DE19808245C1 - Verfahren zur Herstellung eines mikroelektronischen Halbleiterbauelements - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mikroelektronischen Halbleiter­ bauelements gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1

Nach der Implantation von Dotanden bei der Herstellung von mikroelektronischen Halblei­ terbauelementen weist der Halbleiter im Bereich des implantierten Volumens Strahlenschä­ den in Form von Gitterstörungen und Zwischengitteratomen auf. Um die kristalline Ordnung des Halbleiters wieder zu verbessern und um die implantierten Dotanden elektrisch zu akti­ vieren, muß der Halbleiter bei hoher Temperatur ausgeheilt werden. Die Einwirkung von hohen Temperaturen führt zu erheblichen Diffusionsvorgängen im Halbleiter. Im Falle der Dotierungen und der Ausheilung der durch die Implantation erzeugten Strahlenschäden ist dies erwünscht, jedoch sind die Beweglichkeiten aller Konstituenten des Halbleiters bei ho­ hen Temperaturen stark erhöht, so daß unerwünschte Diffusionen anderer Komponenten stattfinden. Um vergrabene dotierte Bereiche freizulegen, wird die Oberfläche des Bauele­ ments anschließend mit Ionenätzen und/oder chemischer Behandlung abgetragen, bis das dotierte Material an die Oberfläche tritt.

In J. Appl. Phys 81 (10), 1997 Seite 6635-6641 wird ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben und das Problem der Gitterstörungen nach der Implantation von Dotanden behandelt. Es werden zwei Verfahren miteinander vergli­ chen. Das eine Verfahren behandelt das Ausheilen der Gitterstörungen durch Erhitzen der Halbleiter in einem Temperofen. Im zweiten Verfahren werden die Halbleiter mit Hilfe von Mikrowellen erhitzt. Die Bestrahlung des Halbleiters mit Mikrowellen dient lediglich der Erhitzung, ein Materialabtrag findet nicht statt.

In dem Artikel von J. Zhang et al. in der Zeitschrift Applied Physics A, Band 64, S. 367- 371, Jahrgang 1997, ist beschrieben, Siliziumkarbid mit einem Excimer-Laser mit einer Wellenlänge im ultravioletten Bereich durch direktes Photoätzen abzutragen und anschlie­ ßend chemisch nachzubehandeln. Das Verfahren ist aufwendig und insbesondere für große Halbleiterflächen zeitkonsumierend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein preiswertes und schnelles Verfahren zur Her­ stellung eines mikroelektronischen Bauelements aus einem Halbleitermaterial anzugeben, bei dem ein vergrabener dotierter Bereich im Halbleiter gezielt freigelegt wird.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weiterführende und vorteilhafte Ausgestaltungen sind den weiteren Ansprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.

Die Erfindung besteht darin, den Halbleiter im wesentlichen ganzflächig durch gleichzeiti­ ges Einwirken von optischer Strahlung im zur Bestrahlung vorgesehenen Bereich des Halb­ leiters zu bestrahlen, zumindest im dotierten Bereich zu erhitzen und gleichzeitig ein einen vergrabenen dotierten Bereich überdeckendes Halbleitermaterial abzutragen. Der besondere Vorteil ist, daß mit einem einzigen Verfahren und in einem einzigen Prozeßschritt sowohl Strahlenschäden im Halbleitergitter ausgeheilt und Dotanden aktiviert werden als auch ein Freilegen eines vergrabenen dotierten Bereichs erzielt wird.

Ein bevorzugter Strahlungsbereich liegt im Wellenlängenbereich unterhalb der Infrarot­ strahlung, besonders bevorzugt im sichtbaren und/oder ultravioletten Spektrum. Dabei ist es besonders günstig, eine Wellenlänge oder einen Wellenlängenbereich in einem Bereich zu wählen, in dem der Halbleiter ein erhöhtes Absorptionsvermögen für die betreffende Strah­ lung aufweist.

Geeignete Strahlungsquellen sind Edelgas-Hochdrucklampen oder Metalldampf- Hochdrucklampen. Besonders geeignet ist eine Xenon-Hochdrucklampe. Günstige Pulslän­ gen liegen im Bereich von Millisekunden bis Sekunden. Bei besonders stark erhöhter Ab­ sorption der Strahlung und/oder bei besonders energiereicher Strahlung ist eine Pulslänge von Picosekunden bis Millisekunden günstig.

In einer bevorzugten Ausführung wird ein ionenimplantiertes Halbleitermaterial in einer Schutzgasatmosphäre, insbesondere einer argonhaltigen Atmosphäre, bestrahlt. Es ist auch möglich, ein ionenimplantiertes Halbleitermaterial in einer Vakuumatmosphäre zu bestrah­ len. Damit wird vorteilhaft eine unerwünschte Oxidation und/oder Kontamination des er­ hitzten Halbleitermaterials vermieden.

Besonders geeignet ist das Verfahren für Halbleiter, die nach einer Ionenimplantation ein erhöhtes Absorptionsvermögen für einen Bereich von elektromagnetischer Strahlung auf­ weisen, während das ungestörte Halbleitermaterial in diesem Bereich keine erhöhte Absorp­ tion aufweist, insbesondere Siliziumkarbid. In diesem Fall werden nichtimplantierte und damit ungestörte Gebiete des Halbleiters nicht so stark erhitzt wie die implantierte Bereiche, welche ausgeheilt werden sollen. Unterscheidet sich das Absorptionsvermögen in einem implantierten Bereich nicht oder nur geringfügig von dem Absorptionsvermögen im unge­ störten Bereich, ist eine Abdeckung des ungestörten Bereichs vorteilhaft, um die Wärme­ einwirkung auf den gewünschten implantierten Bereich zu beschränken.

Die Erfindung wird anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen erläu­ tert. Es zeigen

Fig. 1 einen Vergleich elektrischer Materialparameter von gemäß dem Stand der Technik und gemäß der Erfindung behandeltem Siliziumkarbid mit einer ersten Dotierungs­ art, und

Fig. 2 einen Vergleich elektrischer Materialparameter von gemäß dem Stand der Technik und gemäß der Erfindung behandeltem Siliziumkarbid mit einer zweiten Dotie­ rungsart.

Im folgenden ist die Erfindung im wesentlichen anhand von Siliziumkarbid (SiC) als Halb­ leitermaterial beschrieben. Die Erfindung kann jedoch auch für andere Halbleitermaterialien, wie andere Mischkristalle, Silizium oder andere Materialien verwendet werden und ist nicht auf Siliziumkarbid eingeschränkt.

Um einen gewünschten Leitungstyp in einem Halbleitermaterial zu realisieren, ist es erfor­ derlich, einen Halbleiter nach einer erfolgten Ionenimplantation von Dotanden auszuheilen. Dabei werden die durch die Implantation erzeugten Schäden im Kristallgitter des Halblei­ termaterials ausgeheilt, und die gelangen auf elektrisch aktive Gitterplätze. Die nach der Ausheilung optimal erreichbaren Werte elektrischer Eigenschaften wie spezifischer Wider­ stand oder Ladungsträgerkonzentration sind abhängig von der Menge der bei der Implantati­ on eingebrachten Dotanden. Dabei spielt zum einen die maximale Löslichkeit der Dotanden im Halbleitermaterial als auch die Diffusionskonstante der Dotanden bei der Ausheiltempe­ ratur eine wichtige Rolle. Sollen möglichst hohe Ladungsträgerkonzentrationen und ein ge­ ringer spezifischer Widerstand erzielt werden, so wird zweckmäßigerweise eine Konzentra­ tion von Dotanden implantiert, die bei einer vorgesehenen Ausheiltemperatur noch löslich ist. Ein wesentlicher Überschuß von Dotanden führt dagegen nicht zu einer weiteren Verbes­ serung der gewünschten elektrischen Eigenschaften und kann im ungünstigen Fall eher zu einer Verschlechterung führen, da die überschüssigen Dotanden zumindest zusätzliche Streuzentren im Kristallgitter des Halbleiters darstellen.

Zum Ausheilen des Halbleitermaterials sind hohe Temperaturen erforderlich. Ein Halbleiter wie Siliziumkarbid wird dazu bei Temperaturen zwischen 1500°C bis zu etwa 1800°C in einem Ofen getempert. Üblicherweise wird die Temperaturbehandlung in Schutzgasatmo­ sphäre durchgeführt, um einer Oxidation des Halbleitermaterials vorzubeugen. Typische Ausheilzeiten liegen zwischen 5 und 30 Minuten.

Die Löslichkeitsgrenze von Dotanden ist zum einen unterschiedlich für verschiedene Dotan­ den und zum anderen abhängig von der Ausheiltemperatur, die beim Ausheilen der Strahlen­ schäden angewendet wird. Meist unterscheiden sich die Löslichkeitsgrenzen auch für unter­ schiedliche Polytypen eines Halbleitermaterials. Bei Siliziumkarbid sind die Löslichkeits­ grenzen für SiC-Polytypen in etwa gleich. Für Aluminium liegt die Löslichkeit in SiC bei etwa 1 . 10²⁰ cm^-3 bei 1700°C und bei etwa 1 . 10²¹ cm^-3 bei 2300°C.

Ein bevorzugtes Halbleiterbauelement weist eine epitaktische Siliziumkarbidschicht des 6H- Polytyps auf, die auf einem Substrat aus 6H-SiC abgeschieden ist. Ein weiteres bevorzugtes Halbleiterbauelement weist eine epitaktische Siliziumkarbidschicht des 4H-Polytyps auf, die auf einem Substrat aus 4H-SiC abgeschieden ist. Ein weiteres bevorzugtes Halbleiterbau­ element weist eine heteroepitaktische Siliziumkarbidschicht des 3C-Polytyps auf. Als Sub­ strat ist einkristallines Silizium geeignet oder ein SiC-Einkristall des 4H- oder 6H-Polytyps. Eine günstige Schichtdicke liegt zwischen 0,1 µm und 50 µm. Bei einem weiteren bevor­ zugten Bauelement wird ein SiC-Substrat, insbesondere des 4H- oder 6H-Polytyps, unmit­ telbar ohne zusätzliche SiC-Schicht verwendet. Einkristallines Siliziumkarbid, welches un­ dotiert oder hochkompensiert, insbesondere semiisolierend ist, ist optisch weitgehend trans­ parent.

In das SiC-Material werden anschließend Dotanden mittels Ionenimplantation eingebracht, vorzugsweise Aluminium oder Bor für p-leitendes Material oder Stickstoff oder Phosphor für n-leitendes Material. Die Implantation wird in einem bevorzugten Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und 1200°C, insbesondere zwischen Raumtemperatur und 1000°C durchgeführt. Eine günstige Implantationstemperatur liegt bei etwa 300°C, eine weitere günstige Implantationstemperatur liegt bei etwa 500°C. Eine weitere günstige Im­ plantationstemperatur liegt bei etwa 600°C. Die implantierten Dosen liegen für ein bevor­ zugtes Dotiermaterial Aluminium im Bereich etwa zwischen 10¹⁸ und 10²¹ cm^-3. Eine maxi­ male implantierte Aluminiumkonzentration liegt bei etwa 1,5 . 10²¹ cm^-3. Je nach verwende­ ter Implantationsenergie und verwendetem Implantationsprofil kann dabei ein vergrabener implantierter Bereich unterhalb der Oberfläche der Halbleiterschicht ausgebildet werden.

Eine niedrige Aluminiumkonzentration von 5 . 10¹⁹ cm^-3 wird mit einem günstigen Implanta­ tionsprofil mit folgenden Implantationsparametern erzielt:

1,7 . 10¹⁵ cm^-2 bei 450 keV
8 . 10¹⁴ cm^-2 bei 240 keV
5 . 10¹⁴ cm^-2 bei 120 keV
2,6 . 10¹⁴ cm^-2 bei 50 keV.

Eine hohe Aluminiumkonzentration von 1,5 . 10²¹ cm^-3 wird mit einem günstigen Implantati­ onsprofil mit folgenden Implantationsparametern erzielt:

5 . 10¹⁶ cm^-2 bei 450 keV
2,4 . 10¹⁶ cm^-2 bei 240 keV
1,5 . 10¹⁶ cm^-2 bei 120 keV
8 . 10¹⁵ cm^-2 bei 50 keV.

Damit ergibt sich jeweils ein vergrabener implantierter Bereich in einer Tiefe von etwa 100- 600 nm unterhalb der SiC-Oberfläche.

Soll dieser hochdotierte Bereich des Bauelements später insbesondere zur ohmschen An­ kontaktierung von Elektroden oder für andere Strukturen im Halbleiterbauelement verwen­ det werden, ist es notwendig, den vergrabenen Bereich freizulegen. Dies erfolgt dadurch, daß das Material unmittelbar beim Ausheilschritt abgetragen wird. Es ist günstig, vor einer Ionenimplantation die Oberfläche der SiC-Schicht mit einer Maskierung zu versehen, so daß Dotanden nur in gewünschte Bereiche der Schicht implantiert werden, während keine Do­ tanden in die durch die Maskierung abgedeckten Bereiche implantiert werden. Die Maskie­ rung kann entweder über eine geeignete Abdeckung erfolgen oder durch eine mit üblichen, insbesondere photolithographischen Mitteln hergestellte, strukturierte Schicht aus Oxid oder Metall sein, die auf die Schichtoberfläche abgeschieden wurde und nach der Implantation oder nach der Ausheilung entfernt wird. In einer günstigen Weiterbildung des erfindungs­ gemäßen Bauelements ist die Maskierung als Bestandteil des Halbleiterbauelement vorgese­ hen, insbesondere als Isolierschicht, und verbleibt auf der SiC-Oberfläche. Die Ionenim­ plantation kann bei Raumtemperatur oder bei einer leicht erhöhten Temperatur insbesondere zwischen Raumtemperatur und 1000°C durchgeführt werden. Der Vorteil einer erhöhten Implantationstemperatur liegt darin, daß Strahlenschäden zumindest teilweise bereits bei der Implantation ausgeheilt werden können Insbesondere bei SiC wird die spätere Aktivierung der Dotanden günstig beeinflußt.

Nach der Implantation zeigt Siliziumkarbid im implantierten Bereich eine Verfärbung, die auf eine Schädigung des Kristallgitters zurückzuführen ist. Die Verfärbung ist unter anderem abhängig von der implantierten Dosis und der Implantationstemperatur. n-leitendes, nicht ausgeheiltes SiC ist bei n⁺⁺-Dotierung geschwärzt und undurchsichtig, bei n^--Dotierung hell­ grün und transparent. Wird die Dotierung des Materials gut kompensiert, so daß das SiC semiisolierend ist, so wird das Material wieder transparent. Bei p-dotiertem, nicht ausge­ heiltem SiC ist das Material zeigt SiC bei p⁺⁺-Dotierung eine bläulich-graue Färbung und ist trübe, bei nicht ausgeheilter p-Dotierung ist das Material graublau und transparent.

Gemäß der Erfindung wird der das implantierte Bauelement anschließend an die Implantati­ on mit einem Lichtpuls bestrahlt. Eine besonders günstige Bestrahlungsquelle stellt dabei eine Bitzlichtlampe mit im wesentlichen weißen Licht dar, insbesondere Edelgas- Hochdrucklampen oder Metalldampf-Hochdrucklampen, besonders bevorzugt wird Strah­ lung von einer oder mehrerer Xenon-Hochdrucklampen verwendet. Die Bestrahlung erfolgt vorzugsweise mit einem einzigen Puls von 10-100 ms Dauer. Eine günstige Leistung liegt oberhalb von etwa 10 J/cm². In einem Ausführungsbeispiel wird ein Blitz einer Xe- Hochdrucklampe von etwa 20 ms Dauer und einer integrierten Energie pro Puls von etwa 100 J/cm² verwendet. Die Energiedichte wurde dabei aus Schmelztestversuchen von Silizi­ um unter Berücksichtigung des Reflexionsfaktors für das einfallende Licht abgeschätzt.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Lichtquelle mittels geeigneter optischer Mittel so aufge­ streut werden kann, daß das Bauelement über seine gesamte Fläche gleichzeitig ausgeleuch­ tet werden kann. Bei SiC ist eine Energiedichte um etwa 100 J/cm² sehr günstig. Mit einem Lampenarray von mehreren Xe-Hochdrucklampen können Flächen bis zu 4" Durchmesser mit einem einzigen Lichtpuls von etwa 20 ms ausgeheilt werden. Größere Flächen können bestrahlt werden, indem mehr Lampen zusammengefaßt werden, so daß eine kritische Ener­ giedichte an jedem Punkt im Strahlungsfeld, welches auf eine zu bestrahlende Fläche trifft, über einer kritischen Grenze der Energiedichte liegt, welche bei SiC nach der bereits be­ schriebenen Bestimmungsmethode unterhalb von 100 J/cm² liegt. Die günstigste Energie­ dichte hängt dabei auch von der Temperatur ab, welche das Bauelement bei der Bestrahlung aufweist wie auch von der Dicke der zu bestrahlenden Schicht und/oder der Tiefe der Schicht im Halbleiter im Falle von vergrabenen dotierten Schichten. Die Bestrahlungspara­ meter werden zweckmäßigerweise an diese Bedingungen angepaßt.

Neben der vorteilhaften Zeitersparnis beim Ausheilen gemäß der Erfindung entfällt auch eine aufwendige Anordnung zum lateralen Verschieben eines Lichtstrahls, um eine Bauele­ mentfläche gleichmäßig mit einem Lichtstrahl abzurastern, wie dies z. B. mit einem Laser notwendig ist. Auch ist es nicht einfach, jeden Bereich der Oberfläche mit gleicher Lichtin­ tensität und Energie zu bestrahlen, wenn ein Licht- und/oder Laserstrahl zeilenweise über eine zu bestrahlende Fläche geführt wird, da insbesondere an Überlappungsgebieten von bestrahlten Zeilen auf der Oberfläche keine definierten Energieeinträge durch den Raster­ strahl erfolgen kann. Dies gilt insbesondere für bestrahlte Materialien, die bei höheren Tem­ peraturen einen Materialverlust durch Sublimation oder Abdampfen von Konstituenten er­ leiden. Weiterhin werden unerwünschte Effekte vermieden, die an Rändern des jeweils be­ leuchteten, lokal begrenzten Gebiets in Zonen mit abnehmender Lichtintensität entstehen können und eine Ausheilung des Halbleitergitters und eine Aktivierung der Dotanden er­ schweren.

Bevorzugt wird das Bauelement zur Bestrahlung in eine Schutzgasatmosphäre eingebracht, um eine Oxidation des Halbleitermaterials zu vermeiden. Je nach Halbleitermaterial besteht eine geeignete Schutzgasatmosphäre insbesondere aus Argon, Stickstoff, Wasserstoff oder Formiergas. Zweckmäßigerweise wird die Atmosphäre so gewählt, daß eine unerwünschte Kontamination des Halbeiters aus dem Schutzgas vermieden wird. Die Bestrahlung kann bei Raumtemperatur durchgeführt werden. Das Bauelement wird nicht gezielt weiter erhitzt. Eine besonders günstige Ausführung ist, das Bauelement auf eine Kühlfläche zu montieren, um die nichtimplantierten Bereiche des Bauelements vor Wärmeeinwirkung beim lokalen Ausheilen zu schützen.

Eine weitere günstige Ausführung ist, das Bauelement beim Ausheilschritt auf eine relativ geringe Temperatur zwischen Raumtemperatur und 600°C zu erwärmen. Die maximale Temperatur liegt jedenfalls wesentlich unterhalb der sonst zur Ausheilung üblichen Tempe­ ratur von bis zu 2000°. Dies ist ganz besonders dann vorteilhaft, wenn das Bauelement un­ mittelbar anschließend an die Implantation der Dotanden mit dem Licht bestrahlt wird und die Implantation bei einer erhöhten Temperatur, insbesondere zwischen 400°C und 700°C, durchgeführt wird. Dazu ist es ganz besonders vorteilhaft, wenn das SiC vor der Implantati­ on mit einer Maskierung versehen und demnach strukturiert implantiert wird. Der besondere Vorteil ist, daß sowohl für die Implantation, welche bei moderat erhöhten Temperaturen durchgeführt wird, als auch für die Ausheilung des implantierten Bauelements kein separater Ofen notwendig ist. Gegebenenfalls kann die Bestrahlung direkt in der Implantationskam­ mer durchgeführt werden, welche vorzugsweise vor der Ausheilung mit einer geeigneten Atmosphäre auf einen vorgegebenen Druck geflutet wird. Eine eigene Bestrahlungskammer ist dann nicht notwendig. Damit sind erhebliche Einsparungen an Prozeßzeit und Anlagen­ kosten möglich.

Je nach Lichtquelle und Intensität kann eine Bestrahlungsdauer zwischen einigen Sekunden und Picosekunden eingestellt werden. Dabei können mehrere Pulse hintereinander oder län­ gere Pulse zur Bestrahlung eingesetzt werden. Die Parameter sind für verschiedene Halblei­ termaterialien und Dotanden sowie für die jeweilige Bestrahlungsquelle anzupassen. Vor­ zugsweise ist die Bestrahlung möglichst kurz, da dann die thermische Belastung des Bau­ elements insgesamt vorteilhaft verringert ist.

Der elektromagnetische Strahlungspuls kann die SiC-Oberfläche des Bauelements ganzflä­ chig bestrahlen. Besonders vorteilhaft ist, eine Lichtquelle mit einem Spektrum zu wählen, das eine erhöhte Intensität in dem Wellenlängenbereich aufweist, in dem die optische Ab­ sorption des Halbleitermaterials hoch ist, insbesondere nach der Implantation. Bei SiC zeigt die Verfärbung des Materials nach der Implantation eine erhöhte optische Absorption wegen der Strahlenschäden an. Falls keine Unterschiede in der optischen Absorption eines gestörten und ungestörten Halbleiters vorliegen, ist es vorteilhaft, die gewünschten Bereiche mit einer geeigneten Maskierung zu versehen, so daß nur die auszuheilenden Bereiche des Halbleiters bestrahlt werden.

Der implantierte SiC-Bereich ist nach der Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung wieder klar und transparent. Aus Aktivierungs- und Beweglichkeitsmessungen der La­ dungsträger wird geschlossen, daß die kurzzeitige Bestrahlung im implantierten Bereich der SiC-Schicht kurzzeitig und lokal wirkende effektive Temperatur von bis 2000°C verursacht, obwohl das Bauelement selbst nicht auf diese Temperatur erhitzt wurde oder allenfalls auf einer erheblich niedrigeren Temperatur unter 1000°C, bevorzugt nahe der Implantationstem­ peratur, gehalten wurde.

In Fig. 1 ist einen Vergleich elektrischer Materialparameter von gemäß dem Stand der Tech­ nik und gemäß der Erfindung behandeltem Siliziumkarbid mit einer Aluminiumdotierung für zwei Konzentrationen von 5 . 10¹⁹ cm^-3 und 1,5 . 10²¹ cm^-3 dargestellt. Als Materialparame­ ter sind jeweils Löcherkonzentration, spezifischer Widerstand und Löcherbeweglichkeit als Funktion der Temperatur dargestellt. Die Ausheilung des Vergleichs-Bauelements gemäß dem Stand der Technik erfolgt in einer zehnminütigen Ofentemperung in Argonatmosphäre bei einer Ausheiltemperatur von 1650°C.

Die Parameter für beide Ausheilarten unterscheiden sich bei einer geringen Aluminiumdotie­ rung von 5 . 10¹⁹ cm^-3 praktisch nicht voneinander. Die Ladungsträgerkonzentration (Löcher) ist für beide Verfahren unterhalb der Löslichkeitsgrenze von 1 . 10²⁰ cm^-3 bei 1700°C und steigt mit der Temperatur in einer dem Fachmann bekannten Weise an. Die erfindungsge­ mäße Behandlung erlaubt jedoch eine beträchtliche Einsparung von Prozeßzeit und Aufwand gegenüber einer Zeit- und energieaufwendigen Ofenbehandlung. Außerdem ist die thermi­ sche Belastung des Bauelements insgesamt schonender als bei einer Ofenbehandlung.

Dagegen sind Löcherkonzentration und spezifischer Widerstand bei einer sehr hohen Dotie­ rung von 1,5 . 10²¹ cm^-3 mit dem erfindungsgemäßen Verfahren deutlich überlegen. Die ge­ messene Löcherkonzentration des erfindungsgemäß behandelten Bauelements ist eine Grö­ ßenordnung höher; der spezifische Widerstand ist um einen Faktor fünf geringer als bei der Vergleichsprobe mit Ofenbehandlung. Im Gegensatz zu der gemäß dem Stand der Technik behandelten Vergleichsprobe zeigt sich sogar ein metallisches Verhalten bei der erfindungs­ gemäß behandelten Probe. Die Löcherkonzentration entspricht darüber hinaus im wesentli­ chen der maximal möglichen Konzentration an der Löslichkeitsgrenze. Eine solche hohe Löcherkonzentration ist mit üblichen Ofenbehandlungen im thermodynamischen Gleichge­ wicht nicht erzielbar.

In Fig. 2 sind Ergebnisse für eine weitere Dotierungsart in SiC dargestellt. Als Dotand wur­ de Bor in vergleichbarer Konzentration und Fluenz wie in Fig. 1 für Aluminium verwendet. Wie die Kennlinien zeigen, gibt es keine signifikanten Unterschiede zwischen erfindungs­ gemäß ausgeheiltem SiC-Material und mit üblicher Ofenbehandlung ausgeheiltem SiC. Die Ausheilung gemäß der Erfindung ist hinsichtlich der Ausheilung und Aktivierung der Do­ tanden dem bekannten Verfahren zumindest gleichwertig.

Weitergehende Untersuchungen von Tiefenprofilen von ausgeheilten SiC-Proben mit Se­ kundärionen-Massenspektrometrie zeigen, daß insbesondere die Aluminiumkonzentration sowohl nach der Blitz- als auch nach der Ofenbehandlung keine signifikanten Verlagerungen zeigt.

Bevorzugt wird die Ausheilung von implantierten Dotanden in SiC im Vakuum durchge­ führt. SiC erleidet bei Temperaturen oberhalb von etwa 1200°C einen mit der Temperatur stark ansteigenden Silizium- bzw. SiC-Verlust durch Sublimation. Zur Freilegung des ver­ grabenen dotierten Bereichs wird das Bauelement während des Ausheilschritts vorzugsweise in eine Vakuumumgebung eingebracht, deren Gesamtdruck vorzugsweise geringer als 10^-3 Pa ist. Der SiC-Abtrag durch Sublimation ist temperaturabhängig und läßt sich durch Par­ tialdruck und Temperatur steuern. Bei der Bestrahlung kann auch durch eine Variation der Wellenlänge und der Pulsdauer der elektromagnetischen Strahlung die Abtragsrate beein­ flußt und ein definierter Abtrag von der Oberfläche ermöglicht werden. Damit gelingt ein gezieltes Freilegen eines vergrabenen dotierten Bereichs. Der besondere Vorteil ist, daß die Ausheilung und das Freilegen des dotierten vergrabenen Bereichs in einem einzigen Prozeß­ schritt möglich ist. Siliziumkarbid, welches mit einem Puls von 20 ms Dauer einer Xe- Hochdrucklampenstrahlung in Argonatmosphäre bestrahlt wurde, zeigt typischerweise einen Oberflächenabtrag von etwa 100 nm, wobei die Substrattemperatur des Siliziumkarbids bei der Bestrahlung lediglich 600°C beträgt.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung eines mikroelektronischen Halbleiter-Bauelementes, insbe­ sondere aus Siliziumkarbid, bei dem im Halbleiter vergrabene dotierte Bereiche durch Ionenimplantation hergestellt und Strahlenschäden im Halbleiter anschließend durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung ausgeheilt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter im wesentlichen ganzflächig durch Einwirken von optischer Strah­ lung bestrahlt wird, wobei jeder Ort der mit Strahlung beaufschlagten Oberfläche des Halbleiters zur gleichen Zeit bestrahlt wird, und gleichzeitig durch die optische Strahlung zumindest ein den vergrabenen dotierten Bereich überdeckendes Halb­ leitermaterial abgetragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter mit Strahlung von Edelgas- und/oder Metalldampf Hochdrucklampen bestrahlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter mit einem optischen Puls mit einer Dauer in der Größenordnung zwi­ schen Millisekunden und Sekunden bestrahlt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für das Bauelement ein Halbleiter-Mischkristall verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiter Siliziumkarbid verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für das Bauelement Silizium verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement in eine Bestrahlungskammer eingebracht wird, dort auf eine vorgegebenen Heiztemperatur gebracht und gehalten wird, daß dann Dotierstoffe mit Ionenimplantation in das Halbleiterbauelement eingebracht werden, daß das Halb­ leiterbauelement anschließend bei einer vorgegebenen Heiztemperatur mit optischer Strahlung beaufschlagt wird, wobei die dotierten Bereiche ausgeheilt und vergrabene dotierte Bereiche durch Einwirken optischer Strahlung freigelegt werden, wobei eine obere Heiztemperatur von 1200°C nicht überschritten wird, und daß das Bauelement an­ schließend aus der Bestrahlungskammer entfernt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement nach der Ionenimplantation in eine Bestrahlungskammer eingebracht wird, dort auf eine vorgegebenen Heiztemperatur gebracht und gehalten wird, daß dotierte Bereiche des Halbleiterbauelements ausgeheilt und vergrabene do­ tierte Bereiche des Halbleiterbauelements freigelegt werden, indem das Halbleiterbau­ element mit optischer Strahlung beaufschlagt wird, wobei eine obere Heiztemperatur von 1200°C nicht überschritten wird, und daß das Halbleiterbauelement anschließend aus der Bestrahlungskammer entfernt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine obere Heiztemperatur von 800°C nicht überschritten wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine obere Heiztemperatur von 650°C nicht überschritten wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement vor der Implantation und/oder vor der optischen Bestrah­ lung mit einer entfernbaren Maskierung versehen wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement vor der Implantation und/oder vor der optischen Bestrah­ lung mit einer festen Maskierung versehen wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter bei einem Druck unterhalb von Atmosphärendruck bestrahlt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das die optische Bestrahlung in einer Schutzgasatmosphäre durchgeführt wird.