(57)【要約】      （修正有）【課題】パワー半導体素子を処理するためのエネルギフィルタを提供する。【解決手段】パワー半導体素子１において、注入イオンエネルギフィルタ３を製造する方法は、第１の構造を有するプリフォームを作成するステップと、エネルギフィルタボディ材料３２を供給するステップと、プリフォームを使用することによってエネルギフィルタボディ材料３２を構造化し、それにより、第２の構造３２２を有するエネルギフィルタボディ３２を構築するステップとを含む。【選択図】図１
2018014486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
注入イオンエネルギフィルタ（３）を製造する方法（５）であって、
−  第１の構造（３１１）を有するプリフォーム（３１）を作成するステップ（５２）と、
−  エネルギフィルタボディ材料（３２）を供給するステップ（５４）と、
−  前記プリフォーム（３１）を使用することによって前記エネルギフィルタボディ材料（３２）を構造化し、それにより、第２の構造（３２２）を有するエネルギフィルタボディ（３２）を構築するステップ（５６）と
を含む方法。
【請求項２】
前記第２の構造（３２２）は、前記第１の構造（３１１）に対して相補的である、請求項１に記載の方法（５）。
【請求項３】
前記エネルギフィルタボディ材料（３２）を構造化するステップ（５６）は、前記プリフォーム（３１）をスタンプとして使用する刻印ステップ（５６２）を実施することを含む、請求項１又は２に記載の方法（５）。
【請求項４】
前記刻印ステップ（５６２）はエンボス加工ステップを含む、請求項３に記載の方法（５）。
【請求項５】
前記エネルギフィルタボディ材料（３２）を構造化するステップ（５６）は、キャスト処理ステップ及びモールド処理ステップのうちの少なくとも一方を実施することを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法（５）。
【請求項６】
複数のエネルギフィルタボディ（３２）であって、それぞれが前記第２の構造（３２２）を有する複数のエネルギフィルタボディ（３２）は、同一の前記プリフォーム（３１）を使用することによって構築される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法（５）。
【請求項７】
前記エネルギフィルタボディ材料（３２）はガラスを含み、及び前記エネルギフィルタボディ材料（３２）を構造化するステップ（５６）は、前記エネルギフィルタボディ材料（３２）を前記エネルギフィルタボディ材料（３２）のガラス転移温度の少なくとも９０％の温度まで温めることを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法（５）。
【請求項８】
前記プリフォーム（３１）を作成するステップ（５２）は、エッチング処理ステップ及び機械処理ステップのうちの少なくとも一方を実施することにより、基層（３１０）を処理することを含み、処理された前記基層（３１０）は、前記プリフォーム（３１）を形成する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法（５）。
【請求項９】
前記プリフォーム（３１）は、半導体、セラミック、及び高級鋼材のうちの少なくとも１つを含む材料で作られる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法（５）。
【請求項１０】
前記エネルギフィルタボディ材料（３２）は、キャリア−ガラス複合ウエハ構成（３２、３３）の一部として供給される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法（５）。
【請求項１１】
前記第２の構造（３２２）は、前記エネルギフィルタボディ（３２）の第１の側に構築され、前記方法（５）は、前記エネルギフィルタボディ（３２）の第２の側に第３の構造（３２３）を構築するために、前記エネルギフィルタボディ（３２）の前記第２の側を構造化するステップ（５７）を更に含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法（５）。
【請求項１２】
前記エネルギフィルタボディ（３２）の前記第２の側を構造化するステップ（５７）は、
−  更なる構造（３５５）を有する更なるプリフォーム（３５）を作成するステップ（５２）と、
−  前記更なるプリフォーム（３５）を使用して、前記ガラスエネルギフィルタボディ（３２）の前記第２の側に前記第３の構造（３２３）を構築するステップと
を含む、請求項１１に記載の方法（５）。
【請求項１３】
前記第３の構造（３２３）は、前記更なる構造（３５５）に対して相補的である、請求項１２に記載の方法（５）。
【請求項１４】
構造化された前記エネルギフィルタボディ（３２）は、前記注入イオンエネルギフィルタ（３）を形成する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法（５）。
【請求項１５】
前記注入イオンエネルギフィルタ（３）は、注入イオン（２８１、２８２）を受け取ることと、受け取られた注入イオンを出力することであって、それにより、前記出力される注入イオンが、前記注入イオンエネルギフィルタ（３）に入るときのそのエネルギ（Ｅ１、Ｅ２）と比べて減少したエネルギ（Ｅ１’、Ｅ２’）を呈する、出力することとを行うように構成され、各エネルギ減少量は、前記注入イオンエネルギフィルタ（３）に入る場所（７１１、７２２）及び／又は角度に依存する、請求項１４に記載の方法（５）。
【請求項１６】
供給されるエネルギフィルタボディ材料（３２）はガラスである、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法（５）。
【請求項１７】
前記ガラスは、
−  ホウケイ酸ガラスと、
−  ソーダ石灰ガラスと、
−  フロートガラスと、
−  石英ガラスと、
−  磁器と、
−  ポリマー熱可塑性物質と、
−  ポリマーガラスと、
−  アクリルガラスと、
−  ポリカーボネートと、
−  ポリエチレンテレフタレートと、
−  非ドープシリカと、
−  少なくとも１つのドーパントをドープされたシリカであって、前記少なくとも１つのドーパントは、ホウ素（Ｂ）、ナトリウム（Ｎａ）、カルシウム（Ｃａ）、カリウム（Ｋ）及びアルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）を含む群から選択される、少なくとも１つのドーパントをドープされたシリカと、
−  ポリマーと、
−  ポリノルボルネンと、
−  ポリスチレンと、
−  ポリカーボネートと、
−  ポリイミドと、
−  ベンゾシクロブテンと
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
パワー半導体素子（１）を処理する方法（２）であって、
−  半導体ボディ（１０）を供給するステップ（２２）と、
−  第１の注入イオンの第１の注入（２８）を適用することにより、第１の導電型のドーパントをドープされた少なくとも１つの第１の半導体領域（１１）を前記半導体ボディ（１０）内に作成するステップ（２４）であって、前記第１の注入（２８）の前記適用は、前記第１の注入イオンが前記半導体ボディ（１０）に入る前にエネルギフィルタ（３）を横断するように実施される、作成するステップ（２４）と、を含み、
前記エネルギフィルタ（３）は、
−  第１の構造（３１１）を有するプリフォーム（３１）を作成するステップ（５２）と、
−  エネルギフィルタボディ材料（３２）を供給するステップ（５４）と、
−  前記プリフォーム（３１）を使用することによって前記エネルギフィルタボディ材料（３２）を構造化し、それにより、第２の構造（３２２）を有するエネルギフィルタボディ（３２）を構築するステップ（５６）とによって作成されている、方法（２）。
【請求項１９】
前記半導体ボディ（１０）は、ケイ素のドーパント拡散係数より小さいドーパント拡散係数を呈する半導体ボディ材料を含む、請求項１８に記載の方法（２）。
【請求項２０】
第２の注入イオンの第２の注入（２８）、エピタキシ処理ステップ、及び拡散処理ステップのうちの少なくとも１つを適用することにより、前記少なくとも１つの第１の半導体領域（１１）に隣接し、且つ前記第１の導電型に対して相補的な第２の導電型のドーパントをドープされた少なくとも１つの第２の半導体領域（１２）を前記半導体ボディ（１０）内に作成するステップを更に含む、請求項１８又は１９に記載の方法（２）。
【請求項２１】
前記第１の注入（２８）は、少なくとも、前記少なくとも１つの第１の半導体領域（１１）及び前記少なくとも１つの第２の半導体領域（１２）によって形成される超接合構造を前記半導体ボディ（１０）内に構築するために適用される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記エネルギフィルタ（３）は、注入装置（８）と前記半導体ボディ（１０）との間に配置され、前記エネルギフィルタ（３）は、注入イオン（２８１、２８２）を受け取ることと、受け取られた注入イオンを出力することであって、それにより、前記出力される注入イオンが、前記エネルギフィルタ（３）に入るときのそのエネルギ（Ｅ１、Ｅ２）と比べて減少したエネルギ（Ｅ１’、Ｅ２’）を呈する、出力することとを行うように構成され、各エネルギ減少量は、前記エネルギフィルタ（３）に入る場所（７１１、７２２）及び／又は角度に依存する、請求項１８〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
構造（３２２）を有するエネルギフィルタボディ（３２）を含む注入イオンエネルギフィルタ（３）であって、前記エネルギフィルタボディ（３２）は、
−  注入イオン（２８１、２８２）を受け取ることと、受け取られた注入イオンを出力することであって、それにより、前記出力される注入イオンが、前記エネルギフィルタボディ（３２）に入るときのそのエネルギ（Ｅ１、Ｅ２）と比べて減少したエネルギ（Ｅ１’、Ｅ２’）を呈する、出力することとを行うように構成され、及び
−  ガラスを含むエネルギフィルタボディ材料（３２）で作られる、注入イオンエネルギフィルタ（３）。
【請求項２４】
前記ガラスは二酸化ケイ素を含まない、請求項２３に記載の注入イオンエネルギフィルタ（３）。
【請求項２５】
前記ガラスは、
−  ホウケイ酸ガラスと、
−  ソーダ石灰ガラスと、
−  フロートガラスと、
−  石英ガラスと、
−  磁器と、
−  ポリマー熱可塑性物質と、
−  ポリマーガラスと、
−  アクリルガラスと、
−  ポリカーボネートと、
−  ポリエチレンテレフタレートと、
−  少なくとも１つのドーパントをドープされたシリカであって、前記少なくとも１つのドーパントは、ホウ素（Ｂ）、ナトリウム（Ｎａ）、カルシウム（Ｃａ）、カリウム（Ｋ）及びアルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）を含む群から選択される、少なくとも１つのドーパントをドープされたシリカと、
−  ポリマーと、
−  ポリノルボルネンと、
−  ポリスチレンと、
−  ポリカーボネートと、
−  ポリイミドと、
−  ベンゾシクロブテンと
のうちの少なくとも１つを含む、請求項２３又は２４に記載の注入イオンエネルギフィルタ（３）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、注入イオンエネルギフィルタの実施形態、注入イオンエネルギフィルタを製造する方法の実施形態、及びパワー半導体素子の処理の実施形態に関する。特に、本明細書は、パワー半導体素子の処理の範囲内でイオン注入時に使用される注入イオンエネルギフィルタの実施形態、そのような注入イオンエネルギフィルタを製造する方法の実施形態、及びそのような注入イオンエネルギフィルタを使用するパワー半導体素子を処理する方法の実施形態に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギの変換及び電気モータ又は電気機械の駆動など、車載用途、民生用途、及び産業用途の現代機器の多くの機能がパワー半導体素子を依存している。例えば、幾つか挙げると、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ＭＯＳＦＥＴ（酸化金属半導体電界効果トランジスタ）及びダイオードが様々な用途に使用されてきており、そのような用途として、電源及び電力変換器のスイッチがあるが、これに限定されない。
【０００３】
そのようなパワー半導体素子は、通常、素子の少なくとも２つの負荷端子間で負荷電流を通すように構成されてよい半導体ボディをベースとする。素子の負荷電流能力、阻止能力及び／又はスイッチング能力を確保するために、半導体ボディは、特定のドーパント構成を呈する１つ以上の半導体領域を含んでよい。例えば、そのような半導体領域は、幾つかの例を挙げると、ソース領域、チャネル領域（ボディ領域とも呼ばれる）、フィールドストップ領域、エミッタ領域、超接合構造（補償構造とも呼ばれる）、及び／又はガードリングなどであってよい。
【０００４】
前記各半導体領域は、第１の導電型のドーパント（例えば、ｎ型ドーパント）及び／又は第２の導電型のドーパント（例えば、ｐ型ドーパント）を含んでよく、前記各半導体領域は特定のドーパント濃度分布を呈し得る。
【０００５】
半導体ボディ内にドープ半導体領域を作成するために、特定の半導体素子処理ステップが実施されてよく、例えば、拡散処理ステップ、エピタキシ処理ステップ、及び／又はイオン注入処理ステップが実施されてよい。
【０００６】
イオン注入に関して、注入装置が注入イオンを生成し、これらを半導体ボディに向かう伸長方向に加速させてよい。半導体ボディ内で特定のドーパント濃度を伸長方向に発生させるために、マスクに加えて、いわゆる注入イオンエネルギフィルタを前記注入装置と半導体ボディとの間に配置してよく、これにより、注入イオンは、半導体ボディに入る前にフィルタを横断する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態によれば、注入イオンエネルギフィルタを製造する方法は、第１の構造を有するプリフォームを作成するステップと、エネルギフィルタボディ材料を供給するステップと、プリフォームを使用することによってエネルギフィルタボディ材料を構造化し、それにより、第２の構造を有するエネルギフィルタボディを構築するステップとを含む。
【０００８】
別の実施形態によれば、パワー半導体素子を処理する方法は、半導体ボディを供給するステップと、第１の注入イオンの第１の注入を適用することにより、第１の導電型のドーパントをドープされた少なくとも１つの第１の半導体領域を半導体ボディ内に作成するステップであって、前記第１の注入の前記適用は、第１の注入イオンが半導体ボディに入る前にエネルギフィルタを横断するように実施され、エネルギフィルタは、第１の構造を有するプリフォームを作成するステップと、エネルギフィルタボディ材料を供給するステップと、プリフォームを使用することによってエネルギフィルタボディ材料を構造化し、それにより、第２の構造を有するエネルギフィルタボディを構築するステップとによって作成されている、作成するステップとを含む。
【０００９】
更に別の実施形態によれば、注入イオンエネルギフィルタは、構造を有するエネルギフィルタボディを含み、エネルギフィルタボディは、注入イオンを受け取ることと、受け取られた注入イオンを出力することであって、それにより、出力される注入イオンが、エネルギフィルタボディに入るときのそのエネルギと比べて減少したエネルギを呈する、出力することとを行うように構成され、エネルギフィルタボディは、ガラスを含むエネルギフィルタボディ材料で作られる。
【００１０】
当業者であれば、以下の詳細な説明を読み、添付図面を参照することにより、更なる特徴及び利点を理解するであろう。
【００１１】
図中の各部は必ずしも正確な縮尺で描かれておらず、むしろ本発明の原理を図解することに重点を置いている。更に、図面では、類似の参照符号が対応する要素を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】１つ以上の実施形態による、イオン注入の対象となるパワー半導体素子の垂直断面の一区画を概略的且つ例示的に示す。
【図２】１つ以上の実施形態による、イオン注入の対象となるパワー半導体素子の垂直断面の一区画を、一例示的ドーパント濃度分布の概略的表示とともに概略的且つ例示的に示す。
【図３Ａ】１つ以上の実施形態による、注入イオンエネルギフィルタの垂直断面の一区画を概略的且つ例示的に示す。
【図３Ｂ】１つ以上の実施形態による、注入イオンエネルギフィルタの垂直断面の一区画を概略的且つ例示的に示す。
【図３Ｃ】１つ以上の実施形態による、注入イオンエネルギフィルタの垂直断面の一区画を概略的且つ例示的に示す。
【図３Ｄ】１つ以上の実施形態による、注入イオンエネルギフィルタの垂直断面の一区画を概略的且つ例示的に示す。
【図３Ｅ】１つ以上の実施形態による、注入イオンエネルギフィルタの垂直断面の一区画を概略的且つ例示的に示す。
【図３Ｆ】１つ以上の実施形態による、注入イオンエネルギフィルタの垂直断面の一区画を概略的且つ例示的に示す。
【図４Ａ】１つ以上の実施形態による、プリフォームの垂直断面の一区画を概略的且つ例示的に示す。
【図４Ｂ】１つ以上の実施形態による、プリフォームの垂直断面の一区画を概略的且つ例示的に示す。
【図５】１つ以上の実施形態による、注入イオンエネルギフィルタを製造する方法の各ステップを、一例示的エネルギフィルタボディ及び一例示的プリフォームの垂直断面の各区画の図示に基づいて概略的且つ例示的に示す。
【図６】１つ以上の実施形態による、注入イオンエネルギフィルタを製造する方法の各ステップを、一例示的エネルギフィルタボディ及び一例示的プリフォームの垂直断面の各区画の図示に基づいて概略的且つ例示的に示す。
【図７】１つ以上の実施形態による、注入イオンエネルギフィルタを製造する方法の各ステップを、一例示的エネルギフィルタボディ及び一例示的プリフォームの垂直断面の各区画の図示に基づいて概略的且つ例示的に示す。
【図８】１つ以上の実施形態による、注入イオンエネルギフィルタを製造する方法の各ステップを、一例示的エネルギフィルタボディ及び一例示的プリフォームの垂直断面の各区画の図示に基づいて概略的且つ例示的に示す。
【図９】１つ以上の実施形態による、注入イオンエネルギフィルタを製造する方法の各ステップを、一例示的エネルギフィルタボディ及び一例示的プリフォームの垂直断面の各区画の図示に基づいて概略的且つ例示的に示す。
【図１０】１つ以上の実施形態による、注入イオンエネルギフィルタを製造する方法の図を概略的且つ例示的に示す。
【図１１】１つ以上の実施形態による、パワー半導体素子を処理する方法の図を概略的且つ例示的に示す。
【図１２】１つ以上の実施形態による、注入イオンエネルギフィルタの垂直断面の一区画を概略的且つ例示的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の詳細な説明では添付図面を参照する。添付図面は本明細書の一部を成しており、添付図面では、本発明を実施できる特定の実施形態を例示している。
【００１４】
この点において、方向を表す用語、例えば、「最上部」、「最下部」、「下」、「前面」、「背面」、「後部」、「先頭」、「後続」、「下方」、「上方」などは、示されている図の向きを基準として用いられてよい。実施形態の各部は様々な向きに配置されてよいため、これらの方向を表す用語は、限定ではなく例示を目的として使用される。当然のことながら、本発明の範囲から逸脱しない限り、別の実施形態が利用されてよく、構造的又は論理的な変更形態がなされ得る。従って、以下の詳細な説明は限定的に解釈されるべきではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって定義される。
【００１５】
以下では様々な実施形態を詳細に参照し、図面では、それらの実施形態のうちの１つ以上の実施例を示す。各実施例は説明用として与えられており、本発明を限定するものではない。例えば、ある実施形態の一部分として図示又は説明される特徴を別の実施形態において使用したり、別の実施形態と組み合わせて使用したりすることにより、更に別の実施形態が与えられてよい。本発明は、そのような修正形態及び変形形態を包含するものとする。実施例の説明に使用される具体的な文言は、添付の特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。図面は、正確な縮尺では描かれておらず、あくまで説明用である。明確さのために、異なる複数の図面において、同じ要素又は同じ製造ステップは、特に断らない限り、同じ参照符号で示されている。
【００１６】
本明細書では「水平方向」という語句は、半導体基板又は半導体構造の水平面にほぼ平行な向きを表すものとする。半導体基板又は半導体構造は、例えば、半導体ウエハ又はダイの面であってよい。例えば、後述の第１の横方向Ｘ及び第２の横方向Ｙは両方とも水平方向であってよく、第１の横方向Ｘ及び第２の横方向Ｙは互いに対して垂直であってよい。
【００１７】
本明細書では「垂直方向」という語句は、水平面に対してほぼ垂直に配置された向き、即ち、半導体ウエハの面の法線方向に平行な向きを表すものとする。例えば、後述の伸長方向Ｚは、第１の横方向Ｘ及び第２の横方向Ｙの両方に垂直な伸長方向であってよい。
【００１８】
本明細書では、ｎドープを「第１の導電型」と呼び、ｐドープを「第２の導電型」と呼ぶ。或いは、反対のドープ関係を採用してもよく、第１の導電型がｐドープであってよく、第２の導電型がｎドープであってよい。
【００１９】
本明細書に関連して、「オーム接触している」、「電気的に接触している」、「オーム接続している」、及び「電気的に接続されている」という語句は、半導体素子の２つの領域、区画、ゾーン、部分、若しくは経路間、又は１つ以上の素子の別々の端子間、又は端子若しくはメタライゼーション若しくは電極と半導体素子の一部若しくは一部分との間に低オームの電気的接続又は低オームの電流経路が存在することを表すものとする。更に、本明細書に関連して、「接触している」という語句は、それぞれの半導体素子の２つの要素間に直接の物理的接続が存在すること、例えば、互いに接触している２つの要素間の移行部が更なる中間要素などを含まなくてよいことを表すものとする。
【００２０】
更に、本明細書に関連して、「電気的絶縁」という語句は、特に断らない限り、その一般的且つ正当な意味解釈に関連して使用され、従って、２つ以上の構成要素が互いに離れて位置すること、及びそれらの構成要素をつなぐオーム接続が存在しないことを表すものとする。しかしながら、電気的に互いに絶縁されている構成要素同士が、それにもかかわらず互いに結合されてよく、例えば、機械的に結合されてよく、且つ／又は静電容量的に結合されてよく、且つ／又は誘導的に結合されてよい。一例を挙げると、コンデンサの２つの電極が電気的に互いに絶縁されてよく、同時に機械的且つ静電容量的に（例えば、絶縁体（例えば、誘電体）によって）互いに結合されてよい。
【００２１】
本明細書に記載の特定実施形態は、電力変換器又は電源において使用されてよいパワー半導体素子（例えば、パワー半導体トランジスタ）に関係するが、これに限定されない。従って、一実施形態では、半導体素子は、負荷に供給されるべき負荷電流及び／又はそれぞれ電源から供給される負荷電流を伝送するように構成される。例えば、半導体素子は、１つ以上の能動パワー半導体セルであってよく、例えば、モノリシックに集積されたダイオードセル、及び／又はモノリシックに集積されたトランジスタセル、及び／又はモノリシックに集積されたＩＧＢＴセル、及び／又はモノリシックに集積されたＲＣ−ＩＧＢＴセル、及び／又はモノリシックに集積されたＭＯＳゲーテッドダイオード（ＭＧＤ）セル、及び／又はモノリシックに集積されたＭＯＳＦＥＴセル、及び／又はこれらの派生物であってよい。そのようなダイオードセル及び／又はそのようなトランジスタセルが、パワー半導体モジュールの形に集積されてよい。複数のそのようなセルが、パワー半導体素子のアクティブ領域とともに配列されるセルフィールドを構成してよい。
【００２２】
本明細書で使用する「パワー半導体素子」という語句は、高電圧阻止能力及び／又は大電流伝送能力を有する、シングルチップ上の半導体素子を表すものとする。換言すると、そのようなパワー半導体素子は、大電流、典型的には、例えば、最大数十又は数百アンペアのアンペア範囲、及び／又は高電圧、典型的には１５Ｖ超、より典型的には１００Ｖ以上、例えば、最大４００Ｖ以上、例えば、１ｋＶ超、又は３ｋＶ超も対象とする。例えば、後述の処理されたパワー半導体素子は、ストライプセル構成又はニードルセル構成を呈する半導体素子であってよく、低電圧用途、中電圧用途、及び／又は高電圧用途で電力用部品として使用されるように構成されてよい。
【００２３】
図１０は、注入イオンエネルギフィルタを製造する方法５の一実施形態の図を概略的且つ例示的に示す。ステップ５２において、第１の構造を有するプリフォームを作成する。ステップ５２より先に実施されてよく、ステップ５２と同時に実施されてもよく、ステップ５２後に実施されてもよい別のステップ５４において、エネルギフィルタボディ材料を供給する。後続のステップ５６において、プリフォームを使用してエネルギフィルタボディ材料を構造化する。これにより、第２の構造を有するエネルギフィルタボディを構築することが可能である。例えば、構造化されたエネルギフィルタボディ３２は、注入イオンエネルギフィルタ３（以下ではエネルギフィルタとも呼ぶ）を形成する。
【００２４】
図１１は、パワー半導体素子のプロセス方法の一実施形態の図を概略的且つ例示的に示す。ステップ２２において、半導体ボディ１０を供給する。供給される半導体ボディ１０は、ケイ素のドーパント拡散係数より小さいドーパント拡散係数を有する半導体ボディ材料を含んでよく、又はそれぞれその半導体ボディ材料で作られてよい。例えば、半導体ボディ材料のドーパント拡散係数は、ケイ素の対応するドーパント拡散係数より少なくとも２桁小さくてよい。前記拡散係数は、アクセプタ拡散係数及びドナー拡散係数の少なくとも一方であってよい。半導体ボディ１０は、炭化ケイ素、窒化ガリウム、窒化アルミニウムのうちの少なくとも１つを含む材料で作られてよい。次のステップ２４において、半導体ボディ内に少なくとも１つの第１の半導体領域を生成する。この少なくとも１つの第１の半導体領域は、第１の導電型のドーパントをドープされる。前記生成は、第１の注入イオンの第１の注入を適用することによって実施されてよく、前記第１の注入の前記適用は、第１の注入イオンが半導体ボディに入る前にエネルギフィルタを横断するように実施されてよい。エネルギフィルタは、第１の構造を有するプリフォームを作成することと、エネルギフィルタボディ材料を供給することと、プリフォームを使用してエネルギフィルタボディ材料を構造化して、第２の構造を有するエネルギフィルタボディを構築することとによって製造されていてよい。
【００２５】
図１２は、注入イオンエネルギフィルタ３の一実施形態の垂直断面の一区画を概略的且つ例示的に示す。注入イオンエネルギフィルタ３は、パワー半導体素子の処理の範囲内でイオン注入時に使用されるように構成されてよい。例えば、注入装置８によって注入イオン８０が供給され、注入イオン８０は、半導体ボディ１０に向かう伸長方向Ｚに加速される。注入イオンエネルギフィルタ３は、注入イオン８０が半導体ボディ１０に入る前にフィルタ３を横断するように、前記注入装置８と半導体ボディ１０との間に配置されてよい。例えば、注入イオンエネルギフィルタ３は、構造３２２を有するエネルギフィルタボディ３２を含む。更に、エネルギフィルタボディ３２は、注入イオン８０を受け取ることと、受け取られた注入イオンを出力することであって、それによい、出力される注入イオン８０が、エネルギフィルタに入るときのそのエネルギと比べて減少したエネルギを呈する、出力することとを行うように構成されてよい。エネルギフィルタボディ３２は、ガラスを含むエネルギフィルタボディ材料で作られてよい。例えば、ガラスは、
−  ホウケイ酸ガラスと、
−  ソーダ石灰ガラスと、
−  フロートガラスと、
−  石英ガラスと、
−  磁器と、
−  ポリマー熱可塑性物質と、
−  ポリマーガラスと、
−  アクリルガラスと、
−  ポリカーボネートと、
−  ポリエチレンテレフタレートと、
−  少なくとも１つのドーパントをドープされたシリカであって、この少なくとも１つのドーパントは、ホウ素（Ｂ）、ナトリウム（Ｎａ）、カルシウム（Ｃａ）、カリウム（Ｋ）及びアルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）を含む群から選択される、少なくとも１つのドーパントをドープされたシリカと、
−  ポリマーと、
−  ポリノルボルネンと、
−  ポリスチレンと、
−  ポリカーボネートと、
−  ポリイミドと、
−  ベンゾシクロブテンと
のうちの少なくとも１つを含む、
【００２６】
例えば、ガラスは二酸化ケイ素を含まない。
【００２７】
一実施形態では、エネルギフィルタボディ材料３２は、第１の温度範囲内では可塑性を呈し、第１の温度より低い第２の温度範囲内では形状が安定している。例えば、エネルギフィルタボディ材料３２は、アモルファス固体、例えば、第１の温度範囲内では可塑性を呈するアモルファス固体であり、第１の温度より低い第２の温度範囲内では形状が安定している。例えば、第１の温度範囲は、プリフォーム３１の融点より小さい。更に、第１の温度範囲は、エネルギフィルタの形状を変化させずに注入中のイオン電流が大きくなることが可能なように、比較的高い閾値より高くてよい。
【００２８】
例えば、方法５に関して、プリフォーム３１を使用してエネルギフィルタボディ材料３２を構造化すること（ステップ５６を参照）は、エネルギフィルタボディ材料３２を前記第１の温度範囲内の温度まで温めることを含んでよい。一実施形態では、上述のように、エネルギフィルタボディ材料３２はガラスを含んでよい。従って、エネルギフィルタボディ材料３２を構造化すること（ステップ５６を参照）は、エネルギフィルタボディ材料３２をエネルギフィルタボディ材料３２のガラス転移温度の少なくとも９０％、少なくとも９５％、又は少なくとも９８％の温度まで温めることを含んでよい。例えば、エネルギフィルタボディ材料３２のガラス転移温度は、第１の温度範囲内であってよい。
【００２９】
更に、方法２に関して、第１の注入イオンがエネルギフィルタ３（例えば、そのエネルギフィルタボディ３２）を横断するように第１の注入を適用して、少なくとも１つの第１の半導体領域１１を半導体ボディ１０内に生成する（ステップ２４を参照）間、エネルギフィルタボディ３２は第２の温度範囲内の温度に保たれてよい。
【００３０】
例えば、ある選択されたエネルギフィルタボディ材料について、第１の温度範囲は１０００℃〜１４００℃の値を含んでよく、第２の温度範囲は９００℃より低い値を含んでよい。一実施形態では、第１の温度範囲の最低温度値は、第２の温度範囲の最高温度値より少なくとも１００℃高い。
【００３１】
以下では、注入イオンエネルギフィルタ３を製造する方法５、パワー半導体素子を処理する方法２、及び注入イオンエネルギフィルタ３の前述の実施形態の例示的態様を図１〜図９に関して詳細に説明する。従って、当然のことながら、図１〜図９に概略的且つ例示的に示される実施形態は、特に断らない限り、図１０〜図１２に概略的且つ例示的に示された実施形態にも当てはまると考えられてよく、以下では、図１〜図９に概略的且つ例示的に示される実施形態について述べる。
【００３２】
図１は、イオン注入２８の対象となるパワー半導体素子１の垂直断面の一区画を概略的且つ例示的に示す。例えば、パワー半導体素子１は、基板領域１５を有する半導体ボディ１０を含み、基板領域１５は、例えば、高濃度にドープされたｎ領域であってよい。半導体ボディ１０は、ケイ素のドーパント拡散係数より小さいドーパント拡散係数を有する半導体ボディ材料を含んでよく、又はそれぞれその半導体ボディ材料で作られてよい。例えば、半導体ボディ材料のドーパント拡散係数は、ケイ素の対応するドーパント拡散係数より少なくとも２桁小さくてよい。前記拡散係数は、アクセプタ拡散係数及びドナー拡散係数の少なくとも一方であってよい。半導体ボディ１０は、炭化ケイ素、窒化ガリウム、窒化アルミニウムのうちの少なくとも１つを含む材料で作られてよい。注入２８中、半導体ボディ１０の面１０−１が、１つ以上の開口部４２を有するマスク４で覆われてよい。別の実施形態では、面１０−１全体が注入２８の対象となってよく、例えば、マスクは使用されない。マスク４が使用される場合、前記開口部４２は、注入イオンが半導体ボディ１０の面１０−１に浸透することを可能にしてよく、これにより、半導体ボディ１０内に１つ以上の第１の半導体領域１１が作成されてよい。例えば、注入２８によって第１の半導体領域１１が作成されてよく、第１の半導体領域１１は、第１の導電型のドーパントを呈し、半導体ボディ１０の第２の半導体領域１２に隣接して配列される。例えば、第１の半導体領域１１に隣接する第２の半導体領域１２は、第１の導電型に対して相補的な第２の導電型のドーパントをドープされてよい。第２の半導体領域１２は、第２の注入イオンの第２の注入２８、エピタキシ処理ステップ、及び拡散処理ステップのうちの少なくとも１つを適用することによって生成されてよい。
【００３３】
例えば、第１の半導体領域１１及び第２の半導体領域１２は、超接合構造を呈するドリフトボリュームを形成してよい。注入イオンは、半導体ボディ１０に入る前に注入イオンエネルギフィルタ３（以下ではエネルギフィルタとも呼ぶ）を横断してよい。例えば、エネルギフィルタ３は、図１０において概略的且つ例示的に示された方法５に従って製造されていてよい。更に、エネルギフィルタ３は、図１２において概略的且つ例示的に示されたエネルギフィルタ３と同様に構成されてよい。従って、エネルギフィルタ３は、構造３２２を呈するエネルギフィルタボディ３２を含んでよい。
【００３４】
図２に概略的且つ例示的に示されるように、エネルギフィルタ３は、注入イオン２８１、２８２を受け取ることと、受け取られた注入イオンを出力することであって、出力される注入イオンが、エネルギフィルタ３に入るときのそのエネルギＥ１、Ｅ２と比べて減少したエネルギＥ１’、Ｅ２’を呈する、出力することとを行うように構成されてよい。各エネルギ減少量は、エネルギフィルタ３に入る場所及び／又は角度に依存してよい。例えば、第１の注入イオン２８１は、第１の経路７１をたどって、第１の場所７１１でエネルギフィルタ３に入り、第１のエネルギＥ１を呈する。エネルギフィルタ３の構造３２２により、且つ第１の経路７１がエネルギフィルタ３の入力面にほぼ垂直であることにより、第１の注入イオン２８１は、エネルギフィルタ３のうちの比較的薄い区画を横断する。それでも、出力される第１の注入イオン２８１のエネルギＥ１’は、エネルギＥ１より減少していることが可能である。第２の注入イオン２８２は、第２の経路７２をたどって、第２の場所７１２でエネルギフィルタ３に入り、第２のエネルギＥ２を呈することが可能である。第２のエネルギＥ２は、第１のエネルギＥ１とほぼ同じであってよい。エネルギフィルタ３の構造３２２により、且つ第２の経路７２がエネルギフィルタ３の入力面にほぼ垂直であることにより、第２の注入イオン２８２は、エネルギフィルタ３のうちの比較的厚い区画を横断する。従って、出力される第２の注入イオン２８２のエネルギＥ２’は、エネルギＥ２から著しく減少していることが可能である。従って、第１の注入イオン２８１は伸長方向Ｚに沿ってレベルｚ１に至るまで半導体ボディ１０を横断することが可能であり、第２の注入イオン２８２は伸長方向Ｚに沿ってレベルｚ２に至るまで半導体ボディ１０を横断することが可能であり、エネルギ減少量が異なることにより、ｚ１はｚ２より著しく大きいことが可能である。例えば、レベルｚ１とレベルｚ２との差は、少なくとも１μｍ、又は少なくとも３μｍ、更には少なくとも５μｍにも達し得る。従って、エネルギフィルタ３の構造３２２により、伸長方向Ｚに沿って特定のドーパント濃度分布を呈する第１の半導体領域１１が生成されてよい。一例示的ドーパント濃度分布が図２の右側部分に概略的に示されており、これによれば、ドーパント濃度分布はいわゆるボックス分布であってよく、即ち、第１の半導体領域１１のドーパント濃度は、伸長方向Ｚに沿ってほぼ一定であってよく、値ＣＣ１に達してよい。しかし、当然のことながら、エネルギフィルタ３２の構造３２２の構成に応じて他のドーパント濃度分布が生成されてよく、例えば、幾つかの例を挙げると、１つ以上の最大値又は最小値を呈する濃度分布、ガウスドーパント濃度分布、伸長方向Ｚに沿って増加するドーパント濃度、伸長方向Ｚに沿って減少するドーパント濃度、べっ甲状のドーパント濃度分布などが生成されてよい。この説明から、エネルギフィルタ３がエネルギ拡散器とも呼ばれてよいことは明らかである。例えば、エネルギフィルタ３は、ほぼ「モノクローム」のイオンビームを、ほぼ連続的なエネルギスペクトルを有するイオンビームに変換するように構成されてよい。
【００３５】
一実施形態によれば、エネルギフィルタ３の構造３２２は、少なくとも１ｃｍ２にわたって広がる。例えば、追加又は代替として、エネルギフィルタ３の構造３２２は、少なくともイオン注入のイオンビームの幅にわたって広がってよい。更に一実施形態では、エネルギフィルタ３の構造３２２の妥当な構造サイズは、半導体ボディ１０内で特定のドーパント濃度分布が達成され得るように寸法決定されてよい。例えば、妥当な構造サイズは、マスク４の開口部４２の幅の範囲内であってよく、又はそれぞれマスク４の開口部４２の幅より小さくてよい。妥当な構造サイズは、開口部４２の幅より大きくてもよく、例えば、エネルギフィルタ３が、半導体ボディ１０の面１０−１から（例えば、少なくとも０．５ｍｍの）間隔を置いて配置されている場合には、開口部４２の幅より大きくてもよい。
【００３６】
次に図３Ａ〜図３Ｆを参照して、エネルギフィルタ３の実施形態のエネルギフィルタボディ３２の幾つかの例示的構造３２２を説明する。図３Ａに概略的に示された実施形態によれば、エネルギフィルタボディ３２の構造３２２は、１つ以上の三角形状又は角錐形状の凹部によって形成されてよい。図３Ｂに概略的に示された実施形態によれば、エネルギフィルタボディ３２の構造３２２は、１つ以上の矩形状又は正方形状の凹部によって形成されてよい。図３Ｃに概略的に示された実施形態によれば、エネルギフィルタボディ３２の構造３２２は、１つ以上の台形状の凹部によって形成されてよい。図３Ｄに概略的に示された実施形態によれば、エネルギフィルタボディ３２の構造３２２は、１つ以上の部分円形状又は部分楕円の凹部によって形成されてよい。図３Ｅに概略的に示された実施形態によれば、エネルギフィルタボディ３２の構造３２２は、階段状又は段階的な形状を呈する１つ以上の凹部によって形成されてよい。図３Ｆに概略的に示された実施形態によれば、エネルギフィルタボディ３２の構造３２２は、凹面形状を有する１つ以上の凹部によって形成されてよい。これらの前述の様々な凹部のそれぞれを、１つのエネルギフィルタボディ３２中で互いに組み合わせて別の構造３２２を形成してもよい。例えば、構造３２２を形成する前記凹部が、注入イオンがエネルギフィルタボディ３２から出ていく、エネルギフィルタボディ３２の出力側（本明細書では第１の側とも呼ぶ）に配列されてよい。更に、注入イオンがエネルギフィルタボディ３２に入ることが可能である、エネルギフィルタボディ３２の入力側（本明細書では第２の側とも呼ぶ）がほぼ平坦な面を呈してよく、例えば、構造が与えられていない面を有してよい。別の実施形態によれば、エネルギフィルタボディ３２の入力側にも構造が与えられてよく、これは、例えば、エネルギフィルタ３の安定的な機械的設置を確実にするように構成されたフレーム構造を構築するために与えられてよく、又は構造３２２と類似の、又は同じ構造（例えば、出力側の構造と類似の構造）を構築するために与えられてよい（これについては後に詳述する）。強調されるべきこととして、図１２において概略的に示されたエネルギフィルタ３の実施形態について述べられたことは、図３Ａ〜図３Ｆにおいて概略的に示された実施形態にも等しく当てはまってよい。
【００３７】
上述のように、エネルギフィルタ３を製造することは、第１の構造を有するプリフォームを作成することを含んでよい。そのようなプリフォームの例示的実施形態を図４Ａ及び図４Ｂに概略的に示す。従って、プリフォーム３１は、第１の構造３１１を有するプリフォームボディを含んでよい。図４Ａに示されるように、第１の構造３１１は、１つ以上の三角形状又は角錐形状の凸部によって形成されてよい。例えば、図４Ａによるプリフォーム３１の実施形態の第１の構造３１１は、（例えば、半導体ベースのプリフォーム３１に対して）ウェットエッチング処理ステップを実施することによって作成されてよい。代替又は追加として、第１の構造３１１は、図４Ｂに示されるように、１つ以上の矩形状又は正方形状の凸部によって形成されてもよい。例えば、図４Ｂによるプリフォーム３１の実施形態の第１の構造３１１は、（例えば、半導体ベースのプリフォーム３１に対して）ドライエッチング処理ステップを実施することによって作成されてよい。プリフォーム３１の材料に関係なく、プリフォーム３１を作成すること（例えば、第１の構造３１１を構築すること）は、追加又は代替として、イオンビームミリング、イオンビーム書き込み、ウェットエッチング、レーザアブレーション、ミリング、及び機械鋸引きのうちの少なくとも１つを実施することを含んでよい。プリフォーム３１は、少なくとも幾つかの実施形態ではエネルギフィルタ３の製造に使用されてよいため、図３Ａ〜図３Ｆの前述の説明から、プリフォーム３１の第１の構造３１１は、図４Ａ及び図４Ｂに例示的に示された凸部と異なる形状を有する１つ以上の凸部によって形成されてもよいことは明らかである。例えば、プリフォーム３１の第１の構造３１１は、各凸部高さＤＨが０．１μｍ〜２０μｍの範囲、又は５μｍ〜１０μｍの範囲にある１つ以上の凸部によって形成されてよい。従って、一例では、エネルギフィルタ３の第２の構造３２２は、各凹部深さＤＤが０．１μｍ〜２０μｍの範囲、又は５μｍ〜１０μｍの範囲にある１つ以上の凹部によって形成されてよい。更に、第１の構造３１１を形成する凸部の幅、又はそれぞれ第２の構造３２２を形成する凹部の幅は、０．１μｍ〜２０μｍの範囲、又は５μｍ〜１０μｍの範囲にあってよい。
【００３８】
一実施形態によれば、プリフォーム３１は、半導体材料（例えば、ケイ素及び／又は炭化ケイ素）、セラミック（例えば、Ａｌ２Ｏ３及び／又はＡｌ２ＴｉＯ５）、及び高級鋼材のうちの少なくとも１つを含む材料で作られてよい。プリフォーム３１の材料は、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、二元、三元、又は四元ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料（例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、ガリウムリン（ＧａＰ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、インジウムガリウムリン（ＩｎＧａＰａ）、窒化ガリウムアルミニウム（ＡｌＧａＮ）、窒化インジウムアルミニウム（ＡｌＩｎＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化ガリウムインジウムアルミニウム（ＡｌＧａＩｎＮ）、又はインジウムガリウムヒ素リン（ＩｎＧａＡｓＰ））、並びに二元又は三元ＩＩ−ＶＩ族半導体材料（例えば、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）及びテルル化カドミウム水銀（ＨｇＣｄＴｅ））のうちの１つ以上を含んでもよい。更に、プリフォーム３１は、構造化するステップ後にプリフォーム３１をエネルギフィルタボディ３２から分離することが可能なくっつき防止コーディング（図示せず）を含んでよい。
【００３９】
例えば、プリフォーム３１を作成するステップ（ステップ５２を参照）は、以下のうちの少なくとも一方を実施することにより、基層３１０を処理することを含んでよい。
−  エッチング処理ステップ。例えば、ウェットエッチング処理ステップ（例えば、アルカリ性溶液に基づく）、及び／又はドライエッチング処理ステップ（例えば、ＲＩＥ及び／又はイベントビームエッチングを含む）。
−  機械処理ステップ（例えば、ミリングステップ）。
【００４０】
プリフォーム３１は、処理された基層３１０によって形成されてよい。例えば、処理された基層３１０は、（例えば、ケイ素をベースとする）半導体層３１０である。
【００４１】
図１０に概略的に示された方法５の実施形態に関して一般的に説明されたように、エネルギフィルタ３を製造する方法５は、エネルギフィルタボディ材料３２を供給するステップ（ステップ５４を参照）と、前記構造３２２を有するエネルギフィルタボディ３２を構築するために、プリフォーム３１を使用してエネルギフィルタボディ材料３２に構造を与えるステップ（ステップ５６を参照）とを含んでよく、前記構造３２２は、本明細書では第２の構造３２２とも呼ばれる。
【００４２】
一実施形態では、エネルギフィルタボディ材料３２を構造化するステップは、プリフォーム３１をスタンプとして使用して刻印ステップを実施することを含んでよい。例えば、このために、エネルギフィルタボディ材料３２を軟化させてよく、これは、例えば、エネルギフィルタボディ材料３２を変形可能になるように加熱し、その後、即ち、刻印ステップ後にエネルギフィルタボディ材料３２を冷却することによって行われてよい。例えば、刻印ステップは、エンボス加工ステップを含んでよく、例えば、熱エンボス加工ステップを含んでよい。以下では、構造化するステップが刻印ステップを実施することを含む方法の実施形態の更なる任意選択の態様について詳細に説明する。
【００４３】
別の実施形態によれば、エネルギフィルタボディ材料３２を構造化するステップは、キャスト処理ステップ及びモールド処理ステップのうちの少なくとも一方を実施することを含んでよい。従って、例えば、エネルギフィルタボディ材料３２を液体になるように加熱してよく、その後、プリフォーム３１に流し込んでよい。例えば、エネルギフィルタボディ材料３２をプリフォーム３１内で硬化させてよく、その後、プリフォーム３１から取り外してよい。
【００４４】
例えば、エネルギフィルタボディ材料３２を構造化して構造３２２を構築するステップは、エッチング処理ステップを含まない。
【００４５】
例えば、エネルギフィルタボディ３２の構造３２２は、プリフォーム３１の構造３１１に対して相補的であってよい。例えば、プリフォーム３１の構造３１１を形成する前記凸部は、エネルギフィルタボディ３２の構造３２２を形成する前記凹部の形状を画定してよい。従って、一実施形態では、プリフォーム３１は、ネガティブフォーム３１として考えられてよい。
【００４６】
一実施形態によれば、それぞれが第２の構造３２２を有する複数のエネルギフィルタボディ３２が、同じプリフォーム３１を使用することによって構築される。従って、プリフォーム３１は、複数の注入イオンエネルギフィルタ３、例えば、１０個より多いエネルギフィルタ３、５０個より多いエネルギフィルタ３、更には１００個より多いエネルギフィルタ３の製造に使用されるように構成されてよい。この実施形態では、複数の注入イオンエネルギフィルタ３を製造するために同じプリフォーム３１が使用されるため、この製造されるエネルギフィルタ３は、構造３２２において、相互のずれがほとんどなく、例えば、同じプリフォーム３１を使用して製造された複数のエネルギフィルタ３のそれぞれの構造３２２は、互いにほぼ同じであることが可能であり、これは、複数の構造３２２のそれぞれがプリフォーム３１の第１の構造によって構築されていることが可能なためである。従って、パワー半導体素子の高い再現性、例えば、図１に概略的に示されたパワー半導体素子１の高い再現性、例えば、第１の半導体領域１１及び第２の半導体領域１２によって形成される構成の高い再現性を確保することが可能である。本実施形態は、パワー半導体素子の処理の範囲内でのイオン注入（例えば、エネルギが２ＭｅＶを超える高エネルギイオン注入）において使用されるエネルギフィルタは、ある程度の動作期間後に交換する必要があるであろうという認識を含む。例えば、本実施形態において使用されるエネルギフィルタは、ある程度の使用時間後に擦り切れる可能性がある。
【００４７】
以下では、図５〜図９に関して、エネルギフィルタ３を製造する方法５の幾つかの例示的実施形態を説明する。方法５のこれらの例示的実施形態は、一般的な処理ステップを含んでよく、当然のことながら、特定の処理ステップに関して、図５〜図９のうちのある１つの図面を参照して述べられていることは、特に断らない限り、図５〜図９のうちの別の図面による実施形態にも等しく当てはまるものであってよい。
【００４８】
図５に概略的に示された実施形態によれば、ステップ５４において、エネルギフィルタボディ材料３２が供給される。上述のように、エネルギフィルタボディ材料３２は、例えば、固体のガラスとして供給されてよい。ステップ５６１において、第１の構造３１１を有するプリフォーム３１が、供給されたエネルギフィルタボディ３２に対して位置合わせされてよい。次にステップ５６２において、第１の構造３１１がエネルギフィルタボディ３２に食い込むようにプリフォーム３１に力がかけられてよく、プリフォーム３１に力がかけられる前に（例えば、温めることにより）エネルギフィルタボディ３２が軟化されていてよい。これにより、エネルギフィルタボディ３２において第２の構造３２２が構築されることが可能である。このように構造化することは、刻印ステップにより行われてよく、例えば、マイクロ刻印ステップ及び／又はナノ刻印ステップ、例えば、熱エンボス加工ステップにより行われてよい。ある程度の時間後、エネルギフィルタボディ３２からプリフォーム３１が分離されてよい。更に、方法５は除去ステップ５７を含んでよく、このステップでは、エネルギフィルタボディ３２の全厚を減らすために、エネルギフィルタボディ３２の、構造が与えられていない側の区画が（例えば、研削及び／又はエッチングにより）除去される。図５〜図９のそれぞれにおいて概略的に示されるように、プリフォーム３１の第１の構造３１１は中断部３０８を呈してよく、中断部３０８は、エネルギフィルタボディ３２の第２の構造３２２に、対応する中断部３２８を形成することが可能である。一実施形態では、方法５は、エネルギフィルタボディ３２を少なくとも２つの別々のボディに分割するステップ５８を更に含んでよく、前記分割するステップは前記中断部３２８において実施されてよい。分割するステップは、レーザ分離処理ステップ及び機械鋸引き処理ステップの少なくとも一方を適用することを含んでよく、即ち、エネルギフィルタボディ３２はレーザビームによって分離されてよい。
【００４９】
図６に概略的に示された実施形態によれば、ステップ５４において、エネルギフィルタボディ材料３２は、キャリア−ガラス複合ウエハ構成３２、３３の一部として供給される。例えば、エネルギフィルタボディ材料３２は、キャリア３３（（例えば、ケイ素をベースとする）例えば、半導体キャリア３３）で支持されたガラスである。例えば、構成３２、３３の作成は、接合ステップ（例えば、陽極接合ステップ）及び接着処理ステップの少なくとも一方を実施することによりエネルギフィルタボディ３２をキャリアと結合することによって行われていてよい。図６に概略的に示されているステップ５６１、５６２、５７、及び５８は、上述の図５に関して説明された様式と同様に実施されてよく、ステップ５７において、キャリア−ガラス複合ウエハ構成３２、３３の全厚を減らすために、キャリア３３の一部のみが除去される。その後、第２の構造３２２を有するキャリア−ガラス複合ウエハ構成がエネルギフィルタ３として動作することができる。
【００５０】
更に、図７に概略的に示された実施形態によれば、エネルギフィルタボディ材料３２は、ステップ５４において、キャリア−ガラス複合ウエハ構成３２、３３の一部として供給される。例えば、エネルギフィルタボディ材料３２は、キャリア３３で支持されたガラスであり、キャリア３３はケイ素がベースであってよい。しかしながら、この実施形態では、エネルギフィルタボディ３２は、ステップ５６においてプリフォーム３１を使用してエネルギフィルタボディ３２を構造化するステップの対象ではない側に既にあらかじめ構造が与えられていてよい。図７に概略的に示されたステップ５６１及び５６２は、上述の図５に関して説明された様式と同様に実施されてよい。その後、キャリア３３が完全に取り外されてよく、前記取り外しは、ステップ５７１において、キャリア３３のうちの構造に寄与していない区画を除去するための研削ステップを実施することと、その後、ステップ５７２において、キャリア３３の残り部分を除去するためにエッチング処理ステップを実施することとを含んでよい。これにより、第３の構造３２３がエネルギフィルタボディ３２に構築されてよい。第３の構造３２３は、図７に示されたように、１つ以上のくぼみを横方向に画定する１つ以上の脚部３２４によって構成されてよい。この第３の構造３２３は、エネルギフィルタ３を（例えば、パワー半導体素子製造装置内に）機械的に取り付けることを容易にすることが可能である。従って、第３の構造３２３は、エネルギフィルタ３を機械的に取り付けることに使用されるように構成されたフレーム構造を構成してよい。従って、１つ以上の実施形態によれば、前記フレーム構造は、安定化フレーム構造であってよい。
【００５１】
図８に概略的に示された実施形態によれば、図７に概略的に示された実施形態と同様に、第２の構造３２２は、エネルギフィルタボディ３２の第１の側に構築されてよく、第３の構造３２３は、エネルギフィルタボディ３２の第２の側に構築されてよい。ただし、第３の構造３２３がキャリア３３によって画定されてよい図７の実施形態と異なり、更なる構造３５５を呈する第２のプリフォーム３５が作成されてよく、ステップ５６１において、プリフォーム３１及び更なるプリフォーム３５の両方がエネルギフィルタボディ３２に対して位置合わせされてよい。次にステップ５６２において、プリフォーム３１及び３５の両方に（例えば、同時に）力がかけられてよく、これは、（例えば、温度処理ステップによって）あらかじめ軟化されていてよい半導体ボディ３２の第１の側にプリフォーム３１が食い込むように、且つ半導体ボディ３２の第２の側に更なるプリフォーム３５が食い込むように行われてよい。これにより、第２の構造３２２及び第３の構造３２３の両方が構築されることが可能であり、第２の構造３２２は第１の構造３１１に対して相補的であってよく、第３の構造３２３は更なる構造３５５に対して相補的であってよい。
【００５２】
一実施形態では、第２の構造３２２はマイクロ構造又はナノ構造であってよく、一方、図７〜図９に概略的に示されたように、第３の構造３２３は実質的に第２の構造３２２ほど精密でなくてよい。例えば、一実施形態では、第２の構造３２２は、図２に関して説明されたように、エネルギ拡散の役割を果たし、一方、第３の構造３２３は、エネルギフィルタ３の安定的な機械的取り付けを確実にする役割を果たす。
【００５３】
図９に概略的に示された実施形態によれば、ステップ５４〜５６２は、図６に関して説明された様式と同様に実施されてよい。ステップ５６２の実施後、キャリア３３の一区画が除去されてよく、これは、例えば、図６に示されたステップ５７に関して説明された様式で、例えば、研削ステップ及び／又はエッチング処理ステップを実施することにより行われてよい。次にステップ５６３において、キャリア３３の残っている層の上にマスク３７（例えば、ハードマスク３７）が作成されてよく、これは、例えば、堆積処理ステップ及び／又は構造化する処理ステップを実施することにより行われてよい。マスク３７は、１つ以上の支持手段３７１を含んでよい。例えば、支持手段３７１は、エネルギフィルタボディ３２の第２の構造３２２の中断部３２８に対して位置合わせされ、例えば、支持手段３７１は、エネルギフィルタボディ３２が後にステップ５８において少なくとも２つのボディに分割される場所に配置される。ステップ５６４において、キャリア３３の残っている層の、支持手段３７１に覆われていない部分が（例えば、エッチング処理ステップを実施することにより）除去されて、エネルギフィルタボディ３２の第２の側が露出してよい。従って、脚部３２４は、キャリア３３のそれぞれの残っている部分３３１と、それぞれの支持手段３７１とを含むスタックによって形成されてよい。上述のように、第３の構造３２３は、エネルギフィルタ３を（例えば、パワー半導体素子製造装置内に）機械的に取り付けることを容易にするように構成されてよい。従って、第３の構造３２３は、上述のように、フレーム構造（例えば、安定化フレーム構造）を構成してよい。
【００５４】
ここまで、パワー半導体素子処理方法に関係する実施形態について説明した。例えば、これらの半導体素子はケイ素（Ｓｉ）をベースとしている。従って、単結晶半導体の領域又は層、例えば、例示的実施形態の領域１０、１１、１２、及び１５は、単結晶のＳｉ領域又はＳｉ層であってよい。別の実施形態では、多結晶又はアモルファスのケイ素が使用されてよい。
【００５５】
しかし、当然のことながら、半導体ボディ１０及び構成要素、例えば、領域１０、１１、１２、及び１５は、半導体素子の製造に適する任意の半導体材料で作られてよい。そのような材料の例として幾つか挙げると、単元素半導体材料（例えば、ケイ素（Ｓｉ）又はゲルマニウム（Ｇｅ））、ＩＶ族化合物半導体材料（例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又はシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ））、二元、三元、又は四元ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料（例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、ガリウムリン（ＧａＰ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、インジウムガリウムリン（ＩｎＧａＰａ）、窒化ガリウムアルミニウム（ＡｌＧａＮ）、窒化インジウムアルミニウム（ＡｌＩｎＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化ガリウムインジウムアルミニウム（ＡｌＧａＩｎＮ）、又はインジウムガリウムヒ素リン（ＩｎＧａＡｓＰ））、二元又は三元ＩＩ−ＶＩ族半導体材料（例えば、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）及びテルル化カドミウム水銀（ＨｇＣｄＴｅ））などがあるが、これらに限定されない。上述の半導体材料は、「ホモ接合半導体材料」とも呼ばれる。２種類の半導体材料を組み合わせると、ヘテロ接合半導体材料が形成される。ヘテロ接合半導体材料の例として、窒化ガリウムアルミニウム（ＡｌＧａＮ）−窒化ガリウムインジウムアルミニウム（ＡｌＧａＩｎＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）−窒化ガリウムインジウムアルミニウム（ＡｌＧａＩｎＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）−窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化ガリウムアルミニウム（ＡｌＧａＮ）−窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）−窒化ガリウムアルミニウム（ＡｌＧａＮ）、ケイ素−炭化ケイ素（ＳｉｘＣ１−ｘ）、ケイ素−ＳｉＧｅヘテロ接合半導体材料などがあるが、これらに限定されない。パワー半導体素子用途で現在主に使用されているのは、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、及びＧａＮの各材料である。
【００５６】
空間的相対関係を表す語句、例えば、「下」、「下方」、「より低い」、「上」、「上方」などは、ある要素と第２の要素との相対的な位置関係を説明する際の記述しやすさのために使用される。これらの語句は、図面に描かれている向き以外の様々な向きに加えて、それぞれの素子の様々な向きを包含するものとする。更に、「第１の」、「第２の」などの語句は、様々な要素、領域、区画などを記述するためにも使用され、やはり限定を意図するものではない。本明細書を通して、類似の用語は類似の要素を指す。
【００５７】
本明細書で使用されている「有する」、「含有する」、「包含する」、「含む」、「呈する」などの語句は、述べられている要素又は特徴の存在を示すとともに、それ以外の要素又は特徴を排除しないオープンエンデッドな語句である。冠詞「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、及び「その」は、文脈上明らかに矛盾する場合を除き、単数形だけでなく複数形も包含するものとする。
【００５８】
上述の変形形態及び適用形態の範囲を念頭に置きつつ、当然のことながら、本発明は、上述の説明によって限定されるものではなく、添付図面によって限定されるものでもない。その代わりに、本発明は、以下の特許請求の範囲及びその法的均等物によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００５９】
１  パワー半導体素子
２  パワー半導体素子を処理する方法
３  注入イオンエネルギフィルタ
４  マスク
５  注入イオンエネルギフィルタを製造する方法
８  注入装置
１０  半導体ボディ
１０−１  面
１１  第１の半導体領域
１２  第２の半導体領域
１５  基板領域
２２  半導体ボディを供給するステップ
２４  半導体ボディ内に少なくとも１つの第１の半導体領域を生成するステップ
２８  イオン注入
３１  プリフォーム
３２  エネルギフィルタボディ
３３  キャリア
３５  第２のプリフォーム
３７  マスク
４２  開口部
５２  第１の構造を有するプリフォームを作成するステップ
５４  エネルギフィルタボディ材料を供給するステップ
５６  プリフォームを使用してエネルギフィルタボディ材料を構造化するステップ
７１  第１の経路
７２  第２の経路
８０  注入イオン
２８１  第１の注入イオン
２８２  第２の注入イオン
３０８、３２８  中断部
３１０  基層
３１１  第１の構造
３２２  第２の構造
３２３  第３の構造
３２４  脚部
３３１  残っている部分
３５５  更なる構造
３７１  支持手段
７１１  第１の場所
７１２  第２の場所
Ｅ１、Ｅ１’  第１のエネルギ
Ｅ２、Ｅ２’  第２のエネルギ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【外国語明細書】
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2018014486000002.pdf
2018014486000003.pdf
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