[發明專利]一種用于無源器件的半導體襯底的制作方法

在審

• 申請號: 201410115034.5
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN104952726A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發明（設計）人: 陳林;杜海
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/324
• 分類號: H01L21/324
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本發明屬于半導體制造領域，特別是涉及一種用于無源器件的半導體襯底的制作方法。

背景技術

在過去很長一段時間，分立無源器件一直被應用在無線通信設備中，并采用SMT(表面貼裝技術)貼裝在各類電路板和基板上。然而，隨著無線通信設備性能要求的不斷增加，設備尺寸的不斷減小，分立無源器件很難達到所有的設計要求。

最近幾年，集成無源器件IPD（Integrated?Passive?Device）技術得到快速發展，這些集成無源器件有的直接在襯底上制作，有的結合有源器件(例如晶體管)進行制作。為了優化性能，集成無源器件一般是在高阻襯底上進行制作的，例如砷化鎵，玻璃，石英，藍寶石，而普通硅的電阻率比較低，所以在無線通信領域里集成無源器件通常不在普通硅襯底上實現。而諸如砷化鎵，玻璃，石英，藍寶石這些高阻襯底的成本要比硅襯底高很多。

目前，在適當的襯底上使用集成無源器件，包括電感，電容，電阻，傳輸線，來制作集成無源器件網絡的優勢已經得到廣泛關注。然而，就像在集成有源器件技術中，襯底的材料和特性是成功的關鍵因素一樣，在集成無源器件的制作過程中，由于集成無源器件是在襯底上直接制作而成的，襯底的材料和特性同樣是成功的重要因素。

在無源器件制造中，出于對其特殊性能的考慮，對襯底的要求需電阻率大于2KΩ/cm^-1且一般要求P型襯底，即摻入一定量的硼作為受主去達到電阻率要求，并且該襯底中含有較高的間隙氧濃度；在IPD整個制造過程中，會經歷很多溫度在300～450℃的工藝步驟且累計時間較長；在此溫度區間內，濃度較高的間隙氧會擴散形成氧熱施主，氧熱施主的形成補償了襯底中的硼受主，使硅襯底的電阻率發生很大的變化，甚至使p型變為n型，尤其是受主濃度較低的襯底（電阻率較高的襯底）；器件工藝的溫度不能改變，襯底的電阻率較高，從而導致了IPD器件完成后襯底的電阻率明顯的改變，有些硅片已經反型，嚴重的影響了器件的正常工作。

總的來說，由于目前半導體器件制造大都是采用直拉單晶硅，生長直拉晶體硅的坩堝為石英材料，所以硅晶體中不可避免會存在一定濃度的間隙氧，以常見的摻硼的p型半導體為例，受主濃度約為0.7*10¹³cm^-3，而襯底硅中間隙氧濃度一般在10¹⁶～10¹⁸cm^-3；大量的間隙氧在300～500℃區間熱處理會形成大量的氧熱施主，而氧熱施主的生成與初始的間隙氧濃度有密切的關系；生成的氧熱施主會導致n型硅襯底的電阻率明顯下降，p型硅襯底的電阻率上升；當氧熱施主嚴重時，甚至能使p型晶體硅轉化為n型晶體硅，從而影響IPD器件的電學性能；所以一般情況下我們需要盡量去避免氧熱施主的產生。

鑒于現有技術中的以上缺點，本發明提出了一種抑制IPD制造過程中氧熱施主生成的方法，從而避免了氧熱施主對電阻率較大的p型硅襯底電阻率的影響，從而保證了IPD器件某些性能正常運行。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種用于無源器件的半導體襯底的制作方法，用于解決現有技術中氧熱施主會對電阻率較大的p型硅襯底電阻率造成較大影響的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種用于無源器件的半導體襯底的制作方法，包括以下步驟：

步驟1），提供半導體襯底，于第一溫度下對所述半導體襯底進行第一退火處理，使半導體襯底中的間隙氧往外擴散；

步驟2），于第二溫度下對所述半導體襯底進行第二退火處理，使半導體襯底中的間隙氧成核形成第一氧沉淀；

步驟3），于第三溫度下對所述半導體襯底進行第三退火處理，使所述第一氧沉淀吸收間隙氧形成第二氧沉淀；

其中，所述第一溫度及第三溫度大于所述第二溫度，所述第二氧沉淀的體積大于所述第一氧沉淀的體積。

作為本發明的半導體襯底的制作方法的一種優選方案，所述第一溫度的范圍為900～1150℃。

作為本發明的半導體襯底的制作方法的一種優選方案，所述第一退火處理的時間范圍為1～240min。

作為本發明的半導體襯底的制作方法的一種優選方案，所述第二溫度范圍為600～800℃。

作為本發明的半導體襯底的制作方法的一種優選方案，所述第二退火處理的時間范圍為1～1500min。

作為本發明的半導體襯底的制作方法的一種優選方案，所述第三溫度的范圍為900～1150℃。