专利名称：消除晶片上缺陷的影响的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于消除晶片上缺陷的影响的方法，所述缺陷由与硅晶片表面相邻的空腔引起。
在制造单晶硅时，在从熔液中拉出单晶和随后的冷却时会出现晶格空位过饱和。在这种情况下，晶格空位聚集成空腔，这些空腔根据拉晶过程特性、速度和冷却速率而具有大约100nm的平均大小和取决于半径的密度分布。即使只有相对小部分的晶体受干扰，这一晶体构造缺陷也能对晶体的各种特性施加重要的影响。
这样的偏差例如可以是在晶体中通过空位累积形成的八面体空腔、即所谓的“晶体的原生粒子缺陷(Crystal Originated Pits)”(简称COP)。一些这样的空腔在单晶硅的锯开和抛光过程之后随机地存在于晶片表面上。
在MOS结构中，SiO2被用作电绝缘的栅氧化层。因此，对于电子器件的可靠性，栅氧化层的可靠性至关重要。在把单晶锯成单个的晶片之后随机地由晶片表面平切的、在内生成的(eingewachsen)空腔能够局部减小被涂敷在整个晶片表面上的栅氧化层的绝缘特性。这是因为在位于空腔内部的角和/或棱上的氧化物具有薄的位置。由于这些薄的位置，局部出现击穿电压的降低。于是，在芯片的持续运行中首先会在这些薄的位置出现栅氧化层击穿，因为在这些位置的场强较高。位于该位置的部件由此会丧失其功能。
这样的缺陷在具有10cm-2的平均密度的硅结构中出现，并导致故障率升高。通用的半导体芯片根据其平均为1mm2的有效栅氧化层面积受该故障机制的影响10％的数量级。因此必须应用具有较小缺陷密度的基础材料。硅晶片的表面特性的这样的改善例如利用花费大的拉晶过程(无瑕硅)和/或后处理(高温退火)来实现。通过外延生长薄的单晶硅层可以封闭这样的空腔并从而消除其影响。但是，所有这些措施都导致不希望的成本升高和/或对基础材料制造商的依赖性。
因此，本发明所基于的任务在于，提供一种用于消除晶片上缺陷的影响的方法，利用该方法实现防止薄的位置处的栅氧化层击穿和制造时的成本降低。
根据本发明，在用于消除上述类型的晶片上的缺陷的影响的方法中，该任务由此来解决，即在第一工艺步骤中，在硅晶片的表面上和在与该表面相邻的空腔中涂敷第一绝缘层；在第二工艺步骤中，用牺牲层(Opferschicht)覆盖所涂敷的第一绝缘层；在第三工艺步骤中，这样进行选择性回蚀该牺牲层，使得与该表面相邻的空腔被该牺牲层填充；在第四工艺步骤中，直接在第一绝缘层上涂敷第二绝缘层；以及在随后的工艺步骤中，在第二绝缘层上涂敷导电层。
根据本发明，在用于消除上述类型的晶片上的缺陷的影响的方法中，该任务还由此来解决，即在第一工艺步骤中，在硅晶片的表面上和在与该表面相邻的空腔中涂敷第一绝缘层；在第二工艺步骤中，用牺牲层覆盖所涂敷的第一绝缘层；在第三工艺步骤中，这样进行选择性回蚀牺牲层，使得与该表面相邻的空腔被牺牲层填充；在第四工艺步骤中，第一绝缘层在其高度上至少部分被去除并随后在利用前述工艺步骤所改变的表面上涂敷第二绝缘层；以及在随后的工艺步骤中，在第二绝缘层上涂敷导电层。
为了避免例如可由八面体空腔(COP)在硅晶片的表面上所形成的薄的位置，在涂敷确定功能的绝缘层(也被称为栅氧化层)之前涂敷第一绝缘层。该层的涂敷这样进行，使得通过该第一绝缘层既覆盖硅晶片的通过抛光过程变平的表面又覆盖所有朝向硅晶片表面打开的空腔的内表面。
在第二工艺步骤中，用牺牲层覆盖第一绝缘层。在该工艺步骤中，也用牺牲层的材料灌满打开的/所平切的空腔。针对牺牲层，例如应用多晶硅、氮化硅或者其他半导体兼容材料。
在随后的选择性腐蚀步骤中进行牺牲层的回蚀。这样实施回蚀，使得牺牲层的材料被保留在所有被填充的空腔中，但除去其余的第一绝缘层。
在随后的第四工艺步骤中，直接在以这种方式准备的半导体表面上生成第二绝缘层，或者首先部分或者全部去除第一绝缘层而随后生成第二绝缘层。在这两种情况下都利用该工艺步骤产生确定功能的绝缘层。
在跟随第四工艺步骤的步骤中，直接在第二绝缘层上涂敷导电层。
在本发明的实施形式中规定，全部去除第一绝缘层。
除了在第一绝缘层上构造第二绝缘层的可能性之外，还存在全部去除第一绝缘层并然后涂敷第二绝缘层作为确定功能的绝缘层的可能性。
在本发明的改进方案中规定，第一和/或第二绝缘层是氧化层。
为了产生按照本方法的绝缘层，例如针对一个或者两个绝缘层应用氧化硅层SiO2。
在本发明的其他改进方案中规定，牺牲层由多晶硅组成。
在本发明的特别的实施形式中规定，牺牲层由氮化硅组成。
按照本方法的牺牲层例如可以由多晶硅、氮化硅或者另一种半导体兼容材料组成。
在本发明的改进方案中规定，导电层由多晶硅组成。
在本发明的实施形式中规定，导电层由金属组成。
对于要涂敷在第二绝缘层上的导电层可以应用如多晶硅或者金属的材料。
下面根据一实施例来详细说明本发明。在所属的附图中
图1示出部分涂敷有根据本发明的结构的硅晶片的剖面，图2示出在回蚀过程之后部分涂敷有根据本发明的结构的硅晶片的剖面，和图3示出全部涂敷有根据本发明的结构的硅晶片的剖面。
图1示出在单晶硅的锯开和抛光过程之后的硅晶片1。在该晶片的表面上存在多个通过先前的工艺步骤暴露的、朝向晶片表面打开的空腔2。
为了避免栅氧化层中出现薄的位置，在第一工艺步骤中涂敷由氧化硅组成的第一绝缘层3。该层的涂敷这样来进行，使得无论是硅晶片1的通过抛光过程变平的表面还是所有朝向硅晶片1的表面打开的空腔2的内表面都通过该第一绝缘层3来覆盖。
在随后的第二工艺步骤中，涂敷例如由多晶硅或者氮化硅组成的牺牲层4。该牺牲层4的涂敷这样来进行，使得空腔2也用牺牲层4的材料来填满，如图1中所示。针对牺牲层4优选地应用无掺杂的、无定形的或者多晶硅。在用牺牲层的材料来填满该空腔时发生，只密封该空腔而不进行完全填充。该遗留的剩余空腔在根据本发明的方法中是允许的，因为这些剩余空腔对随后的无薄位置地构造第二绝缘层无任何影响。
在第三工艺步骤中回蚀牺牲层4。该回蚀优选地通过小心的和高度选择性的湿腐蚀步骤进行。如此调整该回蚀过程，以致牺牲层4的材料还只作为空腔2中的填充物保留，而在其余的表面不保留，如图2中所示。
在第四工艺步骤中，直接在第一绝缘层和所灌满的空腔2上涂敷第二绝缘层5，如图3中所示。另一变型在于，除了空腔区域2之外用湿化学方法去除该晶片表面上的第一绝缘层3，并随后涂敷第二绝缘层5。第二绝缘层5也可以由氧化硅组成。
因此，要么把第一绝缘层3、例如栅氧化层氧化到目标厚度，要么产生完全新的栅氧化层。在这一过程中，也氧化例如用多晶硅填充物灌满的空腔2。由于多晶硅填充物上的氧化速率比第一绝缘层3上的氧化速率高，所以能够平衡湿化学腐蚀过程中的小的过腐蚀。通过该第四工艺步骤中的这两种替换方案形成对不同制造工艺的更好的匹配。
跟随该工艺步骤，在第二绝缘层5上涂敷导电层6。该导电层6例如可以由多晶硅或者金属来构造。
随着按照本方法构造确定功能的栅氧化层，该栅氧化层要么由第一绝缘层3和第二绝缘层5组成，要么只由第二绝缘层5组成，可以避免在空腔2的区域中的薄的位置的有害影响，和减小栅氧化层击穿的可能性。
参考符号列表1硅晶片2空腔3第一绝缘层4牺牲层5第二绝缘层6导电层
权利要求
1.用于消除晶片上的缺陷的影响的方法，所述缺陷由与硅晶片的表面相邻的空腔引起，其特征在于，在第一工艺步骤中，在硅晶片(1)的表面上和在与该表面相邻的空腔(2)中涂敷第一绝缘层(3)；在第二工艺步骤中，用牺牲层(4)覆盖所涂敷的第一绝缘层(3)；在第三工艺步骤中，这样进行选择性回蚀该牺牲层(4)，使得与该表面相邻的空腔(2)被该牺牲层(4)填充；在第四工艺步骤中，直接在该第一绝缘层(3)上涂敷第二绝缘层(5)；以及在随后的工艺步骤中，在该第二绝缘层(5)上涂敷导电层(6)。
2.用于消除晶片上的缺陷的影响的方法，所述缺陷由与硅晶片的表面相邻的空腔引起，其特征在于，在第一工艺步骤中，在硅晶片(1)的表面上和在与该表面相邻的空腔(2)中涂敷第一绝缘层(3)；在第二工艺步骤中，用牺牲层(4)覆盖所涂敷的第一绝缘层(3)；在第三工艺步骤中，这样进行选择性回蚀牺牲层(4)，使得与该表面相邻的空腔(2)被该牺牲层(4)填充；在第四工艺步骤中，该第一绝缘层(3)在其高度上至少部分被去除并随后在利用前述工艺步骤所改变的表面上涂敷第二绝缘层(5)；以及在随后的工艺步骤中，在该第二绝缘层(5)上涂敷导电层(6)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，全部去除所述第一绝缘层(3)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一和/或第二绝缘层(3和/或5)是氧化层。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述牺牲层(4)由多晶硅组成。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述牺牲层(4)由氮化硅组成。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述导电层(6)由多晶硅组成。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述导电层(6)由金属组成。
全文摘要
本发明涉及一种用于消除晶片上缺陷的影响的方法，所述缺陷由与硅晶片的表面相邻的空腔引起，本发明所基于的任务在于，提供一种用于消除晶片上缺陷的影响的方法，利用该方法可实现防止薄的位置处的栅氧化层击穿和制造时的成本降低。根据本发明，该任务由此来解决，即在第一工艺步骤中，在硅晶片的表面上和在与该表面相邻的空腔中涂敷第一绝缘层；在第二工艺步骤中，用牺牲层覆盖所涂敷的第一绝缘层；在第三工艺步骤中，这样进行选择性回蚀牺牲层，使得与表面相邻的空腔被牺牲层填充；在第四工艺步骤中，直接在第一绝缘层上涂敷第二绝缘层；以及在随后的工艺步骤中，在第二绝缘层上涂敷导电层。
文档编号H01L21/02GK1856867SQ200480027618
公开日2006年11月1日 申请日期2004年9月14日 优先权日2003年9月25日
发明者M·克尔伯, N·哈特佐普洛斯 申请人:英飞凌科技股份公司