半导体基片及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种半导体基片，它可以在制作半导体器件的整个过程中保持其吸收能力，并能够阻止先前被吸收的污染性杂质被重新释放进入半导体器件的工作区。该半导体基片包括一个硅基片、一个多晶硅层和一个高浓度硼层。硅基片具有第一主表面和与第一主表面相对的第二主表面。多晶硅薄膜至少是间接地形成于第二表面上，高浓度硼层置于硅基片与多晶硅薄膜之间。本发明专利技术还提供了用来制作这种半导体基片的方法。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用来制作半导体器件的半导体基片及制作该基片的方法。随着利用半导体基片的半导体器件的集成度的提高，必须减小PN结的漏电流。在制作半导体器件过程当中引入的重金属(如铁、镍、铜)的杂质含量是造成漏流的一个因素。为了从半导体器件的工作区去除重金属杂质并捕获这些杂质，人们采用了多种吸收的方法。在某个吸收方法中，在具有第一主表面和与第一主表面相对的第二主表面(即背面)的一个硅基片的背面形成一个多晶硅薄膜。通过在硅基片的背面形成多晶硅薄膜，用这个多晶硅薄膜来吸收来自硅基片的各种杂质。之后，一个半导体器件形成于硅基片的第一主表面，已经被多晶硅薄膜吸收的杂质不会再扩散并污染半导体器件的工作区。日本专利特开昭59-186331号公开了该方法的一个例子。人们曾认为，当在半导体基片上形成半导体器件时，即使是在对半导体基片进行高温热处理之后，上述吸收方法仍然有效。但最近人们发现，当半导体器件被加热到1000℃或以上时，先前曾被多晶硅薄膜吸收的污染性杂质被从多晶硅薄膜中释放出来被扩散进入半导体器件的工作区，人们还发现，在1200℃的高温热处理条件下，多晶硅发生再结晶。当多晶硅薄膜发生再结晶时它的吸收能力消失了，它无法重新吸收已被释放的杂质。因此，原来的吸收过程所具有的优点随之消失了。为了解决这一问题，人们设计了几种方法来阻止多晶硅薄膜在半导体器件制作过程中发生再结晶。其中的方法之一公开在日本专利特开平5-286795号中，它通过在多晶硅薄膜与硅基片之间形成一个氧化硅薄膜来抑制多晶硅的再结晶。然而，虽然多种金属(如铜)能够渗透氧化硅薄膜并被多晶硅薄膜吸收，其它金属(如铁)却不容易渗透过氧化硅薄膜并到达多晶硅薄膜。所以，多晶硅薄膜不能充分地吸收铁杂质，这类杂质在制作半导体器件时仍留在硅基片中。结果，这些杂质扩散进并污染半导体器件的工作区。日本专利特开平1-235242公布了另一种抑制多晶硅发生再结晶的方法，它是在多晶硅薄膜形成于硅基片上之前通过离子注入方法把杂质(如氮、氧、或氩)注入到硅基片中。虽然该方法能够抑制多晶硅的再结晶，但被注入到硅基片中的杂质没有经过热处理，这使得被注入的杂质没有在硅基片中形成簇团或位错，所以，这种方法不能阻止先前已被吸收的污染性物质和重金属在制作半导体器件的过程中被重新释放进入半导体器件的工作区。日本专利特开平6-140410提供了一种吸收重金属的方法，它在多晶硅发生再结晶之前、在污染性物质被重新释放进入半导体器件的工作区之前，将多晶硅薄膜去除。例如，多晶硅薄膜形成于半导体基片上，各种杂质已被其吸收，在这些杂质被释放回硅基片之前将多晶硅薄膜去除。在半导体器件制作过程的下一个步骤中，另一个多晶硅薄膜形成于半导体基片上，各种杂质被其吸收，在这些杂质被释放回硅基片之前，该多晶硅薄膜被去除。在制作半导体器件时，这样的程序被重复几次。然而，重金属杂质可能在半导体器件制作过程的第一阶段和最后阶段之间侵入器件的工作区。由于多晶硅薄膜的吸收能力在其被去除时消失，在基片上没有多晶硅薄膜的阶段，如果杂质存在于碱基片中，半导体器件的特性可能会下降。而且，在硅基片上反复形成和去除多晶硅薄膜增加了制作半导体器件的时间和成本。上述各种方法不能在制作半导体器件的整个过程中保持吸收能力，而且无法阻止先前曾被多晶硅薄膜吸收的污染性杂质被重新释放进入半导体器件的工作区。所以，本专利技术的一个目的是提供一种能够在半导体器件的整个制作过程中保持吸收能力、并能够阻止先前被吸收的污染必杂质被重新释放进入半导体器件工作区的半导体基片。本专利技术的另一个目的是提供一种能够在半导体器件的整个制作过程保持吸收能力、并能够阻止先前被吸收的污染杂质被重新释放进入半导体器件工作区的半导体基片的制作方法。为实现上述及其它目的，本专利技术提供一种半导体基片，该半导体基片包含有一个具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面的硅基片，其中所述硅基片是用来至少是间接地在所述第一主表面上形成半导体器件；一个至少是间接地形成于所述第二主表面上的多晶硅薄膜；一个置于所述硅基片与所述多晶硅薄膜之间的高浓度硼层，其中所述高浓度硼层中的最高硼浓度值与所述硅基片中最低硼浓度值的比值是大于或等于100左右。为了实现上述及其它目的，本专利技术提供一种制作半导体基片的方法，该方法包含以下步骤(a)提供一个具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面的硅基片，其中所述硅基片是用来至少是间接地在所述第一主表面上形成半导体器件；(b)至少是间接地在所述第二主表面上形成一个多晶硅薄膜；(c)在所述硅基片与所述多晶硅薄膜之间形成一个高浓度硼层，其中所述高浓度硼层中最高硼浓度值与所述硅基片中的最低硼浓度的比值是大于或等于100左右。为进一步实现上述及其它目的，本专利技术提供一种半导体基片，该半导体基片包含有一个具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面的硅基片，其中所述硅基片是用来至少间接地在所述第一主表面上形成半导体器件；一个形成于所述第二主表面上的多晶硅薄膜；一个形成于所述硅基片与所述多晶硅薄膜之间的具有一个耗尽区的氧化硅薄膜。仍然是为了进一步实现上述及其它目的，本专利技术提供一种制作半导体基片的方法，该方法包含以下步骤(a)提供一个具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面的硅基片，其中所述硅基片是用来至少是间接地在所述第一主表面上形成半导体器件；(b)在所述第二主表面上形成一个多晶硅薄膜；和(c)在所述硅基片与所述多晶硅薄膜之间形成一个具有一个耗尽区的氧化硅薄膜。为进一步实现上述及其它目的，本专利技术提供一种方法半导体基片，该半导体基片包含有一个具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面的硅基片，其中所述硅基片是用来至少是间接地在所述第一主表面上形成半导体器件；一个至少是间接地形成于所述硅基片的所述第二主表面上、含有大量氧化硅簇团的多晶硅层；以及一个至少是间接地形成于所述多晶硅层上的多晶硅薄膜。为实现上述及其它目的，本专利技术提供一种制作半导体基片的方法，该方法包含以下步骤(a)提供一个具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面的硅基片，其中所述硅基片是用来至少是间接地在所述第一主表面上形成半导体器件；(b)至少是间接地在所述第二主表面上形成一个含有大量氧化硅簇团的多晶硅层；和(c)至少是间接地在所述多晶硅层上形成一个多晶硅薄膜。通过参照附图对详细的实施例进行描述，本专利技术的上述目的与优点将更为容易理解。附图说明图1是本专利技术的第一实施例所提供的半导体基片的横剖视图；图2是制作图1所示的半导体基片的过程的示意图；图3a是根据各个样品和对比样品的半导体基片的各个不同深度上的硼浓度的分布图；图3b也是根据各个样品和对比样品的半导体基片的各不同深度上硼浓度的分布图；图4是半导体基片的各个样品和对比样品的漏电流示意图；图5是半导体基片的各个样品和对比样品的PN结中铁浓度示意图；图6是根据本专利技术的第二实施例的第一个样品制作半导体基片的过程示意图；图7是根据本专利技术的第二实施例的第二个样品制作半导体基片的过程示意图。以下对最佳实施例的描述公开了一些特定的方案和参数，但是，这些最佳实施例方案只是体现本专利技术技术方案的例子，因而下文中的具体参数只是用来更方便地描述这些实施例，以利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体基片，其特征在于包括：一个具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面的基片，其中所述基片是用来至少是间接地在所述第一主表面上形成半导体器件；一个至少是间接地形成于所述第二主表面上的多晶硅薄膜；和一个置于所述基片与 所述多晶硅薄膜之间的、能够允许重金属杂质从所述基片迁移至所述多晶硅薄膜、并能够阻止重金属离子从所述多晶硅薄膜迁移至所述基片的阻挡层。

【技术特征摘要】
JP 1997-5-9 119419/971.一种半导体基片，其特征在于包括一个具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面的基片，其中所述基片是用来至少是间接地在所述第一主表面上形成半导体器件；一个至少是间接地形成于所述第二主表面上的多晶硅薄膜；和一个置于所述基片与所述多晶硅薄膜之间的、能够允许重金属杂质从所述基片迁移至所述多晶硅薄膜、并能够阻止重金属离子从所述多晶硅薄膜迁移至所述基片的阻挡层。2.如权利要求1所述的半导体基片，其特征在于所述阻挡层包括一个置于所述基片与所述多晶硅薄膜之间的高浓度硼层，其中所述高浓度硼层中的最高硼浓度值与所述基片中的最低硼浓度值的比值是大于或等于100左右。3.如权利要求2所述的半导体基片，其特征在于所述高浓度硼层的形成是通过向所述基片中注入硼离子以致所述基片的一部分形成所述高浓度硼层。4.如权利要求3所述的半导体基片，其特征在于所述多晶硅薄膜的位置是直接与所述高浓度硼层相邻。5.如权利要求4所述的半导体基片，其特征在于所述高浓度硼层中含有所述最高硼浓度值的那部分与所述基片的距离近于它与所述多晶硅薄膜的距离。6.如权利要求2所述的半导体基片，其特征在于所述最高硼浓度值是大于或等于大约1×1016/立方厘米。7.如权利要求4所述的半导体基片，其特征在于所述最高硼浓度值是大于或等于大约1×1016/立方厘米。8.如权利要求7所述的半导体基片，其特征在于用来注入所述硼离子的加速能量是至少大约200keV。9.一种制作半导体基片的方法，其特征在于包含下列步骤(a)提供一个具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面的基片，其中所述其片是用来至少是间接地在所述第一主表面上形成半导体器件；(b)至少是间接地在所述第二主表面上形成一个多晶硅薄膜；(c)在所述基片与所述多晶硅薄膜之间形成一个能够允许重金属杂质从所述基片迁移至所述多晶硅薄膜、并能够阻止重金属从所述多晶硅薄膜迁移至所述基片的阻挡层。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于步骤(c)包含下列步骤(c1)在所述基片与所述多晶硅薄膜之间形成一个高浓度硼层，其中所述高浓度硼层中的最高硼浓度值与所述基片中的最低硼浓度值比值大于或等于100左右。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述步骤(c1)包含下列步骤(c1a)通过向所述基片中注入硼离子形成一个高浓度硼层以致所述基片的一部分形成所述高浓度硼层。12.如权利要求11所述的方法，其特征在于所述多晶硅薄膜是与所述高硼层直接相邻的。13.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述高浓度硼层中含有所述最高硼浓度值的那部分与所述基片的距离近于它与所述多晶硅薄膜的距离。14.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述最高硼浓度值是大于或等于大约1×1016/立方厘米。15.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述最高硼浓度值是大于或等于大约1×1016/立方厘米。16.如权利要求15所述的方法，其特征在于用来注入所述硼离子的加速能量是至少大约200keV。17.如权利要求1所述的半导体基片，其特征在于所述阻挡层包括一个形成于所述基片与所述多晶硅薄膜之间的具有一个耗尽区的氧化硅薄膜。18.如权利要求17所述的半导体基片，其特征在于所述氧化硅薄膜包含有大量位错。19.如权利要求17所述的半导体基片，其特征在于所述氧化硅薄膜的形成是通过向所述基片中注入氧离...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀川贡弘，渡边匡人，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]