Un método para producir un dispositivo (1) semiconductor con una superficie (3) modelada que comprende almenos una zona (15) parcial adulterada con un adulterante de un primer tipo de conductividad y al menos una zona(13) adulterada con un adulterante de un segundo tipo de conductividad en el mismo lateral de un sustrato (7)semiconductor,

comprendiendo el método:

- implantar el adulterante del primer tipo de conductividad e implantar el adulterante del segundo tipo deconductividad en la superficie (3) a modelar;

- activar localmente el adulterante del primer tipo de conductividad mediante el calentamiento local de almenos la zona (15) parcial de la superficie para que se modele a una primera temperatura con el uso de unrayo láser;

- activar el adulterante del segundo tipo de conductividad mediante el calentamiento del sustrato (7) a unasegunda temperatura que es menor que la primera temperatura,

en el que el adulterante del primer tipo de conductividad se implanta y se activa en las zonas (15) parciales para unaconcentración de adulterante mayor que el adulterante del segundo tipo de conductividad, de esta manera, secompensa en exceso localmente el adulterante del segundo tipo de conductividad.

Método para la producción de un dispositivo semiconductor que usa el recocido láser para activar selectivamente los adulterantes implantados 5

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un método para producir un dispositivo semiconductor con una superficie modelada que comprende al menos una zona adulterada con un adulterante de un primer tipo de conductividad y al menos una zona adulterada con un adulterante de un segundo tipo de conductividad en un mismo lateral de un sustrato semiconductor.

Antecedentes de la técnica

Hay dispositivos semiconductores en los que tanto las zonas tipo-n como las zonas tipo-p se generan en un mismo lateral de un sustrato semiconductor. Por ejemplo, la fabricación de una nueva generación de IGBT (Transistor Bipolar de Puerta Aislada -Insulated Gate Bipolar Transistors) puede requerir superficies laterales posteriores modeladas adecuadamente de una oblea semiconductora en la que la superficie lateral posterior comprende zonas de tipo-p que forman un ánodo del IGBT y el lateral posterior comprende también zonas de tipo-n que forman un cátodo de un diodo anti-paralelo. En esta, "el modelado" puede significar tanto, una geometría optimizada como un perfil de adulterante optimizado de las zonas de tipo-p y de tipo-n.

Convencionalmente, tales semiconductores modelados se han procesado con el uso de, por ejemplo, técnicas de enmascaramiento sofisticadas. Por ejemplo, un área completa de la superficie que se modela primero se adultera con un adulterante, por ejemplo, boro o aluminio para formar un adulterante de tipo-p. A continuación, las áreas que mantendrán el adulterante de tipo-p pueden protegerse con una capa de protección, tal como un dieléctrico cuya capa de protección puede modelarse con el uso de, por ejemplo, tecnología de enmascaramiento y de fotolitografía. A continuación, en un segundo proceso adulterante, otro adulterante, por ejemplo, fósforo o arsénico forman un adulterante de tipo-n, que puede adulterarse en las áreas no protegidas y compensar en exceso el adulterante para formar el adulterante de tipo-p en estas áreas.

En el documento US 2009/267200, se describe otro método de fabricación de un IGBT que usa enmascaramiento, en el que un adulterante-p como el boro, el fluoruro de boro o el aluminio se implanta profundamente a través de un enmascaramiento en una primera profundidad en la superficie posterior del dispositivo y después se realiza un primer recocido láser, por lo que al recocer la superficie se funde a la primera profundidad y el adulterante se activa completamente. Debido a la alta movilidad durante la fusión el adulterante se distribuye homogéneamente en la parte fundida. Después, un adulterante-n tal como el fósforo o el arsénico se implanta en una segunda profundidad, que es más pequeña que la primera profundidad con el fin de formar un tampón-n. Se realiza un segundo recocido láser, mediante el cual el sustrato se funde a la segunda profundidad de manera que otra vez el adulterante n se distribuye homogéneamente en la parte fundida.

Sin embargo, tal modelado de la zona de tipo-p y de tipo-n que usa técnicas de enmascaramiento puede requerir un trabajo y un coste sustanciales.

45 Divulgación de la invención

Puede ser un objetivo de la presente invención proporcionar un método para producir un dispositivo semiconductor con una superficie modelada que comprende zonas adulteradas con un adulterante de un primer tipo de conductividad y otras zonas adulteradas con un adulterante de un segundo tipo de conductividad en un mismo lateral de un sustrato semiconductor, método que permite reducir el trabajo y el coste.

Tal objetivo puede resolverse mediante el objeto de la reivindicación 1. Se proporcionan las realizaciones ventajosas en las reivindicaciones dependientes.

55 De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se propone un método para producir un dispositivo semiconductor con una superficie modelada que comprende al menos una zona adulterada con un adulterante de un primer tipo de conductividad y al menos una zona adulterada con un adulterante de un segundo tipo de conductividad en el mismo lateral de un sustrato semiconductor. Preferentemente, el método comprende las siguientes etapas pero no necesariamente en el siguiente orden:

(a) implantar el adulterante del primer tipo de conductividad tal como, por ejemplo, boro o aluminio para formar el adulterante de tipo-p e implantar el adulterante del segundo tipo de conductividad tal como, por ejemplo, fósforo o arsénico para formar el adulterante de tipo-n en la superficie a modelar;

(b) activar localmente el adulterante del primer tipo de conductividad mediante el calentamiento a nivel local

65 de las zonas parciales de la superficie para que se modele a una primera temperatura con el uso de un rayo láser; y (c) activar el adulterante del segundo tipo de conductividad mediante el calentamiento del sustrato a una segunda temperatura que es menor que la primera temperatura.

La invención se basa en la idea de usar el siguiente efecto: en general se conoce que un material semiconductor puede adulterarse para tener un tipo de conductividad específica, es decir, para tener un tipo-n o un tipo-p, mediante la introducción de partículas tales como átomos, iones o moléculas en una red cristalina del material semiconductor. Sin embargo, se ha observado que las partículas que se han introducido en el material semiconductor mediante implantación iónica pueden necesitar que se "activen" antes de que actúe de manera eficaz como adulterante. Este efecto puede entenderse que es debido al hecho de que durante la implantación iónica las partículas implantadas no pueden localizarse en lugares dentro de la retícula del material semiconductor en los lugares que actuaría de manera eficaz como un adulterante. Además, la retícula del material semiconductor puede dañarse debido al proceso de implantación iónico. Por consiguiente, con el fin de activar las partículas implantadas puede necesitarse calentar la zona de implantación y de este modo sinterizar o incluso fundir esta zona. Tras tal calentamiento, las partículas implantadas pueden difundirse dentro de la retícula y finalmente pueden llegar a los lugares donde pueden actuar de manera eficaz como adulterantes.

Se ha observado que adulterantes diferentes pueden tener que activarse mediante procedimientos de calentamiento diferentes. Por ejemplo, un primer tipo de adulterante tal como, por ejemplo, el boro puede que necesite calentarse a temperaturas muy elevadas tal como, por ejemplo, más de 850 ºC , preferentemente entre 900 y 1000 ºC , con el fin de activarse en una concentración requerida para adulterantes. Otros tipos de un adulterante tal como, por ejemplo, el fósforo pueden activarse en una concentración requerida para adulterante ya en muchas menores temperaturas, por ejemplo, temperaturas por debajo de 650 ºC, preferentemente temperaturas entre 400 y 600 ºC, por ejemplo entre 500 y 550 ºC.

Por consiguiente, ambos tipos de adulterantes, es decir, un primer tipo de adulterante para generar un primer tipo de conductividad y un segundo tipo de adulterante para generar un segundo tipo de conductividad, pueden implantarse en la superficie del sustrato semiconductor a modelar. Las áreas, en que se implanta el adulterante del primer tipo de conductividad y las áreas en que se implanta el adulterante del segundo tipo de conductividad pueden al menos solaparse parcialmente, tal que en las áreas de solapamiento, ambos adulterantes existen después de los procesos de implantación. También puede ser posible implantar el adulterante de cada tipo de conductividad en la superficie del sustrato completa para que se modele.

A continuación, para generar el tipo de conductividad que finalmente prevalecerá en una localización específica dentro de la superficie del sustrato modelada, el adulterante respectivo puede activarse selectivamente mediante el uso de un proceso de calentamiento adecuado.

Si, por ejemplo, sólo se calienta una localización a una baja temperatura de, por ejemplo 600 ºC, sólo el tipo de adulterante que genera el segundo tipo de conductividad de los adulterantes que pueden activarse a tales bajas temperaturas se activará realmente, mientras que el otro tipo de adulterante que genera el primer tipo de conductividad, en el que el adulterante necesita una temperatura de activación mayor, permanece inactivo o activo a una concentración mucho más baja que el segundo tipo de conductividad. Por consiguiente, tal zona de la superficie del sustrato... [Seguir leyendo]

1. Un método para producir un dispositivo (1) semiconductor con una superficie (3) modelada que comprende al menos una zona (15) parcial adulterada con un adulterante de un primer tipo de conductividad y al menos una zona (13) adulterada con un adulterante de un segundo tipo de conductividad en el mismo lateral de un sustrato (7) semiconductor, comprendiendo el método:

- implantar el adulterante del primer tipo de conductividad e implantar el adulterante del segundo tipo de conductividad en la superficie (3) a modelar; -activar localmente el adulterante del primer tipo de conductividad mediante el calentamiento local de al menos la zona (15) parcial de la superficie para que se modele a una primera temperatura con el uso de un rayo láser; -activar el adulterante del segundo tipo de conductividad mediante el calentamiento del sustrato (7) a una segunda temperatura que es menor que la primera temperatura,

en el que el adulterante del primer tipo de conductividad se implanta y se activa en las zonas (15) parciales para una concentración de adulterante mayor que el adulterante del segundo tipo de conductividad, de esta manera, se compensa en exceso localmente el adulterante del segundo tipo de conductividad.

2. El método de la reivindicación 1, en el que el adulterante del primer tipo de conductividad es al menos un adulterante de tipo-p formado de boro y de aluminio.

3. El método de una de las reivindicaciones 1 a 2, en el que el adulterante del segundo tipo de conductividad es al

menos un adulterante de tipo-n formado de fósforo y arsénico. 25

4. El método de una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la primera temperatura está por encima de 850 ºC.

5. El método de una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la segunda temperatura está por debajo de 650 ºC.

6. El método de una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el adulterante del primer tipo de conductividad se implanta con al menos una de una dosis que va desde 1e13/cm2 hasta 1e16/cm2 y una energía que va desde 5 keV hasta 200 keV.

7. El método de una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el adulterante del segundo tipo de conductividad se

implanta con al menos una de una dosis que va desde 1e12/cm2 hasta 1e16/cm2 y una energía que va desde 50 keV hasta 600 keV.

8. El método de una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el adulterante del primer tipo de conductividad se implanta a una profundidad menor que el adulterante del segundo tipo de conductividad.

9. El método de una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que las áreas en las que se implanta el adulterante del primer tipo de conductividad y las áreas en las que se implanta el adulterante del segundo tipo de conductividad al menos se superponen parcialmente.

45 10. El método de una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la etapa del proceso de la activación local del adulterante del primer tipo de conductividad se realiza mediante la exploración de un rayo láser de un aparato de recocido láser a lo largo de las zonas parciales que se activan localmente.

11. El método de la reivindicación 10, en el que una energía láser y una velocidad de exploración se adaptan de tal manera que una capa (11) superficial del sustrato se calienta temporalmente a la primera temperatura, la parte superficial tiene una profundidad de menos de 1 µm.

12. El método de una de las reivindicaciones 1 a 11, en el que la etapa del proceso de calentamiento del sustrato (7)

a la segunda temperatura se realiza como una etapa de sinterización posterior a la etapa de calentamiento local de 55 las zonas (15) parciales de la superficie (3) que se modelan a la primera temperatura con el uso del rayo láser.

13. El método de la reivindicación 12, que comprende además las etapas de proceso para la generación de las estructuras laterales anteriores, en el que las etapas del proceso de implantación y activación se realizan después de las etapas del proceso para la generación de las estructuras laterales anteriores.

14. El método de una de las reivindicaciones 1 a 13, en el que el dispositivo semiconductor (1) es un transistor bipolar de puerta aislada de conducción inversa (RC-IGBT) y un transistor bipolar de puerta aislada bimodal (BIGT) y en el que el lateral que tiene el modelado es un lateral posterior del dispositivo semiconductor (1) .

65 15. El método de una de las reivindicaciones 1 a 13, en el que el dispositivo semiconductor (1) es un diodo.