[发明专利]用于制备半导体晶片的方法

说明书

一种用于制备半导体晶片的方法，其中对半导体材料的单晶晶锭进行提拉，并且从半导体材料的晶锭中移除至少一个晶片，其中对晶片进行热处理，该热处理包含热处理步骤，在该热处理步骤中，径向温度梯度作用于晶片上，其中对半导体材料的晶片进行关于晶格中缺陷的形成的分析，即所谓的应力场的分析。

本发明涉及用于制备半导体晶片的方法。

半导体晶片，特别是单晶硅的晶片，是现代电子工业的基础。在用户工艺中，半导体晶片经受热处理。这可导致晶格中的热应力。应力引起的场/应力场可导致有缺陷的导体结构，从而使晶片对用户来说不可用。

如果仅通过用户在晶片的热处理中识别出晶片具有对用户工艺具有破坏性的应力场，进而不符合所需的特定规格，则已经执行的处理步骤会导致巨大的经济损失。当晶片面积与所有应力场的总尺寸的比率超过对用户工艺来说关键的值时，应力场可能对用户工艺具有破坏性影响。

因此，需要仅将在热用户工艺中不易形成这种应力场的半导体晶片提供给用户。

原则上适合的是例如由已印制公开DE 691 25 498 T2教导的热工艺模拟。为此，在炉中模拟在电子元件的制造期间进行的热处理步骤。该半导体晶片在限定的持续时间内以限定的速率被加热到限定的温度，并且随后在限定的时间内被冷却到限定的温度。可以多次重复该加热和冷却循环。

US 2016/0032491 A1公开了用于在热处理步骤之后预测氮掺杂CZ硅单晶片中的BMD密度和BMD尺寸的基于计算机的模拟。这种基于计算机的模拟使用的算法考虑例如拉晶速度、掺杂剂浓度和晶体表面的温度梯度。

然而，已知的方法仅允许在晶片边缘处形成应力场。

希望能够实现半导体晶片的所有区域中的可能应力场的有针对性的早期识别。

本发明要实现的目的是由这个问题产生的。

通过一种用于制备半导体晶片的方法来实现该目的，其中对半导体材料的单晶晶锭进行提拉，并且从半导体材料的晶锭中移除至少一个晶片，其中对晶片进行热处理，该热处理包含热处理步骤，在该热处理步骤中，径向温度梯度作用于晶片上，其中对半导体材料的晶片进行关于晶格中缺陷的形成的分析，即所谓的应力场的分析。

在下面的描述中详细描述了根据本发明的方法的优选实施方案。可以将这些独立的特征作为本发明的实施方案单独地或组合地实现。

在一个实施方案中，径向温度梯度作用在晶片的除了离晶片边缘不大于20mm的距离的晶片边缘区域之外的所有区域上。在另一个实施方案中，由距离晶片边缘不大于10mm的距离限定边缘区域。

在由晶片的基底区域减去10-20mm的边缘排除所限定的晶片的内部区域中确定可能的应力场。为此，使晶片的内部区域经受径向温度梯度。

可以借助于多个径向布置的热源来产生径向温度梯度，这些热源在它们的辐射强度方面是可单独控制的。

作用在晶片上的温度梯度可以在n个相邻的径向区域上延伸，其中n是整数并且大于1。

两个相邻区域之间的温度梯度可以为1至50开尔文。

在热处理的另一个实施方案中，热处理包括加热步骤、保持步骤和冷却步骤，其中保持步骤对应于用于产生作用在晶片上的径向温度梯度的热处理步骤。

用于产生径向温度梯度的热处理步骤优选在包含选自由N₂、O₂、H₂、NH₃、He和Ar组成的组中的一种或多种气体的气体气氛中进行。

在一个实施方案中，在径向温度梯度作用于晶片的热处理步骤之前，对晶片进行热处理，其中晶片经受在用户工艺中遇到的典型热预算(thermal budget)。

本发明从根据现有技术提拉的半导体材料的单晶(晶锭)出发，从该单晶中例如通过线锯去除单个晶片。