[發明專利]質子輻照時摻雜效率的提高

有效

• 申請號: 201310501673.0
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103779194A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: J.拉文;F.J.尼德諾斯泰德;F.D.普菲爾施;H-J.舒爾策
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H01L21/26
• 分類號: H01L21/26
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張濤;胡莉莉

技術領域

本公開涉及一種用于半導體摻雜的方法并且涉及借助這樣的方法制造的半導體器件。

背景技術

在半導體器件的制造中，對于所期望的功能必需的是，可以盡可能精確地設定半導體材料的電傳導率。電傳導率的設定通過借助合適的外來原子對半導體材料摻雜來進行。由此，可選地實現n摻雜或p摻雜。n摻雜或p摻雜可以通過在半導體的晶體結構中引入高值的外來原子（n摻雜）或低值的外來原子（p摻雜）進行。

也可能的是，借助以質子輻照半導體來實現n摻雜。這樣的質子輻照尤其可以用于硅的n摻雜。DE?102?45?091?B4描述這樣的方法和借助這樣的方法制造的半導體器件。

發明內容

本發明的目的在于，借助質子輻照改善摻雜。

為此，本公開提出根據獨立權利要求所述的方法和裝置。特別的可選的特征在從屬權利要求中說明。

用于摻雜半導體主體的方法包括借助質子輻照半導體主體和借助電子輻照半導體主體。在借助質子輻照之后和借助電子輻照之后，回火半導體主體。通過回火進行由射入的質子形成的氫原子的擴散，以便在空穴上積聚氫原子。電子輻照產生可以由氫原子裝飾的附加的空穴。

附圖說明

圖1示出在被質子輻照的硅中所測得的摻雜濃度輪廓；

圖2示出一種可能的方法的流程圖；

圖3示出硅中電子和質子的作用距離與相應的射入能量的相關性；以及

圖4示出具有和不具有附加電子輻照的被質子輻照的硅中的摻雜濃度輪廓。

隨后參考附圖詳細解釋本發明的實施例。然而，本發明不限制于具體描述的實施方式，而是可以以合適的方式被修改和變形。以下位于本發明的范疇內：將一種實施方式的各個特征和特征組合與另一種實施方式的特征和特征組合相組合，以便實現其他根據本發明的實施方式。

相同的元件在附圖中設有相同的或類似的參考標記。為避免重復，不對這些元件重復描述。此外，附圖未必按正確的比例。所說明的定向和方向如“豎直”、“橫向”、?“上面”?、?“下面”涉及半導體中通常的描述并且不限制于半導體器件的安裝方向或取向。

具體實施方式

根據所述例子說明在此示出的基本原理。

質子輻照被用于半導體、尤其是硅的n摻雜。射入的質子形成為具有晶體缺陷（Kristalldefekten）、晶體空穴和必要時其他雜質原子——例如氧或碳——的氫原子，即絡合物，所述絡合物作為電子施主起作用并且因此提供n摻雜。質子輻照大多與硅一起使用，但原則上也可以與另外的、可借助質子輻照摻雜的半導體材料——例如碳化硅（SiC）一起使用。

已經表明，射入的質子作為氫原子積聚在晶格缺陷中，并且尤其在硅晶格的空穴上。在質子輻照中，通過射入的質子產生這樣的空穴。

如另外的離子束一樣，質子束具有典型的穿透特性，該穿透特性具有在借助質子束輻照的材料中與輻照能量相關的最大作用距離，質子可以穿透到該材料中直至該最大作用距離。如在離子束的情況下普遍的那樣，在半導體襯底中射入的質子的最大作用距離以及因此最大穿透深度（R_p）由射入的質子的能量確定。

質子輻照的特征是，在最大穿透深度（R_p）的區域中產生空穴的高濃度。由此在產生的空穴上積聚注入的氫之后，在質子的最大穿透深度的區域中得出摻雜濃度的特征性最大值。在襯底中更大深度的區域中、即在最大穿透深度之后不產生空穴。術語“在…之前”和“在…之后”在此涉及質子被輻射到襯底中的方向。

因此，通過借助質子輻照穿透氫，可以對半導體一直摻雜到最大穿透深度。該摻雜直接在最大穿透深度的區域中輻照后在深度R_p處具有典型的最大值，但所述最大值是不穩定的，尤其不是溫度穩定的。該最大值可以用于半導體器件中。也可以相應地減薄或磨損半導體，從而在完成的半導體器件中不再包含該最大值。

通過隨后的溫度處理（回火、復原），可以提高氫在半導體中的擴散并且射入的氫可以擴散到通過質子束產生的空穴并且積聚在那。因為通過質子輻照僅僅在最大穿透深度之前并直至最大穿透深度的區域中產生空穴，所以氫尤其可以積聚在那。與此相反，在最大值之后的區域中通常只能實現從低到非常低的空穴濃度并且因此只能實現低摻雜濃度。

可實現的摻雜濃度取決于質子輻照時的質子劑量。然而，借助質子輻照可最大實現的摻雜濃度是有限的。

對于硅，在圖1a至1d中，對于不同的質子劑量示出借助質子輻照可實現的實驗上測量的摻雜輪廓。