本申请提供了对Ｃｕ的吸杂效果增强的退火晶片的制备方法。本申请提供了制备退火晶片的方法，其特征在于，该方法包括：在６５０到８００℃的温度下加热氮浓度为５×１０１４到１×１０１６／ｃｍ３，碳浓度为１×１０１５到５×１０１６／ｃｍ３，氧浓度为６×１０１７到１１×１０１７的硅基板４小时或更长的时间，并在１１００到１２５０℃的温度下对加热的基板进行氩退火，其中退火后的内部层错密度等于或高于５×１０８／ｃｍ３。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
半导体基板，特别是硅单晶片(以下也简称为基板)已用作制备高集成MOS装置 的基板。大多数硅单晶片是从通过Czochralski(CZ)方法制造的硅单晶锭中切取的基板。 在这样的硅单晶片中，在单晶的制备期间带入的氧以过饱和状态存在，它会在后 续的装置过程中沉积，在基板内形成氧沉淀物(oxygenprecipitates)(硅氧化物的沉积一 般称为BMD:Bulk Micro Def ect)。已知在装置的活化区域产生氧沉淀物是装置特性变差 (比如栅氧化膜的耐压减小，或结漏电流的增大)的因素，而在装置的活性区域之外的体内 产生氧沉淀物有效地充当吸杂源(gettering source)，俘获在装置过程期间带入的重金属 污染，并具有保持基板表面清洁的效果，所述基板表面是装置活化层。 内吸杂(intrinsic gettering) (IG)在技术上使用这种效果，并已用于防止因重 金属污染引起的装置特性退化。因此，已要求硅单晶片在装置过程期间产生适度的氧沉淀 物。 针对这些要求，已尝试多种途径。例如，已在通过CZ方法生长硅单晶时进行氮掺 杂，这能制备内生缺陷(grown-in fault)的生长被抑制的硅单晶锭，并能促进氧沉积。另 外，通过对通过切片和抛光掺氮的硅单晶获得的镜面晶片(mirrored wafer)用氩气、氢气 等在高温(1100到1350°C )下长时间进行热处理(下称"退火")，可制备获得两个表层的 完整性并增大体内的氧沉积物核(oxygen d印osit皿cleus)密度的硅半导体基板。已知 这样的IG材料的退火晶片(主要由氧沉淀物组成)对处理期间带入的重金属杂质具有吸 杂能力。 然而，根据非专利文献l的报道，如图l所示，已指出即使IG材料对Cu(高速装 置(high rate device)的布线材料)的吸杂效果弱，并具有因下述原因引起的装置可靠性 变差的问题因即使在低温(约400°C )通过装置过程中的热处理(比如布线步骤)吸收 (俘获)的Cu的再排出造成的Cu污染。另外，在一般的DZ-IG晶片中，进行3阶段的热处 理。通过用高氧浓度对CZ基板进行3阶段的热处理获得IG效果，所述3阶段是高温(约 ll(KTC )、低温(约650°C )和中温(约1000°C )。然而，即使在通过对一般的DZ-IG晶片 进行3阶段热处理获得的晶片中，也存在对Cu的吸杂效果弱的问题，因此存在因Cu污染引 起的装置可靠性变差的问题，所述Cu污染因即使在低温(约400°C )通过装置过程中的热 处理(比如布线步骤)吸收(俘获)的Cu的再排出造成。 :Kazuyuki Bokusawa， Jiro Yosigami， 〃 Deterioration ofdevice reliability caused by Cu contamination in a production process of asemiconductor，and its mechanism" :The Institute of Electronics,Informationand Communication Engineers的技术石开究手艮告(Communication InstituteTechnology R印ort)， SDM2002-188 (2002年10月)，由Aggregate Corporation, The Institute ofElectronics, Information and Communication Engineers出片反。
技术实现思路
在上述情形下，本专利技术的目的在于提供对Cu的吸杂效果增强的退火晶片，和制备 所述退火晶片的方法。 为了实现上述目的，本专利技术提供了退火晶片，其特征在于在距硅晶片表面至深 50iim或更深的位置，尺寸为10nm到120nm的氧沉淀物以等于或超过5X 10"/cm3的数量存 在，且层错密度(stacking fault density)等于或高于5X 108/cm3。 为了实现上述目的，本专利技术制备退火晶片的方法的特征在于包括下述步骤在 650到800°C的温度下加热氮浓度为5 X 1014到1 X 1016/cm3，碳浓度为1 X 1015到5 X 1016/ cm 氧浓度为6X 1017到11X 1017的硅基板4小时或更长的时间，并在1100到1250。C的温 度下对加热的基板进行氩退火，其中退火后的内部层错密度等于或高于5X107cm3。附图说明 图1的图片显示在通过使用IG材料和CZ方法获得的晶片上，当在氮气氛下于 95(TC热处理5分钟后增加空气气氛下的低温热处理时，对Cu的吸杂能力与热处理温度之 间的关系，引自非专利文献1报道的数据。 图2的图片显示用光学显微镜对距表面深100 m的位置观察退火晶片的截面的状态，该晶片通过劈开实施例l获得的退火晶片(硅晶片)，并对劈开的晶片进行光蚀2分钟而获得。 专利技术效果 根据本专利技术，可提供退火晶片，该退火晶片能提高对Cu的吸杂效果，即使在低温下在装置过程中的热处理中也能抑制吸收的Cu的再排出，防止Cu污染，并提高装置可靠性；本专利技术还提供了制备所述退火晶片的方法。 下面将参考附图说明本专利技术的最佳实施方案。 和本专利技术相关的制备退火晶片方法的特征在于包括下述步骤(l)在650到80(TC 的温度下加热氮浓度为5 X 1014到1 X 1016/cm3，碳浓度为1 X 1015到5 X 1016/cm3，氧浓度为 6X 1017到11 X 1017的硅基板4小时或更长的时间，并且(2)在1100到1250°C的温度下对加 热的基板进行氩退火(下称"退火步骤")，其中退火后的内部层错密度等于或高于5X 107 cm 且表层没有缺陷。根据所述制备方法，在由氧沉淀物(核)组成的微缺陷(BMD)周围可 由IG材料(主要由氧沉淀物组成)形成层错。因此，通过使所述层错成为对Cu的吸杂位， 可提高对Cu的吸杂效果，特别是在低温处理(约400°C )时抑制Cu(其至少在高温处理后 的冷却期间被吸收)的再排出效果。另外，由于IG材料(主要由氧沉淀物组成)的氧沉淀 物(核)显示的吸杂能力，也可充分展示对杂质(比如其他重金属)的优异的吸杂能力。 下面对每个部分进行说明。 (1)热处理步骤 (a)硅基板 在热处理步骤中使用的硅基板可通过在用CZ方法生长硅单晶时调节掺杂或含有的氮、碳和氧的浓度来制备。其中，通过氮掺杂，可使晶体生长期间形成的缺陷(称为"空穴 内生缺陷")变小，通过随后用氩气退火，不仅可消除表面空穴，而且可制备氧沉积受到促进 的硅单晶锭。氮浓度越高，氧沉积物密度越大。这是因为氮的加入在硅基板中形成即使在高温下也稳定的氧沉积物核，它即使在高温(1100到1250°C )下退火后也仍不消失。在硅基板 中保留氧沉积物核的退火晶片中，氧沉淀物通过在后续的装置步骤中的热处理形成。即使 在高温下也稳定的氧沉积物核的数量可取决于氮浓度。因此，氮浓度的增大可增大氧沉积 物密度。另外，通过控制碳掺杂或碳量，本专利技术中的BMD可以超过5X10"/cn^的量形成。此 外，通过控制氧掺杂或氧量，可在本专利技术中形成数量超过本文档来自技高网...
【技术保护点】
退火晶片，其特征在于，在距硅晶片表面深５０μｍ或更深的位置，尺寸为１０ｎｍ到１２０ｎｍ的氧沉淀物以等于或超过５×１０↑［１１］／ｃｍ↑［３］的数量存在，且层错密度等于或高于５×１０↑［８］／ｃｍ↑［３］。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：石坂和纪，中居克彦，福田真行，
申请(专利权)人：硅电子股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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