[发明专利]处理单晶硅铸锭以改善激光散射环状/核状图案的方法

说明书

本发明揭示一种用于减小单晶硅晶片中的缺陷的大小及密度的方法。所述方法涉及在晶片切割之前使单晶硅铸锭经受退火。

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2017年12月21日申请的美国临时申请案第62/608,624号的优先权的权利，所述临时申请案的公开内容以宛如全文阐述引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明的领域大体上涉及一种处理单晶硅铸锭以便减小从所处理铸锭切割的单晶硅晶片中的缺陷的大小和密度的方法。

背景技术

通常使用丘克拉斯基(Czochralski)(“CZ”)方法制备单晶材料，其是用于制造许多电子组件(例如半导体装置和太阳能电池)的起始材料。简单来说，丘克拉斯基方法涉及在坩埚中熔化多晶源材料(例如多晶硅(polycrystalline silicon)(“多晶硅(polysilicon)”))以形成硅熔体，并且接着从熔体拉出单晶铸锭。

半导体晶片通常由单晶铸锭(例如，硅铸锭)制成，单晶铸锭经处理以移除种锥和端锥并且接着经修整、任选地经剪切和研磨以具有一或多个平面或凹口以在随后程序中适当地定向晶片。接着，将铸锭切割成个别晶片。虽然本文中将参考由硅构成的半导体晶片，但其它材料可用于制备半导体晶片，例如锗、碳化硅、硅锗、砷化镓以及III族和V族元素的其它合金(例如氮化镓或磷化铟)或II族和VI族组件的合金(例如硫化镉或氧化锌)。

大小不断缩小的现代电子装置对硅衬底的质量强加挑战性限制，所述质量至少部分由生长于其中的微缺陷的大小和分布来确定。形成于由丘克拉斯基工艺生长的硅晶体中的大多数微缺陷是硅的固有点缺陷(即，空位和自填隙)或氧化物沉淀的集块。

尝试产生基本上无缺陷的单晶硅通常包含控制晶体拉出速率(v)与熔体/晶体界面附近的轴向温度梯度的量值(G)的比。例如，一些已知方法包含将v/G比控制在临界v/G值附近，在此情况中，空位和填隙以非常低并且相当的浓度并入到生长晶体铸锭中，从而彼此相互湮灭并且因此抑制任何微缺陷在较低温度下的可能形成。然而，如库尔卡尼(Kulkarni)的美国专利第8,673,248号中描述，将v/G比控制在此临界v/G值附近可形成具有相对大和/或浓缩凝聚缺陷的环形环或“带”，其从硅晶体铸锭的横向表面或圆周边缘径向向内延伸距离，本文中称为“缺陷边缘带”或简称为“缺陷带”。

这一缺陷带通常具有低于从缺陷带径向向内定位的硅晶体铸锭的其它部分的质量，并且可显著降低晶体铸锭的良率。例如，对存储器装置的晶片质量越来越严格的要求已增加栅极氧化物完整性(GOI)测试的所需崩溃电压，所述测试用于评估应用于存储器装置(例如，SRAM、DRAM)中的硅或半导体晶片的品质。因此，在基本上无缺陷硅晶片的缺陷边缘带附近或其内发生更多GOI失败，从而降低良率。

此背景技术章节旨在向读者介绍可能与本发明的各种方面相关的本技术的各种方面，所述方面在下文描述和/或主张。据信，此论述有助于向读者提供背景信息以促进对本发明的各种方面的更好理解。因此，应理解，应以此教示阅读这些陈述，而非作为现有技术的认可。

发明内容

在一个方面中，本发明涉及一种处理单晶硅铸锭的方法，所述方法包括：研磨所述单晶硅铸锭，其中所述单晶硅铸锭包括种端、与所述种端相对的尾端和所述种端与所述尾端之间的主体，其中所述主体研磨成恒定直径；退火所述研磨单晶硅铸锭达足以减小从所述单晶硅铸锭切割的晶片上的局部激光散射缺陷的大小或数目的温度和持续时间；和将所述退火单晶硅铸锭切割成至少两个单晶硅晶片。