[发明专利]具有改进的内部收气的热退火晶片

权利要求书

1．一种单晶硅片有两个基本平行的主表面，其中一个是晶片的前表面而另一个是晶片的后表面，一个在前表面与后表面之间的中心平面，一个连接前表面与后表面的周围边缘，一个从前表面延伸至从前表面向中心平面测量的距离D_s的薄层，一个至少部分地与薄层共同延伸并包括前表面与一个从前表面向中心平面测量距离D₁之间晶片区域的表面层，D₁至少约10微米，以及一个包括中心平面与表面层之间晶片区域的主体层，该晶片的特征在于：

晶片的薄层基本上没有聚集的空位缺陷；与

晶片具有不均匀分布的晶格空位，主体层内的空位浓度大于表面层内的空位浓度，空位浓度分布为峰值密度在中心平面上或其附近且浓度通常从峰值密度位置朝晶片前表面方向减小。

2．根据权利要求1的晶片，其中D₁至少为约20μm。

3．根据权利要求1的晶片，其中D₁至少为约50μm。

4．根据权利要求1、2或3的晶片，其中D_s至少为约5μm。

5．根据权利要求1、2或3的晶片，其中D_s至少为约10μm。

6．根据权利要求1、2或3的晶片，其中D_s至少为约20μm。

7．根据权利要求1、2或3的晶片，其中在离晶片前表面距离大于3μm处的填隙氧浓度至少为主体层内的填隙氧浓度的约50％。

8．根据权利要求1、2或3的晶片，其中在离晶片前表面距离大于10μm处的填隙氧浓度至少为主体层内的填隙氧浓度的约80％。

9．根据权利要求1、2或3的晶片，其特征还在于在晶片的前表面上有一个外延层。

10．根据权利要求1、2或3的晶片，其特征还在于前表面经抛光。

11．根据权利要求1、2或3的晶片，其特征还在于晶片含有浓度约为1×10¹⁶原子/cm³的碳。

12．根据权利要求1、2或3的晶片，其特征还在于晶片含有浓度约为5×10¹⁵原子/cm³的碳。

13．根据权利要求1、2或3的晶片，其特征还在于晶片没有通过在不超过1300℃温度下热处理不能溶解的氧淀析物核化中心。

14．一种用于热处理单晶硅片以溶解聚集的空位缺陷与在一个后继的热处理步骤中影响晶片内氧的淀析行为的工艺，此硅晶片有两个基本平行的主表面，其中一个是晶片的前表面而另一个是晶片的后表面，一个在前表面与后表面之间的中心平面，一个连接前表面与后表面的周围边缘，一个从前表面延伸至从前表面向中心平面测量的距离D_s的薄层，一个至少部分地与薄层共同延伸并包括前表面与一个从前表面向中心平面测量距离D之间晶片区域的表面层，及一个包括中心平面与表面层之间晶片区域的主体层。此工艺包括：

在一个气氛中热退火晶片以溶解先存于薄层内的聚集的空位缺陷；

热处理经退火的晶片以形成表面层与主体层内的晶格空位；与

控制经热处理的晶片的冷却速率以产生具有一个空位浓度分布的晶片，其中峰值密度在中心平面上或其附近且浓度通常朝晶片的前表面方向减小，表面层与主体层内空位浓度的差别使在超过750℃温度下的晶片热处理能在表面层内形成一个裸露区与在主体层内形成其浓度基本上取决于空位浓度的氧团簇或氧淀析物。

15．根据权利要求14的工艺，其中晶片在一个氢、氩或它们的混合物的气氛中热退火。

16．根据权利要求14的工艺，其中晶片在约1100℃与约1300℃之间的温度下热退火延续约1至4小时。

17．根据权利要求14的工艺，其中经退火的晶片在一个非氮化气氛中热处理。

18．根据权利要求17的工艺，其中所述热处理使用的气氛主要是氩、氦或它们的混合物。

19．根据权利要求14的工艺，其中经退火的晶片在一个氮化气氛中热处理。