硅晶片的制造方法技术

在硅晶片的制造方法中，在硅晶片上执行第一热处理工序，同时引入具有０．０１ｖｏｌ．％或以上且１．００ｖｏｌ．％或以下量的氧气和稀有气体的第一气体，以及执行第二热处理工序，同时停止引入第一气体，并且替换地引入具有２０ｖｏｌ．％或以上且１００ｖｏｌ．％或以下量的氧气和稀有气体的第二气体。在第一热处理工序中，以第一加热速率，将该硅晶片迅速地加热到１３００℃或以上且硅熔点或以下的第一温度，并保持在第一温度。在第二热处理工序中，该硅晶片保持第一温度，并以第一冷却速率，迅速地从第一温度冷却。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用作半导体器件衬底的。
技术介绍
随着近年来半导体器件的高集成度发展趋势，用作这种半导体器 件衬底的硅晶片的质量要求变得更严格。具体地，迫切需要研制一种 在器件有源区中具有较小原生缺陷的硅晶片。在硅晶片上执行热处理的技术是大家所熟知的减小这种原生缺陷 的工艺。作为这种技术的一个例子，有在氢气和/或惰性气体气氛中，在1000。C或以上且1350。C或以下的温度下，热处理硅晶片50小时或以下， 接着在800。C或以上且1350。C或以下的温度范围下，氧化热处理50小时 或以下的技术(例如，日本专利未审査公开JP-A-ll-260677)。也有在非氧化气氛中，在1100至130(fC的温度下热处理硅单晶片l 分钟或更多，并在氧化气氛中700至1300。C的温度下连续地热处理所得 的晶片l分钟或更多，而不将它冷却到低于700。C的温度，由此在晶片 表面上形成二氧化硅膜的已知技术(例如，日本专利未审査公开 JP-A-2001-144275)。近年来，用于使硅晶片经受快速加热/冷却热处理(RTP:快速热处理)的技术被认为是以高产量和容易方式制造硅晶片的技术，在该 晶片的表面层中几乎没有缺陷。作为一个例子，有一种在包含卯％或更多量的氮气的气氛中，在1100至1280。C下，加热用于衬底的材料0至600秒，该衬底由具有ll至 17xl(^7原子/cm3 (ASTMF-121， 1979)的氧浓度的硅单晶而获得，然 后在切换到包含10%或更多量的氧气的气氛中，以100至25°(:/秒的冷却 速率冷却它的已知技术(例如，日本专利未审查公开 JP-A-2003-115491)。但是在JP-A-ll-260677中描述的热处理技术不是优选的，因为需要 长的热处理时间，此外在热处理过程中易于发生滑动，因此它具有差 的生产率。在JP-A-2001-144275中描述的热处理技术，由于相当长的热处理时 间，也不是优选的，此外在热处理过程中易于发生滑动，因此它也具 有差的生产率。在JP-A-2003-115491中描述的热处理技术中，由于在包含90%或以 上量的氮气的气氛中的热处理，在硅晶片的表面上不可避免地形成氮 化膜。由此，需要诸如刻蚀工序这样的用于去除该氮化膜的步骤，以 使制造步骤的数目增加。因此，该技术也不是优选的。
技术实现思路
考虑到上述情况，进行本专利技术。本专利技术的目的是提供一种硅晶片 的制造方法，能减小原生缺陷，同时抑制快速加热/冷却热处理过程中 的滑动的产生，此外，能提高通过快速加热/冷却热处理获得的硅晶片 的表面粗糙度。根据本专利技术的一个方面，提供一种用于，包括 制造通过直拉单晶工艺(czochralski process)生长的硅单晶锭； 将硅单晶锭切片为多个硅晶片；在硅晶片上执行第一热处理工序，同时引入具有0.01vol.。/。或以上且1.00vol.。/。或以下量的氧气的第一气体和稀有气体，该第一热处理工 序包括以第一加热速率，将硅晶片迅速地加热至1300。C或更高且硅熔点 或更低的第一温度；以及将硅晶片保持在第一温度；以及在第一热处理工序之后，在硅晶片上执行第二热处理工序，同时 停止引入第一气体，并且替换地引入具有20vol.。/。或以上且100vol.。/。或以下量的氧气的第二气体，第二热处理工序包括 将硅晶片保持在第一温度；以及以第一冷却速率，从第一温度迅速地冷却硅晶片。优选第一加热速率是10。C/秒或以上且150。C/秒或以下，以及第一 冷却速率是10。C/秒或以上且150。C/秒或以下。根据本专利技术的另一个方面，提供一种，包括制造通过直拉单晶工艺生长的硅单晶锭；将该硅单晶锭切片为多个硅晶片；在硅晶片上执行第一热处理工序，同时引入包括稀有气体的第一 气体，该第一热处理包括以第一加热速率，将该硅晶片迅速地加热至1300。C或以上且硅熔 点或以下的第一温度；将该硅晶片保持在第一温度，以第一冷却速率，将该硅晶片迅速地冷却至800。C或以上且1000。C 或以下的第二温度，以及将该硅晶片保持在第二温度；以及在该硅晶片上执行第二热处理工序，同时停止引入第一气体，并且替换地引入具有20vol.。/。或以上且100vol.y。或以下量的氧气的第二气 体；该第二热处理包括将硅晶片保持在第二温度；以第二加热速率将该硅晶片从第二温度迅速地加热到1300。C或以上且硅熔点或以下的第三温度；将硅晶片保持在第三温度；以及以第二冷却速率，将该硅晶片从第三温度迅速地冷却。优选第一冷却速率是20。C/秒或以上且150。C/秒或以下，以及第二 加热速率是20。C/秒或以上且15 0。C/秒或以下。优选第一冷却速率是10。C/秒或以上且150。C/秒或以下，以及第二 冷却速率是10。C/秒或以上且150。C/秒或以下。本专利技术提供一种，能减小原生缺陷，同时防止 快速加热/冷却热处理过程中滑动的产生，此外能提高通过快速加热/冷 却热处理获得的硅晶片的表面粗糙度。附图说明图1是示出了根据本专利技术的中所采用的RTP设 备的一个例子的示意性剖面图2是示出了将被应用于根据本专利技术第一实施例的硅晶片的制造 方法的快速加热/冷却热处理中的制造条件的示意性示图3A至3C是示出了根据第一实施例的LSTD密度减小机理的示意性示图4是示出了将被应用于根据本专利技术第二实施例的硅晶片的制造 方法的快速加热/冷却热处理中的制造条件的示意性示图5是示出了例l中快速加热/冷却热处理之后在变化条件下硅晶 片的LSTD密度的测量结果；图6是示出了例2中快速加热/冷却热处理之后在变化条件下硅晶 片的LSTD密度和微粗糙度的测量结果；图7是示出了例3中快速加热/冷却热处理之后在变化条件下硅晶 片的总滑动长度的测量结果；以及图8是示出了例4中快速加热/冷却热处理之后在变化条件下硅晶片的总滑动长度的测量结果。具体实施例方式下面将通过参考附图描述本专利技术的示例性实施例。图1是示出了本专利技术的中使用的RTP (快速热处 理)设备的一个例子的示意性剖面图。用于本专利技术的硅晶片制造方法的RTP设备10包括，如图1所示，具有大气气体入口20a和大气气体出口20b的反应管20、在反应管20上互相 分开地布置的多个灯30以及用于在反应管20中的反应空间25中支撑晶 片W的晶片支撑件40。晶片支撑件40具有用于直接支撑晶片W的环形基 座40a和用于支撑基座40a的载物台40b。反应管20由例如石英构成。灯 30是例如卤素灯。基座40a由例如硅构成。载物台40b由例如石英构成。当通过使用图I所示的RTP设备IO，使晶片W经受快速加热/冷却热 处理(RTP:快速热处理)时，晶片W从反应管20的未示出的晶片入口 放入反应空间25中，并被放置在晶片支撑件40的基座40a上。然后，之后将要描述的大气气体从大气气体入口20a被引入，同时， 晶片W的表面被暴露于灯30。通过使用在晶片支撑件40的载物台40b中嵌入的多个辐射温度计， 通过计算晶片W下部的径向上的多个点(例如，九个点)处的平均温度， 并基于因此计算的温度，控制(各个灯的开关控制或光的发光强度的 控制)多个卤族灯30，以实现RTP设备10的在反应空间25中的温度控制。(第一实施例)下面将参考附图描述根据本专利技术第一实施例的。根据本专利技术第一实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅晶片的制造方法，包括：　制造通过直拉单晶工艺生长的硅单晶锭；　将所述硅单晶锭切片为多个硅晶片；　在所述硅晶片上执行第一热处理工序，同时引入具有０．０１ｖｏｌ．％或以上且１．００ｖｏｌ．％或以下量的氧气和稀有气体的第一气体，所述第 一热处理工序包括：　以第一加热速率，将所述硅晶片迅速地加热至１３００℃或以上且硅熔点或以下的第一温度；以及　将所述硅晶片保持在所述第一温度；以及　在所述第一热处理工序之后，在所述硅晶片上执行第二热处理工序，同时停止引入所述第一气体，并 且替换地引入具有２０ｖｏｌ．％或以上且１００ｖｏｌ．％或以下量的氧气的第二气体，所述第二热处理工序包括：　将所述硅晶片保持在所述第一温度；以及　以第一冷却速率从所述第一温度迅速地冷却所述硅晶片。

【技术特征摘要】
JP 2008-7-31 2008-1986821.一种硅晶片的制造方法，包括制造通过直拉单晶工艺生长的硅单晶锭；将所述硅单晶锭切片为多个硅晶片；在所述硅晶片上执行第一热处理工序，同时引入具有0.01vol.％或以上且1.00vol.％或以下量的氧气和稀有气体的第一气体，所述第一热处理工序包括以第一加热速率，将所述硅晶片迅速地加热至1300℃或以上且硅熔点或以下的第一温度；以及将所述硅晶片保持在所述第一温度；以及在所述第一热处理工序之后，在所述硅晶片上执行第二热处理工序，同时停止引入所述第一气体，并且替换地引入具有20vol.％或以上且100vol.％或以下量的氧气的第二气体，所述第二热处理工序包括将所述硅晶片保持在所述第一温度；以及以第一冷却速率从所述第一温度迅速地冷却所述硅晶片。2. 根据权利要求1的硅晶片的制造方法，其中 所述第一加热速率是10。C/秒或以上且150。C/秒或以下，并且 所述第一冷却速率是10。C/秒或以上且150。C/秒或以下。3. —种硅晶片的制造方法，包括 制造通过直拉单晶工艺生长的硅单晶锭； 将所述硅单晶锭切片为多个硅晶片；在所述硅晶片上执行第一热...

【专利技术属性】
技术研发人员：矶贝宏道，仙田刚士，丰田英二，村山久美子，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]