[其他]半導(dǎo)體器件的高氧含量硅單晶基片及其制法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86106346
• 申請日: 1986-10-31
• 公開（公告）號: CN86106346A
• 公開（公告）日: 1987-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鈴木利彥;加藤彌三郎;二神元信
• 申請（專利權(quán)）人: 索尼公司
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00;C30B29/06
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 李若娟

本發(fā)明一般涉及能吸附大量金屬雜質(zhì)的硅單晶基片。此外，本發(fā)明還涉及具有較高氧含量的硅單晶基片的生產(chǎn)方法。具體地說，本發(fā)明涉及用晶體生長的工藝，生產(chǎn)高氧含量硅晶片的方法及其設(shè)備。

硅單晶基片已廣泛用于生產(chǎn)各種半導(dǎo)體器件。在這種半導(dǎo)體器件中，一般最好是能使漏泄電流降至最低。已知，漏泄電流可以靠一種所謂的內(nèi)吸氣（I.G.）效應(yīng)來降低。而I.G.效應(yīng)可以通過硅基片內(nèi)部結(jié)構(gòu)中形成的缺陷來實現(xiàn)。

如所周知，硅基片可由硅單晶體獲得，而此硅單晶體則是通過如切克勞斯法（以后簡稱為“CZ”法），從熔融多晶硅生長出單晶硅而制得的。在CZ法中，硅單晶體是從多晶硅的熔融浴中緩慢地引拉出來。硅基片則是通過將已磨光的硅單晶體切割或“壓片”而獲得的。

制成的硅單晶體中含有大量氧。硅單晶體中的氧會引致缺陷或晶體位錯產(chǎn)生，如位錯環(huán)，堆垛層錯等等，其原因是在熱處理期間，硅基片中的氧離析所致。半導(dǎo)體器件成品中的缺陷會降低器件的額定特性，具體地說，會降低它的擊穿電壓，增加其漏泄電流。結(jié)果，顯著地降低半導(dǎo)體器件的產(chǎn)率。

另一方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，半導(dǎo)體器件中的缺陷，靠所謂的內(nèi)吸氣或I.G.效應(yīng)，可以起吸附金屬雜質(zhì)的作用。例如，在半導(dǎo)體器件中，硅基片的表面是主要的活性區(qū)，比如，絕緣柵場效應(yīng)晶體管（MOS-FET′S）或采用MOS-FFT′S的集成線路中，硅基片中除了主要活性區(qū)以外的缺陷都顯示出I.G.效應(yīng)，從活性區(qū)吸附金屬雜質(zhì)。這有助于降低半導(dǎo)體器件的漏泄電流。

然而，要在大量生產(chǎn)中實現(xiàn)始終如一的I.G.效應(yīng)是困難的。例如，在采用傳統(tǒng)的CZ法生長硅單晶的情況下，晶體中缺陷的密集度因溫度滯后的關(guān)系，往往使頂端（即晶體生長的始端）與尾端（即晶體生長的末端）出現(xiàn)相當大的差異。此外，雖然高氧含量對提高I.G.效應(yīng)有利，但當氧含量過高時，缺陷甚至?xí)诎雽?dǎo)體器件的表面形成，結(jié)果，半導(dǎo)體的性能會如上所述的變壞。而且，在某些半導(dǎo)體的生產(chǎn)方法中，必須注意嚴格控制氧的含量，或者，從生產(chǎn)一些半導(dǎo)體器件所需的熱處理條件看，還必須實施特別的I.G.處理。

因此，在有效地制造半導(dǎo)體器件用的硅基片的工藝中，如何獲得一個足以提高I.G.效應(yīng)，以便降低漏泄電流，而對半導(dǎo)體器件成品中的缺陷，特別是在熱處理之后，不會產(chǎn)生有害影響的相當高的氧含量，是一個連貫性的問題。

于是，本發(fā)明的一個總的目的是，提供一個能克服上述問題的硅基片及其生產(chǎn)方法。

本發(fā)明的另一個目的是，提供一種硅基片，它含有較高的氧含量，而且不會因氧的離析，位錯環(huán)，堆垛層錯等原因而降低硅基片的特性。

本發(fā)明的又一個目的是，提供一個作為半導(dǎo)體器件生產(chǎn)的原材料的硅基片的生產(chǎn)方法，此方法能提供高實收率，又不降低成品的特性。

為了實現(xiàn)上述與其它的目的，采用一種生產(chǎn)硅基片的方法，包括在高于常規(guī)速度下生長硅單晶體的方法。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，硅單晶體的生長速度對硅單晶體中缺陷的產(chǎn)生有顯著的影響。此外，按照本發(fā)明，硅單晶體或硅基片中的氧含量比傳統(tǒng)的所有硅單晶體或基片中的氧含量顯著地高。加速硅單晶的生長，明顯地抑制單晶體中氧的離析。可減少半導(dǎo)體器件生產(chǎn)過程中熱處理期間，在單晶體中產(chǎn)生缺陷或位錯的數(shù)量。

在按照本發(fā)明的優(yōu)選方法中，硅單晶體的生長速度大于或等于1.2毫米/分。此外，在生長的硅單晶體中的最佳氧含量是大于或等于1.8×10¹⁸/厘米³。

按照本發(fā)明，氧含量大于或等于1.8×10¹⁸/厘米³的硅基片，可以獲得小于或等于1×10^-10的漏泄電流。

按照本發(fā)明的觀點，一個供半導(dǎo)體器件用的，含有相當高氧含量的硅基片的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：

在相當高的生長速度下，從熔體硅中生長硅單晶，而所選的生長速度可以在其后的半導(dǎo)體器件生產(chǎn)的熱處理過程中，避免氧從單晶中離析;以及由硅單晶制成硅基片。

硅單晶的最佳生長速度為大于或等于1.2毫米/分。另一方面，硅基片中的最佳氧含量為大于或等于1.8×10¹⁸/厘米³。進一步優(yōu)選，硅單晶的生長速度最好是近似于1.5毫米/分到2.1毫米/分的范圍。

在優(yōu)選的實施例中，硅單晶生長工序包括以下步驟：把硅放在坩堝中;加熱，使硅保持呈流態(tài);逐漸地從坩堝內(nèi)的熔硅中提拉出硅單晶。

在加熱硅的步驟中，對它提供的熱量須足于防止硅表面的固化。更可取的是，在加熱硅的階段中，對硅表面提供的熱量要大于對熔硅的其余部分提供的熱量。