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技術 複数の半導体ウェハ上に複数の半導体デバイスを形成する方法

出願人 インフィニオンテクノロジーズアクチエンゲゼルシャフト
発明者 ヨヘンヒルゼンベックイェンスペーターコンラート
出願日 2016年6月2日 (3年11ヶ月経過) 出願番号 2016-111057
公開日 2016年12月28日 (3年4ヶ月経過) 公開番号 2016-225632
状態 特許登録済
技術分野 半導体の電極 ダイオード
主要キーワード ディジタルデータ記憶 構造化プロセス 構造コンポーネント 公称電流 不活性膜 四点プローブ 金属窒素化合物 断面解析
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この項目の情報は公開日時点(2016年12月28日)のものです。
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図面 (6)

課題

複数の半導体ウェハ上に複数の半導体デバイスを形成する方法が提供される。

解決手段

この方法は、導電層を第1の半導体ウェハの表面上に形成し、それによって、第1の半導体ウェハ上に形成された導電層と第1の半導体ウェハとの間にショットキーコンタクトを生じさせるステップを含む。第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成は、第1の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択されている。方法は更に、導電層を第2の半導体ウェハの表面上に形成し、それによって、第2の半導体ウェハ上に形成された導電層と第2の半導体ウェハとの間にショットキーコンタクトを生じさせるステップを含む。第2の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成は、第2の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択されている。第2の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成は、第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成とは異なっている。

概要

背景

ダイオード、例えばショットキー効果を使用するショットキーダイオードは、大電流又は大電力切り替えに使用することができる。ダイオードのスイッチング効率を求めるための量は順方向電圧である。高い順方向電圧は、ダイオードにおける高い電力損失を意味していると考えられる。電力損失を最小限にするために、ショットキー金属半導体材料との間の接触表面を単一のダイオードに関して増大させることができるか、又は複数のダイオードを並列接続することができる。例えば、並列接続された複数のダイオード間電流又は電力の均等な分配保証するために、ダイオードのデバイス特性(例えば、それらのダイオードの順方向電圧)は等しくあるべきである。しかしながら、通常の製造プロセスでは、デバイス特性のばらつき(例えば、複数の半導体ウェハのバッチに、比較的少ない数の半導体ウェハに、又は、比較的多くの数の半導体ウェハに形成されたダイオードの順方向電圧のばらつき)が存在する。従って、複数のダイオードの個々のダイオードに不均一な負荷が掛かる可能性があり、これによって、個々のダイオードの劣化又は故障が生じる。

概要

複数の半導体ウェハ上に複数の半導体デバイスを形成する方法が提供される。この方法は、導電層を第1の半導体ウェハの表面上に形成し、それによって、第1の半導体ウェハ上に形成された導電層と第1の半導体ウェハとの間にショットキーコンタクトを生じさせるステップを含む。第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成は、第1の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択されている。方法は更に、導電層を第2の半導体ウェハの表面上に形成し、それによって、第2の半導体ウェハ上に形成された導電層と第2の半導体ウェハとの間にショットキーコンタクトを生じさせるステップを含む。第2の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成は、第2の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択されている。第2の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成は、第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成とは異なっている。

目的

例えば、半導体ウェハの製造メーカは、提供する半導体ウェハに関する物理的特性の値を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

複数の半導体ウェハ上に複数の半導体デバイスを形成する方法(100)において、第1の半導体ウェハの表面上に、該第1の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択された材料組成を有している導電層を形成し、前記第1の半導体ウェハ上に形成された導電層と、前記第1の半導体ウェハと、の間にショットキーコンタクトを生じさせるステップ(102)と、第2の半導体ウェハの表面上に、該第2の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択された材料組成を有している導電層を形成し、前記第2の半導体ウェハ上に形成された導電層と、前記第2の半導体ウェハと、の間にショットキーコンタクトを生じさせるステップ(104)と、を備え、前記第2の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成は、前記第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成とは異なる、方法(100)。

請求項2

前記第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成及び前記第2の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成は、同一の成分を少なくとも1種含んでいる、請求項1に記載の方法。

請求項3

前記第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成の少なくとも1種の成分の割合は、前記第2の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成における当該成分の割合とは、少なくとも5%異なる、請求項1又は2に記載の方法。

請求項4

前記第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の第1の材料組成は、前記第1の半導体ウェハの物理的特性の第1の値に対して選択されており、前記第1の材料組成とは異なる第2の材料組成は、前記物理的特性の第2の値に対して選択されており、前記物理的特性の第2の値は前記物理的特性の第1の値とは異なる、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の方法。

請求項5

前記第1の半導体ウェハ上に形成される半導体デバイスは、前記第2の半導体ウェハ上に形成される半導体デバイスと実質的に同一である、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の方法。

請求項6

前記第1の半導体ウェハの物理的特性は、前記第1の半導体ウェハの厚さ、前記第1の半導体ウェハの1つの層の厚さ、前記第1の半導体ウェハのドーパント濃度、前記第1の半導体ウェハの1つの層のドーパント濃度及び前記第1の半導体ウェハのシート抵抗のうちの少なくとも1つである、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の方法。

請求項7

前記第1の半導体ウェハの物理的な特性の値を求めるステップを更に備えている、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の方法。

請求項8

前記第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成は、2つ以上の金属元素から成る合金、金属元素と非金属元素とを含んでいる組成、又は、金属元素と半導体元素と非金属元素とを含んでいる組成を有する、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の方法。

請求項9

前記第1の半導体ウェハ上に形成される前記導電層は窒素を含み、前記第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の窒素の濃度は、前記第1の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択されている、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の方法。

請求項10

前記第1の半導体ウェハ上に形成される導電層を形成するステップは、窒素を含有するスパッタガスを使用するスパッタプロセスを含み、前記第1の半導体ウェハ上に形成される前記導電層中の窒素の濃度は、前記スパッタガス中の窒素の分圧を調整することによって選択されている、請求項9に記載の方法。

請求項11

前記第1の半導体ウェハ上に形成される導電層と前記第1の半導体ウェハとの間のショットキーコンタクトのショットキーバリアが、前記第2の半導体ウェハ上に形成される導電層と前記第2の半導体ウェハとの間のショットキーコンタクトのショットキーバリアから少なくとも5%異なっているように、前記第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成及び前記第2の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成は選択されている、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の方法。

請求項12

前記第1の半導体ウェハ上に形成される導電層を形成する前に、スパッタ洗浄プロセスによって、前記第1の半導体ウェハの表面を浄化するステップを更に備えており、前記スパッタ洗浄プロセスの処理時間は、前記第1の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択されている、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の方法。

請求項13

複数の半導体ウェハ上の複数の半導体デバイスのうちの幾つかの半導体デバイスはショットキーダイオードである、請求項1乃至12のいずれか1項に記載の方法。

請求項14

前記第1の半導体ウェハ上に形成されるショットキーダイオードの平均順方向電圧と、前記第2の半導体ウェハ上に形成されるショットキーダイオードの平均順方向電圧と、の差異が5%以下であるように、前記第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成及び前記第2の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成が選択される、請求項13に記載の方法。

請求項15

複数の半導体ウェハ上に複数の半導体デバイスを形成する方法(400)において、第1の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択された処理時間にわたり前記第1の半導体ウェハの表面に対して実施されるスパッタ洗浄プロセスによって、前記第1の半導体ウェハの表面から不純物を除去するステップ(402)と、第2の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択された処理時間にわたり前記第2の半導体ウェハの表面に対して実施されるスパッタ洗浄プロセスによって、前記第2の半導体ウェハの表面から不純物を除去するステップ(404)と、を備え、前記第1の半導体ウェハの表面に対して実施されるスパッタ洗浄プロセスの処理時間は、前記第2の半導体ウェハの表面に対して実施されるスパッタ洗浄プロセスの処理時間とは異なる、方法(400)。

請求項16

前記第1の半導体ウェハの表面に対して実施される前記スパッタ洗浄プロセスにおいて使用されるスパッタガスは、前記第1の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択されている、請求項15に記載の方法。

請求項17

更に、前記第1の半導体ウェハの表面上に導電層を形成し、前記第1の半導体ウェハ上に形成された導電層と前記第1の半導体ウェハとの間にショットキーコンタクトを生じさせるステップと、前記第2の半導体ウェハの表面上に導電層を形成し、前記第2の半導体ウェハ上に形成された導電層と前記第2の半導体ウェハとの間にショットキーコンタクトを生じさせるステップと、を備えている、請求項15又は16に記載の方法。

請求項18

複数の半導体ウェハ上に複数の半導体デバイスを形成する方法(500)において、第1の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択されたイオンの濃度で、前記第1の半導体ウェハにイオンを注入するステップ(502)と、第2の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択されたイオンの濃度で、前記第2の半導体ウェハにイオンを注入するステップ(504)と、を備え、前記第1の半導体ウェハに注入されるイオンの濃度は、前記第2の半導体ウェハに注入されるイオンの濃度とは異なる、方法(500)。

請求項19

更に、前記第1の半導体ウェハの表面上に導電層を形成し、前記第1の半導体ウェハ上に形成された導電層と前記第1の半導体ウェハとの間にショットキーコンタクトを生じさせるステップと、前記第2の半導体ウェハの表面上に導電層を形成し、前記第2の半導体ウェハ上に形成された導電層と前記第2の半導体ウェハとの間にショットキーコンタクトを生じさせるステップと、を備えている、請求項18に記載の方法。

請求項20

更に、前記第1の半導体ウェハの表面に対して実施されるスパッタ洗浄プロセスによって、前記第1の半導体ウェハの表面から不純物を除去するステップと、前記第2の半導体ウェハの表面に対して実施されるスパッタ洗浄プロセスによって、前記第2の半導体ウェハの表面から不純物を除去するステップと、を備えている、請求項18又は19に記載の方法。

技術分野

0001

種々の実施の形態は、半導体デバイスの製造、特に、複数の半導体ウェハ上に複数の半導体デバイスを形成する方法に関する。

背景技術

0002

ダイオード、例えばショットキー効果を使用するショットキーダイオードは、大電流又は大電力切り替えに使用することができる。ダイオードのスイッチング効率を求めるための量は順方向電圧である。高い順方向電圧は、ダイオードにおける高い電力損失を意味していると考えられる。電力損失を最小限にするために、ショットキー金属半導体材料との間の接触表面を単一のダイオードに関して増大させることができるか、又は複数のダイオードを並列接続することができる。例えば、並列接続された複数のダイオード間電流又は電力の均等な分配保証するために、ダイオードのデバイス特性(例えば、それらのダイオードの順方向電圧)は等しくあるべきである。しかしながら、通常の製造プロセスでは、デバイス特性のばらつき(例えば、複数の半導体ウェハのバッチに、比較的少ない数の半導体ウェハに、又は、比較的多くの数の半導体ウェハに形成されたダイオードの順方向電圧のばらつき)が存在する。従って、複数のダイオードの個々のダイオードに不均一な負荷が掛かる可能性があり、これによって、個々のダイオードの劣化又は故障が生じる。

発明が解決しようとする課題

0003

製造される複数の半導体ダイオードにより均一に分配される順方向電圧を実現する製造プロセスが必要とされていると考えられる。一般的には、製造される複数の半導体デバイスのより均一な分散デバイス特性を実現する製造プロセスが必要とされていると考えられる。

課題を解決するための手段

0004

この要求は、添付の特許請求の範囲に記載の対象によって満たされる。

0005

幾つかの実施の形態は、複数の半導体ウェハ上に複数の半導体デバイスを形成する方法に関する。方法は、導電層を第1の半導体ウェハの表面上に形成し、それによって、第1の半導体ウェハ上に形成された導電層と第1の半導体ウェハとの間にショットキーコンタクトを生じさせるステップを含む。第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成は、第1の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択されている。方法は、更に、導電層を第2の半導体ウェハの表面上に形成し、それによって、第2の半導体ウェハ上に形成された導電層と第2の半導体ウェハとの間にショットキーコンタクトを生じさせるステップを含む。第2の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成は、第2の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択されている。第2の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成は、第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成とは異なっている。

0006

幾つかの実施の形態は、複数の半導体ウェハ上に複数の半導体デバイスを形成する方法に関する。方法は、第1の半導体ウェハの表面に対して実施されるスパッタ洗浄プロセスによって、第1の半導体ウェハの表面から不純物を除去するステップを含む。第1の半導体ウェハの表面に対して実施されるスパッタ洗浄プロセスの処理時間は、第1の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択されている。方法は更に、第2の半導体ウェハの表面に対して実施されるスパッタ洗浄プロセスによって、第2の半導体ウェハの表面から不純物を除去するステップを含む。第2の半導体ウェハの表面に対して実施されるスパッタ洗浄プロセスの処理時間は、第2の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択されている。第1の半導体ウェハの表面に対して実施されるスパッタ洗浄プロセスの処理時間は、第2の半導体ウェハの表面に対して実施されるスパッタ洗浄プロセスの処理時間とは異なる。

0007

幾つかの実施の形態は、複数の半導体ウェハ上に複数の半導体デバイスを形成する方法に関する。方法は、第1の半導体ウェハにイオン注入するステップを含む。第1の半導体ウェハに注入されるイオンの濃度は、第1の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択されている。方法は更に、第2の半導体ウェハにイオンを注入するステップを含む。第2の半導体ウェハに注入されるイオンの濃度は、第2の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択されている。第1の半導体ウェハに注入されるイオンの濃度は、第2の半導体ウェハに注入されるイオンの濃度とは異なる。

0008

以下では、添付の図面を参照しながら、装置及び/又は方法の幾つかの実施の形態を単に例示を目的として説明する。

図面の簡単な説明

0009

複数の半導体ウェハ上に複数の半導体デバイスを形成する方法のフローチャートを示す。
半導体デバイスの一実施例を示す。
複数の半導体ダイオードを形成する方法のフローチャートを示す。
複数の半導体ウェハ上に複数の半導体デバイスを形成する別の方法のフローチャートを示す。
複数の半導体ウェハ上に複数の半導体デバイスを形成する別の方法のフローチャートを示す。

実施例

0010

種々の実施例を、幾つかの実施例が示されている添付の図面を参照しながら十分に説明する。それらの図において、線の太さ、層及び/又は領域の大きさは、図面を見易くするために誇張している場合もある。

0011

従って、更なる実施の形態によって種々の変更及び代替的な形状を実現することができるが、図面にはそれらの幾つかの実施例を例示的に示しており、また、以下においてそれらの実施例を詳細に説明する。しかしながら、それらの実施例を開示されている特定の形態に限定することは意図されておらず、むしろ、それらの実施例は本開示の範囲に含まれるあらゆる修正実施形態、等価実施形態並びに代替実施形態にまで及ぶと考えられる。類似の参照番号は、図面の説明全体にわたり、類似の構成要素又は同様の構成要素を表している。

0012

一方の素子が単に他方の素子と「接続されている」又は「結合されている」と表記されている場合には、その一方の素子を他方の素子と直接的に接続又は結合することができるか、若しくは、複数の素子を介在させることができると解される。反対に、一方の素子が他方の素子と「直接的に接続されている」又は「直接的に結合されている」と表記されている場合には、介在する素子は存在していない。素子間の関係を表すために使用される別の表現も同様に解される(例えば、「〜の間に」と「〜の間に直接的に」との関係、「隣接している」と「直接的に隣接している」との関係等)。

0013

本明細書において使用される術語は、特定の実施例だけを説明することを目的としているのであって、別の実施例を制限することは意図していない。本明細書において使用されているように、単数形で表される「ある」、「1つの」及び「その」という語句は、別個に明示的な記載がない限り、複数形も同様に含むことを意図している。更には、「含む」、「含んでいる」、「包含する」及び/又は「包含している」という語句は、本明細書において使用される場合、そこに記載されている特徴、完全体、ステップ、動作、素子及び/又はコンポーネントの存在を特定するが、1つ又は複数の別の特徴、完全体、ステップ、動作、素子、コンポーネント及び/又はそれらから成る群の存在又は追加を排除するものではないと解される。

0014

別個に規定されていない限り、本明細書において使用されている(技術的及び化学的な用語も含めた)全ての用語は、実施例に関する技術分野に属する当業者が一般的に理解している用語と同じ意味を有している。更に、例えば一般的に使用されている辞書において定義されている用語は、本明細書において明示的に別の定義がなされていない限りは、関連分野のコンテキストにおける意味と矛盾しない意味を有しているものとして解されるべきである。

0015

図1には、複数の半導体ウェハ上に複数の半導体デバイスを形成する方法100の1つの実施の形態のフローチャートが示されている。

0016

方法100は、(第1の)導電層を第1の半導体ウェハの表面上に形成し、それによって、第1の半導体ウェハ上に形成された導電層と第1の半導体ウェハとの間にショットキーコンタクトを生じさせるステップ102を含む。第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成は、第1の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択されている。

0017

方法100は、更に、(別の又は第2の)導電層を第2の半導体ウェハの表面上に形成し、それによって、第2の半導体ウェハ上に形成された導電層と第2の半導体ウェハとの間にショットキーコンタクトを生じさせるステップ104を含む。第2の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成は、第2の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択されている。

0018

第2の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成は、第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成とは異なっている。

0019

第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成と、第2の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成とが異なることによって、第1の半導体ウェハ上に形成された導電層と第1の半導体ウェハとの間に生じるショットキーコンタクトのショットキーバリアと、第2の半導体ウェハ上に形成された導電層と第2の半導体ウェハとの間に生じるショットキーコンタクトのショットキーバリアと、を個別に調整することができる。各半導体ウェハに関するショットキーコンタクトのショットキーバリアの個別の調整によって、複数の半導体ウェハ間のばらつきを補償することができる。例えば、物理的特性の値は複数の半導体ウェハ間のばらつきを示すことができる。各半導体ウェハに関するショットキーコンタクトのショットキーバリアの個別の調整によって、複数の半導体ウェハのバッチに、比較的少ない数の半導体ウェハに、又は、比較的多くの数の半導体ウェハに形成される複数の半導体デバイスのデバイス特性のより均一な分布を実現することができる。

0020

提案されるコンセプトに応じて形成される半導体デバイスは、少なくとも1つのショットキーコンタクトを使用して電気的な機能を実現する半導体材料又は半導体ダイを含んでいる任意の電気デバイスであって良い。半導体デバイスは、例えば、半導体ダイオードであって良い。幾つかの実施の形態においては、半導体デバイスはショットキーダイオードであって良い。ショットキーダイオードは、ショットキーコンタクトを含んでいるダイオードであると考えられる。第1の半導体ウェハ上に形成される半導体デバイス、又は複数ある半導体ウェハのうちの他のいずれかの任意の半導体ウェハ上に形成される半導体デバイスは、第2の半導体ウェハ上に形成される半導体デバイスに実質的に同一であると考えられる。例えば、構造若しくは1つ又は複数のデバイス特性は、製造プロセスに関連する僅かなばらつきは除いて、各半導体デバイスに関して同一であると考えられる。

0021

例えば、ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、炭化ケイ素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)又はヒ化ガリウムGaAs)を半導体材料として使用することができる。択一的に、別の元素の種々の半導体材料又は半導体化合物も使用することができる。幾つかの実施の形態においては、半導体材料を1種又は複数種ドーパント、例えばボロン(B)、ヒ素(As)、窒素(N)、燐(P)、アンチモン(Sb)、アルミニウム(Al)、硫黄(S)、セレン(Se)、テルル(Te)、マグネシウム(Mg)、カドミウム(Cd)又はその他の種々の元素又は化合物でドープすることができる。ドーパントは、適切なプロセス(例えばイオン注入又はイオン拡散)によって半導体材料に組み込むことができる。ドーパントの濃度(例えば半導体材料の所定体積内の平均ドーパント量)を、半導体デバイスの所望の電気的特性に基づき選択することができる。

0022

半導体デバイスを形成するために使用される半導体ウェハは、半導体材料の少なくとも1つの層を包含している構造コンポーネントである。半導体ウェハの半導体材料を1種又は複数種のドーパントでドープしても良いし、半導体ウェハの半導体材料をドープしなくても良い。半導体ウェハの種々の層は異なるドーパント濃度を有することができ、また異なるドーパントを含むことができる。

0023

1つ又は複数の層の半導体材料を担体に提供することができる。例えば、半導体材料の1つ又は複数の層を、エピタキシャルプロセスによって担体に成長させることができる。担体は、例えば、ケイ素(Si)、炭化ケイ素(SiC)、窒化ケイ素(SiN)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、炭化タンタル(TaCx)、タングステン(W)、サファイア(Al2O3)、グラファイト(C)、炭素(C)、三元系炭化物又は三元系化物、若しくは、それらの材料のうちの2つ又はそれ以上の材料の組み合わせを含むことができるか、又はそれらから形成することができる。

0024

半導体ウェハ又は担体は、実質的に円形の形状を有することができる。半導体ウェハの半導体材料は、所定の寸法(例えば実質的に150mm、200mm、300mm、450mm又はそれ以上の厚さ)を有することができる。

0025

第1の半導体ウェハ上に複数の半導体デバイスを形成することは、第1の半導体ウェハの表面(例えば、主表面又は前面側表面)上に導電層を形成することを含む。半導体ウェハの横方向の延在部は、半導体ウェハの主表面又は前面側表面に平行であると考えられ、また、垂直方向は半導体ウェハの主表面又は前面側表面に直交していると考えられる。半導体材料を、半導体ウェハの主表面又は前面側表面に堆積させることができる。

0026

複数の半導体ウェハのうちの1つの半導体ウェハの表面上に導電層を形成することは、半導体ウェハの表面に直接的に導電層を形成することを含むことができる。例えば、半導体ウェハの表面と導電層との間に別の層を設ける必要はない。

0027

複数の半導体ウェハのうちの1つの半導体ウェハの表面上に導電層を形成することは、半導体ウェハ上に導電層を堆積させるための任意の適切なプロセス(蒸着プロセス又はスパッタプロセス)を含むことができる。例えば、導電層は、電流を流す能力を有している層である。導電層は、1種又は複数種の元素又は化合物(例えば、Mo又はWのような金属元素;若しくは、WとSiのような金属と半導体の組み合わせ;若しくは、TiN,MoNのような金属と窒化物の組み合わせ)を含むことができ、それによって導電性材料(例えば金属又は合金)がもたらされる。

0028

複数の半導体ウェハのうちの1つの半導体ウェハの表面上に形成される導電層は、例えば、100nm(又は400nm)から5μmの間の厚さを有することができる。例えば、導電層は100nm、200nm、400nm、600nm、800nm、1μm、1.2μm、1.8μm、2.4μm、2.6μm、3.1μm、3.7μm又は4.5μmの厚さを有することができる。導電層は、半導体ウェハ上で実質的に均一な厚さを有することができる。

0029

複数の半導体ウェハのうちの1つの半導体ウェハ(例えば第1の半導体ウェハ又は第2の半導体ウェハ)上に形成される導電層の材料は、半導体ウェハの物理的特性に基づき選択又は調整されている。例えば、半導体ウェハの物理的特性は、複数の半導体ウェハ間での、所望の物理的特性又は電気的特性のばらつきを示すことに適している特性である。

0030

例えば、第1の半導体ウェハの物理的特性は、第1の半導体ウェハの厚さ(例えば、半導体ウェハの垂直方向の寸法)であって良い。幾つかの実施の形態においては、半導体ウェハの複数の層のうちの単一の層の厚さ(例えば、半導体ウェハの前面側表面におけるエピタキシャル層の厚さ)を物理的特性として使用することができる。また、半導体ウェハの複数の層のうちの2つ以上の層の結合厚さ又は重み付き厚さを物理的特性として使用することができる。択一的に、物理的特性は、半導体ウェハのドーパント濃度、半導体ウェハの1つの層(例えば半導体ウェハの前面側表面におけるエピタキシャル層)のドーパント濃度、又は、半導体ウェハの複数の半導体層のうちの2つ以上の層の複合ドーパント濃度又は重み付きドーパント濃度であって良い。例えば、ドーパント濃度は、半導体ウェハ内、半導体ウェハの1つの層内又は半導体ウェハの2つ以上の層内の平均濃度であって良い。幾つかの実施の形態においては、第1の半導体ウェハの物理的特性は、半導体ウェハのシート抵抗(例えば測定接触子スケーリング下で実質的に一定である半導体ウェハの抵抗)であって良い。択一的又は付加的に、半導体ウェハの複数の物理的特性の組み合わせを、半導体ウェハを特徴付けるために使用することができる。

0031

物理的特性の値は、第1の半導体ウェハ及び/又は第2の半導体ウェハに関して(例えば複数ある半導体ウェハの全ての半導体ウェハに関して)既知のものであって良い。例えば、半導体ウェハの製造メーカは、提供する半導体ウェハに関する物理的特性の値を提供することができる。幾つかの実施の形態においては、方法は、半導体ウェハの物理的特性の値を求める(測定する)ステップを含むことができる。例えば、一般的な四点プローブ測定又は非接触渦電流を使用する間接的な測定を、半導体ウェハのシート抵抗の値を求めるために使用することができる。半導体ウェハの厚さ又は半導体ウェハの1つの層の厚さを求めるために、また、半導体ウェハのドーパント濃度又は半導体ウェハの1つの層のドーパント濃度を求めるために、種々の測定技術を使用することができる。例えば、二次イオン質量分析法(secondary ion mass spectrometry)、容量電圧分光法(capacitance-voltage spectrometry)又は断面解析(cross-section analysis)を、半導体ウェハの厚さの値、半導体ウェハの1つの層の厚さ、半導体ウェハのドーパント濃度又は半導体ウェハの1つの層のドーパント濃度の値を求めるために使用することができる。

0032

物理的特性の値は、第1の半導体ウェハ上に形成される導電層に関する(第1の)材料組成を選択するために、また、第2の半導体ウェハ上に形成される導電層に関する(第2の)材料組成等を選択するために使用される。第1の半導体ウェハ上に形成される導電層に関する材料組成は、第1の半導体ウェハ上に形成される導電層と第1の半導体基板との間に生じるショットキーコンタクトの所定のショットキーバリアを提供することができる。第2の半導体ウェハ上に形成される導電層に関する材料組成は、第2の半導体ウェハ上に形成される導電層と第2の半導体ウェハとの間に生じるショットキーコンタクトの別の(異なる)所定のショットキーバリアを提供することができる。従って、ショットキーバリアを、例えば、各半導体ウェハの特性に基づき調整することができる。

0033

例えば、第1の半導体ウェハに関する導電層の第1の材料組成を、第1の半導体ウェハの物理的特性の第1の値に対して選択することができ、また、物理的特性の第2の値が物理的特性の第1の値とは異なる場合には、第1の材料組成とは異なる第2の材料組成を、物理的特性の第2の値に対して選択することができる。

0034

従って、半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成を、物理的特性の値によって表されている各半導体ウェハの実際の特性に従って調整することができる。

0035

例えば、複数の半導体ウェハのうちの1つの半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成の1種又は複数種の成分の一部を、物理的特性の値に基づき選択又は調整することができる。材料組成の1種又は複数種の成分の一部を選択又は調整することによって、導電層と半導体ウェハの半導体基板との間のショットキーコンタクトのショットキーバリアを効率的に調整することができる。

0036

幾つかの実施の形態において、第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成及び第2の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成は、少なくとも1種の同一の成分又は化合物を含んでいる。例えば、第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成は、第2の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成と同一の元素を異なる比率で含むことができる。第1の半導体ウェハ上に形成される導電層及び第2の半導体ウェハ上に形成される導電層に対する1種又は複数種の元素の実際の比率は、第1の半導体ウェハ及び第2の半導体ウェハそれぞれの物理的特性の実際の値に基づき選択することができる。

0037

幾つかの実施の形態においては、第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成の少なくとも1種の成分の一部は、第2の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成における成分の一部とは、少なくとも4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%又はそれ以上異なっていて良い。第1の半導体ウェハ上に形成される導電層及び第2の半導体ウェハ上に形成される導電層に関する材料組成の少なくとも1種の成分の一部を変更することによって、各半導体ウェハに関するショットキーコンタクトのショットキーバリアを効率的に調整することができる。

0038

複数の半導体ウェハのうちの1つの半導体ウェハ(例えば第1の半導体ウェハ又は第2の半導体ウェハ)上に形成される導電層の材料組成は、少なくとも2種の異なる材料又は元素を含むことができる。例えば、半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成は、2種又はそれ以上の金属元素の合金(例えばチタンタングステン(TiW)合金)を含むことができる。幾つかの実施の形態においては、導電層の材料組成は、金属元素及び非金属元素(例えばケイ化タングステン(WSi2)又は金属窒素化合物、例えば窒化チタン(TiN)、窒化モリブデン(MoN)又は窒化タングステン(W2N,WN,WN2))を含んでいる組成を有することができる。幾つかの実施の形態においては、導電層の材料組成は、金属元素、半導体元素及び非金属元素を含んでいる組成(例えば金属元素、窒素及び半導体元素(例えばWSiN)を含んでいる組成)を有することができる。

0039

導電層の材料組成に関する材料(元素)の上記の例によって、導電層と半導体基板との間のショットキーコンタクトのショットキーバリアを調整することができる。例えば、材料組成内の上記の材料の例のうちの1種又は複数種の材料の比率を、所望のショットキーバリア又はショットキーバリアの所望のレベルを達成するために選択又は調整することができる。

0040

幾つかの実施の形態においては、例えば第1の半導体ウェハのための導電層は窒素を含む。第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の窒素の濃度を、第1の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択することができる。窒素の濃度を変更することによって、例えば数百ミリオエレクトロンボルト(MeV)の範囲において、ショットキーコンタクトのショットキーバリアを調整することができる。例えば、800MeVから1,300MeVの間、1,000MeVから1,200MeVの間、又は900MeVから1,100MeVの間でショットキーバリアを調整することができる。例えば、導電層はMoNを含むことができ、また、ショットキーコンタクトのショットキーバリアを調整するために、MoNの窒素の濃度を選択又は調整することができる。MoNの窒素の濃度を、例えば、半導体ウェハの物理的特性に基づき、0%から10%の間(例えば1%から8%の間、2%から6%の間又は3%から9%の間)で選択又は調整することができる。幾つかの実施の形態においては、導電層は、窒素の選択された濃度を有している、金属と窒素の化合物(例えばTiN)、金属と非金属の化合物(例えばWSi)、例えばTiN,MoN,WxNx等を含むことができる。

0041

幾つかの実施の形態においては、複数の半導体ウェハのうちの1つの半導体ウェハ上に導電層を形成すること(例えば第1の半導体ウェハ上に導電層を形成するステップ102又は第2の半導体ウェハ上に導電層を形成するステップ104)は、スパッタプロセスを含むことができる。半導体ウェハ上に導電層を堆積させるために、種々異なるスパッタプロセスを使用することができる。例えば、イオンビームスパッタリング、高出力インパルスマグネトロンスパッタリング又はガスフロースパッタリングを使用することができる。

0042

例えば、窒素を含んでいる導電層は、窒素を含有しているスパッタガスを使用するスパッタプロセスによって形成することができる。半導体ウェハ上に形成される導電層中の窒素の濃度を、スパッタガス中の窒素の分圧を調整することによって選択することができる。スパッタガス中の窒素の分圧を高めることによって、導電層の窒素の濃度を上昇させることができる。従って、例えば導電層の窒素の濃度を上昇させることによって(スパッタガス中の窒素の分圧を高めることによって)、ショットキーコンタクトのショットキーバリアを低くすることができる。例えば、約1,300MeVのショットキーバリアを、0の窒素の分圧に関して調整することができるか、又は、約1,100MeVのショットキーバリアを、窒素及びアルゴンを含有しているスパッタガス中の10%の窒素の分圧に関して調整することができるか、又は、約1,000MeVのショットキーバリアを、窒素及びアルゴンを含有しているスパッタガス中の40%の窒素の分圧に関して調整することができるか、又は、約900MeVのショットキーバリアを、窒素及びアルゴンを含有しているスパッタガス中の60%の窒素の分圧に関して調整することができる。

0043

幾つかの実施の形態においては、第1の半導体ウェハ上に形成される導電層と第1の半導体ウェハとの間のショットキーコンタクトのショットキーバリアが、第2の半導体ウェハ上に形成される導電層と第2の半導体ウェハとの間のショットキーコンタクトのショットキーバリアから少なくとも4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%又はそれ以上異なっているように、第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成と、第2の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成と、を選択することができる。

0044

幾つかの実施の形態においては、本方法100は更に、半導体ウェハ上に導電層を形成する前に、スパッタ洗浄プロセスによって、複数の半導体ウェハのうちの1つの半導体ウェハ(例えば第1の半導体ウェハ又は第2の半導体ウェハ)の表面を浄化するステップを含むことができる。不純物として、半導体ウェハの表面上に堆積した酸素又は化学化合物のような不純物原子が考えられる。スパッタ洗浄プロセスによって、表面上に導電層が形成される前に、半導体ウェハの表面から不純物の少なくとも一部又はほぼ全てを除去することができる。スパッタ洗浄プロセスの処理時間を、半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択することができる。処理時間(例えば半導体ウェハの表面に向かって粒子又はイオンが加速される期間)を選択することによって、浄化度(例えば半導体ウェハの表面から除去される不純物の割合)を選択することができる。半導体ウェハの表面(例えばショットキーコンタクトに関する接触表面)から不純物を除去することによって、ショットキーコンタクトのショットキーバリアを調整することができる。

0045

択一的又は付加的に、スパッタ洗浄プロセスに使用されるスパッタガスを、半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択することができる。例えば、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)又はキセノン(Xe)のような不活性ガス、若しくはフッ素(F)をスパッタガスとして使用することができる。選択された不活性ガスは、スパッタ洗浄プロセスの性能(例えば半導体ウェハの表面から除去される不純物の割合)に影響を及ぼすことができる。

0046

複数の半導体デバイスの半導体は、10V以上の降伏電圧又は阻止電圧(例えば10V、20V又は50Vの降伏電圧)、又は100V以上の降伏電圧又は阻止電圧(例えば200V、300V、400V又は500Vの降伏電圧)、又は500V以上の降伏電圧又は阻止電圧(例えば600V、700V、800V又は1000Vの降伏電圧)、又は1,000V以上の降伏電圧又は阻止電圧(例えば1,200V、1,500V、1,700V又は2,000V、若しくは3.3kV又は6.5kVの降伏電圧)を有することができる。

0047

幾つかの実施の形態においては、複数の半導体デバイスのうちの幾つかの半導体デバイスはショットキーダイオードであって良い。各半導体ウェハに関してショットキーコンタクトのショットキーバリアを個別に調整することによって、提案されるコンセプトに従って、複数の半導体ウェハのバッチに、比較的少ない数の半導体ウェハに、又は、比較的多くの数の半導体ウェハに形成されるショットキーダイオードの順方向電圧のより均一な分布を実現することができる。

0048

幾つかの実施の形態において、ショットキーダイオードが形成される半導体ウェハは、ドリフト層を最上層(例えばドリフト層の後面側表面上に形成される第2の半導体層に比べて(同一の導電型の)ドーパントの明らかに低い濃度を有している半導体層)として含むことができる。

0049

ショットキーダイオードの順方向電圧を、
VF(INOM)=VTH+RDIFF×INOM (1)
に従い近似させることができる。ここでVFは、順方向電圧を表し、INOMは、ショットキーダイオードに印加される公称電流を表し、VTHは、(ダイオードが導通し始める)ショットキーダイオードの閾値電圧を表し、また、RDIFFは、公称電流でのショットキーダイオードの微分抵抗を表す。

0050

例えば、順方向電圧は、閾値電圧VTH及び微分抵抗RDIFFに依存する。微分抵抗RDIFFは、ドリフト層におけるドーパント濃度及びドリフト層の厚さに依存する。ドーパント濃度及び厚さは、ドリフト層に関する製造プロセスに従って変更することができる。例えば、ドリフト層の厚さを数%の範囲内で変更することができ、他方では、ドーパント濃度をエピタキシャル製造プロセスに関して10から20%変更することができる。例えば、微分抵抗RDIFFはウェハ毎に異なっていて良い。従って、閾値電圧VTHが一定であれば、2つの異なるウェハ上に形成される2つのショットキーダイオードに関して、順方向電圧VFは異なっていて良い。

0051

例えば、閾値電圧VTHは、半導体ウェハと半導体ウェハ上に形成される導電層との間に生じるショットキーコンタクトのショットキーバリアに依存する。従って、複数の半導体ウェハ間の微分抵抗RDIFFのばらつきを、各ウェハに関する閾値電圧VTHを個別に調整することによって(例えばショットキーコンタクトのショットキーバリアを調整することによって)補償することができる。

0052

例えば、半導体ウェハの物理的特性の値に基づき、半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成を個別に選択することによって、ショットキーバリアを調整することができる。例えば、スパッタプロセスにおける窒素の分圧(例えば窒素流)を選択して、半導体ウェハに関してショットキーバリアを個別に調整することができる。

0053

幾つかの実施の形態においては、微分抵抗RDIFF及び閾値電圧VTHの温度依存性を考慮することができる。例えば、所定の公称電流INOMがダイオードの所定の動作温度(例えば、〜100℃までの動作温度TOPERATION)においてダイオードに印加されると、ショットキーダイオードの順方向電圧VFが所定の値に達するように、ショットキーバリア(例えば閾値電圧VTH)を調整することができる。例えば、複数の半導体ウェハ間のばらつきが補償されるように個々の半導体ウェハに関してショットキーバリアが調整される。

0054

例えば、第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成及び第2の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成を、第1の半導体ウェハ上に形成されるショットキーダイオードの平均順方向電圧と、第2の半導体ウェハ上に形成されるショットキーダイオードの平均順方向電圧との差異は2%、3%、4%、5%、6%又は7%以下であるように選択することができる。

0055

例えば、複数の半導体ウェハのバッチに、比較的少ない数の半導体ウェハに、又は、比較的多くの数の半導体ウェハに形成されるショットキーダイオードの所定の動作条件における順方向電圧のより均一な分布を達成することができる。特に、複数の半導体ウェハのバッチに、比較的少ない数の半導体ウェハに、又は、比較的多くの数の半導体ウェハに形成されるショットキーダイオードの所定の公称電流及び所定の動作温度における順方向電圧のより均一な分布を達成することができる。

0056

更なる詳細及び態様は、以下に説明する実施の形態と関連させて言及する。図1に示した実施の形態は、以下において説明する1つ又は複数の実施例若しくは提案されるコンセプトの1つ又は複数の態様に対応する、1つ又は複数の付加的なオプションとしての特徴を有している。

0057

図2には、半導体デバイス200の一実施例が示されている。半導体デバイス200は、半導体層201と、その半導体層201の表面に形成された導電層202と、を含んでいる。導電層202を、半導体層201の表面上に直接的に形成することができる。例えば、半導体層201と導電層202との間に別の層を形成する必要はない。半導体層201及び導電層202は、ショットキーコンタクトを形成する。従って、半導体デバイス200はショットキーコンタクトを含んでいる任意のデバイスであって良い。例えば、半導体デバイス200はショットキーダイオードであって良い。

0058

オーム接点203及び204は、別の電子コンポーネントに半導体デバイス200を接続するために設けられている。

0059

幾つかの実施の形態においては、半導体デバイス200は、上記又は下記の複数の態様のうちの1つ又は複数に従い形成することができる。図2に示した半導体デバイスの実施の形態は、上記又は下記の1つ又は複数の実施例若しくは提案されるコンセプトの1つ又は複数の態様に対応する、1つ又は複数の付加的なオプションとしての特徴を有している。

0060

図3には、複数の半導体ダイオードを形成する方法300の1つの実施の形態のフローチャートが示されている。

0061

方法300は、ダイオードの構造(例えばサージ電流定型SCS)ダイオード)を形成するステップ302を含む。例えば、ダイオードの構造を形成するステップ302は、1回又は複数回のエピタキシャルプロセスを介して、ドープされた又はドープされていない半導体材料の1つ又は複数の層を含んでいる半導体構造を担体ウェハ上に形成するステップを含むことができる。例えば、ダイオード構造を半導体ウェハとして提供することができる。

0062

更に、本方法300は、ダイオード構造のシート抵抗を測定するステップ304を含む。シート抵抗に関する測定値を記憶することができ、それによって、その情報を後続のプロセスに利用することができる。択一的に、1つ又は複数の層のドーパント濃度及び/又は1つ又は複数の層の厚さを測定することができる。測定用の層は、例えば、ダイオードのためのドリフト層として使用される、半導体ウェハの弱くドープされた半導体層であって良い。例えば、二次イオン質量分析法、容量電圧分光法又は断面解析を、測定に使用することができる。後続のプロセスに利用できるようにするために、測定値を記憶することができる。

0063

本方法300は更に、半導体ウェハ上の個々のダイオードを規定する複数のプロセス306から310を含む。プロセス306から310は、所望のドーピングプロファイルを達成するために、リソグラフィプロセスエッチングプロセス及びイオン注入プロセスを含むことができる。

0064

更に、本方法300は、注入されたイオンを活性化させるステップ312を含む。例えば、半導体ウェハを、所定の期間にわたり、例えば1,300℃、1,500℃、1,700℃又は1,900℃の温度に加熱することができる。

0065

導電層を堆積させるステップ314は、注入されたイオンの活性化に続いて実施される。半導体ウェハに関する導電層の材料組成(ショットキー金属)は、測定ステップ304において測定された値に基づき選択される。例えば、材料組成を、半導体ウェハのシート抵抗、若しくは、1つ又は複数の層のドーパント濃度及び/又は1つ又は複数の層の厚さに応じて選択することができる。従って、ショットキー金属の材料組成を、1回又は複数回のエピタキシャルプロセスのパラメータに応じて選択することができる。例えば、ショットキー金属を、スパッタプロセスによって堆積させることができる(例えばMoNをスパッタプロセスによって堆積させることができる)。スパッタガス中の窒素の分圧又は窒素流を選択又は調整することによって、半導体ウェハとショットキー金属との間に生じるショットキーコンタクトのショットキーバリアを選択又は調整することができる。スパッタガス中の窒素の分圧又は窒素流を選択又は調整することによって、堆積されたMoNの窒素の濃度を調整又は選択することができる。例えば、ショットキーコンタクトのショットキーバリアを、数百MeVの範囲内で調整することができる。

0066

本方法300は更に、その他の電気デバイスとの接続のためにダイオードのオーム接点として機能するパワー金属を構造化するステップ316を含む。ショットキー金属(例えば半導体ウェハ上に形成される導電層)を構造化するステップ318も、方法300に含まれる。いずれの構造化プロセスも、所望の構造を達成するために、リソグラフィプロセス及びエッチングプロセスを含むことができる。

0067

更に、本方法300は、デバイスをパッシベートするステップ320を含む。例えば、薄い不活性膜を半導体ウェハ上に形成されるダイオードに堆積させることができる。パッシベーションによって、ダイオードの電気特性を高めることができ、またダイオードを環境因子から保護することができる。

0068

また方法300は、裏面側を処理するステップ322を含む。裏面側を処理するステップ322は、研磨プロセス(例えば担体ウェハを薄くする又は除去する)、半導体ダイオードの裏面側にオーム接点を形成するための金属堆積プロセス、及び/又は、デバイスの裏面側において注入されたイオンを活性化するためのレーザアニールプロセスを含むことができる。

0069

方法300によって、半導体ウェハとウェハのためのショットキー金属との間のショットキーコンタクトのショットキーバリアを個別に調整することができる。従って、製造プロセスに関連する(例えばエピタキシャルプロセスに関連する)複数の半導体ウェハ間のばらつきを補償することができる。従って、方法300は、複数の半導体ウェハのバッチに、比較的少ない数の半導体ウェハに、又は、比較的多くの数の半導体ウェハに形成されるショットキーダイオードの順方向電圧のより均一な分布を実現することができる。

0070

更なる詳細及び態様は、上記又は下記の実施の形態と関連させて言及する。図3に示した実施の形態は、上記(例えば図1又は図2)において説明した、又は下記において説明する1つ又は複数の実施例又は提案されるコンセプトの1つ又は複数の態様に対応する、1つ又は複数の付加的なオプションとしての特徴を有している。

0071

幾つかの実施の形態は、ショットキーダイオードの順方向電圧を均一化するためのフィードフォワードループを介する、ドリフト層パラメータに応じたショットキーバリアの調整に関する。ドリフト層のドーパント濃度及び厚さに関する既知の値を、ショットキー材料に関する堆積プロセスに提供することができる(例えば、値をフィードフォワードループを介して堆積ツールに供給することができる)。従って、ショットキーバリアを、ウェハ毎に個別化することができる。つまり、ダイオードの製造プロセスにおける均一性を高めることができる。

0072

図4には、複数の半導体ウェハ上に複数の半導体デバイスを形成する方法400の1つの実施の形態のフローチャートが示されている。

0073

方法400は、第1の半導体ウェハの表面に対して実施されるスパッタ洗浄プロセスによって、第1の半導体ウェハの表面から不純物を除去するステップ402を含む。第1の半導体ウェハの表面に対して実施されるスパッタ洗浄プロセスの処理時間は、第1の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択されている。

0074

方法400は更に、第2の半導体ウェハの表面に対して実施されるスパッタ洗浄プロセスによって、第2の半導体ウェハの表面から不純物を除去するステップ404を含む。第2の半導体ウェハの表面に対して実施されるスパッタ洗浄プロセスの処理時間は、第2の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択されている。

0075

第1の半導体ウェハの表面に対して実施されるスパッタ洗浄プロセスの処理時間は、第2の半導体ウェハの表面に対して実施されるスパッタ洗浄プロセスの処理時間等とは異なる。

0076

半導体ウェハにおける不純物として、半導体ウェハの表面上に堆積した酸素(例えば天然のSiO2層)又は化学化合物のような不純物原子が考えられる。スパッタ洗浄プロセスによって、表面上に導電層が形成される前に、半導体ウェハの表面から不純物の少なくとも一部又はほぼ全てを除去することができる。スパッタ洗浄プロセスの処理時間を、半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択することができる。処理時間(例えば半導体ウェハの表面に向かって粒子又はイオンが加速される期間)を選択することによって、浄化度(例えば半導体ウェハの表面から除去される不純物の割合)を選択することができる。例えば、不純物を除去することによって、半導体デバイスの電気的な特性(例えば、半導体ウェハの表面上に形成される導電層と、半導体ウェハと、の間に形成されるショットキーコンタクトのショットキーバリアの高さ)を調整することができる。

0077

半導体ウェハの物理的特性は、複数の半導体ウェハ間での、所望の物理的特性又は電気的特性のばらつきを示すことに適している特性である。例えば、第1の半導体ウェハの物理的特性は、第1の半導体ウェハの厚さ(例えば、半導体ウェハの垂直方向の寸法)であって良い。幾つかの実施の形態においては、半導体ウェハの複数の層のうちの単一の層の厚さ(例えば、半導体ウェハの前面側表面におけるエピタキシャル層の厚さ)を物理的特性として使用することができる。また、半導体ウェハの複数の層のうちの2つ以上の層の結合厚さ又は重み付き厚さを物理的特性として使用することができる。択一的に、物理的特性は、半導体ウェハのドーパント濃度、半導体ウェハの1つの層(例えば半導体ウェハの前面側表面におけるエピタキシャル層)のドーパント濃度、又は、半導体ウェハの複数の半導体層のうちの2つ以上の層の複合ドーパント濃度又は重み付きドーパント濃度であって良い。例えば、ドーパント濃度は、半導体ウェハ内、半導体ウェハの1つの層内又は半導体ウェハの2つ以上の層内の平均濃度であって良い。幾つかの実施の形態においては、第1の半導体ウェハの物理的特性は、半導体ウェハのシート抵抗(例えば測定接触子のスケーリング下で実質的に一定である半導体ウェハの抵抗)であって良い。択一的又は付加的に、半導体ウェハの複数の物理的特性の組み合わせを、半導体ウェハを特徴付けるために使用することができる。

0078

物理的特性の値は、第1の半導体ウェハ及び/又は第2の半導体ウェハに関して(例えば複数ある半導体ウェハの全ての半導体ウェハに関して)既知のものであって良い。例えば、半導体ウェハの製造メーカは、提供する半導体ウェハに関する物理的特性の値を提供することができる。幾つかの実施の形態においては、方法は、半導体ウェハの物理的特性の値を求める(測定する)ステップを含むことができる。例えば、一般的な四点プローブ測定又は非接触渦電流を使用する間接的な測定を、半導体ウェハのシート抵抗の値を求めるために使用することができる。半導体ウェハの厚さ又は半導体ウェハの1つの層の厚さを求めるために、また、半導体ウェハのドーパント濃度又は半導体ウェハの1つの層のドーパント濃度を求めるために、種々の測定技術を使用することができる。例えば、二次イオン質量分析法、容量電圧分光法又は断面解析を、半導体ウェハの厚さの値、半導体ウェハの1つの層の厚さ、半導体ウェハのドーパント濃度又は半導体ウェハの1つの層のドーパント濃度の値を求めるために使用することができる。

0079

方法400は、オプションとして、導電層を第1の半導体ウェハの表面上に形成し、それによって、第1の半導体ウェハのための導電層と第1の半導体ウェハとの間にショットキーコンタクトを生じさせるステップを含むことができる。更に、方法400は、導電層を第2の半導体ウェハの表面上に形成し、それによって、第2の半導体ウェハ上に形成された導電層と第2の半導体ウェハとの間にショットキーコンタクトを生じさせるステップを含むことができる。幾つかの実施の形態においては、第1の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成を、第1の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択することができる。第2の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成を、第2の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択することができる。半導体ウェハ上に導電層を堆積させるためのプロセスの例を、図1に示した方法と関連させて説明する。

0080

半導体ウェハの表面(例えばショットキーコンタクトに関する接触表面)から不純物を除去することによって、ショットキーコンタクトのショットキーバリアを調整することができる。第1の半導体ウェハに対するスパッタ洗浄プロセスに関する処理時間と、第2の半導体ウェハに対するスパッタ洗浄プロセスに関する処理時間と、が異なることによって、第1の半導体ウェハ上に形成された導電層と第1の半導体ウェハとの間に生じるショットキーコンタクトのショットキーバリア、並びに、第2の半導体ウェハ上に形成された導電層と第2の半導体ウェハとの間に生じるショットキーコンタクトのショットキーバリアを個別に調整することができる。各半導体ウェハに関するショットキーコンタクトのショットキーバリアの個別の調整によって、複数の半導体ウェハ間のばらつきを補償することができる。例えば、物理的特性の値は複数の半導体ウェハ間のばらつきを示すことができる。各半導体ウェハに関するショットキーコンタクトのショットキーバリアの個別の調整によって、複数の半導体ウェハのバッチに、比較的少ない数の半導体ウェハに、又は、比較的多くの数の半導体ウェハに形成される複数の半導体デバイスのデバイス特性のより均一な分布を実現することができる。

0081

付加的に、スパッタ洗浄プロセスに使用されるスパッタガスを、半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択することができる。例えば、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)又はキセノン(Xe)のような不活性ガス、若しくはフッ素(F)をスパッタガスとして使用することができる。選択された不活性ガスは、スパッタ洗浄プロセスの性能(例えば半導体ウェハの表面から除去される不純物の割合)に影響を及ぼすことができる。従って、スパッタ洗浄プロセスに関するスパッタガスを個別に選択することによって、個々の半導体ウェハに関するショットキーコンタクトのショットキーバリアを調整することができる。

0082

更なる詳細及び態様は、上記又は下記の実施の形態と関連させて言及する。図4に示した実施の形態は、上記(例えば図1から図3)において説明した、又は下記において説明する1つ又は複数の実施例又は提案されるコンセプトの1つ又は複数の態様に対応する、1つ又は複数の付加的なオプションとしての特徴を有している。

0083

図5には、複数の半導体ウェハ上に複数の半導体デバイスを形成する方法500の1つの実施の形態のフローチャートが示されている。

0084

方法500は、第1の半導体ウェハにイオンを注入するステップ502を含む。第1の半導体ウェハに注入されるイオンの濃度は、第1の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択されている。

0085

方法500は更に、第2の半導体ウェハにイオンを注入するステップ504を含む。第2の半導体ウェハに注入されるイオンの濃度は、第2の半導体ウェハの物理的特性の値に基づき選択されている。

0086

第1の半導体ウェハに注入されるイオンの濃度は、第2の半導体ウェハに注入されるイオンの濃度とは異なる。

0087

複数の半導体デバイスの半導体ウェハの物理的特性に基づき個別にイオンを注入することによって、複数の半導体ウェハ間のばらつきを補償することができる。例えば、複数の半導体デバイスの半導体ウェハのドーパント濃度又は複数の半導体デバイスの半導体ウェハの層のドーパント濃度を、(例えば製造プロセスに基づき)複数の半導体ウェハ間で変更することができる。即ち、複数の半導体デバイスの半導体ウェハの厚さ又は複数の半導体デバイスの半導体ウェハの層の厚さなどのその他のパラメータも、(例えば製造プロセスに起因して)複数の半導体ウェハ間で変更することができる。

0088

半導体ウェハの物理的特性は、複数の半導体ウェハ間での、所望の物理的特性又は電気的特性のばらつきを示すことに適している特性である。例えば、第1の半導体ウェハの物理的特性は、第1の半導体ウェハの厚さ(例えば、半導体ウェハの垂直方向の寸法)であって良い。幾つかの実施の形態においては、半導体ウェハの複数の層のうちの単一の層の厚さ(例えば、半導体ウェハの前面側表面におけるエピタキシャル層の厚さ)を物理的特性として使用することができる。また、半導体ウェハの複数の層のうちの2つ以上の層の結合厚さ又は重み付き厚さを物理的特性として使用することができる。択一的に、物理的特性は、半導体ウェハのドーパント濃度、半導体ウェハの1つの層(例えば半導体ウェハの前面側表面におけるエピタキシャル層)のドーパント濃度、又は、半導体ウェハの複数の半導体層のうちの2つ以上の層の複合ドーパント濃度又は重み付きドーパント濃度であって良い。例えば、ドーパント濃度は、半導体ウェハ内、半導体ウェハの1つの層内又は半導体ウェハの2つ以上の層内の平均濃度であって良い。幾つかの実施の形態においては、第1の半導体ウェハの物理的特性は、半導体ウェハのシート抵抗(例えば測定接触子のスケーリング下で実質的に一定である半導体ウェハの抵抗)であって良い。択一的又は付加的に、半導体ウェハの複数の物理的特性の組み合わせを、半導体ウェハを特徴付けるために使用することができる。

0089

物理的特性の値は、第1の半導体ウェハ及び/又は第2の半導体ウェハに関して(例えば複数ある半導体ウェハの全ての半導体ウェハに関して)既知のものであって良い。例えば、半導体ウェハの製造メーカは、提供する半導体ウェハに関する物理的特性の値を提供することができる。幾つかの実施の形態においては、方法は、半導体ウェハの物理的特性の値を求める(測定する)ステップを含むことができる。例えば、一般的な四点プローブ測定又は非接触渦電流を使用する間接的な測定を、半導体ウェハのシート抵抗の値を求めるために使用することができる。半導体ウェハの厚さ又は半導体ウェハの1つの層の厚さを求めるために、また、半導体ウェハのドーパント濃度又は半導体ウェハの1つの層のドーパント濃度を求めるために、種々の測定技術を使用することができる。例えば、二次イオン質量分析法、容量電圧分光法又は断面解析を、半導体ウェハの厚さの値、半導体ウェハの1つの層の厚さ、半導体ウェハのドーパント濃度又は半導体ウェハの1つの層のドーパント濃度の値を求めるために使用することができる。

0090

方法500は、オプションとして、導電層を第1の半導体ウェハの表面上に形成し、それによって、第1の半導体ウェハ上に形成された導電層と第1の半導体ウェハとの間にショットキーコンタクトを生じさせるステップを含むことができる。更に、方法500は、導電層を第2の半導体ウェハの表面上に形成し、それによって、第2の半導体ウェハ上に形成された導電層と第2の半導体ウェハとの間にショットキーコンタクトを生じさせるステップを含むことができる。第1の半導体ウェハ及び第2の半導体ウェハ上に形成される導電層の材料組成を、第1の半導体ウェハ及び第2の半導体ウェハそれぞれの物理的特性の値に基づき選択することができる。半導体ウェハ上に導電層を堆積させるためのプロセスの例を、図1に示した方法と関連させて説明する。

0091

注入されるイオンの濃度を個別に選択又は調整することによって、第1の半導体ウェハ上に形成される導電層と第1の半導体ウェハとの間に生じるショットキーコンタクトのショットキーバリア、並びに、第2の半導体ウェハ上に形成される導電層と第2の半導体ウェハとの間に生じるショットキーコンタクトのショットキーバリアを個別に調整することができる。各半導体ウェハに関するショットキーコンタクトのショットキーバリアの個別の調整によって、複数の半導体ウェハ間のばらつきを補償することができる。例えば、物理的特性の値は複数の半導体ウェハ間のばらつきを示すことができる。各半導体ウェハに関するショットキーコンタクトのショットキーバリアの個別の調整によって、複数の半導体ウェハのバッチに、比較的少ない数の半導体ウェハに、又は、比較的多くの数の半導体ウェハに形成される複数の半導体デバイスのデバイス特性のより均一な分布を実現することができる。

0092

方法500は、オプションとして、半導体ウェハ内で注入されたイオンを分散させるため、また注入されたイオンを活性化させるための、アニーリングプロセス又は活性化プロセスを含むことができる。

0093

オプションとして、方法500は、第1の半導体ウェハの表面に対して実施されるスパッタ洗浄プロセスによって、第1の半導体ウェハの表面から不純物を除去するステップを含むことができる。更に、方法500は、第2の半導体ウェハの表面に対して実施されるスパッタ洗浄プロセスによって、第2の半導体ウェハの表面から不純物を除去するステップを含むことができる。上記の2つの処理を、第1の半導体ウェハ上に導電層が形成される前に、また、第2の半導体ウェハ上に導電層が形成される前に実施することができる。第1の半導体ウェハ及び第2の半導体ウェハの表面に対して実施されるスパッタ洗浄プロセスの処理時間を、第1の半導体ウェハ及び第2の半導体ウェハそれぞれの物理的特性の値に基づき選択することができる。スパッタ洗浄プロセスの例を、図4に示した方法と関連させて説明する。

0094

複数の半導体ウェハのうちの1つの半導体ウェハの表面から不純物を除去することによって、半導体デバイスの電気的な特性(例えば、半導体ウェハの表面上に形成される導電層と、半導体ウェハと、の間に形成されるショットキーコンタクトのショットキーバリアの高さ)を調整することができる。

0095

更なる詳細及び態様は、上記の実施の形態と関連させて言及する。図5に示した実施の形態は、上記(例えば図1から図4)において説明した1つ又は複数の実施例又は提案されるコンセプトの1つ又は複数の態様に対応する、1つ又は複数の付加的なオプションとしての特徴を有している。

0096

更に、複数の実施例によって、コンピュータ又はプロセッサ上で実行されると、上述の方法のうちの1つの実行するためのプログラムコードを有しているコンピュータプログラムを提供することができる。当業者であれば、上述の種々の方法のステップをプログラミングされたコンピュータによって実行できることを容易に認識するであろう。この点において、幾つかの実施例は、機械又はコンピュータによって読み出し可能であり、且つ、機械又はコンピュータによって実行可能であり、また上述の方法の動作の一部又は全てを実行する命令から成る、機械又はコンピュータによって実行可能なプログラムエンコードされている、プログラム記憶装置、例えばディジタルデータ記憶媒体カバーすることも意図している。プログラム記憶装置は、例えば、ディジタルメモリ磁気記憶媒体、例えば磁気ディスク及び磁気テープハードディスクドライブ、又は、光学的に読み出し可能なディジタルデータ記憶媒体であって良い。別の実施例は、上述の方法の動作を実行するようにプログラミングされたコンピュータ、又は、上述の方法の動作を実行するようにプログラミングされた(フィールドプログラマブルロジックアレイ((F)PLA)又は(フィールド)プログラマブルゲートアレイ((F)PGA)をカバーすることも意図している。

0097

明細書及び図面は開示の原理を表しているに過ぎない。従って、当業者であれば、明細書及び図面において明示的に説明又は図示されていない場合であっても、本開示の原理を実現し、また、本発明の精神及び範囲に含まれる種々のアレンジを行えることは自明である。更に、明細書及び図面に挙げた全ての実施例は、原則として、発明者による当該技術分野の更なる発展に貢献する開示及びコンセプトの原理の読者による理解を促進するための教育的な目的でしかないことを明示的に意図しており、また、そのような別個に記載した例及び条件に制限されることなく構成することができる。更には、本明細書において引用した原理、態様及び開示の実施、並びに、それらの特定の例に関する全ての記述は、それらの等価のものを含むことを意図している。

0098

「(特定の機能を実行する)〜のための手段」として記載されている機能ブロックは、それぞれ、特定の機能を実行するように構成されている回路を含んでいる機能ブロックと解される。従って、「〜のための手段」は、「〜のために構成されている手段」又は「〜のために適している手段」と解することもできる。従って、特定の機能を実行するように構成されている手段は、そのような手段が(所定の時刻に)機能を実行していなければならないこと意味していない。

0099

「手段」、「センサ信号を供給するための手段」、「伝送信号を生成するための手段」等と表記された任意の機能ブロックを含んでいる、図面に示した種々の構成要素の機能は、専用のハードウェハ、例えば「信号供給器」、「信号処理ユニット」、「プロセッサ」、「コントローラ」等、並びに、適切なソフトウェアとの関連においてソフトウェアを実行することができるハードウェアの使用によって提供することができる。更には、本明細書において「手段」として記載されている任意のエンティティは、「1つ又は複数のモジュール」、「1つ又は複数のデバイス」、「1つ又は複数のユニット」等に対応していても良いし、「1つ又は複数のモジュール」、「1つ又は複数の装置」、「1つ又は複数のユニット」等として実施されていても良い。プロセッサによって提供される場合には、種々の機能を単一の専用プロセッサによって、単一の共有プロセッサによって、又は、複数の個別プロセッサ(そのうちの幾つかは共有することができる)によって提供することができる。更には、「プロセッサ」又は「コントローラ」という用語の明示的な使用は、ソフトウェアを実行することができるハードウェハだけを表していると解釈すべきではなく、ディジタルシグナルプロセッサ(DSP)ハードウェア、ネットワークプロセッサ特定用途向け集積回路ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイFPGA)、ソフトウェアを記憶するためのリードオンリメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び不揮発性ストレージ暗示的に含んでいても良い(但し、これらは例示であって、これらに限定されるものではない)。その他のハードウェア、慣例のハードウェア及び/又はカスタムハードウェアも含めることができる。

0100

当業者であれば、本明細書におけるあらゆるブロック図は、本開示の原理を実現する図示の回路の概念図を表していることが分かる。同様に、あらゆるフローチャート、流れ図、状態遷移図、擬似コード等は、コンピュータ読み出し可能媒体において実質的に表すことができ、またコンピュータ又はプロセッサが明示的に図示されているか否かにかかわらず、コンピュータ又はプロセッサによって実行することができる種々のプロセスを表す。

0101

更に、添付の特許請求の範囲は、これによって、詳細な説明に組み込まれ、各請求項はそれ自身を別個の実施例として主張することができる。各請求項がそれ自身を別個の実施例として主張するのに対し、従属請求項がそれらの請求項において1つ又は複数のその他の請求項との特定の組み合わせを表すことができるにもかかわらず、その他の実施例は従属請求項と別の各従属請求項又は独立請求項の内容との組み合わせも含むことができる。特定の組み合わせは意図していないことが明記されていない限り、そのような組み合わせは本明細書において提案されている。更に、ある請求項が直接的に別の任意の独立請求項に従属していない場合であっても、その独立請求項に対するその請求項の特徴も含まれることが意図されている。

0102

本明細書に開示された方法又は請求項において開示された方法は、それらの方法の各動作をそれぞれ実行するための手段を有しているデバイスによって実施できることを言及しておく。

0103

更に、本明細書又は特許請求の範囲に開示されている多数の動作又は機能の開示は特定の順序にあるべきと解釈されるべきではないと解される。従って、複数の動作又は機能の開示は、そのような動作又は機能が技術的な理由から交換できない場合を除き、それらは特定の順序に限定されるべきではない。更に、幾つかの実施の形態においては、単一の動作は複数の副動作を含むことができるか、又はそのような単一の動作を複数の副動作に分割することができる。明示的に除外されていない限りは、そのような副動作を含めることができ、またこの単一の動作の開示の一部であっても良い。

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