硅晶片及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种硅晶片，其包括：第一除杂区，其形成为具有自硅晶片的顶面的预定深度；和本体区域，其形成于第一除杂区与硅晶片的背面之间，其中第一除杂区形成为具有自顶面约２０微米至约８０微米的深度，并且其中本体区域中的氧浓度在整个本体区域中以１０％内的变化均匀分布。本发明专利技术还提供了一种用于制造硅晶片的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造技术，更具体涉及。
技术介绍
在诸如NM0S晶体管及PM0S晶体管的大多数高电压器件中，通常阱形成为自衬底 表面约5微米至10微米的深度。仅仅使用离子注入工艺难以实现深度为5微米至10微米 的阱的掺杂分布。为此，在离子注入工艺后应必需使用高温热处理来实施掺杂剂扩散工艺。 然而，由于高温热处理，在硅本体(bulk)中不能完全实现氧沉淀物。这引起在用 于浅沟槽隔离(STI)的蚀刻工艺后在硅衬底中出现诸如环状位错的晶体缺陷。 此外，这些晶体缺陷使得良品率降低，且还劣化诸如高电压器件的阈值电压及静 态随机存取存储器(SRAM)的待用模式期间的漏电流均一性的电参数特性。此外，在制造半 导体器件所必需实施的杂质检验过程期间，这些晶体缺陷增加用于检验及分析大量缺陷的 时间，从而导致制造半导体器件的总工艺时间的增加。
技术实现思路
本专利技术的一个实施方案涉及一种硅晶片，其通过充分地增加吸杂位点来防止由于 后续高温热处理工艺引起的热预算所导致的晶体缺陷的产生。 本专利技术的另一个实施方案涉及一种硅晶片，其在本体区域中具有高且均匀的本体 微缺陷(BMD)密度。 本专利技术的另一个实施方案涉及一种制造硅晶片的方法，其通过充分地增加吸杂位点来防止由于后续高温热处理工艺引起的热预算所导致的晶体缺陷的产生。 本专利技术的另一个实施方案涉及一种制造硅晶片的方法，所述硅晶片在本体区域中具有高且均匀的本体微缺陷(BMD)密度。 本专利技术的另一个实施方案涉及一种通过使用上述硅晶片所制造的半导体器件。 本专利技术的另一个实施方案涉及一种通过使用上述用于制造硅晶片的方法来制造 半导体器件的方法。 根据本专利技术的一个方面，提供一种硅晶片，其包括第一除杂区(denuded zone), 其形成为具有自硅晶片顶面的预定深度；及本体区域，其形成于第一除杂区与硅晶片的背 面之间，其中第一除杂区形成为具有自顶面约20微米至约80微米的深度，且其中本体区域 中氧的浓度在整个本体区域中以10%内的变化来均匀分布。本体区域的硅晶片；在第一温度下对该硅晶片实施第一退火工艺，以在本体区域中补充产 生氧沉淀物核及氧沉淀物；及在高于第一温度的第二温度下对硅晶片实施第二退火工艺， 以增大本体区域中的氧沉淀物。 根据本专利技术的又一方面，提供一种制造硅晶片的方法，其包括提供硅晶片；在装 载温度下将硅晶片装载至加热装置内部；实施将硅晶片自装载温度加热至第一温度的第一 加热工艺；在第一温度下实施使该硅晶片退火的第一退火工艺以产生氧沉淀物；实施将硅 晶片自第一温度加热至高于第一温度的第二温度的第二加热工艺；在第二温度下实施使硅 晶片退火的第二退火工艺以增大氧沉淀物以用于增加其密度；实施将硅晶片自第二温度冷 却至卸载温度的冷却工艺；及将硅晶片自加热装置卸载至外部。 本专利技术的其它目的及优点可通过以下描述来理解，并且参考本专利技术的实施方案而 变得显而易见。而且，对于本领域技术人员显而易见的是本专利技术的目的及优点可通过权利 要求的手段及其组合来实现。附图说明 图1为根据本专利技术的一个实施方案的硅晶片的横截面图； 图2为说明根据本专利技术第一实施方案制造硅晶片的方法的横截面图； 图3为说明根据本专利技术第二实施方案制造硅晶片的方法的横截面图； 图4为说明根据本专利技术第三实施方案制造硅晶片的方法的横截面图； 图5为说明根据本专利技术第四实施方案制造硅晶片的方法的横截面图； 图6为说明根据本专利技术一个实施方案的两步骤退火工艺方法的图； 图7为说明在各种条件下BMD密度的图； 图8为说明在各种条件下除杂区的深度的图； 图9至图12为说明在各种条件下根据氧浓度的BMD密度及除杂区的深度的图； 图13为根据对比例制造的硅晶片的横截面图； 图14为根据本专利技术的一个实施方案制造的硅晶片的横截面图； 图15说明根据对比例制造的硅晶片中本体区域的晶体缺陷图； 图16说明使用根据本专利技术一个实施方案的两步骤退火工艺制造的硅晶片中本体 区域的晶体缺陷图； 图17A至图17D为说明根据本专利技术一个实施方案制造半导体器件的方法； 图18说明根据对比例制备的硅晶片中的晶体缺陷的检验结果； 图19为通过对比例的氧化工艺制备的硅晶片的扫描电子显微镜(SEM)照片； 图20为通过对比例的氧化工艺制备的硅晶片的平面图像； 图21为显示对通过对比例的氧化工艺制备的硅晶片进行BMD密度分析的微观图 像； 图22说明根据本专利技术一个实施方案的硅晶片的晶体缺陷的检验结果； 图23为根据本专利技术一个实施方案的硅晶片的平面图像； 图24为显示对根据本专利技术一个实施方案的硅晶片进行BMD密度分析的显微照 片； 图25为说明在静态随机存取存储器(SRAM)待用模式期间漏电流的比较结果图；及 图26为说明良品率的比较结果图。 具体实施例方式通过参考之后所述附图的实施方案的以下描述，本专利技术的优点、特征及方面可变 得显而易见。 在附图中，为了清楚说明，将层及区域的尺寸进行放大。亦应理解，当一层(或膜) 被称为在另一层或衬底'上'时，其可直接在另一层或衬底上，也可存在中间层。此外，应理 解，当一层被称为在另一层'下'时，其可直接在另一层下，也可存在一个或多个插入层。此 外，也应理解，当一层被称为在两层'之间'时，其可为两层之间的唯一层，也可存在一个或 多个插入层。 本专利技术可通过对晶片硅使用两步骤退火工艺来实现本体区域中高且均匀的BMD密度。结果，本专利技术可通过充分地增加吸杂位点(gettering site)来防止由于后续高温热处理工艺引起的热预算所导致的晶体缺陷的产生。 图1为根据本专利技术的一个实施方案的硅晶片的横截面图。 如图1所示，硅晶片100包括第一除杂区DZ1 ，第一除杂区DZ1形成为具有自硅晶 片顶面101的预定深度；及本体区域BK，该本体区域BK形成于第一除杂区DZ1与背面102 之间。硅晶片100还包括第二除杂区DZ2，第二除杂区DZ2形成为具有自该背面102朝向该 顶面101的方向的预定深度。 形成具有自顶面101朝向背面102的方向的预定深度的第一除杂区DZ1为无缺陷 区域(DFZ)，其不存在诸如空位及位错的晶体缺陷。优选地，第一除杂区DZ1形成为具有自 顶面101朝向背面102的方向的约20微米至约80微米的深度。 第二除杂区DZ2亦为DFZ且形成为具有自背面102朝向顶面101的方向与第一除 杂区DZ1深度相同的深度，或根据对背面102的抛光工艺，第二除杂区DZ2形成为具有小于 第一除杂区DZ1的深度的深度。亦即，当对硅晶片100的顶面101及背面102两者无差别 地进行镜面抛光时，第一除杂区DZ1及第二除杂区DZ2形成为具有相同深度。相反，当对顶 面101进行镜面抛光而不对背面102进行镜面抛光时，第二除杂区DZ2形成为具有小于第 一除杂区DZ1深度的深度，这是因为根据背面102的粗糙度靠近背面102形成氧沉淀物。 在第一除杂区DZ1与第二除杂区DZ2之间形成的本体区域BK包括本体微缺陷 (BMD)103。 BMD 103在整个本体区域中保持均匀。BMD 103包括沉淀物及本体堆垛层错(bulk stacking fault)。此外，可控制本体区域BK中的BMD 103以具有足够密度，藉此吸杂经由 后续高温热处理工艺或热工艺而在硅晶片的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅晶片，其包括：　　第一除杂区，其形成为具有自所述硅晶片的顶面的预定深度；和本体区域，其形成于所述第一除杂区与所述硅晶片的背面之间，其中所述第一除杂区形成为具有自所述顶面约２０微米至约８０微米的深度，并且　　其中所述本体区域中的氧浓度在整个所述本体区域中以１０％内的变化来均匀分布。

【技术特征摘要】
KR 2008-9-29 10-2008-0095462;KR 2009-1-16 10-2009-一种硅晶片，其包括第一除杂区，其形成为具有自所述硅晶片的顶面的预定深度；和本体区域，其形成于所述第一除杂区与所述硅晶片的背面之间，其中所述第一除杂区形成为具有自所述顶面约20微米至约80微米的深度，并且其中所述本体区域中的氧浓度在整个所述本体区域中以10％内的变化来均匀分布。2. 如权利要求l的硅晶片，其中所述本体区域中本体微缺陷(BMD)的密度为约1 X 10Wcm2至约1 X 107ea/cm2。3. 如权利要求1的硅晶片，其中所述本体区域中的氧浓度为约10. 5至约13PPMA(原子百万分率)。4. 如权利要求1的硅晶片，其还包括外延层，所述外延层通过外延生长而形成在所述硅晶片的顶面上。5. 如权利要求l的硅晶片，其还包括第二除杂区，所述第二除杂区形成于所述本体区域下方且具有自所述背面朝向所述顶面的方向的预定深度。6. 如权利要求5的硅晶片，其中所述第二除杂区形成为具有自所述背面约20微米至约80微米的深度。7. —种用于制造硅晶片的方法，其包括提供具有除杂区和本体区域的硅晶片；在第一温度下对所述硅晶片实施第一退火工艺以在所述本体区域中补充产生氧沉淀物核及氧沉淀物；禾口在高于所述第一温度的第二温度下对所述硅晶片实施第二退火工艺以增大所述本体区域中的所述氧沉淀物。8. 如权利要求7的方法，其中所述第一退火工艺在约75(TC至约80(TC的温度下实施。9. 如权利要求7的方法，其中所述第二退火工艺在约IOO(TC至约115(TC的温度下实施。10. 如权利要求7的方法，其中所述硅晶片的提供包括在等于或低于所述第二温度的第三温度下对所述硅晶片实施第一热工艺以形成所述除杂区和所述本体区域；禾口在高于所述第一温度而低于所述第三温度的第四温度下对所述硅晶片实施第二热工艺以在所述本体区域中形成所述氧沉淀物核。11. 如权利要求10的方法，其中所述第一热工艺和所述第二热工艺通过快速热工艺(RTP)或退火工艺实施。12. 如权利要求10的方法，其中所述第一热工艺在约105(TC至约115(TC的温度下实施，所述第二热工艺在约95(TC至约IOO(TC的温度下实施。13. 如权利要求10的方法，其中所述第一热工艺和所述第二热工艺使用氩(Ar)气、氮(N2)气、氨(NH3)气或其组合。14. 如权利要求7的方法，其中所述硅晶片的提供包括在等于或低于所述第二温度的第三温度下对所述硅晶片实施热工艺以形成所述除杂区和所述本体区域。15. 如权利要求14的方法，其中所述热工艺在约105(TC至约115(TC的温度下实施。16. 如权利要求7的方法，其中所述硅晶片的提供包括在高于所述第一温度而低于所述第二温度的第三温度下对所述硅晶片实施热工艺以形成所述除杂区和所述本体区域。17. 如权利要求16的方法，其中所述热工艺在约95(TC至约100(TC的温度下...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴正求，
申请(专利权)人：美格纳半导体有限会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]