TW202311585A - 消除間隙型缺陷 B-swirl的方法、矽片及電子器件 - Google Patents

消除間隙型缺陷 B-swirl的方法、矽片及電子器件 Download PDF

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Abstract

本發明公開了消除間隙型缺陷B-swirl的方法、矽片及電子器件，所述方法包括：（1）惰性氛圍下，將具有間隙型缺陷B-swirl的單晶矽片升溫至第一預設溫度，保溫；（2）氮氣氛圍下，將步驟（1）得到的所述矽片升溫至第二預設溫度，保溫；（3）將步驟（2）得到的所述矽片降溫至第三預設溫度，停止氮氣氛圍；（4）惰性氛圍下，步驟（3）得到的所述矽片升溫至第四預設溫度，保溫。本發明通過高溫快速熱處理消除了矽片中的間隙型缺陷B-swirl，將其轉變成完美型晶片，且不產生新的缺陷，提高了矽片的品質，從而實現了不影響IC製程的效果。

Description

消除間隙型缺陷　B-swirl的方法、矽片及電子器件
本發明關於半導體技術領域，具體關於一種消除矽片中間隙型缺陷 B-swirl的方法、矽片及電子器件。
半導體行業發展方向表現為兩個方面：一個方面，特徵線寬的尺寸不斷減小；另一方面，矽片尺寸不斷增大。近年來隨著集成電路產業的快速發展，進一步推動了集成電路產業的技術升級，隨著線寬尺寸進一步縮小，對單晶矽片質量提出更高的要求。在實際生產中，生產單晶矽一般採用直拉法（Czochralski，CZ）。矽片尺寸的增大會引起晶體生長過程中單晶矽的提拉速度放緩，晶體生長時間延長，最終得到單晶矽中原生缺陷尺寸變大，而當單晶矽中原生缺陷尺寸達到器件特徵線寬的1/3時就會直接導致器件的性能失效。故人們開始注重矽中缺陷的尺寸問題。根據Voronkov理論，直拉法矽晶體生長過程中嚴格控制晶體生長速度（V）和固液界面的溫度梯度（G）比值為一特定值，即可得到無缺陷的完美晶體，但在實際操作過程中很難穩定V/G的值，晶體生長速度V過慢往往會產生間隙型缺陷，尤其是在晶棒頭部拉速較慢，晶體往往出現間隙型缺陷，形成帶有間隙型缺陷B-swirl的矽片，引起集成電路（Integrated Circuit，IC）IC製程漏電問題，該類矽片往往只能報廢處理。
如何消除單晶矽片中的間隙型缺陷，是當前急需要解決的技術問題。
本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的目的在於提出一種消除間隙型缺陷 B-swirl的方法、單晶矽片及電子器件。本發明通過高溫快速熱處理消除了單晶矽片中的間隙型缺陷 B-swirl，且不產生新的缺陷，提高了矽片的品質。
在本發明的一個方面，本發明提出了一種消除矽片中間隙型缺陷 B-swirl的方法。根據本發明的實施例，所述方法包括：
（1）惰性氛圍下，將具有間隙型缺陷 B-swirl的單晶矽片升溫至第一預設溫度，保溫，以便消除所述矽片內部的熱施主；
（2）氮氣氛圍下，將步驟（1）得到的所述矽片升溫至第二預設溫度，保溫，以便在所述矽片的近表面形成空位區；
（3）將步驟（2）得到的所述矽片降溫至第三預設溫度，停止氮氣氛圍，以便將所述空位區的空位保留在所述矽片的近表面；
（4）惰性氛圍下，步驟（3）得到的所述矽片升溫至第四預設溫度，保溫，以便使所述矽片內部自間隙矽原子向外擴散，與近表面的所述空位複合湮滅。
根據本發明實施例的消除矽片中間隙型缺陷 B-swirl的方法，具有間隙型缺陷B-swirl的矽片首先升至第一預設溫度，保溫，消除所述矽片內部的熱施主，即消除矽片內部的位於間隙位置處的間隙氧；氮氣氛圍下再升溫至第二預設溫度，保溫，在所述矽片的近表面形成空位區；然後降溫至第三預設溫度，停止氮氣氛圍，將所述空位保留在所述矽片的近表面，防止持續高溫過程空位繼續向外擴散，導致近表面空位濃度降低；最後升溫至第四預設溫度，保溫，使所述矽片內部自間隙矽原子向外擴散，與所述近表面形成的空位複合湮滅。由此，通過高溫快速熱處理消除了矽片中間隙型缺陷 B-swirl，將其轉變成完美型晶片，且不產生新的缺陷，提高了矽片的品質，從而實現了不影響IC製程的效果。
另外，根據本發明上述實施例的消除矽片中間隙型缺陷 B-swirl的方法還可以具有如下附加的技術特徵：
在本發明的一些實施例中，在步驟（1）中，所述第一預設溫度為700-800℃，所述保溫時間為5-25s。
在本發明的一些實施例中，在步驟（2）中，所述第二預設溫度為1150℃-1200℃，所述保溫時間為10-30s。
在本發明的一些實施例中，在步驟（2）中，所述氮氣的流量為50-100SLM。
在本發明的一些實施例中，在步驟（3）中，所述第三預設溫度為1000-1100℃。
在本發明的一些實施例中，在步驟（3）中，所述降溫的速率為50-100℃/s。
在本發明的一些實施例中，步驟（3）得到的所述矽片的近表面的空位濃度為 10 4- 10 8cm -3。
在本發明的一些實施例中，步驟（3）得到的所述矽片的近表面的空位濃度為A 1×10 4cm -3，其中，1≤ A 1＜10，且A 1∈實數，步驟（3）的降溫速率為50-65℃/s，步驟（2）中的所述第二預設溫度為1150℃-1160℃，步驟（2）中的所述氮氣的流量為50-100SLM；
或，步驟（3）得到的所述矽片的近表面的空位濃度為A 2×10 5cm -3，其中，1≤A 2＜10，且A 2∈實數，步驟（3）的降溫速率為65-75℃/s，步驟（2）中的所述第二預設溫度為1160℃-1190℃，步驟（2）中的所述氮氣的流量為50-100SLM；
或，步驟（3）得到的所述矽片的近表面的空位濃度為A 3×10 6cm -3，其中，1≤A 3＜10，且A 3∈實數，步驟（3）的降溫速率為75-85℃/s，步驟（2）中的所述第二預設溫度為1160℃-1190℃，步驟（2）中的所述氮氣的流量為50-100SLM；
或，步驟（3）得到的所述矽片的近表面的空位濃度為A 4×10 7cm -3，其中，1≤A 4＜10，且A 4∈實數，步驟（3）的降溫速率為85-95℃/s，步驟（2）中的所述第二預設溫度為1160℃-1190℃，步驟（2）中的所述氮氣的流量為50-100SLM；
或，步驟（3）得到的所述矽片的近表面的空位濃度為A 5×10 8cm -3，其中，1≤A 5＜10，且A 5∈實數，步驟（3）的降溫速率為95-100℃/s，步驟（2）中的所述第二預設溫度為1190℃-1200℃，步驟（2）中的所述氮氣的流量為50-100SLM。
在本發明的一些實施例中，在步驟（4）中，所述第四預設溫度為1250-1300℃，所述保溫時間為10-30s。
在本發明的一些實施例中，在步驟（1）和步驟（4）中，所述惰性氛圍各自獨立地為氬氣氛圍。
在本發明的再一個方面，本發明提出了一種矽片。根據本發明的實施例，所述矽片是採用以上實施例所述方法處理得到的。由此，提高了矽片的品質，從而實現了不影響IC製程的效果。
在本發明的第三個方面，本發明提出一種電子器件。根據本發明的實施例，所述電子器件具有以上實施例所述的方法處理得到的矽片或以上實施例所述的矽片。由此，所述電子器件具有上述矽片的所有優點，在此不再贅述。
本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐瞭解到。
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
根據Voronkov的V/G理論，採用CZ法拉制單晶矽的過程中，在熱場一定情況下，提拉速度V的快慢會引起單晶體內微缺陷的產生，當提拉速度V過快時，在單晶矽內會形成空位型缺陷，當提拉速度V過慢時，在單晶矽內會形成間隙型缺陷。其中，B-swirl是由於矽原子處於間隙位置，且該處的矽原子團聚而形成的缺陷環。
完美晶體或無缺陷晶體並不意指絕對完美的晶體或沒有任何缺陷的晶體，而是容許存在極少量的一種或多種晶體缺陷，其不足以使晶體或結果得到的晶圓的某種電學或機械學特性產生大的變化以致使用其製成的電子器件的性能劣化。
在本發明的一個方面，本發明提出了一種消除間隙型缺陷 B-swirl的方法。根據本發明的實施例，參考附圖1，所述方法包括： S100：惰性氛圍下，將具有間隙型缺陷B-swirl的單晶矽片升溫至第一預設溫度，保溫。
在該步驟中，惰性氛圍下，將具有間隙型缺陷B-swirl的單晶矽片升溫至第一預設溫度，保溫，以便消除上述矽片內部的熱施主，即消除矽片內部位於間隙位置處的間隙氧，從而實現減少間隙氧對空位消耗的目的。具體來說，當矽片升溫至第一預設溫度時，矽片的間隙氧的飽和度增加，析出的間隙氧重新溶回矽片中去，從而達到消除間隙位置處間隙氧的目的。
在本發明的實施例中，B-swirl是由矽片中間隙位置處矽原子引起的缺陷，具體來說，B-swirl是間隙位置處矽原子團聚並形成的缺陷環，B-swirl是小型三維間質團聚體，濃度約10 4-10 8cm -3。
根據本發明的一個具體實施例，上述第一預設溫度為700-800℃，保溫時間為5-25s，由此，將第一預設溫度和保溫時間限定在上述範圍內，進一步有利於消除間隙位置處存在的間隙氧，從而實現減少間隙氧對空位的消耗的目的。
在本發明的實施例中，該步驟中採用的惰性氣體的種類並不受特別限制，所屬領域具通常知識者可根據實際需要隨意選擇，例如氬氣等。
S200：氮氣氛圍下，將步驟S100得到的矽片升溫至第二預設溫度，保溫。
在該步驟中，氮氣氛圍下，將步驟S100得到的矽片升溫至第二預設溫度，保溫，由於N 2保護下進行熱處理會使得矽片表面氮化，從而注入大量空位，以便在上述矽片的近表面形成高濃度的空位區，目的是為後續階段與間隙矽原子複合湮滅提供足夠的空位。其中，近表面指的是距離表面0~100μm範圍內。
根據本發明的再一個具體實施例，上述第二預設溫度為1150℃-1200℃，保溫時間為10-30s，由此，將第二預設溫度和保溫時間限定在上述範圍內，進一步有利於在上述矽片的近表面形成合理濃度的空位區。發明人發現，如果第二預設溫度過高或者保溫時間過長，會導致提供的空位濃度過高，從而導致出現新的空位型缺陷；如果第二預設溫度過低或者保溫時間過短，會導致提供的空位濃度過低，後續無法與間隙矽原子完全複合，矽片仍殘留過多間隙矽原子。
根據本發明的又一個具體實施例，氮氣的流量為50-100SLM，由此，將氮氣的流量限定在上述範圍內，進一步有利於在矽片的近表面形成合理濃度的空位區。需要說明的是，SLM是流量單位，L/min的意思。
S300：將步驟S200得到的矽片降溫至第三預設溫度，停止氮氣氛圍。
在該步驟中，將步驟S200得到的矽片降溫至第三預設溫度，停止氮氣氛圍，以便將上述空位區的空位保留在矽片的近表面，防止持續高溫過程中空位外擴散導致近表面空位濃度降低。需要說明的是，溫度越高，空位向外擴散的速度越快，保留在矽片近表面的空位就越少。
根據本發明的又一個具體實施例，上述第三預設溫度為1000-1100℃，由此，將第三預設溫度限定在上述範圍內，進一步快速微降溫使空位保留在矽片的近表面，進一步防止持續高溫過程中空位外擴散導致近表面空位濃度降低。發明人發現，如果第三預設溫度過低，矽片可能會有產生滑移線或者破片的風險；如果第三預設溫度過高，會造成空位外擴散導致近表面空位濃度降低。
需要說明的是，該步驟中的保溫時間並不受限制，只要將矽片降溫至第三預設溫度就完成了空位在矽片近表面的保留過程。
根據本發明的又一個具體實施例，上述降溫的速率為50-100℃/s，由此，將降溫的速率限定在上述範圍內，進一步快速微降溫使空位保留在矽片的近表面，進一步防止持續高溫過程中空位外擴散導致近表面空位濃度降低。
根據本發明的又一個具體實施例，步驟S300得到的上述矽片的近表面的空位濃度為10 4~ 10 8cm -3，此處的空位濃度指的是空位在整體矽片中的濃度，由此，進一步有利於使空位區的空位濃度與B-swirl 缺陷濃度保持一致，不引入多餘缺陷，足夠與間隙矽原子複合。
如前所述，上述矽片中的間隙型缺陷B-swirl的濃度約為10 4-10 8cm -3，該濃度可通過LSTD（laser scattering tomography defect，紅外散射斷層缺陷）直接檢測出來。為了消除B-swirl缺陷且不進入多餘缺陷，需將上述矽片的近表面的空位濃度控制在與上述矽片中的間隙型缺陷B-swirl的濃度相當。需要說明的是，步驟S300得到的上述矽片的近表面的空位濃度與步驟S300的降溫速率、步驟S200中的上述第二預設溫度以及步驟S200中的上述氮氣的流量均相關，具體來說： 當步驟S300的降溫速率為50-65℃/s，步驟S200中的上述第二預設溫度為1150℃-1160℃，步驟S200中的上述氮氣的流量為50-100SLM時，步驟S300得到的上述矽片的近表面的空位濃度為A 1×10 4cm -3，其中，1≤A 1＜10，且A 1∈實數； 當步驟S300的降溫速率為65-75℃/s，步驟S200中的上述第二預設溫度為1160℃-1190℃，步驟S200中的上述氮氣的流量為50-100SLM時，步驟S300得到的上述矽片的近表面的空位濃度為A 2×10 5cm -3，其中，1≤A 2＜10，且A 2∈實數； 當步驟S300的降溫速率為75-85℃/s，步驟S200中的上述第二預設溫度為1160℃-1190℃，步驟S200中的上述氮氣的流量為50-100SLM時，步驟S300得到的上述矽片的近表面的空位濃度為A 3×10 6cm -3，其中，1≤A 3＜10，且A 3∈實數； 當步驟S300的降溫速率為85-95℃/s，步驟S200中的上述第二預設溫度為1160℃-1190℃，步驟S200中的上述氮氣的流量為50-100SLM時，步驟S300得到的上述矽片的近表面的空位濃度為A 4×10 7cm -3，其中，1≤A 4＜10，且A 4∈實數； 當步驟S300的降溫速率為95-100℃/s，步驟S200中的上述第二預設溫度為1190℃-1200℃，步驟S200中的上述氮氣的流量為50-100SLM時，步驟S300得到的上述矽片的近表面的空位濃度為A 5×10 8cm -3，其中，1≤A 5＜10，且A 5∈實數。
S400：惰性氛圍下，步驟S300得到的矽片升溫至第四預設溫度，保溫。
惰性氛圍下，步驟S300得到的矽片升溫至第四預設溫度，保溫。在該步驟中，惰性氛圍下，步驟S300得到的上述矽片升溫至第四預設溫度，保溫，以便使矽片內部間隙矽原子向外擴散，與近表面的上述空位複合湮滅。需要說明的是，向外擴散的間隙矽原子與近表面形成的空位數量需要保持相當，至少在一個數量級，若空位過多，則減緩S300的降溫速率，從而減小近表面形成的空位濃度；若向外擴散的間隙矽原子過多，加快S300的降溫速率或者提高第二預設溫度，從而增大近表面形成的空位濃度。
根據本發明的又一個具體實施例，上述第四預設溫度為1250℃-1300℃，保溫時間為10-30s，由此，將第四預設溫度和保溫時間限定在上述範圍內，進一步充分保證矽片內部自間隙矽原子向外擴散，與近表面形成的空位複合湮滅。發明人發現，如果溫度過高或保溫時間過長，矽片會有產生滑移線或破片的風險；如果溫度過低或保溫時間過短，導致無法有效完成間隙矽原子外擴散及與近表面高濃度空位複合湮滅。
在本發明的實施例中，該步驟中採用惰性氣體的種類並不受特別限制，所屬領域具通常知識者可根據實際需要隨意選擇，例如氬氣等。
根據本發明實施例的消除矽片中間隙型缺陷 B-swirl的方法，具有間隙型缺陷B-swirl的矽片首先升至第一預設溫度，保溫，消除矽片內部的熱施主；氮氣氛圍下再升溫至第二預設溫度，保溫，在矽片的近表面形成空位區；然後降溫至第三預設溫度，停止氮氣氛圍，將上述空位區的空位保留在上述矽片的近表面，防止持續高溫過程空位繼續向外擴散，導致近表面空位濃度降低；最後升溫至第四預設溫度，保溫，使上述矽片內部間隙矽原子向外擴散，與近表面形成的空位複合湮滅。由此，通過高溫快速熱處理消除了矽片中的間隙型缺陷 B-swirl，將其轉變成完美型晶片，且不產生新的缺陷，提高了矽片的品質，從而實現了不影響IC製程的效果。
在本發明的再一個方面，本發明提出了一種矽片。根據本發明的實施例，矽片是採用以上實施例方法處理得到的。由此，提高了矽片的品質，從而實現了不影響IC製程的效果。
在本發明的第三個方面，本發明提出一種電子器件。根據本發明的實施例，上述電子器件具有以上實施例的方法處理得到的矽片或以上實施例的矽片。由此，上述電子器件具有上述矽片的所有優點，在此不再贅述。
下面詳細描述本發明的實施例，需要說明的是下面描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。另外，如果沒有明確說明，在下面的實施例中所採用的所有試劑均為市場上可以購得的，或者可以按照本文或已知的方法合成的，對於沒有列出的反應條件，也均為所屬領域具通常知識者容易獲得的。
實施例1 同一根晶棒生產的連續兩片帶有間隙型缺陷B-swirl的矽片，通過LSTD檢測出矽片中間隙型缺陷B-Swirl濃度的數量級為10 4㎝ -3。其中，一矽片不經過高溫快速退火，另一矽片經過高溫快速退火，高溫快速退火包括如下步驟： 將帶有間隙型缺陷B-swirl的矽片放入氬氣氛圍的快速退火爐中進行退火處理，快速升溫至700℃，持溫10s； 通入流速為50SLM的N 2，繼續升溫至1150℃，持溫15s； 以50℃/s的速度降溫至1050℃，停止供應N 2； 氬氣氛圍下繼續升溫至1250℃，持溫10s，以50℃/s的速度降溫至室溫，由此消除了矽片中的 B-swirl，得到完美晶體的矽片。
分別對上述不經過退火處理和經過退火處理的矽片經過銅飾法進行檢測，銅飾法檢測步驟：（1）確定矽片樣片的厚度；（2）試片清洗，先用自來水清洗，再用表面活性劑清洗試片表面，KOH去除表面顆粒；（3）化學拋光，透過MAE-A液（硝酸、醋酸和氫氟酸的混合液）對試片表面進行拋光及清潔；（4）硝酸銅塗布；（5）熱處理900℃保溫4小時；（6）化學拋光，透過MAE-B（氫氟酸、重鉻酸鉀和醋酸的混合液）對試片表面進行拋光及清潔；（7）刻蝕，Secco蝕刻45分鐘顯影；（8）拍照。
銅飾法的基本原理是銅沉澱會在微缺陷的周圍區域產生壓縮應力，這些應力會通過矽原子的釋出而得以緩解，釋出的矽原子會在銅周圍形成新的位錯。銅沉澱隨後會在這些位錯形成。由於微缺陷周圍形成許多銅沉澱及位錯，形成較大的區域，因此容易在顯微鏡下觀察。
測試結果如圖2和圖3所示，其中圖2為不經過退火處理的矽片的B-swirl圖，圖3為經過退火處理的矽片的B-swirl圖。圖2中箭頭所指區域為B-swirl區，該區域內有白點，代表晶片內有B-swirl缺陷。圖3中箭頭所指區域內沒有白點，代表該處沒有形成銅沉澱，即該處是無缺陷的完美區。可見，經過退火處理後，消除了晶片內的缺陷。
實施例2 同一根晶棒生產的連續兩片帶有間隙型缺陷B-swirl的矽片，通過LSTD檢測出矽片中間隙型缺陷B-Swirl濃度的數量級為10 5㎝ -3。其中一矽片不經過高溫快速退火，另一矽片經過高溫快速退火，高溫快速退火包括如下步驟： 將帶有間隙型缺陷B-swirl的矽片放入氬氣氛圍的退火爐中進行退火處理，快速升溫至750℃，持溫12s； 通入流速為75SLM的N 2，繼續升溫至1165℃，持溫20s； 以65℃/s的速度降溫至1090℃，停止供應N 2； 氬氣氛圍下繼續升溫至1265℃，持溫25s，以60℃/s的速度降溫至室溫，由此消除了矽片中的 B-swirl，得到完美晶體的矽片。
分別對上述不經過退火處理和經過退火處理的矽片經過銅飾法進行檢測，測試結果如圖4和圖5所示，其中圖4為不經過退火處理的矽片的B-swirl圖，圖5為經過退火處理的矽片的B-swirl圖。圖4中箭頭所指區域為B-swirl區，該區域內有白點，代表晶片內有B-swirl缺陷。圖5中箭頭所指區域為B-swirl區，該區域內沒有白點，代表該處沒有形成銅沉澱，即該處是無缺陷的完美區。可見，經過退火處理後，消除了晶片內的缺陷。
實施例3 同一根晶棒生產的連續兩片帶有間隙型缺陷B-swirl的矽片，通過LSTD檢測出矽片中間隙型缺陷B-Swirl濃度的數量級為10 6㎝ -3。其中一矽片不經過高溫快速退火，另一矽片經過高溫快速退火，高溫快速退火包括如下步驟： 將帶有間隙型缺陷B-swirl的矽片放入氬氣氛圍的退火爐中進行退火處理，快速升溫至760℃，持溫15s； 通入流速為60SLM的N 2，繼續升溫至1175℃，持溫20s； 以80℃/s的速度降溫至1080℃，停止供應N 2； 氬氣氛圍下繼續升溫至1260℃，持溫13s，以80℃/s的速度降溫至室溫，由此消除了矽片中的 B-swirl，得到完美晶體的矽片。
分別對上述不經過退火處理和經過退火處理的矽片經過銅飾法進行檢測，測試結果為：不經過退火處理的矽片的B-swirl圖中的B-swirl區內有白點，代表晶片內有B-swirl缺陷；經過退火處理的矽片的B-swirl圖中的B-swirl區內沒有白點，代表該處沒有形成銅沉澱，即該處是無缺陷的完美區。可見，經過退火處理後，消除了晶片內的缺陷。該實施例的檢測圖片與實施例1和2相似，在此不再重複放置。
實施例4 同一根晶棒生產的連續兩片帶有間隙型缺陷B-swirl的矽片，通過LSTD檢測出矽片中間隙型缺陷B-Swirl濃度的數量級為10 7㎝ -3。其中一矽片不經過高溫快速退火，另一矽片經過高溫快速退火，高溫快速退火包括如下步驟： 將帶有間隙型缺陷B-swirl的矽片放入氬氣氛圍的退火爐中進行退火處理，快速升溫至755℃，持溫20s； 通入流速為75SLM的N2，繼續升溫至1180℃，持溫15s； 以85℃/s的速度降溫至1070℃，停止供應N 2； 氬氣氛圍下繼續升溫至1290℃，持溫15s，以85℃/s的速度降溫至室溫，由此消除了矽片中的 B-swirl，得到完美晶體的矽片。
分別對上述不經過退火處理和經過退火處理的矽片經過銅飾法進行檢測，測試結果為：不經過退火處理的矽片的B-swirl圖中的B-swirl區內有白點，代表晶片內有B-swirl缺陷；經過退火處理的矽片的B-swirl圖中的B-swirl區內沒有白點，代表該處沒有形成銅沉澱，即該處是無缺陷的完美區。可見，經過退火處理後，消除了晶片內的缺陷。該實施例的檢測圖片與實施例1和2相似，在此不再重複放置。
實施例5 同一根晶棒生產的連續兩片帶有間隙型缺陷B-swirl的矽片，通過LSTD檢測出矽片中間隙型缺陷B-Swirl濃度的數量級為10 8㎝ -3。其中一矽片不經過高溫快速退火，另一矽片經過高溫快速退火，高溫快速退火包括如下步驟： 將帶有間隙型缺陷B-swirl的矽片放入氬氣氛圍的退火爐中進行退火處理，快速升溫至750℃，持溫15s； 通入流速為80SLM的N 2，繼續升溫至1200℃，持溫15s； 以95℃/s的速度降溫至1090℃，停止供應N 2； 氬氣氛圍下繼續升溫至1300℃，持溫20s，以100℃/s的速度降溫至室溫，由此消除了矽片中的 B-swirl，得到完美晶體的矽片。
分別對上述不經過退火處理和經過退火處理的矽片經過銅飾法進行檢測，測試結果為：不經過退火處理的矽片的B-swirl圖中的B-swirl區內有白點，代表晶片內有B-swirl缺陷；經過退火處理的矽片的B-swirl圖中的B-swirl區內沒有白點，代表該處沒有形成銅沉澱，即該處是無缺陷的完美區。可見，經過退火處理後，消除了晶片內的缺陷。該實施例的檢測圖片與實施例1和2相似，在此不再重複放置。
對比例1 該對比例中，第四預設溫度為1230℃，其他內容均與實施例1相同。分別對不經過退火處理和經過退火處理的矽片經過銅飾法進行檢測，測試結果為測試結果如圖6和圖7所示，其中圖6為不經過退火處理的矽片的B-swirl圖，圖7為經過退火處理的矽片的B-swirl圖。圖6中箭頭所指區域為B-swirl區域，該區域內有白點，代表晶片內有B-swirl缺陷。圖7中箭頭所指區域為B-swirl區域，該區域內有白點，代表晶片內有B-swirl缺陷。可能是第四段預設溫度過低導致間隙矽原子無法完成及時外擴散及與近表面高濃度空位複合湮滅。
在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，所屬領域具通常知識者可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。
儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，所屬領域具通常知識者在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
S100、S200、S300、S400:步驟
本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中： 圖1為本發明實施例的消除矽片中間隙型缺陷 B-swirl的方法流程圖； 圖2為實施例1的不經過退火處理的矽片的銅飾法B-swirl圖； 圖3為實施例1的經過退火處理的矽片的銅飾法B-swirl圖； 圖4為實施例2的不經過退火處理的矽片的銅飾法B-swirl圖； 圖5為實施例2的經過退火處理的矽片的銅飾法B-swirl圖； 圖6為對比例1的不經過退火處理的矽片的銅飾法B-swirl圖； 圖7為對比例1的經過退火處理的矽片的銅飾法B-swirl圖。
S100、S200、S300、S400:步驟

Claims (10)

  1. 一種消除間隙型缺陷 B-swirl的方法，包括： （1）惰性氛圍下，將具有間隙型缺陷B-swirl的單晶矽片升溫至第一預設溫度，保溫，以便消除所述矽片內部的熱施主； （2）氮氣氛圍下，將步驟（1）得到的所述矽片升溫至第二預設溫度，保溫，以便在所述矽片的近表面形成空位區； （3）將步驟（2）得到的所述矽片降溫至第三預設溫度，停止氮氣氛圍，以便將所述空位區的空位保留在所述矽片的所述近表面； （4）惰性氛圍下，步驟（3）得到的所述矽片升溫至第四預設溫度，保溫，以便使所述矽片內部自間隙矽原子向外擴散，與所述近表面的所述空位複合湮滅。
  2. 如請求項1所述之方法，其中在步驟（1）中，所述第一預設溫度為700-800℃，所述保溫時間為5-25s。
  3. 如請求項1所述之方法，其中在步驟（2）中，所述第二預設溫度為1150℃-1200℃，所述保溫時間為10-30s； 任選地，在步驟（2）中，所述氮氣的流量為50-100SLM； 任選地，在步驟（2）中，所述近表面為距離所述矽片表面0-100μm的區域。
  4. 如請求項1所述之方法，其中在步驟（3）中，所述第三預設溫度為1000-1100℃； 任選地，在步驟（3）中，所述降溫的速率為50-100℃/s。
  5. 如請求項1所述之方法，其中步驟（3）得到的所述矽片的近表面的空位濃度為 10 4- 10 8cm -3。
  6. 如請求項5所述之方法，其中步驟（3）得到的所述矽片的近表面的空位濃度為A 1×10 4cm -3，其中，1≤A 1＜10，且A 1∈實數，步驟（3）的降溫速率為50-65℃/s，步驟（2）中的所述第二預設溫度為1150℃-1160℃，步驟（2）中的所述氮氣的流量為50-100SLM； 或，步驟（3）得到的所述矽片的近表面的空位濃度為A 2×10 5cm -3，其中，1≤A 2＜10，且A 2∈實數，步驟（3）的降溫速率為65-75℃/s，步驟（2）中的所述第二預設溫度為1160℃-1190℃，步驟（2）中的所述氮氣的流量為50-100SLM； 或，步驟（3）得到的所述矽片的近表面的空位濃度為A 3×10 6cm -3，其中，1≤ A 3＜10，且A 3∈實數，步驟（3）的降溫速率為75-85℃/s，步驟（2）中的所述第二預設溫度為1160℃-1190℃，步驟（2）中的所述氮氣的流量為50-100SLM； 或，步驟（3）得到的所述矽片的近表面的空位濃度為A 4×10 7cm -3，其中，1≤A 4＜10，且A 4∈實數，步驟（3）的降溫速率為85-95℃/s，步驟（2）中的所述第二預設溫度為1160℃-1190℃，步驟（2）中的所述氮氣的流量為50-100SLM； 或，步驟（3）得到的所述矽片的近表面的空位濃度為A 5×10 8cm -3，其中，1≤A 5＜10，且A 5∈實數，步驟（3）的降溫速率為95-100℃/s，步驟（2）中的所述第二預設溫度為1190℃-1200℃，步驟（2）中的所述氮氣的流量為50-100SLM。
  7. 如請求項1所述之方法，其中在步驟（4）中，所述第四預設溫度為1250-1300℃，所述保溫時間為10-30s。
  8. 如請求項1-7任一項所述之方法，其中在步驟（1）和步驟（4）中，所述惰性氛圍各自獨立地為氬氣氛圍。
  9. 一種矽片，所述矽片是採用請求項1-8任一項所述方法處理得到的。
  10. 一種電子器件，所述電子器件具有請求項1-8任一項所述方法處理得到的矽片或請求項9所述矽片。
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