[发明专利]硅晶片及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅晶片及其制造方法，特别是涉及将通过直拉法(Czochralski法)制备的硅单晶锭切片而得到的硅晶片的制造方法。本发明涉及抑制滑移位错改善晶片的强度时使用的合适的技术。

本申请要求2005年7月27日提交的申请日本特愿2005-217647号的优先权，在此援用其内容。

背景技术

用作半导体装置等的基板的单晶硅晶片，通过将硅单晶锭切片、进行热处理或镜面加工等来制造。作为硅单晶锭的制备方法，可以举出例如，直拉法(CZ法)。CZ法由于易得到大口径的单晶锭、易对缺陷进行控制等，被广泛用于硅单晶锭的制备中。

通过CZ法制备硅单晶时，由于使用石英坩锅进行结晶生长，结晶中含有过饱和状态的氧，该氧在装置的电路形成步骤的热处理过程等中形成热施主(TD)，所以在装置制造时存在晶片的电阻率不稳定地变动的大问题。

在添加有掺杂剂的常规低电阻晶片的情况下，热施主对晶片的电阻率的影响是轻微的，在实际操作上不存在问题。但是，在掺杂剂受限的高电阻晶片的情况下，若为n型则随着热施主的增加而电阻率激减。若为p型则虽然随着热施主的增加、最初电阻率激增，但是如果热施主进一步继续增加，p型转换为n型、电阻率激减。

通常，对硅晶片，为了防止由于热施主所导致的电阻率变动，实施施主消除(donor killer；DK)处理。对于供于氢退火、氩退火的硅晶片，同样地为了抑制电阻率变动，在高温退火处理前实施施主消除处理。热施主除了为电阻率变动的因素之外，也是促进氧析出物形成的因素。

通过CZ法拉晶而成的硅单晶中，过饱和的氧进入晶格之间。过饱和的氧在晶片加工步骤等的退火处理中，成为诱发被称为BMD(BulkMico Defect)的微小缺陷的原因。在单晶硅晶片上形成半导体装置时，要求在装置形成区域中无结晶缺陷。若在形成电路的表面上存在结晶缺陷，则成为由该缺陷部分引起电路破坏等的原因。

另一方面，BMD具有对成为结晶缺陷的原因的金属杂质等进行吸杂的作用。因此，DZ-IG法中，通过进行硅晶片的退火，在硅晶片的内部诱发BMD、形成IG(本征吸杂(Intrinsic Gettering))层。通过IG层对杂质进行吸杂，由此在硅晶片的表面上形成结晶缺陷极少的DZ(DenudedZone)层。

DZ层在装置形成中是不可欠缺的。但是若对形成有DZ层的硅晶片进行退火，则在DZ层上产生位错缺陷(Slip)且扩展，硅晶片的强度降低。特别是若在晶片被热处理口(熟処理ボ一ト)等支撑的状态下、进行退火则滑移位错有可能从晶片的背面周边的被支撑部分扩展。若硅晶片的强度降低则在其后的步骤中易产生晶片的损伤或破坏。因此，要求具有DZ层、强度特性优异的硅晶片。为了避免上述问题，如日本特开2002-134521号公报所述，已知除去晶片表层的技术，但是由于步骤数的增加、切片厚度的增加等，不能避免制造成本的增加。

形成氧化诱发堆垛层错(Oxidation Induced Stacking Fault，OSF)的核的氧析出物的微小缺陷、由结晶引起的颗粒(Crystal Originated Particle，COP)、侵入型位错(Interstitial-type Large Dislocation，LD)在制造半导体装置时引起收率降低。因此，制造这样缺陷少的晶片是重要的。日本特开平11-1393号公报中公开了无OSF、COP和LD的无缺陷的硅晶片。另一方面，制造半导体装置时，有时必需无OSF、COP和LD且具有吸杂能力的硅晶片。

发明内容

但是，上述无OSF、COP和LD的无缺陷的硅晶片，在装置制造步骤的热处理中，未必在晶片内部产生氧析出。因此，在DZ-IG法中的热处理中，滑移扩展，结果不能排除晶片强度降低的可能性。

进一步地，即使在不使用上述无缺陷的硅晶片时，在DZ-IG法中的热处理中，也期待防止滑移位错的扩展。

本发明是鉴于上述问题而提出的，本发明提供在DZ-IG法等中进行1000℃以上的高温热处理时，通过抑制滑移扩展，防止晶片强度降低的硅晶片及其制造方法。

本申请发明人进行精心研究，结果发现，通过在拉晶中，在含有含氢原子的物质的气体的惰性环境气体中进行CZ结晶生长，与不添加氢的结晶生长条件相比，在生长(as-grown)的状态下于体结晶(バルク結晶)中形成了高密度的热施主(TD)。

(参照图13)