[实用新型]一种可以改善外延过程中毛边缺陷的硅片结构

说明书

本申请属于半导体硅片结构设计技术领域，具体涉及一种硅片结构专利申请。从正面至背面，结构依次为：硅片、硅片背面吸杂层，以及在吸杂层外部的若干层交替覆盖或重叠覆盖的具有保护作用的氧化层和无序硅晶格层；硅片为单晶硅片；吸杂层为多晶硅层或者通过机械损伤方式所形成的具有吸杂作用的层结构；氧化层为二氧化硅层；无序硅晶格层为多晶硅、碳化硅或氮化硅。技术原理为：利用其无序硅晶格散乱无序的理化特点，当生长外延层时，可使晶核成长过程中的成长速率及方向相互牵制而无法长大成核。采用这种新的背面结构设计后，较好克服了制备外延层过程中的毛边缺陷问题，对于提高最终硅片产品良率具有较为积极的技术意义和较为实用的生产价值。

技术领域

本申请属于半导体硅片结构设计技术领域，具体涉及一种硅片结构专利申请。

背景技术

硅片作为半导体电子器件的主要材料，其主要制造过程为：

（1）单晶生长：以柴式长晶技术，将多晶硅料熔解后长成无位错单晶棒，依据规格需要掺入适量的硼、磷、砷、锑，并控制晶棒中前述掺质、氧含量以及微缺陷的轴向与径向浓度和分布；

（2）晶棒切片：以线切技术将定向后的晶棒切成硅片，同时控制线切时的硅片形貌与导入的晶体缺陷深度；

（3）硅片倒角：为避免硅片的锐利边缘容易导致的崩边与裂伤现象，硅片边缘需要修圆处理，并要搭配器件制程所需的倒角形状；

（4）硅片研磨：硅片研磨可除去切片导入的晶体缺陷，并有效改善硅片平坦度、厚度均匀性、硅片翘曲度等几何形貌；

（5）硅片腐蚀：利用酸、碱化学液去除硅片研磨留下的晶体缺陷，并调整硅片表面的光泽度与粗糙度，使硅片适合于器件的制程要求；

（6）晶背加工：轻掺硅片的背面多以通过机械损伤方式（喷砂）导入特定深度的晶体缺陷，强化硅片吸杂(gettering)的能力；而重掺硅片的背面则需要镀上损伤层或者多晶硅层进行外部吸杂，并用低温氧化硅层包覆晶背作为最外层（氧化层作用为，作为无晶型态，掺质在氧化层的扩散率较低，可防止硅片中高浓度的掺质在后续的外延及器件制程中挥发，进而影响器件生产良率与正常运作）；

（7）硅片抛光：硅片在上述制备过程的多个阶段均需进行抛光，搭配适当的抛光浆料与制程参数时，硅片表面会被彼此匹配的化学力与机械力抛光至原子级的平坦，提供器件一个完美的硅片表面；

（8）硅片清洗：前述的切片、研磨、腐蚀等制程都有适当的硅片清洗，而抛光后的最终清洗则是当中最关键的一道清洗工序；清洗的目的在于清除硅片表面的各种污染物，包括表面微尘、有机物、轻/重金属等各种可能的污染，并调适硅片表面的化学性质；

（9）硅片检测和包装：除了藉由辅助光源进行检查外，硅片也使用各类检测设备量测电阻率(及均匀性)、厚度(及均匀性)、平坦度、翘曲度、表面污染量等硅片特性，确认硅片各项指针符合出货标准；最后将符合标准的硅片在温度与湿度严格管控的环境中放置于晶盒，并以抗静电的聚乙烯袋和及外层铝箔袋进行真空包装，确保客户开盒使用时的硅片质量。

现有技术中，随着功率器件对低功率损失特性要求越来越高，为满足功率器件低开启电阻、高崩溃电压的要求，就需要在低电阻率的硅片及在上面长一层轻掺的外延层。而低电阻率硅片的获得需要在单晶生长时在硅熔汤中添加高浓度的掺杂物，但过多的掺杂物又减弱了硅片通过氧析出行为获得内质吸杂的效果。因此，低电阻率硅片主要通过外质吸杂的方式来捕获硅片内部杂质，从而提高电子器件制造良率。