DE102012217562A1

DE102012217562A1 - Halbleitervorrichtung und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE102012217562A1
Application number: DE102012217562A
Authority: DE
Inventors: Shinya Yamazaki; Satoru KAMEYAMA; Hitoshi SAKANE; Jyoji Ito
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2013-03-28
Also published as: JP2013074181A; US20130075783A1; CN103035676A

Abstract

Eine Halbleitervorrichtung umfasst: ein Halbleitersubstrat, wobei das Halbleitersubstrat umfasst: eine n-Driftschicht, eine p-Körperschicht auf einer oberen Oberflächenseite der Driftschicht sowie eine hochdotierte n-Schicht auf einer unteren Oberflächenseite der Driftschicht. Die hochdotierte n-Schicht beinhaltet Wasserstoffionendonatoren als Dotierstoff und weist eine höhere Dichte von n-Dotierstoffen als die Driftschicht auf. Ein Lebensdauersteuerbereich mit Kristallfehlern als Lebensdauerkiller ist in der hochdotierten n-Schicht und einem Teil der Driftschicht ausgebildet. Eine Donatorspitzenposition, bei der eine Wasserstoffionendonatorendichte in der hochdotierten n-Schicht in Richtung der Tiefe des Halbleitersubstrates am höchsten ist, ist benachbart oder identisch zu einer Fehlerspitzenposition, bei der die Kristallfehlerdichte in dem Lebensdauersteuerbereich in Richtung der Tiefe des Halbleitersubstrates am höchsten ist. Die Kristallfehlerdichte an der Fehlerspitzenposition des Lebensdauersteuerbereichs beträgt 1 × 10¹² Atome/cm³ oder mehr.

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Bei Halbleitervorrichtungen wird manchmal ein Bereich (der in der vorliegenden Spezifikation nachstehend als Lebensdauersteuerbereich in Bezug genommen ist) mit lokal ausgebildeten Kristallfehlern auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet, um die Lebensdauer eines Ladungsträgers zu steuern. Die Druckschrift JP-A-H9-121052 offenbart beispielsweise eine Technik zur Ausbildung eines Lebensdauersteuerbereichs in einer Driftschicht oder einer Kollektorschicht eines Bipolartransistors in der Bauart mit isoliertem Gate (IGBT), damit sowohl die Abschaltzeit als auch der Abschaltverlust des IGBT reduziert wird. Der Lebensdauersteuerbereich wird durch Implantieren von leichten Ionen wie etwa Wasserstoffionen oder Heliumionen in die Driftschicht oder die Kollektorschicht des IGBT ausgebildet.
In dem IGBT wird manchmal eine Pufferschicht zwischen der Driftschicht und der Kollektorschicht ausgebildet. Die Pufferschicht wird im Allgemeinen durch Implantieren von Dotierstoffionen in die Driftschicht ausgebildet. Falls beispielsweise eine n-Driftschicht und eine n-Pufferschicht ausgebildet wird, wird die Pufferschicht durch Implantieren von Phosphorionen, Arsenionen oder dergleichen ausgebildet. In der Druckschicht JP-A-H9-121052 wird ein Lebensdauersteuerbereich durch Bestrahlen mit leichten Ionen wie etwa Wasserstoffionen oder Heliumionen in eine Driftschicht eines IGBT von einem Halbleitersubstrat nach Ausbilden der Driftschicht und einer Pufferschicht auf dem Halbleitersubstrat ausgebildet.
Darüber hinaus offenbart die Druckschicht JP-A-2001-160559 ein Verfahren zur Ausbildung einer Pufferschicht durch Bestrahlen von Wasserstoffionen in einer n-Driftschicht bei einer Beschleunigungsenergie von 1 MeV oder weniger, und anschließendes Durchführen eines Ausheilvorgangs bei niedriger Temperatur. In der Druckschicht JP-A-2001-160559 kann kein Lebensdauersteuerbereich ausgebildet werden, selbst falls eine Pufferschicht ausgebildet werden kann, da die Beschleunigungsenergie der Wasserstoffionen niedrig eingestellt ist.
Wie bei der Lehre gemäß der Druckschrift JP-A-H9-121052 werden die Herstellung einer hochdotierten n-Schicht wie etwa der Pufferschicht und das Ausbilden des Lebensdauersteuerbereichs im Stand der Technik als getrennte Vorgänge durchgeführt. Bei der Druckschicht JP-A-2001-160559 werden die Wasserstoffionen zur Herstellung der Pufferschicht bestrahlt. Es ist jedoch weder ausdrücklich noch implizit offenbart, dass der Lebensdauersteuerbereich durch Verwenden der Bestrahlung der Wasserstoffionen zum Herstellen der Pufferschicht ausgebildet wird. Wie bei der Lehre gemäß der Druckschicht JP-A-2001-160559 ist die Dichte der Kristallfehler geringer, wenn die Wasserstoffionen bei einer Beschleunigungsenergie von 1 MeV oder weniger bestrahlt werden, selbst falls Kristallfehler verbleiben. Daher können die Kristallfehler nicht ausreichend als Lebensdauerkiller wirken, und sind nicht in der Lage, zur Verbesserung der Eigenschaften einer Halbleitervorrichtung beizutragen.
Erfindungsgemäß wurde herausgefunden, dass ein Beitrag zur Verbesserung der Schalteigenschaften einer Halbleitervorrichtung erfolgen kann, wenn die Dichte von Kristallfehlern an einer Kristallfehlerspitzenposition in einem Lebensdauersteuerbereich 1 × 10¹² Atome/cm³ oder mehr beträgt. Außerdem wurde erfindungsgemäß herausgefunden, dass durch Bestrahlen von Wasserstoffionen in das Halbleitersubstrat bei einer Beschleunigungsenergie von 2 MeV oder mehr und nachfolgendes Umwandeln der Wasserstoffionen in Donatoren ein Lebensdauersteuerbereich in dem Halbleitersubstrat ausgebildet wird, in dem die Dichte von Kristallfehlern an der Fehlerspitzenposition 1 × 10¹² Atome/cm³ oder mehr beträgt.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann eine Halbleitervorrichtung eine n-Driftschicht, eine p-Körperschicht auf einer oberen Oberflächenseite der Driftschicht, sowie eine hochdotierte n-Schicht auf einer unteren Oberflächenseite der Driftschicht umfassen, wobei die hochdotierte n-Schicht Wasserstoffionendonatoren als Dotierstoff beinhaltet, und eine höhere Dichte der n-Dotierstoffe als die Driftschicht aufweist. Ein Lebensdauersteuerbereich mit Kristallfehlern als Lebensdauerkiller ist in der hochdotierten n-Schicht und einem Teil der Driftschicht ausgebildet. Eine Donatorenspitzenposition, an der eine Wasserstoffionendonatordichte in der hochdotierten n-Schicht in Richtung der Tiefe des Halbleitersubstrates am höchsten ist, ist identisch zu einer Fehlerspitzenposition, an der die Kristallfehlerdichte in dem Lebensdauersteuerbereich in Richtung der Tiefe des Halbleitersubstrates am höchsten ist. Die Kristallfehlerdichte an der Fehlerspitzenposition des Lebensdauersteuerbereichs beträgt 1 × 10¹² Atome/cm³ oder mehr.
Bei der vorstehend beschriebenen Halbleitervorrichtung werden die Kristallfehler in dem Lebensdauersteuerbereich durch bestrahlte Wasserstoffionen ausgebildet, wenn die hochdotierte n-Schicht ausgebildet wird. Daher liegt die Donatorenspitzenposition, an der die Wasserstoffionendonatordichte in der hochdotierten n-Schicht in Richtung der Dicke des Halbleitersubstrates am höchsten ist, benachbart oder übereinstimmend zu der Fehlerspitzenposition, an der die Kristallfehlerdichte in dem Lebensdauersteuerbereich in Richtung der Tiefe des Halbleitersubstrates am höchsten ist. Darüber hinaus beträgt die Kristallfehlerdichte an der Fehlerspitzenposition des Lebensdauersteuerbereichs 1 × 10¹² Atome/cm³ oder mehr und weist eine Kristallfehlerdichteverteilung auf, welche eine Verbesserung der Eigenschaften der Halbleitervorrichtung ermöglicht. Gemäß der vorstehend beschriebenen Halbleitervorrichtung kann ein Lebensdauersteuerbereich ausgebildet werden, der zur Verbesserung der Eigenschaften der Halbleitervorrichtung effektiv ist, indem der Vorgang zur Herstellung der hochdotierten n-Schicht verwendet wird.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 ein Diagram zur Darstellung des Zusammenhangs zwischen einer Kristallfehlerausbildungsrate und einer Beschleunigungsenergie, mit der Wasserstoffionen bestrahlt werden;
3 ein Diagram zur Darstellung des Zusammenhangs zwischen einer Umwandlungsrate der Wasserstoffionen in Donatoren und der Fehlerdichte/Wasserstoffionendichte;
4 ein Diagram zur Darstellung des Zusammenhangs zwischen Schaltverlusten und der Beschleunigungsenergie, mit der die Wasserstoffionen bestrahlt werden;
5 ein Diagram zur Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Halbwertbreite einer Dichteverteilung von Wasserstoffionendonatoren und der Beschleunigungsenergie, mit der die Wasserstoffionen bestrahlt werden;
6 ein Diagram zur Darstellung einer bei einer Simulation verwendeten Diode;
7 ein Energieniveaudiagramm der in 6 gezeigten Diode;
8 ein Diagram zur Darstellung eines Simulationsergebnisses;
9 ein Diagram zur Darstellung eines Simulationsergebnisses;
10 ein Diagram zur Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiels;
11 ein Diagram zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiels;
12 ein Diagram zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiels;
13 ein Diagram zur Darstellung einer Verteilung in einer Tiefenrichtung eines Halbleitersubstrates der durch die bei dem Bestrahlungsvorgang bestrahlten Wasserstoffionen ausgebildeten Menge an Kristallfehlern;
14 ein Diagram zur Darstellung einer Kristallfehlerdichteverteilung und einer Wasserstoffionendonatorendichteverteilung der Halbleitervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
15 ein Diagram zur Darstellung der Stromwerte und Spannungswerte während des Abschaltvorgangs einer Halbleitervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und einer Halbleitervorrichtung gemäß einem bekannten Beispiel;
16 ein Diagram zur Darstellung der Wasserstoffionendonatorendichteverteilung und einer elektrischen Feldintensität beim Abschalten der Halbleitervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiels;
17 ein Diagram zur Darstellung einer Ladungsträgerdichteverteilung und einer Ladungsträgerlebensdauerverteilung der Halbleitervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
18 ein Diagram zur Darstellung eines Rückschnappphänomens bei der Halbleitervorrichtung;
19 ein Diagram zur Darstellung des Zusammenhangs zwischen einer Kollektor-Emitter-Durchbruchsspannung und einer Fehlstellentiefe bei der Halbleitervorrichtung;
20 ein Diagram zur Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Abwandlung;
21 ein Diagram zur Darstellung einer Kristallfehlerdichteverteilung und einer Wasserstoffionendonatorendichteverteilung bei der Halbleitervorrichtung gemäß der Abwandlung;
22 eine Schnittansicht der Halbleitervorrichtung gemäß der Abwandlung;
23 eine Schnittansicht der Halbleitervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
24 ein Diagram zur Darstellung einer Kristallfehlerdichteverteilung und einer Wasserstoffionendonatorendichteverteilung bei der Halbleitervorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
25 ein Diagram zur Darstellung der Kristallfehlerdichteverteilung und der Wasserstoffionendonatorendichteverteilung bei der Halbleitervorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; und
26 ein Diagram zur Darstellung von Stromwerten und Spannungswerten bei der Diodensperrverzögerung einer Halbleitervorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel und einer Halbleitervorrichtung gemäß einem bekannten Beispiel.
Eine in der vorliegenden Spezifikation offenbarte Halbleitervorrichtung ist auf eine Halbleitervorrichtung mit einem Halbleitersubstrat anwendbar, die umfasst: eine n-Driftschicht, eine p-Körperschicht auf einer oberen Oberflächenseite der Driftschicht sowie eine hochdotierte n-Schicht auf einer unteren Oberflächenseite der Driftschicht, wobei die hochdotierte n-Schicht eine höhere Dichte von n-Dotierstoffen als die Driftschicht aufweist. Obwohl keine besonderen Beschränkungen gelten, kann die Halbleitervorrichtung beispielsweise eine Diode, ein IGBT mit einer Pufferschicht oder ein RC-IGBT sein, bei dem ein IGBT und eine Freilaufdiode auf demselben Halbleitersubstrat ausgebildet sind. Wenn die Halbleitervorrichtung eine Diode ist, wirken die hochdotierte n-Schicht und die Körperschicht als Kathode bzw. Anode der Diode.
Wenn die Halbleitervorrichtung ein IGBT ist, ist die hochdotierte n-Schicht eine Pufferschicht. Eine p-Kollektorschicht ist auf einer unteren Oberfläche des Halbleitersubstrates ausgebildet (d. h. eine untere Oberflächenseite der Pufferschicht). Eine n-Emitterschicht ist in einem Teil einer oberen Oberfläche der Körperschicht ausgebildet. Die Körperschicht und die Emitterschicht sind an der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrates freigelegt. Ein isoliertes Gate, das in Kontakt mit der Körperschicht an einem Abschnitt der Körperschicht steht, welcher die Emitterschicht und die Driftschicht voneinander isoliert, ist auf der oberen Oberflächenseite des Halbleitersubstrates ausgebildet. Der IGBT kann ein IGBT in Feldstoppbauart (FS) oder ein IGBT in Durchschlagsbauart (PT) sein.
Wenn die Halbleitervorrichtung ein RC-IGBT ist, bei dem der IGBT und die freilaufende Diode auf demselben Halbleitersubstrat ausgebildet sind, ist eine Kollektorschicht oder eine Kathodenschicht auf der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrates ausgebildet (d. h. der unteren Oberflächenseite der Driftschicht). Eine Pufferschicht kann manchmal zwischen der Kollektorschicht und der Driftschicht oder zwischen der Kathodenschicht und der Driftschicht ausgebildet werden. Die Pufferschicht und die Kathodenschicht entsprechen der hochdotierten n-Schicht. Eine Körperschicht ist auf einer oberen Oberfläche des Halbleitersubstrates ausgebildet (d. h. eine obere Oberflächenseite der Driftschicht). Eine Emitterschicht ist in einem Teil einer oberen Oberfläche der Körperschicht ausgebildet. Die Körperschicht und die Emitterschicht sind auf der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrates freigelegt. Eine Gateelektrode in Kontakt mit der Körperschicht an einem Abschnitt an der Körperschicht, der die Emitterschicht und die Driftschicht voneinander isoliert, ist auf der oberen Oberflächenseite des Halbleitersubstrates ausgebildet. Der RC-IGBT kann eine Halbleitervorrichtung mit einem Diodenbereich sein, in dem ein Diodenelement ausgebildet ist, sowie einem IGBT-Bereich, in dem ein IGBT-Element ausgebildet ist, wobei der Diodenbereich und der IGBT-Bereich voneinander getrennt sind. Alternativ kann der RC-IGBT eine Halbleitervorrichtung sein, bei der die obere Oberflächenseite des Halbleitersubstrates dieselbe Struktur aufweist, die untere Oberflächenseite des Halbleitersubstrates als die Kollektorschicht oder die Kathodenschicht strukturiert ist, und das Diodenelement und das IGBT-Element koexistieren.
Ein in der vorliegenden Spezifikation offenbartes Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung umfasst als Schritte zur Ausbildung einer hochdotierten n-Schicht und Kristallfehlern Schritte zur Vorbereitung, Bestrahlung und Aktivierung. Bei dem Vorbereitungsschritt wird ein Halbleiterwafer mit einer Driftschicht vorbereitet. Bei dem Bestrahlungsschritt werden Wasserstoffionen in den Halbleiterwafer zur Ausbildung von Kristallfehlern gestrahlt. Bei dem Aktivierungsschritt werden die bei der Bestrahlung bestrahlten Wasserstoffionen zur Ausbildung einer hochdotierten n-Schicht aktiviert, und zumindest ein Teil der bei der Bestrahlung ausgebildeten Kristallfehler verbleibt in dem Halbleiterwafer (beispielsweise in der hochdotierten n-Schicht und einem Teil der Driftschicht). Die Schritte zum Vorbereiten, Bestrahlen und Aktivieren werden in dieser Reihenfolge durchgeführt, und anderen Schritte (wie beispielsweise Waferreinigung oder Ionenimplantation) können zwischendrin durchgeführt werden.
[Erstes Ausführungsbeispiel]
(Halbleitervorrichtung)
Eine in 1 gezeigte Halbleitervorrichtung 10 ist ein IGBT mit einer Pufferschicht 102 als hochdotierte n-Schicht. Die Halbleitervorrichtung 10 umfasst ein Halbleitersubstrat 100, eine auf einer oberen Oberfläche des Halbleitersubstrates 10 bereitgestellte Emitterelektrode, und eine auf einer unteren Oberfläche des Halbleitersubstrates 100 bereitgestellte Kollektorelektrode 122. Der IGBT ist auf dem Halbleitersubstrat 100 ausgebildet. Das Halbleitersubstrat 100 umfasst von der unteren Oberflächenseite des Halbleitersubstrates 100 in der angegebenen Reihenfolge eine p-Kollektorschicht 101, eine n-Pufferschicht 102, eine n-Driftschicht 103, eine p-Körperschicht 104, n-Emitterschichten 105 und eine p-Körperkontaktschicht 106. Die Emitterschichten 105 und die Körperkontaktschicht 106 sind von der Driftschicht 103 durch die Körperschicht 104 isoliert. Das Halbleitersubstrat 100 umfasst ferner isolierte Gatebereiche 110 in Kontakt mit der Körperschicht 104, die zwischen den Emitterschichten 105 und der Driftschicht 103 positioniert ist. Jeder der isolierten Gatebereiche 110 umfasst einen Graben 111, eine isolierende Schicht 112, die auf einer inneren Wand des Grabens 111 ausgebildet ist, sowieso eine Gateelektrode 112, die durch die isolierende Schicht 112 bedeckt ist, und die innerhalb des Grabens 111 ausgebildet ist.
Die Kollektorschicht 101 und die Körperkontaktschicht 106 weisen höhere Dichten an p-Dotierstoffen als die Körperschicht 104 auf. Die Pufferschicht 102 ist zwischen der Driftschicht 103 und der Kollektorschicht 101 bereitgestellt, und weist eine höhere Dichte von n-Dotierstoffen als die Driftschicht 103 auf. Die Pufferschicht 102 beinhaltet Wasserstoffionendonatoren. Ein Lebensdauersteuerbereich 2 mit einer hohen Dichte von Kristallfehlern ist in der Pufferschicht 102 und der Driftschicht 103 ausgebildet. Eine Wasserstoffionendonatorendichte der Pufferschicht 102 liegt vorzugsweise zwischen 1 × 10¹⁴ und 1 × 10¹⁶ Atome/cm³. Der Lebensdauersteuerbereich 2 ist in der Gesamtheit der Pufferschicht 102 und einem Teil der Driftschicht 103 auf der Seite der Pufferschicht ausgebildet. Der Lebensdauersteuerbereich 2 umfasst einen in der Driftschicht 103 beinhalteten Bereich 2a sowie einen in der Pufferschicht 102 beinhalteten Bereich 2b. Eine Breite des Lebensdauersteuerbereichs 2 in einer Tiefenrichtung des Halbleitersubstrates 100 ist größer als eine Breite der Pufferschicht 102 in der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrates 100 (was einer Dicke der Pufferschicht 102 entspricht). Eine durchschnittliche Kristallfehlerdichte des Lebensdauersteuerbereichs 2 ist bedeutend höher als eine Kristallfehlerdichte eines Abschnitts der Driftschicht 103, der nicht in dem Lebensdauersteuerbereich 2 enthalten ist. Eine Spitze der Kristallfehlerdichte ist in dem Lebensdauersteuerbereich 2 beinhaltet. Eine Kristallfehlerspitzendichte des Lebensdauersteuerbereichs 2 beträgt 1 × 10¹² Atome/cm³ oder mehr. Folglich ist der Lebensdauersteuerbereich 2 in der Lage, ausreichend einen Effekt zur Verbesserung der Eigenschaften (wie beispielsweise der Reduktion von Schaltverlusten) der Halbleitervorrichtung 10 zu erzeugen. Die Kristallfehlerdichte und das Ausmaß an Kristallfehlern in dem Lebensdauersteuerbereich 2 werden so eingestellt, dass die Lebensdauer von Ladungsträgern (beispielsweise Löchern als Minoritätenladungsträgern) in dem Lebensdauersteuerbereich 2 1/1000 oder mehr und 1/10 oder weniger von der Lebensdauer von Ladungsträgern in dem Abschnitt der Driftschicht 103 beträgt, der nicht in dem Lebensdauersteuerbereich 2 enthalten ist. Zudem beträgt vorteilhalfterweise die Breite D der Pufferschicht 102 in Richtung der Tiefe des Halbleitersubstrates 100 2 µm oder mehr und 70 µm oder weniger.
(Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung)
Ein Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung 10 ist nachstehend mit dem Schwerpunkt auf die Schritte zur Ausbildung der Pufferschicht 102 und des Lebensdauersteuerbereichs 2 beschrieben. Da die anderen Bestandteile der Halbleitervorrichtung 10 unter Verwendung von bekannten Verfahren ausgebildet werden können, ist deren Beschreibung weggelassen. Die Schritte zur Ausbildung der Pufferschicht 102 und des Lebensdauersteuerbereichs 2 beinhalten Vorbereiten, Bestrahlen und Aktivieren. Bei dem Vorbereitungsschritt wird ein Halbleiterwafer mit der Driftschicht 103 vorbereitet. Bei dem Bestrahlungsschritt werden Wasserstoffionen auf den Halbleiterwafer zur Ausbildung von Kristallfehlern bestrahlt. Bei dem Aktivierungsschritt werden die bei dem Bestrahlen bestrahlten Wasserstoffionen aktiviert. Folglich wird die Pufferschicht 102 ausgebildet, und gleichzeitig verbleibt zumindest ein Teil der bei dem Bestrahlen ausgebildeten Kristallfehler in der Pufferschicht 102 und einem Teil der Driftschicht 103.
Nachstehend ist die Beschleunigungsenergie der Wasserstoffionen bei der Bestrahlung näher beschrieben. Bei der Bestrahlung werden Kristallfehler durch Bestrahlen der Wasserstoffionen in die Driftschicht des Halbleitersubstrates bei einer Beschleunigungsenergie von 2 MeV oder mehr ausgebildet. Gemäß 2 ist die Defektausbildungsrate (in 2 auf der Ordinate dargestellt), welches die Rate ist, mit der Kristallfehler ausgebildet werden, umso höher, je höher die Beschleunigungsenergie (in 2 auf der Abszisse dargestellt) der beim Bestrahlen bestrahlten Wasserstoffionen ist. Mit anderen Worten ist die Größe "Fehlerdichte/Wasserstoffionendichte", welches das Verhältnis zwischen der Kristallfehlerdichte und der Wasserstoffionendichte ist, umso höher, je höher die Beschleunigungsenergie der Wasserstoffionen ist.
Bei dem Aktivierungsschritt werden die bei dem Bestrahlungsschritt bestrahlten Wasserstoffionen durch Ausheilen oder dergleichen aktiviert. Es wird angenommen, dass Wasserstoffionen durch die Zusammensetzung von bestrahlten Wasserstoffionen, Silizium (Si) im Halbleitersubstrat und durch das Bestrahlen der Wasserstoffionen ausgebildeten Kristallfehlern in Donatoren umgewandelt werden. Gemäß 3 ist die Umwandlungsrate von Wasserstoffionen in Donatoren (in 3 auf der Ordinate dargestellt) umso höher, je größer die Größe "Fehlerdichte/Wasserstoffionendichte" ist (in 3 auf der Abszisse dargestellt). Gemäß 2 ist die Größe "Fehlerdichte/Wasserstoffionendichte" umso größer, je höher die Beschleunigungsenergie der bei dem Bestrahlungsschritt bestrahlten Wasserstoffionen ist. Daher ist die Umwandlungsrate von Wasserstoffionen in Donatoren umso größer, je höher die Beschleunigungsenergie ist.
Darüber hinaus ist die Spitzendichte der Kristallfehler in dem Lebensdauersteuerbereich 2 umso höher, je höher die Beschleunigungsenergie der bei dem Bestrahlungsschritt bestrahlten Wasserstoffionen ist. Die Kristallfehlerspitzendichte in dem Lebensdauersteuerbereich 2 von 1 × 10¹² Atome/cm³ oder mehr ist für den Lebensdauersteuerbereich 2 erforderlich, um die Wirkung einer Reduktion von Schaltverlusten bei der Halbleitervorrichtung 10 zu erzeugen. Wenn bei dem Bestrahlungsschritt Wasserstoffionen mit einer Beschleunigungsenergie von 2 MeV bestrahlt werden, beträgt die Kristallfehlerspitzendichte in dem Lebensdauersteuerbereich 2 1 × 10¹² Atome/cm³. Wenn gemäß 4 der Wert der Beschleunigungsenergie der bestrahlten Wasserstoffionen 2 MeV oder mehr beträgt (wenn mit anderen Worten die Kristallfehlerspitzendichte 1 × 10¹² Atome/cm³ oder mehr beträgt), ist die Wirkung des Lebensdauersteuerbereichs 2 zur Reduktion von Schaltverlusten (die in 4 auf der Ordinate dargestellt sind) umso größer, je höher die Beschleunigungsenergie ist (die in 4 auf der Abszisse dargestellt ist). Wenn andererseits der Wert der Beschleunigungsenergie der bestrahlten Wasserstoffionen weniger als 2 MeV beträgt (wenn mit anderen Worten die Kristallfehlerspitzendichte weniger als 1 × 10¹² Atome/cm³ beträgt), kann die Wirkung einer Reduktion von Schaltverlusten nicht erzeugt werden.
Gemäß 5 ist zudem die Halbwertbreite (FWHM: full width at half maximum) der Dichte von Wasserstoffionen, die in Donatoren umgewandelt worden sind (was in 5 auf einer Ordinate dargestellt ist), umso größer, je höher die Beschleunigungsenergie (die in 5 auf der Abszisse dargestellt ist) der bei dem Bestrahlungsschritt bestrahlten Wasserstoffionen ist. Wenn beispielweise die Beschleunigungsenergie der Wasserstoffionen etwa 2 MeV, 4 MeV, 8 MeV bzw. 20 MeV beträgt, beträgt die Halbwertbreite der Dichte von in Donatoren umgewandelten Wasserstoffionen jeweils etwa 2 µm, 7 µm, 20 µm bzw. 70 µm. Mit anderen Worten ist die Dicke der durch Umwandeln von Wasserstoffionen in Donatoren ausgebildeten Pufferschicht 102 umso größer, je höher die Beschleunigungsenergie der bestrahlten Wasserstoffionen ist. Daher ist es nicht erforderlich, einen Ausheilschritt oder dergleichen bei einer hohen Temperatur (von etwa 900 Grad Celsius) durchzuführen, bei der ein derartiger Ausheilschritt oder dergleichen normalerweise durchgeführt wird, um die Dicke der Pufferschicht 102 sicherzustellen. Wenn beispielsweise der Wert der Beschleunigungsenergie der bestrahlten Wasserstoffionen 2 MeV oder mehr beträgt, kann die Pufferschicht 102 mit einer Dicke von 2 µm oder mehr ausgebildet werden, indem ein Ausheilvorgang bei einer Wafertemperatur von 200 Grad Celsius oder mehr und 500 Grad Celsius oder weniger durchgeführt wird.
Die 6 bis 9 zeigen Diagramme zur Darstellung des Ergebnisses einer mit einer Halbleitervorrichtung durchgeführten Simulation, auf der ein Diodenelement ausgebildet ist. Gemäß 6 wurde eine Diode 40 mit einem Halbleitersubstrat mit einer p-Halbleiterschicht 41 und eine n-Halbleiterschicht 42 für die Simulation verwendet, wobei Kristallfehler in einem Bereich 43 ausgebildet sind. 7 zeigt die Bandlückenstruktur der Diode 40. Das Ferminiveau Ei ist im verbotenen Band zwischen dem Leitungsband Ec und dem Valenzband Ev angeordnet. Gemäß 7 ist das Niveau 4 der Kristallfehler leicht höher als das Ferminiveau. In der Simulation wurde der Zusammenhang zwischen der Kristallfehlerspitzendichte und den Schalteigenschaften der Diode 40 durch Variieren der Kristallfehlerspitzendichte untersucht. Ein Ergebnis der Simulation ist in 8 gezeigt. Die in 8 gezeigten Grafikpunkte stellen jeweils Kristallfehlerspitzendichten der Dioden 40 von 1 × 10¹¹ Atome/cm³, 1 × 10¹² Atome/cm³, 1 × 10¹³ Atome/cm³, 1 × 10¹⁴ Atome/cm³, 1 × 10¹⁵ Atome/cm³, 1 × 10¹⁶ Atome/cm³ bzw. 1 × 10¹⁷ Atome/cm³ dar. Gemäß 8 zeigt es sich, dass wenn die Kristallfehlerspitzendichte der Diode 40 1 × 10¹² Atome/cm³ oder mehr betrug, die Sperrverzögerungszeit trr der Diode 40 umso kürzer war, je höher die Kristallfehlerspitzendichte war. Zudem zeigt 9 das Ergebnis einer Simulation, die bezüglich der Beschleunigungsenergie der bei dem Bestrahlungsschritt bestrahlten Wasserstoffionen und der Spitzendichte der Kristallfehler der Halbleitervorrichtung durchgeführt wurde, die bei dem Bestrahlungsschritt in der Diode 40 ausgebildet worden sind. Gemäß 9 ist die Kristallfehlerspitzendichte umso höher, je höher die Beschleunigungsenergie ist. Mit einer Beschleunigungsenergie von 2 MeV oder mehr kann die Kristallfehlerspitzendichte auf 1 × 10¹² Atome/cm³ oder mehr eingestellt werden. Da der Schaltverlust (der mitunter als SW-Verlust abgekürzt wird) der Diode umso kürzer ist, je kürzer die Sperrverzögerungszeit trr der Diode 40 ist, kann der in 4 gezeigte Zusammenhang zwischen der Beschleunigungsenergie und dem Schaltverlust aus den in den 8 und 9 gezeigten Ergebnissen erhalten werden.
Gemäß vorstehender Beschreibung beträgt die Beschleunigungsenergie der bei dem Bestrahlungsschritt bestrahlten Wasserstoffionen 2 MeV oder mehr. Wenn die Beschleunigungsenergie der Wasserstoffionen 2 MeV oder mehr beträgt, kann durch nachfolgendes Durchführen eines Aktivierungsschritts der Lebensdauersteuerbereich 2 mit der Wirkung einer Reduktion des Schaltverlustes ausgebildet werden, und gleichzeitig die Pufferschicht 102 mit einer Dicke von 2 µm oder mehr ausgebildet werden. Noch bevorzugter beträgt die Beschleunigungsenergie der Wasserstoffionen 2 MeV oder mehr und 20 MeV oder weniger. Durch Bestrahlen der Wasserstoffionen bei einer Beschleunigungsenergie von 20 MeV oder weniger kann die Wirkung des Lebensdauersteuerbereichs zum Reduzieren der Ladungsträgerlebensdauer ausreichend erzeugt werden. Falls andererseits die Beschleunigungsenergie 20 MeV überschreitet, steigt die Last an dem Gerät zum Bestrahlen der Wasserstoffionen, was zu höheren Herstellungskosten führt.
Nachstehend ist ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung 10 unter Bezugnahme auf die 10 bis 14 näher beschrieben. Gemäß 10 wird bei der Vorbereitung das Halbleitersubstrat 300 mit der Driftschicht 103 und der Kollektorschicht 101 in Kontakt mit der unteren Oberfläche der Driftschicht 103 vorbereitet. Während die Struktur des Halbleitersubstrates 300 auf der oberen Oberflächenseite relativ zu der Driftschicht 103 in 10 weggelassen ist, werden die jeweiligen Bestandteile der in 1 gezeigten Halbleitervorrichtung 10 auf einer oberen Oberflächenseite der Driftschicht 103 ausgebildet. Wenn ein n-Halbleiterwafer als die Driftschicht 103 verwendet wird, können die Strukturen der Kollektorschicht, der Körperschicht und dergleichen durch das Durchführen von Ionenimplantation oder dergleichen auf dem n-Halbleiterwafer ausgebildet werden. Wenn zudem ein p-Halbleiterwafer als die Kollektorschicht 101 verwendet wird, können die Strukturen der Körperschicht und dergleichen durch Ausbilden einer n-Epitaxieschicht als der Driftschicht 103 auf einer oberen Oberfläche des p-Halbleiterwafers ausgebildet werden, und anschließend eine Ionenimplantation oder dergleichen auf der Epitaxieschicht durchgeführt werden.
Gemäß 10 werden bei der Bestrahlung die Wasserstoffionen über ein Absorberelement 150 auf einen Bereich der Driftschicht 103 auf einer Seite der Kollektorschicht 101 bei der Beschleunigungsenergie von 2 MeV oder mehr bestrahlt. 10 stellt den Fall dar, bei dem die Wasserstoffionen von der oberen Oberflächenseite des Halbleitersubstrates 300 bestrahlt werden. Die Wasserstoffionen werden vorzugsweise unter Verwendung einer zum Erzielen einer hohen Beschleunigungsenergie mit relativer Leichtigkeit befähigten Beschleunigungsvorrichtung bestrahlt. Beispielsweise eine Zyklotronbeschleunigungseinrichtung kann vorteilhaft verwendet werden. Eine Beschleunigungsposition (d. h. eine durchschnittliche Stoppposition der Wasserstoffionen) wird auf eine Position in einem Abstand X (X ≥ 0) von der oberen Oberfläche der Kollektorschicht 101 eingestellt. Die Bestrahlungsposition kann auf eine vorbestimmte Position durch Einstellen der Beschleunigungsenergie der bestrahlten Wasserstoffionen und der Dicke des Absorberelementes 150 eingestellt werden. Der Bestrahlungspegel der Wasserstoffionen beträgt vorzugsweise 5 × 10¹³ cm^–2 oder mehr und 1 × 10¹⁶ cm^–2 oder weniger.
Folglich können gemäß 11 eine Ionenschicht 142, in der die Wasserstoffionen bestrahlt werden, sowie ein Bereich 22, in dem Kristallfehler ausgebildet werden, so ausgebildet werden, dass sie in Kontakt mit der oberen Oberflächenseite der Kollektorschicht 101 kommen. Der Bereich 22 umfasst einen Bereich 22a in der Driftschicht 103 sowie einen Bereich 22b in der Ionenschicht 142. Die Spitze der Kristallfehlerdichte ist im Bereich 22b angeordnet.
Gemäß 12 werden bei dem Aktivierungsschritt die bei dem Bestrahlungsschritt bestrahlten Wasserstoffionen zum Umwandeln der Wasserstoffionen in Wasserstoffionendonatoren zur Ausbildung der Pufferschicht 102 aktiviert. Bei dem Aktivierungsschritt werden die Wasserstoffionen durch Ausheilen des Halbleitersubstrates 300 aktiviert. Das Ausheilen umfasst ein Erwärmen in einem Temperaturbereich von 200 Grad Celsius oder mehr und 500 Grad Celsius oder weniger in einer Stickstoffatmosphäre. Durch das Durchführen des Ausheilvorgangs entsteht eine Zusammensetzung aus den durch die Bestrahlung mit den Wasserstoffionen ausgebildeten Kristallfehler, den Wasserstoffionen und Silizium (Si), und die Wasserstoffionen werden in Donatoren umgewandelt. Folglich kann gemäß 12 eine Pufferschicht zwischen der Kollektorschicht 101 und der Driftschicht 103 ausgebildet werden. Nach der Durchführung des Ausheilschritts verbleiben außerdem die bei der Bestrahlung ausgebildeten Kristallfehler in der Pufferschicht 102 und der Driftschicht 103. Demzufolge wird gemäß 12 der Lebensdauersteuerbereich 2 in der Pufferschicht 102 und in einem Teil der Driftschicht 103 auf einer Seite der Kollektorschicht 101 ausgebildet.
Gemäß 13 weist die bei der Bestrahlung bestrahlte Menge der Wasserstoffionen ein symmetrisches Muster in der Tiefenrichtung zentriert um eine Spitzenposition der Menge von Wasserstoffionen auf. Falls P die auf der Ordinate dargestellte Spitze der Menge von Wasserstoffionen bezeichnet, dann kann die Breite eines Bereichs mit einer Menge von Wasserstoffionen von P/2 oder mehr in der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrates durch d bezeichnet werden. d bezeichnet mit anderen Worten die Halbwertbreite der in 13 gezeigten Kurvenfunktion. Die in den 10 und 11 gezeigte Bestrahlungsposition X wird so eingestellt, dass sie X < d/2 erfüllt. Gemäß 11 erstreckt sich die Ionenschicht 142 von der Bestrahlungsposition X um den Abstand d/2 bis zu der oberen Oberflächenseite des Halbleitersubstrates. Durch Einstellen der Bestrahlungsposition X zur Erfüllung der Bedingung X < d/2 kann die Ionenschicht 142 mit einer Menge von Wasserstoffionen von P/2 oder mehr in Kontakt mit der oberen Oberflächenseite der Kollektorschicht 101 ausgebildet werden.
Darüber hinaus können durch Einstellen der Bestrahlungsbedingungen für die Wasserstoffionen (beispielsweise des Bestrahlungspegels der Wasserstoffionen, der Beschleunigungsenergie und dergleichen) während des Bestrahlungsvorgangs sowie durch Einstellen der Ausheilbedingungen (wie beispielsweise der Ausheiltemperatur, des Erwärmungsverfahrens und dergleichen) während des Aktivierungsschritts die Spitzenposition, die Spitzendichte, die Halbwertbreite und dergleichen eines Dichteverteilungskurvenverlaufs der Wasserstoffionendonatoren und eines Dichteverteilungskurvenverlaufs der Kristallfehler eingestellt werden. Zudem kann die Bestrahlung der Wasserstoffionen nach Bedarf in zwei oder mehr Stufen durchgeführt werden. Wenn die Bestrahlung der Wasserstoffionen in zwei oder mehr Stufen durchgeführt wird, kann die Bestrahlungsposition und die Bestrahlungsrichtung unter den Bestrahlungsstufen variiert werden.
14 zeigt ein Diagramm, bei dem die Verteilung der Kristallfehlerdichte und die Verteilung der Wasserstoffionendonatorendichte bezüglich der Abstände von der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrates 300 bei einem Fall aufgezeichnet sind, bei dem die Bestrahlungsposition X auf 0 eingestellt ist (wenn in 10 die Position einer Schnittstelle zwischen der Kollektorschicht 101 und der Driftschicht 103 auf die Bestrahlungsposition der Wasserstoffionen eingestellt ist). Die Kristallfehlerdichte ist durch die mit dem Bezugszeichen 81 bezeichnete gestrichelte Linie dargestellt, und die Wasserstoffionendonatorendichte ist durch die durch das Bezugszeichen 91 bezeichnete durchgezogene Linie dargestellt. Ein Bereich zwischen den Abständen D1 und E1 ist die Kollektorschicht 101. Ein Bereich zwischen den Abständen B1 und D1 ist die Pufferschicht 102. Ein flacherer Bereich als Abstand B1 (auf der oberen Oberflächeseite des Halbleitersubstrates 300) ist die Driftschicht 103. Wenn Wasserstoffionen von der oberen Oberflächenseite des Halbleitersubstrates 300 bis zu einer Position mit dem Abstand D1 bestrahlt werden, kann eine Gauß-artige Verteilung der Wasserstoffionendonatorendichte in der Darstellung zwischen den Abständen D1 und C1 gemäß der durch die Beschleunigungsenergie bestimmten Halbwertbreite erhalten werden. Diese Verteilung ist konsistent mit der Dichteverteilung der Wasserstoffionen, die bei der Bestrahlung mit den Wasserstoffionen ausgebildet wird. In dem Bereich zwischen den Abständen C1 und B1 werden die Wasserstoffionendonatoren stärker graduell verteilt, als in dem Bereich zwischen den Abständen D1 und C1. Die Wasserstoffionendonatoren werden in dem Bereich zwischen den Abständen C1 und B1 aufgrund der Diffusion der Wasserstoffionen stärker graduell verteilt, die durch den Aktivierungsschritt wie etwa das Ausheilen bei dem Aktivierungsschritt verursacht wird. Die Kristallfehler werden in dem Bereich zwischen den Abständen A1 und E1 ausgebreitet. Da die Bestrahlung von Wasserstoffionen bei der hohen Beschleunigungsenergie von 2 MeV oder mehr durchgeführt wird, werden die Kristallfehler selbst in den Bereichen, durch welche die Wasserstoffionen hindurch passieren, leicht ausgebildet. Daher werden die Kristallfehler über einen weiten Bereich graduell verteilt, wie es in 14 gezeigt ist.
Der Bereich zwischen den Abständen C1 und D1 weist eine hohe Wasserstoffionendonatorendichte auf, und unterdrückt effektiv eine rasche Ausweitung eines elektrischen Feldes, wenn eine hohe Spannung an die Halbleitervorrichtung 10 angelegt wird. Der Bereich zwischen den Abständen C1 und D1 ist zu dem Bereich zwischen den Abständen B1 und C1 mit der graduellen Verteilung kontinuierlich, und hat die Wirkung, die Gesamtverbreitung des elektrischen Feldes stärker graduell auszubilden, und eine langsame Verteilung der Ladungsträger beim Abschalten zu verursachen. 15 zeigt die Stromwerte und Spannungswerte beim Abschalten von Halbleitervorrichtungen. Gemäß 15 wird im Vergleich zu einem Spannungswert (Bezugszeichen 901) einer bekannten Halbleitervorrichtung mit einem Spannungswert (Bezugszeichen 801) der Halbleitervorrichtung 10 mit der etwa in 14 gezeigten Donatorenverteilung der Spannungsstoß beim Ausschaltvorgang reduziert. Der Mechanismus, mit dem der Spannungsstoß reduziert wird, ist nachstehend näher beschrieben. Mit der Halbleitervorrichtung 10 mit einer Donatorenverteilung wie etwa der in 14 gezeigten, wird gemäß 16 die Intensität (Bezugszeichen 821) des beim Abschaltvorgang ausgebildeten elektrischen Feldes durch die Wasserstoffionendonatoren (Bezugszeichen 91) bedeutend reduziert, die mit hoher Dichte in dem Bereich zwischen den Abständen B1 und E1 verteilt sind. Gemäß 17 steigt zudem beim Abschaltvorgang die Ladungsträgerdichte (Bezugszeichen 832) in dem Bereich zwischen den Abständen B1 und E1. Folglich verteilen sich die in der Driftschicht 103 verbliebenen Ladungsträger rasch, und der Schaltverlust wird reduziert.
In dem Bereich zwischen den Abständen A1 und E1 werden zudem die Kristallfehler mit Abstand D1 als der Spitzenposition graduell verteilt. Die Kristallfehlerdichteverteilung hat den Effekt, dass sich exzessiv implantierte Elektronen und Löcher verteilen. Im Vergleich zu einem Stromwert (Bezugszeichen 902) einer bekannten Halbleitervorrichtung wird gemäß 15 mit einem Stromwert (Bezugszeichen 802) der Halbleitervorrichtung 10 mit der Kristallfehlerdichteverteilung, wie etwa der gemäß 14, der Schwanzstrom beim Abschaltvorgang reduziert. Folglich kann der Schaltverlust reduziert werden. Insbesondere werden in dem Bereich zwischen den Abständen A1 bis B1 die Wasserstoffionendonatoren nicht ausgebildet, obwohl die Kristallfehler ausgebildet sind. Daher weisen in dem Bereich zwischen den Abständen A1 bis B1 die Kristallfehler den bedeutenden Effekt auf, dass sie eine Verteilung der Ladungsträger verursachen. Da die Halbleitervorrichtung mit der in 14 gezeigten Verteilung einen Bereich aufweist, in dem die Kristallfehler verteilt sind, aber die Wasserstoffionendonatoren im Wesentlichen nicht verteilt sind, erzeugt die Halbleitervorrichtung mit der in 14 gezeigten Verteilung die bedeutende Wirkung einer Reduktion des Schaltverlustes, und kann bei Anwendungen vorteilhaft verwendet werden, bei denen ein hochschneller Schaltvorgang durchgeführt wird. Zudem ist gemäß 17 die Lebensdauer der Ladungsträger in dem durch das Bezugszeichen 831 gekennzeichneten Bereich umso kürzer, je größer die Menge der in einem Bereich verteilten Kristallfehler ist. Die Ladungsträger weisen eine kürzere Lebensdauer auf der unteren Oberflächenseite des Halbleitersubstrates auf, das mehr Restladungsträger aufweist (Bezugszeichen 832), und die Ladungsträger weisen auf der oberen Oberflächenseite des Halbleitersubstrates eine längere Lebensdauer auf, die weniger Restladungsträger aufweist. Die zwischen den Abständen B1 bis E1 verbleibenden Ladungsträger weisen mit anderen Worten eine kurze Lebensdauer auf und verteilen sich rasch. Folglich wird der Schaltverlust reduziert.
Darüber hinaus stellt die erfindungsgemäße Halbleitervorrichtung außerdem die Wirkung bereit, dass ein Rückschnappphänomen bei der Durchlassspannung vermieden wird. 18 zeigt einen normalen Kurvenverlauf 803, wenn die Halbleitervorrichtung angeschaltet wird, und einen Rückschnappkurvenverlauf 903, der andeutet, dass ein Rückschnappphänomen aufgetreten ist. Gemäß 18 zeigt der Rückschnappkurvenverlauf 930, dass wenn die Halbleitervorrichtung 10 angeschaltet wird, der Strom zunächst mit der angelegten Spannung ansteigt, aber sobald die angelegte Spannung eine spezifische Schaltspannung erreicht, zeitweise das Phänomen auftritt, dass der Stromwert mit steigender angelegter Spannung abnimmt (negativer Widerstand). Wenn zudem die angelegte Spannung nachfolgend weiter erhöht wird, und eine spezifische Haltespannung erreicht, steigt der Strom wieder an. Bei der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung und dem Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung werden Wasserstoffionen bestrahlt und in Donatoren umgewandelt, um eine hochdotierte n-Schicht auszubilden, und ein Lebensdauersteuerbereich wird in und um die hochdotierte n-Schicht ausgebildet. Daher ist die erfindungsgemäße Halbleitervorrichtung dazu befähigt, einen Effekt zur Reduktion des Schwanzstroms während des Abschaltvorgangs, wie etwa gemäß 11, zu erzeugen, und den Schaltverlust zu reduzieren, selbst falls die Kristallfehlerdichte des Lebensdauersteuerbereichs relativ gering ist. Da die Kristallfehlerdichte des Lebensdauersteuerbereichs relativ verringert werden kann, tritt bei der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung das Rückschnappphänomen weniger wahrscheinlich auf.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren kann außerdem die Breite D der Pufferschicht 102 der Halbleitervorrichtung 10 in der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrates 100 auf 2 µm oder mehr und 70 µm oder weniger eingestellt werden. Daher kann eine Abnahme in der Kollektor-Emitter-Durchbruchsspannung aufgrund von auf einer unteren Oberfläche der Halbleitervorrichtung erzeugten Fehlstellen unterdrückt werden. 19 zeigt die Durchbruchsspannung zwischen der Kollektorelektrode und der Emitterelektrode (d. h. die Kollektor-Emitter-Durchbruchsspannung), wenn eine Fehlstelle auf einer unteren Oberfläche (der Seite der Kollektorschicht) eines IGBT mit einer Pufferschicht erzeugt wird. Je weiter rechts auf der Abszisse, je tiefer ist die erzeugte Fehlstelle auf der unteren Oberfläche der Halbleitervorrichtung. Mit Experimentalbeispiel 1 bezeichnete Experimentaldaten stellen einen Fall dar, bei dem die Pufferschicht 102 der Halbleitervorrichtung 10 eine Dicke von 2 µm aufweist. Die als Vergleichsbeispiel 1 bezeichneten Daten stellen einen Fall einer Halbleitervorrichtung dar, die ähnlich zu Experimentalbeispiel 1 eingereicht ist, mit der Ausnahme einer Pufferschicht mit einer Dicke von 1 µm. Gemäß 19 nimmt bei Vergleichsbeispiel 1 die Kollektor-Emitter-Durchbruchsspannung bedeutend ab, wenn eine Fehlstelle auf der unteren Oberfläche der Halbleitervorrichtung erzeugt wird. Andererseits nimmt bei dem Experimentalbeispiel 1 die Kollektor-Emitter-Durchbruchsspannung nicht ab, wenn die Tiefe einer Fehlstelle unter einer bestimmten Tiefe lag. Mit der Halbleitervorrichtung gemäß dem Experimentalbeispiel 1 kann eine Abnahme in der Kollektor-Emitter-Durchbruchsspannung aufgrund der auf der unteren Oberfläche der Halbleitervorrichtung erzeugten Fehlstelle unterdrückt werden. Obwohl die Wirkung zum Unterdrücken der Abnahme in der Kollektor-Emitter-Durchbruchsspannung aufgrund der auf der unteren Oberfläche erzeugten Fehlstelle umso größer ist, je dicker die Pufferschicht 102 ist, steigt der Widerstandswert während des IGBT-Betriebs, falls die Pufferschicht 102 übermäßig dick ist. Daher beträgt die Breite D der Pufferschicht 102 in der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrates 100 2 µm oder mehr und 70 µm oder weniger.
Während vorstehend der Fall beispielhaft angegeben und beschrieben ist, bei dem die Wasserstoffionen von der oberen Oberflächenseite des Halbleitersubstrates 300 (vgl. 10) bei dem Bestrahlungsschritt bestrahlt werden, können gemäß 20 die Wasserstoffionen alternativ von der unteren Oberflächenseite des Halbleitersubstrates 300 bestrahlt werden. Wenn die Wasserstoffionen von der unteren Oberflächenseite bei dem Bestrahlungsschritt bestrahlt werden, können die Kristallfehlerdichteverteilung und die Wasserstoffionendonatorendichteverteilung bezüglich des Abstandes von der oberen Oberflächenseite des Halbleitersubstrates gemäß 21 aufgetragen werden. Die Kristallfehlerdichte ist durch eine durch das Bezugszeichen 82 bezeichnete gestrichelte Linie dargestellt, und die Wasserstoffionendonatorendichte ist durch eine mit dem Bezugszeichen 92 bezeichnete durchgezogene Linie dargestellt. Ein Bereich zwischen den Abständen D2 und E2 ist die Kollektorschicht 101. Ein Bereich zwischen den Abständen B2 und D2 ist die Pufferschicht 102. Ein flacherer Bereich als Abstand B2 ist die Driftschicht 103. Wenn Wasserstoffionen von der oberen Oberflächenseite des Halbleitersubstrates bis zu einer Position mit dem Abstand D2 bestrahlt werden, kann eine Gauß-artige Verteilung der Donatorendichte zwischen den Abständen D2 und B2 gemäß der durch die Beschleunigungsenergie bestimmten Halbwertbreite erhalten werden. Die Dichteverteilung der Wasserstoffionendonatoren ist konsistent zu der bei der Wasserstoffionenbestrahlung ausgebildeten Verteilung der Wasserstoffionen, und weist das Gauß-artige Muster auf, das zwischen den Abständen B2 und E2 verteilt ist, und das der durch die Beschleunigungsenergie der bestrahlten Wasserstoffionen bestimmten Halbwertbreite folgt.
Die über einen Bereich zwischen den Abständen A2 bis E2 verteilten Kristallfehler sind in Richtung der Tiefe des Halbleitersubstrates 300 in einem breiteren Bereich als die Wasserstoffionendonatoren verteilt. Während gemäß den 2 und 3 die Ausbildungsrate der Kristallfehler und die Rate der in Donatoren umgewandelten Wasserstoffionen von der Beschleunigungsenergie der Wasserstoffionen abhängt, ist bei derselben Beschleunigungsenergie die zuerst genannte Rate höher als die zuletzt genannte Rate. Wenn beispielsweise die Wasserstoffionen bei einer Beschleunigungsenergie von 2 MeV bestrahlt werden, liegt die Rate der in Donatoren umgewandelten Wasserstoffionen bei etwa einem Donator auf 10 Wasserstoffionen, während 30 Kristallfehler für jedes Wasserstoffion ausgebildet werden. Die Kristallfehler weisen eine relativ hohe Dichte selbst in Bereichen auf, die mit einer geringen Menge von Wasserstoffionen bestrahlt werden. Andererseits weisen die Wasserstoffionendonatoren eine relativ geringe Dichte in Bereichen auf, die mit einer geringen Menge von Wasserstoffionen bestrahlt werden, was manchmal sogar vernachlässigbar ist. Folglich sind die Kristallfehler in einem Bereich verteilt, der in der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrates breiter ist als für die Wasserstoffionendonatoren.
Nachstehend ist ein Fall beschrieben, bei dem die Halbleitervorrichtung 10 die in 21 gezeigte Verteilung aufweist. Ein Bereich zwischen den Abständen B2 und E2 weist eine Verteilung mit einer hohen Dichte der Wasserstoffionendonatoren auf, und unterdrückt effektiv die rasche Ausdehnung des elektrischen Feldes, wenn eine hohe Spannung an die Halbleitervorrichtung 10 angelegt wird. Zudem sind die Wasserstoffionendonatoren überall in dem Bereich zwischen den Abständen B2 und E2 graduell verteilt. Daher wird der Effekt erzeugt, dass das elektrische Feld sich graduell verteilt und die Ladungsträger sich beim Abschaltvorgang langsam verteilen. Selbst mit der Halbleitervorrichtung mit der in 21 gezeigten Wasserstoffionendonatorendichteverteilung kann die Wirkung einer Reduktion der Stoßspannung wie etwa gemäß 15 in ähnlicher Weise zu dem in 14 gezeigten Fall erzeugt werden. Zusätzlich kann das etwa in 18 gezeigte Rückschnappphänomen verhindert werden. Außerdem sind bei 21 in ähnlicher Weise zu 10 in einem Bereich zwischen den Abständen A2 und E2 die Kristallfehler graduell verteilt, wobei der Abstand E2 die Spitzenposition darstellt. Folglich kann der Effekt der Reduzierung des Schwanzstroms wie etwa gemäß 15 erzeugt werden.
Darüber hinaus sind die Pufferschichten nicht auf jene mit flachen oberen und unteren Oberflächen beschränkt, wie etwa bei der in 1 gezeigten Pufferschicht 102. Es kann beispielsweise eine Pufferschicht 202 mit Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche in Kontakt mit der Driftschicht 103 wie etwa gemäß 22 verwendet werden. Dabei wird ein Entwurf verwendet, bei dem sowohl eine Breite y1 in Tiefenrichtung eines dünnen Abschnitts der Pufferschicht 202 und eine Breite y2 in Tiefenrichtung eines dickeren Abschnitts der Pufferschicht 202 innerhalb eines Bereichs liegen, der bezüglich der vorstehend beschriebenen Breite D gezeigt ist. Der Lebensdauersteuerbereich 222 umfasst einen Bereich 222a und einen Bereich 222b. Der Bereich 222a ist in der Driftschicht 103 enthalten, und der Bereich 222b ist in der Pufferschicht 202 enthalten.
[Zweites Ausführungsbeispiel]
Die erfindungsgemäße Halbleitervorrichtung ist nicht auf einen IGBT beschränkt, und kann anstatt dessen eine Diode, ein MOSFET, ein RC-IGBT oder dergleichen sein. Als ein alternatives Beispiel ist nachstehend die in 23 gezeigte Halbleitervorrichtung 50 beschrieben. Die Halbleitervorrichtung 50 ist ein RC-IGBT mit einer Pufferschicht 502 und einer Kathodenschicht 531 als hochdotierte n-Schicht. Die Halbleitervorrichtung 50 umfasst ein Halbleitersubstrat 500, eine auf einer oberen Oberflächenseite des Halbleitersubstrates 500 bereitgestellte obere Oberflächenelektrode 521 sowie eine auf einer unteren Oberfläche des Halbleitersubstrates 500 bereitgestellte untere Oberflächenelektrode 522. Ein IGBT und eine Diode sind auf dem Halbleitersubstrat 500 ausgebildet. Das Halbleitersubstrat 500 umfasst von der unteren Oberflächenseite des Halbleitersubstrates 500 in dieser Reihenfolge eine p-Kollektorschicht 501 und eine n-Kathodenschicht 531, eine n-Pufferschicht 502, eine n-Driftschicht 503, eine p-Körperschicht 504 sowie n-Emitterschichten 505 und eine p-Körperkontaktschicht 506. Die Emitterschichten 505 und die Körperkontaktschicht 506 sind von der Driftschicht 503 durch die Körperschicht 504 isoliert. Das Halbleitersubstrat 500 umfasst ferner isolierte Gatebereiche 510 in Kontakt mit der Körperschicht 504, die zwischen den Emitterschichten 505 und der Driftschicht 503 angeordnet ist. Jeder isolierte Gatebereich 510 umfasst einen Graben 511, eine auf einer inneren Wand des Grabens 511 ausgebildete isolierte Schicht 512, sowie eine Gateelektrode 513, die durch die isolierende Schicht 512 bedeckt ist, und die innerhalb des Grabens 511 ausgebildet ist. Die Pufferschicht 502 ist zwischen der Driftschicht 503 und der Kollektorschicht 501 bereitgestellt. Die Kathodenschicht 531 und die Kollektorschicht 501 sind zueinander benachbart. Die Kollektorschicht 501 und die Körperkontaktschicht 506 weisen höhere Dichten der p-Dotierstoffe als die Körperschicht 504 auf. Die Pufferschicht 502 weist eine höhere Dichte von n-Dotierstoffen als die Driftschicht 503 auf, und die Kathodenschicht 531 weist eine höhere Dichte von n-Dotierstoffen als die Pufferschicht 502 auf. Die Pufferschicht 502 beinhaltet Wasserstoffionendonatoren. Ein Lebensdauersteuerbereich 52 mit einer höheren Dichte von Kristallfehlern ist in der Pufferschicht 502 und der Driftschicht 503 ausgebildet. Der Lebensdauersteuerbereich 52 umfasst einen Bereich 52a in der Driftschicht 503 und einen Bereich 52b in der Pufferschicht 502. Eine Kristallfehlerspitzendichte des Lebensdauersteuerbereichs 52 beträgt 1 × 10¹² Atome/cm³ oder mehr.
Die 24 und 25 zeigen Diagramme, bei denen die Verteilung der Kristallfehlerdichte und die Verteilung der Wasserstoffionendonatorendichte bei der Halbleitervorrichtung 50 in einem Abschnitt, in dem die Kathodenschicht 531 auf einer unteren Oberfläche ausgebildet ist, bezüglich den Abständen von der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrates 500 aufgetragen sind. 24 zeigt Verteilungen für den Fall, bei dem die Wasserstoffionen von einer oberen Oberflächenseite eines Halbleitersubstrates bei dem Bestrahlungsschritt auf ähnliche Weise wie bei 10 bestrahlt werden. 25 zeigt die Verteilungen für den Fall, bei dem die Wasserstoffionen von einer unteren Oberflächenseite des Halbleitersubstrates bei dem Bestrahlungsschritt in ähnlicher Weise zu 20 bestrahlt werden. Darüber hinaus sind die Verteilung der Kristallfehlerdichte und die Verteilung der Wasserstoffionendonatorendichte der Halbleitervorrichtung 50 in einem Abschnitt, in dem die Kollektorschicht 501 auf der unteren Oberfläche ausgebildet ist, ähnlich zu den in den 14 und 21 gezeigten Verteilungen.
In 24 ist die Kristallfehlerdichte durch eine durch das Bezugszeichen 83 bezeichnete gestrichelte Linie dargestellt, und die Wasserstoffionendonatorendichte ist durch eine durch das Bezugszeichen 93 bezeichnete durchgezogene Linie dargestellt. Ein Bereich zwischen den Abständen D3 und E3 ist die Kathodenschicht 531. Ein Bereich zwischen den Abständen B3 und D3 ist die Pufferschicht 502. Ein flacherer Bereich als Abstand B3 ist die Driftschicht 503. Wenn Wasserstoffionen von der oberen Oberflächenseite des Halbleitersubstrates 500 bis zu einer Position von Abstand D3 bestrahlt werden, kann eine Gauß-artige Verteilung der Wasserstoffionendonatorendichte erhalten werden, wie sie zwischen den Abständen D3 und C3 dargestellt ist, als Folge der durch die Beschleunigungsenergie bestimmten Halbwertsbreite. Diese Verteilung ist konsistent mit der bei der Bestrahlung der Wasserstoffionen ausgebildeten Verteilung der Wasserstoffionen. In dem Bereich zwischen den Abständen C3 und B3 sind die Wasserstoffionendonatoren stärker graduell verteilt als in dem Bereich zwischen den Abständen D3 und C3. Die Wasserstoffionendonatoren sind in dem Bereich zwischen den Abständen C3 und B3 aufgrund einer Diffusion der Wasserstoffionen mittels einer Aktivierung wie etwa einem Ausheilen bei dem Aktivierungsschritt stärker graduell verteilt. Die Kristallfehler sind in einem Bereich zwischen den Abständen A3 und E3 verteilt.
In 25 ist die Kristallfehlerdichte durch eine durch das Bezugszeichen 84 bezeichnete gestrichelte Linie dargestellt, und die Wasserstoffionendonatorendichte ist durch eine durch das Bezugszeichen 94 bezeichnete durchgezogene Linie dargestellt. Ein Bereich zwischen den Abständen D4 und E4 ist die Kathodenschicht 531. Ein Bereich zwischen den Abständen B4 und D4 ist die Pufferschicht 502. Ein flacherer Bereich als Abstand B4 ist die Driftschicht 503. Wenn die Wasserstoffionen von der oberen Oberflächenseite des Halbleitersubstrates 500 zu einer Position von Abstand D4 bestrahlt werden, kann die zwischen den Abständen D4 und B4 dargestellte Gauß-artige Verteilung der Donatorendichte gemäß der durch die Beschleunigungsenergie bestimmten Halbwertbreite erhalten werden. Die Dichteverteilung der Wasserstoffionendonatoren ist konsistent zu der bei der Wasserstoffionenbestrahlung ausgebildeten Verteilung der Wasserstoffionen, und weist das zwischen den Abständen B4 und E4 verteilte Gauß-artige Muster auf, das der durch die Beschleunigungsenergie der bestrahlten Wasserstoffionen bestimmten Halbwertbreite folgt. Die Kristallfehler spreizen sich über einen Bereich zwischen den Abständen A4 bis E4 und sind in einem Bereich verteilt, der in der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrates breiter als bei den Wasserstoffionendonatoren ausgebildet ist.
26 zeigt einen Stromwert (Bezugszeichen 805) sowie einen Spannungswert (Bezugszeichen 804) während einer Sperrverzögerung (während eines Erholungsvorgangs) der Diode der Halbleitervorrichtung 50. 26 zeigt zum Vergleich ebenfalls einen Stromwert (Bezugszeichen 905) und einen Spannungswert (Bezugszeichen 904) einer bekannten Halbleitervorrichtung. Wenn die Halbleitervorrichtung 50 die in den 24 oder 25 gezeigte Verteilung aufweist, wird die Intensität des während des Abschaltvorgangs ausgebildeten elektrischen Feldes durch die zwischen den Abständen B3 und E3 oder zwischen den Abständen B4 und E4 hochdicht verteilten Wasserstoffionendonatoren in ähnlicher Weise reduziert, wie bei dem Fall der unter Bezugnahme auf die 16 und 17 beschriebenen Halbleitervorrichtung 10. Folglich wird gemäß 26 die Erholungsstoßspannung während der Sperrverzögerung der Diode reduziert. Zudem kann in ähnlicher Weise zu dem Fall der vorstehend unter Bezugnahme auf 17 beschriebenen Halbleitervorrichtung 10 ein weicher Abschaltvorgang und eine sanfte Erholung verwirklicht werden, da sich die Restladungsträger auf der unteren Oberflächenseite des Hableitersubstrates 500 ansammeln. Zudem ist die Lebensdauer von Ladungsträgern in dem Bereich umso kürzer, je größer die Mengen der verteilten Kristallfehler in einem Bereich sind. Daher kann gemäß 26 der Erholungsstrom reduziert werden. Darüber hinaus ist der Effekt der Halbleitervorrichtung 50 während des IGBT-Betriebs so, wie es bezüglich der Halbleitervorrichtung 10 vorstehend beschrieben ist, welche ein IGBT mit den in den 14 und 21 gezeigten Verteilungen ist. Zudem kann die Wirkung während der Sperrverzögerung der Diode des vorstehend beschriebenen RC-IGBT auf ähnliche Weise wie bei der Halbleitervorrichtung mit einer Diode als Halbleiterelement erzeugt werden (beispielsweise eine Halbleitervorrichtung, die nur eine Diode als das Halbleiterelement aufweist).
Einige der Merkmale der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nachstehend beschrieben. Bei der vorstehend beschriebenen Halbleitervorrichtung ist vorzugsweise die Breite der hochdotierten n-Schicht in der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrates 2 µm oder mehr oder 70 µm oder weniger.
Ferner offenbart die vorliegende Spezifikation außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit einem Halbleitersubstrat, wobei das Halbleitersubstrat eine n-Driftschicht, eine p-Körperschicht auf einer oberen Oberflächenseite der Driftschicht, und eine hochdotierte n-Schicht auf einer unteren Oberflächenseite der Driftschicht aufweist, wobei die hochdotierte n-Schicht Wasserstoffionendonatoren als Dotierstoff beinhaltet, und eine höhere Dichte von n-Dotierstoffen als die Driftschicht aufweist. Das Herstellungsverfahren umfasst: Vorbereiten eines Halbleiterwafers mit der Driftschicht; Bestrahlen von Wasserstoffionen von einer Oberfläche auf einer Kollektorschichtseite des Halbleiterwafers bis zu einem Bereich auf einer Kollektorschichtseite der Driftschicht des Halbleiterwafers bei einer Beschleunigungsenergie von 2 MeV oder mehr zur Ausbildung von Kristallfehlern; und Aktivieren der bestrahlten Wasserstoffionen zur Ausbildung der hochdotierten n-Schicht und Belassen von zumindest einem Teil der durch das Bestrahlen ausgebildeten Kristallfehler in dem Halbleiterwafer.
Vorzugsweise werden bei dem Bestrahlungsschritt die Wasserstoffionen in die Driftschicht des Halbleiterwafers bei einer Beschleunigungsenergie von 2 MeV oder mehr und 20 MeV oder weniger bestrahlt. Bei dem Bestrahlungsschritt können die Wasserstoffionen von der unteren Oberflächenseite der Driftschrift des Halbleiterwafers oder von der oberen Oberflächenseite der Driftschicht des Halbleiterwafers bestrahlt werden. Vorzugsweise beinhaltet der Aktivierungsschritt ein Ausheilen des Halbleiterwafers bei einer Wafertemperatur von 200 Grad Celsius oder mehr und 500 Grad Celsius oder weniger.
Während vorstehend die Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind, sind diese Ausführungsbeispiele lediglich darstellend und nicht zur Einschränkung des Anspruchsbereichs gedacht. Die in den Ansprüchen beschriebenen Lehren beinhalten verschiedene Abwandlungen und Änderungen, die an den vorstehend beschriebenen spezifischen Beispielen erfolgen können.
Es versteht sich, dass die vorliegend beschriebenen und in der Zeichnung gezeigten technischen Elemente alleine oder in ihren verschiedenen Kombinationen eine technische Nützlichkeit aufweisen, und dass diese nicht auf die in den Ansprüchen zum Anmeldungszeitpunkt beschriebenen Kombinationen beschränkt sind. Die vorliegend beschriebenen und in der Zeichnung gezeigten Lehren erzielen außerdem eine Vielzahl von Wirkungen gleichzeitig, wodurch lediglich eine dieser Wirkungen bereits eine technische Nützlichkeit zeigt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 121052 A [0002, 0003, 0005]
JP 2001-160559 A [0004, 0004, 0005, 0005]

Claims

Halbleitervorrichtung mit: einem Halbleitersubstrat mit: einer n-Driftschicht, einer p-Körperschicht auf einer oberen Oberflächenseite der Driftschicht, und einer hochdotierten n-Schicht auf einer unteren Oberflächenseite der Driftschicht, wobei die hochdotierte n-Schicht Wasserstoffionendonatoren als Dotierstoff beinhaltet, und eine höhere Dichte von n-Dotierstoffen als die Driftschicht aufweist, wobei ein Lebensdauersteuerbereich mit Kristallfehlern als Lebensdauerkiller in der hochdotierten n-Schicht und einem Teil der Driftschicht ausgebildet ist, eine Donatorspitzenposition, bei der die Wasserstoffionendonatorendichte in der hochdotierten n-Schicht in Richtung der Tiefe des Halbleitersubstrates am höchsten ist, benachbart oder identisch zu einer Fehlerspitzenposition liegt, bei der die Kristallfehlerdichte in dem Lebensdauersteuerbereich in Richtung der Tiefe des Halbleitersubstrates am höchsten ist, und die Kristallfehlerdichte in der Fehlerspitzenposition des Lebensdauersteuerbereichs 1 × 10¹² Atome/cm³ beträgt.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Breite der hochdotierten n-Schicht in Richtung der Tiefe des Halbleitersubstrates 2 µm oder mehr und 70 µm oder weniger beträgt.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kristallfehler des Lebensdauersteuerbereichs durch Bestrahlen von Wasserstoffionen in das Halbleitersubstrat bei einer Beschleunigungsenergie von 2 MeV oder mehr ausgebildet werden, und die Wasserstoffionendonatoren in der hochdotierten n-Schicht durch Umwandeln der beim Ausbilden der Kristallfehler bestrahlten Wasserstoffionen in Wasserstoffionendonatoren ausgebildet werden.
Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit einem Halbleitersubstrat, das eine n-Driftschicht, eine p-Körperschicht auf einer oberen Oberflächenseite der Driftschicht und eine hochdotierte n-Schicht auf einer unteren Oberflächenseite der Driftschicht aufweist, wobei die hochdotierte n-Schicht Wasserstoffionendonatoren als Dotierstoff beinhaltet, und eine höhere Dichte von n-Dotierstoffen als die Driftschicht aufweist, das Verfahren umfasst: Vorbereiten eines Halbleiterwafers mit der Driftschicht; Bestrahlen von Wasserstoffionen in die Driftschicht des Halbleiterwafers bei einer Beschleunigungsenergie von 2 MeV oder mehr zur Ausbildung von Kristallfehlern; und Aktivieren der bestrahlten Wasserstoffionen zum Ausbilden der hochdotierten n-Schicht, und Belassen von zumindest einem Teil der bei dem Bestrahlungsschritt ausgebildeten Kristallfehler in dem Halbleiterwafer.
Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Bestrahlen die Wasserstoffionen in die Driftschicht des Halbleiterwafers bei einer Beschleunigungsenergie von 2 MeV oder mehr und 20 MeV oder weniger bestrahlt.
Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Aktivieren ein Ausheilen des Halbleiterwafers bei einer Wafertemperatur von 200 Grad Celsius oder mehr und 500 Grad Celsius oder weniger beinhaltet.
Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Bestrahlen die Wasserstoffionen von der unteren Oberflächenseite der Driftschicht des Halbleiterwafers bestrahlt.
Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Bestrahlen die Wasserstoffionen von einer oberen Oberflächenseite der Driftschicht des Halbleiterwafers bestrahlt.