TW478071B - Heat treatment apparatus, heat treatment process employing the same, and process for producing semiconductor article - Google Patents

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Masataka Ito
Nobuhiko Sato
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Canon Kk
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Description

478071 A7 B7 — —— __ . — --- - _ 五、'發明説明（1 ) 發明背景 ， 發明領域 本發明係關於一種熱處理設備及熱處理方法，其係用 以將積體電路之半導體裝置之生產過程中之半導體物品加 以熱處理。本發明亦關於一種生產半導體物品之方法。 相關背景技術 在半_體裝置之生產過程中，在形成氧化膜或將一雜 質擴散成一受子或受體之方法中，以及在含氫還原氣體中 將諸如大量矽（s i )晶圓之半導體物品加以硏磨的方法 中，其係需要採用一種熱處理設備。 經濟部中央標準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) 圖9係顯示習知技術之熱處理設備的第一實例。此熱 處理設備係具有內管1以及外管2。一種含氫還原氣體G η 係由注入口 5導入，且係由排氣口 6排出。一含氧氣體G ◦ 係經由注入口 7而進入至內管1與外部2之間的內部空間 中，且係經由排氣口 8排放出去，以防止銅（C u )由外 部滲入至內管1中。符號W係表示砂晶圓。標號4係標示 一承載容器。此一設備係揭露在日本先行公開專利第5 -1 5 2 3〇9號中。 圖1 0係顯示習知技術之熱處理設備的第二實例。此 一熱處理設備係包含由碳化矽（s i C )所製成之內管1 、加熱器3、以及位在兩者之間的開放端式外管2 ，其係 由一種氫氧火焰熔凝方法所製成之熔凝石英所構成，且內 含2 0 0 p pm之含有〇Η族群的內容物。此一外管係可 本紙張尺度適用中國國家標準（cns ) Α4規格（BOX 297公釐） ^ 478071 A7 B7 五、發明説明（2 ) 防止金屬雜質之擴散。此一設備係揭露在日本先行公開專 利第7—193074號中。 圖1 1係顯示習知技術之熱處理設備的第三實例。此 熱處理設備係包含由碳化矽所製成之內管1 ’以及由熔凝 之石英所製成之外管2。一含氧之淨化氣體係經由注入管 7而導入至內管1與外管2之間的內部空間中’且經由排 氣管8而排放出去。一冷卻氣體係經由注入管1 〇而導入 ，且係經由排放管1 1而排放出來。標號9係標示一平台 ，其係用以做爲熱屏障。此一設備係揭露在日本先行公開 專利第8—31761號中。 圖1 2係顯示習知技術之熱處理設備的第四實例。此 一熱處理設備係包含內管1及外管2 ’其皆係由熔凝石英 所構成，且熱平衡管2 0係位在外管2與加熱器3之間、。 一含氧氣體係由位在底部之氣體導入管12而導入至內管 1與外管2之間的內部空間中，且進一步經由複數個氣體 注入孔5而導入至內管1之內部’且經由排氣管6而排放 出來。此一設備係揭露在日本先行公開專利第7 -161655號中。 經濟部中央標準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) 圖1 3係顯示習知技術之熱處理設備的第五實例。此 設備係包含由碳化矽所製成之內管1 ’以及由熔凝之石英 所製成之外管2。一種類似於氧化氣體之處理氣體係經由 位在底部之注入口5而導入至內管1中’且係進一步經由 連通孔1 3而導入至內管1與外管2之間的內部空間中， 並且係由排氣口 6所排放出去。此一設備係揭露在日本先 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x 297公釐） -5 - 478071 A7 B7 五、'發明説明（3 ) 行公開專利第7 — 3 0 2 7 6 7號中。 · 然而，習知技術之設備係存在有污染、處理氣體洩露 、反應管變形、反應管破裂等等之問題，而上述之問題至 目前爲止皆未能有效地解決。 在另一方面，本案發明人已發現，在含氫之還原氣體 中的熱處理，係會使半導體物品被不當地腐蝕。 發明摘要/ 本發明之一目的係提供一種熱處理設備、熱處理方法 以及半導體物品之製造方法，其可降低由反應管之金屬所 造成之金屬污染。 本發明之另一目的係要提供一種熱處理設備、熱處理 方法以及半導體物品之製造方法，其可避免由於反應管之 變形所造成之滲漏。 本發明之又一目的係要提供一種熱處理設備、熱處理 方法以及半導體物品之製造方法，其Π丨避免不當之腐飽。 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 依照本發明之第一樣態，其係提供一種熱處理設備， 其包含一第一管體、一配置於其中之第二管體、以及一加 熱器，其中該第一管體係可以緊密地封閉，且其係由衝擊 強度高於第二管體之玻璃狀氧化矽所製成；而第二管體至 少其內表面係由非氧化矽材料所構成，且一氣體流動路徑 係設計成可使氣體導入至第二管體內之處理空間中，而不 會使氣體流經由加熱器加熱至高溫之氧化矽表面。 依照本發明之另一樣態，其係提供一種熱處理設備， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -6 - 71 Α7 Β7 五、發明説明（4 ) 其包含一第一管體、一配置於其中之第二管體、以及一抓 熱器，其中一用以將氣體導入至第二管體中之氣體注入口 ’係位在加熱器之下方，一用以將第二管體連通至第一管 體之開孔，係位在第二管體之上方部分，一排氣口係位在 第一管體之底部，用以將氣體由第一管體內部排放出去， 該第一管體係由熔凝石英所構成，並且係可封閉的，而第 二管體係具有非氧化矽表面，並且.係可封閉的，且該加熱 器所在之高度，係高於一位於第二管體中之熱屏障之高度 0 依照本發明之又一樣態，其係提供一種熱處理方法， 其係藉由使用上述之熱處理設備，而將一半導體物品加以 熱處理。 依照本發明又另一樣態，其係提供一種生產半導體物 品之方法，其包含將一第一基板及一第二基板加以結合， 將第一基板不需要之部分由第二基板上移除，且藉由使用 上述之熱處理設備，而將第二基板上之矽主體於含氫還原 氣體中加以熱處理。 經濟部中央標準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) 圖式之簡單說明 圖1係本發明熱處理設備之一實例之截面視圖。 圖2係熱處理設備之截面視圖。 圖3係本發明第二實施例之熱處理設備之截面視圖。 圖4係本發明第三實施例之熱處理設備之截面視圖。 圖5係本發明第四實施例之熱處理設備之截面視圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 478071 A7 B7___ 五、'發明説明（5 ) 圖6係本發明第五實施例之熱處理設備之截面視圖。 圖7係本發明生產半導體物品之方法的流程圖。 8
C D 8 法 方 之 品 物 SON 導 、 半 B 產 8 生 、 明 A 發 8 本 圖昭一 依 示 顯 地 要 槪 係 F 8 及 E 8 例 施 實 的 圖 圖圖圖
。圖圖 圖視視 視面面 面截截 截之之 之例例 例 實實 實二三· 一 第第 第之之 之備備 備設設 設理理 理處處 處熱熱 熱知知 知習習 習係係 係 ο 1 r—I r—I 圖圖 視視 面面 截截 之之 例例 實實 四五 第第 之之 備備 設設 理理 處處 熱熱 知知 習習 係係 ’2 3
表 照 對 件 元 要 主I 5 7 G 4 1 ο (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ，□ □ 管入入 內注注 體 氣 氧 含 ， 孔孔 管氣氣 _ / .二.一 fch 夕 _ 扫 2 6 8
含 Η G 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 0〇 00 1—~I 13 5 5 5 〇 4 器管孔第高區 容入通{方熱 載注連爐上加 : : : : : 度 管 間 空 彐二 理 處 /{\ 區 彐二 理 處 件 , 構 域封 區密 3 4 5 2 加平內含下排半安密 ·········· ········ 391324W25 3 3 5 3 2 2 體 氣 原， 還器， M熱台 ， 管 管入 ， } 導， 品 ， 二體度，物，件 第氣高口 體座構 彳氫方放導裝封 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 478071 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 2 7 :排氣孔， 2 8 :導入管， 3 6 :突伸部， 4 2 :內部空間， 4 7 :〇形環圈， 4 1 :流動路徑， 3 6 :逆止閥， 4 3 :內部空間， 4 6 :淸洗氣體注入孔， 3 3 :多孔結構層， ，1 2 2 :氧化矽層， 五、發明説明（6 ) 2 6 :爐蓋， 9 :熱屏障， 3 5 :排氣孔， 3 7 :帽蓋， 4 5 :外覆管， 4 8 :凸緣， 4 2 :流動路徑’ 3 7 :逆止閥， 4 4 : ‘淸洗氣體排放孔， 1 3 1 :基板， 1 2 3 :非多孔性單晶矽層 1 2 1 :第二基板。 較佳實施例之說明 圖1係顯示本發明熱處 設備係具有內管3 1 (第二 )、以及含氫氣體導入管3 上係由諸如碳化矽、氮化矽 化矽材料所構成。爐管3 2 石夕材所構成。氣體導入管3 3 1之非氧化矽材料所構成 高度5 1處而下方位於高度 5〇加熱至一預定之溫度。 含氫氣體係由注入口 5 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 理設備之一實施例。此熱處理 管體）、爐管3 2 (第一管體 3。內管31 ，其至少在內壁 、氮化硼、氧化鋁等等之非氧 係由諸如熔凝石英之耐撞玻璃 3之內表面係由相同於內管 。加熱器3係配置在上方位於 5 2處之位置上，以將加熱區 而導入至設備中，且係由排放 X 297 公釐） -9- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝. 、11 478071 A7 —____B7 五、、發明説明（7 ) 口 3 4釋放至處理區5 4 (處理空間），且經由位在設備 下方之排氣孔6而排放至外界。甚至當加熱器3或爐管 3 2排放出金屬雜質時，該雜質係會由該具有非氧化矽之 內壁的內管3 1所阻擋，而不會碰觸到半導體物品W。氣 體導入管3 3亦具有非氧化矽之內壁，以防止金屬雜質排 放物進入至氣體導入管內之含氫氣體中。金屬雜質可能會 滲透至區域5 3中，但其將會由排氣孔6排放出去。 由熔凝石英所製成之爐管3 2係具有高於內管3 1之 衝擊強度，因此其較不易變形，而造成其幾乎不會產生裂 縫。此一衝擊強度可以係熱衝擊強度及/或機械衝擊強度 。處理區5 4係由該絕熱熔凝石英製成之內管3 1所包圍 0 含氫氣體係被導入至由內管3 1所包圍之處理區5 4 中’且其並未流經由加熱器3加熱至一高溫之高熱氧化矽 表面（例如，區域5 3 )。 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 標號2 2係標示內管3 1之安裝座，而標號2 4及 2 5則係標示一諸如〇形環之密封構件，標號2 7則係標 示內管3 1之排氣口，而標號2 6則係標示一爐蓋。 在半導體物品於含氫氣體中之熱處理（氫氣回火）過 程中，本案發明人發現其係會有腐蝕之情況發生。此一腐 蝕將在下文中說明。 氫氣回火之細節係揭露在，例如，日本先行公開專利 第5 — 218053號及5-217321號中；以及N. Sato及T· Yonehara之應用物理第6 5版1 9 2 4頁。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -1〇 - 478071 A7 B7 五、發明説明（8 ) 首先’本案發明人係以圖2所示之設備，而將S〇I， (在絕緣體上之半導體）之基質於氫氣中加以回火鍛鍊。 在圖2中，爐管3 2係由具有高抗熱性及高操作性之 熔凝石英所構成。在爐管3 2中，其係放置待熱處理之 S〇I晶圓W，用以容納晶圓W之承載容器4，以及用以 支撐承載容器4之熱屏障9。承載容器4係由諸如碳化矽 之抗熱材料所製成，且藉由CVD (化學蒸氣鍍覆）方法 而在表面上形成一極純之S i C覆層。熱屏障9係由諸如 發泡石英之絕熱材料所構成。爐蓋2 6係將爐管3 2之開 口密封’且以〇形環圈2 5來加以氣密式地密封，且可以 藉由承載容器升降機構（圖上未顯示）而沿著箭頭A之方 向來移動。加熱器3係藉由供應電流米加熱晶圓W。 經濟部中央標準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) 在此一設備中，作用氣體係由注入口 5經由氣體導入 管3 3而導入至爐管3 2之上方及內部。導入之氣體係在 爐管3 2內部向下流動，且係經由排氣孔6而排放出來。 氣體注入口 5、氣體導入管3 3以及排氣孔6通常係由熔 凝石英所構成。藉由將爐蓋2 6下降至可使承載容器4脫 離爐管3 2之位置，便可將晶圓W放置在承載容器4上。 在晶圓放置完成之後，爐蓋2 6便可上升，以將承載容器 4插入至爐管3 2中，並且藉由〇形環圈2 5來將爐管 3 2之開口氣密式地加以密封住，如圖2所示。藉此’氫 氣便可以安全地使用。 氫氣回火係將做爲反應氣體之氫氣經由氣體注入口 5 導入，以更換在爐管3 2中之內部氣體，藉此獲得含氫還 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -11 - 478071 經濟部中央標隼局員工消費合作社印装 A7 __B7_五、發明説明（1Q ) 衝擊下係相當容易破碎的，且碳化砂爐管可能會造成破裂, 。因此，氣體導引路徑及加熱器之結構及材料，係相當値 得硏究的。 用以構成爐管3 2之熔凝石英係包含有金屬雜質（例 如，鐵），其分量係佔約1 0 P P m至1〇〇 p p m之間 。在溫度1 0 0 0°C或更高之氫氣回火過程中，此一雜質 係會由熔凝石英釋放至氫氣中，且會沉積在晶圓W上而使 其受到污染。此一金屬污染物可能會缩短少數之晶圓W的 承載容器之使用壽命，並且會使具有該晶圓W之電子裝置 之性能變得較差。 在防止金屬雜質之可行方法中，其係將爐管3 2之熔 凝石英更換爲碳化矽，而在此碳化矽之表面上係具有一層 由C V D方法所形成之極純的碳化矽包覆層。然而，此碳 化矽在機械衝擊及/或熱衝擊下係較爲脆弱，因此可能會 造成破裂而使氨氣外漏。 在另一種方法中，爐管3 2之熔凝石英係以一種藉由 直接方法所形成之人工合成熔凝矽來加以取代。相反於由 天然礦源所形成之熔凝石英，該人工合成熔凝矽係將 S i C 1 4藉由氫氧焰水解而直接沉積玻璃化而人工化合而 成，且所包含之金屬雜質之比重係相當低，約爲1 P P m 或以下。然而，藉由直接方法所得到之人工合成熔凝矽， 其所具有之抗熱性係比溶凝石英還低。因此’由人工合成 熔凝矽所構成之爐管3 2，可能會由於高溫變形而造成氣 體外漏。 本纸張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（21〇Χ 297公釐） -13二 — " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 、11 線 478071 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（11 ) 如上所述，在圖2所示之熱處理設備中，其係具有該 晶圓W在氫氣回火過程中會受到金屬雜質污染之缺點。再 者’圖2之設備及方法，係具有矽會受到腐蝕之缺點，其 中該腐蝕係由於氫氣與熔凝矽之反應所形成之水氣所造成 〇 相同地，在圖9所示之實例中，由於非氧化矽之內部 襯裏之存在，而使得其亦會產生腐蝕之情況。在圖1 〇所 示之實例中，由於處理空間係藉由S i C之單一管體所密 封’因此其可能會產生氫氣之外漏。在圖1 1所示之實例 中’由於平台9由玻璃狀矽石所構成之頂面係受到加熱器 3之加熱，因此水氣便會在平台9上產生。在圖1 2所示 之實例中，在氫氣回火過程中亦同樣會產生腐蝕之狀況。 在圖1 3所示之實例中’在平台9其由玻璃狀矽石所構成 之頂面亦會產生水氣’且吸收水氣之氣體會被饋入晶圓W 中，而在氫氣回火過程中造成腐蝕。 本發明係要解決在習知設備中所存在之問題。 (實施例1 ) 本發明之第一實施例係參照圖1來加以說明。 在此一實施例中，爐管3 2、氣體注入口 5、以及排 氣孔6係以熔凝石英一體成型。用以容納晶圓W之承載容 器4係由碳化矽所製成，且其上具有由CVD方法所形成 之極純的S i C包覆層。熱屏障9係由絕熱之發泡氧化砂 (多孔性氧化矽）所製成’且其未加熱至1 0 0 〇 °C或以 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝· 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^14 - 478071 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（12 ) 上之溫度。 ， 內管3 1 ’亦可稱之爲第二爐管或內部襯裏，係一圓 筒狀構件’其具有一開放式頂端及一開放式底端，且具有 與位在下方部位之排氣孔6相連通之開孔2 7。內管3 1 係由碳化矽材料所構成，且其內表面係以C V D方法所製 成之S i C包覆層所覆蓋。內管安裝座2 2係支撐內管 3 1 ，其可以當內管欲安裝或拆卸時，藉由一內管升降器 (未顯示於圖上）而沿著圖上箭頭記號B所示之方向（垂 直方向）來移動。〇形環圏2 4係可確保在爐蓋2 6與內 管安裝座2 2之間的氣密性。管體2 8係將氣體由內管 3 1導出，且使氣體經由開孔2 7而流至排氣孔6。 以此結構，晶圓W便可以在，例如，1 〇 〇 〇 °c或以 上之溫度下進行氫氣回火處理。在氫氣回火過程中，氫氣 係經由氣體注入口 5及氣體導入管3 3而導入至爐管3 2 中。所導入氣體之一部分係流經內管3 1裏面，且由管體 2 8及排氣孔6排放至外界，而導入之氫氣之其餘部分則 係流經爐管3 2與內管3 1之間的內部空間（區域5 3 ) ，且由排氣孔6排放出去。 藉此，內管3 1便可做爲晶圓W之屏蔽，以防止晶圓 W受到由內管3 1之內壁的熔凝石英所排放出來之金屬雜 質污染，且防止晶圓W與由爐管3 2內壁之熔凝石英與氫 氣之間的反應所產生之水氣接觸，這可以產生防止晶圓W 受到金屬污染以及受到矽腐蝕之功效。 在此一實施例中，甚至當內管3 1破裂或受損時’亦 , . 批衣-- - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T -線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） -15- 478071 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 -________B7_____五、發明説明（13 ) 可藉由包圍內管3 1之爐管3 2的氣密性，而防止高溫之 氫氣外漏。因此，內管3 1便可以由具有較小之抗衝擊性 材料及抗高熱性之材料（例如，S i C )所構成，而不會 產生任何問題。 此一實施例具有由爐管3 2及內管3 1所構成之雙管 體結構。在爐管3 2之外側亦可提供額外之外覆管（外襯 )來做爲第三管體，以截取由加熱器3在爐管3 2外側所 形成之金屬雜質。外覆管最好係由可以有效截取金屬雜質 且其本身排放相當少量金屬雜質之材料所構成。此種材料 之一實例便係具有由CVD方法形成S i C外覆層之碳化 5夕。 在本發明中，由CVD方法形成之S i C所包覆之碳 化矽’係用以做爲構成內管3 1其位在高溫範圍5 0之部 位的材料，以及做爲氣體導入管3 3之材料。然而，此類 材料並非僅局限於此。任何具有高純度及高抗熱性且在周 圍氣體中不會排放金屬之非氧化矽材料皆可使用。適用之 非氧化矽材料（η ο η - S i〇）係包括陶材料，諸如氮 化硼（B N )、氮化矽（S 1 N )以及氧化鋁（a 1 2〇3 );以及砂。此一結構材料係不會排放會腐飽半導體材料 之表面的腐蝕性物質至處理氣體中，或者不會由於與處理 氣體反應而產生腐蝕性物質。 上述之“腐蝕半導體表面之物質”，係指其本身或者 由於與半導體材料反應而與周圍氣體混合在一起之物質， 會腐蝕半導體材料。上述之“結構材料”本身並不會自發 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐)~~~' --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝- 訂 線 478071 經濟部中央標準局員工消費合作社印製
A7 ___B7__五、發明説明（14 ) 性地排放前述之腐蝕性物質，並且不會與周圍氣體產生化 :學反應而形成腐蝕性物質。該結構材料係包括以c V D形 成之S i C薄膜包覆之碳化矽材料，以及其他具有高純度 ，與周圍氣體之間的化學活性低，且不會與周圍氣體反應 而產生水氣之材料。 內管3 1係會截取腐蝕性物質，諸如氧化矽材料與氫 氣在爐管3 2中反應所產生之水，且其本身係不會排放或 排放相當少量之腐蝕性物質。因此，內管3 1可以有效地 用以降低矽受到不當之腐蝕。 藉由使用由高光線透射性之玻璃狀矽土所製成之爐管 3 2 ’由加熱器3所發射之紅外線，係可以有效地穿透至 晶圓W上，以將其加熱之。 在圖1中，內管3 1及氣體導入管3 3之主體係由 S 1 C所構成。然而，其亦可以由以S i C包覆之其他材 料所構成，其中該材料係至少位在該內管3 1位於高溫區 5 0之內壁上，以及位在氣體導入管3 3其位於高溫區 5 0之內表面。 本發明之可封閉或可拆離之爐管，並不局限在由習知 之電子熔凝或火焰熔凝方法所製成之熔凝石英來構成，其 亦可以由電漿加工、煤煙加工或液膠加工方法所製成之人 工合成熔凝矽所構成。這些玻璃狀氧化矽，其內含氫氧基 之含量係低於3 0 0 p p m或以下，且黏滯係數在 1 2 0 0 °C時係不大於1 〇 1 1，因此在高溫熱處理時可以 抵抗變形。 i紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格（2][0x297公楚) rjfZ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝-
、1T -線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 478071 A7 B7 五、發明説明（15 ) 使用在本發明中之第三管體，即外覆管，可以係開放· 式或封閉式。若有需要，一種淨化氣體係可以流經爐管 3 2與外覆管之間的空間內。此外覆管係必須配置在高溫 區5 0中。 在本發明中之加熱器3係包括那些具有由諸如 F e C rA 1合金、鉅合金、陶材及碳等材料所製成之加 熱元件；或者係包括鹵素燈，且若有需要，亦可額外配備 有熱傳導平衡器。 (實施例2 ) 本發明之第二實施例將參照圖3來加以說明之。在此 一實施例中，爐管3 2、在爐管3 2上方之氣體注入口 5 以及排氣孔6係以熔凝石英一體成型。第二爐管（內管） 3 1係呈圓筒狀，且形成蓋頂之形狀，而在下方末端部位 之側壁上係具有開孔2 7，其係用以排放出氣體，而在上 方部位則係具有氣體導入管3 3。第二爐管之內壁係以 C V D製成之S 1 C加以覆蓋。 在晶圓W於高溫，例如，1 〇 〇 〇 °C或以上之溫度下 進行氫氣回火處理時，做爲周圍氣體之氫氣係由氣體注入 口 5經由氣體導入管3 3而導入至內管3 1中，且係由開 孔2 7通過排氣孔6而排放至外界。 在此一實施例中，其係可以達成相同於第一實施例之 效果。再者，在晶圓W放置之空間，係可以藉由內管3 1 而與外界隔絕，除了與氣體導入管3 3、開孔2 7及爐蓋 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂
本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -18 - 478071 A7 B7___ 五、發明説明（彳6 ) 2 6接觸之部外以外。然而，在實施例中，氣體流量之不 當調整係會造成氫氣與爐管3 2相接觸，而釋放出金屬雜 質，且在氫氣流中產生水氣，因而使得內含金屬雜質及水 氣之氣體會進入至內管3 1之內部而與晶圓胃接觸。另一 方面，在此實施例中，此一現象係不會發生。 此一實施例所具有之結構，係會使得在高溫區5 0之 晶圓W空間中，氫氣不會與玻璃狀氧化矽相接觸。因此’· 在放置晶圓W之空間係不會存在由玻璃狀氧化矽所釋放之 金屬雜質，或者其不會含有水氣。. 順便一提的是，熱屏障9及爐蓋2 6係在晶圓W放置 空間中與氫氣相接觸。然而，該接觸部位係外在由加熱器 3加熱之高溫區5 0之外，而不是處在高溫之中，所以金 屬雜質不會被釋放出來，或者在該處係不會產生水氣。再 者’於此實施例中，由於氫氣係由氣體導入管3 3導入， 因此氫氣係不會與位在氫氣流相對於晶圓W之上游位置處 之玻璃狀氧化矽相接觸。 此一實施例可以摘要如下： 經濟部中央標準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) (1 )內管之封閉空間結： 包圍晶圓W之空間係藉由內管3 1而與外界隔絕，除 了氣體導入部分（氣體導入管3 3 )、氣體排放部分（開 孔2 7 )以及以爐蓋2 6加以封閉之開口以外。在此所用 之“包圍晶圓W之空間”一詞，係指由晶圓W及其周圍所 佔據之空間。氣體導入部分以及氣體排出部分之配置及數 量，係可以適當地選擇，而非僅局限在本實施例之說明中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ：297公釐） .1 Q _ ~ 478071 A7 B7 五、'發明説明（17 ) 〇 . 由於包圍晶圓W之空間係與外界隔絕，因此由於爐管 3 2與氫氣相接觸所產生之金屬雜質及水氣，甚至當其係 釋放至氫氣中時，係不會貫穿過內管3 1之內壁，因此便 可進一步降低由金屬所造成之污染以及矽之腐蝕。 (2 )在封閉空間中可避免金屬及水氣之污染： 環境氣體係不會與爐管3 2在包圍晶圓W之空間之高 溫區5 4中相接觸。在此所用之“包圍晶圓W之空間之高 溫區5‘ 4 ” 一詞，係指藉由加熱器3加熱至大約達在區域 5 0中之熱處理溫度之區域。由於該結構可以避免氫氣與 玻璃氧化砂接觸，因此便可大大地避免砂腐鈾。 (3 )在環境氣體之上游部位上可以避免受到金屬及 水氣之污染： 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 氫氣係不會與爐管3 2在晶圓W上游側之高溫區域中 相接觸。在此所用之“在晶圓W上游側之高溫區域”一詞 ，係指氫氣流相對於晶圓W之上游區域，且其係由加熱器 3加熱至高溫。此一區域並未呈現在圖3之設備中。此一 區域係呈現在圖1之實施例中，其包括氣體導入管3 3位 在區域5 0中之部分。在圖3中，氣體導入管3 3係未包 括在高溫區域中，因爲其並未由加熱器3所加熱，且雖然 其係位在上游位置，但其溫度上升係相當地少。 在此一實施例中，氫氣並未與玻璃狀氧化矽在氣體上 游部分之高溫區域中相接觸。因此，其便可防止釋放之金 屬雜質以及由玻璃狀氧化矽所產生之水，進入至晶圓W處 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ·. 20 - 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 478071 A 7 -^ _B7__ 五、、發明説明（18 ) 之氫氣中，且由氫氣所造成之金屬污染及矽腐蝕亦可避免 或大大地減少。 (實施例3 ) 本發明之第三實施例將參照圖4來加以說明。在此一 實施例中，氣體注入口 5係位在內管3 1之底部，且係與 內管安裝座2 2 —體成型。標號3 5係標示一位在內管 3 1上方而用以排放出氣體之開孔。 在晶圓W於，例如，1 〇 〇 0 °C或以上之溫度下進行 氫氣回火的過程中，氫氣係由位在內管3 1下方之氣體注 入口 5導入，而使其可以在內管3 1中向上流動，且接著 經由在內管3 1上方之開孔3 5而導入至爐管3 2。隨後 ，氫氣便可向下流經在爐管3 2及內管3 1之間的內部空 間中，且由位在爐管3 2下方之排氣孔6排放出去。 在此一實施例中，其係可以達到相同於第二實施例之 效果。再者，圖4所示之氣氣導入部分以及氫氣排出部分 之配置，係可以消除氫氣流動之停滯，而可以加速氣體之 輪替。 再者，在此實施例中，氫氣係如上述之方式導入且排 出。因此，氣體注入口 5及氣體排氣孔6便可配置在設備 之下方部位，此有利於其與外部管路及檢查管路之連接。 熱屏障9係由諸如熔凝石英之透明狀玻璃所構成。氫 氣係饋入至流動路徑4 1中，且與熱屏障9接觸，而到達 至晶圓W。由於熱屏障係在高溫區5 0之外側，因此水氣 (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標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -21 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 478071 A7 B7 五、發明説明（19) 並不會在該處產生，而使其可避免腐蝕之產生。 · (實施例4 ) 本發明之第四實施例將參照圖5來加以說明。 在氣體排放孔3 5處，一包含突伸部3 6之逆止閥係 位在開孔3 5之周緣’且帽蓋3 7係可覆蓋該開孔3 5。 突伸部3 6係由S i C所構成，其係與內管3 1 —體成型 。帽蓋3 7亦係由S i C所構成。在內管3 1中之氣體壓 力係會將帽蓋3 7向上推動，使得在氣體排放孔3 5處有 一間隙，可使氫氣由內管3 1流經此一間隙而到達內管 3 1與爐管3 2之間的內部空間中。逆止閥可以阻止.氣體 之回流。突伸部3 6係可以保持帽蓋3 7不會與排出孔 3 5脫離。 逆止閥可以阻止由爐管3 2之熔凝石英所釋放之金屬 雜質以及由氫氣與爐管3 2之熔凝石英相接觸所產生之水 氣回流至內管3 1中，且可防止或大大地降低金屬污染以 及矽之腐蝕。 在此一實施例中，如上所述，所提供之回流防止裝置 係可以防止氫氣由爐管3 2與內管3 1之間的空間回流至 內管3 1。此回流防止裝置可以係上述之逆止閥，然而其 不僅局限於此。舉例來說，該裝置可以係在氣體流動路徑 上之一簡單的細孔。 (實施例5 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝·
、1T 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） · 22 - 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 478071 A7 B7 五、'發明説明（20 ) 圖6係顯示本發明此一實施例之熱處理設備。此一熱 處理設備係包含內管3 1 ，其具有由諸如S i C構成之非 氧化矽之內部表面，以及具有由諸如熔凝石英之玻璃狀氧 化矽製成之爐管3 2，以及具有由諸如S 1 C之非氧化矽 構成其表面之外覆管4 5。標號2 4、2 5以及4 7係分 別標示〇形環圈，而標號4 8則係標示一凸緣。 含氫還原氣體係由位在下方之氣體注入口 5經由流動 路徑4 1而流入至包圍晶圓W之空間中。氣體係可以進一 步地流經開孔3 5、以及逆止閥（3 6、3 7 )而到達位 在爐管3 2及內管3 1之間的流動路徑4 2 ，並且由排氣 孔6排放出去。在爐管3 2與封閉之外覆管4 5之間.的內 部空間4 3 ，係充塡有惰性氣體，諸如氦、氬、氖、氮氣 、氪及氙，其係由位在低部之淨化氣體注入口 4 6導入， 且由位在上方之淨化氣體排放口 4 4排放出來。 在氣體導入至包圍晶圓W之空間之前，氫氣並未與加 熱至1 0 0 0 °c或以上之氧化矽相接觸。詳言之，由於由 熔凝石英製成之熱屏障9係配置在由加熱器3加熱之高溫 區5 0之外側，使得流經流動路徑4 1之氫氣係不會產生 水氣，因此在氫氣中之水氣係幾乎不存在。 在內管3 1與高溫區5 0中之空間，亦即，包圍晶圓 W之空間，係完全由諸如S i C之非氧化矽材料構成之內 部表面所包圍，而在該處係不會產生水氣。氣體流動在內 管3 1中係保持均勻的，其係藉由將氣體由位在管體上方 中央部位之開孔3 5排放出去而達成。爐管3 2 ，由諸如 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝·
、1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -23 - 478071 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、'發明説明（21 ) 熔凝石英之氧化矽製成之封閉管體，係可使高溫加熱部位 5〇中之溫度均勻。甚至若氫氣由內管3 1滲漏出去’其 亦不會由爐管3 2漏出去。用以容納晶圓w之承載容器4 亦具有由諸如S i C之非氧化矽製成之表面，而不會產生 水氣。 封閉之外覆管4 5以及淨化氣體係可防止金屬雜質由 加熱器3進入至管體內部。 (熱處理） 在本發明之第一至第五實施例中所進行之熱處理，將 說明如下。 一諸如矽晶圓之半導體物品係放置在圖1 、圖3至圖 6所示之任一設備之內管3 2中。一含氫還原氣體係導入 至內管3 2中，以保持半導體物品在一還原氣體中。在開 始導入含氫氣體之前或之後，半導體物品係加熱至一預定 之溫度。此熱處理溫度最好係不低於9 0 0 °C，但需低於 矽之熔點，以1 0 0 0至1 2 0 0 °C之範圍內爲佳。熱處 理時間係依照欲達到之氫氣回火效果而定，其通常係在大 約3至5分鐘之範圍內。半導體物品之熱處理便可如此完 成。 使用在本發明中之半導體物品係包括C Z S i晶圓 、S〇I S i晶圓以及在玻璃狀氧化矽上具有s i薄膜 或S i團塊之晶圓。該晶圓在半導體生產製程之前或之後 可以係呈任何狀態。詳言之，本發明對於在具有未硏磨粗 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） :24 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝_
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478071 A7 B7 五、發明説明（22 ) 糙表面之S〇I晶圓的氫氣回火上係相當地有效。 ， 在本發明中所使用之處理氣體係1 〇 〇%之氫氣，或 者係具有1 %至9 9 %之氫氣及惰性氣體之混合體。 含氫還原氣體之壓力可以係高壓、普通壓力或者係較 低之壓力。最好，該壓力範圍係由1·〇2xl〇5pa至 1 · 33pa ，且最好係在1 ·〇2xl〇5pa至 1·33xl05pa之範圍內。 (生產半導體物品之方法） 以下所說明之生產半導體物品之製程，係利用本發明 之熱處理方法。 . 圖7係表示藉由氫氣噴射剝離方法、P A C E方法以 及取向附生層轉移方法來生產一結合S 0 I基質之流程圖 〇 經濟部中央標準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) 在步驟S 1中，其係提供一第一基底構件。第一基底 搆件之實例，係由將氫離子或稀土族気體離子噴射至一具 有在其至少一表面上藉由氧化而形成絕緣層之S 1晶圓上 ，以形成一具有預定厚度之分離層（潛伏層）。其另一實 例係藉由使S i晶圓之一表面具有多孔性，且在其上衍生 一取向附生之非多孔性S i層。在P A C E方法中，第一 基底構件係一具有非氧化薄膜之S i晶圓，或者係具有氧 化表面之S i晶圓。 在步驟S 2中，其係提供第二基底構件。第二基底構 件之實例係包括普通之S i晶圓、具有氧化表面之S i晶 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -25 - 478071 A7 B7 五、'發明説明（23 ) 圓、消除天然氧化薄膜之S i晶圓、石英晶圓以及金屬基 質板。 在步驟S 3中，上述所提供之第一基底構件及第二基 底構件係直接結合在一起，或者係插置一黏膠.層而間接地 結合在一起。在此一步驟中，第一及第二基底構件之至少 一結合表面應具有一絕緣層。在生產一具有不同於S〇I 結構之基底構件時，該絕緣層並不一定需要。此結合表面 可以藉由氫離子、氧離子、氮離子或稀土族氣體之照射而 活化之。 經濟部中央標準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) 在步驟S 4中，第一基底構件之一部分（不需要之部 分）係由結合在一起之第一及第二基底構件之組合體中移 除。移除之方法可以槪略地區分爲兩種。在第一種方法中 ，第一基底構件之一部分係藉由硏磨、腐蝕或類似技術而 由背面移除。在第二種方法中，第一基底構件之表面部分 及裏面部分係在事先形成於第一基底構件上之分離層處加 以分開。藉由第二種方法，所分開之不必要部分係保持有 晶圓之形狀，所以其可以重新做爲第一基底構件或第二基 底構件。此一分離可以藉由加熱而剝落之方式來完成，或 者係將一由液體或氣體所構成之流體吹襲該組合體之側面 ，或者係藉由機械式剝離方式來完成。 此已將不需要部分移除之組合體（S〇I基質）係具 有一粗糙表面，該表面係具有由於離子噴射、滲透層之細 孔或者由於硏磨或腐蝕所造成之凹洞。因此，在步驟S 5 中，矽層之粗糙的上層表面係藉由上述之熱處理設備進行 ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格（210X297公釐1 - 26 - 478071 A7 B7 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 五、'發明説明（24 ) 氫氣回火來加以整平。因此，經腐餘之砂層表面係可整平 至表面粗糙度不超過0·2nm(1微米平方）。藉由此 一最佳化之平整狀態，此粗糙度便可降低至不超過 〇 . 15nm，或者進一步地不超過ϋ · lnm。 接著，以下將參照圖8 A至8 F來常細說明依照取向 附生層轉移方法，以生產半導體基質之製程。 在圖8 A之步驟S 3 1中，由單晶矽所構成之基板 1 3 1係用以做爲第一基底構件，且於其至少主表面上係 形成一多孔性結構層1 3 3。多孔性矽係可以藉由將矽基 板在一 H F溶液中加以陽極電鍍而形成。此多孔層係具有 類似於海棉之結構，其中之細孔直徑係在1 0 ~ 1 n m至 1〇n m之範圍，且細孔之間隔係在大約1 〇 _ 1 n m至 1 0 n m之範圍內。其密度係可以控制在2 . 1至0 · 6 公克/立方公分之範圍內，相較於單晶矽之密度爲 2 · 3 3公克/立方公分，此可藉由將H F溶液之濃度在 5 0 %至2 0 %的範圍內加以變化、改變醇類添加劑之比 例或者改變電流密度來達成。多孔部之滲透性係可以藉由 事先調整電阻或導電類型而變化之。在ρ - t y p e中， 一種非退化性基板（P —)係構成小直徑之細孔，且其細孔 密度相較於退化性基板（P + )，在相同之陽極電鍍條件下 係還高了一個位數。因此，藉由控制細孔形成之狀態，但 不限制控制之方法，便可控制該滲透性。多孔層1 3 3可 以係單一層體或者係具有不同滲透性之層體的組合。此多 孔性可以藉由離子植入至多孔層而增加，藉此氣泡便可形 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 27 · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 、言
478071 A7 B7_____ 五、'發明説明（25 ) 成在靠近植入處之多孔層的壁體上。此離子植入可以藉由 陽極電鍍而在多孔層形成之前或之後來完成，或者係在多 孔層1 3 3上之單晶半導體層結構形成之後來完成。 在圖8 B之下一步驟S 3 2中，至少一非多孔性單晶 半導體層1 2 3係形成在多孔層1 3 3上。非多孔性單晶 半導體層1 2 3可以適當地由取向附生之單晶矽層、藉由 將多孔層1 3 3之表面製成非多孔性、或者類似之方法中 加以選用\氧化矽層1 2 2係藉由熱氧化而形成在非多孔 性單晶半導體層1 2 3上。藉此，在單晶矽層與埋入之氧 化層之間的介面値便會變得較低。 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) 在圖8 C之步驟S 3 3中，上述具有非多孔性單晶矽 層12 3之半導體基板之主要表面（結合表面），係與第 二基板1 2 1之表面（結合表面）緊密接觸。在接觸之前 ，黏合物質及無關的物質最好係將其淸洗掉。第二基板可 以由具有氧化矽薄膜於其上之矽板、諸如石英板之略穿透 性板體、青玉板以及類似之物質中選出，但不僅局限於此 。任何具有扁平及光滑結合表面之材料皆可用以做爲第二 基板。在圖8 C中，第一基板及第二基板係以插置之絕緣 層1 2 2而結合在一起。然而，絕緣層1 2 2並非係必要 之元件。在此結合中，一絕緣薄板亦可配置在第一基板及 第二基板之間。 在接下來之步驟中，基板1 3 1及多孔層1 3 3之不 需要的背面部分係加以淸除掉，以露出非多孔性單晶矽層 1 2 3。此一淸除係能以而種不同之方法來完成，但並非 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) Γ28- 478071 A7 B7 五、'發明説明（26 ) 僅局限於此。 · 在第一種方法中，第一基板1 3 1係由背面淸除，以 露出多孔層133 (圖8D之步驟S34)。接著，將多 孔層1 3 3淸除，以露出非多孔性矽層1 2 3 (圖8 E之 步驟S 3 5 )。該多孔層之淸除最好係選擇腐蝕之方式來 完成。藉由使用包含有氫氟酸及水溶性過氧化氫之腐蝕溶 液，多孔矽層便可相對於非多孔性單晶矽而以1 0 5之選擇 因子而選擇性地加以腐蝕。一表面活化劑亦可添加至腐蝕 溶液中，以防止氣泡附著。一種諸如乙醇之醇類亦可適當 地添加於其中。若多孔層相當薄時，則選擇性腐蝕便可省 略。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 在第二種方法中，基板係在多孔層1 3 3處分離，以 做爲分離層，以使基板呈現如圖8 D之步驟S 3 4所顯示 之狀態。此分離方法包括外部機械作用力之施加，諸如壓 力 '拉力、剪力及擠塞力；超音波之施加；加熱；氧化以 使多孔性矽由周緣處鼓起，以供應內部壓力至內側之多孔 性矽；熱脈衝之施加，以造成熱應力或軟化；以及流體之 噴射，諸如水注及氣注，但不僅局限於此。 在下一個步驟S 3 5中，多孔層1 3 3之未淸除的其 餘部分，係以相同於多孔層之腐蝕方式而由第二基板 121之表面淸除掉。若在第二基板121上之多孔層 1 3 3的其餘部分係非當薄且在厚度上相當均勻時，則多 孔層以氫氟酸及過氧化氫之溼腐蝕便可省略。 在圖8 F之步驟S 3 6中，單晶矽層1 2 3係加以熱 -29- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 478071 A7 ___ B7 五、發明說明（27 ) 處理，以藉由在圖1及圖3至圖6所示之設備，而由在含 氫還原氣體中之熱處理來使粗糙表面光滑。 依照本發明所製備之半導體基板係具有單晶矽薄膜 123，其係形成在第二基板121上之扁平均勻薄膜， 且在整個基板上大部分的面積上係插置一絕緣層1 2 2。 此一半導體基板係適合用以製備絕緣之電子元件。 在基板分離表面上之剩餘部分淸除之後，分離之第一 單晶矽基板1 3 1係可以再重新使用，且若該表面係相當 粗糙時，則接著便將其拋光，如同第一單晶矽基板1 3 1 或者係第二基板1 2 1。 (實例1 ) 一直徑爲5英吋之矽晶圓，係在1 1 0 0 °C之熱處理 溫度狀態下加以氫氣回火處理，此熱處理時間爲4小時， 且氫氣流率爲1 0升/分鐘。相較於藉由使用圖2所示之 設備，此一氫處理係藉由圖1所示之設備，以達到本發明 之消除金屬污染物之效果。所採用之內管3 1係由碳化砂 材料所製成，其中該碳化矽係具有由C V D方法製成之 S i C覆蓋層。由個別設備所形成之金屬污染物係藉由在 熱處理之後的晶圓載子壽命測量値來加以比較。表1係顯 示出其結果。在依照本發明之熱處理中，其載子壽命係大 約爲習知熱處理之兩倍，如表1所示，這顯示了在氫氣回 火中降低晶圓之金屬污染物的效果。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) « — — — — — I — f 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -30- 478071 A7 B7 ___________ 五、’發明説明（29 ) 以淸洗，以淸潔其表面，且接著便將兩晶圓結合在一起。· 所形成之矽晶圓組合體接著便在1 1 0 0 °c之含氧環境中 加以熱處理達1小時，以強化該晶圓之結合。在此一熱處 理中，溫度在氮氧混合氣體中係上升的，而在氧氣環境中 則係維持在1 1 0 0 °C達1小時，而在氮氣環境中則係降 低的。第一晶圓之未結合表面則係加以硏磨，以露出多孔 性矽層。接著，此多孔性矽層便藉由沉浸在氫氟酸及過氧 化氫水溶液之混合液中而腐蝕掉。在淸洗之後，該晶圓便 藉由溼洗方式來充分地淸洗。接著，此單晶矽層便與氧化 矽一起轉移至第二矽晶圓上，以形成一 S〇I晶圓。 所轉移之單晶矽之厚度係在1 0 m m格點之平面上加 以測量。其平均厚度爲2 1 Onm，且具有±7nm之誤 差。表面粗糙度係以原子力顯微鏡而在2 5 6 X 2 5 6點 上以1平方微米至5 0平方微米之範圍來加以測量。其表 面粗糙度係10·Inm，而以均方粗糙度Rrms之觀 點則爲9 · 8 n m。依照第二離子質量分光器（S I M S )，在單晶矽膜中之硼濃度爲1 · 2 X 1 0 1 8 / c m 3。 經濟部中央標準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) 以上述方式製成之複數個S〇I晶圓，在藉由氫氟酸 將背面之氧化矽薄膜腐鈾去除之後，便可放置在如圖1所 示之熱處理設備中。此晶圓係以在一 S〇I晶圓之背面矽 層與鄰接S〇I晶圓之表面S〇I層之間水平間隔6 m m 之距離來放置，且晶圓之中心係位在一由S i C製成之承 載容器上的爐管之中心線上。在最上方之S〇I晶圓之上 方，一工業用矽晶圓係以相同之間隔來放置。在爐管中之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） :32 - 478071 A 7 _____ B7 _ 五、'發明説明（3〇 ) 氣體係以氫氣來取代。在爐管中之溫度係加溫至1 1 0 〇· °C，且維持4小時，接著再將降溫。將s〇I層之厚度再 次加以測量。 爲了比較之緣故，將相同方法製備之S〇I晶圓以圖 2所示之設備來加以氫氣回火。 如表2所示，依本發明之方法，其最大之腐蝕量係習 知方法的1 / 8，且對應之腐鈾變化亦大大地減少。很明 顯地，本發明可以提供具有較少腐蝕且厚度均勻之S〇I 基板/ _表 2 __ _熱處理設備_ (圖 2 )_(圖 1 ) 最大腐鈾厚度（nm) 8 1 最小腐蝕厚度（n m ) 1__Ο 經濟部中央標準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) 如上所述，本發明係提供一種熱處理設備，其不會由 氧化矽爐管之污染源而造成晶圓受到金屬污染且不會由於 氧化矽與氫氣之反應所產生之水氣腐餓砂晶圓主體。本發 明亦提供一種採用上述熱處理設備之熱處理方法。依照本 發明之方法，便可製造出具有極佳品質之半導體物品。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -33 -

Claims (1)

  1. 4780¾件2第87121423號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 A8 B8 C8 D8 民國90年6月修正 f Θ年/只//曰修正/吏正/補充 六、申請專利範圍 1 . 一種熱處理設備，其包含一第一管體、一配置於 其中之第二管體、以及一加熱器，其中該第一管體係可以 緊密地封閉，且其係由衝擊強度高於第二管體之玻璃狀氧 化矽所製成，而第二管體至少其內表面係由非氧化矽材料 所構成，且一氣體流動路徑係設計成可使氣體導入至第二 管體內之處理空間中，而不會使氣體流經由加熱器加熱至 高溫之氧化矽表面。 2 .如申請專利範圍第1項之熱處理設備，其中該玻 璃狀氧化矽係熔凝氧化矽，而該非氧化矽材料係碳化矽。 3 .如申請專利範圍第1項之熱處理設備，其中該非 氧化矽材料係由以下之材料中選出：矽、碳化矽、氮化矽 、氧化鋁及氮化硼。 4 .如申請專利範圍第1項之熱處理設備，其中第二 管體係具有一由碳化矽薄膜覆蓋之表面。 5 .如申請專利範圍第1項之熱處理設備，其中由氧 化矽構成之表面係加熱至9 Q 0 °C或以上之溫度。 6 .如申請專利範圍第1項之熱處理設備，其中由氧 化矽構成之表面係加熱至1 0 0 0 °C或以上之溫度。 7 .如申請專利範圍第1項之熱處理設備，其中該氣 體係氫氣，且其可以與一種惰性氣體一起導入至第二管體 中，或者係不含惰性氣體而導入至第二管體中。 8 .如申請專利範圍第1項之熱處理設備，其中該第 二管體係延伸至處理空間之上游。 9 .如申請專利範圍第1項之熱處理設備，其中該氣 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐·) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478071 A8 B8 C8 D8 ^、申請專利托圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 體係氫氣，且一使氫氣進入至第二管體之注入口係位在處 理空間的外面，且一使氫氣由第二管體排出之排氣口係位 在處理空間之外面，且與該注入口相對。 1 0 .如申請專利範圍第9項之熱處理設備，其中該 氣體注入口係通向第一管體之內部，且一排氣口係位在第 一管體上，以使氫氣流經用以排放氫氣之內部空間。 1 1 .如申請專利範圍第9項之熱處理設備，其中一 流動阻止裝置係位在排放部位上，以防止氣體由第一管體 流動至第二管體。 1 2 .如申請專利範圍第1項之熱處理設備’其中一 第三管體係位在第一管體及第二管體之間。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之熱處理設備’其中 該第三管體係可緊密地封閉。 1 4 ·如申請專利範圍第1 2項之熱處理設備’其中 至少該第三管體之表面係由非氧化矽材料所構成。 1 5 ·如申請專利範圍第1 2項之熱處理設備’其中 該第三管體係由碳化矽所製成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 6 ..如申請專利範圍第1 2項之熱處理設備’其中 一淸洗氣體係導入至第三管體及第一管體之間的內部空間 中。 1 7 ·如申請專利範圍第1 2項之熱處理設備’其中 該第二管體及第三管體皆係可緊密地封閉。 1 8 .如申請專利範圍第1項之熱處理設備’其中一 具有非氧化矽表面之支撐件以及一具有氧化矽表面之熱屏 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公着） 478071 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 障，係配置在第二管體中。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 9 ·如申請專利範圍第1項之熱處理設備，其中該 加熱器係位在第二管體中之熱屏障之上方。 2 0 ·如申請專利範圍第1項之熱處理設備，其中該 氣體係氫氣’且氫氣係由第二管體之下方部分導入，而由 第一管體之下方部分排放出去。 2 1 .如申請專利範圍第1項之熱處理設備，其中一 淸洗氣體係由外界經由第一管體之底部導入，而由第一管 體之上方排放至外界。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 22 · —種熱處理設備，其包含一第一管體、一配置 於其中之第二管體、以及一加熱器，其中一用以將氣體導 入至第二管體中之氣體注入口，係位在加熱器之下方，一 用以將第二管體連通至第一管體之開孔，係位在第二管體 之上方部分，一排氣口係位在第一管體之底部，用以將氣 體由第一管體內部排放出去，該第一管體係由熔凝石英所 構成，並且係可封閉的，而第二管體係具有非氧化矽表面 ，並且係可封閉的，且該加熱器所在之高度，係高於一位 於第二管體中之熱屏障之高度。 2 3 ·如申請專利範圍第2 2項之熱處理設備，其中 一具有非氧化矽表面之可封閉的第三管體，係位在第一管 體之外側，一淸洗氣體注入口係位在第三管體之底部，且 一淸洗氣體排放口係位在第三管體之上方部分。 2 4 ·如申請專利範圍第2 2項之熱處理設備，其中 該熱屏障係由發泡石英所構成。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -3 - 478071 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 5 ·如申請專利範圍第2 2項之熱處理設備，其中 該熱屏障係未加熱至1 0 0 0 t或以上之溫度。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 2 6 · —種生產半導體物品之方法，其包含將一第一 基板及一'弟一·基板加以結合’將弟一'基板不需要之部分由 第二基板上移除，且藉由使用在申請專利範圍第1項中所 述之熱處理設備，而將第二基板上之矽主體於含氫還原氣 體中加以熱處理。 2 7 ·如申請專利範圍第2 6項之方法，其中一分離 層係形成在第一基板中，而不需要之部分係藉由在分離層 處之分離而被淸除掉。 2 8 ·如申請專利範圍第2 6項之方法，其中第一基 板之不需要部分係藉由拋光、硏磨及腐蝕之任一種方法來 加以淸除。 2 9 ·如申請專利範圍第2 6項之方法，其中該矽主 體係一種取向附生層。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 0 ·如申請專利範圍第2 6項之方法，其中該方法 包含在第一單晶矽基板之主表面上形成一多孔層，在多孔 層上形成一單晶矽層，將單晶矽基板之主表面結合至第二 基板之表面上，以及將多孔層移除以露出單晶矽層。 3 1 · —種生產半導體物品之方法，其包含將一第一 基板及一第二基板加以結合，將第一基板不需要之部分由 第二基板上移除，且藉由使用在申請專利範圍第2 2項中 所述之熱處理設備，而將第二基板上之矽主體於含氫還原 氣體中加以熱處理。 本&張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 478071 A8 B8 C8 D8 $、申請專利範圍 3 2 .如申請專利範圍第3 1項之方法，其中一分離 層係形成在第一基板中，而不需要之部分係藉由在分離層 處之分離而被淸除掉。 3 3 .如申請專利範圍第3 1項之方法，其中第一基 板之不需要部分係藉由拋光、硏磨及腐蝕之任一種方法來 加以淸除。 3 4 .如申請專利範圍第3 1項之方法，其中該矽主 體係一種取向附生層。 3 5 ·如申請專利範圍第3 1項之方法，其中該方法 包含在第一單晶矽基板之主表面上形成一多孔層，在多孔 層上形成一單晶矽層，將單晶矽基板之主表面結合至第二 基板之表面上，以及將多孔層移除以露出單晶矽層。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家襟準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5 -
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