[發明專利]硅外延晶片的制備方法

在審

• 申請號: 201710909361.1
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN109576796A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 小野敏昭;伊藤亙;藤瀨淳
• 申請（專利權）人: 勝高股份有限公司
• 主分類號: C30B33/02
• 分類號: C30B33/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李志強;黃念

本發明提供外延晶片的制備方法，所述外延晶片由于在包括急速升降溫熱處理的半導體器件的制備過程中防止局部的晶片變形，所以在半導體器件的制備過程中不形成氧析出物，耐滑移性優異。本發明涉及硅外延晶片的制備方法，所述外延硅晶片供于具有設定最高溫度為1050℃以上且硅的熔點以下、升降溫速度為150℃/sec以上的條件的急速升降溫熱處理工序的半導體器件的制備過程，其中，對于摻雜硼使得電阻值為0.02Ωcm~0.001Ωcm的硅單晶基板，具有在其表面使外延層成長的外延工序，在所述硅單晶基板的初期氧濃度Oi為規定濃度以上的情況下，在所述外延工序前，進行熔化晶片中含有的氧析出核的析出熔化熱處理，在所述硅單晶基板的初期氧濃度Oi低于所述規定濃度的情況下，在所述外延工序前不進行所述析出熔化熱處理。

技術領域

本發明涉及硅外延晶片的制備方法，特別是涉及適合用于防止供于產生高內部應力的熱處理的硅外延晶片產生翹曲的硅外延晶片的制備方法。

背景技術

由于半導體器件的制備過程中的熱過程多采用低溫處理或高溫處理，所以即使在使用外延晶片的情況下，在基板晶片也會形成氧析出。以往，該氧析出物被認為對有可能在半導體器件的制備過程中產生的金屬雜質的捕獲(吸雜)有效。但是，在最近的半導體器件的制備過程中，多采用急速升降溫工序，半導體器件的制備過程中的熱處理的應力負荷增大。特別是由于半導體器件的高集成化，如上所述的急速升降溫工序更進一步地短時間化，有最高溫度也高溫化的傾向。從45nm節點(hp65)起，有采用被稱為FLA (閃光燈退火，Flashlamp Annealing)、LSA (激光尖峰退火，Laser Spike Anneal)、LTP (激光熱過程，LaserThermal Process)、尖峰-RTA(Spike-RTA (快速熱退火，Rapid Thermal Annealing))的退火工序的情況。

其中，在FLA熱處理中，預先將晶片升溫至400℃~600℃的初期溫度，用Xe燈等短波長的光對晶片整體進行光照射，只將晶片極表層急速加熱至1100℃以上且硅的熔點附近、急冷。需說明的是，熱處理時間為μ(微)秒至毫秒的單位(數量級)。在如上進行的急速升降溫熱處理中，在晶片表面和晶片背面產生數個100℃的溫度差，與一直以來進行的RTA相比會負荷極高的應力。具體而言，有可能部分地產生超過20MPa的熱應力。作為FLA熱處理所涉及的現有技術，已知日本特許公開2008-98640號公報。

另外，LSA處理不同于使用燈爐等將晶片整體加熱的方法，通過利用具有數mm左右的光束直徑的激光掃描晶片來進行。由此，照射激光的區域以毫秒或毫秒以下的數量級達到1000℃以上且硅熔點(1414℃)以下的溫度，因此可得到陡峭的雜質分布(profile)。但是，在LSA處理中，不僅在晶片的厚度方向，在面內方向也形成陡峭的溫度梯度，因此在晶片內部產生強的熱應力。

發明內容

發明所要解決的課題

在半導體器件的制備過程中，由于制備裝置的晶舟損傷或輸送損傷，會產生位錯(以下稱為滑移(Slip)。)。由于該滑移，會產生晶片局部地翹曲的問題。若產生翹曲，則在半導體器件的制備過程中，產生被稱為套刻誤差(Overlay Error)的在曝光時與基材圖案的重合位錯，所以會使器件成品率降低。需說明的是，不可能將如上所述局部地產生翹曲的晶片的形狀復原。另外，由于不可能完全消除晶舟損傷或輸送損傷，所以以往利用以氧析出物控制由損傷產生的滑移伸展的效果。

即使在FLA、FSA、尖峰-RTA等的急速升降溫熱處理工序中，也會形成氧析出物。但是，由于處理溫度(最高溫度)高，且在極短時間內進行升溫、降溫，所以對晶片施加的應力(Stress)變大，形成的氧析出物產生尺寸偏差，特別是會由尺寸大的氧析出物產生滑移。本發明人等進行了探討，結果查明在進行如以往那樣的條件不嚴格的熱處理時，由于急速升降溫熱處理的溫度條件苛刻且過于嚴格，所以來自于氧析出物的滑移伸展反而會導致晶片變形，因而作為防止晶片變形的方法采用的利用晶片中的氧析出物的防止滑移伸展效果無效。