CN103262222A - 单晶硅晶片的热氧化膜形成方法 - Google Patents

单晶硅晶片的热氧化膜形成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103262222A
CN103262222A CN2011800542512A CN201180054251A CN103262222A CN 103262222 A CN103262222 A CN 103262222A CN 2011800542512 A CN2011800542512 A CN 2011800542512A CN 201180054251 A CN201180054251 A CN 201180054251A CN 103262222 A CN103262222 A CN 103262222A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
oxide film
heat oxide
aforementioned
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011800542512A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103262222B (zh
Inventor
高桥博幸
吉田和彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Handotai Co Ltd filed Critical Shin Etsu Handotai Co Ltd
Publication of CN103262222A publication Critical patent/CN103262222A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103262222B publication Critical patent/CN103262222B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/3165—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation
    • H01L21/31654—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation of semiconductor materials, e.g. the body itself
    • H01L21/31658—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation of semiconductor materials, e.g. the body itself by thermal oxidation, e.g. of SiGe
    • H01L21/31662—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation of semiconductor materials, e.g. the body itself by thermal oxidation, e.g. of SiGe of silicon in uncombined form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/0223—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate
    • H01L21/02233—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer
    • H01L21/02236—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer group IV semiconductor
    • H01L21/02238—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer group IV semiconductor silicon in uncombined form, i.e. pure silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/02255—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by thermal treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/024—Group 12/16 materials
    • H01L21/02403—Oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02587—Structure
    • H01L21/0259—Microstructure
    • H01L21/02598—Microstructure monocrystalline
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明是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，其是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。由此，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。

Description

单晶硅晶片的热氧化膜形成方法
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。
这样一来，通过使厚度d1为500nm以上，可以使所形成的热氧化膜在后段的高温氧化时，作为良好的保护膜而发挥作用，确实防止滑移位错的发生。
此时，优选为，在追加形成前述厚度d2的热氧化膜后，进一步反复1次以上进行以下操作：降温至低于前述温度T1的温度，然后，升温至高于前述温度T1的温度，以便追加形成热氧化膜。
这样一来，通过追加形成热氧化膜，尤其在形成较厚的热氧化膜时，可以确实防止贴附于晶片舟。
[发明的效果]
如上所述，根据本发明，尤其在形成较厚的热氧化膜时，可以抑制滑移位错和裂纹等的发生，并且进行高效的热氧化膜形成。
附图说明
图1是示出了实施例中的热处理炉内的温度及环境气体的图。
图2是示出了比较例1、2中的热处理炉内的温度及环境气体的图。
图3是示出了比较例3中的热处理炉内的温度及环境气体的图。
具体实施方式
以下，针对本发明，作为实施方式的一个实例，参照附图作详细说明，但本发明并不限定于这些实施方式。
在本发明中，首先，将单晶硅晶片投入至例如立式热处理炉内。
此时，利用以下方法来投入：向具有用于载置多片晶片的支持部的晶片舟中，填充晶片，并装填于热处理炉的管内。作为此时的热处理炉内的温度（投入温度），例如以成为500℃左右的温度的方式来设定加热器。
继而，通过升温至形成热氧化膜的温度T1并保持，来形成厚度d1的热氧化膜。
此时，作为形成热氧化膜的温度T1，并无特别限定，只要是可以在单晶硅晶片上形成热氧化膜的温度即可；如果是高于600℃的温度，将形成一定厚度的热氧化膜，但优选为，例如温度T1为低于1200℃的温度。如果是低于1200℃的温度，就可以充分抑制在热氧化膜形成中发生滑移位错。
此时形成的热氧化膜的厚度d1并无特别限定，优选为例如500nm以上的厚度。
通过形成这种厚度的热氧化膜，所具有的厚度足以在后段的高温氧化时使热氧化膜作为保护膜而充分发挥作用，可以充分抑制滑移位错的发生。
继而，降温至低于温度T1的温度。
这样一来，通过降温，晶片的外周部与中央部发生温差，该温差将导致晶片上产生翘曲动作。由此，由于与晶片舟的接触位置发生变化，因此利用所形成的热氧化膜，可以防止晶片贴附于晶片舟上。
此时，优选为，降温至比温度T1低200℃以上的温度，并且，更优选为，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。
如果降温至这种温度，那么可以使晶片充分地产生翘曲动作，并通过改变对晶片舟的接触位置，而确实地达成防止贴附。
继而，升温至高于温度T1的温度T2，以便追加形成厚度大于厚度d1的厚度d2的热氧化膜。
这样一来，在后段的高温氧化中，由于在前段的低温氧化中已经形成热氧化膜，因此该热氧化膜是作为保护膜而发挥作用，高温下也不易发生滑移位错。并且，在高温氧化中，如果形成厚度大于前段的低温氧化的厚度d2的热氧化膜，由于高温将导致氧化速度提高，因此可以高效地追加形成较厚的热氧化膜。
此时，温度T2并无特别限定，为高于温度T1的温度即可，但优选为例如1200℃以上的温度。
如果是1200℃以上，由于氧化速度充分较快，因此效率较高，并且，即使是这种高温，在本发明中，由于在前段的低温氧化中形成热氧化膜，因此作为保护膜发挥作用，而不易发生滑移位错。
并且，降温后且在升温至温度T2之前，也可以将晶片取出至热处理炉外，但考虑到氧化工序的生产量(throughput)，优选为，降温后，不将晶片取出至热处理炉外，而是升温至温度T2，连续进行氧化膜形成。
这种热处理炉内温度的升温、降温及保持，可以控制加热器输出来进行。并且，作为升温、降温的速度，并无特别限定。
并且，作为热氧化膜形成时的环境，也没有特别限定，只要是形成氧化膜的氧化性环境即可，例如，可以在包含水蒸气的环境下，进行湿式O2氧化或高温蒸气氧化等。
如果是如上所述的本发明的热氧化膜形成方法，尤其在形成容易发生滑移位错等的厚度为2500nm以上、或5000nm以上的较厚的热氧化膜时，也可以防止滑移位错和裂纹等的发生，以便形成良好的热氧化膜。
并且，也可以在如上所述追加形成厚度d2的热氧化膜后，进一步反复1次以上进行以下操作：降温至低于温度T1的温度，然后，升温至高于温度T1的温度，以便追加形成热氧化膜。
尤其当形成较厚的热氧化膜时等，通过这样进一步反复1次以上本发明的降温、升温，可以防止贴附于晶片舟，并且确实地防止滑移位错和裂纹等。
另外，除了仅由硅单晶所构成的普通单晶硅晶片以外，本发明的氧化膜形成方法还可以应用于以下SOI晶片：将两片普通单晶硅晶片，隔着氧化膜贴合制作而成的贴合SOI晶片；或对普通单晶硅晶片注入氧离子，然后高温热处理制作而成的SOI晶片。因此，本发明中的“单晶硅晶片”是指还包含这些SOI晶片。
[实施例]
以下，示出实施例及比较例，更具体地说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例及比较例。
（实施例1）
将直径200mm、结晶方位<100>且经过镜面研磨的单晶硅晶片投入至立式热处理炉内，根据图1的热处理曲线，形成厚度6000nm的热氧化膜。在表1中，示出此时的投入温度Tin(℃)、低温氧化温度T1(℃)、降温温度T(℃)、高温氧化温度T2(℃)及取出温度Tout(℃)。
氧化是利用高温蒸气氧化来进行；低温氧化（氧化1）是调整氧化时间，以便形成厚度1000nm的热氧化膜；高温氧化（氧化2）是调整氧化时间，以便追加形成厚度5000nm的热氧化膜。
从Tin(℃)至T1(℃)的升温速度为5(℃/min)，从T1(℃)至T(℃)的降温速度为2.5(℃/min)。
并且，使T(℃)至T2(℃)的升温速度在900℃以下为2(℃/min)，900℃～1200(℃)之间为1(℃/min)，1200～1250(℃)之间为0.5(℃/min)；使T2(℃)至Tout(℃)的降温速度在至1200℃为止为0.5(℃/min)，1200～1100(℃)之间为1(℃/min)，1100～Tout(℃)之间为2(℃/min)。
在形成厚度6000nm的热氧化膜后，利用X射线形貌(X-ray topography)法来观察滑移位错。结果为，在与晶片舟的接触位置处观察到接触痕迹，但未观察到线状滑移位错。
（实施例2）
将直径200mm、结晶方位<100>且经过镜面研磨的单晶硅晶片投入至立式热处理炉内，根据图1的热处理曲线，形成厚度5500nm的热氧化膜。在表1中，示出此时的投入温度Tin(℃)、低温氧化温度T1(℃）、降温温度T(℃)、高温氧化温度T2(℃)及取出温度Tout(℃)。
氧化是利用高温蒸气氧化来进行；低温氧化（氧化1）是调整氧化时间，以便形成厚度500nm的热氧化膜；高温氧化（氧化2）是调整氧化时间，以便追加形成厚度5000nm的热氧化膜。
从Tin(℃)至T1(℃）的升温速度为5(℃/min)，从T1(℃)至T(℃)的降温速度为2.5(℃/min)。
并且，使T(℃)至T2(℃)的升温速度在900℃以下为2(℃/min)，900～1200(℃)之间为1(℃/min)，1200～1250(℃)之间为0.5(℃/min)；使T2(℃)至Tout(℃)的降温速度在至1200℃为止为0.5(℃/min)，1200～1100(℃)之间为1(℃/min)，1100～Tout(℃)之间为2(℃/min)。
在形成厚度5500nm的热氧化膜后，利用X射线形貌法来观察滑移位错。结果为，在与晶片舟的接触位置处观察到接触痕迹，但未观察到线状滑移位错。
（实施例3）
将直径200mm、结晶方位<100>且经过镜面研磨的单晶硅晶片投入至立式热处理炉内，根据图1的热处理曲线，形成厚度2500nm的热氧化膜。在表1中，示出此时的投入温度Tin(℃)、低温氧化温度T1(℃)、降温温度T(℃)、高温氧化温度T2(℃)及取出温度Tout(℃)。
氧化是利用高温蒸气氧化来进行；低温氧化（氧化1）是调整氧化时间，以便形成厚度500nm的热氧化膜；高温氧化（氧化2）是调整氧化时间，以便追加形成厚度2000nm的热氧化膜。
从Tin(℃)至T1(℃)的升温速度为5(℃/min)，从T1(℃)至T(℃)的降温速度为2.5(℃/min)。
并且，使T(℃)至T2(℃)的升温速度在900℃以下为2(℃/min)，900～1200(℃)之间为1(℃/min)；使T2(℃)至Tout(℃)的降温速度在至1100℃为止为1(℃/min)，1100～Tout(℃)之间为2(℃/min)。
在形成厚度2500nm的热氧化膜后，利用X射线形貌法来观察滑移位错。结果为，在与晶片舟的接触位置处观察到接触痕迹，但未观察到线状滑移位错。
在表1中，示出实施例1至实施例3中的热氧化膜形成时的温度；在表2中，示出实施例1至实施例3中的热氧化膜厚。
表1
Tin(℃) T1(℃) T(℃) T2(℃) Tout(℃)
实施例1 500 1050 500 1250 500
实施例2 600 1000 800 1250 600
实施例3 500 1000 500 1200 500
表2
Figure BDA00003171195700081
（实施例4）
在降温至T(℃)后，暂时将晶片取出至热处理炉外，除此以外，在与实施例1相同的条件下，形成厚度6000nm的热氧化膜。
在形成厚度6000nm的热氧化膜后，利用X射线形貌法来观察滑移位错。结果为，在与晶片舟的接触位置处观察到接触痕迹，但未观察到线状滑移位错。
（比较例1）
将直径200mm、结晶方位<100>且经过镜面研磨的单晶硅晶片投入至立式热处理炉内，根据图2的热处理曲线，形成厚度6000nm的热氧化膜。在表3中，示出此时的投入温度Tin(℃)、氧化温度T11(℃)及取出温度Tout(℃)。
并且，使升降温速度与实施例1的高温氧化时的条件相同。
在形成厚度6000nm的热氧化膜后，利用X射线形貌法来观察滑移位错。结果为，观察到较强的线状滑移位错，所述线状滑移位错是以与晶片舟的接触痕迹为基点，且为十字。
（比较例2）
将直径200mm、结晶方位<100>且经过镜面研磨的单晶硅晶片投入至立式热处理炉内，根据图2的热处理曲线，形成厚度2500nm的热氧化膜。在表3中，示出此时的投入温度Tin(℃)、氧化温度T11(℃)及取出温度Tout(℃)。
并且，使升降温速度与实施例3的高温氧化时的条件相同。
在形成厚度2500nm的热氧化膜后，利用X射线形貌法来观察滑移位错。结果为，观察到线状滑移位错，所述线状滑移位错是以与晶片舟的接触痕迹为基点，且为十字。
在表3中，示出比较例1、2中的热氧化膜形成时的温度；在表4中，示出比较例1、2中的热氧化膜厚。
表3
Tin(℃) T11(℃) Tout(℃)
比较例1 500 1250 500
比较例2 500 1200 500
表4
Figure BDA00003171195700091
（比较例3）
将直径200mm、结晶方位<100>且经过镜面研磨的单晶硅晶片投入至立式热处理炉内，如图3所示，在两个阶段热处理中，根据在前段与后段的热处理之间升温而不降温的热处理曲线，形成厚度6000nm的热氧化膜。在表5中，示出此时的投入温度Tin(℃)、氧化温度T11、T12(℃)及取出温度Tout(℃)。氧化是利用高温蒸气氧化来进行；低温氧化（氧化1）是调整氧化时间，以便形成厚度1000nm的热氧化膜；高温氧化（氧化2）是调整氧化时间，以便追加形成厚度5000nm的热氧化膜。
并且，使升降温速度与实施例1的条件相同。
在形成厚度6000nm的热氧化膜后，利用X射线形貌法来观察滑移位错。结果为，观察到较强的线状滑移位错（比比较例1弱(短)），所述线状滑移位错是以与晶片舟的接触痕迹为基点，且为十字。
在表5中，示出比较例3中的热氧化膜形成时的温度；在表6中，示出比较例3中的热氧化膜厚。
表5
Tin(℃) T11(℃) T12(℃) Tout(℃)
比较例3 500 1050 1250 500
表6
另外，本发明并不限定于上述实施方式。上述实施方式为例示，具有与本发明的权利要求书所述的技术思想实质相同的结构、并发挥相同作用效果的技术方案，均包含在本发明的技术范围内。

Claims (8)

1.一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。
2.如权利要求1所述的单晶硅晶片的热氧化膜形成方法，其中，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。
3.如权利要求1或2所述的单晶硅晶片的热氧化膜形成方法，其中，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。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的单晶硅晶片的热氧化膜形成方法，其中，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。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的单晶硅晶片的热氧化膜形成方法，其中，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。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的单晶硅晶片的热氧化膜形成方法，其中，使前述厚度d1与前述厚度d2的总膜厚为2500nm以上。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的单晶硅晶片的热氧化膜形成方法，其中，使前述厚度d1为500nm以上。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的单晶硅晶片的热氧化膜形成方法，其中，在追加形成前述厚度d2的热氧化膜后，进一步反复1次以上进行以下操作：降温至低于前述温度T1的温度，然后，升温至高于前述温度T1的温度，以便追加形成热氧化膜。
CN201180054251.2A 2010-11-10 2011-10-06 单晶硅晶片的热氧化膜形成方法 Active CN103262222B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010251775A JP5479304B2 (ja) 2010-11-10 2010-11-10 シリコン単結晶ウェーハの熱酸化膜形成方法
JP2010-251775 2010-11-10
PCT/JP2011/005626 WO2012063402A1 (ja) 2010-11-10 2011-10-06 シリコン単結晶ウェーハの熱酸化膜形成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103262222A true CN103262222A (zh) 2013-08-21
CN103262222B CN103262222B (zh) 2016-03-30

Family

ID=46050574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180054251.2A Active CN103262222B (zh) 2010-11-10 2011-10-06 单晶硅晶片的热氧化膜形成方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9171737B2 (zh)
EP (1) EP2639819B1 (zh)
JP (1) JP5479304B2 (zh)
KR (1) KR101725777B1 (zh)
CN (1) CN103262222B (zh)
WO (1) WO2012063402A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105355551A (zh) * 2015-11-12 2016-02-24 扬州杰利半导体有限公司 一种晶片钝化工艺
CN117096012A (zh) * 2023-08-22 2023-11-21 中环领先半导体材料有限公司 一种氧化膜、硅片及其制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5780234B2 (ja) * 2012-12-14 2015-09-16 信越半導体株式会社 Ｓｏｉウェーハの製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5926741A (en) * 1996-07-12 1999-07-20 Sharp Kabushiki Kaisha Method of forming gate dielectric films for MOSFETs without generation of natural oxide films
US6291365B1 (en) * 1999-02-10 2001-09-18 Nec Corporation Method for manufacturing thin gate silicon oxide layer
US6541394B1 (en) * 1999-01-12 2003-04-01 Agere Systems Guardian Corp. Method of making a graded grown, high quality oxide layer for a semiconductor device
US6797323B1 (en) * 1996-11-29 2004-09-28 Sony Corporation Method of forming silicon oxide layer
US20060281234A1 (en) * 2005-06-13 2006-12-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method of manufacturing the same

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4494303A (en) * 1983-03-31 1985-01-22 At&T Bell Laboratories Method of making dielectrically isolated silicon devices
JPH02303131A (ja) * 1989-05-18 1990-12-17 Oki Electric Ind Co Ltd 絶縁膜形成方法
US5244843A (en) * 1991-12-17 1993-09-14 Intel Corporation Process for forming a thin oxide layer
US5648282A (en) * 1992-06-26 1997-07-15 Matsushita Electronics Corporation Autodoping prevention and oxide layer formation apparatus
JPH06112451A (ja) * 1992-09-29 1994-04-22 Nagano Denshi Kogyo Kk Ｓｏｉ基板の製造方法
JP3105770B2 (ja) * 1995-09-29 2000-11-06 日本電気株式会社 半導体装置の製造方法
US5738909A (en) * 1996-01-10 1998-04-14 Micron Technology, Inc. Method of forming high-integrity ultrathin oxides
US5962854A (en) * 1996-06-12 1999-10-05 Ishizuka Electronics Corporation Infrared sensor and infrared detector
JPH11186255A (ja) * 1996-11-29 1999-07-09 Sony Corp シリコン酸化膜の形成方法
US5851892A (en) * 1997-05-07 1998-12-22 Cypress Semiconductor Corp. Fabrication sequence employing an oxide formed with minimized inducted charge and/or maximized breakdown voltage
US6207591B1 (en) * 1997-11-14 2001-03-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Method and equipment for manufacturing semiconductor device
JPH11288893A (ja) * 1998-04-03 1999-10-19 Nec Corp 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法
US6281141B1 (en) * 1999-02-08 2001-08-28 Steag Rtp Systems, Inc. Process for forming thin dielectric layers in semiconductor devices
US6235651B1 (en) * 1999-09-14 2001-05-22 Infineon Technologies North America Process for improving the thickness uniformity of a thin layer in semiconductor wafer fabrication
US6437375B1 (en) * 2000-06-05 2002-08-20 Micron Technology, Inc. PD-SOI substrate with suppressed floating body effect and method for its fabrication
JP4914536B2 (ja) 2001-02-28 2012-04-11 東京エレクトロン株式会社 酸化膜形成方法
US6455382B1 (en) * 2001-05-03 2002-09-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Multi-step method for forming sacrificial silicon oxide layer
US6602799B2 (en) * 2001-09-17 2003-08-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Method of forming a uniform ultra-thin gate oxide layer
US6890831B2 (en) 2002-06-03 2005-05-10 Sanyo Electric Co., Ltd. Method of fabricating semiconductor device
JP3744889B2 (ja) 2002-06-03 2006-02-15 三洋電機株式会社 半導体装置の製造方法
JP2004253777A (ja) * 2003-01-31 2004-09-09 Nec Electronics Corp 半導体装置及び半導体装置の製造方法
US7576369B2 (en) * 2005-10-25 2009-08-18 Udt Sensors, Inc. Deep diffused thin photodiodes
KR20040096377A (ko) * 2003-05-09 2004-11-16 삼성전자주식회사 산화막 및 산질화막 형성 방법
US7071127B2 (en) * 2003-05-20 2006-07-04 Promos Technologies, Inc. Methods for improving quality of semiconductor oxide composition formed from halogen-containing precursor
JP4329655B2 (ja) * 2004-09-10 2009-09-09 セイコーエプソン株式会社 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置。
JP2007053227A (ja) * 2005-08-18 2007-03-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体素子およびその製造方法
JP5280015B2 (ja) * 2007-05-07 2013-09-04 信越半導体株式会社 Ｓｏｉ基板の製造方法
JP2010140947A (ja) * 2008-12-09 2010-06-24 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JP5166297B2 (ja) * 2009-01-21 2013-03-21 東京エレクトロン株式会社 酸化珪素膜の形成方法、半導体メモリ装置の製造方法およびコンピュータ読み取り可能な記憶媒体

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5926741A (en) * 1996-07-12 1999-07-20 Sharp Kabushiki Kaisha Method of forming gate dielectric films for MOSFETs without generation of natural oxide films
US6797323B1 (en) * 1996-11-29 2004-09-28 Sony Corporation Method of forming silicon oxide layer
US6541394B1 (en) * 1999-01-12 2003-04-01 Agere Systems Guardian Corp. Method of making a graded grown, high quality oxide layer for a semiconductor device
US6291365B1 (en) * 1999-02-10 2001-09-18 Nec Corporation Method for manufacturing thin gate silicon oxide layer
US20060281234A1 (en) * 2005-06-13 2006-12-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method of manufacturing the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105355551A (zh) * 2015-11-12 2016-02-24 扬州杰利半导体有限公司 一种晶片钝化工艺
CN105355551B (zh) * 2015-11-12 2018-05-15 扬州杰利半导体有限公司 一种晶片钝化工艺
CN117096012A (zh) * 2023-08-22 2023-11-21 中环领先半导体材料有限公司 一种氧化膜、硅片及其制备方法
CN117096012B (zh) * 2023-08-22 2024-03-26 中环领先半导体科技股份有限公司 一种氧化膜、硅片及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2639819A4 (en) 2014-04-02
JP5479304B2 (ja) 2014-04-23
WO2012063402A1 (ja) 2012-05-18
KR20140015263A (ko) 2014-02-06
EP2639819B1 (en) 2017-01-04
US20130178071A1 (en) 2013-07-11
KR101725777B1 (ko) 2017-04-11
CN103262222B (zh) 2016-03-30
US9171737B2 (en) 2015-10-27
EP2639819A1 (en) 2013-09-18
JP2012104651A (ja) 2012-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102396055B (zh) 退火晶片、退火晶片的制造方法以及器件的制造方法
CN103820849B (zh) 一种减压生产12寸单晶硅外延片的工艺
JPH11176822A (ja) 半導体処理装置
CN103262222A (zh) 单晶硅晶片的热氧化膜形成方法
JP2015160750A (ja) 炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法
JP2009170676A (ja) エピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法
CN104347395A (zh) 硅晶片及其制造方法
JP4394120B2 (ja) 基板処理装置および半導体装置の製造方法
JP2003218031A (ja) 半導体ウェーハの製造方法
CN106098847A (zh) 一种硅基复合衬底的外延方法
JP2007073865A (ja) 熱処理装置
CN105185691A (zh) 一种消除首片效应的方法
JP2011176158A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2008053521A (ja) シリコンウェーハの熱処理方法
CN110117814A (zh) 具有低密度c空位缺陷的碳化硅外延的制备方法
CN101364531B (zh) 膜层形成方法
JP4449307B2 (ja) ウエーハの熱処理方法及び熱処理装置
JP2005101161A (ja) 熱処理用支持具、熱処理装置、熱処理方法、基板の製造方法及び半導体装置の製造方法
JPH0831707A (ja) 半導体製造装置
JP2006080294A (ja) 基板の製造方法
CN220509973U (zh) 高温晶圆超恒温加热台
JP2006032463A (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
CN103050402A (zh) 已做发射区推进的三极管hfe的二次增大方法
JP2004172564A (ja) アニールウェーハ及びその製造方法
JP2007180417A (ja) 半導体基板製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant