專利名稱：制造半導(dǎo)體晶片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造半導(dǎo)體裝置的晶片的制造方法，尤其涉及一種能通過縮短晶片制造時(shí)間以及改善雜質(zhì)濃度以制造高性能裝置的半導(dǎo)體晶片的制造方法。
背景技術(shù)：
近來，隨著半導(dǎo)體裝置越來越快地被超高度集成及晶片孔快速地增大，提高用于制造半導(dǎo)體裝置的晶片性能的技術(shù)已成為一重要課題。即使裝置-驅(qū)動(dòng)區(qū)域的晶片內(nèi)存在的雜質(zhì)、晶格缺陷等為最小值，因?yàn)樗鼈內(nèi)源蟠笥绊懥搜b置的電子性能，因此在制造晶片的過程中需要阻止或消除這些雜質(zhì)、晶格缺陷等的生成。
現(xiàn)有技術(shù)中，如圖1所示，通過由三步退火工序進(jìn)行的內(nèi)部吸氣來消除存在于晶片中的雜質(zhì)、晶格缺陷等。
在用Czochralski方法生成的單晶硅晶片內(nèi)存在大量過飽和氧氣。
因此，為了使存在于晶片表面的氧氣擴(kuò)散，需將晶片放入爐中然后在1000～1200℃的溫度下退火1～2小時(shí)。接著，將晶片在650～850℃的溫度下退火3～10小時(shí)以在深入晶片的區(qū)域形成成核位置。此后，如果晶片在900～1000℃的溫度下退火1～4小時(shí)，則氧沉淀物質(zhì)、金屬雜質(zhì)等就被捕獲在成核位置，從而在深入晶片的區(qū)域形成缺陷層。
如上所述，現(xiàn)有技術(shù)中，裝置-驅(qū)動(dòng)區(qū)域內(nèi)的氧濃度通過形成一缺陷層來控制，在該缺陷層中，經(jīng)過高溫、低溫和中間溫度的三步退火處理而在晶片的所需區(qū)域(即裝置-驅(qū)動(dòng)區(qū)域外)吸走氧沉淀物質(zhì)、金屬雜質(zhì)等。這時(shí)，可以根據(jù)退火溫度和退火時(shí)間對缺陷層的尺寸和位置進(jìn)行人工調(diào)整。然而，如果使用常規(guī)方法，由于需要多步退火步驟，因此會(huì)浪費(fèi)許多時(shí)間，而使制造晶片的時(shí)間更長，其缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是從根本上避免由于現(xiàn)有技術(shù)的局限和缺點(diǎn)而產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)問題，提供一種制造半導(dǎo)體晶片的方法，其中缺陷層通過低溫退火和快速加溫退火兩步工序形成。
在一優(yōu)選實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的制造半導(dǎo)體晶片的方法，其特征在于包括對晶片進(jìn)行低溫退火以在深入晶片的區(qū)域形成成核位置的步驟，和進(jìn)行快速加溫退火處理以使氧沉淀物質(zhì)、金屬雜質(zhì)等被捕獲在成核位置的步驟。
在上面的描述中，低溫退火工序在氮?dú)?N2)環(huán)境及650～850℃的溫度下進(jìn)行3～10小時(shí)。而快速加溫退火工序在氮?dú)猸h(huán)境(N2)及1000～1200℃的溫度下進(jìn)行10秒～5分鐘。
此外，上述方法還包括在上述低溫退火工序的步驟執(zhí)行之前，進(jìn)行高溫退火工序以將存在于晶片表面上的氧氣朝外擴(kuò)散。并且，上述低溫退火工序在干燥氧氣(O2)環(huán)境及1000～1200℃的溫度下進(jìn)行1～2小時(shí)。
下面的一些部分將對本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目的和特征進(jìn)行描述，顯然，對所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在對下面的描述進(jìn)行分析后，這些將顯而易見或可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得出。本發(fā)明的這些目的和其他優(yōu)點(diǎn)尤其可從本申請的說明書和權(quán)利要求書及附圖中所給出的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)和獲得。
從本發(fā)明的另一方面考慮，不難理解，本發(fā)明前面的概括性描述和下面的詳細(xì)描述皆為例示性及解釋性的，它們可用來進(jìn)一步解釋本發(fā)明的權(quán)利要求書。


通過下面參照附圖對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的描述，本發(fā)明的上述及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更加明顯。附圖中圖1給出了制造半導(dǎo)體晶片的常規(guī)方法的工序；且圖2給出了本發(fā)明的制造半導(dǎo)體晶片的方法的工序。
具體實(shí)施例方式
下面將對如附圖所示的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖2給出了本發(fā)明的制造半導(dǎo)體晶片的方法的工序。
步驟1將用Czochralski方法生成的單晶硅晶片放入爐中。接著使該晶片在氮?dú)?N2)或干燥氧氣(O2)環(huán)境及1000～1200℃的溫度下退火1～2小時(shí)，以使存在于晶片表面上的氧氣向外部擴(kuò)散。由此降低晶片表面的氧氣濃度。這時(shí)，氧氣濃度以在晶片深度方向上逐漸增加的方式分布。
步驟2使上述晶片在氮?dú)?N2)環(huán)境及650～850℃的溫度下退火3-10小時(shí)，從而在深入晶片的區(qū)域形成成核位置。這時(shí)，所生成的沉淀物質(zhì)的臨界尺寸依據(jù)由步驟1中退火工序所決定的氧氣濃度而變化。沉淀物質(zhì)的臨界值以在晶片深度方向上逐漸降低的方式分布。
步驟3使上述晶片在氮?dú)?N2)環(huán)境及1000～1200℃的溫度下經(jīng)過快速加溫退火處理10秒～5分鐘，以使氧沉淀物質(zhì)、金屬雜質(zhì)等被捕獲在成核位置。從而在深入晶片的位置形成缺陷層。在快速加溫退火的過程中，溫度遞升速度為30～200℃/sec，冷卻速度為200～100℃/sec且氮?dú)?N2)的流量為1～20slpm。
換句話說，將晶片在1000℃的溫度下退火1小時(shí)與在1050℃的溫度下退火30秒的情況作比較，發(fā)現(xiàn)兩種情況下對氧氣的吸氣效果很相似。然而，在快速加溫退火的情況下，在較深的區(qū)域形成了更多的缺陷層。因此，晶片表面的雜質(zhì)濃度低于在爐中退火的情況下的濃度。
此外，根據(jù)本發(fā)明，存在于晶片表面的氧被朝外擴(kuò)散到外部或通過三步快速加溫退火工序被吸收入缺陷層。因此，第一退火步驟可以省略。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過低溫退火工序在深入晶片的區(qū)域內(nèi)形成成核位置，且通過快速加溫退火工序?qū)⒀趸虺恋砦镔|(zhì)、金屬雜質(zhì)等捕獲在成核位置。因此，本發(fā)明有益的效果在于由于使用快速加溫退火工序而提高了吸氣效果，因此可以降低晶片表面雜質(zhì)的濃度，從而提高了裝置的可靠度。此外，本發(fā)明的有益效果還在于與現(xiàn)有技術(shù)相比，它能減少退火步驟，從而提高了裝置的生產(chǎn)率。
上述的實(shí)施方式僅僅為例示性的而不是對本發(fā)明的限制。該方法可以方便地應(yīng)用于其他類型的儀器。上面對本發(fā)明的描述為說明性的，而不是對權(quán)利要求書的保護(hù)范圍的限定。對于所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，某些替換、修正以及改變皆是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體晶片的方法，包括以下步驟在低溫下對晶片進(jìn)行退火以在深入晶片的區(qū)域形成成核位置；進(jìn)行快速加溫退火工序以使氧沉淀物質(zhì)、金屬雜質(zhì)等被捕獲在成核位置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中上述低溫退火工序在氮?dú)?N2)環(huán)境及650～850℃的溫度下進(jìn)行3～10小時(shí)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中上述快速加溫退火工序在氮?dú)?N2)環(huán)境及1000～1200℃的溫度下進(jìn)行10秒～5分鐘。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在上述快速加溫處理工序中，遞升速度為30～200℃/sec，冷卻速度為200～100℃/sec且氮?dú)?N2)的流量為1～20slpm。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在上述低溫退火工序執(zhí)行之前，進(jìn)行高溫退火工序以使存在于晶片表面的氧朝外部擴(kuò)散。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中上述低溫退火工序在干燥氧氣(O2)環(huán)境及1000～1200℃的溫度下進(jìn)行1～2小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制造半導(dǎo)體晶片的方法。在本發(fā)明中，通過低溫退火過程在深入晶片的區(qū)域形成成核位置，且通過快速加溫退火工序?qū)⒀趸虺恋砦镔|(zhì)、金屬雜質(zhì)等捕獲在成核位置。當(dāng)使用快速加溫退火工序提高了吸氣效果后，晶片表面的雜質(zhì)濃度可以降低，且裝置的可靠性得到提高。此外，與現(xiàn)有技術(shù)相比，減少了退火步驟從而提高了裝置的生產(chǎn)率。
文檔編號H01L21/322GK1477685SQ0314385
公開日2004年2月25日 申請日期2003年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月16日
發(fā)明者李東浩, 郭魯烈 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司