專利名稱：：熱處理硅晶片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于半導(dǎo)體器件的對(duì)通過分割由直拉生長(zhǎng)法制造的硅單晶錠而獲得的硅晶片(下面將稱為CZ方法)進(jìn)行熱處理的方法。
背景技術(shù)：
：關(guān)于被用作形成襯底的半導(dǎo)體器件的硅晶片(下面將稱為晶片)，通常在預(yù)定環(huán)境中熱處理(退火)經(jīng)受鏡面拋光的硅晶片，以便提高半導(dǎo)體器件工藝中的產(chǎn)量。作為現(xiàn)有技術(shù)的熱處理技術(shù)，例如，日本專利申請(qǐng)公開No.JP-A-261632公開了一種在含5%或以上的氧氣的氣氛中，在1250至138(TC的溫度下進(jìn)行熱處理1至20小時(shí)的方法。日本專利申請(qǐng)公開No.JP-A-2000-31150公開了一種進(jìn)行熱處理的方法，即，在包含100%氮?dú)饣?00%氧氣的氣氛中，或在氧氣和氮?dú)獾幕旌蠚夥罩?，通過將最大維持溫度設(shè)置為等于或高于1125t:且等于或低于硅熔點(diǎn)，并且將保持時(shí)間設(shè)置為等于或大于五秒，并然后從最大維持溫度以8°C/秒或以上的冷卻速率執(zhí)行快速冷卻。但是，由JP-A-2006-261632中描述的方法制造的硅晶片具有在半導(dǎo)體器件工藝的熱處理中晶片表面上易于發(fā)生位錯(cuò)的問題。此外，關(guān)于由JP-A-2000-31150中描述的方法制造的硅晶片，在包含氧氣的氣氛中進(jìn)行快速加熱/冷卻熱處理。因此，在經(jīng)受熱處理的晶片表面上形成氧化物膜，即，形成經(jīng)受鏡面拋光的表面的器件。但是，存在依據(jù)該條件而使晶片表面的粗糙度降低的問題。因此，該問題引起半導(dǎo)體器件工藝中的產(chǎn)量減少。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的示例性方面提供一種熱處理硅晶片的方法，該方法可以抑制半導(dǎo)體器件工藝中的位錯(cuò)發(fā)生和晶片表面的粗糙度降低。根據(jù)本發(fā)明的一方面，熱處理硅晶片的方法設(shè)有在含氧氣氛中，在硅晶片的表面上，對(duì)于形成有9.lnm或以下、或者24.3nm或以上厚度的氧化物膜進(jìn)行快速加熱/冷卻熱處理。通過進(jìn)行該熱處理，可以抑制半導(dǎo)體器件工藝中的位錯(cuò)發(fā)生和晶片表面的粗糙度降低。由以下描述、附圖以及權(quán)利要求，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。圖l是示出了根據(jù)本發(fā)明的熱處理硅晶片的方法中使用的快速加熱/冷卻熱處理設(shè)備例子的外形的剖面圖。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的快速加熱/冷卻熱處理中的熱處理順序的示意性圖表。圖3是示出了測(cè)試1-1中晶片表面上的氧化物膜厚度的測(cè)量點(diǎn)的視圖。圖4是示出了測(cè)試1-1中每個(gè)極限溫度Tl下氧化物膜的厚度和SP1的Haze的晶片面內(nèi)平均值之間關(guān)系的曲線。圖5是示出了測(cè)試1-1中每個(gè)極限溫度Tl下氧化物膜的厚度和SP2的Haze的晶片面內(nèi)平均值之間關(guān)系的曲線。圖6是示出了測(cè)試1-2中晶片中心上的深度方向中的氧濃度分布曲線。圖7是示出了測(cè)試l-3中晶片的表面層中的最大氧濃度和極限溫度之間關(guān)系的曲線。圖8是示出了測(cè)試2-1中每個(gè)極限溫度下氧化物膜的厚度和SP1的Haze的晶片面內(nèi)平均值之間關(guān)系的曲線。圖9是示出了測(cè)試2-1中每個(gè)極限溫度下氧化物膜的厚度和SP2的Haze的晶片面內(nèi)平均值之間關(guān)系的曲線。具體實(shí)施例方式(第一實(shí)施例)下面將參考附圖，更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例。在根據(jù)第一實(shí)施例的熱處理硅晶片的方法中，在通過分割由CZ方法制造的硅單晶錠獲得的晶片上進(jìn)行快速加熱/冷卻熱處理。本發(fā)明的特點(diǎn)在于，在等于或高于1300°C并且等于或低于硅熔點(diǎn)的極限溫度下，在含氧氣氛中進(jìn)行快速加熱/冷卻熱處理，且由此在該晶片表面上形成具有24.3nm或以上厚度的氧化物膜。在如上所述的現(xiàn)有技術(shù)的熱處理方法中，發(fā)生如下位錯(cuò)。在半導(dǎo)體器件工藝中形成溝槽，以便應(yīng)力被施加到晶片的內(nèi)部。因此，在晶片中發(fā)生位錯(cuò)。在后續(xù)熱處理中，該位錯(cuò)延伸至晶片表面。換句話說，在鏡面拋光之后進(jìn)行的熱處理中，可以假定晶片中的氧過度地向外擴(kuò)散，晶片表面層的氧濃度減小，并且使阻止位錯(cuò)的氧的釘扎力(pinningforce)減小，并且晶片中發(fā)生的位錯(cuò)從而易于延伸至晶片表面。另一方面，在本發(fā)明中，在硅晶片上進(jìn)行快速加熱/冷卻熱處理。因此，對(duì)應(yīng)于該溫度的可溶性極限氧濃度從該氣氛向內(nèi)擴(kuò)散到晶片內(nèi)部，此外，溫度下降所需要的時(shí)間被縮短。因此，可以抑制向內(nèi)擴(kuò)散的晶片中的氧向外擴(kuò)散。因此，可以抑制晶片表面層中的氧濃度的增加或減小。換句話說，可以抑制阻止位錯(cuò)的氧的釘扎力減小。因此，可以防止晶片中發(fā)生的位錯(cuò)延伸至該表面。此外，氧化物膜的極限溫度和厚度被控制在進(jìn)行快速加熱/冷卻熱處理的范圍內(nèi)。因此，也可以抑制熱處理中由于氧化物膜的形成而引起的晶片表面的粗糙度降低。在根據(jù)本發(fā)明的熱處理硅晶片的方法中，在通過分割由CZ方法制造的硅單晶錠而獲得的晶片上進(jìn)行快速加熱/冷卻熱處理。硅單晶錠可以通過眾所周知的工藝由CZ方法制造。更具體地說，石英坩堝中填充的多晶硅被加熱為硅熔液，并且使籽晶晶體與硅熔液的液面接觸，而且使籽晶晶體和石英4坩堝旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，籽晶晶體被向上拉并且直徑增加到所期望的直徑，從而形成直桶部分，然后從該硅熔液除去籽晶晶體，以生長(zhǎng)硅單晶錠。接下來，通過眾所周知的工藝，將由此獲得的硅單晶錠處理為硅晶片。更具體地說，借助于內(nèi)切刀齒或鋼絲鋸，將硅單晶錠分割為晶片形狀，然后進(jìn)行諸如外圓周部分的切角、研磨、刻蝕或鏡面拋光的處理。在含氧氣氛中，在極限溫度等于或高于130(TC且等于或低于硅熔點(diǎn)的條件下，通過使用快速加熱/冷卻熱處理設(shè)備(下面將稱為RTP設(shè)備)，在由此獲得并經(jīng)受鏡面拋光的硅晶片上進(jìn)行快速加熱/冷卻熱處理，以便在晶片表面上形成具有24.3nm或以上厚度的氧化物膜。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的熱處理硅晶片的方法中使用的RTP設(shè)備例子的外形。圖1所示的RTP設(shè)備10包括具有氣氛氣體入口20a和氣氛氣體出口20b的反應(yīng)管20，設(shè)置在反應(yīng)管20上、彼此遠(yuǎn)離的多個(gè)燈30以及用于在反應(yīng)管20中的反應(yīng)空間25中支撐晶片W的晶片支撐部分40。晶片支撐部分40具有用于直接支撐晶片W的圓形基座40a以及用于支撐基座40a的載物臺(tái)40b。例如，反應(yīng)管20和載物臺(tái)40b由石英形成，而基座40a由硅形成。此外，例如，由鹵素?zé)魳?gòu)成燈30。通過在反應(yīng)管20上設(shè)置的晶片入口(未示出)，將晶片W引入反應(yīng)空間25中，在晶片支撐部分40的基座40a上支撐晶片W，從大氣氣體入口20a引入下面將描述的氣氛氣體，并使燈30照射光到晶片W的表面，使用圖1所示的RTP設(shè)備10，來進(jìn)行用于晶片W的快速加熱/冷卻熱處理。關(guān)于反應(yīng)空間25中的溫度控制，借助于晶片支撐部分40的載物臺(tái)40b中嵌入的多個(gè)輻射溫度計(jì)50，在晶片W的背面中晶片W的徑向上測(cè)量大量點(diǎn)(例如，九個(gè)點(diǎn))上的平均溫度，并且基于每個(gè)測(cè)量溫度，通過控制裝置(未示出)來控制燈30的單個(gè)輸出。在快速加熱/冷卻熱處理中，在其中晶片表面上形成的氧化物膜的厚度小于24.3nm的情況下，以及其中即使氧化物膜的厚度等于或大于24.3nm而快速加熱/冷卻熱處理中的極限溫度低于130(TC的情況下，也難以抑制晶片表面的粗糙度降低。另一方面，在極限溫度超過硅熔點(diǎn)的情況下，將被熱處理的硅晶片被熔化。從RTP設(shè)備的壽命觀點(diǎn)，更優(yōu)選，極限溫度應(yīng)該等于或高于130(TC并且應(yīng)該等于或低于1380°C。從快速加熱/冷卻熱處理之后以高生產(chǎn)率去除形成的氧化物膜的觀點(diǎn)，優(yōu)選氧化物膜的厚度上限應(yīng)該等于或小于100nm。圖2示意地示出了快速加熱/冷卻熱處理中熱處理順序中的溫度和時(shí)間之間的關(guān)系。如圖2所示，首先，在溫度T0(例如，50(TC)下，保持經(jīng)受了鏡面拋光的硅晶片，并在含氧氣氛中，以溫度上升速度ATuCC/秒)迅速地加熱到極限溫度T1CC)，并保持預(yù)定時(shí)間t(秒)，并且然后以溫度下降速度ATdCC/秒)，從該極限溫度TirC)迅速地冷卻到溫度TO(。C)。優(yōu)選，含氧氣氛中的氧分壓應(yīng)該等于或高于1.0%并且應(yīng)該等于或低于20%。如果氧分壓低于1.0%，則難以將氧化物膜的厚度控制到該范圍，此外，減小了該氣氛中的氧向內(nèi)擴(kuò)散到晶片中的量。結(jié)果，氧的釘扎力被減小，使得難以抑制半導(dǎo)體器件處理中的位錯(cuò)發(fā)生。另一方面，如果氧分壓超過20%，因?yàn)檠醴謮哼^高，所以要形成的氧化物膜過于厚。由此，很難以高生產(chǎn)率來去除氧化物膜。優(yōu)選該含氧氣氛中除氧氣以外的氣體應(yīng)該是惰性氣體。如果氮?dú)獗挥米鞒鯕庖酝獾臍怏w，那么在快速加熱/冷卻熱處理中，在晶片表面上形成氮化物膜。為了去除該氮化物膜，需要重新增加刻蝕步驟，以致步驟數(shù)目增加，這不是優(yōu)選的。此外，如果氫氣被用作除氧氣以外的氣體，那么存在氧氣和氫氣的混合氣體可能引起爆炸的可能性，這不是優(yōu)選的。對(duì)于惰性氣體，特別地，優(yōu)選使用氬氣。在氬氣的情況下，可以進(jìn)行快速加熱/冷卻熱處理，而不形成諸如氮化物膜的其它薄膜或化學(xué)反應(yīng)。溫度上升速度ATu和溫度下降速度ATd可以等于或高于l(TC/秒，并且可以等于或低于150°C/秒。在其中溫度上升速度ATu或溫度下降速度ATd低于10°C/秒的情況下，生產(chǎn)率降低。另一方面，在其中溫度上升速度ATu或溫度下降速度ATd超過15(TC/秒的情況下，硅晶片承受不了溫度的過度急劇變化而使得滑動(dòng)發(fā)生。極限溫度Tl等于或高于1300°C并且等于或低于硅的熔點(diǎn)，優(yōu)選，等于或高于130(TC且等于或低于138(TC，如上所述。在使用圖1所示的RTP設(shè)備的快速加熱/冷卻熱處理的情況下，假定極限溫度Tl被設(shè)為晶片背面中的晶片W的徑向上的大量點(diǎn)(例如，九個(gè)點(diǎn))上的平均溫度。極限溫度Tl下的保持時(shí)間t可以等于或長(zhǎng)于1秒，而且可以等于或短于60秒。如果保持時(shí)間t短于1秒，則難以實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)缺陷減小，以及提高體內(nèi)微缺陷(BMD)密度，提高體內(nèi)微缺陷(BMD)密度是快速加熱/冷卻熱處理最初目標(biāo)。另一方面，如果保持時(shí)間t超過60秒，那么生產(chǎn)率降低，并且晶片中的氧的向外擴(kuò)散增加，這不是優(yōu)選的。[例1]下面將基于例l，給出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的更具體描述，而且本發(fā)明不局限于以下的例l。(測(cè)試1-1)極限溫度、氧化物膜的厚度以及表面粗糙度之間的關(guān)系通過分割由CZ方法制造的硅單晶錠而獲得的并具有經(jīng)受鏡面拋光的兩側(cè)的硅晶片(300mm的直徑，775mm的厚度以及1.3X1018atom/CC的氧濃度)被引入圖1所示的RTP設(shè)備；并且在50(TC的溫度T0下，在氧100%氣氛(20slm的流速)中，以5(TC/秒的溫度上升速度ATu和溫度下降速度ATd，改變極限溫度Tl和保持時(shí)間t，以便以圖2所示的熱處理順序進(jìn)行快速加熱/冷卻熱處理。因此，獲得退火晶片，其中晶片表面上形成的氧化物膜的厚度被改變。通過橢圓對(duì)稱法由AutoELIII(由RudolphResearch有限公司制造)來測(cè)量由此6獲得的每個(gè)退火晶片表面上形成的氧化物膜的厚度。在包括晶片中心0(距中心0mm的距離)以及各個(gè)從晶片中心到晶片圓周的兩個(gè)方向上具有40mm、75mm、110mm和145mm距離的位置的兩個(gè)點(diǎn)的總共九個(gè)點(diǎn)上進(jìn)行測(cè)量，如圖3所示。它們的平均值被設(shè)為薄膜的厚度。圖3中的數(shù)值表示距晶片中心的距離。此外，通過氟酸清洗，去除該氧化物膜，然后通過激光束散射型粒子計(jì)數(shù)器(由KLA-Tencor有限公司制造的SPl和SP2)來測(cè)量表面粗糙度(Haze)的晶片面內(nèi)平均值。為了比較，作為常規(guī)例子，在如上所述的相同硅晶片上不進(jìn)行快速加熱/冷卻熱處理，而是通過使用眾所周知的垂直熱處理爐，在100%氬氣氣氛中，在500°C的溫度TO下，并以3°C/分鐘的溫度上升速度ATu和溫度下降速度ATd，120(TC的極限溫度Tl和在該極限溫度Tl下的一小時(shí)的保持時(shí)間t，來執(zhí)行熱處理，并且以和上述相同的方法來測(cè)量氧化物膜的厚度和Haze的晶片面內(nèi)平均值。表1示出了在每個(gè)極限溫度T1下對(duì)于氧化物膜的厚度和Haze的晶片面內(nèi)平均值的測(cè)量結(jié)果。此外，圖4是示出了在每個(gè)極限溫度Tl下氧化物膜的厚度和SP1所述的Haze的晶片面內(nèi)平均值之間的關(guān)系的曲線，而圖5示出了在每個(gè)極限溫度T1下氧化物膜的厚度和SP2的Haze的晶片面內(nèi)平均值之間的關(guān)系的曲線。在圖4和5二者中，縱坐標(biāo)軸表示Haze而橫坐標(biāo)軸表示氧化物膜的厚度。[表1]7<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由圖4和5的曲線中所示的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)當(dāng)極限溫度Tl等于或高于130(TC且氧化物膜的厚度等于或大于24.3nm時(shí)(例1_1至1_4)，滿足與常規(guī)例子中在相同級(jí)別上獲得Haze的平均值的條件。(測(cè)試1-2)氧分壓和晶片氧濃度之間的關(guān)系在通過分割由CZ方法制造的硅單晶錠而獲得的并具有經(jīng)受鏡面拋光的兩側(cè)的硅晶片(300mm的直徑，775mm的厚度以及l(fā).3Xl(^atom/cc的氧濃度)上來進(jìn)行常規(guī)例子中所描述的熱處理。氧向外擴(kuò)散，然后硅晶片被引入圖1所示的RTP設(shè)備中，在用氬氣稀釋的含氧氣氛中改變氧分壓(20slm的總氣體流速)，并且設(shè)置135(TC的極限溫度Tl和在該極限溫度Tl下15秒的保持時(shí)間t，而其他條件被設(shè)為與測(cè)試1-1中的條件相同，以進(jìn)行快速加熱/冷卻熱處理。因此，通過次級(jí)離子質(zhì)譜儀(SIMS;由Cameca有限公司制造的Ims-6f)評(píng)估每個(gè)退火晶片的中心上的深度方向中的氧濃度分布。此外，在其中設(shè)置了100%氧氣氣氛且改變了氧氣流速，以進(jìn)行快速加熱/冷卻熱處理的情況下，還評(píng)估了每個(gè)退火晶片的中心上的深度方向中的氧濃度分布。此外，關(guān)于測(cè)試1-1所述的常規(guī)例子中獲得的退火晶片，也在相同條件下評(píng)估氧濃度分布。圖6是示出了評(píng)估結(jié)果的曲線。氧濃度是通過舊-ASTM轉(zhuǎn)換而獲得的值。在圖6中，"AT"表示根據(jù)常規(guī)例子的僅僅經(jīng)受退火的晶片，而"PW"表示根本不經(jīng)受退火而是在鏡面拋光之后獲得的晶片的氧濃度分布。由圖6的曲線所示的結(jié)果，與其他氧氣氣氛條件中的晶片相比，在用氬氣稀釋的1%氧分壓氣氛中，發(fā)現(xiàn)氧更充分地向內(nèi)擴(kuò)散到經(jīng)受快速加熱/冷卻熱處理的晶片的表面層中。但是，在0.4%的氧分壓(未示出)的情況下，不能獲得足夠的氧濃度。此外，發(fā)現(xiàn)，與如圖6所示的在含氧氣氛中進(jìn)一步經(jīng)受快速加熱/冷卻熱處理的退火晶片相比，根據(jù)常規(guī)例子的僅僅經(jīng)受退火的晶片(AT)表面層中的氧濃度大大地減小。(測(cè)試1-3)極限溫度/保持時(shí)間和晶片的氧濃度之間的關(guān)系通過分割由CZ方法制造的硅單晶錠獲得的并具有經(jīng)受鏡面拋光的兩側(cè)的硅晶片(300mm的直徑，775mm的厚度以及1.3X1018atom/CC的氧濃度)被引入圖1所示的RTP設(shè)備，并且在100%氧氣氣氛中，改變其極限溫度和保持時(shí)間(20slm的流速)，以進(jìn)行快速加熱/冷卻熱處理，并且通過次級(jí)離子質(zhì)譜儀(SIMS:由Cameca有限公司制造的Ims-6f)來評(píng)估每個(gè)退火晶片的中心上的深度方向中的氧濃度分布，并且由此獲得晶片表面層(距表面約1至2iim)中的最大氧濃度。圖7是示出了晶片表面層中的最大氧濃度和極限溫度之間的關(guān)系的曲線。由圖7的曲線所示的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)退火晶片的表面層中的最大氧濃度由極限溫度決定，而不取決于處理所需要的時(shí)間。在130(TC或以上的情況下，特別，該最大氧濃度超過拋光襯底(PW)上的最大氧濃度。因此，可以估計(jì)，位錯(cuò)抑制效果幾乎相等。由此，由該結(jié)果，從抑制氧濃度減小的觀點(diǎn)，優(yōu)選快速加熱/冷卻熱處理的極限溫度應(yīng)該被設(shè)為等于或高于1300°C。(第二實(shí)施例)下面將參考附圖更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例。還是在根據(jù)第二實(shí)施例的熱處理硅晶片的方法中，用和第一實(shí)施例中相同的方法，在通過分割由CZ方法制造的硅單晶錠而獲得的晶片上也進(jìn)行快速加熱和快速冷卻熱處理。第二實(shí)施例的特點(diǎn)在于，在含氧氣氛中，在等于或高于120(TC且等于或低于硅熔點(diǎn)的極限溫度下，進(jìn)行快速加熱/冷卻熱處理，并且由此在晶片表面上形成具有9.lnm或以下厚度的氧化物膜。9在含氧氣氛中，在通過與第一實(shí)施例中相同處理而獲得并經(jīng)受鏡面拋光的硅晶片上，通過使用加熱/冷卻熱處理設(shè)備(下面稱為RTP設(shè)備)，來進(jìn)行快速加熱/冷卻熱處理，并由此在晶片表面上形成具有9.lnm或以下厚度的氧化物膜。由于根據(jù)第二實(shí)施例的熱處理硅晶片的方法所用的RTP設(shè)備與根據(jù)第一實(shí)施例的RTP設(shè)備10相同，因此其描述將被省略。在快速加熱/冷卻熱處理中，當(dāng)晶片表面上形成的氧化物膜厚度超過9.lnm時(shí)，難以抑制晶片表面的粗糙度降低。優(yōu)選氧化物膜的厚度下限應(yīng)該等于或大于3.0nm。如果該厚度小于3.0nm，則難以將含氧氣氛中的氧向內(nèi)擴(kuò)散到晶片中，由此充分地提高晶片表面層的氧濃度。此外，在第二實(shí)施例中，優(yōu)選快速加熱冷卻熱處理中的極限溫度應(yīng)該等于或高于120(TC且應(yīng)該等于或低于硅的熔點(diǎn)。通過設(shè)置該溫度條件，可以更加大大地抑制快速加熱/冷卻熱處理中的晶片表面的粗糙度降低。當(dāng)該極限溫度超過硅熔點(diǎn)時(shí)，將要經(jīng)受快速加熱/冷卻熱處理的硅晶片被熔化，這不是優(yōu)選的。更優(yōu)選，該極限溫度應(yīng)該等于或高于130(TC并且應(yīng)該等于或低于硅的熔點(diǎn)。通過設(shè)置該溫度條件，晶片表面層中的氧濃度可以被設(shè)置為與沒有被熱處理的晶片相等的級(jí)別。因此，可以更加大大地抑制半導(dǎo)體器件處理中的位錯(cuò)發(fā)生。從RTP設(shè)備的壽命觀點(diǎn)，更優(yōu)選，該極限溫度的上限應(yīng)該等于或低于1380°C。由于根據(jù)第二實(shí)施例的快速加熱/冷卻熱處理中的熱處理順序中的溫度和時(shí)間之間的關(guān)系與第一實(shí)施例相同，因此其描述將被省略。用和第一實(shí)施例相同的方法，優(yōu)選根據(jù)第二實(shí)施例的含氧氣氛中的氧分壓應(yīng)該等于或高于1.0%且應(yīng)該等于或低于20%。此外，用和第一實(shí)施例相同的方法，根據(jù)第二實(shí)施例的含氧氣氛中除氧氣以外的氣體應(yīng)該是惰性氣體。用和第一實(shí)施例相同的方法，特別優(yōu)選，氬氣應(yīng)該被用作惰性氣體。用和第一實(shí)施例相同的方法，優(yōu)選根據(jù)第二實(shí)施例的溫度上升速度ATu和溫度下降速度ATd應(yīng)該等于或高于l(TC/秒且應(yīng)該等于或低于150°C/秒。根據(jù)第二實(shí)施例的極限溫度T1等于或高于120(TC且等于或低于硅的熔點(diǎn)，優(yōu)選等于或高于130(TC且等于或低于硅的熔點(diǎn)，更優(yōu)選等于或高于130(TC且等于或低于138(TC，如上所述。用和第一實(shí)施例相同的方法，優(yōu)選在根據(jù)第二實(shí)施例的極限溫度Tl下的保持時(shí)間t應(yīng)該等于或長(zhǎng)于一秒且應(yīng)該等于或短于60秒。[例2]將基于例2給出對(duì)第二實(shí)施例的更具體描述，本發(fā)明不局限于以下例2。(測(cè)試2-1)極限溫度、氧化物膜的厚度和表面粗糙度之間的關(guān)系用和測(cè)試l-l相同的方法，通過分割由CZ方法制造的硅單晶錠而獲得的并具有經(jīng)受鏡面拋光的兩側(cè)的硅晶片(300mm的直徑，775mm的厚度以及1.3X1018atom/CC的氧濃度)被引入圖1所示的RTP設(shè)備，并且在100%氧氣氛中(20slm的流速)，在50(TC的溫度TO下，并以50°C/秒的溫度上升速度ATu和溫度下降速度ATd，改變其極限溫度Tl和保持時(shí)間t，以便以圖2所示的熱處理順序來進(jìn)行快速加熱/冷卻熱處理。因此，獲得退火晶片，其中晶片表面上形成的氧化物膜的厚度被改變。通過橢圓對(duì)稱法由AutoELIII來測(cè)量由此獲得的每個(gè)退火晶片表面上形成的氧化物膜的厚度。用和例1相同的方法，如圖3所示在包括晶片中心0(距中心0mm的距離)以及各個(gè)從晶片中心到晶片圓周的兩個(gè)方向上具有40mm、75mm、110mm和145mm距離的位置的兩個(gè)點(diǎn)的總共九個(gè)點(diǎn)上進(jìn)行測(cè)量。它們的平均值被設(shè)為薄膜的厚度。圖3中的數(shù)值表示距晶片中心的距離。此外，通過氟酸清洗來去除氧化物膜，并且然后通過激光束散射型粒子計(jì)數(shù)器SP1和SP2來測(cè)量表面粗糙度(Haze)的晶片面內(nèi)平均值。用和第一實(shí)施例相同的方法，為了比較，作為常規(guī)例子，不在如上所述的相同硅晶片上進(jìn)行快速加熱/冷卻熱處理，而是在100%氬氣氣氛中，在500°C的溫度TO下，并以3°C/分鐘的溫度上升速度ATu和溫度下降速度ATd，120(TC的極限溫度Tl和該極限溫度T1下的一小時(shí)的保持時(shí)間，通過使用眾所周知的垂直熱處理爐來執(zhí)行熱處理，并且用和上述相同的方法來測(cè)量氧化物膜的厚度和Haze的晶片面內(nèi)平均值。表2示出了根據(jù)第二實(shí)施例的對(duì)每個(gè)極限溫度Tl下氧化物膜的厚度和Haze的晶片面內(nèi)平均值的測(cè)量結(jié)果。此外，圖8是示出了根據(jù)第二實(shí)施例的在每個(gè)極限溫度Tl下氧化物膜的厚度和SP1的Haze的晶片面內(nèi)平均值之間的關(guān)系的曲線，而圖9是示出了根據(jù)第二實(shí)施例的在每個(gè)極限溫度Tl下氧化物膜的厚度和SP2的Haze的晶片面內(nèi)平均值之間的關(guān)系的曲線。在圖8和9二者中，縱坐標(biāo)軸表示Haze以及橫坐標(biāo)軸表示氧化物膜的厚度。[表2]<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>由圖8和9的曲線中所示的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氧化物膜的厚度等于或小于9.lnm(例2-1至2-10)時(shí)，滿足獲得具有與常規(guī)例子相等級(jí)別的Haze的平均值的條件，并且優(yōu)選當(dāng)極限溫度Tl等于或高于120(TC且氧化物膜的厚度等于或小于9.lnm(例2-3至2-10)時(shí)。盡管已經(jīng)參考其某些示例性實(shí)施例具體展示和描述了本發(fā)明構(gòu)思，但是所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不脫離附加權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可以在其中形式上和細(xì)節(jié)上進(jìn)行各種改變。權(quán)利要求一種熱處理硅晶片的方法，包括在含氧氣氛中，在硅晶片的表面上，進(jìn)行快速加熱/冷卻熱處理，用于形成具有9.1nm或以下，或者24.3nm或以上厚度的氧化物膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，通過分割由直拉生長(zhǎng)法制造的硅單晶錠，來獲得所述硅曰3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該快速加熱/冷卻熱處理中的極限溫度被設(shè)為等于或高于120(TC且等于或低于硅的熔點(diǎn)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該快速加熱/冷卻熱處理中的極限溫度被設(shè)為等于或高于130(TC且等于或低于硅的熔點(diǎn)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該快速加熱/冷卻熱處理中的極限溫度被設(shè)為等于或高于130(TC且等于或低于1380°C。6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中在所述含氧氣氛中，氧分壓被設(shè)為等于或高于1.0%且等于或低于20%。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該含氧氣氛由氬氣和氧氣構(gòu)成。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在極限溫度下的保持時(shí)間被設(shè)為等于或長(zhǎng)于1秒且等于或短于60秒。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在該快速加熱/冷卻熱處理中的溫度上升速度被設(shè)為等于或高于10°C/秒且等于或低于150°C/秒。10.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中在該快速加熱/冷卻熱處理中的溫度下降速度被設(shè)為等于或高于10°C/秒且等于或低于150°C/秒。全文摘要在熱處理通過分割由直拉生長(zhǎng)法制造的硅單晶錠而獲得的晶片的方法中，在具有1.0％或以上且20％或以下的氧分壓和氬氣的含氧混合氣體氣氛中，通過在1200℃或以上且硅熔點(diǎn)或以下的極限溫度下，設(shè)置保持時(shí)間為等于或長(zhǎng)于一秒且等于或短于60秒，來進(jìn)行快速加熱/冷卻熱處理，并且由此在硅晶片表面上形成具有9.1nm或以下、或者24.3nm或以上厚度的氧化物膜。文檔編號(hào)C30B33/02GK101792927SQ201010106318公開日2010年8月4日申請(qǐng)日期2010年1月28日優(yōu)先權(quán)日2009年1月30日發(fā)明者豐田英二,仙田剛士,前田進(jìn),村山久美子,泉妻宏治,磯貝宏道,荒木浩司,青木竜彥,須藤治生,鹿島一日児申請(qǐng)人:科發(fā)倫材料株式會(huì)社