[发明专利]纵型热处理用晶舟及使用此晶舟的硅晶片的热处理方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种主要是在热处理硅晶片等的时候所使用的纵型热处理用晶舟及使用此晶舟的硅晶片的热处理方法。

背景技术

使用半导体晶片，例如使用硅晶片来制造组件(device)时，从晶片的加工工序至组件的形成工序为止，经过许多工序，其中的一个工序是热处理工序。热处理工序，是以在晶片的表层形成无缺陷层、吸杂(gettering)、结晶化、氧化膜形成及不纯物扩散等作为目的，而进行的重要的工序。

如此的热处理工序，例如作为在氧化或不纯物扩散中所使用的扩散炉(氧化、扩散装置)，随着晶片的大口径化，主要是使用纵型热处理炉，用以将多张晶片隔开规定的间隔且在水平支撑的状态下进行热处理。而且，在使用纵型热处理炉来热处理晶片时，为了安置多张晶片，是使用纵型热处理用晶舟(以下有时称为“热处理用晶舟”或简称“晶舟”)。

图4是表示先前通常的纵型热处理用晶舟的概略。在此纵型热处理用晶舟101中，在4根支柱(杆)102的两端部，连结有一对板状构件(也称为连结构件、或顶板及底板)103。在各支柱102形成有多个槽(slit)105，在各槽105间的凸部，是具有作为晶片的支撑部106的作用。当热处理晶片时，如图5的(A)的俯视图、图5的(B)的主视图所示，利用将晶片W的外周部载置在形成于各支柱102的相同高度处的支撑部106上，于是晶片W便可被支撑成水平状。

图6是表示纵型热处理炉的一个例子的概略图。在已搬入纵型热处理炉220的反应室222内部的纵型热处理用晶舟101上，水平地支撑着多张晶片W。在热处理时，晶片W是通过设置在反应室222周围的加热器224而被加热。在热处理中，气体经由气体导入管226而被导入反应室222内，且从上方往下方流动而从气体排气管228被排出外部。所使用的气体，是按照热处理的目的而相异，主要是使用H₂、N₂、O₂、Ar等。不纯物扩散时，这些气体是使用作为不纯物化合物气体的载气。

在纵型热处理用晶舟101中的晶片支撑部106，可采用各种形状，图7的(A)及(B)分别表示一个例子。图7的(A)是利用在圆柱状的支柱102’设置凹状的槽105’(沟槽)，来形成半圆形的支撑部106’。另一方面，图7的(B)是在宽度大的方柱形状的支柱102”设置凹状的槽105”，来形成长方形的支撑部106”，相较于(A)的支撑部，用以支撑更接近晶片W中心的位置。此外，也有使槽形状成为圆弧状的物体、或成为钩状的物体等。

可是，若使用纵型热处理用晶舟，特别是为了氧化或不纯物扩散等目的而进行高温热处理的情况，因晶片本身的重量而引起内部应力、或是因晶片内温度分布的不均匀性而发生热变形应力等，这些应力若超过一定的临界值时，会在晶片发生结晶缺陷也就是位错(滑移位错)。已知高温时该位错发生的临界值会急剧地降低，所以越高温越容易发生滑移位错(slip dislocation)。若在发生滑移位错的位置形成组件时，会有成为接合漏泄等的原因，而造成组件制造的生产率显著地降低的情形。

例如，当使用形成有图7的(A)、(B)所示的支撑部106’、106”而成的先前的晶舟时，在与支撑部的前端接触的位置，容易发生滑移位错。这是因为在如此的前端部上会有点接触的情形。

另外，例如仅是对支撑部施加化学气相沉积(CVD)-碳化硅被覆而成的热处理用晶舟，因为其表面的Ra(中心线平均粗糙度)为1微米左右，是非常粗糙，所以在将晶片载置在支撑部上的时候，晶片是在微小的隆起状部(局部突起)，以点接触的方式被支撑。因此，一般认为晶片的本身重量所引起的内部应力会局部地变大，而容易发生滑移位错。

为了防止发生此种滑移位错，有采取对支撑部的前端进行倒角加工(chamfering)、或是通过研磨晶片支撑部的表面来除去隆起状部等的对策。

但是，因为热处理用晶舟的支撑部是薄且脆，使用机械等进行倒角加工或研磨加工时，会有容易发生破损这样的问题。即便支撑部只有破损一个时，晶舟整体都会变成不良品。因此，必须利用手操作等来研磨成完全的镜面，但是因为各支撑部的面粗糙度容易发生偏差，且镜面研磨全部的支撑部必须花费许多劳力，会使晶舟变为非常昂贵。

另外，为了确立支撑部的表面粗造度或前端部的倒角等的最佳形状，必须进行许多的事先实验，来制造出已设定为各式各样的表面粗造度或倒角形状的各种热处理用晶舟。但是，因为热处理用晶舟是昂贵的，欲备齐多种的热处理用晶舟来进行实验必须花费非常高的成本。