半导体器件和用于形成半导体器件的方法技术

本发明专利技术涉及半导体器件和用于形成半导体器件的方法。用于形成半导体器件的方法包括将掺杂离子注入到半导体衬底中。在将掺杂离子注入到半导体衬底中期间，在注入掺杂离子的掺杂离子束的主方向与半导体衬底的主晶向之间的偏差小于±0.5°。所述方法还包括在掺杂离子的注入期间控制半导体衬底的温度，使得半导体衬底的温度在用于注入掺杂离子的注入工艺时间的70%以上中在目标温度范围内。目标温度范围从目标温度下限达到目标温度上限。目标温度下限等于目标温度减去30°C。目标温度高于80°C。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件和用于形成半导体器件的方法
实施例涉及半导体器件结构的概念，并且特别地涉及半导体器件和用于形成半导体器件的方法。
技术介绍
在半导体器件中的掺杂剂浓度轮廓的不均匀性可能导致半导体器件的电特性（例如，电场强度或导电性）的波动。例如，在高掺杂区中的掺杂浓度轮廓的不均匀性或不规则性可能导致不均匀的电行为。此外，例如，用于形成高掺杂区的方法可能导致半导体衬底中的增加的不想要的非晶化。
技术实现思路
需要提供用于提供可靠的半导体器件的概念。这样的需要可以通过权利要求的主题内容来满足。这样的实施例涉及用于形成半导体器件的方法。所述方法包括将掺杂离子注入到半导体衬底中。在将掺杂离子注入到半导体衬底中期间，在注入掺杂离子的掺杂离子束的主方向与半导体衬底的主晶向之间的偏差小于±0.5°。所述方法还包括在掺杂离子的注入期间控制半导体衬底的温度，使得半导体衬底的温度在用于注入掺杂离子的注入工艺时间的70%以上中在目标温度范围内。目标温度范围从目标温度下限达到目标温度上限。目标温度下限等于目标温度减去30°C。目标温度高于80°C。一些实施例涉及用于形成半导体器件的进一步的方法。所述方法包括以至少100keV的注入能量将预定义剂量的掺杂离子注入到半导体衬底中。在将掺杂离子注入到半导体衬底中期间，在注入掺杂离子的掺杂离子束的主方向与半导体衬底的主晶向之间的偏差小于±0.5°。所述方法还包括在预定义剂量的掺杂离子的注入期间控制半导体衬底的温度，使得半导体衬底的温度在用于注入预定义剂量的掺杂离子的注入工艺时间的70%以上中高于80°C。一些实施例涉及用于形成半导体器件的进一步的方法。所述方法包括在半导体衬底的主注入表面的至少部分上方形成散射氧化层。所述方法还包括通过散射氧化层将预定义剂量的掺杂离子注入到半导体衬底中，使得与在半导体衬底的由散射氧化层覆盖的区中相比，在半导体衬底的没有散射氧化层的区中形成更深的掺杂区。所述方法还包括在预定义剂量的掺杂离子的注入期间控制半导体衬底的温度，使得半导体衬底的温度在用于注入预定义剂量的掺杂离子的注入工艺时间的70%以上中高于50°C。这样的实施例涉及半导体器件。半导体器件包括布置在半导体衬底中的电器件布置的至少一个器件掺杂区。至少一个器件掺杂区具有大于500nm的垂直尺寸。至少一个器件掺杂区的部分具有大于1*1015掺杂剂原子/cm3的掺杂浓度。至少一个器件掺杂区的部分的掺杂浓度从至少一个器件掺杂区的最大掺杂浓度变化小于20%。附图说明设备和/或方法的一些实施例在下面将仅作为示例且参考附图进行描述，在所述附图中：图1A示出用于形成半导体器件的方法的流程图；图1B示出用于形成半导体器件的方法的示意性图示；图2示出用于形成半导体器件的进一步的方法的流程图；图3A示出基于在不同注入条件下的磷掺杂注入的掺杂浓度（cm-3）相对于深度（µm）的图解；图3B示出基于在不同注入条件下的砷掺杂注入的掺杂浓度（cm-3）相对于深度（µm）的图解；图4示出半导体器件的示意性图示；以及图5示出用于形成半导体器件的进一步的方法的流程图。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述各种示例实施例，在所述附图中图示了一些示例实施例。在图中，为了清楚起见可以放大线、层和/或区的厚度。相应地，尽管示例实施例能够具有各种修改和替换形式，但是其实施例在图中作为示例示出且在本文中将详细描述。然而，应当理解的是，不意图将示例实施例限制到所公开的特定形式，而相反，示例实施例将覆盖落入本公开的范围内的所有修改、等同形式、和替换形式。在对所述图的整个描述中，相似的数字指代相似或类似的元件。将理解的是，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，它可以直接连接或耦合到另一元件或介入元件可以存在。相比之下，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，不存在介入元件。用于描述元件之间的关系的其它词应当以相似的方式解释（例如，“在……之间”相对于“直接在……之间”，“邻近”相对于“直接邻近”等）。本文中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不意在对示例实施例进行限制。如本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意在也包括复数形式，除非上下文另有清楚指示。将进一步理解的是，术语“包括”和/或“包含”当在本文中使用时指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。除非另有定义，本文中使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有如由示例实施例所属的领域中的普通技术人员共同理解的相同含义。将进一步理解的是，术语，例如在共同使用的字典中定义的那些术语，应当被解释为具有与它们在相关领域的上下文中的含义一致的含义。然而，假如本公开内容给术语赋予与由普通技术人员共同理解的含义偏离的特定含义，则在本文中给出该定义的特定上下文中将考虑该含义。图1A示出根据实施例的用于形成半导体器件的方法100的流程图。方法100包括将掺杂离子注入110到半导体衬底中。在将掺杂离子注入到半导体衬底中期间，在注入掺杂离子的掺杂离子束的主方向与半导体衬底的主晶向之间的偏差小于±0.5°。方法100还包括在掺杂离子的注入期间控制120半导体衬底的温度，使得半导体衬底的温度在用于注入掺杂离子的注入工艺时间的70%以上中在目标温度范围内。目标温度范围从目标温度下限达到目标温度上限。目标温度下限等于目标温度减去30°C，并且目标温度上限可以例如等于目标温度加上30°C。目标温度高于80°C。由于在注入掺杂离子的掺杂离子束的主方向与半导体衬底的主晶向之间的偏差小于±0.5°以及将半导体衬底的温度控制在目标温度范围内，可以获得改进的掺杂轮廓。例如，可以提供在更大的注入深度或体积（例如，大于100nm）上的更均匀的掺杂。例如，可以降低半导体衬底中的不想要的非晶化和/或掺杂浓度的波动。图1B示出了用于形成半导体器件的方法100的示意性图示150。离子束141的主方向可以是掺杂离子朝向半导体衬底102加速的方向。例如，离子束141的主方向可以例如是由注入设备或系统注入的大多数掺杂离子（例如，多于80%、或多于90%、或多于99%）朝向半导体衬底102加速的方向（忽略少数掺杂离子从离子束141的主方向的发散）。离子束源生成主离子束以及束线（所述束线将离子束运输到半导体），所述离子束源可以适于生成对准的低发散注入离子束。离子束相对于主束方向141的发散（例如，主束入射角发散）可以由所述离子束及束线源监控并重新调整，使得束发散相对于离子束141的主方向不超过±0.2°。考虑到以下因数的总主束入射角发散小于临界角，例如小于±0.5°（或例如小于±0.3°、或例如小于±0.2°、或例如小于±0.15°、或例如小于±0.1°）：束发散，由机械应力引起的半导体衬底102的弯曲，半导体衬底102的表面相对于晶面（晶片切割）的倾斜，和其它机制。在高注入能量下，沟道作用（channeling）发生所处的临界角可以通过以下关系来解释：对于，。可以表示沟道作用发生所处的临界角。可以表示进入沟道或在沟道中的注入的离子的电荷。可以表示其中离子行进的介质的电荷。可以表示真空介电常数。d可以表示在原子之间的分离距离。可以表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成半导体器件的方法，所述方法包括：将掺杂离子注入到半导体衬底中，其中在将掺杂离子注入到半导体衬底中期间，在将掺杂离子进行注入的掺杂离子束的主方向与半导体衬底的主晶向之间的偏差小于±0.5°；以及在掺杂离子的注入期间控制半导体衬底的温度，使得半导体衬底的温度在用于注入掺杂离子的注入工艺时间的70%以上中处在目标温度范围内，其中所述目标温度范围从目标温度下限达到目标温度上限，其中目标温度下限等于目标温度减去30°C，其中目标温度高于80°C。

【技术特征摘要】
2015.10.20 DE 102015117821.41.一种用于形成半导体器件的方法，所述方法包括：将掺杂离子注入到半导体衬底中，其中在将掺杂离子注入到半导体衬底中期间，在将掺杂离子进行注入的掺杂离子束的主方向与半导体衬底的主晶向之间的偏差小于±0.5°；以及在掺杂离子的注入期间控制半导体衬底的温度，使得半导体衬底的温度在用于注入掺杂离子的注入工艺时间的70%以上中处在目标温度范围内，其中所述目标温度范围从目标温度下限达到目标温度上限，其中目标温度下限等于目标温度减去30°C，其中目标温度高于80°C。2.根据权利要求1所述的方法，其中半导体衬底的主晶向是半导体衬底的晶体结构的如下方向：在所述方向，所注入的掺杂离子的至少70%的离子沟道作用在半导体衬底中发生。3.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中半导体衬底的主晶向是半导体衬底的晶体结构的如下方向：与半导体的晶体结构的其它方向相比，在所述方向，注入到半导体衬底中的掺杂离子遭遇最小的散射或阻止能力。4.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中半导体衬底的主晶向是半导体衬底的钻石立方晶格的[110]或[111]方向。5.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，包括在将掺杂离子注入到半导体衬底中期间控制在掺杂离子束的主方向与半导体衬底的主横向表面之间的角度，使得掺杂离子束的入射角从主晶向偏离小于±0.5°。6.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，包括以大于100keV的注入能量将掺杂离子注入到半导体衬底中。7.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，包括在掺杂离子的注入期间控制半导体衬底的温度，使得注入到半导体衬底中的掺杂离子的30%以上被激活。8.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，包括以大于1*1014掺杂离子/cm2的注入剂量将掺杂离子注入到半导体衬底中。9.根据权利要求8所述的方法，包括将半导体衬底的温度控制到目标温度范围内，使得半导体衬底的非晶化在50℃以上的温度处开始。10.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中目标温度位于200℃以上。11.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中执行掺杂离子的注入（110），使得在半导体衬底中形成包括大于1*1018掺杂剂原子/cm3的最大掺杂浓度的至少一个器件掺杂区。12.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中执行掺杂离子的注入，使得在半导体衬底中形成包括掺杂浓度的至少一个器件掺杂区，所述掺杂浓度从至少一个器件掺杂区中的最大掺杂浓度变化了小于20%。13.根据权利要求11或12所述的方法，其中至少一个器件掺杂区包括至少500nm的垂直尺寸。14.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中执行掺杂离子的注入，以形成半导体器件的垂直晶体管布置或垂直二极管布置的场停止区、漂移区、沟道停止区或体区，或者以形成垂直二极管布置的阴极/阳极区...

【专利技术属性】
技术研发人员：JG拉文，HJ舒尔策，W舒施特雷德，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE