TW279998B - Method of vapor phase epitaxial growth - Google Patents

Description

279998 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7_五、發明説明（1 ) 發明背景 1 .發明領域 本發明大體上關於用於製造半導體裝置之磊晶晶圓的 製法’尤指防止導自矽異常生長之球或小針狀凸起形成的 方法’球形成在由磊晶生長處理將半導體膜沈稹在晶圓表 面上時造成嚴重問題。 - 2 .相關技藝說明 圖6顯示在傅統磊晶生長系統將晶圓21保持在基座 上的構件。當半導體膜由磊晶生長處理沈積在晶圓2 1的 表面上時，由氧化物或氮化物組成的反側保護膜2 2在晶 圓2 1的反面上通常形成約300nm厚，如圖；6。防止 包含在晶圖之摻雜劑的雜質在磊晶生長處理過程經由晶圓 反面擴散到反應室。反側保護膜2 2形成於晶圓2 1的於 整個反面上。通常爲得到反側保護膜，氧化物或氮化物的 保護膜先在擴散爐等中形成於晶圓的頂和反面上。然後， 當晶圓表面之頂表面上的保護膜爲了磊晶生長而擦除時， 爲防止在切削表面的碎片，通常從切削表面26 (亦即晶 圓的銳角切削周邊部）除去保護膜22。 當須形成厚磊晶沈稹膜時，考慮生產力，高沈稹率的 S i H C 1 3做爲材料氣體》此種原料氣體以磊晶生長時 所產生的HC 1或C 1 2蝕刻晶圓。所以，包含在晶圓之 摻雜劑的雜質擴散到反應室，摻雜劑捕獲在磊晶沈積膜， 污染磊晶沈稹膜（所謂的 ''自動摻雜# )。因此，當使用 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -4 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 279998 五、發明説明（2 ) 此原料氣體時，保護膜2 2的功能很重要。 但當半導體膜由磊晶生長處理沈積在塗以反側保護膜 2 2之晶圓2 1的表面上時，球2 4或矽的針狀凸起形成 在直接接觸基座2 5之保護膜2 2的部分上，如圖6和7 。此現象認爲因以下原因而發生。如圖8 ，由於基座2 5 所支撐之晶圓2 1的周邊部，故材料氣體進入反側保護膜 2 2之粒子2 3的中斷部（例如孔），矽異常生長且變成 針狀凸起。若矽球2 4形成，則因接觸球2 4而發生諸如 聚焦錯誤或破壞罩的問題。球2 4的形成隨著沈積的矽膜 厚度增加而變顯著。例如，若沈稹的矽膜厚度爲5 0 至1 OOAim，則球24的長度爲50em至60以m。 習知技術中，機械式擦除球2 4。結果，製造成本增 加。此外，若未確實進行拋光作業，則晶圓會損毀。 發明概要 考慮上述情況而製成本發明，本發明的目標是提供氣 相磊晶生長方法，可防止矽球形成於晶圓的反側保護膜上 〇 爲達成上述目標，提供第一方法。詳言之，氣相磊晶 生長處理中，位於反應室內的基座在反側周邊部設有支撐 要處理之物體的凹部。提供具有反側保護膜的晶圓。從要 接觸凹部之晶圓的反側周邊部除去保護膜。除去反側周邊 部上之保護膜的晶圓支撐在基座凹部上，半導體膜由磊晶 生長處理沈稹在晶圓上。 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 25>7公釐） — (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) 也提供達成目標的第二方法》詳言之，氣相磊晶生長 處理中，位於反應室內的基座在反側周邊部設有支撐要處 理之物體的凹部。矽塗層塗在要接觸物體反側周邊部之凹 部表面的部分。提供具有反側保護膜的晶圓。從要接觸凹 部之晶圓的反側周邊部除去保護膜。除去反側周邊部上之 保護膜的晶圓支撐在基座凹部上，半導體膜由磊晶生長處 理形成於晶圓上。 依據第一方法，磊晶生長處理中，在接觸基座之晶圓 反面之部分上沒有保護膜的狀態，半導體膜沈稹在晶圓反 面上。因此，可有效防止球形成於接觸基座之晶圓之保護 膜的特殊部分上。 依據第二方法，除了第一方法，矽塗層也塗在接觸晶 圓反側周邊部之凹部表面的部分。因此，當已加熱基座和 晶圓時，塗在基座表面的矽塗層遷移到晶圓，形成矽膜以 覆蓋晶圜反側周邊部。結果，防止包含在晶圃之摻雜劑的 雜質擴散到反應室內部。 當S i AC 1 3做爲材料氣體時，此第二方法特別有 利。 本發明的其它目標和優點在下文提出，部分從文中可 知，或可由實施本發明而得知。藉由申請專利範圍中特別 指出的設施和組合，可實現並得到本發明的目標和優點。 圄式簡述 圖1是剖面圖，顯示實施本發明之方法之磊晶生長系 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------(裝— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 279998 A7 ___B7_ 五、發明説明（4 ) 統的反應室結構； 圖2是平面圖，顯示圖1之磊晶生長系統的部分基座 圖3是剖面圖，顯示用於本發明之方法之基座晶圓支 持構件的例子； 圚4是剖面圖，顯示用於本發明之方法之基座晶圓支 持構件的另一例； 圖5是剖面圖，顯示用於本發明之方法之基座晶圓支 持構件的另一例； 圓6是剖面圖，顯示傳統基座的晶圓支持構件； 圖7顯示矽球在傳統方法中生長的狀態； 圖8是包含圖7之球之區域的放大圖。 較佳實施例詳述 說明本發明的實施例。 參照圖1和2來說明實施本發明之方法之磊晶生長系 統的反應室結構。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 石英製的密封容器或鐘罩裝在基板1上，藉以構成反 應室3。 保持晶圓的基座4設在反應室3內。多個凹部5形成 於基座4的上表面部，如圖2。晶圓6支撐在凹部5。基 座4由桿7支撐在中心部。旋轉驅動機構（未顯示）轉動 桿7，藉以轉動基座4。高頻加熱線圈8位於基座4下以 加熱基座4。石英玻璃製的線圈蓋1 2設在基座4與高頻 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中夬揉準扃W工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（5 ) 加熱線圈8之間’以完全覆蓋高頻加熱線圈8。高頻加熱 線圈8與材料氣體10隔離。 提供噴嘴9以穿過基座4和桿7的中心部。混合載子 氣體之磊晶沈積的材料氣體10經由噴嘴9送入反應室3 。噴嘴9包括材料氣體1 0的多個噴射孔1 1。因此，水 平噴射材料氣體10(如箭號所示）。反應室3內的材料 氣體1 0經由形成於基板1的排氣·口 1 3導入排氣路徑 14° 磊晶生長處理中，高頻加熱線圈8轉動並加熱基座4 。在晶圓6的溫度到達預定位準後，諸如S i HC 1 3的 材料氣體10經由噴嘴9送入反應室3。矽的磊晶生長膜 沈稹在晶圓6的表面上。 圖3顯示實施本發明之方法之磊晶生長系統的基座結 構和晶圓狀態。 如圖3，形成於基座4的凹部5在剖面有二個梯級部 5A和5B »梯級部5A支撐晶圖6的反側周邊部。梯級 部5 B平坦且比梯級部5 A深，不接觸晶圓6的反面。氧 化物或氮化物所組成的反側保護膜15通常在晶圓6的反 面上形成約3 0 0 nm厚。在磊晶生長處理過程防止包含 在晶圖之摻雜劑的雜質經由晶圓6的反面擴散到反應室3 〇 本發明的方法中，如圓3 ，從晶圓6的反側周邊部（ 亦即接觸形成於基座4之凹部之梯級部5 A的晶圓6的反 面部分）除去反側保護膜1 5。詳言之’圖3的例子中’ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） ^^------ΪΤ------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 279998 a? B7 五、發明説明（6 ) 在約2 mm的寬度範圔從反側周邊部機械式擦除反側保護 膜1 5。 使用處理如上述的晶圖6，磊晶生長處理沈稹矽膜 100//m厚。在此情形，防止矽球24 (117)的形成 ，與習知不同。 如圖3，與習知比較，形成保護膜1 5之晶圚6之反 面上的面稹減少L2_Li。所以，暴露於反應室3內之氣 氛之晶圓6的反側周邊部面稹增加》因此，顧慮包含在晶 圓之慘雜劑的雜質會從露出面稹的增加部分擴散到反應室 3。但發現由於材料氣體1 0到達露出面稹的增加部分， 故矽的磊晶生長膜（雖遠小於晶圚頂表面上的磊晶生長膜 )形成於露出面稹的增加部分，此增加部分完全覆以矽膜 。因此，實際上不發生上述問題。 如上述，依據本發明的方法，從周邊部除去晶圓上的 反側保護膜1 5，因而保護膜1 5不會接觸基座4。因此 ’可防止矽球形成於晶圓6的反面上。因此，與習知不同 ’不需機械式擦除己形成的球。結果，生產力可提高。 本發明的方法可用於高沈積率之S i HC 1 3做爲材 料氣體的情形。在此情形，無自動摻雜問題發生，生產力 進一步提高。 詳言之，當使用摻以.高濃度之A s (砷）的晶圓時， 宜採用以下技術。詳言之，如同圇4的第一修改，在磊晶 生長處理前，矽塗層預先塗在基座4的頂表面和凹部5之 梯級部5 A的表面。當基座4和晶圖6的溫度約到達反應 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明説明（7 ) 溫度時•塗在基座梯級部5 A的矽塗餍1 6遷移到晶圓6 ，矽膜形成於晶圃6的反側周邊部上*結果，防止氣相磊 晶生長擴散到反應室3的內部。詳言之，當S i HC 13 做爲材料氣體時，H C 1濃度因材料氣體分解而增加，晶 圔6被蝕刻。所以，摻雜劑之雜質的擴散變顯著。因此， 塗上矽塗層1 6的優點顯著。 圚5顯示第二修改，其中凹部5包含底部5 C，具有 朝底部5 C之中心傾斜的錐形剖面•在此情形，除去L3 所界定之區域的反側保護膜1 5，藉以防止保護膜1 5直 接接觸基座4。因此，可得到與上述相同的優點。 如上述，本發明的氣相磊晶生長方法有以下優點。 依據本發明第一方法，當半導體膜由磊晶生長處理沈 稹在晶圃表面上時，從直接接觸基座之晶圓的反側部除去 氧化物或氮化物形成的反側保護膜。相當簡單的方法可防 止球形成於接觸基座之晶圓反側保護膜的特殊區域上，生 產力可提高。 依據第二方法，除了第一方法的處理，當半導體膜也 由磊晶生長處理沈稹在晶圖表面上時，矽塗層塗在支撐晶 _之基座的部分。因此，當基座和晶圓的溫度約到達反應 溫度時，塗在基座表面的矽塗層遷移到晶圓，形成矽膜以 覆蓋晶固反側周邊部•結果，防止包含在晶圔之摻雜劑的 雜質擴散到反應室內部。當S iA C 1 3做爲材料氣體時 ，此方法特別有利。 熟習此道者易於想到其它優點和修改。因此，本發明 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（21ΌΧ297公釐） ---------C 裝------訂------^ i (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（8 ) 廣義上不限於本文所顯示和說明的特定細節和例子。所以 ，可做各種修改，而不悖離申請專利範圍及其等效者所界 定之發明觀念的精神和範疇。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） -11

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 1 .—種氣相磊晶生長的方法，包括下列步驟： 對位於反應室內的基座在反側周邊部提供支撐要處理 之物體的凹部； 製備具有反側保護膜的晶圖； 從要接觸凹部之晶圆的反側周邊部除差保護膜； 將已除去反側周邊部上之保護膜的晶圖支撐在基座凹 部上，由磊晶生長處理在晶圓上沈稹半導體膜。 2 .—種氣相磊晶生長的方法，包括下列步驟： 對位於反應室內的基座在反側周邊部提供支撐要處理 之物體的凹部； 將矽塗層塗在要接觸物體反側周邊部之凹部表面的部 分； 製備具有反側保護膜的晶圓； 從要接觸凹部之晶圓的反側周邊部除去保護膜； 將已除去反側周邊部上之保護膜的晶圓支撐在基座凹 部上，由磊晶生長處理在晶圓上沈積半導體膜。 經濟部中央梯準局負工消费合作社印製 (請先Η讀背面之注意事項再填寫本頁} 3.如申請專利範圍第2項的方法，其中 S i HC 1 3在磊晶生長處理做爲材料氣體。 4 . 一種製備氣相嘉晶生長之材料晶圓的方法，該方 法包括下列步驟： 在晶圓上形成反側保護膜； 除去要接觸形成於反應室內之基座以支撐晶圓之凹部 的晶圓反側周邊部上的保護膜。 5 . —種氣相嘉晶生長的材料晶園，其中晶圓塗以反 本紙張尺度埴用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐> ' 279998 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 側保護膜，從要接觸形成於反應室內之基座以支撐晶圓之 凹部的晶圓的部分除去反側保護膜。 ....................)：裝…： (請先閲讀背面之注意事項再蜞寫本頁) 線 經濟部中央慄準局員X消費合作社印¾. 13 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐)