[發明專利]硅晶片的制造方法

有效

• 申請號: 201780042556.9
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN109478512B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 松山博行
• 申請（專利權）人: 勝高股份有限公司
• 主分類號: H01L21/324
• 分類號: H01L21/324;C30B29/06;C30B33/02;H01L21/322
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 郭煜;楊戩

硅晶片的制造方法包括：培育工序，通過切克勞斯基法培育不包含COP及位錯簇團的單晶硅；OSF評價工序，對從單晶硅中獲取的評價晶片的OSF的產生狀況進行評價；及熱處理工序，當在評價晶片中存在OSF時，在1310℃以上的條件下，對從與評價晶片相同的單晶硅中獲取的硅晶片進行RTO處理，當在評價晶片中不存在OSF時，在低于1310℃的條件下，對硅晶片進行RTO處理。

技術領域

本發明涉及一種硅晶片的制造方法。

背景技術

用作半導體器件的基板的硅晶片(以下，有時稱為“晶片”)通常從通過切克勞斯基法(以下，有時稱為“CZ法”)培育的單晶硅中切出并經拋光等工序來制造。在通過CZ法培育的晶體中，有時產生被稱為原生缺陷的晶體缺陷。

圖1是被提拉的單晶硅的縱剖視圖，示意地表示缺陷分布與V/G之間的關系的一例。V為單晶硅的提拉速度，G為剛提拉后的單晶硅的生長方向的溫度梯度。

溫度梯度G根據CZ爐的熱場結構的熱特性而被視為大致一定。因此，通過調整提拉速度V，能夠控制V/G。另外，圖1示意地表示對逐漸減小V/G且使其生長的單晶硅沿其中心軸進行切割，并使Cu附著于其剖面，進行熱處理后，通過X射線形貌術進行觀察的結果。

在圖1中，COP(Crystal Originated Particle：晶體原生顆粒)為在培育單晶硅時應構成晶格的原子缺失的空穴的聚集體。并且，位錯簇團為過度取入于晶格之間的晶格間硅的聚集體。

若這種COP熱氧化晶片表面時取入于氧化膜，則導致半導體元件的GOI(GateOxide Integrity：柵氧化層完整性)特性劣化。并且，位錯簇團也成為器件的特性不良的原因。

于是，為了解決這種問題點，可考慮調整提拉速度V等，并對不包含COP及位錯簇團的單晶硅進行培育。

在這種單晶硅中包含圖1所示的OSF(0xidation induced Stacking Fault：氧化感應疊層缺陷)區域、P_V區域及P_I區域中的至少1個區域。P_V區域為靠近空穴的聚集體即COP且空穴型點缺陷優勢的無缺陷區域。并且，P_I區域為與位錯簇團相鄰且晶格間硅型點缺陷優勢的無缺陷區域。

然而，即便是由不包含COP及位錯簇團的無缺陷區域構成的晶片，也不能說是完整的無缺陷晶片。

P_I區域在生長(as-grown)狀態下幾乎不包含氧析出核，即便實施熱處理也難以產生氧析出物。

但是，即便OSF區域為無缺陷區域，也與COP產生的區域相鄰，且在生長狀態下包含板狀氧析出物(OSF核)。因此，當在高溫(通常為1000℃至1200℃)下進行了熱氧化處理時，導致OSF核以OSF形式明顯化。并且，P_V區域在生長狀態下包含氧析出核，當實施了低溫及高溫(例如，800℃及1000℃)這兩個階段的熱處理時，容易產生氧析出物。

在這種OSF區域及P_V區域潛在的缺陷能夠如下檢測，即，通過對生長狀態的晶片實施反應離子蝕刻(Reactive Ion Etching：RIE)而使OSF核及存在于P_V區域的氧析出核以蝕刻面上的突起形式明顯化。以后，將通過RIE能夠檢測的缺陷稱為RIE缺陷。

但是，晶片中潛在的RIE缺陷在特定條件下進行了熱處理時產生，但已不能忽視對器件的成品率造成的影響。例如，當晶片的表面生成有OSF時，成為泄漏電流的原因并導致器件特性劣化。并且，若P_V區域的氧析出核在器件制造工藝中的熱處理過程中生成氧析出物，而導致該氧析出物殘留于器件元件的活性層，則在器件中可能會產生泄漏電流。

于是，研究能夠抑制對器件的成品率造成的影響的晶片的制造方法(例如，參考專利文獻1)。