專利名稱：：硅晶片及其制造方法
技術領域：
：本發明涉及半導體制造技術，更具體涉及硅晶片及其制造方法。
背景技術：
：在諸如NM0S晶體管及PM0S晶體管的大多數高電壓器件中，通常阱形成為自襯底表面約5微米至10微米的深度。僅僅使用離子注入工藝難以實現深度為5微米至10微米的阱的摻雜分布。為此，在離子注入工藝后應必需使用高溫熱處理來實施摻雜劑擴散工藝。然而，由于高溫熱處理，在硅本體(bulk)中不能完全實現氧沉淀物。這引起在用于淺溝槽隔離(STI)的蝕刻工藝后在硅襯底中出現諸如環狀位錯的晶體缺陷。此外，這些晶體缺陷使得良品率降低，且還劣化諸如高電壓器件的閾值電壓及靜態隨機存取存儲器(SRAM)的待用模式期間的漏電流均一性的電參數特性。此外，在制造半導體器件所必需實施的雜質檢驗過程期間，這些晶體缺陷增加用于檢驗及分析大量缺陷的時間，從而導致制造半導體器件的總工藝時間的增加。
發明內容本發明的一個實施方案涉及一種硅晶片，其通過充分地增加吸雜位點來防止由于后續高溫熱處理工藝引起的熱預算所導致的晶體缺陷的產生。本發明的另一個實施方案涉及一種硅晶片，其在本體區域中具有高且均勻的本體微缺陷(BMD)密度。本發明的另一個實施方案涉及一種制造硅晶片的方法，其通過充分地增加吸雜位點來防止由于后續高溫熱處理工藝引起的熱預算所導致的晶體缺陷的產生。本發明的另一個實施方案涉及一種制造硅晶片的方法，所述硅晶片在本體區域中具有高且均勻的本體微缺陷(BMD)密度。本發明的另一個實施方案涉及一種通過使用上述硅晶片所制造的半導體器件。本發明的另一個實施方案涉及一種通過使用上述用于制造硅晶片的方法來制造半導體器件的方法。根據本發明的一個方面，提供一種硅晶片，其包括第一除雜區(denudedzone),其形成為具有自硅晶片頂面的預定深度；及本體區域，其形成于第一除雜區與硅晶片的背面之間，其中第一除雜區形成為具有自頂面約20微米至約80微米的深度，且其中本體區域中氧的濃度在整個本體區域中以10%內的變化來均勻分布。本體區域的硅晶片；在第一溫度下對該硅晶片實施第一退火工藝，以在本體區域中補充產生氧沉淀物核及氧沉淀物；及在高于第一溫度的第二溫度下對硅晶片實施第二退火工藝，以增大本體區域中的氧沉淀物。根據本發明的又一方面，提供一種制造硅晶片的方法，其包括提供硅晶片；在裝載溫度下將硅晶片裝載至加熱裝置內部；實施將硅晶片自裝載溫度加熱至第一溫度的第一加熱工藝；在第一溫度下實施使該硅晶片退火的第一退火工藝以產生氧沉淀物；實施將硅晶片自第一溫度加熱至高于第一溫度的第二溫度的第二加熱工藝；在第二溫度下實施使硅晶片退火的第二退火工藝以增大氧沉淀物以用于增加其密度；實施將硅晶片自第二溫度冷卻至卸載溫度的冷卻工藝；及將硅晶片自加熱裝置卸載至外部。本發明的其它目的及優點可通過以下描述來理解，并且參考本發明的實施方案而變得顯而易見。而且，對于本領域技術人員顯而易見的是本發明的目的及優點可通過權利要求的手段及其組合來實現。圖1為根據本發明的一個實施方案的硅晶片的橫截面圖；圖2為說明根據本發明第一實施方案制造硅晶片的方法的橫截面圖；圖3為說明根據本發明第二實施方案制造硅晶片的方法的橫截面圖；圖4為說明根據本發明第三實施方案制造硅晶片的方法的橫截面圖；圖5為說明根據本發明第四實施方案制造硅晶片的方法的橫截面圖；圖6為說明根據本發明一個實施方案的兩步驟退火工藝方法的圖；圖7為說明在各種條件下BMD密度的圖；圖8為說明在各種條件下除雜區的深度的圖；圖9至圖12為說明在各種條件下根據氧濃度的BMD密度及除雜區的深度的圖；圖13為根據對比例制造的硅晶片的橫截面圖；圖14為根據本發明的一個實施方案制造的硅晶片的橫截面圖；圖15說明根據對比例制造的硅晶片中本體區域的晶體缺陷圖；圖16說明使用根據本發明一個實施方案的兩步驟退火工藝制造的硅晶片中本體區域的晶體缺陷圖；圖17A至圖17D為說明根據本發明一個實施方案制造半導體器件的方法；圖18說明根據對比例制備的硅晶片中的晶體缺陷的檢驗結果；圖19為通過對比例的氧化工藝制備的硅晶片的掃描電子顯微鏡(SEM)照片；圖20為通過對比例的氧化工藝制備的硅晶片的平面圖像；圖21為顯示對通過對比例的氧化工藝制備的硅晶片進行BMD密度分析的微觀圖像；圖22說明根據本發明一個實施方案的硅晶片的晶體缺陷的檢驗結果；圖23為根據本發明一個實施方案的硅晶片的平面圖像；圖24為顯示對根據本發明一個實施方案的硅晶片進行BMD密度分析的顯微照片；圖25為說明在靜態隨機存取存儲器(SRAM)待用模式期間漏電流的比較結果圖；及圖26為說明良品率的比較結果圖。具體實施例方式通過參考之后所述附圖的實施方案的以下描述，本發明的優點、特征及方面可變得顯而易見。在附圖中，為了清楚說明，將層及區域的尺寸進行放大。亦應理解，當一層(或膜)被稱為在另一層或襯底'上'時，其可直接在另一層或襯底上，也可存在中間層。此外，應理解，當一層被稱為在另一層'下'時，其可直接在另一層下，也可存在一個或多個插入層。此外，也應理解，當一層被稱為在兩層'之間'時，其可為兩層之間的唯一層，也可存在一個或多個插入層。本發明可通過對晶片硅使用兩步驟退火工藝來實現本體區域中高且均勻的BMD密度。結果，本發明可通過充分地增加吸雜位點(getteringsite)來防止由于后續高溫熱處理工藝引起的熱預算所導致的晶體缺陷的產生。圖1為根據本發明的一個實施方案的硅晶片的橫截面圖。如圖1所示，硅晶片100包括第一除雜區DZ1，第一除雜區DZ1形成為具有自硅晶片頂面101的預定深度；及本體區域BK，該本體區域BK形成于第一除雜區DZ1與背面102之間。硅晶片100還包括第二除雜區DZ2，第二除雜區DZ2形成為具有自該背面102朝向該頂面101的方向的預定深度。形成具有自頂面101朝向背面102的方向的預定深度的第一除雜區DZ1為無缺陷區域(DFZ)，其不存在諸如空位及位錯的晶體缺陷。優選地，第一除雜區DZ1形成為具有自頂面101朝向背面102的方向的約20微米至約80微米的深度。第二除雜區DZ2亦為DFZ且形成為具有自背面102朝向頂面101的方向與第一除雜區DZ1深度相同的深度，或根據對背面102的拋光工藝，第二除雜區DZ2形成為具有小于第一除雜區DZ1的深度的深度。亦即，當對硅晶片100的頂面101及背面102兩者無差別地進行鏡面拋光時，第一除雜區DZ1及第二除雜區DZ2形成為具有相同深度。相反，當對頂面101進行鏡面拋光而不對背面102進行鏡面拋光時，第二除雜區DZ2形成為具有小于第一除雜區DZ1深度的深度，這是因為根據背面102的粗糙度靠近背面102形成氧沉淀物。在第一除雜區DZ1與第二除雜區DZ2之間形成的本體區域BK包括本體微缺陷(BMD)103。BMD103在整個本體區域中保持均勻。BMD103包括沉淀物及本體堆垛層錯(bulkstackingfault)。此外，可控制本體區域BK中的BMD103以具有足夠密度，藉此吸雜經由后續高溫熱處理工藝或熱工藝而在硅晶片的表面上擴散的金屬污染物。本體區域BK中的BMD103可保持密度優選為約1X105ea/cm2至約1X107ea/cm2，更優選為約1X106ea/cm2至lX107ea/cm2。本體區域BK中氧的濃度(以下稱為'氧濃度')與氧沉淀物緊密相關，優選氧濃度在整個本體區域BK中以10%內的變化分布且保持為約10.5約13PPMA(原子百萬分率)。圖2為說明根據本發明第一實施方案制造硅晶片的方法的橫截面圖。參考圖2，制備硅晶片200。此時，硅晶片200可為裸晶片。可按照以下步驟形成硅晶片200。首先，在生長單晶硅后，將單晶硅切割成晶片形狀。在實施蝕刻工藝以蝕刻經切割晶片的表面或使經切割晶片的側面圓化后，對硅晶片200的頂面201及背面202進行鏡面拋光。此時，使用晶體生長直拉法(Czochralski，CZ)來生長單晶硅。此外，可在后續熱工藝后實施對硅晶片200的鏡面拋光工藝。實施對硅晶片200的第一熱工藝，使得硅晶片200的頂面201與背面202之間的氧化物元素203向內部擴散。結果，形成第一除雜區DZ1及第二除雜區DZ2以及本體區域BK。第一熱工藝可為RTP(快速熱工藝)或使用爐裝置的退火工藝。優選地，第一熱工藝包括RTP。為快速擴散硅晶片200的頂面201及背面202中的氧化物元素203，使用氬(Ar)氣、氮(N2)氣、氨(NH3)氣或其組合在高溫下實施第一熱工藝。當第一熱工藝為RTP時，在范圍為105(TC至約115(TC的溫度下實施第一熱工藝歷時約10秒至約30秒。當第一熱工藝為退火工藝時，在范圍為105(TC至約115(TC的溫度下實施第一熱工藝歷時約100分鐘至約300分鐘。接著，實施對硅晶片200的第二熱工藝，使得本體區域BK中的氧化物元素203結合。結果，產生氧沉淀物核204。與第一熱工藝類似，第二熱工藝可為RTP或使用爐裝置的退火工藝。第二熱工藝優選包括RTP。為易于形成氧沉淀物核204，使用氬(Ar)氣、氮(N2)氣、氨(NH3)氣或其組合在低于第一熱工藝的溫度的溫度下實施第二熱工藝。當第二熱工藝為RTP時，在范圍為約950°C至約IOO(TC的溫度下實施第二熱工藝歷時約10秒至約30秒。當第二熱工藝為退火工藝時，在范圍為約95(TC至約IOO(TC的溫度下實施第二熱工藝歷時約100分鐘至約200分鐘。隨后，在完成第二熱工藝后對硅晶片200實施第一退火工藝。使用爐裝置實施第一退火工藝。通過在低于第二熱工藝的溫度的預定溫度下加熱硅晶片200，補充產生本體區域BK中的氧沉淀物核204，同時，產生氧沉淀物205A。優選地，在范圍為約75(TC至約800°C的溫度下實施第一退火工藝歷時約IOO分鐘至約180分鐘。此外，在氧(02)氣氛圍下實施第一退火工藝。在完成第一退火工藝后對硅晶片200實施第二退火工藝。亦使用爐裝置實施第二退火工藝。通過在高于第一退火工藝的溫度的預定溫度下加熱硅晶片200，增大氧沉淀物205A。結果，產生經增大的氧沉淀物205B。優選地，在范圍為約IOO(TC至約1150°C的溫度下實施第二退火工藝歷時約100分鐘至約180分鐘。此外，在氧(02)氣氛圍下實施第二退火工藝。在下文中，詳細描述第一退火工藝及第二退火工藝。在下文中，將第一退火工藝及第二退火工藝稱為兩步驟退火工藝。圖6為說明根據本發明的一實施方案的兩步驟退火工藝的曲線圖。參看圖6，使用爐裝置的退火工藝包括使用氧(02)氣在第一溫度下使硅晶片200退火的第一退火工藝(II)及在高于第一溫度的第二溫度下實施使硅晶片200退火的第二退火工藝(IV)。實施第一退火工藝(II)及第二退火工藝(IV)均歷時約IOO分鐘至約180分鐘。第一退火工藝(II)的第一溫度的范圍為約75(TC至約80(TC，且第二退火工藝(IV)的第二溫度的范圍為約IOO(TC至約1150°C。為改良氧化工藝及熱處理工藝的效應，在第一退火工藝(II)前，根據本發明的實施方案的兩步驟退火工藝可進一步包括將硅晶片200裝載至爐裝置內部且接著將硅晶片200保持至裝載溫度歷時一預定持續時間的裝載過程(L)。而且，在第二退火工藝(IV)后，根據本發明的實施方案的兩步驟退火工藝可進一步包括在將硅晶片200卸載至爐裝置外部前將硅晶片200保持至卸載溫度歷時一預定持續時間的卸載過程(UL)。裝載過程(L)的裝載溫度低于第一溫度。優選地，裝載溫度的范圍為約60(TC至約700°C。在裝載過程(L)期間不將氧氣供應至爐裝置中。結果，在裝載過程(L)期間硅晶片200未受到氧化。卸載過程(UL)的卸載溫度大體上等于第一溫度。優選地，卸載溫度的范圍為約75(TC至約80(TC。在卸載過程(UL)期間，不供應氧氣而僅供應氮氣。氮氣的流動速率的范圍為約9slm至約llslm。此外，根據本發明的實施方案的兩步驟退火工藝可進一步包括在裝載過程(L)與第一退火工藝(II)之間的用于將裝載溫度加熱至第一溫度的第一加熱工藝(I)及在第一退火工藝(II)與第二退火工藝(IV)之間的用于將第一溫度加熱至第二溫度的第二加熱工藝(III)。當在第一加熱工藝(I)及第二加熱工藝(III)期間每分鐘升溫速率過高時，晶片結構可能變形。因此，可將第一加熱工藝(I)及第二加熱工藝(III)中的升溫速率設定為約5°C/分鐘至約8°C/分鐘的范圍。而且，根據本發明的實施方案的兩步驟退火工藝可進一步包括在第二退火工藝(IV)與卸載過程(UL)之間的用于將第二溫度冷卻至卸載溫度的冷卻工藝(V)。冷卻工藝(V)的降溫速率的范圍可為約2°C/分鐘至約4°C/分鐘。在根據本發明的實施方案的兩步驟退火工藝中，硅晶片200的退火大體上主要在第一退火工藝及第二退火工藝(11、IV)期間實現，因為僅在此等工藝期間供應氧氣。第一退火工藝及第二退火工藝(11、IV)期間所供應的氧氣的流動速率的范圍可為約50sccm至約120sccm。可實施第一退火工藝及第二退火工藝(n、IV)均歷時約IOO分鐘至約180分鐘。如圖6中描述的兩步驟退火工藝可應用于圖3至圖5中顯示的根據本發明以下實施方案用于制造硅晶片的方法的第一退火工藝及第二退火工藝。圖3為說明根據本發明的第二實施方案的用于制造硅晶片的方法的橫截面圖。參看圖3，實施對硅晶片300的熱工藝，使得硅晶片300的頂面301與背面302之間的氧化物元素303向內部擴散。結果，形成第一除雜區DZ1及第二除雜區DZ2以及本體區域BK。熱工藝可為RTP或使用爐裝置的退火工藝。優選地，第一熱工藝包括RTP。為快速擴散硅晶片300的頂面301及背面302的氧化物元素303，在高溫下實施熱工藝。當熱工藝為RTP時，在范圍為105(TC至約115(TC的溫度下實施熱工藝歷時約10秒至約30秒。當熱工藝為退火工藝時，在范圍為1050。C至約1150。C的溫度下實施熱工藝歷時約100分鐘至約200分鐘。隨后，對硅晶片300實施第一退火工藝，使得本體區域BK中的氧化物元素203結合。結果，形成氧沉淀物核304。在低于熱工藝的溫度的預定溫度下使用爐裝置實施第一退火工藝。優選地，在范圍為約75(TC至約80(rC的溫度下實施第一退火工藝歷時約100分鐘至約180分鐘。此外，在氧(02)氣氛圍下實施第一退火工藝。對硅晶片300實施第二退火工藝。亦使用爐裝置實施第二退火工藝。通過在高于第一退火工藝的溫度的預定溫度下加熱硅晶片300，產生氧沉淀物305。優選地，在范圍為約IOO(TC至約115(TC的溫度下實施第二退火工藝歷時約IOO分鐘至約180分鐘。此外，在氧(02)氣氛圍下實施第二退火工藝。圖4為說明根據本發明的第三實施方案的用于制造硅晶片的方法的橫截面圖。在圖4中，在低于圖3的熱工藝溫度的溫度下實施在第一退火工藝之前的熱工藝。參考圖4，在低于圖3的熱工藝溫度的溫度下對硅晶片400實施熱工藝。因此，產生氧沉淀物核404。因為熱工藝在低溫下實施，所以在第一除雜區DZ1和第二除雜區DZ2以及本體區域BK中形成氧沉淀物核404。熱工藝可為RTP或退火工藝。優選地，第一熱工藝包括RTP。當熱工藝為RTP時，在約95(TC至約IOO(TC的溫度下實施熱工藝約10秒至約30秒。當熱工藝為退火工藝時，在約95(TC至約IOO(TC的溫度下實施熱工藝約100分鐘至約200分鐘。隨后，對硅晶片400依次實施第一退火工藝及第二退火工藝，使得產生氧沉淀物核404及氧沉淀物405A。在與圖3的第一退火工藝及第二退火工藝的那些條件相同的條件下實施第一退火工藝及第二退火工藝。圖5為說明根據本發明第四實施方案制造硅晶片的方法的橫截面圖。參考圖5，與圖2至圖4中所示的退火工藝不同，根據本發明第四實施方案的退火工藝無需在第一退火工藝及第二退火工藝之前的額外熱工藝。即，提供作為裸晶片的硅晶片500，并對硅晶片500依次實施第一退火工藝及第二退火工藝，使得形成第一除雜區DZ1和第二除雜區DZ2以及本體區域BK。在與圖2至圖4所示的第一退火工藝及第二退火工藝的那些條件相同的條件下實施第一退火工藝及第二退火工藝。在圖5中，附圖標記'501'表示頂面，'502'表示背面，'503'表示氧化物元素，'504'表示氧沉淀物核，'505A'表示氧沉淀物，'505B'表示增大的氧沉淀物。如上所述，參考圖2至圖5描述根據本發明制造硅晶片的方法。如前所述，在圖2至圖4所示的第一至第三實施方案中，RTP優選在第一退火工藝及第二退火工藝之前用于熱工藝。硅晶片中的氧沉淀物的內部缺陷或空隙缺陷可在單晶硅生長期間受到控制，或在單晶硅生長后通過熱工藝控制。如上文所述，熱工藝可包括使用鹵素燈的RTP及使用爐裝置的退火工藝。在氬(Ar)氣或氫(H2)氣氛圍下在高于約IOO(TC的高溫下實施使用爐裝置的退火工藝大于約IOO分鐘的長時間。通過由此退火工藝引起的硅晶片中氧化物元素的擴散及硅重排，在硅晶片的頂面的一部分中形成器件理想區(即，無缺陷區(DFZ))。然而，隨著硅晶片尺寸增加，該退火工藝由于高溫熱處理而難以控制硅晶片的污染或滑移位錯。因此，RTP獲得優于退火工藝的硅晶片特性。然而，當使用各種缺陷檢測方法評估由RTP制造的硅晶片時，控制氧沉淀物僅在自頂面約3微米至約IO微米的深度內。此外，當通過僅實施RTP—次或兩次來制造硅晶片時，存在對實現本體區域內高BMD密度的限制。更具體而言，當通過實施RTP—次來制造硅晶片時，BMD密度經確定為IX106ea/Cm2至3X106ea/cm2，并且難以使BMD密度超出該范圍。在本發明的實施方案中，如圖2至圖4所示，在熱工藝后實施兩步驟退火工藝，由此移除靠近硅晶片頂面的空隙缺陷及氧沉淀物。結果，本發明可確保無缺陷區(DFZ)且增加包括本體區域中的本體堆疊缺陷及氧沉淀物的BMD密度，由此通過增加本體區域中的吸雜位點來改善吸雜效果。在下文中，參考表1及表2詳細描述由本發明實施方案制造的硅晶片的特性。[表1]<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>在表1中，使用氬(Ar)氣、氮(N2)氣、氨(NH3)氣或其組合，在快速熱處理下實施'高溫RTP'及'低溫RTP'約10秒至約30秒。使用氧(02)氣實施'低溫退火工藝'及'高溫退火工藝'約100分鐘至約180分鐘。在表1及表2中，'條件1'表示圖2中所示的第一實施方案，'條件2'表示圖3中所示的第二實施方案，'條件3'表示圖4中所示的第三實施方案，'條件4'表示圖5中所示的第四實施方案。表2顯示根據每一條件中的氧濃度(Oi)的BMD密度及除雜區(DZ)深度。圖7至圖12為顯示表1及表2的參數的圖。具體而言，圖7為說明對于每一條件的BMD密度的圖。圖8為說明對于每一條件的DZ深度的圖。圖9至圖12為說明對于每一條件的本體區域中氧濃度的圖。參考表2及圖7，在所有條件下均獲得大于1X105ea/Cm2的BMD密度。具體而言，無論氧濃度如何，在條件1下均獲得大于1X106ea/Cm2的BMD密度。盡管未顯示對于通過僅實施RTP—次或兩次而制造的硅晶片的BMD密度的數據，但可預測該BMD密度與以上條件下的BMD密度相比將顯著較低。如前所述，通過吸雜BMD來控制金屬污物。然而，因為在高溫工藝期間BMD密度傾向于降低，所以在制造硅晶片期間需要確保高BMD密度。一般而言，半導體器件需要在高電壓環境下操作的高電壓器件。為制造該高電壓器件，必需實施重度離子注入工藝及高溫退火工藝，這是因為需要具有深分布的結區域(即，摻雜區域)。當BMD密度在高溫退火工藝期間降低時，不僅由于缺陷評估而且由于低吸雜能力，所以在后續淺溝槽隔離(STI)后出現環狀位錯。作為測量BMD密度的結果，當BMD密度為約2.5X105ea/Cm2時局部出現環狀位錯，但當BMD密度為約4.4X105ea/Cm2時不出現環狀位錯。因此，需要控制BMD密度大于至少IX105ea/Cm2。在本實施方案中，在制造硅晶片期間無論常規熱工藝如何，對于制造半導體器件的初始工藝都要另外實施兩步驟退火工藝。初始工藝包括在形成阱的離子注入之前實施的氧化工藝。氧化工藝對應于在形成阱的離子注入(在下文中，稱為阱離子注入)期間用于形成屏蔽氧化物層的工藝。參考表2及圖8，顯示根據每一條件的DZ深度。DZ深度與BMD密度及氧濃度緊密相關。隨著BMD密度及氧濃度增加，DZ深度減小。當氧濃度在每一條件下均相同(例如，為表2中的11.6)時，條件1及條件2下的BMD密度高于條件3及條件4下的BMD密度，但條件1及條件2下的DZ深度低于條件3及條件4下的DZ深度。因此，DZ深度可為BMD密度的度量。參考表2及圖9至圖12，顯示每一條件下根據氧濃度的BMD密度及DZ深度。隨著氧濃度(0i)增加，BMD密度增加而DZ深度減小。因此，氧濃度(Oi)也為BMD密度的度量。即，可通過測量DZ深度及氧濃度(Oi)來計算本體區域中的BMD密度。圖13及圖14為硅晶片的橫截面圖。具體而言，圖13顯示通過實施僅僅RTP而無兩步驟退火工藝以制造的硅晶片的橫截面圖，圖14顯示根據本發明的一個實施方案通過實施兩步驟退火工藝制造的硅晶片的橫截面圖。如圖所示，在圖13的硅晶片中出現多個硅位錯，但在圖14的硅晶片中不存在硅位錯。此外，當通過使用外延生長形成外延層時，硅晶片的本體區域(其中形成外延層)中的晶體缺陷顯著得以減少。圖15及圖16說明硅晶片中本體區域(其中形成外延層)的晶體缺陷圖。使用由KLA公司制造的檢驗裝置實施該檢驗。如圖15所顯示，當實施不具有兩步驟退火工藝的氧化工藝時，大量晶體缺陷分布于圖中。在此，氧化工藝在阱離子注入期間形成屏蔽氧化物層。相反，如圖16所顯示，在實施具有本發明的兩步驟退火工藝的氧化工藝時，晶體缺陷顯著減少。在下文中，將參考圖17A至圖17D詳細描述制造用于高電壓器件的具有阱的半導體器件的方法，該方法包括根據本發明一個實施方案的兩步驟退火工藝。圖17A至圖17D為說明根據本發明一個實施方案制造半導體器件的方法。參考圖17A，使用圖6中顯示的兩步驟退火工藝在硅晶片600上形成屏蔽氧化物層601。硅晶片600可為如圖2至圖4中所述的實施RTP—次或兩次的晶片，或為如圖5中所述的沒有實施RTP的裸晶片。屏蔽氧化物層601可為氧化硅層，并形成為約IOOl至約140A的厚度。參考圖17B，在硅晶片600中形成阱602至一預定深度。阱602可根據高電壓器件的導電類型而為P型或n型導電類型。通過離子注入工藝和擴散工藝形成阱602。使用僅僅離子注入工藝難以形成用于高電壓器件的阱。因此，應在完成離子注入工藝后另外實施擴散工藝以及離子注入工藝，以形成具有圖17B的摻雜分布的阱602。通過使用諸如爐的高溫加熱裝置的退火工藝長時間實施擴散工藝。優選地，使用僅僅氮(N2)氣在約IIO(TC至約125(TC的溫度下實施擴散工藝約6小時至約10小時。參看圖17C，用作硬掩模的襯墊氮化物層(未示出)形成于屏蔽氧化物層601上，或襯墊氮化物層形成于緩沖層(未示出)上，該緩沖層通過在移除屏蔽氧化物層601后實施額外氧化工藝而形成。移除屏蔽氧化物層601的原因是屏蔽氧化物層601不適合于緩沖層，這是因為屏蔽氧化物層601在離子注入工藝期間受到損壞。然后在襯墊氮化物層上形成用于形成STI溝槽的光刻膠圖案604。襯墊氮化物層可通過低壓化學氣相沉積(LPCVD)工藝形成，以通過最小化在沉積工藝期間施加至硅晶片600的應力而防止硅晶片600受損。襯墊氮化物層可由氮化硅形成。襯墊氮化物層可形成為約1400人至約2000A的厚度。使用光刻膠圖案604作為蝕刻掩模，依次部分地蝕刻襯墊氮化物層、屏蔽氧化物層601及硅晶片600，由此形成襯墊氮化物圖案603、屏蔽氧化物圖案601A、硅晶片600A及阱602A。結果，在硅晶片600A中形成具有預定深度及斜坡的溝槽605。參看圖17D，形成填充溝槽605的器件隔離結構606，隨后移除襯墊氮化物圖案603及屏蔽氧化物圖案601A。器件隔離結構606可由具有優異間隙填充性能的高密度等離子體(HDP)層形成。在比較本發明的方法與對比例的同時，下文將描述本發明的以上實施方案的有益效果。本發明的方法包括通過使用兩步驟退火工藝的氧化工藝形成屏蔽氧化物層，而對比例包括通過使用一步退火工藝的氧化工藝形成屏蔽氧化物層。在該對比例的氧化工藝中，使用濕氧化工藝在80(TC至85(TC的單一溫度下氧化硅晶片。圖18至圖21說明通過對比例的氧化工藝制備的硅晶片中的缺陷。詳細而言，圖18說明在通過對比例的氧化工藝制備的硅晶片中經由STI工藝形成溝槽后，由KLA公司所制造的檢驗裝置所檢驗的晶體缺陷的圖數據。如圖18所示，可觀察到大多數缺陷晶片中存在諸如環狀硅位錯的晶體缺陷。圖19及圖20為由KLA公司所制造的檢驗裝置所獲取的硅晶片掃描電子顯微鏡(SEM)照片。具體而言，圖19為顯示硅晶片截面的SEM圖像，圖20為平面傾斜STM圖像。如圖19及圖20所示，可觀察到存在晶體缺陷及位錯。圖21為顯示對具有環狀缺陷的硅晶片進行本體微缺陷(BMD)密度分析的顯微照片。如圖21所顯示，可觀察到大多數BMD緊靠硅晶片的頂面形成，而僅有少數BMD形成在硅晶片的中央部分中，即，形成于本體區域中。即，本體區域的BMD密度顯著低于硅晶片的頂面的BMD密度。圖22至圖24為通過使用根據本發明實施方案的兩步驟退火工藝的氧化工藝制備的硅晶片中晶體缺陷的檢驗結果。該檢驗使用由KLA公司制造的檢驗裝置實施。詳細而言，圖22說明在通過使用本發明的兩步驟退火工藝的氧化工藝制備的硅晶片中經由STI工藝形成溝槽后硅晶片的晶體缺陷的檢驗結果。如圖22所示，可觀察到晶體缺陷得到移除且僅檢測到一些微粒或粉塵。圖23為由KLA公司所制造的檢驗裝置所獲取的硅晶片的平面傾斜STM圖像。與圖22的結果類似，可觀察到僅檢測到一些顆粒。圖24為顯示對通過使用本發明兩步驟退火工藝的氧化工藝制備的硅晶片進行BMD密度分析的顯微照片。如圖24所示，可觀察到在整個硅晶片中均勻形成BMD。圖25為說明在靜態隨機存取存儲器(SRAM)待用模式期間漏電流的比較結果圖。在圖25中，左邊的圖顯示通過使用本發明兩步驟退火工藝的氧化工藝制備的高電壓器件的樣品，右邊的圖顯示對比例的高電壓器件的樣品。如圖25所示，與通過對比例的氧化工藝制備的樣品相比，可觀察到通過本發明的氧化工藝制備的樣品顯示均勻漏電流特性。圖26為說明良品率的比較結果圖。在圖26中，左邊的圖顯示通過使用本發明兩步驟退火工藝的氧化工藝制備的高電壓器件的樣品，右邊的圖顯示對比例的高電壓器件的樣品。如圖26所示，與對比例的樣品相比，通過本發明的氧化工藝制備的樣品的良品率高約5%-9%。根據本發明，首先，可通過在不同溫度下實施兩步驟退火工藝而在硅晶片中充分地產生吸雜位點。這使得可防止由于后續高溫熱處理工藝引起的熱預算所導致的晶體缺陷的產生。其次，本發明可通過在不同溫度下實施兩步驟退火工藝來提供在本體區域中具有高且均勻BMD密度的硅晶片。第三，根據本發明，在不同溫度下對硅晶片實施兩步驟退火工藝后，使用外延生長在硅晶片上形成外延層。結果，本發明可提供形成具有優異特性的外延層的半導體器件。第四，根據本發明，通過在不同溫度下對硅晶片實施兩步驟退火工藝以在硅晶片上形成屏蔽氧化物層后，通過使用屏蔽氧化物層作為離子掩模實施離子注入工藝以在硅晶片中形成阱。結果，本發明可在硅晶片中充分地產生吸雜位點，以由此防止由于后續高溫熱處理工藝引起的熱預算所導致的晶體缺陷的產生。盡管已對于特定實施方案描述了本發明，但本領域技術人員顯而易見可在不偏離由以下權利要求限定的本發明的精神及范疇的情況下做出各種改變及修改。權利要求一種硅晶片，其包括第一除雜區，其形成為具有自所述硅晶片的頂面的預定深度；和本體區域，其形成于所述第一除雜區與所述硅晶片的背面之間，其中所述第一除雜區形成為具有自所述頂面約20微米至約80微米的深度，并且其中所述本體區域中的氧濃度在整個所述本體區域中以10％內的變化來均勻分布。2.如權利要求l的硅晶片，其中所述本體區域中本體微缺陷(BMD)的密度為約1X10Wcm2至約1X107ea/cm2。3.如權利要求1的硅晶片，其中所述本體區域中的氧濃度為約10.5至約13PPMA(原子百萬分率)。4.如權利要求1的硅晶片，其還包括外延層，所述外延層通過外延生長而形成在所述硅晶片的頂面上。5.如權利要求l的硅晶片，其還包括第二除雜區，所述第二除雜區形成于所述本體區域下方且具有自所述背面朝向所述頂面的方向的預定深度。6.如權利要求5的硅晶片，其中所述第二除雜區形成為具有自所述背面約20微米至約80微米的深度。7.—種用于制造硅晶片的方法，其包括提供具有除雜區和本體區域的硅晶片；在第一溫度下對所述硅晶片實施第一退火工藝以在所述本體區域中補充產生氧沉淀物核及氧沉淀物；禾口在高于所述第一溫度的第二溫度下對所述硅晶片實施第二退火工藝以增大所述本體區域中的所述氧沉淀物。8.如權利要求7的方法，其中所述第一退火工藝在約75(TC至約80(TC的溫度下實施。9.如權利要求7的方法，其中所述第二退火工藝在約IOO(TC至約115(TC的溫度下實施。10.如權利要求7的方法，其中所述硅晶片的提供包括在等于或低于所述第二溫度的第三溫度下對所述硅晶片實施第一熱工藝以形成所述除雜區和所述本體區域；禾口在高于所述第一溫度而低于所述第三溫度的第四溫度下對所述硅晶片實施第二熱工藝以在所述本體區域中形成所述氧沉淀物核。11.如權利要求10的方法，其中所述第一熱工藝和所述第二熱工藝通過快速熱工藝(RTP)或退火工藝實施。12.如權利要求10的方法，其中所述第一熱工藝在約105(TC至約115(TC的溫度下實施，所述第二熱工藝在約95(TC至約IOO(TC的溫度下實施。13.如權利要求10的方法，其中所述第一熱工藝和所述第二熱工藝使用氬(Ar)氣、氮(N2)氣、氨(NH3)氣或其組合。14.如權利要求7的方法，其中所述硅晶片的提供包括在等于或低于所述第二溫度的第三溫度下對所述硅晶片實施熱工藝以形成所述除雜區和所述本體區域。15.如權利要求14的方法，其中所述熱工藝在約105(TC至約115(TC的溫度下實施。16.如權利要求7的方法，其中所述硅晶片的提供包括在高于所述第一溫度而低于所述第二溫度的第三溫度下對所述硅晶片實施熱工藝以形成所述除雜區和所述本體區域。17.如權利要求16的方法，其中所述熱工藝在約95(TC至約100(TC的溫度下實施。18.如權利要求7的方法，其中所述第一退火工藝和所述第二退火工藝在氧(02)氣氛圍下實施。19.如權利要求7的方法，其中所述第一退火工藝和所述第二退火工藝二者均實施約100分鐘至約180分鐘。20.如權利要求7的方法，其中所述除雜區形成為具有自所述硅晶片的頂面約20微米至約80微米的深度。21.如權利要求7的方法，其中在實施所述第二退火工藝后，所述本體區域中包括所述氧沉淀物的本體微缺陷(BMD)的密度控制為約1X105ea/Cm2至約lX107ea/cm2。22.如權利要求7的方法，其中在實施所述第二退火工藝后，所述本體區域中的氧濃度控制為在整個所述本體區域中以10%內的變化均勻分布。23.如權利要求7的方法，其中在實施所述第二退火工藝后，所述本體區域中的氧濃度控制為約10.5至約13PPMA。24.如權利要求7的方法，其還包括移除在所述第二退火工藝期間在所述硅晶片的頂面上形成的氧化物層；禾口通過外延生長形成外延層，所述外延層形成在所述硅晶片的頂面上。25.如權利要求7的方法，其還包括通過使用氧化物層作為緩沖層在所述硅晶片中形成阱，其中所述氧化物層在所述第二退火工藝期間形成在所述硅晶片的頂面上。26.如權利要求7的方法，其中所述硅晶片的提供包括生長單晶硅；將所述生長的單晶硅切割為晶片形狀；禾口實施蝕刻工藝以蝕刻所述切割的硅晶片的表面或使所述切割的硅晶片的側面圓化。27.—種制造硅晶片的方法，其包括提供硅晶片；在裝載溫度下將所述硅晶片裝載入加熱裝置內部；實施將所述硅晶片自所述裝載溫度加熱至第一溫度的第一加熱工藝；在所述第一溫度下實施使所述硅晶片退火的第一退火工藝以產生氧沉淀物；實施將所述硅晶片自所述第一溫度加熱至高于所述第一溫度的第二溫度的第二加熱工藝；在所述第二溫度下實施使所述硅晶片退火的第二退火工藝以增大所述氧沉淀物，從而增加其密度；實施將所述硅晶片自所述第二溫度冷卻至卸載溫度的冷卻工藝；禾口將所述硅晶片自所述加熱裝置卸載至外部。28.如權利要求27的方法，其中所述硅晶片的提供包括通過對所述硅晶片實施熱工藝以在所述硅晶片中形成除雜區和本體區域。29.如權利要求27的方法，其中所述裝載溫度為約60(TC至約700°C。30.如權利要求27的方法，其中所述第一加熱工藝的升溫速率為約5°C/分鐘至約8°C/分鐘。31.如權利要求27的方法，其中所述第一溫度為約75(TC至約800°C。32.如權利要求27的方法，其中所述第二加熱工藝的升溫速率為約5°C/分鐘至約8°C/分鐘。33.如權利要求27的方法，其中所述第二溫度為約IOO(TC至約1150°C。34.如權利要求27的方法，其中所述冷卻工藝的降溫速率為約2t:/分鐘至約4t:/分鐘。35.如權利要求27的方法，其中所述卸載溫度為約75(TC至約800°C。36.如權利要求27的方法，其中所述硅晶片卸載使用氮(N2)氣實施。37.如權利要求27的方法，其中所述第一退火工藝和所述第二退火工藝使用氧(02)氣實施。全文摘要本發明提供一種硅晶片，其包括第一除雜區，其形成為具有自硅晶片的頂面的預定深度；和本體區域，其形成于第一除雜區與硅晶片的背面之間，其中第一除雜區形成為具有自頂面約20微米至約80微米的深度，并且其中本體區域中的氧濃度在整個本體區域中以10％內的變化均勻分布。本發明還提供了一種用于制造硅晶片的方法。文檔編號C30B29/06GK101713098SQ20091017452公開日2010年5月26日申請日期2009年9月28日優先權日2008年9月29日發明者樸正求申請人:美格納半導體有限會社