本申请涉及半导体制作领域，具体而言，涉及一种硅衬底、其制作方法及包括其的IPD器件。
背景技术：
：在IPD(IntegratedPassiveDevice)无源器件制造中，通常需要在硅衬底上形成功能区，如电容、电感、电阻等。出于对其特殊性能的考虑，所以IPD无源器件对衬底的要求也较高。通常要求硅衬底的电阻率大于2KΩ/cm-1，同时，要求硅衬底具有稳定的电阻率。以P型硅衬底为例，P型硅衬底是需要在硅衬底中掺入一定量的硼等P型元素作为受主去达到电阻率要求。然而，在传统的硅衬底制作过程中，往往会引入一定浓度的间隙氧。在IPD整个制造过程中，会经历很多温度在300～450℃的工艺步骤，且这些热处理工艺的累计时间较长。在此温度区间内，浓度较高的间隙氧会扩散形成氧热施主，氧热施主会补偿衬底中的硼受主，使硅衬底的电阻率发生很大的变化。尤其是当受主浓度较低(电阻率较高)时，氧热施主对浓度较低的受主进行补偿后，很可能使衬底的电阻率发生大幅度改变，甚至是衬底发生反型(由P型转变为N型)，从而容易导致IPD器件无法正常工作。相似地，N型硅衬底中，间隙氧成为氧热施主后也容易造成衬底电阻率发生变化。N型硅衬底也存在因间隙氧浓度过高而导致的电阻率不稳定的问题。由于IPD器件制作工艺中的温度无法改变，因此，急需一种维持硅衬底电阻率稳定性的方法。技术实现要素：本申请旨在提供一种P型硅衬底、其制作方法及包括其的IPD器件，以解决现有技术中IPD器件的衬底因间隙氧易形成氧热施主所导致的电阻率不稳定、甚至衬底反型的问题。为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种硅衬底，该硅衬底中除了掺杂有P型元素或N型元素之外，还掺杂有碳元素，且碳元素与硅衬底中的间隙氧形成C-O复合体。进一步地，上述硅衬底包括靠近硅衬底的上表面的第一掺杂区，第一掺杂区进一步掺杂有锗元素或锡元素；其中，锗元素与第一掺杂区中的间隙氧形成Ge-O复合体，或者，锡元素与第一掺杂区中的间隙氧形成Sn-O复合体；第一掺杂区含有或不含有C-O复合体。进一步地，上述硅衬底还包括靠近硅衬底的下表面的第二掺杂区，第二掺杂区进一步掺杂有锗元素或锡元素；其中，锗元素与第二掺杂区中的间隙氧形成Ge-O复合体，或者，锡元素与第二掺杂区中的间隙氧形成Sn-O复合体；第二掺杂区含有或不含有C-O复合体。进一步地，上述第一掺杂区的厚度为0.1～10μm，第二掺杂区的厚度为0.1～10μm。进一步地，上述碳元素的掺杂浓度为1014～1016cm-3；锗元素或锡元素的掺杂浓度为1013～1015cm-3。根据本申请的另一方面，提供了一种硅衬底的制作方法，其包括以下步骤：提供预备硅衬底，并对预备硅衬底进行P型掺杂或N型掺杂，得到过渡硅衬底；以及对过渡硅衬底进行碳掺杂，得到硅衬底。进一步地，上述方法包括以下步骤：提供预备硅衬底，并对预备硅衬底进行P型掺杂或N型掺杂，得到过渡硅衬底；对过渡硅衬底的进行碳掺杂，然后对靠近过渡硅衬底的上表面的区域进行锗或锡掺杂形成第一掺杂区，得到硅衬底。进一步地，形成第一掺杂区之后，对靠近过渡硅衬底的下表面的第二掺杂区进行锗或锡掺杂形成第二掺杂区，得到硅衬底。进一步地，形成第一掺杂区和可选的第二掺杂区的步骤之后，还包括对形成有第一掺杂区和可选的第二掺杂区的过渡硅衬底进行热处理的步骤；热处理步骤包括：在惰性气氛下，将形成有第一掺杂区和可选的第二掺杂区的过渡硅衬底在1000～1150℃温度下处理20min～2h，待冷却后，进一步在700～900℃温度下处理20min～8h，得到硅衬底。进一步地，采用碳离子注入的方法对过渡硅衬底进行碳掺杂，碳离子的注入剂量为1014～1016cm-3；采用锗离子或锡离子注入的方法对靠近过渡硅衬底上表面的区域和可选的靠近过渡硅衬底下表面的区域进行锗或锡掺杂，锗离子或锡离子的注入剂量为1013～1015cm-3。进一步地，进行碳离子注入时，操作温度为20～30℃；进行锗离子或锡离子注入时，操作温度为20～30℃。进一步地，在对形成有第一掺杂区和可选的第二掺杂区的过渡硅衬底进行热处理的步骤之前，还包括对形成有第一掺杂区和可选的第二掺杂区的过渡硅衬底进行RCA清洗的步骤，进行RCA清洗后，得到硅衬底。根据本申请的有一方面，进一步提供了一种IPD器件，包括衬底和形成在衬底上的功能区，其中，衬底为上述的硅衬底。应用本申请的硅衬底、其制作方法及包括其的IPD器件，本申请所提供的硅衬底中，掺杂有碳元素，且碳元素与硅衬底中的间隙氧形成C-O复合体。将硅衬底中的间隙氧与掺入的碳元素形成热稳定性较好的C-O复合体，能够使间隙氧的浓度大大降低。这就有利于避免间隙氧在后期的多步热处理工艺中成为氧热施主，从而有利于使硅衬底在整个IPD器件制作工艺中保持稳定的电阻率，最终使器件保持稳定的性能。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1示出了本申请一种实施方式中硅衬底的基体的剖面示意图；图2示出了本申请另一种实施方式中硅衬底的基体的剖面示意图；以及图3示出了本申请一种实施方式中硅衬底的制作方法的工艺流程图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。正如
背景技术：
部分所介绍的，现有的IPD器件，其衬底易出现因氧热施主导致的电阻率不稳定、甚至衬底反型的问题。为了解决这一问题，本申请申请人提供了一种硅衬底，如图1所示，硅衬底中除了掺杂有P型元素或N型元素，还掺杂有碳元素，且碳元素与硅衬底中的部分间隙氧101形成C-O复合体102。本申请所提供的上述硅衬底中，掺杂有碳元素，且碳元素与硅衬底中的部分间隙氧形成C-O复合体102。将硅衬底中的间隙氧与掺入的碳元素形成热稳定性较好的C-O复合体102，能够使间隙氧的浓度大大降低。这就有利于避免间隙氧在后期的多步热处理工艺中成为氧热施主，从而有利于使硅衬底在整个IPD器件制作工艺中保持稳定的电阻率，最终使器件保持稳定的性能。上述间隙氧可以是全部间隙氧，也可以是部分间隙氧。形成C-O复合体102的间隙氧101越多，越有利于降低后期氧热施主的量。根据本申请的教导，本领域技术人员有能力选择具体的形成C-O复合体102的间隙氧101的比例，在此不再赘述。上述硅衬底中，只要掺入碳元素，使其与部分间隙氧形成C-O复合体102，就能降低间隙氧的浓度，提高衬底的电阻率稳定性。在一种优选的实施方式中，如图2所示，上述硅衬底包括靠近硅衬底的上表面的第一掺杂区110，第一掺杂区110进一步掺杂有锗元素或锡元素；其中，锗元素与第一掺杂区110中的间隙氧形成Ge-O复合体103，或者，锡元素与第一掺杂区中110的部分间隙氧形成Sn-O复合体104；第一掺杂区110中含有或不含有C-O复合体102。在硅衬底中掺入元素时，由于碳离子的粒子半径较小，位于硅衬底表面附近的碳元素容易向外扩散。在靠近硅衬底的上表面的第一掺杂区110掺入粒子半径较大的锗元素或锡元素，使其与第一掺杂区110中的部分间隙氧形成Ge-O复合体103或Sn-O复合体104，有利于使硅衬底上表面附近未能与碳元素形成C-O复合体102的间隙氧101进一步形成热稳定性较好的Ge-O复合体103或Sn-O复合体104。这就能够进一步减少硅衬底中间隙氧101的浓度，提高衬底的电阻率稳定性。出于相同的目的，更优选地，上述硅衬底还包括靠近硅衬底的下表面的第二掺杂区120，第二掺杂区120进一步掺杂有锗元素或锡元素；其中，锗元素与第二掺杂区120中的间隙氧形成Ge-O复合体103，或者，锡元素与第二掺杂区120中的部分间隙氧形成Sn-O复合体104；第二掺杂区120含有或不含有C-O复合体102。上述“第一掺杂区的间隙氧”和“第二掺杂区的间隙氧”可以是相应区域中的部分间隙氧，也可以是相应区域中的全部间隙氧。此间隙氧比例越高，最终衬底中间隙氧的浓度越低，越有利于保持衬底电阻率的稳定性。此外，碳、锗及锡与硅属于同一族元素，将其引入硅衬底中后，并不会引人额外多余的电子或空穴，就不会对衬底的电阻率产生影响。本申请所提供的上述硅衬底中，第一掺杂区110和第二掺杂区120只要位于衬底上下表面区域即可。在一种优选的实施方式中，上述第一掺杂区110的厚度为0.1～10μm，第二掺杂区120的厚度为0.1～10μm。锗或锡的离子半径较大，在掺入衬底时，若掺入深度过深，掺入时容易对衬底造成伤害。将二者的厚度控制在上述范围，有利于减轻对衬底的伤害，同时减少衬底表面的间隙氧101浓度。根据本申请上述的教导，本领域技术人员可以选择具体的碳元素、锗元素或锡元素的掺杂浓度。在一种优选的实施方式中，碳元素的掺杂浓度为1014～1016cm-3；锗元素或锡元素的掺杂浓度为1013～1015cm-3。另外，本申请还提供了一种硅衬底的制作方法，如图3所示，其包括以下步骤：提供预备硅衬底，并对预备硅衬底进行P型掺杂或N型掺杂，得到过渡硅衬底；对过渡硅衬底进行碳掺杂，得到硅衬底。在对预备硅衬底进行P型掺杂或N型掺杂后，得到的是传统制作方法中的P型硅衬底或N型硅衬底。将其作为过渡硅衬底，向其进一步进行碳掺杂，能够使衬底中的间隙氧与掺入的碳元素之间形成热稳定性较高的C-O复合体。间隙氧浓度降低，后期多步热处理工艺中氧热施主的浓度相应降低，从而有利于提高衬底的电阻率稳定性，亦能够防止衬底发生反型。这有利于提高最终IPD器件的电性能稳定性。下面将更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。首先，提供预备硅衬底。该预备硅衬底可以是本领域技术人员所惯用的硅衬底，以下以单晶硅衬底为预备硅衬底进行说明。对预备硅衬底进行P型掺杂或N型掺杂，得到过渡硅衬底。对预备硅衬底进行P型掺杂或N型掺杂的方法可以是本领域技术人员所惯用的方法，在此不再赘述。完成对预备硅衬底进行P型掺杂或N型掺杂的步骤之后，对得到的过渡硅衬底的进行碳掺杂。该碳掺杂的方式可以是本领域技术人员所惯用的方法。优选地，采用碳离子注入的方法对过渡硅衬底进行碳掺杂。更优选地，碳离子的注入剂量为1014～1016cm-3。在该注入剂量下，衬底中较高比例的间隙氧能够与其形成C-O复合物，有利于进一步降低后期氧热施主的浓度，提高衬底的电阻率稳定性。在一种优选的实施方式中，完成对过渡硅衬底的碳掺杂步骤之后，对靠近过渡硅衬底的上表面的区域进行锗或锡掺杂形成第一掺杂区。由于碳元素的离子半径较小，位于衬底表面区域的碳元素容易发生外扩散。对靠近过渡硅衬底的上表面的区域进行锗或锡掺杂形成第一掺杂区，能够使锗或锡与第一掺杂区中的部分未能与碳元素形成C-O复合体的间隙氧进一步形成Ge-O复合体或Sn-O复合体。从而能够降低过渡硅衬底上表面附近的间隙氧浓度。出于相似的目的，在一种更优选的实施方式中，形成第一掺杂区之后，对靠近过渡硅衬底的下表面的第二掺杂区进行锗或锡掺杂形成第二掺杂区。优选地，采用碳离子注入的方法对过渡硅衬底进行碳掺杂，碳离子的注入剂量为1014～1016cm-3；采用锗离子或锡离子注入的方法对靠近过渡硅衬底上表面的区域和可选的靠近过渡硅衬底下表面的区域进行锗或锡掺杂，锗离子或锡离子的注入剂量为1013～1015cm-3。对过渡硅衬底进行碳掺杂时采用的工艺，及对进行碳掺杂后的过渡硅衬底的上表面区域和下表面区域进行锗或锡掺杂的工艺可以是本领域技术人员常用的离子注入工艺。在一种优选的实施方式中，进行碳离子注入时，操作温度为20～30℃；进行锗离子或锡离子注入时，操作温度为20～30℃。完成上述碳掺杂和锗(锡)掺杂的步骤之后，被注入的碳元素和锗(锡)元素就能够部分地与间隙氧形成复合体。优选地，形成第一掺杂区和可选的第二掺杂区的步骤之后，还包括对形成有第一掺杂区和可选的第二掺杂区的过渡硅衬底进行热处理的步骤；热处理步骤包括：在惰性气氛下，将形成有第一掺杂区和可选的第二掺杂区的过渡硅衬底在1000～1150℃温度下处理20min～2h，待冷却后，进一步在700～900℃温度下处理20min～8h，得到硅衬底。在高温度下退火，既能恢复离子注入带来的损伤，又能使表面的间隙氧部分地外扩散。进一步在相对中温下处理可以使更多的间隙氧变为热稳定性较好的锗氧复合体(或锡氧复合体)和碳氧复合体。此处采用的惰性气氛优选为氮气或氩气。在一种优选地实施方式中，在对形成有第一掺杂区和可选的第二掺杂区的过渡硅衬底进行热处理的步骤之前，还包括对形成有第一掺杂区和可选的第二掺杂区的过渡硅衬底进行RCA清洗的步骤，进行RCA清洗后，得到硅衬底。RCA清洗采用的清洗剂可以是本领域技术人员所惯用的清洗剂。另外，本申请进一步提供了一种IPD器件，包括衬底和形成在衬底上的功能区，其中，衬底为本申请上述的硅衬底。上述“功能区”即指IPD器件中形成在衬底上方的部分，例如电容、电感、电阻等。本申请所提供的上述IPD器件中，采用的是上文中经碳掺杂或锗(锡)掺杂后形成的硅衬底。该硅衬底中，间隙氧被“固定”成为了热稳定性较高的复合体。在后期的IPD器件制作过程中，会经历多次热处理工艺。而将间隙氧“固定”后，即使在多次热处理工艺下，这些被“固定”的间隙氧不会转变为氧热施主。从而能够防止氧热施主改变硅衬底的电阻率，使其具有较高的电阻率稳定性。同时，亦能够避免硅衬底因电阻率的变化发生反型。基于上述原因，本申请所提供的上述IPD器件同样具有较稳定的电性能。以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。实施例1取预先形成的P型硅衬底作为过渡硅衬底，对过渡硅衬底进行碳离子注入，注入剂量为1013，操作温度为40℃。然后，在950℃下处理2h，得到硅衬底。实施例2取预先形成的P型硅衬底作为过渡硅衬底，对过渡硅衬底进行碳离子注入，注入剂量为1013，操作温度为40℃。对过渡硅衬底上表面的区域进行锗离子注入形成第一掺杂区，注入剂量为1016，操作温度为40℃，第一掺杂区的厚度为10微米。然后，对掺杂后的过渡硅衬底进行RCA清洗，并在950℃下处理2h，得到硅衬底。实施例3取预先形成的P型硅衬底作为过渡硅衬底，对过渡硅衬底进行碳离子注入，注入剂量为1014，操作温度为30℃。对过渡硅衬底上表面的区域进行锗离子注入形成第一掺杂区，注入剂量为1015，操作温度为30℃，第一掺杂区的厚度为10微米。对过渡硅衬底下表面的区域进行锗离子注入形成第二掺杂区，注入剂量为1015，操作温度为30℃，第二掺杂区的厚度为0.1微米。然后，对掺杂后的过渡硅衬底进行RCA清洗，并在1000℃下处理2h，冷却后在900℃下处理20min，得到硅衬底。实施例4取预先形成的P型硅衬底作为过渡硅衬底，对过渡硅衬底进行碳离子注入，注入剂量为1016，操作温度为20℃。对过渡硅衬底上表面的区域进行锗离子注入形成第一掺杂区，注入剂量为1013，操作温度为20℃，第一掺杂区的厚度为0.1微米。对过渡硅衬底下表面的区域进行锗离子注入形成第二掺杂区，注入剂量为1013，操作温度为20℃，第二掺杂区的厚度为10微米。然后，对掺杂后的过渡硅衬底进行RCA清洗，并在1150℃下处理20min，冷却后在700℃下处理8h，得到硅衬底。对比例1取预先形成的P型硅衬底作为硅衬底。对上述实施例1至4及对比例1中的硅衬底进行电阻率稳定性表征。表征方式：采用四探针仪器分别测量硅衬底在初始状态下的电阻率，及经450℃处理…h后的电阻率。测定电阻率变化率，结果如表1所示：表1电阻率变化率(％)实施例140％实施例215％实施例313％实施例45％对比例170％从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：(1)在硅衬底中掺入碳元素，能够使碳元素与衬底中的部分间隙氧之间形成热稳定较高的C-O复合体，能够降低衬底中间隙氧的浓度。从而有利于降低后期热处理过程中形成的氧热施主的浓度，防止其导致的衬底电阻率变化的问题。(2)在硅衬底的表面区域(第一掺杂区和第二掺杂区)中掺入锗元素或锡元素，能够使表面区域未能够与碳元素形成C-O复合体的间隙氧继续与锗元素或锡元素形成热稳定性较高的Ge-O复合体或Sn-O复合体。从而有利于进一步减少硅衬底表面区域的间隙氧浓度，提高衬底的电阻率稳定性。以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。当前第1页1 2 3