CN106920746A - 一种改善硅片表面微缺陷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善硅片表面微缺陷的方法。在依次经过450℃-700℃退火、1100℃-1250℃高温退火、600℃-800℃退火、950℃-1050℃退火的退火工艺中，在从800℃升温到1000℃的过程中，加入微量氢气。或者，在依次经过450℃-700℃退火、1100℃-1250℃高温退火、600℃-800℃退火、950℃-1050℃退火的退火工艺中，在从1000℃退火后降温的过程中，加入微量氢气。本发明的方法能够在退火过程中改变硅片表面微缺陷情况，退火后，硅片表面的(haze)改善，并降低表面颗粒。
Description
技术领域
本发明涉及一种改善硅片表面微缺陷的方法，属于集成电路技术领域。
背景技术
硅片是现代超大规模集成电路的主要衬底材料，一般通过拉晶、切片、磨片、腐蚀、退火、抛光、清洗等工艺过程做成的集成电路级半导体硅片。随着超大规模集成电路的发展，200mm/300mm硅单晶衬底已成为当前集成电路的主流，对单晶硅片表面质量的要求也越来越高，表面微粗糙度是表征硅片表面质量的两个重要参数，表面微粗糙度不仅跟单晶相关，而且也取决于硅片抛光、清洗、退火等后道加工工艺。
微粗糙度是硅片表面在纳米尺度范围内的微起伏，一般用其平均值Ra或均方根值RMS来表征。它主要描述的是与表面几个原子层相关的吸附原子、空缺、扭阶等引起的不平整度。它是现代微电子工艺的一个重要指标，目前对直径300mm、线宽90nm的硅片表面微粗糙度的要求为0.15nm。高温退火对硅片表面微粗糙度(haze)有一定程度的影响，在加入氢气流比较大的时候，硅片表面的微粗糙度(hazelevel)大幅度增加，平均增加了100％以上，但并不成线性变化。因此，对于退火气氛的选择非常谨慎。氢气是活性气体，氢气会同时与硅原子和自然氧化层发生反应，二者的反应速率不相同，在硅片表面形成了复杂的反应过程，导致硅片表面的微粗糙度值增加。
发明内容
基于以上现有技术，发明人经过研究发现，在适当的退火过程中加入微量氢气流会使得硅片表面的微粗糙度有改善。采用在适当的时间段通入氢气作为退火气氛能够有效地促进硅片表面氧原子的外扩散，在硅片表面形成低氧区，并且能够抑制气氛环境中微量氧的作用，使得硅片表面微粗糙度(haze)改善。因此，本发明的目的在于提供一种改善硅片表面微缺陷的方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种改善硅片表面微缺陷的方法，在依次经过450℃-700℃退火、1100℃-1250℃高温退火、600℃-800℃退火、950℃-1050℃退火的退火工艺中，在从800℃升温到1000℃的过程中，加入氢气，达到氢气与氩气的体积比为0.5-8％。优选地，氢气的流量为0.1-1SLM。
或者，在依次经过450℃-700℃退火、1100℃-1250℃高温退火、600℃-800℃退火、950℃-1050℃退火的退火工艺中，在从1000℃退火后降温的过程中，加入氢气，达到氢气与氩气的体积比为0.5-8％。优选地，氢气的流量为0.1-1SLM。
本发明的优点在于：
本发明的方法能够在退火过程中改变硅片表面微缺陷情况，退火后，硅片表面的(haze)改善，并降低表面颗粒。
采用本发明的方法能够降低硅片表面的粗糙度，因此可以有效提高MOS器件的栅氧化层的完整性。
由于经过高温氢气退火的晶圆(Hi wafer)价格远低于外延晶圆的价格，因此本发明的方法成本低，得到了DRAM、Logic、Flash Memory等产品制造商的大量使用。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
实施例
实验采用的样品是300mmP型(100)晶向同批次轻掺B硅片，硅片厚度约为725μm，含氧量为(18～32)×10-6(ASTM79)，电阻率为10～20Ω·cm，实验硅片均取自直拉硅单晶中相邻的硅片。
用ASM公司生产的A412高温退火炉进行高温退火。退火温度1100℃，恒温时间1h，在从800℃升到1000℃和1000℃之后降温的过程中，通入流量为0.3SLM的氢气，控制氢气与氩气体积比为5.5％，然后运用KLA-TENSOR公司生产的表面颗粒测试仪进行硅片表面相关测试，haze level/10-6由0.17(未加入氢气时)降为0.09(加入氢气时)。
微量氢气在升降温高温退火气氛中对硅片表面的影响，对采用氢气退火前后粗糙度的对比，说明加入微量氢气氛中的氢气促进了硅片退火后微粗糙度(haze)改善。
经过退火恒温16h温度1000℃退火，在退火前的升温和退火后的降温过程中，通入流量为0.3SLM的氢气，控制氢气与氩气体积比为5.5％，然后利用AFM测试退火后硅片的微粗糙度RMS为0.112nm，退火后则变成了0.053nm，也可以说明退火气氛中在1000℃前后的升、降温过程中含有微量氢气会改善硅片表面的微粗糙度。
Claims (4)
1.一种改善硅片表面微缺陷的方法，其特征在于，在依次经过450℃-700℃退火、1100℃-1250℃高温退火、600℃-800℃退火、950℃-1050℃退火的退火工艺中，在从800℃升温到1000℃的过程中，加入氢气，达到氢气与氩气的体积比为0.5-8％。
2.根据权利要求1所述的改善硅片表面微缺陷的方法，其特征在于，氢气流量为0.1-1SLM。
3.一种改善硅片表面微缺陷的方法，其特征在于，在依次经过450℃-700℃退火、1100℃-1250℃高温退火、600℃-800℃退火、950℃-1050℃退火的退火工艺中，在从1000℃退火后降温的过程中，加入氢气，达到氢气与氩气的体积比为0.5-8％。
4.根据权利要求3所述的改善硅片表面微缺陷的方法，其特征在于，氢气流量为0.1-1SLM。
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