補償器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了涉及制造補償器件的方法、裝置和設(shè)備。一些情況下，用于校準目的沉積n/p共摻雜層以將凈摻雜濃度最小化。在其它情況下，然后交替地沉積n和p摻雜層。在其它實施例中，將n/p共摻雜層沉積在其中n和p摻雜劑具有不同擴散性能的溝槽中。為了獲得不同的摻雜輪廓，可執(zhí)行熱處理。
【專利說明】補償器件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本申請涉及補償器件并且涉及可用于制造這種補償器件的方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]已經(jīng)越來越多地研究諸如使用補償區(qū)的金屬氧化物半導體場效應晶體管的補償器件來作為用于功率應用的器件。在這種器件中，例如，使用交替的垂直P和η摻雜半導體區(qū)，一方面當該器件導電時其應被高度摻雜以提供低電阻，并且另一方面其應盡可能精確地彼此補償以確保良好阻斷能力，例如，在達到額定阻斷電壓之前，當器件非導電時，避免甚至在較高電壓下比如雪崩擊穿的器件的擊穿。這種情況下補償基本上意味著總的有效η摻雜應當盡可能精確地與有效的總的P摻雜(諸如與η摻雜相鄰的有效的總的P摻雜)對應。
[0003]為此,按照慣例,在沉積η和P摻雜層之前已經(jīng)分開地校準(calibrate)用于η和P摻雜每一個的源。然而，對于一些應用，以這種方式獲得的補償精確度可能不足以獲得所需的阻斷性能(behav1r),例如高達600V或更多的電壓。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]圖1示出了根據(jù)實施例的裝置的示意性框圖；
[0005]圖2示出了說明根據(jù)實施例的方法的流程圖；
[0006]圖3示出了說明根據(jù)實施例的方法的流程圖；
[0007]圖4示出了根據(jù)實施例制造的器件；
[0008]圖5示出了用于說明在一些實施例中采用的技術(shù)的測量結(jié)果；
[0009]圖6示出了說明根據(jù)實施例的方法的流程圖；
[0010]圖7是說明在制造過程的不同階段中的根據(jù)實施例的器件的示意圖；
[0011]圖8是示出在制造過程的不同階段中的根據(jù)另一實施例的器件的示意圖；
[0012]圖9示出了在熱處理之前和之后的摻雜輪廓；和
[0013]圖10示出了用于校準的示例。
[0014]下面，將參考附圖詳細地描述實施例。這些實施例僅用作示例且不被解釋為限制本申請的范圍。例如，雖然實施例可能描述為具有多個特征，但是其它實施例可包括更少特征和/或替換特征。此外，除非另外明確說明，來自不同實施例的特征可彼此組合。

【具體實施方式】
[0015]各種實施例涉及補償器件的制造并且涉及對應的補償器件。如已經(jīng)在【背景技術(shù)】中解釋的補償器件通常被理解為其中將η摻雜和P摻雜區(qū)提供在襯底(例如半導體襯底)上的器件，η摻雜的量基本與P摻雜的量匹配。由于對于從目標值的技術(shù)系統(tǒng)波動和偏差是常見的或者甚至有時是不可避免的，所以可將補償器件定義為其中半導體器件中受體(acceptor)電荷密度與半導體器件中的施主(donor)電荷密度的差的絕對值低于預定義極限的器件。例如，對于具有某阻斷能力的半導體器件，此絕對值的上限可以是1.4X 114/cm3或者高達2X1014/cm3。對于更高的阻斷電壓，此絕對值降低。因此，預定義極限可以依賴于器件需要。
[0016]在圖1中，示出了根據(jù)實施例的裝置的框圖。應當注意到，雖然圖1的裝置被示為具有多個部件，但是圖1的描述并不暗示著部件之間任何特定空間關(guān)系。一些部件甚至可以被彼此遠離定位，并且例如，要被處理的襯底也可在較大的距離上在部件之間轉(zhuǎn)移。
[0017]將圖1的裝置配置為處理襯底，作為用于補償器件的制造過程的一部分。另外，在一些實施例中，圖1的裝置也可在常規(guī)制造過程中被用來制造除了補償器件之外的其它器件。在此情況下，控制器14 (例如，比如計算機的基于微處理器的控制)可被用來控制該裝置并且例如將該裝置從制造補償器件切換到制造其它器件。
[0018]此外，如下面將詳細地解釋的圖1的裝置可以以校準模式并以生產(chǎn)模式來操作。
[0019]在校準模式中，用于校準目的的襯底被供應到外延裝置11。該襯底可以是例如僅用于校準目的的未處理襯底，或者也可以是例如在稍后更詳細地描述的預處理設(shè)備10中預處理的預處理襯底，以使得用于校準目的的襯底類似(resemble)稍后供應至生產(chǎn)模式中的外延裝置11的襯底。
[0020]外延裝置11例如可以是化學氣相沉積(CVD)裝置，比如LPCVD (低壓化學氣相沉積)、APCVD (常壓化學氣相沉積)、M0CVD (金屬有機化學氣相沉積)、或者PECVD (等離子體增強化學氣相沉積)裝置。由于這些沉積技術(shù)本身是常規(guī)技術(shù)，因此本文將不對其進一步描述。在其它實施例中也可以使用其它外延技術(shù)，比如MBE(分子束外延)。
[0021]外延裝置11具有η摻雜劑源12和與其相關(guān)聯(lián)的P摻雜劑源13。例如，在CVD裝置的情況下，用于η摻雜的對應的前體氣體(precursor gas)可由η摻雜劑源12供應，以及用于P摻雜的對應前體氣體可由P摻雜劑源13供應。例如，對于諸如其中將硅晶片用作襯底的硅基工藝，典型的η摻雜劑可包括磷(P)、砷(As)或者銻(Sb)，并且典型的P摻雜劑可包括例如硼(B)或鋁(Al)。
[0022]對于校準，在一些實施例中，控制14可控制η摻雜劑源12和ρ摻雜劑源13以及外延裝置11，以沉積名義上(例如，根據(jù)上次校準)相同量的η和P摻雜兩者的外延層，以制造補償層。然后例如通過測量由此沉積的校準層的表面電阻來在摻雜劑濃度測量設(shè)備15中測量總的摻雜劑濃度。在凈摻雜低于預定閾值的情況下，完成校準。在主要η摻雜劑的情況下，對于例如使用諸如新的襯底的下一校準層，降低η摻雜劑濃度和/或增加ρ摻雜劑濃度。同樣地，如果證明校準層具有凈P摻雜，則可降低P摻雜劑濃度和/或可增加η摻雜劑濃度。換句話說，相對于彼此調(diào)整摻雜劑量以改善補償。重復這個過程直到完成校準過程，即，凈摻雜(η摻雜和P摻雜之間的差)低于預定閾值。預定閾值可以是例如低于2Χ 114/cm3、低于1.5X1014/cm3或低于I X 11Vcm3，然而也可以使用其它值。例如可根據(jù)稍后將制造的補償器件的需要來選擇所使用的閾值。
[0023]在其它實施例中，因為校準控制14可控制η摻雜劑源12和ρ摻雜劑源13以及外延裝置11，以在η和P兩者摻雜的一系列晶片上沉積外延層，所以摻雜劑濃度(η或P)中的一種比另一摻雜劑濃度(P或η)更高，并且摻雜劑濃度(P或η)中的至少一個在該系列中逐個晶片地變化。對于每個晶片，測量凈摻雜劑濃度，并且根據(jù)測量結(jié)果，可以例如通過線性外推法來外推用以獲得補償摻雜(即在預定義閾值之下的凈摻雜)的比如摻雜劑氣流的參數(shù)。圖10中示出了用于這種測量結(jié)果的示例。在此簡單示例中，以50SCCm(每分鐘標準立方厘米)的流速將η摻雜劑氣體以及某預選的，比如例如氫的載氣中的稀釋物供應至CVD反應器。對于三種不同的測試晶片，在例如可以與η摻雜劑氣體的稀釋物相同或者不同的某預選的稀釋物下，以43sccm、41sccm和39sccm的流速供應ρ摻雜劑氣體，使得對于該示例中所有的測試晶片，所得到的P摻雜比η摻雜更高。對于所有三個晶片的凈摻雜濃度被測量為1.4 X 11Vcm3U.1 X 11Vcm3和0.8 X 11Vcm3下的凈ρ摻雜濃度。在圖10中，繪制所測量的摻雜對比P摻雜劑氣流。對所測量點擬合的線100表示外推法，并且其中線18與水平(流速)軸線交叉的點表示用于補償?shù)腜摻雜劑氣體的氣流，在本示例中為33.67SCCm。
[0024]應當注意，上面的數(shù)字值僅用于說明目的。此外，可使用多于三個晶片或者僅兩個晶片。在其它實施例中，對于校準，可使用比P摻雜濃度更高的η摻雜濃度。在又一些實施例中，對于一些晶片，可使用更高的η摻雜濃度，并且對于其它晶片，可使用更高ρ摻雜濃度。例如，如在圖10的示例中，可在其中η路徑的傳導性對于被制造器件來說是重要的情況下使用固定的η摻雜濃度。
[0025]在完成校準之后，圖1的裝置可用于制造補償器件。特別地，通過經(jīng)由測量摻雜η摻雜劑和P摻雜劑兩者的共摻雜層來校準η摻雜劑和P摻雜劑的量，可獲得與補償相關(guān)的相對高的進動(precess1n)。為了制造補償器件,可在預處理設(shè)備10中預處理襯底，比如硅晶片、其它半導體晶片或者其它襯底。例如，如稍后將更詳細地解釋的，溝槽可被蝕刻到襯底中。例如，也可執(zhí)行其它常規(guī)預處理，比如構(gòu)造、摻雜等，用于制造補償器件的其它部分和/或用于在相同襯底上制造補償器件之外的其它器件。為了制造補償器件，在一些實施例中，至少一個η摻雜層和至少一個ρ摻雜層可交替地沉積在器件中，基于上述校準，η摻雜的量與P摻雜的量對應。在一些實施例中，當多于一個η摻雜層和多于一個ρ摻雜層被沉積在溝槽中時，可以執(zhí)行中間蝕刻以從器件底部去除外延層中的全部或者一些，使得例如每個η摻雜層和/或每個ρ摻雜層接觸溝槽底部且因此接觸襯底。在一些實施例中，可沉積第一 η摻雜層和然后的ρ摻雜層，并且可以僅去除在溝槽底部的P摻雜層。在其它實施例中，該順序可以反過來。對于η和ρ摻雜層的這種交替沉積，可使用用于供應η摻雜劑和P摻雜劑的校準中獲得的參數(shù)，導致良好的補償。在其它實施例中，可通過在平面襯底(例如半導體表面)上沉積所需數(shù)目的η和ρ摻雜層來制造橫向器件。隨后，可制造相應單元的區(qū)域中用于源極、漏極和本體的接觸區(qū)域和漏極接觸。
[0026]在其它實施例中，可使用在校準期間獲得的參數(shù)來在此溝槽中沉積η/ρ共摻雜層，并且可執(zhí)行隨后的加熱。在一些實施例中，η摻雜劑和ρ摻雜劑具有不同的擴散系數(shù)，導致不同的η摻雜劑和ρ摻雜劑輪廓(profile)，并因此導致η摻雜和ρ摻雜區(qū)。稍后將描述對于這些可能性的說明性示例。在已經(jīng)執(zhí)行了外延之后，如由箭頭16所指示的，可進一步處理襯底從而以常規(guī)方式完成器件。例如，可在襯底上提供電接觸。
[0027]在圖2中，示出了說明根據(jù)實施例的方法的流程圖。雖然將稍后描述的方法以及其它方法描述為一系列動作或事件，但是，示出的動作或事件的順序不被解釋為限制性的，因為在其它實施例中，可以按不同順序、彼此同時地或者與其它動作或事件同時地執(zhí)行動作或事件。此外，其它實施例可包括比圖中示出的以及下面描述的更少的動作或事件。
[0028]圖2的方法例如可在圖1的裝置中實施，并且將參考圖1的先前描述來被描述。然而，應當理解的是，其它裝置也可用來實施圖2的方法。
[0029]在20處，校準層被沉積在n/p共摻雜的襯底上，即，有意識地將η摻雜劑和ρ摻雜劑兩者并入在校準層中。
[0030]通常，應當注意到，在本申請上下文中，除非另外說明，“摻雜”指的是使用摻雜劑源的層的有意識的摻雜并且不是由于不注意地并入在層中的雜質(zhì)所引起的背景摻雜。如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，某些量的背景摻雜事實上總是存在的。執(zhí)行n/p共摻雜以便例如，基于摻雜劑源的名義上的規(guī)格(specificat1n)或基于先前校準而得到的層名義上是未摻雜的。
[0031]在21處，測量實際摻雜劑濃度并調(diào)整η和ρ摻雜劑源以將凈摻雜(即總的摻雜)最小化。這實質(zhì)上對應于已經(jīng)參考圖1描述的校準，但是，也可在除了圖1中所示的裝置之外其它裝置中采用。
[0032]在22處，基于調(diào)整來制造補償器件。稍后將參考圖3和6來描述用于制造這種補償器件的方法。然而，22處的制造不限于圖3和6的方法，并且也可基于該調(diào)整(即η和ρ源的上述調(diào)整)來制造其它補償器件。
[0033]應當注意，當必要時可以重復校準，例如，在已經(jīng)處理了用于制造補償器件的一定量的襯底之后，在一定時間之后，或者例如，基于對被制造的補償器件的測試。
[0034]在圖3中，示出了基于圖2的22的調(diào)整的用于制造補償器件的方法的示例。圖3的方法可在圖1的裝置中實施，但是，也可使用其它設(shè)備、技術(shù)和裝置來實施。
[0035]在30處，例如通過在襯底中蝕刻溝槽來在襯底中提供溝槽。該襯底例如可以是半導體晶片比如硅晶片。
[0036]在31處，在溝槽中交替地沉積一個或多個η摻雜層和一個或多個ρ摻雜層。在多于一個η摻雜層和多于一個ρ摻雜層的情況下，可以執(zhí)行中間蝕刻，例如以確保襯底與η摻雜層之間、襯底與P摻雜層之間或者襯底與兩種類型的層之間的接觸。
[0037]圖4中，示出了例如可使用圖3的方法制造的對應器件的示意圖。在襯底40，例如硅晶片、其它半導體晶片或者另外其它類型的襯底中，例如經(jīng)由蝕刻提供溝槽41。在溝槽中，例如通過使用掩模來限制到溝槽的沉積，諸如，使用如上所述的校準來沉積η型外延層42其次是ρ型外延層43，使得假定層厚度是相同的，則η型摻雜的量對應于ρ型摻雜的量。與許多外延裝置一樣，可給出層厚度的良好控制，有時高達原子級，這確保了補償?shù)南喈數(shù)鼐_的量。在其它實施例中，層42可以是ρ型層，并且層43可以是η型層。在一些實施例中，襯底40可以是η型襯底或者是提供有η型層的襯底。在其它實施例中，襯底40可以是P型襯底。根據(jù)其它實施例，層42和/或?qū)?3也可沉積且保留在襯底40的上表面上。
[0038]在一些實施例中，可以用未摻雜外延層填充剩余溝槽。在其它實施例中，保留氣隙。在又一些實施例中，在沉積層43之后，可沉積又一 η型層(或ρ型層)其次是又一 ρ型層(或η型層)?？芍貜痛诉^程以提供一系列的多個η型層和ρ型層。在一些實施例中，在每次沉積比如層43的ρ型層之后，可例如經(jīng)由各向異性蝕刻去除溝槽41底部的ρ型層。例如，可去除P型層43的部分44。以這種方式，隨后沉積的η型層經(jīng)由η型層42接觸襯底40。在其它實施例中，可各向異性地蝕刻η型層以在底部將其去除，使得ρ型層接觸襯底。在再一些實施例中，可以在每個層沉積之后執(zhí)行各向異性蝕刻使得所有層接觸襯底。以這種方式，可以在一些實施例中制造具有精確補償?shù)脑跍喜壑芯哂卸鄠€垂直摻雜柱(column)的補償器件。
[0039]η和ρ層的整體凈摻雜可以每個為約2Χ 11Vcm2或以下，以及層厚度容限可以為約1%。層厚度可以是約0.2或0.5或者一個或兩個微米。
[0040]η和ρ層的摻雜可在1lfVcm3和2X 11Vcm3之間，然而其它濃度也是可能的。圖4中，示出了對準期間測量的晶片上的示例摻雜濃度。在左側(cè)，示出了晶片的表面圖50，不同顏色表示不同摻雜水平。在右側(cè)，示出了沿著箭頭53的截面。例如當至少在稍后用于器件制造的晶片的部分上，如由曲線51表示的凈摻雜低于例如由線52表示的預定閾值時，校準可被看作完成(例如，在一些情況下，可以不使用晶片邊緣處或者附近的一些區(qū)域)。如已經(jīng)關(guān)于圖1和2提到的，可以重復校準和調(diào)整直到達到了所需標準，例如凈摻雜低于某閾值。
[0041]在圖6中，示出了說明制造補償器件的又一實施例的流程圖。圖6的實施例可用作圖2的實施例的制造方法22，但是也可獨立于圖2的實施例使用，例如，在其中已經(jīng)以與先前討論的不同的方式校準摻雜劑源的情況下。
[0042]在圖6的實施例中的60處，例如通過將溝槽蝕刻到比如硅襯底的襯底中來在襯底中提供溝槽。在61處，n/p共摻雜層被沉積在溝槽中使得總的凈摻雜低于所需閾值，這可通過執(zhí)行如上述一些實施例中的校準來獲得。在圖6的實施例中，所使用的η摻雜劑具有與所使用的P摻雜劑不同的擴散性能(behav1r)。例如，緩慢擴散的施主即比如砷(As)或者銻(Sb)的η摻雜劑可與快速擴散的受體即諸如硼的ρ摻雜劑一起使用。然后當對該層熱處理時，P摻雜劑比η摻雜劑擴散得更快，導致η摻雜區(qū)夾在ρ摻雜區(qū)之間，并且總的凈摻雜低于上述閾值，然后可以將其用在補償器件中。
[0043]在62處，基于不同擴散性能，執(zhí)行熱處理從而獲得對于η摻雜和ρ摻雜的不同摻雜輪廊。
[0044]圖7中示意性地示出了這種實施例連同所得到器件部分的說明。圖7僅被視為簡單的示例，用于進一步說明圖6的方法，但是不被解釋為限制圖6的方法。圖7示出了如由箭頭指示的相互跟隨的四個制造階段(a)至(d)。
[0045]在階段(a)中，提供預處理襯底。如最初已經(jīng)提到的，方法可應用于預處理的襯底和沒有任何預處理的襯底兩者。在情形(a)中提供的襯底包括半導體晶片72，其可以是高度η摻雜的襯底，例如，銻摻雜的襯底，之后是可選的η摻雜的緩沖71 (buffer)。緩沖71之后是弱摻雜層70，例如弱η摻雜層。η摻雜緩沖71和弱摻雜層70的總厚度可以是在從30至60微米的范圍內(nèi)，但是不限于此。在實施例中，根據(jù)下述，η摻雜緩沖71和弱摻雜層70的以μ m為單位的厚度tt()t可對應于被制造器件的以伏特為單位的所需阻斷電壓VB1。。，:
t ^Vb1oAV)
10...20
這意味著對于具有例如600V的所需額定阻斷電壓的器件，厚度tt()t例如可在30 μ m至60 μ m的范圍內(nèi)。
[0046]在一些實施例中，通過提供比如緩沖層71的緩沖層，可以改善例如關(guān)于雪崩性能或福射性能的器件的穩(wěn)定性(robustness)。
[0047]此后，將溝槽蝕刻到襯底中，如情形(b)中所示。為此，掩模73可以被提供成留下例如約I微米開放的寬度b。這限定了如所示的溝槽74的上部寬度。在圖7的實施例中，蝕刻溝槽以達到襯底72。在其它實施例中，溝槽74可以在可選緩沖層71中終止。在一些實施例中，緩沖層71可以在垂直方向(圖7中的上下方向)上具有摻雜變量，其中在襯底72附近呈現(xiàn)更高的摻雜濃度。
[0048]通常，溝槽的深度可以是約42微米。如果存在的話，至下一溝槽(未示出)的距離可以約為4.5微米。這些數(shù)字值僅用作示例，并且根據(jù)應用，也可以使用其它值。
[0049]接下來，溝槽被填充補償外延層，即其中η摻雜的量補償P摻雜的量并且η摻雜劑具有與P摻雜劑不同的擴散性能的n/p共摻雜。例如，如上所述，可以使用較慢擴散的η摻雜劑和較快擴散的P摻雜劑。在情形(c)的示例中，以有些“過滿”來將溝槽完全填充補償外延層75。在其它實施例中，可保留限定的腔(例如如圖4中所示)，其可被填充弱摻雜的或本征層或者其可以簡單地被閉合以防止摻雜劑的向外擴散。
[0050]最后，如情形(d)中所示來將該器件平坦化，并且執(zhí)行熱處理以引起摻雜劑的擴散。在示出的示例中，η摻雜劑具有比ρ摻雜劑明顯更慢的擴散。因此，η摻雜中心區(qū)76保持(圖7中較暗的灰色所示)被ρ摻雜區(qū)(較淺的灰色所示)包圍。
[0051]例如為了制造以晶體管形式的補償器件，調(diào)整晶體管的單元使得溝道末端到達溝槽的垂直η摻雜中心76。圖7中所示的制造可用于條紋形、方形、六邊形或者其它單元。當在相鄰溝槽之間形成小節(jié)距(pitch)，即小距離時，六邊形單元和六邊形溝槽可以是有利的。
[0052]在圖7的實施例中，因為層75被補償，即具有相同量的ρ摻雜和η摻雜，所以確保了由擴散形成的η摻雜區(qū)和ρ摻雜區(qū)的凈摻雜也被補償。當使用多個溝槽時，以這種方式確保了每個溝槽被補償。
[0053]在一些實施例中，可通過在溝槽中交替沉積補償摻雜的n/p共摻雜的和名義上未摻雜的層來獲得更小節(jié)距。將參考圖8來解釋用于此的簡單示例。
[0054]在圖8中，再次示出了與圖7的示例有些類似的器件制造過程的各種階段或情形(a)至(d)。在情形(a)中，提供其頂部上具有弱摻雜層81的襯底80。換句話說，在圖8的示例中，省略了圖7的緩沖層71。然而，在圖8的示例中，也可提供緩沖層。
[0055]在與圖7的情形(b)類似的圖8的情形(b)中，已經(jīng)通過使用掩模82將溝槽83蝕刻成到達襯底80。此后，在溝槽中沉積n/p共摻雜層83，接著是本征層，即，名義上的未摻雜層，或者弱摻雜層85。應當注意到，雖然圖8中，層85完全填充了層84之間的空間，但是在其它實施例中，可以僅沉積較薄的層85,接著是另一 n/p共摻雜層等。應當進一步注意，可執(zhí)行各向異性蝕刻以去除溝槽底部的n/p摻雜層，如已經(jīng)參考圖4解釋的。因此，在圖8的情形(c)的情況下，在單一溝槽中形成兩個n/p共摻雜柱84。在如上文所述的其它實施例中，可形成更多柱。
[0056]在熱處理之后，可以與圖7中的情形(d)類似地形成兩個柱86，每個柱86具有被P摻雜區(qū)包圍的η摻雜中心區(qū)(或者在η摻雜劑具有比P摻雜劑更快的擴散性能情況下，反之)。
[0057]應當注意，圖7和8中的各種情形不一定彼此按比例繪制。而且，應當注意，通過擴散，由η和ρ摻雜區(qū)覆蓋的實際區(qū)域可能比原始的溝槽更寬。
[0058]當通過在如圖8中所示的單一溝槽內(nèi)沉積n/p共摻雜材料的多個柱來降低節(jié)距時，可減小特定的電阻。然而，相反地，在一些情況下，其中摻雜被本征地補償?shù)膮^(qū)域在某些情況下可以增加。
[0059]為了提供穩(wěn)定的器件，在一些實施例中，可設(shè)計該器件使得可以大約在接收電壓的深度的中間發(fā)生可能的擊穿。為了實現(xiàn)這個，在深度方向上補償程度可變化。例如，補償程度可以在厚度dz情況下的深度Z上根據(jù)k (Z) = 2 X [ (η載流子數(shù)目)-(P載流子數(shù)目)]/[(η載流子數(shù)目)+(P載流子數(shù)目)]來表現(xiàn)(behave)，其中k是補償程度。為了實現(xiàn)這個，k(z)可從負值開始從表面開始向著器件的背面增加。在整個電壓接收深度上總的補償
k = / k(z)xdz
應該為O以具有補償元件(compensat1n element)。為了實現(xiàn)這個,在一些實施例中，可相應地摻雜初始層(圖7的70或者圖8的81)，使得下半部例如是η摻雜的并且上半部是P摻雜的，具有對稱輪廓。然而，在其它實施例中，可將這個省略，并且層70或81可被均勻摻雜。
[0060]為了進一步說明圖6-8的原理，圖9示出了在加熱引發(fā)擴散之前和之后的模擬摻雜輪廓。曲線90示出了在熱處理之前在溝槽中沉積的砷(η摻雜劑)和硼(ρ摻雜劑)的摻雜輪廓。在示出的模擬示例中，將具有Iym寬度的溝槽蝕刻到Si襯底中，并且兩個溝槽之間的距離為4.5 μ m。出于對稱原因，可以使用半單元來實施圖9中的模擬區(qū)域，即溝槽的一半和剩余Si臺面(mesa)的一半分別具有0.5 μ m和2.25 μ m的寬度。坐標系的原點位于Si臺面的中間并橫向擴展直到溝槽的中間達到2.75 μ m。對于兩種類型的摻雜劑而言摻雜的量是相同的，即，補償了層。曲線94示出了在熱處理之前，將溝槽蝕刻到其中的層中的弱磷摻雜，比如圖7的層70或圖8的層81。在該模擬中，然后執(zhí)行1，150°C下的熱處理達350分鐘。在熱處理之后，曲線91示出了對于砷的輪廓，曲線92示出了對于硼的輪廓，并且曲線94示出了對于磷的輪廓，表示原始的和幾乎可忽略的Si臺面的背景摻雜。如可以看到的，硼比砷擴散更快，導致在溝槽中心處砷濃度比硼濃度更高，和進一步遠離溝槽的更低的砷濃度和更高的硼濃度。此外，曲線94示出了擴散之后的磷，示出了一些磷擴散到溝槽的該區(qū)中。由示出與臺面中心約1.9μπι距離處的最小值的曲線93示出總的(絕對)摻雜。這個最小值的右邊，存在凈η摻雜(因為砷濃度比硼濃度更高(注意對數(shù)標度)，然而這個最小值左邊，由于較高的硼濃度而存在凈P摻雜。補償了總的摻雜。
[0061]圖9僅示出了溝槽的“左”偵彳，即溝槽的一側(cè)。如已經(jīng)參考圖7中的情形(b)討論的，整個輪廓將實質(zhì)上對于位于圖9中2.75 μ m處的溝槽中心對稱，或者將實質(zhì)上對于位于圖9中O μ m處的臺面的中心對稱。因此，在n/p共摻雜層中使用兩種摻雜劑情況下的摻雜輪廓結(jié)果具有在相同位置(圖9中的橫向距離)處的最大值，但是在量值上不同，一種摻雜劑通常具有更窄輪廓和更高的最大值，以及另一種摻雜劑(圖9中的曲線92)具有更寬的輪廓和更低的最大值。
[0062]圖9的模擬僅用于說明，并且當然，可以使用其它的層厚度、摻雜劑和結(jié)構(gòu)。此外，在本公開中給出的任何數(shù)字值僅用于給出一些示例，并且其它值同樣是可能的。而且，雖然描述了用于沉積層的各種沉積技術(shù)，但是也可例如通過使用外延裝置之外的其它層形成裝置來使用用于形成這些層的其它技術(shù)。而且，可使用蝕刻之外的其它技術(shù)來形成或提供溝槽。因此，所討論的實施例不被解釋為以任何方式限制范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: 層形成裝置，被配置成形成半導體層； η摻雜劑源，將η摻雜劑供應至所述層形成裝置； P摻雜劑源，將P摻雜劑供應至所述層形成裝置； 控制器，被配置成控制η摻雜的量和P摻雜的量；和 摻雜劑濃度測量設(shè)備； 其中將所述控制器配置成控制所述η摻雜劑源、所述P摻雜劑源和所述層形成裝置，以形成η/ρ共摻雜校準層； 所述摻雜劑濃度測量設(shè)備被配置成測量所述校準層的凈摻雜劑濃度，所述控制器被配置成基于所述凈摻雜劑濃度來調(diào)整相對于P摻雜劑的量的η摻雜劑的量。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述裝置還被配置成基于調(diào)整來制造補償器件。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述裝置被配置成交替地形成至少一個η摻雜層和一個P摻雜層以形成補償器件。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，還包括溝槽蝕刻設(shè)備，以在襯底中蝕刻溝槽，所述至少一個η摻雜層和至少一個P摻雜層被形成在溝槽內(nèi)。
5.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述裝置被配置成基于所述調(diào)整而形成η/ρ共摻雜層，并且其中所述η摻雜劑和所述P摻雜劑具有不同擴散常數(shù)，所述裝置被進一步配置成在所述η/ρ共摻雜層的所述沉積之后執(zhí)行熱處理。
6.一種裝置，包括: 溝槽形成設(shè)備，其被配置成在襯底中形成溝槽； 層形成裝置； η摻雜劑源，被配置成將η摻雜劑供應至所述層形成裝置； P摻雜劑源，被配置成將P摻雜劑供應至所述層形成裝置，所述η摻雜劑和所述P摻雜劑具有不同的擴散性能；并且 所述裝置被配置成在由所述溝槽形成設(shè)備形成的溝槽中形成η/ρ共摻雜補償層，并且加熱所形成的η/ρ共摻雜層從而引起所述η摻雜劑和所述P摻雜劑的不同擴散。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述裝置被配置成在所述溝槽中形成至少兩個分開的η/ρ共摻雜層。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述層形成裝置包括化學氣相沉積裝置。
9.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述η摻雜劑包括砷和銻中的一種，并且其中所述P摻雜劑包括硼，其中所述裝置被配置成處理硅襯底。
10.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述溝槽形成設(shè)備被配置成通過在襯底上提供的層到達所述襯底來蝕刻溝槽。
11.一種方法，包括: 在襯底上形成η/ρ共摻雜校準層；和 基于η/ρ共摻雜校準層的凈摻雜來調(diào)整η摻雜劑和P摻雜劑的供應。
12.如權(quán)利要求11的方法，還包括在多個襯底上形成η/ρ共摻雜校準層，P摻雜濃度或η摻雜濃度的至少一個在襯底之間變化，其中所述調(diào)整包括基于多個η/ρ共摻雜校準層的凈摻雜確定η摻雜劑和P摻雜劑的供應的值。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中重復所述形成和所述調(diào)整直到所述校準層的凈摻雜低于預定閾值。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括基于所述調(diào)整制造補償器件。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中制造補償器件包括基于所述調(diào)整交替地形成η和P慘雜層。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，制造所述補償器件包括基于所述調(diào)整形成至少一個η/ρ共摻雜層，所述η摻雜劑和所述P摻雜劑具有不同擴散性能，并且執(zhí)行熱處理。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中制造所述補償器件包括在溝槽中形成至少一層。
18.一種方法，包括: 在襯底中提供溝槽； 在所述溝槽中形成至少一個η/ρ共摻雜層，其中所述η/ρ共摻雜中的η摻雜劑具有與所述η/ρ共摻雜的P摻雜劑不同的擴散性能；并且 執(zhí)行熱處理從而獲得對于所述η摻雜劑和所述P摻雜劑的不同的摻雜輪廓。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述η/ρ共摻雜層的所述形成包括在所述溝槽中沉積至少兩個分開的η/ρ共摻雜層。
20.一種器件，包括: 襯底； 在所述襯底上提供的層；和 至少在這層內(nèi)的垂直區(qū)，具有對稱的η摻雜輪廓和對稱的P摻雜輪廓，η摻雜輪廓的最大值與P摻雜輪廓的最大值實質(zhì)上一致，所述η摻雜輪廓和所述P摻雜輪廓中的一個比所述η摻雜輪廓和所述P摻雜輪廓中的另一個更寬。
21.如權(quán)利要求20所述的器件， 其中所述襯底為高度η摻雜的，其中所述層與所述襯底相比是弱摻雜的；并且 其中所述η摻雜的輪廓比所述P摻雜的輪廓更窄。
22.如權(quán)利要求21所述的器件，還包括在所述弱摻雜層和所述襯底之間的η摻雜的緩沖層。
23.如權(quán)利要求21所述的器件，其中所述層的摻雜輪廓在垂直方向上變化。
24.如權(quán)利要求20所述的器件，其中所述η摻雜輪廓和所述P摻雜輪廓的總的凈摻雜濃度低于2 X 11Vcm3。
25.如權(quán)利要求20所述的器件，其中在該層中的整體凈摻雜低于2Χ1012/cm2。
【文檔編號】H01L29/36GK104183625SQ201410299098
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月10日
【發(fā)明者】A·毛德, K·普呂格爾, H·韋伯 申請人:英飛凌科技奧地利有限公司