TWI245084B - Silicon wafer manufacturing method, silicon epitaxial wafer manufacturing method, and silicon epitaxial wafer - Google Patents

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1245084 A7 ____B7 五、發明説明（1 ) (技術領域） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明是關於一種在表面近旁具有無缺陷層（D Z層 或磊晶層），藉由極有效率地且方便的熱處理可得到在表 體中具有高吸氣能力的氧氣析出物的矽晶圓或矽磊晶晶圓 的矽晶圓及矽磊晶晶圓之製造方法以及矽磊晶晶圓。 (背景技術） 作爲半導體元件之基板被廣泛使用的矽晶圓的大部分 是藉由柴可拉斯基法〔Czochralski method, CZ〕所培育。在 藉由C Z法所培育的矽單晶中，以大約1 〇 1 8 a t 〇 m s / c m 3的濃度包含格子間氧氣作爲雜質。該格子間氧氣是 從結晶培育過程中的固化一直到被冷卻至室溫的熱履歷（ 以下有時簡稱爲結晶熱履歷）或是在半導體元件的作製過 程的熱處理過程中爲了成爲過飽和狀態而析出，形成有矽 氧化物的析出物（以下，有時稱爲氧氣析出物或僅稱爲析 出物）。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該氧氣析出物是作爲捕捉在元件處理中混入的重金屬 雜質的區分地段（she )有效地作用。將此稱爲內部吸氣（ Internal Getteiing，以下稱爲I G或簡稱爲吸氣），提高元 件特性或合格率。由此事，作爲矽晶圓的一品質，I G能 力被重視。 氧氣析出的過程，是析出核形成與其成長的過程所形 成。一般，在結晶熱履歷中進行核形成，藉由之後的元件 處理等的熱處理成長更大，作爲氧氣析出物被檢測。由此 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -4- 1245084 A7 B7 五、發明説明（2 ) 事，將在結晶熱履歷所形成者稱爲生成析出核。當然，之 後的熱處理中也可形成氧氣析出核的情形。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 通常的已生長晶圓（一般性氧氣施體消滅熱處理以外 是未處理的晶圓）時，在元件處理前的階段所存在的氧氣 析出核是極小，未具有I C能力。但是，藉由經元件處理 ’成長爲較大氧氣析出物而成爲具有I G能力。 在結晶熱履歷所形成的氧氣析出核的密度，是依存在 熱履歷的長度之故，因而藉由拉起速度等的結晶製造條件 或結晶培育軸方向的位置而有很大偏差程度的缺點問題。 例如，在製造一條結晶的過程中，在後半所培育的部位， 因熱履歷較短，因而氧氣析出核的密度變低。由此事，在 元件處理所形成的氧氣析出物的密度產生參差不齊，而在 1C能力產生偏差不齊。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另一方面，氧氣析出物存在於晶圓表面近旁的元件製 作領域時，會劣化元件特性。由此事，朝外方擴散晶圓表 面近旁的氧氣而成爲不會進行氧氣析出之故，因而有在 1 1 0 °c以上施以數小時的熱處理的情形。在這時候，所 有生長析出核會消滅，而在之後的元件處理中成爲無法形 成氧氣析出物。 如此’爲了再形成氧氣析出核，施以在大約6 5 0 ’ 3小時至3 0小時左右的長時間的熱處理。又，爲了成 長再形成的氧氣析出核而成爲具有IG能力的大氧氣析出 物’施以大約1 〇 〇 〇 t的熱處理的情形。如此地，〜般 將組合朝外擴散表面近旁的氧氣的熱處理，在內部形成氧 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5 - 1245084 A7 ___ B7 ____ 五、發明説明（3 ) 氣析出核的熱處理，及成長氧氣析出物的熱處理的三種熱 處理的處理稱爲D Z - I G處理。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在該D Z — I G處理中，在成爲元件製作領域的表面 近旁未存有氧氣析出物，而成爲在內部形成具有I G能力 的氧氣析出物的理想性構造（以下有時稱爲D Z - I G構 造），惟整體熱處理過程較久，沒有效率。 又，在一般性C Z晶圓，除了生長析出核之外還存在 有藉原子空孔的凝結所形成的空隙狀缺陷。該空隙缺陷露 出於被鏡面硏磨的晶圓表面時，成爲被稱做C 0 P ( Crystal Originated Particle )的表面坑。若該C〇P及空隙 也存在於元件製作領域，則會劣化元件特性。由此事，爲 了消滅C 0 P及表面近旁的空隙，有在氫氣或氫氣環境下 施以1 2 0 °C左右或該溫度以上的高溫熱處理。 然而，此時，藉由熱應力有發生滑動的問題。爲了抑 制發生滑動，期望較低之熱處理溫度，惟若降低熱處理溫 度，則會使C〇P及空隙不容易消滅。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 又，這種情形也附加I G能力較理想。如此，作爲同 時地實現消滅C 0 P及表面近旁的空隙，及在內部形成氧 氣析出物的方法，有在培育結晶時添加氮氣的方法。在添 加氮氣的晶圓，藉由空隙的尺寸變小而在高溫熱處理容易 消滅，又，藉由生長析出核變大，在高溫熱處理也不會消 滅仍成長而形成氧氣析出物並賦予I G能力。 但是在使用添加氮氣的晶圓時，仍須1 2 0 〇 t左右 的高溫熱處理也沒有變化。晶圓愈大口徑化愈容易滑動， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^ ~' 1245084 A7 B7 五、發明説明（4 ) 特別是成爲今後主流的3 0 〇 m m晶圓，需要1 2 0 0 °C 左右或該溫度以上的高溫熱處理成爲很大問題。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，消滅空隙缺陷的深度是從表面至數// m左右的極 表層之故，因而在以比該深度較深的表層使用作爲元件製 作領域的元件，有可能使得空隙缺陷會劣化元件特性的情 形。 爲了將晶圓表面近旁的元件製作領域成爲無缺陷化， 有使用藉由氣相成長將矽單晶堆在作爲磊晶成長用基板的 矽晶圓上的磊晶晶圓的情形。在該磊晶晶圓中，將I G能 力賦加於基板上很重要。 但是，通常的嘉晶過程爲大約1 1 〇 〇 °c以上的高溫 之故，因而在結晶熱履歷所形成的基板中的大部分氧氣析 出核（生長析出核）會消滅，而在之後的元件處理中成爲 無法形成氧氣析出物。爲了此，在磊晶晶圓有降低I G能 力的問題。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 作爲解決該問題的方法，有藉由在磊晶過程前施以8 0 0 °C左右的熱處理，將結晶熱履歷所形成的生長析出核 在高溫的磊晶過程也成長至不會消滅的方法。在該方法中 ，在磊晶成長前的熱處理溫度爲8 0 0 °C時，則在8 0 0 °C的臨界尺寸（在該溫度可安定成長的析出核的最小尺寸 )以上的尺寸的生長析出核會成長而在磊晶過程殘留，藉 由磊晶後的元件處理等的熱處理會成長成爲氧氣析出物。 一般，較小尺寸的生長析出核的密度是較高，而較大 尺寸的生長析出核的密度變低。又，熱處理溫度愈低，則 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 1245084 A7 B7 五、發明説明（5 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 臨界尺寸是變小。因此，爲了賦加更優異I G能力’擬成 長更高密度的生長析出核，減低磊晶過程前的熱處理溫度 較理想。但是，減低熱處理溫度，會使析出核的成長速度 變慢之故，因而用以成長至在磊晶過程也不會消滅的尺寸 的熱處理時間會變久，而會降低生產性較不理想。 又，即使雖在磊晶過程有不會消滅尺寸的氧氣析出物 ，則在近年來的低溫化短時間化的元件處理中’也無法在 元件處理中的熱處理期待氧氣析出物的成長。在此種元件 處理中爲了也能發揮吸氣能力，在元件處理前的階段中’ 必須以高密度形成具有吸氣能力的尺寸的氧氣析出物。 如上所述，近年來的元件處理是隨著所使用的晶圓的 大口徑化，進行著低溫化短時間化，例如一連串的元件處 理均在1 0 0 0 t以下進行，或是頻繁地使用只需要數十 秒鐘左右的熱處理時間的R T P ( Rapid Thermal Processing )。此種元件處理，是總計所有熱處理也不過相當於 1 0 0 0 °C，兩小時左右的熱處理之故，因而如習知地， 元件處理中的氧氣析出物的成長，是並不能過於期待。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (發明之槪要） 本發明是鑑於在一般性的矽晶圓中，藉由結晶熱履歷 之不同而在氧氣析出核的密度上有參差不齊，對元件處理 的I G能力產生參差不齊；又在將晶圓表面近旁作成無缺 陷化’用以將具I G能力的氧氣析出物形成於內部的一般 性D Z — I G處理中，熱處理過程的時間較久，而效率較 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210父297公釐1 - 8 - 1245084 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（6 ) 差；又消滅C〇P及表面近旁的空隙，爲了再賦予I G能 力’成爲需要1 2 0 0°C左右或該溫度以上的高溫熱處理 ’因而有金屬污染或容易發生滑動以及消滅空隙的深度過 淺而創作者。 又，本發明是鑑於在一般性磊晶晶圓或施加1 0 0 0 °C以上的高溫熱處理的晶圓，因在磊晶過程或高溫熱處理 過程中會使氧氣析出核消滅，因此在元件處理中不會形成 氧氣析出物並會劣化I G能力；又爲了賦予I G能力而在 磊晶過程或高溫熱處理過程前施以低溫熱處理的方法中， 欲賦予更優異的I G能力，則熱處理時間變久而沒有效率 ;又即使在磊晶過程或高溫熱處理有不會消滅的尺寸的氧 氣析出物，在近年來的低溫化短時間化的元件處理中，也 無法期待在元件處理中的熱處理上有氧氣析出物的成長而 創作者。 本發明的第一項目的’是提供一種在元件處理前的階 段中，同時地實現提高氧氣析出物的密度與增大尺寸，可 安定地賦予優異的I G能力的矽晶圓或矽磊晶晶圓之製造 方法。 本發明的第二項目的係在於提供一種藉由簡便的熱處 理同時地實現將存在於晶圓內部的成長析出核成長具有吸 氣能力的尺寸以上的氧氣析出物’及消滅表面近旁的生長 析出核，有效率地形成D z 一 1 G構造’又更完全地消滅 所形成的D Z層中的氧氣析出物’而可有效率地形成極高 品質的D Z — I G構造的砂晶圓之製造方法。 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210x 297公董）"9 ~ I--------------^---訂------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1245084 A7 B7 五、發明説明（7 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明的第三項目的係在於提供一種儘量不消滅在結 晶熱履歷所形成的成長析出核而在短時間內有效率地成長 ，即使在被低溫化短時間化的元件處理中也可賦予優異的 I G能力，在近年來的低溫化短時間化的元件處理也可有 效率地製造出可充分地發揮吸氣能力的磊晶晶圓的矽磊晶 晶圓之製造方法及5夕嘉晶晶圓。 爲了解決上述課題，本發明的矽晶圓之製造方法的第 一態樣是屬於爲了將吸氣能力附加於矽晶圓而在該矽晶圓 施以熱處理的矽晶圓之製造方法，其特徵爲：由形成氧氣 析出核的昇溫過程A，及成長氧氣析出核的昇溫過程B， 及成長成更大氧氣析出物的等溫保持過程C的至少三種過 程所構成。依過程順序連續地進行上述昇溫過程A與昇溫 過程B及等溫保持過程C較理想。 在本發明的矽晶圓之製造方法的第一態樣中，上述昇 溫過程A是以R i t /分的速度從T i °C昇溫至T 2 °C的過 程，T i °C爲大約6 5 0 °C以下，而T 2 °C爲大約7 0 0 °C 以上，R i t： /分爲大約1 · 5 °C /分以下較理想。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Τ τ °C是愈低則析出物密度愈高，惟形成析出物所需要 的過程時間會變久之故，因而作成5 〇 〇 °C以上較理想。 又，若超過6 5 0 °C之溫度，則有無法充分地得到析出物 密度的情形。同樣地，T 2 t不足7 〇 〇 °C也有無法充分地 得到析出物密度之情形之故，因而作成7 0 0 °C以上較理 想，其上限溫度是熱處理上成爲T 3 °C，惟由提高析出物密 度與縮短過程時間的觀點上，T 2 °C是7 5 0 °C以上8 5〇 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ - 1245084 A7 B7 五、發明説明（9 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 止發生滑動轉位或金屬污染，作成1 2 3 0 °C以下較理想 ，作成1 1 5 0 °C以下更理想，而作成R 2 °C /分是充分地 低速就可以，惟過度地低速則會使過程時間變久。如此， 將R 2 °C /分作成R ^ t /分以上且約7 °C /分以下較理想 。若爲大約7 °C /分以下，也不會消滅而有效率地可成長 在其以前的過程所形成的所有氧氣析出核。又，爲了提高 析出物密度，R ^ °C /分以上5 °C /分以下較理想。 溫度愈高則析出物的成長速度會加快之故，因而經由 將R 2 °C /分作成R i t /分以上的高速，即可在短時間內 使之成長。 上述等溫保持過程C是在T 3 °c保持七小時的過程。 T 3 °C爲大約1 0 0 0 t：以上，而t時間爲大約一小時以上 較理想。經由該等溫保持過程C，可將在昇溫過程B所成 長的微小氧氣析出物，成長成爲具有I G能力的大氧氣析 出物。因此，在氧氣析出物的成長不能期待的低溫化短時 間化的元件處理，也成爲可發揮優異的I G能力。又，t 時間愈久則析出物的尺寸變大，惟過程時間變久會降低生 產性之故，因此作成4小時以下較理想。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 這時候，具有I G能力的氧氣析出物的尺寸，是將可 實驗性地檢測的氧氣析出物的尺寸（直徑爲大約3 〇 n m 至4 0 n m )作爲目標。一般，無法實驗性地檢測尺寸的 氧氣析出物也可能具有I G能力之故，因此若爲可實驗性 地檢測的尺寸則判斷爲具有充分的I G能力。 又，經由變更保持溫度T 3 °C或保持時間t時間，即容 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X 297公釐） 1245084 A7 __Β7 五、發明説明（8 ) °c以下更理想。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又’ R i °C /分愈低連則析出物密度會變高之故，因而 爲了得到充分的析出物密度，以1 · 5 °C /分以下較理想 ’惟若過低速時’則形成析出物所需的過程時間會變久之 故，因而作成0 · 5 °C /分以上較理想。 經由5亥昇溫過程A，可以用高密度形成氧氣析出核。 因此’在幾乎未含有氧氣析出核的磊晶晶圓或事先以大約 1 0 0 0 °C以上的熱處理的矽晶圓中，也可形成高密度的 氧氣析出核。又在結晶熱履歷中未能充分地形成氧氣析出 核的晶圓’也可形成高密度的氧氣析出核。因此可提高在 其後續之過程所形成的氧氣析出物的密度。 又’配合元件處理的污染程度而欲變更氧氣析出物的 密度時，例如將T 2 °C作爲大約7 5 0 r，而將R i °C /分 作爲大約1 °C /分，則經由變更T i °C即可容易地變更密度 。當然氧氣析出物的密度愈高會使〗G能力愈高，惟欲提 高密度時則過程時間會變久。因此，爲了有效率地得到所 需的密度，容易地可變更密度的效果是很重要。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述昇溫過程B是以R 2 °C /分的速度從T 2 °C昇溫至 T 3 °C的過程，T 2 °C爲大約7 0 0 °C以上，T 3 °C爲大 1 0 0 0 C以上’ R2°C/分爲Ri°C/分以上且大約7°C /分以下較理想。經由該昇溫過程，有效率地可成長在上 述昇溫過程A所形成的氧氣析出核。 藉將T 3 °C作成1 〇 〇 〇 °C以上，即可將析出物成長成 爲充分大小。又，T 3 °C愈高會使得析出物變大，惟爲了防 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 11 · 1245084 A7 B7 五、發明説明（1〇 ) 易地可變更氧氣析出物的尺寸。愈增加氧氣析出物的尺寸 愈可能提高I G能力，惟過程時間會變久。因此爲了有效 率地得到所需的氧氣析出物的尺寸，容易地可變更尺寸的 效果也很重要。 在昇溫過程A與昇溫過程B之間，及昇溫過程B與等 溫保持過程C之間也可將晶圓取出至熱處理爐外，惟經由 連續性進行上述三過程可以縮短整體過程時間。 該等溫保持過程C之後，不管將晶圓取出到熱處理爐 外時的熱處理爐內溫度或降低至該溫度的降溫速度，惟決 定不會發生依熱應力所產生的滑動較理想。例如，將熱處 理爐內溫度以2 t /分從T 3 °C降低至8 0 0 t之後，將晶 圓可取出到熱處理爐外。 爲了充分地得到本發明的矽晶圓之製造方法的第一形 態的效果。矽晶圓的氧氣濃度爲大約1 7 p p m以上較理 想。氧氣濃度愈局，核形成速度及成長速度變快之故，因 此縮短整體過程時間。即使氧氣濃度低，例如將T i °C降低 ，或將R ζ t： /分或R 2 °C /分成爲低速，即可得到本發明 的矽晶圓之製造方法的第一形態的效果。 本發明的砂晶圓之製造方法的第一態樣，是針對於石夕 磊晶晶圓或事先施加1 0 0 0 °c以上（特別是1 1 0 〇 t： 以上）的熱處理的矽晶圓也有效果地可適用。 由上述事項，經由本發明的矽晶圓的製造方法的第一 形態，在元件處理前的階段中’可同時地實現提高氧氣析 出物及增加尺寸。因此在幾乎未含有氧氣析出核的晶圓， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） I----------- (請先閲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 1245084 A7 B7 五、發明説明（11 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 也可以用高密度形成較大氧氣析出物。而在無法期待氧氣 析出物的成長的低溫化短時間化的元件處理也可發揮優異 的I G能力。 作爲本發明的矽晶圓之製造方法的第一形態的賦予效 果，有抑制依熱應力而發生滑動轉位的效果。眾知構成滑 動的轉位是經由氧氣析出物被阻塞。因此，經由本發明的 矽晶圓之製造方法的第一形態以高密度形成較大氧氣析出 物，則轉位被阻塞的機率變高又抑制發生滑動轉位。 本發明的矽晶圓之製造方法的第二形態，其特徵爲： 對於具有在矽單結晶的培育過程所形成的生長析出核的砂 晶圓，在5 0 0 t至7 0 0 °C的範圍內的溫度T 4 °C保持所 定時間t ζ，然後以5 °C /分以下的昇溫速度R t /分昇溫 至1 0 0 0 °C至1 2 3 0 °C範圍內的溫度T 5 °C，經由在該 溫度T 5 °C保持所定時間t 2，將上述生長析出核成長成爲 具有吸氣能力的尺寸以上的氧氣析出物，同時朝外方擴散 上述矽晶圓表面近旁的氧氣。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如此，經由以5 °C /分以下的昇溫速度從低溫（T 4 t )至高溫（T 5 °C )緩慢地昇溫而在高溫下保持所定時間， 可將表體中的生長析出核不會消滅而有效率地成長成爲具 有吸氣能力的尺寸以上。又，與此同時地經由朝外方擴散 晶圓表面近旁的氧氣，可消滅氧氣析出核之故，因而在晶 圓表面近旁形成有沒有氧氣析出物的D Z層。亦即，依照 本發明的矽晶圓之製造方法的第二形態，僅以簡單的一步 驟的熱處理即可形成D Z - I G構造。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 14 - A7 1245084 ___B7 五、發明説明（12 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 這時候，具有1 G能力的氧氣析出物的尺寸，是將可 實驗性地檢測的氧氣析出物的尺寸（直徑爲大約3 0 n m 至4 0 n m )作爲目標。一般，無法實驗性地檢測尺寸的 氧氣析出物也可能具有I G能力之故，因此若爲可實驗性 地檢測的尺寸則判斷爲具有充分的I G能力。因此作爲具 有吸氣能力的尺寸’作成直徑大約4 0 n m以上較理想。 又，不管氧氣析出物尺寸的上限惟欲成長較大則熱處理時 間需費較久之故，因而作成直1 0 0 n m以下較理想。 若上述溫度T 5 °C比大約1 〇 〇 〇 °C更低，則爲了成長 成爲較大氧氣析出物的時間變久，而整體過程時間會變久 。T 5 °C愈局，則用以成長成爲較大氧氣析出物的時間變短 ，而可縮短整體過程時間，惟在超過大約1 2 3 0 t的高 溫會使得來自熱處理爐的金屬污染成爲顯著之故，因而 1 2 3 0 °C以下較理想。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述溫度T 4 t：愈低則析出密度會變高，惟過程時間會 變久之故，因而作成大約5 0 0 °C以上較理想。又，若超 過大約7 0 〇 °C的溫度，則有無法充分得到析出物密度的 情形。同樣地，昇溫速度R °C /分愈低速，則析出物密度 會變高，惟過於低速，則過程時間變久之故，因而作成大 約1 °C以上較理想。若昇溫速度R °C /分超過大約5 °C / 分的高速，則生長析出核無法成長而消滅的比率變高，有 無法充分地得到析出物密度的情形。 經由將從上述T 4 °C至T 5 t的昇溫速度R °C /分作成 5 °C /分以下，則不會極力消滅生長析出核而可有效率地 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15 - ~~ 1245084 A7 ___ B7__ 五、發明説明（13 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 成長。亦即，成長在結晶培育過程所形成的既存在生長析 出核之故，因而即使沒有用以重新地形成氧氣析出核的熱 處理過程也可充分地提高析出物密度，而且可縮短整體過 程時間。 又，在本發明的矽晶圓之製造方法的第二形態中，在 從上述T 4 t昇溫至T 5 t之前，T 4 t的保持時間t i是零 分鐘也無所謂，惟作成1 5分鐘以上較理想。由此，生長 析出核成爲更不容易消滅。又除了生長析出核之外還可重 新發生氧氣析出核，可形成更高密度的氧氣析出核。又， 若保持時間t i較久則過程時間會過久之故，因而作成大約 6 0分鐘以下較理想。 又，上述溫度T 4 °C愈低，或在T 4 °C的保持時間t i 愈久，或昇溫速度愈慢，在昇溫過程中形成有新析出核， 使析出物密度變高。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在上述溫度T 6 t的保持時間t 2，是爲了將生長析出 核確實地成長成爲具有吸氣能力的尺寸，或形成具有充分 寬度的D Z層，在大約3 0分鐘以上較理想。保持時間t 2 愈久，則表體中的氧氣析出物的尺寸變大，可擴大表面近 旁的D Z寬度，惟過程時間會變久，因此作成大約4小時 以下較理想，而作成大約兩小時更理想。另一方面，若保 持時間t 2比大約3 0分鐘更短，則成爲因時間的些許參差 不齊而產生無法得到所期望尺寸的氧氣析出物或D Z寬度 的可能性。 爲了充分地得到本發明的矽晶圓之製造方法的第二形 本紙張尺度適用中國國家標準（ CNS ) A4規格（210X 297公釐） -16: ' ' A7 1245084 _B7_ 五、發明説明（14 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 態的效果，被熱處理的矽晶圓之氧氣濃度爲大約 1 6 p p m a以上較理想。氧氣濃度愈高則析出物密度變 高，可賦予更優異的I G能力。又，若氧氣濃度愈高，貝ί] 析出物密度的成長速度加快之故，因而整體過程時間變短 。但是，即使氧氣濃度較低時，例如在昇溫過程中降低昇 溫開始溫度Τ 4，或增加在Τ 5 °C的保持時間，也可得到 本發明的矽晶圓之製造方法的第二形態的效果。因此在本 發明的矽晶圓之製造方法的第二形態中不管氧氣濃度的上 限，惟考慮矽單晶製造的容易性，則大約2 3 p p m a以 上較理想。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 又，依照本發明的矽晶圓之製造方法的第二形態，可 得到抑制元件處理中的熱應力而發生滑動轉位的效果。眾 知構成滑動的轉位是經由氧氣析出物被阻塞。因此，經由 本發明的矽晶圓之製造方法的第二形態，以高密度形成有 較大尺寸的氧氣析出物，則轉位被阻塞的機率變高又抑制 發生滑動轉位。亦即，本發明的矽晶圓之製造方法的第二 形態，是特別可適用於經由熱處理容易發生滑動轉位的直 徑3 0 0 m m以上的大口徑晶圓。爲了抑制發生滑動轉位 ，將上述溫度T 5 r作成1 2 0 0 °C以下較理想，而作成大 約1 1 5 0 °C以下更理想。 又，對於從培育砂單晶時以抑制發生空隙缺陷的條件 被拉起的矽單晶所製作的幾乎未存在C ◦ P及空隙的低缺 陷晶圓經由適用本發明的矽晶圓之製造方法的第二形態， 不必施加大約1 2 0 0 °c的高溫熱處理，可形成不僅氧氣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -17 - 1245084 A7 ____B7 五、發明説明（15 ) 析出物而且C〇P及空隙幾乎未存在而極高品質的D Z -I G構造。此乃由抑制發生滑動的觀點上，在成爲今後主 流的3 0 0 m m晶圓上特別有效。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在此’上述低缺陷晶圓是使用例如記載於日本特開平 1 1 — 147786 號、特開平 1 1 — 157996 號等 ’控制結晶的拉起速度V與拉起結晶中的固液界面近旁的 溫度傾斜G之比率V / G而拉起的公知技術即可得到。 本發明的矽晶圓之製造方法的第三形態，是屬於將具 有在矽單的培育過程所形成的生長析出核的矽晶圓的表層 成爲無缺陷化，而在內部爲了賦予吸氣能力將熱處理施加 於該矽晶圓的方法，其特徵爲：由成長上述生長析出核的 昇溫過程A i，及昇溫至更高溫的保持溫度的昇溫過程B i ，及將上述生長析出核成長成爲具有吸氣能力的尺寸以上 的氧氣析出物，同時朝外方擴散上述的矽晶圓表面近旁的 氧氣的等溫保持過程C τ的至少三種過程所構成。依過程順 序連續性進行上述昇溫過程A i與昇溫過程B i及等溫保持 過程C i較理想。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在本發明的矽晶圓之製造方法的第三形態中，上述昇 溫過程A i是以R 3 °C /分的速度從T 6 t昇溫至T 7 °C的過 程；T 6 t：爲 7 0 0 °C 以下；T 7 °C 爲 8 0 0 °C 至 1 0 0 0 t ; R 3 °C /分爲3 t： /分以下較理想。 T 6 °C是愈低則經由可成長的生長析出核的密度變高使 得析出物密度變高，惟成長生長析出核所需的過程時間會 較久之故，因而作成5 0 0 t以上較理想。又，超過 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -18 - 1245084 A7 B7 五、發明説明（16) 7 0 0 °C的溫度則有無法充分得到析出物密度的情形。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 若T 7 °C不足8 0 0 °C時，則在上述昇溫過程A】中無 法充分地成長生長析出核，在之後的昇溫過程B i消滅的比 率變高，而有無法充分得到析出物密度的情形。若T 7 °C超 過1 0 0 0 °C的溫度，則表面近旁的生長析出核也會成長 成爲較大，經之後的昇溫過程B i及等溫保持過程C :也殘 留在表面近旁，有增加D Z層中的析出物密度的情形。 又，R 3 t /分愈低速，則不會消滅地成長生長析出核 的比率變高會增高析出物密度之故，因而爲了得到充分的 析出物密度，則3 °C /分下較理想，惟若過低速，則過程 時間變久而成爲沒有效率之故，因而作成0 . 5 °C /分以 上較理想。 經由該昇溫過程Α τ有效率地可成長不會極力消滅生長 析出核。亦即，成長在結晶培育過程所形成的已有生長析 出核之故，因而即使沒有重新形成氧氣析出核所用的熱處 理過程也可充分地提高析出物密度，而且可縮短整體過程 時間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 又，從上述昇溫過程A !的T 6 °C昇溫至T 7 °C之前， T 6 °C的保持時間t 3是零分鐘也無所謂，惟作成3 0分鐘 以上較理想。由此，生長析出核成爲更不容易消滅，又生 長析出核之外還可發生新氧氣析出核，可形成更高密度的 氧氣析出核。又，若延長保持時間t 3時，則過程時間會變 久，作成大約4小時以下較理想。 上述昇溫過程B :是以R 4 °C /分的速度從T 7 °C昇溫 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇>< 297公釐) -19 - 1245084 A7 B7 五、發明説明（17) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 至 T 8 °c 的過程；τ 7 °C 爲 8 0 0 °C 至 1 〇 〇 〇 °c ，丁 8 °c 爲1 0 5 0 °C至1 2 3 0 °C ; R °C /分爲5 t /分以上較 理想。該昇溫過程B i中，經由在單時間昇溫至高溫，即可 抑制表面近旁的氧氣析出物的成長，而在之後的等溫保持 過程C i可容易消滅表面近旁的氧氣析出物。 經由將T 8 °C作成1 0 5 0 °C以上，將表體中的氧氣析 出物有效率地成長成爲充分大小，同時藉由朝外方擴散表 面近旁的氧氣，可消滅表面近旁的氧氣析出物。又，T 8 °C 愈高則表體中的析出物變大，又，D Z寬度變廣，惟在超 過大約1 2 3 0 °C的高溫，則來自熱處理爐的金屬污染會 顯著之故，因而作成1 2 3 0 以下較理想。 若R 4 °C /分不是5 °C /分時，則表面近旁的氧氣析出 物會成長較大，而在其後的等溫保持過程C i中，成爲不容 易消滅。但是若R 4 °C /分爲過於高速時，則消滅表體中的 氧氣析出物消滅的比率也變高而降低析出物密度之故，因 而1 0 °C /分以下較理想。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述等溫保持過程C i是在T 8· °C保持t 4時間的過程 中’TsC爲1050C至1230°C; t4時間爲30分 鐘以上較理想。經由該等溫保持過程C 1，而將在之前的昇 溫過程A i及昇溫過程B !所成長的微小氧氣析出物，在表 體中可成長成爲具有I G能力的較大氧氣析出物，而在表 面近旁可加以消滅。因此可形成兼備無缺陷的D Z層與具 優異I G能力的I G層的高品質的D Z - I G構造。 這時候，具有I G能力的氧氣析出物的尺寸，是將可 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -20 - A7 1245084 B7 五、發明説明（18 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 實驗性地檢測的氧氣析出物的尺寸（直徑爲大約3 0 n m 至4 0 n m )作爲目標。一般，無法實驗性地檢測尺寸的 氧氣析出物也可能具有I G能力之故，因此若爲可實驗性 地檢測的尺寸則判斷爲具有充分的I G能力。因此作爲具 有吸氣能力的尺寸’作成直徑大約4 0 n m以上較理想。 又，不管氧氣析出物尺寸的上限惟欲成長較大則熱處理時 間需費較久之故，因而作成直1 0 〇 n m以下較理想。 上述T 8 °C的保持時間t 4愈久，則表體中的氧氣析出 物的尺寸變大，另D Z寬度較寬大，惟過程時間較久之故 ，因此作成大約4小時以下較理想。另一方面，若保持時 間t 4成爲比大約3 0分鐘較短，則經由時間之些微參差不 齊而產生無法得到所期望尺寸的氧氣析出物或D Z寬度的 可能性。 又，經由變更保持溫度T 8 °C或保持時間t 4，容易地 變更氧氣析出物的尺寸或D Z寬度。愈增加氧氣析出物的 尺寸則可提高I G能力，惟過程時間變久。因此爲了有效 率地得到所需的氧氣析出物的尺寸或D Z寬度，容易地可 變更氧氣析出物的尺寸或D Z寬度的效果也很重要。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在昇溫過程A i與昇溫過程B 1之間，及昇溫過程B i 與等溫保持過程C i之間也可朝爐外取出晶圓，惟經由連續 性進行上述三過程能縮短整體過程時間。 上述等溫保持過程C :之後’不管朝熱處理爐外取出晶 圓時的熱處理爐內溫度降至該溫度的降溫速度，惟決定成 不會發生依熱應力所產生的滑動較理想。例如將熱處理爐 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -21 - 1245084 A7 B7 五、發明説明（19 ) 內溫度以3 °C /分從T 8 °C降溫至7 0 〇 °C之後，就可朝熱 處理爐外取出晶圓。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲了充分地得到本發明的矽晶圓之製造方法的第三形 態的效果，經熱處理的砂晶圓的氧氣濃度爲大約 1 4 p p m a至1 7 p p m a較理想。氧氣濃度較高則析 出物密度變高’可賦予更優異的I G能力，惟氧濃度過高 則表面近旁的析出物不容易消滅。又，若氧氣濃度較低則 在砂單晶的培育過程所形成的生長析出核的密度會變低， 析出物密度會變低。但是，即使氧氣濃度較低時，經由例 如降低昇溫過程A i的昇溫開始溫度T 6 °C，或將R 3 °C / 分成爲低速，即可得到本發明的矽晶圓之製造方法的第三 形態的效果。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 又’依照本發明的矽晶圓之製造方法的第三形態，可 得到抑制依元件處理中的熱應力的發生滑動轉位的效果。 眾知構成滑動的轉位是經由氧氣析出物被阻塞。因此，經 由本發明的矽晶圓之製造方法的第三形態以高密度形成較 大氧氣析出物，則轉位被阻塞的機率變高又抑制發生滑動 轉位。亦即，本發明的矽晶圓之製造方法的第三形態，特 別是可使用於經由熱處理容易發生滑動轉位的直徑 3 0 0 m m以上的大口徑晶圓。 爲了抑制發生滑動轉位，將上述溫度T 8 °C作成 1 2 0 0 °C以下較理想，而作成大約1 1 5 0 °C以下更理 想。 又’對於從培育矽單晶時以抑制發生空隙缺陷的條件 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -22 - 1245084 A7 B7 五、發明説明（20) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 被拉起的矽單晶所製作的幾乎未存在C 0 P及空隙的低缺 陷晶圓經由適用本發明的矽晶圓之製造方法的第二形態， 可形成不僅氧氣析出物而且C 0 P及空隙幾乎未存在而極 高品質的D Z — I G構造。此乃由抑制發生滑動的觀點上 ，在成爲今後主流的3 0 0 m m晶圓上特別有效。 在此，上述低缺陷晶圓是使用例如記載於日本特開平 1 1 — 147786 號、特開平 1 1 — 157996 號等 ，控制結晶的拉起速度V與拉起結晶中的固液界面近旁的 溫度傾斜G之比率V/G而拉起的公知技術即可得到。 本發明的矽磊晶晶圓之製造方法的第一形態，其特徵 爲：對於具有在矽單晶的培育過程所形成的生長析出核的 矽晶圓，在5 0 0 °C至7 ◦ 0 °C的範圍內的溫度T 9 t保持 所定時間t 5，然後以5 °C /分以下的昇溫速度R 5 t /分 昇溫至8 0 0 °C至9 0 0 °C的範圍內的溫度T ! 〇 °C，經由 該溫度T i 〇 °C保持所時間t 6，將上述生長析出核，在之 後的磊晶成長過程中成長成爲不會消滅的尺寸以上之後， 在上述矽晶圓的表面進行磊晶成長。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如此地，在磊晶成長過程中將生長析出核成長成爲不 會消滅的尺寸之後進行磊晶成長，剛磊晶過程之後的氧氣 析出物是未具有充分的I G能力的大小，惟經由磊晶過程 後的元件處理成長成爲具有I G能力的尺寸，即成爲賦予 優異的I G能力。 上述溫度T !。°C比大約9 0 0 t較高也可以，惟昇溫 時間與在T i。t的保持過程後的降溫過程的時間會變久。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -23 - 1245084 A7 B7 五、發明説明（21 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又’丁 1 〇 °C比大約8 0 0 °C較低，氧氣析出物的成長速度 變彳受之故，因而在嘉晶成長過程中用以成長成爲不會消滅 的尺寸的時間變久，而使得整過程時間變久。 上述溫度T 9 °C是愈低會使析出物密度變高，惟過程時 間會變久之故，因而作成大約5 0 0 °C以上較理想。又， 若超過大約7 0 0 °C的溫度時，則有無法得到析出物密度 的情形。同樣地，昇溫速度R 5 °C /分愈低速會使析出物密 度變高，惟過低速時則過程時間會變久之故，因而作成大 約1 °C /分以上較理想。昇溫速度R 5。(： /分超過大約5 °C /分的局速時，則無法成長生長析出核而消滅的比率變闻 ’有無法充分地得到析出物密度的情形。 經由將從上述T 9 °C至T i ◦ °C的昇溫速度作成5 °c / 分以下，則不會極力消滅生長析出核而可有效率地成長。 亦即，成長在結晶培育過程所形成的既存在生長析出核之 故’因而即使沒有用以重新地形成氧氣析出核的熱處理過 程也可充分地提高析出物密度，而且可縮短整體過程時間 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 又，在本發明的矽磊晶晶圓之製造方法的第一形態中 ’在從上述T 9 t：昇溫至T i Q °C之前，T 9 °C的保持時間t 5是零分鐘也無所謂，惟作成1 5分鐘以上較理想。由此’ 生長析出核成爲更不容易消滅。又除了生長析出核之外S 可重新發生氧氣析出核，可形成更高密度的氧氣析出核° 又，若保持時間t 5較久則過程時間會過久之故，因而作成 大約6 0分鐘以下較理想。 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1245084 A7 ___B7 五、發明説明（25 ) 體過程時間。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，在本發明的矽磊晶晶圓之製造方法的第二形態中 ，在從上述T i i °C昇溫至T i 2 t之前，T i i t：的保持時 間t 7是零分鐘也無所謂，惟作成1 5分鐘以上較理想。由 此，生長析出核在昇溫過程中成爲更不容易消滅。又除了 生長析出核之外還可重新發生氧氣析出核，可形成更高密 度的氧氣析出核。又，若保持時間t 7較久則過程時間會過 久之故，因而作成大約6 0分鐘以下較理想。 又，上述溫度T ! ! t愈低，或在T i i °C的保持時間 t 7愈久，或昇溫速度愈慢，在昇溫過程中形成有新析出核 ，使析出物密度變高。 在上述溫度T i 2 °C的保持時間t 8，是爲了將生長析 出核確實地成長成爲具有吸氣能力的尺寸，大約3 0分鐘 以上較理想。保持時間t 8愈久，則氧氣析出的尺寸變大， 惟過程時間會變久，因此作成大約4小時以下較理想，而 作成大約兩小時更理想。另一方面，若保持時間t 8未達到 大約3 0分鐘，則成爲因時間的些許參差不齊而產生無法 得到所期望尺寸的氧氣析出物可能性。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲了充分地得到本發明的矽磊晶晶圓之製造方法的第 二形態的效果，被熱處理的矽晶圓之氧氣濃度爲大約1 6 p p m a以上較理想。氧氣濃度愈高則析出物密度變高， 可賦予更優異的I G能力。又，若氧氣濃度愈高’則析出 物密度的成長速度加快之故，因而整體過程時間變短。但 是，即使氧氣濃度較低時，例如在昇溫過程中降低昇溫開 適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） _28: 1245084 a7 A7 B7 五、發明説明（22 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，上述溫度T 9 °C愈低’或在T 9 °C的保持時間t 5 愈久，或昇溫速度愈慢，在昇溫過程中形成有新析出核， 使析出物密度變高。 在上述溫度T i Q °C的保持時間t 6 ’是爲了將生長析 出核確實地成長成爲之後在1 〇 5 0 C至1 2 0 0 C程度 的高溫所進行的磊晶成長過程中不會消滅的尺寸（3 m m 至4 m m程度）以上，大約3 0分鐘以上較理想。尺寸3 m m至4 m m乃爲由古典論所計算的嘉晶過程溫度 1 1 5 0 °C的臨界尺寸（直徑）。保持時間t 6愈久，則氧 氣析出物的尺寸變大，惟過程時間會變久，因此作成大約 4小時以下較理想，而作成大約兩小時更理想。另一方面 ，若保持時間t 6比大約3 0分鐘更短’則成爲因時間的些 許參差不齊而產生無法得到所期望尺寸的氧氣析出物的可 能性。又，保持時間t 6爲零分鐘則生長析出核的成長不充 分之故，因而在磊晶過程會消滅的比率變多，而在元件處 理後可檢測的氧氣析出物密度會降低。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲了充分地得到本發明的矽磊晶晶圓之製造方法的第 一形態的效果，熱處理的矽晶圓的氧氣濃度爲大約 1 6 p p m a以上較理想。氧氣濃度愈高則析出物密度變 高，可賦予更優異的I G能力。又，氧氣濃度愈高會使析 出物的成長速度變快之故，因而整體過程時間變短。但是 ，即使氧氣濃度較低時，例如經由在昇溫過程中降低昇溫 開始溫度T 9 °C，或增加在T i。°C的保持時間，也可得到 本發明的矽磊晶晶圓之製造方法的第一形態的效果。因此 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 25 - 1245084 A7 B7 五、發明説明（23) 在本發明的矽磊晶晶圓之製造方法的第一形態中不管氧氣 濃度的上限，惟考慮矽單晶製造的容易性’則大約2 3 p p m a以上較理想。 由上述事項，經由本發明的砂嘉晶晶圓之製造方法的 第一形態，可有效率地得到具有優異吸氣能力的砂嘉晶晶 圓。 本發明的矽磊晶晶圓之製造方法的第二形態’其特徵 爲：對於具有在矽單晶的培育過程所形成的生長析出核的 矽晶圓，在5 0 0 °C至7 0 0 t：的範圍內的溫度T ! ! °C保

持所定時間t 7，然後以5 °C /分以下的昇溫速度R 6 °C / 分昇溫至1 Ο Ο 0 t：至1 1 Ο 0 °C的範圍內的溫度Τ χ 2 °C ，經由該溫度T \ 2 °C保持所定時間t 8，將上述生長析出 核，成長成爲具有吸氣能力的尺寸以上的氧氣柝出物之後 ，在上述矽晶圓的表面進行磊晶成長。 如此地若將生長析出核成長成爲具有吸氣能力的尺寸 以上的氧氣析出物之後進行磊晶成長，則磊晶成長過程中 的氧氣析出物的再溶解並不會產生，而在投入元件處理之 前可得到形成具有吸氣能力的尺寸的氧氣析出物的矽磊晶 晶圓。 這時候，具有I G能力的氧氣析出物的尺寸，是將可 實驗性地檢測的氧氣析出物的尺寸（直徑爲大約3 Ο n m 至4 Ο n m )作爲目標。一般，無法實驗性地檢測尺寸的 氧氣析出物也可能具有I G能力之故，因此若爲可實驗性 地檢測的尺寸則判斷爲具有充分的I G能力。因此作爲具 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -26 - I-------ΦII (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 IP— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1245084 A7 B7 五、發明説明（24) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 有吸氣能力的尺寸，作成直徑大約4 0 n m以上較理想。 若爲該尺寸以上，則在磊晶過程中不會消滅’而可充分地 維持I G能力。又，不管氧氣析出物尺寸的上限’惟欲成 長較大則熱處理時間需費較久之故’因而作成直徑 1 0 0 n m以下較理想。 若上述溫度T i 2 °C比大約1 0 0 0 t：更低，則爲了成 長成爲較大氧氣析出物的時間變久，而整體過程時間會變 久。T i 2 °C愈高，則用以成長成爲較大氧氣析出物的時間 變短，而可縮短整體過程時間，惟爲了充分地抑制在該熱 處理中或後續的磊晶過程的發生滑動轉位，作成大約 1 1 0 0 °C以下較理想。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述溫度T i i °c愈低則析出密度會變高，惟過程時間 會變久之故，因而作成大約5 0 0 °C以上較理想。又，若 超過大約7 0 0 °C的溫度，則有無法充分得到析出物密度 的情形。同樣地，昇溫速度R 6 °C /分愈低速，則析出物密 度會變高，惟過於低速，則過程時間變久之故，因而作成 大約1 °C以上較理想。若昇溫速度R 6 °C /分超過大約5 t /分的高速，則生長析出核無法成長而消滅的比率變高， 有無法充分地得到析出物密度的情形。 經由將從上述T i i °C至T i 2 °C的昇溫速度R 6 °C /分 作成5 °C /分以下，則不會極力消滅生長析出核而可有效 率地成長。亦即，成長在結晶培育過程所形成的既存在生 長析出核之故，因而即使沒有用以重新地形成氧氣析出核 的熱處理過程也可充分地提高析出物密度，而且可縮短整 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 27 - 1245084 A7 __B7 五、發明説明（26 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 始溫度T i i °C，或增加在T i 2 °c的保持時間，也可得到本 發明的矽磊晶晶圓之製造方法的第二形態的效果。因此在 本發明的矽磊晶晶圓之製造方法的第二形態中不管氧氣濃 度的上限，惟考慮矽單晶製造的容易性，則大約2 3 p p m a以上較理想。 由上述事項可知，經由本發明的矽磊晶晶圓之製造方 法的第二形態，有效率地可得到具有優異吸氣能力的矽磊 晶晶圓。 作爲本發明的矽磊晶晶圓之製造方法的第二形態的賦 予性效果，有抑制元件處理中的熱應力而發生滑動轉位的 效果。眾知構成滑動的轉位是經由氧氣析出物被阻塞。因 此，經由B的矽磊晶晶圓之製造方法的第二形態，在投入 元件處理前以高密度形成具有某程度的較大尺寸的氧氣析 出物，則轉位被阻塞的機率變又抑制發生滑動轉位。因此 ，在成爲今後主流的3 0 0 m m晶圓（磊晶晶圓）上特別 有效。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明的矽磊晶晶圓的第一形態，其特徵爲：在 1 0 0 0 °c，兩小時的熱處理前被檢測於表體中的氧氣析 出物密度爲不足1 xl 〇9/cm3，而在1000°C，兩 小時的熱處理後被檢測於表體中的氧氣析出物密度爲1 X 1 0 9 / c m 3 以上。 如此地，本發明的矽磊晶晶圓的第一形態’是在模擬 經低溫化短時間化的元件處理的1 〇 〇 〇 °C ’兩小時程度 的熱處理中，確實地得到具有吸氣能力的尺寸（以光學性 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨〇><297公釐） 1245084 A7 B7 五、發明説明（27 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 測定裝置可檢測的直徑大約4 0 n m以上）的氧氣析出物 密度爲1 X 1 0 9 / c m 3以上之故，因而在低溫化短時間 化的元件處理中也充分地具有吸氣能力者。又，氧氣析出 物密度愈高則成爲具有優異的I G能力，惟產生依固溶氧 氣濃度之減少而降低晶圓強度之情形之故，因而1 0 0 0 °C，兩小時的熱處理後的氧氣析出物密度是成爲1 X 1〇1 2 / c m 3以下較理想。 又，本發明的矽磊晶晶圓的第二形態，其特徵爲：在 形成磊晶層後的未熱處理狀態而被檢測於表體中的氧氣析 出物密度爲lxl 09/cm3以上。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如此地，本發明的矽磊晶晶圓的第二形態，是在投入 於經低溫化短時間化的元件處理前的未熱處理（指在磊晶 成長後未進行熱處理的情形）的狀態，確實地得到具有吸 氣能力的尺寸（以光學性測定裝置可檢測的直徑大約4 0 n m以上，較理想爲直徑1 〇 〇 n m以下）的氧氣析出物 密度可得到1 X 1 〇 9 / c m 3以上之故，因而在低溫化短 時間化的元件處理中從處理的初期階段也充分地具有吸氣 能力者。又，氧氣析出物密度愈高則成爲具有優異的I G 能力，惟產生依固溶氧氣濃度之減少而降低晶圓強度之情 形之故，因而上述氧氣析出物密度是成爲lx 1 〇 1 2 / c m 3以下較理想。 (實施發明所用的最佳形態） 以下依據圖式詳述本發明的實施形態，惟當然在不超 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -30 - A7 1245084 B7 五、發明説明（28 ) 越本發明的技術思想下在圖示例以下可做各種變形。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第1圖是表示本發明的矽晶圓之製造方法的第一形態 的過程順序的一例的流程圖及第2圖是模式地表示第1圖 的過程順序的主要部分的說明圖。如第1圖及第2圖所示 地，本發明的矽晶圓之製造方法的第一形態，是作成需要 形成氧氣析出核的昇溫過程A (步驟1 〇 4 )，及成長氧 氣析出核的昇溫過程B (步驟1 0 6 )，及成長更大氧氣 析出物的等溫保持過程C (步驟（1 0 8 )的三種過程的 過程者。又，作爲在第1圖及第2圖較佳例子，表示連續 性進行昇溫過程A ( 1 0 4 )與昇溫過程B ( 1 0 6 )及 等溫保持過程C ( 1 〇 8 )的情形。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如第1圖所示，首先準備成爲施以熱處理的對象的晶 圓（步驟1 0 0 )。將該晶圓插入在被保持在T i °C的熱處 理爐內（步驟1 0 2 )。在此，將T i t作成大約6 5 0 °C 以下較理想。之後，如第2圖所詳示，將爐內溫度以R i °C /分之速度從T i °C昇溫至T 2 °C (昇溫過程A :步驟 10 4)。在此，將T 2 °C作成大約7 0 0 °C以上，而將 R ^ °C /分作成大約1 · 5 °C /分以下較理想。在該昇溫過 程A (步驟1 0 4 )中，以高密度可形成氧氣析出核。由 此，在熱處理前的階段幾乎未含有氧氣析出核的晶圓中， 也可以以高密度形成氧氣析出核。在事先含有氧氣析出核 的晶圓中，成爲形成更高密度的氧氣析出核。 配合元件處理的污染程度而變更氧氣析出物之密度的 情形，是例如將τ 2 °C作成大約7 5 0 °C，並將R i °C /分 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -31 - 1245084 a7 B7 五、發明説明（29) 作成大約1 °c ’而藉由變更T i t即可容易地變更密度。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 然後’將熱處理爐內溫度以R 2 °C /分的速度從T 2 °c 昇溫至T 3 °C (昇溫過程B :步驟1 〇 6 )。在此，將T 3 。(：作成大約1 0 0 0 °C以上，並將R 2 °c /分作成R i t / 分以上且大約7 °C /分以下較理想。在該昇溫過程]b (步 驟1 0 6 )中’可有效率地成長在之前的過程中所形成的 氧氣析出核。 又，將昇溫過程A、B的昇溫速度R i t /分，R 2 X： /分分別作成一定的昇溫速度，使得昇溫過程不會成爲複 雜而較理想’惟也可在各該過程途中切換昇溫速度。例如 在昇溫過程B中，一旦以R 2 °C /分開始昇溫，而在到達 T 3 °C之前的溫度中切換成比R 2 °C /分更高速的昇溫速度 ，則可稍縮短過程時間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然後，在T 2 °C中保持t時間（等溫保持過程C :步驟 10 8)。在此，將T 3 °C作成大約1 〇 〇 〇 t：以上，而將 t時間作成大約1小時以上較理想。在該等溫保持過程C (步驟1 0 8 )中，可將在之前的昇溫過程A及B所形成 的微小氧氣析出物成長成爲具有I G能力的大氧氣析出物 。如此地等溫保持過程C是將在前過程所形成（成長）的 析出物更成長作爲目的。因此，若可達成其目的，並不被 限定於如上述的一定溫度，也可變形成隨著稍微溫度變化 (昇溫、降溫等）的過程。 又，經由變更等溫保持過程C (步驟1 0 8 )的T 3 °c 及t時間，可容易地變更氧氣析出物之尺寸。愈增加氧氣 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） 1245084 A7 B7 五、發明説明（30 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 析出物之尺寸愈可提局I G能力，惟過程時間會變久。因 此，爲了有效率地得到所需要的氧氣析出物的尺寸，可容 易地變更尺寸的效果。 在此，欲製作投入在氧氣析出物的成長無法期待的元 件處理的矽晶圓時，將等溫保持過程C的T 3 °c作成 1 0 0 0 °c以上較理想，惟在氧氣析出物的成長可期待的 元件處理時，在熱處理後即使無法實驗性地檢測氧氣析出 物也可以時適用本發明之際，可將等溫保持過程的T 3 t作 成1 0 0 0 °C以下的溫度，例如作成8 0 0 °c。 上述熱處理後，例如將熱處理爐內以2 °C /分從T 3 t 降溫至8 0 0 °C (降溫過程D :步驟1 1 0 )後，將晶圓 取出至熱處理爐外（步驟1 1 2 )。 爲了充分得到本發明的熱處理方法的效果，矽晶圓的 氧氣濃度爲大約1 7 P P m a以上較理想。若氧氣濃度較 高，則核形成速度及成長速度加快之故，因而使得整體過 程時間成爲短時間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第3圖是表示本發明的矽晶圓之製造方法的第二形態 的過程順序的一例子的流程圖及第4圖是模式地表不第3 圖的過程順序的主要部分的說明圖。 如第3圖所示地，首先準備具有成爲施加熱處理的生 長析出核的晶圓（步驟2 0 〇 )。該晶圓是經由一般的 C Z法所培育的矽單晶加工成晶圓可得到。將該晶圓插入 在熱處理爐內（步驟2 0 2 ) °該熱處理爐是被維持在 T4°C ( 5 0 0°C至7 0 0°C)，在進行下一昇溫過程之前 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） 1245084 A7 B7 五、發明説明（31 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ，被插入在晶圓是在T 4 t中被維持在所定時間（t i時間 )，較理想是被保持1 5分鐘以上（昇溫前保持過程：步 驟2 0 4 )。之後，如第4圖所詳示地，將爐內溫度以5 °C /分以下的昇溫速度R °C /分從T 4 °C昇溫至設定在 1 0 0 0 t：至1 2 3 Ο T：之間的T 5 t：(昇溫過程：步驟 2 0 6 )。在該昇溫過程（步驟206)中，不會消滅而 有效率地可成長高密度的生長析出核。 配合元件處理的污染程度而變更氧氣析出物的密度時 ，例如將T 5 °C作成大約1 1 0 0 t：，將昇溫速度R °C /分 固定在大約3 °C /分，經由變更T 9 t即可容易地變更密度 0 然後，在T 5 °C中保持所定時間（t 2時間）（昇溫後 保持過程：步驟2 0 8 )。在此，將保持時間作成大約 3 ◦分鐘以上較理想。在該昇溫後保持過程（步驟2 0 8 )中，將在之前的昇溫過程（步驟2 0 6 )所成長的表體 中的微小氧氣析出物成長成爲具所期待的尺寸的直徑3 0 n m至4 0 n m程度，較理想是成長成爲具有大約5 0 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 n m以上的尺寸的氧氣析出物，同時經由朝外方擴散表面 近旁的氧氣而消滅氧氣析出核，可形成沒有氧氣析出物的 D Z層。 如此地在T 5 °C的昇溫後保持過程（步驟2 0 8 )是更 成長在昇溫過程（步驟2 0 6 )所成長的表體中的氧氣析 出物，及將表面近旁的氧氣外方擴散作爲目的。因此，若 能達成其目的，則並不被僅限定在一定溫度’也可變形成 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x 297公釐） 1245084 A7 B7 五、發明説明（32 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 隨著微溫度變化（昇溫、降溫等）的過程。又’經由變更 昇溫後保持過程（步驟2 0 8 )的T 5 t及保持時間t 2 ’ 而可容易地變更氧氣析出物的尺寸。 上述熱處理後，例如將熱處理爐內溫度以2 °C /分從 T 5 °C降溫至7 0 0 °C (降溫過程：步驟2 1 0 )後，朝熱 處理爐外取出晶圓（步驟2 1 2 )。又，對於上述降溫速 度及降溫後到達溫度是並沒有特別限定。 上述熱處理的環境並無所謂。例如有氧氣環境，氧氣 與氮氣的混合環境，氬氣環境，氫氣環境等。氬氣或氫氣 的非氧化性環境，在晶圓表面未形成氧化膜之故，因而與 氧化性環境之情形相比較可促進氧氣的外方擴散，有更理 想的情形。 爲了充分地得到本發明的熱處理方法的效果，熱處理 的矽晶圓的氧氣濃度爲大約1 6 p P m a以上較理想。若 氧氣濃度愈高則析出物密度變高，可賦予更優異的I G能 力。又，氧氣濃度愈高則析出物的成長速度變快之故，因 而可縮短整體的過程時間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第5圖是表示本發明的矽晶圓之製造方法的第三形態 的過程順序的一例子的流程圖及第6圖是模式地表示第5 圖的過程順序的主要部分的說明圖。如第5圖及第6圖所 示，本發明的矽晶圓之製造方法的第三形態，是將成長在 矽單晶的培育過程所形成的生長析出核的昇溫過程A :(步 驟3 0 4 )，及有效率地昇溫至更高溫的保持溫度的昇溫 過程B i (步驟3 0 6 )，及將上述成長析出核成長成爲具 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） -35 - 1245084 A7 B7 五、發明説明（33 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 有吸氣能力的尺寸以上的氧氣析出物’同時朝外方擴散上 述矽晶圓表面近旁的氧氣的等溫保持過程c 1 (步驟3 0 8 )的三種過程作爲必須過程者。又，在第5圖及第6圖作 爲較佳例子，表不連繪性進丫了昇溫過程A 1 (步驟3 0 4 ) 及昇溫過程B i (步驟3 0 6 )及等溫保持過程C i (步驟 3〇8 )的情形。 如第5圖所示地，首先準備具有成爲施加熱處理的生 長析出核的晶圓（步驟3 0 0 )。該晶圓是經由一般的 D Z法所培育的矽單晶加工成晶圓可得到。將該晶圓插入 在被保持在T 6 °C的熱處理爐內（步驟3 0 2 )。在此，將 T 6 °C作成7 0 0 °C以下較理想。之後，如第6圖所詳示地 ，將爐內溫度以3 3 °C /分的速度從T 6 °C昇溫至T 7 t ( 昇溫過程A i :步驟3 0 4 )。在此，將T 7 °C作爲8 0 0 °C至1 0 〇 〇 t：，而將R 3 °C /分作爲3 °C /分以下較理想 。又，在從昇溫過程A i (步驟3 0 4 )的T 6 °C昇溫至 T 7 °C之前，T 6 °C的保持時間t 3是零分鐘也無所謂，惟 作爲3 0分鐘以上更理想。在該昇溫過程Α τ (步驟3 0 4 )中，不會消滅而可有效率地成長高密度的生成析出核。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然後，將熱處理爐內溫度以R 4 °C /分的速度從T 7 °C 昇溫至T 8 t：(昇溫過程B i :步驟3 0 6 )。在此，將 丁 8°C作爲1 〇 5 Ot至1 2 3 0 t，而將R4°C/分作爲 5 T： /分以上較理想。在該昇溫過程B !(步驟3 0 6 )中 ，經由在短時間可昇溫至更高溫的保持溫度’避免析出物 成長必需以上，而可容易消滅表面近旁的析出物。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -36 - 1245084 A7 B7 五、發明説明（34)

然後，在T 8 C保持t 9時間（％溫保持過程C 1 ·步 驟 3 0 8 ) ◦在此，將 T 8 T：作爲 1 0 5 0 °C 至 1 2 3 0 °C ，而將t 4時間作爲大約3 0分鐘較理想。在該等溫保持過 程C i (歩驟3 0 8 )中，將在之前的昇溫過程（步驟 3 0 4及3 0 6 )所成長的表體中的微小氧氣析出物，成 長成爲所期待的尺寸的直徑大約4 0 n m以上，較理想爲 成長成爲具有大約5 0 n m以上的尺寸的氧氣析出物，同 時經由朝外方擴散表面近旁的氧氣而消滅氧氣析出物，可 形成沒有氧氣析出物的D Z層。 這時，與在本發明的第二實施形態所形成的D Z層相 比較，則更完全地可消滅表面近旁的氧氣析出物之故，因 而可有效率地得到極高品質的D Z層。 如此地，T 6 t的等溫保持過程C i (步驟3 0 8 )是 更成長在昇溫過程（步驟3 0 4及3 0 6 )所成長的表體 中的氧氣析出物，及將表面近旁的氧氣的外方擴散作爲目 的。因此若可達成其目的，並不陂限定被保持在一定溫度 ，也可變形成隨著稍些溫度變化（昇溫，降溫等）的過程 。又，經由變更等溫保持過程C i (步驟3 0 8 )的T 8 °C 及保持時間t 4，容易地可變更氧氣析出物的尺寸或D Z寬 度。 又，有關於熱處理的晶圓，有無添加雜質或雜質濃度 均無所謂。例如在氮氣添加晶圓也可得到與氮氣無添加晶 圓大約同樣效果。 上述熱處理後，例如將熱處理爐內溫度以3 °C /分從 ----------- (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標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -37- 1245084 A7 B7 五、發明説明（35 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) T 8降溫至7 0 0 °C (降溫過程D !:步驟3 1 0 )後，朝 熱處理爐外取出晶圓（步驟3 1 2 )。又，對於上述降溫 速度及降溫後到達溫度並沒有特定加以限定。 上述熱處理的環境是任何環境均無所謂。例如有氧氣 濃度，氧氣與氮氣的混合環境，氬氣環境，氫氣環境等。 氬氣或氫氣非氧化性環境的情形，是在晶圓表面未形成氧 化膜之故，因而與氧化性環境的情形相比較被促進氧氣的 外方擴散，有更理想的情形。 爲了充分地得到本發明的矽晶圓之製造方法的第三形 態的效果，熱處理的矽晶圓的氧氣濃度爲大約1 4 p p m a至1 7 p p m a較理想。氧氣濃度愈高則析出物 密度變高，可賦予更優異的I G能力，惟若氧氣濃度過高 則表面近旁的析出物成爲不容易消滅。又，若氧氣濃度變 低則在矽單晶的培育過程所形成的生長析出核的密度變低 ，使得析出物的密度會變低。但是，即使氧氣濃度較低時 ，經由例如降低昇溫過程A i的昇溫開始溫度T 6 °C，或是 將R 3 °C /分作爲低速，也可得到本發明的矽晶圓之製造方 法的第三形態的效果。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第7圖是表示B的矽磊晶晶圓之製造方法的第一形態 的過程順序的一例的流程圖及第8圖是模式地表示第7圖 的過程順序的主要部分的說明圖。 如第7圖所示地，首先準備具有成爲施以熱處理的對 象的生長析出核的晶圓（步驟4 0 0 )。該晶圓是將藉由 般D Z法所培育的矽單晶加工成晶圓而可得到。將該晶 -38- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1245084 A7 _ __ B7 五、發明説明（36 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圓插入在熱處理爐（步驟4 0 2 )。該熱處理爐是被維持 在T9°c ( 5 0 〇°C至7 0 0°C)在進行下一昇溫過程之前 ’被插入的晶圓是在T 9 °C中被保持所定時間（t 5時間） ，較理想是被保持1 5分以上（昇溫前保持過程：步驟 4 0 4 )。然後，如第8圖所詳示，將爐內溫度以5 °C / 分以下的昇溫速度R 5 t /分從T 9 °C昇溫至被設定在 8 0 〇 t：至9 0 0 °C之間的T i。°C (昇溫過程：步驟 4 0 6 )。在該昇溫過程（步驟4 0 6 )中，不會消滅地 可有效率地成長高密度的生長析出核。 配合元件處理的污染程度欲變更氧氣析出物的密度時 ’例如將T i Q °C作爲大約8 0 0 °C，而將昇溫過程R 5 t： /分固定在大約3 °C /分，經由變更T 9 °C即可容易地變更 密度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然後，在T i Q °C中保持所定時間（t 6時間）（昇溫 後保持過程：步驟4 0 8 )。在此，將保持時間作爲大約 3 0分以上較理想。在該昇溫後保持過程（步驟4 0 8 ) 中’可將在之前的昇溫過程（步驟4 0 6 )所成長的微小 氧氣析出物成長成爲所期待尺寸的3 n m至4 n m，較理 想是具有5 n m以上尺寸的氧氣析出物。如此地，在 T i ◦ °C的昇溫後保持過程（步驟4 0 8 )是將更成長在昇 溫過程（步驟4 0 6 )所成長的氧氣析出物作爲目的。因 此’若可達成其目的，並不被限定於僅保持在一定溫度， 也可變形成隨著稍微的變化（昇溫，降溫等）的過程。 又，經由變更昇溫後保持過程（步驟4 0 8 )的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -39 - 1245084 A7 B7 五、發明説明（37) T i Q °C及保持時間t 6，可容易地變更氧氣析出物的尺寸 〇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，有關於熱處理的晶圓，有無添加雜物或雜質濃度 並無所謂。例如，在添加氮晶圓也可得到與無添加氮晶圓 大約同樣的效果。 上述熱處理後，例如將熱處理爐內溫度以2 °C /分從 T ! Q °C降溫至7 0 0 °C (降溫過程：步驟4 1 〇 )後，朝 熱處理爐外取出晶圓（步驟4 1 2 )。又，對於上述降溫 速度及降溫後到達速度並沒有特別限定。 之後，視需要洗淨晶圓進行氧化膜除去等之後，進行 磊晶成長（步驟4 1 4 )。這時候剛磊晶過程之後的氧氣 析出物是並不是具有充分的I G能力的大小，惟經由在嘉 晶過程後所投入的元件製造處理中的熱處理成長成爲具有 I G能力的尺寸，而成爲賦予優異的I G能力。 上述本發明的熱處理是在被熱處理的晶圓的鏡面硏磨 (有稱爲機械式化學式硏磨的情形）加工之前或後的任一 階段進行均無所謂。在鏡面硏磨加工前進行時，成爲在熱 處理後進行鏡面加工，之後進行磊晶成長。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲了充分地得到本發明的熱處理方法的效果，被熱處 理的砂晶圓的氧氣濃度爲大約1 6 ρ p m a以上較理想。 氧氣濃度愈高則析出物密度變高，可賦予更優異的I G能 力。又，氧氣濃度愈高則析出物的成長速度變快之故，因 而縮短整體的過程時間。 第9圖是表示本發明的砂嘉晶晶圓之製造方法的第二 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -40 - 1245084 A7 __B7 五、發明説明（38 ) 形態的過程順序的一例的流程圖及第1 〇圖是模式地表示 第9圖的過程順序的主要部分的說明圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 如第9圖所示地，首先準備具有成爲施以熱處理的對 象的的生長析出核的晶圓（步驟5 0 0 )。該晶圓是將藉 由一般C Z法所培育的矽單晶加工成晶圓而可得到。將該 晶圓插入在熱處理爐（步驟5 0 2 )。該熱處理爐是被維 持在T ! i °C ( 5 0 0 °C至7 0 〇 t：)在進行下一昇溫過程 之前，被插入的晶圓是在T i i °c中被保持所定時間（t 7 時間），較理想是被保持1 5分以上（昇溫前保持過程： 步驟5 0 4 )。然後，如第1 0所詳示，將爐內溫度以5 °C /分以下的昇溫速度R 6 °C /分從T i i °C昇溫至被設定 在1 0 0 0 °C至1 1 0 0 °C之間的T i i °C (昇溫過程：步 驟5 0 6 )。在該昇溫過程（步驟5 0 6 )中，不會消滅 地可有效率地成長高密度的生長析出核。 配合元件處理的污染程度欲變更氧氣析出物的密度時 ，例如將T : 2 °c作爲大約1 0 0 0 °C，而將昇溫過程 R 6 °C /分固定在大約3 °C /分，經由變更T ! i t：即可容 易地變更密度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然後，在T 1 2 °C中保持所定時間（t 8時間）（昇溫 後保持過程：步驟5 0 8 )。在此，將保持時間作爲大約 3 0分以上較理想。在該昇溫後保持過程（步驟5 0 8 ) 中，可將在之前的昇溫過程（步驟5 0 6 )所成長的微小 氧氣析出物成長成爲所期待尺寸的3 0 n m至4 0 n m ’ 較理想是具有5 0 n m以上尺寸的氧氣析出物。如此地， -41 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 1245084 A7 __ B7 五、發明説明（39 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在τ 1 2 r的昇溫後保持過程（步驟5 0 8 )是將更成長在 昇溫過程（步驟5 0 6 )所成長的氧氣析出物作爲目的。 因此，若可達成其目的，並不被限定於僅保持在一定溫度 ’也可變形成隨著稍微的變化（昇溫，降溫等）的過程。 又，經由變更昇溫後保持過程（步驟5 0 8 )的 T ^ 2 t及保持時間t 8，可容易地變更氧氣析出物的尺寸 0 又，有關於熱處理的晶圓，有無添加雜物或雜質濃度 並無所謂。例如，在添加氮晶圓也可得到與無添加氮晶圓 大約同樣的效果。 上述熱處理後，例如將熱處理爐內溫度以2 °C /分從 Τ ζ 2 °C降溫至7 0 0 °C (降溫過程：步驟5 1 0 )後，朝 熱處理爐外取出晶圓（步驟5 1 2 )。又，對於上述降溫 速度及降溫後到達速度並沒有特別限定。 之後，視需要洗淨晶圓進行氧化膜除去等之後，進行 磊晶成長（步驟5 1 4 )。這時候，並不會發生磊晶成長 過程中的氧氣析出物的再溶解，可得到投入的元件處理之 前形成具有I G能力的尺寸的氧氣析出物的矽磊晶晶圓。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述熱處理是在被熱處理的晶圓的鏡面硏磨（有稱爲 機械式化學式硏磨的情形）加工之前或後的任一階段進行 均無所謂。在鏡面硏磨加工前進行時，成爲在熱處理後進 行鏡面加工，之後進行磊晶成長。 爲了充分地得到本發明的熱處理方法的效果，被熱處 理的砂晶圓的氧氣濃度爲大約1 6 p p m a以上較理想。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐] 1245084 A7 B7 五、發明説明（4〇) 氧氣濃度愈高則析出物密度變高，可賦予更優異的I G肯g 力。又，氧氣濃度愈高則析出物的成長速度變快之故，因 而縮短整體的過程時間。 以下列舉實驗例說明本發明，惟本發明是並被限定於 此些者。 (實驗例1至5 ) 準備以直徑8英吋，面方位〈1 〇 〇 >，電阻率大約 1 0 Ω · c m的C Z法所培育添加硼的矽晶圓。晶圓的氧 氣濃度爲16.0、17.0、18.5、19.5 p p m a ( J E I D A刻度）。針對於此些晶圓在 1 0 5 0 °C施以一小時的熱處理。經由該熱處理，幾乎消 滅在結晶熱履歷所形成的氧氣析出核。由此事，例如可模 擬幾乎未含有氧氣析出核的磊晶晶圓或事先施以 1 0 0 0 t以上的熱處理的晶圓的狀態。又j e I D A是 曰本電子工業振興協會（現在改稱爲J E I TA :日本電 子資訊技術產業協會）的簡稱。 之後，施以表示於第1圖及第2圖的熱處理。亦即， 以R i °C /分的速度從T : t昇溫至T 2。(：，再以r 2 /分 的速度從T 2 °C昇溫至T 3 t，而在T 3 t：保持t時間。保 持後，將爐內溫度以2 °C /分降溫至8 〇 〇 ，之後朝爐 外取出晶圓。 熱處理後的表體中的氧氣析出物密度，是經，紅外,線营女 射法的一種紅外線散射斷層照相法（以下稱爲L s丨丨加 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -43 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T f 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1245084 A7 A7 B7 五、發明説明（41 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 以測定。又在實驗例1至5中也包含熱處理條件相同者， 惟此些是分別使用不同的晶圓並進行獨立實驗之故，因而 在所測定的氧氣析出物密度有稍微差異，惟並不是本質上 的差異。 第11圖是表示將T^c作成550°C、600°c、 6 5 0 °C時的氧氣析出物密度（實驗例1 )。這時候作成 T2=750°C，1^二1°(：/分，T3=i〇5(KC，R2 二3 °C /分，t =兩小時。T 1 °C愈低則氧氣析出物密度變 低。此乃由愈低溫則形成析出核的速度變快，及藉由昇溫 時間變久則形成析出核的時間變久所致。又，氧氣濃度愈 高則氧氣析出物密度變高。此乃由於氧氣濃度愈高，則形 成析出核的速度變快所致。爲了得到I G能力，氧氣析出 物密度爲1 0 8 / c m 3級以上較理想。由此事項可知 T i °C是大約6 5 0 °C以下就可以。又，可知爲了得到高氧 氣析出物密度，氧氣濃度有大約1 7 p p m a以上就可以 。又，如第1 1圖所示地，藉由變更T i t就可容易地變更 氧氣析出物密度。此乃配合元件處理中的污染程度而欲得 到所期待的氧氣析出物密度時有效。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第1 2圖是表示將T2°C作成7〇0°C、750°C、 8 Ο 0 °C、8 5 0 °C時的氧氣析出物密度（實驗例2 )。 這時作成丁1=600°(：，111=1。(：/分，丁3 = 1〇5 0 C ’ R2=3 C/分，t =兩小時。氧氣濃度爲大 約1 7 p p m a以上時，T 2 t 7 5 0 °C以上則氧氣析出物 密度是幾乎沒有變化。此乃由於在7 5 0 °C以上的昇溫過 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -44 - 1245084 A7 B7 五、發明説明（42) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 程中很難進行形成析出核，使氧氣析出核密度幾乎沒有變 化所致。在7 0 〇 °C時，氧氣析出物密度變低，乃由於昇 溫過程A的時間較短而所形成的氧氣析出核密度較低所致 。由此事項可知，將T 2 J A作成大約7 0 0 °C以上，較理 想爲作成大約7 5 0 °C以上，就可提高氧氣析出物密度。 第1 3圖是表示將r 1 〇c作成1。(： /分、1 · 5 /分 、2 °C /分、2 · 5 t： /分、4 T： /分時的氧氣析出物密 度（實驗例3 )。這時候，作成T ! = 6 0 0 t，T 2 = 750〇’丁3=1〇5〇°〇，尺2=3°〇/分，1:=兩小 時。R i °C /分愈低速，氧氣析出物密度變高。此乃愈低則 形成析出核的時間變久所致。由第1 3圖可知，爲了欲得 到高氧氣析出物密度，將r 1 〇c /分作成大約1 · 5 °C /分 以下就可以。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第14圖是表示將r2°c/分作成1°C/分、3°C/分 、5 °C /分、7 °C /分時的氧氣析出物密度（實驗例4 ) 。這時候，作成 Ti = 60〇°C，T2=7 50 °C，Ri = 1 °C / 分，T 3 = 1 〇 5 0 °C / 分，t =兩小時。R 2 °C / 分愈低速，氧氣析出物密度變高。此乃愈低速則在之前階 段所形;成的氧氣析出核不會消滅而可成長作爲氧氣析出物 所致。相反地變高速，則消滅的氧氣析出核的比率變高， 使得氧氣析出物密度降低。由第1 4圖可知，爲了欲得到 高氧氣析出物密度，將R 2它/分作成大約7 °C /分以下， 較理想爲大約5 °C /分下就可以。 第15圖是表示將T3°c作成95〇°C、l〇〇〇°C、 >45- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） A7 1245084 B7 五、發明説明（43 ) 1 0 5 0 t：、1 1 0 〇 °c時的氧氣析出物密度（實驗例5 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) )。這時候，作成 T 1 二 6 0 0 °C ’ T 2 = 7 5 0 °C ’ R ! =1 °C / 分，R 2 二 3 °C / 分 ’ t = 一小時。在 T 3 °C 爲 1 0 0 0 °C以上’氧氣析出物密度是幾乎沒有變化。此乃 若爲1 0 0 0 °C以上’則氧氣析出物充分地成長至可檢測 的尺寸所致。9 5 0 °C時’氧氣析出物密度較低乃由於保 持時間爲一小時未成長至可檢測的尺寸的氧氣析出物的比 率較高所致。這時候’若增加保持時間則被檢測的氧氣析 出物密度是成爲與1 〇 〇 〇 °C以上時相同，惟過程時間變 久。由此事項可知τ 3 °C是大約1 0 〇 〇 °c以上較理想。 如以上，將T i °C作成大約6 5 0 °C以下，將T 2 °C作 成大約7 0 0 °c以上，將R i °C /分作成大約1 . 5 °C /分 以下，將R 2 °C /分作成大約7 °C /分以下，將T 3 t：作成 大約1 0 0 0 °C以上，並藉將t時間作成大約一小時以上 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ，在幾乎未含有氧氣析出核的晶圓，也可有效率地以高密 度形成氧氣析出物。亦即，可提供一種在元件處理前的階 段中具有安定又優異的I G能力的晶圓。又，在藉由結晶 熱履歷不相同而有氧氣析出核密度參差不齊的晶圓，也如 本實驗例地進行消滅其氧氣析出核的熱處理後，藉由進行 本發明的矽晶圓之製造方法的熱處理，就可減低I G能力 的參差不齊。 (實驗例6至1〇） 準備以直徑8英吋，面方位〈1 〇 〇 >，電阻率大約 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）「46 -—' ~ 1245084 ____ _B7 五、發明説明（44 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 0 Ω · c m的C Z法所培育的添加硼的矽單晶的不相同 兩部位（在結晶培育過程的前半及後半所成長的位置，以 下分別稱爲結晶位置A及結晶位置B )所製作的鏡面硏磨 石夕晶圓。晶圓的氧氣濃度1 6 p pm a至2 0 P pm a ( J E I D A 刻度）。 在混合氧氣與氮的環境下依照表示於第3圖及第4圖 的順序施以熱處理。亦即在T 4 t保持t i時間之後，以 R °C /分的速度從T 4 °C昇溫至T 5 °C，而在T 5 °C保持t 2 時間。保持後，將熱處理爐內溫度以2 °C /分的速度降溫 至7 0 0 °C後朝熱處理爐外取出晶圓。對於該晶圓未施以 任何熱處理。藉由L S T測定表體中的氧氣析出物密度。 依照L S T，可檢測出直徑大約4 0 n m以上尺寸的氧氣 析出物。 第1 6圖是表示將T4t：作成6 OOt、700°C、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8 0 0 °C時的析出物密度（實驗例6 )。這時候，作成t i =30 分鐘，R=3t/分，T5=1050 °C，t2 =兩 小時。氧氣濃度爲1 6ppma至1 8ppma。T4°C愈 低則析出物密度變高。此乃由於愈低溫則未消滅地成長的 生長析出核密度變高所致。爲了得到優異的I G能力，析 出物密度爲1 0 9 / c m 3級以上較理想。由此事項可知， T i °C爲大約7 0 0 °C以下就可以。又如第1 6圖所示地， 藉由變更T 4 °C則可容易地變更析出物密度。此在配合元件 處理中的污染程度欲得到所期待的析出物密度時有效。 第17圖是表示作成T4二700°C，1:=30分鐘 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -47 - 1245084 _ B7 五、發明説明（45 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ，R = 3 °C /分，T 5 = 1 0 5 0 °C，t 2 =兩小時的情形 的析出物密度的氧氣濃度依存性（實驗例7 )。由該結果 可知，在任一結晶位置均增加氧氣濃度，同時也有增加氧 氣析出物密度的趨勢。又，若氧氣濃度爲大約1 6 p p m a以上，可知可確實地得到1 0 9 / c m 3級以上的 高析出物密度。此乃氧氣濃度愈高則生長析出核的密度變 高，及氧氣析出物的尺寸變大而使被檢測的比率變所致。 第18圖是表示將t3時間作成零分鐘、5分鐘、30 分鐘及4 5分鐘時的析出物密度（實驗例8 )。這時候， 作成 T4=7〇〇°C ，R=3°C/分，T5=l〇50°C ， t2 =兩小時。氧氣濃度爲18ppma至20ppma。 t ^時間爲大約1 5分鐘以上時，隨著時間會增加析出物密 度。此乃由於t :時間愈久則生長析出核不會消滅而成長的 比率變高，及在保持t :時間的期間會形成新析出核所致。 由該結果可知，t 1時間不足1 5分鐘也可得到高析出物密 度，惟若t :時間在1 5分鐘以上則析出物密度會增加之故 ，因而較理想。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第19圖是表示將Rt：/分作成1°C/分，3°C/分 ，5 °C /分時的析出物密度（實驗例9 )。這時候，作成 T4 = 700°C， 分鐘，T5=l〇5〇°C， Ϊ2 =兩小時。氧氣濃度爲1 8 p P m a至2 0 p p m a。 R °C /分愈低速則析出物密度變高。R °C /分較高速時使 得析出物密度變低，爲在昇溫過程中無法成長析出核而消 滅的比率變高所致。由該結果可知，欲得到1 0 9 / c m 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 48 - 1245084 kl ____ B7_ 五、發明説明（46 ) 級以上的高析出物密度，R °C /分爲大約5 t /分以下較 理想，而大約3 °C /分以下更理想。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第2 0圖是表不將t 2時間作成3 0分鐘、6 0分鐘、 1 2 0分鐘時的氧氣析出物密度（實驗例1 〇 )。這時候 ，作成 丁4=7 00 °C，t5=3〇分鐘，R=3°C/分， 丁5=1 1 〇〇°C。氧氣濃度爲1 8ppma至 2 0 p p m a。析出物密度是幾乎未依於t 2時間而變高。 由該結果可知，高析出物密度是t 2時間有大約3 0分鐘以 上就可確實地得到。 (實驗例1 1 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 準備與在實驗例6至1 0所使用的晶圓同樣的鏡面硏 磨晶圓。然後，在表示於第3圖及第4圖的熱處理順序中 ，作成 T4=7 00 °C，ti=30 分鐘，R=3°C/分， t 2 =兩小時，並施以將T 5 °C變化成9 5 0 °C、1 0 0 0 t：、1 0 5 0 °C、1 1 0 0 °C的四種類熱處理。保持T 5 t： 之，將熱處理爐內溫度以2 °C /分降溫至7 0 0 °C之後朝 熱處理爐外取出晶圓。對於該晶圓未施以任何熱處理，藉 由L S T測定表體中的氧氣析出物。 第2 1圖是表示本實驗例的析出物密度與T 5 °C之關係 。氧氣濃度爲18ppma至20ppma。丁5°(：在 1〇0 0 °C以上則析出物密度變高。在9 5 0 °C時，氧氣 析出物密度變低，乃由於析出物的成長速度比1 〇 〇 〇 °C 以上時較，使得析出物的尺寸較小’而無法以L s τ檢測 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） -49 - 1245084 A7 __B7 五、發明説明（47 ) 所致。由該結果可知，在元件處理前的階段中欲形成高密 度的大析出物，T 5 °c爲大約1 〇 〇 〇 °c以上就可以。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (實驗例1 2 ) 準備與在實驗例6至1 1所使用的晶圓同樣的鏡面硏 磨晶圓。然後，在表示於第3圖及第4圖的熱處理順序中 ’作成 T4=7 0〇C’ ΐι^βΟ 分鐘，R=3°C/分， t 2 =兩小時，並施以將T 5 t變化成1 0 〇 0 °c、 1 0 5 0 °C、1 1 0 0 °C的三種類熱處理。保持T 5 °C之， 將熱處理爐內溫度以2 °C /分降溫至7 0 0 °C之後朝熱處 理爐外取出晶圓。 劈開熱處理後的晶圓之後，進行化學性選擇蝕刻。之 後，藉由以光學顯微鏡觀察劈開面。測定自起因於氧氣析 出物的鈾刻坑未能觀察的領域的表面的深度（以下，稱爲 D Z寬度）。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 將藉由上述測定所得到的D Z寬度與T 5 °C之關係表示 於第2 2圖。氧氣濃度爲18 ppma至2〇PPm a 。 T 5 °C愈高則D Z寬度變寬。此乃溫度愈高則氧氣的擴散速 度變快，爲了晶圓表面近旁的氧氣朝外方擴散，而消滅表 面近旁的氧氣析出核所致。 如上所述地，藉由將T 4 °C作成大約7 0 0 °c以下，將 R °C /分作成大約5 °C /分以下，將T 5 t作成大約 1 0 0 0 t以上，將t 2時間作成大約3 0分鐘以上，而藉 由極效率又簡便的熱處理可得到在表面近旁具有無陷層（ -50- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 1245084 B7 五、發明説明（48 ) D Z層），且在表體中具有高吸氣能力的氧氣析出物的砂 晶圓。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (實驗例1 3 ) 準備以直徑8英吋，面方位< 1 0 0 >，電阻率大約 1 0 Ω · c m的C Z法所培育的添加硼的矽晶圓。該晶圓 是從培育矽單晶時以抑制發生空隙缺陷的條件下被拉起的 矽單晶所製作的幾乎未存在C〇P及空隙的低缺陷晶圓。 晶圓的氧氣濃度爲1 4 · 5、1 5 · 4、1 7 . 0 ppma (JEIDA刻度）。 之後，在混合氧氣與氮的環境下依照表示於第3圖與 第4圖的順序施以熱處理。亦即，在7 0 0 °C保持一小時 ，然後以3 °C /分的速度昇溫至1 1 5 0 t：，而在 1 1 5 0 °C保持4小時。保持後，將熱處理爐內溫度以 3 °C /分的速度降溫至7 0 0 °C，朝熱處理爐外取出晶圓 。對於該晶圓未施以任何熱處理，藉由L S T測定從晶圓 表面近旁至表體中的氧氣析出物密度的深度分布。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 將氧氣析出物密度的深度分布測定的L S T的測定配 置表示於第2 3圖。從劈開的晶圓W的劈開面1 0入射紅 外線1 2，檢測來自從晶圓表面1 4所出射的析出物的散 射光1 6。在此，藉由將來自入射點1 8的表面的距離（ 來自表面的深度以5 // m間隔變更至5 // m至3 5 β m， 測定析出物密度的深度方向分布。這時候的深度分解能是 大約5 // m。因此，例如深度1 〇 a m的位置的析出物密 -51 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） A7 1245084 _B7 五、發明説明（49 ) 度，是實際上成爲表示深度大約5 // m至丨5 // m的領域 的平均値。 第2 4圖是表示析出物密度的深度方向分布的測定結 果。追時il矢’在任何氧氣濃度的晶圓，深度5 # m位置的 析出物密度爲大約1 0 / c πί 3至1 〇 7 / c m 3級。由該 結果可知’深度大約深度0 // m至1 〇 v m的領域是作爲 D Z層而有效。從該結果可知，深度大約〇 # m至 1 0 // m的領域是作爲D Z層雖有效，惟殘留有低密度的 析出物。 又，氧氣濃度爲1 8 p pm a以外是另外準備與上述 同樣的晶圓。對於該晶圓，在7 0 0 t保持1小時，之後 以3°C/分的速度昇溫至1 200°C，而在1 200°C中 施以保持1小時的熱處理。 觀察熱處理後的晶圓的氧氣析出物密度，在從表面至 深度約1 0 // m的領域中，形成殘留者1 〇 7 / c m 3級以 下的低密度的析出物的D Z層，而在比該層更深的表體部 ，得到大約5 X 1 0 9 / c m 3的氧氣析出物密度。 I ^衣--- (請先閲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 後的以從時 之圖後度小 。 6 之速 4 圓第，的持 晶及時分保 的 _ 小 /°c LO ^~~l°cCD 同第持 5 5 圓 於保以 1 晶示 p 再 1 的表 ο ， 在 用照 o°c而 使依 7 ο ， 所下在 o°c 3 境， 9 ο 1 環即至 5 例的亦溫 1 施氣。昇 1 }實氮理度至 4 在與處速溫 1 與氣熱的昇 例備氧以分。C 施準合施 \ ο 實 混序 PO ( 在順 3 9 本紙張尺度適用中觸家標準（CNS ) A4規格（21GX297公釐）-52 - 1245084 A7 B7 五、發明説明（50 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 。保持後，將熱處理爐內溫度以3 °C /分的速度降溫至 7 0 〇 °C，並朝熱處理爐外取出晶圓。亦即，與實驗例 1 3 (本發明的第二實施形態）的情形不相同，從昇溫過 程的速中就施以昇溫速度加速的熱處理（對應於本發明的 第三實施形態）。對於該晶圓未施以任何熱處理，而藉由 與實驗例1 3同樣方法以L S T測定析出物密度的深度方 向分布。 第2 5圖是表示析出物密度的深度方向分布的測定結 果。在任何氧氣濃度的晶圓，深度5 // m位置的析出物密 度’是均在檢測下限値（大約1 X 1 〇 6 / c ni 3 )以下。 該結果是表不在深度大約〇 m至1 〇 // m的領域未存可 檢測的析出物。亦即可知形成有極高品質的D Z層。又， 氧氣濃度較低時，可知D Z層變寬。此乃藉由熱處理前的 氧氣濃度愈低而使熱處理後的表面近旁的氧氣濃度變低， 而容易消滅表面近旁的析出物所致。另一方面，可知內部 的析出物密度是1 X 1 〇 9 / c m 3以上，可期待優異的 I G能力。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 又，除了氧氣濃度爲1 6 p p m a以外，另外準備與 實驗例1 3同樣的晶圓。對於該晶圓，在7 〇 〇 t保持1 小時’之後以3 °C /分的速度昇溫至9 0 0 t：，之後5 °C /分的速度從9 00°c昇溫至1 200 t：，而在1 20〇 °C施以保持1小時的熱處理。 經觀察熱處理後的晶圓的氧氣析出物密度，在從表面 至深約1 0 // m的領域，形成有氧氣析出物密度爲1 x 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -53- 1245084 A7 B7 五、發明説明（51 ) 1〇6 / c m 3以下的D z層，而在更深的表體得到大約3 X 1 0 9 / c m 3的氧氣析出物密度。 (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 如上所述，依照本發明的矽晶圓之製造方法的第三形 態可形成兼備幾乎未存在析出物的D Z層與具有優異I G 能力的I G層的高品質的D Z — I G構造。 (實驗例1 5至2 0 ) 準備以直徑8英吋，面方位< 1 〇 〇 >，電阻率大約 1 Ο Ω · c m的C Z法所培育的添加硼的矽單晶的不相同 兩部位（在結晶培育過程的前半及後半所成長的位置。以 下分別稱爲結晶位置A及結晶位置B )所切斷的砂晶圓。 在此所準備的晶圓是化學性蝕刻後的晶圓，並未施以鏡面 硏磨加工。晶圓的氧氣濃度是1 6 p p m a至 20ppma (JEIDA刻度）。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以下’依照表示於第7圖及第8圖的順序施以熱處理 。亦即，在T 9 °C保持t 5時間之後，以R 5 °C /分的速度 fc T 9 C昇温至τ 1 Q °c，在T 1 G °C保持t 6時間。保持後 ’將熱處理爐內溫度以2 °C /分的速度降溫至7 0 0 °C而 朝熱處理爐外取出晶圓。 對於熱處理後的晶圓施以鏡面硏磨加工之後，藉由大 約1 1 0 0 t的磊晶成長能堆積厚大約3 // m的矽單晶層 作爲磊晶晶圓。 對於該磊晶晶圓施以模擬低溫短時間的元件處理的1 〇0 0 °C /兩小時的熱處理之後，藉由l S T測定磊晶層 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -54 - 1245084 A7 B7 五、發明説明（52) 下部的晶圓表體中的氧氣析出物密度。依照 L S T，可檢測直徑大約4 0 n m以上尺的氧氣析出物。 I--------—I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第26圖是表示將T9t：作成6〇〇°C、7〇〇°c、 8 Ο 0 °C時的析出物密度（實驗例1 5 )。這時候’作成 t5=30 分鐘，R5 二 3°C/分，T1()=105〇°C ’ t6=l小時。氧氣濃度爲16ppma至18pPma ° T 9 °C愈低則析出物密度變高。此乃由於愈低溫則未消滅地 成長的生長析出核密度變高所致。爲了得到優異的I G能 力，析出物密度爲1 0 9 / c m 3級以上較理想。由此事項 可知，T 9 °C爲大約7 0 0 t以下就可以。又如第2 6圖所 示地，藉由變更T 9 °C則可容易地變更析出物密度。此在配 合元件處理中的污染程度欲得到所期待的析出物密度時有 效。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第27圖是表示作成T9二700它，t5=30分鐘 ，R 5 = 3 °C / 分，T 1 ◦ = 8 5 0 °C，t 6 = 1 小時的情形 的析出物密度的氧氣濃度依存性（實驗例1 6 )。由該結 果可知，在任一結晶位置均增加氧氣濃度，同時也有增加 氧氣析出物密度的趨勢。又，若氧氣濃度爲大約i 6 p p m a以上，可知可確實地得到1 〇 9 / c ηΊ 3級以上的 高析出物密度。此乃氧氣濃度愈高則生長析出核的密度變 高，及氧氣析出物的尺寸變大而使被檢測的比率變所致。 第2 8圖是表示將t 5時間作成零分鐘、5分鐘、3 0 分鐘及4 5分鐘時的析出物密度（實驗例1 7 ) 。g日寺候 ’作成 丁9=7 〇〇C ，R5=3C /分， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -55 - 1245084 A7 B7 五、發明説明（53) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，t 6 = 1小時。氧氣濃度爲1 6 ρ P m a至1 8 p p m a 。t 5時間爲大約1 5分鐘以上時，隨著時間會增加析出物 密度。此乃由於t 5時間愈久則生長析出核不會消滅而成長 的比率變高，及在保持t 5時間的期間會形成新析出核所致 。由該結果可知，t 5時間不足1 5分鐘也可得到高析出物 密度，惟若t 5時間在1 5分鐘以上則析出物密度會增加之 故，因而較理想。 第2 9圖是表示將尺5°(：/分作成1°〇/分，3°(：/分 ’ 5 °C /分時的析出物密度（實驗例1 8 )。這時候，作 成 T9=700 t：，t5=30 分鐘，丁 1〇=850°C， t6=l小時。氧氣濃度爲16ppma至18ppnia。 R 5 °C /分愈低速則析出物密度變高。R 5 °c /分較高速時 使得析出物密度變低，爲在昇溫過程中無法成長析出核而 消滅的比率變高所致。由該結果可知，1 〇 9 / c m 3級以 上的高析出物密度，是R 5 °C /分有大約5。(： /分以下就可 確實地得到。 第3 ◦圖是表示將Τ1〇π作成750°C、80〇°C、 8 5 0 °C、9 Ο 0 °C時的氧氣析出物密度（實驗例1 9 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 。這時作成T9=7〇〇°C，t5二30分鐘，R5=3°C /分，t6=兩小時。氧氣濃度是I8ppma至 2 0 p p m a 。若T i ◦ °C爲8 0 0 °C以上則未依存於該溫 度而析出物密度變高。在7 5 0 °C時，析出物密度變低， 乃由於析出物的成長速度較慢，在磊晶過程無法成長至可 殘留的尺寸而在磊晶過程會消滅所致。由該結果可知，欲 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -56 - 1245084 A7 B7 五、發明説明（54) 得到高析出物密度，τ !◦ °C在大約8 0 0 t：以上就可以。 第3 1圖是表示將t 6時間作成3 0分鐘、6 0分鐘、 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 2 0分鐘時的氧氣析出物密度（實驗例2 0 )。這時候 ，作成 T9=-70〇qC， t5=3〇分鐘，Re 二 3°C/分 ，氧氣濃度爲l8ppina至 2 0 ρ p m a。氧氣析出物密度是幾乎未依於t 1。時間而 變高。由該結果可知，高析出物密度是t 6時間有大約3〇 分鐘以上就可確實地得到。又，在實驗例2 0中，將t 6時 間作成零分鐘時，藉L S T所檢測的氧氣析出物密度是成 爲lxl09/cm3之結果。 如上所述，藉將T 9 °C作成大約7 0 0 °C以下’將 r 5 °C /分作成大約5 °C /分以下，將丁 a 〇 °C作成大約 8 0 0 °C以上，並將t 6時間作成大約3 0分鐘以上，則在 磊晶晶圓可提高元件處理所形成的氧氣析出物密度。亦即 ，可提供一種具有優異的I G能力的磊晶晶圓。又，在將 實驗例1 5至2 0所製作的磊晶晶圓進行1 0 〇 〇 °C，兩 小時的熱處理之前，藉由L S T測定氧氣析出物濃度，可 確認所有晶圓均在1 X 1 0 7 / c m 3以下。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (比較例1 ) 準備與在上述實驗例1 5至2 0所準備的晶圓同樣的 晶圓，未施以熱處理而進行鏡面硏磨加工之後，製作磊晶 晶圓。該磊晶晶圓施以模擬元件處理的1 0 0 〇 °C /兩小 時的熱處理之後，藉由L S T測定析出物密度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -57 - 1245084 A7 _ _B7 五、發明説明（55 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 其結果’在氧氣濃度爲大約1 9 p p m a時，析出物 密度是也成爲大約1 xl 0 '/cm3以下。由此可知，未 施以依本發明的矽磊晶晶圓之製造方法的熱處理時，沒有 I G能力。 (實驗例2 1至2 5 ) 準備以直徑8英吋，面方位< 1 〇 〇 >,電阻率大約 1 0 Ω · c m的C Z法所培育的添加硼的矽單晶的不相同 兩部位（在結晶培育過程的前半及後半所成長的位置。以 下分別稱爲結晶位置A及結晶位置B )所切斷的砂晶圓。 在此所準備的晶圓是化學性蝕刻後的晶圓，並未施以鏡面 硏磨加工。晶圓的氧氣濃度是1 6 p p m a至 2 0 p p m a ( J E I D A 刻度）。 以下，依照表示於第9圖及第1 〇圖的順序施以熱處 理。亦即，在T : °C保持t 7時間之後，以R 6 °c /分的速 度從丁 i i °C昇溫至T i 2 °C，之後在T ! 2 t：保持t 8時間。 保持後，將熱處理爐內溫度以2 °C /分的速度降溫至 7 0 0 °C而朝熱處理爐外取出晶圓。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 對於熱處理後的晶圓施以鏡面硏磨加工之後，藉由大 約1 1 0 0 t的磊晶成長能堆積厚大約3 // m的矽單晶層 作爲嘉晶晶圓。 對於該磊晶晶圓也未施以熱處理之後，而藉由 L S T測定磊晶層下部的晶圓表體中的氧氣析出物密度。 依照L S T，可檢測直徑大約4 0 n m以上尺的氧氣析出 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -58 - 1245084 a7 B7 五、發明説明（56 ) 物。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第32圖是表示將Tli°C作成60〇°C、70〇°C、 8 Ο 0 °C時的析出物密度（實驗例2 1 )。這時候，作成 t?二 3〇分鐘 ’ R6 二 3°C/分 ’ Ti2=1 000 °C ， t8=兩小時。氧氣濃度爲16ppma至18ppma。 T : i °C愈低則析出物密度變高。此乃由於愈低溫則未消滅 地成長的生長析出核密度變高所致。爲了得到優異的I G 能力，析出物密度爲1 〇 9 / c m 3級以上較理想。由此事 項可知，T : ! °C爲大約7 〇 〇 °C以下就可以。又如第3 2 圖所示地，藉由變更T i : °C則可容易地變更析出物密度。 此在配合元件處理中的污染程度欲得到所期待的析出物密 度時有效。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第33圖是表示作成T =700°C，t7二30分鐘 ’Re^SC /分 ’Ti2=l〇〇〇C，=兩小時的情 形的析出物密度的氧氣濃度依存性（實驗例2 2 )。由該 結果可知，在任一結晶位置均增加氧氣濃度，同時也有增 加氧氣析出物密度的趨勢。又，若氧氣濃度爲大約 1 6 p p m a以上，可知可確實地得到1 〇 9 / c m 3級以 上的高析出物密度。此乃氧氣濃度愈高則生長析出核的密 度變高，及氧氣析出物的尺寸變大而使被檢測的比率變所 致。 第3 4圖是表示將t 7時間作成零分鐘、5分鐘、3 0 分鐘及4 5分鐘時的析出物密度（實驗例2 3 )。這時候 ，作成 ，R6 二 3°C/分，T12 = 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） -59 - 1245084 A7 B7 五、發明説明（57) 1〇5 0 C ’ t 8 =兩小時。氧氣濃度爲1 8ppma至 2 0 p p m a 。t 7時間爲大約1 5分鐘以上時，隨著時間 會增加析出物密度。此乃由於t 7時間愈久則生長析出核不 會消滅而成長的比率變高，及在保持t 7時間的期間會形成 新析出核所致。由該結果可知，t 7時間不足1 5分鐘也可 得到高析出物密度，惟若t 7時間在1 5分鐘以上則析出物 密度會增加之故，因而較理想。 第3 5圖是表示將Ret /分作成1°C/分，3 °C/分 ’ 5 °C /分時的析出物密度（實驗例2 4 )。這時候，作 成丁 ii=700 t，t7=30 分鐘，T12=1050 °C ’七8=1小時。氧氣濃度爲18??1113至2 0??1113 ° R 6 °C /分愈低速則析出物密度變高。R 6 °C /分較高速 時使得析出物密度變低，爲在昇溫過程中無法成長析出核 而消滅的比率變高所致。由該結果可知，欲得到1 0 9 / c m 3級以上的高析出物密度，R 6 °C /分爲大約5 °C /分 以下較理想，而大約3 °C /分以下更理想。 第36圖是表示將t2時間作成30分鐘、60分鐘、 1 2 0分鐘時的氧氣析出物密度（實驗例2 5 )。這時候 ，作成 t7=30 分鐘，R6=3°C/分 ’ T12=l l〇〇°c。氧氣濃度爲18ppma至 2 〇 p p m a。析出物密度是幾乎未依於t 8時間而變高。 由該結果可知，高析出物密度是t 8時間有大約3 0分鐘以 上就可確實地得到。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -60 - I---------^衣-- (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 1245084 A7 B7 五、發明説明（58 ) (實驗例2 6 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 準備與在實驗例2 1至2 5所使用的晶圓同樣的晶圓 。對於該晶圓施以鏡面硏磨加工。 然後，在表示於第9圖及第1 0圖的熱處理順序中， 作成 Tii=7 00°C，t7=3〇分鐘，R6=3°C/分， t 8二兩小時，並施以將T ! 2 °C變化成9 5 0 °C、 1 Ο Ο 0 °C、1 Ο 5 0 °C、1 1 Ο 0 °C的四種類熱處理。 保持T i 2 °C之，將熱處理爐內溫度以2 t /分降溫至 7 0 0 °C之後朝熱處理爐外取出晶圓。 在熱處理後的晶圓中，藉由大約1 1 0 0 °C的磊晶成 長而堆積大約3 // m厚的矽單晶層作爲磊晶晶圓。對於該 磊晶晶圓也未施以任何熱處理，而藉由L S T測定氧氣析 出物密度。 第3 7圖是表示本實驗例的析出物密度與T i 2 °C之關 係。氧氣濃度爲18ppma至20ppma °Ti2°C在 1 0 0 0 °C以上則析出物密度變高。在9 5 0 °C時，氧氣 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 析出物密度變低，乃由於析出物的成長速度比1 0 0 0 t 以上時較，使得析出物的尺寸較小，而無法以L S T檢測 所致。由該結果可知，在元件處理前的階段中欲形成高密 度的大析出物，T i 2 °C爲大約1 0 0 〇 °C以上就可以。 如上所述，藉由T i 1 °C作成大約7 0 0 °C以下，將 R 6 °C /分作成大約5 t /分以下，將T i 2 °C作成大約 1〇〇 0 °C以上，並將t 8時間作成大約3 0分鐘以上，則 在磊晶晶圓可提高元件處理所形成的氧氣析出物密度。亦 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -61 - 1245084 A7 B7 五、發明説明（59) 即’可提供一種具有優異的I G能力的磊晶晶圓。 (比較例2 ) 準備與在上述實驗例2 1至2 5所準備的晶圓同樣的 晶圓，未施以熱處理而進行鏡面硏磨加工之後，製作磊晶 晶圓。該磊晶晶圓施以模擬元件處理的1 0 0 0 t /兩小 時的熱處理之後，藉由L S T測定析出物密度。 其結果，在氧氣濃度爲大約1 9 p P m a時，析出物 密度是也成爲大約1 xl 07/cm3以下。由此可知，未 施以依本發明的矽磊晶晶圓之製造方法的熱處理時，沒有 I G能力。 (產業上的利用可能性） 如上所述，依照本發明的矽晶圓之製造方法的第一形 態，即使幾乎未含有氧氣析出核的晶圓，也可以以高密度 形成較大氧氣析出物之故，因此，雖使用低溫化短時間化 的元件處理的晶圓，在元件處理前的階段可安定地賦予優 異的I G能力。 依照本發明的矽晶圓之製造方法的第二形態，藉由簡 的熱處理，可同時地實現在晶圓內部成長氧氣析出物，及 藉由氧氣的外方擴散而消滅表面近旁的氧氣析出核，能有 效率地形成DZ—IG構造，還藉由適用COP及空隙幾 乎未存在的晶圓，而可形成不但氧氣析出物而且幾乎未存 在C〇P及空隙的D Z — I G構造。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） :62- 1.!. m I-- » I -I- ·- 1-8- ....... - - HI i— c请先閱讀背面之注意事項存填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1245084 A7 B7 五、發明説明（60) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 依照B P的矽晶圓之製造方法的第三形態，藉由簡化 的熱處理，可同時地實現在晶圓內部成長氧氣析出物，及 藉由氧氣的外方擴散而更完全地消滅更表面近旁的的氧氣 析出物，能有效率地形成高品質的D Z - I G構造。又， 藉由適用COP及空隙幾乎未存在的晶圓，而可形成不但 氧氣析出物而乎未存在COP及空隙的DZ-IG構造。 依照本發明的矽磊晶晶圓之製造方法的第一形態，儘 量不會消滅而有效地活用生長析出核，且短時間更有效率 地成長其尺寸，即使被低溫化短時間化的元件處理，可提 供一種在元件處理中可賦予優異的I G能力的磊晶晶圓。 依照本發明的矽磊晶晶圓之製造方法的第二形態，在 磊晶成長前，藉由施加簡單且短時間的熱處理，可得到在 投入於元件處理前形成具有吸氣能力的尺寸的氧氣析出物 的矽磊晶晶圓，因此，即使爲近幾年的低溫化短時間化的 元件處理，也可有效率地提供可充分地發揮的磊晶晶圓。 本發明的矽磊晶晶圓的第一形態，是在低溫化短時間 化的元件處理中也充分地具有吸氣能力者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明的矽磊晶晶圓的第二形態，是在低溫化短時間 化的元件處理中也從處理的初期階段也充分地具有吸氣能 力者。 (圖式的簡單說明） 第1圖是表示本發明的矽晶圓之製造方法的第一形態 的工程順序的一例的流程圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -63 - 1245084 A7 B7 五、發明説明（61 ) 第2圖是模式地表示第1圖的過程順序的主要部分的 說明圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第3圖是表示本發明的矽晶圓之製造方法的第二形態 的工程順序的一例的流程圖。 第4是模式地表示第3圖的過程順序的主要部分的說 明圖。 第5圖是表示本發明的砂晶圓之製造方法的第三形態 的工程順序的一例的流程圖。 第6圖是模式地表示第5圖的過程順序的主要部分的 說明圖。 第7圖是表示本發明的矽磊晶晶圓之製造方法的第一 形態的過程順序的一例的流程圖。 第8圖是模式地表示第7圖的過程順序的主要部分的 說明圖。 第9圖是表示本發明的矽磊晶晶圓之製造方法的第二 形態的過程順序的一例的流程圖。 第1 0圖是模式地表示第9圖的過程順序的主要部分 的說明圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第1 1圖是表示實驗例1的T :與氧氣析出物密度的關 係的圖表。 第1 2圖是表不實驗例2的T 2與氧氣析出物密度的關 係的圖表。 第1 3圖是表不實驗例3的R 1與氧氣析出物密度的關 係的圖表。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -64 - 1245084 A7 B7 五、發明説明（62 ) 第1 4圖是表示實驗例4的R 2與氧氣析出物密度的關 係的圖表。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第1 5圖是表示實驗例5的T 3與氧氣析出物密度的關 係的圖表。 第1 6圖是表示實驗例6的溫度T 4與氧氣析出物密度 的關係的圖表。 第1 7圖是表示實驗例7的氧氣濃度與氧氣析出物密 度的關係的圖表。 第1 8圖是表示實驗例8的保持時間t i與氧氣析出物 密度的關係的圖表。 第1 9圖是表示實驗例9的昇溫速度R與氧氣析出物 密度的關係的圖表。 第2 0圖是表示實驗例1 0的保持時間t 2與氧氣析出 物密度的關係的圖表。 第2 1圖是表示實驗例1 1的溫度T 5與氧氣析出物密 度的關係的圖表。 第2 2圖是表示實驗例1 2的溫度T 5與D Z寬度與氧 氣析出物密度的關係的圖表。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第2 3圖是表示紅外線散射斷層掃描法的測定配置的 說明圖。 第2 4圖是表示實驗例1 3的氧氣析出物密度的晶圓 深度方向分布的圖表。 第2 5圖是表示實驗例1 4的氧氣析出物密度的晶圓 深度方向分布的圖表。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -65 - 1245084 A7 B7 五、發明説明（63) 第2 6圖係表示實驗例1 5的溫度T 9與氧氣析出物密 度之關係的圖表。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第2 7圖係表示實驗例1 6的氧氣濃度與氧氣析出物 密度之關係的圖表。 第2 8圖係表示實驗例1 7的保持時間t 5與氧氣析出 物密度之關係的圖表。 第2 9圖係表示實驗例1 8的昇溫速度R 5與氧氣析出 物密度之關係的圖表。 第3 0圖係表示實驗例1 9的溫度T :。與氧氣析出物 密度之關係的圖表。 第3 1圖係表示實驗例2 0的保持時間t 6與氧氣析出 物密度之關係的圖表。 第3 2圖係表示實驗例2 1的溫度T i i與氧氣析出物 密度之關係的圖表。 第3 3圖係表示實驗例2 2的氧氣濃度與氧氣析出物 密度之關係的圖表。 第3 4圖係表示實驗例2 3的保持時間t 7與氧氣析出 物密度之關係的圖表。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第3 5圖係表示實驗例2 4的昇溫速度R 6與氧氣析出 物密度之關係的圖表。 第3 6圖係表示實驗例2 5的保持溫度t 8與氧氣析出 物密度之關係的圖表。 第3 7圖係表示實驗例2 6的溫度Τ τ 2與氧氣析出物 密度之關係的圖表。 -66- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1245084 A7 五、發明説明（64 ) 符號說明 10 劈開面 1 2 紅外線 14 晶圓表面 16 散射光 18 入射點 W 晶圓 (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標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） _ 67 ·

Claims (1)

1. —1245084

   利範圍 ι 1 . 一種矽晶圓之製造方法，屬於爲了將吸氣能力附 加於矽晶圓而在該矽晶圓施以熱處理的矽晶圓之製造方法 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ’其特徵爲：由形成氧氣析出核的昇溫過程A，及成長氧 氣析出核的昇溫過程B，及成長成更大氧氣析出物的等溫 保持過程C的至少三種過程所構成；上述昇溫過程A是以 R ι °C /分的速度從T : t：昇溫至T 2 t：的過程；T i °C爲 6 5 〇 °c以下，T 2 t：爲7 0 0 °C以上，R : °C /分爲 1 · 5 °C /分以下；上述昇溫過程B是以R 2 °C /分的速度 從T 2 °C昇溫至τ 的過程；T 2 t爲7 0 0 t：以上，T 3 °C爲1 〇 〇 〇 °C以上，R 2 t： /分爲R i °C /分以上且7 °C /分以下；上述等溫保持過程C是在T 3 °C保持t時間的過 程；T 3 t：爲1 0 0 0 °C以上，t時間爲1小時以上。 2 ·如申請專利範圍第1項所述的矽晶圓之製造方法 ’其中，連續性進行上述昇溫過程A與昇溫過程B及等溫 保持過程C。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 ·如申請專利範圍第1項或第2項所述的矽晶圓之 製造方法，其中，施加有上述熱處理的矽晶圓的氧氣濃度 爲1 7 ppm a以上。 4 ·如申請專利範圍第1項或第2項所述的矽晶圓之 製造方法，其中，對於磊晶晶圓施加上述熱處理。 5 ·如申請專利範圍第1項或第2項所述的矽晶圓之 製造方法，其中，對於事先施加1 〇 〇 〇 t以上的熱處理 的矽晶圓施加上述熱處理。 6 · —種矽晶圓之製造方法，其特徵爲：對於具有在 -68- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1245084 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 矽單晶的培育過程所形成的生長析出核的矽晶圓，在 5 0 0 °C至7 0 〇 t的範圍內的溫度T 4 °C保持所定時間 t 1 ’然後以5 t： /分以下的昇溫速度，昇溫至1 0 〇 〇 t 至1 2 3 〇 J A範圍內的溫度T 5 °C，經由在該溫度T 5 t 保持所定時間t 2，將上述生長析出核成長成爲具有吸氣能 力的尺寸以上的氧氣析出物，同時朝外方擴散上述矽晶圓 表面近旁的氧氣。 7 ·如申請專利範圍第6項所述的矽晶圓之製造方法 ，其中T 4 °c的保持時間t i爲1 5分鐘以上。 8 ·如申請專利範圍第7項所述的矽晶圓之製造方法 ，其中，上述T 5 °C的保持時間t 2爲3 0分鐘以上。 9 ·如申請專利範圍第6項至第8項中任一項所述的 矽晶圓之製造方法，其中，具有上述生長析出核的矽晶圓 的氧氣濃度爲1 6 p pm a以上。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 0 . —種矽晶圓之製造方法，屬於爲了在矽單晶的 培育過程所形成的生長析出核的矽晶圓賦予吸氣能力，而 在該矽晶圓施加熱處理的矽晶圓之製造方法，其特徵爲： 由成長上述生長析出核的昇溫過程A i，及昇溫至更高溫的 保持溫度的昇溫過程B :，及將上述生長析出核成長成爲具 有吸氣能力的尺寸以上的氧氣析出物，同時朝外方擴散上 述的矽晶圓表面近旁的氧氣的等溫保持過程C i的至少三種 過程所構成；上述昇溫過程A i是以R 3 °C /分的速度從 T 6 °C昇溫至T 7 °C的過程；T 6 t爲7 0 0 T：以下，T 7 °C 爲800°c至100CTC，Rst/分爲3t/分以下；上 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -69- 1245084 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 夂、申請專利範圍 3 述昇溫過程B i是以R 4 °c /分的速度從T 7 °C昇溫至T 8 °C 的過程；T 7 °c 爲 8 0 0 t 至 1 0 0 0 °C，T 8 °C 爲 1050 °(：至1230。〇，114°(：/分爲5°(：/分以上；上 述等溫保持過程c i是在T 8 °C保持t 4時間的過程；T 8 °C 爲1050。(：至1230 t：，t4時間爲30分鐘以上。 1 1 .如申請專利範圍第1 〇項所述的矽晶圓之製造 方法’其中，連續地進行上述昇溫過程A i與昇溫過程B i 與等溫保持過程C 1。 1 2 .如申請專利範圍第.1 〇項所述的矽晶圓之製造 方法，其中，從上述昇溫過程A i的T 6 °C昇溫至T 7 °C之 前，在T6°C保持3 0分鐘以上。 1 3 ·如申請專利範圍第1 〇項至第1 2項中任一項 所述的矽晶圓之製造方法，其中，施加有上述熱處理的矽 晶圓的氧氣濃度爲14ppma至17ppma。 1 4 ·如申請專利範圍第6項至第8項，第1 0項至 第1 2項中任一項所述的矽晶圓之製造方法，其中，具有 上述生長析出核的矽晶圓，是從在培育上述矽單晶時以抑 制發生空隙缺陷的條件被拉起的矽單晶所製作的低缺陷晶 1 5 .如申請專利範圍第9項所述的矽晶圓之製造方 法，其中，具有上述生長析出核的矽晶圓，是從在培育上 述矽單晶時以抑制發生空隙缺陷的條件被拉起的矽單晶所 製作的低陷晶圓。 1 6 .如申請專利範圍第1 3項所述的矽晶圓之製造 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   訂 .0 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1245084 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 4 方法，其中，具有上述生長析出核的矽晶圓，是從在培育 上述矽單晶時以抑制發生空隙缺陷的條件被拉起的矽單晶 所製作的低陷晶圓。 1 7 ·如申請專利範圍第1項至第2項，第6項至第 8項，第1 0項至第1 2項中任一項所述的矽晶圓之製造 方法，其中，上述氧氣析出物的尺寸爲直徑4 0 n m以上 0 1 8 ·如申請專利範圍第1項至第2項，第6項至第 8項，第1 0項至第1 2項中任一項所述的矽晶圓之製造 方法，其中，上述氧氣析出物的尺寸爲直徑3 0 0 n m以 上。 1 9 · 一種矽磊晶晶圓之製造方法，其特徵爲：對於 具有在矽單晶的培育過程所形成的生長析出核的矽晶圓， 在5 0 0 °C至7 0 0 °C的範圍內的溫度τ 9 °C保持所定時間 t 5，然後以5 °C /分以下的昇溫速度昇溫至8 0 0 °C至 9 0 0 °C的範圍內的溫度T : Q °C，經由該溫度T !。t：保持 所定時間t 6，將上述生長析出核，在之後的磊晶成長過程 中成長成爲不會消滅的尺寸以上之後，在上述矽晶圓的表 面進行磊晶成長。 2 0 .如申請專利範圍第1 9項所述的矽磊晶晶圓之 製造方法，其中，上述T 9 °C的保持時間t 5爲1 5分鐘以 上。 2 1 ·如申請專利範圍第2 0項所述的矽磊晶晶圓之 製造方法，其中，上述T i 〇 °C的保持時間t 6爲3 0分鐘 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公嫠） ----------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1245084 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 5 以上。 2 2 ·如申請專利範圍第1 9項至第2 1項中任一項 所述的矽磊晶晶圓之製造方法，其中，上述矽晶圓的氧氣 濃度爲1 6 p p m a以上。 2 3 · —種矽磊晶晶圓之製造方法，其特徵爲：對於 具有在矽單晶的培育過程所形成的生長析出核的矽晶圓， 在5 0 0 °C至7 0 0 °C的範圍內的溫度T i i °C保持所定時 間t 7，然後以5 °C /分以下的昇溫速度昇溫至1 〇 〇 〇 °C 至1 1 0 0 °C的範圍內的溫度T : 2 °C，經由該溫度T ! 2 t 保持所定時間t 8，將上述生長析出核，成長成爲具有吸氣 能力的尺寸以上的氧氣析出物之後，在上述矽晶圓的表面 進行磊晶成長。 2 4 ·如申請專利範圍第2 3項所述的矽磊晶晶圓之 製造方法，其中，上述所定時間t 7爲1 5分鐘以上。 2 5 ·如申請專利範圍第2 4項所述的矽磊晶晶圓之 製造方法，其中，上述所定時間t 8爲3 0分鐘以上。 2 6 ·如申請專利範圍第2 3項至第2 5項中任一項 所述的矽磊晶晶圓之製造方法，其中，上述矽晶圓的氧氣 濃度爲1 6 p pma以上。 2 7 ·如申請專利範圍第2 3項至第2 5項中任一項 所述的矽磊晶晶圓之製造方法，其中，上述氧氣析出物的 尺寸爲直徑4 0 n m以上。 2 8 ·如申請專利範圍第1 9項至第2 1項，第2 3 項至第2 5項中任一項所述的矽磊晶晶圓之製造方法，其 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（ 210X297公釐）-72 - ---------— (請先聞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 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1245084 as B8 C8 ____ D8 六、申請專利範圍 6 中’上述矽晶圓的直徑爲3 0 0 m m以上。 2 9 · —種矽磊晶晶圓，其特徵爲：在1 〇 〇 〇 t， 兩小時的熱處理前被檢測於表體中的氧氣析出物密度爲不 足1 X 1 0 9 / c m 3，而在1 0 0 0 t：，兩小時的熱處理 後被檢測於表體中的氧氣析出物密度爲1 X 1 〇 9 / c m 3 以上。 3 0 · —種矽磊晶晶圓，其特徵爲：在形成磊晶層後 ’ 1 0 0 0 °C，兩小時處理前，被檢測於表體中的氧氣析 出物密度爲1 xl 〇9 / cm3以上；而在1 〇 ◦ 〇°C，兩 小時的熱處理後被檢測於表體中的氧氣析出物密度爲1 X 1 0 9 / c m 3 以上。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)