DE112019001738T5 - Halbleitervorrichtung und herstellungsverfahren - Google Patents

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Yasunori Agata
Takahiro Tamura
Toru AJIKI
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Abstract

Es wird eine Halbleitervorrichtung mit einem Halbleitersubstrat geschaffen, wobei das Halbleitersubstrat einen wasserstoffhaltigen Bereich aufweist, der Wasserstoff enthält, wobei der wasserstoffhaltige Bereich Helium in zumindest einem gewissen Bereich enthält, eine chemische Wasserstoffkonzentrationsverteilung des wasserstoffhaltigen Bereichs in einer Tiefenrichtung einen oder mehrere Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitte aufweist und in jedem der Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitte die chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher als 1/10 einer chemischen Sauerstoffkonzentration ist. In mindestens einem der Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitte kann die chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher als eine chemische Heliumkonzentration sein.

Description

  • HINTERGRUND
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung und ein Herstellungsverfahren.
  • STAND DER TECHNIK
  • Herkömmlich ist bekannt, einen Bereich vom N-Typ durch Implantieren von Wasserstoff in ein Halbleitersubstrat auszubilden (siehe beispielsweise Patentdokument 1 und 2).
    • [Patentdokument 1] Japanische Übersetzung der internationalen PCT-Patentanmeldung Nr. 2017-47285
    • [Patentdokument 2] Japanische Übersetzung der internationalen PCT-Patentanmeldung Nr. 2017-146148
  • [TECHNISCHES PROBLEM]
  • Es wird bevorzugt, dass die Form einer Ladungsträgerkonzentrationsverteilung mit hoher Genauigkeit gesteuert werden kann.
  • [ALLGEMEINE OFFENBARUNG]
  • Um das vorstehend erwähnte Problem zu lösen, schafft ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Halbleitervorrichtung mit einem Halbleitersubstrat. Das Halbleitersubstrat kann einen wasserstoffhaltigen Bereich aufweisen, der Wasserstoff enthält. Der wasserstoffhaltige Bereich kann Helium in zumindest einem gewissen Bereich enthalten. Eine chemische Wasserstoffkonzentrationsverteilung des wasserstoffhaltigen Bereichs in einer Tiefenrichtung weist einen oder mehrere Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitte auf und in jedem der Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitte kann die chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher als 1/10 einer chemischen Sauerstoffkonzentration sein.
  • In jedem der Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitte kann die chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher als eine chemische Kohlenstoffkonzentration sein.
  • Die chemische Wasserstoffkonzentrationsverteilung des wasserstoffhaltigen Bereichs in der Tiefenrichtung kann eine oder mehrere Wasserstoffkonzentrationsspitzen aufweisen. An den Wasserstoffkonzentrationsspitzen kann die chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher als 1/2 der chemischen Sauerstoffkonzentration sein.
  • In mindestens einem der Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitte kann die chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher als eine chemische Heliumkonzentration sein.
  • Eine chemische Heliumkonzentrationsverteilung des wasserstoffhaltigen Bereichs in der Tiefenrichtung kann eine Heliumkonzentrationsspitze aufweisen. In einem Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitt, der in einer tieferen Position als die Heliumkonzentrationsspitze vorgesehen ist, kann die chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher als die chemische Heliumkonzentration sein.
  • Die chemische Wasserstoffkonzentrationsverteilung kann mehrere Wasserstoffkonzentrationsspitzen aufweisen. Die volle Breite bei halbem Maximum der Heliumkonzentrationsspitze in der chemischen Heliumkonzentrationsverteilung kann größer sein als ein Intervall zwischen jeder der Wasserstoffkonzentrationsspitzen.
  • Die Heliumkonzentrationsspitze kann zwischen zwei Wasserstoffkonzentrationsspitzen in der Tiefenrichtung angeordnet sein.
  • Die chemische Wasserstoffkonzentrationsverteilung kann zwei oder mehr Wasserstoffkonzentrationsspitzen in tieferen Positionen als die Heliumkonzentrationsspitze aufweisen. Eine Ladungsträgerkonzentrationsverteilung des wasserstoffhaltigen Bereichs in der Tiefenrichtung kann zwei oder mehr Wasserstoff entsprechende Spitzen aufweisen, die im Wesentlichen in derselben Tiefe wie die Wasserstoffkonzentrationsspitze in tieferen Positionen als die Heliumkonzentrationsspitze angeordnet sind. Die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung zwischen jeder der Wasserstoff entsprechenden Spitzen kann keine Spitze in einer tieferen Position als die Heliumkonzentrationsspitze aufweisen.
  • Die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung kann einen Ladungsträgerkonzentrationsmuldenabschnitt zwischen jeder der Wasserstoff entsprechenden Spitzen aufweisen. Ein lokales Minimum der Ladungsträgerkonzentration im Ladungsträgerkonzentrationsmuldenabschnitt in im Wesentlichen derselben Tiefenposition wie die Heliumkonzentrationsspitze kann niedriger liegen als lokale Minima der Ladungsträgerkonzentration in den Ladungsträgerkonzentrationsmuldenabschnitten vor und nach dem Ladungsträgerkonzentrationsmuldenabschnitt. Das lokale Minimum der Ladungsträgerkonzentration im Ladungsträgerkonzentrationsmuldenabschnitt in im Wesentlichen derselben Tiefenposition wie die Heliumkonzentrationsspitze kann höher liegen als eine Basisdotierungskonzentration im Halbleitersubstrat.
  • Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft ein Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung mit einem Halbleitersubstrat. Im Herstellungsverfahren kann ein wasserstoffhaltiger Bereich durch Implantieren von Wasserstoff in das Halbleitersubstrat ausgebildet werden. Im Herstellungsverfahren kann Helium in das Halbleitersubstrat implantiert werden, so dass zumindest ein gewisser Bereich des wasserstoffhaltigen Bereichs Helium enthält. Wasserstoff kann in das Halbleitersubstrat implantiert werden, so dass die chemische Wasserstoffkonzentrationsverteilung des wasserstoffhaltigen Bereichs in einer Tiefenrichtung einen oder mehrere Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitte aufweist und in mindestens einem Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitt die chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher als 1/10 der chemischen Sauerstoffkonzentration ist.
  • Der Zusammenfassungsabschnitt beschreibt nicht notwendigerweise alle erforderlichen Merkmale der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann auch eine Unterkombination der vorstehend beschriebenen Merkmale sein.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung 100 zeigt.
    • 2 ist ein Diagramm, das ein Referenzbeispiel einer chemischen Wasserstoffkonzentrationsverteilung, einer chemischen Heliumkonzentrationsverteilung und einer Ladungsträgerkonzentrationsverteilung entlang der Linie A-A in 1 zeigt.
    • 3 ist ein Diagramm, das eine chemische Wasserstoffkonzentrationsverteilung, eine chemische Heliumkonzentrationsverteilung und eine Ladungsträgerkonzentrationsverteilung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 4 ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel einer chemischen Wasserstoffkonzentrationsverteilung und einer chemischen Heliumkonzentrationsverteilung in einem wasserstoffhaltigen Bereich 102 zeigt.
    • 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Beziehung einer chemischen Heliumkonzentrationsverteilung und einer Ladungsträgerkonzentrationsverteilung im wasserstoffhaltigen Bereich 102 zeigt.
    • 6 ist eine Ansicht, die eine beispielhafte Struktur der Halbleitervorrichtung 100 zeigt.
    • 7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Ladungsträgerkonzentrationsverteilung in einer Tiefenrichtung in der Position der Linie B-B in 6 zeigt.
    • 8 ist ein Diagramm, das einige Schritte in einem Herstellungsverfahren der Halbleitervorrichtung 100 zeigt.
  • BESCHREIBUNG VON BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Das Folgende beschreibt die vorliegende Erfindung durch Ausführungsformen der Erfindung, aber die folgenden Ausführungsformen begrenzen die Erfindung gemäß den Ansprüchen nicht. Außerdem sind nicht alle Kombinationen von Merkmalen, die in der Ausführungsform beschrieben sind, notwendigerweise in Lösungen der Erfindung erforderlich.
  • Wie hier verwendet, wird eine Seite in einer zu einer Tiefenrichtung eines Halbleitersubstrats parallelen Richtung als „obere“ bezeichnet und die andere Seite wird als „untere“ bezeichnet. Eine Oberfläche von zwei Hauptoberflächen eines Substrats, einer Schicht oder eines anderen Elements wird als obere Oberfläche bezeichnet und die andere Oberfläche wird als untere Oberfläche bezeichnet. Eine „obere“ und „untere“ Richtung ist nicht auf eine Richtung der Schwerkraft oder eine Richtung, in der die Halbleitervorrichtung montiert ist, begrenzt.
  • In dieser Patentbeschreibung können technische Angelegenheiten unter Verwendung von orthogonalen Koordinatenachsen einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse beschrieben werden. Die orthogonalen Koordinatenachsen sollen nur relative Positionen von Komponenten festlegen und sollen sie nicht auf spezielle Richtungen begrenzen. Die Z-Achse soll beispielsweise nicht ausschließlich eine Höhenrichtung relativ zum Boden angeben. Ferner sind eine +Z-Achsen-Richtung und eine -Z-Achsen-Richtung zueinander entgegengesetzte Richtungen. Wenn die Z-Achsen-Richtung ohne Beschreiben des Vorzeichens beschrieben wird, bedeutet es, dass die Richtung zur +Z-Achse und zur -Z-Achse parallel ist.
  • In der Patentbeschreibung kann ein Fall, in dem ein Begriff wie z. B. „derselbe“ oder „gleich“ erwähnt ist, einen Fehler aufgrund einer Variation bei der Herstellung oder dergleichen umfassen. Der Fehler liegt beispielsweise innerhalb 10 %. Überdies können die Ausdrücke „im Wesentlichen derselbe“ und „im Wesentlichen gleich“ verwendet werden, um den Fehler einzuschließen.
  • Wie hier verwendet, bezieht sich eine chemische Konzentration auf eine Konzentration einer Störstelle, die ungeachtet ihres Aktivierungszustandes gemessen wird. Die chemische Konzentration kann beispielsweise durch Sekundärionenmassenspektrometrie (SIMS) gemessen werden. In dieser Patentbeschreibung bezieht sich eine Dotierungskonzentration auf eine Konzentration von Donoren und Akzeptoren. Die Konzentrationsdifferenz zwischen einem Donor und einem Akzeptor kann eine Nettodotierungskonzentration entweder des Donors oder des Akzeptors sein, dessen Konzentration höher ist als jene des anderen. Die Konzentrationsdifferenz kann durch das Kapazitäts-Spannungs-Verfahren (CV-Verfahren) gemessen werden. Eine durch das CV-Verfahren gemessene Konzentration kann als Ladungsträgerkonzentration verwendet werden. Überdies kann die Ladungsträgerkonzentration auch durch die Ausbreitungswiderstandsanalyse (SR) gemessen werden. In einem Bereich vom N-Typ oder einem Bereich vom P-Typ kann, wenn die Ladungsträgerkonzentration, die Dotierungskonzentration oder die chemische Konzentration eine Spitze aufweist, der Spitzenwert der Konzentrationswert in dem Bereich sein. In dem Bereich kann, wenn beispielsweise die Ladungsträgerkonzentration, die Dotierungskonzentration oder die chemische Konzentration ungefähr gleichmäßig ist, der Mittelwert der Konzentration in dem Bereich der Konzentrationswert in dem Bereich sein.
  • Wenn hier nur auf eine „Konzentration“ Bezug genommen wird, bezieht sie sich auf eine Konzentration pro Einheitsvolumen (/cm3). Eine chemische Konzentration einer Störstelle ist beispielsweise die Anzahl von Atomen der Störstelle, die pro Einheitsvolumen enthalten sind (Atome/cm3).
  • 1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung 100 zeigt. Die Halbleitervorrichtung 100 ist mit einer Transistorvorrichtung wie z. B. einem Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) und einer Diodenvorrichtung wie z. B. einer Freilaufdiode (FWD) versehen, obwohl Strukturdetails dieser Vorrichtungen in 1 weggelassen sind.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 umfasst ein Halbleitersubstrat 10. Das Halbleitersubstrat 10 ist ein Substrat, das aus einem Halbleitermaterial ausgebildet ist. Als Beispiel ist das Halbleitersubstrat 10 ein Siliziumsubstrat. Das Halbleitersubstrat 10 enthält eine Störstelle, die absichtlich oder unabsichtlich zur Zeit der Herstellung eines Halbleiterbarrens hinzugefügt wird. Das Halbleitersubstrat 10 weist eine Dotierungskonzentration auf, die durch eine Störstelle oder dergleichen, die zur Zeit der Herstellung implantiert wird, oder andere Substanzen bestimmt wird. Der Leitfähigkeitstyp des Halbleitersubstrats 10 des vorliegenden Beispiels ist ein N-Typ. In der Patentbeschreibung kann die Dotierungskonzentration im Halbleitersubstrat 10 als Basisdotierungskonzentration Db bezeichnet werden.
  • Als Beispiel ist, wenn der Halbleiterbarren aus Silizium besteht, eine Störstelle (Dotierungsmaterial) vom N-Typ zum Festlegen der Basisdotierungskonzentration Db Phosphor, Antimon, Arsen oder dergleichen und eine Störstelle (Dotierungsmaterial) vom P-Typ ist Bor, Aluminium oder dergleichen. Die Basisdotierungskonzentration Db kann niedriger sein als die chemische Konzentration des Dotierungsmaterials des Halbleiterbarrens. Als Beispiel kann, wenn das Dotierungsmaterial Phosphor oder Bor ist, die Basisdotierungskonzentration Db gleich oder höher als 50 % oder alternativ gleich oder höher als 90 % der chemischen Konzentration des Dotierungsmaterials sein. Als anderes Beispiel kann, wenn das Dotierungsmaterial Antimon ist, die Basisdotierungskonzentration Db gleich oder höher als 5 % oder alternativ gleich oder höher als 10 % oder alternativ gleich oder höher als 50 % der chemischen Konzentration des Dotierungsmaterials sein. Außerdem kann das Halbleitersubstrat 10 Kohlenstoff und Sauerstoff enthalten. Der Kohlenstoff und der Sauerstoff können im ganzen Halbleitersubstrat 10 verteilt sein. Ein Herstellungsverfahren des Halbleiterbarrens ist als Beispiel das Magnetfeldanlegungs-Czochralski-Verfahren (MCZ-Verfahren), obwohl andere Verfahren verwendet werden können. Andere Verfahren können das Czochralski-Verfahren und das Fließzonenverfahren (FZ-Verfahren) umfassen.
  • Das Halbleitersubstrat 10 weist eine obere Oberfläche 21 und eine untere Oberfläche 23 auf. Die obere Oberfläche 21 und die untere Oberfläche 23 sind zwei Hauptoberflächen des Halbleitersubstrats 10. In der Patentbeschreibung werden orthogonale Achsen in der Ebene, die zur oberen Oberfläche 21 und zur unteren Oberfläche 23 parallel ist, als x-Achse und y-Achse bezeichnet und die senkrechte Achse zur oberen Oberfläche 21 und zur unteren Oberfläche 23 wird als z-Achse bezeichnet.
  • Das Halbleitersubstrat 10 weist einen wasserstoffhaltigen Bereich 102 auf, der Wasserstoff enthält. Im vorliegenden Beispiel werden Wasserstoffionen in den wasserstoffhaltigen Bereich 102 von der Seite der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 implantiert. Im vorliegenden Beispiel sind die Wasserstoffionen Protonen. Die Wasserstoffionen können Deuteronen oder Tritonen sein. Der wasserstoffhaltige Bereich 102 ist der Bereich, in dem die chemische Konzentration von Wasserstoff höher ist als die chemische Konzentration von irgendeiner von anderen Störstellen vom N-Typ und Störstellen vom P-Typ. Im wasserstoffhaltigen Bereich 102 kann die chemische Konzentration von Wasserstoff gleich oder höher als 100-mal die chemische Konzentration einer Störstelle unter anderen Störstellen vom N-Typ und Störstellen vom P-Typ sein, deren chemische Konzentration am höchsten ist. Der wasserstoffhaltige Bereich 102 kann ein Bereich sein, in dem die chemische Konzentration von Wasserstoff gleich oder höher als 10-mal die Basisdotierungskonzentration Db ist. Der wasserstoffhaltige Bereich 102 kann ein Bereich sein, in dem die chemische Konzentration von Wasserstoff höher ist als die Basisdotierungskonzentration Db. Der wasserstoffhaltige Bereich 102 enthält Helium in zumindest einem gewissen Bereich. Das Helium kann als Einstellungsstörstelle zum Einstellen der Lebensdauer von Ladungsträgern des Halbleitersubstrats 10 funktionieren.
  • Die von der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 implantierten Wasserstoffionen treten durch das Innere des Halbleitersubstrats 10 in eine Tiefe hindurch, die der Beschleunigungsenergie entspricht. In dem Bereich, durch den die Wasserstoffionen hindurchgetreten sind, wird ein Leerstellendefekt wie z. B. eine Leerstelle (V) oder eine Doppelleerstelle (VV) gebildet. In der Patentbeschreibung umfasst eine Leerstelle, wenn nicht anders angegeben, eine Doppelleerstelle. Der Leerstellendefekt kann eine unbefriedigte Valenz (freie Bindung) umfassen, die in einer Leerstelle oder Doppelleerstelle existiert, und kann ein ungepaartes Elektron der freien Bindung enthalten. Wasserstoff wird durch Durchführen einer Wärmebehandlung des Halbleitersubstrats 10 nach dem Implantieren von Wasserstoffionen diffundiert. Der diffundierte Wasserstoff lagert sich an eine Leerstelle und Sauerstoff an, wodurch ein VOH-Defekt gebildet wird. Der VOH-Defekt dient als Donor, der ein Elektron bereitstellt. Außerdem wird der diffundierte Wasserstoff selbst aktiviert, um als Wasserstoffdonor zu dienen. Daher wird der wasserstoffhaltige Bereich 102 zu einem Bereich vom N+-Typ, in dem die chemische Konzentration von Wasserstoff höher ist als die Basisdotierungskonzentration Db. Es ist zu beachten, dass, wenn nicht anders in der Patentbeschreibung angegeben, der Begriff „VOH-Defekt“ verwendet wird, um einen Wasserstoffdonor oder alternativ einen Donor, der neu durch Wasserstoffionenimplantation gebildet wird, einzuschließen.
  • Der wasserstoffhaltige Bereich 102 des vorliegenden Beispiels umfasst einen Lebensdauersteuerbereich 104. Der Lebensdauersteuerbereich 104 ist ein Bereich, in dem die Lebensdauer von Ladungsträgern verringert ist, da ein Lebensdauerverkürzungsmittel, das die Lebensdauer von Ladungsträgern einstellt, in dem Bereich gebildet ist. Das Lebensdauerverkürzungsmittel ist ein Rekombinationszentrum von Ladungsträgern, das ein Kristalldefekt sein kann, und kann ein Leerstellendefekt wie z. B. eine Leerstelle und eine Doppelleerstelle, ein Defektkomplex davon mit einem Element, das das Halbleitersubstrat 10 bildet, oder anderen Störstellen als diesem Element, eine Anordnung, ein Edelgaselement wie z. B. Helium, Neon, Argon oder dergleichen oder ein Metallelement wie z. B. Platin oder dergleichen sein. Im vorliegenden Beispiel dient ein Leerstellendefekt, der beispielsweise durch Implantieren von Helium in das Halbleitersubstrat 10 verursacht wird, als Lebensdauerverkürzungsmittel.
  • Im vorliegenden Beispiel wird der Lebensdauersteuerbereich 104 ferner durch Implantieren von Helium von der Seite der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 ausgebildet. Wenn in der Patentbeschreibung eine relative Position in der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats 10 als beispielsweise tief oder flach ausgedrückt wird, wird eine solche Tiefe relativ zur unteren Oberfläche 23 gemessen. Das heißt, ein Element, das in einer tieferen Position vorgesehen ist, ist mehr von der unteren Oberfläche 23 beabstandet, und ein Element, das in einer flacheren Position vorgesehen ist, ist weniger von der unteren Oberfläche 23 beabstandet. Es ist zu beachten, dass, wenn eine Tiefe mit einer festgelegten Referenzebene dargestellt wird, die Tiefe von der Referenzebene angegeben wird.
  • Ein Driftbereich 18 kann im Halbleitersubstrat 10 vorgesehen sein. Der Driftbereich 18 ist ein Bereich vom N--Typ mit einer Dotierungskonzentration, die niedriger ist als jene des wasserstoffhaltigen Bereichs 102. Die Dotierungskonzentration des Driftbereichs 18 kann dieselbe wie die Basisdotierungskonzentration Db sein. Der Driftbereich 18 kann einen Bereich umfassen, in dem die Dotierungskonzentration höher ist als die Basisdotierungskonzentration Db. Eine Dotierungskonzentrationsverteilung des Driftbereichs 18 kann ungefähr gleichmäßig oder flach innerhalb einer vorbestimmten Tiefenspanne L0 sein. Die gleichmäßige oder flache Verteilung bedeutet, dass als Beispiel unterhalb der vorbestimmten Tiefenspanne L0 eine Variation der Dotierungskonzentration in die Wertespanne von nicht weniger als 80 % und nicht mehr als 120 % der Basisdotierungskonzentration Db fällt. Die vorbestimmte Tiefenspanne L0 kann eine Länge innerhalb 10 % (das heißt L0 ≤ 0,1 W0) sein oder kann eine Länge innerhalb 30 % (das heißt L0 ≤ 0,3 W0) sein oder kann eine Länge innerhalb 50 % (das heißt L0 ≤ 0,5 W0) sein oder kann eine Länge innerhalb 70 % (das heißt L0 ≤ 0,7 W0) der Dicke W0 des Halbleitersubstrats 10 sein.
  • 2 ist ein Diagramm, das ein Referenzbeispiel einer chemischen Wasserstoffkonzentrationsverteilung, einer chemischen Heliumkonzentrationsverteilung und einer Ladungsträgerkonzentrationsverteilung entlang der Linie A-A in 1 zeigt. Die Linie A-A enthält den ganzen wasserstoffhaltigen Bereich 102 in der Tiefenrichtung und einen Teil des Driftbereichs 18. In Diagrammen, die eine Konzentrationsverteilung wie z. B. die in 2 oder dergleichen zeigen, ist eine vertikale Achse eine logarithmische Achse, die jede Konzentration angibt, und eine horizontale Achse ist eine lineare Achse, die eine Tiefenposition von der unteren Oberfläche 23 angibt. Es ist zu beachten, dass eine Konzentrationsverteilung in jeder Zeichnung eine Verteilung bei der Vollendung der Halbleitervorrichtung 100 (das heißt nach der Wärmebehandlung) zeigt. Außerdem sind die chemische Wasserstoffkonzentration und die chemische Heliumkonzentration in 2 eine Konzentration, die beispielsweise durch das SIMS-Verfahren gemessen wird. Die Ladungsträgerkonzentration in 2 wird beispielsweise durch das SR-Verfahren gemessen.
  • Die chemische Wasserstoffkonzentrationsverteilung im wasserstoffhaltigen Bereich 102 weist eine oder mehrere Wasserstoffkonzentrationsspitzen 115 und einen oder mehrere Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitte 114 auf. Wenn die chemische Wasserstoffkonzentrationsverteilung mehrere Wasserstoffkonzentrationsspitzen 115 aufweist, können Wasserstoffionen in das Halbleitersubstrat 10 mehrere Male mit veränderten Spannen implantiert werden. Veränderte Spannen können veränderte Beschleunigungsenergien von Wasserstoffionen bei der Ionenimplantation sein. Die chemische Wasserstoffkonzentrationsverteilung im vorliegenden Beispiel weist in der Reihenfolge von der Seite der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 eine Wasserstoffkonzentrationsspitze 115-1, einen Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitt 114-1, eine Wasserstoffkonzentrationsspitze 115-2, einen Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitt 114-2, eine Wasserstoffkonzentrationsspitze 115-3, einen Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitt 114-3 und eine Wasserstoffkonzentrationsspitze 115-4 auf. Eine Spitze kann ein bergförmiger Abschnitt sein, der einen Punkt eines lokalen Maximums in einer Konzentrationsverteilung enthält. Ein Muldenabschnitt kann ein muldenförmiger Abschnitt sein, der einen Punkt eines lokalen Minimums in einer Konzentrationsverteilung enthält.
  • Die chemische Heliumkonzentrationsverteilung weist eine Heliumkonzentrationsspitze 113 auf. Die Heliumkonzentrationsspitze 113 kann zwischen zwei Wasserstoffkonzentrationsspitzen 115 (im vorliegenden Beispiel der Wasserstoffkonzentrationsspitze 115-2 und der Wasserstoffkonzentrationsspitze 115-3) angeordnet sein. Eine Tiefenposition, in der die Heliumkonzentrationsspitze 113 ihr lokales Maximum aufweist, ist beispielsweise nicht innerhalb der Spanne der vollen Breite bei halbem Maximum (FWHM) von irgendeiner der Wasserstoffkonzentrationsspitzen 115 enthalten. Das Versetzen der Position der Heliumkonzentrationsspitze 113 von jenen der Wasserstoffkonzentrationsspitzen 115 kann Leerstellendefekte hinterlassen, die durch Heliumstrahlung, die nicht an Wasserstoff angelagert ist, gebildet werden. Folglich kann die Ladungsträgerlebensdauer verringert werden. Somit kann der Lebensdauersteuerbereich 104 leicht ausgebildet werden. Wenn Helium von der Seite der unteren Oberfläche 23 implantiert wird, ist ein Gradient der Steigung, der näher an der Seite der unteren Oberfläche 23 liegt als ein lokales Maximum der chemischen Heliumkonzentrationsverteilung, gewöhnlich kleiner als ein Gradient der Steigung entgegengesetzt zur unteren Oberfläche 23.
  • Die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung weist eine oder mehrere Wasserstoff entsprechende Spitzen 111 auf. Die Wasserstoff entsprechenden Spitzen 111 sind Spitzen in der Ladungsträgerkonzentrationsverteilung, die in derselben Tiefe wie die Wasserstoffkonzentrationsspitzen 115 angeordnet sind. Es ist zu beachten, dass die Tiefenpositionen der Wasserstoffkonzentrationsspitzen 115 und die Tiefenpositionen der Wasserstoff entsprechenden Spitzen 111 nicht exakt identisch sein können. Wenn beispielsweise der Punkt, an dem eine Wasserstoff entsprechende Spitze 111 ihr lokales Maximum aufweist, innerhalb der Spanne der vollen Breite bei halbem Maximum einer Wasserstoffkonzentrationsspitze 115 enthalten ist, kann die Wasserstoffkonzentrationsspitze 115 und die Wasserstoff entsprechende Spitze 111 in derselben Tiefenposition angeordnet sein. Die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung im vorliegenden Beispiel weist in der Reihenfolge von der Seite der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 eine Wasserstoff entsprechende Spitze 111-1, eine Wasserstoff entsprechende Spitze 111-2, eine Wasserstoff entsprechende Spitze 111-3 und eine Wasserstoff entsprechende Spitze 111-4 auf. Eine Wasserstoff entsprechende Spitze 111-m ist in derselben Tiefe wie eine Wasserstoffkonzentrationsspitze 115-m angeordnet. m ist eine ganze Zahl, die nicht geringer ist als 1.
  • Wie vorstehend beschrieben, dienen im wasserstoffhaltigen Bereich 102 VOH-Defekte und Wasserstoff selbst als Donoren. Folglich sind die Donorkonzentrationsverteilung und die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung im wasserstoffhaltigen Bereich 102 zur Wasserstoffkonzentrationsverteilung ähnlich. Das heißt, durch Steuern der Wasserstoffkonzentrationsverteilung können die Donorkonzentrationsverteilung und die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung im wasserstoffhaltigen Bereich 102 eingestellt werden.
  • Wenn Helium in den Lebensdauersteuerbereich 104 implantiert wird, werden Leerstellen aufgrund der Implantation von Helium gebildet. Einige der Leerstellen werden durch Anlagern an Wasserstoff und Sauerstoff, die im wasserstoffhaltigen Bereich 102 existieren, zu VOH-Defekten. In der Nähe der Spanne von Helium werden Leerstellen in hoher Konzentration gebildet, so dass Wasserstoff und/oder Sauerstoff für die Leerstellen unzureichend sind. Folglich wird der Anteil von Leerstellen, die verbleiben, ohne zu VOH-Defekten zu werden, höher. Folglich wird die Ladungsträgerkonzentration im Lebensdauersteuerbereich 104 gesenkt. Andererseits wird in einem Bereich weit von der Spanne von Helium die Konzentration von Leerstellen gesenkt, so dass Wasserstoff und Sauerstoff für die Leerstellen ausreichend sind. Somit wird der Anteil der Leerstellen, die verbleiben, ohne zu VOH-Defekten zu werden, niedriger. Folglich können in dem Bereich weit von der Spanne von Helium VOH-Defekte, die durch Heliumimplantation verursacht werden, die Donorkonzentration und die Ladungsträgerkonzentration erhöhen. Das heißt, in anderen Bereichen als dem Lebensdauersteuerbereich 104 kann die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung nicht zur Wasserstoffkonzentrationsverteilung ähnlich sein. Dies verschlechtert die Steuerbarkeit der Donorkonzentrationsverteilung und der Ladungsträgerkonzentrationsverteilung.
  • Die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung im vorliegenden Beispiel weist eine Helium entsprechende Spitze 112 zwischen der Wasserstoff entsprechenden Spitze 111-3 und der Wasserstoff entsprechenden Spitze 111-4 auf. Die Helium entsprechende Spitze 112 ist die Spitze von VOH-Defekten, die durch Heliumimplantation verursacht werden. Die Helium entsprechende Spitze 112 des vorliegenden Beispiels ist in einer tieferen Position angeordnet als die Heliumkonzentrationsspitze 113. Insbesondere ist mindestens eine Wasserstoffkonzentrationsspitze 115 zwischen der Helium entsprechenden Spitze 112 und der Heliumkonzentrationsspitze 113 angeordnet.
  • Im vorliegenden Beispiel ist die chemische Wasserstoffkonzentration relativ hoch in dem Bereich, der flacher ist als die Heliumkonzentrationsspitze 113. In diesem Bereich, wobei die Donorkonzentration, die durch Wasserstoff verursacht wird, ausreichend höher ist als die Donorkonzentration, die durch Helium verursacht wird, behalten folglich die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung und die chemische Wasserstoffkonzentration ihre Ähnlichkeit bei.
  • Durch Implantieren von Helium in den wasserstoffhaltigen Bereich 102 kann folglich eine Helium entsprechende Spitze 112 oder dergleichen in der Ladungsträgerkonzentrationsverteilung und der Donorkonzentrationsverteilung auftreten und die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung und die Donorkonzentrationsverteilung können nicht zur chemischen Wasserstoffkonzentrationsverteilung ähnlich sein. Wenn beispielsweise der Lebensdauersteuerbereich 104 im wasserstoffhaltigen Bereich 102 ausgebildet ist, wird daher die Steuerbarkeit der Ladungsträgerkonzentrationsverteilung und der Donorkonzentrationsverteilung im wasserstoffhaltigen Bereich 102 verschlechtert.
  • 3 ist ein Diagramm, das eine chemische Wasserstoffkonzentrationsverteilung, eine chemische Heliumkonzentrationsverteilung und eine Ladungsträgerkonzentrationsverteilung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist eine chemische Wasserstoffkonzentration in einem wasserstoffhaltigen Bereich 102 höher als jene des in 2 beschriebenen Beispiels. Die Ähnlichkeit der Ladungsträgerkonzentrationsverteilung und der chemischen Wasserstoffkonzentrationsverteilung und die Ähnlichkeit der Donorkonzentrationsverteilung und der chemischen Wasserstoffkonzentrationsverteilung können durch Erhöhen der chemischen Wasserstoffkonzentration beibehalten werden. Dies kann die Steuerbarkeit der Ladungsträgerkonzentrationsverteilung und der Donorkonzentrationsverteilung verbessern. Es ist zu beachten, dass Elemente, die nicht speziell in 3 und anschließenden Figuren beschrieben sind, zu jenen des Beispiels in 2 ähnlich sein können.
  • Im vorliegenden Beispiel ist eine chemische Wasserstoffkonzentration in jedem der Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitte 114 gleich oder höher als 1/10 einer chemischen Sauerstoffkonzentration DO. Die chemische Wasserstoffkonzentration in jedem der Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitte 114 weist ein lokales Minimum der chemischen Konzentration im Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitt 114 auf. In 3 ist die chemische Sauerstoffkonzentration DO im ganzen Halbleitersubstrat 10 gleichmäßig. Im vorliegenden Beispiel ist der kleinste Wert D2 der lokalen Minima der Wasserstoffkonzentration in den mehreren Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitten 114 gleich oder höher als 0,1 × DO. In 3 weist der Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitt 114-3 das kleinste lokale Minimum D2 auf.
  • Ein höherer Anteil des Sauerstoffs, der im wasserstoffhaltigen Bereich 102 existiert, kann an die Leerstellen angelagert werden, die durch Wasserstoffimplantation verursacht werden, indem die chemische Wasserstoffkonzentration, insbesondere die chemische Wasserstoffkonzentration in mindestens einem Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitt 114, gleich oder höher als 1/10 der chemischen Sauerstoffkonzentration DO gehalten wird. Das heißt, dies ermöglicht, dass ein niedrigerer Anteil des Sauerstoffs, der im wasserstoffhaltigen Bereich 102 existiert, an die Leerstellen angelagert wird, die durch Heliumimplantation verursacht werden. Folglich kann die Steuerbarkeit der Ladungsträgerkonzentrationsverteilung und der Donorkonzentrationsverteilung durch Erhöhen der Ähnlichkeit der Ladungsträgerkonzentrationsverteilung und der chemischen Wasserstoffkonzentrationsverteilung und der Ähnlichkeit der Donorkonzentrationsverteilung und der chemischen Wasserstoffkonzentrationsverteilung verbessert werden.
  • Die Heliumimplantation wird vorzugsweise nach den Schritten der Wasserstoffimplantation und Wärmebehandlung durchgeführt. Dies ermöglicht, dass Sauerstoff an die Leerstellen angelagert wird, die durch Heliumimplantation verursacht werden, nachdem Sauerstoff an die Leerstellen angelagert ist, die durch Wasserstoffimplantation verursacht werden. Die chemische Wasserstoffkonzentration in jedem der Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitte 114 kann gleich oder höher als 2/10 der chemischen Sauerstoffkonzentration DO sein oder kann gleich oder höher als 1/2 der chemischen Sauerstoffkonzentration DO sein oder kann gleich oder höher als einmal die chemische Sauerstoffkonzentration DO sein. Alternativ kann die chemische Wasserstoffkonzentration in jedem der Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitte 114 höher sein als die chemische Sauerstoffkonzentration DO.
  • In dem in 2 gezeigten Referenzbeispiel ist die chemische Wasserstoffkonzentration D2 im Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitt 114-3 kleiner als 1/10 der chemischen Sauerstoffkonzentration DO. In diesem Fall tritt die Helium entsprechende Spitze 112 in der Ladungsträgerkonzentrationsverteilung auf.
  • In dem in 3 gezeigten Beispiel weist die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung zwischen jeder der Wasserstoff entsprechenden Spitzen 111-3, 111-4 keine Helium entsprechende Spitze 112 in einer tieferen Position als die Heliumkonzentrationsspitze 113 auf. Das heißt, die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung zwischen der Wasserstoff entsprechenden Spitze 111-3 und der Wasserstoff entsprechenden Spitze 111-4 weist kein lokales Maximum auf. Die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung zwischen der Wasserstoff entsprechenden Spitze 111-3 und der Wasserstoff entsprechenden Spitze 111-4 kann eine nach unten konvexe Form aufweisen.
  • Die chemische Sauerstoffkonzentration DO im wasserstoffhaltigen Bereich 102 kann nicht geringer sein als 1 × 1017/cm3. Die chemische Sauerstoffkonzentration DO im wasserstoffhaltigen Bereich 102 kann nicht geringer sein als 5 × 1017/cm3 oder kann nicht geringer sein als 1 × 1018/cm3. Um Defekte, die durch Sauerstoff verursacht werden, zu verhindern, kann andererseits die chemische Sauerstoffkonzentration DO im wasserstoffhaltigen Bereich 102 nicht mehr als 3 × 1018/cm3 sein. Obwohl die Helium entsprechende Spitze 112, die in 2 gezeigt ist, mit einer höheren chemischen Sauerstoffkonzentration DO auffälliger wird, kann die Helium entsprechende Spitze 112 unterdrückt werden, indem die chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher als 1/10 der chemischen Sauerstoffkonzentration DO gehalten wird.
  • Außerdem zeigte ein Experiment, dass je höher die chemische Konzentration von Kohlenstoff im wasserstoffhaltigen Bereich 102 ist, desto auffälliger die Helium entsprechende Spitze 112 wird. Selbst wenn die chemische Konzentration von Kohlenstoff hoch ist, kann jedoch die Helium entsprechende Spitze 112 unterdrückt werden, indem die chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher als 1/10 der chemischen Sauerstoffkonzentration DO gehalten wird. Die chemische Konzentration von Kohlenstoff im wasserstoffhaltigen Bereich 102 kann nicht geringer sein als 1 × 1014/cm3 oder kann nicht geringer sein als 5 × 1014/cm3 oder kann nicht geringer sein als 1 × 1015/cm3.
  • Ein MCZ-Substrat, das unter Verwendung des MCZ-Verfahrens hergestellt wird, kann eine relativ hohe chemische Sauerstoffkonzentration und eine relativ hohe chemische Kohlenstoffkonzentration aufweisen. Auch in diesem Fall kann die Helium entsprechende Spitze 112 unterdrückt werden, indem die chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher als 1/10 der chemischen Sauerstoffkonzentration DO gehalten wird. Das heißt, selbst wenn ein Lebensdauersteuerbereich 104 in einem wasserstoffhaltigen Bereich 102 im MCZ-Substrat ausgebildet wird, können eine Ladungsträgerkonzentrationsverteilung und eine Donorkonzentrationsverteilung im wasserstoffhaltigen Bereich 102 mit hoher Genauigkeit gesteuert werden.
  • In jedem der Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitte 114 kann die chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher sein als die chemische Kohlenstoffkonzentration DC. Die Helium entsprechende Spitze 112 kann durch Erhöhen der chemischen Wasserstoffkonzentration unterdrückt werden. In jedem der Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitte 114 kann die chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher als 2-mal die chemische Kohlenstoffkonzentration DC sein oder kann gleich oder höher als 5-mal die chemische Kohlenstoffkonzentration DC sein oder kann gleich oder höher als 10-mal die chemische Kohlenstoffkonzentration DC sein.
  • Überdies kann ein lokales Maximum der chemischen Wasserstoffkonzentration in jeder der Wasserstoffkonzentrationsspitzen 115 gleich oder höher als 1/2 der chemischen Sauerstoffkonzentration DO sein. Im vorliegenden Beispiel ist der kleinste Wert D4 der lokalen Maxima der Wasserstoffkonzentration in den mehreren Wasserstoffkonzentrationsspitzen 115 gleich oder höher als 0,5 × DO. In 3 weist die Wasserstoffkonzentrationsspitze 115-3 das kleinste lokale Maximum D4 auf. Die Helium entsprechende Spitze 112 kann durch Erhöhen der chemischen Wasserstoffkonzentration unterdrückt werden. Ein lokales Maximum der chemischen Wasserstoffkonzentration in jeder der Wasserstoffkonzentrationsspitzen 115 kann gleich oder höher als DO sein oder kann gleich oder höher als 2 x DO sein.
  • Überdies kann in mindestens einem Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitt 114 die chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher als die chemische Heliumkonzentration sein. Im vorliegenden Beispiel ist im Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitt 114-3, der in einer tieferen Position als die Heliumkonzentrationsspitze 113 vorgesehen ist, die chemische Wasserstoffkonzentration D2 gleich oder höher als die chemische Heliumkonzentration D1. Die chemische Wasserstoffkonzentration D2 kann gleich oder höher als 1,5-mal die chemische Heliumkonzentration D1 sein oder kann gleich oder höher als 2-mal die chemische Heliumkonzentration D1 sein. Die Helium entsprechende Spitze 112 kann durch Erhöhen der chemischen Wasserstoffkonzentration D2 über die chemische Heliumkonzentration D1 unterdrückt werden. Im wasserstoffhaltigen Bereich 102 kann die chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher sein als die chemische Heliumkonzentration in einer tieferen Position als der Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitt 114-3.
  • In einer Position VH3 im Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitt 114-3 kann die chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher als eine chemische Heliumkonzentration sein. Die Position VH3 im Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitt 114-3 ist relativ zur unteren Oberfläche 23 tiefer angeordnet als die Wasserstoff entsprechende Spitze 111-3 (oder die chemische Wasserstoffkonzentrationsspitze 115-3). Überdies ist die Wasserstoff entsprechende Spitze 111-3 (oder die chemische Wasserstoffkonzentrationsspitze 115-3) tiefer angeordnet als die Heliumkonzentrationsspitze 113. In einer Position VH1 des Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitts 114-1 kann die chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher als eine chemische Heliumkonzentration sein. Die Position VH1 des Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitts 114-1 ist relativ zur unteren Oberfläche 23 flacher angeordnet als die Wasserstoff entsprechende Spitze 111-2 (oder die chemische Wasserstoffkonzentrationsspitze 115-2). Überdies ist die Wasserstoff entsprechende Spitze 111-2 (oder die chemische Wasserstoffkonzentrationsspitze 115-2) flacher angeordnet als die Heliumkonzentrationsspitze 113.
  • Die Ladungsträgerkonzentration im wasserstoffhaltigen Bereich 102 kann höher sein als die Basisdotierungskonzentration Db im Halbleitersubstrat 10. Die Ladungsträgerkonzentration im Lebensdauersteuerbereich 104 kann jedoch höher sein als die Basisdotierungskonzentration Db oder kann gleich oder niedriger als die Basisdotierungskonzentration Db sein.
  • 4 ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel einer chemischen Wasserstoffkonzentrationsverteilung und einer chemischen Heliumkonzentrationsverteilung in einem wasserstoffhaltigen Bereich 102 zeigt. Im vorliegenden Beispiel ist die chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher als die chemische Heliumkonzentration in allen Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitten 114 der chemischen Wasserstoffkonzentrationsverteilung. Die chemische Wasserstoffkonzentration in allen Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitten 114 kann gleich oder höher als der Spitzenwert D3 der chemischen Heliumkonzentration sein. Folglich kann die Helium entsprechende Spitze 112 weiter unterdrückt werden.
  • Eine Breite eines Bereichs zwischen Spitzen zwischen jeder der Wasserstoffkonzentrationsspitzen 115 ist als L bezeichnet. In dem Beispiel von 4 ist die Breite des Bereichs zwischen Spitzen zwischen den Wasserstoffkonzentrationsspitzen 115-1 und 115-2 als L12 bezeichnet, die Breite des Bereichs zwischen Spitzen zwischen der Wasserstoffkonzentrationsspitze 115-2 und der Wasserstoffkonzentrationsspitze 115-3 ist als L23 bezeichnet und die Breite des Bereichs zwischen Spitzen zwischen der Wasserstoffkonzentrationsspitze 115-3 und der Wasserstoffkonzentrationsspitze 115-4 ist als L34 bezeichnet.
  • Die volle Breite bei halbem Maximum FWHM der Heliumkonzentrationsspitze 113 kann größer sein als die Breite L von irgendeinem Bereich zwischen Spitzen. Mehrere Wasserstoffkonzentrationsspitzen 115 können in der Spanne der vollen Breite bei halbem Maximum FWHM der Heliumkonzentrationsspitze 113 enthalten sein. In dem Beispiel von 4 sind die Wasserstoffkonzentrationsspitzen 115-2, 115-3 in der Spanne der vollen Breite bei halbem Maximum FWHM enthalten. Die volle Breite bei halbem Maximum FWHM der Heliumkonzentrationsspitze 113 kann nicht geringer als 5 µm sein oder kann nicht geringer als 10 µm sein. In dem Beispiel von 3 kann die volle Breite bei halbem Maximum FWHM der Heliumkonzentrationsspitze 113 zu jener im Beispiel von 4 ähnlich sein.
  • Eine Tiefenposition, in der die Heliumkonzentrationsspitze 113 ihr lokales Maximum aufweist, ist als PHe bezeichnet. Tiefenpositionen, in denen die Wasserstoffkonzentrationsspitzen 115-1, 115-2, 115-3 und 115-4 ihre lokalen Maxima aufweisen, sind als PH1, PH2, PH3 bzw. PH4 bezeichnet. Jede Tiefenposition entspricht dem Bereich von Helium oder Wasserstoff, der in das Halbleitersubstrat 10 implantiert wird.
  • Die jeweiligen Positionen PH1, PH2, PH3 und PH4 der Wasserstoffkonzentrationsspitzen 115 können innerhalb der Spanne von der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 zur Tiefenposition von 2 × PHe angeordnet sein. Durch Positionieren der Wasserstoffkonzentrationsspitzen 115 in einer relativ schmalen Spanne um die Heliumkonzentrationsspitze 113 kann die chemische Wasserstoffkonzentration in den Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitten 114 leicht erhöht werden. Folglich kann die Helium entsprechende Spitze 112 unterdrückt werden. In dem Beispiel von 3 können die Positionen der Wasserstoffkonzentrationsspitzen 115 und der Heliumkonzentrationsspitze 113 zu jenen des Beispiels von 4 ähnlich sein.
  • 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Beziehung einer chemischen Heliumkonzentrationsverteilung und einer Ladungsträgerkonzentrationsverteilung im wasserstoffhaltigen Bereich 102 zeigt. 5 zeigt auch eine Spitze 119 einer Leerstellendefektkonzentrationsverteilung. Die Leerstellendefektkonzentrationsverteilung ist eine Konzentrationsverteilung von Leerstellendefekten, die durch Heliumionenimplantation verursacht werden. Die in 5 beschriebene Konfiguration kann auf irgendeines des in 3 gezeigten Beispiels und des in 4 gezeigten Beispiels angewendet werden.
  • Die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung weist Ladungsträgerkonzentrationsmuldenabschnitte 116 zwischen jeder der Wasserstoff entsprechenden Spitzen 111 auf. Die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung im vorliegenden Beispiel weist in der Reihenfolge von der Seite der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 einen Ladungsträgerkonzentrationsmuldenabschnitt 116-1, einen Ladungsträgerkonzentrationsmuldenabschnitt 116-2 und einen Ladungsträgerkonzentrationsmuldenabschnitt 116-3 auf. Die Ladungsträgerkonzentrationsmuldenabschnitte 116 können einen flachen Bereich enthalten, in dem die Ladungsträgerkonzentration konstant bleibt.
  • Ein lokales Minimum der Ladungsträgerkonzentration in jedem der Ladungsträgerkonzentrationsmuldenabschnitte 116 ist als D5 bezeichnet. Das lokale Minimum D5 ist der kleinste Wert einer Ladungsträgerkonzentration innerhalb eines Bereichs zwischen zwei Wasserstoff entsprechenden Spitzen 111.
  • Ein lokales Minimum D5-2 der Ladungsträgerkonzentration im Ladungsträgerkonzentrationsmuldenabschnitt 116-2 in derselben Tiefenposition wie die Heliumkonzentrationsspitze 113 kann niedriger liegen als irgendeines der lokalen Minima D5-1, D5-3 der Ladungsträgerkonzentration der Ladungsträgerkonzentrationsmuldenabschnitte 116-1, 116-3 vor und nach diesem Ladungsträgerkonzentrationsmuldenabschnitt 116-2. Folglich kann der Lebensdauersteuerbereich 104 ausgebildet werden. Das lokale Minimum D5-2 der Ladungsträgerkonzentration im Ladungsträgerkonzentrationsmuldenabschnitt 116-2 kann höher liegen als die Basisdotierungskonzentration Db im Halbleitersubstrat 10. Die lokalen Minima D5-1, D5-3 der Ladungsträgerkonzentration in den Ladungsträgerkonzentrationsmuldenabschnitten 116-1, 116-3 können höher liegen als die Basisdotierungskonzentration Db im Halbleitersubstrat 10.
  • Die Spitze 119 der Leerstellendefektkonzentrationsverteilung kann in der Nähe der Heliumkonzentrationsspitze 113 der Heliumkonzentrationsverteilung angeordnet sein. Im vorliegenden Beispiel ist eine Spitzenposition PV der Spitze 119 zur Spitzenposition PHe der Heliumkonzentrationsspitze 113 identisch. Die Spitze 119 der Leerstellendefektkonzentrationsverteilung weist eine schmälere Verteilungsbreite als die Verteilungsbreite der Heliumkonzentrationsspitze 113 der Heliumkonzentrationsverteilung auf. Die Spitze 119 der Leerstellendefektkonzentrationsverteilung kann zwischen der Wasserstoff entsprechenden Spitze 111-2 und der Wasserstoff entsprechenden Spitze 111-3 der Ladungsträgerkonzentration verteilt sein. Leerstellendefekte werden im Inneren des Halbleitersubstrats 10 durch Ionenimplantation einer Einstellungsstörstelle ausgebildet. Wasserstoff, der um die Leerstellendefekte existiert, schließt die freien Bindungen der Leerstellendefekte ab. Dies verringert die Konzentration der Leerstellendefekte, die im Inneren des Halbleitersubstrats 10 ausgebildet sind. An der Wasserstoff entsprechenden Spitze 111-2 und der Wasserstoff entsprechenden Spitze 111-3 mit hohen chemischen Wasserstoffkonzentrationen ist die Leerstellendefektkonzentration aufgrund der hohen chemischen Wasserstoffkonzentrationen besonders verringert. Folglich ist die Leerstellendefektkonzentration nur zwischen der Wasserstoff entsprechenden Spitze 111-2 und der Wasserstoff entsprechenden Spitze 111-3 verteilt. Gradienten der Konzentrationssteigungen auf beiden Seiten der Spitzenposition PV der Leerstellendefektkonzentrationsverteilung können größer sein als Gradienten der Konzentrationssteigungen auf beiden Seiten der Spitzenposition PHe der Heliumkonzentrationsverteilung.
  • 6 ist eine Ansicht, die eine beispielhafte Struktur der Halbleitervorrichtung 100 zeigt. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels dient als Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT). Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels weist ein Halbleitersubstrat 10, einen dielektrischen Zwischenschichtfilm 38, eine Emitter-Elektrode 52 und eine Kollektor-Elektrode 54 auf. Der dielektrische Zwischenschichtfilm 38 ist so ausgebildet, dass er zumindest einen Teil einer oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 bedeckt. Der dielektrische Zwischenschichtfilm 38 weist ein Durchgangsloch wie z. B. ein Kontaktloch, das darin ausgebildet ist, auf. Das Kontaktloch legt die obere Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 frei. Der dielektrische Zwischenschichtfilm 38 kann aus Silikatglas wie z. B. PSG, BPSG oder dergleichen bestehen und kann ein Oxidfilm, ein Nitridfilm oder dergleichen sein.
  • Die Emitter-Elektrode 52 ist auf den oberen Oberflächen des Halbleitersubstrats 10 und des dielektrischen Zwischenschichtfilms 38 ausgebildet. Die Emitter-Elektrode 52 ist auch im Kontaktloch ausgebildet und steht mit der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 in Kontakt, die durch das Kontaktloch freigelegt ist.
  • Die Kollektor-Elektrode 54 ist auf einer unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 ausgebildet. Die Kollektor-Elektrode 54 kann mit der ganzen unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 in Kontakt stehen. Die Emitter-Elektrode 52 und die Kollektor-Elektrode 54 sind aus einem Metallmaterial wie z. B. Aluminium ausgebildet.
  • Das Halbleitersubstrat 10 des vorliegenden Beispiels ist mit einem Driftbereich 18 vom N-Typ, einem Emitter-Bereich 12 vom N+-Typ und einem Basisbereich 14 vom P-Typ, einem Akkumulationsbereich 16 vom N+-Typ, einem Pufferbereich 20 vom N+-Typ und einem Kollektor-Bereich 22 vom P+-Typ versehen.
  • Der Emitter-Bereich 12, der in Kontakt mit der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen ist, ist ein Bereich, der eine höhere Donorkonzentration als jene des Driftbereichs 18 aufweist. Der Emitter-Bereich 12 enthält eine Störstelle vom N-Typ wie beispielsweise Phosphor.
  • Der Basisbereich 14 ist zwischen dem Emitterbereich 12 und dem Driftbereich 18 vorgesehen. Der Basisbereich 14 enthält eine Störstelle vom P-Typ wie beispielsweise Bor.
  • Der Akkumulationsbereich 16, der zwischen dem Basisbereich 14 und dem Driftbereich 18 vorgesehen ist, weist eine oder mehrere Donorkonzentrationsspitzen mit höheren Donorkonzentrationen als jener des Driftbereichs 18 auf. Der Akkumulationsbereich 16 kann eine Störstelle vom N-Typ wie z. B. Phosphor enthalten und kann Wasserstoff enthalten.
  • Der Kollektor-Bereich 22 ist in Kontakt mit der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen. Eine Akzeptorkonzentration des Kollektor-Bereichs 22 kann höher sein als eine Akzeptorkonzentration im Basisbereich 14. Der Kollektor-Bereich 22 kann eine Störstelle vom P-Typ enthalten, die dieselbe wie jene, die im Basisbereich 14 enthalten sind, oder davon verschieden ist.
  • Der Pufferbereich 20 ist zwischen dem Kollektorbereich 22 und dem Driftbereich 18 vorgesehen und weist eine oder mehrere Donorkonzentrationsspitzen mit höheren Donorkonzentrationen als jener des Driftbereichs 18 auf. Der Pufferbereich 20 enthält eine Störstelle vom N-Typ wie z. B. Wasserstoff. Der Pufferbereich 20 kann als Feldstoppschicht dienen, um zu verhindern, dass eine Verarmungsschicht, die von der Seite der unteren Oberfläche des Basisbereichs 14 ausgedehnt ist, den Kollektor-Bereich 22 erreicht.
  • Der wasserstoffhaltige Bereich 102, der in 1 bis 5 enthalten ist, ist im Pufferbereich 20 enthalten. Im vorliegenden Beispiel dient der wasserstoffhaltige Bereich 102 als Ganzes als Pufferbereich 20. Der Pufferbereich 20 des vorliegenden Beispiels umfasst den Lebensdauersteuerbereich 104, der in 1 bis 5 beschrieben ist.
  • Gemäß der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels können die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung und die Donorkonzentrationsverteilung im Pufferbereich 20 mit hoher Genauigkeit gesteuert werden. Folglich können die Charakteristiken der Halbleitervorrichtung 100 mit hoher Genauigkeit gesteuert werden.
  • Ein Gate-Grabenabschnitt 40 verläuft durch den Emitter-Bereich 12, den Basisbereich 14 und den Akkumulationsbereich 16 von der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10, um den Driftbereich 18 zu erreichen. Der Akkumulationsbereich 16 des vorliegenden Beispiels ist über dem unteren Ende des Gate-Grabenabschnitts 40 angeordnet. Der Akkumulationsbereich 16 kann so vorgesehen sein, dass er die ganze untere Oberfläche des Basisbereichs 14 bedeckt. Durch Vorsehen des Akkumulationsbereichs 16 mit einer höheren Konzentration als jener des Driftbereichs 18 zwischen dem Driftbereich 18 und dem Basisbereich 14 kann ein Ladungsträgerinjektionsverstärkungseffekt (IE-Effekt) erhöht werden, um die EIN-Spannung im IGBT zu verringern.
  • Der Gate-Grabenabschnitt 40 weist einen Gate-Graben, einen Gate-Isolationsfilm 42 und einen leitfähigen Gate-Abschnitt 44, die in der Seite der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 ausgebildet sind, auf. Der Gate-Isolationsfilm 42 ist so ausgebildet, dass er eine Innenwand des Gate-Grabens bedeckt. Der Gate-Isolationsfilm 42 kann durch Oxidieren oder Nitrieren eines Halbleiters an der Innenwand des Gate-Grabens ausgebildet werden. Der Gate-Isolationsfilm 42 ist innerhalb des Gate-Grabens ausgebildet und der leitfähige Gate-Abschnitt 44 ist innerhalb des Gate-Isolationsfilms 42 ausgebildet. Mit anderen Worten, der Gate-Isolationsfilm 42 isoliert den leitfähigen Gate-Abschnitt 44 vom Halbleitersubstrat 10. Der leitfähige Gate-Abschnitt 44 ist aus einem leitfähigen Material wie z. B. Polysilizium ausgebildet.
  • Der leitfähige Gate-Abschnitt 44 umfasst einen Bereich, der zum Basisbereich 14 über den Gate-Isolationsfilm 42 entgegengesetzt ist. Obwohl in diesem Querschnitt der Gate-Grabenabschnitt 40 durch den dielektrischen Zwischenschichtfilm 38 an der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 bedeckt ist, ist in einem anderen Querschnitt der leitfähige Gate-Abschnitt 44 mit der Gate-Elektrode verbunden. Wenn eine vorbestimmte Gate-Spannung an den leitfähigen Gate-Abschnitt 44 angelegt wird, wird ein Kanal durch eine Elektroneninversionsschicht in einer Oberflächenschicht des Basisbereichs 14 an einer Grenze in Kontakt mit dem Gate-Grabenabschnitt 40 gebildet.
  • 7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Ladungsträgerkonzentrationsverteilung in einer Tiefenrichtung in der Position der Linie B-B in 6 zeigt. In 7 ist die vertikale Achse eine logarithmische Achse, die die Ladungsträgerkonzentration angibt, und die horizontale Achse ist eine lineare Achse, die den Abstand von der unteren Oberfläche 23 angibt.
  • Die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung im Pufferbereich 20 des vorliegenden Beispiels weist mehrere Wasserstoff entsprechende Spitzen 111 auf, die in verschiedenen Positionen in der Tiefenrichtung vorgesehen sind. Die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung im Pufferbereich 20 kann mit hoher Genauigkeit gesteuert werden und folglich kann die Ausdehnung der Verarmungsschicht von der Seite der oberen Oberfläche 21 mit hoher Genauigkeit unterdrückt werden.
  • Obwohl der Akkumulationsbereich 16 des vorliegenden Beispiels mehrere Spitzen 25 aufweist, kann der Akkumulationsbereich 16 eine einzelne Spitze 25 aufweisen. Die Spitze 25 ist eine Spitze der Donorkonzentration. Die Spitze 25 kann durch Wasserstoffimplantation gebildet werden. In diesem Fall kann der Akkumulationsbereich 16 den wasserstoffhaltigen Bereich 102 enthalten.
  • 8 ist ein Diagramm das einige Schritte in einem Herstellungsverfahren der Halbleitervorrichtung 100 zeigt. 8 zeigt einen Prozess zum Ausbilden des wasserstoffhaltigen Bereichs 102. Vor und nach dem in 8 gezeigten Prozess wird jede in 6 gezeigte Struktur ausgebildet.
  • In S702 werden Wasserstoffionen von der Seite der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 implantiert. In S702 können Wasserstoffionen mehrere Male mit veränderten Spannen implantiert werden. Als nächstes wird in S704 das Halbleitersubstrat 10 ausgeheilt. Dies erzeugt Wasserstoffdonoren und VOH-Defekte und bildet den wasserstoffhaltigen Bereich 102.
  • Als nächstes wird in S706 Helium von der Seite der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 implantiert, so dass das Helium in zumindest einem gewissen Bereich des wasserstoffhaltigen Bereichs 102 enthalten ist. Die Gesamtdosis der Wasserstoffionen in S702 kann gleich oder höher als 5-mal die Gesamtdosis von Helium in S706 sein. Die Helium entsprechende Spitze 112 kann durch Erhöhen der Dosis von Wasserstoffionen unterdrückt werden. Die Gesamtdosis der Wasserstoffionen kann gleich oder höher als 10-mal die Gesamtdosis von Helium sein. Überdies kann die Dosis in jeder Spanne der Wasserstoffionen gleich oder höher als 5-mal die Gesamtdosis von Helium sein. Es ist zu beachten, dass die Dosen und Spannen in S702 und S706 so eingestellt werden, dass jede in 1 bis 7 beschriebene Konzentrationsverteilung erhalten werden kann.
  • Als nächstes wird in S708 das Halbleitersubstrat 10 ausgeheilt. Die Ausheilungsbedingung in S708 kann dieselbe wie die Ausheilungsbedingung in S704 oder davon verschieden sein. In S708 wird ein Lebensdauersteuerbereich 104 im wasserstoffhaltigen Bereich 102 durch Durchführen einer Wärmebehandlung des Halbleitersubstrats 10 ausgebildet.
  • Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist der technische Schutzbereich der Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen begrenzt. Für den Fachmann auf dem Gebiet ist ersichtlich, dass verschiedene Veränderungen und Verbesserungen zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen hinzugefügt werden können. Aus dem Schutzbereich der Ansprüche ist auch ersichtlich, dass die Ausführungsformen, zu denen solche Veränderungen oder Verbesserungen hinzugefügt werden, im technischen Schutzbereich der Erfindung enthalten sein können.
  • Die Operationen, Prozeduren, Schritte und Stufen jedes Prozesses, die durch eine Einrichtung, ein System, ein Programm und ein Verfahren durchgeführt werden, die in den Ansprüchen, Ausführungsformen oder Diagrammen gezeigt sind, können in irgendeiner Reihenfolge durchgeführt werden, solange die Reihenfolge nicht durch „vor“, „bevor“ oder dergleichen angegeben ist und solange die Ausgabe aus einem vorherigen Prozess nicht in einem späteren Prozess verwendet wird. Selbst wenn der Prozessablauf unter Verwendung von Ausdrücken wie z. B. „erster“ oder „nächster“ in den Ansprüchen, Ausführungsformen oder Diagrammen beschrieben ist, bedeutet es nicht notwendigerweise, dass der Prozess in dieser Reihenfolge durchgeführt werden muss.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Halbleitersubstrat,
    12
    Emitterbereich,
    14
    Basisbereich,
    16
    Akkumulationsbereich,
    18
    Driftbereich,
    20
    Pufferbereich,
    21
    obere Oberfläche,
    22
    Kollektorbereich,
    23
    untere Oberfläche,
    25
    Spitze,
    38
    dielektrischer Zwischenschichtfilm,
    40
    Gate-Abschnitt,
    42
    Gate-Isolationsfilm,
    44
    leitfähiger Gate-Grabenabschnitt,
    52
    Emitter-Elektrode,
    54
    Kollektor-Elektrode,
    100
    Halbleitervorrichtung,
    102
    wasserstoffhaltiger Bereich,
    104
    Lebensdauersteuerbereich,
    111
    Wasserstoff entsprechende Spitze,
    112
    Helium entsprechende Spitze,
    113
    Heliumkonzentrationsspitze,
    114
    onsmuldenabschnitt, Wasserstoffkonzentrati
    115
    Wasserstoffkonzentrationsspitze,
    116
    Ladungsträgerkonzentrationsmuldenabschnitt,
    119
    Spitze
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 201747285 [0002]
    • JP 2017146148 [0002]

Claims (10)

  1. Halbleitervorrichtung mit einem Halbleitersubstrat, wobei das Halbleitersubstrat einen wasserstoffhaltigen Bereich aufweist, der Wasserstoff enthält, der wasserstoffhaltige Bereich Helium in zumindest einem gewissen Bereich enthält, eine chemische Wasserstoffkonzentrationsverteilung des wasserstoffhaltigen Bereichs in einer Tiefenrichtung einen oder mehrere Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitte aufweist und in jedem der Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitte die chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher als 1/10 einer chemischen Sauerstoffkonzentration ist.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei in jedem der Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitte die chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher als eine chemische Kohlenstoffkonzentration ist.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die chemische Wasserstoffkonzentrationsverteilung des wasserstoffhaltigen Bereichs in der Tiefenrichtung eine oder mehrere Wasserstoffkonzentrationsspitzen aufweist, und an den Wasserstoffkonzentrationsspitzen die chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher als 1/2 der chemischen Sauerstoffkonzentration ist.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei in mindestens einem der Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitte die chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher als eine chemische Heliumkonzentration ist.
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine chemische Heliumkonzentrationsverteilung des wasserstoffhaltigen Bereichs in der Tiefenrichtung eine Heliumkonzentrationsspitze aufweist, und im Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitt, der in einer tieferen Position als die Heliumkonzentrationsspitze vorgesehen ist, die chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher ist als eine chemische Heliumkonzentration.
  6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die chemische Wasserstoffkonzentrationsverteilung mehrere Wasserstoffkonzentrationsspitzen aufweist, und die volle Breite bei halbem Maximum der Heliumkonzentrationsspitze in der chemischen Heliumkonzentrationsverteilung größer ist als ein Intervall zwischen jeder der Wasserstoffkonzentrationsspitzen.
  7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Heliumkonzentrationsspitze zwischen zwei der Wasserstoffkonzentrationsspitzen in der Tiefenrichtung angeordnet ist.
  8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die chemische Wasserstoffkonzentrationsverteilung zwei oder mehr Wasserstoffkonzentrationsspitzen in tieferen Positionen aufweist als die Heliumkonzentrationsspitze, eine Ladungsträgerkonzentrationsverteilung des wasserstoffhaltigen Bereichs in der Tiefenrichtung zwei oder mehr Wasserstoff entsprechende Spitzen aufweist, die in im Wesentlichen derselben Tiefe wie die Wasserstoffkonzentrationsspitzen in tieferen Positionen als die Heliumkonzentrationsspitze angeordnet sind, die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung zwischen jeder der Wasserstoff entsprechenden Spitzen keine Spitze in einer tieferen Position als die Heliumkonzentrationsspitze aufweist.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Ladungsträgerkonzentrationsverteilung einen Ladungsträgerkonzentrationsmuldenabschnitt zwischen jeder der Wasserstoff entsprechenden Spitzen aufweist, ein lokales Minimum der Ladungsträgerkonzentration im Ladungsträgerkonzentrationsmuldenabschnitt in im Wesentlichen derselben Tiefenposition wie die Heliumkonzentrationsspitze niedriger liegt als lokale Minima der Ladungsträgerkonzentration in den Ladungsträgerkonzentrationsmuldenabschnitten vor und nach dem Ladungsträgerkonzentrationsmuldenabschnitt, ein lokales Minimum der Ladungsträgerkonzentration im Ladungsträgerkonzentrationsmuldenabschnitt in im Wesentlichen derselben Tiefenposition wie die Heliumkonzentrationsspitze höher liegt als eine Basisdotierungskonzentration im Halbleitersubstrat.
  10. Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung mit einem Halbleitersubstrat, das umfasst: Ausbilden eines wasserstoffhaltigen Bereichs durch Implantieren von Wasserstoff in das Halbleitersubstrat, Implantieren von Helium in das Halbleitersubstrat, so dass zumindest ein gewisser Bereich des wasserstoffhaltigen Bereichs Helium enthält, und Implantieren des Wasserstoffs in das Halbleitersubstrat, so dass eine chemische Wasserstoffkonzentrationsverteilung des wasserstoffhaltigen Bereichs in einer Tiefenrichtung einen oder mehrere Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitte aufweist und in mindestens einem der Wasserstoffkonzentrationsmuldenabschnitte eine chemische Wasserstoffkonzentration gleich oder höher als 1/10 einer chemischen Sauerstoffkonzentration ist.
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