半导体晶片吸除(semicondhactor wafer gelterlng)  

半导体晶片加工工艺的重要工序。吸除是通过引入缺陷和杂质，在硅片内形成因局部无序而产生的应力场(吸除源)，与有源区的杂质与缺陷相互作用，使之脱离而达到净化有源区的目的。

分类   吸除技术有外吸除和内吸除两种。外吸除包括背面金属膜沉积、溶质重扩散、离子注入、机械损伤、激光损伤、氮化硅膜沉积和多晶硅沉积等方法。内吸除则是在硅片内引入吸除源。对于直拉硅片，在热过程中由于过饱和间隙氧的外扩散，可在硅片正表面形成一个十几至几十微米厚的低氧无缺陷剥光区，这正是器件源区所在区域。而在硅片体内，过饱和间隙氧沉淀和由其诱生的大量缺陷，如无定型氧沉淀、层错、小位错回线等，则成为理想的吸除源。这种为实现氧的可控沉淀的通用热处理法，其主要缺点是耗时耗电，且效果的重复性和稳定性差，这是因为硅中氧沉淀受硅单晶热历史、过饱和间隙氧含量及其分布的制约。如果适当改变硅中本征点缺陷的浓度和性质(间隙型或空位型)，在热过程中可以实现硅中氧的可控沉淀，如采用辐照引入缺陷或等价掺杂等方法。

过程   包括三个阶段：第一阶、段是被吸除的金属杂质和微缺陷在所结合的位置“松弛”。第二阶段是它们向吸除源扩散。第三阶段是被吸除源俘获。这三个阶段都是独立的速率限制过程。如果杂质在原位不发生“松弛”或产生速率极低，则吸除效率差。如果杂质在原位极易“松弛”，则吸除效率将决定于扩散或俘获的快慢。常规的对硅片进行热处理的各种加热和冷却制度都与这三个阶段的速率有关。为了提高吸除的有效性，要求“松弛”所需克服的势垒低，而已被吸除源俘获的金属杂质和微缺陷不易“松弛”，即所需克服的势垒要高。此外，还要求被吸除的金属杂质由原位扩散到吸除源的距离小于杂质的扩散长度。从这点考虑，内吸除优于外吸除。而且由于集成电路向着甚大规模发展，芯片面积加大，厚度增加，制造工艺的温度向低温靠拢，因此内吸除愈来愈受到重视。把本征吸除热处理与器件工艺的热过程结合起来是目前追求的方向。

机理   对于吸除机理的研究尚无明确的结论，但提出了三个理论模型：增强的金属固溶度模型、扩散缺陷模型和硅自间隙模型。上述模型的适用性，主要与硅器件工艺上的差异、工艺过程中被玷污的金属杂质和微缺陷的种类有关。

意义   硅片吸除已在工业规模获大量应用，它的实现改变了人们对半导体硅片中缺陷研究的传统思路，由过去单纯追求完善晶片和消除缺陷过渡到发现缺陷的有害和有益的两重性，从而走控制缺陷和利用缺陷的技术道路，现已发展成为“缺陷工程”学科，这是人类对半导体晶体完整性认识的一个飞跃。