[发明专利]一种制备高电阻率硅晶片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体材料制造技术领域，特别涉及一种制备高电阻率硅晶片的方法。

背景技术

近来，随着在用于制备高电阻率单晶硅晶片的制造技术中已经实现的改进，这种晶片在高电阻率电子工业中的使用得到扩展。直拉(Czochralski，CZ)方法是制备单晶硅晶片最常用的方法。但是由目前的技术制备的CZ硅也不是没有局限性。例如，硼是CZ硅内的常见杂质。为了生长具有足够高的纯度以直接实现这种高电阻率的CZ材料，硼浓度通常不超过1.3×10¹³原子/厘米³。但是，一旦实现了这种低硼浓度，会存在第二个挑战，即存在热施主。利用CZ法制造的硅晶体由于利用石英坩锅进行晶体生长，因此在晶体中含有过饱和的氧，该氧在热处理工序中形成热施主，在集成电路制造工序的热处理后就会产生使基板的电阻率变动这样的问题。

热施主的形成在低电阻率晶片内通常不是问题，这是因为低电阻率的掺杂浓度比较高，少量的热施主产生不会对电阻率产生较大的影响。但是，对于其中添加的掺杂剂浓度低的高电阻率应用，在器件处理步骤内形成热施主是影响最终晶片电阻率的主要因素。因此，对于高电阻率CZ应用，残留的间隙氧浓度将对器件处理期间的热施主形成率产生很大影响。

图1为氧热施主产生量和晶片电阻率间的关系图。如图1所示，对于低电阻晶片的情况，与热施主的产生量相比，由于掺杂剂量足够多，因此即使产生热施主，对电阻率的影响也很轻微。但是，对于高电阻的晶片的情况，由于掺杂剂量少，因此其电阻率就会受到热施主的产生量的很大的影响。特别是对于P型晶片的情况，由于受体的空穴导致的导电性会因施主的电子的供给而抵消，使电阻率显著地上升，当施主进一步增加时，则会转化为n型的半导体，电阻率降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种制备高电阻率硅结构的方法，以解决现有技术中低掺杂高电阻率的硅结构经过热处理过程后电阻率会下降的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种制备高电阻率硅结构的方法，包括以下步骤：

首先，提供一掺杂浓度为中等、初始电阻率为200-1000ohm-cm的P型硅结构；

其次，对所述硅结构进行热处理，通过所述热处理产生氧热施主，使得所述硅结构中的一部分或全部空穴被抵消。

可选的，所述热处理的温度为300-450℃，时间为10-120分钟。

本发明提供的制备高电阻率硅结构的方法首先提供掺杂浓度为中等、电阻率并不是很高的p型晶片，然后对其进行热处理，通过控制热处理过程的时间使得热处理过程不会产生过多的氧热施主，由于先前提供的晶片的掺杂浓度为中等，并不是轻掺杂，因此对于p型晶片，产生的适当氧热施主会使晶片中部分或全部受体空穴产生抵消，从而可使晶片的电阻率显著地上升。通过本发明方法可得的电阻率高达1000ohm-cm的晶片。

附图说明

图1为氧热施主产生量和晶片电阻率间的关系图；

图2为本发明的制备高电阻率硅结构的方法的步骤示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明提供的制备高电阻率硅结构的方法可利用多种替换方式实现，下面是通过较佳的实施例来加以说明，当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的普通技术人员所熟知的一般的替换无疑涵盖在本发明的保护范围内。

其次，本发明利用示意图进行了详细描述，在详述本发明实施例时，为了便于说明，示意图不依一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。

请参看图2，图2为本发明的制备高电阻率硅结构的方法的步骤示意图。如图2所示，本发明的制备高电阻率硅结构的方法包括以下步骤：

首先，提供一掺杂浓度为中等、初始电阻率为200-1000ohm-cm的P型硅结构；

其次，对所述硅结构进行热处理，通过所述热处理产生氧热施主，使得所述硅结构中的一部分或全部空穴被抵消。所述热处理的温度为300-450℃，时间为10-120分钟。

对于高电阻的晶片，通常由于掺杂剂量少，在对其进行热处理过程时，其电阻率就会因热施主的产生量而受到很大的影响。特别是对于p型晶片的情况，由于受体的空穴导致的导电性会因施主电子的供给而抵消，使电阻率显著地上升，当施主进一步增加时，则会转化为n型的半导体，电阻率降低。