硅晶圓的熱處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明關(guān)于一種硅晶圓的熱處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]—直以來，通過在非氧化性氣氛中對(duì)硅晶圓的表層缺陷(C0P)進(jìn)行熱處理，來消滅表層C0P。在高溫?zé)崽幚淼那闆r下，常使用SiC夾具，且熱處理過的單晶硅晶圓(以下簡稱為硅晶圓)的取出環(huán)境含有氧、碳氧化物，它們會(huì)成為硅晶圓的碳污染源。被碳污染的硅晶圓會(huì)在器件工序中形成缺陷而誘發(fā)漏電流等。另外，被污染的碳會(huì)成為碳施體(炭素卜''i )，產(chǎn)生器件的Vth (threshold voltage，閾值電壓)偏移，而成為器件動(dòng)作不良的原因。
[0003]此處，作為硅晶圓的碳污染對(duì)策，專利文獻(xiàn)1公開有在硅晶圓上形成氧化物層。然而，雖然該方法作為碳污染對(duì)策可期待某種程度的效果，但因高溫氧化導(dǎo)致從SiC夾具滲出的碳滲出量高，又非抑制來自于碳污染源的碳產(chǎn)生量本身的對(duì)策，因此只靠這個(gè)對(duì)策想要確實(shí)地抑制碳污染是有困難的。另外，由于在熱處理晶圓的表面上形成厚的氧化膜，因此需要氧化膜的去除和研磨工序。進(jìn)一步地，由于在高溫下形成氧化膜而對(duì)晶圓表面注入了氧，表層部的未消滅缺陷會(huì)因氧的供給而使得缺陷尺寸變大，也成為電特性劣化的主要原因。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本專利公開2010-177442號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007](一 )要解決的技術(shù)問題
[0008]如上所述，以消滅表層缺陷(C0P)為目的氬氣熱處理晶圓在熱處理中受到來自于SiC夾具和環(huán)境(晶圓的移載室)的碳污染(例如，以sms(二次離子質(zhì)譜儀)的測(cè)定值計(jì)，為碳濃度3?5X 1016atoms/cm3的污染)。這樣的碳污染會(huì)對(duì)器件特性帶來不好的影響，因此改善碳污染是當(dāng)務(wù)之急。
[0009]本發(fā)明是鑒于上述問題點(diǎn)而完成的，其目的在于提供一種硅晶圓的熱處理方法，該熱處理方法能防止在熱處理工序中來自于夾具和環(huán)境的碳污染。
[0010](二)技術(shù)方案
[0011]為了解決上述問題，在本發(fā)明中提供一種硅晶圓的熱處理方法，其具有以下工序:將硅晶圓載置于SiC夾具上，放入熱處理爐內(nèi)的工序；在所述熱處理爐內(nèi)，在第一非氧化性氣氛下，對(duì)所述硅晶圓進(jìn)行熱處理的工序；降溫到能將所述硅晶圓從所述熱處理爐內(nèi)搬出的溫度的工序；以及，將所述硅晶圓從所述熱處理爐內(nèi)搬出的工序；該硅晶圓的熱處理方法的特征在于:在所述降溫工序中，在降溫到所述能搬出的溫度后，將所述第一非氧化性氣氛切換成含氧氣氛，在所述含氧氣氛下，在所述SiC夾具的表面上形成厚度1?10nm的氧化膜，之后再將所述含氧氣氛切換成第二非氧化性氣氛。
[0012]通過利用這樣的熱處理方法，能防止來自于SiC夾具本身的碳的排出。其結(jié)果，能防止硅晶圓的碳污染。
[0013]另外，可將所述含氧氣氛首先設(shè)為第一含氧氣氛，之后再設(shè)為第二含氧氣氛，該第二含氧氣氛的氧分壓低于所述第一含氧氣氛的氧分壓。
[0014]通過設(shè)為這樣的含氧氣氛，可使形成于SiC夾具上的氧化膜在切換成第二非氧化性氣氛時(shí)更不易剝落。
[0015]另外，可將所述氧化膜的形成在所述第一含氧氣氛下、溫度800°C以下、時(shí)間5分鐘以下的熱處理?xiàng)l件下進(jìn)行。
[0016]若是這樣的條件，可更準(zhǔn)確地將形成于SiC夾具的表面上的氧化膜的厚度控制在希望的范圍內(nèi)。
[0017](三)有益效果
[0018]若是本發(fā)明的硅晶圓的熱處理方法，則能防止來自于SiC夾具本身的碳的排出。其結(jié)果，能防止硅晶圓的碳污染。由此，能去除器件動(dòng)作不良的原因。另外，由于沒有在硅晶圓的表面上形成厚的氧化膜，因此不需要氧化膜的去除和研磨工序。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的硅晶圓的熱處理方法的流程圖。
[0020]圖2是表示本發(fā)明的硅晶圓的熱處理方法的溫度曲線的一例的圖表。
[0021 ] 圖3是表示Si02、S1x及Si各自的溫度與蒸氣壓的關(guān)系的圖。
[0022]圖4是表示實(shí)施例與比較例的碳濃度曲線的結(jié)果的圖。
[0023]圖5是表示使用了形成有l(wèi)nm或10nm的氧化膜的SiC夾具時(shí)，距離晶圓表面的深度與晶圓表層的碳濃度的關(guān)系的圖表。
[0024]圖6是表示SiC夾具表面的氧化膜厚度(nm)與在晶圓表面層中的碳濃度的最大值之間的關(guān)系的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下，更詳細(xì)地說明本發(fā)明。
[0026]如上所述，尋求一種能防止碳污染的硅晶圓的熱處理方法。
[0027]于是，本發(fā)明人等研究了抑制來自于碳污染源的碳產(chǎn)生量本身的方法。其結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了 SiC夾具的使用及取出(移載室)環(huán)境會(huì)對(duì)熱處理晶圓表層的碳量帶來影響。
[0028]本發(fā)明人等基于上述見解發(fā)現(xiàn)，通過將致密的極薄氧化保護(hù)膜形成于SiC夾具表面，能防止碳從SiC夾具本身排出，其結(jié)果，能防止硅晶圓的碳污染，從而完成了本發(fā)明。
[0029]以下，關(guān)于本發(fā)明的硅晶圓的熱處理方法，作為實(shí)施方式的一例，一邊參照附圖一邊詳細(xì)地說明，但本發(fā)明并不限于該實(shí)施方式。
[0030]圖1是本發(fā)明的硅晶圓的熱處理方法的流程圖。圖2是表示本發(fā)明的硅晶圓的熱處理方法的溫度曲線的一例的圖表。
[0031]首先，如圖1的工序(a)所示，進(jìn)行硅晶圓的熱處理前清洗之后，將硅晶圓載置于SiC夾具上，放入熱處理爐內(nèi)。
[0032]此處，熱處理爐沒有特別限定，例如可使用公知的分批式熱處理爐。作為放入硅晶圓的熱處理室，可舉出例如設(shè)置有放入口的由石英管構(gòu)成的熱處理室。放入時(shí)的爐內(nèi)溫度優(yōu)選為600 °C?800 °C。
[0033]SiC夾具是碳化硅制成的夾具(舟皿)。作為SiC夾具，可舉出例出SiC的燒結(jié)體、以碳為基底并在其表面涂層有SiC。
[0034]接下來，如圖1的工序(b)所示，進(jìn)行硅晶圓的熱處理。首先，在第一非氧化性氣氛下進(jìn)行熱處理爐的升溫。雖然升溫速度沒有特別限定，但優(yōu)選為例如3°C /分鐘?10°C /分鐘。升溫結(jié)束后，以一定的溫度進(jìn)行保持。作為保持溫度，優(yōu)選為例如1100°C?1200°C，作為保持時(shí)間，優(yōu)選為1分鐘?1小時(shí)。通過進(jìn)行這樣的熱處理，可進(jìn)行使硅晶圓表層的C0P消滅等改進(jìn)處理。
[0035]接下來，如圖1的工序(c)所示，繼續(xù)在第一非氧化性氣氛下將硅晶圓降溫到能從熱處理爐內(nèi)搬出的溫度。雖然降溫速度沒有特別限定，但優(yōu)選為例如1°C /分鐘?5°C /分鐘。作為能搬出的溫度，優(yōu)選為例如600°C?800°C。
[0036]作為用于設(shè)為第一非氧化性氣氛的氣體，可舉出例如氫、氮、氬、氦以及選自這些元素混合氣氛等。作為第一非氧化性氣氛，尤其優(yōu)選100%的氬氣氛。
[0037]接下來，如圖1的工序(d)所示，在降溫到能搬出的溫度后，并且在將晶圓從石英管取出前，將第一非氧化性氣氛切換成含氧氣氛，在含氧氣氛下，在SiC夾具的表面上形成厚度1?10nm的氧化膜。
[0038]氧化膜的形成例如可根據(jù)下述的反應(yīng)式進(jìn)行。
[0039]SiC (s) +3/202 (g) — Si02 (s) +C0 (g)
[0040]通過將形成于SiC夾具的表面上的氧化膜的厚度設(shè)為1?10nm，能防止硅晶圓的碳污染。作為形成于SiC夾具的表面上的氧化膜的厚度，尤其優(yōu)選2?8nm。若氧化膜的厚度小于lnm，由于未全面形成氧化膜，因此有可能在硅晶圓表面產(chǎn)生碳污染(以SMS的測(cè)定值計(jì)，是1 X 1016atoms/cm3以上的污染)。若進(jìn)行氧化膜的厚度大于10nm這樣的熱處理，根據(jù)形成氧化膜時(shí)的SiC+3/202— S1 2+C0，因SiC夾具導(dǎo)致產(chǎn)生較多的C0氣體，晶圓表面上的碳濃度增加。另外，在硅晶圓表面上會(huì)形成厚的氧化膜。繼而，若在SiC夾具的表面上形成這樣的厚的氧化膜，則在下一批的氬熱處理中，會(huì)產(chǎn)生微量的氧氣，由于蝕刻作用導(dǎo)致在硅晶圓的表面上產(chǎn)生表面粗糙，出現(xiàn)產(chǎn)生霧狀痕跡4文)的問題。
[0041]另外，此時(shí)，將含氧氣氛首先設(shè)為第一含氧氣氛后，如圖1的工序(e)所示，可再設(shè)為第二含氧氣氛，該第二含氧氣氛的氧分壓低于第一含氧氣氛的氧分壓。此處，可將氧化膜的形成在第一含氧氣氛下、溫度800°C以下、時(shí)間5分鐘以下的熱處理?xiàng)l件下進(jìn)行。之后，優(yōu)選在第二含氧氣氛下、溫度800°C以下、時(shí)間10分鐘以下的熱處理?xiàng)l件下保持。
[0042]作為第一含氧氣氛，優(yōu)選例如氧濃度為50?100%，尤其優(yōu)選100%的氧氣氛。若是這樣的高分壓氧環(huán)境，可在短時(shí)間內(nèi)在SiC夾具表面上形成厚度1?10nm的致密的極薄氧化保護(hù)膜。另外，通過設(shè)為溫度800°C以下、時(shí)間5分鐘以下的熱處理?xiàng)l件，優(yōu)選設(shè)為溫度600°C以上且800°C以下、