[发明专利]单晶硅半导体晶片及其制造方法有效
| 申请号： | 201310341923.9 | 申请日： | 2013-08-07 |
| 公开（公告）号： | CN103578976A | 公开（公告）日： | 2014-02-12 |
| 发明（设计）人： | T·米勒;G·基辛格;D·科特;A·扎特勒 | 申请（专利权）人： | 硅电子股份公司 |
| 主分类号： | H01L21/322 | 分类号： | H01L21/322;C30B15/00;C30B29/06;C30B33/02 |
| 代理公司： | 永新专利商标代理有限公司 72002 | 代理人： | 李振东;过晓东 |
| 地址： | 德国*** | 国省代码： | 德国;DE |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 单晶硅 半导体 晶片 及其 制造 方法 | ||
1.用于制造单晶硅半导体晶片的方法，该晶片具有不含BMD缺陷的区域DZ以及与DZ邻接的包含BMD缺陷的区域，该方法包括
根据Czochralski法提拉硅单晶；
将单晶加工成为经抛光的单晶硅基底晶片，该晶片从中心直至边缘由N区域组成或者具有尺寸大于20nm且其平均密度小于2.5×105/cm3的COP缺陷，而且该晶片的氮浓度不大于1×1012个原子/cm3，氧浓度不小于5.2×1017个原子/cm3且不大于6.0×1017个原子/cm3；
在基本上由NH3和氩以不小于1:25且不大于1:5的体积比组成的气氛中将基底晶片快速加热至不小于1165℃且不大于1180℃的温度并快速冷却，其中加热速率和冷却速率不小于30K/s且不大于50K/s；
将经过快速加热和冷却的基底晶片从不小于500℃且不大于550℃的温度以不小于0.5K/min且不大于1.5K/min的加热速率缓慢加热至不小于930℃且不大于1000℃的温度；及
将基底晶片保持在不小于930℃且不大于1000℃的温度历时不小于7小时且不大于10小时。
2.用于制造单晶硅半导体晶片的方法，该晶片具有不含BMD缺陷的区域DZ以及与DZ邻接的包含BMD缺陷的区域，所述方法包括
根据Czochralski法提拉硅单晶，其中生长的单晶用氮掺杂并且在含有氢的气氛中提拉；
将单晶加工成为经抛光的单晶硅基底晶片，该晶片从中心直至边缘由N区域组成或者具有尺寸大于20nm且其平均密度小于2.5×105/cm3的COP缺陷，而且该晶片的氮浓度不小于3×1013个原子/cm3且不大于3×1014个原子/cm3，氧浓度不小于5.0×1017个原子/cm3且不大于5.8×1017个原子/cm3；
在基本上由NH3和氩以不小于1:25且不大于1:5的体积比组成的气氛中将基底晶片快速加热至不小于1165℃且不大于1180℃的温度并快速冷却，其中加热速率和冷却速率不小于30K/s且不大于50K/s；
将经过快速的加热和冷却的基底晶片从不小于500℃且不大于550℃的温度以不小于3K/min且不大于7K/min的加热速率缓慢加热至不小于900℃且不大于1000℃的温度；及
将基底晶片保持在不小于900℃且不大于1000℃的温度历时不小于5小时且不大于8小时。
3.根据权利要求1或权利要求2的方法，其特征在于，所述方法不包括其中使基底晶片处于大于1000℃的温度的对基底晶片的额外的热处理。
4.根据权利要求2或权利要求3的方法，其特征在于，在含有分压不小于10Pa且不大于80Pa的氢的气氛中提拉生长的单晶。
5.氮浓度不大于1×1012个原子/cm3的单晶硅半导体晶片，其根据缺陷图示/光学显微分析包括：
从半导体晶片的正面延伸至半导体晶片块体内的不含BMD缺陷且平均厚度不小于5μm的区域DZ，及与DZ邻接并且进一步延伸至半导体晶片块体内的包含尺寸不小于50nm的BMD缺陷的区域，其中BMD缺陷的深度分布在所述区域内具有局部最大值，该局部最大值位于相对于半导体晶片正面不小于20μm且不大于200μm的距离处，及其中处于该局部最大值的BMD缺陷的密度不小于2×1010/cm3。
6.用氮和氢掺杂的单晶硅半导体晶片，其根据缺陷图示/光学显微分析包括：
从半导体晶片的正面延伸至半导体晶片块体内的不含BMD缺陷且平均厚度不小于5μm的区域DZ，及与DZ邻接并且进一步延伸至半导体晶片块体内的包含尺寸不小于25nm的BMD缺陷的区域，其中BMD缺陷的深度分布在所述区域内具有第一局部最大值，该第一局部最大值位于相对于半导体晶片正面不小于20μm且不大于100μm的距离处，及其中处于该第一局部最大值的BMD缺陷的密度不小于1.0×1010/cm3，BMD缺陷的深度分布具有第二局部最大值，该第二局部最大值位于相对于半导体晶片正面不小于300μm且不大于500μm的距离处，及其中处于该第二局部最大值的BMD缺陷的密度不小于2×1010/cm3。
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