[发明专利]一种减少重掺硼直拉硅片中原生位错的方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅材料技术领域，尤其涉及一种减少重掺硼直拉硅片中原生位错的方法。

背景技术

以重掺硼硅片为衬底的外延片(即P/P⁺外延结构)能够显著提高动态存储器RAM的记忆保持时间，同时能解决CMOS集成电路中的闩锁效应(Latch-up effect)。因此，重掺硼直拉硅片被广泛地用作超大规模集成电路(ULSI)用外延片的衬底材料。

重掺硼会对直拉硅片的性能产生重要影响。M.Akatsuka，K.Sueoka等人的研究表明，重掺硼可以有效地钉扎直拉硅中的位错，提高硅片的机械强度(M.Akatsuka and K.Sueoka，Pinning effect of punched-out dislocations in Carbon-，Nitrogen-or boron-doped silicon wafers，Jpn.J.Appl.Phys.，40(2001)1240-1241.)；另外，余学功等人研究表明硼(B)可与硅中的O形成B₂O₃复合体，可促进氧沉淀的形成，增强硅片的内吸杂能力(余学功，杨德仁，马向阳，杨建松，阙端麟，重掺直拉硅对重金属Cr的内吸杂能力，半导体学报，6(2003)598-601.)。

由于硼的原子半径小于硅的原子半径，大量掺硼可引起硅晶格较大的畸变，严重地甚至会导致硅晶体在生长过程中形成原生位错。实践证明，当直拉单晶硅中硼的掺杂浓度大于7×10¹⁹cm^-3时，在硅晶体中会产生大量原生位错。原生位错的出现影响硅片机械强度，严重影响硅片质量，高位错密度的硅片不能用于器件的制造。因此，寻找一种有效的方法减少乃至消除重掺硼直拉硅片中的原生位错无疑具有重要的实际意义。

发明内容

本发明提供了一种减少重掺硼直拉硅片中原生位错的方法，该方法能够快速、有效地减少甚至消除重掺硼直拉硅拉制过程中产生的原生位错。

一种减少重掺硼直拉硅片中原生位错的方法，包括：在纯度大于99.99％的氩气气氛下，将重掺硼直拉硅片置于1000℃-1100℃维持1-2小时，然后自然冷却。

所述重掺硼直拉硅片的硼掺杂浓度为7×10¹⁹-1.1×10²⁰cm^-3。

所述重掺硼直拉硅片可以为<100>或<111>晶向。

所述重掺硼直拉硅片于1000℃-1100℃下维持的时间优选为1-1.5小时；更优选为1小时，最有利于原生位错的消除。

本发明对重掺硼直拉硅片进行了简单的高温处理，工艺简单，操作方便；通过控制处理温度和处理时间，能够快速、有效地减少甚至消除重掺硼直拉硅片中的原生位错，有效提高了重掺硼直拉硅片的质量；特别适用于硼掺杂浓度为7×10¹⁹-1.1×10²⁰cm^-3的重掺硼直拉硅片。

附图说明

图1为本发明实施例1中的重掺硼直拉硅片上原生位错分布的光学显微镜照片；其中，(a)图为处理前的照片；(b)图为经1100℃、1小时热处理后的照片。

图2为本发明实施例2中的重掺硼直拉硅片上原生位错分布的光学显微镜照片；其中，(a)图为处理前的照片；(b)图为经1000℃、1小时热处理后的照片。

具体实施方式

下面结合实施例和附图来详细说明本发明，但本发明并不仅限于此。

实施例1

本实施例采用的重掺硼直拉硅片为<100>晶向，直径100mm，B的掺杂浓度约为7×10¹⁹cm^-3，片厚约2mm。该硅片含有原生位错，经Secco腐蚀液(4.4g K₂Cr₂O₇∶100ml H₂O∶200ml HF)腐蚀7分钟后的光学显微镜照片如图1(a)所示。

将上述硅片置于热处理炉中，在Ar气氛保护下于1100℃保温1小时；随后将硅片移至炉外，自然冷却至室温。该热处理过的硅片经Secco腐蚀液腐蚀7分钟后的光学显微镜照片如图1(b)所示。

对比图1(a)和图1(b)可知，经过1小时的1100℃热处理后，重掺硼直拉硅片中的原生位错已显著减少。

实施例2