[发明专利]共含锗和氮杂质的单晶硅片、其制备方法以及包含所述硅片的集成电路

说明书

本发明提供一种共含锗和氮杂质的原生单晶硅片，所述的原生单晶硅片包含锗、氮、氧三种杂质，其中锗浓度的范围为2200‑10000ppma，氮浓度的范围为10‑90 ppba，氧浓度的范围为10‑18ppma。与现有技术相比，本发明提供一种全新的解决方案，首次实现了对原生单晶硅片中COPs的有效控制，即和普通原生硅片相比，本发明制得的原生单晶硅片同时具有尺寸减小、数量减少的特点，甚至本发明制得的原生单晶硅片表面及内部完全不含COPs，可以直接用于集成电路，基本避免了热处理的弊端，对集成电路制造具有重要意义。

技术领域

本发明属于半导体材料及器件领域，具体涉及一种共含锗和氮杂质的单晶硅片、其制备方法以及包含所述硅片的集成电路。

背景技术

硅单晶（Monocrystalline Silicon）是集成电路产业最重要的基础材料，在过去半个多世纪中支撑了集成电路按摩尔定律发展。金属-氧化物-半导体（MOS）晶体管为绝大部分集成电路的基本单元，其性能在根本上决定了集成电路的性能。栅极氧化物完整性（gate oxide integrity, GOI）对MOS晶体管的漏电流和耐压性能有重要影响。因此，保证MOS晶体管的GOI对集成电路的制造至关重要。

集成电路用的硅单晶通常是采用直拉法（也称Czochralski法、提拉法）生长的，其过程简述如下：

将高纯多晶硅原料和掺杂剂（为了控制导电类型和获得目标电阻率的电活性杂质（如：硼、磷等））投入石英坩埚中，在惰性气氛（一般为氩气）保护的晶体生长炉中加热熔化形成硅熔体，随后将籽晶浸入硅熔体中，经过缩颈、放肩、等径生长、收尾等工艺环节，获得直拉法生长的硅单晶，也称为直拉硅单晶（Czochralski (CZ)-grown silicon）。

由于硅熔体对石英（SiO₂）坩埚有侵蚀作用，来自石英坩埚的氧杂质将进入硅单晶中，其浓度受晶体生长条件和工艺参数影响。此外，由于硅晶体的生长必须采用石墨加热器进行加热，产生的含碳挥发性物质还会在硅晶体中引入碳杂质。

将生长完成后的硅单晶的晶锭切断、滚圆、化学腐蚀、切片、磨片和化学机械抛光等工艺加工成硅片，即单晶硅片，此处的单晶硅片因未经过热处理而被称为原生单晶硅片。所述原生单晶硅片是指将硅单晶的晶锭经过切断、滚圆、化学腐蚀、切片、磨片和化学机械抛光等工艺加工、但未经过热处理的单晶硅片；经过热处理的单晶硅片不是原生单晶硅片。所述的热处理是500℃及以上温度的处理，例如1150-1250℃的处理，所述热处理包含但不限于“高温”、“加热”、“退火”、“保温”、“热加工”、“冷却”等与热处理相关的术语。