[发明专利]硅晶片的热处理方法

说明书

本发明提供硅晶片的热处理方法，在惰性气体气氛下的硅晶片的热处理中，该热处理方法可有效地进行在硅晶片表面的自然氧化膜溶解时所产生的SiO气体的排气，可抑制反应产物在热处理腔室内的堆积，防止滑移的恶化。在900℃以上且1100℃以下的温度区段中保持晶片5秒以上且30秒以下的时间，同时将晶片转速设为80rpm以上且120rpm以下，控制腔室内的惰性气体的供给，使气体置换率成为90%以上。

技术领域

本发明涉及硅晶片的热处理方法，特别是涉及在惰性气氛下的热处理中，可有效地进行在硅晶片表面的自然氧化膜溶解时所产生的SiO气体的排气，防止热处理腔室内的SiO_x固体的堆积的硅晶片的热处理方法。

背景技术

随着半导体器件的高集成化，对硅晶片(以下，也简称为“晶片”。)等半导体基板要求高品质化。特别是，减少在形成器件(device)的活性区域中的晶体缺陷是必须事项。例如，硅晶片是通过硅单晶的生长和各种加工来制造的，但在单晶的生长阶段发生的晶体缺陷保留在加工后的晶片中。

作为通过短时间的热处理来减少保留在上述硅晶片中的晶体缺陷的方法，如专利文献1所公开的那样，例如已知有使用RTP (Rapid Thermal Process)装置(快速升降温热处理装置)的方法。专利文献1所公开的方法是在上述RTP装置中、在氩气气氛下、在1300℃以上且硅熔点以下的温度范围加热硅晶片之后，冷却至400℃以上且800℃以下的温度，然后切换成氧气氛，在1250℃以上且硅熔点以下的温度下进行热处理。

然而，若在氩气气氛下进行热处理，则形成于晶片表面的自然氧化膜溶解，以SiO气体的形式脱离。所产生的SiO气体没有被全部排气，而在高温下对硅表面进行气体蚀刻，在温度低的腔室内壁或其他构件表面以SiO_x固体的形式堆积。而且，上述SiO_x固体存在以下的课题：其成为附着于热处理中的晶片的颗粒的原因。

另外，通常在单片式热处理装置中，处理中的硅晶片边使用非接触式的放射温度计等测量晶片背面的多个点边控制处理温度，但在上述的SiO_x等反应产物堆积在放射温度计上的情况下，存在无法进行准确的温度测量、处理中的晶片温度变得不均匀、发生滑移缺陷的课题。

对于上述的基于来自SiO气体的反应产物的课题，在专利文献2中公开了下述方法：使在硅晶片与放射温度计之间的空间产生气流，降低反应产物在上述放射温度计上的堆积速度。

另外，专利文献3中记载了：通过使晶片旋转以某种程度的高速度(例如250～350rpm)旋转，可使反应产物不在晶片上堆积，抑制滑移缺陷。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-29429号公报；

专利文献2：日本特表2002-507250号公报；

专利文献3：日本特开2011-233556号公报。

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在专利文献2所公开的方法中，即使可减少反应产物在放射温度计上的堆积量，也无法完全地抑制堆积。

另外，在专利文献3所记载的方法中，虽然对抑制反应产物在晶片上的堆积有效，但存在如下课题：因自然氧化膜的脱离而产生的SiO气体难以从腔室内排出，所以若连续地进行处理，则SiO_x等反应产物会在腔室内堆积。

在这样的状况下，本发明人深入研究的结果发现了：在惰性气体气氛下边使硅晶片旋转边进行热处理时，在达到1300℃以上之前，通过控制从晶片表面发生SiO气体的温度区段(900℃以上且1100℃以下)中的晶片转速和气体置换率，SiO气体自热处理腔室的排气效率提高，可防止SiO_x等反应产物在腔室内的堆积，从而完成了本发明。