[發明專利]外延硅晶片的制備方法及外延硅晶片

在審

• 申請號: 201710833605.2
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN109509704A
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 川島正;野中直哉;品川正行;上園剛
• 申請（專利權）人: 勝高股份有限公司
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 童春媛;周李軍

本發明的課題在于減少SF產生。解決手段為在添加磷使得電阻率為0.6mΩ·cm以上且0.9mΩ·cm以下的硅晶片的表面設置有外延膜的外延硅晶片的制備方法，所述制備方法具有：晶片形成工序，其中，通過CZ法使硅單晶生長，并切割出硅晶片；簇固溶處理工序，其中，在所述硅晶片中，制成在用平面TEM觀察其表面的情況下規定尺寸的缺陷不被檢出的狀態；和外延膜生長工序，其中，在所述硅晶片的表面使外延膜生長。

技術領域

本發明涉及外延硅晶片的制備方法和外延硅晶片，特別是涉及適合用于磷摻雜的低電阻的硅晶片的技術。

背景技術

例如，對于功率MOS晶體管用的外延硅晶片，要求其硅晶片的基板電阻率非常低。為了充分降低硅晶片的基板電阻率，已知在作為硅晶片原料的單晶的錠(以下稱為單晶錠)的提拉工序中(即在硅晶體的培育時)，在熔融硅中摻雜砷(As)、銻(Sb)作為電阻率調整用的n型摻雜劑的技術。但是，由于這些摻雜劑非常容易蒸發，所以難以充分提高硅晶體中的摻雜劑濃度，難以制備具有要求的程度的低電阻率的硅晶片。

因此，作為具有與砷(As)、銻(Sb)相比揮發性較低的性質的n型摻雜劑，高濃度地摻雜有磷(P)的基板電阻率非常低的硅晶片逐漸得到使用(例如參照專利文獻1)。

在該專利文獻1中，記載了：若在培育單晶錠時同時摻雜了高濃度的磷和鍺(Ge)的硅晶片上使外延膜生長，則在外延膜產生大量的層錯(stacking fault，以下稱為SF)，該SF作為高低差出現在硅晶片的表面，硅晶片表面的LPD (Light Point Defect：亮點缺陷)水平大幅惡化。

為了消除如上所述的不良情況，在專利文獻1中，公開了在氫氣氣氛下對硅晶片進行預烘烤處理后，通過CVD法在1000℃~1090℃的低溫下使外延膜生長。

另一方面，由于外延硅晶片在高溫下進行外延生長，所以在單晶錠的培育階段在晶體內形成的氧析出物(BMD)、氧析出核等會因高溫熱處理而消失，有吸雜能力低的問題。

作為用于消除吸雜不足的對策，已知在外延生長處理前進行多晶硅背封(PBS)法的技術。多晶硅背封法是在硅晶片的背面形成多晶硅膜，利用在與硅晶片的界面等形成的應變場、晶格失配的EG (External Gettering，外吸雜)法的一例。

在專利文獻2中，為了提高吸雜能力，公開了在培育單晶錠時摻雜了磷和鍺的硅晶片上使外延膜生長時，在使外延膜生長前，在特定PBS條件下在硅晶片的背面形成多晶硅膜。

具體而言，公開了：在硅晶片的背面形成多晶硅膜的情況下，在外延膜上也大量產生SF，該SF作為高低差出現在硅晶片的表面，有硅晶片表面的LPD水平大幅惡化的不良情況，因此通過在硅晶片的背面于低于600℃的溫度形成多晶硅膜，可有效地抑制SF的產生。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2010-153631號公報

專利文獻2：日本特開2011-9613號公報

專利文獻3：日本特開2003-273063號公報

專利文獻4：日本特開2011-114210號公報。

發明內容

發明所要解決的課題

然而，近年來產生基板電阻率為0.9mΩ·cm以下的n型硅晶片的需求。為了應對如上所述的需求，需要在培育單晶錠時高濃度地摻雜了紅磷的硅晶片上形成有外延膜的外延硅晶片。

因此，在制備如上所述的外延硅晶片時，考慮應用如專利文獻1、2所記載的方法。