一种生产具有吸气剂半导体结构的方法技术

本发明专利技术公开了一种用吸气剂制造半导体结构的方法，属于半导体技术领域。该方法包括以下步骤：S01，在氧化气氛中进行退火；S02，在惰性气氛中进行两阶段退火。本发明专利技术的主要优点在于，氧缺陷吸附效率高，工艺过程简单，成本低。本发明专利技术所采用的方法不仅可以用于降低硅基的半导体器件与集成电路的氧缺陷含量，也可以推广应用于减低化合物半导体功率器件与集成电路的衬底的微缺陷含量。路的衬底的微缺陷含量。

【技术实现步骤摘要】
一种生产具有吸气剂半导体结构的方法


[0001]本专利技术属于半导体
，涉及一种生产具有吸气剂半导体结构的方法。

技术介绍

[0002]在半导体器件，功率器件与大规模及超大规模集成电路的制造工艺中，如何降低硅晶片中的氧含量是是提高半导体器件及集成电路应用的可靠性稳定性的关键。
[0003]一般常用的降低硅晶片中的氧含量的方法形成硅半导体欧姆接触的方法，有以下几种：
[0004]1在硅背面通过化学腐蚀形成氧缺陷吸附层。
[0005]2通过离子注入在硅背面形成氧缺陷吸附层。
[0006]3从使用受控切割工艺制造的SOI(硅在绝缘层上)的晶片去除杂质的方法和装置的技术。
[0007]以上所述方法的主要缺点有：
[0008]1稳定性与重复性差；
[0009]2对氧气的吸附效率低；
[0010]3工艺复杂，成本高，如SOI吸附层法等。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的是提高吸气的稳定性以至于不需要考虑硅中的氧含量多少。通过实验，发现在形成内部吸气剂的工艺过程中额外引用430
‑
450℃的低温退火会改变随后的高温处理过程中的氧沉淀过程：这显著加速了成核中心的形成并且实际上导致了另一种类型的微缺陷的形成。将这种退火引用于产生内部吸气剂的工艺过程中，即使用通过区域熔化(即氧气含量低区域熔化)制造的硅片，也允许在晶片中形成吸气中心。
[0012]本专利技术在于公开一种用吸气剂制造半导体结构的方法，包括以下步骤：r/>[0013]S01，在氧化气氛中进行退火；
[0014]S02，在惰性气氛中进行两阶段退火。
[0015]在本专利技术一些优选的实施方式中，S01中，在氧化气氛中于1120
‑
1250℃进行2
‑
3小时(h)的退火。
[0016]在本专利技术一些优选的实施方式中，S01中，所述氧化气氛为干燥的氧气气氛。
[0017]在本专利技术一些优选的实施方式中，S01中，所述氧化气氛中还包括含氯添加剂，优选活性氯含量为氧含量的0.4
‑
1.2％wt。
[0018]在本专利技术一些优选的实施方式中，S02中，所述两阶段退火包括在1000
‑
1050℃退火或1020
‑
1080℃退火和在425
‑
455℃退火；优选包括在1000
‑
1050℃退火9
‑
11小时(h)或1020
‑
1080℃退火3
‑
6小时(h)和在425
‑
455℃退火1
‑
7小时(h)。
[0019]在本专利技术一些优选的实施方式中，S02中，所述两阶段退火的的温度和持续时间取决于衬底在氧化环境中退火后微小缺陷的密度。
[0020]在本专利技术一些优选的实施方式中，S02中，所述衬底在氧化环境中退火后微小缺陷的密度＜2
×
104cm
‑3时，先在1000
‑
1050℃退火9
‑
11小时(h)，再在425
‑
455℃退火5
‑
7小时(h)；
[0021]2×
104cm
‑3≤所述衬底在氧化环境中退火后微小缺陷的密度＜2
×
106cm
‑3时，先在1020
‑
1080℃退火3
‑
6小时(h)，再在425
‑
455℃退火5
‑
7小时(h)；
[0022]2×
106cm
‑3≤所述衬底在氧化环境中退火后微小缺陷的密度＜2
×
107cm
‑3时，先在1020
‑
1080℃退火3
‑
6小时(h)，再在425
‑
455℃退火1
‑
3小时(h)。
[0023]在本专利技术一些优选的实施方式中，还包括在所述S01之后的蚀刻和确定蚀刻图形的密度的步骤。
[0024]在本专利技术一些优选的实施方式中，所述蚀刻步骤中，在氟化氢3
‑
5重量份、铬酸酐45
‑
50重量份、水45
‑
50重量份的组合物中对硅片蚀刻1.2
‑
1.6小时(h)。
[0025]在本专利技术一些优选的实施方式中，所述确定蚀刻图形的密度的步骤，在光学显微镜下对衬底的表面进行金相检查，并计算检测到的蚀刻图形的密度。
[0026]本专利技术的有益效果：
[0027]通过实验发现在形成内部吸气剂的工艺过程中，包括第一步在氧化气氛中于1120
‑
1250℃下进行2
‑
3小时的退火，以及第二步根据在半导体结构中微小缺陷的密度在惰性气氛中分别在1000
‑
1080℃下进行3
‑
11小时退火以及在425
‑
455℃下进行1
‑
7小时的两阶段退火，额外引用425
‑
455℃范围的低温退火会改变随后的高温处理过程中的氧沉淀过程：这显著加速了成核中心的形成并且实际上导致了另一种类型的微缺陷的形成。将这种退火引用于产生内部吸气剂的工艺过程中，即使用通过区域熔化(即氧气含量低区域熔化)制造的硅片，也允许在晶片中形成吸气中心。
[0028]本专利技术的主要优点在于，氧缺陷吸附效率高，工艺过程简单，成本低。本专利技术所采用的方法不仅可以用于降低硅基的半导体器件与集成电路的氧缺陷含量，也可以推广应用于减低化合物半导体功率器件与集成电路的衬底的微缺陷含量。
具体实施方式
[0029]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0030]若非特别指出，实施例和对比例为组分、组分含量、制备步骤、制备参数相同的平行试验。
[0031]通常，在硅的原始硅棒中，准分子Si
‑
O
‑
Si的组成中含有氧。进行第一次高温热处理(1120
‑
1250℃时的氧化)并在此处理后冷却，导致从准分子状态除去一些溶解的氧，并开始形成小的氧络合物，该效应可以从蚀刻图中看出来。这些初级络合物的形成取决于氧含量和硅棒的生长历史，即硅锭的生长中的沉淀中心的存在。因此，第一次氧化后的选择性金相监控可以评估材料的沉淀能力，并确定在455℃和1000
‑
1080℃温度下低温退火在特定的硅棒材料下获得高质量吸气剂所需的时间。
[0032]通过实验选择确定了第一次氧化后不同密度刻蚀图形的时间范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用吸气剂制造半导体结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：S01，在氧化气氛中进行退火；S02，在惰性气氛中进行两阶段退火。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S01中，在氧化气氛中于1120
‑
1250℃进行2
‑
3小时(h)的退火。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，S01中，所述氧化气氛为干燥的氧气气氛。4.根据权利要求1
‑
3任一所述的方法，其特征在于，S01中，所述氧化气氛中还包括含氯添加剂，优选活性氯含量为氧含量的0.4
‑
1.2％wt。5.根据权利要求1
‑
4任一所述的方法，其特征在于，S02中，所述两阶段退火包括在1000
‑
1050℃退火或1020
‑
1080℃退火和在425
‑
455℃退火；优选包括在1000
‑
1050℃退火9
‑
11小时(h)或1020
‑
1080℃退火3
‑
6小时(h)和在425
‑
455℃退火1
‑
7小时(h)。6.根据权利要求1
‑
5任一所述的方法，其特征在于，S02中，所述两阶段退火的的温度和持续时间取决于衬底在氧化环境中退火后微小缺陷的密度。7.根据权利要求1
‑
6任一所述的方法，其特征在于，S02中，所述衬底在氧化环境中退火后微小缺陷的密度＜2
×
104cm
‑3时，先在1000
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：洪学天，赵大国，林和，王尧林，牛崇实，黄宏嘉，陈宏，
申请(专利权)人：晋芯电子制造山西有限公司晋芯先进技术研究院山西有限公司，
类型：发明
国别省市：