DE112018007456B4 - Halbleitervorrichtung, Halbleiterwafer und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung - Google Patents

Halbleitervorrichtung, Halbleiterwafer und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung Download PDF

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Abstract

Halbleitervorrichtung (100, 200, 300, 400), aufweisend:ein Halbleitersubstrat (10), das einen effektiven Bereich (10c), wo ein Hauptstrom fließen soll, und einen ineffektiven Bereich (10d, 210d, 310d, 410d), der den effektiven Bereich (10c) umgibt, aufweist:eine obere Oberflächenelektrodenschicht (40), die auf einer oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats (10) vorgesehen ist; undeine rückseitige Oberflächenelektrodenschicht (46), die auf einer rückseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats (10) vorgesehen ist, wobeidas Halbleitersubstrat (10) enthält:eine Lebensdauer-Steuerungsschicht (50), die in dem effektiven Bereich (10c) vorgesehen ist und eine höhere Kristalldefektdichte als deren Umgebung aufweist;eine Messschicht (30, 230, 330, 430), die an einer Seite der oberen Oberfläche des ineffektiven Bereichs (10d, 210d, 310d, 410d) vorgesehen ist; undeine Kristalldefektschicht (51, 52, 351, 352), die in dem ineffektiven Bereich (10d, 210d, 310d, 410d) vorgesehen ist und eine höhere Kristalldefektdichte als deren Umgebung aufweist,die obere Oberflächenelektrodenschicht (40) eine Vielzahl von Messelektroden (44) enthält, die auf der Messschicht (30, 230, 330, 430) vorgesehen sind,die Messschicht (30, 230, 330, 430) eine leitfähige Schicht (28d, 328d) zumindest bei einem Teilbereich enthält, wo die Vielzahl von Messelektroden (44) vorgesehen ist, unddie Kristalldefektschicht (51, 52, 351, 352) wie aus einer zur oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats (10) orthogonalen Richtung betrachtet zwischen der Vielzahl von Messelektroden (44) vorgesehen ist.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung, einen Halbleiterwafer und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung.
  • Hintergrund
  • PTL 1 offenbart eine TEG (Testelementgruppe) für eine Auswertung einer Lebensdauer und ein Auswertungsverfahren, die eine direkte Auswertung einer Lebensdauer eines Trägers eines Waferprodukts ermöglichen. Gemäß dem Auswertungsverfahren von PTL 1 wird ein Lebensdauerwert geschätzt, indem durch Messung einer tatsächlichen TEG gegebene Einschaltspannungswerte mit durch Simulation gegebenen Einschaltspannungswerten verglichen werden.
  • Zitatliste
  • Patentliteratur
  • [PTL 1] JP H10 - 178 079 A
  • Zusammenfassung
  • Technisches Problem
  • Um eine Halbleitervorrichtung herzustellen, kann zum Zweck eines Produktmanagements eine Vielzahl von Überwachungseinheiten auf einem Wafer gebildet werden. Indes ist die Träger-Lebensdauer gewöhnlich ein wichtiger Faktor, der mit verschiedenen Charakteristiken einer Leistungsvorrichtung zusammenhängt. In dieser Hinsicht ist es in einem Fall, in dem die Lebensdauer in einem finalen Prozess von Herstellungsprozessen ausgewertet werden soll, bedenklich, dass eine zeitnahe Rückmeldung schwierig ist. Ein typisches Verfahren zur Auswertung der Lebensdauer kann ferner ein Messen eines bestimmten charakteristischen Werts, der abgeleitet wird, indem eine Vielzahl von Produktparametern integral einbezogen wird, oder eines Ersatzwerts einschließen. In diesem Fall ist es wahrscheinlich schwierig, eine Auswertungsgenauigkeit zu verbessern.
  • Die TEG von PTL 1 ermöglicht eine Messung von Charakteristiken einer Lebensdauer-Steuerungsschicht selbst. Da ein Produkt selbst prozessiert wird, werden jedoch in PTL 1 Charakteristiken des Produkts wahrscheinlich beeinflusst. Da der Lebensdauerwert durch Simulation erhalten wird, braucht es wahrscheinlich Zeit, bevor ein Ergebnis zur Verfügung steht. Aus diesem Grund kann es schwierig sein, die TEG für eine Inspektion von Charakteristiken eines in Massenfertigung hergestellten Produkts zu verwenden. Falls eine einfache Steuerung einer Tiefe einer Protonenbestrahlung erwünscht ist, ist ferner die TEG wahrscheinlich ungeeignet.
  • Die JP 2012 - 043 891 A betrifft eine Halbleitervorrichtung, bei welcher eine IGBT-Struktur in einem IGBT-Bereich bereitgestellt und eine Diodenstruktur in einem Diodenbereich bereitgestellt sind, wobei sowohl der IGBT-Bereich als auch der Diodenbereich innerhalb desselben Substrates angeordnet sind und wobei der IGBT-Bereich benachbart zu dem Diodenbereich ist. Bei dieser Halbleitervorrichtungsbauart gibt es das Phänomen, dass innerhalb des IGBT-Bereichs angesammelte Ladungsträger in den Diodenbereich fließen, wenn die IGBT-Struktur abgeschaltet wird. Zur Vermeidung dieses Phänomens wird ein Bereich zur Verkürzung von Ladungsträgerlebensdauern zumindest in einem Unterbereich innerhalb des IGBT-Bereichs und benachbart zu dem Diodenbereich bereitgestellt. In dem Unterbereich ist der Emitter der IGBT-Struktur weggelassen.
  • Die JP H10 - 178 019 A offenbart eine Halbleitervorrichtung zum Erzielen von Hochgeschwindigkeitsschaltcharakteristiken ohne Erhöhen der EIN-Spannung durch ein Verfahren, bei dem der Abstand einer Vielzahl von defekten Schichtbereichen, die in der ersten und der zweiten Halbleiterschicht voneinander getrennt sind, kleiner ist als der Abstand, mit dem jeder defekte Schichtbereich, in dem die Ladungsträgerlebensdauer durch eine defekte Schicht verkürzt wird, miteinander in Kontakt kommt. Eine Halbleiterschicht vom p-Typ wird als zweiter Halbleiter auf einem Teil der Oberfläche eines Halbleitersubstrats als die erste Halbleiterschicht gebildet, und eine Elektrode wird mit der Halbleiterschicht vom p-Typ verbunden. Außerdem sind mehrere voneinander getrennte defekte Bereiche auf dem Halbleitersubstrat oder auf der Halbleiterschicht vom p-Typ positioniert. Der Abstand zwischen den defekten Bereichen sollte größer sein als der Abstand, mit dem jede defekte Schicht miteinander in Kontakt kommt, und sollte geringer sein als der Abstand, mit dem jeder defekte Schichtbereich, wo die Lebensdauer des Trägers durch die defekte Schicht verkürzt wird, kommt in Kontakt. Als Ergebnis wird die Lebensdauer des Trägers gesteuert, ohne die Ein-Spannung zu verstärken, und es können Hochgeschwindigkeits-Schalteigenschaften erreicht werden.
  • Die US 2018 / 0 012 762 A1 beschreibt eine Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, wobei mehrere einzelne Protonenbestrahlungen werden für verschiedene Bereiche von einer Substratrückseite her durchgeführt werden. Nachdem n-Schichten eins bis vier verschiedener Tiefen gebildet wurden, werden die Protonen aktiviert. Dann wird Helium bis zu einer ab der rückseitigen Substratoberfläche tieferen Position als die Bereiche der Protonenbestrahlung eingestrahlt, wodurch Gitterfehler eingebracht werden. Wenn die Menge von Gitterfehlern durch eine Wärmebehandlung eingestellt wird, werden in einer vierten n-Schicht nicht aktivierte Protonen diffundiert, wodurch eine fünfte n-Schicht gebildet wird, welche mit einer Anodenseite der vierten n-Schicht in Kontakt steht und eine Ladungsträgerdichte-Verteilung hat, welche zu der Anodenseite hin weniger steil als diejenige der vierten n-Schicht abnimmt. Die fünfte n-Schicht, welche Protonen und Helium enthält, und die n-Schichten eins bis vier, welche Protonen enthalten, bilden eine n-FS-Schicht. Somit kann eine Halbleitervorrichtung mit verbesserter Zuverlässigkeit zu niedrigeren Kosten bereitgestellt werden.
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die obigen Probleme zu lösen, und deren Aufgabe besteht darin, eine Halbleitervorrichtung, einen Halbleiterwafer und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung bereitzustellen, die eine einfache Bestimmung einer Tiefe einer Lebensdauer-Steuerungsschicht ermöglichen.
  • Lösung für das Problem
  • Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird bei einer Halbleitervorrichtung erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1, bei einem Halbleiterwafer erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 12 und bei einem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
  • Eine Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Halbleitersubstrat, das einen effektiven Bereich, wo ein Hauptstrom fließen soll, und einen ineffektiven Bereich aufweist, der den effektiven Bereich umgibt, eine obere Oberflächenelektrodenschicht, die auf einer oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats vorgesehen ist, und eine rückseitige Oberflächenelektrodenschicht, die auf einer rückseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats vorgesehen ist, wobei das Halbleitersubstrat eine Lebensdauer-Steuerungsschicht, die im effektiven Bereich vorgesehen ist und eine höhere Kristalldefektdichte als deren Umgebung aufweist, eine Messschicht, die an einer Seite der oberen Oberfläche des ineffektiven Bereichs vorgesehen ist, und eine Kristalldefektschicht enthält, die im ineffektiven Bereich vorgesehen ist und eine höhere Kristalldefektdichte als deren Umgebung aufweist, die obere Oberflächenelektrodenschicht eine Vielzahl von Messelektroden enthält, die auf der Messschicht vorgesehen sind, die Messschicht eine leitfähige Schicht zumindest bei einem Teilbereich enthält, wo die Vielzahl von Messelektroden vorgesehen ist, und die Kristalldefektschicht aus einer zur oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats orthogonalen Richtung betrachtet zwischen der Vielzahl von Messelektroden vorgesehen ist.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Ausbilden, in einem Halbleitersubstrat, eines effektiven Bereichs, wo ein Hauptstrom fließen soll, und eines ineffektiven Bereichs, wo eine Messschicht an dessen Seite der oberen Oberfläche ausgebildet wird, wobei der ineffektive Bereich den effektiven Bereich umgibt, ein Ausbilden einer oberen Oberflächenelektrodenschicht auf einer oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats, indem eine Vielzahl von Messelektroden auf der Messschicht ausgebildet wird, ein Ausbilden einer rückseitigen Oberflächenelektrodenschicht auf einer rückseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats, ein Ausbilden einer Maske auf der oberen Oberflächenelektrodenschicht, wobei eine Höhe der Maske von der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats auf der Messschicht höher ist als auf dem effektiven Bereich, ein Durchführen einer Protonenbestrahlung von oberhalb der Maske, wodurch eine Lebensdauer-Steuerungsschicht im effektiven Bereich gebildet und eine Kristalldefektschicht aus einer zur oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats orthogonalen Richtung betrachtet zwischen der Vielzahl von Messelektroden ausgebildet wird; und ein Entfernen der Maske und ein Messen eines Widerstandswerts zwischen der Vielzahl von Messelektroden nach der Protonenbestrahlung, wobei eine leitfähige Schicht in der Messschicht zumindest bei einem Teilbereich, wo die Vielzahl von Messelektroden vorgesehen ist, ausgebildet wird.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • In der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung der Vielzahl von Messelektroden ein Widerstandswert oder ein Stromwert der Messschicht gemessen werden. Ferner wird eine Protoneninjektion durchgeführt, um in der Messschicht die Kristalldefektschicht auszubilden, wenn beispielsweise die Lebensdauer-Steuerungsschicht bei einer Zieltiefe gebildet wird. Wenn die Kristalldefektschicht in der Messschicht ausgebildet wird, weicht der Widerstandswert oder der Stromwert der Messschicht ab. Die Tiefe der Lebensdauer-Steuerungsschicht kann somit leicht aus dem Widerstandswert oder dem Stromwert der Messschicht bestimmt werden.
  • Im Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Protonenbestrahlung von oberhalb der Maske durchgeführt, wodurch die Lebensdauer-Steuerungsschicht im effektiven Bereich gebildet und die Kristalldefektschicht in beispielsweise der Messschicht im ineffektiven Bereich gebildet wird. Wenn die Kristalldefektschicht in der Messschicht ausgebildet wird, weicht der Widerstandswert oder der Stromwert der Messschicht ab. Die Tiefe der Lebensdauer-Steuerungsschicht kann somit leicht bestimmt werden, indem unter Verwendung der Vielzahl von Messelektroden der Widerstandswert oder der Stromwert der Messschicht gemessen wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • 1 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
    • 2 ist eine Querschnittsansicht, die das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform erläutert.
    • 3 ist ein Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem die Lebensdauer-Steuerungsschicht weniger tief als die Zieltiefe ausgebildet wurde.
    • 4 ist eine Draufsicht eines Halbleiterwafers gemäß einem Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform.
    • 5 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
    • 6 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform.
    • 7 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel der dritten Ausführungsform.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Eine Halbleitervorrichtung, ein Halbleiterwafer und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Identischen oder entsprechenden Bestandteilen sind die gleichen Bezugsziffern gegeben, und die wiederholte Beschreibung solcher Bestandteile kann weggelassen werden.
  • Erste Ausführungsform
  • 1 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Halbleitervorrichtung 100 enthält ein Halbleitersubstrat 10, eine obere Oberflächenelektrodenschicht 40, die auf einer oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen ist, und eine rückseitige Oberflächenelektrodenschicht 46, die auf einer rückseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen ist. Das Halbleitersubstrat 10 weist einen effektiven Bereich 10c, wo ein Hauptstrom fließen soll, und einen ineffektiven Bereich 10d, der den effektiven Bereich 10c umgibt, auf.
  • Der effektive Bereich 10c ist ein Bereich mit einer Schaltungsvorrichtung, die zu einer Erregung beiträgt. Der effektive Bereich 10c enthält einen IGBT- (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) Bereich 10a und einen Diodenbereich 10b. Die Halbleitervorrichtung 100 ist ein RC- (rückwärts leitender) IGBT.
  • Der ineffektive Bereich 10d, der ein vom effektiven Bereich 10c verschiedener Bereich ist, ist mit keiner Schaltungsvorrichtung versehen. Der ineffektive Bereich 10d kann ein Bereich einer Zerteilungslinie sein.
  • Im IGBT-Bereich 10a ist an einer Seite der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 eine Driftschicht 16 vom n-Typ vorgesehen. Eine Ladungsspeicherschicht 18 vom n-Typ ist an einer Seite der oberen Oberfläche der Driftschicht 16 vorgesehen. Eine Basisschicht 20 vom p-Typ ist an einer Seite der oberen Oberfläche der Ladungsspeicherschicht 18 vorgesehen. Eine Diffusionsschicht 28 vom p-Typ ist an einer Seite der oberen Oberfläche der Basisschicht 20 vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform ist der n-Typ ein erster Leitfähigkeitstyp und ist der p-Typ ein zweiter Leitfähigkeitstyp. Die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und der p-Typ kann der erste Leitfähigkeitstyp sein, und der n-Typ kann der zweite Leitfähigkeitstyp sein.
  • Gateelektroden 24 sind an beiden Seiten der Diffusionsschicht 28 vorgesehen. Die Gateelektroden 24 sind im Halbleitersubstrat 10 eingebettet. Die Gateelektroden 24 sind aus der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 freigelegt. Ferner erstrecken sich die Gateelektroden 24 über eine Grenzfläche zwischen der Driftschicht 16 und der Ladungsspeicherschicht 18 hinaus nach unten. Die Gateelektroden 24 sind jeweils durch einen Gate-Isolierfilm 22 bedeckt. Emitterschichten 26 vom n-Typ sind an beiden Seiten jeder der Gateelektroden 24 vorgesehen. Die Diffusionsschicht 28 ist zwischen den Emitterschichten 26 mit der Basisschicht 20 dazwischen sandwichartig angeordnet.
  • Eine Pufferschicht 14 vom n-Typ ist an einer Seite der rückseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen. Eine Kollektorschicht 12 ist an einer Seite der rückseitigen Oberfläche der Pufferschicht 14 vorgesehen.
  • Eine Struktur an der Seite der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 im Diodenbereich 10b ist ähnlich derjenigen im IGBT-Bereich 10a, außer dass keine Emitterschicht 26 vorgesehen ist. Im Diodenbereich 10b entspricht die Basisschicht 20 einer Anode. Ferner ist eine Struktur an der Seite der rückseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 im Diodenbereich 10b ähnlich derjenigen im IGBT-Bereich 10a, außer dass keine Kollektorschicht 12 vorgesehen ist. Im Diodenbereich 10b entspricht die Pufferschicht 14 einer Kathode.
  • Im ineffektiven Bereich 10d ist die Driftschicht 16, welche eine Halbleiterschicht vom n-Typ ist, an der Seite der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen. Eine leitfähige Schicht 28d vom p-Typ ist an der Seite der oberen Oberfläche der Driftschicht 16 ausgebildet. Die leitfähige Schicht 28d ist die Gleiche wie die Diffusionsschicht 28. Eine Messschicht 30 zum Bestimmen einer Tiefe einer später beschriebenen Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 ist im ineffektiven Bereich 10d vorgesehen. Die Messschicht 30 ist im ineffektiven Bereich 10d an der Seite der oberen Oberfläche vorgesehen. Die Messschicht 30 umfasst eine erste Messschicht 31 und eine zweite Messschicht 32. Ferner ist in der vorliegenden Ausführungsform jede der ersten Messschicht 31 und der zweiten Messschicht 32 eine leitfähige Schicht 28d.
  • Eine Struktur an der Seite der rückseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 im ineffektiven Bereich 10d ist ähnlich derjenigen im Diodenbereich 10b.
  • Im effektiven Bereich 10c ist eine Isolierschicht 39 auf jeder der Gateelektroden 24 vorgesehen. Ferner enthält im effektiven Bereich 10c die obere Oberflächenelektrodenschicht 40 eine Emitterelektrode 42, die auf der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 und auf der Isolierschicht 39 vorgesehen ist. Die obere Oberflächenelektrodenschicht 40 enthält ferner eine Vielzahl von auf der Messschicht 30 vorgesehenen Messelektroden 44. Zwei der Messelektroden 44 sind auf der ersten Messschicht 31 vorgesehen. Ähnlich sind zwei der Messelektroden 44 auf der zweiten Messschicht 32 vorgesehen.
  • Ferner ist die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 im Diodenbereich 10b des effektiven Bereichs 10c vorgesehen. Die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 hat eine höhere Kristalldefektdichte als deren Umgebung. Die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 kann eine höhere Kristalldefektdichte als ein von der Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 verschiedener Teilbereich der Driftschicht 16 aufweisen.
  • Die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 wird ausgebildet, um die Diodencharakteristiken des RC-IGBT zu verbessern. Die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 ist eine Schicht mit einem Kristalldefekt, der so induziert wurde, dass Träger rekombiniert werden, um eine Lebensdauer zu unterdrücken bzw. verringern. Die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 wird beispielsweise durch Bestrahlung mit geladenen Teilchen gebildet. Die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 ist in der Driftschicht 16 vorgesehen. Falls eine Oberflächenstruktur eines RC-IGBT gebildet wird, ist es ferner vorzuziehen, dass die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 nur im Diodenbereich 10b bei einem tiefer als die Oberflächenstruktur gelegenen Teilbereich ausgebildet wird. Die Oberflächenstruktur umfasst die Ladungsspeicherschicht 18, die Basisschicht 20, die Gate-Isolierfilme 22, die Gateelektroden 24, die Emitterschichten 26, die Diffusionsschichten 28 und die Isolierschichten 39. Die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 kann nahe einem unteren Ende der Gateelektrode 24, das heißt in der Nähe einer Grenzfläche in Bezug auf die Anode, ausgebildet sein.
  • Im ineffektiven Bereich 10d ist eine Kristalldefektschicht vorgesehen. Die Kristalldefektschicht umfasst eine erste, in der ersten Messschicht 31 vorgesehene Kristalldefektschicht 51 und eine zweite, genau unter der zweiten Messschicht 32 vorgesehene Kristalldefektschicht 52. Das heißt, die Kristalldefektschicht ist in der ersten Messschicht 31, nicht aber in der zweiten Messschicht 32 vorgesehen. Ferner sind die erste Kristalldefektschicht 51 und die zweite Kristalldefektschicht 52 aus einer zur oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 orthogonalen Richtung betrachtet jeweils zwischen der Vielzahl von Messelektroden 44 vorgesehen.
  • Die erste Kristalldefektschicht 51 und die zweite Kristalldefektschicht 52 haben jeweils eine höhere Kristalldefektdichte als deren Umgebung. Die erste Kristalldefektschicht 51 kann eine höhere Kristalldefektdichte als ein von der ersten Kristalldefektschicht 51 verschiedener Teilbereich der ersten Messschicht 31 aufweisen. Die zweite Kristalldefektschicht 52 kann eine höhere Kristalldefektdichte als ein von der zweiten Kristalldefektschicht 52 verschiedener Teilbereich der Driftschicht 16 aufweisen. Die erste Kristalldefektschicht 51 und die zweite Kristalldefektschicht 52 werden, wie später beschrieben wird, mittels des gleichen Prozesses wie die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 gebildet. Die erste Kristalldefektschicht 51 und die zweite Kristalldefektschicht 52 sind oberhalb der Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 vorgesehen.
  • Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung 100 beschrieben. 2 ist eine Querschnittsansicht, die das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform erläutert. Zunächst werden der effektive Bereich 10c und der ineffektive Bereich 10d, in welchem die Messschicht 30 an der Seite der oberen Oberfläche ausgebildet wird, im Halbleitersubstrat 10 ausgebildet. Anschließend wird die obere Oberflächenelektrodenschicht 40 auf der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 ausgebildet. Zu dieser Zeit wird auf der Messschicht 30 die Vielzahl von Messelektroden 44 gebildet.
  • Anschließend werden Widerstandswerte zwischen den Messelektroden 44 gemessen. Zu dieser Zeit werden ein Widerstandswert zwischen den Messelektroden 44 auf der ersten Messschicht 31 und ein Widerstandswert zwischen den Messelektroden 44 auf der zweiten Messschicht 32 gemessen. Indem man so verfährt, wird ein Widerstandswert sowohl der ersten Messschicht 31 als auch der zweiten Messschicht 32 vor einer Protonenbestrahlung erhalten. Der Widerstandswert, der gemessen wird, ist hier zum Beispiel ein Schicht- bzw. Flächenwiderstand sowohl der ersten Messschicht 31 als auch der zweiten Messschicht 32. Alternativ dazu kann ein Stromwert sowohl der ersten Messschicht 31 als auch der zweiten Messschicht 32 vor der Protonenbestrahlung gemessen werden.
  • Anschließend wird auf der oberen Oberflächenelektrodenschicht 40 eine Maske 82 ausgebildet. Die Maske 82 ist eine Bestrahlungsmaske für die Protonenbestrahlung. Eine Abschirmung 80 wurde hier zwischen der oberen Oberflächenelektrodenschicht 40 und der Maske 82 vorgesehen. Auf die Abschirmung 80 wird auch als Absorber verwiesen. Die Abschirmung 80 stellt eine Protonenreichweite ein.
  • Ein Bereich, wo durch die Protonenbestrahlung ein Kristalldefekt induziert werden soll, wird mit Zunahme einer Dicke der Maske 82 an einer weniger tiefen Position im Halbleitersubstrat 10 ausgebildet. Aus diesem Grund wird die Maske 82 auf dem Diodenbereich 10b, in welchem die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 in der Driftschicht 16 unter der Oberflächenstruktur ausgebildet werden soll, dünn ausgebildet. Indes wird die Maske 82 auf dem ineffektiven Bereich 10d dick ausgebildet, in welchem die Kristalldefektschicht an einer Position näher zur oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 als die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 ausgebildet werden soll. Das heißt, eine Höhe der Maske 82 von der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 ist auf der Messschicht 30 höher als auf dem Diodenbereich 10b. Desgleichen ist die Maske 82 auf dem IGBT-Bereich 10a, in dem keine Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 ausgebildet wird, dick ausgebildet.
  • Eine Differenz T3 in der Dicke der Maske 82 zwischen dem IGBT-Bereich 10a und dem Diodenbereich 10b wird so eingestellt, um zu ermöglichen, dass im Diodenbereich 10b die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 bei einer Zieltiefe ausgebildet wird und im IGBT-Bereich keine Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 ausgebildet wird.
  • Ferner ist die Maske 82 mit einem vertieften Teilbereich 82a an einer Position genau oberhalb der ersten Kristalldefektschicht 51 und einem vertieften Teilbereich 82b an einer Position genau oberhalb der zweiten Kristalldefektschicht 52 versehen. Der vertiefte Teilbereich 82a hat eine Tiefe T1, und der vertiefte Teilbereich 82b hat eine Tiefe T2, die größer als T1 ist. Eine Differenz T3-T1 in der Dicke der Maske 82 wird so eingestellt, um zu ermöglichen, dass die erste Kristalldefektschicht 51 in der ersten Messschicht 31 ausgebildet wird, wenn die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 bei der Zieltiefe ausgebildet wird. Ferner wird eine Differenz T2-T1 in der Dicke der Maske 82 so eingestellt, um zu ermöglichen, dass die zweite Kristalldefektschicht 52 unter der zweiten Messschicht 32 ausgebildet wird, wenn die erste Kristalldefektschicht 51 in der ersten Messschicht 31 ausgebildet wird.
  • Anschließend wird von oberhalb der Maske 82 die Protonenbestrahlung durchgeführt. Die eingestrahlten Protonen zerstören einen Kristall im Halbleitersubstrat 10. Dies induziert einen Kristalldefekt. Zu dieser Zeit wird im Diodenbereich 10b die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 gebildet. Außerdem werden die erste Kristalldefektschicht 51 und die zweite Kristalldefektschicht 52 jeweils an Positionen ausgebildet, die wie aus der zur oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 orthogonalen Richtung betrachtet die vertieften Teilbereiche 82a und 82b überlappen. Das heißt, die Kristalldefektschicht wird aus der zur oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 orthogonalen Richtung betrachtet zwischen der Vielzahl von Messelektroden 44 ausgebildet.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird in der vorliegenden Ausführungsform die unebene Maske 82 genutzt, um eine Tiefe der Protonenbestrahlung entsprechend der Position zu ändern. Dies ermöglicht, dass die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50, die bei einem tieferen Teilbereich als die Oberflächenstruktur ausgebildet werden soll, nahe einer Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 als die erste Kristalldefektschicht 51 und die zweite Kristalldefektschicht 52 ausgebildet wird.
  • Ferner ermöglicht die Differenz T2-T1 in der Tiefe zwischen den vertieften Teilbereichen 82a und 82b, dass die erste Kristalldefektschicht 51 in der ersten Messschicht 31 ausgebildet wird und die zweite Kristalldefektschicht 52 unter der zweiten Messschicht 32 ausgebildet wird. Das heißt, die zweite Kristalldefektschicht 52 wird an einer tieferen Position als die erste Kristalldefektschicht 51 ausgebildet.
  • Anschließend wird die Maske 82 entfernt. Danach werden Widerstandswerte zwischen der Vielzahl von Messelektroden 44 gemessen. Indem man so verfährt, wird ein Widerstandswert sowohl der ersten Messschicht 31 als auch der zweiten Messschicht 32 nach der Protonenbestrahlung erhalten. Alternativ dazu kann ein Stromwert sowohl der ersten Messschicht 31 als auch der zweiten Messschicht 32 nach der Protonenstrahlung gemessen werden.
  • Anschließend wird die Tiefe der Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 bestimmt. Ein Verfahren zum Bestimmen der Tiefe der Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 wird unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben. Zunächst werden die Widerstandswerte zwischen der Vielzahl von Messelektroden 44 vor der Protonenbestrahlung mit den Widerstandswerten nach der Protonenbestrahlung verglichen. 2 zeigt einen Zustand, in dem die Messschicht 32 vor und nach der Protonenbestrahlung ein Messwert der ersten Messschicht 31 ab, wohingegen ein Messwert der zweiten Messschicht 32 nicht abweicht.
  • 3 ist ein Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 weniger tief als die Zieltiefe ausgebildet wurde. Diesmal ist die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 beispielsweise in der Trägerspeicherschicht 18 ausgebildet. Ferner ist im ineffektiven Bereich 10d die Kristalldefektschicht auch an einer flacheren bzw. weniger tiefen Position als in einem in 2 gezeigten Fall ausgebildet. Folglich ist im Halbleitersubstrat 10 keine erste Kristalldefektschicht 51 ausgebildet. Die zweite Kristalldefektschicht 52 ist ferner beispielsweise in der zweiten Messschicht 32 ausgebildet. Folglich weicht beim Vergleichen der Widerstandswerte sowohl der ersten Messschicht 31 als auch der zweiten Messschicht 32 vor und nach der Protonenbestrahlung der Messwert der ersten Messschicht 31 nicht ab, wohingegen der Messwert der zweiten Messschicht 32 abweicht.
  • Falls die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 tiefer als die Zieltiefe ausgebildet wurde, ist indes im ineffektiven Bereich 10d die Kristalldefektschicht auch an einer tieferen Position als in dem in 2 gezeigten Fall ausgebildet. Die erste Kristalldefektschicht 51 und die zweite Kristalldefektschicht 52 sind somit in der Driftschicht 16 gebildet. Das heißt, weder in der ersten Messschicht 31 noch der zweiten Messschicht 32 ist eine Kristalldefektschicht ausgebildet. Folglich weichen beim Vergleichen der Widerstandswerte sowohl der ersten Messschicht 31 als auch der zweiten Messschicht 32 vor und nach der Protonenbestrahlung weder der Messwert der ersten Messschicht 31 noch der Messwert der zweiten Messschicht 32 ab.
  • Das heißt, falls der Messwert der ersten Messschicht 31 abweicht, wird bestimmt, dass die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 bei der Zieltiefe ausgebildet ist. Falls der Messwert der zweiten Messschicht 32 abweicht, wird ferner bestimmt, dass die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 weniger tief als die Zieltiefe ausgebildet ist. Falls weder der Messwert der ersten Messschicht 31 noch der Messwert der zweiten Messschicht 32 abweichen, wird überdies bestimmt, dass die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 tiefer als die Zieltiefe ausgebildet ist.
  • Gemäß einem Bestimmungsergebnis der Tiefe der Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 wird eine Rückmeldung zu Bedingungen einer Protonenbestrahlung oder ein Screening im Prozess für Vorrichtungen durchgeführt. In der vorliegenden Ausführungsform ist es somit möglich, zu überprüfen, ob die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 erfolgreich bei der Zieltiefe gebildet worden ist oder nicht, indem einfach die Widerstandswerte oder die Stromwerte vor und nach der Protonenbestrahlung gemessen werden.
  • Anschließend wird die rückseitige Oberflächenelektrodenschicht 46 auf der rückseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 ausgebildet. Es sollte besonders erwähnt werden, dass die rückseitige Oberflächenelektrodenschicht 46 vor der Ausbildung der Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 gebildet werden kann.
  • In der vorliegenden Ausführungsform kann die Genauigkeit der Tiefe einer Protonenbestrahlung von einer Waferoberfläche wie oben beschrieben einfach gesteuert werden. Da die Tiefe der Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 unmittelbar nach der Protonenbestrahlung bestimmt werden kann, kann außerdem das Bestimmungsergebnis unverzüglich rückgemeldet werden. Daher können das Screening im Prozess für Vorrichtungen und eine Rückmeldung zu den Bestrahlungsbedingungen einfach durchgeführt werden.
  • Ferner werden in der vorliegenden Ausführungsform die Widerstandswerte oder die Stromwerte unmittelbar vor und nach der Protonenbestrahlung gemessen. Dies ermöglicht eine Bestimmung allein eines Einflusses der Protonenbestrahlung. Daher kann eine Auswertungsgenauigkeit verbessert werden.
  • Gemäß einem Modifikationsbeispiel der vorliegenden Ausführungsform kann die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 im IGBT-Bereich 10a ausgebildet werden. Die Halbleitervorrichtung 100 kann ferner anstelle des RC-IGBT eine vertikale Halbleitervorrichtung wie etwa ein IGBT oder eine Diode sein, und ein Prozess der Protonenbestrahlung kann in einem Produktionsprozess einbezogen werden.
  • Ferner kann die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 durch eine Bestrahlung mit Heliumteilchen, eine Bestrahlung mit Elektronenstrahlen oder dergleichen anstelle der Protonenbestrahlung gebildet werden.
  • Eine Dicke der Messschicht 30 ist in der vorliegenden Ausführungsform ferner die Gleiche wie diejenige der Diffusionsschicht 28. Die vorliegende Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt, und eine Dicke der ersten Messschicht 31 kann so eingestellt werden, um, wenn die Bestrahlungstiefe innerhalb einer Zielreichweite liegt, zu ermöglichen, dass die erste Kristalldefektschicht 51 in der ersten Messschicht 31 ausgebildet wird und, wenn die Bestrahlungstiefe außerhalb der Zielreichweite liegt, die erste Kristalldefektschicht 51 in der ersten Messschicht 31 nicht ausgebildet wird. Die leitfähige Schicht 28d ist ferner nicht notwendigerweise die Gleiche wie die Diffusionsschicht 28, sondern kann eine beliebige Schicht sein, bei der die Widerstandswerte oder die Stromwerte unter Verwendung der Messelektroden 44 gemessen werden können.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 kann ferner nur eine entweder der ersten Messschicht 31 oder der zweiten Messschicht 32 enthalten. Falls als die Messschicht 30 nur die erste Messschicht 31 vorgesehen ist, ist es beispielsweise möglich, dementsprechend, ob der Widerstandswert der ersten Messschicht 31 abweicht oder nicht, zu bestimmen, ob die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 bei der Zieltiefe ausgebildet ist oder nicht.
  • Falls ein Widerstandswert, der daraus resultiert, dass eine Kristalldefektschicht in der Messschicht 30 ausgebildet ist, oder ein Widerstandswert, der daraus resultiert, dass in der Messschicht 30 keine Kristalldefektschicht ausgebildet ist, vorher bekannt ist, muss ferner der Widerstandswert nur nach der Protonenbestrahlung gemessen werden. In diesem Fall ist es möglich, zu bestimmen, ob die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 bei der Zieltiefe ausgebildet ist oder nicht, indem der Messwert mit dem Widerstandswert, der vorher bekannt ist, verglichen wird.
  • Das Halbleitersubstrat 10 kann ferner mit einem Halbleiter mit breiter Bandlücke geschaffen sein. Der Halbleiter mit breiter Bandlücke kann beispielsweise Siliziumcarbid, Galliumnitrid-Material oder Diamant sein. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Spannungsfestigkeit und der zulässigen Stromdichte der Halbleitervorrichtung 100 und eine Verkleinerung der Halbleitervorrichtung 100. Daher kann der ineffektive Bereich 10d wie in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben sichergestellt werden.
  • 4 ist eine Draufsicht eines Halbleiterwafers 101 gemäß einem Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform. Der Halbleiterwafer 101 ist mit einer Vielzahl von Halbleitervorrichtungen 100 versehen. Das heißt, von den auf dem Halbleiterwafer 101 ausgebildeten Chips sind die Halbleitervorrichtungen 100, welche Messpunkte sind, wie beispielweise in 4 veranschaulicht angeordnet. Indem man die Vielzahl an Messpunkten auf dem Halbleiterwafer 101 anordnet, ist es möglich, eine Abweichung der Tiefe der Protonenbestrahlung in der Waferebene zu finden. Dies macht es möglich, eine detailliertere Rückmeldung zu den Bedingungen einer Protonenbestrahlung bereitzustellen.
  • Die Anzahl und Anordnung der auf dem Halbleiterwafer 101 ausgebildeten Messpunkte kann entsprechend einer erforderlichen Genauigkeit einer Steuerung der Tiefe einer Protonenbestrahlung geändert werden. Es sollte besonders erwähnt werden, dass die Messpunkte in einer Eins-zu-Eins-Entsprechung zu den auf dem Halbleiterwafer 101 ausgebildeten Chips angeordnet sein können. Dies macht es möglich, Charakteristiken jedes der Chips mit einer Abweichung der Protonenbestrahlung in Verbindung zu bringen.
  • Diese Modifikationen können wie jeweils geeignet auf eine Halbleitervorrichtung, einen Halbleiterwafer und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß den folgenden Ausführungsformen angewendet werden. Man beachte, dass die Halbleitervorrichtung, der Halbleiterwafer und das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung gemäß den folgenden Ausführungsformen jenen der ersten Ausführungsform in vielerlei Hinsicht ähnlich sind, und folglich werden im Folgenden vorwiegend Unterschiede zwischen der Halbleitervorrichtung, dem Halbleiterwafer und dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung gemäß den folgenden Ausführungsformen und jenen der ersten Ausführungsform beschrieben.
  • Zweite Ausführungsform.
  • 5 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform. Die Halbleitervorrichtung 200 unterscheidet sich in einer Struktur eines ineffektiven Bereichs 210d von der ersten Ausführungsform. Abgesehen davon ist die zweite Ausführungsform der ersten Ausführungsform ähnlich. Es sollte besonders erwähnt werden, dass eine Abschirmung 80 und eine Maske 282, die für den Produktionsprozess genutzt werden, der Zweckmäßigkeit halber in 5 dargestellt sind.
  • Eine Messschicht 230 ist an einer Seite der oberen Oberfläche des ineffektiven Bereichs 210d vorgesehen. Die Messschicht 230 umfasst die erste Messschicht 31, die zweite Messschicht 32 und eine dritte Messschicht 233. Ferner ist jede der ersten Messschicht 31, der zweiten Messschicht 32 und der dritten Messschicht 233 die leitfähige Schicht 28d.
  • Eine im ineffektiven Bereich 210d vorgesehene Kristalldefektschicht umfasst die erste Kristalldefektschicht 51, die in der ersten Messschicht 31 vorgesehen ist, und die zweite Kristalldefektschicht 52, die genau unter der zweiten Messschicht 32 vorgesehen ist. In der dritten Messschicht 233 oder genau unter der dritten Messschicht 233 ist keine Kristalldefektschicht vorgesehen.
  • Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung 200 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform werden Widerstandswerte zwischen den Messelektroden 44 auf der ersten Messschicht 31, der zweiten Messschicht 32 und der dritten Messschicht 233 nach der Ausbildung der oberen Oberflächenelektrodenschicht 40 gemessen. Indem man so verfährt, werden Widerstandswerte der ersten Messschicht 31, der zweiten Messschicht 32 und der dritten Messschicht 233 vor der Protonenbestrahlung erhalten.
  • Anschließend wird auf der oberen Oberflächenelektrode 40 die Maske 282 ausgebildet. Die Maske 282 wird mit einem vertieften Teilbereich 282a an einer Position genau oberhalb der ersten Kristalldefektschicht 51 und einem vertieften Teilbereich 282b an einer Position genau oberhalb der zweiten Kristalldefektschicht 52 versehen. Außerdem wird die Maske 282 wie aus der zur oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 orthogonalen Richtung betrachtet an einer Position zwischen den Messelektroden 44 auf der dritten Messschicht 233 mit einem vertieften Teilbereich 282c versehen.
  • Der vertiefte Teilbereich 282a hat eine Tiefe T4, und der vertiefte Teilbereich 282b hat eine Tiefe T5, die größer als T4 ist. Indes weist der vertiefte Teilbereich 282c eine Tiefe T6 auf, die geringer als T4 ist. Die Tiefen T4 und T5 werden auf eine Weise ähnlich derjenigen der Tiefen T1 und T2 in der ersten Ausführungsform bestimmt. Ferner wird eine Differenz T4 - T6 in einer Dicke der Maske 282 so eingestellt, um, wenn die Kristalldefektschicht 51 in der ersten Messschicht 31 ausgebildet wird, zu ermöglichen, dass die Tiefe der Protonenbestrahlung bis zu einer Position, die mit dem vertieften Teilbereich 282c überlappt, weniger tief als die obere Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 ist.
  • Anschließend wird von oberhalb der Maske 282 die Protonenbestrahlung durchgeführt. Indem man so verfährt, wird die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 im Diodenbereich 10b wie in der ersten Ausführungsform ausgebildet. Ferner wird die erste Kristalldefektschicht 51 in der ersten Messschicht 31 ausgebildet und wird die zweite Kristalldefektschicht 52 unter der zweiten Messschicht 32 ausgebildet. Die Differenz T4 - T6 zwischen den Tiefen der vertieften Teilbereiche 282a und 282c ermöglicht ferner, dass weder in der dritten Messschicht 233 noch genau unter der dritten Messschicht 233 eine Kristalldefektschicht ausgebildet wird.
  • Anschließend wird die Maske 282 entfernt und werden Widerstandswerte zwischen der Vielzahl von Messelektroden 44 gemessen. Indem man so verfährt, werden die Widerstandswerte der ersten Messschicht 31, der zweiten Messschicht 32 und der dritten Messschicht 233 nach der Protonenbestrahlung erhalten.
  • Anschließend wird die Tiefe der Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 bestimmt. Die Widerstandswerte zwischen der Vielzahl von Messelektroden 44 vor der Protonenbestrahlung werden hier wie in der ersten Ausführungsform mit den Widerstandswerten nach der Protonenbestrahlung verglichen. 5 zeigt einen Zustand, in dem die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 bei der Zieltiefe erfolgreich ausgebildet worden ist. In diesem Fall weicht beim Vergleichen der Widerstandswerte sowohl der ersten Messschicht 31 als auch der zweiten Messschicht 32 vor und nach der Protonenbestrahlung der Messwert der ersten Messschicht 31 ab, wohingegen der Messwert der zweiten Messschicht 32 wie in der ersten Ausführungsform nicht abweicht. Da in der dritten Messschicht 233 vor und nach der Messung keine Kristalldefektschicht ausgebildet wird, weicht indes ein Messwert der dritten Messschicht 233 nicht ab.
  • Als Nächstes wird ein Fall betrachtet, bei dem die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 weniger tief als die Zieltiefe ausgebildet ist. In diesem Fall ist beispielsweise die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 in der Trägerspeicherschicht 18 ausgebildet. Außerdem ist eine Kristalldefektschicht nur in der zweiten Messschicht 32 ausgebildet. Folglich weichen Messwerte der ersten Messschicht 31 und der dritten Messschicht 233 vor und nach der Protonenbestrahlung nicht ab, wohingegen der Messwert der zweiten Messschicht 32 abweicht.
  • Ferner wird ein Fall betrachtet, bei dem die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 tiefer als die Zieltiefe ausgebildet ist. In diesem Fall ist weder in der ersten Messschicht 31, noch in der zweiten Messschicht 32, aber in der dritten Messschicht 233 eine Kristalldefektschicht ausgebildet. Folglich weichen beim Vergleichen von Widerstandswerten vor und nach der Protonenbestrahlung die Messwerte der ersten Messschicht 31 und der zweiten Messschicht 32 nicht ab, wohingegen der Messwert der dritten Messschicht 233 abweicht.
  • Das heißt, falls der Messwert der ersten Messschicht 31 abweicht, wird bestimmt, dass die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 bei der Zieltiefe ausgebildet ist. Falls der Messwert der zweiten Messschicht 32 abweicht, wird ferner bestimmt, dass die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 weniger tief als die Zieltiefe ausgebildet ist. Ferner wird, falls der Messwert der dritten Messschicht 233 abweicht, bestimmt, dass die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 tiefer als die Zieltiefe ausgebildet ist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, einfach zu bestimmen, ob eine Tiefe der Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 tiefer oder weniger tief als die Zieltiefe ist. Falls die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 tiefer als die Zieltiefe ausgebildet ist, weicht insbesondere der Messwert der dritten Messschicht 322 ab, was eine genauere Bestimmung der Tiefe einer Bestrahlung ermöglicht.
  • In dieser Hinsicht besteht eine Möglichkeit, dass die Messwerte der zwei oder mehr der ersten bis dritten Messschichten 31, 32 und 233 vor und nach der Protonenbestrahlung abweichen. In diesem Fall kann die Tiefe der Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 aus einer Messschicht mit der größten Abweichung zwischen den Messwerten vor und nach der Protonenbestrahlung bestimmt werden. Falls die Messwerte der ersten Messschicht 31 und der zweiten Messschicht 32 beide abweichen, kann ferner beispielsweise bestimmt werden, dass die Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 in der Mitte zwischen den in 2 und 3 gezeigten Positionen vorgesehen ist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die drei Messschichten 30 im ineffektiven Bereich 210d vorgesehen. Die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und vier oder mehr Messschichten 30 können im ineffektiven Bereich 210d vorgesehen werden. In diesem Fall können die Messschichten 30 nicht nur zum Bestimmen, ob Inspektionskriterien erfüllt sind oder nicht, sondern auch zum Prüfen der Tiefe der Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 im Detail genutzt werden.
  • Dritte Ausführungsform.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 300 gemäß der dritten Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich in einer Struktur einer Messschicht 330 von der ersten Ausführungsform. Abgesehen davon ist die vorliegende Ausführungsform der ersten Ausführungsform ähnlich. Die Messschicht 330 umfasst eine erste Messschicht 331 und eine zweite Messschicht 332. An der Seite der oberen Oberfläche der Driftschicht 16 im ineffektiven Bereich 310d sind leitfähige Schichten 328d vom p-Typ vorgesehen. Die erste Messschicht 331 umfasst welche der leitfähigen Schichten 328d, die an deren beiden Enden vorgesehen sind, und einen Teilbereich 16a der Driftschicht 16, der zwischen den betreffenden der leitfähigen Schichten 328d sandwichartig angeordnet ist. Ähnlich enthält die zweite Messschicht 332 welche der leitfähigen Schichten 328d, die an deren beiden Enden vorgesehen sind, und einen Teilbereich 16a der Driftschicht 16, der zwischen den betreffenden der leitfähigen Schichten 328d sandwichartig angeordnet ist.
  • Ferner ist wie in der ersten Ausführungsform eine erste Kristalldefektschicht 351 in der ersten Messschicht 331 ausgebildet. Die erste Kristalldefektschicht 351 ist bei dem Teilbereich 16a ausgebildet, der zwischen den leitfähigen Schichten 328d der ersten Messschicht 331 sandwichartig angeordnet ist. Indes ist eine zweite Kristalldefektschicht 352 genau unter der zweiten Messschicht 332 ausgebildet. Die zweite Kristalldefektschicht 352 ist genau unter dem Teilbereich 16a ausgebildet, der zwischen den leitfähigen Schichten 328d der zweiten Messschicht 332 sandwichartig angeordnet ist.
  • In der ersten Messschicht 331 ist die Vielzahl an Messelektroden 44 auf den jeweiligen leitfähigen Schichten 328d an beiden Endteilbereichen vorgesehen. Ähnlich ist in der zweiten Messschicht 332 die Vielzahl an Messelektroden 44 auf den jeweiligen leitfähigen Schichten 328d an beiden Endteilbereichen vorgesehen.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist jede der Messschichten 330 mit einer pnp-Struktur versehen. Ein Ziel, das unter Verwendung der Vielzahl von Messelektroden 44 gemessen werden soll, ist kein Flächenwiderstand, sondern ein Leckstrom zwischen den Messelektroden 44. Ein Prozess zum Überprüfen, ob es eine Abweichung zwischen Messwerten vor und nach der Protonenbestrahlung gibt oder nicht, ist ähnlich demjenigen der ersten Ausführungsform. Die Tiefe der Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 kann in der vorliegenden Ausführungsform ebenfalls einfach bestimmt werden.
  • Gemäß einem Modifikationsbeispiel der vorliegenden Ausführungsform weist die Messschicht 330 nicht notwendigerweise die in 6 gezeigte Struktur auf, sondern muss nur die leitfähigen Schichten 328d zumindest an Teilbereichen enthalten, wo die Vielzahl von Messelektroden 44 vorgesehen ist. Beispielsweise können die leitfähigen Schichten 328d an einem anderen Teilbereich als beide Enden der Messschicht 330 vorgesehen werden.
  • 7 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 400 gemäß einem Modifikationsbeispiel der dritten Ausführungsform. Eine Messschicht 430 ist im ineffektiven Bereich 410d ausgebildet. Die Messschicht 430 umfasst die erste Messschicht 331, die zweite Messschicht 332 und eine dritte Messschicht 433. Die dritte Messschicht 433 umfasst welche der leitfähigen Schichten 328d, die an deren beiden Enden vorgesehen sind, und einen Teilbereich 16a der Driftschicht 16, der zwischen den betreffenden der leitfähigen Schichten 328d sandwichartig angeordnet ist. Indes ist an einer mit der dritten Messschicht 433 überlappenden Position keine Kristalldefektschicht vorgesehen.
  • Ein Prozess zum Überprüfen, ob es eine Abweichung zwischen den Messwerten vor und nach der Protonenbestrahlung gibt oder nicht, ist ähnlich demjenigen der zweiten Ausführungsform. Die Tiefe der Lebensdauer-Steuerungsschicht 50 kann in der Halbleitervorrichtung 400 ebenfalls leicht bestimmt werden. Man beachte, dass die in den obigen Ausführungsformen beschriebenen technischen Merkmale wie jeweils geeignet kombiniert werden können.
  • Bezugszeichenliste
  • 100, 200, 300, 400 Halbleitervorrichtung, 101 Halbleiterwafer, 10 Halbleitersubstrat, 10c effektiver Bereich, 10d, 210d, 310d, 410d ineffektiver Bereich, 14 Pufferschicht, 16 Driftschicht, 20 Basisschicht, 28 Diffusionsschicht, 28d, 328d leitfähige Schicht, 30, 230, 330, 430 Messschicht, 31, 331 erste Messschicht, 32, 332 zweite Messschicht, 233, 433 dritte Messschicht, 40 obere Oberflächenelektrodenschicht, 44 Messelektrode, 46 rückseitige Oberflächenelektrodenschicht, 50 Lebensdauer-Steuerungsschicht, 51 erste Kristalldefektschicht, 52 zweite Kristalldefektschicht, 82, 282 Maske

Claims (14)

  1. Halbleitervorrichtung (100, 200, 300, 400), aufweisend: ein Halbleitersubstrat (10), das einen effektiven Bereich (10c), wo ein Hauptstrom fließen soll, und einen ineffektiven Bereich (10d, 210d, 310d, 410d), der den effektiven Bereich (10c) umgibt, aufweist: eine obere Oberflächenelektrodenschicht (40), die auf einer oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats (10) vorgesehen ist; und eine rückseitige Oberflächenelektrodenschicht (46), die auf einer rückseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats (10) vorgesehen ist, wobei das Halbleitersubstrat (10) enthält: eine Lebensdauer-Steuerungsschicht (50), die in dem effektiven Bereich (10c) vorgesehen ist und eine höhere Kristalldefektdichte als deren Umgebung aufweist; eine Messschicht (30, 230, 330, 430), die an einer Seite der oberen Oberfläche des ineffektiven Bereichs (10d, 210d, 310d, 410d) vorgesehen ist; und eine Kristalldefektschicht (51, 52, 351, 352), die in dem ineffektiven Bereich (10d, 210d, 310d, 410d) vorgesehen ist und eine höhere Kristalldefektdichte als deren Umgebung aufweist, die obere Oberflächenelektrodenschicht (40) eine Vielzahl von Messelektroden (44) enthält, die auf der Messschicht (30, 230, 330, 430) vorgesehen sind, die Messschicht (30, 230, 330, 430) eine leitfähige Schicht (28d, 328d) zumindest bei einem Teilbereich enthält, wo die Vielzahl von Messelektroden (44) vorgesehen ist, und die Kristalldefektschicht (51, 52, 351, 352) wie aus einer zur oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats (10) orthogonalen Richtung betrachtet zwischen der Vielzahl von Messelektroden (44) vorgesehen ist.
  2. Halbleitervorrichtung (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 1, wobei die Kristalldefektschicht (51, 52, 351, 352) oberhalb der Lebensdauer-Steuerungsschicht (50) vorgesehen ist.
  3. Halbleitervorrichtung (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kristalldefektschicht (51, 52, 351, 352) in der Messschicht (30, 230, 330, 430) vorgesehen ist.
  4. Halbleitervorrichtung (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Messschicht (30, 230, 330, 430) eine erste Messschicht (31, 331) und eine zweite Messschicht (32, 332) umfasst und die Kristalldefektschicht (51, 52, 351, 352) in der ersten Messschicht (31, 331) und nicht in der zweiten Messschicht (32, 332) vorgesehen ist.
  5. Halbleitervorrichtung (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Messschicht (30, 230, 330, 430) eine erste Messschicht (31, 331) und eine zweite Messschicht (32, 332) umfasst und die Kristalldefektschicht (51, 52, 351, 352) eine erste Kristalldefektschicht (51, 351), die in der ersten Messschicht (31, 331) vorgesehen ist, und eine zweite Kristalldefektschicht (52, 352), die genau unter der zweiten Messschicht (32, 332) vorgesehen ist, umfasst.
  6. Halbleitervorrichtung (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Messschicht (30, 230, 330, 430) eine erste Messschicht (31, 331), eine zweite Messschicht (32, 332) und eine dritte Messschicht (233, 433) umfasst und die Kristalldefektschicht (51, 52, 351, 352) eine erste Kristalldefektschicht (51, 351), die in der ersten Messschicht (31, 331) vorgesehen ist, und eine zweite Kristalldefektschicht (52, 352), die genau unter der zweiten Messschicht (32, 332) vorgesehen ist, umfasst.
  7. Halbleitervorrichtung (100, 200, 300, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die leitfähige Schicht (28d, 328d) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp ist und an einer Seite einer oberen Oberfläche einer Halbleiterschicht, die von einem ersten Leitfähigkeitstyp ist, vorgesehen ist und die Messschicht (30, 230, 330, 430) die leitfähigen Schichten 28d, 328d) an ihren beiden Enden und einen Teilbereich der Halbleiterschicht, der zwischen den leitfähigen Schichten (28d, 328d) sandwichartig angeordnet ist, umfasst.
  8. Halbleitervorrichtung (100, 200, 300, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Halbleitersubstrat (10) enthält: eine Kathode, die von einem ersten Leitfähigkeitstyp ist und an einer Seite der rückseitigen Oberfläche vorgesehen ist; eine Driftschicht (16), die vom ersten Leitfähigkeitstyp ist und an einer Seite der oberen Oberfläche vorgesehen ist; und eine Anode, die von einem zweiten Leitfähigkeitstyp ist und an einer Seite der oberen Oberfläche der Driftschicht (16) vorgesehen ist, und die Lebensdauer-Steuerungsschicht (50) in der Driftschicht (16) vorgesehen ist.
  9. Halbleitervorrichtung (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 8, ferner aufweisend eine Diffusionsschicht (28), die vom zweiten Leitfähigkeitstyp ist und an einer Seite der oberen Oberfläche der Anode vorgesehen ist, wobei die leitfähige Schicht (28d, 328d) eine gleiche Schicht wie die Diffusionsschicht (28) ist.
  10. Halbleitervorrichtung (100, 200, 300, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Halbleitersubstrat (10) mit einem Halbleiter mit breiter Bandlücke geschaffen ist.
  11. Halbleitervorrichtung (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 10, wobei der Halbleiter mit breiter Bandlücke Siliziumcarbid, Galliumnitrid-Material oder Diamant umfasst.
  12. Halbleiterwafer (101), aufweisend eine Vielzahl der Halbleitervorrichtungen (100, 200, 300, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
  13. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung (100, 200, 300, 400), aufweisend: ein Ausbilden, in einem Halbleitersubstrat (10), eines effektiven Bereichs (10c), wo ein Hauptstrom fließen soll, und eines ineffektiven Bereichs (10d, 210d, 310, 410d), wo eine Messschicht (30, 230, 330, 430) an dessen Seite einer oberen Oberfläche ausgebildet wird, wobei der ineffektive Bereich (10d, 210d, 310d, 410d) den effektiven Bereich (10c) umgibt; ein Ausbilden einer oberen Oberflächenelektrodenschicht (40) auf einer oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats (10), indem eine Vielzahl von Messelektroden (44) auf der Messschicht (30, 230, 330, 430) ausgebildet wird; ein Ausbilden einer rückseitigen Oberflächenelektrodenschicht (46) auf einer rückseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats (10); ein Ausbilden einer Maske (82, 282) auf der oberen Oberflächenelektrodenschicht (40), wobei eine Höhe der Maske (82, 282) von der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats (10) auf der Messschicht (30, 230, 330, 430) höher ist als auf dem effektiven Bereich (10c); ein Durchführen einer Protonenbestrahlung von oberhalb der Maske (82, 282), wodurch eine Lebensdauer-Steuerungsschicht (50) in dem effektiven Bereich (10c) ausgebildet wird und eine Kristalldefektschicht (51, 52, 351, 352) wie aus einer zur oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats (10) orthogonalen Richtung betrachtet zwischen der Vielzahl von Messelektroden (44) ausgebildet wird; und ein Entfernen der Maske (82, 282) und ein Messen eines Widerstandswerts zwischen der Vielzahl von Metallelektroden (44) nach der Protonenbestrahlung; wobei eine leitfähige Schicht (28d, 328d) in der Messschicht (30, 230, 330, 430) zumindest bei einem Teilbereich, wo die Vielzahl von Metallelektroden (44) vorgesehen ist, ausgebildet wird.
  14. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 13, ferner aufweisend: ein Messen, vor dem Ausbilden der Maske (82, 282), eines Widerstandswerts zwischen der Vielzahl von Messelektroden (44) vor der Protonenbestrahlung; und ein Vergleichen des Widerstandswerts zwischen der Vielzahl von Messelektroden (44) vor der Protonenbestrahlung und des Widerstandswerts nach der Protonenbestrahlung.
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