[發明專利]硅晶片的制造方法

有效

• 申請號: 200910157496.2
• 申請日: 2009-07-30
• 公開（公告）號: CN101638806A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 磯貝宏道;仙田剛士;豐田英二;村山久美子;泉妻宏治;前田進;鹿島一日児
• 申請（專利權）人: 科發倫材料株式會社
• 主分類號: C30B33/02
• 分類號: C30B33/02;H01L21/02;H01L21/322;H01L21/324;C30B29/06
• 代理公司: 北京泛誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 文 琦;陳 波

技術領域

本發明涉及一種用作半導體器件襯底的硅晶片的制造方法。

背景技術

隨著近年來半導體器件的高集成度發展趨勢，用作這種半導體器 件襯底的硅晶片的質量要求變得更嚴格。具體地，迫切需要研制一種 在器件有源區中具有較小原生缺陷的硅晶片。

在硅晶片上執行熱處理的技術是大家所熟知的減小這種原生缺陷 的工藝。

作為這種技術的一個例子，有在氫氣和/或惰性氣體氣氛中，在 1000℃或以上且1350℃或以下的溫度下，熱處理硅晶片50小時或以下， 接著在800℃或以上且1350℃或以下的溫度范圍下，氧化熱處理50小時 或以下的技術(例如，日本專利未審查公開JP-A-11-260677)。

也有在非氧化氣氛中，在1100至1300℃的溫度下熱處理硅單晶片1 分鐘或更多，并在氧化氣氛中700至1300℃的溫度下連續地熱處理所得 的晶片1分鐘或更多，而不將它冷卻到低于700℃的溫度，由此在晶片 表面上形成二氧化硅膜的已知技術(例如，日本專利未審查公開 JP-A-2001-144275)。

近年來，用于使硅晶片經受快速加熱/冷卻熱處理(RTP：快速熱 處理)的技術被認為是以高產量和容易方式制造硅晶片的技術，在該 晶片的表面層中幾乎沒有缺陷。

作為一個例子，有一種在包含90％或更多量的氮氣的氣氛中，在 1100至1280℃下，加熱用于襯底的材料0至600秒，該襯底由具有11至 17×10¹⁷原子/cm³(ASTM?F-121，1979)的氧濃度的硅單晶而獲得，然 后在切換到包含10％或更多量的氧氣的氣氛中，以100至25℃/秒的冷卻 速率冷卻它的已知技術(例如，日本專利未審查公開 JP-A-2003-115491)。

但是在JP-A-11-260677中描述的熱處理技術不是優選的，因為需要 長的熱處理時間，此外在熱處理過程中易于發生滑動，因此它具有差 的生產率。

在JP-A-2001-144275中描述的熱處理技術，由于相當長的熱處理時 間，也不是優選的，此外在熱處理過程中易于發生滑動，因此它也具 有差的生產率。

在JP-A-2003-115491中描述的熱處理技術中，由于在包含90％或以 上量的氮氣的氣氛中的熱處理，在硅晶片的表面上不可避免地形成氮 化膜。由此，需要諸如刻蝕工序這樣的用于去除該氮化膜的步驟，以 使制造步驟的數目增加。因此，該技術也不是優選的。

發明內容

考慮到上述情況，進行本發明。本發明的目的是提供一種硅晶片 的制造方法，能減小原生缺陷，同時抑制快速加熱/冷卻熱處理過程中 的滑動的產生，此外，能提高通過快速加熱/冷卻熱處理獲得的硅晶片 的表面粗糙度。

根據本發明的一個方面，提供一種用于硅晶片的制造方法，包括：

制造通過直拉單晶工藝(czochralski?process)生長的硅單晶錠；

將硅單晶錠切片為多個硅晶片；

在硅晶片上執行第一熱處理工序，同時引入具有0.01vol.％或以上 且1.00vol.％或以下量的氧氣的第一氣體和稀有氣體，該第一熱處理工 序包括：

以第一加熱速率，將硅晶片迅速地加熱至1300℃或更高且硅熔點 或更低的第一溫度；以及

將硅晶片保持在第一溫度；以及

在第一熱處理工序之后，在硅晶片上執行第二熱處理工序，同時 停止引入第一氣體，并且替換地引入具有20vol.％或以上且100vol.％或 以下量的氧氣的第二氣體，第二熱處理工序包括：

將硅晶片保持在第一溫度；以及

以第一冷卻速率，從第一溫度迅速地冷卻硅晶片。

優選第一加熱速率是10℃/秒或以上且150℃/秒或以下，以及第一 冷卻速率是10℃/秒或以上且150℃/秒或以下。

根據本發明的另一個方面，提供一種硅晶片的制造方法，包括：

制造通過直拉單晶工藝生長的硅單晶錠；

將該硅單晶錠切片為多個硅晶片；

在硅晶片上執行第一熱處理工序，同時引入包括稀有氣體的第一 氣體，該第一熱處理包括：

以第一加熱速率，將該硅晶片迅速地加熱至1300℃或以上且硅熔 點或以下的第一溫度；

將該硅晶片保持在第一溫度，