[發明專利]硼摻雜直拉硅單晶p/p+外延片銅沾污后獲得潔凈區的方法

在審

• 申請號: 201410305340.5
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104060327A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 徐進;謝婷婷;呂耀朝;吉川
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C30B33/00
• 分類號: C30B33/00;C30B33/02
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森;戴深峻

技術領域

本發明涉及硅單晶p/p⁺外延片，尤其是涉及硼摻雜直拉硅單晶p/p⁺外延片銅沾污后獲得潔凈區的方法。

背景技術

銅(Cu)是硅晶體生長或器件制備過程中主要的過渡族金屬污染之一，由于其溶解度隨溫度的降低急劇下降，因此高溫過程引入的銅沾污會在隨后的冷卻過程沉淀下來。銅沉淀的存在會對器件的性能及可靠性存在很大危害。李春龍等人研究指出，重摻硼硅單晶中的氧比普通硅單晶的氧濃度要高20％左右，且重摻硼硅單晶中的硼氧化合物可以作為氧沉淀的異質形核中心，明顯促進氧沉淀的形成(參考文獻：Li C L,Ma X Y,Xu J,Yu X G,Yang D R,Que D L2003JPN.J.Appl.Phys.427290)。席珍強等人研究了原生直拉單晶硅中的銅沉淀規律，指出原生單晶硅中銅沉淀溫度為800℃(參考文獻：Xi Zhenqiang,Yang Deren,Chen Jun,Que Duanlin,and H.J.Moeller,Chinese Journal of semiconductors26:1753,2005)。徐進等人研究表明，重摻硼硅片很難獲得潔凈區，而采用p/p⁺外延結構可以很好地解決這一問題。(參考文獻：Xu J,Li F L,Yang D R2007Acta Phy.Sin.564113(in Chinese)[徐進,李福龍,楊德仁2007物理學報564113])本專利提出了利用高溫RTP-低-高三步熱處理工藝銅沾污后的硼摻雜直拉硅單晶p/p⁺外延片中潔凈區形成工藝，不論在理論上或者工業應用上都具有重要意義和實用價值。

發明內容

本發明的目的是提出一種硼摻雜直拉硅單晶p/p⁺外延片銅沾污后獲得潔凈區的方法。

本發明包括以下步驟：

1)準備3組樣品，將第1組樣品浸入CuCl₂溶液中進行銅沾污，然后分別在1100～1300℃N₂，O₂和Ar氣氛下熱處理60～90s，將第2、3組樣品直接分別在1100～1300℃N₂，O₂和Ar氣氛下熱處理60～90s；

2)將步驟1)熱處理過的第2組樣品進行銅沾污，然后在600～800℃下保溫6～8h；將步驟1)熱處理過的第1,3組樣品直接在600～800℃下保溫6～8h；

3)將步驟2)處理過的第3組樣品進行銅沾污，然后在900～1100℃下保溫12～16h；將步驟2)處理過的第1,2組樣品直接在900～1100℃下保溫12～16h，實現硼摻雜直拉硅單晶p/p⁺外延片銅沾污后獲得潔凈區。

在步驟1)中，所述CuCl₂溶液可采用濃度為0.5mol/L的CuCl₂溶液。

本發明通過控制硅片體內間隙銅原子分布來避免在硼摻雜直拉硅單晶p/p⁺外延片的潔凈區域形成銅沉淀。

本發明在不同氣氛(N₂，O₂或Ar)高溫RTP-低-高三步熱處理過程的不同步驟引入銅沉淀，只有在第二步低溫熱處理和第三步高溫熱處理前引入銅沾污才能得到潔凈區，而且銅沉淀都只分布在p⁺襯底，在外延p層中均無缺陷產生，說明在利用高溫RTP-低-高三步熱處理獲得潔凈區的工藝過程中應避免在第一步高溫RTP處理前引入銅沾污，而且第一步高溫RTP的氣氛對潔凈區的形成幾乎沒有影響。

本發明的有益效果在于：

根據硼摻雜直拉硅單晶p/p⁺外延片引入銅雜質步驟不同，控制間隙銅原子分布，從而在硼摻雜直拉硅單晶p/p⁺外延片中獲得潔凈區。

附圖說明

圖1是在N₂氣氛下經過熱處理步驟后的直拉單晶硅片截面微缺陷分布的光學顯微鏡照片。

圖2是在O₂氣氛下經過熱處理步驟后的直拉單晶硅片截面微缺陷分布的光學顯微鏡照片。

圖3是在Ar氣氛下經過熱處理步驟后的直拉單晶硅片截面微缺陷分布的光學顯微鏡照片。

圖4是在N₂氣氛下經過熱處理步驟后的直拉單晶硅片截面微缺陷分布的光學顯微鏡照片。