[发明专利]一种用于无源器件的半导体衬底的制作方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造领域，特别是涉及一种用于无源器件的半导体衬底的制作方法。

背景技术

在过去很长一段时间，分立无源器件一直被应用在无线通信设备中，并采用SMT(表面贴装技术)贴装在各类电路板和基板上。然而，随着无线通信设备性能要求的不断增加，设备尺寸的不断减小，分立无源器件很难达到所有的设计要求。

最近几年，集成无源器件IPD（Integrated Passive Device）技术得到快速发展，这些集成无源器件有的直接在衬底上制作，有的结合有源器件(例如晶体管)进行制作。为了优化性能，集成无源器件一般是在高阻衬底上进行制作的，例如砷化镓，玻璃，石英，蓝宝石，而普通硅的电阻率比较低，所以在无线通信领域里集成无源器件通常不在普通硅衬底上实现。而诸如砷化镓，玻璃，石英，蓝宝石这些高阻衬底的成本要比硅衬底高很多。

目前，在适当的衬底上使用集成无源器件，包括电感，电容，电阻，传输线，来制作集成无源器件网络的优势已经得到广泛关注。然而，就像在集成有源器件技术中，衬底的材料和特性是成功的关键因素一样，在集成无源器件的制作过程中，由于集成无源器件是在衬底上直接制作而成的，衬底的材料和特性同样是成功的重要因素。

在无源器件制造中，出于对其特殊性能的考虑，对衬底的要求需电阻率大于2KΩ/cm^-1且一般要求P型衬底，即掺入一定量的硼作为受主去达到电阻率要求，并且该衬底中含有较高的间隙氧浓度；在IPD整个制造过程中，会经历很多温度在300～450℃的工艺步骤且累计时间较长；在此温度区间内，浓度较高的间隙氧会扩散形成氧热施主，氧热施主的形成补偿了衬底中的硼受主，使硅衬底的电阻率发生很大的变化，甚至使p型变为n型，尤其是受主浓度较低的衬底（电阻率较高的衬底）；器件工艺的温度不能改变，衬底的电阻率较高，从而导致了IPD器件完成后衬底的电阻率明显的改变，有些硅片已经反型，严重的影响了器件的正常工作。

总的来说，由于目前半导体器件制造大都是采用直拉单晶硅，生长直拉晶体硅的坩埚为石英材料，所以硅晶体中不可避免会存在一定浓度的间隙氧，以常见的掺硼的p型半导体为例，受主浓度约为0.7*10¹³cm^-3，而衬底硅中间隙氧浓度一般在10¹⁶～10¹⁸cm^-3；大量的间隙氧在300～500℃区间热处理会形成大量的氧热施主，而氧热施主的生成与初始的间隙氧浓度有密切的关系；生成的氧热施主会导致n型硅衬底的电阻率明显下降，p型硅衬底的电阻率上升；当氧热施主严重时，甚至能使p型晶体硅转化为n型晶体硅，从而影响IPD器件的电学性能；所以一般情况下我们需要尽量去避免氧热施主的产生。

鉴于现有技术中的以上缺点，本发明提出了一种抑制IPD制造过程中氧热施主生成的方法，从而避免了氧热施主对电阻率较大的p型硅衬底电阻率的影响，从而保证了IPD器件某些性能正常运行。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于无源器件的半导体衬底的制作方法，用于解决现有技术中氧热施主会对电阻率较大的p型硅衬底电阻率造成较大影响的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于无源器件的半导体衬底的制作方法，包括以下步骤：

步骤1），提供半导体衬底，于第一温度下对所述半导体衬底进行第一退火处理，使半导体衬底中的间隙氧往外扩散；

步骤2），于第二温度下对所述半导体衬底进行第二退火处理，使半导体衬底中的间隙氧成核形成第一氧沉淀；

步骤3），于第三温度下对所述半导体衬底进行第三退火处理，使所述第一氧沉淀吸收间隙氧形成第二氧沉淀；

其中，所述第一温度及第三温度大于所述第二温度，所述第二氧沉淀的体积大于所述第一氧沉淀的体积。

作为本发明的半导体衬底的制作方法的一种优选方案，所述第一温度的范围为900～1150℃。

作为本发明的半导体衬底的制作方法的一种优选方案，所述第一退火处理的时间范围为1～240min。

作为本发明的半导体衬底的制作方法的一种优选方案，所述第二温度范围为600～800℃。

作为本发明的半导体衬底的制作方法的一种优选方案，所述第二退火处理的时间范围为1～1500min。

作为本发明的半导体衬底的制作方法的一种优选方案，所述第三温度的范围为900～1150℃。