[发明专利]自间隙型硅片的处理工艺

说明书

本发明公开一种自间隙型硅片的处理工艺，包括以下步骤：S100将自间隙型硅片升温至第一预设温度T1后保温，所述第一预设温度T1为700℃‑800℃，所述保温时间为5s‑25s；S200将步骤S100得到的硅片升温至第二预设温度T2后保温，所述第二预设温度T2为1300℃‑1350℃，所述保温时间为10s‑60s；S300将步骤S200得到的硅片以预设降温速率V降至室温，所述预设降温速率V为50℃/s‑100℃/s；所述步骤S100‑S300在惰性气体氛围下进行。本发明能够实现自间隙型硅片形成高密度BMD及深DZ，使自间隙型硅片具备内吸杂能力。

技术领域

本发明涉及一种硅片的处理工艺，具体是一种自间隙型硅片的处理工艺，属于硅片生产加工技术领域。

背景技术

半导体行业发展方向表现为两个方面：特征线宽的尺寸不断减小；硅片尺寸不断增大。近年来随着集成电路产业的快速发展，进一步推动了集成电路产业的技术升级，最具有标志性的技术进步就是芯片制程的进一步缩小，这就对硅片的质量提出了更高的要求。然而对硅片质量的提升，主要就是对硅片有源器件区的有害杂质和缺陷进行调控，达到控制或完全消除的目的，也就是达到所谓的洁净区(DZ)，甚至魔幻洁净区(MDZ)。

通常采用内吸杂技术使有源器件区达到所谓的洁净区或魔幻洁净区。内吸杂技术是一种有效地从有源器件区移走过渡族金属的吸杂技术，它是利用氧沉淀的双重性质和金属扩散速度快的性质，通过热处理工艺在硅片体内形成足够密度的氧沉淀，作为金属杂质的俘获中心；而在有源器件工作区域内通过抑制氧沉淀成核长大，使得有源器件工作区内形成没有氧沉淀的洁净区。现在的研究表明，氧沉淀的形成不仅与单晶硅体内的间隙氧有关，还与单晶硅体内的空位、自间隙硅原子数、杂质等有关。

氧沉淀的形成过程可用下式表示

其中，y是氧沉淀长大而发射的自间隙硅原子数，Oi是间隙氧原子，βV是生成氧沉淀(SiO₂)所消耗的空位数，δ_strain是释放的应力，Si_I为自间隙硅原子。

由于氧沉淀(SiO₂)的体积是硅晶格体积的2.25倍，所以当单晶硅中有氧沉淀形成时，氧沉淀会对原子排列有序的硅晶格产生严重的影响，会引起单晶硅晶格的畸变，从而诱生出位错、层错等二次缺陷，这些缺陷的出现将为间隙氧的聚集提供了载体，使氧沉淀进一步长大，在单晶硅后续的热处理过程中就可能形成氧化诱生层错。从公式(1.1)可以看出，氧沉淀的形成过程是可逆的，当单晶硅中间隙氧和空位的数量足够高时，将有利于氧沉淀的形成，若单晶硅中自间隙硅原子的数量高于空位或者间隙氧时，反应将向公式(1.1)左边进行，即抑制氧沉淀的形成。因此，目前用于形成BMD(体微缺陷，包含氧沉淀及其诱生缺陷)和DZ(洁净区)硅片均是使用的完美晶体或空位型硅片(过多的点缺陷为空位)。

现有的以MDZ工艺为代表的内吸杂工艺，处理温度一般低于1250℃，处理自间隙型硅片时，由于其内部含有过多的自间隙硅原子，因此会抑制氧沉淀的形成，从而导致生产出的硅片其BMD密度过低或者形不成BMD，即BMD中所含氧沉淀密度过低或无法形成氧沉淀，起不到吸杂的目的。因此，实际生产中自间隙型硅片因其内部过多的自间隙硅原子无法形成氧沉淀而被废弃，造成了资源的浪费，同时提高了企业的生产成本。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明目的是提供一种自间隙型硅片的处理工艺，能够实现自间隙型硅片形成高密度BMD及深DZ，使自间隙型硅片内部具有较高密度的氧沉淀，具备内吸杂能力，使自间隙型硅片近表面区域具有较深的洁净区(DZ)。

为了实现上述目的，本发明一种自间隙型硅片的处理工艺，包括以下步骤：

S100将自间隙型硅片以50℃/s-100℃/s的升温速率升温至第一预设温度T1后保温，所述第一预设温度T1为700℃-800℃，所述保温时间为5s-25s；