[發明專利]硅晶片及其制造方法

有效

• 申請號: 201410381875.0
• 申請日: 2014-08-05
• 公開（公告）號: CN104347395B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 荒木浩司;青木龍彥;須藤治生;仙田剛士
• 申請（專利權）人: 環球晶圓日本股份有限公司
• 主分類號: H01L21/322
• 分類號: H01L21/322;C30B29/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 舒艷君,李洋

技術領域

本發明涉及一種適合作為半導體器件形成用基板的硅晶片(以下，也簡稱為晶片)及其制造方法。

背景技術

要求作為半導體器件形成用基板而使用的硅晶片在成為器件活性區域的晶片的表層減少COP(晶體原生粒子，Crystal Originated Particle)、LSTD(激光散射層析缺陷，Laster Scattering Tomography Defects)等而成為無缺陷。

近年來，作為這種硅晶片的生產率高的制造方法，已知有對至少形成半導體器件的表面經鏡面研磨的硅晶片實施迅速升降溫熱處理(Rapid Thermal Process；以下，簡稱為RTP)的技術。

例如，專利文獻1中公開了將晶片在含氧的氬或氦氣氛中、低于5000ppma的氧分壓下、高于1175℃的溫度加熱少于60秒的熱處理方法。

上述專利文獻1中記載的熱處理方法由于在以氬或氦為主的非活性氣體氣氛中進行RTP，所以能夠大幅度減少晶片表層的COP。

然而，對于非活性氣體氣氛中的RTP，由于氧從晶片表層向外擴散，該表層的氧濃度降低，所以在后續的半導體器件形成工序中的熱處理中，氧的釘扎力降低，具有上述熱處理溫度越高越容易發生滑移位錯的課題。

針對這樣的課題，例如在專利文獻2中記載了，通過在氧化性氣體的爐內氣氛中進行1000℃～熔點的熱處理，在半導體晶片的表層使氧向內擴散而導入氧后，取出到爐外，從而在晶片表層固定高的氧固溶度，表層成為高氧濃度區域部，能夠實現表層的高強度化。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特表2001-509319號公報

專利文獻2：日本特開2010-129918號公報

發明內容

然而，在如上述專利文獻2所記載的氧化性氣體氣氛中進行RTP時，特別是熱處理溫度低于1300℃時，存在如下的2個課題。其中一個課題在于，由于氧的內側擴散而晶片表層的氧濃度變高時，COP的內壁氧化膜不易被溶解而難以使COP消失。另一個課題在于，由于無法溶解晶體培養時產生的氧析出核，所以該核在面內徑向具有不均勻的密度和尺寸分布時，在后續的熱處理工序中生長為密度和尺寸不均勻的氧析出物，有可能導致晶片的強度降低。

另一方面，如果熱處理溫度為1300℃以上，則能夠溶解COP的內壁氧化膜而使COP消失，另外，能夠溶解晶體培養時產生的氧析出核。然而，在這種情況下，產生在成為器件活性區域的晶片的表層高密度地產生氧析出核的課題。

本發明是為了解決上述技術課題而完成的，目的是提供一種抑制半導體器件形成工序中的熱處理時的滑移位錯的產生且減少器件形成區域的COP、氧析出核等結晶缺陷，并且主體部的氧析出核在面內徑向被均勻控制的硅晶片及其制造方法。

本發明涉及的硅晶片的制造方法的特征在于，具備如下工序：對從利用切克勞斯基法培養的硅單晶錠切片而成的硅晶片，在含氧氣氛中，使最高到達溫度為1300～1380℃的范圍內的溫度，使在上述最高到達溫度的保持時間為5～60秒實施RTP的工序；和除去實施了上述RTP的晶片的表面的工序，使上述除去工序中的晶片的器件形成面的除去量為利用下述式(1)～(3)算出的X的值以上。

X[μm]＝a[μm]+b[μm]…(1)

a[μm]＝(0.0031×最高到達溫度[℃]-3.1)×6.4×降溫速度^-0.4[℃/秒]…(2)

b[μm]＝a/(氧固溶限[atoms/cm³]/基板氧濃度[atoms/cm³])…(3)

根據這樣的方法，能夠得到在半導體器件形成工序中的熱處理時抑制滑移位錯的產生，而且減少器件形成區域的晶體缺陷，且主體部的氧析出核在面內徑向被均勻控制的硅晶片。

在上述除去工序中，優選使晶片側周面的除去量為a以下。

通過這樣除去，氧析出核殘留在側周部，因此晶片強度提高，得到滑移產生的抑制效果。

另外，晶片的傾斜表面優選以露出氧析出核的方式除去。

這里，傾斜表面包括晶片邊緣經倒角的部分和距器件形成面的周邊100μm以內的區域。

如果是這樣的傾斜表面，則面內溫度均勻性和滑移抑制效果提高，另外，對內部應力的釋放有效。

另外，本發明涉及的硅晶片的特征在于，是利用上述制造方法制造的硅晶片，至少上述晶片的器件形成面側的表層為不存在COP和氧析出核的區域，且上述晶片的周邊部不具有氧析出核層。