[发明专利]一种制造硅片的方法

说明书

本发明涉及一种制造硅片的方法，特别是涉及制造能够改善硅片中硅纯度的制造硅片的方法。

半导体器件变得越来越小型化和集成化。为了制造MOS晶体管，一定要在硅片中形成N-型阱和P-型阱。通过把杂质离子注入到硅片，形成N-型阱和P-型阱，然后，通过长时间高温扩散工艺，扩散注入的杂质离子。但是，在上述工艺中，因为难于控制各阱的尺寸不可能制造高集成电路。为了克服上述问题，采用形成非常规阱的方法。利用高能量，把杂质离子注入到硅片中，然后，通过低温扩散工艺，对已注入的杂质离子进行短时间的扩散，形成非常规的阱。由于退火时间短，形成非常规阱的工艺容易控制阱的尺寸。但是，因为退火时间短，难于利用固有的吸杂方法形成在硅片中形成的去杂区。如果采用硅片中没有形成去杂区的硅片制造晶体管时，则这种方法存在下述缺点，即难于制造具有高集成电路的器件，这是因为栅氧化膜具有低级电特性和在结中漏电流增加。因此，为了制造具于0.3μm线宽的高集成电路，要求利用氧浓度小于10ppm的硅片。

有两种类型高纯度的硅片，它们已经商品化了，一种是由直拉(Czochralski)晶体生长方法(由SINETSU Co.制造)制造的MCZ晶片，另一种是由氢气退火方法(由TOSHIBA Co.制造)制造的HI-晶片。不能制造小于10ppm氧浓度的MCZ晶片，这是因为在晶体生长期间，不能完全阻止内部进入氧气。因此为了减少在晶体生长期间进入其中的氧和金属，要求在1100℃进行长时间的退火。还要求在氢气氛中在高温下退火Hi-晶片，把晶片中的氧浓度减到10ppm以下。在氢气氛中进行退火的吸杂方法成本高，这是因为它需要保证安全防止其特有的危险的设备，并且该方法生产率低，因此不可能商品化。

产生低生产率问题的原因是，只利用高温长时间退火的特有吸杂方法来除去氧和金属离子，进行小于10ppm高纯度的硅片的制造。

因此，本发明的目的是提供一种制造高纯度硅片的方法，通过采用离子注入和退火的非固有的吸杂方法，只进行低温短时间的退火，可能获得所希望的吸杂作用。

为实现上述目的，按照本发明的一种制造硅片的方法，包括下列步骤：通过离子注入工艺在硅片中形成晶体块陷区；退火硅片，使晶体缺陷区变成吸杂层，并在吸杂层下面形成去杂区，除掉吸杂层，然后进行清洁处理。

为了比较充分的理解本发明的特征和目的，下面参考附图进行详细地叙述：

图1A到图1C表示说明按本发明制造硅片的方法的硅片的剖视图。

各图中的类似部分，采用类似的标记。

下面参考附图详细叙述本发明。

图1A到图1C表示说明按本发明制造硅片的方法的硅片的剖视图。

参考图1A，通过把杂质离子注入到用于制造希望的器件的硅片1中，在硅片1中形成晶体缺陷区2。

在上述工艺中，杂质离子注入工艺至少利用Si⁺，Ar⁺，As⁺，F⁺，He⁺，B⁺，P⁺，Ge⁺，Sb⁺，In⁺，N₂⁺离子中的一种以上的离子，采用10到180KeV的能量，5.0E14到1.0E16离子/cm²的剂量。

参考图1B，通过退火其中形成有晶体缺陷区2的硅片1，使晶片缺陷层2变成吸杂层2A。在退火期间，位于硅片1中比吸杂层2A深的区域的氧离子和金属离子被俘获，因此，在吸杂层2A下部形成去杂区3。

在上述工艺中，在恒压炉或真空炉中，在诸如O₂，N₂＋O₂和Ar气氛中，在900-1100℃的温度下进行退火处理，时间大约1到3小时，由此，形成高纯度的去杂区3，其中氧浓度小于10ppm，例如7到10ppm。

除上述工艺之外，在诸如O₂，N₂＋O₂，Ar等气氛中，温度为1050℃到1200℃，在快速加热炉中进行退火大约10到30分钟，在这种情况下则形成厚度为10到30μm的高纯度浓度小于10ppm的去杂区。

参看图1C，通过抛光处理除去吸杂层2A，制造高纯度的硅片10，该硅片中氧浓度小于10ppm，然后进行清洁处理，除掉抛光处理期间产生的杂质颗粒和抛光浆液。

在上述工艺中，应进行抛光处理，除掉吸杂层2A，以便至少保留10μm以上的去杂区3。