專利名稱：利用高能量全面離子植入法的硅晶圓去疵方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一種半導(dǎo)體硅晶圓制程中的去疵方法(gettering)，特別是關(guān)于一種利用高能量全面離子植入法(Very High Energy Blanket Implant，VHEBI)消除硅晶圓表面缺陷的去疵方法。
背景技術(shù)：
按晶圓加工成形(Modification)指的是將硅單晶棒制造成硅晶圓片(Wafer)的制程。晶圓成形制程中所包含的制造步驟，視不同的晶圓生產(chǎn)廠商而有所增減，主要是包括有結(jié)晶定位(Orientation)、切片(Slicing)、晶邊圓磨(Edge Contouring)、晶面研磨(Lapping)、化學(xué)蝕刻(Etching)、去疵(Gettering)，以及各步驟間所需的潔凈制程(Cleaning)等一連串的處理，最后才能成為一片片的晶圓，一般以硅晶成長(CZ)法成長的硅晶圓，由于成長的環(huán)境雜質(zhì)污染及熱應(yīng)力造成的缺陷均留于晶圓當中，同時后續(xù)的加工所造成的缺陷亦存于其中，在集成電路制造過程中，這些缺陷均會影響組件的合格率及電性品質(zhì)，所以必須去除會造成組件特性不良影響的點缺陷或與其相關(guān)的缺陷等。
利用晶圓中晶格子缺陷來控制或消除其它缺陷稱之為去疵方法，常見的去疵方法大致可分為三種(a)內(nèi)部去疵法(Intrinsic gettering)，其是利用CZ長晶過程中過飽和氧含量在熱處理后形成析出物以造成晶格缺陷，在回火(anneal)過程中，這些缺陷將可提供組件設(shè)計區(qū)雜質(zhì)或金屬等缺陷的吸附(Sink)，以消除表面雜質(zhì)缺陷。(b)外部去疵法(Extrinsic gettering)，其是藉由外在力量造成晶圓背面受機械應(yīng)力而形成如差排等各種缺陷來達成去疵的目的；常見的外部去疵法有機械研磨、噴砂或施以一層多晶硅，但此種方法在機械應(yīng)力控制上及其后續(xù)清洗上需仔細處理得當，以免造成晶圓變形或污染。(c)化學(xué)去疵法(Chemical gettering)，此法有別于上述兩種去疵方法般的提供缺陷的吸附，而是利用金屬雜質(zhì)與擴散的磷離子的化學(xué)反應(yīng)來消除雜質(zhì)缺陷。
然而，不管為上述何種方法，傳統(tǒng)的去疵方式僅能降低部份雜質(zhì)深度，無法全面性的完全降低硅晶圓上的所有金屬雜質(zhì)缺陷，使硅晶圓表面仍存有部份雜質(zhì)缺陷，將使得制作于該硅晶圓上的集成電路各組件受到雜質(zhì)影響而降低組件的合格率及電性品質(zhì)。因此，本發(fā)明即在針對上述的缺失，提出一種利用高能量全面離子植入法的硅晶圓去疵方法，以有效克服傳統(tǒng)方式的缺失。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的是在提供一種硅晶圓去疵方法，其是利用高能量全面離子植入法(VHEBI)來全面降低雜質(zhì)缺陷的深度，以提供一非常低雜質(zhì)、低差排的硅晶圓表面供集成電路組件制作于其上，而不會影響組件的特性及電性品質(zhì)。
本發(fā)明的另一目的是在提供一種利用高能量全面離子植入法的硅晶圓去疵方法，其是可有效降低硅晶圓表面的差排(dislocation)及點缺陷、線缺陷、面缺陷與體缺陷等的雜質(zhì)缺陷，以藉此增加產(chǎn)品合格率。
本發(fā)明的再一目的是在提供一種利用高能量全面離子植入法的硅晶圓去疵方法，其是可保持良好的金屬氧化半導(dǎo)體(MOS)組件特性以及較佳的柵極氧化層的完整性(Gate Oxide Integrity，GOI)。
為達到上述的目的，本發(fā)明是在一表面具有雜質(zhì)缺陷的半導(dǎo)體硅晶圓上進行去疵處理，其主要是利用高能量全面離子植入技術(shù)，將離子以高能量打入硅晶圓中，使表面雜質(zhì)缺陷是全面性的降低深度而擴散至硅晶圓表面下方較深的受損區(qū)域，進而使硅晶圓表面的組件形成區(qū)域無缺陷化，以利于組件制作。
底下通過具體實施例配合附圖詳加說明，當更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點及其所達成的功效。

圖1為硅晶圓未經(jīng)去疵處理的示意圖。
圖2A為本發(fā)明在進行高能量全面離子植入的硅晶圓示意圖。
圖2B為本發(fā)明已完成去疵處理后的硅晶圓示意圖。
具體實施方式本發(fā)明是利用高能量全面離子植入法(VHEBI)來去除硅晶圓表面會造成組件特性不良影響的雜質(zhì)、重金屬，或去除和缺陷相關(guān)的點缺陷等，以藉此去疵(gettering)方法將硅晶圓表面的組件形成區(qū)域加以潔凈化或無缺陷化，以提升組件特性及組件制造的產(chǎn)品合格率。
在半導(dǎo)體晶圓成形制程中，由于單晶硅成長的環(huán)境雜質(zhì)污染及熱應(yīng)力造成的缺陷均留于硅晶圓10當中，同時后續(xù)的加工所造成的雜質(zhì)缺陷12亦存于其中，如圖1所示，尤其是位于在硅晶圓10表面的組件形成區(qū)域14內(nèi)的雜質(zhì)缺陷12，常會影響半導(dǎo)體中載體(Carrier)的行為而影響組件的合格率及電性品質(zhì)，因此，為維持硅晶圓10表面結(jié)晶、化學(xué)與電性等行為與其內(nèi)層材料的一致性，所以必須在硅晶圓10表面進行去疵處理。
本發(fā)明是在一內(nèi)含有雜質(zhì)缺陷12的硅晶圓10上直接進行去疵處理，如圖2A所示，利用超高能量全面離子植入(VHEBI)技術(shù)，將磷(P)或氯(Cl)離子以MeV以上的高能量進行較深層植入至硅晶圓10內(nèi)，且植入的深度愈深愈佳，參考植入深度是是大于20微米(μm)，使碳、氧、金、銅、鎳及鐵等的雜質(zhì)缺陷12是全面性的降低深度而擴散至硅晶圓10表面下方較深的受損區(qū)域(damage area)16，如圖2B所示，進而使硅晶圓10表面的組件形成區(qū)域14無缺陷化，換言之，在距離該硅晶圓10表面邊界約為2～4微米深度處的組件形成區(qū)域14將具有低雜質(zhì)缺陷、低差排的特性，且有利于在該硅晶圓10表面上制作集成電路各組件的后續(xù)半導(dǎo)體制程。
其中，上述的高能量全面離子植入法是可自該硅晶圓的背面進行高能量離子植入，以較適用于目前現(xiàn)存的生產(chǎn)線。而在硅晶圓中晶格的缺陷是可為點缺陷(point defect)、線缺陷(line defect)、面缺陷(area defect)或是體缺陷(volume defect)等，不管為何種晶格缺陷，利用本發(fā)明的技術(shù)，即可有效消除硅晶圓表面的組件形成區(qū)域內(nèi)的所有缺陷；而受損區(qū)域雖然會存有較高的雜質(zhì)缺陷或差排，但因其位于硅晶圓較為深層的地方，所以完全不會對于表面的組件形成區(qū)域產(chǎn)生任何影響。
因此，本發(fā)明的硅晶圓去疵方法是可廣泛應(yīng)用在金屬氧化半導(dǎo)體(MOS)的制程中，以利用高能量全面離子植入法(VHEBI)來全面降低差排及雜質(zhì)缺陷的深度，故可以提供一非常低雜質(zhì)、低差排的硅晶圓表面供集成電路組件制作于其上，而不會影響組件的特性及電性品質(zhì)，進而藉此增加產(chǎn)品合格率。另外，本發(fā)明利用高能量全面離子植入法的硅晶圓去疵方法不但可以保持良好的金屬氧化半導(dǎo)體組件特性，亦具有較佳的柵極氧化層的完整性(GateOxide Integrity，GOI)。
以上所述的實施例僅是為說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點，其目的在使熟習(xí)此項技藝的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，當不能以的限定本發(fā)明的專利范圍，即大凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用高能量全面離子植入法的硅晶圓去疵方法，其特征是包括下列步驟先提供一半導(dǎo)體硅晶圓，在該硅晶圓表面是存有雜質(zhì)缺陷；以及利用高能量全面離子植入法，將離子以高能量植入硅晶圓中，使該雜質(zhì)缺陷是全面性的降低深度而擴散至硅晶圓表面下方較深的受損區(qū)域，進而使該硅晶圓表面的組件形成區(qū)域無缺陷化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅晶圓去疵方法，其特征是該植入的離子為磷或氯離子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅晶圓去疵方法，其特征是該硅晶圓表面的深度是介于2～4微米之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅晶圓去疵方法，其特征是該離子植入深度是大于20微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅晶圓去疵方法，其特征是該雜質(zhì)是為碳、氧、金、銅、鎳及鐵等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅晶圓去疵方法，其特征是該缺陷是為點缺陷、線缺陷、面缺陷或體缺陷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅晶圓去疵方法，其特征是在該硅晶圓表面去除雜質(zhì)缺陷的步驟后，即可在該硅晶圓表面上制作集成電路各組件的后續(xù)半導(dǎo)體制程。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅晶圓去疵方法，其特征是該高能量全面離子植入法是可自該硅晶圓的背面進行高能量離子植入。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅晶圓去疵方法，其特征是該硅晶圓去疵方法是應(yīng)用在金屬氧化半導(dǎo)體(MOS)的制程中。
全文摘要
本發(fā)明是提供一種利用高能量全面離子植入法的硅晶圓去疵方法，其是利用高能量全面離子植入法(VHEBI)將離子以高能量植入硅晶圓深層，使表面雜質(zhì)缺陷是全面性的降低深度而擴散至硅晶圓表面下方較深的受損區(qū)域，以有效降低硅晶圓表面的組件形成區(qū)域的雜質(zhì)缺陷及差排。本發(fā)明是以高能量全面離子植入技術(shù)消除表面雜質(zhì)缺陷，以提供一非常低雜質(zhì)、低差排的硅晶圓表面供集成電路組件制作于其上，并保持良好的金屬氧化半導(dǎo)體組件特性及增加產(chǎn)品合格率。
文檔編號H01L21/322GK1472779SQ0212742
公開日2004年2月4日 申請日期2002年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月2日
發(fā)明者蕭宇成 申請人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司