极,其中,在所述阴极侧的处理之前放入一个停止层,并在减小所述的晶片厚度时除了尾部截止层区之外将所述的停止层除去,其特征在于,
在所述的尾部截止层区中,用一种位于最小和最大面积密度之间的掺杂物-面积密度来生成所述的停止层,其中,根据尾部截止层区中的掺杂分布下降长度来选择所述的最大掺杂物-面积密度,并根据一个击穿程度选择所述的最小掺杂物-面积密度,该击穿程度规定为击穿电压与雪崩击穿电压之比。
2.按权利要求1的方法,其特征在于,与所述尾部截止区的下降长度成比例地选择所述的最大掺杂物-面积密度,其中,所述的比例系数相当于一个最大可允许的表面浓度。
3.按权利要求2的方法,其特征在于,所述的最大可允许的表面浓度为1016cm-3
4.按权利要求1的方法,其特征在于,由 L = x j ln ( N S N 0 ) 给定所述的下降长度L,式中,xj为在所述阳极结和所述总掺杂下降到基本掺杂的两倍值时的位置之间的距离,所述的函数1n是以e为底的对数。
5.按权利要求1的方法,其特征在于,按 N tail , min ≡ E ( W PT ) · ϵ Si · ϵ 0 q 选择所述的最小掺杂物-面积密度。
6.按权利要求5的方法,其特征在于,采用n价的施主,而且将Ntail,min除以n。
7.用于由一种晶片制造具有一个阴极和一个阳极的半导体器件的方法,其中,首先在阴极侧处理所述的晶片,随即在对着所述阴极的侧面上减小所述晶片的厚度,并在下一个步骤中在此侧面上生成一个阳极,其中,在所述阴极侧的处理之前放入一个停止层,并在减小所述的晶片厚度时除了尾部截止层区之外将所述的停止层除去,其特征在于,
所述的尾部截止层区具有这样一种特征长度L,而且在所述尾部截止层区的阳极侧表面上用这样一种掺杂物密度NS来生成所述的停止层,使得至少近似地适用 N S = ( 1 W red min ) 1 7 · [ K · ϵ · ϵ 0 4 · q ] 8 7 · 3 L .
8.按权利要求7的方法,其特征在于,用一种至少近似于 N opt = 7.14 1 3 128 · ( ϵ · ϵ 0 · K 2 q ) 4 3 · V 4 3 的基本掺杂来配备所述的晶片。
9.按权利要求7或8的方法,其特征在于,所述半导体器件的厚度与所述尾部截止区的特征长度之差至少近似地等于 W red min = 8 7 · N opt 1 / 8 · K · V .
10.具有一个阴极和一个阳极的半导体器件,其中,与所述的阳极相邻地设有一个其掺杂密度朝阳极方向增加的停止层,其中,所述的停止层具有一个朝阳极方向截止的掺杂分布,并且在所述阳极侧的范围中,所述的停止层具有一个至少近似地大于 N tail , min ≡ E ( W PT ) · ϵ Si · ϵ 0 q 的掺杂原子-面积密度。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115855741A (zh) * 2023-02-28 2023-03-28 浙江大学杭州国际科创中心 用于评估掺杂面密度的方法及设备

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10245091B4 (de) * 2002-09-27 2004-09-16 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Herstellung einer dünnen Halbleiterbauelementstruktur
DE10325721B4 (de) * 2003-06-06 2009-02-05 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement
DE102005049506B4 (de) * 2005-10-13 2011-06-09 Infineon Technologies Austria Ag Vertikales Halbleiterbauelement
US7645659B2 (en) * 2005-11-30 2010-01-12 Fairchild Korea Semiconductor, Ltd. Power semiconductor device using silicon substrate as field stop layer and method of manufacturing the same
JP2008042013A (ja) * 2006-08-08 2008-02-21 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置の製造方法
JP2013510449A (ja) 2009-11-10 2013-03-21 アーベーベー・テヒノロギー・アーゲー パンチスルー半導体装置及びそれを製造するための方法
CN103151251B (zh) * 2011-12-07 2016-06-01 无锡华润华晶微电子有限公司 沟槽型绝缘栅双极型晶体管及其制备方法
US9685335B2 (en) 2012-04-24 2017-06-20 Fairchild Korea Semiconductor Ltd. Power device including a field stop layer
US10181513B2 (en) 2012-04-24 2019-01-15 Semiconductor Components Industries, Llc Power device configured to reduce electromagnetic interference (EMI) noise
US20130277793A1 (en) 2012-04-24 2013-10-24 Fairchild Korea Semiconductor, Ltd. Power device and fabricating method thereof
US9111898B2 (en) * 2013-02-19 2015-08-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company. Ltd. Multiple layer substrate
US9768285B1 (en) * 2016-03-16 2017-09-19 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor device and method of manufacture

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60145660A (ja) * 1984-01-09 1985-08-01 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法
US5528058A (en) * 1986-03-21 1996-06-18 Advanced Power Technology, Inc. IGBT device with platinum lifetime control and reduced gaw
JP2918399B2 (ja) * 1992-08-05 1999-07-12 三菱電機株式会社 半導体装置およびその製造方法
DE4313170A1 (de) * 1993-04-22 1994-10-27 Abb Management Ag Leistungshalbleiterbauelement
EP0670603B1 (en) * 1994-02-18 1999-01-13 Hitachi, Ltd. Semiconductor device comprising at least one IGBT and a diode
JP3113156B2 (ja) * 1994-08-31 2000-11-27 信越半導体株式会社 半導体基板の製造方法
DE4431294A1 (de) * 1994-09-02 1996-03-07 Abb Management Ag Abschaltbarer Thyristor für hohe Blockierspannungen und kleiner Bauelementdicke
JP3488772B2 (ja) * 1996-01-16 2004-01-19 三菱電機株式会社 半導体装置
US5894149A (en) * 1996-04-11 1999-04-13 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device having high breakdown voltage and method of manufacturing the same
DE19640307C2 (de) * 1996-09-30 2000-10-12 Siemens Ag Durch Feldeffekt steuerbares Halbleiterbauelement
JPH10178174A (ja) * 1996-10-18 1998-06-30 Hitachi Ltd 半導体装置及びそれを使った電力変換装置
DE19731495C2 (de) * 1997-07-22 1999-05-20 Siemens Ag Durch Feldeffekt steuerbarer Bipolartransistor und Verfahren zu seiner Herstellung
JP3523056B2 (ja) * 1998-03-23 2004-04-26 株式会社東芝 半導体装置
DE19829614B4 (de) * 1998-07-02 2004-09-23 Semikron Elektronik Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleiterbauelementes
EP1052699A1 (en) * 1998-11-26 2000-11-15 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device and fabrication method therefor
DE19860581A1 (de) * 1998-12-29 2000-07-06 Asea Brown Boveri Halbleiterelement und Verfahren zur Herstellung
JP4031209B2 (ja) * 2000-03-14 2008-01-09 株式会社東芝 半導体装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115855741A (zh) * 2023-02-28 2023-03-28 浙江大学杭州国际科创中心 用于评估掺杂面密度的方法及设备
CN115855741B (zh) * 2023-02-28 2023-11-03 浙江大学杭州国际科创中心 用于评估掺杂面密度的方法及设备

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