[發(fā)明專利]硅晶片及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200580050229.5
• 申請(qǐng)日: 2005-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN101238557A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杉村涉;小野敏昭;寶來正隆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 勝高股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/322
• 分類號(hào): H01L21/322;H01L21/324;H01L21/26;C30B29/06;C30B33/02
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 熊玉蘭;李平英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及硅晶片及其制造方法，特別是涉及將通過直拉法(Czochralski法)制備的硅單晶錠切片而得到的硅晶片的制造方法。本發(fā)明涉及抑制滑移位錯(cuò)改善晶片的強(qiáng)度時(shí)使用的合適的技術(shù)。

本申請(qǐng)要求2005年7月27日提交的申請(qǐng)日本特愿2005-217647號(hào)的優(yōu)先權(quán)，在此援用其內(nèi)容。

背景技術(shù)

用作半導(dǎo)體裝置等的基板的單晶硅晶片，通過將硅單晶錠切片、進(jìn)行熱處理或鏡面加工等來制造。作為硅單晶錠的制備方法，可以舉出例如，直拉法(CZ法)。CZ法由于易得到大口徑的單晶錠、易對(duì)缺陷進(jìn)行控制等，被廣泛用于硅單晶錠的制備中。

通過CZ法制備硅單晶時(shí)，由于使用石英坩鍋進(jìn)行結(jié)晶生長(zhǎng)，結(jié)晶中含有過飽和狀態(tài)的氧，該氧在裝置的電路形成步驟的熱處理過程等中形成熱施主(TD)，所以在裝置制造時(shí)存在晶片的電阻率不穩(wěn)定地變動(dòng)的大問題。

在添加有摻雜劑的常規(guī)低電阻晶片的情況下，熱施主對(duì)晶片的電阻率的影響是輕微的，在實(shí)際操作上不存在問題。但是，在摻雜劑受限的高電阻晶片的情況下，若為n型則隨著熱施主的增加而電阻率激減。若為p型則雖然隨著熱施主的增加、最初電阻率激增，但是如果熱施主進(jìn)一步繼續(xù)增加，p型轉(zhuǎn)換為n型、電阻率激減。

通常，對(duì)硅晶片，為了防止由于熱施主所導(dǎo)致的電阻率變動(dòng)，實(shí)施施主消除(donor?killer；DK)處理。對(duì)于供于氫退火、氬退火的硅晶片，同樣地為了抑制電阻率變動(dòng)，在高溫退火處理前實(shí)施施主消除處理。熱施主除了為電阻率變動(dòng)的因素之外，也是促進(jìn)氧析出物形成的因素。

通過CZ法拉晶而成的硅單晶中，過飽和的氧進(jìn)入晶格之間。過飽和的氧在晶片加工步驟等的退火處理中，成為誘發(fā)被稱為BMD(BulkMico?Defect)的微小缺陷的原因。在單晶硅晶片上形成半導(dǎo)體裝置時(shí)，要求在裝置形成區(qū)域中無結(jié)晶缺陷。若在形成電路的表面上存在結(jié)晶缺陷，則成為由該缺陷部分引起電路破壞等的原因。

另一方面，BMD具有對(duì)成為結(jié)晶缺陷的原因的金屬雜質(zhì)等進(jìn)行吸雜的作用。因此，DZ-IG法中，通過進(jìn)行硅晶片的退火，在硅晶片的內(nèi)部誘發(fā)BMD、形成IG(本征吸雜(Intrinsic?Gettering))層。通過IG層對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行吸雜，由此在硅晶片的表面上形成結(jié)晶缺陷極少的DZ(DenudedZone)層。

DZ層在裝置形成中是不可欠缺的。但是若對(duì)形成有DZ層的硅晶片進(jìn)行退火，則在DZ層上產(chǎn)生位錯(cuò)缺陷(Slip)且擴(kuò)展，硅晶片的強(qiáng)度降低。特別是若在晶片被熱處理口(熟処理ボ一ト)等支撐的狀態(tài)下、進(jìn)行退火則滑移位錯(cuò)有可能從晶片的背面周邊的被支撐部分?jǐn)U展。若硅晶片的強(qiáng)度降低則在其后的步驟中易產(chǎn)生晶片的損傷或破壞。因此，要求具有DZ層、強(qiáng)度特性優(yōu)異的硅晶片。為了避免上述問題，如日本特開2002-134521號(hào)公報(bào)所述，已知除去晶片表層的技術(shù)，但是由于步驟數(shù)的增加、切片厚度的增加等，不能避免制造成本的增加。

形成氧化誘發(fā)堆垛層錯(cuò)(Oxidation?Induced?Stacking?Fault，OSF)的核的氧析出物的微小缺陷、由結(jié)晶引起的顆粒(Crystal?Originated?Particle，COP)、侵入型位錯(cuò)(Interstitial-type?Large?Dislocation，LD)在制造半導(dǎo)體裝置時(shí)引起收率降低。因此，制造這樣缺陷少的晶片是重要的。日本特開平11-1393號(hào)公報(bào)中公開了無OSF、COP和LD的無缺陷的硅晶片。另一方面，制造半導(dǎo)體裝置時(shí)，有時(shí)必需無OSF、COP和LD且具有吸雜能力的硅晶片。

發(fā)明內(nèi)容

但是，上述無OSF、COP和LD的無缺陷的硅晶片，在裝置制造步驟的熱處理中，未必在晶片內(nèi)部產(chǎn)生氧析出。因此，在DZ-IG法中的熱處理中，滑移擴(kuò)展，結(jié)果不能排除晶片強(qiáng)度降低的可能性。

進(jìn)一步地，即使在不使用上述無缺陷的硅晶片時(shí)，在DZ-IG法中的熱處理中，也期待防止滑移位錯(cuò)的擴(kuò)展。

本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，本發(fā)明提供在DZ-IG法等中進(jìn)行1000℃以上的高溫?zé)崽幚頃r(shí)，通過抑制滑移擴(kuò)展，防止晶片強(qiáng)度降低的硅晶片及其制造方法。

本申請(qǐng)發(fā)明人進(jìn)行精心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過在拉晶中，在含有含氫原子的物質(zhì)的氣體的惰性環(huán)境氣體中進(jìn)行CZ結(jié)晶生長(zhǎng)，與不添加氫的結(jié)晶生長(zhǎng)條件相比，在生長(zhǎng)(as-grown)的狀態(tài)下于體結(jié)晶(バルク結(jié)晶)中形成了高密度的熱施主(TD)。

(參照?qǐng)D13)