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Diese Beschreibung betrifft allgemein ein Verfahren zum Prozessieren eines Sauerstoff enthaltenden Halbleiterkörpers und insbesondere zum Herstellen einer verarmten Zone und einer Getterzone in einem Silizium-Halbleiterkörper.
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Heutzutage ist monokristallines Silizium das meist verwendete Halbleitermaterial zum Herstellen von Halbleiterbauelementen und integrierten Schaltungen. Ein Verfahren zum Herstellen eines Silizium-Einkristalls besteht darin, einen Kristall aus geschmolzenem Silizium gemäß dem Czochralski-(CZ)-Verfahren zu wachsen. Aufgrund des speziellen Wachstumsprozesses ist ein solches Silizium (das nachfolgend als CZ-Silizium bezeichnet wird) mit Sauerstoff übersättigt. Das heißt, das Silizium umfasst interstitiellen Sauerstoff in einer üblichen Konzentration von oberhalb 5E17 cm-3.
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Thermische Behandlungszyklen, die bei der Herstellung von elektronischen Bauelementen üblicherweise angewendet werden, können eine Präzipitation von Sauerstoff in Siliziumwafern, die mit Sauerstoff übersättigt sind, bewirken. Abhängig von ihrem Ort in dem Wafer können Sauerstoffpräzipitate schädlich oder vorteilhaft sein. Sauerstoffpräzipitate, die Sauerstoffagglomerate und Sauerstoff-Leerstellen-Agglomerate umfassen können, können die Erzeugung von Defekten, wie beispielsweise Versatze oder Stapelfehler verursachen. Solche Defekte können wiederum die Leistungsfähigkeit des Halbleiterbauelements verschlechtern, wenn diese Defekte in aktiven Bereichen der Bauelemente auftreten. Sauerstoffpräzipitate, die allerdings beabstandet zu dem aktiven Bereich (im Bulk des Wafers) angeordnet sind, sind in der Lage, unerwünschte Metallverunreinigungen einzufangen, die mit dem Wafer bei der Herstellung der elektronischen Bauelemente in Kontakt kommen können. Die Verwendung von Sauerstoffpräzipitaten, die im Bulk des Wafers angeordnet sind, um Metalle einzufangen, wird üblicherweise als internes oder intrinsisches Gettern bezeichnet.
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Die
DE 10 2008 027 521 A1 beschreibt ein Verfahren zur Prozessierung eines sauerstoffhaltigen Wafers. Bei diesem Verfahren werden Kristalldefekte in einem oberflächennahen Bereich des Wafers erzeugt, wird ein Temperaturprozess durchgeführt, um Sauerstoff an den Kristalldefekten anzulagern, und wird eine Epitaxieschicht auf einer Oberfläche das Wafers hergestellt. Vor der Erzeugung der Kristalldefekte kann bei diesem Verfahren eine Wärmebehandlung durchgeführt werden, um eine Ausdiffusion von Sauerstoff aus dem oberflächennahen Bereich zu bewirken.
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Die US 2013 / 0 270 681 A1 beschreibt einen Halbleiterwafer, der im Bereich einer ersten Seite und einer zweiten Seite jeweils eine an Sauerstoffpräzipitaten verarmte Zone (denuded zone) aufweist. Diese verarmten Zonen werden beispielsweise durch einen Temperprozess hergestellt, bei dem die Temperatur zunächst stufenweise angehoben und dann stufenweise abgesenkt wird.
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Die
DE 10 2006 002 903 A1 beschreibt ein Verfahren zur Prozessierung eines Halbleiterwafers, der eine erste Seite und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite aufweist. Bei dem Verfahren ist vorgesehen, Kristalldefekte in einem an die zweite Oberfläche angrenzenden Bereich zu erzeugen und in einem Temperprozess Sauerstoffpräzipitate basierend auf diesen Kristalldefekten zu erzeugen, wobei die Sauerstoffpräzipitate als Getterzentren für Verunreinigungen wirken und eine Diffusion von Gitterleerstellen aus dem ersten Bereich in den zweiten Bereich bewirken. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen basierend auf einem sauerstoffhaltigen Wafer zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wir durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren. Das Verfahren umfasst das Reduzieren einer Sauerstoffkonzentration in einem Siliziumwafer in einem an eine erste Oberfläche des Halbleiterwafers angrenzenden ersten Gebiet durch eine erste Wärmebehandlung, das Erzeugen von Leerstellen in einem Kristallgitter des Wafers wenigstens in einem an das erste Gebiet angrenzenden zweiten Gebiet, das von der ersten Seite beabstandet ist, durch Implantieren von Teilchen über die erste Oberfläche in den Wafer, das Herstellen von Sauerstoffpräzipitaten in dem zweiten Gebiet durch eine zweite Wärmebehandlung und das Herstellen aktiver Gebiete von Halbleiterbauelementen in dem ersten Gebiet.
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Beispiele sind nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen dienen zum Veranschaulichen bestimmter Prinzipien, so dass nur solche Aspekte, die zum Verständnis dieser Prinzipien notwendig sind, dargestellt sind. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgerecht. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale.
- 1 veranschaulicht eine vertikale Schnittansicht eines Abschnitts eines Halbleiterwafers und die Konzentration an interstitiellem Sauerstoff in einem ersten Gebiet des Halbleiterwafers vor und nach einer ersten Wärmebehandlung;
- 2 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines Abschnitts des Halbleiterwafers und einer Leerstellenkonzentration in dem Halbleiterwafer in einem ersten und einem zweiten Gebiet des Halbleiterwafers nach Implantieren von Teilchen in eine erste Oberfläche;
- 3 veranschaulicht eine Sauerstoffpräzipitatkonzentration in dem Halbleiterwafer, die durch eine zweite Wärmebehandlung erhalten wird;
- 4 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines Abschnitts des Halbleiterwafers und eine Leerstellenkonzentration in dem Halbleiterwafer vor und nach Eintreiben von interstitiellem Silizium von einer ersten Oberfläche in den Halbleiterwafer;
- 5 zeigt eine vertikale Schnittansicht des Halbleiterwafers während eines Verfahrensschrittes, in dem Leerstellen in dem Halbleiterwafer im Gebiet einer zweiten Oberfläche des Halbleiterwafers erzeugt werden; und
- 6 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines Abschnitts des Halbleiterwafers nach Herstellen einer Epitaxieschicht auf einer ersten Oberfläche des Halbleiterwafers.
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In der nachfolgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Die Zeichnungen bilden einen Teil der Beschreibung und zeigen zur Veranschaulichung spezielle Ausführungsbeispiele, wie die Erfindung genutzt werden kann. Selbstverständlich können Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist.
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1 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines Abschnitts eines Halbleiterwafers 100. Bezug nehmend auf 1 umfasst der Halbleiterwafer 100 eine erste Oberfläche 101 und eine der ersten Oberfläche 101 gegenüber liegende zweite Oberfläche 102. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Halbleiterwafer 100 ein Siliziumwafer, insbesondere ein Siliziumwafer, der gemäß dem Czochralski-(CZ)-Verfahren hergestellt wurde. Das heißt, der Halbleiterwafer 100 wurde von einem Einkristall (Ingot) abgeschnitten, der gemäß dem CZ-Verfahren aus geschmolzenem Silizium gewachsen wurde.
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Der Halbleiterwafer 100 umfasst interstitiellen Sauerstoff, insbesondere dann, wenn er gemäß dem CZ-Verfahren hergestellt wurde. Das in 1 neben der Darstellung des Halbleiterwafers 100 gezeigte Diagramm veranschaulicht schematisch die Sauerstoffkonzentration entlang einer vertikalen Richtung x des Halbleiterwafers 100 und beginnend an der ersten Oberfläche 101. Die „vertikale Richtung“ des Halbleiterwafers 100 ist eine Richtung senkrecht zu der ersten Oberfläche 101 (und der zweiten Oberfläche 102).
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Die durchgezogene Linie in dem in 1 gezeigten Diagramm repräsentiert die Konzentration an interstitiellem Sauerstoff in dem Halbleiterwafer 100 nach Abschneiden des Wafers von einem Ingot. Eine maximale Konzentration N1 an interstitiellem Sauerstoff ist beispielsweise höher als 6E17 cm-3. In 1 ist nur die Sauerstoffkonzentration in dem Gebiet unterhalb der ersten Oberfläche 101 veranschaulicht.
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Das Vorhandensein von interstitiellem Sauerstoff in solchen Gebieten des Halbleiterwafers 100, in denen Halbleiterbauelemente integriert werden, kann die Leistung dieser Halbleiterbauelemente mindern. Der Begriff „Halbleiterbauelemente“, wie er hier verwendet wird, umfasst eine beliebige Art von integriertem Halbleiterbauelement, wie beispielsweise einen Transistor (zum Beispiel einen MOSFET (Metal Oxid Semiconductor Field-Effect Transistor), einen IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), einen JFET (Junction Field-Effect Transistor), einen Bipolar-Sperrschichttransistor (BJT, Bipolar Junction Transistor), oder ähnliches), eine Diode, eine Speicherzelle oder eine Kombination von identischen oder unterschiedlichen Halbleiterbauelementen. Eine solche Kombination von unterschiedlichen Halbleiterbauelementen kann als integrierte Schaltung bezeichnet werden.
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Das Vorhandensein von Sauerstoff in dem Halbleiterwafer 100 kann die Leistung von Halbleiterbauelementen mindern, die in dem Wafer integriert sind, das heißt, die in dem Halbleiterwafer integrierte aktive Bauelementgebiete aufweisen. Solche Halbleiterbauelemente können in dem Halbleiterwafer 100 nach den unten erläuterten Prozessabfolgen integriert werden. Bezug nehmend auf die unten stehende Erläuterung umfassen diese Prozessabfolgen Wärmebehandlungen. Solche Wärmebehandlungen können Teil eines Prozesses zum Herstellen von Halbleiterbauelementen sein. Dies ist unten weiter im Detail erläutert. Interstitieller Sauerstoff kann präzipitieren (Sauerstoffpräzipitate bilden), was zu Kristalldefekten in dem Halbleiterkörper 100, wie beispielsweise Versatzen oder Stapelfehlern führen kann. Diese Defekte können die Leistung der Halbleiterbauelemente degradieren. Andererseits kann es Bereiche des Halbleiterkörpers 100 geben, in denen Sauerstoffpräzipitate willkommen sind aufgrund ihrer Fähigkeit, Verunreinigungen zu gettern, wie beispielsweise Schwermetallatome, die in den Halbleiterkörper 100 während Prozessabfolgen zum Integrieren der Halbleiterbauelemente in dem Halbleiterwafer 100 eingebracht werden können.
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Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines ersten Gebiets, das im Wesentlichen frei von Sauerstoffpräzipitaten ist (üblicherweise als „verarmte Zone“ oder „präzipitatfreie Zone“ bezeichnet) und einer Sauerstoffpräzipitate enthaltenden Getterzone benachbart zu der verarmten Zone ist unten erläutert.
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Bezug nehmend auf 1 umfasst das Verfahren das Reduzieren einer Sauerstoffkonzentration in dem Halbleiterwafer 100 in einem ersten Gebiet angrenzend an die erste Oberfläche 101 durch eine erste Wärmebehandlung. Die gepunktete Linie in dem in 1 gezeigten Diagramm veranschaulicht schematisch die Konzentration NiOx an interstitiellem Sauerstoff in dem Halbleiterwafer 100 in einem Gebiet unterhalb der ersten Oberfläche 101 nach der ersten Wärmebehandlung. Das Reduzieren der Sauerstoffkonzentration umfasst das Reduzieren der Sauerstoffkonzentration auf unterhalb der Sauerstoffkonzentration vor der ersten Wärmebehandlung und insbesondere auf unterhalb einer vordefinierten maximalen Sauerstoffkonzentration N2. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Reduzieren der Sauerstoffkonzentration das Reduzieren der Sauerstoffkonzentration auf unterhalb von 5E17 cm-3 oder sogar auf unterhalb von 4E17 cm-3. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 110 ein erstes Gebiet des Halbleiterwafers 100, in dem die Sauerstoffkonzentration nach der ersten Wärmebehandlung unterhalb der vordefinierten maximalen Konzentration N2 ist. Dieses erste Gebiet 110 grenzt an die erste Oberfläche 101 an. Eine Tiefe d1 dieses ersten Gebiets 110 ist beispielsweise etwa 10 Mikrometer (µm).
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Die maximale Sauerstoffkonzentration N2 in dem ersten Gebiet 110 und die Tiefe d1 des ersten Gebiets 110 kann durch wenigstens eine von der Temperatur und der Dauer der ersten Wärmebehandlung eingestellt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Temperatur bei der ersten Wärmebehandlung höher als 1000 °C und eine Dauer der ersten Wärmebehandlung ist länger 1 Stunde und insbesondere länger als 4 Stunden. Insbesondere kann die Tiefe d1 des ersten Gebiets 110 durch eine von der Temperatur und der Dauer der ersten Wärmebehandlung eingestellt werden. Allgemein nimmt bei einer gegebenen Dauer der ersten Wärmebehandlung die Tiefe d1 zu, wenn die Temperatur zu nimmt. Außerdem nimmt bei einer gegebenen Temperatur der ersten Wärmebehandlung die Tiefe d1 zu, wenn die Dauer der ersten Wärmebehandlung zu nimmt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die erste Wärmebehandlung in einer inerten Atmosphäre durchgeführt, wie beispielsweise einer Stickstoff enthaltenden oder Argon enthaltenden Atmosphäre. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die erste Wärmebehandlung in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre durchgeführt. In diesem Fall kann die maximale Temperatur bei der ersten Wärmebehandlung unterhalb von 1150 °C sein, so dass die Feststoff-Löslichkeitsgrenze unterhalb von 4E17 cm-3 ist. Allgemein nimmt die Löslichkeitsgrenze zu, wenn die Temperatur zu nimmt, durch Begrenzen der Temperatur auf unterhalb von 1150 °C kann die Diffusion von Sauerstoff in dem Wafer begrenzt werden.
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Bezug nehmend auf 2 umfasst das Verfahren außerdem das Erzeugen von Leerstellen in dem Kristallgitter des Halbleiterwafers 100 wenigstens in einem an das erste Gebiet 110 angrenzenden zweiten Gebiet 120. Das Erzeugen der Leerstellen in dem Kristallgitter umfasst das Implantieren von Teilchen über die erste Oberfläche 101 in den Halbleiterwafer 100 und insbesondere in das zweite Gebiet 120. Die implantierten Teilchen sind beispielsweise Protonen oder Heliumatome.
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Das in 2 gezeigte Diagramm veranschaulicht schematisch die Leerstellenkonzentration NVAC nach Implantieren der Teilchen über die erste Oberfläche 101. Bezug nehmend auf dieses Diagramm kann das Implantieren der Teilchen über die erste Oberfläche 101 nicht nur das Erzeugen von Leerstellen in dem an das erste Gebiet 110 angrenzenden (unterhalb liegenden) zweiten Gebiet 120, sondern auch in dem ersten Gebiet 110 umfassen. Allerdings ist gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Maximum der Leerstellenkonzentration in dem zweiten Gebiet 120.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Leerstellenkonzentration NVAC in dem zweiten Gebiet 120 nach Implantieren der Teilchen zwischen 1E18 cm-3 und 1E19 cm-3. Die Leerstellenkonzentration kann eingestellt werden durch geeignetes Einstellen der Implantationsdosis der implantierten Teilchen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Implantationsdosis aus einem Bereich zwischen 5E13 cm-2 und 1E15 cm-2 ausgewählt.
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In 2 bezeichnet d2 einen Abstand zwischen der ersten Oberfläche 101 und einer Grenze des zweiten Gebiets 120, die von dem ersten Gebiet 110 weg zeigt. d2 entspricht im Wesentlichen einem Abstand zwischen der ersten Oberfläche 101 und einem Endbereich (engl.: end of range) der Teilchenimplantation. Der „Endbereich“ der Teilchenimplantation ist der Bereich, in dem der Großteil der Teilchen, nachdem sich diese durch den Halbleiterwafer 100 bewegt haben, zum Liegen kommen. In dem Kristallgitter werden Leerstellen zwischen der ersten Oberfläche 101 und dem Endbereich erzeugt. Die Teilchen können mit nur einer Implantationsenergie oder mit zwei oder mehr unterschiedlichen Implantationsenergien implantiert werden. In letzterem Fall ist der Abstand d2 zwischen der ersten Oberfläche 101 und der Grenze des zweiten Gebiets 120 definiert durch den Endbereich der Teilchenimplantation, die die höchste der zwei oder mehr Implantationsenergien besitzt.
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Das zweite Gebiet 120 ist das an das erste Gebiet 110 angrenzende Gebiet und umfasst Leerstellen, umfasst aber nicht eine Sauerstoffkonzentration unterhalb der vordefinierten maximalen Konzentration N2, die in dem ersten Gebiet 110 vorhanden ist. Eine Breite des zweiten Gebiets 110, das heißt, eine Abmessung des zweiten Gebiets 120 in einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers 100 ist abhängig davon, wie tief die Teilchen in den Wafer implantiert werden und wie tief sich das erste Gebiet 110 in den Halbleiterwafer 100 erstreckt. Im Wesentlichen ist die Breite des zweiten Gebiets 120 gegeben durch d2-d1. Bezug nehmend auf das oben erläuterte kann d2 eingestellt werden durch die Implantationsenergie, und d1 kann eingestellt werden durch die erste Wärmebehandlung. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Implantationsenergie ausgewählt aus einem Bereich zwischen 220 keV und 6 MeV, insbesondere zwischen 500 keV und 3 MeV. Die Temperatur und die Dauer der ersten Wärmebehandlung kann so gewählt werden, dass die Tiefe d1 des ersten Gebiets 110 zwischen 5 und 20 Mikrometern (µm) ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Herstellen des zweiten Gebiets 120 zwei oder mehr Implantationsprozesse bei unterschiedlichen Implantationsenergien, um eine Breite des Gebiets zu erhöhen, oder das zweite Gebiet 120 eine hohe (maximale) Leerstellenkonzentration aufweist.
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Das Verfahren umfasst außerdem das Herstellen von Sauerstoffpräzipitaten in dem zweiten Gebiet 120 durch eine zweite Wärmebehandlung. Das Bilden dieser Sauerstoffpräzipitate erfordert interstitiellen Sauerstoff, insbesondere in einer Konzentration von üblicherweise mehr als 5E17 cm-3, und Leerstellen. Diese Anforderungen sind in dem zweiten Gebiet 120 vorhanden. Bezug nehmend auf die voranstehenden Erläuterungen kann die Implantation von Teilchen über die erste Oberfläche auch Leerstellen in dem ersten Gebiet 110 erzeugen. Allerdings ist aufgrund der ersten Wärmebehandlung die Sauerstoffkonzentration in dem ersten Gebiet 110 unterhalb dieser kritischen Sauerstoffkonzentration (5E17 cm-3), bei der Sauerstoffpräzipitate auftreten können. In einem Gebiet unterhalb des zweiten Gebiets 120, das heißt, in einem Gebiet, das weiter als den Abstand d2 zu der ersten Oberfläche 101 beabstandet ist, kann die Sauerstoffkonzentration höher sein als die kritische Sauerstoffkonzentration. Allerdings werden in diesem Gebiet keine zusätzlichen Leerstellen durch Implantieren der Teilchen erzeugt. Damit ist die Anzahl an Leerstellen in diesem Gebiet wesentlich geringer als in dem Gebiet 120. 3 veranschaulicht schematisch die Präzipitatkonzentration NPRE in dem zweiten Gebiet 120.
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Eine Temperatur bei der zweiten Wärmebehandlung ist beispielsweise ausgewählt aus einem Bereich zwischen 600 °C und 1050 °C. Eine Dauer der zweiten Wärmebehandlung kann aus einem Bereich zwischen 1 Stunde und 30 Stunden ausgewählt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die zweite Wärmebehandlung das Aufheizen wenigstens des zweiten Gebiets 120 auf eine Temperatur zwischen 750 °C und 850 °C für zwischen 1 Stunde und 10 Stunden, und das Aufheizen wenigstens des zweiten Gebiets auf eine Temperatur von zwischen 950 °C und 1100 °C für zwischen 10 Stunden und 20 Stunden.
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Wenn Protonen als Teilchen zum Erzeugen der Leerstellen verwendet werden, diffundieren die meisten dieser Protonen bei der zweiten Wärmebehandlung aus dem Halbleiterwafer 100. Außerdem bewirkt die zweite Wärmebehandlung, dass die meisten der in dem ersten Gebiet 100 erzeugten Leerstellen aus dem Halbleiterwafer 100 ausdiffundieren oder mit interstitiellem Silizium rekombinieren. Das heißt, Schäden, die durch Teilchenimplantation in dem ersten Gebiet 110 hervorgerufen werden, werden „repariert“.
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In dem nach der ersten Wärmebehandlung, dem Erzeugen der Leerstellen und der zweiten Wärmebehandlung erhaltenen Halbleiterwafer 100 können Halbleiterbauelemente in dem ersten Gebiet 110, welches eine verarmte Zone, hergestellt werden. Die in dem zweiten Gebiet 120 erzeugten Sauerstoffpräzipitate wirken als Getterzentren zum Gettern von Verunreinigungen, die während Prozessschritten zum Realisieren der Halbleiterbauelemente in dem ersten Gebiet 110 in den Halbleiterwafer 100 eingebracht werden können. Bei dem zuvor erläuterten Verfahren kann die Tiefe d1 des ersten Gebiets 110 ebenso wie die Position des zweiten Gebiets 120 präzise durch Einstellen der Parameter (Temperatur und Dauer) der ersten Wärmebehandlung und der Parameter der Teilchenimplantation (insbesondere der Implantationsenergie) eingestellt werden. Auf diese Weise kann das zweite Gebiet 120, welches die Getterzentren aufweist, nahe der verarmten Zone, in der Halbleiterbauelemente realisiert werden, erzeugt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Wärmebehandlung Teil des Herstellens der Halbleiterbauelemente. Das heißt, nach Erzeugen der Leerstellen durch Implantieren der Teilchen gibt es Prozessschritte, die Teil des Herstellens der Halbleiterbauelemente sind, bevor die zweite Wärmebehandlung durchgeführt wird. Diese Prozessschritte können das Implantieren von Dotierstoffatomen umfassen. In diesem Fall dient die zweite Wärmebehandlung sowohl zum Erzeugen des zweiten Gebiets 120, als auch zum Aktivieren der Implantierten Dotierstoffatome.
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Die durch die hochenergetische Teilchenbestrahlung hervorgerufenen Leerstellen ermöglichen eine hohe Dichte an großen Sauerstoffpräzipitaten, da die Leerstellen ein schnelleres Wachstum der Sauerstoffpräzipitate ermöglichen. Das heißt, Sauerstoffpräzipitate, die in Gebieten mit einer hohen Leerstellenkonzentration erzeugt werden, sind größer als Sauerstoffpräzipitate, die in Gebieten ohne (oder mit einer niedrigeren Konzentration an) Leerstellen erzeugt werden. Solche großen Sauerstoffpräzipitate besitzen eine höhere Temperaturstabilität als kleinere Sauerstoffpräzipitate, die ohne „Leerstellenunterstützung“ erzeugt werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Sauerstoffkonzentration in dem ersten Gebiet 110 vor der ersten Wärmebehandlung gemessen. Basierend auf der gemessenen Sauerstoffkonzentration wird wenigstens eine von der Temperatur und der Dauer der ersten Wärmebehandlung eingestellt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden vor der ersten Wärmebehandlung interstitielle Siliziumatome von der ersten Oberfläche 101 in den Halbleiterkörper 100 eingetrieben, um eine Leerstellenkonzentration oder Leerstellenclusterkonzentration in dem Halbleiterwafer 100 zu reduzieren. Ein Leerstellencluster kann COPs (Crystal Originated Particles, durch den Kristall hervorgerufene Teilchen) oder D-Defekte umfassen. Das Eintreiben von interstitiellen Siliziumatomen in den Halbleiterwafer 100 kann einen Oxidationsprozess umfassen, in dem ein thermisches Oxid auf der ersten Oberfläche 101 hergestellt wird. Eine vertikale Schnittansicht eines Abschnitts des Halbleiterwafers 100 nach Herstellen einer Oxidschicht 21 auf der ersten Oberfläche 101 ist in 4 gezeigt. Das Herstellen der in 4 gezeigten Oxidschicht 21 kann das Oxidieren der ersten Oberfläche 101 in einer trockenen oder feuchten oxidierenden Atmosphäre umfassen.
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Das zusätzlich in 4 gezeigte Diagramm veranschaulicht die Leerstellenkonzentration NVAC vor Eintreiben des interstitiellen Siliziums in den Wafer 100 (vergleiche die durchgezogene Linie in dem Diagramm), und die Leerstellenkonzentration NVAC nach Eintreiben des interstitiellen Siliziums in den Wafer 100 (vergleiche die gepunktete Linie). Wie anhand von 4 ersichtlich ist, reduziert das Eintreiben von interstitiellem Silizium in den Halbleiterwafer 100 die Leerstellenkonzentration in dem Wafer 100. Entsprechend können Leerstellencluster entfernt werden, um deren Konzentration zu reduzieren, durch Eintreiben von interstitiellem Silizium in den Halbleiterwafer 100.
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Bezug nehmend auf 5 kann das Verfahren vor der zweiten Wärmebehandlung außerdem das Erzeugen von Leerstellen in einem an die zweite Oberfläche 102 des Halbleiterkörpers 100 angrenzenden dritten Gebiet 130 umfassen. Das Erzeugen dieser Leerstellen kann das Implantieren von Teilchen über die zweite Oberfläche 102 in den Halbleiterwafer 100 umfassen. Zusätzlich oder alternativ zum Implantieren von Teilchen kann das Erzeugen von Leerstellen in dem dritten Gebiet 130 eine Wärmebehandlung des Halbleiterwafers 100 in einer Stickstoff (N2) enthaltenden Atmosphäre umfassen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine Dauer dieser zweiten Wärmebehandlung ausgewählt aus einem Bereich zwischen 5 Sekunden und 60 Sekunden und eine Dauer ist ausgewählt aus einem Bereich zwischen 1000 °C und 1200 °C. Optional wird eine Schutzschicht 22 vor dieser Wärmebehandlung in der Stickstoff enthaltenden Atmosphäre auf der ersten Oberfläche 101 hergestellt. Diese Schutzschicht ist beispielsweise eine Oxidschicht und verhindert, dass Leerstellen in einem Gebiet unterhalb der ersten Oberfläche 101 während des Prozesses, in dem Leerstellen in dem dritten Gebiet 130 erzeugt werden, erzeugt werden.
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6 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines Abschnitts des Halbleiterwafers 100 nach weiteren Prozessschritten, in denen eine Epitaxieschicht 200 auf der ersten Oberfläche 101 hergestellt wird. In dieser Epitaxieschicht 200 und dem ersten Gebiet 101 unterhalb der Epitaxieschicht 200 können aktive Gebiete der Halbleiterbauelemente realisiert werden. Eine Dicke, welche eine Abmessung der Epitaxieschicht 200 in einer vertikalen Richtung des Wafers 100 ist, ist beispielsweise zwischen 3 Mikrometer und 10 Mikrometer.
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Bei jedem der zuvor erläuterten Verfahren ist nach dem Verfahren eine niedrige Konzentration an Sauerstoffpräzipitaten in dem ersten Gebiet 110 vorhanden, so dass aktive Gebiete der Halbleiterbauelemente darin hergestellt werden können, und eine hohe Konzentration an Sauerstoffpräzipitaten in dem zweiten Gebiet 120 vorhanden, die als Gettergebiete dienen. In einem dritten Gebiet zwischen dem zweiten Gebiet und der zweiten Oberfläche kann eine Konzentration an Sauerstoffpräzipitaten vorhanden sein, die höher ist als in dem ersten Gebiet. Allerdings ist die Konzentration an Sauerstoffpräzipitaten in dem dritten Gebiet niedriger als in dem zweiten Gebiet 120, da das dritte Gebiet, ebenso wie das zweite Gebiet, Sauerstoff enthält, aber keine so hohe Leerstellenkonzentrationen wie in dem zweiten Gebiet 120 enthält. Die Leerstellenkonzentration in dem dritten Gebiet ist beispielsweise niedriger als 1E14 cm-3 oder sogar niedriger als 1E13 cm-3.
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Idealerweise ist die Konzentration an Sauerstoffpräzipitaten in dem ersten Gebiet Null. Im dritten Gebiet ist die Konzentration an Sauerstoffpräzipitaten unterschiedlich von Null. Allgemein ist, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem ersten Gebiet leicht höher ist als Null, die minimale Konzentration an Sauerstoffpräzipitaten in dem dritten Gebiet wenigstens zehn Mal die maximale Konzentration an Sauerstoffpräzipitaten in dem ersten Gebiet 110. Die minimale Konzentration an Sauerstoffpräzipitaten in dem zweiten Gebiet 120 ist wenigstens 3 Mal, wenigstens 5 Mal oder wenigstens 10 Mal der maximalen Konzentration an Sauerstoffpräzipitaten in dem dritten Gebiet.