DE102016114264A1 - Herstellungsverfahren einschliesslich einer aktivierung von dotierstoffen und halbleitervorrichtungen mit steilen übergängen - Google Patents

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Holger Schulze
Werner Schustereder
Hans-Joachim Schulze
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Infineon Technologies AG
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Abstract

Kristallgitterleerstellen werden in einem vorbehandelten Abschnitt (710) einer Halbleiterschicht (700) gebildet, der direkt an eine Prozessoberfläche (701) grenzt. Dotierstoffe werden zumindest in den vorbehandelten Abschnitt (710) implantiert. Ein Schmelzabschnitt (712) der Halbleiterschicht (700) wird durch Bestrahlen der Prozessoberfläche (701) mit einem Laserstrahl (850) erhitzt, der die implantierten Dotierstoffe zumindest im Schmelzabschnitt (712) aktiviert.

Description

  • HINTERGRUND
  • Ionenimplantation umfasst ein Ionisieren, Isolieren und Beschleunigen von Dotierstoffatomen und Abtasten eines die ionisierten Dotierstoffatome enthaltenden Ionenstrahls entlang einer Waferoberfläche. Die Dotierstoffionen treten in den Wafer ein und kommen unterhalb der Waferoberfläche zur Ruhe. Die Tiefe, die die implantierten Ionen im Wafer erreichen, ist eine Funktion der Eintrittsenergie der Ionen, welche im Wafer durch elektronische Wechselwirkung und durch physikalische Stöße mit den Wirtsatomen im Wafer verlangsamt werden. Die implantierten Ionen sind um eine Spitze am Ende der Reichweite (end of range peak) herum zentriert. Die Ionen schädigen das Kristallgitter in einem Abschnitt des Wafers, den sie passieren, indem sie mit Host- bzw. Wirtsatomen kollidieren und indem sie die betreffenden Wirtsatome aus ihren Gitterplätzen verdrängen. Implantierte Dotierstoffatome, die reguläre Gitterplätze nicht besetzen, sind elektrisch inaktiv und haben keinen Einfluss auf die elektrischen Eigenschaften des Substrats. Typischerweise stellen Wärmebehandlungen das Kristallgitter wieder her und aktivieren elektrisch die Dotierstoffatome, indem sie sie zu regulären Gitterplätzen verschieben.
  • Herkömmliche Ofenheiztechniken, zum Beispiel RTP (rapid thermal processing, schnelle thermische Bearbeitung), beeinflussen alle, zuvor im Wafer gebildeten Strukturen. Ein LTA (laser thermal anneal, thermisches Ausheilen mit Laser) heizt direkt nur einen Abschnitt des Halbleiterkristalls und hat weniger Einfluss auf zuvor gebildete Strukturen im Wafer in einer Distanz zum erhitzten Abschnitt.
  • Bei einem LTA hängt eine Absorptionstiefe von der Wellenlänge des Laserstrahls ab. Eine Absorptionstiefe eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 308 nm beträgt typischerweise 10 nm, und eine Schmelztiefe, bis zu der hinab der Laserstrahl mit 308 nm kristallines Silizium schmilzt, liegt in einem Bereich von bis zu etwa 500 nm. Eine Schmelztiefe kann in einem gewissen Maß vergrößert werden, indem antireflektierende Beschichtungen bzw. Antireflexbeschichtungen verwendet werden, so dass mehr Energie des Laserstrahls in das Halbleitersubstrat gekoppelt wird. Es besteht ein Bedarf daran, Verfahren zum Aktivieren implantierter Dotierstoffe zu verbessern.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Abhängige Ansprüche betreffen weitere Ausführungsformen.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen ein Implantieren von Verunreinigungen bzw. Fremdatomen durch eine Prozessoberfläche in eine Halbleiterschicht, wobei Kristallgitterleerstellen in einem vorbehandelten Abschnitt der Halbleiterschicht erzeugt werden. Dotierstoffe werden zumindest in den vorbehandelten Abschnitt implantiert. Ein Schmelzabschnitt der Halbleiterschicht wird erhitzt, indem die Prozessoberfläche mit einem Laserstrahl bestrahlt wird, der die implantierten Dotierstoffe zumindest im Schmelzabschnitt aktiviert.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst eine Halbleiterdiode eine rückseitige Struktur, die einen pn-Übergang mit einer Anodenschicht bildet, und eine schwach dotierte Driftzone in der rückseitigen Struktur. Eine hoch dotierte Kathodenstruktur grenzt direkt an eine Metall-Kathodenelektrode. Eine Feldstoppschicht bildet einen ersten Übergang mit der Kathodenstruktur und einen zweiten Übergang mit der Driftzone. Eine zweite Übergangstiefe des zweiten Übergangs in Bezug auf eine Grenzfläche zwischen der Metall-Kathodenelektrode und der Kathodenstruktur ist größer als 500 nm, und beim zweiten Übergang ändert sich eine Dotierstoffdichte um zumindest eine Größenordnung pro 50 nm.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate eine rückseitige Struktur, die pn-Übergänge mit Bodygebieten von Transistorzellen bildet, die an einer Vorderseite ausgebildet sind, und umfasst ferner eine schwach dotierte Driftzone in der rückseitigen Struktur. Eine hoch dotierte Kollektorstruktur grenzt direkt an eine Metall-Kollektorelektrode. Eine Feldstoppschicht bildet einen ersten Übergang mit der Kollektorstruktur und einen zweiten Übergang mit der Driftzone. Eine zweite Übergangstiefe des zweiten Übergangs in Bezug auf eine Grenzfläche zwischen der Metall-Kollektorelektrode und der Kollektorstruktur ist größer als 500 nm, und beim zweiten Übergang ändert sich eine Dotierstoffdichte um zumindest eine Größenordnung pro 50 nm.
  • Der Fachmann wird zusätzliche Merkmale und Vorteile nach Lesen der folgenden Detailbeschreibung und Betrachten der begleitenden Zeichnungen erkennen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die beigefügten Zeichnungen sind beigeschlossen, um ein weiteres Verständnis von Ausführungsformen der Erfindung zu liefern, und sie sind in diese Offenbarung einbezogen und bilden einen Teil von ihr. Die Zeichnungen veranschaulichen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern der Prinzipien der Erfindung. Andere Ausführungsformen der Erfindung und beabsichtigte Vorteile werden sofort gewürdigt, da sie unter Hinweis auf die folgende Detailbeschreibung besser verstanden werden.
  • 1A zeigt einen Bereich eines Halbleitersubstrats zum Veranschaulichen eines thermischen Ausheilens mit Laser, das an einem vorbehandelten, Kristallgitterleerstellen enthaltenden Abschnitt wirksam ist, gemäß einer Ausführungsform, nach einem Erzeugen von Kristallgitterleerstellen und Implantieren von Dotierstoffen.
  • 1B ist ein schematisches Diagramm, das vertikale Verteilungen von Kristallgitterleerstellen und implantierten Dotierstoffatomen entlang einer Linie B-B von 1A zeigt.
  • 1C ist eine schematische Querschnittsansicht des Halbleitersubstratbereichs von 1A während eines LTA gemäß einer Ausführungsform mit einer Schmelztiefe, die größer als eine vertikale Ausdehnung des vorbehandelten Abschnitts ist.
  • 1D ist ein schematisches Diagramm, das eine vertikale Verteilung aktivierter Dotierstoffe entlang einer Linie D-D in 1C zeigt.
  • 1E ist eine schematische Querschnittsansicht des Halbleitersubstratbereichs von 1A während eines LTA gemäß einer Ausführungsform mit einer Schmelztiefe, die kleiner als eine vertikale Ausdehnung des vorbehandelten Abschnitts ist.
  • 1F ist ein schematisches Diagramm, das eine vertikale Verteilung aktivierter Dotierstoffe entlang einer Linie F-F in 1E zeigt.
  • 2A ist ein schematisches Diagramm, das vertikale Verteilungen implantierter und aktivierter Dotierstoffe zeigt, um Effekte der Ausführungsformen betreffend ein LTA bei 4 Jcm–2 zu veranschaulichen.
  • 2B ist ein schematisches Diagramm, das vertikale Verteilungen von implantierten und aktivierten Dotierstoffen zeigt, um Effekte der Ausführungsformen betreffend ein LTA bei 8 Jcm–2 zu veranschaulichen.
  • 3A ist ein schematisches Diagramm, das eine Bestrahlung eines Halbleitersubstrats mit einem Ionenstrahl veranschaulicht, der einen Energiefilter passiert, um ein weiteres Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen zu veranschaulichen.
  • 3B ist ein schematisches Diagramm, das vertikale Verteilungen implantierter Dotierstoffe und aktivierter Dotierstoffe im Halbleitersubstrat von 3A zeigt.
  • 4A ist ein schematisches Diagramm, das eine vertikale Verteilung von Kristallgitterleerstellen gemäß einer Ausführungsform zeigt, die die Kristallgitterleerstellen durch eine einzige Schädigungsimplantation erzeugt.
  • 4B ist ein schematisches Diagramm, das eine vertikale Verteilung von Kristallgitterleerstellen gemäß einer Ausführungsform zeigt, die die Kristallgitterleerstellen durch zumindest zwei Schädigungsimplantationen erzeugt.
  • 4C ist ein schematisches Diagramm, das eine vertikale Verteilung von Kristallgitterleerstellen gemäß einer Ausführungsform zeigt, die die Kristallgitterleerstellen durch eine einzige Implantation von Dotierstoffatomen erzeugt, wobei ein Energiefilter in einem Implantationsstrahl eingefügt ist.
  • 4D ist ein schematisches Diagramm, das eine vertikale Verteilung von Kristallgitterleerstellen gemäß einer Ausführungsform zeigt, die die Kristallgitterleerstellen durch zumindest zwei Implantationen von Dotierstoffatomen erzeugt.
  • 5A ist ein schematisches Diagramm, das vertikale Verteilungen von Kristallgitterleerstellen, implantierten Dotierstoffen und aktivierten Dotierstoffen gemäß einer Ausführungsform zeigt, betreffend eine Spitze am Ende der Reichweite implantierter Dotierstoffe nahe der Prozessoberfläche in einem Kristallgitterleerstellen enthaltenden vorbehandelten Abschnitt.
  • 5B ist ein schematisches Diagramm, das vertikale Verteilungen von Kristallgitterleerstellen, implantierten Dotierstoffen und aktivierten Dotierstoffen gemäß einer Ausführungsform zeigt, betreffend eine Spitze am Ende der Reichweite von implantierten Dotierstoffen in einer vertikalen Mitte eines Kristallgitterleerstellen enthaltenden vorbehandelten Abschnitts.
  • 5C ist ein schematisches Diagramm, das vertikale Verteilungen von Kristallgitterleerstellen, implantierten Dotierstoffen und aktivierten Dotierstoffen gemäß einer Ausführungsform zeigt, betreffend eine Spitze am Ende der Reichweite von implantierten Dotierstoffen nahe dem vergrabenen Rand des Kristallgitterleerstellen enthaltenden vorbehandelten Abschnitts.
  • 6A ist eine schematische Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung, die ein dotiertes Zielgebiet enthält, das durch ein LTA gebildet wurde, gemäß einer Ausführungsform, wobei das dotierte Zielgebiet direkt an die Prozessoberfläche grenzt.
  • 6B ist ein schematisches Diagramm, das vertikale Verteilungen von Kristallgitterleerstellen, implantierten Dotierstoffen und aktivierten Dotierstoffen entlang einer Linie B-B – von 6A zeigt.
  • 6C ist eine schematische Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung, die ein durch LTA gebildetes dotiertes Zielgebiet enthält, gemäß einer Ausführungsform, wobei das dotierte Zielgebiet in einer Distanz zur Prozessoberfläche liegt.
  • 6D ist ein schematisches Diagramm, das vertikale Verteilungen von Kristallgitterleerstellen, implantierten Dotierstoffen und aktivierten Dotierstoffen entlang einer Linie B-B von 6C zeigt.
  • 7A ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleiterdiode gemäß einer Ausführungsform, betreffend eine Feldstoppschicht mit einer kastenförmigen vertikalen Dotierstoffverteilung.
  • 7B ist ein schematisches Diagramm, das vertikale Dotierstoffverteilungen auf einer Rückseite der Halbleiterdiode von 7A veranschaulicht.
  • 8A ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) gemäß einer Ausführungsform, betreffend eine Feldstoppschicht mit einer kastenförmigen vertikalen Dotierstoffverteilung.
  • 8B ist ein schematisches Diagramm, das vertikale Dotierstoffverteilungen auf einer Rückseite des IGBT von 8A veranschaulicht.
  • 9A ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleiterdiode gemäß einer Ausführungsform, betreffend eine CIBH-(controlled injektion of backside holes, gesteuerte Injektion rückseitiger Löcher-)Struktur mit einer kastenförmigen vertikalen Dotierstoffverteilung.
  • 9B ist ein schematisches Diagramm, das vertikale Dotierstoffverteilungen auf einer Rückseite der Halbleiterdiode von 9A veranschaulicht.
  • 10A ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBT gemäß einer Ausführungsform, betreffend eine CIBH-Struktur mit einer kastenförmigen vertikalen Dotierstoffverteilung.
  • 10B ist ein schematisches Diagramm, das vertikale Dotierstoffverteilungen auf einer Rückseite des IGBT von 10A veranschaulicht.
  • 11A ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht eines Bereichs eines Halbleiters gemäß einer Ausführungsform, betreffend eine Halbleiterdiode mit einem tief implantierten rückseitigen Emitter.
  • 11B ist ein schematisches Diagramm, das vertikale Dotierstoffverteilungen auf einer Rückseite der Halbleiterdiode von 11A veranschaulicht.
  • 12A ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht eines Bereichs eines IBGT gemäß einer Ausführungsform, betreffend eine Kollektorschicht mit einer kastenförmigen vertikalen Dotierstoffverteilung.
  • 12B ist ein schematisches Diagramm, das vertikale Dotierstoffverteilungen auf einer Rückseite des IGBT von 12A veranschaulicht.
  • 13A ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleiterdiode gemäß einer Ausführungsform, betreffend eine Ladungsträger-Kompensationszone.
  • 13B ist ein schematisches Diagramm, das vertikale Dotierstoffverteilungen auf einer Rückseite der Halbleiterdiode von 13A veranschaulicht.
  • DETAILBESCHREIBUNG
  • In der folgenden Detailbeschreibung wird Bezug genommen auf die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen für Veranschaulichungszwecke spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgestaltet werden kann. Es ist zu verstehen, dass andere Ausführungsformen verwendet und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können Merkmale, die für eine Ausführungsform veranschaulicht oder beschrieben sind, bei oder im Zusammenhang mit anderen Ausführungsformen verwendet werden, um zu noch einer weiteren Ausführungsform zu gelangen. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung derartige Modifikationen und Veränderungen umfasst. Die Beispiele sind mittels einer spezifischen Sprache beschrieben, die nicht als den Umfang der beigefügten Patentansprüche begrenzend aufgefasst werden sollte. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und dienen lediglich für Veranschaulichungszwecke. Entsprechende Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen in den verschiedenen Zeichnungen versehen, falls nicht etwas anderes festgestellt wird.
  • Die Begriffe ”haben”, ”enthalten”, ”umfassen”, ”aufweisen” und ähnliche Begriffe sind offene Begriffe, und diese Begriffe geben das Vorhandensein der festgestellten Strukturen, Elemente oder Merkmale an, schließen jedoch das Vorhandensein von zusätzlichen Elementen oder Merkmalen nicht aus. Die unbestimmten Artikel und die bestimmten Artikel sollen sowohl den Plural als auch den Singular umfassen, falls sich aus dem Zusammenhang nicht klar etwas anderes ergibt.
  • Der Begriff ”elektrisch verbunden” beschreibt eine permanente niederohmige Verbindung zwischen elektrisch verbundenen Elementen, beispielsweise einen direkten Kontakt zwischen den betreffenden Elementen oder eine niederohmige Verbindung über ein Metall und/oder einen hoch dotierten Halbleiter. Der Begriff ”elektrisch gekoppelt” umfasst, dass ein oder mehrere dazwischenliegende Elemente, die für eine Signalübertragung gestaltet sind, zwischen den elektrisch gekoppelten Elementen vorhanden sein können, beispielsweise Elemente, die zeitweise eine niederohmige Verbindung in einem ersten Zustand und eine hochohmige elektrische Entkopplung in einem zweiten Zustand vorsehen.
  • Die Figuren veranschaulichen relative Dotierungskonzentrationen durch Angabe von ”–” oder ”+” neben dem Dotierungstyp ”n” oder ”p”. Beispielsweise bedeutet ”n–” eine Dotierungskonzentration, die niedriger als die Dotierungskonzentration eines ”n”-Dotierungsgebiets ist, während ein ”n+”-Dotierungsgebiet eine höhere Dotierungskonzentration hat als ein ”n”-Dotierungsgebiet. Dotierungsgebiete der gleichen relativen Dotierungskonzentration haben nicht notwendigerweise die gleiche absolute Dotierungskonzentration. Beispielsweise können zwei verschiedene ”n”-Dotierungsgebiete die gleichen oder verschiedene absolute Dotierungskonzentrationen haben.
  • 1A bis 1D beziehen sich auf die Aktivierung von Dotierstoffatomen in einer Oberflächenschicht eines Halbleitersubstrats 700a.
  • Das Halbleitersubstrat 700a besteht aus einer oder enthält eine Halbleiterschicht 700 aus kristallinem Halbleitermaterial, zum Beispiel Silizium (Si), Germanium (Ge), Siliziumgermanium (SiGe), Siliziumcarbid (SiC) oder einem AIIIBV-Halbleiter. Zumindest ein Bereich des Halbleitersubstrats 700a kann aus einem Kristall-Ingot, z. B. durch Sägen, gebildet werden. Beispielsweise kann die Halbleiterschicht 700 eine epitaktische Schicht sein, die mittels Epitaxie auf einer aus einem Kristall-Ingot erhaltenen Halbleiterbasis gebildet wurde, wobei die Halbleiterbasis nach Ausbilden der Halbleiterschicht 700 abgedünnt oder vollständig entfernt wird.
  • Zusätzlich zu der Halbleiterschicht 700 kann das Halbleitersubstrat 700a weitere Schichten eines Isolatormaterials, halbleitenden Materials und/oder leitfähigen Materials umfassen. Beispielsweise kann das Halbleitersubstrat 700a ein vorverarbeiteter Siliziumwafer mit an einer ersten Seite ausgebildeten elektronischen Elementen sein.
  • Das Halbleitersubstrat 700a weist an einer ersten Seite eine planare Prozessoberfläche 701 und auf einer gegenüberliegenden Seite eine Auflagefläche 702 parallel zur Prozessoberfläche 701 auf. Eine Normale zur Prozessoberfläche 701 definiert eine vertikale Richtung. Richtungen orthogonal zur vertikalen Richtung sind horizontale Richtungen.
  • Kristallgitterleerstellen werden in einem vorbehandelten Abschnitt 710 der kristallinen Halbleiterschicht 700 gebildet, wobei der vorbehandelte Abschnitt 710 direkt an die Prozessoberfläche 701 grenzt. Eine vertikale Ausdehnung v1 des vorbehandelten Abschnitts 710 beträgt mindestens 500 nm, zum Beispiel mindestens 750 nm oder mindestens 1 μm, wobei eine vertikale Ausdehnung v1 des vorbehandelten Abschnitts 710 als die Distanz zur Prozessoberfläche 701 definiert werden kann, wo eine Gitterleerstellendichte auf einen Wert fällt, welcher geringer als 80% ist oder weniger als die halbe Differenz zwischen einer maximalen Leerstellendichte im vorbehandelten Abschnitt 710 und einer mittleren Leerstellendichte in einem Abschnitt der Halbleiterschicht 700 außerhalb des vorbehandelten Abschnitts 710 und direkt an diesen angrenzend beträgt. Die Kristallgitterleerstellen schließen nicht besetzte reguläre Gitterplätze ein.
  • Die Kristallleerstellen können z. B. durch eine oder mehrere Schädigungsimplantationen erzeugt werden. Die implantierten Atome können Dotierstoffatome wie Phosphor-, Bor-, Arsen-, Selen- oder Schwefelatome sein oder können Hilfsstoffe sein, d. h. nicht dotierende Atome wie etwa Atome von Silizium, Germanium oder Edelgase, d. h. Wasserstoff, Neon, Argon, Krypton und Xenon. Alternativ dazu oder zusätzlich können Kristallgitterleerstellen durch Verwenden eines unter Vorspannung gesetzten bzw. vorgespannten Plasmas oder einer Bestrahlung mit Elektronen erzeugt werden.
  • Dotierstoffatome können in die Halbleiterschicht 700 implantiert werden, wobei die Dotierstoffatome zumindest einen Abschnitt des vorbehandelten Abschnitts 710 passieren. Zum Beispiel liegt eine Spitze 811 am Ende der Reichweite der implantierten Dotierstoffatome innerhalb des vorbehandelten Abschnitts 710, bei dem vergrabenen Rand des vorbehandelten Abschnitts 710 oder jenseits des vorbehandelten Abschnitts 710. In der Ausführungsform ist, wie in 1A und 1B veranschaulicht, eine Distanz p1 der Implantationsspitze zwischen einer Spitze 811 am Ende der Reichweite und der Prozessoberfläche 701 kleiner als die vertikale Ausdehnung v1 des vorbehandelten Abschnitts 710.
  • Die Dotierstoffatome können vor Erzeugung der Gitterleerstellen oder nach Erzeugung der Gitterleerstellen implantiert werden. Ein Implantieren der Dotierstoffatome kann zur Erzeugung der Gitterleerstellen beitragen. Ein Implantieren der weiteren Verunreinigungen erhöht die Dichte von Gitterleerstellen auf ein Niveau, das signifikant höher ist als jenes, das durch die alleinige Implantation der zur Aktivierung vorgesehenen Dotierstoffe erzeugt wird.
  • Typischerweise übersteigt die resultierende erhöhte maximale lokale Leerstellenkonzentration 1E13 cm–3, z. B. zumindest 1E14 cm–3, zumindest 1E15 cm–3 oder zumindest 1E16 cm–3. Gemäß einer Ausführungsform beträgt die maximale lokale Leerstellenkonzentration mindestens 1E17 cm–3.
  • 1A zeigt den vorbehandelten Abschnitt 710 einer Halbleiterschicht 700 eines Halbleitersubstrats 700a. Die vertikale Ausdehnung v1 des vorbehandelten Abschnitts 710 kann zumindest 500 nm, zum Beispiel zumindest 750 nm oder zumindest 800 nm, betragen. Die implantierten Dotierstoffatome konzentrieren sich in einem dotierten Gebiet 720, das mit dem vorbehandelten Abschnitt 710 teilweise überlappt oder das hauptsächlich oder vollständig innerhalb des vorbehandelten Abschnitts 710 liegt.
  • Die Dotierstoffkonzentration NDA hat einen Spitzenwert Npk bei einer Spitzendistanz p1 zur ersten Oberfläche 701.
  • 1B zeigt eine vertikale Gitterleerstellenverteilung 901, die sich aus einer einzigen Schädigungsimplantation ergibt, und eine vertikale Implantationsdotierstoffverteilung 902 der implantierten Dotierstoffatome gemäß einer Ausführungsform mit den Kristallgitterdefekten, die teilweise durch die Implantation der Dotierstoffatome und teilweise durch Implantieren eines nicht dotierenden Hilfsstoffs, z. B. leichter Atome, gebildet werden.
  • Wenn Ionen eines Hilfsstoffs, z. B. leichte Ionen wie Wasserstoffionen (Protonen), durch die Prozessoberfläche 701 mittels einer nicht kanalisierten Implantation implantiert werden, kommen die meisten der leichten Ionen schließlich zu Lasten einer Kristallschädigung, z. B. Kristallgitterleerstellen, bei einer Spitzendistanz paux zur Ruhe, welche eine Funktion der Beschleunigungsenergie ist. Nur wenige Ionen dringen tiefer in das Kristallgitter ein, so dass die Gitterleerstellendichte Nv(x) jenseits der Spitzendistanz paux abrupt abnimmt. In dem von den leichten Ionen durchquerten Gebiet kann die vertikale Gitterleerstellenverteilung 901 annähernd konstant sein oder mit zunehmender Eindringtiefe geringfügig zunehmen.
  • Die gesamte Gitterleerstellenverteilung 904 zeigt die Summe der Gitterleerstellen, die durch die Schädigungsimplantation und durch die Dotierstoffimplantation erzeugt werden. Die gesamte Gitterleerstellenverteilung 904 kann zwei Maxima umfassen, falls die Spitzen am Ende der Reichweite der beiden Implantationen verschiedene Distanzen zur Prozessoberfläche 701 aufweisen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der vorbehandelte Abschnitt 710 nicht amorphisiert, d. h. mehr als die Hälfte der theoretischen Bindungen eines kompletten Kristallgitters bestehen noch vor dem LTA. Eine gesamte Dotierstoffdosis zum Erzeugen der Kristallgitterdefekte in dem vorbehandelten Abschnitt 710 liegt zumindest um einen Faktor drei oder gar eine Größenordnung unterhalb einer Schwelle, oberhalb der man den Kristall gewöhnlich als amorphisiert betrachtet.
  • Die vertikale Verteilung 902 von Implantationsdotierstoffen kann eine Spitze am Ende der Reichweite der Dotierstoffatome innerhalb des vorbehandelten Abschnitts 710 mit einem Spitzenwert Npk bei einer Spitzendistanz p1 zur ersten Prozessoberfläche 701 enthalten. Eine abfallende Flanke der vertikalen Verteilung 902 von Implantationsdotierstoffen, die von der Prozessoberfläche 701 abgewandt ist, kann eine Gaußsche Verteilung approximieren, wobei für Bor (B) die vertikale Implantationsdotierstoffverteilung 902 innerhalb etwa 100 nm um eine Größenordnung vom Spitzenwert Npk fallen kann. Eine ansteigende Flanke der vertikalen Implantationsdotierstoffverteilung 902, die der Prozessoberfläche 701 zugewandt ist, kann flacher als die abfallende Flanke sein.
  • Zwischen der Prozessoberfläche 701 und der Spitze am Ende der Reichweite können die durchgehenden Dotierstoffionen die Dichte der Kristallleerstellen weiter erhöhen.
  • Ein Laserstrahl wird dann auf die Prozessoberfläche 701 angewendet, um einen Abschnitt der kristallinen Halbleiterschicht 700 hinab bis zu einer Schmelztiefe v3 zu schmelzen. In 1C und 1D ist die Schmelztiefe v3 größer als die vertikale Ausdehnung v1 des vorbehandelten Abschnitts 710, und in 1E und 1F ist die Schmelztiefe v3 flacher bzw. nicht tiefer als die vertikale Ausdehnung v1 des vorbehandelten Abschnitts.
  • 1C zeigt einen Laserstrahl 850, der auf die Prozessoberfläche 701 trifft und einen Schmelzabschnitt 712 der Halbleiterschicht 700 direkt erhitzt. Der Schmelzabschnitt 712 kann zumindest teilweise den vorbehandelten Abschnitt 710 einschließen. Im Schmelzabschnitt 712 erhitzt der Laserstrahl 850 den vorbehandelten Abschnitt 710 auf eine Temperatur von mindestens 1450°C, z. B. zumindest 1410°C, so dass sich das Halbleitermaterial für zumindest 100 μs und höchstens 10 ms verflüssigt.
  • In dieser Ausführungsform ist daher eine vertikale Ausdehnung oder Schmelztiefe v3 des Schmelzabschnitts 712 größer oder gleich der ersten vertikalen Ausdehnung v1 des vorbehandelten Abschnitts 710, so dass ein großer Teil der Kristallschädigung, die durch die Schädigungs- und Dotierstoffimplantationen erzeugt wurde, ausgeheilt wird.
  • Der Laserstrahl 850 kann eine Wellenlänge in einem Bereich von 150 nm bis 1100 nm, z. B. 308 nm, und eine Energiedichte von zumindest 1 Jcm–2, z. B. 4 Jcm–2, aufweisen. Anders als eine Wärmebehandlung in einem Ofen erhitzt das LTA nicht signifikant direkt Bereiche des Halbleitersubstrats 700a in einer Distanz zum vorbehandelten Abschnitt 710, zum Beispiel an einer gegenüberliegenden Seite der Halbleiterschicht 700.
  • Wo in einem unbeschädigten Kristallgitter ein Teil der durch einen Laserstrahl angewendeten Energie Kristallatome aus ihren regulären Gitterplätzen verschiebt, können die Kristallgitterleerstellen, die in dem vorbehandelten Abschnitt 710 zu der Zeit, zu der das LTA angewendet wird, schon vorhanden sind, den unmittelbaren Transfer von Dotierstoffatomen von Zwischengitterplätzen zu regulären Gitterplätzen ermöglichen. Der Transfer der Dotierstoffatome zu freien Gitterplätzen verbraucht weniger Energie als ein Ersetzen besetzter Gitterplätze durch Dotierstoffatome. Daher kann eine durch die Bestrahlung mit dem Laserstrahl 850 ausgelöste Hitzewelle implantierte Ionen in einer größeren Tiefe des vorbehandelten Abschnitts 710 als in einer Halbleiterschicht ohne Kristallgitterleerstellen und sogar über die Schmelztiefe hinaus aktivieren.
  • Wo herkömmlicherweise ein typischer Laserstrahl 850 mit 308 nm und mit einer Energiedichte von 4 Jcm–2 Dotierstoffe nur hinab bis zu einer Tiefe von 500 nm aktiviert, ermöglicht ein vorheriges Schädigen des Kristallgitters eine größere Schmelztiefe und erlaubt eine Aktivierung von Dotierstoffen durch einen Laserstrahl mit 308 nm und mit einer Energiedichte von 4 Jcm–2 hinab bis zu mindestens 500 nm, zum Beispiel mindestens 750 nm.
  • 1D zeigt eine vertikale Verteilung 903 aktivierter Dotierstoffe. Die Dotierstoffe sind nur im Schmelzabschnitt 712 zwischen der Prozessoberfläche 701 und der Schmelztiefe v3 aktiviert. Implantierte Dotierstoffe außerhalb des Schmelzabschnitts 712, wie durch die schraffierte Fläche angegeben ist, bleiben vorwiegend an ihren Zwischengitterplätzen, wo sie elektrisch inaktiv sind und keine Elektronen oder Löcher liefern.
  • Vom Halbleitersubstrat 700a werden durch z. B. Sägen oder Laser-Zerteilen Halbleiterdies für Leistungs-Halbleiterdioden, Leistungs-IGFETs und die IGBTs erhalten.
  • Das LTA kann in einem gewissen Maß das Implantationsprofil zwischen der Spitze 811 am Ende der Reichweite und der Prozessoberfläche 701 verbreitern, aber in einem geringeren Maß als eine Wärmebehandlung in einem Ofen.
  • Eine abfallende Flanke der vertikalen Verteilung 903 aktiver Dotierstoffe ist vergleichsweise steil, fällt z. B. um zumindest eine, z. B. zwei Größenordnungen innerhalb von weniger als 50 nm, was signifikant steiler als gewöhnliche abfallende Flanken von Implantationsprofilen vor einer etwaigen Wärmebehandlung ist.
  • Der Effekt wird ohne jegliche Antireflexionsbeschichtung erreicht, so dass in Silizium zumindest 60% der Laserstrahlenergie eines Laserstrahls mit 308 nm reflektiert wird. Ein Erhöhen der effektiven Tiefe des Laserstrahls durch Bildung von Gitterleerstellen kann mit Ansätzen kombiniert werden, die die Eindringtiefe des LTA durch die Verwendung antireflektierender Beschichtungen vergrößern.
  • In 1E und 1F ist die Schmelztiefe v3 kleiner als die erste vertikale Ausdehnung v1 des vorbehandelten Abschnitts 710. Verglichen mit der vorherigen Ausführungsform können zu Lasten einer Kristallqualität steilere Übergänge gebildet werden.
  • Gemäß 1F nimmt die vertikale Verteilung 903 aktivierter Dotierstoffe bei oder nahe der Schmelztiefe v3 steil ab.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform werden die Dotierstoffe auch über den Schmelzabschnitt 712 hinaus, z. B. über zumindest 50% der oder über die komplette vertikale Ausdehnung v1 des vorbehandelten Abschnitts 710 aktiviert. Mit der gleichen vertikalen Verteilung 902 von Implantationsdotierstoffen und der gleichen gesamten Gitterleerstellenverteilung 904 wie in 1F kann die resultierende vertikale Verteilung 903 aktiver Dotierstoffe für 0 ≤ x ≤ v3 die gleiche wie in 1F veranschaulicht sein, folgt der vertikalen Verteilung 902 von Implantationsdotierstoffen für v3 < x ≤ v1 und nimmt um x = v1 steil ab.
  • 2A und 2B veranschaulichen den Effekt der Kristallleerstellen auf die Schmelztiefe.
  • Dotierstoffatome, z. B. Bor(B)-Atome, werden bei annähernd der gleichen Dosis bei sechs verschiedenen Beschleunigungsenergieniveaus implantiert. Die resultierende vertikale Verteilung 912 implantierter Dotierstoffe approximiert einen ”Kasten” mit einer vergleichsweise gleichmäßigen Dotierstoffkonzentration in einem dotierten Gebiet, das sich von der Prozessoberfläche bei x = 0 bis zu einer Distanz von etwa 2,5 μm erstreckt. Die vertikale Verteilung 912 implantierter Dotierstoffe ergibt auch eine Approximation der Form der vertikalen Gitterleerstellenverteilung, wobei die Gitterleerstellendichte für 0 < x < 2,5 μm um eine mittlere Gitterleerstellendichte fluktuieren bzw. schwanken kann.
  • Nur die vertikale Verteilung 913 aktiver Dotierstoffe in 2A fällt bei einer Distanz von etwa 1,0 μm zur Prozessoberfläche 701 und zeigt, dass ein LTA bei einer Wellenlänge von 308 nm und bei einer Energie von 4 Jcm–2 den vorbehandelten Abschnitt schmilzt und die implantierten Dotierstoffe hinab bis zu einer Tiefe von etwa 1,0 μm aktiviert. Die vertikale Verteilung 914 aktiver Dotierstoffe für das gleiche LTA, das auf eine Halbleiterschicht angewendet wird, deren Gitter nicht geschädigt oder nur durch Implantation der Dotierstoffe geschädigt ist, die für ihre Aktivierung vorgesehen sind, zeigt, dass ein LTA bei einer Wellenlänge von 308 nm und bei einer Energie von 4 Jcm–2 eine Halbleiterschicht, welche keine signifikante Kristallschädigung zusätzlich zu derjenigen zeigt, die durch die Implantation der aktivierten Dotierstoffe hervorgerufen wird, hinab bis zu einer Tiefe von nur 400 nm schmilzt.
  • Die vertikale Verteilung 915 aktiver Dotierstoffe in 2B zeigt, dass ein LTA bei einer Wellenlänge von 308 nm und bei einer Energie von 8 Jcm–2 die Halbleiterschicht schmilzt und die implantierten Dotierstoffe hinab bis zu einer Tiefe von 1,75 μm vollständig aktiviert und die implantierten Dotierstoffe hinab bis zu einer Tiefe von etwa 2,75 μm teilweise aktiviert.
  • Die vertikale Verteilung einer Gitterleerstellendichte NV hängt von dem Verfahren ab, das zum Erzeugen von Kristallleerstellen verwendet wird. 3A und 3B beziehen sich auf ein Verfahren, das einen Energiefilter nutzt, der in einen Implantationsstrahl eingeführt wird, um die vertikale Gitterleerstellenverteilung und die endgültige vertikale Verteilung von Implantationsdotierstoffen zu modifizieren.
  • 3A zeigt eine Energiefiltereinheit 870, die auf einem oder mehreren Materialien basiert, welche ausreichend stabile Strukturen bei einer Dicke bilden, bei der die Materialien für Teilchenstrahlen, wie sie zum Implantieren von Dotierstoffatomen oder Hilfsatomen zum Erzeugen von Kristallleerstellen verwendet werden, ausreichend durchlässig sind.
  • Beispielsweise basiert die Energiefiltereinheit 870 auf Materialien, welche stabile, dünne Substrate bilden. Die Energiefiltereinheit 870 kann hauptsächlich auf einer Schicht kristallinen Siliziums mit einer Dicke in einem Bereich von 100 nm bis 20 μm basieren, welche mit einer metallhaltigen Schicht beschichtet sein kann, um Stabilität, Unempfindlichkeit und/oder Streueigenschaften zu verbessern. Durchlässige bzw. permeable Bereiche der Energiefiltereinheit 870 können die Energie durchgehender Teilchen dämpfen.
  • Die Energiefiltereinheit 870 kann ein dünnes Substrat, eine Membran oder eine Folie mit einer Belichtungsfläche 871 sein, die planar sein kann. Im Gegensatz zur Belichtungsfläche 871 kann eine strukturierte Oberfläche 872 Vertiefungen und Mesastrukturen enthalten, wobei eine mittlere Ebene der Vertiefungen und Mesastrukturen zur Belichtungsoberfläche 871 parallel ist. Die strukturierte Oberfläche 872 kann durch Ätzen, Schleifen, Sägen oder durch Prozesse, die ein Template bzw. eine Schablone oder einen Abguss nutzen, z. B. durch Gießen, durch Pressformen oder durch Prägen, strukturiert werden.
  • Die strukturierte Oberfläche 872 enthält Kerben 875, die sich in die Energiefiltereinheit 870 erstrecken, sowie Vorsprünge bzw. Erhebungen 876 zwischen benachbarten Kerben 875. Die Kerben 875 können die gleichen vertikalen und horizontalen Ausdehnungen oder verschiedene vertikale und/oder horizontale Ausdehnungen aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform können die Kerben 875 eine vertikale Ausdehnung in einem Bereich von 100 nm bis 10 μm, zum Beispiel in einem Bereich von 0,2 μm bis 8 μm, aufweisen.
  • Vertikale Querschnitte der Kerben 875 und der Erhebungen 876 können Rechtecke bzw. Vierecke mit oder ohne gerundete oder angeschrägte Ränder bzw. Ecken, Dreiecke mit oder ohne abgeflachter Oberseite oder Säulen mit gerundeten oder halbkreisförmigen Oberseiten sein.
  • Ein Ionenstrahl 880, der nicht dotierende Hilfsatome oder Dotierstoffatome enthält, oder zumindest zwei verschiedene Ionenstrahlen, wobei einer von ihnen nicht dotierende Hilfsatome enthalten und der andere Dotierstoffatome enthält, passieren die Energiefiltereinheit 870 und treffen auf die Prozessoberfläche 701 der Halbleiterschicht 700. Die veranschaulichte Ausführungsform bezieht sich auf eine Ausführungsform mit einem ersten Ionenstrahl 880, der Dotierstoffatome enthält, und einem zweiten Ionenstrahl, der eine ausreichende Anzahl von Gitterleerstellen in einem vorbehandelten Abschnitt 710 mit einer vertikalen Ausdehnung v1 erzeugt, wobei der erste Ionenstrahl, der zweite Ionenstrahl oder beide die Energiefiltereinheit 870 passieren können. Beispielsweise wird die Energiefiltereinheit 870 genutzt, um eine abgestufte Feldstoppschicht mit einem sanften Dotierstoffprofil zu bilden.
  • Wie in 3B gezeigt ist, modifiziert die Energiefiltereinheit 870 von 3A die Verteilung der Dotierstoffe entlang der vertikalen Richtung senkrecht zur Prozessoberfläche 701 derart, dass über eine bestimmte vertikale Reichweite, welche eine Funktion der vertikalen Ausdehnung der Kerben 875 ist, die vertikale Verteilung 922 der Implantationsdotierstoffe für 0 < x < v1 annähernd gleichmäßig ist. Die vertikale Gitterleerstellenverteilung 921 kann für 0 < x < v1 ebenfalls vergleichsweise gleichmäßig sein oder zumindest oberhalb eines Schwellenwertes liegen.
  • 3B zeigt ferner die vertikale Verteilung 923 aktiver Dotierstoffe nach einem LTA, das in einem Schmelzabschnitt mit einer vertikalen Ausdehnung v3 effektiv ist, die kleiner, gleich oder größer als die vertikale Ausdehnung v1 des vorbehandelten Abschnitts ist.
  • 4A bis 4D fassen verschiedene Leerstellenverteilungen NV(X) zusammen, die durch eine oder mehrere Implantationen erhalten werden, welche dotierende Implantationen oder nicht dotierende Schädigungsimplantationen unter Verwendung eines Hilfsstoffs sein können, wobei x die Distanz zur Prozessoberfläche 701 ist.
  • In 4A ergibt sich eine vertikale Gitterleerstellenverteilung 931 aus einer einzigen Schädigungsimplantation mit einer Beschleunigungsenergie, die eine Spitze am Ende der Reichweite für den Hilfsstoff bei x = paux jenseits der, gleich der oder kleiner als die erwartete Schmelztiefe zur Folge hat. Um die Spitze am Ende der Reichweite herum kann die Verteilung von Gitterleerstellen eine Gaußsche Verteilung approximieren. In dem von den implantierten Atomen durchquerten Bereich kann die vertikale Gitterleerstellenverteilung 931 annähernd gleichmäßig sein oder kann von einer minimalen Leerstellendichte NV0 bei oder nahe der Prozessoberfläche 701 aus geringfügig ansteigen.
  • In 4B werden zwei Schädigungsimplantationen mit einer ersten Spitze am Ende einer Reichweite bei x = paux1 und einer zweiten Spitze am Ende einer Reichweite bei x = paux2, die näher zur Prozessoberfläche als die Zielschmelztiefe liegen, verwendet, um die Kristallleerstellendichte NV(x) in dem von den implantierten Ionen durchquerten Bereich zu erhöhen. Die vertikale Gitterleerstellenverteilung 941, welche aus den beiden Implantationen resultiert, kann eine nahezu gleichmäßige Verteilung von Kristallgitterleerstellen bis zu einer Distanz über die erwartete Schmelztiefe hinaus oder nahe dieser approximieren.
  • Die vertikale Gitterleerstellenverteilung 951 in 4C kann sich aus einem Implantieren eines Hilfsstoffs oder von Dotierstoffatomen unter Verwendung eines Energiefilters ergeben, der die Energie des implantierten Hilfsstoffs oder der Dotierstoffatome allmählich ändert, so dass die Spitze am Ende der Reichweite der implantierten Ionen über eine Tiefe gespreizt ist, die z. B. durch vertikale Abmessungen von Kerben und Erhebungen des Energiefilters definiert ist. Dementsprechend zeigt auch die vertikale Gitterleerstellenverteilung 951 keine signifikante Spitze oder nur eine flache Spitze. Der Energiefilter kann dafür ausgelegt sein, eine annähernd gleichmäßige Gitterleerstellenverteilung der Eindringtiefe der implantierten Ionen zwischen einer ersten Distanz x01 und einer zweiten Distanz x02 zur Prozessoberfläche 701 zu liefern, wobei x01 0 sein kann. Der Energiefilter kann einen vertikalen Verteilungsgradienten der Kristallleerstellen derart kompensieren, dass eine vergleichsweise gleichmäßige Verteilung der Gitterleerstellen entlang der vertikalen Richtung über einen großen Bereich der erwarteten Schmelztiefe erzielt werden kann.
  • In 4D ergibt sich die gesamte Gitterleerstellenverteilung 961 aus zwei Dotierstoffimplantationen, wobei zumindest eine der Dotierstoffimplantationen eine Spitze am Ende der Reichweite bei einer zweiten Spitzendistanz p2 jenseits der Schmelztiefe v3 aufweist, so dass die Dichte von Kristallgitterleerstellen von den aktivierten Dotierstoffen entkoppelt werden kann.
  • In jeder der diskutierten Alternativen kann eine zur Bildung von Gitterleerstellen beitragende beliebige Implantation derart maskiert werden, dass sich die vertikalen Dotierstoffverteilungen zwischen zumindest zwei verschiedenen Profilen mit verschiedenen Eindringtiefen lokal ändern können. Der Ansatz kann für eine laterale Variation rückseitiger Emittereigenschaften genutzt werden, z. B. im Rahmen eines LEBE-(lokal enhanced backside emitter, lokal verstärkter rückseitiger Emitter)Konzepts oder eines HDR-(high dynamic robustness, hochdynamische Robustheit)Konzepts.
  • 5A bis 5C kombinieren eine annähernd kastenförmige Gitterleerstellenverteilung 971 mit verschiedenen Implantationsenergien für Dotierstoffe, wobei die Dotierstoffatome zum Beispiel Bor(B)-, Phosphor(P)-, Arsen(As)-, Schwefel(S)- oder Selen(Se)-Atome sein können.
  • In 5A werden die Dotierstoffe mit einer Spitze am Ende der Reichweite bei einer Spitzendistanz p1 nahe der Prozessoberfläche implantiert. Die Dichte 972 der implantierten Dotierstoffe weist eine Spitze am Ende der Reichweite innerhalb des vorbehandelten Abschnitts 710 nahe der Prozessoberfläche bei x = 0 auf. Durch Anwenden eines LTA bei einer Wellenlänge von 308 nm und einer Energiedichte von 4 Jcm–2 ermöglichen die zuvor gebildeten Kristallleerstellen, dass die durch den Laserstrahl erzeugte Hitzewelle bis zu einer Schmelztiefe v3 bezüglich der Prozessoberfläche wirksam ist. Der Laserstrahl schmilzt einen Schmelzabschnitt zwischen der Prozessoberfläche bei x = 0 und der Schmelztiefe v3. Während der vergleichsweise kurzen Schmelzzeit werden die implantierten Dotierstoffe in reguläre Gitterstellen eingepasst und können in einem gewissen Maß in der vertikalen Richtung diffundieren. Die vertikale Verteilung 973 aktivierter Dotierstoffe nimmt bei x = v3 steil ab. Dotierstoffe jenseits der Schmelztiefe v3 bleiben elektrisch inaktiv.
  • 5B bezieht sich auf eine Implantation von Dotierstoffen mit einer Spitze am Ende der Reichweite ungefähr in der Mitte des vorbehandelten Abschnitts 710. Verglichen mit der Verteilung 974 implantierter Dotierstoffe kann die Verteilung 975 aktivierter Dotierstoffe flacher sein und nimmt bei der Schmelztiefe v3 abrupt ab. Die schraffierte Fläche gibt den Bereich bzw. Teil von Dotierstoffen an, die elektrisch inaktiv bleiben.
  • In 5C weist die Verteilung 976 implantierter Dotierstoffe eine Spitze am Ende der Reichweite mit einer Spitzendistanz pl nahe der Schmelztiefe v3 auf. Die resultierende Verteilung 977 aktivierter Dotierstoffe weist einen scharfen Abfall von nahe dem maximalen Wert aus auf.
  • Das Vorhandensein der zuvor gebildeten Kristallgitterleerstellen erlaubt die Aktivierung von Dotierstoffen hinab bis zu einer Schmelztiefe v3, welche größer ist als eine Schmelztiefe für den gleichen Prozess in dem Fall, in dem der Kristall zusätzlich zu den durch Implantieren der Zieldotierstoffe erzeugten Gitterleerstellen keine Gitterleerstellen oder nur eine vergleichsweise geringe Anzahl von Gitterleerstellen enthält.
  • Das oben beschriebene Verfahren kann genutzt werden, um steile Konzentrationsübergänge in einer Distanz größer als 500 nm, z. B. bis zu 1,5 μm, zu einer Die-Oberfläche an einer Vorderseite oder auf der Rückseite eines Halbleiterdie zu bilden, um scharfe unipolare Übergänge oder scharfe pn-Übergänge zu schaffen.
  • 6A und 6B beziehen sich auf eine Halbleitervorrichtung 500, die einen Halbleiterbereich 100 eines kristallinen Halbleitermaterials wie etwa Silizium (Si), Germanium (Ge), Siliziumgermanium (SiGe), Siliziumcarbid (SiC) oder irgendeinen AIIIBV-Halbleiter umfasst. Der Halbleiterbereich 100 hat eine planare Die-Oberfläche 105, welche an einer Vorderseite oder auf der Rückseite ist. Das oben beschriebene Verfahren kann zur Ausbildung dotierter Gebiete nahe der Vorderseite, nahe der Rückseite oder sowohl dotierter Gebiete an der Vorderseite als auch dotierter Gebiete an der Rückseite angewendet werden. Die dotierten Gebiete können über die komplette Die-Oberfläche 105 ausgebildete Deckschichten sein. Gemäß anderen Ausführungsformen werden die dotierten Gebiete nur lokal in Bereichen der Die-Oberfläche 105 gebildet.
  • In 6A enthält der Halbleiterbereich 100 eine dotierte Schicht 180, die direkt an die Die-Oberfläche 105 grenzt. Die dotierte Schicht 180 bildet einen Übergang j, welcher ein pn-Übergang oder ein unipolarer Übergang sein kann, mit einer benachbarten Schicht 190.
  • Eine Distanz zwischen dem Übergang j und der Die-Oberfläche 105 kann zumindest 500 nm, zum Beispiel mindestens 600 nm oder mindestens 800 nm, betragen. Gemäß einer Ausführungsform hat der Übergang j eine Übergangstiefe a0 von zumindest 1 μ m zur Die-Oberfläche 105.
  • Im Fall eines pn-Übergangs wird die Übergangstiefe a0 bei einer Distanz zur Die-Oberfläche 105 definiert, wo die beiden komplementären Dotierstoffarten einander kompensieren. Für einen unipolaren Übergang ist die Übergangstiefe a0 definiert durch einen Mittelwert zwischen den mittleren Dotierstoffkonzentrationen in den Abschnitten der dotierten Schicht 180 und der direkt an den Übergang j grenzenden benachbarten Schicht 190.
  • 6B zeigt, dass bei der Übergangstiefe a0 eine Netto-Dotierstoffkonzentration NDA(x) aktivierter Dotierstoffe um zumindest zwei Größenordnungen je 50 nm fällt. 6C und 6D beziehen sich auf eine Halbleitervorrichtung 500 mit einer ersten dotierten Schicht 181, die direkt an die Die-Oberfläche 105 grenzt, und einer zweiten, komplementär dotierten Schicht 182, die einen ersten Übergang j1 mit der ersten dotierten Schicht 181 und einen zweiten Übergang j2 mit einer benachbarten Schicht 190 bildet. Keiner, einer des ersten und des zweiten Übergangs j1, j2 oder beide können ein pn-Übergang sein. Sowohl der erste als auch der zweite Übergang j1, j2 sind mit einer Änderung von zumindest einer Größenordnung je 50 nm steil.
  • Die ersten und zweiten Übergänge j1, j2 können in einem Zweistufenprozess sukzessiv gebildet werden. In einer ersten Stufe wird eine dazwischenliegende dotierte Schicht gebildet, indem Gitterleerstellen erzeugt werden, Dotierstoffe implantiert werden und ein erstes LTA mit einer Schmelztiefe entsprechend der zweiten Übergangstiefe a2 durchgeführt wird.
  • In einer zweiten Stufe werden in einem Bereich der Zwischenschicht, der an die Die-Oberfläche 105 grenzt, Gitterleerstellen erzeugt, werden Dotierstoffe implantiert und ein zweites LTA schmilzt den Halbleiter hinab bis zur ersten Übergangstiefe a1, um die erste dotierte Schicht 181 zu bilden, wobei ein verbleibender Abschnitt der Zwischenschicht die zweite dotierte Schicht 182 bildet.
  • 6D zeigt die resultierenden vertikalen Verteilungen 983, 984 aktivierter Dotierstoffe, die sich aus den ersten und zweiten Dotierstoffimplantationen ergeben. Die vertikalen Verteilungen 983, 984 aktivierter Dotierstoffe zeigen steile Kanten an beiden Übergangen j1, j2. Die Implantation der Dotierstoffe für die erste dotierte Schicht 181 beeinflusst kaum die Verteilung 983 aktivierter Dotierstoffe der ersten Dotierstoffe in der zweiten dotierten Schicht 182.
  • Das oben beschriebene Verfahren kann auf dotierte Gebiete oder dotierte Schichten an einer Vorderseite oder auf der Rückseite eines Halbleiterdie angewendet werden. Die folgenden Ausführungsformen beziehen sich auf auf der Rückseite der Halbleiterdies ausgebildete dotierte Schichten.
  • 7A und 7B beziehen sich auf eine Halbleiterdiode 501. Ein Halbleiterbereich 100 aus z. B. kristallinem Silizium enthält ein Anodengebiet 120, das direkt an eine erste Oberfläche 101 des Halbleiterbereichs 100 grenzt, und eine hoch dotierte Kathodenstruktur 138, die direkt an eine zweite Oberfläche 102 grenzt, die der ersten Oberfläche 101 gegenüberliegt. Eine Metall-Anodenelektrode 311 kann direkt an das Anodengebiet 120 grenzen, das einen horizontalen pn-Übergang pn0 mit einer rückseitigen Struktur 130 bildet, die eine schwach dotierte Driftzone 131 mit einer Dotierstoffkonzentration ND0 enthält. Eine Feldstoppschicht 135 kann zwischen der schwach dotierten Driftzone 131 und der hoch dotierten Kathodenstruktur 138 angeordnet sein und bildet einen ersten Übergang j1 bei einer ersten Übergangstiefe a1 mit der Kathodenstruktur 138 und einen zweiten Übergang j2 bei einer zweiten Übergangstiefe a2 mit der Driftzone 131. Eine mittlere Dotierstoffkonzentration ND∅ in der Feldstoppschicht 135 kann zwischen 1E14 cm–3 und 1E16 cm–3 liegen, wobei die Dotierstoffkonzentration annähernd gleichmäßig sein kann. Zum Beispiel kann die Feldstoppschicht 135 durch einen eine Energiefiltereinheit passierenden Implantationsstrahl gebildet werden.
  • Die erste Übergangstiefe a1 kann in einem Bereich von mehreren 10 nm bis etwa 800 nm liegen. Die zweite Übergangstiefe a2 kann in einem Bereich von 100 nm bis 3,0 μm, zum Beispiel in einem Bereich von 500 nm bis 1,5 μm, liegen.
  • Wie in 7B gezeigt ist, kann eine vertikale Donatorenkonzentration 985 zwischen den beiden Übergangstiefen a1 > x > a2 kastenförmig sein, wobei innerhalb der Feldstoppschicht 135 die Donatorenkonzentration ND von der mittleren Donatorenkonzentration ND∅ um eine Abweichung NDV von nicht mehr als 50 der mittleren Donatorenkonzentration ND∅ abweicht.
  • Für 0 < x < a1 kann die vertikale Donatorenverteilung 985 annähernd gleichmäßig sein, z. B. falls die Kathodenstruktur 138 aus einem Abdünnen eines hoch dotierten Basissubstrats resultiert. Gemäß anderen Ausführungsformen kann der Bereich der vertikalen Donatorenverteilung 985, 986 in der Kathodenstruktur 138 Gaußsch sein oder kann sich als eine Überlagerung mehrerer Gaußscher Verteilungen ergeben. Gemäß anderen Ausführungsformen kann die vertikale Donatorenverteilung 985, 986 aus einem beliebigen der oben beschriebenen Verfahren resultieren.
  • Gemäß der vertikalen Donatorenverteilung 986 werden sowohl die Kathodenstruktur 138 als auch die Feldstoppschicht 135 durch sechs Implantationen bei verschiedenen Beschleunigungsenergien gebildet, wobei die drei, der zweiten Oberfläche 102 nächstgelegenen Implantationen eine höhere Dosis als die drei entfernteren Implantationen aufweisen. Mit dem annähernd kastenförmigen Dotierstoffprofil der Feldstoppschicht 135 kann für eine gegebene Menge elektrisch aktiver Dotierstoffe, um eine Expansion einer Verarmungszone in Richtung der Metall-Kathodenelektrode 321 durch die hoch dotierte Kathodenstruktur 138 zu blockieren, eine vertikale Ausdehnung v4 der Feldstoppschicht 135 kürzer vorgesehen werden. Je dünner die Feldstoppschicht 135 ist, desto geringer sind Schaltverluste, so dass die kastenförmigen vertikalen Verteilungen 985, 986 eine Reduzierung von Schaltverlusten zur Folge haben. Verglichen mit anderen Verfahren zum Ausbilden der Feldstoppschicht 135 ermöglicht das Verfahren wie oben beschrieben eine größere Distanz der Feldstoppschicht 135 zur zweiten Oberfläche 102, so dass die Kathodenstruktur 138 dicker und weniger anfällig für nachteilige Effekte ist, die durch z. B. kosmische Strahlung induziert werden.
  • 8A und 8B beziehen sich auf einen IGBT 502 mit einer Feldstoppschicht 135 zwischen einer schwach dotierten Driftzone 131 und einer stärker dotierten Kollektorstruktur 139, die einen ohmschen Kontakt mit einer Metall-Kollektorelektrode 322 entlang der zweiten Oberfläche 102 bildet. Die Driftzone 131 bildet erste pn-Übergänge pn0 mit Bodygebieten 125 von Transistorzellen TC, die entlang der ersten Oberfläche 101 ausgebildet sind. Die Transistorzellen TC können IGFET-(Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate)Zellen des Verstärkungstyps sein, deren Gateelektroden mit einem Gateanschluss G elektrisch verbunden sind und deren Sourcezonen mit einem Emitteranschluss E elektrisch verbunden sind.
  • In 8B kann eine vertikale Donatorenverteilung 987 in dem Gebiet der Feldstoppschicht 135 kastenförmig sein. Eine erste Übergangstiefe a1 eines ersten pn-Übergangs pn1 zwischen der Kollektorstruktur 139 und der Feldstoppschicht 135 bezüglich der zweiten Oberfläche 102 kann in einem Bereich von 10 nm bis 800 nm liegen. Eine zweite Übergangstiefe a2 des unipolaren Übergangs j2 zwischen einer Feldstoppschicht 135 und der Driftzone 131 bezüglich der zweiten Oberfläche 102 kann in einem Bereich von 500 nm bis 5 μm liegen. Bei dem unipolaren Übergang j2 kann sich die Konzentration aktivierter Dotierstoffe um zumindest zwei Größenordnungen je 50 nm ändern.
  • Ein vertikale Akzeptorenverteilung 988 in der Kollektorstruktur 139 kann kastenförmig oder Gauß-förmig wie veranschaulicht sein. Gemäß anderen Ausführungsformen kann sich die vertikale Akzeptorenverteilung 988 aus einer Überlagerung mehrerer Gaußscher Verteilungen ergeben, die aus einer Diffusion in einer Schmelze resultieren, falls die Implantationen für die Kollektorstruktur 139 und die Feldstoppschicht 135 in dem gleichen LTA aktiviert werden. Die vertikale Akzeptorenverteilung 988 kann eine steile abfallende Flanke bei der ersten Übergangstiefe a1 im Fall von zwei getrennten LTAs für die Feldstoppschicht 135 und die Kollektorstruktur 139 aufweisen oder kann für 0 > x > a1 gleichmäßig sein, falls die Kollektorstruktur 139 aus einem hoch dotierten Basissubstrat resultiert, welches vor einer Implantation der Donatoren zur Ausbildung der Feldstoppschicht 135 abgedünnt wird.
  • Eine Verschiebung des Bereichs, in dem steile Übergänge gebildet werden können, zu einer tieferen Übergangstiefe liefert mehr Freiheitsgrade zum Strukturieren dotierter Gebiete in einem Abschnitt des Halbleiterbereichs 100 nahe der Rückseite.
  • 9A und 9B beziehen sich auf eine Halbleiterdiode 501, die ein CIBH(kontrollierte Injektion rückseitiger Löcher)-Konzept ausnutzt. Zu diesem Zweck enthält die Halbleiterdiode 501 gegendotierte Gebiete 136, z. B. p-Inseln, p-Streifen oder ein p-Gitter in der Feldstoppschicht 135 oder zwischen der Feldstoppschicht 135 und der Kathodenstruktur 138 angeordnet, worin die p-Inseln, p-Streifen oder ein p-Gitter einen Teil einer CIBH(kontrollierte Injektion rückseitiger Löcher)-Struktur bilden können oder kann. Während einer Umkehr-Erholung injizieren die gegendotierten Gebiete 136 Löcher in die Driftzone 138 und vermeiden die Entwicklung einer hohen elektrischen Feldspitze entlang der Kathodenstruktur 138. Die injizierten Löcher halten das Ladungsträgerplasma in einem Gebiet nahe der Kathodenstruktur 138 hoch, verlangsamen die Entfernung des Plasmas aus der Driftzone 131 und unterstützen auf diese Weise eine sanfte Umkehr-Erholung.
  • In der Halbleiterdiode 501 der 9A und 9B kann die Feldstoppschicht 135 wie oben beschrieben gebildet werden. Vor einem LTA oder bei separaten LTAs nach der Ausbildung der Feldstoppschicht 135 können die gegendotierten Gebiete 136 und/oder die Kathodenstrukturen 138 gebildet werden, indem ein LTA mit einer vorhergehenden Ausbildung vom Gitterleerstellen genutzt wird.
  • 9B zeigt eine kastenförmige vertikale Akzeptorenverteilung 990 für die gegendotierten Gebiete 136 zwischen der ersten Übergangstiefe a1 und einer dritten Übergangstiefe a3 sowie eine kastenförmige vertikale Donatorenverteilung 989 für die Feldstoppschicht 135 zumindest zwischen der dritten Übergangstiefe a3 und der zweiten Übergangstiefe a2.
  • 10A und 10B dehnen das CIBH-Konzept auf einen IGBT aus, wobei die gegendotierten Gebiete 136 innerhalb der Feldstoppschicht 135 mit einer dritten und einer vierten Übergangstiefe a3, a4 bezüglich der zweiten Oberfläche 102 gebildet sind.
  • 10B zeigt eine vertikale Akzeptorenverteilung 992, die einen kastenförmigen Bereich für die gegendotierten Gebiete 136 zwischen den dritten und vierten Übergangstiefen a3, a4 und einen Gaußschen Bereich für die Kollektorstruktur 139 enthält, sowie eine kastenförmige vertikale Donatorenverteilung 991 für die Feldstoppschicht 135 zumindest zwischen der ersten Übergangstiefe a1 und der zweiten Übergangstiefe a2.
  • 11A und 11B beziehen sich auf eine Halbleiterdiode 501 mit einer vertikalen Ausdehnung der Kathodenstruktur 138 von zumindest 500 nm, zum Beispiel mindestens 600 nm, wobei die Kathodenstruktur 138 gebildet wird, indem eines der Verfahren wie oben beschrieben verwendet wird. Die Halbleiterdiode 501 weist einen Halbleiterbereich 100 mit einer Dicke th1 zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche 101, 102 von höchstens 100 μm auf. Eine mittlere Dotierstoffkonzentration in der Driftzone 131 beträgt mindestens 1E13 cm–3 und kann höchstens 1E14 cm–3 betragen. Die Driftzone 131 kann durch epitaktisches Wachstum auf einem hoch dotierten Basissubstrat gebildet werden, welches später entfernt wird. Nach Entfernung des hoch dotierten Basissubstrats wird die hoch dotierte Kathodenstruktur 138 mittels einer Implantation durch die zweite Oberfläche 102 gebildet. Durch Anwenden eines der Verfahren wie oben beschrieben kann eine vertikale Ausdehnung a1 der hoch dotierten implantierten Kathodenstruktur 138 größer als 500 nm, zum Beispiel größer als 750 nm, sein. Dickere Kathodenstrukturen 138 sind weniger anfällig für Defekte, die durch z. B. kosmische Strahlung hervorgerufen werden.
  • Die vertikale Donatorenverteilung 993 in 11B zeigt einen vergleichsweise steilen Übergang bei einer vergleichsweise tiefen Übergangstiefe a1.
  • 12A und 12B treffen auf äquivalente Betrachtungen über eine implantierte Feldstoppschicht 135 eines IGBT 502 zu.
  • Die Halbleiterdiode von 13A enthält eine Ladungsträger-Kompensationszone 137, die zwischen der Driftzone 131 und der Kathodenstruktur 138 angeordnet ist, als ein weiteres Beispiel für eine spezielle Formgebung von Dotierungsgradienten nahe der zweiten Oberfläche 102.
  • Eine Dotierstoffkonzentration in der Ladungsträger-Kompensationszone 137 ist höher als in einer typischen Feldstoppschicht. Wenn z. B. kosmische Strahlung durch Stoßionisation einen lokalen Lawinendurchbruch auslöst, der die Driftzone 131 mit Ladungsträgern lokal flutet, und Elektronen sich in Richtung der Kathodenelektrode 321 bewegen, kompensieren die ionisierten Donatorenatome in der Ladungsträger-Kompensationszone die Elektronen und dämpfen ein lokales elektrisches Feld, so dass keine weitere Bildung von Ladungsträgern an der Rückseite ausgelöst werden kann. Eine minimale Dotierstoffkonzentration in der Ladungsträger-Kompensationszone 137 liegt zwischen 2E16 cm–3 und 1E17 cm–3 und eine maximale Dotierstoffkonzentration in einem Bereich von 1E18 bis 5E18 cm–3.
  • Gemäß 13B beträgt ein Gradient ΔND/Δx einer vertikalen Donatorenverteilung 995 in Richtung der zweiten Oberfläche 102 höchstens 2E21 cm–4 innerhalb der Ladungsträger-Kompensationszone 137. Die Ladungsträger-Kompensationszone 137 kann in einem IGBT mit einer p-dotierten Kollektorstruktur anstelle der n-dotierten Kathodenstruktur 138 implementiert sein.
  • Obwohl spezifische Ausführungsformen hier veranschaulicht und beschrieben sind, ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Gestaltungen für die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen herangezogen werden kann, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese Anmeldung soll daher jegliche Anpassungen oder Veränderungen der hier diskutierten spezifischen Ausführungsformen abdecken. Daher ist beabsichtigt, dass diese Erfindung lediglich durch die Patentansprüche und deren Äquivalente begrenzt ist.

Claims (26)

  1. Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen, wobei das Verfahren umfasst: Erzeugen von Kristallgitterleerstellen in einem vorbehandelten Abschnitt (710) einer Halbleiterschicht (700), der direkt an eine Prozessoberfläche (701) grenzt; Implantieren von Dotierstoffen zumindest in den vorbehandelten Abschnitt (710); und Erhitzen eines Schmelzabschnitts (712) der Halbleiterschicht (700) durch Bestrahlen der Prozessoberfläche (701) mit einem Laserstrahl (850), der die implantierten Dotierstoffe zumindest in dem Schmelzabschnitt (712) aktiviert.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die implantierten Dotierstoffe mit einer Spitze (811) am Ende der Reichweite innerhalb des vorbehandelten Abschnitts (710) implantiert werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die implantierten Dotierstoffe mit einer Spitze (811) am Ende der Reichweite außerhalb des vorbehandelten Abschnitts (710) implantiert werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kristallgitterleerstellen erzeugt werden, indem Verunreinigungen durch die Prozessoberfläche (701) in die Halbleiterschicht (700) implantiert werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Verunreinigungen weitere Dotierstoffe sind.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 und 5, wobei ein Implantieren der Verunreinigungen ein Implantieren nicht dotierender Hilfsstoffe umfasst.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei ein Implantieren der Verunreinigungen zumindest zwei Implantationen bei verschiedenen Beschleunigungsenergien umfasst.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die implantierten Verunreinigungen Ionen umfassen, die aus einer Gruppe ausgewählt werden, die Germanium-, Silizium-, Argon-, Neon-, Xenon-, Krypton-, Helium- und Wasserstoffionen umfasst.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die implantierten Verunreinigungen Ionen umfassen, die aus einer Gruppe ausgewählt werden, die Bor, Phosphor, Arsen, Selen und Schwefel umfasst.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die implantierten Verunreinigungen eine Energiefiltereinheit (870) passieren, bevor sie die Halbleiterschicht (700) erreichen.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Energiefiltereinheit (870) verwendet wird, um eine abgestufte Feldstoppschicht (135) zu bilden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kristallgitterleerstellen erzeugt werden, indem ein vorgespanntes Plasma verwendet wird, oder durch Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Schmelzabschnitt (712) eine vertikale Ausdehnung (v3) aufweist, die größer oder gleich einer vertikalen Ausdehnung (v1) des vorbehandelten Abschnitts (710) ist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Schmelzabschnitt (712) eine vertikale Ausdehnung (v3) aufweist, die kleiner als eine vertikale Ausdehnung (v1) des vorbehandelten Abschnitts (710) ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei ein Erhitzen des Schmelzabschnitts (712) der Halbleiterschicht (700) durch Bestrahlen der Prozessoberfläche (701) mit einem Laserstrahl (850) die implantierten Dotierstoffe auch in einem Bereich des vorbehandelten Abschnitts (710) jenseits des Schmelzabschnitts (712) aktiviert.
  16. Verfahren nach Anspruch 14, wobei ein Erhitzen des Schmelzabschnitts (712) der Halbleiterschicht (700) durch Bestrahlen der Prozessoberfläche (701) mit einem Laserstrahl (850) die implantierten Dotierstoffe in dem kompletten vorbehandelten Abschnitt (710) aktiviert.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei eine Wellenlänge des Laserstrahls (850) in einem Bereich von 150 nm bis 1100 nm liegt.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Energiedichte des Laserstrahls (850) zumindest 1 Jcm–2 beträgt.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die vertikale Ausdehnung (v3) des Schmelzabschnitts (712) zumindest 0,5 μm beträgt.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei der vorbehandelte Abschnitt (710) nicht amorphisiert ist.
  21. Halbleiterdiode, umfassend: eine rückseitige Struktur (130), die einen pn-Übergang (pn0) mit einem Anodengebiet (120) bildet; eine schwach dotierte Driftzone (131) in der rückseitigen Struktur (130); eine hoch dotierte Kathodenstruktur (138), die direkt an eine Metall-Kathodenelektrode (321) grenzt; und eine Feldstoppschicht (135), die einen ersten Übergang (j1) mit der Kathodenstruktur (138) und einen zweiten Übergang (j2) mit der Driftzone (131) bildet, wobei eine zweite Übergangstiefe (a2) des zweiten Übergangs (j2) bezüglich einer Grenzfläche zwischen der Metall-Kathodenelektrode (321) und der Kathodenstruktur größer als 500 nm ist und sich bei dem zweiten Übergang (j2) eine Dotierstoffdichte um zumindest eine Größenordnung je 50 nm ändert.
  22. Halbleiterdiode nach Anspruch 21, wobei beim ersten Übergang (j1) sich eine Dotierstoffdichte um zumindest zwei Größenordnungen je 50 nm ändert.
  23. Halbleiterdiode nach einem der Ansprüche 21 oder 22, ferner umfassend: gegendotierte Gebiete (136), die dritte Übergänge (j3) mit der Feldstoppschicht (135) bilden, wobei eine dritte Übergangstiefe (a3) der dritten Übergänge (j3) bezüglich der Metall-Kathodenelektrode (321) größer als 500 nm ist und bei den dritten Übergängen (j3) sich eine Dotierstoffdichte um zumindest eine Größenordnung je 10 nm ändert.
  24. Bipolartransistor mit isoliertem Gate, umfassend: eine rückseitige Struktur (130), die pn-Übergänge (pn0) mit Bodygebieten (125) von Transistorzellen (TC) bildet, die an einer Vorderseite ausgebildet sind: eine schwach dotierte Driftzone (131) in der rückseitigen Struktur (130); eine dotierte Kollektorstruktur (139), die direkt an eine Metall-Kollektorelektrode (322) grenzt; und eine Feldstoppschicht (135), die einen ersten Übergang (j1) mit der Kollektorstruktur (139) und einen zweiten Übergang (j2) mit der Driftzone (131) bildet, wobei eine zweite Übergangstiefe (a2) des zweiten Übergangs (j2) bezüglich einer Grenzfläche zwischen der Metall-Kollektorelektrode (322) und der Kollektorstruktur (139) größer als 500 nm ist und bei dem zweiten Übergang (j2) sich eine Dotierstoffdichte um zumindest eine Größenordnung je 50 nm ändert.
  25. Bipolartransistor mit isoliertem Gate nach Anspruch 24, wobei beim ersten Übergang (j1) sich eine Dotierstoffdichte um zumindest zwei Größenordnungen je 50 nm ändert.
  26. Bipolartransistor mit isoliertem Gate nach einem der Ansprüche 24 oder 25, ferner umfassend: gegendotierte Gebiete (136), die dritte Übergänge (j3) mit der Feldstoppschicht (135) bilden, wobei eine dritte Übergangstiefe (a3) der dritten Übergänge (j3) bezüglich der Metall-Kollektorelektrode (322) größer als 500 nm ist und bei den dritten Übergängen (j3) sich eine Dotierstoffdichte um zumindest zwei Größenordnungen je 50 nm ändert.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021125290A1 (de) 2021-09-29 2023-03-30 Infineon Technologies Ag Verfahren zum herstellen einer ein vergrabenes schädigungsgebiet enthaltenden halbleitervorrichtung

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106298512B (zh) * 2016-09-22 2024-05-14 全球能源互联网研究院 一种快恢复二极管及其制备方法
DE112019001741T5 (de) 2018-11-16 2020-12-17 Fuji Electric Co., Ltd. Halbleitervorrichtung und herstellungsverfahren
WO2021185696A1 (en) 2020-03-17 2021-09-23 Abb Power Grids Switzerland Ag Semiconductor device with gradual injection of charge carriers for softer reverse recovery

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150130013A1 (en) * 2013-11-14 2015-05-14 Infineon Technologies Ag Semiconductor Device and Method for Forming a Semiconductor Device
US20150162418A1 (en) * 2013-12-10 2015-06-11 Infineon Technologies Ag Method for forming a semiconductor device
US20160049474A1 (en) * 2014-08-14 2016-02-18 Infineon Technologies Ag Adjusting the Charge Carrier Lifetime in a Bipolar Semiconductor Device

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6074937A (en) * 1997-12-18 2000-06-13 Advanced Micro Devices, Inc. End-of-range damage suppression for ultra-shallow junction formation
US6982212B2 (en) * 2001-11-30 2006-01-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method of manufacturing a semiconductor device
DE10361136B4 (de) * 2003-12-23 2005-10-27 Infineon Technologies Ag Halbleiterdiode und IGBT
DE102004039209B4 (de) 2004-08-12 2009-04-23 Infineon Technologies Austria Ag Verfahren zur Herstellung einer n-dotierten Feldstoppzone in einem Halbleiterkörper und Halbleiterbauelement mit einer Feldstoppzone
EP2058846B1 (de) * 2006-01-20 2011-08-31 Infineon Technologies Austria AG Verfahren zur Herstellung einer n-dotierten Zone in einem Halbleiterwafer und Halbleiterbauelement
DE102006046845B4 (de) 2006-10-02 2013-12-05 Infineon Technologies Austria Ag Halbleiterbauelement mit verbesserter Robustheit
US8053340B2 (en) * 2007-09-27 2011-11-08 National University Of Singapore Method for fabricating semiconductor devices with reduced junction diffusion
JP5286046B2 (ja) * 2007-11-30 2013-09-11 株式会社半導体エネルギー研究所 光電変換装置の製造方法
US7842590B2 (en) 2008-04-28 2010-11-30 Infineon Technologies Austria Ag Method for manufacturing a semiconductor substrate including laser annealing
SG157315A1 (en) * 2008-05-16 2009-12-29 Chartered Semiconductor Mfg Method for fabricating semiconductor devices with shallow diffusion regions
DE102008027521B4 (de) * 2008-06-10 2017-07-27 Infineon Technologies Austria Ag Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterschicht
US7977216B2 (en) * 2008-09-29 2011-07-12 Magnachip Semiconductor, Ltd. Silicon wafer and fabrication method thereof
US7888224B2 (en) * 2008-11-14 2011-02-15 Nanyang Technological University Method for forming a shallow junction region using defect engineering and laser annealing
US20110049664A1 (en) * 2009-09-01 2011-03-03 Sumco Corporation Epitaxial substrate for back-illuminated image sensor and manufacturing method thereof
JP2013074181A (ja) * 2011-09-28 2013-04-22 Toyota Motor Corp 半導体装置とその製造方法
JP6067585B2 (ja) 2011-12-28 2017-01-25 富士電機株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
CN104969360B (zh) * 2013-03-25 2018-04-20 富士电机株式会社 半导体装置
JP6320799B2 (ja) * 2014-03-07 2018-05-09 住友重機械工業株式会社 半導体装置の製造方法
US9887125B2 (en) * 2014-06-06 2018-02-06 Infineon Technologies Ag Method of manufacturing a semiconductor device comprising field stop zone
US9312338B2 (en) * 2014-06-30 2016-04-12 Infineon Technologies Ag Semiconductor device containing chalcogen atoms and method of manufacturing
US9312120B2 (en) * 2014-08-29 2016-04-12 Infineon Technologies Ag Method for processing an oxygen containing semiconductor body
DE102016120771B3 (de) * 2016-10-31 2018-03-08 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen und Halbleitervorrichtung, die wasserstoff-korrelierte Donatoren enthält

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150130013A1 (en) * 2013-11-14 2015-05-14 Infineon Technologies Ag Semiconductor Device and Method for Forming a Semiconductor Device
US20150162418A1 (en) * 2013-12-10 2015-06-11 Infineon Technologies Ag Method for forming a semiconductor device
US20160049474A1 (en) * 2014-08-14 2016-02-18 Infineon Technologies Ag Adjusting the Charge Carrier Lifetime in a Bipolar Semiconductor Device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
„Freilaufdioden für schnell schaltende Leistungsbauelemente, Dissertation von Dr. Josef Lutz, erschienen bei ISLE, ISBN 3-932633-44-X, im Jahre 2000 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021125290A1 (de) 2021-09-29 2023-03-30 Infineon Technologies Ag Verfahren zum herstellen einer ein vergrabenes schädigungsgebiet enthaltenden halbleitervorrichtung

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