DE10245089A1 - Doping process used in the production of a transistor, IGBT, thyristor or diode comprises preparing a semiconductor body, producing crystal defects in the body, introducing hydrogen ions into the body, and heat treating - Google Patents
Doping process used in the production of a transistor, IGBT, thyristor or diode comprises preparing a semiconductor body, producing crystal defects in the body, introducing hydrogen ions into the body, and heat treating Download PDFInfo
- Publication number
- DE10245089A1 DE10245089A1 DE2002145089 DE10245089A DE10245089A1 DE 10245089 A1 DE10245089 A1 DE 10245089A1 DE 2002145089 DE2002145089 DE 2002145089 DE 10245089 A DE10245089 A DE 10245089A DE 10245089 A1 DE10245089 A1 DE 10245089A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- doping
- semiconductor
- zone
- semiconductor component
- semiconductor body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 194
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 37
- 230000007547 defect Effects 0.000 title claims abstract description 27
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 title claims abstract description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 20
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims abstract description 32
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims abstract description 13
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 40
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 26
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 23
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 13
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 10
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 claims description 9
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 8
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 5
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 4
- 239000007943 implant Substances 0.000 claims description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 24
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 23
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 description 21
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 19
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 11
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 10
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 9
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 7
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000009918 complex formation Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/083—Anode or cathode regions of thyristors or gated bipolar-mode devices
- H01L29/0834—Anode regions of thyristors or gated bipolar-mode devices, e.g. supplementary regions surrounding anode regions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/30—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by physical imperfections; having polished or roughened surface
- H01L29/32—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by physical imperfections; having polished or roughened surface the imperfections being within the semiconductor body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66083—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by variation of the electric current supplied or the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. two-terminal devices
- H01L29/6609—Diodes
- H01L29/66098—Breakdown diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/74—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
- H01L29/868—PIN diodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Thyristors (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Dotierverfahren zur Erzeugung von graduell ansteigenden, tiefen Dotierprofilen in einem Halbleiterkörper sowie ein Halbleiterbauelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9. Die Erfindung betrifft ferner ein Halbleiterbauelement gemäß Anspruch 17 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung nach Anspruch 26.The invention relates to a doping process for the generation of gradually increasing, deep doping profiles in a semiconductor body and a semiconductor device according to the preamble of the claim 9. The invention further relates to a semiconductor component according to claim 17 and a method for its production according to claim 26.
Ein solches Halbleiterbauelement kann beliebig ausgebildet sein, d.h. es kann sich hier um einen Transistor, einen IGBT, einen Thyristor, eine Diode oder ähnliches handeln. Im folgenden soll als Beispiel eines Halbleiterbauelementes von einem bipolaren Hochvoltbauelement – beispielsweise einem IGBT – ausgegangen werden, ohne jedoch die Erfindung auf dieses Halbleiterbauelement zu beschränken.Such a semiconductor device can be of any design, i.e. it can be one Transistor, an IGBT, a thyristor, a diode or the like act. The following is an example of a semiconductor device assumed a bipolar high-voltage component - for example an IGBT without, however, the invention on this semiconductor device to restrict.
Bei solchen Hochvoltbauelementen ist die niedrig dotierte Innenzone dazu ausgelegt, die Sperrspannung aufzunehmen. Im Durchlassfall ist die Innenzone mit Ladungsträgern „überschwemmt" und besitzt damit einen sehr niedrigen Bahnwiderstand, der sehr viel geringer ist als bei einem vergleichbaren unipolaren Halbleiterbauelement. Allerdings muss bei jedem Schaltvorgang, d.h. bei einem Übergang vom Durchlassbetrieb in den Sperrbetrieb, diese überschüssige Ladung wieder aus der überschwemmten Innenzone entfernt werden, damit überhaupt eine Raumladungszone entstehen kann und sich somit die Sperrspannung am Halbleiterbauelement aufbauen kann. Die Zeitdauer, bis sich die Raumladungszone aufgebaut hat und der damit einhergehende Anstieg der Sperrspannung, wird durch die Gesamtmenge der Überschwemmungsladung, die über den Rückstrom abfließt, begrenzt. Einerseits sollte das Halbleiterbauelement beim Schalten applikationsbedingt eine nicht zu hohe Steilheit der Sperrspannungsflanke und der Stromflanke aufweisen. Andererseits ist es erforderlich, dass der Rückstrom nicht schlagartig aufhört zu fließen, da dies zu unerwünscht hohen Überspannungen führen würde. Diese Überspannungen sowie die zu hohe Spannungs- bzw. Stromsteilheit können im Extremfall zur Zerstörung des Halbleiterbauelementes führen. Um eine solche Zerstörung des Halbleiterbauelementes zu vermeiden, muss sichergestellt werden, dass selbst bei maximaler Sperrspannung die Raumladungszone die Ladung in der überschwemmten Innenzone nicht vollständig ausräumt.With such high-voltage components the lightly doped inner zone is designed for reverse voltage take. In the event of passage, the inner zone is “flooded” with charge carriers and thus has a very low rail resistance, which is much lower than with a comparable unipolar semiconductor component. Indeed must be used for every switching operation, i.e. in the event of a transition from open mode in lock mode, this excess cargo again from the flooded Inner zone are removed, so that a space charge zone at all can arise and thus the reverse voltage on the semiconductor device can build up. The time until the space charge zone builds up has and the associated increase in reverse voltage, will by the total amount of the flood charge that over the reverse current flows, limited. On the one hand, the semiconductor device should switch application-related not too steep slope of the reverse voltage edge and have the current edge. On the other hand, it is necessary that the reverse flow is not suddenly stops to flow since this is too undesirable high overvoltages to lead would. These surges and the too high voltage or current steepness can in Extreme case for destruction lead of the semiconductor device. Such destruction to avoid the semiconductor component must be ensured that even at maximum reverse voltage, the space charge zone Cargo in the flooded The inner zone is not complete eliminates.
Dies wird typischerweise durch eine
geeignet gewählte
Topologie des Halbleiterbauelementes erreicht, von denen zwei nachfolgend
kurz erläutert werden:
Zum
einen sind Halbleiterbauelemente bekannt, die eine sogenannte "Non-Punch-Through"-Technologie aufweisen,
bei der die Innenzone so groß ist,
dass die Raumladungszone bei voller Sperrspannung eine an die Innenzone
angrenzende, hochdotierte Zone nicht mehr erreicht. Zum anderen
wird dies durch sogenannte "Punch-Through"-Halbleiterbauelemente erreicht,
bei denen in der Innenzone eine hochdotierte Schicht desselben Leitungstyps,
die sogenannte Buffer-Schicht, vorgesehen ist. Diese Buffer-Schicht hat
die Aufgabe, den Durchgriff des elektrischen Feldes bei voller Sperrspannung
zu verhindern. Beiden Ansätzen
ist gemein, dass die niedrig dotierte Innenzone wegen der Anforderungen
an das Schaltverhalten dicker ausgebildet sein muss, als für die reinen Sperreigenschaften
erforderlich ist, wodurch die Durchlass- und Schaltverluste über dem
theoretisch erzielbaren, optimalen Wert liegen.This is typically achieved by a suitably chosen topology of the semiconductor component, two of which are briefly explained below:
On the one hand, semiconductor components are known which have a so-called “non-punch-through” technology, in which the inner zone is so large that the space charge zone no longer reaches a highly doped zone adjacent to the inner zone at full reverse voltage. On the other hand, this is achieved by so-called "punch-through" semiconductor components, in which a highly doped layer of the same line type, the so-called buffer layer, is provided in the inner zone. The purpose of this buffer layer is to prevent the electric field from penetrating at full reverse voltage. Both approaches have in common that the low-doped inner zone must be made thicker than is required for the pure blocking properties due to the requirements for the switching behavior, as a result of which the transmission and switching losses are above the theoretically achievable, optimal value.
Als Non-Punch-Through-IGBT bzw. als Punch-Through-IGBT ausgebildete Halbleiterbauelemente sind beispielsweise in Jens Peer Stengl, Jenö Tihanyi, Leistungs-MOSFET-Praxis, Pflaum-Verlag, München, 1992, insbesondere auf den Seiten 105 – 106 beschrieben.As a non-punch-through IGBT or as a punch-through IGBT Trained semiconductor components are, for example, in Jens Peer Stengl, Jenö Tihanyi, Power MOSFET practice, Pflaum-Verlag, Munich, 1992, described in particular on pages 105-106.
Bei Halbleiterbauelementen, die auf epitaktisch hergestelltem Grundmaterial aufgebaut werden, wurde bereits in der Vergan genheit die Dotierung in der Innenzone mit wachsender Tiefe in das Halbleiterbauelement stufig erhöht. Dies führt zu einer gebremsten Ausbreitung der Raumladungszone in die Tiefe des Halbleiterbauelementes hinein und durch die resultierende reduzierte Dicke des Bauelementes zu einer damit einhergehenden gleichzeitigen Verbesserung der Schalt- und Durchlassverluste. In den oberflächennahen Bereichen der Innenzone, d.h. direkt unter dem sperrenden pn-Übergang, bleibt die Dotierung niedrig, wodurch die Sperrfähigkeit weiterhin hoch bleibt.In the case of semiconductor components based on epitaxially manufactured base material was built Doping in the inner zone has also been in the past increasing depth in the semiconductor device gradually increased. This leads to a slowed down expansion of the space charge zone into the depth of the Semiconductor device in and reduced by the resulting Thickness of the component to an accompanying simultaneous Improvement in switching and transmission losses. In the near-surface Areas of the inner zone, i.e. directly under the blocking pn junction, the doping remains low, whereby the blocking capacity remains high.
Für die Herstellung einer solchen Epitaxieschicht werden nacheinander Epitaxieschichten mit einer eingeprägten Dotierung auf den Halbleiterkörper aufgebracht, wobei die Dotierungskonzentration in den nacheinander aufgebrachten Epitaxieschichten sich stufig verringert. Ein solches epitaktisch hergestelltes Grundmaterial, bei dem die Dotierungskonzentration in Richtung des sperrenden pn-Überganges gestuft geringer wird, ist relativ aufwendig in der Herstellung. Insbesondere bei Hochvoltbauelementen, die für eine Sperrspannung von 300 – 600 Volt bzw. darüber ausgelegt sein müssen, muss die entsprechende Epitaxieschicht sehr dick ausgebildet werden, wodurch sich das Halbleiterbauelement insgesamt unverhältnismäßig verteuert.For the manufacture of such an epitaxial layer will be successive Epitaxial layers applied to the semiconductor body with an embossed doping, where the doping concentration in the successively applied Epitaxial layers are gradually reduced. Such an epitaxial manufactured base material in which the doping concentration in the direction of the blocking pn junction is lower in stages, is relatively complex to manufacture. Especially for high-voltage components that have a reverse voltage of 300 - 600 volts or above must be designed the corresponding epitaxial layer is made very thick, whereby the semiconductor component is disproportionately expensive.
Häufig ist jedoch keine stufige, sondern eine kontinuierliche Erhöhung bzw. Verringerung der Dotierung gewünscht. Mittels Epitaxie ließe sich dies lediglich näherungsweise realisieren und wäre überdies herstellungstechnisch außerordentlich aufwendig und somit teuer. Aus diesen Gründen wird bei solchen Halbleiterbauelementen ein Kompromiss gemacht, bei dem die Stufenhöhe der Dotierung gerade so groß gewählt wird, dass die elektrischen Eigenschaften noch akzeptabel sind und sich die Kosten für die Herstellung der so hergestellten Halbleiterbauelemente noch im vertretbaren Rahmen bewegen. Nichts desto trotz wäre es wünschenswert, ein Verfahren zu finden, mit dem ein Halbleiterbauelement mit einer stetig ansteigenden Dotierungskonzentration, insbesondere in der tief liegen den Innenzone, bereitgestellt werden könnte. Ferner wäre es wünschenswert, dass diese Dotierungskonzentration weitestgehend lokal auf eine gewünschte Halbleiterstruktur begrenzt ist. Auf die Epitaxie für die Herstellung einer solchen Dotierung sollte aus den genannten Gründen weitestgehend verzichtet werden.Often, however, it is not a step-wise increase, but rather a continuous increase or decrease in the doping. This could only be achieved approximately using epitaxy and would also be extremely complex in terms of production technology and thus expensive. For these reasons, a compromise is made in the case of such semiconductor components, in which the step height of the doping is chosen to be so great that the electrical properties are still acceptable and the costs for the production of the semiconductor components produced in this way are still within an acceptable range. Nevertheless, it would be desirable to have one Finding a method with which a semiconductor component with a continuously increasing doping concentration, in particular in the deep inner zone, could be provided. Furthermore, it would be desirable for this doping concentration to be largely locally limited to a desired semiconductor structure. The epitaxy for the production of such a doping should largely be avoided for the reasons mentioned.
Bei Hochvolt-Halbleiterbauelementen ist ferner je nach Applikation eine Abstimmung erforderlich, die zum einen hinsichtlich eines sanften Schaltverhaltens und zum anderen hinsichtlich minimaler Schaltverluste optimiert ist. Ein sanftes Abschaltverhalten wird typischerweise über die Dotierstoffkonzentration in der an den sperrenden pn-Übergang angrenzenden Innenzone eingestellt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Dotierstoffkonzentration am sperrenden pn-Übergang möglichst niedrig ist und in die Tiefe des Halbleiterbauelementes hinein zunimmt. Zur Reduzierung der Schaltverluste ist es demgegenüber erforderlich, in der Innenzone einen Bereich mit einer Dotierung, die möglichst der Eigenleitungsträgerdichte bei minimaler Dicke entspricht, sowie einen weiteren Bereich, der einen harten Feldstopp gewährleistet, bereitzustellen. Als Kompromiss zwischen diesen beiden gegensätzlichen Forderungen wurden bislang Epitaxieschichten verwendet, deren Dotierung stufenförmig zur Halbleiteroberfläche abnimmt. Das Schaltverhalten wird dabei über die Dicke und die Stufenhöhe der Dotierung der einzelnen Epitaxieschichten in der Innenzone gesteuert. Auf diese Weise konnte die Dicke der Innenzone und somit die Schaltverluste des Halbleiterbauelementes bei noch akzeptablen Schalteigenschaften signifikant reduziert werden.For high-voltage semiconductor components Depending on the application, coordination is also required on the one hand with regard to smooth switching behavior and on the other is optimized with regard to minimal switching losses. A gentle one Shutdown behavior is typically determined by the dopant concentration in the at the blocking pn junction adjacent inner zone set. It is particularly advantageous if the dopant concentration at the blocking pn junction preferably is low and increases in the depth of the semiconductor device. In contrast, to reduce switching losses, it is necessary in the inner zone an area with a doping that is as possible the intrinsic carrier density at minimum thickness, as well as another area that ensures a hard field stop, provide. As a compromise between these two opposing ones So far, epitaxial layers have been used, their doping stepwise to the semiconductor surface decreases. The switching behavior is determined by the thickness and the level of the doping of the individual epitaxial layers in the inner zone. On this allowed the thickness of the inner zone and thus the switching losses of the semiconductor device with still acceptable switching properties can be significantly reduced.
Auch hier besteht aber das Bedürfnis, die Dotierungskonzentration möglichst stetig zur Oberfläche des Halbleiterkörpers zu erhöhen, ohne Epitaxie zu verwenden.Here, too, there is a need, the doping concentration preferably steadily to the surface of the semiconductor body to increase without using epitaxy.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie ein Halbleiterbauelement bereitzustellen, bei dem auf die Epitaxie zur Herstellung von Gebieten mit ansteigender oder abfallender Dotierungskonzentration verzichtet werden kann. Ferner soll die Konzentration dieser Dotierungsgebiete möglichst stetig, d.h. kontinuierlich ansteigen.The present invention lies therefore the task of a method and a semiconductor device Provide that on epitaxy to produce areas with increasing or decreasing doping concentration can be dispensed with can. Furthermore, the concentration of these doping areas should be as possible steady, i.e. increase continuously.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Halbleiterbauelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a Method with the features of claim 1 and by a Semiconductor component with the features of claim 9 solved.
Entsprechend ist vorgesehen: Ein Dotierverfahren zur Erzeugung von in vertikaler Richtung wenigstens abschnittsweise kontinuierlich ansteigenden, tiefen Dotierprofilen in einem Halbleiterkörper mit den Verfahrensschritten:
- (a) Bereitstellen
eines Halbleiterkörper
mit einer Grunddotierung (
11 ) eines ersten Leitungstyps, - (b) Erzeugen von Kristallschäden in dem Halbleiterkörper;
- (c) Einbringen von Wasserstoffionen ausgehend von einer ersten Oberfläche in den Halbleiterkörper;
- (d) anschließendes Durchführen eines Temperaturprozesses, wobei die Temperatur und die Dauer dieses Prozesses so gewählt sind, dass sich die eingebrachten Wasserstoffatome wenigstens annäherungsweise über den gesamten Kristallschäden aufweisenden Bereich des Halbleiterkörpers umverteilen.
- (a) providing a semiconductor body with a basic doping (
11 ) a first line type, - (b) generating crystal damage in the semiconductor body;
- (c) introducing hydrogen ions into the semiconductor body from a first surface;
- (d) subsequently performing a temperature process, the temperature and the duration of this process being selected such that the hydrogen atoms introduced are redistributed at least approximately over the entire region of the semiconductor body which has crystal damage.
Ein Halbleiterbauelement, insbesondere hergestellt mit einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches in einem eine erste und eine zweite Oberfläche aufweisenden Halbleiterkörper angeordnet ist, mit einer Innenzone, die eine Grunddotierung des ersten Leitungstyps aufweist, mit einer an die erste Oberfläche sowie an die Innenzone angrenzenden ersten Zone des ersten Leitungstyps, dessen Dotierungskonzentration größer ist als die der Innenzone, mit einer an die Innenzone angrenzenden zweiten Zone des zweiten Leitungstyps, wobei in der Innenzone mindestens eine dritte Zone des ersten Leitungstyps vorgesehen ist, die eine höhere Dotierungskonzentration als die Innenzone aufweist, wobei die Dotierungskonzentration der dritten Zone in die Richtung der ersten oder der zweiten Oberfläche hin kontinuierlich zunimmt Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Herstellung von in vertikaler Bauelementrichtung, d.h. in die Tiefe des Halbleiterkörpers hinein, graduell zunehmenden oder abnehmenden Dotierungsprofilen bei relativ geringen Temperaturen.A semiconductor device, in particular produced by a method according to any one of the preceding claims, which arranged in a semiconductor body having a first and a second surface is, with an inner zone, which is a basic doping of the first conductivity type has, with one on the first surface and on the inner zone adjacent first zone of the first conductivity type, its doping concentration is bigger than that of the inner zone, with a second adjacent to the inner zone Zone of the second conduction type, at least in the inner zone a third zone of the first conduction type is provided, the one higher Has doping concentration as the inner zone, the doping concentration the third zone in the direction of the first or the second surface continuously increasing The particular advantage of the method according to the invention consists in the production of components in the vertical direction, i.e. into the depth of the semiconductor body, gradually increasing or decreasing doping profiles at relatively low temperatures.
Die Dotierung erfolgt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens nur dort, wo sich durch die Implantation bzw. Bestrahlung Defekte gebildet haben, die anschließend mit Wasserstoff dekoriert werden. Hierbei befindet sich das Maximum der Dotierung im Bereich der Eindringtiefe der Wasserstoffionen, da in diesem Bereich der Großteil der implantierten Ionen gestoppt werden. Zur durchstrahlten Oberfläche hin nimmt diese Dotierung graduell, also kontinuierlich, ab. Der Gradient dieser Abnahme und damit auch das Maximum der Dotierung kann über die Temperatur und die Dauer der Temperung gesteuert werden, da hierdurch die Umverteilung des implantierten Wasserstoffs über Diffusionsvorgänge und Komplexbildung gesteuert wird. Darüber hinaus lässt sich über die genau bekannte Reichweite der implantierten Ionen die Eindringtiefe der dotierenden Wirkung als relativ scharf begrenzte Stufe steuern.Doping is carried out using the inventive method only where there are defects due to the implantation or radiation have formed that subsequently be decorated with hydrogen. Here is the maximum doping in the area of the penetration depth of the hydrogen ions, because in this area the majority of the implanted ions are stopped. Towards the irradiated surface this doping gradually, i.e. continuously. The gradient this decrease and thus also the maximum of the doping can over the Temperature and the duration of the tempering can be controlled as a result the redistribution of the implanted hydrogen via diffusion processes and Complex formation is controlled. In addition, the exactly known range of the implanted ions the penetration depth control the doping effect as a relatively sharply delimited step.
Der besondere Vorteil liegt hier insbesondere darin, dass durch die zu der Erzeugung der Donatoren erforderliche Wechselwirkung der implantierten Wasserstoffatome mit den Defekten im durchstrahlten Bereich des Halbleiterkörpers eine Erzeugung von Donatoren im tieferliegenden Bereich des Halbleiterkörpers, der also nicht durchstrahlt wird, weitgehend vermieden wird. Das bedeutet also, dass die Wasserstoffatome selbst selbstverständlich nicht dotierend wirken. Sie erhalten ihre dotierende Wirkung erst in Verbindung mit den durch die Bestrahlung erzeugten Defekten, zum Beispiel Leerstellen. Im Falle einer maskierten Implantation von Wasserstoffatomen wird daher bei dem erforderlichen Temperaturschritt auch eine Ausbreitung dieser solchermaßen erzeugten Donatoren in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers weitgehend vermieden, da die Bestrahlungsdefekte nur um einen relativ kleinen Bereich um den Einschusskanal der implantierten oder bestrahlten Atome streuen können. Damit sind in die Tiefe und lateral scharf begrenzte Dotierungsgebiete erzeugbar.The particular advantage here lies in particular in the fact that the interaction of the implanted hydrogen atoms with the defects in the transmission, which is necessary for the production of the donors generation of donors in the lower region of the semiconductor body, which is therefore not irradiated, is largely avoided in the region of the semiconductor body. This means that the hydrogen atoms themselves, of course, do not have a doping effect. They only get their doping effect in connection with the defects created by the radiation, for example vacancies. In the case of a masked implantation of hydrogen atoms, a spread of these donors produced in this way in the lateral direction of the semiconductor body is therefore largely avoided in the required temperature step, since the radiation defects can only scatter around a relatively small area around the bullet channel of the implanted or irradiated atoms. In this way, doping regions that are sharply delimited in depth and laterally can be generated.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich, je nachdem von welcher Scheibenseite aus bestrahlt wird, kontinuierlich ansteigende oder abfallende Dotierprofile erzeugen. Solche Dotierprofile ließen sich bislang allenfalls durch eine dotierende Epitaxie erzeugen. Diese hatte allerdings den Nachteil, dass damit allenfalls ein stufenförmig ansteigendes Dotierprofil erzeugbar war. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich kontinuierlich ansteigende Dotierprofile, die keine solche Stufen aufweisen, erzeugen. Auf die sehr aufwendige Epitaxie kann hier vorteilhafterweise verzichtet werden.By the method according to the invention can be irradiated depending on which side of the pane will produce continuously increasing or decreasing doping profiles. Such doping profiles have so far only been generated by a doping epitaxy. However, this had the disadvantage that it would at most result in a stepwise increasing doping profile was generated. The process according to the invention allows continuous generate increasing doping profiles that do not have such steps. The very complex epitaxy can advantageously be dispensed with here become.
Die Zunahme bzw. Abnahme der Dotierung kann zusätzlich oder alternativ auch stufenförmig realisiert werden. Um dennoch ein ansteigendes oder abfallendes Dotierprofil zu erhalten, kann beispielsweise durch Mehrfach-Implantation bei unterschiedlichen Energien und/oder Dotierdosen ein gewünschtes Dotierungsprofil erzeugt werden. Dieses lässt sich wiederum ohne Epitaxie erzeugen.The increase or decrease in the doping can additionally or alternatively also implemented in stages become. However, an increasing or decreasing doping profile can be obtained, for example, by multiple implantation different energies and / or doping doses a desired one Doping profile are generated. This in turn can be done without epitaxy produce.
Die Gesamtmenge der so zusätzlich erzeugten Dotierung wird insbesondere über die Dosis der implantierten Wasserstoffatome gesteuert. Die Eindringtiefe, in der sich das Dotierungsmaximum befindet, wird über die Implantation bzw. Bestrahlungsenergie eingestellt. Mittels der beschriebenen Technik lassen sich im Falle von implantierten Wasserstoffionen z.B. bis zu 500 μm tiefe n-dotierte Schichten erzeugen.The total amount of additional generated Doping is particularly about controlled the dose of the implanted hydrogen atoms. The depth of penetration, in which the doping maximum is located is determined by the Implantation or radiation energy set. By means of the described Technology can be used in the case of implanted hydrogen ions e.g. up to 500 μm generate deep n-doped layers.
Für die Dotierung werden vorzugsweise Protonen in den Halbleiterkörper eingebracht. Statt der Verwendung von Wasserstoffionen zur Erzeugung der geschädigten Zone, aus der durch Temperung die n-Dotierung gebildet wird, kann zusätzlich oder alternativ auch eine Helium-Bestrahlung bzw. Implantation zum Einsatz kommen und zwar für den Fall, dass die bestrahlungsbedingten Defekte mit einer sich der Bestrahlung anschließenden Wasserstoffplasmabehandlung bei Temperaturen zwischen 250°C und 500°C für einige Stunden mit Wasserstoff dekoriert werden. Dabei wird jedoch für die gleiche Reichweite eine höhere Implantations bzw. Bestrahlungsenergie benötigt. Da Heliumionen deutlich größer als Wasserstoffionen sind, ist zur Erzeugung der Implantationsschäden allerdings eine deutlich geringere Dosis erforderlich.For the doping is preferably introduced into the semiconductor body protons. Instead of using hydrogen ions to create the damaged zone, from which the n-doping is formed by tempering can additionally or alternatively Helium radiation or implantation can also be used namely for the case that the radiation-related defects with a subsequent to the radiation Hydrogen plasma treatment at temperatures between 250 ° C and 500 ° C for some Be decorated with hydrogen for hours. However, doing so will have the same reach a higher one Implantation or radiation energy required. Because helium ions clearly larger than Hydrogen ions are, however, to generate the implantation damage a significantly lower dose is required.
Da die Wasserstoffumverteilung im allgemeinen bei relativ niedrigen Temperaturen im Bereich von 450 – 550°C vorgenommen wird, wird die Trägerlebensdauer im Halbleiterkörper, die durch die Bildung von als Rekombinationszentren wirksamen Defekten (z.B. Doppelleerstellen) abgesenkt wurde, durch diese Temperung wieder deutlich angehoben. So wird z.B. bei 500°C wieder annähernd die Ausgangsträgerlebensdauer, die vor der Bestrahlung vorlag, erreicht. Bei derart niedrigen Temperaturen werden zudem die Strukturen eines Halbleiterbauelementes, wie z.B. dessen Gateoxid oder seine Kontaktmetallisierungen, nicht oder nahezu nicht geschädigt. Aus diesen Gründen kann das erfindungsgemäße Verfahren relativ am Ende des gesamten Herstellungsprozesses, bei dem nahezu alle Halbleiterstrukturen bereits hergestellt wurden, vorgesehen sein.Since the hydrogen redistribution in generally made at relatively low temperatures in the range of 450-550 ° C becomes the carrier life in the semiconductor body, defects caused by the formation of recombination centers (e.g. double spaces) was lowered by this tempering raised again significantly. For example, at 500 ° C again almost the life of the parent carrier, that existed before the irradiation. At such low temperatures the structures of a semiconductor component, such as whose Gate oxide or its contact metallizations, not or almost not damaged. For these reasons can the inventive method relatively at the end of the entire manufacturing process, in which almost all semiconductor structures have already been manufactured.
Bei Bedarf wird vor der Dotierung eine z.B. durch Lithografie erzeugte Maske oder eine Metallblende auf den Halbleiterkörper aufgebracht. Die erfindungsgemäß in den Halbleiterkörper eingebrachten Ionen gelangen damit lediglich in die Bereiche des Halbleiterkörpers, die unmittelbar unter den unbedeckten Bereichen dieser Maske angeordnet sind. Da dadurch lediglich diese Bereiche des Halbleiterkörpers durch die Implantation oder Bestrahlung geschädigt werden und eine laterale Streuung vernachlässigbar gering ist, weisen auch nur diese, durch die Implantation geschädigten Bereiche eine erfindungsgemäß hergestellte Dotierung auf. Auf diese Weise lassen sich lateral und vertikal scharf begrenzte, vorher definierte Dotierbereiche erzeugen.If necessary, before doping e.g. mask made by lithography or a metal screen on the semiconductor body applied. The invention in the Semiconductor body thus introduced ions only reach the areas of the semiconductor body that located directly under the uncovered areas of this mask are. Since this means that only these areas of the semiconductor body pass through the implantation or radiation are damaged and a lateral Scattering negligible is low, only these areas damaged by the implantation have a manufactured according to the invention Endowment on. This allows it to be moved laterally and vertically generate sharply defined, previously defined doping regions.
Der Halbleiterkörper wird vor der Dotierung bei Bedarf auf eine Dicke von weniger als 140 μm, insbesondere weniger als 70 μm, dünn geschliffen oder dünn geätzt. Die Dicke und die Grunddotierung werden abhängig von dem gewünschten Sperrvermögen des Bauelements und dem applikationsbedingten Schaltverhalten gewählt.The semiconductor body is before the doping Requires a thickness of less than 140 μm, especially less than 70 μm, thinly ground or thinly etched. The Thickness and the basic doping depend on the desired barrierability of the component and the application-related switching behavior selected.
Die Dotierung erfolgt vorteilhafterweise mittels Protonenimplantation und speziell im Falle einer Implantation mit Protonen mittels einer sich an die Implantation anschließenden Plasmabehandlung.The doping is advantageously carried out by means of proton implantation and especially in the case of an implantation with protons by means of a plasma treatment following the implantation.
Das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement kann beispielsweise als pin-Leistungsdiode ausgebildet sein, bei dem die erfindungsgemäß hergestellte zusätzliche Dotierung in der die Sperrspannung aufnehmenden Innenzone vorgesehen ist. Hier nimmt die Dotierungskonzentration in der Innenzone vom sperrenden pn-Übergang her in die Tiefe des Halbleiterkörpers hin kontinuierlich zu, um ein möglichst sanftes Abschalten der Diode zu ermöglichen. Allerdings sind auch Anwendungen denkbar, bei denen die Dotierung vom sperrenden pn-Übergang her mit zunehmender Tiefe der Driftzone abnimmt.The semiconductor component according to the invention can be designed, for example, as a pin power diode in which the manufactured according to the invention additional Doping is provided in the inner zone receiving the reverse voltage is. Here the doping concentration in the inner zone decreases blocking pn transition forth in the depth of the semiconductor body continuously towards one as possible to enable the diode to switch off gently. However, too Applications conceivable in which the doping of the blocking pn junction decreases with increasing depth of the drift zone.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Halbleiterbauelement als Leistungstransistor ausgebildet, bei der die erfindungsgemäß hergestellte zusätzliche Dotierung in der Driftzone angeordnet ist. Die Dotierung nimmt hier vom sper renden pn-Übergang her in die Tiefe des Halbleiterkörpers hin kontinuierlich zu.Another advantageous The semiconductor component is designed as a power transistor trained in which the additional manufactured according to the invention Doping is arranged in the drift zone. The funding takes here from the blocking pn junction forth into the depth of the semiconductor body continuously.
Die maximale Sperrfähigkeit von Leistungshalbleitern ist bekanntlich durch den spezifischen Widerstand des Siliziumgrundmaterials, häufig auch Ohmigkeit des Siliziumgrundmaterials bezeichnet, eingeschränkt. Um die Sperrfähigkeit von Leistungshalbleiterbauelementen zu erhöhen, kann beispielsweise die Ohmigkeit, das heißt der spezifische Widerstand des Halbleitergrundmaterials, erhöht werden. So werden beispielsweise hochsperrende Leistungshalbleiterbauelemente auf der Basis von Siliziumgrundmaterial mit einer Ohmigkeit von bis zu 1000 Ωcm hergestellt. Eine weitere Erhöhung der Ohmigkeit des Siliziumgrundmaterials bewirkt jedoch neben der Verteuerung der entsprechenden Siliziumscheiben auch eine Verschlechterung der physikalischen und elektrischen Eigenschaften des entsprechenden Siliziumhalbleiterkörpers. Zwar lassen sich Siliziumhalbleiterkörper mit einer Ohmigkeit des Grundmaterials von über 1000 Ωcm bereitstellen, jedoch sind derartige Siliziumwafer zum Einen sehr teuer in der Herstellung, zum Anderen verschlechtert sich die Genauigkeit sowie die Homogenität des angestrebten spezifischen Widerstandes über die gesamte Breite des Siliziumwafers mit zunehmender Hochohmigkeit des Halbleiterkörpers. In der Praxis ist der Einsatz von Siliziumgrundmaterial mit höheren Ohmigkeiten insbesondere deshalb nicht sehr sinnvoll, da die intrinsische Temperatur des Grundmaterials bereits im Bereich der Betriebstemperaturen liegt.The maximum locking ability of power semiconductors is known for the specific Resistance of the silicon base material, often also ohms of the silicon base material designated, limited. About the blocking ability of power semiconductor components can increase, for example Ohmkeit, that is the specific resistance of the semiconductor base material can be increased. For example, high-blocking power semiconductor components based on silicon base material with an ohmic value of up to 1000 Ωcm manufactured. Another increase however, the ohmic nature of the silicon base material causes in addition to The corresponding silicon wafers also become more expensive the physical and electrical properties of the corresponding silicon semiconductor body. Though can be silicon semiconductor body provide with an ohmicity of the base material of over 1000 Ωcm, but such are Silicon wafers, on the one hand, are very expensive to manufacture, and on the other hand the accuracy as well as the homogeneity of the target deteriorates resistivity over the entire width of the silicon wafer with increasing high resistance of the semiconductor body. In practice, the use of silicon base material with higher ohmic values especially not very useful because of the intrinsic temperature of the base material is already in the operating temperature range.
Ein weiterer negativer Aspekt beim Einsatz von stark hochohmigem Grundmaterial ist eine mögliche Verschlechterung der dynamischen Eigenschaften des entsprechenden Halbleiterbauelementes. Beispielsweise kann durch Emitterinjektion, Avalanche oder durch Höhenstrahlung hervorgerufene Ereignisse eine erhöhte Dichte freier Ladungsträger im Halbleiterkörper erzeugt werden. Da bei den geringen Grunddotierungen hierfür relativ geringe Konzentrationen freier Ladungsträger ausrei chen, können die im Betriebsfall auftretenden elektrischen Feldstärken unerwünschter Weise erheblich modifiziert werden. Dies kann im Extremfall dazu führen, dass die zulässige Betriebsspannung erheblich herabgesetzt werden muss. Dies bedeutet aber gleichsam, dass das entsprechende Halbleiterbauelement entsprechend überdimensioniert werden muss, um den genannten Effekten im Betriebsfall entgegenzuwirken.Another negative aspect of Use of high-resistance base material is a possible deterioration the dynamic properties of the corresponding semiconductor component. For example can by emitter injection, avalanche or by radiation caused events generates an increased density of free charge carriers in the semiconductor body become. As relative to this with the low basic funding small concentrations of free charge carriers can suffice electrical field strengths occurring during operation are undesirably modified considerably become. In extreme cases, this can lead to the permissible operating voltage must be significantly reduced. But this means, as it were, that the corresponding semiconductor component is oversized accordingly must be taken to counteract the effects mentioned in the operating case.
Aus den genannten Gründen wird zur Erreichung einer höheren Sperrfähigkeit eines Leistungshalbleiterbauelementes die Ohmigkeit des Siliziumgrundmaterials nicht beliebig erhöht.For the reasons mentioned to achieve a higher blocking capability of a power semiconductor component, the ohmic nature of the silicon base material not increased arbitrarily.
Aus diesen Gründen wird zur Erhöhung der maximalen Sperrfähigkeit eines Leistungshalbleiterbauelementes heute typischerweise die Dicke der die Sperrspannung aufnehmenden Driftstrecke erhöht. Damit einhergehend ist jedoch eine Vergrößerung des Einschaltwiderstandes und dadurch bedingt der schaltbedingten Verlustleistung.For these reasons, increasing the maximum blocking capability of a power semiconductor component today typically the thickness which increases the reverse voltage receiving drift path. In order to however, there is an increase in the on-resistance and therefore the switching-related power loss.
Eine weitere Alternative zur Erhöhung der maximalen Sperrfähigkeit eines Leistungshalbleiterbauelementes ist der Übergang zu Grundmaterial aus Siliziumkarbid (SiC). Zwar lassen sich heute bereits hochsperrende Dioden aus Siliziumkarbid herstellen, jedoch existieren insbesondere bei der Herstellung von bipolaren oder durch Feldeffekt steuerbaren Transistoren aus Siliziumkarbid-Grundmaterial erhebliche technologische Probleme, die neben den hohen Kosten für das Grundmaterial einer markttauglichen Realisierung dieser Halbleiterbauelemente derzeit entgegen stehen.Another alternative to increasing the maximum blocking capability a power semiconductor component is the transition from basic material Silicon carbide (SiC). Today, high-blocking systems can already be Manufacture diodes from silicon carbide, but in particular exist in the manufacture of bipolar or controllable by field effect Silicon carbide base material transistors considerable technological Problems in addition to the high cost of the basic material of a marketable Realization of these semiconductor devices are currently opposed.
Ausgehend davon liegt der vorliegenden Erfindung ferner die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiterbauelement sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterbauelementes bereitzustellen, welches eine höhere Sperrfähigkeit und eine verbesserte Robustheit im Betriebsfall aufweist.The present is based on this The invention is also based on the object of a semiconductor component and a method for producing such a semiconductor component to provide which is a higher blocking capability and has improved robustness in operation.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Halbleiterbauelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 20 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterbauelementes mit den Merkmalen des Patentanspruchs 29 gelöst.This object is achieved by a Semiconductor component with the features of claim 20 and a method for producing such a semiconductor device solved with the features of claim 29.
Demgemäß ist ein Halbleiterbauelement vorgesehen, welches in einem eine erste und eine zweite Oberfläche aufweisenden Halbleiterkörper angeordnet ist, mit einem eine Sperrspannung aufnehmenden inneren Bereich, der eine Grunddotierung des ersten Leitungstyps aufweist, mit mindestens einem ersten Bereich des zweiten Leitungstyps, der in vertikaler Richtung in den inneren Bereich des Halbleiterbauelementes eingefügt ist, wobei der erste Bereich in dem inneren Bereich derart angeordnet ist und der innere Bereich sowie der erste Bereich jeweils eine solche Dotierungskonzentration aufweisen, dass jeweils in einem oberhalb und unterhalb des ersten Bereichs angeordneten Bereich des inneren Bereichs bei maximal anliegender Sperrspannung gerade die zu der Grunddotierung der Bereiche gehörige maximale elektrische Feldstärke erreicht wird (Patentanspruch 17).Accordingly, it is a semiconductor device provided which has a first and a second surface Semiconductor body is arranged with an inner receiving a reverse voltage Area which has a basic doping of the first conductivity type, with at least a first area of the second conduction type, the in the vertical direction in the inner region of the semiconductor component added , the first region being arranged in the inner region in this way and the inner area and the first area are each one have such a doping concentration that in each case Area located above and below the first area of the inner area with maximum reverse voltage present the maximum electric field strength associated with the basic doping of the areas is reached (Claim 17).
Die dieser Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, innerhalb der spannungsaufnehmenden Schicht mindestens ein dotiertes Gebiet des entgegengesetzten Leitungstyps in vertikaler Richtung in etwa in der Mitte der spannungsaufnehmenden Schicht anzuordnen. Diese zusätzliche Schicht des entgegengesetzten Leitungstyps teilt die spannungsaufnehmende Schicht gewissermaßen in mindestens zwei Teilbereiche, und zwar im Falle einer einzigen zusätzlichen Schicht in einen oberen und einen unteren Teilbereich. Die Grunddotierung in diesen Teilbereichen wird so erhöht, dass in den beiden, jeweils oberhalb und unterhalb eingefügten zusätzlichen Schichten des entgegengesetzten Leitungstyps bei maximal anliegender Sperrspannung gerade die zu der entsprechenden Grunddotierung gehörige maximale elektrische Feldstärke erreicht wird. Die Dicke dieser beiden Teilbereiche sollte so gering wie möglich gewählt werden, um dadurch die Verluste des Halbleiterbauele mentes möglichst gering zu halten. Der Vorteil einer solchen erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, dass durch diese Methode, beispielsweise bei der Verwendung eines 1000 Ωcm Grundmaterials statt der üblichen Sperrspannung von etwa 13 KV eine Sperrspannung von 20 KV erreicht werden kann. Umgekehrt könnten auch 13 KV-Bauelemente mit sehr viel niederohmigeren Siliziumgrundmaterial realisiert werden, wodurch vorteilhafterweise die Robustheit deutlich erhöht wird. Bei Verwendung von mehreren Schichten kann die Grunddotierung weiter erhöht werden bzw. die Sperrfähigkeit weiter gesteigert werden. Die zusätzlichen Schichten können auch unterbrochen sein, d.h. inselförmig vorliegen.The idea on which this invention is based is to arrange at least one doped region of the opposite conductivity type in the vertical direction approximately in the middle of the voltage-receiving layer within the voltage-receiving layer. This additional layer of the opposite conduction type divides the voltage-absorbing layer to a certain extent into at least two subareas, in the case of a single additional layer into an upper and a lower subarea. The basic funding in these sub-areas is increased so that in the two additional ones inserted above and below Layers of the opposite line type with maximum reverse voltage present just the maximum electrical field strength associated with the corresponding basic doping is reached. The thickness of these two partial areas should be chosen as small as possible in order to keep the losses of the semiconductor components as low as possible. The advantage of such an arrangement according to the invention is that this method, for example when using a 1000 Ωcm base material instead of the usual reverse voltage of approximately 13 KV, can achieve a reverse voltage of 20 KV. Conversely, 13 KV components could also be realized with a much lower-resistance silicon base material, which advantageously significantly increases the robustness. If several layers are used, the basic doping can be increased further or the blocking capacity can be further increased. The additional layers can also be interrupted, ie present in island form.
Ein derartiges Leistungshalbleiterbauelement kann beispielsweise als Hochleistungs-Thyristor, IGBT, Leistungs-MOSFET oder Leistungsdiode ausgebildet sein. Jedoch wären auch andere Anwendungen denkbar. Im Falle eines Thyristors ist die erfindungsgemäße zusätzliche Schicht in der n-dotierten Basiszone, die die spannungsaufnehmende Schicht bildet, enthalten. Im Falle eines IGBTs und Leistungs-MOSFETs ist die zusätzliche Schicht in der als spannungsaufnehmenden Schicht ausgebildeten Driftzone enthalten.Such a power semiconductor device can, for example, as a high-performance thyristor, IGBT, power MOSFET or power diode. However, other uses would be conceivable. In the case of a thyristor, the one according to the invention is additional Layer in the n-doped base zone, which is the voltage-absorbing layer forms, contain. In the case of an IGBT and power MOSFET the additional Layer in the drift zone designed as a stress-absorbing layer contain.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmbar.Further advantageous configurations and developments of the invention are the dependent claims as well the description with reference to the drawing.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt dabei:The invention is described below of the embodiments shown in the figures of the drawing explained in more detail. It shows:
In allen Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente – sofern nichts anderes angegeben ist – mit gleichen Bezugszeichen versehen worden.In all figures of the drawing are same or functionally identical elements - unless otherwise stated is with have been provided with the same reference numerals.
Das in
Die Innenzone
Der Halbleiterkörper
- – Ein
Halbleiterkörper
2 wird bereitgestellt, der bereits eine n+-dotierte Katodenzone7 und auch eine p-dotierte Anodenzone8 , die beispielsweise mittels Diffusion, Ionenimplantation oder Epitaxie erzeugt wurden, aufweist. Es wäre auch denkbar, die Anodenzone8 relativ am Ende des Herstellungsprozesses zu erzeugen. - – Von
der zweiten Oberfläche
4 her werden Wasserstoffionen in die Tiefe des Halbleiterkörpers2 implantiert oder mittels Plasmabehandlung eindiffundiert, wobei vor der Diffusion ausgehend von der zweiten Oberfläche eine defekterzeugende Implantation, beispielsweise von Heliumatomen, erfolgt. Für diese Tiefenimplantation von Wasserstoffionen wird typischerweise eine Hochenergieimplantation durchgeführt. Dadurch lassen sich beispielsweise bei einer Energie von 2 MeV Eindringtiefen von etwa 50 μm erreichen. Durch die Implantation bzw. Bestrahlung wird der Halbleiterkörper2 geschädigt, d.h. es werden Defekte im Halbleiterkörper2 erzeugt. Für den Fall, dass man ein Dotierungsprofil gemäß Kurve12 erzeugen will, muss die Bestrahlungsenergie so hoch gewählt werden, dass die Eindringtiefe der Protonen mindestens der Summe der Dicken der beiden Zonen8 ,9 entspricht. Im Falle einer Heliumbestrahlung von der zweiten Oberfläche4 her werden Wasserstoffionen von der ersten Oberfläche3 her und/oder der zweiten Oberfläche4 her mittels Plasmabehandlung eindiffundiert. - – Im
Anschluss an die Implantation bzw. Plasmabehandlung wird der Halbleiterkörper einer
Temperaturbehandlung bei z.B. 500°C
(Temperung), typischerweise einige Stunden lang, unterworfen. Dabei
diffundieren die implantierten Wasserstoffionen und lagern sich
an die Defekte an und es werden Komplexe gebildet. Diese Komplexe
wirken dotierend. Es handelt sich dabei um Donatoren, also um n-Dotierungen. Zur
durchstrahlten zweiten Oberfläche
4 hin nimmt diese zusätzliche n-Dotierung 12 graduell ab. Der Mechanismus der Erzeugung einer n-Dotierung durch Wasserstoffbestrahlung ist beispielsweise beschrieben in: Wolfgang Wondrak: "Erzeugung von Strahlenschäden in Silizium durch hochenergetische Elektronen und Protonen", Inaugural-Dissertation, Johann-Wolfgang-Goethe-Universität, Frankfurt, oder in Kozlov, Kozlovski: "Doping of Semiconductors Using Radiation Defects Produced by Irradiation with Protons and Alpha Particles", Semiconductors, Vol. 35, No. 7, Seiten 735-761 und Seiten 769-795.4 zeigt die Dotierstoffkonzentration in Abhängigkeit von der eingebrachten Dotierstoffdosis im Falle einer Protonenimplantation nach Wondrak. Nach dieser Kurve nimmt die maximal erreichbare Dotierungskonzentration mit zunehmender Dotierstoffdosis ebenfalls zu. - – Im
Anschluss daran oder alternativ auch bereits in einem früheren Verfahrensschritt
lassen sich die Kathodenelektrode
5 und die Anodenelektrode6 beispielsweise durch Abscheidung auf die jeweiligen Oberflächen3 ,4 erzeugen.
- - A semiconductor body
2 is provided, the be an n + -doped cathode zone7 and also a p-doped anode zone8th , which were generated for example by means of diffusion, ion implantation or epitaxy. It would also be conceivable the anode zone8th relatively at the end of the manufacturing process. - - From the second surface
4 forth are hydrogen ions in the depth of the semiconductor body2 implanted or diffused in by means of plasma treatment, a defect-producing implantation, for example of helium atoms, starting from the second surface before the diffusion. A high-energy implantation is typically carried out for this deep implantation of hydrogen ions. This enables penetration depths of around 50 μm to be achieved with an energy of 2 MeV, for example. The semiconductor body becomes by the implantation or irradiation2 damaged, ie there are defects in the semiconductor body2 generated. In the event that you have a doping profile according to the curve12 to generate, the radiation energy must be chosen so high that the penetration depth of the protons is at least the sum of the thicknesses of the two zones8th .9 equivalent. In the case of helium radiation from the second surface4 forth are hydrogen ions from the first surface3 forth and / or the second surface4 diffused here by means of plasma treatment. - - Following the implantation or plasma treatment, the semiconductor body is subjected to a temperature treatment at, for example, 500 ° C. (annealing), typically for a few hours. The implanted hydrogen ions diffuse and attach to the defects and complexes are formed. These complexes have a doping effect. These are donors, i.e. n-dopants. To the irradiated second surface
4 this additional n-doping 12 gradually decreases. The mechanism of generating n-doping by means of hydrogen radiation is described, for example, in: Wolfgang Wondrak: "Generation of radiation damage in silicon by high-energy electrons and protons", inaugural dissertation, Johann Wolfgang Goethe University, Frankfurt, or in Kozlov, Kozlovski : "Doping of Semiconductors Using Radiation Defects Produced by Irradiation with Protons and Alpha Particles", Semiconductors, Vol. 35, No. 7, pages 735-761 and pages 769-795.4 shows the dopant concentration as a function of the introduced dopant dose in the case of a proton implantation according to Wondrak. According to this curve, the maximum achievable doping concentration also increases with an increasing dopant dose. - - Following this or alternatively in an earlier process step, the cathode electrode can be removed
5 and the anode electrode6 for example by deposition on the respective surfaces3 .4 produce.
Statt einer kontinuierlich ansteigenden
oder abfallenden Dotierung
Der Halbleiterkörper
Die Bodyzone
Im Unterschied zu dem in
Selbstverständlich wäre es auch denkbar, dass die
zusätzliche
Dotierung
Darüber hinaus ließe sich die vorliegende Erfindung auch sehr vorteilhaft zur Herstellung eines sogenannten FeldstoppGebietes in einem Halbleiterbauelement heranziehen. Bei einem Feldstopp handelt es sich um ein Gebiet, bei dem ein tiefes Diffusionsgebiet vorgesehen ist, bei dem eine niedrige Dotierstoffkonzentration mit einer oberflächennäheren höheren Dotierstoffkonzentration kombiniert wird. Der Verlauf der Dotierstoffkonzentration in einem tief diffundierten Bereich kann entsprechend der zur Verfügung stehenden Technologie auf beliebige Weise gestaltet werden.Beyond that the present invention is also very advantageous for manufacturing a so-called field stop area in a semiconductor device use. A field stop is an area in which a deep diffusion area is provided, in which a low dopant concentration with a higher dopant concentration nearer the surface is combined. The course of the dopant concentration in one deeply diffused area can be according to the available Technology can be designed in any way.
Für
die Auslegung von Halbleiterbauelementen, insbesondere von höhersperrenden
bipolaren Leistungshalbleitern, wie ICGBTs, Thyristoren und Dioden,
ist einerseits die während
des Betriebs entstehende Verlustleistung zu reduzieren und andererseits
ein sanftes Schaltverhalten zu gewährleisten. Zur Verringerung
der Verluste können
die Abmessungen der schwächer
dotieren Schicht
ein sanftes Schaltverhalten bei gleichzeitig geringer
Bauelenentdicke kann erreicht werden, indem die n-Dotierung in der
Driftzone
Durch eine geeignete Wahl der in
den Halbleiterkörper
eingebrachten Dotierstoffdosis wird gewährleistet, dass das elektrische
Feld relativ weit in den Feldstoppbereich hineinreicht. Es ergibt
sich somit ein sanfter Feldstopp. Im hinteren Bereich dieser Feldstoppzone,
der typischerweise etwa 5 μm
von der Scheibenrückseite
in den Halbleiterkörper
hineinreicht, wird eine zusätzliche
Dotierstoffdosis vorgehalten. Mit dem steileren Anstieg der Dotierstoffkonzentration
wird erreicht, dass das elektrische Feld selbst bei voller Sperrspannung
und auch beim Vorhandensein kleinerer Defekte im Bereich des sanften Feldstopps
unmittelbar vor dem Rückseitenemitter sicher
abgestoppt wird. Die Defekte im Bereich des sanften Feldstopps äußern sich
in einer lokal niedrigeren als in
Im Unterschied dazu wird in der deutschen Patentanmeldung
In den vorstehenden Ausführungsbeispielen wurden jeweils vertikal ausgebildete Halbleiterbauelemente beschrieben. Jedoch sei die Erfindung nicht ausschließlich auf vertikale Halbleiterbauelemente beschränkt, sondern ließe sich bei entsprechender Anpassung der Strukturen auch auf laterale Halbleiterbauelemente sowie auf sogenannte Up-Drain-Halbleiterbauelemente anwenden.In the above embodiments described vertically formed semiconductor components. However, the invention is not limited exclusively to vertical semiconductor components, but rather could with the corresponding adjustment of the structures also to the lateral Semiconductor components and so-called up-drain semiconductor components apply.
Die Erfindung sei nicht ausschließlich auf
die Ausführungsbeispiele
gemäß der
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass durch das Einbringen von Wasserstoff in die Tiefe eines Halbleiterkörpers in völliger Abkehr von bekannten Halbleiterbauelementen dotierende Komplexe bei sehr geringen Temperaturen erzeugt werden können, die ausschließlich in den Bereichen des Halbleiterkörpers angeordnet sind, in denen Defekte erzeugt wurden. Der Wasserstoff kann beispielsweise durch Protonenimplantation oder nach dem Erzeugen von Defekten, beispielsweise mittels Heliumbestrahlung, durch eine Wasserstoffplasma-Behandlung in die Tiefe des Halbleiterkörpers eingebracht werden.In summary it can be stated be that by introducing hydrogen into the depth of a Semiconductor body in complete Moving away from known semiconductor devices doping complexes can be produced at very low temperatures, which are exclusively in the areas of the semiconductor body are arranged in which defects were generated. The hydrogen can for example by proton implantation or after generation defects, for example by means of helium radiation, by a Hydrogen plasma treatment in the depth of the semiconductor body be introduced.
Das in
Der Thyristor
Die Grunddotierung in den Teilbereichen
Das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement weist somit gewissermaßen eine in etwa symmetrische Gestalt auf, wobei die in der spannungsaufnehmenden Schicht enthaltene zusätzliche Schicht gewissermaßen die Symmetrieachse oder Symmetriefläche bildet. Eine solche in etwa symmetrische Struktur lässt sich beispielsweise durch Anwendung von Waferbonding herstellen. Ein solches Waferbondingverfahren ist beispielsweise in Q.-Y. Tong, U. Gösele, Semiconductor Wafer Bonding, A Wiley-Interscience Publication, John Wiley & Sons, 1999 beschrieben.The semiconductor component according to the invention has so to some extent an approximately symmetrical shape, with the one in the voltage-absorbing Layer contains additional layer so to speak forms the axis of symmetry or surface of symmetry. Such in leaves about symmetrical structure for example, by using wafer bonding. Such a wafer bonding process is described, for example, in Q.-Y. Tong, U. Gösele, Semiconductor Wafer Bonding, A Wiley-Interscience Publication, John Wiley & Sons, 1999.
Bei Anwendung dieses Waferbonding-Verfahrens
werden zunächst
zwei Siliziumscheiben
Auf der ersten Siliziumscheibe
Vor einem Verbinden mittels Waferbonding werden
in eine oder beide der den anoden- bzw. katodenseitigen Oberflächen
Die dadurch gebildete Implantationsschicht bildet
nach dem anschließenden
Verbindungsprozess die entsprechende zusätzliche Zone (
Typischerweise ist die Grunddotierung
des Halbleiterkörpers
Die Erfindung soll nicht ausschließlich auf eine
einzige zusätzliche
Schicht
Es ist hier jedoch gleichsam darauf
zu achten, dass die Dimensionierung der Grunddotierung der spannungsaufnehmenden
Schicht
Allerdings lassen sich die eben genannten Halbleiterbauelemente,
die also eine Vielzahl von zusätzlichen
Schichten
Eine vorteilhafte Alternative ergibt
sich, wenn statt der Verwendung eines n-dotierten Grundmaterials
für die
spannungsaufnehmende Schicht
Der Vorteil bei der Anwendung der Wasserstoffimplantation besteht vor allem darin, dass relativ problemlos n-dotierte Schichten bis in Tiefen von mehr als 500 μm bei geeigneter Wahl der Implantationsenergie erzeugt werden können. Die Tiefe der so erzeugten n-dotierten Schichten würde über die Wahl der Implantationsenergie vorgegeben und die Konzentration der jeweiligen n-Dotierung über die Implantationsdosis eingestellt werden.The advantage of using the Hydrogen implantation is mainly that relatively easy n-doped layers down to depths of more than 500 μm with a suitable one Choice of implantation energy can be generated. The depth of the so generated n-doped layers would over the Choice of the implantation energy given and the concentration of the respective n-doping the implantation dose can be set.
Statt der Realisierung einer oder
mehrerer zusätzlicher
Schichten
Abschließend zeigt
Abhängig von der Dauer der anschließenden Temperaturbehandlung und der dabei gewählten Temperatur lagern sich die in den End-of-ange Die vorliegende Erfindung wurde anhand der vorstehenden Beschreibung so dargelegt, um das Prinzip der Erfindung und dessen praktische Anwendung bestmöglichst zu erklären, jedoch lässt sich die vorliegende Erfindung selbstverständlich im Rahmen des fachmännischen Handelns und Wissens in geeigneter Weise abwandeln.Depending on the duration of the subsequent heat treatment and the chosen temperature stock up in the end-of-ange The present invention based on the description above so the principle the invention and its practical application as best as possible to explain, however leaves the present invention is of course within the scope of the expert Modify action and knowledge in a suitable manner.
- 11
- pin-Leistungsdiodepin power diode
- 22
- HalbleiterkörperSemiconductor body
- 33
- erste Oberflächefirst surface
- 44
- zweite Oberflächesecond surface
- 55
- Katodenelektrodecathode
- 66
- Anodenelektrodeanode electrode
- 77
- KatodenzoneKatodenzone
- 88th
- Anodenzoneanode zone
- 99
- Innenzoneinner zone
- 1010
- pn-Übergangpn junction
- 1111
- Grunddotierungbasic doping
- 1212
- zusätzliche Dotierschichtadditional doping
- 1313
- stufenförmig ausgebildete zusätzliche Dotierungengraduated additional endowments
- 1414
- Stufestep
- 2020
- D-MOSFETD-MOSFET
- 2121
- Drainzonedrain region
- 2222
- Drainmetallisierung, Drainelektrodedrain metallization, drain
- 2323
- BodyzoneBody zone
- 2424
- Sourcezonesource zone
- 2525
- Gateelektrodegate electrode
- 2626
- Gateoxidgate oxide
- 2727
- Sourcezonesource zone
- 2828
- Innenzone, DriftzoneInner zone, drift region
- 2929
- pn-Übergangpn junction
- 100100
- Thyristorthyristor
- 101101
- HalbleiterkörperSemiconductor body
- 102102
- erste Oberflächefirst surface
- 103103
- zweite Oberflächesecond surface
- 104104
- katodenseitige Basiszonecathode side base zone
- 105105
- katodenseitige Emitterzonecathode side emitter region
- 106106
- anodenseitige Emitterzoneanode side emitter region
- 107107
- spannungsaufnehmende Schicht, anodenseitige Bastress-bearing Layer, anode-side Ba
- siszonesiszone
- 108108
- zusätzliche Schichtadditional layer
- 109, 110109 110
- Teilbereiche der spannungsaufnehmenden Schichtsubregions the stress-absorbing layer
- 111, 112111, 112
- Oberflächensurfaces
- 113, 114113 114
- Siliziumscheiben, WaferSilicon wafers, wafer
- SS
- Sourceanschlusssource terminal
- DD
- Drainanschlussdrain
- GG
- Gateanschlussgate terminal
- KK
- Kathodenanschlusscathode
- AA
- Anodenanschlussanode
Claims (29)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10262103A DE10262103B4 (en) | 2002-09-27 | 2002-09-27 | Doping process used in the production of a transistor, IGBT, thyristor or diode comprises preparing a semiconductor body, producing crystal defects in the body, introducing hydrogen ions into the body, and heat treating |
DE2002145089 DE10245089B4 (en) | 2002-09-27 | 2002-09-27 | Doping method and semiconductor device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10262103A DE10262103B4 (en) | 2002-09-27 | 2002-09-27 | Doping process used in the production of a transistor, IGBT, thyristor or diode comprises preparing a semiconductor body, producing crystal defects in the body, introducing hydrogen ions into the body, and heat treating |
DE2002145089 DE10245089B4 (en) | 2002-09-27 | 2002-09-27 | Doping method and semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10245089A1 true DE10245089A1 (en) | 2004-04-08 |
DE10245089B4 DE10245089B4 (en) | 2005-06-09 |
Family
ID=34575391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2002145089 Expired - Lifetime DE10245089B4 (en) | 2002-09-27 | 2002-09-27 | Doping method and semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10245089B4 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10260286A1 (en) * | 2002-12-20 | 2004-08-19 | Infineon Technologies Ag | Doping semiconducting body for manufacturing high voltage components involves forming defects by ion implantation of non-doping ions, processing with hydrogen and then annealing |
DE102004039208A1 (en) * | 2004-08-12 | 2006-02-23 | Infineon Technologies Ag | Method for producing a buried n-doped semiconductor zone in a semiconductor body and semiconductor device |
DE102007033873A1 (en) * | 2007-07-20 | 2009-01-22 | Infineon Technologies Austria Ag | N-doped zone manufacturing method for semiconductor wafer e.g. silicon wafer, involves diffusing protons from end-of-range area along direction of wafer front side, and developing n-doped semiconductor zone with hydrogen-induced donors |
EP2058846A1 (en) * | 2006-01-20 | 2009-05-13 | Infineon Technologies Austria AG | Method for producing a n-metered zone in a semiconductor wafer and semiconductor component |
CN110061065A (en) * | 2018-01-18 | 2019-07-26 | 3-5电力电子有限责任公司 | The Group III-V semiconductor diode of stacked |
CN111211054A (en) * | 2018-11-22 | 2020-05-29 | 英飞凌科技股份有限公司 | Method for manufacturing semiconductor device |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005061294B4 (en) * | 2005-12-21 | 2010-05-12 | Infineon Technologies Austria Ag | NPT semiconductor device in the form of a MOSFET or IGBT |
DE102006002903A1 (en) * | 2006-01-20 | 2007-08-02 | Infineon Technologies Austria Ag | Treatment of oxygen-containing semiconductor wafer, comprises irradiating second side of wafer with high-energy particles to produce crystal defects in second semiconductor region of wafer, and heating wafer |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4013626C1 (en) * | 1990-04-27 | 1991-05-29 | Eupec Europaeische Gesellschaft Fuer Leistungshalbleiter Mbh & Co Kg, 4788 Warstein, De | Semiconductor component - with weakly-doped N(-) and more highly-doped N partial zones |
EP0344514B1 (en) * | 1988-05-31 | 1994-10-05 | Siemens Aktiengesellschaft | GTO thyristor |
DE10025567A1 (en) * | 2000-05-24 | 2001-12-06 | Infineon Technologies Ag | Production of deep-doped regions of one conductivity type in a semiconductor body with conductivity of the opposite type comprises inserting protons or hydrogen atoms in the direction of the current flow between the electrodes |
-
2002
- 2002-09-27 DE DE2002145089 patent/DE10245089B4/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0344514B1 (en) * | 1988-05-31 | 1994-10-05 | Siemens Aktiengesellschaft | GTO thyristor |
DE4013626C1 (en) * | 1990-04-27 | 1991-05-29 | Eupec Europaeische Gesellschaft Fuer Leistungshalbleiter Mbh & Co Kg, 4788 Warstein, De | Semiconductor component - with weakly-doped N(-) and more highly-doped N partial zones |
DE10025567A1 (en) * | 2000-05-24 | 2001-12-06 | Infineon Technologies Ag | Production of deep-doped regions of one conductivity type in a semiconductor body with conductivity of the opposite type comprises inserting protons or hydrogen atoms in the direction of the current flow between the electrodes |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10260286A1 (en) * | 2002-12-20 | 2004-08-19 | Infineon Technologies Ag | Doping semiconducting body for manufacturing high voltage components involves forming defects by ion implantation of non-doping ions, processing with hydrogen and then annealing |
DE10260286B4 (en) * | 2002-12-20 | 2006-07-06 | Infineon Technologies Ag | Use of a defect generation method for doping a semiconductor body |
DE102004039208A1 (en) * | 2004-08-12 | 2006-02-23 | Infineon Technologies Ag | Method for producing a buried n-doped semiconductor zone in a semiconductor body and semiconductor device |
US7675108B2 (en) | 2004-08-12 | 2010-03-09 | Infineon Technologies Ag | Method for producing a buried N-doped semiconductor zone in a semiconductor body and semiconductor component |
US8101506B2 (en) | 2004-08-12 | 2012-01-24 | Infineon Technologies Ag | Method for producing a buried n-doped semiconductor zone in a semiconductor body and semiconductor component |
DE102004039208B4 (en) * | 2004-08-12 | 2014-01-16 | Infineon Technologies Ag | Method for producing a power device with a buried n-doped semiconductor zone and power device |
EP2058846A1 (en) * | 2006-01-20 | 2009-05-13 | Infineon Technologies Austria AG | Method for producing a n-metered zone in a semiconductor wafer and semiconductor component |
DE102007033873A1 (en) * | 2007-07-20 | 2009-01-22 | Infineon Technologies Austria Ag | N-doped zone manufacturing method for semiconductor wafer e.g. silicon wafer, involves diffusing protons from end-of-range area along direction of wafer front side, and developing n-doped semiconductor zone with hydrogen-induced donors |
CN110061065A (en) * | 2018-01-18 | 2019-07-26 | 3-5电力电子有限责任公司 | The Group III-V semiconductor diode of stacked |
CN110061065B (en) * | 2018-01-18 | 2024-01-09 | 3-5电力电子有限责任公司 | Stacked III-V semiconductor diode |
CN111211054A (en) * | 2018-11-22 | 2020-05-29 | 英飞凌科技股份有限公司 | Method for manufacturing semiconductor device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10245089B4 (en) | 2005-06-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1097481B1 (en) | Power semiconductor component for high blocking voltages | |
DE10217610B4 (en) | Metal-semiconductor contact, semiconductor device, integrated circuit and method | |
DE102009038731B4 (en) | Semiconductor component with charge carrier compensation structure and method for manufacturing a semiconductor component | |
DE102010039258B4 (en) | Transistor device with reduced short-circuit current | |
DE10330571B4 (en) | Vertical power semiconductor devices with injection damping agent in the edge area and manufacturing method thereof | |
DE102009021021B4 (en) | Device with reduced free carrier lifetime | |
DE102005009020B4 (en) | Method for generating a power transistor and thus generated integrated circuit arrangement | |
DE102008039845A1 (en) | Semiconductor device with a semiconductor body | |
DE102005009000A1 (en) | By field effect controllable semiconductor device with improved inverse diode and manufacturing method thereof | |
DE102005056426B4 (en) | Semiconductor component and method for its production | |
DE102019112985B4 (en) | Process for the production of semiconductor devices | |
DE102013106946A1 (en) | A method of forming laterally varying doping concentrations and a semiconductor device | |
DE10240107B4 (en) | Edge termination for power semiconductor device and for diode and method for producing an n-type region for such edge termination | |
WO2002001646A1 (en) | High-voltage diode | |
EP0913000A1 (en) | Field effect controllable semiconductor component | |
WO2005071757A2 (en) | Semiconductor component comprising a temporary field stopping area, and method for the production thereof | |
DE102006016049B4 (en) | Semiconductor component, in particular power semiconductor component with charge carrier recombination zones and method for producing the same | |
EP1097480B1 (en) | Semi-conductor element with an emitter area and a stop zone in a pre-mounted position thereto | |
DE102006046844B4 (en) | Power semiconductor component with field stop zone and method for producing such a power semiconductor component | |
DE10245089B4 (en) | Doping method and semiconductor device | |
DE10360574B4 (en) | Power semiconductor component with gentle turn-off behavior | |
DE102005032074B4 (en) | Semiconductor device with field stop | |
DE102007019551B4 (en) | Semiconductor device and method of making the same | |
DE10261424B3 (en) | Production of an emitter with a good ohmic contact used in the production of e.g. a diode comprises introducing an emitter into a surface region of a semiconductor body by doping in three steps | |
DE102005061294B4 (en) | NPT semiconductor device in the form of a MOSFET or IGBT |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8172 | Supplementary division/partition in: |
Ref document number: 10262103 Country of ref document: DE Kind code of ref document: P |
|
Q171 | Divided out to: |
Ref document number: 10262103 Country of ref document: DE Kind code of ref document: P |
|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R071 | Expiry of right |