[发明专利]单晶硅晶片的热氧化膜形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热氧化膜的形成方法，用于抑制当在单晶硅晶片上形成热氧化膜时所发生的滑移位错等。

背景技术

先前以来，在单晶硅晶片的表面上形成热氧化膜，是利用以下方法来进行，例如：将单晶硅晶片搭载于由耐热性材料（例如，石英或SiC等）所制成的热处理用治具（常称为晶片舟(wafer boat)）上，并安置于热处理炉的管内，在氧化性环境下进行热处理。

这样形成的热氧化膜的膜厚的控制，是根据热处理环境的种类和热处理温度、热处理时间等来计算并进行。

应形成于单晶硅晶片的表面上的热氧化膜的膜厚，是根据目的而有所不同，但如例如专利文献1的记载，当制作具有较厚的埋入氧化膜层（BOX层）的贴合SOI晶片时，是在进行贴合的两片单晶硅晶片的至少一片上，形成较厚的热氧化膜来进行贴合。

为了形成这种较厚的热氧化膜，作为氧化速度较快的热处理环境，是在湿式O₂氧化或高温蒸气(pyrogenic steam)氧化等包含水蒸气的环境下，进行高温、长时间的热处理。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-277702号公报

发明内容

[发明所要解决的课题]

尤其当形成较厚的热氧化膜时，如果在包含水蒸气的环境下进行高温、长时间的热处理，由于在单晶硅晶片的表面所形成的热氧化膜将贴附于晶片舟上，因此，在此部分上，会发生滑移位错和裂纹等的问题。

本发明是有鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种热氧化膜的形成方法，其可以防止尤其是当形成较厚的热氧化膜时所发生的对晶片舟的贴附，并抑制热氧化膜形成中的单晶硅晶片的滑移位错和裂纹等的发生。

[解决课题的方法]

为了达成上述目的，本发明提供一种单晶硅晶片的热氧化膜形成方法，其是在单晶硅晶片上形成热氧化膜的方法，其特征在于，至少将前述单晶硅晶片投入至热处理炉内，升温至形成热氧化膜的温度T1，以便形成厚度d1的热氧化膜，然后，在降温至低于前述温度T1的温度后，升温至高于前述温度T1的温度T2，以便追加形成厚度大于前述厚度d1的厚度d2的热氧化膜。

通过这样形成热氧化膜，由于降温时所发生的晶片外周部与中央部的温差将导致晶片发生翘曲动作，并且与用以保持晶片的晶片舟的接触位置发生变化，因此可以防止晶片由于热氧化膜而贴附于晶片舟。并且，前段的温度T1下的氧化中所形成的热氧化膜，在后段的温度T2下所进行的高温氧化时，具有保护膜的效果。而且，在改变接触位置且在前段中形成有作为保护膜的热氧化膜的状态下，由于抑制滑移位错和裂纹等的发生，并且通过后段的高温氧化来追加形成较厚的氧化膜，因此，可以高效地形成一种良好且较厚的热氧化膜。

此时，优选为，在降温至低于前述温度T1的温度后，没有将前述单晶硅晶片从前述热处理炉中取出，而是升温至高于前述温度T1的温度T2，以便追加形成厚度大于前述厚度d1的厚度d2的热氧化膜。

通过这样追加形成热氧化膜，可以在热处理炉中连续追加形成热氧化膜，且效率较高。

此时，优选为，使前述温度T1为低于1200℃的温度，且使前述温度T2为1200℃以上的温度。

这样一来，通过使温度T1为低于1200℃的温度，可以在前段的低温氧化中，有效防止滑移位错的发生并形成热氧化膜，并且，通过使温度T2为1200℃以上的温度，能以充分的氧化速度，在后段的高温氧化中高效地形成较厚的热氧化膜。

此时，优选为，当降温至低于前述温度T1的温度时，降温至比前述温度T1低200℃以上的温度。

这样一来，通过降温至比温度T1低200℃以上的温度，可以使降温时晶片的翘曲动作充分产生，并改变对晶片舟的接触位置，以便有效地防止贴附。

此时，优选为，当降温至低于前述温度T1的温度时，降温至将前述单晶硅晶片投入至热处理炉时的投入温度以下的温度。

这样一来，通过降温至将单晶硅晶片投入至热处理炉时的投入温度以下的温度，可以使降温时的晶片的翘曲动作充分产生，并改变对晶片舟的接触位置，以便确实地防止贴附。

此时，可以使前述厚度d1与前述厚度d2的总膜厚为2500nm以上。

在形成这种较厚的热氧化膜时，如果是本发明的方法，也可以防止滑移位错的发生，以便进行良好的热氧化膜形成。

此时，优选为，使前述厚度d1为500nm以上。