硅晶片制造技术

本发明专利技术提供一种适用于具有浅结的半导体装置之制造的硅晶片。其中硅晶片的特征在于：在距表面的深度低于５０μｍ的区域，直径１０ｎｍ以上的氧析出物密度在１×１０↑［８］／ｃｍ↑［３］以下。半导体装置用硅晶片的特征在于：在距表面的深度低于５０μｍ的区域，直径１０ｎｍ以上的氧析出物密度在１×１０↑［８］／ｃｍ↑［３］以下；所述半导体装置用硅晶片使用热处理温度在１０００℃以上、热处理时间为３ｍｓｅｃ以下的热处理而制造。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及硅晶片，特别涉及适用于半导体装置制造的硅晶片，其中该半导体装置具有使用快速升降温热处理而制造的浅结。
技术介绍
在采用直拉(CZ)法生长的硅单晶中，可以看到冷却时原子空穴发生凝聚，从而形成直径为0.1～0.3μm左右的孔穴的现象。由这样的硅单晶制作的硅晶片在表面发生COP(晶体的原生粒子缺陷CrystalOriginated Particle)，在器件的动作中产生不良现象。为此，作为孔穴形成的防止对策，以前所采用的方法是在氢或氩气气氛下，于1000℃以上的高温下进行热处理(例如，参照特开2003-59932号公报)。另外，CZ法由于在石英制坩埚中使多晶硅熔融而实现单晶化，所以从构成坩埚的石英中溶出大量的氧，并作为晶格间氧进入硅晶体中，该氧经热处理在硅晶体中凝聚而成为氧析出物(体微缺陷，BMDBulk Micro Defect)。而且在0.25μm(250nm)设计规则(design rule)的上一代器件中，由于重视吸除效应(gettering effect)，因而在硅晶片内高密度地形成BMD的技术得以应用。然而近年来，随着晶片直径的增大，器件形成工序中的晶片热处理由炉成批处理(furnace batch processing)变化为单片处理。这是因为晶片本身的重量加重，在炉成批处理中，滑移等缺陷很有可能进入晶片中。另外，为了实现半导体器件的高度集成化和高速化，也要求浅浅地形成晶体管的源极-漏极扩散层，从而要求与此目的相适应的热处理。例如，与DRAM(Dynamic RandomAccess Memory)的半间距为32nm这一代相当的逻辑LSI产品，一般认为具有13nm的物理栅极长度。而且在这样的逻辑LSI产品中，要求极浅的结(例如，InternationalTechnology Roadmap for Semiconductors 2005)，作为晶体管的源极-漏极扩散层的扩展扩散层(extension diffusion layer)深度，为4.5nm以下；作为接触扩散层，为15nm以下。在像上述那样形成结的深度较浅的器件方面，需要在晶片的热处理中，不让杂质尽量扩散而进行活化。为此，可以使用能够进行高温短时间热处理的闪光灯退火(flash lamp annealing)之类的热处理装置。可是，在这样的热处理装置中，其升降温速度极快，在晶片的表面和背面往往产生温度差。因此，这样的工艺所存在的问题是在晶片上产生较大的应力，从而导致晶片的开裂。特别是上述具有高密度BMD的硅晶片容易产生开裂和变形。因此，使用闪光灯退火等快速升降温热处理在硅晶片上形成具有浅结的半导体器件是困难的。
技术实现思路
本专利技术是为解决上述的技术课题而完成的，它限定了硅晶片表面的BMD的尺寸和密度。由此，因诸如在表面和背面产生温度差之类的快速升降温热处理而产生的开裂便能够得以防止。这样一来，本专利技术旨在提供一种适用于具有浅结的半导体器件之制造的硅晶片。为实现上述的目的，本专利技术的一个方案的硅晶片之特征在于在距表面的深度低于50μm的区域，直径10nm以上的氧析出物密度在1×108/cm3以下。另外，本专利技术的一个方案的半导体装置用硅晶片之特征在于在距表面的深度低于50μm的区域，直径10nm以上的氧析出物密度在1×108/cm3以下；所述半导体装置用硅晶片使用热处理温度在1000℃以上、热处理时间为3msec以下的热处理而制造。根据本专利技术，即使在快速升降温热处理之类的表面和背面的温度差较大的制造工艺中，也可以抑制晶片缺陷的发生和开裂。因此，根据本专利技术，提供一种适用于具有浅结的半导体装置之制造的硅晶片。附图说明图1是说明第1实施方案的作用的示意图。图2是表示第1实施方案以及比较例的硅晶片的BMD密度分布图。图3表示第2实施方案的硅晶片的BMD密度分布的一个实例。图4表示了第2实施方案的在距表面的深度低于50μm的区域的、直径大于等于5nm但小于10nm的BMD密度和结泄漏(junctionleakage)的关系。图5说明了第2实施方案的在距表面的深度低于50μm的区域的、直径大于等于5nm但小于10nm的BMD密度和结泄漏的关系。具体实施例方式下面参照附图，就本专利技术的实施方案进行更详细的说明。(第1实施方案)本专利技术的第1实施方案的硅晶片之特征在于在距表面的深度低于50μm的区域，直径10nm以上的BMD密度在1×108/cm3以下。除此之外，在距表面的深度为50μm以上的区域，存在直径10nm以上的BMD密度在1×108/cm3以上的区域。图2表示了本实施方案以及比较例的硅晶片的BMD密度分布。横轴表示距硅晶片表面的深度方向的距离，纵轴表示直径10nm以上的BMD密度。图示的BMD密度分布可以通过采用了公知的红外激光散射的测定装置进行评价。如图2所示，在比较例的硅晶片中，直径10nm以上的BMD密度在距表面的距离浅于20μm的区域开始增加，在距表面的距离为20μm左右的区域，BMD密度大于1×108/cm3。与此相对照，在本实施方案的硅晶片中，在距表面的距离为50μm以上的区域，直径10nm以上的BMD密度达1×108/cm3以上。因此，在距表面的深度低于50μm的区域，直径10nm以上的BMD密度在1×108/cm3以下。图1是说明本实施方案的作用的示意图。图1A是本实施方案以及比较例的硅晶片的剖视图；图1B是表示本实施方案的硅晶片的作用，由图1A的虚线所包围的部分的剖视图；图1C是表示比较例的硅晶片的作用，由图1A的虚线所包围的部分的剖视图。首先，如图1A所示，在硅晶片100的内部，形成直径10μm以上的BMD层110以进行吸除。如图1C所示，对于比较例的硅晶片，当使用公知的闪光灯退火装置例如进行温度为1000℃、加热时间为3msec的快速升降温处理时，产生晶片开裂和位错状的缺陷120。与此相对照，如图1B所示，当在同样的条件下对本实施方案的硅晶片进行快速升降温热处理时，没有产生晶片开裂和位错状的缺陷。另外，即使是以更快的速度进行升降温的1msec的加热时间，也没有产生晶片开裂和位错状的缺陷。这样一来，如果是像本实施方案那样，使距晶片表面的深度低于50μm的区域中的BMD密度得以降低的硅晶片，则即使对于通过快速升降温进行的热处理，也可以获得缺陷的发生、翘曲量的增大以及开裂受到抑制的作用。因此，作为在晶片的表面和背面产生温度差的快速升降温热处理用硅晶片，可以优选使用。因此，如果使用本实施方案的硅晶片，则如下述的逻辑产品那样，可以获得能够形成必须具有浅结的半导体器件的效果，其中所述逻辑产品例如使用热处理温度在1000℃以上、热处理时间为3msec以下的热处理而制造，且具有物理栅极长度为13nm左右的晶体管。因此，作为使用热处理温度在1000℃以上、热处理时间为3msec以下的热处理而制造的半导体装置用硅晶片具有优良的特性。下面根据本实施方案，就可以获得上述作用和效果的理由进行说明。在距表面的深度低于50μm的区域，直径10nm以上的BMD密度超过1×108/cm3的硅晶片在因诸如像闪光灯退火那样，于晶片表面和背面产生温度差之类的快速升降温热处理中容易产生裂纹。另外，专利技术人分析了开裂晶片和未开裂晶片的不同，结果发现即本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅晶片，其特征在于：在距表面的深度低于５０μｍ的区域，直径１０ｎｍ以上的氧析出物密度在１×１０↑［８］／ｃｍ↑［３］以下。

【技术特征摘要】
JP 2006-4-14 111468/2006;JP 2007-2-27 046603/20071.一种硅晶片，其特征在于在距表面的深度低于50μm的区域，直径10nm以上的氧析出物密度在1×108/cm3以下。2.根据权利要求1所述的硅晶片，其特征在于在距表面的深度低于50μm的区域，直径大于等于5nm但小于10nm的氧析出物密度为1×109/cm3～9×109/cm3。3.根据权利要求1所述的硅晶片，其特征在于在距表面的深度为50μm以上的区域，存在直径10nm以上的氧析出物密度在1×108/cm3以上的区域。4.根据权利要求2所述的硅晶片，其特征在于在距表面的深度为50μm以上的区域，存在直径10nm以上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边隆，齐藤广幸，仙田刚士，泉妻宏治，鹿岛一日儿，
申请(专利权)人：东芝陶瓷株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]