專利名稱：制造半導體晶片的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于制造半導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間以及改善雜質濃度以制造高性能裝置的半導體晶片的制造方法。
背景技術：
近來，隨著半導體裝置越來越快地被超高度集成及晶片孔快速地增大，提高用于制造半導體裝置的晶片性能的技術已成為一重要課題。即使裝置-驅動區域的晶片內存在的雜質、晶格缺陷等為最小值，因為它們仍大大影響了裝置的電子性能，因此在制造晶片的過程中需要阻止或消除這些雜質、晶格缺陷等的生成。
現有技術中，如圖1所示，通過由三步退火工序進行的內部吸氣來消除存在于晶片中的雜質、晶格缺陷等。
在用Czochralski方法生成的單晶硅晶片內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散，需將晶片放入爐中然后在1000～1200℃的溫度下退火1～2小時。接著，將晶片在650～850℃的溫度下退火3～10小時以在深入晶片的區域形成成核位置。此后，如果晶片在900～1000℃的溫度下退火1～4小時，則氧沉淀物質、金屬雜質等就被捕獲在成核位置，從而在深入晶片的區域形成缺陷層。
如上所述，現有技術中，裝置-驅動區域內的氧濃度通過形成一缺陷層來控制，在該缺陷層中，經過高溫、低溫和中間溫度的三步退火處理而在晶片的所需區域(即裝置-驅動區域外)吸走氧沉淀物質、金屬雜質等。這時，可以根據退火溫度和退火時間對缺陷層的尺寸和位置進行人工調整。然而，如果使用常規方法，由于需要多步退火步驟，因此會浪費許多時間，而使制造晶片的時間更長，其缺點是生產效率低。
發明內容
因此，本發明要解決的技術問題是從根本上避免由于現有技術的局限和缺點而產生的一個或多個問題，提供一種制造半導體晶片的方法，其中缺陷層通過低溫退火和快速加溫退火兩步工序形成。
在一優選實施方式中，根據本發明的制造半導體晶片的方法，其特征在于包括對晶片進行低溫退火以在深入晶片的區域形成成核位置的步驟，和進行快速加溫退火處理以使氧沉淀物質、金屬雜質等被捕獲在成核位置的步驟。
在上面的描述中，低溫退火工序在氮氣(N2)環境及650～850℃的溫度下進行3～10小時。而快速加溫退火工序在氮氣環境(N2)及1000～1200℃的溫度下進行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行之前，進行高溫退火工序以將存在于晶片表面上的氧氣朝外擴散。并且，上述低溫退火工序在干燥氧氣(O2)環境及1000～1200℃的溫度下進行1～2小時。
下面的一些部分將對本發明的其他優點、目的和特征進行描述，顯然，對所屬領域普通技術人員來說，在對下面的描述進行分析后，這些將顯而易見或可以從本發明的實踐中得出。本發明的這些目的和其他優點尤其可從本申請的說明書和權利要求書及附圖中所給出的結構實現和獲得。
從本發明的另一方面考慮，不難理解，本發明前面的概括性描述和下面的詳細描述皆為例示性及解釋性的，它們可用來進一步解釋本發明的權利要求書。
通過下面參照附圖對本發明優選實施方式的描述，本發明的上述及其他目的、特征和優點將更加明顯。附圖中圖1給出了制造半導體晶片的常規方法的工序；且圖2給出了本發明的制造半導體晶片的方法的工序。
具體實施例方式
下面將對如附圖所示的本發明優選實施方式進行詳細描述。
圖2給出了本發明的制造半導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。接著使該晶片在氮氣(N2)或干燥氧氣(O2)環境及1000～1200℃的溫度下退火1～2小時，以使存在于晶片表面上的氧氣向外部擴散。由此降低晶片表面的氧氣濃度。這時，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使上述晶片在氮氣(N2)環境及650～850℃的溫度下退火3-10小時，從而在深入晶片的區域形成成核位置。這時，所生成的沉淀物質的臨界尺寸依據由步驟1中退火工序所決定的氧氣濃度而變化。沉淀物質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使上述晶片在氮氣(N2)環境及1000～1200℃的溫度下經過快速加溫退火處理10秒～5分鐘，以使氧沉淀物質、金屬雜質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且氮氣(N2)的流量為1～20slpm。
換句話說，將晶片在1000℃的溫度下退火1小時與在1050℃的溫度下退火30秒的情況作比較，發現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，在較深的區域形成了更多的缺陷層。因此，晶片表面的雜質濃度低于在爐中退火的情況下的濃度。
此外，根據本發明，存在于晶片表面的氧被朝外擴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，根據本發明，通過低溫退火工序在深入晶片的區域內形成成核位置，且通過快速加溫退火工序將氧或沉淀物質、金屬雜質等捕獲在成核位置。因此，本發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的濃度，從而提高了裝置的可靠度。此外，本發明的有益效果還在于與現有技術相比，它能減少退火步驟，從而提高了裝置的生產率。
上述的實施方式僅僅為例示性的而不是對本發明的限制。該方法可以方便地應用于其他類型的儀器。上面對本發明的描述為說明性的，而不是對權利要求書的保護范圍的限定。對于所屬領域普通技術人員來說，某些替換、修正以及改變皆是顯而易見的。
權利要求
1.一種制造半導體晶片的方法，包括以下步驟在低溫下對晶片進行退火以在深入晶片的區域形成成核位置；進行快速加溫退火工序以使氧沉淀物質、金屬雜質等被捕獲在成核位置。
2.如權利要求1所述的方法，其中上述低溫退火工序在氮氣(N2)環境及650～850℃的溫度下進行3～10小時。
3.如權利要求1所述的方法，其中上述快速加溫退火工序在氮氣(N2)環境及1000～1200℃的溫度下進行10秒～5分鐘。
4.如權利要求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且氮氣(N2)的流量為1～20slpm。
5.如權利要求1所述的方法，還包括在上述低溫退火工序執行之前，進行高溫退火工序以使存在于晶片表面的氧朝外部擴散。
6.如權利要求5所述的方法，其中上述低溫退火工序在干燥氧氣(O2)環境及1000～1200℃的溫度下進行1～2小時。
全文摘要
本發明公開了一種制造半導體晶片的方法。在本發明中，通過低溫退火過程在深入晶片的區域形成成核位置，且通過快速加溫退火工序將氧或沉淀物質、金屬雜質等捕獲在成核位置。當使用快速加溫退火工序提高了吸氣效果后，晶片表面的雜質濃度可以降低，且裝置的可靠性得到提高。此外，與現有技術相比，減少了退火步驟從而提高了裝置的生產率。
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 優先權日2002年7月16日
發明者李東浩, 郭魯烈 申請人:海力士半導體有限公司