[发明专利]处理硅晶片以具有内部去疵与栅极氧化物完整性良率的方法

说明书

本公开涉及一种在包含含氮气体，如NH₃或N₂的环境气氛中进行快速热退火之后恢复硅晶片的栅极氧化物完整性良率的方法。通常，在包含含氮气体，如NH₃或N₂的环境气氛中进行快速热退火以借此为氧沉淀物分布加特征可通过暴露生长态晶体缺陷(氧沉淀物)和由氮化硅膜产生的空位来降低硅晶片的GOI良率。本发明通过剥离氮化硅层；之后进行晶片氧化；之后剥离氧化硅层来恢复GOI良率。

相关申请的交叉参考

本申请要求于2016年12月28日提交的美国临时申请序列号62/439,621的优先权，其公开内容在此以引用的方式并入，如同以其全部内容阐述一样。

技术领域

本发明领域大体来说涉及用于电子组件的制造中的硅晶片的制备。更特定来说，本发明涉及一种产生具有内部去疵与栅极氧化物完整性良率的硅晶片的退火法。

背景技术

单晶硅，为大多数制造半导体电子组件的方法的起始物质，其通常使用所谓的柴可拉斯基(Czochralski，Cz)法制备，在所述方法中单个晶种浸没到熔融硅中并且随后通过缓慢提取生长。在被容纳于石英坩埚中的期间，熔融硅混杂有各种杂质，其中主要为氧。在硅熔融体的温度下，氧进入晶格直到达到由在熔融体的温度下氧在硅中的溶解度和氧在固化硅中的实际偏析系数决定的浓度。在用于制造电子装置的工艺的典型温度下，此类浓度大于氧在固体硅中的溶解度。因此，随着晶体从熔融体生长并冷却，氧在其中的溶解度会快速降低，从而在从晶体切分出的晶片中，氧会以过饱和浓度存在。

通常用于电子装置的制造中的热处理循环会引起氧在氧过饱和的硅晶片中沉淀。取决于其在晶片中的位置，沉淀物可能为有害或有利的。位于晶片的有源装置区域中的氧沉淀物可能会损害装置的运作。然而，位于晶片的主体中的氧沉淀物能够捕获可能与晶片接触的非所需金属杂质。使用位于晶片的主体中的氧沉淀物来捕获金属通常称作内部去疵(internal or intrinsic gettering，“IG”)。

适用于实现单晶硅晶片中的内部去疵的热处理循环包括快速热退火(例如通过太阳爱迪生半导体有限公司(SunEdison Semiconductor,Ltd.)的(MagicDenuded )方法)或在如氩气的惰性气体环境气氛中长持续时间退火。快速热退火法中的短退火持续时间为经济有效的解决方案。然而，无沉淀区域(precipitate free zone，PFZ；也称为全净带)深度通常太深而无法在硅的顶部100微米(即在背面研磨之后残留的硅的典型量)处有效地对金属杂质进行去疵。相反地，长持续时间退火可以实现优良PFZ区域(在顶部20微米内可调)和去疵能力。然而，长持续时间退火需要一定退火时间(数小时)，其会影响制造成本和产量。

作为方法和长持续时间退火的替代方案，研发出了在含氮气体环境气氛中进行的快速热退火。在氮化环境气氛，例如NH₃或N₂气体中进行的快速热退火实现伴随浅PFZ(无沉淀区域或全净带)的强内部去疵能力。参见例如，应用物理学杂志(J ApplPhys),114,043520(2013)。在所属领域中先前并未认识到在含氮气环境气氛中进行快速热退火可以降低栅极氧化物完整性(gate oxide integrity，GOI)良率。

发明内容

简单地说，本发明涉及一种在先前已经历在含氮气环境气氛中进行快速热退火的单晶硅晶片中获得适合GOI良率的方法。