本发明专利技术公开了一种半导体硅片的热处理工艺，包括如下步骤：（1）将热处理炉内温度稳定在640℃～660℃；（2）热处理炉内通入高纯氩气并将热处理炉内温度稳定在640℃～660℃；（3）将半导体硅片整齐水平放入石英舟；（4）打开热处理炉，将承载半导体硅片的石英舟快速推入热处理炉640℃～660℃恒温区处理30-45分钟；（5）打开热处理炉，快速将承载半导体硅片的石英舟拉出热处理炉；（6）快速将石英舟连同半导体硅片置于风冷装置处快速风冷至室温。本发明专利技术通过650℃热处理及快速退火越过350~500℃，消除氧施主效应，并抑制热施主效应，同时650℃处理短时间内又不产生新施主效应，因此本发明专利技术公布的热处理工艺方法可以得到直拉单晶硅片真实电阻率。
【技术实现步骤摘要】
一种半导体硅片的热处理工艺
本专利技术属于半导体硅片制造加工领域，具体涉及一种适用于半导体集成电路及器件衬底直拉单晶硅片的热处理工艺。
技术介绍
直拉硅单晶是将多晶硅放置在高纯石英坩埚中高温熔化，因为高纯坩埚直接与熔硅接触并且处于1450°C以上的高温，高温下Si02会与熔硅反应生长SiO，并部分溶于熔硅中，随着晶体生长进入晶体内部，形成硅中氧。同时，直接硅单晶的生长是从高温熔体中缓慢凝固生长出来，晶体生长的驱动力主要来自于温度梯度形成的过冷度，因此在晶体的生长、冷却过程中需要经过一段热历史。 硅中的氧杂质在低温热处理时，能产生施主效应，使得η型硅晶体的电阻率下降，P型硅晶体的电阻率上升，施主效应严重时，能使P型硅晶体转化为η型，这是氧的施主效应。氧的施主效应可以分为两种情况，有不同的性质，一种是在35(T500°C左右范围生成的，称为热施主；一种是在55(T800°C左右温度范围形成的，称为新施主。直接硅单晶在拉制到出炉经历了一段热历史，不可避免的在35(T50(TC形成了热施主，所以在未去除热施主前，η型硅单晶的电阻率低于真实的电阻率。一般认为，450°C是硅中热施主形成的最有效温度，除了退火温度，硅中的初始氧浓度对热施主的形成速率和浓度有最大影响，初始氧浓度越高，热施主浓度越高，其形成速率也越快。新施主在650°C左右浓度可达最大值，和热施主相比，它的形成速率比较慢，一般需要较长的时间(I小时以上)，其浓度也比热施主低一个数量级。电阻率是半导体硅片的最重要参数，不同电阻率硅片可能会用于制作同一器件的不同规格器件，也可能用于制作不同规格的器件，比如有的硅片用于制作TVS器件，有的由于制作汽车整流管，有的用于制作普通二极管，有的用于制作节能灯芯片等。对于下游器件加工厂而言，电阻率对档及电阻率真实性是至关重要的，它直接决定了硅片所能制作的器件工艺、类型、用途。如果在某一电阻率档位中存在热处理不完全或未热处理的硅片，在器件制作时所得到的器件参数将完全偏离原有设定，造成严重的质量异常。因此对硅片进行热处理并快速退火消除热施主效应是非常关键的。此外，在硅片切割等加工过程中还存在大量的机械应力，应·力的存在会使得硅片产生机械形变或容易破碎。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种半导体硅片的热处理工艺，能够有效消除单晶硅片施主效应及机械应力，对半导体硅片加工和制造环节有重要作用。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案一种半导体硅片的热处理工艺， 其特征在于包括如下步骤(I)将热处理炉内温度稳定在640°C 660°C ；(2)热处理炉内通入高纯氩气并将热处理炉内温度稳定在640°C 660°C ；(3)将半导体硅片整齐水平放入石英舟；(4)打开热处理炉，将承载半导体硅片的石英舟快速推入热处理炉640°C 660°C 恒温区处理30-45分钟；(5)打开热处理炉，快速将承载半导体硅片的石英舟拉出热处理炉；(6)快速将石英舟连同半导体硅片置于风冷装置处快速风冷至室温。作为优选，所述热处理炉控制恒温温度为650°C。作为优选，所述步骤(2)中高纯氩气的流量为30-60slpm。作为优选，所述风冷装置为直流风机，直流风机的风扇直径> 40cm。作为优选，所述热处理炉的温度控制精度要求正负2摄氏度，采用的炉管为高纯石英玻璃管，高纯石英玻璃管的管壁厚度4-8mm。作为优选，所述步骤(6)中半导体硅片从炉温650°C降至260°C的时间为120s。本专利技术通过650°C热处理及快速退火越过35(T500°C，消除氧施主效应，并抑制热施主效应，同时650°C处理短时间内又不产生新施主效应，因此本专利技术公布的热处理工艺方法可以得到直拉单晶硅片真实电阻率。本专利技术采用平舟处理工艺，即硅片水平放置在石英舟上，硅片承载舟为高纯石英材质。采用公布的平舟放置方法能够有效改善硅片翘曲度和弯曲度，同时释放机械应力。本专利技术公布的高纯氩气保护方法能够有效保护硅片在650°C情况下不产生氧化， 减少因为氧化引起的杂质或者表面状态异常，因此本专利技术热处理工艺处理后的硅片可进行电阻率测试，而不会产生因硅片表面氧化引起的测试异常。综上所述，本专利技术半导体硅片的热处理工艺操作简便，适合产业化，能够有效消除原生硅片的氧施主效应 ；同时能够释放机械应力；改善硅片翘曲度和弯曲度；保证硅片表面不氧化。具体实施方式本专利技术的半导体硅片热处理工艺具体包括如下步骤(I)将热处理炉内温度稳定在640°C 660°C ；(2)热处理炉内通入高纯氩气并将热处理炉内温度稳定在640°C 660°C ；(3)将半导体硅片整齐水平放入石英舟；(4)打开热处理炉，将承载半导体硅片的石英舟快速推入热处理炉640°C 660°C 恒温区处理30-45分钟；(5)打开热处理炉，快速将承载半导体硅片的石英舟拉出热处理炉；(6)快速将石英舟连同半导体硅片置于风冷装置处快速风冷至室温。所述热处理炉控制恒温温度为650°C。也可允许正负10°C的波动。所述步骤(2)中高纯氩气的流量为30_60slpm。所述风冷装置为直流风机，直流风机的风扇直径> 40cm。本专利技术采用的热处理炉为普遍采用的热处理炉或扩散炉，炉子结构均与一般热处理炉类似，但是有一些特殊之处，主要有所述热处理炉的温度控制精度要求正负2摄氏度，采用的炉管为高纯石英玻璃管，高纯石英玻璃管的管壁厚度4-8mm。下面为依照上述热处理工艺处理过的半导体硅片的参数性能N型，〈111〉硅单晶，长540mm，目标电阻率52 Ω · cm，因直拉硅单晶中氧施主效应存在，热处理前头部样片为8.2 Ω · cm，尾部样片电阻率14. 3 Ω · cm。采用本专利技术热处理工艺后，表面无明显氧化痕迹，电阻率测试正常，无接触异常。热处理后电阻率恢复正常，头部电阻率为52. 8 Ω · cm,尾部电阻率37. 6 Ω · cm。备注测试条件为23°C，60%RH。 P型，〈111〉单晶硅片，预计电阻率为35-40电阻率200pcs，因直拉硅单晶中氧施主效应存在，热处理前平均电阻率为15. 5 Ω · cm，翘曲度平均60.8 μ m，采用本专利技术热处理工艺及平舟处理工艺后，表面无明显氧化痕迹，电阻率测试时接触正常。处理后电阻率平均值为36. 7 Ω · cm，翘曲度平均25. 3 μ m，具有较好的翘曲度改善效果。备注测试条件为23°C，60%RH。权利要求1.一种半导体硅片的热处理工艺，其特征在于包括如下步骤(1)将热处理炉内温度稳定在640°C 660°C；(2)热处理炉内通入高纯氩气并将热处理炉内温度稳定在640°C 660°C；(3)将半导体硅片整齐水平放入石英舟；(4)打开热处理炉，将承载半导体硅片的石英舟快速推入热处理炉640°C 660°C恒温区处理30-45分钟；(5)打开热处理炉，快速将承载半导体硅片的石英舟拉出热处理炉；(6)快速将石英舟连同半导体硅片置于风冷装置处快速风冷至室温。2.根据权利要求1所述的半导体硅片的热处理工艺，其特征在于所述热处理炉控制恒温温度为650°C。3.根据权利要求1所述的半导体硅片的热处理工艺，其特征在于所述步骤(2)中高纯 IS气的流量为30-60slpm。4.根据权利要求1所述的半导体硅片的热本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体硅片的热处理工艺，其特征在于包括如下步骤：（1）将热处理炉内温度稳定在640℃～660℃；（2）热处理炉内通入高纯氩气并将热处理炉内温度稳定在640℃～660℃；（3）将半导体硅片整齐水平放入石英舟；（4）打开热处理炉，将承载半导体硅片的石英舟快速推入热处理炉640℃～660℃恒温区处理30?45分钟；（5）打开热处理炉，快速将承载半导体硅片的石英舟拉出热处理炉；（6）快速将石英舟连同半导体硅片置于风冷装置处快速风冷至室温。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙新利，
申请(专利权)人：孙新利，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。