DE10018371A1 - Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersubstrats - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersubstrats

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Abstract

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersubstrats wird in ein Halbleiterbasismaterial (6) ein Dotiermaterial (8) eingebracht. Um eine räumlich begrenzte Änderung der Verteilung des Dotiermaterials (8) zu bewirken, werden durch lokal begrenztes Einbringen von Wärmemenge in wohldefinierten Erwärmungsbereichen (4) die Temperatur und folglich die Diffusionsrate des Dotiermaterials (8) aus den Erwärmungsbereichen (4) heraus erhöht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersubstrats gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei der Herstellung und Strukturierung von Halbleitersubstra­ ten und/oder Halbleiterbauelementen oder -bauteilen oder der­ gleichen ist es unter Umständen vorgesehen, nicht nur ober­ flächennahe Bereiche eines Halbleitergrundmaterials, sondern auch das tieferliegende Volumen als stromführendes oder span­ nungsbestimmendes Gebiet zu verwenden. Folglich ist es in diesen Fällen u. U. notwendig, in dem zugrundeliegenden Halb­ leiterbasismaterial das tieferliegende Volumen in tiefrei­ chende strukturierte Dotiergebiete auszubilden oder umzuge­ stalten.
Bei herkömmlichen Methoden zum Aufbau und zum Herstellen von Halbleitersubstraten und/oder Halbleiterbauelementen, insbe­ sondere von Halbleitermodulen, Chips und dergleichen, wird dazu zunächst zumindest ein erster Grundbereich aus einem Halbleiterbasismaterial erzeugt oder hergestellt. Dann wird durch bekannte Verfahren - zum Beispiel Ionenimplantation, Diffusion oder dergleichen - zumindest in das Halbleiterba­ sismaterial des ersten Grundbereichs ein erstes Dotiermate­ rial eingebracht. Nachfolgend wird dann gegebenenfalls die Temperatur im ersten Grundbereich zumindest zeitweise derart erhöht, daß eine Änderung der Verteilung zumindest des Do­ tiermaterials im ersten Grundbereich bewirkt werden kann. Ge­ mäß diesem herkömmlichen Verfahren zum Herstellen eines Halb­ leitersubstrats und/oder Halbleiterbauelements wird also eine erzeugte hohe lokale Dotierungskonzentration mit einem ersten Dotiermaterial erzeugt und dann nachfolgend durch Tempera­ turerhöhung und somit durch Erhöhung der Beweglichkeit sämt­ licher Teilchenspezies - also auch der Teilchen des ersten Dotierungsmaterials - in der Vorform des Halbleitersubstrats und/oder Halbleiterbauelements die Schärfe der Konzentra­ tionsgrenze aufgeweicht, wodurch zum Beispiel auch eine Ver­ bindung benachbarter lokaler Dotiergebiete in lateraler und/oder vertikaler Richtung erreicht werden kann.
Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren zum Herstellen ei­ nes Halbleitersubstrats und/oder Halbleiterbauelements ist, daß zur Erzeugung eines wohldefinierten und lokal begrenzten Dotiergebietes die Dotierung selbst lokal begrenzt ausgeführt werden muß. Dies erfordert einen erheblichen apparativen und/oder verfahrenstechnischen Aufwand. Ferner müssen zur Er­ zielung wohldefinierter und lokal begrenzter sowie dabei im Volumen tiefliegender Dotiergebiete die entsprechenden Halb­ leitersubstrate und/oder Halbleiterbauelemente schichtartig, zum Beispiel durch mehrere Epitaxieschritte, aufgebaut wer­ den, wobei in jeder Schicht gegebenenfalls an derselben Stel­ le möglichst exakt das lokal zu definierende Dotiergebiet eingerichtet werden muß und wobei darüber hinaus zur Verbin­ dung der benachbarten und aufeinanderfolgend schichtartig übereinander ausgebildeten Dotiergebiete das gesamte Substrat aufgeheizt werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersubstrats, Halbleiterbauelements, insbesondere eines Halbleitermoduls, Chips oder dergleichen, anzugeben, bei welchem auf besonders einfache Art und Weise lokal begrenzte Dotiergebiete in einem Halbleiterbasismate­ rial mit hoher Präzision und Zuverlässigkeit und gleichwohl geringem apparativen und verfahrenstechnischen Aufwand er­ zeugt werden können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein gattungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersubstrats mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteil­ hafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.
Im folgenden und voranstehend soll unter einem Halbleitersub­ strat auch immer eine Vorform dieses Halbleitersubstrats oder auch ein Halbleiterbauelement, ein Halbleiterchip, -modul oder dergleichen verstanden werden, weil das erfindungsgemäße Grundkonzept unabhängig von der jeweiligen Grund-, Verarbei­ tungs- oder Endproduktstufe des jeweiligen Halbleitermateri­ als ist.
Das gattungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter­ substrats, eines Halbleiterbauelements, insbesondere eines Halbleitermoduls, Chips oder dergleichen, bei welchem minde­ stens ein erster Grundbereich aus einem Halbleiterbasismate­ rial erzeugt wird, mindestens ein erstes Dotiermaterial zu­ mindest in das Halbleiterbasismaterial des ersten Grundbe­ reichs eingebracht wird und nachfolgend dann die Temperatur zumindest im ersten Grundbereich zeitweise erhöht wird, um eine Änderung der Verteilung zumindest des Dotiermaterials im ersten Grundbereich zu bewirken, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur jeweils dadurch erhöht wird, daß in wohldefinierte Erwärmungsbereiche des jeweiligen Grundbereichs lokal begrenzt eine Wärmemenge eingebracht wird und daß dadurch eine Erhöhung der Temperatur erreicht wird, welche im wesentlichen auf die mit der Wärmemenge beauf­ schlagten Erwärmungsbereiche im jeweiligen Grundbereich be­ schränkt ist.
Eine grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung besteht al­ so darin, im Gegensatz zu Verfahren aus dem Stand der Tech­ nik, bei welchen in der Regel der gesamte Grundbereich oder das gesamte Halbleitersubstrat/-bauelement erhitzt werden, ausschließlich wohldefinierte und/oder lokal begrenzte Erwär­ mungsbereiche des jeweiligen Grundbereichs in lokal begrenz­ ter Art und Weise mit einer Wärmemenge zu beaufschlagen oder diese dort einzubringen, wobei dadurch eine Temperaturerhö­ hung erreicht wird, die sich im wesentlichen auf diese wohl­ definierten und/oder lokal begrenzten Erwärmungsbereiche im jeweiligen Grundbereich beschränkt. Dieses erfindungsgemäße Vorgehen hat zur Folge, daß ausschließlich in den wohldefi­ nierten und/oder lokal begrenzten Erwärmungsbereichen die Be­ weglichkeit des ersten Dotiermaterials erhöht wird, während sie außerhalb der Erwärmungsbereiche unverändert bleibt. Folglich führt die an sich statistisch unkorrelierte Bewegung der Teilchen des ersten Dotiermaterials netto zu einer Entreicherung oder Verarmung an Dotiermaterial in den Erwär­ mungsbereichen, weil statistisch gesehen, die Wahrscheinlich­ keit des Hinausdiffundierens eines Dotiermaterialteilchens aus einem Erwärmungsbereich gegenüber dem Hineindiffundieren aus den kühleren Umgebungsbereichen außerhalb der Erwärmungs­ bereiche erhöht ist. Die Teilchen des ersten Dotiermaterials werden, sofern sie den Erwärmungsbereich einmal verlassen ha­ ben, in den außerhalb der Erwärmungsbereiche liegenden Umge­ bungsbereichen, welche eine geringere Temperatur besitzen, quasi eingefroren und dadurch an einer Rückdiffusion in die Erwärmungsbereiche hinein gehindert.
Ein zentraler Aspekt der Erfindung ist also, daß infolge ei­ nes aufgeprägten lateralen Temperaturgradienten ein ent­ sprechender lateraler Dotierstoffgradient erzeugt wird, der auch in der vertikalen Richtung in die Tiefe ausgebildet sein kann.
Obwohl jegliche Zufuhr von Wärmemenge, also jegliche bewirkte Temperaturerhöhung auch eine Änderung in der Diffusionsbeweg­ lichkeit der im erwärmten Bereich befindlichen Teilchen zur Folge hat, ist es besonders vorteilhaft, daß gemäß einer be­ vorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die den Erwärmungsbereichen zugeführte Wärmemenge so gewählt wird, daß durch die zu bewirkende Temperaturänderung und/oder geänderte Temperatur die Diffusionsbeweglichkeit und/oder die Diffusionsrate zumindest des ersten Dotiermaterials in den Erwärmungsbereichen erhöhbar ist. Es kann zum Beispiel daran gedacht werden, mit der zugeführten Wärmemenge bestimmte Übergänge zwischen Phasen oder Subphasen des Gefüges des Halbleiterbasismaterials zu ermöglichen, welche eine spontan und/oder merklich erhöhte Diffusionsbeweglichkeit und/oder Diffusionsrate zur Folge haben.
Besonders einfach gestaltet sich das Zuführen von Wärmemenge in wohldefinierter und lokal begrenzte Bereiche oder Erwär­ mungsbereiche dann, wenn die Wärmemenge jeweils durch Beauf­ schlagen, insbesondere der Erwärmungsbereiche, mit elektroma­ gnetischer und/oder korpuskularer Strahlung erfolgt, insbe­ sondere von elektromagnetischer Strahlung im IR-, sichtbaren und/oder UV-Bereich. Strahlung kann nämlich grundsätzlich so­ wohl im Rahmen der geometrischen als auch der Wellenoptik durch entsprechende Abbildungsverfahren in geeigneter Weise auf lokal begrenzte Erwärmungsbereiche eines Grundbereichs im Halbleiterbauelement gerichtet werden.
Besonders einfache Abbildungsverhältnisse ergeben sich bei der Verwendung von monochromatischer oder monoenergetischer Strahlung. Darüber hinaus lassen sich die Abbildungsverhält­ nisse und somit auch die laterale Auflösung des entsprechen­ den Abbildungsverfahrens weiter wesentlich dadurch erhöhen, daß eine im wesentlichen homogene, parallel ausgerichtete und/oder fokussierte Strahlung verwendet wird. Auch hier bie­ tet sich jeweils der Einsatz entsprechender Optiken an, wel­ che sowohl für elektromagnetische, als auch für korpuskulare Strahlung, insbesondere Elektronen, Neutronen, α-Teilchen oder dergleichen, bekannt sind.
Aufgrund von Konvektion, also Wärmetransport, einhergehend mit Materietransport, als auch durch Wärmeleitung wird die lokale zugeführte Wärmemenge dissipiert, die lokal erzeugte Temperaturänderung weicht folglich mit der Zeit auf. Die er­ wärmten Bereiche kühlen ab und geben dabei Wärmemenge an die benachbarten Bereiche ab, wodurch sich deren Temperatur zu einem gewissen Grad erhöht.
Um ein übermäßiges Aufheizen des Gesamtsubstrats zu vermeiden und eine besonders scharf definierte Lokalität der erwärmten Bereiche zu gewährleisten, ist es vorgesehen, daß die Strah­ lung gepulst zugeführt wird. Durch das Pulsieren der Strah­ lung wird dem jeweiligen definierten Erwärmungsbereich je­ weils nur eine bestimmte Energie oder Wärmemenge in Paketen zugeführt, so daß einerseits die beaufschlagten Erwärmungsbe­ reiche ihre Temperatur ausreichend ändern, andererseits aber die benachbarten, mit Energie nicht direkt beaufschlagten Be­ reiche ihrerseits aufgrund Wärmedissipation keine allzu große Temperaturerhöhung erfahren, so daß der Unterschied zwischen Erwärmungsbereich und Nachbarbereich sowohl hinsichtlich der Temperaturunterschiede als auch hinsichtlich der unterschied­ lichen Beweglichkeiten der Dotiermaterialteilchen erhalten bleiben.
Insbesondere ist zur einfacheren Handhabung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens daran gedacht, beim Zuführen gepulster Strahlung eine feste Pulsdauer und eine feste Pulsrate fest­ zulegen, so daß damit insbesondere der Weg für eine entspre­ chende Automatisierung des Verfahrens offensteht. Übliche Pulsraten können im Bereich von 100 Hz und/oder übliche Puls­ dauern im Bereich von etwa 10 ns liegen, wobei sowohl die Pulsrate als auch die Pulsdauer jeweils von der absoluten In­ tensität oder Strahlungsdichte, der applizierten Strahlung, als auch von deren spektraler Dichte sowie dem Absorptions­ verhalten der beaufschlagten Materialien abhängig gemacht werden wird.
Als entsprechende Strahlungsquelle kann beim Einsatz elektro­ magnetischer Strahlung vorteilhafter Weise ein, insbesondere gepulster, Laser verwendet werden. Es bietet sich aber auch der Einsatz von Synchrotronstrahlung oder dergleichen mit entsprechenden Wigglern oder Undulatoren an.
Um entgegengesetzt ladungspolarisierte oder dotierte Halblei­ terbereiche auszubilden, ist es vorteilhaft, daß mindestens ein zweites Dotiermaterial zumindest im ersten Grundbereich eingebracht wird und/oder ist und daß das zweite Dotiermaterial so gewählt wird, daß es insbesondere in dem Bereich der in den Erwärmungsbereichen zu bewirkenden Temperaturänderung oder erhöhten Temperatur eine Diffusionsbeweglichkeit und/oder Diffusionsrate aufweist, welche sich von denen des ersten Dotiermaterials unter den nämlichen Bedingungen in den Erwärmungsbereichen merklich unterscheiden, insbesondere ge­ ringer sind. Dadurch wird nämlich erreicht, daß in den mit den Wärmemengen beaufschlagten Erwärmungsbereichen sich das eine Dotiermaterial, nämlich das beweglichere, stärker ver­ armt oder entreichert, als das andere, nämlich das unbewegli­ chere. Selbst bei einer anfänglich gleichen Konzentration hinsichtlich der Dotierladungen oder Dotierteilchen bewirkt dann ein Beaufschlagen mit Wärmemenge nachfolgend eine Un­ gleichverteilung, wobei im Idealfall die Konzentration des einen Dotiermaterials verändert wird, während die Beweglich­ keit durch die entsprechende Temperaturerhöhung des anderen Dotiermaterials praktisch unverändert bleibt und sich somit die Konzentration des zweiten Dotiermaterials sich gar nicht ändert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, daß das erste Dotiermaterial und/oder das zweite Dotiermaterial im jeweiligen Grundbereich und/oder in den Erwärmungsbereichen vor der Temperaturerhö­ hung lateral und/oder vertikal im wesentlichen homogen ver­ teilt sind und/oder werden. Gegenüber den herkömmlichen Ver­ fahren hat dies den Vorteil, daß die aufwendigen apparativen und fertigungstechnischen Vorkehrungen zum lokal definierten Dotieren entfallen können.
Es ist relativ einfach und übersichtlich, eine homogene Do­ tierverteilung für ein oder mehrere Materialien in einem Grundbereich vorzusehen, wobei dann die Umverteilung und so­ mit die strukturierte Umdotierung durch die erfindungsgemäßen Merkmale des lokalen Aufheizens des Grundbereichs vollzogen wird.
Wie beim üblichen epitaktischen Verfahren mit mehreren Schichten kann auch das erfindungsgemäße Verfahren zum Aus­ bilden aufeinanderfolgender und aufeinander aufbauender meh­ rerer Grundbereiche durchgeführt werden, wobei jeder Grundbe­ reich separat oder eine Mehrzahl von Grundbereichen überein­ andergeschichtet der lokalen Wärmebehandlung und somit Umver­ teilung der jeweiligen Dotiermaterialien unterzogen wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung auf der Grundlage bevorzugter Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Halb­ leitersubstrats weiter erläutert. In dieser zeigt
Fig. 1A, 1B in schematischer Form zwei Zwischenstufen ei­ ner ersten Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Verfahrens,
Fig. 2A, 2B in schematischer Form zwei Zwischenstufen ei­ ner zweiten Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Verfahrens und
Fig. 3A, 3B in schematischer Form zwei Zwischenstufen ei­ nes herkömmlichen Mehrfachepitaxieverfahrens aus dem Stand der Technik.
Die Fig. 1A und 1B zeigen in schematischer Form zwei Zwi­ schenstufen eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungs­ gemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Halbleitersubstrats und/oder Halbleiterbauelements.
Dargestellt ist dort jeweils ein einzelner Grundbereich 2, welcher im wesentlichen aus einem Halbleiterbasismaterial 6 gefertigt ist. In der Fig. 1A ist in das Basismaterial 6 des Grundbereichs 2 bereits ein erstes Dotiermaterial 8 in homo­ gener Verteilung eingebracht. Das Dotiermaterial 8 ist in ge­ strichelter Schraffur dargestellt.
Im ersten Grundbereich 2 des Halbleitersubstrats und/oder Halbleiterbauelements sind auch bereits die vorgesehenen Er­ wärmungsbereiche 4 angedeutet, und zwar in gestrichelter Form.
Fig. 1B zeigt nun, wie mittels einer Abbildungseinrichtung 7, hier in Form einer Maske, ein Strahlungsfeld 5 auf die Ober­ fläche 3 des Grundbereichs 2 derart abgebildet wird, daß ge­ rade die gewünschten Erwärmungsbereiche 4 sowohl an der Ober­ fläche 3 als auch im Inneren mit der vorzugsweise gepulsten Strahlung 5 beaufschlagt werden, wodurch sich deren Tempera­ tur erhöht.
Die Fig. 1B zeigt den Grundbereich 2 in einem Zustand, bei welchem die Erwärmungsbereiche 4 bereits am Dotiermaterial 6 verarmt sind, so daß diese Erwärmungsbereiche 4 ausschließ­ lich noch das Halbleitergrundmaterial 6 enthalten, wogegen das Dotiermaterial 8 aus diesen Erwärmungsbereichen 4 hinaus diffundiert ist und sich vorzugsweise in den angrenzenden kühleren Bereichen angereichert hat.
Generell wird natürlich von einer gewissen Restkonzentration an Dotiermaterial 8 auch in den Erwärmungsbereichen 4 auszu­ gehen sein, so daß der in Fig. 1B dargestellte Zustand einen extremen Grenzfall darstellt.
Die gestrichelt dargestellten Grenzen der Erwärmungsbereiche 4 sind in den gesamten Figuren nicht als scharfe Grenzen, sondern als fließende Übergänge aufzufassen. Die Eindring­ tiefe ergibt sich aus dem exponentiellen Abfall der Strah­ lungsintensität mit der durchmessenen Schichtdicke und in ähnlicher Weise ist auch die laterale Begrenzung aufgeweicht.
Die Fig. 2A und 2B veranschaulichen in schematischer Form zwei Zwischenstufen einer zweiten Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Halbleitersub­ strats und/oder Halbleiterbauelements.
Auch hier ist wiederum ein einzelner Grundbereich 2 ausgebil­ det, wobei dieser jedoch mit zwei Dotiermaterialien 8 und 9 in homogener Art und Weise dotiert ist, wobei in den Fig. 2A und 2B diese Dotiermaterialien 8 und 9 jeweils durch eine ei­ gene Schraffur gekennzeichnet sind.
Das erste Halbleitermaterial 8 - Schraffur von links unten nach rechts oben - ist in dieser Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens so gewählt, daß es bei einer gegebe­ nen Temperatur eine höhere Diffusionsbeweglichkeit und/oder Diffusionsrate im Halbleiterbasismaterial 6 des Grundbereichs 2 besitzt. Dagegen ist das zweite Dotiermaterial 9 - gestri­ chelte Schraffur von rechts unten nach links oben - im Ver­ gleich weniger beweglich.
In der Fig. 2A ist der Grundbereich 2 im homogen dotierten Zustand vor Anwendung der Wärmebehandlung gezeigt.
Die Fig. 2B zeigt nun den Zustand des Grundbereichs 2 aus Fig. 2A, nachdem die Wärmebehandlung bereits geraume Zeit vorangeschritten ist. Die Wärmebehandlung erfolgt mittels Be­ aufschlagung des Grundbereichs 2 von dessen Oberfläche 3 her mit vorzugsweise gepulster Strahlung 5. Diese Strahlung 5 wird über eine Abbildungseinrichtung 7, hier als Maske darge­ stellt, realisiert, wobei gerade die definierten Erwärmungs­ bereiche 4 mit der entsprechenden Strahlung 5 zu deren Tempe­ raturerhöhung beaufschlagt werden.
Aufgrund der höheren Beweglichkeit des ersten Dotiermaterials 8 sind die mit Strahlung 5 beaufschlagten Erwärmungsbereiche 4 an diesem ersten Dotiermaterial 8 verarmt, wogegen aufgrund der geringeren Beweglichkeit des zweiten Dotiermaterials 9 im Halbleiterbasismaterial 6 in den Erwärmungsbereichen 4 keine Verarmung stattgefunden hat, so daß in den Erwärmungsberei­ chen 4 in dem in Fig. 2B gezeigten Zustand ein Überschuß am zweiten Dotiermaterial 9 gegenüber dem ersten Dotiermaterial 8 vorliegt. Demgegenüber hat sich in den angrenzenden kühle­ ren Bereichen das erste Dotiermaterial 8 über die mittlere Konzentration hinaus angereichert.
In den Fig. 1A bis 2B ist auch gezeigt, daß jeweils die Volu­ mina der Grundbereiche 2 von der Strahlung 5 jeweils durch­ drungen werden können und daß demzufolge auch die tieferen Schichten der Volumina des Grundbereiches 2 jeweils hinsicht­ lich der Konzentration der Dotiermaterialien 8 und 9 beein­ flußbar sind.
Insgesamt kann ein doppelter Effekt erzielt werden, bei wel­ chem der Verarmung unterhalb der mittleren Dotierteilchen­ dichte in den Erwärmungsbereichen 4 eine relative Anreiche­ rung oberhalb der mittleren Dotierteilchendichte in den an­ grenzenden kühleren Bereichen gegenübersteht.
Die Fig. 3A und 3B zeigen zwei Stufen eines Mehrfachepitaxie­ verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterbauelements aus dem Stand der Technik ebenfalls in schematischer Form.
Zur Erzielung einer strukturierten Dotierung mit lateraler Auflösung sind hier in sukzessiv epitaktisch aufgewachsenen Grundbereichen 32 in lateraler Auflösung bereits Bereiche 34 im Halbleiterbasismaterial 36 vorgesehen, welche mit einem Dotiermaterial 38 vordotiert sind. Es ist der Einfachheit halber zwar nur ein Dotierbereich 34 grafisch dargestellt, aber die Dotierbereiche sind generell lateral und/oder verti­ kal räumlich voneinander getrennt, d. h. zwischen ihnen liegen Bereiche mit geringer oder verschwindender Konzentration an Dotiermaterial 38.
Um nunmehr einen in vertikaler Richtung durch das Volumen des gesamten Grundbereichs 40 verlaufenden dotierten Bereich 41 mit entsprechendem Dotiermaterial 38 auszubilden, wird die gesamte vorgefertigte Schichtstruktur mit Schichten 32 als Ganzes erhitzt, wodurch durch Ausdiffundieren die zunächst räumlich vertikal getrennten Bereiche 34 mit dem Dotiermate­ rial 38 gegenseitig einen Konzentrationsausgleich hinsicht­ lich des Dotiermaterials 38 schaffen, wodurch dann der säu­ lenartige Charakter des in die Tiefe gehenden Dotierbereichs 41 entsteht.
Im Gegensatz zu dem erfindungsgemäßen Verfahren muß beim Stand der Technik zunächst die Gesamtstruktur schichtweise in Schichten 32 aufgebaut werden, wobei jede Schicht 32 einzeln vordotiert werden muß. Danach wird dann die gesamte Schicht­ struktur 40 mit Schichten 32 als Ganzes erhitzt um eine ent­ sprechende Diffusion der einzelnen Dotierbereiche 34 ineinan­ der zu erreichen. Dadurch ist ein erheblicher verfahrenstech­ nischer Mehraufwand notwendig, und oft ist es auch nicht wün­ schenswert, die gesamte Schichtstruktur 40 als Ganzes erneut einer Wärmebehandlung zu unterziehen.
Bezugszeichenliste
1
Halbleitersubstrat
2
Grundbereich
3
Oberfläche Grundbereich
4
Erwärmungsbereich
5
Strahlung
6
Halbleiterbasismaterial
7
Abbildungseinrichtung, Maske
8
erstes Dotiermaterial
9
zweites Dotiermatrial
32
Grundbereichschicht
34
Dotierbereich
36
Halbleiterbasismaterial
38
Dotiermaterial
40
gesamter Grundbereich
41
gesamter Dotierbereich

Claims (12)

1. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersubstrats, insbe­ sondere für ein Halbleiterbauelement, Halbleitermodul, Chip oder dergleichen, bei welchem:
  • - mindestens ein erster Grundbereich (2) aus einem Halblei­ terbasismaterial (6) erzeugt wird,
  • - mindestens ein erstes Dotiermaterial (8) zumindest in das Halbleiterbasismaterial (6) des ersten Grundbereichs (2) eingebracht wird, und
  • - nachfolgend die Temperatur zumindest im ersten Grundbereich (2) zeitweise erhöht wird, um eine Änderung der Verteilung zumindest des Dotiermaterials (8) im ersten Grundbereich (2) zu bewirken,
dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Temperatur jeweils erhöht wird, indem in wohldefi­ nierte Erwärmungsbereiche (4) des jeweiligen Grundbereichs (2) lokal begrenzt Wärmemenge eingebracht wird, und
  • - daß dadurch eine Erhöhung der Temperatur erreicht wird, welche im wesentlichen auf die mit der Wärmemenge beauf­ schlagten Erwärmungsbereiche (4) im jeweiligen Grundbereich (2) beschränkt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Erwärmungsbereichen (4) zugeführte Wärmemenge derart gewählt wird, daß durch die zu bewirkende Tempera­ turänderung oder die geänderte Temperatur die Diffusionsbe­ weglichkeit und/oder die Diffusionsrate zumindest des ersten Dotiermaterials (8) in den Erwärmungsbereichen (4) erhöhbar ist.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmemenge jeweils durch Beaufschlagen, insbesondere der Erwärmungsbereiche (4), mit elektromagnetischer und/oder korpuskularer Strahlung (5) erfolgt, insbesondere von Strah­ lung im UV-, sichtbaren und/oder IR-Bereich.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine im wesentlichen monochromatische Strahlung verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine im wesentlichen homogene, parallel ausgerichtete und/oder fokussierte Strahlung (5) verwendet wird.
6. Verfahren nach einem Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung gepulst zugeführt wird, insbesondere mit fester Pulsdauer und Pulsrate, um Wärmeidssipation gering zu halten.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungsquelle ein, insbesondere gepulster, Laser verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsrate etwa 100 Hz beträgt und/oder daß die Puls­ dauer etwa 10 ns beträgt.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß mindestens ein zweites Dotiermaterial (9) zumindest im ersten Grundbereich (2) eingebracht wird und/oder ist und
  • - daß das zweite Dotiermaterial (9) so gewählt wird, daß es insbesondere in dem Bereich der in den Erwärmungsbereichen (4) zu bewirkenden Temperaturänderung oder erhöhten Tempe­ ratur eine Diffusionsbeweglichkeit und/oder Diffusionsrate aufweist, welche sich von denen des ersten Dotiermaterials (8) unter den nämlichen Bedingungen in den Erwärmungsberei­ chen (4) merklich unterscheiden, insbesondere geringer sind.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Dotiermaterial (8) und/oder das zweite Dotier­ material (9) im jeweiligen Grundbereich (2) und/oder in den Erwärmungsbereichen (4) vor der Temperaturerhöhung lateral und/oder vertikal im wesentlichen homogen verteilt sind und/oder werden.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß mehrere Grundbereiche übereinander geschichtet vorgese­ hen werden und
  • - daß die mehreren Grundbereiche (2) unabhängig voneinander und/oder gemeinsam dotiert und/oder in ihrer Dotierungsver­ teilung geändert werden.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung über ein Abbildungsverfahren, insbesondere gemäß der geometrischen und/oder Wellenoptik, insbesondere mittels einer Maske (7) oder dergleichen, zugeführt wird.
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