硅构件及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种硅构件及其制造方法，该硅构件在半导体制造工序、特别是等离子体处理工序中，可以抑制构件自身的电阻率变动，由此，可以实现晶片处理的均匀化，并且对被处理晶片等不构成杂质污染源。经由以下工序制造电阻率大于等于０．１Ω.ｃｍ、小于等于１００Ω.ｃｍ的硅构件：制造被掺杂了１３族原子、固有电阻率大于等于１Ω.ｃｍ、小于等于１００Ω.ｃｍ的Ｐ型单晶硅的工序；以及通过将所述Ｐ型单晶硅在大于等于３００℃、小于等于５００℃的温度下进行退火处理，形成氧施主，从而进行Ｐ／Ｎ反转的工序。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可适合应用于半导体制造中的等离子体蚀刻处理或热处理等的。
技术介绍
在半导体制造工序中，在硅晶片上形成电路图的工艺中，例如使用图1所示的等离子体蚀刻装置，在高频电场下产生等离子体，由此来实施晶片上的氧化膜或氮化膜等的蚀刻处理。在图1所示的等离子体蚀刻装置1中，将晶片2装载在下部电极3上，从喷淋板(上部电极)4的气体喷出口4a向系统内部供给反应气体5，同时施加高频电压而产生等离子体，进行晶片2表面的蚀刻处理。这里，为了均匀地进行晶片2的蚀刻处理，需要将电场均匀地扩展到晶片的整个被处理面，所以在晶片2周边设有聚焦环6。为了使系统内部的电场保持一定，所述聚焦环6设定了一定的电阻值作为标准，此外，从易于控制电场、杂质污染等方面考虑，通常使用与被处理晶片相同性质的构件，即P型硅构件(例如，参照日本特开2003-7686号公报)。
技术实现思路
但是，所述聚焦环等的P型硅构件因与被处理晶片一起曝露于等离子体环境下，所以因等离子体或伴随其的热的影响，P型硅中的硼等掺杂物成为受主，系统内部的氧施主化。这种施主化的氧随着等离子体蚀刻处理的反复进行而缓慢增加，硅构件中的氧施主浓度上升，随之，该硅构件的电阻率增大至无限大。这样，当氧施主浓度超过受主浓度时，产生P/N反转，反而呈现作为N型的行为，发生电阻率不断减小的现象。上述这样的硅构件电阻率的变化，在工艺中经常发生，导致系统内部的电场消失、变动，使晶片处理不均匀，而且成为器件成品率下降的原因，所以是不好的。对于上述的课题，只要在工艺中不使用会引起P/N反转的构件即可，因此，考虑不使用P型硅，而是一开始就使用由掺杂有砷或磷的N型硅构成的硅构件。但是，硅构件在工艺中与被处理晶片一起被蚀刻，而且，被处理晶片依次被交换，但硅构件与其相比，交换频率低，所以被长时间暴露在等离子体环境下，蚀刻量更多。因此，作为N型硅的掺杂物的磷或砷等恐怕会对于由P型单晶硅构成的被处理晶片构成杂质污染源。此外，近年来，随着器件的复杂化、高性能化，形成于晶片上的电路图微细化，寻求以宽度更窄的图形深入锐利地进行蚀刻，所以根据情况，除了化学蚀刻以外，还利用溅射来形成电路。即使在这种溅射中，在使用N型硅构件的情况下，作为N型硅的掺杂物的磷或砷等被排挤出来，很可能成为由P型单晶硅构成的被处理晶片的杂质污染源。而且，在从原料熔融液中取出并制造单晶硅时，N型硅的掺杂物因分配系数比P型掺杂物小，所以N型单晶硅的制造效率差，制造成本高，由此存在N型硅构件本身的制造成本也增高的问题。因此，期望有不使用N型硅构件的、在等离子体环境下硅构件的电阻率不改变、可长时间的重复使用、并且对被处理晶片不产生杂质污染等不良影响的硅构件。本专利技术是为了解决上述技术课题而完成的专利技术，其目的在于提供一种，该硅构件在半导体制造工序、特别是等离子体处理工序中，可以抑制构件自身的电阻率变动，由此能够实现晶片处理的均匀化，并且对于被处理晶片不构成杂质污染源。本专利技术的硅构件是由掺杂了13族原子的单晶硅构成的、通过利用退火处理形成氧施主而进行了P/N反转的硅构件，其特征在于，电阻率大于等于0.1Ω·cm、小于等于100Ω·cm。上述那样的硅构件即使暴露在等离子体环境或400～500℃左右的热环境中等时，由于已经进行了P/N反转，所以电阻率的变动受到抑制，可以防止晶片处理因半导体制造装置等系统内部的电场的消失、变动而变得不均匀，而且也有助于器件成品率的提高。应说明的是，在单晶硅中掺杂有13族原子，例如可以通过二次离子质谱(Secondary Ion Mass SpectroscopySIMS)对掺杂物进行定性、定量从而确认。另外，P/N反转后的单晶硅是指如上述那样确认掺杂有13族原子的单晶硅，并且是通过通常作为判定半导体的导电型的方法使用的热电动势法(加热探针法)或点接触电流法判定为N型的单晶硅。优选所述硅构件的氧浓度大于等于1×1018原子/cm3、小于等于2.5×1018原子/cm3。这里，本专利技术中的氧浓度是作为基于旧的ASTM标准的值表示的浓度。为了通过上述那样的退火处理而得到使P/N反转的硅构件，由于氧浓度高的P/N反转容易，可以使退火处理时间缩短，所以优选，但从作为半导体制造装置用构件的实用观点考虑，优选氧浓度在上述范围内。此外，本专利技术的硅构件的制造方法的特征在于具有以下工序制造掺杂了13族原子的、固有电阻率大于等于1Ω·cm、小于等于100Ω·cm的P型单晶硅的工序；以及通过将所述P型单晶硅在大于等于300℃、小于等于500℃下进行退火处理，形成氧施主，从而进行P/N反转的工序。在上述制造方法中，使用普通的P型单晶硅，通过在大于等于300℃、小于等于500℃下实施低温退火处理，可以容易地获得含有规定浓度的氧施主的状态的P/N反转的硅构件。在上述制造方法中，从容易控制所述P型单晶硅的固有电阻率的观点考虑，优选掺杂的13族原子的浓度大于等于1×1014原子/cm3、小于等于1×1016原子/cm3。附图说明图1是一例等离子体蚀刻装置的剖面示意图。具体实施例方式以下，更详细地说明本专利技术。本专利技术涉及的硅构件由掺杂了13族原子(B、Al、Ga、In、Ti)的单晶硅、即掺杂了硼、镓等的普通P型单晶硅构成，是通过利用退火处理形成氧施主而进行了P/N反转的硅构件。其特征在于，该构件的电阻率大于等于0.1Ω·cm、小于等于100Ω·cm。这样，通过使电阻率大于等于0.1Ω·cm、小于等于100Ω·cm，可以使等离子体处理装置内的电场保持一定。又，上述电阻率是基于JIS H0602(1995)的标准中的四探针法的测量值。P型单晶硅在400～500℃左右的低温热环境中，如上述那样，硅构件中的氧施主浓度上升，随着氧浓度上升，该硅构件的电阻率增大至无限大，而且，在氧施主浓度超过受主浓度时，产生P/N反转，反而呈现作为N型的行为，产生电阻率不断减小的现象。基于实际工艺中产生的上述现象，在本专利技术中，欲将预先进行了P/N反转的掺杂了13族原子的单晶硅应用于半导体制造装置、特别是等离子体蚀刻装置等的等离子体处理装置。即，本专利技术涉及的硅构件是用掺杂了13族原子的普通P型单晶硅，预先通过退火处理形成氧施主而进行了P/N反转的硅构件。因此，本专利技术的硅构件在与以往的P型硅构件同样地用作例如等离子体蚀刻处理用构件的情况下，即使被暴露在等离子体环境下或400～500℃左右的热环境下等，由于已经进行了P/N反转，所以电阻率的变动受到抑制，可以防止晶片处理因装置系统内部的电场消失、变动而变得不均匀，而且，还有助于器件成品率的提高。再有，在上述硅构件中，在单晶硅中掺杂有13族原子，例如可通过SIMS对掺杂物进行定性、定量来确认。此外，可如下确认上述硅构件是被P/N反转的硅构件如上述那样，通过SEM等，确认是掺杂有13族原子的单晶硅，并且是通过通常作为判定半导体的导电型的方法采用的热电动势法(加热探针法)或点接触电流法判定是N型的硅构件。这些PN判定方法，也是在ASTM(American Society for Testing andMaterial美国材料试验协会)标准中使用的试验法。此外，本专利技术涉及的硅构件，优选氧浓度大于等于1×1018原子/cm3、小于等于2.5×101本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅构件，其是由掺杂了１３族原子的单晶硅构成的、通过利用退火处理形成氧施主而进行了Ｐ／Ｎ反转的硅构件，其特征在于，电阻率大于等于０．１Ω.ｃｍ、小于等于１００Ω.ｃｍ。

【技术特征摘要】
JP 2005-2-1 2005-024686;JP 2005-12-2 2005-3492971.一种硅构件，其是由掺杂了13族原子的单晶硅构成的、通过利用退火处理形成氧施主而进行了P/N反转的硅构件，其特征在于，电阻率大于等于0.1Ω·cm、小于等于100Ω·cm。2.如权利要求1所述的硅构件，其特征在于，氧浓度大于等于1×1018原子/cm3、小于...

【专利技术属性】
技术研发人员：森谷正孝，鹿岛一日儿，宫野真一，
申请(专利权)人：科发伦材料株式会社，东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]