TW201005135A - Epitaxially coated silicon wafer with<110>orientation and method for producing it - Google Patents

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TW201005135A
TW201005135A TW098118535A TW98118535A TW201005135A TW 201005135 A TW201005135 A TW 201005135A TW 098118535 A TW098118535 A TW 098118535A TW 98118535 A TW98118535 A TW 98118535A TW 201005135 A TW201005135 A TW 201005135A
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Erich Daub
Hans Oelkrug
Oliver Schmelmer
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Siltronic Ag
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Description

201005135 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種製造一具有&lt;11〇&gt;晶體取向之矽晶圓之方法 以及一種由此方法所製得之矽晶圓。 【先前技#f】 單晶矽，尤其是在具大直徑（2300毫米）之矽棒的情況下，係 利用所謂的Czochralski ( CZ )法所生長。於此情況下，係將晶種 ^ 送至在石英坩堝中熔化之矽的表面上，並緩慢地向上拉起。於此 情況下，首先形成一頸部，隨後降低拉伸速率並形成一圓錐形區 域，其轉變為晶體之圓柱形區域。關於晶體拉伸軸之晶格取向， 通常係經由晶種的晶體取向來預先確定。晶體生長方向，通常係 平行於晶體拉伸方向或垂直於棒材橫截面的對應晶面，該平面係 垂直於晶體拉伸方向。 在CZ法之單晶生長期間，會產生許多類型的晶體缺陷。生長具 有盡可能少的缺陷的晶體係所欲者。特別重要的缺陷是滑移位 〇 錯。在晶體拉伸過程的許多時點會產生這些位錯，但特別是在拉 伸過程的第一部分中會遇到，此係因為在熔體表面與晶種之間的 溫差而造成。位錯是動態的，且傾向於在晶格中最小自由能的方 向上散播。 在期望&lt;001&gt;晶體取向之傳統晶體生長中，位錯通常係在相對於 拉伸軸為傾斜的方向上散播，因為這些方向係代表最小能量的路 徑。這已在例如JP 03-080184中公開。透過細頸部的適當延長， 這些位錯會朝向頸部表面散播，並在該處消失，然後形成圓錐形 部分及隨後之確切圓柱形晶體段。可藉由將頸部變細至相對更小 3 201005135 的直徑’即形成所謂的細頸部（在該文獻中亦稱為縮頸（㈣ neck))，以顯著地消除該些幾乎沿著晶體生長軸但是不與1平行 地散播之位錯。US 5,828,823之教示包括：生長_直徑約為'ι〇毫 米之長頸’以減少位錯，並且進—步形成—可承載長晶體之相應 重量的頸部。 對於-些應用而言，提供具有除了&lt;〇〇1&gt;以外之其他晶體取向的 石夕晶圓係所欲的。這些替代的取向之—為&lt;nG&gt;。該晶體取向特別 係因為其較高的空穴遷移率而是有利的。 在以&lt;110&gt;取向生長的晶體中，低能量的晶面為{111}平面即 係垂直於{110}平面。位錯因而係以平行於&lt;110&gt;晶軸的方向來散 播。因此，這些位錯無法藉由生長一傳統的頸部而消除因為這 些平行於頸部轴而不是與該轴形成夾角之位錯，並非朝向頸部表 面來散播。由此，從依此方式拉伸之單晶所製得之各個矽晶圓均 含有位錯。 為了避免該問題，JP 03-080184建議使用具有輕微取向錯誤之晶 種，從而使散播位錯之低能量方向相對於生長軸稍微係傾斜的。 透過使低能量方向相對於生長軸為傾斜，可使位錯朝向頸部表面 散播，並在形成圓柱形晶體段之前便消除。 US 5，769,941亦涉及在&lt;! i 〇&gt;取向之晶體中以軸向散播之位錯的 消除。此係透過如下方式而實現：傾斜晶種並因此將&lt;11〇&gt;方向 ({110}平面之法線）從晶軸傾斜，這可使位錯朝向頸部表面散播。 在所有現有技術已知的方法中，可形成一取向錯誤的矽單晶， 其中該取向錯誤例如為2。至5。（US 5,769,941 )，或者可為此選擇 201005135 &lt;001 &gt;與&lt;101&gt;方向之間的所有角度（JP 03-080184)。JP 63-123893 中揭露了一種取向錯誤為〇·2°至4°之晶體。 已經證明，取向錯誤的程度會大幅影響由此所製得之矽晶圓的 特性。提供一具蠢晶層之石夕晶圓通常係所欲的。 ΕΡ 1 592 045 Α1顯示，&lt;11〇&gt;取向錯誤晶圓之磊晶層的表面粗糙 度係取決於傾斜角（晶圓表面之法線相對於真正的&lt;110&gt;方向的夾 角），且係低於經搬光之矽晶圓的粗糙度（不具有一磊晶層）。在 ▲ 傾斜角為0°至8°時可以觀察到該效果。 〇 原子力顯微鏡（Atomic force microscope，AFM)顯微照片，顯 示了蟲晶層上之&lt;110&gt;取向的臺階和凸肩（shoulders )。根據EP 1 592 045 A卜可由傾斜角及兩個臺階之間的距離，直接預測凸肩的 寬度。若傾斜角超過1。，則單原子層臺階之間的凸肩寬度為10奈 米或更小。 即使在CZ拉伸之後，透過適當的措施（例如透過經取向之線鋸 切）來實現試圖嘗試再次完全減少取向錯誤，0。之取向錯誤（傾 Φ 斜角）實際上仍然是無法實現的。在線鋸鋸切期間，半導體棒（不 包括起始錐和結束錐）的取向錯誤，通常可透過黏結在鋸條 (sawing strip)上之棒塊之相對於線錄之線排（wjre gang)的適 當取向而減少，該線排係由鋸線所形成。因為鋸條根本無法完全 精確地進行取向，並且無法避免相對小的錯誤，所以僅在很少的 情況下可實現恰好〇。的取向錯誤。因此，若在本發明上下文内提 及取向錯誤為0。之晶體或晶圓時，則應當思及最多約為10分 (minutes )之相對小的偏差或應當思及〇 2。（亦參見jp 63-123893)。 5 201005135 在線鋸鋸切過程中，個別棒塊之取向錯誤的校正，會導致所鋸 切之矽晶圓具有橢圓形的晶圓形狀，因為線鋸排與棒塊的圓柱形 外表面之間會形成大於或小於90°之夾角。此在生產工程上主要會 產生兩方面的問題：首先，透過在棒塊的兩個末端處傾斜地切割 會產生所謂的「半月形晶圓」，這會導致晶圓無法與常用之碳質條 自動分離；其次，在邊緣圓化時的複雜性明顯增加，因為必須提 供可用以圓化橢圓形晶圓之特殊技術。此外，在可購得之的盒 (cassettes)中運送未圓化之橢圓形晶圓，會導致發生邊緣斷裂的 可能性增大，此亦會導致該些晶圓被丟棄。 此外，因為該些和刀一樣鋒利的邊緣，對操作人員而言，以手 工操作「半月形晶圓」亦涉及提高的安全性風險。 【發明内容】 本發明之目的係透過一種製造如請求項1所述之經磊晶塗覆之 矽晶圓之方法而實現的，包含以下步驟： a)根據Czochralski法使用一具&lt;110&gt;取向之晶種來拉伸一具 &lt;110&gt;取向之矽單晶，該晶種之幾何軸相對於該晶種真實之&lt;110&gt; 晶轴係傾斜一特定角度，從而使所拉伸之&lt;110&gt;取向的矽單晶之幾 何軸相對於其真實之&lt; 110 &gt;晶軸亦具一輕微的取向錯誤； b )以如下方式進行該石夕單晶之取向圓柱形研磨（oriented cylindrical grinding):測定拉伸之後所產生之石夕單晶的取向錯誤， 適當地取向在一研磨機内的壓迫元件之間夹緊的單晶，以及研磨 掉該單晶之外表面直至其具有一特定、均一的特定直徑，並由此 改變於拉伸單晶之後所產生之取向錯誤； c)從該經圓柱形研磨之單晶切割出晶圓； 201005135 )利用機械、化學或化學顧法進一步力。工如此切割出之晶 ’但^㈣方法，該表面之取向錯誤係大部分保持不變； 〇幸父佳地，施加1晶層至一經此方式進〜步加工之晶圓上， 其中將&lt;m&gt;方向㈣晶κ表面之法線騎1度β，且該經傾斜 之&lt;ιη&gt;方向的投影與該晶圓平面内之方向形成一角度 φ’而e係由〇。娜。給出且45。⑽〇。（以及所有對稱等值的方 向）。 Ο 較佳係採用-輕微取向錯誤的晶種。該晶種較佳係安裝在一晶 種固定器上。 ％ 較佳地，所用晶種的取向錯誤較佳為5。或更小，更佳為3。或更 小尤佳為2或更小。下限係受到不含位錯拉伸的要求以及因此 所需之頸部長度的限制。 取向錯誤較佳係定位於最接近之&lt;1〇〇&gt;平面或&lt;111&gt;平面的方向 (關於晶向和晶面的定義請參見第i圖）。 因此，以此方式所拉伸之單晶亦具—相應的取向錯誤。 • 對於所欲之最終直徑150毫米、200毫米、300毫米或45〇毫米， 單晶的直徑較佳係稍微增加的（數毫米）。 僅在隨後對矽晶圓進行邊緣加工步驟（邊緣研磨、邊緣拋光） 時’才達到所欲之最終直徑。 為了能夠拉伸不含位錯之晶體，在該晶種與位於一坩堝内之一 多晶石夕溶體接觸之後應用縮頸法，首先拉伸一細頸部，此防止位 錯線的散播。 在拉伸該單晶之後，其除了調節所欲之取向錯誤的措施外，係 對應於現有技術之經Czochralski拉伸的晶體，較佳係將起始錐和 7 201005135 結束錐切除。然後，以平行於經定義之晶向對該晶體塊進行圓柱 形研磨。在此情況下，該單晶塊係經設置以使所欲之晶體取向可 透過於末端所施用之壓迫元件而定義。 透過一 X射線測角儀來測定該晶體取向。 歐洲專利EP 0 962 284 B1揭露了一種進行取向圓柱形研磨之相 應方法及一種適用之裝置。 該單晶較佳係經圓柱形研磨，至一在所有情況下均為略大於該 晶圓之最終直徑的均一直徑。 透過該取向圓柱形研磨，可調節棒塊之所欲取向錯誤或校正因 拉伸所致之取向錯誤。 所拉伸之晶體之取向錯誤的大小較佳係減少例如約1°，從而在 例如拉伸之後之取向錯誤的大小約為1.5°的情況中，可在圓柱形 研磨之後獲得一大小約為0.5°的取向錯誤。 在該取向圓柱形研磨期間，較佳係將根據CZ之取向錯誤傾斜至 一生產工程所試圖達到的方向，即例如最接近之&lt;111&gt;平面或 &lt;100&gt;平面的方向（參見第1圖）。由此來改變該取向錯誤的大小 和方向。 隨後，利用一線鋸將經圓柱形研磨之棒塊切割成晶圓。 此較佳係透過如下方式而實現：將單晶固定在一相對於該線鋸 之線排傾斜的鋸條上，從而使鋸下之晶圓具有一表面，該表面具 一根據大小和方向而定義之取向錯誤的&lt;11〇&gt;晶面。 但尤佳的是，所欲之取向錯誤僅透過該單晶之拉伸及透過隨後 進行之如上所述的取向圓柱形研磨而實現。 201005135 於此較佳實施態樣中，在根據現有技術所進行之該線鋸切割步 驟期間，不產生或至多僅在最低限度下產生該取向錯誤之變化（在 大小和方向方面）。 因此，所切割出之晶圓具一取向錯誤的&lt;11〇&gt;表面，其可透過立 體角φ和Θ來表示。 所切割出之晶圓的取向錯誤為Θ為0°至3°，φ為45°至90° (以 及所有對稱等值的方向）。 ^ 尤其較佳的是，φ為55°至85°且Θ為0°至2.5° (以及所有對稱 ❹ 等值的方向，第8圖），尤佳的是φ為60°至80°且Θ為0.1°至1.5° (以及所有對稱等值的方向，第9圖）。 在從該晶體切割出晶圓之後，進行加工步驟，其目的係在於使 該等晶圓整體平坦化，並使該等晶圓具有不含缺陷且不含顆粒之 光滑的表面和邊緣。 這些較佳為純機械的方法，例如單面或雙面研磨（單側研磨 (SSG)、同時雙盤研磨（DDG)、粗研磨和/或細微研磨）、和/或 φ 磨光；化學方法，例如蝕刻步驟（酸性或鹼性）及清潔步驟；化 學機械法，例如單面拋光（SSP)及雙面拋光（DSP);或化學機 械無光霧拋光（CMP)。 在這些加工步驟中，不改變&lt;11〇&gt;表面的取向錯誤。最多僅在最 低限度下產生在生產工程上無法避免的改變。 經此方式加工之晶圓較佳為具一蟲晶層。 透過該磊晶基材之&lt;11〇&gt;表面之預先設定的取向錯誤，可決定性 地影響該經沉積之磊晶層的粗糙度。 【實施方式】 9 201005135 下面更詳細地闡述一些方法步驟。 晶體拉伸&lt;11〇&gt; 首先，透過使用一晶種（取向錯誤之晶種）來生產一矽單晶， 其中&lt;110&gt;晶向係相對於軸向傾斜至一個預定的角度。 為此目的，提供一供拉伸晶體用之具矽熔體的石英坩堝。 將安裝在一晶種固定器上之晶種浸入該矽熔體中。隨後拉起該 晶種固定器並生長矽，同時以同向或反向旋轉該晶種固定器和該 坩堝。 在CZ法中，該晶種之縱轴方向係對應於拉伸方向。 在該晶種與該熔體表面接觸之後，較佳係進行一晶體直徑的收 縮過程（縮小截面）（縮頸）。從而形成因熱衝擊所導致之位錯網。 透過生長細頸部，可防止位錯散播進入後續所拉伸之晶體段中。 隨後，繼續拉起該晶種，並製成一由單晶矽所組成之矽棒。 所拉伸之^夕棒最終包含一透過縮頸法所形成的上部、一直圓柱 體及一可能存在之直徑減小的末端塊體部分。 此會導致一種情況，其中&lt;110&gt;晶向相對於該晶種之轴向而傾斜 之方向，係{110}晶面旁邊、最接近之{111}晶面的方向，即[001] 方向。 此外，&lt;110&gt;晶向相對於該晶種軸向而傾斜的方向可為{110}晶 面旁邊之{100}晶面的方向，即[1-10]方向。 隨後較佳係將起始錐和結束錐切除。 取向圓柱形研磨 透過取向圓柱形研磨，可調節所欲之晶體取向錯誤或校正拉伸 之後所獲得之取向錯誤。 201005135 所拉伸之晶體的取向錯誤較佳係減少約ι°，從而在對於該單晶 拉伸之後的取向錯誤約為1.5°的情況下，可在圓柱形研磨之後獲 得一約為0.5°的取向錯誤。 為此目的，較佳係以所欲之方式定位該晶軸，隨後將壓迫元件 固定（例如黏結）在該晶體的末端。於在一研磨機内進行研磨的 期間，該晶體係夾在該等壓迫元件上。隨後研磨該單晶，直至其 具有一預定的、均一的最終直徑。 線鋸切 隨後利用一線鋸將該經圓柱形研磨之單晶切割成晶圓。 在線鋸切割期間，於一操作過程中將一晶體塊切割成許多晶圓。 US 5,771,876中描述了此一線鋸之實用原則（functional principle)。 線鋸具有一由鋸線所形成之線排，其係纏繞在兩個或更多個線 導或導向（.deflection)輥上。 該鋸線可塗覆有一研磨塗層。 當使用具有無固定黏結之研磨粒之鋸線的線鋸時，係於切割過 程中提供漿料形式之研磨粒。 在切割過程中，固定在桌上的晶體塊穿過該線排，其中該鋸線 係以相互平行之線段的形式來設置。透過藉由一前移裝置來實現 之桌子與線排之間的相對運動，引起該線排的穿透，且其會引導 該晶體塊朝向該線排（桌子前移）或引導該線排朝向該晶體塊。 較佳地，該單晶係固定在一相對於該線鋸之線排為傾斜的桌 上，從而使所鋸切之晶圓表面具有一根據大小和方向而定義之取 201005135 向錯誤的&lt;110&gt;晶面，即，可進一 所產生的取向錯誤。 步奴正在該取向圓柱形研磨之後 但尤佳的是’進行該_切步驟而未改變該取向錯誤，即不相
該圓柱形研磨後之單晶的晶體取向。 依據以下例示性實施態樣來闡述該過程。 利用一根據Czochralski法（包括縮頸）之輕微取向錯誤的&lt;11〇&gt; 晶種來拉伸一 300毫米之晶體，切除起始錐和結束錐，並將該棒 ◎ 塊切割成個別的棒段。 在末端位置為14公分且長度為10公分的棒塊上，測定棒塊之 幾何軸與&lt;110&gt;方向之間的取向錯誤，Θ為2.14。且中〜〇。。 最終產品之目的係在於使取向為Θ為〇.6。且φ幾乎為9〇。。 在該取向圓柱形研磨之後，Θ為〇.52。且φ為88.9。。透過一標準 線鋸切割過程而不相對於該線排來傾斜桌子或鋸條，會導致取向 偏離（off-orientation )之更進一步、最低限度的改變，此係因製 程技術之波動所引起的。 測定晶圓分離之後之取向偏離，Θ為0.54。且φ為81.4。（亦請參 見表1最後—行）。該晶圓表面之取向錯誤的預定目標為Θ為0.6。， 此可在現有技術t已知的生產容忍範圍内來完全達成（ΔΘ為 +/—0.2〇) ° 生產工程上可達到之φ的容忍度，在很大部分上係取決於Θ的 大小’且對於約為0.6。之角度Θ而言，可預估Δψ為+/-1〇。。 工步驟 機械及化學機械加 12 201005135 在該線鋸切之後，較佳進行以下加工步驟： -圓化機械敏感之邊緣， -進行一研磨步驟，例如研磨或磨光。 EP 547 894 A1描述了 一種磨光法；專利申請EP 272 531 A1及 EP 580 162 A1中請求保護研磨法。
&lt;110&gt;取向之矽晶圓的最終平坦度，係透過一或多個拋光過程而 產生，此可藉由一供去除干擾的晶體層及去除雜質用之蝕刻步驟 來進行。適用之蝕刻法係例如公開於DE 198 33 257 C1。 化學機械加工步驟之群組包括拋光步驟，藉此使表面平滑以及 透過部分化學反應和部分機械材料去除（研磨），來去除表面的殘 留損傷。 傳統單面操作的拋光法（單面拋光）通常會導致較差的平面平 行度，而對雙面作用的拋光法（雙面拋光）能夠製造具有平坦度 改善的晶圓。 在研磨、清潔和蝕刻步驟之後，透過去除拋光的方式來使該晶 φ 圓表面光滑化。在單面拋光（SSP)的情況中，在加工時利用黏結、 真空或黏著而使晶圓背面保持在一承載盤上。在雙面拋光（DSP) 的情況下，將晶圓鬆散地裝入一薄的齒盤中，並在用一拋光布覆 蓋的上下拋光盤之間，同時以「自由浮動」的方式來拋光正面和 背面。 此外，例如利用軟的拋光布並藉助於一鹼性拋光溶膠，以無光 霧的方式來拋光該等矽晶圓的正面；為了保持至此步驟所產生之 半導體晶圓的幾何形狀，在此情況下之材料去除的量係相對地 13 201005135 少，例如為0.05微米至1.5微米。在文獻中，此步驟通常稱為化 學機械拋光（CMP拋光）。 磊晶塗覆 隨後為單晶&lt; 11 〇 &gt;取向的矽晶圓提供一相同晶體取向之單晶生 長石夕層，即所謂的蟲晶層。相對於由均一材料所組成之石夕晶圓， 此類經磊晶塗覆之矽晶圓具有某些優點，例如可防止在雙極性 CMOS電路中之電荷反轉後的元件短路（閂所效應（latch-up)問 題），更低的缺陷密度（例如晶體原生顆粒（crystal-originated particles，COPs)數量之減少）且不存在相當可觀之氧含量，由此 可排除因與元件相關之區域内的氧析出物所致之短路的風險。 為此目的，在該蟲晶反應器中，利用熱源，較佳係利用上熱源 和下熱源（例如電燈或電燈排），來加熱一基座上的一或多個石夕晶 圓，隨後暴露在一氣體混合物中，該氣體混合物係由一包含一矽 化合物之來源氣體（矽烷）、一負載氣體（例如氳）及若適當時， 一摻雜氣體（例如乙硼烷）所組成。 較佳係根據化學氣相沉積（CVD)法來沉積該磊晶層，其中例 如三氯矽烷（SiHCl3，TCS)之矽烷係作為來源氣體，其通過該矽 晶圓表面，並在此處於600°C至1250°C的溫度下分解，以形成原 子矽和揮發性副產物，並在該矽晶圓上形成一磊晶生長的矽層。 該磊晶層可為未經摻雜、或者利用適當之摻雜氣體來針對性地摻 雜爛、鱗、珅或銻，以調節導電類型及導電性。 適用於最適化一經磊晶塗覆之矽晶圓的其他重要幾何參數（局 部平整度（SFQR)、全局平整度（GBIR)及邊緣下降（roll-off)) 之方法，以及尤其涉及在該磊晶過程中預處理矽晶圓（H2焙烤過 14 201005135 程、HC1蝕刻處理，以去除原生氧化物）及預處理基座之方法， 係描述於專利申請 DE 10 2005 045 337 A卜 DE 10 2005 045 338 A1 及DE 10 2005 045 339 A1，且較佳亦於本發明之方法中採用。 以下將依據所附圖式來闡述本發明。 第1圖所示為以二維表示之晶體取向的定義。 第2圖所示為晶圓1之取向錯誤的立體角範圍定義。角度Θ為 &lt;100&gt;方向之傾斜角。實際之取向錯誤角度亦需要額外之角度φ大 ^ 小來表示。 第3圖所示為補充第2圖之本發明所用之立體角的定義，以描 述以三維表示之取向錯誤。 第4圖所示為具[-110]方向上之凹痕23的經磊晶塗覆之半導體 晶圓13的晶體取向示意圖。半導體晶圓表面為一取向錯誤之&lt;110&gt; 晶面，其係以立體角Θ為2.28°及φ為4.01°來表示。φ為1.01°之 旋轉係連同第2圖之立體角定義透過元件符號Α來表示。此外， 可看到半導體晶圓表面的AFM顯微照片。所得之表面粗糙度係 φ AFM均方根（RMS) ( 1微米xl微米）為0.736奈米。 第5圖所示為一於[-110]方向上具有一凹痕24之半導體晶圓14 的晶體取向示意圖。半導體晶圓表面為取向錯誤的&lt;11〇&gt;晶面，其 係以立體角Θ為1.49°及φ為264.6°來表示。φ為264.6°之旋轉係 連同第2圖之立體角定義透過元件符號Β來表示。此外，可看到 半導體晶圓表面的A F Μ顯微照片。所得之表面粗糙度係A F M R M S (1微米xl微米）為0.089奈米。 第6圖所示為一於[-110]方向上具有一凹痕25之半導體晶圓15 的晶體取向示意圖。半導體晶圓表面為取向錯誤的&lt;11〇&gt;晶面，其 15 201005135 係以立體角Θ為1.18〇及φ Λ α Λ〇 Ψ馮68·0。φ為68.0。之旋轉係連同第2 圖之立體歧㈣過元件符號C來表^此外，可看到半導體晶 圓表面的AFM顯微照片^所得之表面粗輪度係a·讀$ ( 1微 米χ 1微米）為〇♦ 054奈米。 第7圖所不為表j之結果的匯總。在此亦使用第*圖至第6圖 之標記A、Β和c。 表1
表1連同第7圖清楚地顯示了粗縫度值與立體角θ [。]，中[。]之 ❹ 〇 門的關係角度φ被映射至第i象限。由此獲得角度9*，其在第 7圖中係朝向右緣製。 本發明之目的係透過_經蟲晶塗覆之石夕晶圓而實現的包含一 相對於一（UG)晶面為取向錯誤之平面作為晶圓表面，其中將&lt;110&gt; 16 201005135 方向從該晶圓表面之法線傾斜一角度θ，且該經傾斜之&lt;110&gt;方向 的投影與該晶圓平面内之&lt;-11〇&gt;方向形成一角度φ，而Θ係由 0切幻°給出且45°^pS90° (以及所有對稱等值的方向）。尤佳的是， 該經磊晶塗覆之矽晶圓具一取向錯誤之（110)晶面作為晶圓表面， 其特徵在於，φ為55°至85°且Θ為0°至2.5°，以及所有對稱等值 的方向。 同樣特別較佳的是，該經磊晶塗覆之矽晶圓具一取向錯誤之（110) 晶面作為晶圓表面，其特徵在於，φ為60°至80°且Θ為0.1°至1.5°， ❹ 以及所有對稱等值的方向。 根據本發明之經蟲晶塗覆尤砍晶圓的特徵在於’根據AFM RMS 之特別低的粗糙度值為-0.055奈米至0.089奈米。如此低的粗糙度 值在現有技術中是無法達到的，參見ΕΡ 1 592 045 Α卜第9圖（對 照值：0.10奈米及0.12奈米）。此外，現有技術中假設，角度Θ 對於所得之粗糙度值而言是決定性的，且0°至8°之Θ值是合適的。 在本發明中首次揭露，現有技術中之認知是不完全的，在研究 φ 取向錯誤之晶圓表面時必須考慮立體角。第7圖中所示之與角度φ 的關係說明了這一點。 在本發明範疇内，以立體角表示之取向錯誤同樣可透過本領域 技術人員所熟知的「米勒指數（Miller indices)」來表示。 實例： Θ為1.5。且φ為45。，60。，80。，90°，以米勒指數表示為：（719 696 18)，（722 690 13)，（725 688 4)，（725 688 0) Θ為0.5。且φ為45°，60°，80°，90°，以米勒指數表示為：（711 702 6)，（712 701 4)，（713 701 1)，（713 700 0) 201005135 將立體角大小轉換為米勒指數之其他實例 &lt;Ρ 為 ~9〇〇三(688 722 Φ 為~45〇s (698 715 ® 為 2。，φ 為一9〇。三（68〗731 0) ; Θ 為 1.5。 〇) ; Θ 為 1。，φ 為_9〇。三（694 719 0) ; Θ 為 1。 1) ; Θ 為 1。，φ 為 45。三（715 698 1)。 【圖式簡單說明】 苐1圖所不為晶向的定義； 第2圖和第3圖所示為取向錯誤之立體角範圍的定義； 第4圖至第6圖所示為經蟲晶塗覆之特定取向錯誤之晶圓的立 體角範圍及相關的AFM顯微照片； 第圖所示為經蠢晶塗覆之晶圓對於特定取向錯誤的粗糙度 值；以及 第8圖及第9圖所示為根據本發明之較佳實施態樣。 【主要元件符號說明】 晶圓 13 14,15 23,24,25 經磊晶塗覆之半導體晶圓 半導體晶圓 凹痕 θ, φ, φΌ 角度
A φ為1.01。之旋轉連同第2圖之立體角定義
Q φ為264.6°之旋轉連同第2圖之立體角定義 c φ為68.0。之旋轉連同第2圖之立體角定義

Claims (1)

  1. 201005135 七 1. 2. e 3. 4. 5. ❹ 、申請專利範圍： 一種經為晶塗覆之秒晶圓’包含—相對於⑴晶面為取向錯 誤（miS〇Hented)之平面作為晶圓表面，其中將&lt;11〇&gt;方向從 該晶圓表面之法線傾斜-角“，且該經傾斜之&lt;uG&gt;方向的 投影與該晶圓平面内之&lt;-110&gt;方向形成-角度φ，而㊀係由 〇卿給出且45。來9()。（以及所有對稱等值的方向 如睛未項丨所述之經蟲晶塗覆切日日日圓，其中以Μ。至以。 且β為〇。至2.5。，以及所有對稱等值的方向。 如請求項i所述之縣晶塗覆切晶圓，其中以仙。至8〇。 且Θ為〇’1°至1·5° ’以及所有對稱等值的方向。 ，求項1所述之㈣晶塗覆之梦晶圓，其中—根據原子力 顯微鏡（Atomic forcemicr〇sc〇pe，AFM)之均方根⑽〇 粗鏠度值係小於〇·〇9奈米。 一種製造㈣求項〗所狀縣晶塗覆之⑪㈣之方法，包 含以下步驟： —a)根據Cz〇chralski法使用一具&lt;ιι〇&gt;取向之晶種來拉伸 ” 110&gt;取向之♦單晶，該晶種之幾何軸相對於該晶種真實 之Π10]晶軸係傾斜-特◎度，從而使所拉伸之&lt;11〇&gt;取向 的石夕單晶之幾何轴相對於其真實之剛晶輪亦具-輕微的取 向錯誤； b)以如下方式進行财單晶之取向圓柱形研磨（。士_ 曰誤，校準在-研磨機内的壓迫元件之間夾緊的單晶，以及 研磨掉該單晶之外表面直至其具有—特H的直徑且於 19 201005135 該單晶之拉伸後所產生之取向錯誤減少或者調節至所欲之取 向錯誤為止； c) 利用-線鋸將該經圓柱形研磨之單晶切割成晶圓； d) 利用機械、化學或化學·機械法進—步加工如此切割 出的晶圓，但該表面之取向錯誤係大部分保持不變； 〇施加-蟲晶層至-經此方式進—步加工之晶圓上； 其中將&lt;11〇&gt;方向從該晶圓表面之法線傾斜-角度θ，且該 斜之&lt;11〇&gt;方向的投影與該晶圓平面内之―方向形 成一角度Φ ’而Θ係由〇匆。給出且45。來9〇。（以 稱等值的方向）。 如’“項5所述之方法，其中係應用一縮頸法（dash Μ1%) ’於該縮頸法中，在該晶種與位於一掛堝内之一多 晶石夕炫體接觸之後，首絲伸—細頸部以防止位錯線的散播 (propagation) 〇 項5至6中任一項所述之方法，其中該單晶係經圓柱 在所有情況下為略大於150毫米、200毫米^ 3〇〇 先未或450毫米之均—直徑。 圓;^項5至7中任—項所述之方法，其中在該取向錯誤之 二=研磨之前’利用—χ射線測角儀來測定該取向錯誤。 = —項所述之方法，其中在該取向圓柱形 形研磨之後，^之晶體的取向錯誤係減少約广而在圓柱 斜。 向錯誤之方向係朝向-試圖達到的方向傾 月求項5至9中任—項所述之方法，其中在該單晶之切割 6. 8. 9. 10 經 ❹ 20 201005135 期間，該單晶係固定在一相對於該線鋸之線排呂如§) 傾斜的鋸條（sawing strip)上，從而使該鋸下的晶圓具有一 表面°亥表面具一根據大小和方向而定之取向錯誤的〈11〇&gt; 晶面。 如明求項5至10中任一項所述之方法，其中該所欲之取向錯 誤係僅透過該單晶之拉伸及透過隨後進行之該取向圓柱形研 磨而實現的，且在該線鋸切割步驟期間及在隨後的加工步驟 ❹ 期間不產生或至多僅在最低限度下產生該取向錯誤之變化。 12. 如請求項5至u中任一項所述之方法，其中該切割出的晶圓 具一取向錯誤的&lt;11〇&gt;表面，且該取向錯誤係θ為〇。至2 5。 且φ為55。至85。。 13. 如請求項5至u中任一項所述之方法，其中該取向錯誤係0 為 0·1。至 1.5。且 φ 為 60°至 80。。 14. 如請求項12或13所述之方法，其中該切割出的晶圓具一取 向錯誤的&lt;11〇&gt;表面，而該&lt;110&gt;面係朝向一最接近之&lt;iu&gt; ® 面的方向傾斜或者朝向一最接近之&lt;〇〗1&gt;面的方向傾斜。 21
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