JP5769950B2 - ファストリカバリーダイオード - Google Patents
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Description
その発明は、パワーエレクトロニクスの分野、特に２．５ｋＶ以上のブレークダウン電圧を備えたデバイス用の、特にファストリカバリーダイオードに関し、そのようなファストリカバリーダイオードを製造する方法に関する。
従来技術ダイオードは、カソード側およびカソード側と反対のアノード側を備えたｎドープドベース層を具備する。アノード側で、ｐドープドアノード層が配置され、ｐドープドアノード層の上にアノード電極として機能する金属層が配置される。カソード側で、より高い（ｎ＋）ドープドカソードバッファ層が配置される。カソード電極の形状の金属層は、（ｎ＋）ドープドカソードバッファ層の上に配置される。
図１は、２つのサブレイヤ５６および５７を含む、従来技術ｐドープドアノード層５のドーピングプロファイルを示す。サブレイヤ５６は、ボロンまたはガリウムの拡散層である。それは、およそ１＊１０１８／ｃｍ３またはより高く、高い最大のドーピング濃度５６５を有している。別のサブレイヤより高いサブレイヤ深さ５７０および低い最大のドーピング濃度を備えた別のサブレイヤは、アルミニウム拡散層である。高い最大のドーピング濃度５６５により、ドーピングプロファイルは、サブレイヤ深さ５７０に急勾配で傾く。
電流（ハイ ｄｉ／ｄｔ）の急な変更を備えたファストリカバリーダイオードの下では、ファストリカバリーダイオードの安全動作領域（ＳＯＡ）は、ダイナミックアバランシェブレークダウンによって著しく制限されている。電界が、飽和速度を備えた高電界領域を通り抜ける自由キャリアによって強く増加される場合、これは、アバランシェブレークダウンである。アジェクティブダイナミック（adjective dynamic）は、これが一時的な装置動作中に生じるという事実を反映する（非特許文献１を参照）。増加するリカバリｄｉ／ｄｔで、ダイナミックアバランシェは、より強くなり、静的なブレークダウン電圧と比較して、はるかに低い電源電圧の下、装置故障をもたらす。
ダイナミックアバランシェの抑制のための方法は、ライフタイムコントロールを用いて、ダイオードのｎ−ベース層中のＯＮ状態のプラズマ分布の適切な形状に基づく。これは、単一の欠陥ピークプロトンまたは電子線照射か重金属拡散を組み合わせたヘリウム照射、複合の欠陥ピークプロトンあるいはヘリウム照射またはプロトンかヘリウム照射の組合せによって、行うことができる。さらに、ライフタイムコントロールと組み合わせた、抑制されて低いアノード注入効率は、ダイナミックアバランシェを抑えることが可能な方法である。
上記の言及された方法は、実際上広く使用される。しかしながら、それらは、高電界である、要因ではなく、高電界領域を通り抜ける自由キャリアの量を減少させることにより、効果をちょうど除去する。ダイナミックアバランシェの原因を抑え、より高い電源電圧のためにその出現を遅らせる方法は、濃く埋められた低ドープドｐ型層の導入に基づく。それは、拡散ステップによって後続する高エネルギーパラディウムイオン照射によって作られる。また、その層は、アノードｐ−層（非特許文献２を参照）に接続される。ｐ−層は、アバランシェブレークダウンをもたらす衝撃イオン化の原因である、アノード接合でピーク電界を平らにする、非常に低濃度のアクセプタを有する。この層の有益な効果は、厚さが増加するにつれて増加する。その一方で、濃度は、ｎ−ベース層ドーピングのそれにできるだけ接近するように保たれる。しかしながら、この方法は、特別の装置が必要とされる、高エネルギーイオン照射を要求する。さらに、埋められたｐ型層の濃度は、アノード表面の特性によって決まる。大きな直径を備えたウェハについては、制御されたｐ−層に必要なアニール中の一様な温度分布は、実現が難しいので、この方法は、適用するのに非常に注意を要する。パラディウムの使用により、製造プロセス中にさらに汚染リスクがある。
S. Linder, Power Semiconductors, EPFL Press, 2006（特に、P83-88, 96-99） Vobecky et al, Radiation-Enhanced Diffusion of Palladium for a Local Lifetime Control in Power Devices, IEEE Transactions on Electron Devices, Vol.54, 1521-1526
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従来技術のデバイスを考慮して、ダイナミックアバランシェが高電圧で生じ、静的なブレークダウン電圧が増加される、ファストリカバリーダイオードを提供することを発明の目的とする。
この目的は、請求項１によるダイオードおよび請求項７によるそのようなダイオードのための製造方法によって達成される。
発明のファストリカバリーダイオードは、カソード側およびカソード側と反対のアノード側を備えたｎドープドベース層を含む。アノード側で、ｐドープドアノード層は、アノード層の上に配置される。つまり、ベース層の反対側で、典型的に金属層の形状のアノード電極を位置する。アノード層は、少なくとも２つのアルミニウム拡散サブレイヤを含む。最初のサブレイヤは、２＊１０１６ｃｍ−３および２＊１０１７ｃｍ−３の間に位置する最初の最大のドーピング濃度をしている。最初の最大のドーピング濃度は、他のどのサブレイヤの最大のドーピング濃度より高い。アノード層は、さらに最後のサブレイヤ深さを備えた最後のサブレイヤを具備する。それは、すべてのサブレイヤの他のどのサブレイヤ深さより大きい。最後のサブレイヤ深さは、９０から１２０μｍの間にある。各サブレイヤは、ドーピングプロファイルを有する。アノード層のドーピングプロファイルは、５＊１０１４ｃｍ−３および１＊１０１５ｃｍ−３の範囲内のドーピング濃度が、少なくとも２０μｍの第１の深さと最大５０μｍ、好ましくは４０μｍの第２の深さとの間に達するように、すべてのサブレイヤのドーピングプロファイルからなる。
そのようなドーピングプロファイルは、ファストリカバリーダイオードを提供することを可能にする。電界は、従来技術のデバイスと比較して、与えられた逆電圧で減少される。したがって、ダイナミックアバランシェは、より高い電源電圧の方へ遅らせることができる。ドーピングプロファイルは、２．５ｋＶ以上のブレークダウン電圧を備えたファストリカバリーダイオードには特に有利である。
従来技術の方法と違って、発明のダイオードでは、欠陥層は、アバランシェの原因で、プロトン、電子または重金属拡散を備えた照射で導入される。つまり、高電界は弱められる。したがって、静的なブレークダウン電圧は増加される。同時に、低くコントロールされたエミッタの注入効率および適切なライフタイムコントロールが提供される。発明のダイオードでは、欠陥層もライフタイムをコントロールするために使用される。さらに、ダイナミックアバランシェを抑えるために提供される。これらの結果のすべては、さらに厳格なダイオードを作るために貢献する。
さらに、発明のダイオードを製造する方法は、ディスクリートハイパワーダイオードの生産のための従来技術方法より優れている。最適なアノードドーピングプロファイルを作成する高エネルギーイオン照射はない。それは、発明の方法において必要で、工場において容易に利用可能ではない。
発明の製造プロセスは、製造中に注意を要する対応を意味する、製造用の特別の材料要求を含んでいない。クリティカルな材料が使用されないので、製造中に汚染リスクはない。アノード層のドーピングプロファイルの作られた傾斜が滑らかなように、ウェハのアノード側の表面に特別の要求はない。さらに、発明のプロセスは、プロセスを行なうのが容易であり、それは、さらに大きなサイズのウェハの生産を可能にする。
発明のダイオードは、ＩＧＣＴ（集積ゲート整流サイリスタ）のフリーホイリングまたはクランピングダイオード、または、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）アプリケーションのフリーホイリングダイオードとして、有利に使用することができる。
さらに、好ましい変形と実施形態は、従属請求項で開示される。
発明の主題は、添付の図面を参照して、次のテキストにより詳細に説明されるだろう。
図１は、従来技術のファストリカバリーダイオードのアノード層のドーピング濃度を示す。
図２は、発明によるファストリカバリーダイオードのアノード層のドーピング濃度を示す。
図３は、発明による別のファストリカバリーダイオードのアノード層のドーピング濃度を示す。
図４は、発明によるダイオードの断面図を示す。
図５は、発明による別のダイオードのエッジ終端を示す。
図６は、発明による別のダイオードのエッジ終端を示す。
図７は、発明による別のダイオードの最初のサブレイヤのドーピング濃度に関する詳細な見解を示す。
図８は、発明による欠陥層を備えたファストリカバリーダイオードのアノード層のドーピング濃度を示す。
図とそれらの意味の中で使用される参照符号は、参照符号のリスト中で要約される。一般に、似ているまたは似ている機能の部分は、同じ参照符号を与えられる。記述された実施形態は、例として意味され、発明を限定しないものとする。
図４は、ウェハ２３を具備する発明のファストリカバリーダイオード１を示す。製造過程中の修正されないドーピングを備えたウェハの一部は、カソード側２１およびカソード側２１と反対のアノード側２２を備えたｎドープドベース層２を形成する。ベース層２は、低いドーピング濃度を有している。カソード側２１で、ｎドープドカソードバッファ層７が状況に応じて整えられてもよい（図４の中の点線）。そのようなカソードバッファ層７を有するダイオード１の場合には、この層は、ｎドープドベース層２より高いドーピングを有する。カソード電極３としての金属層は、ベース層２と反対の側のカソードバッファ層７の上に配置される。カソードバッファ層７のないデバイスについては、カソード電極３は、ベース層２の上に直接配置される。
アノード電極４としての金属層は、ウェハのアノード側２２に配置される。ｐドープドアノード層５は、ベース層２とアノード電極４との間のアノード側２２で配置される。図２に示されるようなアノード層５は、２つのサブレイヤ５１、５２を具備する。最初のサブレイヤ５１は、２＊１０１６ｃｍ−３および２＊１０１７ｃｍ−３の間で最初の最大のドーピング濃度５１５を有する。それは、他のサブレイヤ５２（または他のどのサブレイヤ）の最大のドーピング濃度より高い。最後のサブレイヤ５２は、最後のサブレイヤ深さ５２０を有する。それは、最初のサブレイヤ深さ５１（または他のどのサブレイヤ深さ）より大きい。この最後のサブレイヤ深さ５２０は、９０から１２０μｍの間にある。サブレイヤ５１および５２は、アノード側２２と平行に配置される。
図２の中のアノード層５は、ドーピングプロファイルを有する。それは、すべてのサブレイヤのドーピングプロファイル、つまり、各深さのすべてのサブレイヤのドーピング濃度、からできている。アノード層のドーピングプロファイルは、５＊１０１４ｃｍ−３および１＊１０１５ｃｍ−３の範囲内のドーピング濃度が、少なくとも２０μｍの第１の深さ５４と最大５０μｍの第２の深さ５５との間に達するように、及ぶ。
２つのサブレイヤ５１および５２は、アルミニウム拡散層である。アノード層のドーピング濃度の滑らかな勾配が、要求された深さ以上作成されることによって、アルミニウムだけが、シリコンウェハにおいて非常に深いそのようなサブレイヤの生成を可能にする。
典型的な実施形態では、第１の深さ５４は、少なくとも３０μｍである。別の典型的な実施形態では、第２の深さ５５は、最大４０μｍである。
深さは、アノード層５のアノード側の表面から測定される。
デバイスは、最初の最大のドーピング濃度５１５を備えた最初のサブレイヤ５１を具備してもよい。その最大は、アノード側のウェハ表面からある深さ内に達する（例えば図７参照）、または、最初の最大のドーピング濃度５１５は、ウェハの表面に存在してもよい。そのため、デバイスの厚さは、縮小する。
発明のダイオードは、アノード層５を具備してもよい。それは、図２に示されるような、２つのサブレイヤ、最初および最後のサブレイヤ５１、５２からなる。しかし、代わりに、アノード層５は、アノード層５に関して図３に示されるように、より多くのサブレイヤを具備してもよい。例えば、３つのサブレイヤ５１、５２、５３を具備する。もちろん、アノード層５は、さらに３つのサブレイヤ５１、５２、５３より多くを具備してもよい。そのような中間のサブレイヤ５３は、最初のサブレイヤ深さと最後のサブレイヤ深さ５２０との間に位置するサブレイヤ深さを有する。最後のサブレイヤ深さは、どのような場合も、少なくとも２つのサブレイヤの他のどのサブレイヤ深さより大きい。
大きなサブレイヤ深さを備えたサブレイヤの最大のドーピング濃度は、低いサブレイヤ深さを備えたそれらのサブレイヤの最大のドーピング濃度より常に低い。その結果、アノード層５のドーピングプロファイルは、ウェハ表面から大きな深さで傾く。２つのサブレイヤ間のオーバーラップ領域では、短いエリアがあるかもしれない。深いサブレイヤの最大のドーピング濃度が達するまで、そのドーピングプロファイルは上昇する。しかし、ドーピングプロファイルの全面的な傾斜は、アノード側のウェハ表面から間隔を備えて傾くということである。
図８に示されたように、発明のダイオード１は、欠陥ピークを備えた欠陥層６を具備してもよい。それは、第２の深さ（５５）より小さな深さを越えた深さに配置される。そのドーピング濃度は、１＊１０１５ｃｍ―３より下方の値に傾く。この深さでは、リーク電流が増加されないように、欠陥ピークが空間電荷領域の外にある。非常に低いドーピング濃度勾配（水平なドーピングプロファイル）を有することによって、ウェハは、アノードドーピングプロファイルへＯＮ状態プラズマ（ｎドープドベース層よりはるかに高い同様の濃度を備えた電子およびホール）の再現可能なピンニング、ゆえに、ファストリバースリカバリーで順電圧降下が再現可能な、原因になる欠陥層を作成するためには、照射エネルギーの変更またはウェハの表面のいくらかの粗悪にそれほど敏感ではない。
小さな深さでは、ドーピングプロファイルは、より急勾配である。したがって、深さを非常にしっかりと、同様に欠陥層の必要な欠陥濃度を、コントロールすることが必要だろう。同時に、電子孔プラズマは、より高いドーピング濃度でピンドされるだろう。したがって、デバイス耐久性は、低くなるだろう。
小さな深さでは、ドーピングプロファイルは、より急勾配である。したがって、深さを非常にしっかりと、同様に欠陥層の必要な欠陥濃度を、コントロールすることが必要だろう。同時に、電子孔プラズマは、より高いドーピング濃度でピンドされるだろう。したがって、デバイス耐久性は、低くなるだろう。
図５に示されるように、発明のダイオードは、状況に応じて、正ベベルのような従来技術から知られたエッジ終端を有してもよい。それは、ダイオード１がアノード側２２よりもカソード側２１で小さな幅を有することを意味する。または、図６に示されるように、負ベベルは、ダイオード１がアノード側２２よりもカソード側２１で大きな幅を有することを意味する。デバイスの幅は、デバイスの側面の間の距離である。側面は、カソード側２１とアノード側２２との間の側面である。ダイオード１も、ガードリングまたはＶＬＤ（側面ドーピングの変化）によって終端することができる。
正または負ベベルを備えたデバイスについては、ウェハの側面に角度がある。その側面は、カソードとアノード側の間に配置される。その角度は、９０°とは異なる。正ベベルの場合には、シリコンの内部のカソード側から測定された角度は、９０°より大きい。負ベベルに関して、アノード側で測定された時、シリコンの内部で測定した角度は、９０°より大きい。負ベベルで、電界は、大きな長さにわたってベベル上で減少することができ、小さなドーピング濃度勾配になる予定である。それは、デバイス用の増加した静的なブロッキングで利点を与える。この結果は、発明のドーピングプロファイルによって、さらに向上させられる。ベベル終端の利点は、ガードリングとＶＬＤと比較して、ディスクリーとダイオードの容易な製造およびより漏れ電流の低減である。
発明のファストリカバリーダイオードの製造のために、次の生産ステップが行なわれる。カソード側２１およびカソード側２１と反対のアノード側２２を備えたｎドープドウェハ２３が、提供される。完成したダイオード１中の典型的な実施形態の２つのサブレイヤ５１および５２を具備するｐドープドアノード層５は、アノード側２２で配置される。サブレイヤは、アノード側２２と平行に配置される。各サブレイヤ５１および５２は、アノード側２２でアルミニウムイオンを適用し、その後、ウェハ２３へアルミニウムイオンを拡散することにより、作成される。それによって、サブレイヤ深さおよび最大のドーピング濃度を備えたサブレイヤを作成する。
最初のサブレイヤ５１は、２＊１０１６ｃｍ−３および２＊１０１７ｃｍ−３の間に最初の最大のドーピング濃度５１５を備えて作成される。それは、他のどのサブレイヤ５２および５３の最大のドーピング濃度より高い。最後のサブレイヤ５２は、最後のサブレイヤ深さ５２０を備えて作成される。それは、他のどのサブレイヤ深さより大きい。最後のサブレイヤ深さ５２０は、９０から１２０μｍの間にある。２つのサブレイヤ５１および５２のドーピング濃度およびサブレイヤ深さは、アノード層のドーピングプロファイルが、少なくとも２０μｍの第１の深さと最大５０μｍ、好ましくは４０μｍの第２の深さ５５との間の５＊１０１４ｃｍ−３および１＊１０１５ｃｍ−３の範囲内の値で傾くように、選ばれる。サブレイヤの生成用のアルミニウムイオンは、サーフェイスデポジションによってまたはイオンインプランテーションによって、適用することができる。その後、アルミニウムイオンは、所望の深さにウェハ内へ拡散される。
ウェハ表面上にアルミニウムイオンを適用する方法によって、イオンは、片側、つまり、アノード側２２（イオン注入方法のように）、または、ウェハの両側（サーフェイスデポジション方法のようにアノードおよびカソード側２１および２２）でのみ、堆積される。両側適用の場合、カソード側２１上のイオンは、例えば、エッチングまたはポリシングによって、除去される。その後、イオンは、アノード側でのみ打ち込まれる。一般的に、アルミニウム原子の打ち込みを終了した後に、ウェハ上のカソード側のプロセスが行われる。一般的に、カソード電極３とアノード電極４の金属層は、ウェハ内の層を完成させた後に、カソード側２１およびアノード側２２上に堆積される。欠陥層または層６は、電極３および４としての金属層の生成の後にさらに作成されてもよい。
あるいは、２つのサブレイヤ５１、５２からなるアノード層５を備えた発明のファストリカバリーダイオードに、アノード層５は多くのサブレイヤ、例えば３つのサブレイヤ５１、５２、５３以上を含んでもよい。どのような場合も、最初のサブレイヤ５１は、最も高い最大のドーピング濃度を備えたサブレイヤである。また、最後のサブレイヤ５２は、すべてのサブレイヤの中で最大の深さを備えたサブレイヤである。
すべてのサブレイヤは、低いサブレイヤ深さを備えたそれらのサブレイヤより低い最大のドーピング濃度を有している大きなサブレイヤ深さを有するサブレイヤのように、作成される。
アルミニウムがすべての方向に拡散するとともに、アルミニウムイオンの一部は、さらに拡散ステップの間にウェハから拡散する。したがって、一般的に、最初のサブレイヤ５１は、最初の最大のドーピング濃度５１５を有している。それは、アノード側２２からある深さに位置する（図２から図７を参照し、それは、最大のドーピング濃度のまわりのドーピング濃度についての詳細な見解である。）。最初のサブレイヤ５１のその部分を削除するために、後にウェハ２３へアルミニウムイオンを拡散することは可能である。それは、ウェハのアノード側の表面と最初のサブレイヤの最大のドーピング濃度との間に配置される。その部分は、部分的５１７または完全５１８に削除することができる（図７の破線５１８から左の部分を削除することは、その部分の完全な除去になる。それは、表面と最初の最大のドーズ濃度５１５との間に配置される。部分的な除去のために、例えば、点線５１７から左の部分が削除される。）。一般的に、最初のサブレイヤ５１の一部５１７および５１８の除去は、当業者に有名である、エッチング、研磨、または他の適切な方法によって行われる。それによって、材料は、ウェハのアノード側から除去される。
発明のダイオードは、さらに欠陥層６を具備してもよい（図８）。そのような欠陥層６の生成については、ウェハ２３は、光イオンを備えたアノード側２２で照射される。これらのイオンの照射エネルギーは、欠陥層６が欠陥ピークを備えて作成されるように、選ばれる。それは、１＊１０１５ｃｍ―３より下のドーピング濃度に達し、第２の深さ（５５）より小さな深さを越えた深さ（つまり、空間電荷領域の外側の深さ）に配置される。一般的には、プロトンまたはヘリウムは、欠陥層６の生成用にイオンとして使用される。
以下に、本出願時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[１] ファストリカバリーダイオード（１）は、
カソード側（２１）および前記カソード側（２１）と反対のアノード側（２２）を備えたｎドープドベース層（２）と、
前記アノード側（２２）のｐドープドアノード層（５）と、
を具備する、
前記アノード層（５）は、ドーピングプロファイルを有し、前記アノード側（２２）と平行に配置された少なくとも２つのサブレイヤ（５１、５２、５３）を具備する、
前記少なくとも２つのサブレイヤ（５１、５２、５３）は、最初のサブレイヤ（５１）と最後のサブレイヤ（５２）とを具備する、
前記最初のサブレイヤ（５１）は、２＊１０ １６ ｃｍ −３ および２＊１０ １７ ｃｍ −３ の間に最初の最大のドーピング濃度（５１５）を有する、前記最初の最大のドーピング濃度は、前記少なくとも２つのサブレイヤ（５１、５２、５３）の他のどのサブレイヤ（５２、５３）の最大のドーピング濃度より高い、
前記最後のサブレイヤ（５２）は、最後のサブレイヤ深さ（５２０）を備える、前記最後のサブレイヤ深さ（５２０）は、他のどのサブレイヤ深さ（５４、５５）より大きい、前記最後のサブレイヤ深さ（５２０）は、９０から１２０μｍの間にある、
前記アノード層（５）のドーピングプロファイルは、５＊１０ １４ ｃｍ −３ および１＊１０ １５ ｃｍ −３ の範囲内のドーピング濃度が、少なくとも２０μｍの第１の深さ（５４）と最大５０μｍの第２の深さ（５５）との間に達するように、傾く、
前記少なくとも２つのサブレイヤ（５１、５２、５３）は、アルミニウム拡散層である。
[２] 前記第１の深さ（５４）は、少なくとも３０μｍであることを特徴とする、前記[１]によるダイオード（１）。
[３] 前記第２の深さ（５５）は、最大４０μｍであることを特徴とする、前記[１]または[２]によるダイオード（１）。
[４] 前記ダイオード（１）は、アノード側（２２）よりもカソード側（２１）で大きな幅を有することを特徴とする、前記[１]ないし[３]によるダイオード（１）。
[５] 前記ダイオード（１）は、アノード側（２２）よりもカソード側（２１）で小さな幅を有することを特徴とする、前記[１]ないし[３]によるダイオード（１）。
[６] 欠陥ピークを有する欠陥層（６）は、前記第２の深さ（５５）より小さい深さを越えた深さで前記欠陥ピークを備えて前記アノード側と平行に配置される、
前記アノード層の前記ドーピング濃度は、１＊１０ １５ ｃｍ ―３ より下で傾く、
ことを特徴とする、前記[１]ないし[５]によるダイオード（１）。
[７] ファストリカバリーダイオード（１）を製造する方法は、
カソード側（２１）および前記カソード側（２１）と反対のアノード側（２２）を備えたｎドープドウェハ（２３）が、提供されることと、
ドーピングプロファイルを有し、完成したダイオード（１）に少なくとも２つのサブレイヤ（５１、５２、５３）を具備するｐドープドアノード層（５）が、前記アノード側（２２）に配置されることと、
を具備する、
前記少なくとも２つのサブレイヤ（５１、５２、５３）は、少なくとも、最初のサブレイヤ（５１）および最後のサブレイヤ（５２）を具備する、
各サブレイヤ（５１、５２、５３）は、前記ウェハ（２３）のアノード側（２２）にアルミニウムイオンを適用し、その後、前記ウェハ（２３）内に前記アルミニウムイオンを拡散することによって、作成される、それにより、サブレイヤ深さおよび最大のドーピング濃度を備えた前記サブレイヤ（５１、５２、５３）を作成する、
前記最初のサブレイヤ（５１）は、２＊１０ １６ ｃｍ −３ および２＊１０ １７ ｃｍ −３ の間に、他のどのサブレイヤ（５２、５３）の最大のドーピング濃度より高い最初の最大のドーピング濃度（５１５）を備えて作成される、
前記最後のサブレイヤ（５２）は、他のどのサブレイヤ深さより大きい最後のサブレイヤ深さ（５２０）を備えて作成される、前記最後のサブレイヤ深さ（５２０）は、９０から１２０μｍの間にある、
前記少なくとも２つのサブレイヤ（５１、５２、５３）の前記ドーピング濃度および前記サブレイヤ深さは、少なくとも２０μｍの第１の深さ（５４）と最大５０μｍの第２の深さ（５５）との間の５＊１０ １４ ｃｍ −３ および１＊１０ １５ ｃｍ −３ の範囲内で、アノード層（５）のドーピングプロファイルが傾くような値が選ばれる。
[８] 前記ウェハ（２３）は、欠陥層（６）を作成するために、イオンを備えた前記アノード側（２２）で照射される、
前記照射エネルギーは、欠陥ピークが前記第２の深さ（５５）より小さい深さ以上の深さで配置されるように、選ばれる、
前記アノード層の前記ドーピング濃度は、１＊１０ １５ ｃｍ ―３ より下方で傾く、
ことを特徴とする、前記[７]による方法。
[９] 前記欠陥層（６）の生成用の前記イオンは、プロトンまたはヘリウムであることを特徴とする、前記[８]による方法。
[１０] 前記ウェハ（２３）内に前記アルミニウムイオンを拡散した後に、前記アノード側の前記ウェハ表面と前記最初の最大のドーピング濃度（５１５）との間に配置される前記最初のサブレイヤ（５１）の一部は、部分的にまたは完全に削除される、
ことを特徴とする、前記[７]による方法。
[１１] 前記[１]ないし[６]のいずれかによるダイオード（１）は、集積ゲート整流サイリスタまたは絶縁ゲートバイポーラトランジスタアプリケーションで使用する。
以下に、本出願時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[１] ファストリカバリーダイオード（１）は、
カソード側（２１）および前記カソード側（２１）と反対のアノード側（２２）を備えたｎドープドベース層（２）と、
前記アノード側（２２）のｐドープドアノード層（５）と、
を具備する、
前記アノード層（５）は、ドーピングプロファイルを有し、前記アノード側（２２）と平行に配置された少なくとも２つのサブレイヤ（５１、５２、５３）を具備する、
前記少なくとも２つのサブレイヤ（５１、５２、５３）は、最初のサブレイヤ（５１）と最後のサブレイヤ（５２）とを具備する、
前記最初のサブレイヤ（５１）は、２＊１０ １６ ｃｍ −３ および２＊１０ １７ ｃｍ −３ の間に最初の最大のドーピング濃度（５１５）を有する、前記最初の最大のドーピング濃度は、前記少なくとも２つのサブレイヤ（５１、５２、５３）の他のどのサブレイヤ（５２、５３）の最大のドーピング濃度より高い、
前記最後のサブレイヤ（５２）は、最後のサブレイヤ深さ（５２０）を備える、前記最後のサブレイヤ深さ（５２０）は、他のどのサブレイヤ深さ（５４、５５）より大きい、前記最後のサブレイヤ深さ（５２０）は、９０から１２０μｍの間にある、
前記アノード層（５）のドーピングプロファイルは、５＊１０ １４ ｃｍ −３ および１＊１０ １５ ｃｍ −３ の範囲内のドーピング濃度が、少なくとも２０μｍの第１の深さ（５４）と最大５０μｍの第２の深さ（５５）との間に達するように、傾く、
前記少なくとも２つのサブレイヤ（５１、５２、５３）は、アルミニウム拡散層である。
[２] 前記第１の深さ（５４）は、少なくとも３０μｍであることを特徴とする、前記[１]によるダイオード（１）。
[３] 前記第２の深さ（５５）は、最大４０μｍであることを特徴とする、前記[１]または[２]によるダイオード（１）。
[４] 前記ダイオード（１）は、アノード側（２２）よりもカソード側（２１）で大きな幅を有することを特徴とする、前記[１]ないし[３]によるダイオード（１）。
[５] 前記ダイオード（１）は、アノード側（２２）よりもカソード側（２１）で小さな幅を有することを特徴とする、前記[１]ないし[３]によるダイオード（１）。
[６] 欠陥ピークを有する欠陥層（６）は、前記第２の深さ（５５）より小さい深さを越えた深さで前記欠陥ピークを備えて前記アノード側と平行に配置される、
前記アノード層の前記ドーピング濃度は、１＊１０ １５ ｃｍ ―３ より下で傾く、
ことを特徴とする、前記[１]ないし[５]によるダイオード（１）。
[７] ファストリカバリーダイオード（１）を製造する方法は、
カソード側（２１）および前記カソード側（２１）と反対のアノード側（２２）を備えたｎドープドウェハ（２３）が、提供されることと、
ドーピングプロファイルを有し、完成したダイオード（１）に少なくとも２つのサブレイヤ（５１、５２、５３）を具備するｐドープドアノード層（５）が、前記アノード側（２２）に配置されることと、
を具備する、
前記少なくとも２つのサブレイヤ（５１、５２、５３）は、少なくとも、最初のサブレイヤ（５１）および最後のサブレイヤ（５２）を具備する、
各サブレイヤ（５１、５２、５３）は、前記ウェハ（２３）のアノード側（２２）にアルミニウムイオンを適用し、その後、前記ウェハ（２３）内に前記アルミニウムイオンを拡散することによって、作成される、それにより、サブレイヤ深さおよび最大のドーピング濃度を備えた前記サブレイヤ（５１、５２、５３）を作成する、
前記最初のサブレイヤ（５１）は、２＊１０ １６ ｃｍ −３ および２＊１０ １７ ｃｍ −３ の間に、他のどのサブレイヤ（５２、５３）の最大のドーピング濃度より高い最初の最大のドーピング濃度（５１５）を備えて作成される、
前記最後のサブレイヤ（５２）は、他のどのサブレイヤ深さより大きい最後のサブレイヤ深さ（５２０）を備えて作成される、前記最後のサブレイヤ深さ（５２０）は、９０から１２０μｍの間にある、
前記少なくとも２つのサブレイヤ（５１、５２、５３）の前記ドーピング濃度および前記サブレイヤ深さは、少なくとも２０μｍの第１の深さ（５４）と最大５０μｍの第２の深さ（５５）との間の５＊１０ １４ ｃｍ −３ および１＊１０ １５ ｃｍ −３ の範囲内で、アノード層（５）のドーピングプロファイルが傾くような値が選ばれる。
[８] 前記ウェハ（２３）は、欠陥層（６）を作成するために、イオンを備えた前記アノード側（２２）で照射される、
前記照射エネルギーは、欠陥ピークが前記第２の深さ（５５）より小さい深さ以上の深さで配置されるように、選ばれる、
前記アノード層の前記ドーピング濃度は、１＊１０ １５ ｃｍ ―３ より下方で傾く、
ことを特徴とする、前記[７]による方法。
[９] 前記欠陥層（６）の生成用の前記イオンは、プロトンまたはヘリウムであることを特徴とする、前記[８]による方法。
[１０] 前記ウェハ（２３）内に前記アルミニウムイオンを拡散した後に、前記アノード側の前記ウェハ表面と前記最初の最大のドーピング濃度（５１５）との間に配置される前記最初のサブレイヤ（５１）の一部は、部分的にまたは完全に削除される、
ことを特徴とする、前記[７]による方法。
[１１] 前記[１]ないし[６]のいずれかによるダイオード（１）は、集積ゲート整流サイリスタまたは絶縁ゲートバイポーラトランジスタアプリケーションで使用する。
１…ダイオード、２…ベース層、２１…カソード側、２２…アノード側、２３…ウェハ、３…カソード電極、４…アノード電極、５…アノード層、５１…最初のサブレイヤ、５１５…最初の最大のドーピング濃度、５１７…部分的な削除、５１８…完全な削除、５２…最後のサブレイヤ、５２０…最後のサブレイヤ深さ、５３…第２のサブレイヤ、５４…第１の深さ、５５…第２の深さ、５６…サブレイヤ、５６５…サブレイヤ５６の最大のドーピング濃度、５７…サブレイヤ、５７０…サブレイヤ５７の深さ、６…欠陥層、７…カソードバッファ層。
Claims (11)
- ファストリカバリーダイオード（１）は、
カソード側（２１）および前記カソード側（２１）と反対のアノード側（２２）を備えたｎドープドベース層（２）と、
前記アノード側（２２）のｐドープドアノード層（５）と、
を具備する、
前記アノード層（５）は、ドーピングプロファイルを有し、前記アノード側（２２）と平行に配置され、互いに異なる深さを有する少なくとも２つのサブレイヤ（５１、５２、５３）を具備する、
前記少なくとも２つのサブレイヤ（５１、５２、５３）は、少なくとも最初のサブレイヤ（５１）と最後のサブレイヤ（５２）とを具備する、
前記最初のサブレイヤ（５１）は、２＊１０１６ｃｍ−３および２＊１０１７ｃｍ−３の間に最初の最大のドーピング濃度（５１５）を有する、前記最初の最大のドーピング濃度は、前記少なくとも２つのサブレイヤ（５１、５２、５３）の他のどのサブレイヤ（５２、５３）の最大のドーピング濃度より高い、
前記最後のサブレイヤ（５２）は、最後のサブレイヤ深さ（５２０）を備える、前記最後のサブレイヤ深さ（５２０）は、他のどのサブレイヤ深さより大きい、前記最後のサブレイヤ深さ（５２０）は、９０μｍから１２０μｍの間にある、
前記アノード層（５）のドーピングプロファイルは、５＊１０１４ｃｍ−３および１＊１０１５ｃｍ−３の範囲内のドーピング濃度が、少なくとも２０μｍの第１の深さ（５４）と最大５０μｍの第２の深さ（５５）との間に達するように、傾く、
前記少なくとも２つのサブレイヤ（５１、５２、５３）は、アルミニウム拡散層である、
ここで、深さは、アノード層のアノード側表面から測定される。 - 前記第１の深さ（５４）は、少なくとも３０μｍであることを特徴とする、請求項１によるダイオード（１）。
- 前記第２の深さ（５５）は、最大４０μｍであることを特徴とする、請求項１または２によるダイオード（１）。
- 前記ダイオード（１）は、アノード側（２２）よりもカソード側（２１）で大きな幅を有することを特徴とする、請求項１ないし３によるダイオード（１）。
- 前記ダイオード（１）は、アノード側（２２）よりもカソード側（２１）で小さな幅を有することを特徴とする、請求項１ないし３によるダイオード（１）。
- 欠陥ピークを有する欠陥層（６）は、前記第２の深さ（５５）より小さい深さを越えた深さで前記欠陥ピークを備えて前記アノード側と平行に配置される、
前記アノード層の前記ドーピング濃度は、１＊１０１５ｃｍ―３より下で傾く、
ことを特徴とする、請求項１ないし５によるダイオード（１）。 - ファストリカバリーダイオード（１）を製造する方法は、
カソード側（２１）および前記カソード側（２１）と反対のアノード側（２２）を備えたｎドープドウェハ（２３）が、提供されることと、
ドーピングプロファイルを有し、完成したダイオード（１）に、お互いに異なる深さを有する少なくとも２つのサブレイヤ（５１、５２、５３）を具備するｐドープドアノード層（５）が、前記アノード側（２２）に配置されることと、
を具備する、
前記少なくとも２つのサブレイヤ（５１、５２、５３）は、少なくとも、最初のサブレイヤ（５１）および最後のサブレイヤ（５２）を具備する、
各サブレイヤ（５１、５２、５３）は、前記ウェハ（２３）のアノード側（２２）にアルミニウムイオンを適用し、その後、前記ウェハ（２３）内に前記アルミニウムイオンを拡散することによって、作成される、それにより、サブレイヤ深さおよび最大のドーピング濃度を備えた前記サブレイヤ（５１、５２、５３）を作成する、
前記最初のサブレイヤ（５１）は、２＊１０１６ｃｍ−３および２＊１０１７ｃｍ−３の間に、他のどのサブレイヤ（５２、５３）の最大のドーピング濃度より高い最初の最大のドーピング濃度（５１５）を備えて作成される、
前記最後のサブレイヤ（５２）は、他のどのサブレイヤ深さより大きい最後のサブレイヤ深さ（５２０）を備えて作成される、前記最後のサブレイヤ深さ（５２０）は、９０μｍから１２０μｍの間にある、
前記アノード層（５）のドーピングプロファイルは、少なくとも２０μｍの第１の深さ（５４）と最大５０μｍの第２の深さ（５５）との間で５＊１０１４ｃｍ−３および１＊１０１５ｃｍ−３の範囲内で、アノード層（５）のドーピングプロファイルが傾くような値が選ばれる、
ここで、深さは、アノード層のアノード側表面から測定される。 - 前記ウェハ（２３）は、欠陥層（６）を作成するために、イオンを備えた前記アノード側（２２）で照射される、
前記照射エネルギーは、欠陥ピークが前記第２の深さ（５５）より小さい深さ以上の深さで配置されるように、選ばれる、
前記アノード層の前記ドーピング濃度は、１＊１０１５ｃｍ―３より下方で傾く、
ことを特徴とする、請求項７による方法。 - 前記欠陥層（６）の生成用の前記イオンは、プロトンまたはヘリウムであることを特徴とする、請求項８による方法。
- 前記ウェハ（２３）内に前記アルミニウムイオンを拡散した後に、前記アノード側の前記ウェハ表面と前記最初の最大のドーピング濃度（５１５）との間に配置される前記最初のサブレイヤ（５１）の一部は、部分的にまたは完全に削除される、
ことを特徴とする、請求項７による方法。 - 請求項１ないし６のいずれかによるダイオード（１）は、集積ゲート整流サイリスタまたは絶縁ゲートバイポーラトランジスタアプリケーションで使用する。
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