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Effektiver Rueckseitenemitter bei geringer Ausheiltemperatur

IP.com Disclosure Number: IPCOM000020765D
Original Publication Date: 2004-Jan-25
Included in the Prior Art Database: 2004-Jan-25
Document File: 2 page(s) / 87K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Fuer bestimmte Bauelemente, z.B. Dioden oder Transistoren ist es wuenschenswert, die Rueckenseitendotierung z.B. des Emitters oder moeglicher Feldstoppzonen (Buffer, dt.: Puffer) bei geringer Temperatur durchzufuehren, da eine Temperatur von mehr als 400°C die Vorderseite zerstoeren wuerde. Felstoppzonen dienen zur Reduktion der erforderlichen Chip-Dicke und damit zur Optimierung der elektrischen Gesamtverluste. Das Ausheilen (Prozess, bei dem durch Erhitzung des Substrates eine effektive Dotierung und die elektrische Aktivierung der Stoeratome erreicht wird) unterhalb dieser Temperatur bedingt jedoch eine geringere Wirksamkeit des Emitters, d.h. hoehere Spannungsabfaelle im Durchlasszustand. Ein effektives Ausheilen der Rueckseite, z.B. mittels Laser- oder RTA- (Rapid Thermal Annealing, dt.: schnelles thermisches Gluehen) Verfahren erfordert jedoch Temperaturen von ca. 800°C und ist somit schwer realisierbar, insbesondere bei duennen Siliziumscheiben (Si-Wafer) oder wenn sich dicht am Emitter eine Feldstoppzone befindet, die nicht mit Temperaturen oberhalb von 500°C belastet werden darf.

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S

© SIEMENS AG 2003 file: ifx_2003J52158.doc page: 1

Effektiver Rueckseitenemitter bei geringer Ausheiltemperatur

Idea: Dr. Anton Mauder, DE-Muenchen; Dr. Hans-Joachim Schulze, DE-Muenchen

Fuer bestimmte Bauelemente, z.B. Dioden oder Transistoren ist es wuenschenswert, die Rueckenseitendotierung z.B. des Emitters oder moeglicher Feldstoppzonen (Buffer, dt.: Puffer) bei geringer Temperatur durchzufuehren, da eine Temperatur von mehr als 400°C die Vorderseite zerstoeren wuerde. Felstoppzonen dienen zur Reduktion der erforderlichen Chip-Dicke und damit zur Optimierung der elektrischen Gesamtverluste. Das Ausheilen (Prozess, bei dem durch Erhitzung des Substrates eine effektive Dotierung und die elektrische Aktivierung der Stoeratome erreicht wird) unterhalb dieser Temperatur bedingt jedoch eine geringere Wirksamkeit des Emitters, d.h. hoehere Spannungsabfaelle im Durchlasszustand. Ein effektives Ausheilen der Rueckseite, z.B. mittels Laser- oder RTA- (Rapid Thermal Annealing, dt.: schnelles thermisches Gluehen) Verfahren erfordert jedoch Temperaturen von ca. 800°C und ist somit schwer realisierbar, insbesondere bei duennen Siliziumscheiben (Si-Wafer) oder wenn sich dicht am Emitter eine Feldstoppzone befindet, die nicht mit Temperaturen oberhalb von 500°C belastet werden darf.

Mit dem hier vorgestellten Verfahren wird eine Feldstoppschicht mittels Protonendotierung in den Chip eingebracht (Abb. 1) und diese bei 400 - 500°C ausgeheilt (Abb. 2). Die Dotierung des Emitters auf der Rueckseite wird so hoch gewaehlt, dass der Siliziumkristall im Scheibenvolumen amorphisiert wird. Mit der so erreichten hohen Anzahl von Stoeratomen reicht eine teilweise elektrische Aktivierung der Stoeratome fuer den Betrieb des Bauelements aus. Das Ausheilen der Feldstoppschicht des Emitters kann simultan erfolgen, da das vollstaendige Ausheilen der Feldstoppschicht und damit der Verlust ihrer dotierenden Wirkung erst bei 570°C erreicht wird. Mit dem daraus resultierenden Temperaturunterschied von nur noch ca. 100°C zur Vor...