[发明专利]用于半导体的单晶硅锭和晶片

说明书

技术领域

本实施方式涉及用于半导体的单晶硅锭和晶片。

背景技术

通常，主要采用浮区法(FloatingZonemethod,FZ)或丘克拉斯基法(CZochralskimethod,CZ)作为用于制造硅晶片的方法。如果单晶硅锭是采用FZ法生长的，其很难制造具有大直径的硅晶片并且工艺成本很高，因此单晶硅锭通常基于CZ法生长。

根据CZ法，将多晶硅加入到石英坩锅中，将石墨加热元件加热，随后，通过使用加热的石墨加热元件将加入的多晶硅熔融。随后，将晶种浸没在得到的熔融液体硅(熔融过程的结果)中，在熔融液体硅的界面上进行结晶以将晶种旋转并牵拉，从而生长单晶硅锭。接着，将生长的单晶硅锭切片、蚀刻并抛光，从而生产晶片。

图1图示说明了当单晶硅锭生长成时，根据V/G的晶体缺陷区域的分布。此处，V表示单晶硅锭的牵拉速度，G表示固-液界面周围的垂直温度梯度。

根据沃隆科夫(Voronkov)理论，如果将具有指定临界值或更高的V/G的单晶硅锭以高速牵拉，单晶硅锭在一定区域中生长，所述区域富含引起基于空穴的缺陷的空位(下文中用“V区域”表示)。也就是说，V区域是由于硅原子的不足而存在过多的空位的区域。

此外，如果以低于指定临界值的V/G牵拉单晶硅锭，所述单晶硅锭在包括氧化诱导的堆叠层错(OSFs)的O带区域生长。

此外，如果以低速牵拉较低V/G的单晶硅锭，所述单晶硅锭在由电势环(在该电势环中晶格间的硅聚集)引起的间隙区域(interstitialregion，下文中用“I区域”表示)中生长。也就是说，I区域是由于过量的硅原子而在晶格间存在许多硅的聚集体的区域。

空位主导的无缺陷区域(在该区域中空位是占优势的，下文中称为“VDP”区域)以及间隙主导的无缺陷区域(在该区域中间隙是占优势的，下文中称为“IDP”区域)存在于V区域和I区域之间。VDP区域和IDP区域同样是硅原子不足或不过量的，但两者之间的区别在于，在VDP区域中过量空位的聚集是占优势的，而在IDP区域中过量间隙的聚集是占优势的。

可存在属于O带区域的且具有细小的空位缺陷(例如直接表面氧化缺陷(DSODs))的小空穴区域。其中，为了在VDP区域和IDP区域中生长单晶硅锭，相应的V/G需要在单晶硅锭生长过程中保持不变。

如果重复热处理通过上述方法制备的无缺陷晶片，可出现由于氧沉淀而引起的泄露问题。例如，当无缺陷晶片是用于绝缘体上的硅(SOI)的晶片时，重复进行剧烈的热处理时氧沉淀增加，从而导致产品失效和次泄露。

发明内容

技术问题

本实施方式的目的是提供用于半导体的单晶硅锭和晶片，其可抑制由于热处理而产生的氧沉淀。

技术方案

在本发明的一个实施方式中，用于半导体的单晶硅锭和晶片包含过渡区域，在包含在间隙主导的无缺陷区域中的晶体缺陷中，所述过渡区域主要具有尺寸为10-30纳米的晶体缺陷，其中锭和晶片至少进行了一次热处理前的初始氧浓度和锭和晶片至少进行了一次热处理后的最终氧浓度的差别为0.5ppma或更少。

所述过渡区域还可包括空位主导的无缺陷区域，以晶片的直径为基准计，在整个过渡区域中所述间隙主导的无缺陷区域可占据70％或更多。

在包含在过渡区域中的晶体缺陷中，尺寸为10-30纳米的晶体缺陷可大于50％。在包含在过渡区域中的全部晶体缺陷中，尺寸为10-30纳米的晶体缺陷可大于70％。包含在过渡区域中的晶体缺陷的尺寸可为10-19纳米。

空位主导的无缺陷区域和间隙主导的无缺陷区域可通过Ni雾度方法分割。

至少一次热处理的进行可包括6次或更多次的重复热处理。

所述晶片可以是用于SOI的晶片。

所述最初氧浓度可为10ppma或更低。

所述过渡区域可包含属于O带区域的晶体缺陷，其含量为30％或更低，或者所述过渡区域可不包含属于O带区域的晶体缺陷。

有益效果

根据一个实施方式的用于半导体的单晶硅锭和晶片，在包含在IDP区域中的晶体缺陷中，主要具有尺寸为10-30纳米的晶体缺陷，所述单晶硅锭和晶片的氧浓度差ΔOi为0.5ppma或更少，因此即使随后进行晶片的热处理，也可抑制氧沉淀的产生，从而可控制产品失效和次泄露的发生。

附图说明

图1图示说明了当单晶硅锭生长时，根据V/G的晶体缺陷区域的分布。

图2显示了根据一个实施方式的单晶硅锭的生长装置。