硅衬底、其制作方法及包括其的IPD器件技术

本申请公开了一种硅衬底、其制作方法及包括其的IPD器件。该硅衬底中掺杂有P型元素或N型元素，其中，硅衬底中还掺杂有碳元素，且碳元素与硅衬底中的间隙氧形成C-O复合体。将硅衬底中的间隙氧与掺入的碳元素形成热稳定性较好的C-O复合体，能够使间隙氧的浓度大大降低。这就有利于避免间隙氧在后期的多步热处理工艺中成为氧热施主，从而有利于使硅衬底在整个IPD器件制作工艺中保持稳定的电阻率，最终使器件保持稳定的性能。

【技术实现步骤摘要】
硅衬底、其制作方法及包括其的IPD器件
本申请涉及半导体制作领域，具体而言，涉及一种硅衬底、其制作方法及包括其的IPD器件。
技术介绍
在IPD(IntegratedPassiveDevice)无源器件制造中，通常需要在硅衬底上形成功能区，如电容、电感、电阻等。出于对其特殊性能的考虑，所以IPD无源器件对衬底的要求也较高。通常要求硅衬底的电阻率大于2KΩ/cm-1，同时，要求硅衬底具有稳定的电阻率。以P型硅衬底为例，P型硅衬底是需要在硅衬底中掺入一定量的硼等P型元素作为受主去达到电阻率要求。然而，在传统的硅衬底制作过程中，往往会引入一定浓度的间隙氧。在IPD整个制造过程中，会经历很多温度在300～450℃的工艺步骤，且这些热处理工艺的累计时间较长。在此温度区间内，浓度较高的间隙氧会扩散形成氧热施主，氧热施主会补偿衬底中的硼受主，使硅衬底的电阻率发生很大的变化。尤其是当受主浓度较低(电阻率较高)时，氧热施主对浓度较低的受主进行补偿后，很可能使衬底的电阻率发生大幅度改变，甚至是衬底发生反型(由P型转变为N型)，从而容易导致IPD器件无法正常工作。相似地，N型硅衬底中，间隙氧成为氧热施主后也容易造成衬底电阻率发生变化。N型硅衬底也存在因间隙氧浓度过高而导致的电阻率不稳定的问题。由于IPD器件制作工艺中的温度无法改变，因此，急需一种维持硅衬底电阻率稳定性的方法。
技术实现思路
本申请旨在提供一种P型硅衬底、其制作方法及包括其的IPD器件，以解决现有技术中IPD器件的衬底因间隙氧易形成氧热施主所导致的电阻率不稳定、甚至衬底反型的问题。为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种硅衬底，该硅衬底中除了掺杂有P型元素或N型元素之外，还掺杂有碳元素，且碳元素与硅衬底中的间隙氧形成C-O复合体。进一步地，上述硅衬底包括靠近硅衬底的上表面的第一掺杂区，第一掺杂区进一步掺杂有锗元素或锡元素；其中，锗元素与第一掺杂区中的间隙氧形成Ge-O复合体，或者，锡元素与第一掺杂区中的间隙氧形成Sn-O复合体；第一掺杂区含有或不含有C-O复合体。进一步地，上述硅衬底还包括靠近硅衬底的下表面的第二掺杂区，第二掺杂区进一步掺杂有锗元素或锡元素；其中，锗元素与第二掺杂区中的间隙氧形成Ge-O复合体，或者，锡元素与第二掺杂区中的间隙氧形成Sn-O复合体；第二掺杂区含有或不含有C-O复合体。进一步地，上述第一掺杂区的厚度为0.1～10μm，第二掺杂区的厚度为0.1～10μm。进一步地，上述碳元素的掺杂浓度为1014～1016cm-3；锗元素或锡元素的掺杂浓度为1013～1015cm-3。根据本申请的另一方面，提供了一种硅衬底的制作方法，其包括以下步骤：提供预备硅衬底，并对预备硅衬底进行P型掺杂或N型掺杂，得到过渡硅衬底；以及对过渡硅衬底进行碳掺杂，得到硅衬底。进一步地，上述方法包括以下步骤：提供预备硅衬底，并对预备硅衬底进行P型掺杂或N型掺杂，得到过渡硅衬底；对过渡硅衬底的进行碳掺杂，然后对靠近过渡硅衬底的上表面的区域进行锗或锡掺杂形成第一掺杂区，得到硅衬底。进一步地，形成第一掺杂区之后，对靠近过渡硅衬底的下表面的第二掺杂区进行锗或锡掺杂形成第二掺杂区，得到硅衬底。进一步地，形成第一掺杂区和可选的第二掺杂区的步骤之后，还包括对形成有第一掺杂区和可选的第二掺杂区的过渡硅衬底进行热处理的步骤；热处理步骤包括：在惰性气氛下，将形成有第一掺杂区和可选的第二掺杂区的过渡硅衬底在1000～1150℃温度下处理20min～2h，待冷却后，进一步在700～900℃温度下处理20min～8h，得到硅衬底。进一步地，采用碳离子注入的方法对过渡硅衬底进行碳掺杂，碳离子的注入剂量为1014～1016cm-3；采用锗离子或锡离子注入的方法对靠近过渡硅衬底上表面的区域和可选的靠近过渡硅衬底下表面的区域进行锗或锡掺杂，锗离子或锡离子的注入剂量为1013～1015cm-3。进一步地，进行碳离子注入时，操作温度为20～30℃；进行锗离子或锡离子注入时，操作温度为20～30℃。进一步地，在对形成有第一掺杂区和可选的第二掺杂区的过渡硅衬底进行热处理的步骤之前，还包括对形成有第一掺杂区和可选的第二掺杂区的过渡硅衬底进行RCA清洗的步骤，进行RCA清洗后，得到硅衬底。根据本申请的有一方面，进一步提供了一种IPD器件，包括衬底和形成在衬底上的功能区，其中，衬底为上述的硅衬底。应用本申请的硅衬底、其制作方法及包括其的IPD器件，本申请所提供的硅衬底中，掺杂有碳元素，且碳元素与硅衬底中的间隙氧形成C-O复合体。将硅衬底中的间隙氧与掺入的碳元素形成热稳定性较好的C-O复合体，能够使间隙氧的浓度大大降低。这就有利于避免间隙氧在后期的多步热处理工艺中成为氧热施主，从而有利于使硅衬底在整个IPD器件制作工艺中保持稳定的电阻率，最终使器件保持稳定的性能。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1示出了本申请一种实施方式中硅衬底的基体的剖面示意图；图2示出了本申请另一种实施方式中硅衬底的基体的剖面示意图；以及图3示出了本申请一种实施方式中硅衬底的制作方法的工艺流程图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。正如
技术介绍
部分所介绍的，现有的IPD器件，其衬底易出现因氧热施主导致的电阻率不稳定、甚至衬底反型的问题。为了解决这一问题，本申请申请人提供了一种硅衬底，如图1所示，硅衬底中除了掺杂有P型元素或N型元素，还掺杂有碳元素，且碳元素与硅衬底中的部分间隙氧101形成C-O复合体102。本申请所提供的上述硅衬底中，掺杂有碳元素，且碳元素与硅衬底中的部分间隙氧形成C-O复合体102。将硅衬底中的间隙氧与掺入的碳元素形成热稳定性较好的C-O复合体102，能够使间隙氧的浓度大大降低。这就有利于避免间隙氧在后期的多步热处理工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅衬底，所述硅衬底中掺杂有P型元素或N型元素，其特征在于，所述硅衬底中还掺杂有碳元素，且所述碳元素与所述硅衬底中的间隙氧形成C‑O复合体。

【技术特征摘要】
1.一种硅衬底，所述硅衬底中掺杂有P型元素或N型元素，其特征在于，所述硅衬底中还掺杂有碳元素，且所述碳元素与所述硅衬底中的间隙氧形成C-O复合体。2.根据权利要求1所述的硅衬底，其特征在于，所述硅衬底包括靠近所述硅衬底上表面的第一掺杂区，所述第一掺杂区进一步掺杂有锗元素或锡元素；其中，所述锗元素与所述第一掺杂区中的间隙氧形成Ge-O复合体，或者，所述锡元素与所述第一掺杂区中的间隙氧形成Sn-O复合体；所述第一掺杂区含有或不含有所述C-O复合体。3.根据权利要求2所述的硅衬底，其特征在于，所述硅衬底还包括靠近所述硅衬底下表面的第二掺杂区，所述第二掺杂区进一步掺杂有锗元素或锡元素；其中，所述锗元素与所述第二掺杂区中的间隙氧形成Ge-O复合体，或者，所述锡元素与所述第二掺杂区中的间隙氧形成Sn-O复合体；所述第二掺杂区含有或不含有所述C-O复合体。4.根据权利要求3所述的硅衬底，其特征在于，所述第一掺杂区的厚度为0.1～10μm，所述第二掺杂区的厚度为0.1～10μm。5.根据权利要求2至4中任一项所述的硅衬底，其特征在于，所述碳元素的掺杂浓度为1014～1016cm-3；所述锗元素或所述锡元素的掺杂浓度为1013～1015cm-3。6.一种硅衬底的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：提供预备硅衬底，并对所述预备硅衬底进行P型掺杂或N型掺杂，得到过渡硅衬底；以及对所述过渡硅衬底进行碳掺杂，得到所述硅衬底。7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：提供所述预备硅衬底，并对所述预备硅衬底进行P型掺杂或N型掺杂，得到所述过渡硅衬底；对所述过渡硅衬底的进行碳掺杂，然后对靠近所述过渡硅衬底的上表面的区域进行锗或锡掺杂形成第一掺杂区，得到所述硅衬底。8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，形成所述第一掺杂区之后，对靠近所述过渡硅衬底的下表面的第二掺杂区进行锗或锡掺杂形成第二掺杂区，得到所述硅衬底。9.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，形成所述第一掺杂区的步骤之后，还包括对形成有所述第一掺杂区的所述过渡硅衬底进行热处理的步骤；所述热处理步骤包括：在惰性气氛下，将形成有所述第一掺杂区的所述过渡...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈林，李广宁，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31