[发明专利]用于生产半导体晶片的方法

说明书

本发明涉及生产单晶硅半导体晶片的方法，该方法包括：提供单晶硅衬底晶片，该衬底晶片包含浓度超过5x10supgt;16/supgt;AT/cmsupgt;3/supgt;的间隙氧(新ASTM)；对该衬底晶片进行RTA处理，该RTA处理包含：对衬底晶片的第一热处理，该第一热处理是在处于不小于1200℃且不超过1260℃的温度范围内的第一温度下进行，持续时间不小于5秒且不超过30秒，其中衬底晶片的正面暴露于包含氩的气氛；对衬底晶片的第二热处理，该第二热处理是在处于不小于1150℃且不超过1190℃的温度范围内的第二温度下进行，持续时间不小于15秒且不超过20秒，其中衬底晶片的正面暴露于包含氩和氨的气氛；以及对衬底晶片的第三热处理，该第三热处理是在处于不小于1160℃且不超过1190℃的温度范围内的第三温度下进行，持续时间不小于20秒且不超过30秒，其中衬底晶片的正面暴露于包含氩的气氛。

本发明提供了一种用于生产单晶硅半导体晶片的方法，该方法包括高温步骤。

单晶半导体晶片是现代电子技术的基础。生产所述半导体晶片上的部件包括执行热处理，该热处理目前包括相对复杂的涂覆步骤。

半导体晶片通常是通过以下方式来获得：使用内径锯或多线锯(MWS)从单晶中切割出切片并且随后执行研磨步骤和/或抛光步骤以及任选存在的外延步骤。

当根据切克劳斯基法(CZ法)从包含在石英坩埚中的熔体中拉出产生半导体晶片的单晶时，坩埚材料形成掺入到该单晶以及源自该单晶的半导体晶片中的间隙氧的来源。掺入的间隙氧的浓度可以通过以下方式相当精确地进行控制：例如，通过控制氩气通过提拉装置的压力和流量，或者通过在单晶提拉期间调节坩埚和晶种旋转，或者通过采用施加到熔体上的磁场，或者通过这些措施的组合。在通过CZ法生产的晶体中，所测量的间隙氧浓度通常不小于5x 10¹⁶AT/cm³(新ASTM)。

在通过CZ法提拉硅单晶期间，还特别重要的是控制提拉速度v与结晶界面处的轴向温度梯度G的比值v/G。提拉速度v是生长的单晶被向上提离熔体的速度，并且轴向温度梯度G是结晶界面处沿晶体提升方向的温度变化的量度。单晶中占主导地位的点缺陷(空位和间隙硅原子)的类型和浓度基本上由v/G商确定。

BMD可以特别在空位数量超过间隙硅原子数量并且因此空位占主导地位的区域中开发。当在单晶的结晶期间存在相对较大的空位过饱和时(即v/G商相对较高的情况)，空位形成团聚体，该团聚体可被验证为例如COP(晶体起源粒子)。当v/G以及因此空位的过饱和度略低于形成COP所需的值时，形成OSF缺陷种子(氧化诱导堆垛层错)，而不是COP。在这种情况下，单晶在OSF区域结晶。当v/G商仍更小时，在单晶的结晶期间形成了以下区域，即在该区域中空位仍占主导地位，但由于其中未形成COP和OSF而被归类为无缺陷区域。此类区域被称为P_v区域。v/G商的进一步降低会导致单晶在P_i区域生长，该P_i区域同样被归类为无缺陷区域，但在该区域中间隙硅原子占主导地位。

结晶界面处的轴向温度梯度G及其径向进展是由结晶界面的热传输确定。热传输又受到生长单晶的环境(所谓的“热区”)的热特性的影响，以及受到通过一个或多个加热装置供应热量的影响。

当已经决定在某个热区中提拉单晶时，可以凭借考虑到热平衡的模拟计算来确定结晶界面处轴向温度梯度G的轴向进展和径向进展。热区的适当配置还可以确保轴向温度梯度G沿着单晶的半径具有期望进展。由于单晶的生长和熔体体积的减少，所以结晶界面处的热条件以及因此轴向温度梯度G的轴向进展会随时间发生变化。为了将v/G商也保持在轴向方向上的预期区域中，因此有必要通过提拉速度v的相应变化来补偿轴向温度梯度G随时间的变化。

因此，控制提拉速度v也使得能够控制v/G商。