硅晶片制造技术

本发明专利技术提供硅晶片，该硅晶片具备：最表层的无缺陷区域(10)，该最表层的无缺陷区域(10)的作为空位与氧的复合体的空位氧复合体的浓度小于1.0×10

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硅晶片
本专利技术涉及在表层形成有半导体器件的硅晶片。
技术介绍
伴随着近年的半导体器件的高集成化以及高性能化，要求作为它的基板而使用的硅晶片(以下，简称为晶片。)的高品质化。具体而言，要求在供半导体器件形成的晶片表层的无缺陷区域(DenudedZone：以下，简称为DZ层。)中，在硅结晶培育中从放入硅熔体的坩埚溶入的氧与硅的化合物亦即氧析出物、以及在结晶培育中导入到该结晶中的空位的凝结体亦即空洞缺陷完全不存在。这是因为，氧析出物等作为漏电流的根源发生作用，有可能使半导体器件的电气特性降低，空洞缺陷在晶片的表面形成凹状的凹陷，有可能成为形成于该表面的布线的断线的原因。另一方面，要求在比DZ层深的体层(Bulk层)中，使规定密度以上的氧析出物析出。这是因为，DZ层的氧析出物像上述那样使半导体器件的电气特性降低，另一方面，体层的氧析出物作为捕获在工序中附着于晶片表面的重金属的吸杂源发挥作用而提高器件的电气特性，并且作为对引起晶片的热处理中的塑性变形的转位的动作进行固定的固定源发挥作用而提高晶片的机械强度。氧析出物的密度的晶片深度方向分布是由于施加给晶片的高温下的迅速升降温热处理(RapidThermalProcess：以下，简称为RTP。)而形成的，较大地取决于点缺陷(特别是空位)的晶片深度方向分布。例如，在下述专利文献1中，使从通过丘克拉斯基法而培育的结晶切出的晶片在氩气或者氢气气氛中进行RTP(参照本文献的段落0037)。通过进行该RTP，能够在晶片的表层形成无氧析出物的DZ层，并且能够使块体区域析出充分的密度的氧析出物(参照本文献的图7A～图8)。专利文献1：日本特开2009-16864号公报在专利文献1中，从本文献的图12～图21的照片可知，使用红外散射断层摄影装置来进行氧析出物的析出评价，基于该评价结果来规定不存在氧析出物的DZ宽度。但是，能够由该红外散射断层摄影装置检测的是指尺寸为约25nm以上的氧析出物，比其小的尺寸的氧析出物很难检测。例如，在图像传感器用的器件中，红外散射断层摄影装置的检测下限以下的尺寸的氧析出物有可能是被称为白瑕疵的图像传感器的像素不良的原因，在红外散射断层摄影装置中无法检测的微小的氧析出物的抑制变得更加重要。
技术实现思路
因此，本专利技术的课题在于，抑制DZ层中的氧析出物的析出，并且，确保体层中的较高的吸杂能力。为了解决上述的课题，在本专利技术中，提供硅晶片，该硅晶片具备：最表层的无缺陷区域，该最表层的无缺陷区域的作为空位与氧的复合体的空位氧复合体的浓度小于1.0×1012/cm3；中间层，该中间层与上述无缺陷区域的晶片深度方向内侧相邻地形成，从上述无缺陷区域侧朝向厚度方向内侧，上述中间层的上述空位氧复合体的浓度在1.0×1012/cm3以上且小于5.0×1012/cm3的范围内逐渐增加，与上述无缺陷区域的宽度tDZ对应地决定上述中间层的宽度tI；以及体层，该体层与上述中间层的晶片深度方向内侧相邻地形成，上述体层的上述空位氧复合体的浓度为5.0×1012/cm3以上。空位氧复合体(以下，简称为VOx。)与氧析出物的析出举动和紧密接触相关，通过使VOx浓度小于1.0×1012/cm3，能够可靠地抑制会给器件特性带来负面影响的氧析出物的析出。并且，通过构成如下的层，在该层中使中间层的VOx浓度从DZ层侧朝向厚度方向内侧而从1.0×1012/cm3逐渐变化到5.0×1012/cm3，连续并且迅速地变化到VOx浓度为5.0×1012/cm3以上的体层为止，从而能够将附着于DZ层的表面的重金属迅速地引导到体层，利用该体层可靠地进行吸杂。VOx浓度的晶片深度方向分布能够通过计算机模拟或铂扩散处理后的DLTS测定等各种方法来推断或者测定，但在实验上测定是非常麻烦的。在上述结构中，优选采用如下的结构：在上述无缺陷区域的宽度tDZ与上述中间层的宽度tI之间，在上述无缺陷区域的宽度tDZ为3μm以上且小于10μm的范围内，tI≤(2.6tDZ+64)μm的关系成立。并且，在上述结构中，优选采用如下的结构：在上述无缺陷区域的宽度tDZ与上述中间层的宽度tI之间，在上述无缺陷区域的宽度tDZ为10μm以上且小于100μm的范围内，tI≤(0.3tDZ+87)μm的关系成立。这样，通过决定中间层的宽度tI的上限，使无缺陷区域(DZ层)与体层接近(即，使中间层中的VOx浓度的上升急剧)，能够高效地进行在体层中析出的氧析出物对于重金属的吸杂。由此，能够实现在DZ层形成的半导体器件的电气特性的提高。在上述结构中，优选采用如下的结构：在上述无缺陷区域的宽度tDZ为10μm以上100μm以下的范围内，43μm≤tI的关系成立。这样，通过决定中间层的宽度的下限，能够确保吸杂能力，并且防止在从DZ层到体层的范围内氧析出物的密度急增而产生形变应力从而导致器件特性产生不良情况。在上述各结构中，优选采用如下的结构：上述中间层的上述空位氧复合体的浓度的晶片深度方向变化量的最大值为5.0×1011/cm3·μm以上。这样，通过使空位氧复合体的浓度的深度方向变化量的最大值为上述的值以上，能够使中间层中的空位氧复合体的浓度的上升急剧，而使DZ层正下方的吸杂有效地发挥功能。在本专利技术中，提供硅晶片，该硅晶片具备：表层的无缺陷区域(DZ层)，该表层的无缺陷区域(DZ层)的作为空位与氧的复合体的空位氧复合体(VOx)的浓度小于1.0×1012/cm3；中间层，该中间层与上述无缺陷区域的晶片深度方向内侧相邻地形成，从上述无缺陷区域侧朝向厚度方向内侧，该中间层的上述空位氧复合体的浓度在1.0×1012/cm3以上且小于5.0×1012/cm3的范围内逐渐增加，与上述无缺陷区域的宽度tDZ对应地决定上述中间层的宽度tI；以及体层，该体层与上述中间层的晶片深度方向内侧相邻地形成，上述体层的上述空位氧复合体的浓度为5.0×1012/cm3以上。这样，将DZ层的VOx浓度限定在规定范围内，而抑制DZ层中的氧析出物的析出，并且使体层的VOx浓度为规定值以上，使较高的密度的氧析出物析出而确保较高的吸杂能力，由此实现在DZ层形成的半导体器件的器件特性的提高。附图说明图1是示出本专利技术所涉及的硅晶片的层构造的纵剖视图。图2是示出DZ层的宽度与中间层的宽度的关系的图。图3A是示出本专利技术所涉及的晶片的晶片深度方向的VOx的分布的图像图。图3B是现有技术所涉及的晶片的晶片深度方向的VOx的分布的图像图。图4是示出热处理顺序的一例的图。图5A是示出处理温度为1350℃、降温速度为120℃/秒、氧分压为100％时的氧析出物的晶片深度方向分布的图。图5B是示出处理温度为1350℃、降温速度为50℃/秒、氧分压为100％时的氧析出物的晶片深度方向分布的图。图5C是示出处理温度为1350℃、降温速度为25℃/秒、氧分压为100％时的氧析出物的晶片深度方向分布的图。图6A是示出处理温度为1300℃、降温速度为25℃/秒、氧分压为0％时的氧析出物的晶片深度方向分布的图。图6B是示出处理温度为1275℃、降温速度为25℃/秒、氧分压为0％时的氧析出物的晶片深度方向分布的图。图6C是示出处理温度为1250℃、降温速度为25℃/秒、氧分压为0％时的氧析出物的晶片深度方向分布的图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅晶片，其特征在于，该硅晶片具备：最表层的无缺陷区域(10)，该最表层的无缺陷区域(10)的作为空位与氧的复合体的空位氧复合体的浓度小于1.0×1012/cm3；中间层(11)，该中间层(11)与所述无缺陷区域(10)的晶片深度方向内侧相邻地形成，从所述无缺陷区域(10)侧朝向厚度方向内侧，所述中间层(11)的所述空位氧复合体的浓度在1.0×1012/cm3以上且小于5.0×1012/cm3的范围内逐渐增加，与所述无缺陷区域(10)的宽度tDZ对应地决定所述中间层(11)的宽度tI；以及体层(12)，该体层(12)与所述中间层(11)的晶片深度方向内侧相邻地形成，所述体层(12)的所述空位氧复合体的浓度为5.0×1012/cm3以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.27 JP 2016-0892721.一种硅晶片，其特征在于，该硅晶片具备：最表层的无缺陷区域(10)，该最表层的无缺陷区域(10)的作为空位与氧的复合体的空位氧复合体的浓度小于1.0×1012/cm3；中间层(11)，该中间层(11)与所述无缺陷区域(10)的晶片深度方向内侧相邻地形成，从所述无缺陷区域(10)侧朝向厚度方向内侧，所述中间层(11)的所述空位氧复合体的浓度在1.0×1012/cm3以上且小于5.0×1012/cm3的范围内逐渐增加，与所述无缺陷区域(10)的宽度tDZ对应地决定所述中间层(11)的宽度tI；以及体层(12)，该体层(12)与所述中间层(11)的晶片深度方向内侧相邻地形成，所述体层(12)的所述空位氧复合体的浓度为5.0×1012/cm3以上。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：前田进，番场博则，须藤治生，冈村秀幸，荒木浩司，末冈浩治，中村浩三，
申请(专利权)人：环球晶圆日本股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP