[发明专利]单晶硅半导体晶片及其制造方法

权利要求书

1.含氟的包含单晶硅的半导体晶片，其中氟浓度为1×10¹⁰至1×10¹⁶个原子/cm³，并且不含有直径大于或等于目标直径的团聚的本征点缺陷， 其中所述目标直径在5至60nm的范围内。

2.根据权利要求1的半导体晶片，其特征在于，所述氟浓度为1×10¹¹至1×10¹⁵个原子/cm³。

3.根据权利要求1或2的半导体晶片，其特征在于，所述目标直径 在5至40nm的范围内。

4.根据权利要求1或2的半导体晶片，其特征在于含有氮或氢或含 有氮和氢。

5.根据权利要求1或2的半导体晶片，其特征在于含有至少一种选 自以下组中的元素：硼、磷、砷和锑。

6.根据权利要求1或2的半导体晶片，其包含“溶蚀区”和具有自 身结合金属杂质的含氟缺陷的“块体区”。

7.根据权利要求1或2的半导体晶片，其包含外延层。

8.用于制造根据权利要求1的单晶硅半导体晶片的方法，该方法包 括：提供用氟掺杂的包含硅的熔体，并以一定的速率使该熔体结晶形成 含有1×10¹⁰至1×10¹⁶个原子/cm³的氟的单晶，在该速率下若省略作为掺 杂剂的氟则产生具有目标直径或大于目标直径的直径的团聚的本征点缺 陷，以及由该单晶分离出半导体晶片。

9.根据权利要求8的方法，其特征在于，所述熔体用氟掺杂以使所 述单晶中的氟浓度为1×10¹¹至1×10¹⁵个原子/cm³。

10.根据权利要求8或9的方法，其特征在于，将5至40nm范围 内的直径作为所述目标直径。

11.根据权利要求8或9的方法，其特征在于，根据Czochralski法 使所述熔体结晶。

12.根据权利要求8或9的方法，其特征在于，根据浮区法使所述 熔体结晶。

13.根据权利要求8或9的方法，其特征在于，将气态氟源用于用 氟掺杂所述熔体。

14.根据权利要求13的方法，其特征在于，所述气态氟源是选自以 下组中的化合物：SiF₄、HF、F₂、BF₃、PF₅及其混合物。

15.根据权利要求8或9的方法，其特征在于，使用固体作为氟源 用于用氟掺杂所述熔体。

16.根据权利要求15的方法，其特征在于，所述氟源是选自以下组 中的化合物：NH₄F、(NH₄)HF₂、(NH₄)₂SiF₆和(NH₄)BF₄及其混合物。

17.根据权利要求8或9的方法，其特征在于，所述熔体掺杂有氮 或氢或掺杂有氮和氢。

18.根据权利要求8或9的方法，其特征在于，所述熔体掺杂有至 少一种选自以下组中的电活性元素：硼、磷、砷、锑及其混合物。

19.根据权利要求8或9的方法，其特征在于，所述半导体晶片在 550℃至1100℃的温度范围内进行热处理以形成“溶蚀区”和具有结合 金属杂质的含氟缺陷的“块体区”。

20.根据权利要求8或9的方法，其特征在于，在所述半导体晶片 上沉积外延层。

21.用于制造根据权利要求1的单晶硅半导体晶片的方法，该方法 包括：提供硅熔体，其掺杂有最小浓度或超过所述最小浓度的氟，并以 一定的速率使该熔体结晶形成含有1×10¹⁰至1×10¹⁶个原子/cm³的氟的单 晶，在该速率下在该熔体中不存在氟时该单晶中会形成具有目标直径或 更大直径的团聚的本征点缺陷，以及由该单晶分离出半导体晶片，其中 在试验中确定氟的所述最小浓度，在该试验中由具有至少偶尔连续增大 的氟浓度的熔体在其他条件相同的情况下制造试验晶体，将在该试验晶 体中直径大于或等于目标直径的团聚的本征点缺陷消失时所达到的氟浓 度作为所述最小浓度。