DE102016125340A1

DE102016125340A1 - Verfahren zum Bilden eines Halbleitersubstrats, Verfahren zum Bilden eines Halbleiterbauelements, Halbleitersubstrat und Halbleiterbauelement

Info

Publication number: DE102016125340A1
Application number: DE102016125340.5A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Schulze; Helmut Oefner; Carsten Ahrens
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-06-28
Also published as: WO2018115129A1

Abstract

Ein Verfahren zum Bilden eines Halbleitersubstrats umfasst Erhitzen eines Ausgangshalbleitersubstrats, um eine Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat zumindest in einer Tiefe von 5µm von einer Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats auf weniger als 80% einer maximalen Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat zu reduzieren. Die maximale Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat beträgt weniger als 3*10Atome pro cm. Zudem weist das Ausgangshalbleitersubstrat vor dem Erhitzen einen mittleren spezifischen Widerstand von zumindest 1kΩcm auf. Das Verfahren umfasst ferner Bilden einer Epitaxieschicht an der Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats. Die gebildete Epitaxieschicht weist einen mittleren spezifischen Widerstand von zumindest 1kΩcm auf.

Description

Technisches Gebiet
Beispiele beziehen sich auf Halbleiterherstellungstechniken und insbesondere auf ein Verfahren zum Bilden eines Halbleitersubstrats, ein Verfahren zum Bilden eines Halbleiterbauelements, ein Halbleitersubstrat und ein Halbleiterbauelement.
Hintergrund
Ein Halbleiterbauelement (zum Beispiel ein Hochfrequenzhalbleiterbauelement) umfasst häufig ein hochohmiges Halbleitersubstrat, bei welchem ein elektrisch aktiver Bereich an einer Vorderseite des Halbleitersubstrats elektrisch von einem Bulk-Bereich des Halbleitersubstrats entkoppelt ist. Es ist wünschenswert, kostengünstigere Halbleitersubstrate und damit kostengünstigere Halbleiterbauelemente zu schaffen.
Zusammenfassung
Es kann einen Bedarf für kostengünstigere Konzepte für hochohmige Halbleitersubstrate und Halbleiterbauelemente mit hochohmigen Halbleitersubstraten geben.
Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der Ansprüche gedeckt werden.
Einige Beispiele beziehen sich auf ein Verfahren zum Bilden eines Halbleitersubstrats. Das Verfahren umfasst Erhitzen eines Ausgangshalbleitersubstrats, um eine Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat zumindest in einer Tiefe von 5µm von einer Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats auf weniger als 80% einer maximalen Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat zu reduzieren. Die maximale Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat beträgt weniger als 3*10¹⁷ Atome pro cm³. Zudem weist das Ausgangshalbleitersubstrat vor dem Erhitzen einen mittleren spezifischen Widerstand von zumindest 1kΩcm auf. Das Verfahren umfasst ferner Bilden einer Epitaxieschicht an der Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats. Die gebildete Epitaxieschicht weist einen mittleren spezifischen Widerstand von zumindest 1kΩcm auf.
Einige Beispiele beziehen sich auf ein Verfahren zum Bilden eines Halbleiterbauelements. Das Verfahren umfasst Bilden eines Halbleitersubstrats gemäß dem vorgenannten Verfahren zum Bilden eines Halbleitersubstrats. Zudem umfasst das Verfahren Bilden einer elektrischen Elementstruktur des Halbleiterbauelements an der Epitaxieschicht des Halbleitersubstrats.
Einige Beispiele beziehen sich auf ein Halbleitersubstrat. Das Halbleitersubstrat umfasst eine auf einem Bulk-Halbleitersubstrat angeordnete Epitaxieschicht. Die Epitaxieschicht weist einen mittleren spezifischen Widerstand von zumindest 1kΩcm auf. Zudem beträgt eine Konzentration von Sauerstoff in der Epitaxieschicht weniger als 15% einer maximalen Konzentration von Sauerstoff in dem Bulk-Halbleitersubstrat. Ferner beträgt eine Konzentration von Sauerstoff in dem Bulk-Halbleitersubstrat zumindest in einer Tiefe von 5µm von einem Übergang der Epitaxieschicht zu dem Bulk-Halbleitersubstrat weniger als 80% der maximalen Konzentration von Sauerstoff in dem Bulk-Halbleitersubstrat. Die maximale Konzentration von Sauerstoff in dem Bulk-Halbleitersubstrat beträgt zudem weniger als 3*10¹⁷ Atome pro cm³. Ferner weist das Bulk-Halbleitersubstrat einen mittleren spezifischen Widerstand von zumindest 1kΩcm auf.
Einige Beispiele beziehen sich auf ein Halbleiterbauelement. Das Halbleiterbauelement umfasst das vorgenannte Halbleitersubstrat. Zudem umfasst das Halbleiterbauelement eine an der Epitaxieschicht des Halbleitersubstrats gebildete elektrische Elementstruktur des Halbleiterbauelements.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bilden eines Halbleitersubstrats;
2a-2c eine schematische Prozessabfolge zum Bilden eines weiteren Halbleitersubstrats;
3 eine schematische Darstellung eines Verlaufs einer Sauerstoffkonzentration in einem Ausgangshalbleitersubstrat nach einem Erhitzen des Ausgangshalbleitersubstrats;
4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bilden eines Halbleiterbauelements;
5 einen schematischen Querschnitt eines Teils eines weiteren Halbleitersubstrats;
6 eine schematische Darstellung eines Verlaufs einer Sauerstoffkonzentration und eines Verlaufs einer Dotierkonzentration in einem weiteren Halbleitersubstrat; und
7 einen schematischen Querschnitt eines Teils eines weiteren Halbleiterbauelements.

Beschreibung
Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Dickenabmessungen von Linien, Schichten und/oder Regionen um der Deutlichkeit Willen übertrieben dargestellt sein.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Figuren, die lediglich einige exemplarische Ausführungsbeispiele zeigen, können gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten bezeichnen. Ferner können zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet werden, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Zeichnung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
Obwohl Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise modifiziert und abgeändert werden können, sind Ausführungsbeispiele in den Figuren als Beispiele dargestellt und werden hierin ausführlich beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die jeweils offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass Ausführungsbeispiele vielmehr sämtliche funktionale und/oder strukturelle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die im Bereich der Erfindung liegen, abdecken sollen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der gesamten Figurenbeschreibung gleiche oder ähnliche Elemente.
Man beachte, dass ein Element, das als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „verkoppelt“ bezeichnet wird, mit dem anderen Element direkt verbunden oder verkoppelt sein kann oder dass dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn zwei Elemente A und B durch ein „oder“ kombiniert werden, so sind darunter alle möglichen Kombination, zum Beispiel „nur A“, „nur B“ sowie „A und B“, zu verstehen. Eine alternative Formulierung für dieselbe Kombination ist „zumindest eines von A und B“. Gleiches gilt für Kombinationen von mehr als 2 Elementen.
Die Terminologie, die hierin verwendet wird, dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und soll die Ausführungsbeispiele nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ einer,“ „ eine“, „eines “ und „der, die, das“ auch die Pluralformen beinhalten, solange der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Ferner sei klargestellt, dass die Ausdrücke wie z.B. „beinhaltet“, „beinhaltend“, aufweist“ und/oder „aufweisend“, wie hierin verwendet, das Vorhandensein von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem bzw. einer oder mehreren Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.
Solange nichts anderes definiert ist, haben sämtliche hierin verwendeten Begriffe (einschließlich von technischen und wissenschaftlichen Begriffen) die gleiche Bedeutung, die ihnen ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die Ausführungsbeispiele gehören, beimisst. Ferner sei klargestellt, dass Ausdrücke, z.B. diejenigen, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so zu interpretieren sind, als hätten sie die Bedeutung, die mit ihrer Bedeutung im Kontext der einschlägigen Technik konsistent ist, solange dies hierin nicht ausdrücklich anders definiert ist.
1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 100 zum Bilden eines Halbleitersubstrats. Das Verfahren 100 umfasst Erhitzen 110 eines Ausgangshalbleitersubstrats, um eine Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat zumindest in einer Tiefe von 5µm (oder von 10µm, von 15µm, von 20µm oder von 25µm) von einer Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats auf weniger als 80% (oder weniger als 70%, weniger als 50%, weniger als 25% oder weniger als 10%) einer maximalen Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat zu reduzieren. Die maximale Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat beträgt weniger als 3*10¹⁷ (oder weniger als 2*10¹⁷ oder weniger als 1*10¹⁷) Atome pro cm³. Zudem weist das Ausgangshalbleitersubstrat vor dem Erhitzen einen mittleren spezifischen (elektrischen) Widerstand von zumindest 1kΩcm (oder zumindest 2kΩcm, zumindest 3kΩcm oder zumindest 4kΩcm) auf. Das Verfahren 100 umfasst ferner Bilden 120 einer Epitaxieschicht an der Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats. Die gebildete Epitaxieschicht weist einen mittleren spezifischen (elektrischen) Widerstand von zumindest 1kΩcm (oder zumindest 2kΩcm, zumindest 3kΩcm, zumindest 5kΩcm, zumindest 7kΩcm oder zumindest 8kΩcm) auf.
Mittels der gebildeten Epitaxieschicht kann eine elektrische Entkopplung eines an einer Oberfläche der Epitaxieschicht gebildeten elektrisch aktiven Bereichs von einem Bulk-Bereich des Ausgangshalbleitersubstrats (beispielsweise in einer Tiefe von mehr als 50µm von der Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats) erreicht werden. Durch das Erhitzen 110 des Ausgangshalbleitersubstrats kann in einem oberflächennahem Bereich des Ausgangshalbleitersubstrats (beispielsweise in einer Tiefe von weniger als 30µm von der Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats) Sauerstoff ausdiffundiert werden. Dadurch kann die Konzentration von Sauerstoff in dem oberflächennahen Bereich reduziert werden. Hierdurch kann ein spezifischer Widerstand des oberflächennahen Bereichs erhöht werden. Dadurch kann die elektrische Entkopplung des an der Oberfläche der Epitaxieschicht gebildeten elektrisch aktiven Bereichs von dem Bulk-Bereich des Ausgangshalbleitersubstrats und damit von dem gebildeten Halbleitersubstrats verbessert werden. Dadurch kann ferner eine Dicke der an der Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats gebildeten Epitaxieschicht bei gleichbleibend starker elektrischer Entkopplung des elektrisch aktiven Bereichs von dem Bulk-Bereich reduziert werden. Hierdurch kann ein hochohmiges Halbleitersubstrat kostengünstig gebildet werden.
Beispielweise kann bei dem Erhitzen 110 des Ausgangshalbleitersubstrats eine Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat in einem oberflächennahen Bereich des Ausgangshalbleitersubstrats auf weniger als 80% (oder weniger als 70%, weniger als 50%, weniger als 25% oder weniger als 10%) der maximalen Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat reduziert werden. Der oberflächennahe Bereich kann ein Bereich des Ausgangshalbleitersubstrats mit einem maximalen vertikalen Abstand zu der Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats von weniger als 30µm (oder weniger als 25µm, weniger als 10µm oder weniger als 5µm) sein.
Beispielsweise kann der Sauerstoff in Form von interstitiellem Sauerstoff (Oi) in dem Ausgangshalbleitersubstrat eingelagert sein. Hierzu kann der Sauerstoff in interstitiell gelöster Form in einem Kristallgitter des Ausgangshalbleitersubstrats eingebaut sein und Gitterleerstellen des Kristallgitters des Ausgangshalbleitersubstrats besetzen.
Beispielsweise kann (nach dem Erhitzen 110 des Ausgangshalbleitersubstrats) die Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat zumindest in der Tiefe von 5µm von der Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats eine mittlere Konzentration von Sauerstoff in einem Bereich des Ausgangshalbleitersubstrats in einer Tiefe von 4µm (oder 4,5µm) bis 6µm (oder 5,4µm) von der Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats sein. Beispielsweise kann die Tiefe ein vertikaler Abstand von der Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats sein. Die mittlere Konzentration von Sauerstoff in dem Bereich des Ausgangshalbleitersubstrats kann beispielsweise eine gemessene Anzahl von Sauerstoffatomen pro Volumeneinheit des Bereichs des Ausgangshalbleitersubstrats gemittelt über den gesamten Bereich des Ausgangshalbleitersubstrats sein. Beispielsweise kann die Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrats in einem Bulk-Bereich des Ausgangshalbleitersubstrats maximal sein. Der Bulkbereich des Ausgangshalbleitersubstrats kann beispielsweise ein Bereich des Ausgangshalbleitersubstrats in einer Tiefe von zumindest 50µm (oder zumindest 75µm, zumindest 100µm oder zumindest 200µm) von der Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats sein. Die maximale Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat kann beispielsweise eine gemessene maximale Anzahl von Sauerstoffatomen pro Volumeneinheit des Bulk-Bereichs des Ausgangshalbleitersubstrats in zumindest einem Teilbereich des Bulk-Bereichs des Ausgangshalbleitersubstrats sein.
Beispielsweise kann das gebildete Halbleitersubstrat ein Halbleitersubstrat für Hochfrequenzhalbleiterbauelemente sein. Die Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats kann beispielsweise eine Vorderseite des Ausgangshalbleitersubstrats sein. Beispielsweise kann der mittlere spezifische Widerstand des Ausgangshalbleitersubstrats ein über das gesamte Ausgangshalbleitersubstrat gemittelter, gemessener spezifischer Widerstand des Ausgangshalbleitersubstrats sein. Der mittlere spezifische Widerstand der Epitaxieschicht kann beispielsweise ein über die gesamte Epitaxieschicht gemittelter, gemessener spezifischer Widerstand der Epitaxieschicht sein.
Beispielsweise kann das Ausgangshalbleitersubstrat ein p-dotiertes Ausgangshalbleitersubstrat sein. Dadurch kann ein hochohmiges p-Typ Halbleitersubstrat, beispielsweise für Hochfrequenzbauelemente, kostengünstig gebildet werden.
Beispielweise kann eine mittlere Dotierkonzentration des Ausgangshalbleitersubstrats weniger als 1*10¹⁴ (oder weniger als 5*10¹³, weniger als 1*10 weniger als 5*10¹², oder weniger als 1*10¹²) Dotieratome pro cm³ betragen. Die mittlere Dotierkonzentration kann eine gemessene Anzahl von Dotieratomen pro Volumeneinheit gemittelt über das gesamte Ausgangshalbleitersubstrat sein. Das p-dotierte Ausgangshalbleitersubstrat kann beispielsweise ein Bor-dotiertes Ausgangshalbleitersubstrat sein. Beispielsweise kann das p-dotierte Ausgangshalbleitersubstrat ein Bor-dotiertes Siliziumsubstrat sein. Alternativ kann das Ausgangshalbleitersubstrat ein n-dotiertes (beispielweise ein Phosphor-dotiertes) Ausgangshalbleitersubstrat (beispielsweise ein Siliziumsubstrat) sein.
Beispielsweise kann das Ausgangshalbleitersubstrat ein mittels eines Czochralski-Verfahrens oder eines Magnetfeld-induzierten Czochralski (englisch Magnetic Czochralski (MCZ))-Verfahrens hergestelltes Halbleitersubstrat sein. Durch Verwendung eines kostengünstigen Ausgangshalbleitersubstrats kann das Halbleitersubstrat kostengünstig gebildet werden. Alternativ kann das Ausgangshalbleitersubstrat ein in einem Zonenschmelz (englisch Float Zone (FZ)) -Verfahren hergestelltes Halbleitersubstrat sein.
Beispielsweise kann der mittlere spezifische Widerstand des Ausgangshalbleitersubstrats vor dem Erhitzen 110 mehr als 3kΩcm (oder mehr als 4kΩcm oder mehr als 5kΩcm) betragen. Hierdurch kann das gebildete Halbleitersubstrat besonders für Hochfrequenzbauelemente geeignet sein.
Beispielsweise kann das Ausgangshalbleitersubstrat bei dem Erhitzen 110 über eine Zeitspanne von zumindest fünf (oder zumindest acht, zumindest zwölf, zumindest fünfzehn, zumindest zwanzig oder zumindest fünfzig) Stunden auf eine Temperatur von zumindest 1050°C (oder zumindest 1100°C, zumindest 1200°C, oder zumindest 1300°C) erhitzt werden. Durch das Erhitzen 110 des Ausgangshalbleitersubstrats auf eine hohe Temperatur für eine große Zeitspanne kann ein starkes Ausdiffundieren von Sauerstoff aus dem oberflächennahem Bereich des Ausgangshalbleitersubstrats bewirkt werden. Hierdurch kann der spezifische Widerstand des oberflächennahen Bereichs des Ausgangshalbleitersubstrats deutlich erhöht werden. Beispielsweise kann das Erhitzen 110 des Ausgangshalbleitersubstrats einen Temperschritt, einen Temperaturschritt und/oder einen Ofenschritt umfassen.
Beispielsweise kann das Erhitzen 110 des Ausgangshalbleitersubstrats in einer inerten Atmosphäre durchgeführt werden. Dadurch kann das Ausdiffundieren des Sauerstoffs aus dem oberflächennahen Bereich verstärkt werden. Beispielsweise kann die inerte Atmosphäre eine Edelgas-Atmosphäre (beispielsweise eine Argon-Atmosphäre oder eine Xenon Atmosphäre) sein. Alternativ kann das Erhitzen 110 des Ausgangshalbleitersubstrats oxidierend (beispielsweise in einer Sauerstoff-Atmosphäre) durchgeführt werden.
Beispielsweise kann bei dem Erhitzen 110 des Ausgangshalbleitersubstrats ferner eine Konzentration von Dotieratomen oder Boratomen in dem Ausgangshalbleitersubstrat zumindest in einer Tiefe von 0,5um (oder von 1µm, von 1,5µm, von 3µm oder von 5µm) von der Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats auf weniger als 80% (oder weniger als 70%, weniger als 50%, weniger als 25% oder weniger als 10%) einer maximalen Konzentration der Dotieratome oder Boratome in dem Ausgangshalbleitersubstrat reduziert werden. Durch das Erhitzen 110 des Ausganshalbleitersubstrats kann ein Ausdiffundieren der Dotieratome oder Boratome aus dem oberflächennahen Bereich des Ausgangshalbleitersubstrats und damit eine Reduzierung der Konzentration der Dotieratome oder Boratome in dem oberflächennahen Bereich des Ausgangshalbleitersubstrats bewirkt werden. Dadurch kann der spezifische Widerstand des oberflächennahen Bereichs des Ausgangshalbleitersubstrats erhöht werden. Eine eventuell an der Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats vorhandene, native Oxidschicht kann beispielsweise vor dem Erhitzen 110 des Ausgangshalbleitersubstrats entfernt werden, um ein Ausdiffundieren der Dotieratome oder Boratome aus dem oberflächennahen Bereich des Ausgangshalbleitersubstrats zu ermöglichen. Alternativ kann die eventuell an der Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats vorhandene, native Oxidschicht an der Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats verbleiben, wenn eine Dicke der eventuell vorhandenen, nativen Oxidschicht weniger als 10nm (oder weniger als 5nm) beträgt. Eine Diffusionskonstante von Bor in dem Ausgangshalbleitersubstrat kann beispielsweise um ca. einen Faktor 100 kleiner sein als eine Diffusionskonstante von interstitiellem Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat. Beispielsweise kann die Konzentration der Dotieratome oder Boratome in dem Ausgangshalbleiter in dem Bulk-Bereich des Ausgangshalbleitersubstrats maximal sein. Die maximale Konzentration der Dotieratome oder Boratome kann eine gemessene maximale Anzahl von Dotieratomen oder Boratomen pro Volumeneinheit des Bulk-Bereichs des Ausgangshalbleitersubstrats in zumindest einem Teilbereich des Bulk-Bereichs des Ausgangshalbleitersubstrats sein.
Beispielsweise kann das Verfahren 100 ferner ein Bilden einer Oxidschicht an der Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats vor dem Erhitzen 110 des Ausgangshalbleitersubstrats umfassen. Durch die gebildete Oxidschicht kann einen Austritt von Dotieratomen oder Boratomen aus dem Ausgangshalbleitersubstrat bei dem Erhitzen 110 des Ausgangshalbleitersubstrats vermieden werden. Zudem kann durch das Bilden der Oxidschicht ein Abreichern von Sauerstoff aus dem oberflächennahen Bereich des Ausgangshalbleitersubstrats durch Diffusion von Sauerstoffatomen aus dem oberflächennahen Bereich in die Oxidschicht bewirkt werden. Beispielsweise kann die Oxidschicht eine Siliziumdioxid (SiO₂)-Schicht sein. Das Bilden der Oxidschicht kann beispielsweise vor dem Erhitzen 110 des Ausgangshalbleitersubstrats (beispielsweise durch trockene Oxidation, durch nasse Oxidation oder durch chemische Gasphasenabscheidung (englisch chemical vapor deposition (CVD))) oder alternativ während des Erhitzens 110 des Ausgangshalbleitersubstrats (beispielsweise durch Erhitzen 110 des Ausgangshalbleitersubstrats in einer Sauerstoff-Atmosphäre) durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Dicke der Oxidschicht mehr als 50nm (oder mehr als 75nm oder mehr als 100nm) und weniger als 300nm (oder weniger als 200nm oder weniger als 150nm) betragen.
Beispielsweise können, für den Fall des Erhitzens 110 des Ausgangshalbleitersubstrats in einer Sauerstoff-Atmosphäre oder eines oxidierenden Hochtemperaturschrittes und auch für den Fall, dass die Oxidschicht auf der Halbleiteroberfläche vor dem Erhitzen 110 oder vor einem Hochtemperaturschritt, der eine Absenkung der Sauerstoffkonzentration bewirkt, abgeschieden wird, die interstitiellen Sauerstoffatome an eine Grenzfläche zu der Oxidschicht diffundieren und sich zumindest zum großen Teil an dieser Grenzfläche anlagern, so dass eine Dicke dieser Oxidschicht zunimmt. Beispielsweise kann ein Zweistufenprozess durchgeführt werden, bei dem eine erste Oxidation bei geringerer Temperatur (beispielsweise unterhalb von 1100°C oder auch unterhalb von 1000°C) und danach ein Hochtemperaturschritt bei deutlich gesteigerter Temperatur durchgeführt wird.
Beispielsweise kann eine Temperatur des Ausgangshalbleitersubstrats beim Bilden der Oxidschicht weniger als 1150°C (oder weniger als 1100°C, weniger als 1000°C oder weniger als 900°C) betragen. Aufgrund der niedrigen Temperatur des Ausgangshalbleitersubstrats beim Bilden der Oxidschicht kann eine Sauerstofflöslichkeit in dem Ausgangshalbleitersubstrat gering sein. Dadurch kann ein zusätzliches Einlagern von Sauerstoffatomen, die von außen eingebracht werden, in das Ausgangshalbleitersubstrat während dem Bilden der Oxidschicht vermieden werden.
Beispielsweise kann das Verfahren 100 ferner Entfernen der gebildeten Oxidschicht vor dem Bilden 120 der Epitaxieschicht umfassen. Beispielsweise kann die gebildete Oxidschicht durch nasschemisches Ätzen, durch Trockenätzen oder durch reaktives Ionen-Ätzen entfernt werden.
Beispielswiese kann das Bilden 120 der Epitaxieschicht durch chemische Gasphasenepitaxie erfolgen. Hierbei kann das Ausgangshalbleitersubstrat in einem Ofen auf eine Temperatur zwischen 600°C und 1250°C erhitzt werden. Beispielsweise kann das Bilden 120 der Epitaxieschicht ein Bilden einer epitaktisch gewachsenen Siliziumschicht umfassen. Hierzu kann eine gasförmige Siliziumverbindung (beispielsweise Silan, Dichlorsilan oder Trichlorsilan) in Verbindung mit Wasserstoff in den Ofen eingebracht werden, wobei sich die gasförmige Siliziumverbindung in Nähe der Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats thermisch zersetzt. Durch Zugabe einer gasförmigen Borverbindung (beispielsweise Diboran) kann zudem eine p-leitende Siliziumschicht an der Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats gebildet werden.
Beispielsweise kann das Bilden 120 der Epitaxieschicht bei einer Temperatur von weniger als 1150°C (oder weniger als 1100°C, weniger als 1000°C oder weniger als 900°C) und innerhalb einer Zeitspanne von weniger als zwei Stunden (oder weniger als einer Stunde oder weniger als einer halben Stunde) durchgeführt werden. Dadurch kann ein weiteres Ausdiffundieren von Sauerstoff aus dem Ausgangshalbleitersubstrat bei dem Bilden 120 der Epitaxieschicht vermieden werden.
Beispielsweise kann die gebildete Epitaxieschicht eine Dicke von weniger als 20µm (oder weniger als 15µm) aufweisen. Die gebildete Epitaxieschicht kann beispielsweise eine Dicke von mehr als 1µm (oder mehr als 5µm oder mehr als 10µm) aufweisen.
Beispielsweise kann eine mittlere Konzentration von Sauerstoff in der Epitaxieschicht weniger als 15% (oder weniger als 10% oder weniger als 5%) der maximalen Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat betragen. Die mittlere Konzentration von Sauerstoff in der Epitaxieschicht kann eine gemessene Anzahl von Sauerstoffatomen pro Volumeneinheit gemittelt über die gesamte Epitaxieschicht sein.
Beispielsweise kann eine Konzentration von Dotieratomen oder Boratomen in der Epitaxieschicht weniger als 30% (oder weniger als 20% oder weniger als 10%) der maximalen Konzentration der Dotieratome oder Boratome in dem Ausgangshalbleitersubstrat betragen. Beispielsweise kann der mittlere spezifische Widerstand der gebildeten Epitaxieschicht weniger als 10kΩcm (oder weniger als 9kΩcm) betragen.
Beispielsweise kann das Ausgangshalbleitersubstrat ein Silizium (Si)-basiertes Halbleitersubstrat sein. Das Ausgangshalbleitersubstrat kann beispielsweise ein Halbleiterwafer oder eine Halbleiterscheibe sein. Beispielsweise kann das Ausgangshalbleitersubstrat einen lateralen Durchmesser von 12 Zoll (oder 8 Zoll oder 18 Zoll) oder 300mm (oder 200mm oder 450mm) aufweisen.
Beispielsweise kann eine vertikale Richtung, eine vertikale Abmessung oder eine Tiefe senkrecht zu der Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats und eine laterale Richtung oder eine laterale Abmessung parallel zu der Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats gemessen werden. Eine Vorderseite des gebildeten Halbleitersubstrats kann beispielsweise eine Oberfläche des gebildeten Halbleitersubstrats (beispielsweise eine Oberfläche der Epitaxieschicht) sein, auf welcher komplexere Strukturen hergestellt werden sollen als auf einer Rückseite des gebildeten Halbleitersubstrats, da Prozessparameter (beispielsweise eine Temperatur) und eine Behandlung der Rückseite eingeschränkt sein können, wenn bereits Strukturen auf der Vorderseite gebildet wurden.
Beispielsweise können mittels des Verfahrens 100 Silizium Wafer Substrate erzeugt werden, die für die Fertigung von Hochfrequenzbauteilen in 12 Zoll optimiert sind. Eine Applikation derartiger Hochfrequenzbauteile oder Produkte kann im Bereich des Sende- und Empfangsteils von Mobiltelefonen liegen, in welchen bei dem Mobilfunkstandard 4G und insbesondere bei dem Mobilfunkstandard 5G hohe Anforderungen an die Linearität gestellt werden können. Um diese Anforderungen zu erfüllen, können parasitäre Kapazitäten klein und linear gehalten werden. Eine Konsequenz daraus kann dadurch gegeben sein, dass die Ladungsträger-Konzentrationen im Halbleitersubstrat ebenfalls sehr klein gehalten werden. Durch die Verwendung von 300mm-Wafern können beispielsweise im Endbenutzer-Markt Chip-Kosten gesenkt werden.
Beispielsweise können mittels des Verfahren 100 kostenoptimierte Halbleitersubstrate oder Wafer Substrate in 12 Zoll für die Verwendung als Substrate für Hochfrequenz-Anwendungen bereitgestellt werden, in denen hochohmiges (beispielsweise mit einem Zielwert größer als 3kΩcm) p-Typ Grundmaterial verwendet wird.
Beispielsweise kann in dem Verfahren 100 durch die Verwendung von MCZ Startmaterial mit niedrigem Sauerstoffgehalt (beispielsweise mit einer Konzentration von interstitiellem Sauerstoff (Oi) von weniger als 2.2*10¹⁷ pro cm³) in Kombination mit einem Oi Ausdiffusionsschritt (beispielsweise mit einer Diffusionstiefe größer als 15µm), mit einer optionalen Borausdiffusion aus dem Substrat und mit der Abscheidung einer hochohmigen p-Typ Epitaxieschicht 230 (beispielsweise mit einer Dicke von weniger als 15µm) über Prozessierungsschritte, die in 12 Zoll standardmäßig verfügbar sein können, ein kostengünstiges Hochfrequenz-taugliches Halbleitersubstrat oder Wafer Substrat erzeugt werden.
2a bis 2c zeigen eine schematische Prozessabfolge zum Bilden eines weiteren Halbleitersubstrats 200. Das Bilden des Halbleitersubstrats 200 kann ähnlich wie das Verfahren 100 zum Bilden eines Halbleitersubstrats durchgeführt werden, welches im Zusammenhang mit der 1 beschrieben ist.
2a zeigt ein Ausgangshalbleitersubstrat 210, welches zwei Oberflächen 211 aufweist. Das Ausgangshalbleitersubstrat kann ein Magnetfeld-induziertes Czochralski-Siliziumsubstrat sein. Beispielsweise kann das Ausgangshalbleitersubstrat 210 für Hochfrequenzhalbleiterbauelemente (beispielsweise Hochfrequenz (HF) Bauteile), bei denen hochohmige p-Typ Wafer Substrate in 12 Zoll oder 300mm verwendet werden, verwendet werden. Beispielsweise kann das Ausgangshalbleitersubstrat 210 (beispielsweise eine Ausgangsscheibe) eine 12 Zoll oder 300mm Scheibe sein, die in einem Magnetfeld-induzierten Czochralski (englisch Magnetic Czochralski (MCZ)) Verfahren hergestellt wurde. Hierbei kann ein Material verwendet werden, das eine Konzentration von interstitiellem Sauerstoff (Oi) von weniger als 2,2*10¹⁷ Atomen pro cm³, einen spezifischen Widerstand im Bereich 1.5kΩcm bis 3kΩcm und p-Typ Leitfähigkeit aufweist. Ein derartiges Material kann kostengünstig bereitgestellt werden.
2b zeigt das Ausgangshalbleitersubstrat 210 nach dem Erhitzen 110 des Ausgangshalbleitersubstrats 210. Durch das Erhitzen 110 des Ausgangshalbleitersubstrats 210 haben sich an den Oberflächen 211 oberflächennahe Bereiche 220 gebildet, in welchen eine Konzentration von Sauerstoff weniger als 80% einer maximalen Konzentration von Sauerstoff in einem Bulk-Bereich 212 des Ausgangshalbleitersubstrats 210 beträgt. Die oberflächennahen Bereiche 220 können jeweils eine Dicke von 25µm aufweisen.
2b zeigt ein Beispiel eines Ausgangshalbleitersubstrats 210 nach einem ersten (Prozess-) Schritt eines Ausdiffundierens von Sauerstoff. Beispielsweise kann das Ausganghalbleitersubstrat 210 (beispielsweise ein Wafer) in einem ersten Schritt oder in dem Verfahrensschritt des Erhitzens 110 in einem Ofenschritt in einer inerten Atmosphäre bei 1100°C für 12 Stunden erhitzt werden. Optional kann vorher auf zumindest einer der Oberflächen 211 (beispielsweise einer Scheibenoberfläche) ein Oxid (beispielsweise Siliziumdioxid) abgeschieden werden und/oder der Verfahrensschritt des Erhitzens 110 oder ein Temperaturschritt kann auch oxidierend durchgeführt werden, insbesondere wenn die Oxidationstemperatur unterhalb von 1150°C liegt, da in diesem Fall die Sauerstofflöslichkeit (beispielsweise in dem Ausgangshalbleitersubstrat 210) noch relativ gering sein kann. Dadurch können sich die oberflächennahen Bereiche 220 (beispielsweise eine oder mehrere Zonen) mit reduziertem interstitiellem Sauerstoff (Oi) von ca. 25µm Tiefe bilden.
2c zeigt das Halbleitersubstrat 200 nach dem Bilden 120 einer Epitaxieschicht 230 an einer Oberfläche des oberflächennahen Bereichs 220-1. Die Epitaxieschicht 230 kann eine Dicke von weniger als oder gleich 15µm (oder 25µm oder 35µm oder 45µm) aufweisen. Zudem kann die Epitaxieschicht 230 einen mittleren spezifischen Widerstand von mehr als 3kΩcm aufweisen. Die Epitaxieschicht 230 kann ferner p-dotiert (beispielsweise Bordotiert) sein. Eine Oberfläche 231 der Epitaxieschicht 230 kann eine Vorderseite des Halbleitersubstrats 200 bilden. Zudem umfasst das Halbleitersubstrat 200 den Bulk-Bereich 212 und den oberflächennahen Bereich 220-2. Ferner kann eine Oberfläche 221 des oberflächennahen Bereichs 220-2 eine Rückseite des Halbleitersubstrats 200 bilden.
2c zeigt ein Beispiel eines Halbleitersubstrats 200 nach einem zweiten (Prozess-) Schritt eines Abscheidens einer Epitaxieschicht 230. Beispielsweise kann in einem zweiten Schritt die hochohmige Epitaxieschicht 230 (beispielsweise eine Epi Schicht) mit einer Dicke von weniger als oder gleich 15µm (oder 25µm oder 35µm oder 45µm), einem spezifischen Widerstand von mehr als 3kOhmcm und p-Typ Leitfähigkeit auf dem Ausgangshalbleitersubstrat 210 (beispielsweise einem Substrat) aufgebracht werden. Dieser Schritt kann eine weitere Ausdehnung der oberflächennahen Bereiche 220 (beispielsweise einer Oi reduzierten Schicht im Substrat) und eine geringfügige Eindiffusion von Oi in die Epitaxieschicht 230 bewirken, wobei auch hier wiederum die Temperatur bei dem Bilden 120 der Epitaxieschicht 230 (beispielsweise einer Epitaxieabscheidung) so gewählt werden kann, dass die Sauerstofflöslichkeit (beispielsweise in dem Ausgangshalbleitersubstrat 210) entsprechend gering ist. Beispielsweise kann die Temperatur kleiner oder gleich 1100°C gewählt werden.
Beispielsweise kann durch die Verwendung der Epitaxieschicht 230 Standard MCZ Material verwendet werden, das auch Leerstellen oder Defekte (beispielsweise crystal originated particle (COP) Defekte) an der Oberfläche 211 aufweist, da diese mit der Epitaxieschicht 230 überwachsen werden. Damit kann die Defektdichte für die verwendete Technologie mit kritischen Dimensionen (englisch critical dimensions) im Bereich von 130nm klein gehalten und es kann trotzdem kostengünstiges MCZ Material verwendet werden.
Beispielsweise kann es während einer Prozessierung von Hochfrequenzbauelemente (beispielsweise von HF Bauteilen) aus dem Halbleitersubstrat 200 bei Back-End-of-Line (BEOL) Prozessen (beispielsweise Metallisierung oder Passivierung) zu thermischen Prozessierungen im Bereich von 350°C bis 450°C kommen. Während dieser Prozesse können sich aus dem noch in dem Halbleitersubstrat 200 (beispielsweise einem Silizium (Si) Wafer) vorhandenen interstitiellen Sauerstoff (Oi) thermische Donatoren bilden. Durch die geringe Konzentration an Oi kann die Konzentration dieser Donatoren aber klein gegen die p-Typ Grunddotierung in dem Ausgangshalbleitersubstrat 210 (beispielsweise einem Substrat) und der Epitaxieschicht 230 sein. Zudem können diese Donatoren als Gegendotierung wirken und den Widerstand für den Bulk-Bereich 212 und/oder die oberflächennahen Bereiche 220 (oder für ein Substrat) und die Epitaxieschicht 230 erhöhen und damit die HF Eigenschaften (beispielsweise des Halbleitersubstrats 200) verbessern.
Weitere Details und Aspekte werden in Verbindung mit den vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in den 2a bis 2c gezeigte Ausführungsform kann eines oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale korrespondierend zu einem oder mehreren Aspekten umfassen, welche in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenem Konzept oder einer oder mehreren der vorangehend (beispielsweise 1) oder nachfolgend (beispielsweise 3-7) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.

3 zeigt schematische Darstellung eines Verlaufs 300 einer Sauerstoffkonzentration in einem Ausgangshalbleitersubstrat 210 nach einem Erhitzen 110 des Ausgangshalbleitersubstrats 210. Die Implementierung des Ausgangshalbleitersubstrats 210 kann ähnlich wie die Implementierung des in Zusammenhang mit den 2a bis 2c beschriebenen Ausgangshalbleitersubstrats sein. Der Verlauf 300 zeigt eine Konzentration von interstitiellem Sauerstoff bei einer Tiefe in dem Ausgangshalbleitersubstrat 210 relativ zu der maximalen Konzentration von interstitiellem Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat 210 über der Tiefe in dem Ausgangshalbleitersubstrat 210 in Einheiten von µm. Hierbei entspricht eine Tiefe von 0µm einer Oberfläche 211 des Ausgangshalbleitersubstrats 210. Die relative Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat 210 beträgt annähernd 0 an der Oberfläche 211 des Ausgangshalbleitersubstrats 210 und steigt mit zunehmender Tiefe (streng) monoton an. Zudem beträgt die relative Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat 210 bei einer Tiefe vom 45µm mehr als 0,9. Beispielsweise kann das Erhitzen 110 des Ausganshalbleitersubstrats 210 eine Ausdiffundierung von Sauerstoff durch Erhitzen des Ausgangshalbleitersubstrats 210 auf 1100°C für eine Zeitspanne von 12 Stunden umfassen. 3 zeigt ein Beispiel eines Verlaufs der Oi Konzentration in die Tiefe (0 entspricht der Wafer Vorderseite) nach einer inerten Temperung von 12h bei 1100°C. Tabelle 1

	Initialer spezifischer Widerstand [Ωcm]
	1000	2000	3000
Konzentration von interstitiellem Sauerstoff [1*10¹⁷ Atome pro cm³]	Ausheilen bei 400°C für 6 Stunden
1,0	1010	2070	3160
1,5	1050	2230	3560
2,0	1150	2700	5000
2,2	1260	3450	8100

Tabelle 1 zeigt ein Beispiel einer Veränderung des p-Typ Widerstandes (beispielsweise in dem oberflächennahen Bereich 220) für drei Start-Widerstände (1000 / 2000 / 3000 Ωcm) nach einer Temperung im BEOL von 6 Stunden bei 400°C für vier verschiede Oi Konzentrationen (1,0*10¹⁷ bis 2,2*10¹⁷ Atome pro cm³). Hierbei kann die Temperung ein Ausheilen (englisch anneal) sein.
Beispielsweise kann für den Fall einer inerten Temperung von 12 Stunden bei 1100°C während des Erhitzens 110 die Oi Konzentration bis in eine Tiefe von ca. 25µm auf 68% der Konzentration in dem Bulk-Bereich 212 (beispielsweise in einem Bulk-Silizium) abgesenkt werden. Das kann einer maximalen Oi Konzentration von 1.5*10¹⁷ Atome pro cm³ in 25µm Tiefe für eine maximal angenommene Konzentration von 2.2*10¹⁷ Atome pro cm³ in dem Bulk-Bereich 212 entspechen. Damit können sich beispielsweise bei Annahme von 6 Stunden Temperung bei 400°C im BEOL die in Tabelle 1 dargestellten finalen Werte für den spezifischen Widerstand ergeben. Beispielsweise kann sich bei einem Start-Widerstand von 3000Ωcm innerhalb des 25µm dicken oberflächennahen Bereichs 220 (beispielsweise einer Oberflächenschicht) ein Widerstand im Bereich von 3000Ωcm bis 8100Ωcm ergeben.
Beispielsweise kann das anschließende Bilden 120 (beispielsweise eine Abscheidung) der Epitaxieschicht 230 mit einer Dicke von weniger als oder gleich 15µm und typischen Abscheidetemperaturen um die 1100°C typischerweise innerhalb von weniger als einer halben Stunde durchgeführt werden. Dies kann zu einer weiteren leichten Absenkung der Oi Konzentration in dem oberflächennahen Bereich 220 (beispielsweise einer 22µm oder 25µm Schicht) und zu einer leichten Eindiffusion von Oi in die Epitaxieschicht 230 führen. Die dabei erreichten Veränderungen können im Vergleich zum ersten Temperschritt (12 Stunden bei 1100°C) gering ausfallen und dadurch das Oi Profil nicht mehr wesentlich verändern. Tendenziell kann diese Änderung aber noch den finalen Widerstand in der Epitaxieschicht 230 und dem oberflächennahen Bereich 220 (beispielsweise der 25µm Substrat Schicht) erhöhen und die HF Eigenschaften verbessern.
Weitere Details und Aspekte werden in Verbindung mit den vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in der 3 gezeigte Ausführungsform kann eines oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale korrespondierend zu einem oder mehreren Aspekten umfassen, welche in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenem Konzept oder einer oder mehreren der vorangehend (beispielsweise 1-2c) oder nachfolgend (beispielsweise 4-7) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 400 zum Bilden eines Halbleiterbauelements. Das Verfahren 400 umfasst Bilden 410 eines Halbleitersubstrats 200 gemäß dem in Verbindung mit der 1 beschriebenen Verfahren 100 zum Bilden eines Halbleitersubstrats 200. Zudem umfasst das Verfahren 400 Bilden 420 einer elektrischen Elementstruktur des Halbleiterbauelements an der Epitaxieschicht 230 des Halbleitersubstrats 200.
Durch Verwendung des kostengünstigen Verfahrens 100 zum Bilden des Halbleitersubstrats kann das Halbleiterbauelement kostengünstig gebildet werden. Beispielsweise kann die elektrische Elementstruktur ein Transistor oder eine Diode sein. Die elektrische Elementstruktur kann beispielsweise für einen Betrieb mit einer Frequenz von zumindest 400MHz (oder zumindest 1GHz, zumindest 2GHz, zumindest 5GHz, zumindest 10GHz, zumindest 50GHz oder zumindest 60GHz) ausgebildet sein. Beispielsweise kann die elektrische Elementstruktur ein Hochfrequenzschalter sein. Beispielsweise kann die elektrische Elementstruktur eine Durchbruchspannung von mehr als 2V, mehr als 10V, oder mehr als 100V aufweisen.
Beispielsweise kann das Verfahren 400 ferner Erfassen der maximalen Konzentration oder einer mittleren Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat 210 vor dem Erhitzen 110 des Ausgangshalbleitersubstrats 210 umfassen. Zudem kann das Verfahren 400 Bestimmen eines Parameters eines Back-End-of-Line-Prozesses zur Herstellung des Halbleiterbauelements auf Basis der erfassten maximalen oder mittleren Konzentration umfassen. Dadurch kann eine Entstehung von thermischen Donatoren in dem Halbleitersubstrat 200 optimiert werden, um somit durch partielle Gegendotierung eine weitere Erhöhung des resultierenden Driftzonenwiderstands zu bewirken..
Der Back-End-of-Line (BEOL)-Prozess zur Herstellung des Halbleiterbauelements kann beispielsweise ein Ausheil- (englisch Anneal-) Prozess, ein Bilden einer Metallisierung oder eine Passivierung sein.
Beispielsweise kann das Verfahren 400 ferner Erfassen eines spezifischen (elektrischen) Widerstands des Ausgangshalbleitersubstrats 210 vor dem Erhitzen 110 des Ausgangshalbleitersubstrats 210 oder eines spezifischen (elektrischen) Widerstands des Halbleitersubstrats 200 nach dem Bilden 120 der Epitaxieschicht 230, um einen spezifischen (elektrischen) Widerstandswert zu erhalten, umfassen. Zudem kann das Verfahren 400 Bestimmen eines Parameters eines Back-End-of-Line-Prozesses zur Herstellung des Halbleiterbauelements auf Basis des erfassten spezifischen (elektrischen) Widerstandswerts umfassen. Dadurch kann eine Entstehung von thermischen Donatoren in dem Halbleitersubstrat 200 optimiert werden.
Beispielsweise kann der erfasste spezifische Widerstand des Ausgangshalbleitersubstrats 210 vor dem Erhitzen 110 des Ausgangshalbleitersubstrats 210 ein gemessener, über das gesamte Ausgangshalbleitersubstrat 210 gemittelter spezifischer Widerstand sein. Der erfasste spezifische Widerstand des Ausgangshalbleitersubstrats 210 kann beispielsweise ein gemessener, über die gesamte Epitaxieschicht 230 gemittelter spezifischer Widerstand der Epitaxieschicht 230, ein gemessener, über den gesamten oberflächennahen Bereich 220 gemittelter spezifischer Widerstand des oberflächennahen Bereichs 220 oder ein gemessener, über den gesamten Bulk-Bereich 212 gemittelter spezifischer Widerstand des Bulk-Bereichs 212 sein.
Beispielsweise kann das Verfahren 400 ferner Erfassen der maximalen Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat 210 vor dem Erhitzen 110 des Ausgangshalbleitersubstrats 210 umfassen. Zudem kann das Verfahren 400 Erfassen eines spezifischen (elektrischen) Widerstands des Halbleitersubstrats 200 nach dem Bilden 120 der Epitaxieschicht 230 umfassen. Das Verfahren 400 kann ferner Bestimmen eines Parameters eines Back-End-of-Line-Prozesses zur Herstellung des Halbleiterbauelements auf Basis der erfassten maximalen Konzentration und des erfassten spezifischen (elektrischen) Widerstands umfassen. Dadurch kann eine Entstehung von thermischen Donatoren in dem Halbleitersubstrat 200 optimiert werden.
Beispielsweise kann das Verfahren 400 ferner Erfassen eines spezifischen (elektrischen) Widerstands des Ausgangshalbleitersubstrats 210 vor dem Erhitzen 110 des Ausgangshalbleitersubstrats 210, um einen ersten erfassten spezifischen (elektrischen) Widerstandswert zu erhalten, umfassen. Zudem kann das Verfahren 400 Erfassen eines spezifischen (elektrischen) Widerstands des Halbleitersubstrats 200 nach dem Bilden 120 der Epitaxieschicht 230, um einen erfassten zweiten spezifischen (elektrischen) Widerstandswert zu erhalten, umfassen. Das Verfahren 400 kann ferner Bestimmen eines Parameters eines Back-End-of-Line-Prozesses zur Herstellung des Halbleiterbauelements auf Basis des erfassten ersten spezifischen (elektrischen) Widerstandswerts und des erfassten zweiten spezifischen (elektrischen) Widerstandswerts umfassen. Dadurch kann eine Entstehung von thermischen Donatoren in dem Halbleitersubstrat 200 optimiert werden.
Beispielsweise kann der Parameter des Back-End-of-Line-Prozesses auf Basis von zumindest einem von der erfassten maximalen Konzentration, der erfassten mittleren Konzentration, dem erfassten spezifischen (elektrischen) Widerstand, dem erfassten ersten spezifischen (elektrischen) Widerstand und dem erfassten zweiten spezifischen (elektrischen) Widerstand bestimmt werden.
Beispielsweise können BEOL Prozesse auf die Entstehung von thermischen Donatoren optimiert werden. Entweder durch eine Bestimmung des Oi Gehaltes des Ausgangshalbleitersubstrats 210 (beispielsweise eines Start Wafers) oder durch die Messung des Schichtwiderstands im Bereich BEOL können die bestehenden thermischen Prozesse angepasst oder weitere Schritte eingebaut werden, um den finalen Widerstand, der sich aus Grunddotierung und thermischen Donatoren einstellt, weiter zu erhöhen. Beispielsweise können die BEOL Prozess mit typischen Temperaturen von ca. 400°C durchgeführt werden. Derartige Temperaturen können einen schlechtesten Fall für die Aktivierung von thermischen Donatoren darstellen.
Beispielsweise kann der Back-End-of-Line-Prozess ein Ausheilprozess sein. Der bestimmte Parameter des Ausheilprozesses kann zumindest eines von einer Temperatur des Ausheilprozesses und einer zeitlichen Länge des Ausheilprozesses sein.
Beispielsweise kann der Parameter des Back-End-of-Line-Prozesses auf ein Durchführen oder ein Entfallen des Back-End-of-Line-Prozesses hinweisen. Beispielsweise kann der Back-End-of-Line-Prozess entfallen, wenn der bestimmte Parameter 0 ist, und kann der Back-End-of-Line-Prozess durchgeführt werden, wenn der bestimmte Parameter 1 ist.
Beispielsweise kann die Temperatur des Ausheilprozesses kleiner als 450°C (oder kleiner als 400°C, kleiner als 350°C oder kleiner als 300°C) bestimmt werden oder kann die zeitliche Länge des Ausheilprozesses größer als zwei Stunden (oder größer als drei Stunden, größer als sechs Stunden oder größer als zehn Stunden) bestimmt werde.
Weitere Details und Aspekte werden in Verbindung mit den vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in der 4 gezeigte Ausführungsform kann eines oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale korrespondierend zu einem oder mehreren Aspekten umfassen, welche in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenem Konzept oder einer oder mehreren der vorangehend (beispielsweise 1-3) oder nachfolgend (beispielsweise 5-7) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
5 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Teils eines weiteren Halbleitersubstrats 500. Das Halbleitersubstrat 500 umfasst eine auf einem Bulk-Halbleitersubstrat 510 angeordnete Epitaxieschicht 230. Die Epitaxieschicht 230 weist einen mittleren spezifischen (elektrischen) Widerstand von zumindest 1kΩcm (oder zumindest 2kΩcm, zumindest 3kΩcm oder zumindest 4kΩcm) auf. Zudem beträgt eine Konzentration von Sauerstoff in der Epitaxieschicht 230 weniger als 15% (oder weniger als 10% oder weniger als 5%) einer maximalen Konzentration von Sauerstoff in dem Bulk-Halbleitersubstrat 510. Ferner beträgt eine Konzentration von Sauerstoff in dem Bulk-Halbleitersubstrat 510 zumindest in einer Tiefe von 5µm (oder von 10µm, von 15µm, von 20µm oder von 25µm) von einem Übergang 530 der Epitaxieschicht 230 zu dem Bulk-Halbleitersubstrat 510 weniger als 80% (oder weniger als 70%, weniger als 50%, weniger als 25% oder weniger als 10%) der maximalen Konzentration von Sauerstoff in dem Bulk-Halbleitersubstrat 510. Die maximale Konzentration von Sauerstoff in dem Bulk-Halbleitersubstrat 510 beträgt zudem weniger als 3*10¹⁷ (oder weniger als 2*10¹⁷ oder weniger als 1*10 Atome pro cm³. Ferner weist das Bulk-Halbleitersubstrat 510 einen mittleren spezifischen (elektrischen) Widerstand von zumindest 1kΩcm (oder zumindest 2kΩcm, zumindest 3kΩcm, zumindest 5kΩcm, zumindest 7kΩcm oder zumindest 8kΩcm) auf.
Mittels der Epitaxieschicht 230 kann eine elektrische Entkopplung eines an einer Oberfläche der Epitaxieschicht 230 gebildeten elektrisch aktiven Bereichs von einem von dem Übergang 530 beabstandeten ersten Bereich 512 des Bulk-Halbleitersubstrats 510 (beispielsweise in einer Tiefe von mehr als 50µm von dem Übergang 530) erreicht werden. Durch die reduzierte Konzentration von Sauerstoff in dem Bulk-Halbleitersubstrat 510 in einem an dem Übergang 530 gelegenen zweiten Bereich 520 des Bulk-Halbleitersubstrats 510 (beispielsweise mit einer Dicke von 25µm) kann der spezifische Widerstand in dem zweiten Bereich 520 des Bulk-Halbleitersubstrats 510 im Vergleich zu dem ersten Bereich 512 des Bulk-Halbleitersubstrats 510 erhöht sein. Hierdurch kann die elektrische Entkopplung des an der Oberfläche der Epitaxieschicht 230 gebildeten elektrisch aktiven Bereichs von dem ersten Bereich 512 des Bulk-Halbleitersubstrats 510 verbessert werden. Dadurch kann ferner eine Dicke der Epitaxieschicht 230 bei gleichbleibend starker elektrischer Entkopplung des elektrisch aktiven Bereichs von dem ersten Bereich 512 des Bulk-Halbleitersubstrats 510 reduziert werden. Damit kann ein hochohmiges Halbleitersubstrat kostengünstig bereitgestellt werden.
Beispielsweise kann das Halbleitersubstrat 500 ein mittels des in Zusammenhang mit der 1 beschriebenen Verfahrens 100 gebildetes Halbleitersubstrat sein oder ein mittels der in Zusammenhang mit den 2a bis 2c beschriebenen Prozessabfolge gebildetes Halbleitersubstrat sein. Beispielsweise kann das Bulk-Halbleitersubstrat 510 ein nichtepitaktisches Halbleitersubstrat sein. Das Bulk-Halbleitersubstrat 510 kann beispielsweise ein Magnetfeld-induziertes Czochralski-Halbleitersubstrat sein.
Beispielsweise kann die Konzentration von Sauerstoff in dem Bulk-Halbleitersubstrat 510 zumindest in der Tiefe von 5µm von dem Übergang 530 eine mittlere Konzentration von Sauerstoff in einem dritten Bereich des Bulk-Halbleitersubstrats 510 in einer Tiefe von 4µm (oder 4,5µm) bis 6µm (oder 5,4µm) von dem Übergang 530 sein. Beispielsweise kann die Tiefe ein vertikaler Abstand von dem Übergang 530 sein. Die mittlere Konzentration kann eine gemessene Anzahl von Sauerstoffatomen pro Volumeneinheit des dritten Bereichs des Bulk-Halbleitersubstrats 510 gemittelt über den gesamten dritten Bereich des Bulk-Halbleitersubstrats 510 sein. Beispielsweise kann die Konzentration von Sauerstoff in dem Bulk-Halbleitersubstrats 510 in dem ersten Bereich 512 des Bulk-Halbleitersubstrats 510 maximal sein. Der erste Bereich 512 des Bulk-Halbleitersubstrats 510 kann ein Bereich des Bulk-Halbleitersubstrats 510 in einer Tiefe von zumindest 50µm (oder zumindest 75µm, zumindest 100µm oder zumindest 200µm) von dem Übergang 530 oder einer Oberfläche des Bulk-Halbleitersubstrats 510 sein. Die maximale Konzentration kann eine gemessene maximale Anzahl von Sauerstoffatomen pro Volumeneinheit des ersten Bereichs 512 des Bulk-Halbleitersubstrats 510 in zumindest einem Teilbereich des ersten Bereichs 512 des Bulk-Halbleitersubstrats 510 sein.
Beispielsweise kann eine Konzentration von Dotieratomen oder Boratomen in dem Bulk-Halbleitersubstrat 510 zumindest in einer Tiefe von 0,5µm (oder von 1µm, von 1,5µm, von 2µm, oder von 2,5µm) von dem Übergang 530 weniger als 80% (oder weniger als 70%, weniger als 50%, weniger als 25%, oder weniger als 10%) einer maximalen Konzentration der Dotieratome oder Boratome in dem Bulk-Halbleitersubstrat 510 betragen. Hierdurch kann der spezifische Widerstand des Bulk-Halbleitersubstrats 510 an dem Übergang 530 erhöht werden. Dadurch kann die elektrische Entkopplung des elektrisch aktiven Bereichs von dem Bereich 512 des Bulk-Halbleitersubstrats 510 verbessert werden.
Beispielsweise kann die Konzentration von Sauerstoff in dem Bulk-Halbleitersubstrat 510 in der Tiefe von 5µm (oder von 10µm, von 15µm, von 20µm, oder von 25µm) von dem Übergang 530 von der Epitaxieschicht 230 zu dem Bulk-Halbleitersubstrat 230 weniger als 70% (oder weniger als 50%, weniger als 30% oder weniger als 20%) einer Konzentration von Sauerstoff in dem Bulk-Halbleitersubstrat 510 in einer Tiefe von 50µm (oder von 100µm oder von 200µm) von dem Übergang 530 von der Epitaxieschicht 230 zu dem Bulk-Halbleitersubstrat 210 betragen.
Beispielsweise kann die Konzentration von Sauerstoff in einem Bereich des Bulk-Halbleitersubstrats 510 in einer Tiefe von weniger als 75µm (oder weniger als 50µm, weniger als 25µm oder weniger als 10µm) von dem Übergang 530 eine (streng) monoton steigende Funktion der Tiefe in dem Bulk-Halbleitersubstrat 510 (beispielsweise gemessen von dem Übergang 530 aus) sein.
Weitere Details und Aspekte werden in Verbindung mit den vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in der 5 gezeigte Ausführungsform kann eines oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale korrespondierend zu einem oder mehreren Aspekten umfassen, welche in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenem Konzept oder einer oder mehreren der vorangehend (beispielsweise 1-4) oder nachfolgend (beispielsweise 6-7) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Verlaufs 610 einer Sauerstoffkonzentration und eines Verlaufs 620 einer Dotierkonzentration in einem weiteren Halbleitersubstrat. Die Implementierung des Halbleitersubstrats kann ähnlich zu der Implementierung des im Zusammenhang mit der 5 beschriebenen Halbleitersubstrat 500 sein. 6 zeigt die Verläufe 610, 620 als eine Funktion eines Ortes (beispielsweise einer Tiefe) in dem Halbleitersubstrat. Hierbei ist der Ort in dem Halbleitersubstrat in einen Bereich 630 der Epitaxieschicht 230, einen Bereich 640 mit reduzierter Konzentration von Sauerstoff und Dotieratomen und einem Bereich 650 in einem Inneren des Halbleitersubstrats unterteilt.
Der Verlauf 610 der Sauerstoffkonzentration ist in dem Bereich 650 nahezu konstant. Beispielsweise kann die Sauerstoffkonzentration eine Konzentration von interstitiellem Sauerstoff an dem Ort sein. Die Sauerstoffkonzentration in dem Bereich 650 kann beispielsweise 2*10¹⁷ Atome pro cm³ betragen. In dem Bereich 640 fällt die Sauerstoffkonzentration in Richtung des Bereichs 630 und damit in Richtung einer Oberfläche des Halbleitersubstrats kontinuierlich ab. Beispielsweise kann die Sauerstoffkonzentration in dem Bereich 640 in einem Bereich von 10% bis 80% der Sauerstoffkonzentration in dem Bereich 650 liegen. Der Bereich 640 kann beispielsweise ein oberflächennaher Bereich 220 des Ausgangshalbleitersubstrats 210 oder ein sogenannter Denuded Zone Bereich sein. In dem Bereich 630 ist der Verlauf 610 der Sauerstoffkonzentration wieder nahezu konstant aber jedoch deutlich niedriger als in dem Bereich 650. Beispielsweise kann die Sauerstoffkonzentration in dem Bereich 630 weniger als 10% der Sauerstoffkonzentration in dem Bereich 650 betragen.
Der Verlauf 620 der Dotierkonzentration ist in dem Bereich 650 nahezu konstant. Die in 6 dargestellten Verläufe sind schematisch. Bei Verwendung von Bor als Akzeptoratom kann der abfallende Bereich 640 für die Boratome schmäler sein als der Bereich 640 für den Abfall der Sauerstoffatome, da Bor deutlich langsamer in Silizium diffundiert als Sauerstoff. Beispielsweise kann die Dotierkonzentration eine Konzentration von Boratomen minus eine Konzentration von Phosphoratomen an dem Ort sein. Alternativ kann die Dotierkonzentration eine Konzentration von Boratomen an dem Ort sein. Die Dotierkonzentration in dem Bereich 650 kann beispielsweise zwischen 4*10¹² und 1,3*10¹³ Atomen pro cm³ (korrespondierend zu einem spezifischen Widerstand zwischen 1kΩcm und 3kΩcm) liegen. In dem Bereich 640 fällt die Dotierkonzentration in Richtung des Bereichs 630 und damit in Richtung einer Oberfläche des Halbleitersubstrats kontinuierlich ab. In dem Bereich 630 ist der Verlauf 610 der Dotierkonzentration wieder nahezu konstant aber jedoch deutlich niedriger als in dem Bereich 650. Beispielsweise kann die Dotierkonzentration in dem Bereich 630 weniger als 4*10¹² Atome pro cm³ (korrespondierend zu einem spezifischen Widerstand von 3kΩcm) betragen. 6 zeigt ein Beispiel einer Sauerstoff- und Borkonzentration.
Weitere Details und Aspekte werden in Verbindung mit den vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in der 6 gezeigte Ausführungsform kann eines oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale korrespondierend zu einem oder mehreren Aspekten umfassen, welche in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenem Konzept oder einer oder mehreren der vorangehend (beispielsweise 1-5) oder nachfolgend (beispielsweise 7) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
7 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Teils eines weiteren Halbleiterbauelements 700. Das Halbleiterbauelement 700 umfasst ein Halbleitersubstrat 710. Die Implementierung des Halbleitersubstrats 710 kann ähnlich wie die Implementierung des in Zusammenhang mit der 5 beschriebenen Halbleitersubstrats 500 sein. Zudem umfasst das Halbleiterbauelement 700 eine an der Epitaxieschicht 230 des Halbleitersubstrats 710 gebildete elektrische Elementstruktur 720 des Halbleiterbauelements 700.
Aufgrund der Verwendung des kostengünstigen Halbleitersubstrats 710 kann das Halbleiterbauelement kostengünstig gebildet werden.
Beispielsweise kann die Oberfläche der Epitaxieschicht 230 eine Vorderseite des Halbleitersubstrats bilden. Die elektrische Elementstruktur 720 kann beispielsweise ein Transistor (beispielsweise ein Metall-Oxid-Halbleiter (englisch metal-oxide-semiconductor (MOS)) Transistor) oder eine Diode sein.
Beispielsweise kann die elektrische Elementstruktur 720 für einen Betrieb mit einer Frequenz von zumindest 400MHz (oder zumindest 1GHz, zumindest 2GHz, zumindest 5GHz, zumindest 10GHz, zumindest 50GHz oder zumindest 60GHz) ausgebildet sein. Dadurch kann ein kostengünstiges Hochfrequenzhalbleiterbauelement bereitgestellt werden.
Beispielsweise kann die elektrische Elementstruktur 720 eine Durchbruchspannung von mehr als 10V aufweisen. Beispielsweise kann das Halbleiterbauelement 700 ein Leistungshalbleiterbauelement sein.
Beispielsweise kann das Halbleiterbauelement 700 ein Hochfrequenzschalter sein. Alternativ kann das Halbleiterbauelement 700 ein Hochfrequenzverstärker mit einem sogenannten Laterally-Diffused-Metal-Oxide-Semiconductor (LDMOS) Transistor sein. Das Halbleiterbauelement 700 kann beispielsweise ein Hochfrequenzbauteil bilden.
Weitere Details und Aspekte werden in Verbindung mit den vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Die in der 7 gezeigte Ausführungsform kann eines oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale korrespondierend zu einem oder mehreren Aspekten umfassen, welche in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenem Konzept oder einer oder mehreren der vorangehend (beispielsweise 1-6) oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
Einige Ausführungsformen beziehen sich auf ein Verfahren zur Erzeugung von 12 Zoll Substraten für Hochfrequenzbauteile.
Gemäß einem Aspekt kann eine Konzentration von Dotieratomen oder eine Konzentration von Sauerstoff mittels Dotierungsprofil- und Sauerstoffprofilmessungen (beispielsweise mittels einer Infrarot (IR)-Absorptionsmessung) erfasst (beispielsweise gemessen) werden.
Gemäß einem Aspekt können für Hochfrequenzbauteile hochohmige Halbleitersubstrate oder Wafer Substrate mit Widerstandswerten im Bereich größer 3kΩcm verwendet werden, um den elektrisch aktiven Bereich auf der Halbleitersubstrat- oder Wafer-Vorderseite elektrisch vom Substrat zu entkoppeln. Hierbei kann eine hochohmige Schicht von der Halbleitersubstrat- oder Wafer-Vorderseite bis in eine Tiefe von 20µm bis 50µm reichen.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode oder als Daten implementiert sein, wobei der Programmcode oder die Daten dahin gehend wirksam ist bzw. sind, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Der Programmcode oder die Daten kann bzw. können beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger oder Datenträger gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem als Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen. Der Datenträger kann ein digitales Speichermedium, ein magnetisches Speichermedium, beispielsweise eine Diskette, ein Magnetband, oder eine Festplatte, oder optisch auslesbares digitales Speichermedium sein. Eine programmierbare Hardwarekomponente kann durch einen Prozessor, einen Computerprozessor (CPU = Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (GPU = Graphics Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (SOC = System on Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) gebildet sein.
Durch die Beschreibung und Zeichnungen werden nur die Grundsätze der Offenbarung dargestellt. Es versteht sich daher, dass der Fachmann verschiedene Anordnungen ableiten kann, die, obwohl sie nicht ausdrücklich hier beschrieben oder dargestellt sind, die Grundsätze der Offenbarung verkörpern und in ihrem Wesen und Schutzbereich enthalten sind. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele grundsätzlich nur Lehrzwecken dienen, um den Leser beim Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen, und sollen als ohne Begrenzung solcher besonders aufgeführten Beispiele und Bedingungen dienend aufgefasst werden. Weiterhin sollen alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Beispiele der Offenbarung wie auch besondere Beispiele derselben deren Entsprechungen umfassen.
Ein Blockschaltbild kann beispielsweise eine konzeptmäßige Ansicht einer beispielhaften Schaltung darstellen, die die Grundsätze der Offenbarung verkörpern. Auf ähnliche Weise versteht es sich, dass alle Ablaufdiagramme, Flussdiagramme, Zustandsübergangsdiagramme, Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse darstellen, die im Wesentlichen in computerlesbarem Medium dargestellt und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden, ungeachtet dessen, ob ein solcher Computer oder Prozessor ausdrücklich dargestellt ist. Die in der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbarten Verfahren können mittels einer Vorrichtung durchgeführt werden, welche Mittel zum Durchführen jedes der jeweiligen Schritte dieser Verfahren aufweist.
Weiterhin versteht es sich, dass die Offenbarung vielfacher, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Handlungen oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden sollten. Durch die Offenbarung von vielfachen Handlungen oder Funktionen werden diese daher nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Handlungen oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Weiterhin kann in einigen Beispielen eine einzelne Handlung mehrere Teilhandlungen einschließen oder in diese aufgebrochen werden. Solche Teilhandlungen können eingeschlossen sein und Teil der Offenbarung dieser Einzelhandlung bilden, sofern sie nicht ausdrücklich ausgeschlossen sind.
Weiterhin sind die nachfolgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Wenn jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine besondere Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs einschließen können. Diese Kombinationen werden hier vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Weiterhin sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.

Claims

Verfahren (100) zum Bilden eines Halbleitersubstrats (200, 500, 710), umfassend: Erhitzen (110) eines Ausgangshalbleitersubstrats (210), um eine Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat (210) zumindest in einer Tiefe von 5µm von einer Oberfläche (211) des Ausgangshalbleitersubstrats (210) auf weniger als 80% einer maximalen Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat (210) zu reduzieren, wobei die maximale Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat (210) weniger als 3*10¹⁷ Atome pro cm³ beträgt, und wobei das Ausgangshalbleitersubstrat (210) vor dem Erhitzen (110) einen mittleren spezifischen Widerstand von zumindest 1kΩcm aufweist; und Bilden (120) einer Epitaxieschicht (230) an der Oberfläche (211) des Ausgangshalbleitersubstrats (210), wobei die gebildete Epitaxieschicht (230) einen mittleren spezifischen Widerstand von zumindest 1kΩcm aufweist.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 1, wobei das Ausgangshalbleitersubstrat (210) ein p-dotiertes Ausgangshalbleitersubstrat ist.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Ausgangshalbleitersubstrat (210) bei dem Erhitzen (110) über eine Zeitspanne von zumindest fünf Stunden auf eine Temperatur von zumindest 1050°C erhitzt wird.
Verfahren (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Erhitzen (110) des Ausgangshalbleitersubstrats (210) in einer inerten Atmosphäre durchgeführt wird.
Verfahren (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei dem Erhitzen (110) des Ausgangshalbleitersubstrats (210) ferner eine Konzentration von Boratomen in dem Ausgangshalbleitersubstrat (210) zumindest in einer Tiefe von 0,5µm von der Oberfläche (211) des Ausgangshalbleitersubstrats (210) auf weniger als 80% einer maximalen Konzentration der Boratome in dem Ausgangshalbleitersubstrat (210) reduziert wird.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend Bilden einer Oxidschicht an der Oberfläche (211) des Ausgangshalbleitersubstrats (210) vor dem Erhitzen (110) des Ausgangshalbleitersubstrats (210).
Verfahren (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bilden (120) der Epitaxieschicht (230) bei einer Temperatur von weniger als 1150°C und innerhalb einer Zeitspanne von weniger als zwei Stunden durchgeführt wird.
Verfahren (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die gebildete Epitaxieschicht (210) eine Dicke von weniger als 20µm aufweist.
Verfahren (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine mittlere Konzentration von Sauerstoff in der Epitaxieschicht (230) weniger als 15% der maximalen Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat (210) beträgt.
Verfahren (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mittlere spezifische Widerstand der gebildeten Epitaxieschicht (230) weniger als 10kΩcm beträgt.
Verfahren (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Ausgangshalbleitersubstrat (210) ein mittels eines Czochralski-Verfahrens oder eines Magnetfeld-induzierten Czochralski-Verfahrens hergestelltes Halbleitersubstrat ist.
Verfahren (400) zum Bilden eines Halbleiterbauelements (700), umfassend: Bilden (410) eines Halbleitersubstrats (200, 500, 710) gemäß dem Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche; und Bilden (420) einer elektrischen Elementstruktur (720) des Halbleiterbauelements (700) an der Epitaxieschicht (230) des Halbleitersubstrats (200, 500, 710).
Verfahren (400) gemäß Anspruch 12, ferner umfassend Erfassen der maximalen Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat (210) vor dem Erhitzen (110) des Ausgangshalbleitersubstrats (210), und Bestimmen eines Parameters eines Back-End-of-Line-Prozesses zur Herstellung des Halbleiterbauelements (700) auf Basis der erfassten maximalen Konzentration.
Verfahren (400) gemäß Anspruch 13, wobei der Back-End-of-Line-Prozess ein Ausheilprozess ist, und wobei der bestimmte Parameter des Ausheilprozesses zumindest eines von einer Temperatur des Ausheilprozesses und einer zeitlichen Länge des Ausheilprozesses ist.
Verfahren (400) gemäß Anspruch 14, wobei die Temperatur des Ausheilprozesses kleiner als 450°C bestimmt wird oder wobei die zeitliche Länge des Ausheilprozesses größer als zwei Stunden bestimmt wird.
Halbleitersubstrat (200, 500, 710), umfassend: eine auf einem Bulk-Halbleitersubstrat (510) angeordnete Epitaxieschicht (230), wobei die Epitaxieschicht (230) einen mittleren spezifischen Widerstand von zumindest 1kΩcm aufweist, wobei eine Konzentration von Sauerstoff in der Epitaxieschicht (230) weniger als 15% einer maximalen Konzentration von Sauerstoff in dem Bulk-Halbleitersubstrat (510) beträgt, wobei eine Konzentration von Sauerstoff in dem Bulk-Halbleitersubstrat (510) zumindest in einer Tiefe von 5µm von einem Übergang (530) der Epitaxieschicht (230) zu dem Bulk-Halbleitersubstrat (510) weniger als 80% der maximalen Konzentration von Sauerstoff in dem Bulk-Halbleitersubstrat (510) beträgt, wobei die maximale Konzentration von Sauerstoff in dem Bulk-Halbleitersubstrat (510) weniger als 3*10¹⁷ Atome pro cm³ beträgt, und wobei das Bulk-Halbleitersubstrat (510) einen mittleren spezifischen Widerstand von zumindest 1kΩcm aufweist.
Halbleitersubstrat (200, 500, 710) gemäß Anspruch 16, wobei die Konzentration von Sauerstoff in dem Bulk-Halbleitersubstrat (510) in der Tiefe von 5µm von dem Übergang (530) von der Epitaxieschicht (230) zu dem Bulk-Halbleitersubstrat (510) weniger als 70% einer Konzentration von Sauerstoff in dem Bulk-Halbleitersubstrat (510) in einer Tiefe von 50µm von dem Übergang (530) von der Epitaxieschicht (230) zu dem Bulk-Halbleitersubstrat (510) beträgt.
Halbleiterbauelement (700), umfassend: dem Halbleitersubstrat (200, 500, 710) gemäß Anspruch 16 oder 17; und eine an der Epitaxieschicht (230) des Halbleitersubstrats (200, 500, 710) gebildete elektrische Elementstruktur (720) des Halbleiterbauelements (700).
Halbleiterbauelement (700) gemäß Anspruch 18, wobei die elektrische Elementstruktur (720) für einen Betrieb mit einer Frequenz von zumindest 400MHz ausgebildet ist.
Halbleiterbauelement (700) gemäß Anspruch 18 oder 19, wobei die elektrische Elementstruktur (720) eine Durchbruchspannung von mehr als 10V aufweist.