热处理硅晶片的方法技术

在热处理通过分割由直拉生长法制造的硅单晶锭而获得的晶片的方法中，在具有１．０％或以上且２０％或以下的氧分压和氩气的含氧混合气体气氛中，通过在１２００℃或以上且硅熔点或以下的极限温度下，设置保持时间为等于或长于一秒且等于或短于６０秒，来进行快速加热／冷却热处理，并且由此在硅晶片表面上形成具有９．１ｎｍ或以下、或者２４．３ｎｍ或以上厚度的氧化物膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用于半导体器件的对通过分割由直拉生长法制造的硅单晶锭 而获得的硅晶片(下面将称为CZ方法)进行热处理的方法。
技术介绍
关于被用作形成衬底的半导体器件的硅晶片(下面将称为晶片)，通常在预定环 境中热处理(退火)经受镜面抛光的硅晶片，以便提高半导体器件工艺中的产量。 作为现有技术的热处理技术，例如，日本专利申请公开No. JP-A-261632公开了一 种在含5%或以上的氧气的气氛中，在1250至138(TC的温度下进行热处理1至20小时的 方法。日本专利申请公开No. JP-A-2000-31150公开了一种进行热处理的方法，即，在包含 100 %氮气或100 %氧气的气氛中，或在氧气和氮气的混合气氛中，通过将最大维持温度设 置为等于或高于1125t:且等于或低于硅熔点，并且将保持时间设置为等于或大于五秒，并 然后从最大维持温度以8°C /秒或以上的冷却速率执行快速冷却。 但是，由JP-A-2006-261632中描述的方法制造的硅晶片具有在半导体器件工艺 的热处理中晶片表面上易于发生位错的问题。 此外，关于由JP-A-2000-31150中描述的方法制造的硅晶片，在包含氧气的气氛 中进行快速加热/冷却热处理。因此，在经受热处理的晶片表面上形成氧化物膜，即，形成 经受镜面抛光的表面的器件。但是，存在依据该条件而使晶片表面的粗糙度降低的问题。 因此，该问题引起半导体器件工艺中的产量减少。
技术实现思路
本专利技术的示例性方面提供一种，该方法可以抑制半导体器件 工艺中的位错发生和晶片表面的粗糙度降低。 根据本专利技术的一方面，设有在含氧气氛中，在硅晶片的表面 上，对于形成有9. lnm或以下、或者24. 3nm或以上厚度的氧化物膜进行快速加热/冷却热 处理。 通过进行该热处理，可以抑制半导体器件工艺中的位错发生和晶片表面的粗糙度 降低。 由以下描述、附图以及权利要求，本专利技术的其他方面和优点将显而易见。 附图说明 图l是示出了根据本专利技术的中使用的快速加热/冷却热处理 设备例子的外形的剖面图。 图2是示出了根据本专利技术的快速加热/冷却热处理中的热处理顺序的示意性图 表。 图3是示出了测试1-1中晶片表面上的氧化物膜厚度的测量点的视图。 图4是示出了测试1-1中每个极限温度Tl下氧化物膜的厚度和SP1的Haze的晶片面内平均值之间关系的曲线。 图5是示出了测试1-1中每个极限温度Tl下氧化物膜的厚度和SP2的Haze的晶 片面内平均值之间关系的曲线。 图6是示出了测试1-2中晶片中心上的深度方向中的氧浓度分布曲线。 图7是示出了测试l-3中晶片的表面层中的最大氧浓度和极限温度之间关系的曲线。 图8是示出了测试2-1中每个极限温度下氧化物膜的厚度和SP1的Haze的晶片 面内平均值之间关系的曲线。 图9是示出了测试2-1中每个极限温度下氧化物膜的厚度和SP2的Haze的晶片 面内平均值之间关系的曲线。具体实施例方式(第一实施例) 下面将参考附图，更详细地描述根据本专利技术的第一实施例。 在根据第一实施例的中，在通过分割由CZ方法制造的硅单 晶锭获得的晶片上进行快速加热/冷却热处理。本专利技术的特点在于，在等于或高于1300°C 并且等于或低于硅熔点的极限温度下，在含氧气氛中进行快速加热/冷却热处理，且由此 在该晶片表面上形成具有24. 3nm或以上厚度的氧化物膜。 在如上所述的现有技术的热处理方法中，发生如下位错。在半导体器件工艺中形 成沟槽，以便应力被施加到晶片的内部。因此，在晶片中发生位错。在后续热处理中，该位 错延伸至晶片表面。 换句话说，在镜面抛光之后进行的热处理中，可以假定晶片中的氧过度地向外扩 散，晶片表面层的氧浓度减小，并且使阻止位错的氧的钉扎力(pinning force)减小，并且 晶片中发生的位错从而易于延伸至晶片表面。 另一方面，在本专利技术中，在硅晶片上进行快速加热/冷却热处理。因此，对应于该 温度的可溶性极限氧浓度从该气氛向内扩散到晶片内部，此外，温度下降所需要的时间被 縮短。因此，可以抑制向内扩散的晶片中的氧向外扩散。因此，可以抑制晶片表面层中的氧 浓度的增加或减小。换句话说，可以抑制阻止位错的氧的钉扎力减小。因此，可以防止晶片 中发生的位错延伸至该表面。 此外，氧化物膜的极限温度和厚度被控制在进行快速加热/冷却热处理的范围 内。因此，也可以抑制热处理中由于氧化物膜的形成而引起的晶片表面的粗糙度降低。 在根据本专利技术的中，在通过分割由CZ方法制造的硅单晶锭 而获得的晶片上进行快速加热/冷却热处理。 硅单晶锭可以通过众所周知的工艺由CZ方法制造。更具体地说，石英坩埚中填充 的多晶硅被加热为硅熔液，并且使籽晶晶体与硅熔液的液面接触，而且使籽晶晶体和石英4坩埚旋转，同时，籽晶晶体被向上拉并且直径增加到所期望的直径，从而形成直桶部分，然 后从该硅熔液除去籽晶晶体，以生长硅单晶锭。 接下来，通过众所周知的工艺，将由此获得的硅单晶锭处理为硅晶片。更具体地 说，借助于内切刀齿或钢丝锯，将硅单晶锭分割为晶片形状，然后进行诸如外圆周部分的切 角、研磨、刻蚀或镜面抛光的处理。 在含氧气氛中，在极限温度等于或高于130(TC且等于或低于硅熔点的条件下，通 过使用快速加热/冷却热处理设备(下面将称为RTP设备)，在由此获得并经受镜面抛光的 硅晶片上进行快速加热/冷却热处理，以便在晶片表面上形成具有24. 3nm或以上厚度的氧 化物膜。 图1示出了根据本专利技术的中使用的RTP设备例子的外形。 图1所示的RTP设备10包括具有气氛气体入口 20a和气氛气体出口 20b的反应 管20，设置在反应管20上、彼此远离的多个灯30以及用于在反应管20中的反应空间25中 支撑晶片W的晶片支撑部分40。 晶片支撑部分40具有用于直接支撑晶片W的圆形基座40a以及用于支撑基座40a 的载物台40b。 例如，反应管20和载物台40b由石英形成，而基座40a由硅形成。此外，例如，由 卤素灯构成灯30。 通过在反应管20上设置的晶片入口 (未示出)，将晶片W引入反应空间25中，在 晶片支撑部分40的基座40a上支撑晶片W，从大气气体入口 20a引入下面将描述的气氛气 体，并使灯30照射光到晶片W的表面，使用图1所示的RTP设备10，来进行用于晶片W的快 速加热/冷却热处理。 关于反应空间25中的温度控制，借助于晶片支撑部分40的载物台40b中嵌入的 多个辐射温度计50，在晶片W的背面中晶片W的径向上测量大量点(例如，九个点)上的平 均温度，并且基于每个测量温度，通过控制装置(未示出)来控制灯30的单个输出。 在快速加热/冷却热处理中，在其中晶片表面上形成的氧化物膜的厚度小于 24. 3nm的情况下，以及其中即使氧化物膜的厚度等于或大于24. 3nm而快速加热/冷却热处 理中的极限温度低于130(TC的情况下，也难以抑制晶片表面的粗糙度降低。另一方面，在极 限温度超过硅熔点的情况下，将被热处理的硅晶片被熔化。 从RTP设备的寿命观点，更优选，极限温度应该等于或高于130(TC并且应该等于 或低于1380°C。 从快速加热/冷却热处理之后以高生产率去除形成的氧化物膜的观点，优选氧化 物膜的厚度上限应该等于或小于100nm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热处理硅晶片的方法，包括：　　在含氧气氛中，在硅晶片的表面上，进行快速加热／冷却热处理，用于形成具有９．１ｎｍ或以下，或者２４．３ｎｍ或以上厚度的氧化物膜。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：仙田刚士，矶贝宏道，丰田英二，村山久美子，荒木浩司，青木竜彦，须藤治生，泉妻宏治，前田进，鹿岛一日児，
申请(专利权)人：科发伦材料株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]