DE102007017788A1 - Doping zone producing method for semiconductor body, involves executing short-time heat treatment at one temperature, and executing longer heat treatment at another temperature for forming doping zone - Google Patents
Doping zone producing method for semiconductor body, involves executing short-time heat treatment at one temperature, and executing longer heat treatment at another temperature for forming doping zone Download PDFInfo
- Publication number
- DE102007017788A1 DE102007017788A1 DE102007017788A DE102007017788A DE102007017788A1 DE 102007017788 A1 DE102007017788 A1 DE 102007017788A1 DE 102007017788 A DE102007017788 A DE 102007017788A DE 102007017788 A DE102007017788 A DE 102007017788A DE 102007017788 A1 DE102007017788 A1 DE 102007017788A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- semiconductor body
- dopant
- semiconductor
- temperature
- temperature treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 168
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims abstract description 101
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- 239000011669 selenium Substances 0.000 claims abstract description 44
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical group [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 56
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 38
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 25
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 25
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 20
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 17
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 15
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 15
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005224 laser annealing Methods 0.000 claims description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 abstract 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 13
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 8
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 4
- 238000005280 amorphization Methods 0.000 description 3
- 210000000746 body region Anatomy 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 150000003342 selenium Chemical class 0.000 description 3
- NHWNVPNZGGXQQV-UHFFFAOYSA-J [Si+4].[O-]N=O.[O-]N=O.[O-]N=O.[O-]N=O Chemical compound [Si+4].[O-]N=O.[O-]N=O.[O-]N=O.[O-]N=O NHWNVPNZGGXQQV-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000001773 deep-level transient spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 2
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 125000003748 selenium group Chemical group *[Se]* 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100031920 Dihydrolipoyllysine-residue succinyltransferase component of 2-oxoglutarate dehydrogenase complex, mitochondrial Human genes 0.000 description 1
- 101000992065 Homo sapiens Dihydrolipoyllysine-residue succinyltransferase component of 2-oxoglutarate dehydrogenase complex, mitochondrial Proteins 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000001036 glow-discharge mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
- H01L21/26506—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors
- H01L21/26513—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors of electrically active species
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
- H01L21/225—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a solid phase, e.g. a doped oxide layer
- H01L21/2251—Diffusion into or out of group IV semiconductors
- H01L21/2252—Diffusion into or out of group IV semiconductors using predeposition of impurities into the semiconductor surface, e.g. from a gaseous phase
- H01L21/2253—Diffusion into or out of group IV semiconductors using predeposition of impurities into the semiconductor surface, e.g. from a gaseous phase by ion implantation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
- H01L21/26506—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
- H01L21/26506—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors
- H01L21/26513—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors of electrically active species
- H01L21/2652—Through-implantation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L29/167—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table further characterised by the doping material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66234—Bipolar junction transistors [BJT]
- H01L29/66325—Bipolar junction transistors [BJT] controlled by field-effect, e.g. insulated gate bipolar transistors [IGBT]
- H01L29/66333—Vertical insulated gate bipolar transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
- H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
- H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Thyristors (AREA)
Abstract
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Halbleiterbauelemente
weisen eine Vielzahl von unterschiedlich dotierten Halbleitergebieten
auf, die beispielsweise durch Implantation eines geeigneten Dotierstoffs
in einen Halbleiterkörper gebildet werden. Im Anschluss
an die Implantation findet typischerweise ein Temperaturschritt
statt, durch den der Dotierstoff aktiviert wird und bei der Implantation
aufgetretene Implantationsschäden ausgeheilt werden. Die
Bildung von Halbleitergebieten durch Implantation ist beispielsweise
in den Druckschriften
Leistungshalbleiterbauelemente stellen zum Teil besondere Anforderungen an das Dotierungsprofil und die Dotierstoffkonzentration von Halbleitergebieten, da sich hierdurch die Leistungsfähigkeit von Leistungshalbleiterbauelementen gezielt einstellen lassen. Beispielsweise benötigen IGBTs und Dioden vor ihrem rückseitigen Kontakt eine sogenannte Feldstoppschicht, deren Dotierung hoch genug ist, um das sich in der Driftzone ausbildende elektrische Feld im Sperrfall vor dem Rückseitenemitter bzw. der Rückseitenmetallisierung vollständig abzubauen. Ist die Feldstoppschicht nicht ausreichend dimensioniert, dringt das elektrische Feld bei IGBTs sehr nahe an den auf der Rückseite des IGBTs angeordneten Emitter bzw. bis an Defekten oder Spikes, die beispielsweise durch die Rückseitenmetallisierung im Halbleiterkörper des IGBTs induziert wurden. Dadurch kann es zu erhöhten Leckströmen und so gar bis zum Ausfall des Leistungshalbleiterbauelements kommen. Bei Dioden tritt noch hinzu, dass inhomogene Rückseiten – besonders bei Hochvoltdioden – zu inhomogenen Stromverteilungen beim Abschalten führen. Dies begünstigt das Phänomen der Verrundung der Sperrkennlinie nach einer hohen Schaltbelastung.Power semiconductor components sometimes make special demands on the doping profile and the dopant concentration of semiconductor regions since thereby the performance of power semiconductor devices can be set specifically. For example, IGBTs require and diodes before their back contact a so-called field stop layer, whose doping is high enough to form that in the drift zone electric field in the blocking case in front of the back emitter or the backside metallization completely dismantle. If the field stop layer is not sufficiently dimensioned, The electric field in IGBTs penetrates very close to that on the back of the IGBT arranged emitter or up to defects or spikes, for example, by the backside metallization in the semiconductor body of the IGBT were induced. This can increase it Leakage currents and even come to failure of the power semiconductor device. For diodes, inhomogeneous backs - especially for high-voltage diodes - for inhomogeneous current distributions at Shut down. This favors the phenomenon the rounding of the blocking characteristic after a high switching load.
Leistungshalbleiterbauelemente
mit einer Felstoppschicht sind beispielsweise in
Wie in den vorgenannten Druckschriften gezeigt, können Feldstoppschichten auf verschiedene Weise hergestellt werden. Ein häufiger Anwendungsfall sind n-dotierte Feldstoppschichten, da in den überwiegenden Fällen IGBTs beispielsweise mit einer n-dotierten Driftstrecke verwendet werden. Um die Feldstoppschichten in einer gewissen Tiefe im Halbleiterkörper auszubilden, ist es erforderlich, den dazu verwendeten Dotierstoff entsprechend tief in den Halbleiterkörper einzubringen. Im Falle einer n-dotierten Feldstoppschicht scheidet jedoch die tiefe Implantation bzw. Diffusion von Dotierstoffen aus fertigungstechnischen Gründen häufig aus, weil die dazu erforderlichen langen Temperaturbehandlungen bei hohen Temperaturen in der Regel nicht kompatibel zu auf der Vorderseite des Halbleiterkörpers angeordneten dotierten Gläsern sowie den Source- und Body-Gebieten einer MOS-Zelle sind. Alternativ könnte der Halbleiterkörper gedünnt werden, um sehr tiefe Implantationen und lange Diffusionsprozesse zu vermeiden. Dies würde jedoch das Handling von dünnen Halbleiterkörpern bzw. Waferscheiben über viele Prozessschritte, verbunden mit einem sehr hohen Risiko des Scheibenbruchs nach sich ziehen.As Shown in the aforementioned publications, field stop layers be made in different ways. A common one Use case are n-doped field stop layers, as in the vast majority Cases of IGBTs, for example, with an n-doped drift path be used. Around the field stop layers at a certain depth in the semiconductor body, it is necessary to do so used dopant corresponding deep into the semiconductor body contribute. In the case of an n-doped field stop layer separates However, the deep implantation or diffusion of dopants production reasons often because the required long temperature treatments at high Temperatures usually not compatible with on the front of the semiconductor body arranged doped glasses and the source and body regions of a MOS cell. Alternatively could the semiconductor bodies are thinned to very deep Avoid implantations and long diffusion processes. This would however, the handling of thin semiconductor bodies or wafer slices over many process steps, connected with a very high risk of disc breakage.
Eine
Methode zur Herstellung tiefer Feldstopps mit niedrigem Temperaturbudget
stellt die Protonendotierung mit anschließendem Annealschritt
dar. Allerdings folgt das Dotierprofil von Protonen stark dem Implantationsprofil,
d. h., dass die resultierende Dotierung peakförmig mit
sehr steilen Flanken ist. Dies führt zu einem "härteren"
Feldstoppverhalten, das nicht immer erwünscht ist. Zur
Abmilderung des "harten" Feldstoppverhaltens und zur Nachbildung
"weicherer" Profile könnten mehrere Implantationsschritte,
wie beispielsweise in der o. g. Druckschrift
Eine weitere Variante zur Herstellung von Feldstoppschichten ist die Dotierung mit schnell diffundierenden Donatoren wie Selen und Schwefel. Die Diffusionstemperaturen liegen unterhalb von etwa 1000°C bei maximal wenigen Stunden Diffusionszeit, was noch kompatibel mit dem Zellaufbau von Leistungshalbleiterbauelementen ist. Problematisch bei diesen Dotierstoffen ist jedoch, dass die erreichbaren Dosen von elektrisch aktivem Dotierstoff im Halbleiterkörper im Bereich einiger 1012/cm2 liegt, weil bei hohen Implantationsdosen die Ausdiffusion insbesondere von Selen stark zunimmt. Letztendlich bleibt nur ein geringer Teil der implantierten Atome im Halbleiterkörper elektrisch aktiv. Dieser Anteil sinkt sogar mit steigender Implantationsdosis.Another variant for the production of field stop layers is the doping with fast-diffusing donors such as selenium and sulfur. The diffusion temperatures are below about 1000 ° C with a maximum of a few hours diffusion time, which is still compatible with the cell structure of power semiconductor devices. The problem with these dopants, however, is that the achievable doses of electrically active dopant in the semiconductor body in the range of some 10 12 / cm 2 , because at high implantation doses, the outdiffusion of selenium, in particular, greatly increases. Ultimately, only a small portion of the implanted atoms remain electrically active in the semiconductor body. This proportion even decreases with increasing implantation dose.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
In einer Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung einer Dotierungszone in einem Halbleiterkörper bereitgestellt. Das Verfahren weist dabei die folgenden Schritte auf: Bereitstellen eines Halbleiterkörpers; Einbringen mindestens eines Dotierstoffs in den Halbleiterkörper, wobei der Dotierstoff ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Schwefel, Selen, Indium und Antimon sowie Mischungen davon; Durchführen zumindest einer kurzzeitigen ersten Temperaturbehandlung bei einer Temperatur T1; und Durchführen einer im Vergleich zur ersten Temperaturbehandlung längeren zweiten Temperaturbehandlung bei einer Temperatur T2 zur Ausbildung einer Dotierungszone, wobei T1 höher als T2 ist.In an embodiment, a method for producing a doping zone in a semiconductor body is provided. The method has the following steps: providing a semiconductor body; Introducing at least one dopant into the semiconductor body, wherein the dopant is selected from the group comprising sulfur, selenium, indium and antimony and mixtures thereof; Performing at least a short term first temperature treatment at a temperature T1; and performing a second temperature treatment, which is longer than the first temperature treatment, at a temperature T2 to form a doping zone, wherein T1 is higher than T2.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Halbleiterbauelement bereitgestellt, das einen Halbleiterkörper aus einem Halbleitermaterial mit einer Dotierungszone aufweist, die mindestens einen Dotierstoff aufweist, der ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Schwefel, Selen, Indium und Antimon sowie Mischungen davon, wobei die Konzentration des elektrisch aktiven Dotierstoffs in der Dotierungszone größer als 1016/cm2 und insbesondere größer als 5·1016/cm2 ist.In a further embodiment, a semiconductor device is provided that comprises a semiconductor body made of a semiconductor material with a doping zone having at least one dopant selected from the group comprising sulfur, selenium, indium and antimony and mixtures thereof, wherein the concentration of the electrically active Dopant in the doping zone is greater than 10 16 / cm 2 and in particular greater than 5 x 10 16 / cm 2 .
KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in den anhängenden Figuren gezeigten Ausführungsformen beschrieben, aus denen sich weitere Vorteile und Modifikationen ergeben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die konkret beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in geeigneter Weise modifiziert und abgewandelt werden. Es liegt im Rahmen der Erfindung, einzelne Merkmale und Merkmalskombinationen einer Aus führungsform mit Merkmalen und Merkmalskombinationen einer anderen Ausführungsform geeignet zu kombinieren, um zu weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen zu gelangen.in the Below, the invention with reference to in the attached Figures embodiments shown described from which There are further advantages and modifications. The invention is but not on the specific embodiments described but may be modified as appropriate and modified. It is within the scope of the invention, individual Features and feature combinations of an embodiment with Features and feature combinations of another embodiment suitable to combine to further inventive To get to embodiments.
Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf Halbleiterbauelemente. Im Speziellen beziehen sie sich auf Leistungshalbleiterbauelemente und insbesondere Leistungshalbleiterbauelemente mit zumindest teilweise vertikalem Stromfluss. Weiterhin beziehen sich Ausführungsformen auf Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements.embodiments generally refer to semiconductor devices. Particularly refer to power semiconductor devices and in particular Power semiconductor components with at least partially vertical Current flow. Furthermore, embodiments relate to Method for producing a semiconductor component.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Nachfolgend sollen einige Ausführungsformen erläutert werden. Dabei sind gleiche strukturelle Merkmale in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung soll unter "lateral" bzw. "laterale Richtung" eine Richtung bzw. Ausdehnung verstanden werden, die parallel zur lateralen Ausdehnung eines Halbleitermaterials bzw. eines Halbleiterkörpers verläuft. Typischerweise liegt ein Halbleiterkörper als dünner Wafer bzw. Chip vor und umfasst zwei auf gegenüberliegenden Seiten befindliche Flächen, von denen eine Fläche als Hauptfläche bezeichnet wird. Die laterale Richtung erstreckt sich damit parallel zu diesen Oberflächen. Im Gegensatz dazu wird unter dem Begriff "vertikal" bzw. "vertikale Richtung" eine Richtung verstanden, die senkrecht zur Hauptfläche und damit zur lateralen Richtung verläuft. Die vertikale Richtung verläuft daher in Dickenrichtung des Wafers bzw. Chips.following some embodiments will be explained. Here are the same structural features in the figures with the same Reference number marked. In the context of the present description should under "lateral" or "lateral direction" a direction or Extension understood to be parallel to the lateral extent a semiconductor material or a semiconductor body runs. Typically, there is a semiconductor body as a thin wafer or chip and includes two on opposite sides Side surfaces, one surface of which is called the main surface. The lateral direction thus extends parallel to these surfaces. in the In contrast, the term "vertical" or "vertical Direction "understood a direction perpendicular to the main surface and so that it runs to the lateral direction. The vertical direction therefore runs in the thickness direction of the wafer or chip.
Die in den Figuren gezeigten Strukturen sind nicht maßstabsgetreu gezeichnet, sondern dienen nur dem besseren Verständnis der Ausführungsformen. Dabei sind einzelne Elemente gegenüber anderen Elementen vergrößert dargestellt, um deren Struktur deutlicher zeigen zu können.The structures shown in the figures are not drawn to scale, but are only for better understanding of the embodiments. In this case, individual elements are shown enlarged compared to other elements to their Structure to show more clearly.
Mit
Bezug auf
Der
Halbleiterkörper
Nach
erfolgter Implantation wird zumindest eine erste kurzzeitige Temperaturbehandlung
durchgeführt (
Die
Verwendung von sehr kurz gepulsten kurzwelligen Lasern mit einer
maximalen Impulsdauer von beispielsweise 1000 nsec hat sich als
besonders günstig herausgestellt. Ohne sich einschränken zu
wollen, wird der Grund hierfür wie folgt verstanden. Die
elektromagnetische Strahlung des Laserlichts wird in sehr oberflächennahen
Schichten des Halbleiterkörpers
Wie sich überraschenderweise gezeigt hat, kann durch die kurzzeitige erste Temperaturbehandlung eine Clusterbildung des eingebrachten Dotierstoffs verbessert und teilweise sogar weitgehend vermieden werden. Das Problem der Clusterbildung soll nachfolgend, ohne sich einschränken zu wollen, am Beispiel von in einen Siliziumhalbleiterkörper implantiertem Selen beschrieben werden.As has surprisingly been shown by the short-term first temperature treatment introduced a clustering of the Dotierstoffs improved and sometimes even largely avoided become. The problem of clustering should follow, without getting to want to restrict the example of in a silicon semiconductor body implanted selenium.
Selen
hat eine vergleichsweise geringe Festkörpersättigungskonzentration
in Silizium, wie es beispielsweise aus
Die kurzzeitige erste Temperaturbehandlung führt jedoch zu einer deutlichen Reduktion der Segregation von Selen. Die erste Temperaturbehandlung wird dabei so kurz durchgeführt, dass im Wesentlichen keine oder nur eine geringe Diffusion des Selens im Halbleiterkörper erfolgt. Gleichzeitig werden durch die erste Temperaturbehandlung die Kristallgitterschäden und damit die "Kondensationskeime" beseitigt. Wird die erste Temperaturbehandlung so durchgeführt, dass es zu einem Aufschmelzen von oberflächennahen Bereichen des Halbleiterkörpers kommt, erfolgt sogar eine zusätzliche Reinigung dieser Bereiche durch das Aufschmelzen, vergleichbar einem Floating-Zone-Verfahren. Da Selen aufgrund der Kürze der ersten Temperaturbehandlung nicht nennenswert diffundieren kann, kann sich Selen auch nicht in Clustern sammeln. Die Selenatome bleiben daher weitgehend gleichmäßig im Siliziumkristallgitter verteilt.The short term first temperature treatment, however, leads to a significant reduction in segregation of selenium. The first Temperature treatment is carried out so short that essentially no or only a slight diffusion of selenium in the Semiconductor body takes place. At the same time by the first temperature treatment the crystal lattice damage and thus eliminating the "condensation germs". Will be the first temperature treatment carried out so that it is a melting of near-surface Areas of the semiconductor body comes even occurs additional cleaning of these areas by melting, comparable to a floating zone method. Because selenium is due to the Short of the first heat treatment not appreciable Selenium can not collect in clusters either. The selenium atoms therefore remain largely uniform distributed in the silicon crystal lattice.
Im Ergebnis wird durch die erste Temperaturbehandlung die Ausbildung mehratomiger Selencluster, welche wesentlich geringer als implantierte Einzelatome als Dotierstoffquelle wirken, vermieden. Dadurch kann selbst bei deutlicher Störung des Kristallgitters durch die Implantation von Selen, wobei die Amorphisierungsdosis etwa 2·1014/cm2 beträgt, und sogar bei darüber hinaus gehenden Dosen eine Clusterbildung vermindert oder sogar deutlich reduziert werden.As a result, the formation of polyatomic selenium clusters, which act much less than implanted single atoms as dopant source, is avoided by the first temperature treatment. As a result, clustering may be reduced or even significantly reduced even with significant disruption of the crystal lattice by the implantation of selenium, where the amorphization dose is about 2 × 10 14 / cm 2 , and even at higher doses.
Zur Durchführung der ersten Temperaturbehandlung können pro bestrahlte Fläche ein oder mehrere Laserpulse verwendet werden. Eine typische Pulsdauer beträgt dabei etwa 100 nsec bis 300 nsec, wobei dies zu einer Schmelzdauer von etwa 100 nsec bis 800 nsec je nach Leistung des Laserpulses führen kann. Die eingestrahlte Energieflächendichte kann dabei im Bereich von etwa 0,5 bis 10 J/cm2 und insbesondere in einem Bereich größer als 3 J/cm2 liegen. Als Lichtquelle können beispielsweise XeCl-Eximer-Laser mit einer Laserlichtwellenlänge von 308 nm oder Nd-YAG-Laser mit einer Wellenlänge von 532 nm eingesetzt werden. Weitere geeignete Excimer-Laser mit anderen Gaszusammensetzungen sind F2 (157 nm), Xe (172 nm), ArF (193 nm), KrF (248 nm), XeBr (282 nm) und XeF (351 nm) Laser, wobei insbesondere die Excimer-Laser mit sehr kurzwelliger Emissionswellenlänge für eine oberflächennahe Absorption geeignet sind. Die Maximaltemperatur beim Aufschmelzen liegt dabei etwa bei 1400°C. In einigen Ausführungsbeispielen liegt die erreichte Maximaltemperatur T1 der ersten Temperaturbehandlung bei Werten oberhalb von etwa 700°C. In anderen Ausführungsbeispielen kann die erreichte Maximaltemperatur T1 der ersten Temperaturbehandlung sogar Werte oberhalb von 1000°C bzw. sogar 1100°C und darüber erreichen. Je höher die Maximaltemperatur T1 der ersten Temperaturbehandlung ist, desto kürzer kann deren Dauer sein, so dass dadurch die Ausbildung der Cluster besser vermieden werden kann.To carry out the first temperature treatment, one or more laser pulses can be used per irradiated area. A typical pulse duration is about 100 nsec to 300 nsec, which can lead to a melting time of about 100 nsec to 800 nsec depending on the power of the laser pulse. The radiated energy surface density can be in the range of about 0.5 to 10 J / cm 2 and in particular in a range greater than 3 J / cm 2 . As a light source, for example, XeCl excimer laser with a laser light wavelength of 308 nm or Nd-YAG laser with a wavelength of 532 nm can be used. Other suitable excimer lasers with other gas compositions are F 2 (157 nm), Xe (172 nm), ArF (193 nm), KrF (248 nm), XeBr (282 nm), and XeF (351 nm) lasers Excimer lasers with a very short wavelength emission wavelength are suitable for near-surface absorption. The maximum temperature during melting is approximately 1400 ° C. In some embodiments, the attained maximum temperature T1 of the first temperature treatment is at levels above about 700 ° C. In other embodiments, the attained maximum temperature T1 of the first temperature treatment may even reach values above 1000 ° C or even 1100 ° C and above. The higher the maximum temperature T1 of the first temperature treatment is, the shorter its duration can be, so that the formation of the clusters can be better avoided thereby.
Bei
den üblicherweise verwendeten Dotierstoffen wie Bor, Phosphor
und Arsen, wird dagegen nur eine sehr geringe Clusterbildung beobachtet. Auch
ist die Festkörpersättigungslöslichkeit
dieser Dotierstoffe, wie
Bei Schwefel, Indium und Antimon kann ebenfalls eine störende Segregation auftreten. So zeigt insbesondere auch Indium eine relativ geringe Festkörpersättigungslöslichkeit und eine starke Tendenz zur Präzipitation bzw. Segregation aus dem Siliziumgitter.at Sulfur, indium and antimony can also be a nuisance Segregation occur. In particular, indium also shows a relative low solids saturation solubility and a strong tendency for precipitation or segregation from the silicon grid.
Zur
Durchführung der ersten Temperaturbehandlung kann beispielsweise
der Strahlquerschnitt eines Laserstrahls
Es
soll angemerkt werden, dass bei der ersten Temperaturbehandlung
die Energie im Wesentlichen nur der ersten Oberfläche
Nach
der ersten Temperaturbehandlung wird eine zweite Temperaturbehandlung
durchgeführt, deren Maximaltemperatur T2 unterhalb der
Maximaltemperatur T1 der ersten Temperaturbehandlung liegt. Die
zweite Temperaturbehandlung ist schematisch in
Bei
einem typischen Ofenprozess kann der Halbleiterkörper
Die
Zieltemperatur bzw. Maximaltemperatur
Durch die zweistufige Temperaturbehandlung ist es möglich, die Konzentration des elektrisch aktiven Dotierstoffs sogar soweit zu erhöhen, dass Sie oberhalb der Festkörpersättigungslöslichkeit im Halbleitermaterial des Halbleiterkörpers liegt. Daher wird der Dotierstoff in einer Ausführungsform mit einer Dosis eingebracht, die so gewählt ist, dass die Konzentration des Dotierstoffs im Halbleiterkörper zumindest bereichsweise höher ist als die Festkörpersättigungslöslichkeit des Halbleitermaterials des Halbleiterkörpers.By The two-stage temperature treatment makes it possible to use the Concentration of the electrically active dopant even as far Increase that above the solids saturation solubility lies in the semiconductor material of the semiconductor body. Therefore, will the dopant in one embodiment with a dose introduced, which is chosen so that the concentration the dopant in the semiconductor body at least partially is higher than the solids saturation solubility the semiconductor material of the semiconductor body.
Die
Erhöhung der Konzentration des elektrisch aktiven Dotierstoffs
gegenüber der Festkörpersättigungslöslichkeit
lässt sich dabei, ohne sich einschränken zu wollen,
wie folgt verstehen. In aufgeschmolzenem Halbleitermaterial kann
der Dotierstoff in einer Konzentration vorliegen, welche die Festkörpersättigungslöslichkeit
deutlich übersteigen kann. Durch ein rasches Aufschmelzen
und insbesondere rasches Abkühlen wird erreicht, dass über
die Festkörpersättigungslöslichkeit hinaus
mehr Dotierstoffatome in das Kristallgitter eingebaut werden. Erfolgt das
Abkühlen auf ausreichend geringe Temperaturen so schnell,
dass die Dotierstoffatome weitgehend immobil sind, ist auch eine
Segregation bis zu einem gewissen Grad oder sogar weitgehend unterdrückt. Wird
die Konzentration der Dotierstoffatome über die Festkörpersättigungslöslichkeit
er höht, kann dies allerdings zu Verspannungen innerhalb
des Kristalls führen. Die eingebauten Fremdatome sind dabei
jedoch elektrisch aktiv, d. h. sie sitzen an Gitterplätzen. Verspannte
Halbleitergitter sind insbesondere dann tolerierbar, wenn sie beispielsweise
als dünne Schichten ausgebildet sind. Daher kann die Konzentration
des elektrisch aktiven Dotierstoffs insbesondere bereichsweise,
beispielsweise in dünnen Schichten, höher als
die Festkörpersättigungslöslichkeit im
Halbleitermaterial des Halbleiterkörpers sein. Beispielsweise
kann die Konzentration des elektrisch aktiven Selens in der Dotierungszone
Gemäß einer
Ausführungsform kann auf der ersten Oberfläche
Ist
eine Diffusionsbeschleunigung beim Eintreiben des Dotierstoffs mittels
der zweiten Temperaturbehandlung gewünscht, so können – insbesondere
durch die Barriereschicht
In
einer weiteren Ausführungsform können mehrere
kurze erste Temperaturbehandlungen durchgeführt werden.
Dabei kann zwischen den Temperaturbehandlungen weiterer Dotierstoff
Durch
Verwendung von mehreren aufschmelzenden Laserpulsen werden die implantierten Dotierstoffatome
bereits geringfügig ausdiffundiert. Da durch das Aufschmelzen
auch auf der ersten Oberfläche
Es
ist daher möglich, die erste Temperaturbehandlung in zumindest
zwei separate Temperaturschritte aufzuteilen, die jeweils für
sich sehr kurz sind und zu einem Aufheizen der ersten Oberfläche
auf eine Temperatur T1 führen, welche die Schmelztemperatur
des Halbleitermaterials des Halbleiterkörpers
Mit
Bezug auf
Ein
Halbleiterkörper
Auf
der ersten Oberfläche
Bei
der in
In der Schaltungstechnik wird dagegen beim IGBT die Vorderseite als Emitter und die Rückseite als Kathode bezeichnet, wobei dies jedoch nicht mit den bauteilphysikalischen Strukturen des IGBTs korreliert.In the circuit technology, however, the IGBT the front as Emitter and the back called the cathode, where but not with the component physical structures of the IGBT correlated.
Die
in
Anstelle
der in den
Die
in
Im
Fall der in
Im
Gegensatz dazu ist bei der in
Das
zweite Halbleitergebiet (Feldstoppschicht
Die
Verwendung von Schwefel und insbesondere Selen zur Ausbildung der
Feldstoppschicht
Schwefel
und Selen sind Dotierstoffe, die bezüglich eines Siliziumgrundmaterials
jeweils mindestens zwei Energieniveaus haben, die innerhalb der Bandlücke
des Siliziums liegen und vom Leitungs- und Valenzband des Siliziums
mindestens 200 meV entfernt sind. Dadurch sind diese Dotierstoffatome bei
Zimmertemperatur nur zum Teil elektrisch aktiv. Wird der mit Selen
bzw. Schwefel dotierte Bereich jedoch von einer Raumladungszone
erfasst, werden die Dotierstoffatome vollständig als Doppeldonatoren aktiv,
d. h. sie wirken als Donatoren mit zwei freigesetzten Ladungsträgern,
so dass ein Schwefel- bzw. Selenatom zweifach geladen ist. Die Energieniveaus von
Schwefel und Selen liegen so tief in der Siliziumbandlücke,
dass sie erst bei Anlegen einer Raumladungszone vollständig
elektrisch aktiviert werden. Beispielsweise liegt ein Energieniveau
von Schwefel 260 meV unterhalb des Leitungsbands in Silizium und
ein zweites Energieniveau liegt bei 480 meV oberhalb des Valenzbandes.
Die Bandlücke von Silizium beträgt 1120 meV. Bei
Selen liegen die beiden Energieniveaus etwa 310 meV bzw. 590 meV
unterhalb des Leitungsbandes von Silizium. Das elektrisch aktive
Dotierstoffprofil ändert sich daher in Abhängigkeit
von der Ausdehnung der Raumladungszone, wobei im Sperrfall erheblich
mehr Dotierstoffe elektrisch aktiv sind. In
Die
mittels Selen bzw. Schwefel dotierte Feldstoppschicht kann weiterhin
mit einer Protonen-Dotierung kombiniert werden. Dabei werden die von
der ersten Oberfläche
Eine
flache und relativ hoch dotierte Protonendotierung kann nämlich
das Kurzschlussverhalten verschlechtern. Außerdem ist im
Kurzschlussfall die Elektronendichte und somit die negative Ladung in
der Raumladungszone so hoch, dass die positive feste Ladung der
Dotierstoffatome überkompensiert wird. Daher kann das elektrische
Feld bei flacher Protonendotierung dynamisch kippen und hat dann
seine höchste Feldstärke nicht mehr am pn- Übergang zwischen
Bodygebiet
Die deutliche Verringerung von Selen-Clustern bzw. Kristallfehlern konnte durch TEM-Analysen verifiziert werden.The significant reduction of selenium clusters or crystal defects could verified by TEM analyzes.
Durch Verwendung weiterer Messverfahren, beispielsweise DLTS-Messungen (Deep Level Transient Spectroscopy) bzw. Glimmentladungsmassenspektroskopie, kann ebenfalls der Einbau von Selen bzw. den anderen Dotierstoffen nachgewiesen werden, aus denen sich Rückschlüsse zur gezielten Einstellung von Prozessparametern für die Herstellung der Dotierungszone ableiten lassen.By Use of other measuring methods, for example DLTS measurements (Deep level transient spectroscopy) or glow discharge mass spectroscopy, can also be the incorporation of selenium or the other dopants be detected, from which draw conclusions for the targeted adjustment of process parameters for the Derive production of the doping zone.
Die Erfindung wurde im Wesentlichen anhand von Halbleiterleistungsbauelementen und insbesondere Leistungshalbleiterbauelementen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Mit dem oben beschriebenen Verfahren lassen sich jedoch auch Dotierungszonen für beispielsweise CMOS-Halbleiterbauelemente erzeugen. Insbesondere Indium ist hier von Interesse zur Einstellung der Schwellspannung eines MOS-Transistors.The The invention was essentially based on semiconductor power devices and in particular power semiconductor devices described. The However, the invention is not limited thereto. With the above However, described methods can also doping zones for example, to produce CMOS semiconductor devices. In particular, indium is of interest for adjusting the threshold voltage a MOS transistor.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst geeignete Modifikation innerhalb des durch die Ansprüche aufgezeigten Rahmens. Die anhängenden Ansprüche sind als erster, nicht bindender Versuch zu verstehen, die Erfindung mit allgemeinen Worten zu beschreiben.The The invention is not limited to the embodiments described above but includes appropriate modification within of the frame indicated by the claims. The attached Claims are to be understood as a first non-binding attempt to describe the invention in general terms.
- 11
- HalbleiterkörperSemiconductor body
- 22
- Dotierstoffdopant
- 33
- erste Oberflächefirst surface
- 44
- zweite Oberflächesecond surface
- 55
- implantierter Dotierstoffimplanted dopant
- 66
- Dotierungszone/DotierungsgebietDoping zone / doping region
- 77
- Laserstrahl/erste Temperaturbehandlung/ First laser beam temperature treatment
- 88th
- Ofenprozess/zweite TemperaturbehandlungFurnace process / second temperature treatment
- 99
- Barriereschichtbarrier layer
- 1010
- HalbleiterkörperSemiconductor body
- 1111
- erste Oberflächefirst surface
- 1212
- zweite Oberflächesecond surface
- 1313
- Driftgebiet/Basiszone/erstes HalbleitergebietDrift region / base region / first Semiconductor region
- 1414
- BodygebietBody area
- 1515
- Sourcegebietsource region
- 1616
- Dotierungszone/Feldstoppschicht/zweites HalbleitergebietDoping zone / field stop layer / second semiconductor region
- 1717
- DotierstoffinselnDotierstoffinseln
- 1818
- Emittergebiet/drittes HalbleitergebietEmitter region / third Semiconductor region
- 2020
- Gateelektrodegate electrode
- 2121
- Gatedielektrikumgate dielectric
- 2222
- Inselisland
- 2323
- Emittergebietemitter region
- 2424
- Basisgebietbase region
- 2525
- Basisgebietbase region
- 2626
- Kathodengebietcathode region
- 2727
- Gateelektrodegate electrode
- 2828
- Kanalgebietchannel region
- 3030
- RückseitenanschlussBack connection
- 3131
- Rückseitenmetallisierung/AnodenmetallisierungBack-side / anode metallization
- 4040
- VorderseitenanschlussFront connection
- 4141
- Vorderseitenmetallisierung/KathodenmetallisierungFront-side / cathode metallization
- 5050
- Sourcegebietsource region
- 5151
- BodygebietBody area
- 5252
- Driftgebietdrift region
- 5353
- Stoppschichtstop layer
- 5454
- Emittergebietemitter region
- 5555
- Dotierstoffprofil in Durchlassrichtungdopant in the forward direction
- 5656
- Dotierstoffprofil in Sperrrichtungdopant in the reverse direction
- 5757
- Protonenimplantationproton implantation
- 5858
- Selenimplantationselenium implantation
- 6060
- SRP-ProfilSRP Profile
- 6161
- SIMS-ProfilSIMS profile
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - US 6426248 [0001] US 6426248 [0001]
- - US 2002/0060353 [0001] US 2002/0060353 [0001]
- - US 2002/0009841 [0001] US 2002/0009841 [0001]
- - US 4151008 [0001] US 4151008 [0001]
- - DE 10053445 [0003] - DE 10053445 [0003]
- - US 6610572 [0003] - US 6610572 [0003]
- - DE 102004013932 [0003] - DE 102004013932 [0003]
- - US 6482681 [0003, 0005] - US 6482681 [0003, 0005]
- - US 6707111 [0003] US 6707111 [0003]
- - US 6441408 [0003] - US 6441408 [0003]
- - WO 00/04596 [0003] WO 00/04596 [0003]
- - WO 00/04598 [0003] WO 00/04598 [0003]
- - US 6455911 [0003] US 6455911 [0003]
Claims (26)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007017788A DE102007017788A1 (en) | 2007-04-16 | 2007-04-16 | Doping zone producing method for semiconductor body, involves executing short-time heat treatment at one temperature, and executing longer heat treatment at another temperature for forming doping zone |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007017788A DE102007017788A1 (en) | 2007-04-16 | 2007-04-16 | Doping zone producing method for semiconductor body, involves executing short-time heat treatment at one temperature, and executing longer heat treatment at another temperature for forming doping zone |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102007017788A1 true DE102007017788A1 (en) | 2008-10-30 |
Family
ID=39777296
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102007017788A Withdrawn DE102007017788A1 (en) | 2007-04-16 | 2007-04-16 | Doping zone producing method for semiconductor body, involves executing short-time heat treatment at one temperature, and executing longer heat treatment at another temperature for forming doping zone |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102007017788A1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011055604A1 (en) * | 2011-11-22 | 2013-05-23 | Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E.V. | Functionalized solid surfaces of metals, semiconductors and insulators with nanostructures |
DE102012221409A1 (en) | 2012-11-22 | 2014-05-22 | Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E.V. | Solid body comprises a functionalized surface layer with locally laterally and vertically distributed components of at least one two- and multi-phase systems, which are varying on nanometer- and micrometer scales |
US9252292B2 (en) | 2013-09-16 | 2016-02-02 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor device and a method for forming a semiconductor device |
US9484221B2 (en) | 2014-01-13 | 2016-11-01 | Infineon Technologies Ag | Bipolar semiconductor device and method of manufacturing thereof |
DE102015110439B4 (en) | 2014-06-30 | 2021-10-14 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor device containing chalcogen atoms and manufacturing method |
DE102012102341B4 (en) | 2011-03-30 | 2021-12-09 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor component and substrate with chalcogen-doped area |
Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4151008A (en) | 1974-11-15 | 1979-04-24 | Spire Corporation | Method involving pulsed light processing of semiconductor devices |
DE19531369A1 (en) * | 1995-08-25 | 1997-02-27 | Siemens Ag | Silicon-based semiconductor device with high-blocking edge termination |
WO2000004596A2 (en) | 1998-07-17 | 2000-01-27 | Infineon Technologies Ag | Power semiconductor component for high blocking voltages |
WO2000004598A2 (en) | 1998-07-17 | 2000-01-27 | Infineon Technologies Ag | Semi-conductor element with an emitter area and a stop zone in a pre-mounted position thereto |
US6127230A (en) * | 1996-03-29 | 2000-10-03 | Motorola, Inc. | Vertical semiconductor device and method of manufacturing the same |
US20020009841A1 (en) | 1997-09-12 | 2002-01-24 | Toshiya Hayashi | Fabrication process of semiconductor devices |
DE10053445A1 (en) | 2000-10-27 | 2002-05-23 | Infineon Technologies Ag | IGBT has a region of first conductivity consisting of two independently doped regions originating from the second metallization consisting of a highly doped flat region and a low doped diffused or epitaxially produced region |
US20020060353A1 (en) | 2000-11-17 | 2002-05-23 | Nec Corporation | Semiconductor device with heavily doped shallow region and process for fabricating the same |
US6426248B2 (en) | 2000-02-15 | 2002-07-30 | International Rectifier Corporation | Process for forming power MOSFET device in float zone, non-epitaxial silicon |
US6482681B1 (en) | 2000-05-05 | 2002-11-19 | International Rectifier Corporation | Hydrogen implant for buffer zone of punch-through non epi IGBT |
US6610572B1 (en) | 1999-11-26 | 2003-08-26 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
DE102004013932A1 (en) | 2004-03-22 | 2005-10-27 | Infineon Technologies Ag | Heat-treatment method for heat in a semiconductor substrate doped with a power-type doping agent uses main surfaces opposite each other |
US20050280076A1 (en) * | 2002-09-20 | 2005-12-22 | Reiner Barthelmess | Method for production of a buried stop zone in a semiconductor component and semiconductor component comprising a buried stop zone |
DE102005061294A1 (en) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Infineon Technologies Austria Ag | Non-punch-through semiconductor device e.g. insulated gate bipolar transistor, has compensation area embedded within neutral drift zone region and provided between weakly doped region of drift zone and back side emitter area |
-
2007
- 2007-04-16 DE DE102007017788A patent/DE102007017788A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4151008A (en) | 1974-11-15 | 1979-04-24 | Spire Corporation | Method involving pulsed light processing of semiconductor devices |
DE19531369A1 (en) * | 1995-08-25 | 1997-02-27 | Siemens Ag | Silicon-based semiconductor device with high-blocking edge termination |
US6455911B1 (en) | 1995-08-25 | 2002-09-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Silicon-based semiconductor component with high-efficiency barrier junction termination |
US6127230A (en) * | 1996-03-29 | 2000-10-03 | Motorola, Inc. | Vertical semiconductor device and method of manufacturing the same |
US20020009841A1 (en) | 1997-09-12 | 2002-01-24 | Toshiya Hayashi | Fabrication process of semiconductor devices |
US6441408B2 (en) | 1998-07-17 | 2002-08-27 | Infineon Technologies Ag | Power semiconductor component for high reverse voltages |
WO2000004596A2 (en) | 1998-07-17 | 2000-01-27 | Infineon Technologies Ag | Power semiconductor component for high blocking voltages |
WO2000004598A2 (en) | 1998-07-17 | 2000-01-27 | Infineon Technologies Ag | Semi-conductor element with an emitter area and a stop zone in a pre-mounted position thereto |
US6610572B1 (en) | 1999-11-26 | 2003-08-26 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
US6426248B2 (en) | 2000-02-15 | 2002-07-30 | International Rectifier Corporation | Process for forming power MOSFET device in float zone, non-epitaxial silicon |
US6482681B1 (en) | 2000-05-05 | 2002-11-19 | International Rectifier Corporation | Hydrogen implant for buffer zone of punch-through non epi IGBT |
US6707111B2 (en) | 2000-05-05 | 2004-03-16 | International Rectifier Corporation | Hydrogen implant for buffer zone of punch-through non EPI IGBT |
DE10053445A1 (en) | 2000-10-27 | 2002-05-23 | Infineon Technologies Ag | IGBT has a region of first conductivity consisting of two independently doped regions originating from the second metallization consisting of a highly doped flat region and a low doped diffused or epitaxially produced region |
US20020060353A1 (en) | 2000-11-17 | 2002-05-23 | Nec Corporation | Semiconductor device with heavily doped shallow region and process for fabricating the same |
US20050280076A1 (en) * | 2002-09-20 | 2005-12-22 | Reiner Barthelmess | Method for production of a buried stop zone in a semiconductor component and semiconductor component comprising a buried stop zone |
DE102004013932A1 (en) | 2004-03-22 | 2005-10-27 | Infineon Technologies Ag | Heat-treatment method for heat in a semiconductor substrate doped with a power-type doping agent uses main surfaces opposite each other |
DE102005061294A1 (en) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Infineon Technologies Austria Ag | Non-punch-through semiconductor device e.g. insulated gate bipolar transistor, has compensation area embedded within neutral drift zone region and provided between weakly doped region of drift zone and back side emitter area |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012102341B4 (en) | 2011-03-30 | 2021-12-09 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor component and substrate with chalcogen-doped area |
DE102011055604A1 (en) * | 2011-11-22 | 2013-05-23 | Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E.V. | Functionalized solid surfaces of metals, semiconductors and insulators with nanostructures |
WO2013075712A1 (en) | 2011-11-22 | 2013-05-30 | Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E.V. | Solid body surfaces from two and multiple material systems with composite nanostructures from metals, semiconductors or insulators |
DE102012221409A1 (en) | 2012-11-22 | 2014-05-22 | Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E.V. | Solid body comprises a functionalized surface layer with locally laterally and vertically distributed components of at least one two- and multi-phase systems, which are varying on nanometer- and micrometer scales |
US9252292B2 (en) | 2013-09-16 | 2016-02-02 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor device and a method for forming a semiconductor device |
US9484221B2 (en) | 2014-01-13 | 2016-11-01 | Infineon Technologies Ag | Bipolar semiconductor device and method of manufacturing thereof |
DE102015110439B4 (en) | 2014-06-30 | 2021-10-14 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor device containing chalcogen atoms and manufacturing method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2058846B1 (en) | Method for producing a n-metered zone in a semiconductor wafer and semiconductor component | |
DE112016001611B4 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing a semiconductor device | |
DE102007057728B4 (en) | Method for producing a semiconductor device with a short circuit structure | |
DE102009019278A1 (en) | Process for producing a semiconductor device with laser annealing | |
DE10330571B4 (en) | Vertical power semiconductor devices with injection damping agent in the edge area and manufacturing method thereof | |
DE102006002903A1 (en) | Treatment of oxygen-containing semiconductor wafer, comprises irradiating second side of wafer with high-energy particles to produce crystal defects in second semiconductor region of wafer, and heating wafer | |
DE102007020039A1 (en) | Method for fabrication of vertically inhomogenous platinum or gold distribution in semiconductor substrate, involves diffusing platinum or gold into semiconductor substrate from one of surfaces of semiconductor substrate | |
DE112006001791B4 (en) | Non-punch-through high voltage IGBT for switching power supplies and method of making same | |
DE2050497A1 (en) | Process for increasing the diffusion of atoms into a heated substrate by means of bombardment | |
DE102005063462B4 (en) | Method for producing a doped zone in a semiconductor body | |
DE102004039209B4 (en) | Method for producing an n-doped field stop zone in a semiconductor body and semiconductor device with a field stop zone | |
DE102007017788A1 (en) | Doping zone producing method for semiconductor body, involves executing short-time heat treatment at one temperature, and executing longer heat treatment at another temperature for forming doping zone | |
DE10240107B4 (en) | Edge termination for power semiconductor device and for diode and method for producing an n-type region for such edge termination | |
DE102016114264B4 (en) | MANUFACTURING PROCESS INCLUDING ACTIVATION OF DOPANTS | |
DE102007022533B4 (en) | Method for producing a semiconductor element and semiconductor element | |
DE102006016049B4 (en) | Semiconductor component, in particular power semiconductor component with charge carrier recombination zones and method for producing the same | |
DE102007033873A1 (en) | N-doped zone manufacturing method for semiconductor wafer e.g. silicon wafer, involves diffusing protons from end-of-range area along direction of wafer front side, and developing n-doped semiconductor zone with hydrogen-induced donors | |
DE102007019551B9 (en) | Semiconductor device and method of making the same | |
DE112021000055T5 (en) | semiconductor device | |
DE102007020261A1 (en) | Technique for increasing dopant activation using multiple sequential advanced laser / flash-light annealing processes | |
DE10245089B4 (en) | Doping method and semiconductor device | |
DE10261424B3 (en) | Production of an emitter with a good ohmic contact used in the production of e.g. a diode comprises introducing an emitter into a surface region of a semiconductor body by doping in three steps | |
DE102006053182B4 (en) | Method for p-doping silicon | |
DE102005032074B4 (en) | Semiconductor device with field stop | |
DE102014113215B4 (en) | SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR FORMING A SEMICONDUCTOR DEVICE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R130 | Divisional application to |
Ref document number: 102007063786 Country of ref document: DE Effective date: 20111209 |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |