WO2018115129A1 - Verfahren zum bilden eines halbleitersubstrats, verfahren zum bilden eines halbleiterbauelements, halbleitersubstrat und halbleiterbauelement - Google Patents

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Definitions

  • a method of forming a semiconductor substrate a method of forming a semiconductor device, a semiconductor substrate, and a semiconductor device
  • Examples relate to semiconductor fabrication techniques, and more particularly, to a method of forming a semiconductor substrate, a method of forming a semiconductor device, a semiconductor substrate, and a semiconductor device.
  • a semiconductor device eg, a high frequency semiconductor device
  • a semiconductor device often includes a high resistance semiconductor substrate in which an electrically active region on a front side of the semiconductor substrate is electrically decoupled from a bulk region of the semiconductor substrate. It is desirable to provide lower cost semiconductor substrates and thus lower cost semiconductor devices.
  • Some examples relate to a method of forming a semiconductor substrate.
  • the method comprises heating an output semiconductor substrate to reduce a concentration of oxygen in the starting semiconductor substrate at least at a depth of 5 ⁇ from a surface of the starting semiconductor substrate to less than 80% of a maximum concentration of oxygen in the starting semiconductor substrate.
  • the maximum concentration of oxygen in the starting semiconductor substrate is less as 3 * 10 17 atoms per cm 3 .
  • the starting semiconductor substrate before heating has an average resistivity of at least Ikqcm.
  • the method further comprises forming an epitaxial layer on the surface of the starting semiconductor substrate.
  • the formed epitaxial layer has an average resistivity of at least IkQcm.
  • Some examples relate to a method of forming a semiconductor device.
  • the method includes forming a semiconductor substrate according to the aforementioned method of forming a semiconductor substrate.
  • the method comprises forming an electrical element structure of the semiconductor component at the epitaxial layer of the semiconductor substrate.
  • the semiconductor substrate includes an epitaxial layer disposed on a bulk semiconductor substrate.
  • the epitaxial layer has an average resistivity of at least IkQcm.
  • a concentration of oxygen in the epitaxial layer is less than 15% of a maximum concentration of oxygen in the bulk semiconductor substrate.
  • a concentration of oxygen in the bulk semiconductor substrate at least at a depth of 5 ⁇ from a transition of the epitaxial layer to the bulk semiconductor substrate is less than 80% of the maximum concentration of oxygen in the bulk semiconductor substrate.
  • the maximum concentration of oxygen in the bulk semiconductor substrate is also less than 3 * 10 17 atoms per cm 3 .
  • the bulk semiconductor substrate has an average resistivity of at least IkQcm.
  • Figs. 2a-2c show a schematic process sequence for forming another
  • Fig. 3 is a schematic representation of a profile of an oxygen concentration in an output semiconductor substrate after heating the réelle.99 leitersubstrats;
  • Fig. 5 is a schematic cross section of part of another
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a profile of an oxygen concentration and a course of a doping concentration in a further semiconductor substrate.
  • Fig. 7 is a schematic cross section of a part of another
  • an element referred to as being “connected” or “coupled” to another element may be directly connected or coupled to the other element, or intervening elements may be present. If two elements A and B are combined by a "or”, they are to be understood as meaning all possible combinations, for example “only A”, “only B” and “A and B”. An alternative formulation for the same combination is "at least one of A and B.” The same applies to combinations of more than 2 elements.
  • FIG. 1 shows a flow chart of a method 100 for forming a semiconductor substrate.
  • the method 100 includes heating 110 an output semiconductor substrate to reduce a concentration of oxygen in the starting semiconductor substrate at least at a depth of 5 ⁇ (or ⁇ , 15 ⁇ , 20 ⁇ , or 25 ⁇ ) from a surface of the starting semiconductor substrate to less than 80% (or less than 70%>, less than 50%>, less than 25% or less than 10%) of a maximum concentration of oxygen in the starting semiconductor substrate.
  • the maximum concentration of oxygen in the starting semiconductor substrate is less than 3 * 10 17 (or less than 2 * 10 17 or less than 1 * 10 17 ) atoms per cm 3 .
  • the starting semiconductor substrate has an average specific (electrical) resistance of at least 1 k ⁇ cm (or at least 2 k ⁇ cm, at least 3 k ⁇ cm or at least 4 k ⁇ cm).
  • the method 100 further comprises forming 120 an epitaxial layer on the surface of the starting semiconductor substrate.
  • the epitaxial layer formed has an average specific (electrical) resistance of at least 1 k ⁇ cm (or at least 2 k ⁇ cm, at least 3 k ⁇ cm, at least 5 k ⁇ cm, at least 7 k ⁇ cm or at least 8 k ⁇ cm).
  • an electrical decoupling of an electrically active region formed on a surface of the epitaxial layer from a bulk region of the starting semiconductor substrate (for example at a depth of more than 50 ⁇ m from the surface of the starting semiconductor substrate) can be achieved.
  • oxygen can be diffused out of the surface of the starting semiconductor substrate in a region of the starting semiconductor substrate close to the surface (for example, at a depth of less than 30 ⁇ m).
  • the concentration of oxygen in the near-surface region can be reduced.
  • a specific resistance of the near-surface region can be increased.
  • the electrical decoupling of the electrically active region formed on the surface of the epitaxial layer from the bulk region of the starting semiconductor substrate and hence of the semiconductor substrate formed can be improved.
  • a thickness of the epitaxial layer formed on the surface of the starting semiconductor substrate can be reduced while the electrical-active area of the bulk area remains highly electrically decoupled.
  • a high-resistance semiconductor substrate can be formed inexpensively.
  • a concentration of oxygen in the starting semiconductor substrate in a near-surface region of the starting semiconductor substrate may be less than 80% (or less than 70%>, less than 50%, less than 25% or less than 10%) of the maximum concentration of oxygen in the starting semiconductor substrate can be reduced.
  • the near-surface region may be a region of the starting semiconductor substrate having a maximum vertical distance to the surface of the starting semiconductor substrate of less than 30 ⁇ (or less than 25 ⁇ , less than ⁇ or less than 5 ⁇ ).
  • the oxygen can be incorporated in the form of interstitial oxygen (Oi) in the starting semiconductor substrate.
  • the oxygen can be incorporated in interstitially dissolved form in a crystal lattice of the starting semiconductor substrate and occupy lattice vacancies of the crystal lattice of the starting semiconductor substrate.
  • the concentration of oxygen in the starting semiconductor substrate at least at the depth of 5 ⁇ from the surface of the starting semiconductor substrate, a mean concentration of oxygen in a region of the starting semiconductor substrate at a depth of 4 ⁇ (or 4.5 ⁇ ) to 6 ⁇ (or 5,4 ⁇ ) from the surface of the starting semiconductor substrate.
  • the depth may be a vertical distance from the surface of the starting semiconductor substrate.
  • the average concentration of oxygen in the region of the starting semiconductor substrate may be, for example, a measured number of oxygen atoms per unit volume of the region of the starting semiconductor substrate averaged over the entire region of the starting semiconductor substrate.
  • concentration of oxygen in the starting semiconductor substrate in a bulk region of the starting semiconductor substrate may be maximum.
  • the bulk region of the starting semiconductor substrate may, for example, be a region of the starting semiconductor substrate at a depth of at least 50 ⁇ (or at least 75 ⁇ , at least ⁇ or at least 200 ⁇ ) from the surface of the starting semiconductor substrate.
  • the maximum concentration of oxygen in the starting semiconductor substrate may be, for example, a measured maximum number of oxygen atoms per unit volume of the bulk region of the starting semiconductor substrate in at least a portion of the bulk region of the starting semiconductor substrate.
  • the formed semiconductor substrate may be a semiconductor substrate for high frequency semiconductor devices.
  • the surface of the starting semiconductor substrate may be, for example, a front side of the starting semiconductor substrate.
  • the average resistivity of the starting semiconductor substrate may be a measured resistivity of the starting semiconductor substrate averaged over the entire starting semiconductor substrate.
  • the average resistivity of the epitaxial layer may be, for example, a measured resistivity of the epitaxial layer averaged over the entire epitaxial layer.
  • the starting semiconductor substrate may be a p-doped starting semiconductor substrate.
  • a mean doping concentration of the starting semiconductor substrate may be less than 1 * 10 14 (or less than 5 * 10 13 , less than 1 * 10 13 , less than 5 * 10 12 , or less than 1 * 10 12 ) doping atoms per cm 3 .
  • the average doping concentration may be a measured number of doping atoms per unit volume averaged over the entire starting semiconductor substrate.
  • the p-doped starting semiconductor substrate may be, for example, a boron-doped starting semiconductor substrate.
  • the p-doped starting semiconductor substrate may be a boron-doped silicon substrate.
  • the starting semiconductor substrate may be an n-doped (eg, a phosphorus-doped) starting semiconductor substrate (eg, a silicon substrate).
  • the starting semiconductor substrate may be a semiconductor substrate produced by means of a Czochralski method or a magnetic field-induced Czochralski (Magnetic Czochralski (MCZ) method).
  • the semiconductor substrate can be formed inexpensively.
  • the starting semiconductor substrate may be a semiconductor substrate fabricated in a zone melting (English Float Zone (FZ)) process.
  • the average resistivity of the starting semiconductor substrate before heating 110 may be more than 3kQcm (or more than 4kQcm or more than 5kQcm).
  • the semiconductor substrate formed can be particularly suitable for high-frequency components.
  • the starting semiconductor substrate may be at a temperature of at least 1050 ° C (or at least 1100 ° C, at least 1200 ° C) for a period of at least five (or at least eight, at least twelve, at least fifteen, at least twenty, or at least fifty) hours C, or at least 1300 ° C) are heated.
  • a strong out-diffusion of oxygen from the near-surface region of the starting semiconductor substrate can be effected.
  • the specific resistance of the near-surface region of the starting semiconductor substrate can be significantly increased.
  • the heating 110 of the starting semiconductor substrate may include an annealing step, a temperature step, and / or a furnace step.
  • the heating 110 of the starting semiconductor substrate may be performed in an inert atmosphere.
  • the inert atmosphere may be a noble gas atmosphere (for example, an argon atmosphere or a xenon atmosphere).
  • the heating 110 of the starting semiconductor substrate may be performed oxidatively (for example, in an oxygen atmosphere).
  • a concentration of doping atoms or boron atoms in the starting semiconductor substrate can also be at least 0.5 ⁇ m (or of ⁇ m, of 1.5 ⁇ m, of 3 ⁇ m or of 5 ⁇ m). from the surface of the starting semiconductor substrate to less than 80% (or less than 70%, less than 50%>, less than 25% or less than 10%) of a maximum concentration of the doping atoms or boron atoms in the starting semiconductor substrate.
  • the heating 110 of the starting semiconductor substrate can cause the doping atoms or boron atoms to diffuse out of the near-surface region of the starting semiconductor substrate and thus a reduction in the concentration of the doping atoms or boron atoms in the near-surface region of the starting semiconductor substrate. Thereby, the resistivity of the near-surface region of the starting semiconductor substrate can be increased.
  • a native oxide layer which may be present on the surface of the starting semiconductor substrate, may be removed, for example, before heating 110 of the starting semiconductor substrate in order to allow outdiffusion of the doping atoms or boron atoms from the near-surface region of the starting semiconductor substrate.
  • the native oxide layer which may be present on the surface of the starting semiconductor substrate may remain on the surface of the starting semiconductor substrate if a thickness of the optional native oxide layer is less than 10 nm (or less than 5 nm).
  • a diffusion constant of boron in the starting semiconductor substrate may be smaller by a factor of about 100 than a diffusion constant of interstitial oxygen in the starting semiconductor substrate.
  • the concentration of the doping atoms or boron atoms in the output semiconductor in the bulk region of the starting semiconductor substrate may be maximum.
  • the maximum concentration of the doping atoms or boron atoms may be a measured maximum number of doping atoms or boron atoms per unit volume of the bulk region of the starting semiconductor substrate in at least a portion of the bulk region of the starting semiconductor substrate.
  • method 100 may further include forming an oxide layer on the surface of the starting semiconductor substrate prior to heating 110 the starting semiconductor substrate.
  • the formed oxide layer can prevent leakage of doping atoms or boron atoms from the starting semiconductor substrate during the heating 110 of the starting semiconductor substrate.
  • depletion of oxygen from the near-surface region of the starting semiconductor substrate can be effected by diffusion of oxygen atoms from the near-surface region into the oxide layer.
  • the oxide layer may be a silicon dioxide (SiO 2) layer.
  • the formation of the oxide layer can for example, prior to heating 110 of the starting semiconductor substrate (eg, by dry oxidation, wet oxidation, or chemical vapor deposition (CVD)), or alternatively, during heating 110 of the starting semiconductor substrate (eg, by heating 110 the starting semiconductor substrate in an oxygen atmosphere ) be performed.
  • the thickness of the oxide layer may be more than 50 nm (or more than 75 nm or more than 100 nm) and less than 300 nm (or less than 200 nm or less than 150 nm).
  • a two-stage process can be carried out in which a first oxidation at a lower temperature (for example, below 1100 ° C or below 1000 ° C) and then a high-temperature step at significantly elevated temperature is performed.
  • a temperature of the starting semiconductor substrate in forming the oxide layer may be less than 1150 ° C (or less than 1100 ° C, less than 1000 ° C or less than 900 ° C).
  • Oxygen solubility in the starting semiconductor substrate may be low due to the low temperature of the starting semiconductor substrate in forming the oxide layer. Thereby, additional incorporation of oxygen atoms introduced from outside into the starting semiconductor substrate during formation of the oxide layer can be avoided.
  • method 100 may further include removing the formed oxide layer prior to forming 120 the epitaxial layer.
  • the oxide layer formed can be removed by wet-chemical etching, by dry etching or by reactive ion etching.
  • the formation 120 of the epitaxial layer may be by chemical vapor phase epitaxy.
  • the starting semiconductor substrate can be heated in an oven to a temperature between 600 ° C and 1250 ° C.
  • forming the epitaxial layer 120 may include forming an epitaxially grown silicon layer.
  • a gaseous silicon compound for example silane, dichlorosilane or trichlorosilane
  • a gaseous silicon compound for example silane, dichlorosilane or trichlorosilane
  • a gaseous boron compound for example, diborane
  • a p-type silicon layer can be formed on the surface of the starting semiconductor substrate.
  • the epitaxial layer 120 at a temperature of less than 1150 ° C (or less than 1100 ° C, less than 1000 ° C or less than 900 ° C) and within a period of less than two hours (or less than one hour) Hour or less than half an hour). As a result, further outdiffusion of oxygen from the starting semiconductor substrate during the formation 120 of the epitaxial layer can be avoided.
  • the epitaxial layer formed may have a thickness of less than 20 ⁇ (or less than 15 ⁇ ).
  • the epitaxial layer formed for example, a thickness of more than ⁇ (or more than 5 ⁇ or more than ⁇ ) have.
  • an average concentration of oxygen in the epitaxial layer may be less than 15% (or less than 10% or less than 5%) of the maximum concentration of oxygen in the starting semiconductor substrate.
  • the average concentration of oxygen in the epitaxial layer may be a measured number of oxygen atoms per unit volume averaged over the entire epitaxial layer.
  • a concentration of doping atoms or boron atoms in the epitaxial layer may be less than 30%> (or less than 20%> or less than 10%>) of the maximum concentration of doping atoms or boron atoms in the starting semiconductor substrate.
  • the average resistivity of the formed epitaxial layer may be less than 10k ⁇ cm (or less than 9k ⁇ cm).
  • the starting semiconductor substrate may be a silicon (Si) -based semiconductor substrate.
  • the starting semiconductor substrate may be, for example, a semiconductor wafer or a semiconductor wafer.
  • the starting semiconductor substrate may have a lateral diameter of 12 inches (or 8 inches or 18 inches) or 300mm (or 200mm or 450mm).
  • a vertical direction, a vertical dimension or a depth perpendicular to the surface of the starting semiconductor substrate and a lateral direction or a lateral dimension parallel to the surface of the starting semiconductor substrate may be measured.
  • a front side of the formed semiconductor substrate may be a surface of the formed semiconductor substrate (for example, a surface of the epitaxial layer) on which more complex structures are to be fabricated than on a backside of the formed semiconductor substrate, since process parameters (eg, a temperature) and backside treatment are limited can, if already structures were formed on the front.
  • silicon wafer substrates can be produced, which are optimized for the production of high-frequency components in 12 inches.
  • An application of such high-frequency components or products can be in the range of the transmitting and receiving part of mobile phones, in which the mobile standard 4G and in particular in the mobile standard 5G high demands on the linearity can be made.
  • parasitic capacitances can be kept small and linear. A consequence of this can be given by the fact that the carrier concentrations in the semiconductor substrate are also kept very small. For example, by using 300mm wafers, chip costs can be reduced in the end-user market.
  • the method 100 can provide cost-optimized 12 inch semiconductor substrates or wafers for use as substrates for radio frequency applications where high impedance (eg, greater than 3k ⁇ cm target) p-type base material is used.
  • high impedance eg, greater than 3k ⁇ cm target
  • p-type base material e.g, by using MCZ, low oxygen content starting material (eg, having a concentration of interstitial oxygen (Oi) of less than 2.2 * 10 17 per cm 3 ) may be combined with an Oi outdiffusion step (eg, having a diffusion depth greater than 15 ⁇ ), with an optional Borausdiffusion from the substrate and with the deposition of a high-resistance p-type epitaxial layer 230 (for example, with a thickness of less than 15 ⁇ ) via processing steps that can be available as standard in 12 inches, a low-cost high-frequency semiconductor substrate or suitable Wafer substrate can be generated.
  • Oi interstitial oxygen
  • FIGS. 2 a to 2 c show a schematic process sequence for forming a further semiconductor substrate 200. Forming the semiconductor substrate 200 may be carried out similarly to the method 100 for forming a semiconductor substrate which is described in conjunction with FIG. 1.
  • FIG. 2 a shows an output semiconductor substrate 210 which has two surfaces 211.
  • the starting semiconductor substrate may be a magnetic field-induced Czochralski silicon substrate.
  • the output semiconductor substrate 210 may be used for high frequency semiconductor devices (eg, radio frequency (RF) devices) using high-resistance p-type wafer substrates in 12 inches or 300 mm.
  • the starting semiconductor substrate 210 eg, an output disk
  • MZ Magnetic Magnetic Czochralski
  • a material may be used which has a concentration of interstitial oxygen (Oi) of less than 2.2 * 10 17 atoms per cm 3 , a specific resistance in the range 1.5kQcm to 3kQcm and p-type conductivity. Such a material can be provided inexpensively.
  • FIG. 2b shows the starting semiconductor substrate 210 after heating 110 of the starting semiconductor substrate 210.
  • Heating 110 of the starting semiconductor substrate 210 has on the surfaces 211 near-surface regions 220 in which a concentration of oxygen less than 80% of a maximum concentration of oxygen in one Bulk area 212 of the output semiconductor substrate 210 is.
  • the near-surface regions 220 may each have a thickness of 25 ⁇ m.
  • Fig. 2b shows an example of an output semiconductor substrate 210 after a first (process) step of outdiffusion of oxygen.
  • the starting semiconductor substrate 210 eg, a wafer
  • the starting semiconductor substrate 210 may be heated in a first step or in the heating step 110 in a furnace step in an inert atmosphere at 1100 ° C. for 12 hours.
  • an oxide eg, silicon dioxide
  • the surfaces 211 eg, a wafer surface
  • the heating step 110 or a temperature step may be performed oxidatively, especially if the oxidation temperature is below 1150 ° C., in this case, the oxygen solubility (for example, in the starting semiconductor substrate 210) may still be relatively low.
  • the near-surface regions 220 (for example, one or more zones) can form depth with reduced interstitial oxygen (Oi) of about 25 ⁇ m.
  • Fig. 2c shows the semiconductor substrate 200 after forming 120 an epitaxial layer 230 on a surface of the near-surface region 220-1.
  • the epitaxial layer 230 may have a thickness of less than or equal to 15 ⁇ (or 25 ⁇ or 35 ⁇ or 45 ⁇ ).
  • the epitaxial layer 230 may have an average resistivity of more than 3k ⁇ cm.
  • the epitaxial layer 230 may also be p-doped (eg, boron doped).
  • a surface 231 of the epitaxial layer 230 may form a front side of the semiconductor substrate 200.
  • the semiconductor substrate 200 includes the bulk region 212 and the near-surface region 220-2. Further, a surface 221 of the near-surface region 220 - 2 may form a back surface of the semiconductor substrate 200.
  • Fig. 2c shows an example of a semiconductor substrate 200 after a second (process) step of depositing an epitaxial layer 230.
  • the high-resistance epitaxial layer 230 eg, an epi layer
  • the high-resistance epitaxial layer 230 having a thickness of less than or equal to 15 ⁇ (or 25 ⁇ or 35 ⁇ or 45 ⁇ ), a resistivity of more than 3kOhmcm and p-type conductivity on the starting semiconductor substrate 210 (for example, a substrate) are applied.
  • This step may cause further expansion of the near-surface regions 220 (eg, an Oi-reduced layer in the substrate) and a slight in-diffusion of Oi into the epitaxial layer 230, again with the temperature of formation 120 of the epitaxial layer 230 (eg, an epitaxial divorce) may be selected such that the oxygen solubility (eg, in the starting semiconductor substrate 210) is correspondingly low.
  • the temperature can be selected less than or equal to 1100 ° C.
  • standard MCZ material may be used that also has voids or defects (eg, crystal originated particle (COP) defects) on the surface 211 as they are overgrown with the epitaxial layer 230.
  • voids or defects eg, crystal originated particle (COP) defects
  • COP crystal originated particle
  • thermal processing in the range of 350 ° C to 450 ° C may occur .
  • the interstitial oxygen (Oi) still present in the semiconductor substrate 200 for example, a silicon (Si) wafer
  • the concentration of these donors may be small compared to the p-type fundamental doping in the starting semiconductor substrate 210 (eg, a substrate) and the epitaxial layer 230.
  • these donors may act as counter-doping and increase the resistance for the bulk region 212 and / or the near-surface regions 220 (or for a substrate) and the epitaxial layer 230, thereby improving the RF characteristics (eg, of the semiconductor substrate 200).
  • FIGS. 2 a to 2 c may include one or more optional additional features corresponding to one or more aspects associated with the proposed concept or one or more of the foregoing (eg, FIG. 1) or subsequently (eg, FIG. 3) 7) are described.
  • 3 shows a schematic representation of a profile 300 of an oxygen concentration in an output semiconductor substrate 210 after heating 110 of the output semiconductor substrate 210.
  • the implementation of the output semiconductor substrate 210 may be similar to the implementation of the output semiconductor substrate described in connection with FIGS. 2a to 2c.
  • the trace 300 shows a concentration of interstitial oxygen at a depth in the starting semiconductor substrate 210 relative to the maximum concentration of interstitial oxygen in the starting semiconductor substrate 210 above the depth in the starting semiconductor substrate 210 in units of ⁇ .
  • a depth of ⁇ corresponds to a surface 21 1 of the starting semiconductor substrate 210.
  • the relative concentration of oxygen in the starting semiconductor substrate 210 is approximately 0 at the surface 21 1 of the starting semiconductor substrate 210 and increases (strictly) monotonically with increasing depth.
  • the relative concentration of oxygen in the starting semiconductor substrate 210 at a depth of 45 ⁇ is more than 0.9.
  • the heating 110 of the exit semiconductor substrate 210 may include outdiffusion of oxygen by heating the starting semiconductor substrate 210 to 1100 ° C. for a period of 12 hours.
  • Fig. 3 shows an example of a course of the Oi concentration in the depth (0 corresponds to the wafer front) after an inert annealing of 12h at 1100 ° C.
  • Table 1 shows an example of a change in the p-type resistance (for example in the near-surface region 220) for three starting resistances (1000/2000/3000 ⁇ cm) after a BEOL temper of 6 hours at 400 ° C for four different Oi Concentrations (1.0 * 10 17 to 2.2 * 10 17 atoms per cm 3 ).
  • the annealing can be a anneal.
  • the Oi concentration to a depth of about 25 ⁇ to 68% of the concentration in the bulk region 212 (for example, in a bulk silicon) be lowered.
  • This can be a maximum Oi concentration of 1.5 * 10 17 atoms per cm 3 in 25 ⁇ depth for a maximum assumed concentration of 2.2 * 10 17 atoms per cm 3 in the bulk region 212 entspechen.
  • the final resistivity values shown in Table 1 may result.
  • a starting resistance of 3000 ⁇ cm within the 25 ⁇ thick near-surface region 220 (eg, a surface layer), a resistance in the range of 3000 ⁇ to 81 ⁇ cm may result.
  • FIG. 3 may include one or more optional additional features corresponding to one or more aspects associated with the proposed concept or one or more of the foregoing (eg, FIGS. 1-2c) or subsequently (eg, FIGS. 4-7) are described.
  • 4 shows a flow chart of a method 400 for forming a semiconductor device.
  • the method 400 includes forming 410 a semiconductor substrate 200 according to the method 100 described in connection with FIG. 1 for forming a semiconductor substrate 200.
  • the method 400 includes forming 420 an electrical element structure of the semiconductor device at the epitaxial layer 230 of the semiconductor substrate 200.
  • the semiconductor device can be formed inexpensively.
  • the electrical element structure may be a transistor or a diode.
  • the electrical element structure can be designed, for example, for operation with a frequency of at least 400 MHz (or at least 1 GHz, at least 2 GHz, at least 5 GHz, at least 10 GHz, at least 50 GHz or at least 60 GHz).
  • the electrical element structure may be a high-frequency switch.
  • the electrical element structure may have a breakdown voltage greater than 2V, greater than 10V, or greater than 100V.
  • the method 400 may further include detecting the maximum concentration or average concentration of oxygen in the starting semiconductor substrate 210 prior to heating 110 the starting semiconductor substrate 210.
  • the method 400 may include determining a parameter of a back-end-of-line process for fabricating the semiconductor device based on the detected maximum or average concentration.
  • the back-end-of-line (BEOL) process for fabricating the semiconductor device may be, for example, an anneal process, a metallization, or a passivation.
  • the method 400 may further include detecting a specific (electrical) resistance of the output semiconductor substrate 210 prior to heating 110 the output semiconductor substrate 210 or a specific (electrical) resistance of the semiconductor substrate 200 after forming 120 the epitaxial layer 230 to obtain specific (electrical) resistance.
  • the method 400 may include determining a parameter of a back-end-of-line process for fabricating the semiconductor device based on the detected specific (electrical) resistance value. Thereby, formation of thermal donors in the semiconductor substrate 200 can be optimized.
  • the detected resistivity of the starting semiconductor substrate 210 before heating 110 of the starting semiconductor substrate 210 may be a measured resistivity averaged over the entire starting semiconductor substrate 210.
  • the detected resistivity of the starting semiconductor substrate 210 may be, for example, a measured resistivity of the epitaxial layer 230 averaged over the entire epitaxial layer 230, a measured resistivity of the near-surface region 220 averaged over the entire near surface region 220, or a measured over the entire bulk region 212 average resistivity of the bulk region 212.
  • the method 400 may further include sensing the maximum concentration of oxygen in the starting semiconductor substrate 210 prior to heating 110 the starting semiconductor substrate 210.
  • the method 400 may include detecting a specific (electrical) resistance of the semiconductor substrate 200 after forming 120 the epitaxial layer 230.
  • the method 400 may further include determining a parameter of a back-end-of-line process for fabricating the semiconductor device based on the detected maximum concentration and the detected specific (electrical) resistance. Thereby, formation of thermal donors in the semiconductor substrate 200 can be optimized.
  • the method 400 may further include detecting a specific (electrical) resistance of the output semiconductor substrate 210 prior to heating 110 the output semiconductor substrate 210 to obtain a first detected specific (electrical) resistance value.
  • the method 400 may include detecting a specific (electrical) resistance of the semiconductor substrate 200 after forming 120 the epitaxial layer 230 to obtain a detected second specific (electrical) resistance value.
  • the method 400 may further determine a parameter of a back-end-of-line process for fabricating the semiconductor device based on the detected first specific (electrical) resistance and the detected second specific (electrical) resistance. Thereby, formation of thermal donors in the semiconductor substrate 200 can be optimized.
  • the parameter of the back-end-of-line process may be based on at least one of the detected maximum concentration, the detected average concentration, the detected specific (electrical) resistance, the detected first specific (electrical) resistance, and the detected second specific (electrical) resistance can be determined.
  • BEOL processes can be optimized for the formation of thermal donors. Either by determining the Oi content of the starting semiconductor substrate 210 (eg, a start wafer) or by measuring the sheet resistance in the BEOL range, the existing thermal processes can be adjusted or additional steps can be incorporated to establish the final resistance resulting from base doping and thermal donors to increase further.
  • the BEOL process can be performed with typical temperatures of about 400 ° C. Such temperatures can be a worst case for the activation of thermal donors.
  • the back-end-of-line process may be an annealing process.
  • the particular parameter of the annealing process may be at least one of a temperature of the annealing process and a time length of the annealing process.
  • the parameter of the back-end-of-line process may indicate a completion or elimination of the back-end-of-line process.
  • the back-end-of-line process may be omitted if the particular parameter is 0, and the back-end-of-line process may be performed if the particular parameter is 1.
  • the annealing process temperature may be determined to be less than 450 ° C (or less than 400 ° C, less than 350 ° C, or less than 300 ° C), or the time length of the annealing process may be greater than two hours (or greater than three hours , greater than six hours or greater than ten hours). Further details and aspects are mentioned in connection with the embodiments described above or below.
  • the embodiment shown in FIG. 4 may include one or more optional additional features corresponding to one or more aspects associated with the proposed concept or one or more of the foregoing (eg, FIGS. 1-3) or subsequently (eg, FIGS. 5-7) described embodiments are mentioned.
  • the semiconductor substrate 500 comprises an epitaxial layer 230 arranged on a bulk semiconductor substrate 510.
  • the epitaxial layer 230 has an average specific (electrical) resistance of at least 1 k ⁇ cm (or at least 2 k ⁇ cm, at least 3 k ⁇ cm or at least 4kQcm).
  • a concentration of oxygen in the epitaxial layer 230 is less than 15% (or less than 10% or less than 5%) of a maximum concentration of oxygen in the bulk semiconductor substrate 510.
  • a concentration of oxygen in the bulk semiconductor substrate 510 is 510 at least at a depth of 5 ⁇ (or ⁇ , 15 ⁇ , 20 ⁇ or 25 ⁇ ) from a junction 530 of the epitaxial layer 230 to the bulk semiconductor substrate 510 less than 80% (or less than 70%>, less than 50%> , less than 25% or less than 10%) of the maximum concentration of oxygen in the bulk semiconductor substrate 510.
  • the maximum concentration of oxygen in the bulk semiconductor substrate 510 is also less than 3 * 10 17 (or less than 2 * 10 17 or less than 1 * 10 17 ) atoms per cm 3 .
  • the bulk semiconductor substrate 510 has an average specific (electrical) resistance of at least 1 k ⁇ cm (or at least 2 k ⁇ cm, at least 3 k ⁇ cm, at least 5 k ⁇ cm, at least 7 k ⁇ cm or at least 8 k ⁇ cm).
  • an electrical decoupling of an electrically active region formed on a surface of the epitaxial layer 230 from a first region 512 of the bulk semiconductor substrate 510 spaced apart from the transition 530 (for example at a depth of more than 50 ⁇ m from the junction 530) can be achieved , Due to the reduced concentration of oxygen in the bulk semiconductor substrate 510 in a second region 520 of the bulk semiconductor substrate 510 located at the transition 530 (for example with a thickness of 25 ⁇ m), the resistivity in the second region 520 of the bulk semiconductor substrate 510 in FIG Compared to the first area 512 of the bulk semiconductor substrate 510 may be increased.
  • the electrical decoupling of the electrically active region formed on the surface of the epitaxial layer 230 from the first region 512 of the bulk semiconductor substrate 510 can be improved.
  • a thickness of the epitaxial layer 230 can be reduced while the electrical-active area of the first area 512 of the bulk semiconductor substrate 510 remains highly electrically decoupled.
  • a high-resistance semiconductor substrate can be provided inexpensively.
  • the semiconductor substrate 500 may be a semiconductor substrate formed by means of the method 100 described in connection with FIG. 1 or may be a semiconductor substrate formed by means of the process sequence described in connection with FIGS. 2a to 2c.
  • the bulk semiconductor substrate 510 may be a non-epitaxial semiconductor substrate.
  • the bulk semiconductor substrate 510 may be, for example, a magnetic field induced Czochralski semiconductor substrate.
  • the concentration of oxygen in the bulk semiconductor substrate 510 at least at the depth of 5 ⁇ from the junction 530 may have a mean concentration of oxygen in a third region of the bulk semiconductor substrate 510 at a depth of 4 ⁇ (or 4,5 ⁇ ) to 6 ⁇ ( or 5.4 ⁇ ) from the junction 530.
  • the depth may be a vertical distance from the transition 530.
  • the average concentration may be a measured number of oxygen atoms per unit volume of the third area of the bulk semiconductor substrate 510 averaged over the entire third area of the bulk semiconductor substrate 510.
  • the concentration of oxygen in the bulk semiconductor substrate 510 in the first region 512 of the bulk semiconductor substrate 510 may be maximum.
  • the first region 512 of the bulk semiconductor substrate 510 may be a region of the bulk semiconductor substrate 510 at a depth of at least 50 ⁇ (or at least 75 ⁇ , at least ⁇ or at least 200 ⁇ ) from the junction 530 or a surface of the bulk semiconductor substrate 510.
  • the maximum concentration may be a measured maximum number of oxygen atoms per unit volume of the first region 512 of the bulk semiconductor substrate 510 in at least a portion of the first region 512 of the bulk semiconductor substrate 510.
  • the resistivity of the bulk semiconductor substrate 510 at the junction 530 can be increased.
  • the electrical decoupling of the electrically active region from the region 512 of the bulk semiconductor substrate 510 can be improved.
  • the concentration of oxygen in the bulk semiconductor substrate 510 at the depth of 5 ⁇ (or ⁇ , 15 ⁇ , 20 ⁇ , or 25 ⁇ ) from the junction 530 from the epitaxial layer 230 to the bulk semiconductor substrate 230 may be less than 70%. ) (or less than 50%>, less than 30%> or less than 20%>) of a concentration of oxygen in the bulk semiconductor substrate 510 at a depth of 50 ⁇ (or ⁇ or 200 ⁇ ) from the junction 530 of FIG Epitaxial layer 230 to the bulk semiconductor substrate 210 amount.
  • the concentration of oxygen in a region of the bulk semiconductor substrate 510 at a depth of less than 75 ⁇ (or less than 50 ⁇ , less than 25 ⁇ or less than ⁇ ) from the junction 530 may cause a (strictly) monotonically increasing depth function the bulk semiconductor substrate 510 (measured, for example, from junction 530).
  • FIG. 5 may comprise one or more optional additional features corresponding to one or more aspects associated with the proposed concept or one or more of the foregoing (eg, FIGS. 1-4) or subsequently (eg, FIGS. 6-7) are described.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a profile 610 of an oxygen concentration and a profile 620 of a doping concentration in a further semiconductor substrate.
  • the implementation of the semiconductor substrate may be similar to the implementation of the semiconductor substrate 500 described in connection with FIG. 5.
  • FIG. 6 shows the traces 610, 620 as a function of a location (eg, a depth) in the semiconductor substrate.
  • the location in the semiconductor substrate is in a region 630 of FIG Epitaxial layer 230, a region 640 with a reduced concentration of oxygen and dopant atoms and a region 650 in an interior of the semiconductor substrate divided.
  • the course 610 of the oxygen concentration is almost constant in the region 650.
  • the oxygen concentration may be a concentration of interstitial oxygen in the site.
  • the oxygen concentration in the region 650 may be, for example, 2 * 10 17 atoms per cm 3 .
  • the oxygen concentration in region 640 continuously drops in the direction of the region 630 and thus in the direction of a surface of the semiconductor substrate.
  • the oxygen concentration in region 640 may range from 10% to 80% of the oxygen concentration in region 650.
  • the region 640 may be, for example, a near-surface region 220 of the starting semiconductor substrate 210 or a so-called denuded zone region.
  • the course 610 of the oxygen concentration is again almost constant but significantly lower than in the region 650.
  • the oxygen concentration in the region 630 may be less than 10% of the oxygen concentration in the region 650.
  • the path 620 of the doping concentration is almost constant in the region 650.
  • the curves shown in FIG. 6 are schematic.
  • the falling region 640 for boron atoms may be narrower than the oxygen atom depletion region 640 since boron diffuses much more slowly into silicon than does oxygen.
  • the doping concentration may be a concentration of boron atoms minus a concentration of phosphorous atoms in the site.
  • the doping concentration may be a concentration of boron atoms in the site.
  • the doping concentration in the region 650 may, for example, be between 4 * 10 12 and 1.3 * 10 13 atoms per cm 3 (corresponding to a specific resistance between 1 k ⁇ cm and 3 k ⁇ cm).
  • the doping concentration in the region 640 continuously drops in the direction of the region 630 and thus in the direction of a surface of the semiconductor substrate.
  • the gradient 610 of the doping concentration is again almost constant but significantly lower than in the region 650.
  • the doping concentration in the region 630 may be less than 4 * 10 12 atoms per cm 3 (corresponding to a specific resistance of 3 k ⁇ cm). be.
  • Fig. 6 shows an example of an oxygen and boron concentration.
  • FIG. 6 may include one or more optional additional features corresponding to one or more aspects associated with the proposed concept or one or more of the foregoing (eg, FIGS. 1-5) or subsequently (eg, FIGS. 7) described embodiments are mentioned.
  • the semiconductor device 700 includes a semiconductor substrate 710.
  • the implementation of the semiconductor substrate 710 may be similar to the implementation of the semiconductor substrate 500 described in connection with FIG.
  • the semiconductor component 700 comprises an electrical element structure 720 of the semiconductor component 700 formed on the epitaxial layer 230 of the semiconductor substrate 710.
  • the semiconductor device can be formed inexpensively.
  • the surface of the epitaxial layer 230 may form a front side of the semiconductor substrate.
  • the electrical element structure 720 may be a transistor (eg, a metal-oxide-semiconductor (MOS)) transistor or a diode.
  • MOS metal-oxide-semiconductor
  • the electrical element structure 720 may be configured to operate at a frequency of at least 400 MHz (or at least 1 GHz, at least 2 GHz, at least 5 GHz, at least 10 GHz, at least 50 GHz or at least 60 GHz). Thereby, a low-cost high-frequency semiconductor device can be provided.
  • the electrical element structure 720 may have a breakdown voltage greater than 10V.
  • the semiconductor device 700 may be a power semiconductor device.
  • the semiconductor device 700 may be a high frequency switch.
  • the semiconductor device 700 may be a high-frequency amplifier having a so-called laterally diffused metal oxide semiconductor (LDMOS) transistor.
  • LDMOS laterally diffused metal oxide semiconductor
  • the semiconductor device 700 may form, for example, a high-frequency component.
  • FIG. 7 may include one or more optional additional features corresponding to one or more aspects mentioned in connection with the proposed concept or one or more of the embodiments described above (eg, FIGS. 1-6) or below ,
  • Some embodiments relate to a method of producing 12 inch substrates for high frequency components.
  • a concentration of dopant atoms or a concentration of oxygen may be detected (eg, measured) by doping profile and oxygen spectroscopy measurements (eg, by an infrared (IR) absorbance measurement).
  • IR infrared
  • high resistance semiconductor substrates or wafer substrates having resistance values in the range of greater than 3k ⁇ cm may be used to electrically decouple the electrically active region on the semiconductor substrate or wafer front surface from the substrate.
  • a high-resistance layer of the semiconductor substrate or Wafer- front to a depth of 20 ⁇ ⁇ 8 50 ⁇ rich may be used to electrically decouple the electrically active region on the semiconductor substrate or wafer front surface from the substrate.
  • embodiments of the present invention may be implemented as a program, firmware, computer program, or computer program product having program code or data, the program code or data operative to perform one of the methods when the program resides on a processor or a computer programmable hardware component expires.
  • the program code or the data can also be stored, for example, on a machine-readable carrier or data carrier.
  • the program code or the data may be present, inter alia, as source code, machine code or bytecode as well as other intermediate code.
  • the data carrier can be a digital storage medium, a magnetic storage medium, for example a floppy disk, a magnetic tape, or a hard disk, or optically readable digital storage medium.
  • CPU central processing unit
  • GPU graphics processing unit
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • IC Integrated Circuit
  • SOC system on chip
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • each claim may stand alone as a separate example. While each claim may stand on its own as a separate example, it should be understood that while a dependent claim may refer to a particular combination with one or more other claims in the claims, other examples also include a combination of the dependent claim with the subject matter of each other dependent or independent claim. These combinations are suggested here unless it is stated that a particular combination is not intended. Furthermore, features of a claim shall be included for each other independent claim, even if this claim is not made directly dependent on the independent claim.

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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*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.

Description

Verfahren zum Bilden eines Halbleitersubstrats, Verfahren zum Bilden eines Halbleiterbauelements, Halbleitersubstrat und Halbleiterbauelement
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 5μιη 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 IkQcm auf. Das Verfahren umfasst ferner Bilden einer Epitaxieschicht an der Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats. Die gebildete Epitaxieschicht weist einen mittleren spezifischen Widerstand von zumindest IkQcm 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 IkQcm 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 5μιη 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 IkQcm 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.
Figurenkurzbeschreibung
Ausführungsbeispiele werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen: ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bilden eines Halbleitersubstrats;
Figs. 2a-2c eine schematische Prozessabfolge zum Bilden eines weiteren
Halbleitersubstrats;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Verlaufs einer Sauerstoffkonzentration in einem Ausgangshalbleitersubstrat nach einem Erhitzen des Ausgangshalb leitersubstrats ;
Fig. 4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bilden eines
Halbleiterbauelements;
Fig. 5 einen schematischen Querschnitt eines Teils eines weiteren
Halbleitersubstrats;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Verlaufs einer Sauerstoffkonzentration und eines Verlaufs einer Dotierkonzentration in einem weiteren Halbleitersubstrat; und
Fig. 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.
Fig. 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 5μιη (oder von ΙΟμιη, von 15μιη, von 20μιη oder von 25μιη) 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 lkQcm (oder zumindest 2kQcm, zumindest 3kQcm oder zumindest 4kQcm) 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 lkQcm (oder zumindest 2kQcm, zumindest 3kQcm, zumindest 5kQcm, zumindest 7kQcm oder zumindest 8kQcm) 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 50μιη von der Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats) erreicht werden. Durch das Erhitzen 110 des Ausgangshalbleitersubstrats kann in einem oberf ächennahem Bereich des Ausgangshalbleitersubstrats (beispielsweise in einer Tiefe von weniger als 30μιη 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 30μιη (oder weniger als 25μιη, weniger als ΙΟμιη oder weniger als 5μιη) 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 5μιη von der Oberfläche des Ausgangshalbleitersubstrats eine mittlere Konzentration von Sauerstoff in einem Bereich des Ausgangshalbleitersubstrats in einer Tiefe von 4μιη (oder 4,5 μιη) bis 6μιη (oder 5,4μιη) 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 50μιη (oder zumindest 75μιη, zumindest ΙΟΟμιη oder zumindest 200μιη) 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 * 1013, 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 3kQcm (oder mehr als 4kQcm oder mehr als 5kQcm) 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 0,5 μιη (oder von Ιμιη, von 1,5μιη, von 3μιη oder von 5μιη) 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 lOnm (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 (Si02)-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 lOOnm) 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 20μιη (oder weniger als 15μιη) aufweisen. Die gebildete Epitaxieschicht kann beispielsweise eine Dicke von mehr als Ιμιη (oder mehr als 5μιη oder mehr als ΙΟμιη) 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 lOkQcm (oder weniger als 9kQcm) 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 3kQcm) 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 15μιη), mit einer optionalen Borausdiffusion aus dem Substrat und mit der Abscheidung einer hochohmigen p-Typ Epitaxieschicht 230 (beispielsweise mit einer Dicke von weniger als 15μιη) über Prozessierungsschritte, die in 12 Zoll standardmäßig verfügbar sein können, ein kostengünstiges Hochfrequenz-taugliches Halbleitersubstrat oder Wafer Substrat erzeugt werden.
Figuren 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 Fig. 1 beschrieben ist.
Fig. 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 Magnetfeldinduzierten 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 1.5kQcm bis 3kQcm und p-Typ Leitfähigkeit aufweist. Ein derartiges Material kann kostengünstig bereitgestellt werden.
Fig. 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 25 μιη aufweisen. Fig. 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. 25 μιη Tiefe bilden.
Fig. 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 15μιη (oder 25 μιη oder 35μιη oder 45μιη) aufweisen. Zudem kann die Epitaxieschicht 230 einen mittleren spezifischen Widerstand von mehr als 3kQcm 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.
Fig. 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 15μιη (oder 25 μιη oder 35 μιη oder 45μιη), 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 Epitaxieab Scheidung) so gewählt werden kann, dass die Sauerstoffiöslichkeit (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 oberfiächennahen 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 Figuren 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 Fig. 1) oder nachfolgend (beispielsweise Fig. 3-7) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind. Fig. 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 Figuren 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 μιη. Hierbei entspricht eine Tiefe von Ομιη einer Oberfläche 21 1 des Ausgangshalbleitersubstrats 210. Die relative Konzentration von Sauerstoff in dem Ausgangshalbleitersubstrat 210 beträgt annähernd 0 an der Oberfläche 21 1 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 45μιη 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. Fig. 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
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Tabelle 1 zeigt ein Beispiel einer Veränderung des p-Typ Widerstandes (beispielsweise in dem oberflächennahen Bereich 220) für drei Start- Widerstände (1000 / 2000 / 3000 Qcm) 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. 25 μιη 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 25 μιη 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 3000Qcm innerhalb des 25 μιη dicken oberflächennahen Bereichs 220 (beispielsweise einer Oberflächenschicht) ein Widerstand im Bereich von 3000Qcm bis 81 OOQcm ergeben.
Beispielsweise kann das anschließende Bilden 120 (beispielsweise eine Abscheidung) der Epitaxieschicht 230 mit einer Dicke von weniger als oder gleich 15μιη 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 22μιη oder 25 μιη 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 25 μιη 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 Fig. 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 Fig. l-2c) oder nachfolgend (beispielsweise Fig. 4-7) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind. Fig. 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 Fig. 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 5 GHz, 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 Fig. 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 Fig. 1-3) oder nachfolgend (beispielsweise Fig. 5-7) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
Fig. 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 lkQcm (oder zumindest 2kQcm, zumindest 3kQcm oder zumindest 4kQcm) 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 5μιη (oder von ΙΟμιη, von 15μιη, von 20μιη oder von 25μιη) 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 * 1017) Atome pro cm3. Ferner weist das Bulk-Halbleitersubstrat 510 einen mittleren spezifischen (elektrischen) Widerstand von zumindest lkQcm (oder zumindest 2kQcm, zumindest 3kQcm, zumindest 5kQcm, zumindest 7kQcm oder zumindest 8kQcm) 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 50μιη 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 25μιη) 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 Fig. 1 beschriebenen Verfahrens 100 gebildetes Halbleitersubstrat sein oder ein mittels der in Zusammenhang mit den Figuren 2a bis 2c beschriebenen Prozessabfolge gebildetes Halbleitersubstrat sein. Beispielsweise kann das Bulk-Halbleitersubstrat 510 ein nicht- epitaktisches 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 5μιη von dem Übergang 530 eine mittlere Konzentration von Sauerstoff in einem dritten Bereich des Bulk-Halbleitersubstrats 510 in einer Tiefe von 4μιη (oder 4,5μιη) bis 6μιη (oder 5,4μιη) 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 50μιη (oder zumindest 75μιη, zumindest ΙΟΟμιη oder zumindest 200μιη) 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 0,5 μιη (oder von Ιμιη, von 1,5μιη, von 2μηι, oder von 2,5 μηι) 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 5μιη (oder von ΙΟμιη, von 15μιη, von 20μιη, oder von 25μιη) 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 50μιη (oder von ΙΟΟμιη oder von 200μιη) 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 75μιη (oder weniger als 50μιη, weniger als 25 μιη oder weniger als ΙΟμιη) 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 Fig. 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 Fig. 1-4) oder nachfolgend (beispielsweise Fig. 6-7) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
Fig. 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 Fig. 5 beschriebenen Halbleitersubstrat 500 sein. Fig. 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 Fig. 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 lkQcm und 3kQcm) 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 3kQcm) betragen. Fig. 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 Fig. 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 Fig. 1-5) oder nachfolgend (beispielsweise Fig. 7) beschriebenen Ausführungsformen erwähnt sind.
Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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 Sauerstoffpro filmessungen (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 3kQcm 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 20μι ^8 50μιη 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

Patentansprüche
1. 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 5μιη von einer Oberfläche (211) des Ausgangshalbleitersubstrats (210) durch Ausdiffusion von Sauerstoff aus dem Ausgangshalbleitersubstrat (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 IkQcm 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 IkQcm aufweist.
2. Verfahren (100) gemäß Anspruch 1, wobei das Ausgangshalbleitersubstrat (210) ein p-dotiertes Ausgangshalbleitersubstrat ist.
3. 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.
4. Verfahren (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Erhitzen (110) des Ausgangshalbleitersubstrats (210) in einer inerten Atmosphäre durchgeführt wird. 5. 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,
5 μιη von der Oberfläche (211) des Ausgangshalbleitersubstrats (210) auf weniger als 80% einer maximalen Konzentration der Boratome in dem Ausgangshalbleitersubstrat (210) reduziert wird.
6. 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).
7. 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.
8. Verfahren (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die gebildete Epitaxieschicht (210) eine Dicke von weniger als 20μιη aufweist.
9. 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.
10. Verfahren (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mittlere spezifische Widerstand der gebildeten Epitaxieschicht (230) weniger als lOkQcm beträgt.
11. 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.
12. 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).
13. 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.
14. 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.
15. 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.
16. Halbleitersubstrat (200, 500, 710), umfassend: eine auf einem Bulk-Halbleitersubstrat (510) angeordnete Epitaxieschicht (230), wobei die Epitaxieschicht (230) einen mittleren spezifischen Widerstand von zumindest lkQcm 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 5μιη 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 lkQcm aufweist.
17. Halbleitersubstrat (200, 500, 710) gemäß Anspruch 16, wobei die Konzentration von Sauerstoff in dem Bulk-Halbleitersubstrat (510) in der Tiefe von 5μιη 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 50μιη von dem Übergang (530) von der Epitaxieschicht (230) zu dem Bulk- Halbleitersubstrat (510) beträgt.
18. 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).
19. Halbleiterbauelement (700) gemäß Anspruch 18, wobei die elektrische Elementstruktur (720) für einen Betrieb mit einer Frequenz von zumindest 400MHz ausgebildet ist.
20. Halbleiterbauelement (700) gemäß Anspruch 18 oder 19, wobei die elektrische Elementstruktur (720) eine Durchbruchspannung von mehr als 10V aufweist.
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