消除间隙型缺陷B-swirl的方法、硅片及电子器件技术

本发明专利技术公开了消除间隙型缺陷B

【技术实现步骤摘要】
消除间隙型缺陷B
‑
swirl的方法、硅片及电子器件


[0001]本专利技术属于半导体
，具体涉及一种消除硅片中间隙型缺陷B
‑
swirl的方法、硅片及电子器件。

技术介绍

[0002]半导体行业发展方向表现为两个方面：一个方面，特征线宽的尺寸不断减小；另一方面，硅片尺寸不断增大。近年来随着集成电路产业的快速发展，进一步推动了集成电路产业的技术升级，随着线宽尺寸进一步缩小，对单晶硅片质量提出更高的要求。在实际生产中，生产单晶硅一般采用直拉法(Czochralski，CZ)。硅片尺寸的增大会引起晶体生长过程中单晶硅的提拉速度放缓，晶体生长时间延长，最终得到单晶硅中原生缺陷尺寸变大，而当单晶硅中原生缺陷尺寸达到器件特征线宽的1/3时就会直接导致器件的性能失效。故人们开始注重硅中缺陷的尺寸问题。根据Voronkov理论，直拉法硅晶体生长过程中严格控制晶体生长速度(V)和固液界面的温度梯度(G)比值为一特定值，即可得到无缺陷的完美晶体，但在实际操作过程中很难稳定V/G的值，晶体生长速度V过慢往往会产生间隙型缺陷，尤其是在晶棒头部拉速较慢，晶体往往出现间隙型缺陷，形成带有间隙型缺陷B
‑
swirl的硅片，引起集成电路(Integrated Circuit，IC)IC制程漏电问题，该类硅片往往只能报废处理。
[0003]如何消除单晶硅片中的间隙型缺陷，是当前急需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种消除间隙型缺陷B
‑
swirl的方法、单晶硅片及电子器件。本专利技术通过高温快速热处理消除了单晶硅片中的间隙型缺陷B
‑
swirl，且不产生新的缺陷，提高了硅片的品质。
[0005]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种消除硅片中间隙型缺陷B
‑
swirl的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：
[0006](1)惰性氛围下，将具有间隙型缺陷B
‑
swirl的单晶硅片升温至第一预设温度，保温，以便消除所述硅片内部的热施主；
[0007](2)氮气氛围下，将步骤(1)得到的所述硅片升温至第二预设温度，保温，以便在所述硅片的近表面形成空位区；
[0008](3)将步骤(2)得到的所述硅片降温至第三预设温度，停止氮气氛围，以便将所述空位区的空位保留在所述硅片的近表面；
[0009](4)惰性氛围下，步骤(3)得到的所述硅片升温至第四预设温度，保温，以便使所述硅片内部自间隙硅原子向外扩散，与近表面的所述空位复合湮灭。
[0010]根据本专利技术实施例的消除硅片中间隙型缺陷B
‑
swirl的方法，具有间隙型缺陷B
‑
swirl的硅片首先升至第一预设温度，保温，消除所述硅片内部的热施主，即消除硅片内部的位于间隙位置处的间隙氧；氮气氛围下再升温至第二预设温度，保温，在所述硅片的近表
面形成空位区；然后降温至第三预设温度，停止氮气氛围，将所述空位保留在所述硅片的近表面，防止持续高温过程空位继续向外扩散，导致近表面空位浓度降低；最后升温至第四预设温度，保温，使所述硅片内部自间隙硅原子向外扩散，与所述近表面形成的空位复合湮灭。由此，通过高温快速热处理消除了硅片中间隙型缺陷B
‑
swirl，将其转变成完美型晶片，且不产生新的缺陷，提高了硅片的品质，从而实现了不影响IC制程的效果。
[0011]另外，根据本专利技术上述实施例的消除硅片中间隙型缺陷B
‑
swirl的方法还可以具有如下附加的技术特征：
[0012]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述第一预设温度为700
‑
800℃，所述保温时间为5
‑
25s。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述第二预设温度为1150℃
‑
1200℃，所述保温时间为10
‑
30s。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述氮气的流量为50
‑
100SLM。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(3)中，所述第三预设温度为1000
‑
1100℃。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(3)中，所述降温的速率为50
‑
100℃/s。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，步骤(3)得到的所述硅片的近表面的空位浓度为104‑
108cm
‑3。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，步骤(3)得到的所述硅片的近表面的空位浓度为A1×
104cm
‑3，其中，1≤A1<10，且A1∈实数，步骤(3)的降温速率为50
‑
65℃/s，步骤(2)中的所述第二预设温度为1150℃
‑
1160℃，步骤(2)中的所述氮气的流量为50
‑
100SLM；
[0019]或，步骤(3)得到的所述硅片的近表面的空位浓度为A2×
105cm
‑3，其中，1≤A2<10，且A2∈实数，步骤(3)的降温速率为65
‑
75℃/s，步骤(2)中的所述第二预设温度为1160℃
‑
1190℃，步骤(2)中的所述氮气的流量为50
‑
100SLM；
[0020]或，步骤(3)得到的所述硅片的近表面的空位浓度为A3×
106cm
‑3，其中，1≤A3<10，且A3∈实数，步骤(3)的降温速率为75
‑
85℃/s，步骤(2)中的所述第二预设温度为1160℃
‑
1190℃，步骤(2)中的所述氮气的流量为50
‑
100SLM；
[0021]或，步骤(3)得到的所述硅片的近表面的空位浓度为A4×
107cm
‑3，其中，1≤A4<10，且A4∈实数，步骤(3)的降温速率为85
‑
95℃/s，步骤(2)中的所述第二预设温度为1160℃
‑
1190℃，步骤(2)中的所述氮气的流量为50
‑
100SLM；
[0022]或，步骤(3)得到的所述硅片的近表面的空位浓度为A5×
108cm
‑3，其中，1≤A5<10，且A5∈实数，步骤(3)的降温速率为95
‑
100℃/s，步骤(2)中的所述第二预设温度为1190℃
‑
1200℃，步骤(2)中的所述氮气的流量为50
‑
100SLM。
[0023]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(4)中，所述第四预设温度为1250...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种消除间隙型缺陷B
‑
swirl的方法，其特征在于，包括：(1)惰性氛围下，将具有间隙型缺陷B
‑
swirl的单晶硅片升温至第一预设温度，保温，以便消除所述硅片内部的热施主；(2)氮气氛围下，将步骤(1)得到的所述硅片升温至第二预设温度，保温，以便在所述硅片的近表面形成空位区；(3)将步骤(2)得到的所述硅片降温至第三预设温度，停止氮气氛围，以便将所述空位区的空位保留在所述硅片的近表面；(4)惰性氛围下，步骤(3)得到的所述硅片升温至第四预设温度，保温，以便使所述硅片内部自间隙硅原子向外扩散，与近表面的所述空位复合湮灭。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述第一预设温度为700
‑
800℃，所述保温时间为5
‑
25s。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述第二预设温度为1150℃
‑
1200℃，所述保温时间为10
‑
30s；任选地，在步骤(2)中，所述氮气的流量为50
‑
100SLM；任选地，在步骤(2)中，所述近表面为距离所述硅片表面0
‑
100μm的区域。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述第三预设温度为1000
‑
1100℃；任选地，在步骤(3)中，所述降温的速率为50
‑
100℃/s。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)得到的所述硅片的近表面的空位浓度为104‑
108cm
‑3。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(3)得到的所述硅片的近表面的空位浓度为A1×
104cm
‑3，其中，1≤A1<10，且A1∈实数，步骤(3)的降温速率为50
‑
65℃/s，步骤(2)中的所述第二预设温度为1150℃
‑
1160℃，步骤(2)中的所述氮气的流量为50
‑
100SLM；或，步骤(3)得到的所述硅片的近表面的空位浓度为A2×
105cm
‑3，其中，1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振，李青海，许武警，
申请(专利权)人：徐州鑫晶半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：