| 主权项 |
1.一种具有一正表面、一背表面、一圆周围边缘 部位以及一介于该正表面与该背表面间之区域的 矽晶圆,该矽晶圆包括: 一第一析出物空乏区,其被形成直到离该正表面一 预先决定距离; 一第二析出物空乏区,其被形成直到离该背表面一 预先决定距离;以及 一体型区域,其系形成在该第一析出物空乏区与该 第二析出物空乏区之间, 其中体型区域中之缺陷浓度分布具有在从该正表 面至该背表面方向维持实质上恒定之分布。 2.如申请专利范围第1项之矽晶圆,其中该等缺陷是 含有氧沈淀物及体型叠差的体型微观缺陷(BMD)。 3.如申请专利范围第2项之矽晶圆,其中介于该第一 析出物空乏区与该第二析出物空乏区间之该区域 中的缺陷浓度具有恒定维持在3.0108ea/cm3至1.01.01 010ea/cm3范围内之分布。 4.如申请专利范围第1项之矽晶圆,其中该等缺陷是 体型叠差。 5.如申请专利范围第4项之矽晶圆,其中介于该第一 析出物空乏区与该第二析出物空乏区间之该区域 中的缺陷浓度具有恒定维持在1.0108ea/cm3至3.0109ea /cm3范围内之分布。 6.如申请专利范围第1项之矽晶圆,其中该第一析出 物空乏区与该第二析出物空乏区分别离该晶圆之 该正表面与该背表面的距离为5微米至40微米范围 内。 7.如申请专利范围第1项之矽晶圆,其中该第一析出 物空乏区与该第二析出物空乏区实质上是已实质 上去除氧沈淀物及体型叠差之无缺陷区域。 8.一种具有一正表面、一背表面、一圆周围边缘 部位以及一介于该正表面与该背表面间之区域的 矽晶圆,介于该正表面与该背表面间之该区域包括 : 一第一析出物空乏区,其被形成直到离该正表面一 预先决定距离; 一第二析出物空乏区,其被形成直到离该背表面一 预先决定距离;以及 一体型区域,其系形成在该第一析出物空乏区与该 第二析出物空乏区之间, 其中介于该晶圆之该正表面与该背表面之间的缺 陷浓度分布具有一在该晶圆之该正表面与该背表 面间之中心具有轴对称之阶梯形状, 其中位于该第一析出物空乏区与该第二析出物空 乏区之边界的体型区域具有垂直上升之浓度梯度, 并且在整个体型区域上具有一水平浓度梯度,以及 其中该体型区域中之缺陷浓度分布具有在10%以上 变量范围内之平面形状。 9.如申请专利范围第8项之矽晶圆,其中该等缺陷是 含有氧沈淀物及体型叠差的体型微观缺陷(BMD)。 10.如申请专利范围第9项之矽晶圆,其中介于该第 一析出物空乏区与该第二析出物空乏区间之该区 域中的缺陷浓度具有恒定维持在3.0108ea/cm3至1.010 10ea/cm3范围内之分布。 11.如申请专利范围第8项之矽晶圆,其中该等缺陷 是体型叠差。 12.如申请专利范围第11项之矽晶圆,其中介于该第 一析出物空乏区与该第二析出物空乏区间之该区 域中的缺陷浓度具有恒定维持在1.0108ea/cm3至3.01 09ea/cm3范围内之分布。 13.如申请专利范围第8项之矽晶圆,其中该第一析 出物空乏区与该第二析出物空乏区分别离该晶圆 之该正表面与该背表面的距离为5微米至40微米范 围内。 14.一种制造矽晶圆之方法,包括: 备制一具有一正表面、一背表面、一圆周围边缘 部位以及一介于该正表面与该背表面间之区域的 矽晶圆; 执行一第一快速热处理制程,以消耗该矽晶圆中的 空位(vacancy),藉以加速氧沈淀物晶核成形;以及 执行一第二快速热处理制程,以去除位于该矽晶圆 正表面附近之区域中的氧沈淀物晶核,并且进一步 加速生长位于该矽晶圆之体型区域中之氧沈淀物 晶核。 15.如申请专利范围第14项之制造矽晶圆之方法,其 中执行该第二快速热处理制程的温度高于执行该 第一快速热处理制程的温度。 16.如申请专利范围第14项之制造矽晶圆之方法,其 中在1120℃至1180℃范围内的温度下执行该第一快 速热处理制程。 17.如申请专利范围第14项之制造矽晶圆之方法,其 中在1200℃至1230℃范围内的温度下执行该第二快 速热处理制程。 18.如申请专利范围第14项之制造矽晶圆之方法,其 中执行该第一快速热处理制程的执行时间期间为1 秒至5秒范围内。 19.如申请专利范围第14项之制造矽晶圆之方法,其 中执行该第二快速热处理制程的执行时间期间为1 秒至10秒范围内。 20.如申请专利范围第14项之制造矽晶圆之方法,其 中利用氩气与氨气之混合气体环境来执行该第一 快速热处理制程。 21.如申请专利范围第14项之制造矽晶圆之方法,其 中在同一设备中在原位执行该第一快速热处理制 程之步骤及执行该第二快速热处理制程之步骤。 22.如申请专利范围第14项之制造矽晶圆之方法,其 中在非原位(ex-situ)执行该第一快速热处理制程之 步骤及执行该第二快速热处理制程之步骤。 23.如申请专利范围第14项之制造矽晶圆之方法,其 中备制该矽晶圆进一步包括: 生长一矽单晶,做法是将一晶种浸入一熔化矽中并 且拉伸该晶种,同时控制在晶体凝结界面之生长方 向的生长速率及温度梯度; 将该生长之矽单晶切片成晶圆形状;以及 执行一蚀刻制程,用以去除起因于该切片步骤的切 片损坏,并且使该切片之晶圆的边表面变圆或蚀刻 该表面。 24.如申请专利范围第14项之制造矽晶圆之方法,其 中在一消灭施体(donor killing)制程期间执行该第一 快速热处理制程及该第二快速热处理制程,用以将 长晶时在该矽晶圆中所产生的氧转换成氧沈淀物, 以便防止在后续热处理制程期间氧发射电子且当 做施体。 25.如申请专利范围第14项之制造矽晶圆之方法,其 中在执行该第二快速热处理制程之后,该方法进一 步包括: 抛光矽晶圆表面: 对该矽晶圆表面执行一镜面抛光制程;以及 清洁该矽晶圆表面。 26.如申请专利范围第14项之制造矽晶圆之方法,其 中在执行该第一快速热处理制程及执行该第二快 速热处理制程之后,介于该正表面与该背表面之间 形成的区域包含: 一第一析出物空乏区,其被形成直到离该正表面一 预先决定距离; 一第二析出物空乏区,其被形成直到离该背表面一 预先决定距离;以及 一体型区域,其系形成在该第一析出物空乏区与该 第二析出物空乏区之间,以及 其中该体型区域中之缺陷浓度分布具有维持实质 上恒定之分布。 27.如申请专利范围第26项之制造矽晶圆之方法,其 中该等缺陷是含有氧沈淀物及体型叠差的体型微 观缺陷(BMD)。 28.如申请专利范围第27项之制造矽晶圆之方法,其 中介于该第一析出物空乏区与该第二析出物空乏 区间之该区域中的缺陷浓度具有实质上恒定维持 在3.0108ea/cm3至1.01010ea/cm3范围内之分布。 29.如申请专利范围第26项之制造矽晶圆之方法,其 中该等缺陷是体型叠差。 30.如申请专利范围第29项之制造矽晶圆之方法,其 中介于该第一析出物空乏区与该第二析出物空乏 区间之该区域中的缺陷浓度具有实质上恒定维持 在1.0108ea/cm3至3.0109ea/cm3范围内之分布。 31.如申请专利范围第26项之制造矽晶圆之方法,其 中该第一析出物空乏区与该第二析出物空乏区分 别离该晶圆之该正表面与该背表面的距离为5微米 至40微米范围内。 32.一种制造矽晶圆之方法,包括: (a)备制一具有一正表面、一背表面、一圆周围边 缘部位以及一介于该正表面与该背表面间之区域 的矽晶圆; (b)将该矽晶圆装载至一快速热处理设备中; (c)将该快速热处理设备的内部温度迅速上升至一 第一目标温度; (d)在该第一温度下执行一第一快速热处理制程长 达消耗该矽晶圆中的空位所需的一段时间,藉以加 速氧沈淀物晶核成形; (e)将该快速热处理设备的内部温度迅速下降至一 第二温度; (f)将该快速热处理设备的内部温度迅速上升至一 高于该第一温度的第三温度; (g)在维持该第三温度长达一段时间之期间内执行 一第二快速热处理制程,以去除位于该矽晶圆表面 或该矽晶圆表面附近之区域中的氧沈淀物晶核,并 且进一步加速生长位于该矽晶圆之体型区域中之 氧沈淀物晶核;以及 (h)将该快速热处理设备的内部温度迅速下降至一 第四温度。 33.如申请专利范围第32项之制造矽晶圆之方法,其 中在1120℃至1180℃范围内的温度下执行该第一快 速热处理制程。 34.如申请专利范围第32项之制造矽晶圆之方法,其 中在1200℃至1230℃范围内的温度下执行该第二快 速热处理制程。 35.如申请专利范围第32项之制造矽晶圆之方法,其 中执行该第一快速热处理制程的执行时间期间为1 秒至5秒范围内。 36.如申请专利范围第32项之制造矽晶圆之方法,其 中执行该第二快速热处理制程的执行时间期间为1 秒至10秒范围内。 37.如申请专利范围第32项之制造矽晶圆之方法, 其中在步骤(b)至步骤(h)期间,持续供应氩气; 其中在步骤(d)期间,持续供应氨气;以及 其中在步骤(e)至步骤(h)期间,停止持续供应氩气。 38.如申请专利范围第32项之制造矽晶圆之方法,其 中备制该矽晶圆进一步包括: 生长一矽单晶,做法是将一晶种浸入一熔化矽中并 且拉伸该矽单晶,同时控制在晶体凝结界面之生长 方向的生长速率及温度梯度; 将该生长之矽单晶切片成晶圆形状;以及 执行一蚀刻制程,用以去除起因于该切片步骤的切 片损坏,并且使该切片之晶圆的边表面变圆或蚀刻 该表面。 39.如申请专利范围第32项之制造矽晶圆之方法,其 中在一消灭施体制程期间执行步骤(b)至步骤(h),用 以将长晶时在该矽晶圆中所产生的氧转换成氧沈 淀物,以便防止在后续热处理制程期间氧发射电子 且当做施体。 40.如申请专利范围第32项之制造矽晶圆之方法,其 中在步骤(h)之后,该方法进一步包括: 从快速热处理设备卸载该矽晶圆; 抛光矽晶圆表面; 对该矽晶圆表面执行一镜面抛光制程;以及 清洁该矽晶圆表面。 41.如申请专利范围第32项之制造矽晶圆之方法, 其中在步骤(h)之后,介于该正表面与该背表面间之 该区域包括: 一第一析出物空乏区,其被形成直到离该正表面一 预先决定距离; 一第二析出物空乏区,其被形成直到离该背表面一 预先决定距离;以及 一体型区域,其系形成在该第一析出物空乏区与该 第二析出物空乏区之间,以及 其中该体型区域中之缺陷浓度分布具有维持实质 上恒定之分布。 42.如申请专利范围第41项之制造矽晶圆之方法,其 中该等缺陷是含有氧沈淀物及体型叠差的体型微 观缺陷(BMD)。 43.如申请专利范围第42项之制造矽晶圆之方法,其 中介于该第一析出物空乏区与该第二析出物空乏 区间之该区域中的缺陷浓度具有实质上恒定维持 在3.0108ea/cm3至1.01010ea/cm3范围内之分布。 44.如申请专利范围第41项之制造矽晶圆之方法,其 中该等缺陷是体型叠差。 45.如申请专利范围第44项之制造矽晶圆之方法,其 中介于该第一析出物空乏区与该第二析出物空乏 区间之该区域中的缺陷浓度具有实质上恒定维持 在1.0108ea/cm3至3.0109ea/cm3范围内之分布。 46.如申请专利范围第41项之制造矽晶圆之方法,其 中该第一析出物空乏区与该第二析出物空乏区分 别离该晶圆之该正表面与该背表面的距离为5微米 至40微米范围内。 图式简单说明: 图1显示根据习知方法制造之矽晶圆缺陷的浓度分 布图; 图2显示矽单晶之点缺陷特性所形成的缺陷区; 图3a及图3b分别显示OiSF(Oxidation Induced Stacking Fault, 氧化引致叠差)环及OiSF碟之形状; 图4显示根据多重热处理方法检测缺陷的图表; 图5a及图5b分别显示用于解说具有OiSF碟痕迹之细 粒径表面评估结果之平面图; 图6a及图6b显示位于无孔洞缺陷晶体中之OiSF环及 OiSF碟之形状; 图7显示氧沈积行为不一致之特性的图表; 图8显示根据本发明具体实施例之矽晶圆体型叠差 的浓度分布图; 图9显示用于解说根据较佳具体实施例之两步骤式 快速热处理(RTP)制程的图式; 图10显示用于解说根据本发明具体实施例之藉由 制模来控制点缺陷之本发明方法的图式; 图11显示根据本发明具体实施例所制造之矽晶圆 中体型叠差密度的图表; 图12a及图12b显示用于解说BMD(Bulk Micro-Defect,体型微 观缺陷)密度及离晶圆正表面距离之图表; 图13显示使用光学显微镜拍摄根据本发明具体实 施例所制造之矽晶圆中BMD(Bulk Micro-Defect,体型微观 缺陷)的照片; 图14a及图14b显示用于解说Delta[Oi]与离晶圆中心之 距离间之关系的图表; 图15a及图15b显示用于解说BMD(Bulk Micro-Defect,体型微 观缺陷)密度与离晶圆中心之距离间之关系的图表 ; 图16a及图16b显示用于解说析出物空乏区(denuded zone ,DZ)深度与离晶圆中心之距离间之关系的图表; 图17a至图17c显示根据本发明具体实施例所制造之 矽晶圆XRT(x-ray topography,X射线显像)结果的照片;以 及 图18显示用于解说根据本发明另一项具体实施例 之制造矽晶圆步骤的流程图。 |
