專利名稱：用于處理半導(dǎo)體加工部件的方法以及由此形成的部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及為了用于半導(dǎo)體制造環(huán)境中而處理半導(dǎo)體加工部件的方法、連 同由此形成的半導(dǎo)體加工部件。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體加工領(lǐng)域中，典型的集成電路器件通過不同的晶片加工方法形成，其中 半導(dǎo)體(主要是硅)晶片通過不同的工作站或工具處理。處理操作包括，例如，高溫?cái)U(kuò)散、 熱加工、離子植入、退火、光刻法、拋光、沉積、等等。隨著新一代的半導(dǎo)體器件的開發(fā)，在工 業(yè)中繼續(xù)存在著對(duì)在這樣的處理操作的過程中達(dá)到較好的純度水平的要求。此外，繼續(xù)存 在著對(duì)轉(zhuǎn)變到更大的半導(dǎo)體晶片的一種驅(qū)動(dòng)力。希望優(yōu)越的純度水平以及更大的晶片引入 了對(duì)下一代加工的進(jìn)一步的綜合挑戰(zhàn)。盡管在工業(yè)中進(jìn)行改進(jìn)以著手解決下一代純度問題連同與更大尺寸的半導(dǎo)體晶 片有關(guān)的處理問題，但是在本領(lǐng)域中繼續(xù)存在著對(duì)進(jìn)一步改進(jìn)的半導(dǎo)體加工部件、用于形 成這樣的部件的方法、以及用于加工半導(dǎo)體晶片的方法的需要。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，一種半導(dǎo)體加工部件包括一種部件，該部件具有含有碳化硅 的一個(gè)外表面部分，該外表面部分具有一個(gè)表皮雜質(zhì)水平以及一個(gè)本體雜質(zhì)水平。該表皮 雜質(zhì)水平是進(jìn)入該外表面部分中的從Onm(外表面)到IOOnm的深度的平均雜質(zhì)水平，該本 體雜質(zhì)水平是在進(jìn)入該外表面部分中至少3. 0微米的深度上測(cè)量的，并且該表皮雜質(zhì)水平 不大于該本體雜質(zhì)水平的80%。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，剝蝕一種半導(dǎo)體加工部件的一種方法包括提供具有一個(gè)外 表面部分(該外表面部分通過SiC的化學(xué)氣相沉積形成)的一種半導(dǎo)體加工部件，并且去 除該外表面部分的一個(gè)目標(biāo)部分。該外表面部分具有一個(gè)表皮雜質(zhì)水平以及一個(gè)本體雜質(zhì) 水平，其中該表皮雜質(zhì)水平是進(jìn)入該外表面部分中的從Onm(外表面)到IOOnm的深度的 平均雜質(zhì)水平，并且該本體雜質(zhì)水平是在進(jìn)入該外表面部分中至少3. 0微米的深度上測(cè)量 的。進(jìn)一步地，對(duì)該部件進(jìn)行熱處理以將雜質(zhì)從該外表面部分的表面上擴(kuò)散出，由此該表皮 雜質(zhì)水平不大于該本體雜質(zhì)水平的80%。


通過參見附圖可以更好地理解本發(fā)明，并且使其許多特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員變得清楚。圖1展示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，即一種晶片舟皿或支架。圖2和3展示了在兩種不同的市售的沉積裝置中形成的CVD-SiC薄膜的雜質(zhì)深度 分布圖(depth profile)。圖4展示了使用更高的污染物水平的反應(yīng)物氣體形成的CVD-SiC的雜質(zhì)深度分布圖。圖5展示了在一個(gè)初始的清潔步驟前后的一個(gè)CVD-SiC層的雜質(zhì)深度分布圖。圖6展示了由具有一個(gè)較低純度的CVD-SiC層的另一個(gè)樣品的兩次清潔循環(huán)產(chǎn)生 的一個(gè)深度分布圖。圖7展示了比較具有一個(gè)較低純度的CVD-SiC層的樣品的兩次清潔循環(huán)和四次清 潔循環(huán)之后的表面Fe濃度的深度分布圖。圖8展示了在完全去除Fe富集的表面層之后的一個(gè)較低純度的CVD-SiC層的深 度分布圖。圖9比較了在三種狀態(tài)(如此沉積態(tài)的、在經(jīng)歷六次清潔循環(huán)之后的、以及根據(jù)一 個(gè)實(shí)施方案在隨后的熱處理以形成一個(gè)剝蝕的表皮部分之后的)中的一個(gè)CVD-SiC層的純 度水平。圖10比較了在兩種狀態(tài)(如此沉積態(tài)的、以及根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案在隨后的熱處理 以形成一個(gè)剝蝕的表皮部分之后的)中的一個(gè)CVD-SiC層的純度水平。在不同附圖中使用相同的參考符號(hào)表示相似的或相同的事項(xiàng)。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體加工部件以及處理一種半導(dǎo)體加工部 件的一種方法。該半導(dǎo)體加工部件總體上至少部分地由SiC形成，包括具有受控的雜質(zhì)含 量的一個(gè)外表面部分。該外表面部分典型地通過化學(xué)氣相沉積(CVD)形成并且具有不大于 80%的本體雜質(zhì)水平的一個(gè)表皮雜質(zhì)水平?？梢詫⒃撏獗砻娌糠侄x為通過CVD形成的一 個(gè)可識(shí)別的SiC層、或者主要通過CVD形成的一個(gè)SiC部件的一個(gè)外部厚度(如在獨(dú)立式 的CVD-SiC部件的情況下)，以下更詳細(xì)地進(jìn)行描述。美國(guó)專利6，093，644披露了 一種方法，其中進(jìn)行一個(gè)氧化步驟，接著是氧化物層 去除。然而，其中披露的技術(shù)沒有適當(dāng)?shù)亟鉀Q某些污染問題，并且似乎集中于該部件的總的 雜質(zhì)水平，而不是集中于沿著該部件的關(guān)鍵部分的雜質(zhì)水平。另外，該技術(shù)似乎限于在機(jī)械 加工后的狀態(tài)中將該部件恢復(fù)到機(jī)械加工前的純度水平。在高純度加工部件領(lǐng)域中的進(jìn)一步研究已經(jīng)引起工藝流程的發(fā)展，該工藝流程的 發(fā)展由對(duì)污染源的更精密的研究以及對(duì)貫穿多個(gè)部件的一個(gè)外表面部分的雜質(zhì)分布圖的 表征得到。一種這樣的工藝流程描述于2004年4月14日提交的美國(guó)10/824，329中。根據(jù)一個(gè)方面，諸位發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到如此沉積態(tài)的CVD-SiC在它的外表面上具 有雜質(zhì)水平的一個(gè)尖峰，典型地在該部件的外部深度的第一 0. 5 μ m內(nèi)、例如第一 0. 25 μ m 內(nèi)、或者第一 0. 10 μ m內(nèi)。雖然，相比之下，貫穿該外表面部分的本體的雜質(zhì)水平穩(wěn)定在較 低的水平上，但是時(shí)常地比在該部件的那個(gè)外表面上的雜質(zhì)水平低一個(gè)、兩個(gè)、或者甚至三 個(gè)數(shù)量級(jí)。該本體雜質(zhì)水平總體上是以下雜質(zhì)水平，它代表了取決于深度的恒定或者標(biāo)稱 的雜質(zhì)水平，并且以下進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行描述。雜質(zhì)水平總體上是基于在該外表面部分的外 表面和本體部分之間的Cr、Fe、或M的濃度中的一種的。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，這些雜質(zhì)水 平總體上是單獨(dú)地基于一種Fe的。在這個(gè)方面，雖然Fe是根據(jù)在此的實(shí)施方案測(cè)量的，而 Cr和M的濃度可以遵循相同的濃度趨勢(shì)，然而是在較低的濃度水平上。在此背景下，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，提供了具有一個(gè)外表面部分(該外表面部分通過SiC的化學(xué)氣相沉積形成)的一種半導(dǎo)體加工部件，并且加工從去除該外表面 部分的一個(gè)目標(biāo)部分而開始，這樣該外表面部分的一個(gè)表皮雜質(zhì)水平是不大于該外表面部 分的本體雜質(zhì)水平的約十倍。盡管總體上希望在該本體和表面之間的雜質(zhì)水平差異最大為 10X，另外的實(shí)施方案具有不大于該本體雜質(zhì)水平的約五倍、例如不大于約兩倍的一個(gè)表皮 雜質(zhì)水平。確實(shí)，某些實(shí)施方案具有不大于該本體雜質(zhì)水平的一個(gè)表皮雜質(zhì)水平。然后，典 型地加工繼續(xù)進(jìn)行進(jìn)一步的雜質(zhì)減小以沿該外表面部分的一個(gè)表皮部分形成一個(gè)雜質(zhì)剝 蝕區(qū)域，以下更詳細(xì)地描述。根據(jù)在此的實(shí)施方案的半導(dǎo)體加工部件可以選自不同的幾何構(gòu)造中的一種用于 不同的處理操作，并且使該半導(dǎo)體加工部件配置成用于接收不同尺寸的晶片，例如，不管 150mm、200mm，還是更新一代的300mm晶片。具體的加工部件包括半導(dǎo)體晶片槳葉、加工管、 晶片舟皿、襯層、支座、長(zhǎng)舟皿、懸臂桿、晶片支架、垂直的加工室、以及甚至假晶片。在上述 加工部件中，這些半導(dǎo)體加工部件中的一些可以是那些被配置成用于與半導(dǎo)體晶片直接接 觸并且用于容納這些半導(dǎo)體晶片的加工部件(例如水平或垂直的晶片舟皿、長(zhǎng)舟皿、以及 晶片基座)。此外，該加工部件可以被配置成用于單個(gè)的晶片加工并且可以用作室、聚焦環(huán)、 吊環(huán)、基座、支座、等等。該半導(dǎo)體加工部件可以通過不同的方法制造。例如，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該加工部 件通過提供一種基底來(lái)形成，該基底總體上通過CVD用一個(gè)SiC層進(jìn)行涂覆。該CVD-SiC 層可以有利地起作用以減少自動(dòng)摻雜該下面的硅、連同防止雜質(zhì)從該基底的本體遷移到該 部件的一個(gè)外表面中，這可能導(dǎo)致在半導(dǎo)體晶片加工的過程中的污染。該基底典型地起作 用以提供機(jī)械支持以及結(jié)構(gòu)完整性，并且可以由不同的材料(例如重結(jié)晶的SiC)并且通過 不同的加工途徑形成。在一種方法中，該基底(主要包括SiC)通過滑移澆鑄或壓制法形 成。在滑移澆鑄的情況下，將該滑移澆鑄的本體干燥并且進(jìn)行熱處理，任選地接著是浸漬以 降低孔隙率。有利地，浸漬可以通過用融化的硅滲透而進(jìn)行。還可以使用其他的專門的制 造方法，例如通過利用一種常規(guī)的方法(其中將一種碳預(yù)成型坯轉(zhuǎn)化為一種碳化硅芯)，或 者通過去除雜物過程(其中在滲透以后將該芯去除)，例如通過化學(xué)氣相滲入。可替代地，該半導(dǎo)體加工部件可以由單獨(dú)的碳化硅形成，由不同的方法中的一種 (例如通過碳化硅的CVD)形成。這種特定的方法能夠形成一種加工部件，該加工部件具有 貫穿該部件的基本上全部的本體或者內(nèi)部的部分的較高的純度。一種晶片加工部件的一個(gè)實(shí)施方案如圖1所示。圖1所示的晶片舟皿具有多個(gè)槽 16，各個(gè)槽沿相同的曲率半徑延伸。各個(gè)槽具有單獨(dú)的槽端18、20和22，在制造該晶片舟皿 本身以后希望將這些槽段進(jìn)行機(jī)械加工。例如，該晶片舟皿可以根據(jù)以上所描述的方法中 的一種(例如通過用融化的元素硅浸漬一個(gè)碳化硅芯，然后進(jìn)行CVD以形成一個(gè)沉積的碳 化硅層)制造。在形成碳化硅層以后，可以進(jìn)行機(jī)械加工。具體地，通過一種機(jī)械加工可以 形成這些槽并且可以進(jìn)行精確的尺寸控制(例如通過利用一種基于金剛石的機(jī)械加工工 具)。值得注意地，盡管圖1展示了一種水平的晶片舟皿，應(yīng)理解為也可以利用垂直的晶片 舟皿或晶片支架、連同如已經(jīng)提及的其他半導(dǎo)體加工部件。在形成該加工部件以后，該加工部件經(jīng)歷一種處理過程。也就是說，將由CVD-SiC 形成的部件的外部部分進(jìn)行處理以提高純度，并且特別是該表皮部分(它終止在該部件的 外表面上并且確定該部件的外表面)的純度。在一個(gè)實(shí)施方案中，去除該外表面部分的一個(gè)目標(biāo)部分，留下了一個(gè)外表面，該外表面具有不大于該外表面部分的一個(gè)本體雜質(zhì)含量 的約十倍的一個(gè)雜質(zhì)含量。該目標(biāo)部分的去除可以通過一些方法中的任何一種進(jìn)行。根據(jù)一種方法，該外表 面部分通過一種氧化剝離方法去除。在氧化過程中，該部件可以暴露于一種反應(yīng)物種類 (例如一種鹵素氣體)中以進(jìn)一步提高純度。該反應(yīng)物種類總體上起作用以與存在的雜質(zhì) 絡(luò)合或反應(yīng)，并且在高溫處理的過程中揮發(fā)。氧化剝離還可以減少沿該外表面的顆粒數(shù)，在 半導(dǎo)體處理操作的背景下特別有利。更詳細(xì)地，該半導(dǎo)體加工部件的氧化總體上通過化學(xué)反應(yīng)形成一個(gè)轉(zhuǎn)化層來(lái)進(jìn)行 以形成一個(gè)氧化物層，與一個(gè)沉積的氧化物層相對(duì)。根據(jù)該氧化處理，一個(gè)氧化物層消耗 了該部件的一個(gè)目標(biāo)部分，即該CVD-SiC材料的一個(gè)部分。該氧化物層可以通過在一種氧 化環(huán)境中氧化該部件而形成，例如通過在一種含氧氣的環(huán)境中在高溫(例如在950°C到約 1300°C的范圍內(nèi)，并且更確切地說在約1000°C到約1250°C的范圍內(nèi))下氧化該部件。氧化 可以在一種干燥或潮濕的環(huán)境中進(jìn)行，并且典型地在大氣壓下進(jìn)行。一種潮濕的環(huán)境可以 通過引入蒸汽產(chǎn)生，并且起作用以增加氧化的速度。該氧化物層總體上是氧化硅，典型地是 Si02。該氧化硅層可以與該部件的碳化硅直接接觸，如在單獨(dú)的SiC或者用碳化硅例如通 過CVD涂覆的基底的情況下。除沿該本體本身形成一個(gè)氧化物層之外，該氧化物層還可以弓I起剩余的碳化硅顆 粒轉(zhuǎn)化為氧化硅。在顆粒轉(zhuǎn)化的情況下，氧化可以使后面的階段顆粒去除能夠進(jìn)行。此外， 通過一種轉(zhuǎn)化方法而不是一種沉積方法形成一個(gè)氧化物涂層幫助捕獲在該氧化物層內(nèi)的 剩余雜質(zhì)(例如金屬雜質(zhì))，用于與該氧化物層的剝離一起去除。該氧化物層可以通過將該加工部件暴露于一種溶液(它能夠溶解該氧化物層)中 而進(jìn)行剝離。在一個(gè)實(shí)施方案中，該溶液是含有氟的一種酸。典型地，該溶液的PH小于約 3. 5，更典型地小于約3.0，在某些實(shí)施方案中是甚至更酸性的，？!1小于約2.5?？商娲兀?該溶液可以是堿性的，并且與升高的溫度(大于室溫，但是低于H2O的沸點(diǎn))相結(jié)合而暴露 于該層中?？商娲兀€可以使用高溫和H2氣體，例如高于1000°C。在氧化過程中，該半導(dǎo)體加工部件可以暴露于一種活性種類(例如一種鹵素氣 體)中，該活性組分與在該外表面部分的外表面上存在的污染物形成一種反應(yīng)產(chǎn)物。總的 來(lái)說，雖然可替代地這些步驟可以單獨(dú)地進(jìn)行，但是暴露于一種活性種類以及氧化作用兩 者同時(shí)進(jìn)行。在此方面，使用術(shù)語(yǔ)同時(shí)地不是要求這些暴露步驟和氧化步驟進(jìn)行以便完全 同時(shí)間延伸，而是這些步驟可能部分地相互重疊。術(shù)語(yǔ)“鹵素氣體”表示使用以氣態(tài)形式提供的任何鹵素基團(tuán)元素，典型地與一種陽(yáng) 離子相結(jié)合。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案可以使用的通常的鹵素氣體的例子包括HCl和Cl2。 其他氣體包括那些包含例如氟的氣體。典型地，該高溫(在該高溫下該半導(dǎo)體加工部件暴 露于該鹵素氣體中)足以使在該鹵素氣體以及沿該半導(dǎo)體加工部件的一個(gè)外表面部分(包 括沿該半導(dǎo)體加工部件的暴露的外表面)包含的雜質(zhì)之間的反應(yīng)能夠進(jìn)行。例如，該高溫 可以在約950°C到約1300°C的范圍內(nèi)。而且，該鹵素氣體的濃度可以變化，并且可以在約 0.01%到約10%的總壓的范圍內(nèi)存在于該加熱的環(huán)境(例如，一種加熱爐加工室)中。典 型地，該分壓的下限在某種程度上是較高的，例如約0.05%、或者約0. 10%。雖然上述集 中于鹵素氣體，但是還可以利用其他反應(yīng)性的含陰離子的反應(yīng)物，條件是該反應(yīng)物選擇為與預(yù)期的金屬雜質(zhì)形成一種反應(yīng)產(chǎn)物、并且該反應(yīng)產(chǎn)物具有比該金屬雜質(zhì)本身更高的揮發(fā) 性。典型地，該雜質(zhì)(該鹵素氣體沿該半導(dǎo)體加工部件的一個(gè)外表面部分與該雜質(zhì)反 應(yīng))是一種金屬雜質(zhì)。金屬雜質(zhì)可以處于元素金屬、或者金屬合金的形式，并且可以是例如 基于鋁的、基于鐵的、或基于鉻的。一種鹵素氣體(例如HCl)的使用引起與這樣的金屬雜 質(zhì)的一種反應(yīng)產(chǎn)物的形成。該反應(yīng)產(chǎn)物典型地具有比這些雜質(zhì)更高的揮發(fā)性，這樣在將該 加工部件暴露于該高溫的過程中，該反應(yīng)產(chǎn)物揮發(fā)并且因此從該加工部件中去除。雖然上述集中于通過反應(yīng)(值得注意地通過氧化剝離)去除該部件的一個(gè)部分， 但是還可以利用用于去除該目標(biāo)部分的其他方法。例如，該目標(biāo)部分可以通過一種蝕刻操 作通過在高溫下引入一種蝕刻劑種類進(jìn)行反應(yīng)以形成一種蝕刻劑產(chǎn)物，該產(chǎn)物揮發(fā)以完全 或者部分地去除該目標(biāo)部分。例如，該蝕刻劑種類可以是一種含氯的氣體，形成了揮發(fā)的 SiClx蝕刻劑產(chǎn)物。該含Cl的氣體可以是HC1、Cl2、以及其他。在某些情況下，可以留下碳 作為該蝕刻操作的副產(chǎn)物。這種碳可以通過一種高溫?zé)龤幚矶コ?yīng)注意的是有時(shí)蝕 刻被稱為石墨化，描述了在該部件的表面上留下的以石墨形式的碳?？傮w上還希望該蝕刻 劑使用與沿該外表面部分存在的雜質(zhì)的絡(luò)合物，形成了揮發(fā)的種類例如FeCl、TiCl、等等。 而且，如以上所描述的，到利用氧化以及氧化剝離去除該目標(biāo)部分的程度，可以使這些污染 物例如通過引入如以上已經(jīng)詳細(xì)地描述的一種鹵素氣體進(jìn)行反應(yīng)以形成一種反應(yīng)產(chǎn)物。雖然上述集中于一個(gè)循環(huán)，但是可以將加工步驟例如氧化步驟(與任選的鹵素氣 體處理)重復(fù)，并且普遍重復(fù)幾次以通過該目標(biāo)部分的去除達(dá)到所希望的純度水平。在去除該目標(biāo)部分之前，該部件可以經(jīng)歷一種機(jī)械加工，以去除例如10至100微 米的該部件的外部材料。雖然該如此沉積態(tài)的雜質(zhì)分布總體上通過來(lái)自機(jī)械加工的材料去 除而改變，盡管如此機(jī)械加工易于在該部件的外表面(即，該已機(jī)械加工的表面)上留下雜 質(zhì)的一個(gè)尖峰，如類似地在如此沉積態(tài)的CVD SiC中所觀察到的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了在達(dá)到該本 體雜質(zhì)水平之前，該表面雜質(zhì)水平可以擴(kuò)大到該外表面部分中，例如在大約1-3微米的數(shù) 量級(jí)上。因此，在已經(jīng)經(jīng)歷機(jī)械加工的實(shí)施方案中，時(shí)常地將被去除的目標(biāo)部分具有在以上 所指出的范圍的較高端上的高達(dá)約20微米的厚度，其中去除的實(shí)際的厚度是大約3至5微 米的數(shù)量級(jí)上。因此，到該部件的CVD-SiC表面經(jīng)歷一種機(jī)械磨損或者機(jī)械加工過程例如 研磨、擦光或拋光的程度，在去除該目標(biāo)部分之前，由于在該后機(jī)械加工的表面中存在的升 高的污染物含量總體上還進(jìn)行進(jìn)一步去除。該目標(biāo)部分的去除可以用氧化剝離循環(huán)或者蝕 刻循環(huán)進(jìn)行，例如進(jìn)行足夠的次數(shù)以達(dá)到高純度。根據(jù)一個(gè)變體，在去除該目標(biāo)部分之前可以結(jié)合另外的加工步驟，其目的是進(jìn)一 步減小雜質(zhì)水平。例如，在暴露于鹵素氣體中以及隨后的加工之前，可以將該部件例如用去 離子的(DI)水進(jìn)行漂洗。在漂洗過程中可以例如用一種超聲波混合器/攪拌器進(jìn)行攪拌， 以進(jìn)一步增加污染物的去除。而且，該漂洗溶液可以是酸性的溶液以幫助剝離這些污染物。可替代地，或者除漂洗之外，在鹵素種暴露之前可以將該部件浸漬在一種酸性的 剝離溶液(例如一種酸性的溶液)中，以進(jìn)一步幫助雜質(zhì)去除。在進(jìn)一步加工之前，這些漂 洗和/或浸漬步驟可以重復(fù)許多次。由于如以下更詳細(xì)地描述的所觀察到的深度剖析(cbpth profiling)，典型地該 目標(biāo)部分的厚度是至少約0. 25微米，例如0. 38微米、0. 50微米、以及甚至更高的。確實(shí)，該目標(biāo)部分的厚度最普遍地是至少1. 0微米，并且優(yōu)選地至少約2、例如約2至10微米，但是 普遍小于20微米。典型地，該CVD-SiC層的厚度范圍是約10到1000 μ m,并且某些實(shí)施方 案的厚度是高達(dá)約800 μ m、600 μ m、400 μ m、或者高達(dá)約200 μ m?？傮w上將對(duì)應(yīng)于該部件的 外表面部分的去除的深度的目標(biāo)部分的厚度選擇為保證所希望的表面雜質(zhì)減少(例如使 該雜質(zhì)含量從1，000X的本體向下減少到大約IOX的本體、或者甚至更低)。確實(shí)，由于該 目標(biāo)部分的去除，總體上將該表面雜質(zhì)水平減少至少一個(gè)數(shù)量級(jí)(如果不是兩個(gè)數(shù)量級(jí)的 話)°另外，應(yīng)該清楚，以上描述的實(shí)施方案達(dá)到了從該部件的外表面到本體的雜質(zhì)含 量的最高的雜質(zhì)水平，充分地控制該雜質(zhì)水平這樣將該尖峰或者富集的區(qū)域部分或者甚至 完全地去除。典型地，沿從外表面延伸到本體的雜質(zhì)含量的外表面部分的初始深度的最高 的雜質(zhì)水平不大于該本體的雜質(zhì)水平的ι. 5X，例如不大于該本體的雜質(zhì)水平的1. 3X，并且 經(jīng)常大約與該本體的雜質(zhì)水平相同(1.0X)。根據(jù)一個(gè)具體的實(shí)施方案，在通過去除如以上所描述的一個(gè)目標(biāo)部分而減小該外 表面部分的表面雜質(zhì)水平以后，進(jìn)行進(jìn)一步加工以產(chǎn)生該外表面部分的一個(gè)局部的表皮部 分，該表皮部分具有一個(gè)進(jìn)一步減小的雜質(zhì)水平。在該表皮部分(該表皮部分終止在該部 件的外表面上并且確定該部件的外表面)上的增加的純度水平在此被稱為一個(gè)“剝蝕的” 區(qū)或區(qū)域。剝蝕典型地通過高溫處理總體上在該部件的外表面的上面的一個(gè)沉積的或者生 長(zhǎng)的層的存在下進(jìn)行。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，存在一個(gè)較厚的犧牲層，厚度典型地是至 少1. 0 μ m,厚度總體上是至少5. 0 μ m。這樣的一個(gè)犧牲層可以處于一個(gè)沉積的多晶硅或者 沉積的氧化硅層的形式。可替代地，在高溫處理之前形成一種生長(zhǎng)的熱氧化硅。一個(gè)上覆 層的這種用途起作用以“吸除”沿該外表面部分的一個(gè)表皮部分存在的雜質(zhì)，該表皮部分典 型地從該外表面部分的外表面延伸到至少IOOnm的深度中。在熱處理以將雜質(zhì)驅(qū)入該上覆層(在此它可以被稱為一個(gè)吸除層)中的過程中， 由于在高溫下雜質(zhì)在該吸除層中的高溶解度，雜質(zhì)從該CVD-SiC外表面部分遷移到該吸除 層中。那些溫度是典型地是至少1150°C，時(shí)常至少1200°C，例如1250°C以及更高的溫度。 熱處理也可以進(jìn)一步擴(kuò)展到高達(dá)1300°C以及更高的溫度。對(duì)于以上指出的雜質(zhì)在該吸除層 中的溶解度，由于在SiC-基半導(dǎo)體加工部件中Fe污染比較常見，F(xiàn)e的擴(kuò)散系數(shù)具有顯著 的重要性。在多晶硅中Fe的擴(kuò)散系數(shù)比在CVD-SiC中的值高一個(gè)IO9的因子，使它是用于 該剝蝕方法的一種特別合適的材料。氧化硅(包括熱生長(zhǎng)的氧化硅)的Fe的擴(kuò)散系數(shù)是 10-12cm2/s，使它比在CVD-SiC中的值高IO2。典型地?zé)崽幚碓谝环N惰性氣氛(任選地包含如以上所定義的一種鹵素氣體)中進(jìn) 行。具體的鹵素氣體包括HCl和Cl2?？商娲?，該惰性氣體可以與H2相結(jié)合以提高雜質(zhì) (例如Fe)在該吸除層中的擴(kuò)散系數(shù)，特別是在氧化硅的情況下。在一種替代的剝蝕方法中，在熱處理過程中，一個(gè)上覆層是原位生長(zhǎng)的。在這個(gè)具 體的實(shí)施方案中，剝蝕基于在該SiC表面上與一個(gè)確定量的鹵化物氣體的反應(yīng)而進(jìn)行，這 些鹵化物氣體用作金屬吸氣劑用于吸除這些雜質(zhì)(例如Fe以及其他的過渡金屬)。在較低 的分壓下在一種總體上惰性的氣氛(例如Ar或N2)內(nèi)提供這些鹵化物氣體。再次，可以存 在的鹵化物氣體是以上所描述的，具體地包括Cl2和HC1，由于與金屬氟化物鹽相比如此形 成的金屬氯化物的沸點(diǎn)較低/蒸氣壓較高。通過與這些吸除的鹵化物氣體的反應(yīng)而形成的金屬氟化鹽包括鹽例如FeCl3、FeCl2, CrCl3和NiCl2。如以上所指出，上述剝蝕方法取決于一個(gè)原位形成的層或者鈍化層，總體上是一 個(gè)氧化硅層。這個(gè)層通過將含氧氣的氣體(例如空氣)輕輕流入該熱處理環(huán)境中而原位形 成，形成了厚度大約100 A至5000 A數(shù)量級(jí)的一種氧化硅薄膜，并且在一個(gè)實(shí)施方案中，厚 度大約500 A至1500 A的一種氧化硅薄膜?？諝饬魅肟梢栽诶?至50mL/min的水平上 進(jìn)行。與以上所描述的剝蝕方法類似，伴隨一種空氣流入以形成一個(gè)原位層的剝蝕可以在 高溫下(例如在至少1150°C、至少1200°C、或者甚至至少1250°C的溫度下)根據(jù)上述的工 藝流程進(jìn)行。類似地，熱處理可以進(jìn)行至少4小時(shí)，例如至少5小時(shí)，典型的熱處理持續(xù)時(shí) 間是在大約10至12小時(shí)的數(shù)量級(jí)上。值得注意的是，典型地使鹵化物的含量減至最小，總 體上調(diào)整這些鹵素氣體的流速以及伴隨的分壓以使該表面的碳化減至最小同時(shí)仍然允許 與擴(kuò)散到該部件的外表面上的金屬污染物進(jìn)行反應(yīng)。為了進(jìn)一步使石墨化減至最小，可以 將氣體(例如SiClx氣體)加入該反應(yīng)物氣體中或者完全在SiClx中進(jìn)行。該薄的原位形成的氧化物層有利地起作用以在剝蝕處理過程中鈍化該部件的外 表面。在這種作用中，該層可以幫助防止與該下面的SiC材料的不需要的反應(yīng)，包括碳化作 用。典型地，在去除如以上所討論的外表面部分的目標(biāo)部分之后對(duì)該部件應(yīng)用剝蝕加 工。這些前面的目標(biāo)部分去除步驟進(jìn)行足夠的次數(shù)以便將該表皮雜質(zhì)水平穩(wěn)定到大約與該 本體的雜質(zhì)水平相同的含量上。這也就是說，在剝蝕之前該表皮雜質(zhì)水平總體上是該本體 雜質(zhì)水平的90%至120%，該本體雜質(zhì)水平是在進(jìn)入該外表面部分中的較深的位置(總體 上至少3微米)上測(cè)量的。通過進(jìn)行如以上所描述的一種剝蝕方法，可以優(yōu)先地將該表皮 部分剝蝕掉雜質(zhì)，值得注意地將雜質(zhì)水平減少到低于該本體的雜質(zhì)水平的含量。定量地，剝蝕有效地將該雜質(zhì)水平減少到不大于80%的本體雜質(zhì)水平，典型地 70%,60%,50%,并且在某些實(shí)施方案中，不大于40%或者甚至比該本體雜質(zhì)水平更低。在 某些實(shí)施方案中，該表皮雜質(zhì)水平可以是比該本體雜質(zhì)水平低至少一整個(gè)數(shù)量級(jí)。轉(zhuǎn)向特 定的數(shù)據(jù)點(diǎn)，試驗(yàn)已經(jīng)說明了將該表皮雜質(zhì)水平減少到IOOppb原子Fe，典型地甚至更低， 例如不大于50ppb原子Fe，或者甚至不大于35ppb原子Fe。確實(shí)，已經(jīng)說明了可實(shí)現(xiàn)具有 小于20ppb、并且甚至小于IOppb的Fe含量的下一代超純的部件。上述剝蝕方法利用了處于雜質(zhì)形式中的鐵硅化物以及過渡金屬硅化物的特性來(lái) 熔融、并且由此迅速地沿著這些缺陷(例如螺釘位置)和/或含SiC部件的晶粒間界而擴(kuò) 散。向自由表面的優(yōu)先擴(kuò)散可以通過上述的固相吸除方法、或者氣相吸除方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。在 這兩種中的任何一種方法中，吸除有效地產(chǎn)生了不同種類的雜質(zhì)的濃度梯度，并且對(duì)擴(kuò)散 到該外表面中繼續(xù)有驅(qū)動(dòng)力。根據(jù)一個(gè)特征，該目標(biāo)部分的去除以及隨后的剝蝕處理可以在半導(dǎo)體制造環(huán)境中 使用該加工部件之前進(jìn)行。這樣，上述步驟可以在裝置外，與該半導(dǎo)體制造環(huán)境分開，例如 由該加工部件的廠商而不是最終用戶(例如，該半導(dǎo)體部件廠商/晶片加工者)進(jìn)行?？?以將該加工部件進(jìn)行充分處理，然后包裝在密封的運(yùn)輸容器中用于直接并立即用于制造環(huán) 境中。就用于包裝預(yù)處理以及后處理的CVD-SiC部件的具體測(cè)量而言，具體使用二次離 子質(zhì)譜法(SIMS)。其他技術(shù)包括例如GDMS。如在此所用的，本體雜質(zhì)水平對(duì)應(yīng)于在該外面部分內(nèi)的一個(gè)深度(在該深度上純度水平第一次穩(wěn)定，即，在該深度上進(jìn)一步地到該外 表面部分的深度中雜質(zhì)水平總體上成為恒定的)上的雜質(zhì)水平。不應(yīng)將上述本體雜質(zhì)水平 與可能與一種“臟的”下面的部件或基片相關(guān)的較深的雜質(zhì)水平混淆；因此本體雜質(zhì)水平 與從該外表面(Onm)部分起達(dá)到一個(gè)恒定的、低點(diǎn)的雜質(zhì)水平的第一次出現(xiàn)相關(guān)。值得注 意的是，雜質(zhì)測(cè)定通常必然引起某種程度的差異，由測(cè)量的雜質(zhì)水平中的波動(dòng)(swings)作 為深度的函數(shù)代表。除非在此另外指出，當(dāng)報(bào)告原始數(shù)據(jù)時(shí)，特定的雜質(zhì)水平數(shù)據(jù)點(diǎn)、并且 特別是該本體雜質(zhì)水平是基于根據(jù)這些數(shù)據(jù)(即，經(jīng)過平滑化的數(shù)據(jù))的雜質(zhì)含量的趨向 的。根據(jù)在此報(bào)告的表征研究，發(fā)現(xiàn)了典型地該本體雜質(zhì)水平典型地達(dá)到3微米的深度。因 此，該本體雜質(zhì)水平可以在約3到10 μ m的范圍內(nèi)(例如在3到5 μ m的范圍內(nèi))的深度上 選取?？紤]到天然雜質(zhì)濃度隨著距離的改變而變化，本體雜質(zhì)水平(例如那些以下所報(bào)告 的雜質(zhì)水平)是取自如以上指出的經(jīng)過平滑的數(shù)據(jù)曲線，即，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)平滑法是取自原始 數(shù)據(jù)的最佳擬合的曲線展示。然而，達(dá)到本體雜質(zhì)水平的具體的深度值可以取決于用于形 成外表面部分的具體的CVD方法的加工條件，包括所使用的具體的工具、所使用的氣體、溫 度、壓力、以及其他加工參數(shù)。以下數(shù)據(jù)以及以下討論集中于對(duì)一些如此沉積的CVD-SiC樣品連同后處理的 CVD-SiC樣品的表征研究。實(shí)例實(shí)例1。使用標(biāo)準(zhǔn)加工制備了尺寸為25mmx75mmx6mm的Si: SiC試樣。將這些試樣 在稀酸中超聲清潔、用DI水漂洗、并且干燥。將這些清潔的試樣裝入CVD反應(yīng)器中并且將 厚度在50至75微米之間的一種CVD薄膜沉積在這些Si:SiC試樣的表面上。使用兩個(gè)不 同的涂覆系統(tǒng)(裝置A和裝置B)進(jìn)行多個(gè)涂覆試驗(yàn)以進(jìn)一步理解設(shè)備對(duì)涂層純度的影響。通過二次離子質(zhì)譜法(SIMS)分析在這些CVD涂覆的Si SiC試樣表面上的雜質(zhì)水 平。這種SIMS分析用O2+等離子體使用Cameca 3f儀器以深度分布模式進(jìn)行。為了精確地 測(cè)定雜質(zhì)，使用離子植入的SiC標(biāo)準(zhǔn)來(lái)校準(zhǔn)該儀器。這種分析單獨(dú)地集中于Fe和Cr以使 良好的檢測(cè)極限得以實(shí)現(xiàn)，即對(duì)于Fe為lel5原子/cc并且對(duì)于Cr為lel4原子/cc。還使 用具有較高的靈敏度以及l(fā)el4原子/cc的較低的Fe檢測(cè)極限的SIMS儀器進(jìn)行了一些試 驗(yàn)。除非另外指出，以下描述的結(jié)果代表如此沉積的或者已去除的CVD-SiC，而沒有中間的 機(jī)械加工。用裝置A加工的一個(gè)樣品的CVD-SiC層的SIMS分析表明一種高表面的Fe和Cr兩 者污染，如圖2所示該表面污染比本體的值高500至1000倍。在該本體中Fe濃度是< lel5 原子/cc并且Cr濃度是< lel4原子/cc，這對(duì)于CVD-SiC涂層是典型的。如圖3所示，在使用裝置B沉積的CVD-SiC層上也觀察到類似的高表面雜質(zhì)濃度。對(duì)于在表征中的具體的樣品，該表面Fe濃度是> lel8原子/cc并且在到CVD-SiC 涂層的0. 5微米深度內(nèi)降到< lel5原子/cc的本體的值。為了證明在如此沉積的涂層的表 面上的高雜質(zhì)濃度的普遍性，在具有較高的雜質(zhì)的一個(gè)CVD-SiC涂層上在用于形成該CVD 薄膜的反應(yīng)物氣體中進(jìn)行了一個(gè)第三試驗(yàn)。如圖4所示在具有較高的雜質(zhì)水平的涂層上也 觀察到雜質(zhì)的富集。在該表面上的Fe濃度是> 5el7原子/cc，并且經(jīng)0. 6至0. 7微米降到 4el6原子/cc的本體的Fe濃度。目前還沒有充分理解在表面上的雜質(zhì)富集的機(jī)理但是該機(jī)理可能與在CVD-SiC
11沉積方法的過程中雜質(zhì)從該Si:SiC基片的表面遷移或者在冷卻過程中Fe從該薄膜的內(nèi)部 分離到表面中有關(guān)。將兩種不同類型的CVD-SiC涂層(一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的涂層以及一個(gè)較低純度的涂層)用 裝置A生產(chǎn)，選擇用于清潔加工。將這些試樣裝到一個(gè)CVD涂覆的懸臂槳葉上并且放入裝 有一個(gè)SiC加工管以及多個(gè)清潔的石英擋板的一個(gè)擴(kuò)散加熱爐中。在950°C至1350°C下將這些試樣在流動(dòng)的02與高達(dá)10%的HCl氣體中氧化6至 14小時(shí)。這些熱處理?xiàng)l件被選擇使得通過消耗對(duì)應(yīng)于大約0. 45至0. 60、按標(biāo)稱意義為0. 5 倍的氧化物的厚度的該CVD-SiC的一個(gè)目標(biāo)部分而能夠在該CVD-SiC表面上生長(zhǎng)一個(gè)厚的 熱氧化物。這種氧化方法幫助將這些過渡金屬雜質(zhì)例如Fe富集到在該CVD-SiC上的氧化 物層中。雖然該HCl氣體幫助在該生長(zhǎng)氧化物的表面上使雜質(zhì)揮發(fā)，但是不認(rèn)為HCl處理 顯著地去除了在該生長(zhǎng)的氧化物層內(nèi)捕獲的金屬。該整體過程通過反應(yīng)SiC+3/202(g)= Si02+C0(g)以形成Si02而消耗了 CVD-SiC層的被污染了的目標(biāo)部分。為了去除在該氧化物層內(nèi)的本體雜質(zhì)，將該氧化物層在酸浴中使用HF-HCl混合 物(1 1酸混合物)進(jìn)行剝離。在該表面上得到的雜質(zhì)濃度如圖5所示。SIMS分析表明該表面Fe濃度從在該初始的CVD-SiC試樣上的> 5el7原子/cc減 少到在該清潔的試樣上的<5el6原子/cc，由于清潔改進(jìn)了 10倍。該本體雜質(zhì)濃度保持在 < lel5原子/cc上不變。雖然該清潔循環(huán)減少了表面雜質(zhì)濃度，但是該表面雜質(zhì)濃度仍然 比該本體的雜質(zhì)濃度高一個(gè)的50的因子。因此，進(jìn)行一個(gè)另外的清潔循環(huán)以進(jìn)一步減少在 該表面上的Fe濃度。由于檢測(cè)極限問題以及在分析中的干擾，不能使用SIMS使該第2次 清潔循環(huán)的效果定量化。因此，使用具有較高的雜質(zhì)(如圖4所示)的CVD-SiC樣品重復(fù) 這些清潔循環(huán)以幫助辨別在該表面雜質(zhì)水平和該本體雜質(zhì)水平之間的較小的差異。與該標(biāo)準(zhǔn)的CVD-SiC樣品類似，將該較低純度的CVD-SiC樣品進(jìn)行清潔。將這些 樣品首先在950°C至1350°C下在流動(dòng)的02與高達(dá)10%的HCl氣體中氧化6至14小時(shí)以生 長(zhǎng)一個(gè)氧化物層，隨后將該氧化物層用該HF-HCl溶液進(jìn)行剝離。第二次重復(fù)該清潔循環(huán)以 去除到該CVD-SiC表面中較深的材料并且由此去除該Fe富集的表面層。在兩次清潔循環(huán)之后的樣品的SIMS分析如圖6所示。該雙重清潔循環(huán)有效地完 全去除了該被污染了的表面層，并且該表面雜質(zhì)濃度與該本體雜質(zhì)濃度類似。更進(jìn)一步地，如圖7所示，可以進(jìn)行在此描述的方法以將該表面的雜質(zhì)水平減少 到不大于該本體雜質(zhì)水平，即，大約等于或者小于該本體雜質(zhì)水平。例如，如圖7所示，在這 些初始的兩次清潔循環(huán)之后，進(jìn)行一個(gè)另外的2清潔循環(huán)沒有進(jìn)一步提高純度。實(shí)例2將尺寸為61111^181111^3111111的31:3比試樣進(jìn)行機(jī)械加工以提供一個(gè)光滑表面并且然 后使用標(biāo)準(zhǔn)加工進(jìn)行制備。將這些試樣在稀酸中超聲清潔、用DI水漂洗、并且干燥。將這些 清潔的試樣裝入該CVD反應(yīng)器中并且將厚度在25至35微米之間的一種CVD薄膜沉積在這 些Si:SiC試樣的表面上。將這些CVD涂覆的樣品用厚度為25至35微米的一種CVD薄膜 再涂覆以完全密封靠近一些區(qū)域(在這些區(qū)域中將這些試樣保持在該CVD反應(yīng)器中)的任 何薄的涂層。制備具有20ppb的常規(guī)的Fe濃度以及500-900ppb的高的Fe濃度的CVD-SiC 薄膜的多個(gè)試樣用于清潔試驗(yàn)。將這些試樣裝到一個(gè)CVD涂覆的懸臂槳葉上并且放入裝有一個(gè)SiC加工管以及多個(gè)清潔的石英擋板的一個(gè)擴(kuò)散加熱爐中。 將這些樣品首先在950°C至1350°C下在流動(dòng)的02與高達(dá)10%的HCl氣體中氧化 6至14小時(shí)以生長(zhǎng)一個(gè)氧化物層，隨后將該氧化物層用該HF-HCl溶液進(jìn)行剝離。重復(fù)六次 該清潔循環(huán)以保證完全去除該Fe富集的表面層并且該Fe富集的層的去除由SIMS分析證 實(shí)，如圖8所示。 將這些經(jīng)過清潔的試樣裝到一個(gè)CVD涂覆的懸臂槳葉上并且放入裝有一個(gè)SiC加 工管以及多個(gè)清潔的石英擋板的一個(gè)擴(kuò)散加熱爐中。在1000°C至1300°C下將這些試樣在以5至10SLPM流動(dòng)的Ar與按體積計(jì)高達(dá)10% 的HCl中熱退火6至14小時(shí)。剝蝕取決于金屬雜質(zhì)向該表面(其中它們隨后通過與HCl 反應(yīng)形成金屬鹵化物而去除)的擴(kuò)散。選擇這些處理?xiàng)l件以便保證用于使過渡金屬以及過 渡金屬硅化物蒸發(fā)到氣態(tài)金屬氯化物中而沒有使該CVD-SiC薄膜分解的足夠的氯氣氛。此 外，由于Fe的低擴(kuò)散系數(shù)(10_14cm2/S)，需要長(zhǎng)的退火時(shí)間以達(dá)到200至250nm的最小剝蝕 深度。也將少量的空氣流入該氣氛中以進(jìn)一步限制HCl對(duì)CVD-SiC的侵蝕(通過在該試樣 上形成以一種氧化物層的形式的一個(gè)薄的鈍化層)。雖然加入空氣對(duì)于SiC的穩(wěn)定性是有 利的，但是過度的空氣流動(dòng)可能引起太厚的一個(gè)氧化物層，抑制了雜質(zhì)的擴(kuò)散并且降低了 剝離的效力。因此在該CVD-SiC表面上該氧化物層的厚度被控制在500和1500 A之間。在Ar和HCl氣體中處理之后的清潔的樣品的SIMS分析如圖9所示。該Fe濃度 從在該表面上的3E14原子/cc減少一個(gè)系數(shù) 100X到在該本體中的2. 2E16原子/cc。低 Fe的表面區(qū)域從表面延伸到高達(dá)215nm的深度中。該低的Fe表面被稱為“剝蝕的區(qū)域”。還將該常規(guī)的Fe純度的樣品使用一種與對(duì)于低的Fe純度的樣品所描述的類似的 方法進(jìn)行清潔。在HCl中的氧化的初始的清潔步驟接著是HF酸清潔之后，在樣品中的Fe濃 度在該儀器的檢測(cè)極限以下。因此，不能通過SIMS檢測(cè)到在表面上的剝蝕的區(qū)域。然而， 可以預(yù)期該固定的Fe純度的樣品在該表面上具有一個(gè)類似的“剝蝕的區(qū)域”，其中Fe濃度 低于該本體的Fe濃度。實(shí)例3 (對(duì)比實(shí)例)將尺寸為6讓1181111^3111111的51:5比試樣進(jìn)行機(jī)械加工以提供一個(gè)光滑表面并且然 后使用標(biāo)準(zhǔn)加工進(jìn)行制備。將這些試樣在稀酸中超聲清潔、用DI水漂洗、并且干燥。將這 些清潔的試樣裝入該CVD反應(yīng)器中并且對(duì)于各個(gè)舟皿用厚度為25至35微米的一種CVD薄 膜涂覆兩次。制備具有500-900ppb的高的Fe濃度的CVD-SiC薄膜的試樣用于清潔試驗(yàn)。將這些試樣裝到一個(gè)CVD涂覆的懸臂槳葉上并且放入裝有一個(gè)SiC加工管以及多 個(gè)清潔的石英擋板的一個(gè)擴(kuò)散加熱爐中。在1000°C至1300°C下將這些試樣在以5至10SLPM流動(dòng)的Ar與按體積計(jì)高達(dá)10% 的HCl中熱退火6至14小時(shí)并且在相同的氣氛的流動(dòng)的氣體中冷卻。也將少量的空氣放 入該氣氛中以進(jìn)一步限制HCl對(duì)CVD-SiC的侵蝕(通過在該試樣上形成以一種氧化物層的 形式的一個(gè)薄的鈍化層)。在Ar和HCl氣體中處理之后的清潔的樣品的SIMS分析如圖10所示。該接近表 面的Fe濃度從如此沉積的CVD-SiC中的2E18原子/cc減少到在Ar和HCl氣體中處理的 樣品中的小于1E17原子/cc。此外，該最高Fe濃度也減少了數(shù)值為二的一個(gè)因數(shù)。因此， 在該Fe濃度增加之后，形成了深度為200nm的一個(gè)薄的剝蝕的區(qū)域。該Fe濃度最后減少到在該材料的本體中的小于5E16原子/cc的本體雜質(zhì)水平。由于該緩慢的金屬擴(kuò)散動(dòng)力 學(xué)，在CVD-SiC內(nèi)的滲透深度是< 0. 4微米并且在Ar和HCl中的直接熱退火有效地清潔了 該CVD-SiC薄膜的第一個(gè)200nm。因此，為了有效的剝蝕處理，在剝蝕處理之前去除Fe富集 的雜質(zhì)曲線是重要的。還將該常規(guī)的Fe純度的樣品使用一種與對(duì)于低的Fe純度的樣品所描述的類似的 方法進(jìn)行清潔。在HCl中的氧化的初始的清潔步驟接著是HF酸清潔之后，在該樣品中的Fe 濃度在該儀器的檢測(cè)極限以下。因此，不能通過SIMS檢測(cè)到在表面上的剝蝕的區(qū)域。然而， 可以預(yù)期該常規(guī)的Fe純度的樣品在該表面上具有一個(gè)類似的“剝蝕的區(qū)域”，其中Fe濃度 低于該本體的Fe濃度?；谏鲜鰬?yīng)清楚，特定的實(shí)施方案取決于一種工藝流程，這種工藝流程結(jié)合了一 個(gè)目標(biāo)部分的去除，這種去除能夠?qū)⑦@些外表面雜質(zhì)水平、并且具體地該表皮雜質(zhì)水平減 少到大約該本體的雜質(zhì)水平。然后，隨后的剝蝕加工有效地產(chǎn)生了該部件的外表面的一個(gè) 局部的范圍，該部件具有顯著減少的雜質(zhì)水平。上述剝蝕方法典型地依賴于固相吸除機(jī)理 或者氣相吸除機(jī)理，這些方法有效地產(chǎn)生了一個(gè)雜質(zhì)水平濃度梯度以將雜質(zhì)驅(qū)入該部件的 表面中。以上實(shí)例描述了從該部件的外表面延伸到大約200nm的深度中的剝蝕區(qū)域?？梢?例如通過延長(zhǎng)高溫退火停留時(shí)間實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步延長(zhǎng)的剝蝕，例如到300nm、400nm、或者500nm 的深度。例如，將退火延長(zhǎng)到24小時(shí)可預(yù)期達(dá)到延伸到250nm或者更大的一個(gè)剝蝕區(qū)域。還 可以通過增加的退火溫度(例如高達(dá)1300°C)實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)的剝蝕區(qū)域，它們應(yīng)該達(dá)到350nm 或者更大的一個(gè)剝蝕深度。另外，還可以通過增加的HCl氣體流量實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)的剝蝕區(qū)域。在 這樣的情況下，上述表皮雜質(zhì)水平延伸到超過lOOnm，并且可以到達(dá)至少200nm，或者在其 他實(shí)施方案中，至少300nm以及至少400nm。應(yīng)注意的是，較早地嘗試減小半導(dǎo)體級(jí)的部件的雜質(zhì)水平已經(jīng)存在，例如在US 6，277，194中所描述的方法。其中，將一個(gè)吸除層沉積在一種部件上，該部件可以由碳化硅 形成。然而，在US 6，277，194中所描述的方法未能有效地產(chǎn)生通過本發(fā)明的實(shí)施方案實(shí)現(xiàn) 的一個(gè)剝蝕區(qū)域。US 6，277，194的概括的工藝流程可足以總體上減少雜質(zhì)水平，但是不能 實(shí)現(xiàn)根據(jù)在此的實(shí)施方案的值得注意的并且可量化的剝蝕的區(qū)域，根據(jù)以上描述的實(shí)施方 案該剝蝕的區(qū)域具有低于本體雜質(zhì)水平的雜質(zhì)水平的CVD-SiC材料。同樣，清潔循環(huán)、甚至 那些重復(fù)多次的清潔循環(huán)，未能有效地形成一個(gè)剝蝕的區(qū)域并且沒有單獨(dú)地實(shí)現(xiàn)如以上根 據(jù)不同的實(shí)施方案所描述的增強(qiáng)了的雜質(zhì)減少。以上披露的主題應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的，并且所附權(quán)利要求是旨在覆 蓋落在本發(fā)明的范圍內(nèi)的所有此類改進(jìn)、增強(qiáng)以及其他實(shí)施方案。因此，在法律所允許的最 大程度上，本發(fā)明的范圍應(yīng)由對(duì)以下權(quán)利要求和它們的等效物可容許的最寬解釋來(lái)確定， 并且不應(yīng)受以上的詳細(xì)的說明的約束或限制。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體加工部件，該部件具有包括碳化硅的一個(gè)外表面部分，該外表面部分具有一個(gè)表皮雜質(zhì)水平以及一個(gè)本體雜質(zhì)水平，其中該表皮雜質(zhì)水平是進(jìn)入該外表面部分中的從0nm到100nm的深度的平均雜質(zhì)水平，該本體雜質(zhì)水平是在進(jìn)入該外表面部分中至少3.0微米的深度上測(cè)量的，并且其中該表皮雜質(zhì)水平不大于該本體雜質(zhì)水平的80％，這些表皮雜質(zhì)水平是基于Fe、Cr、和Ni中的一種的濃度的。
2.如權(quán)利要求2所述的部件，其中該表皮雜質(zhì)水平不大于該本體雜質(zhì)水平的70%。
3.如權(quán)利要求3所述的部件，其中該表皮雜質(zhì)水平不大于該本體雜質(zhì)水平的60%。
4.如權(quán)利要求1所述的部件，其中該表皮雜質(zhì)水平和該本體雜質(zhì)水平是基于Fe的濃度 的，該表皮雜質(zhì)水平不大于IOOppb原子Fe。
5.如權(quán)利要求4所述的部件，其中該表皮雜質(zhì)水平不大于50ppb原子Fe。
6.如權(quán)利要求1所述的部件，其中該外表面部分完全由CVD-SiC形成。
7.如權(quán)利要求6所述的部件，其中將該CVD-SiC沉積在包括SiC的一種基底上。
8.如權(quán)利要求7所述的部件，其中該基底包括用元素硅浸漬的SiC。
9.如權(quán)利要求7所述的部件，其中該CVD-SiC層具有大約10μ m至大約1000 μ m范圍 的厚度。
10.如權(quán)利要求6所述的部件，其中該部件是一種獨(dú)立式的CVD-SiC部件。
11.如權(quán)利要求1所述的部件，其中該表皮雜質(zhì)水平和該本體雜質(zhì)水平是基于Cr、Fe、 Cu、Ni Al、Ca、Na、Zn、和Ti的濃度中的至少一個(gè)濃度的。
12.如權(quán)利要求11所述的部件，其中該表皮雜質(zhì)水平和該本體雜質(zhì)水平是基于Fe的濃 度的。
13.如權(quán)利要求1所述的部件，其中該半導(dǎo)體加工部件包括來(lái)自下組一種部件，該組 的構(gòu)成為半導(dǎo)體晶片槳葉、加工管、晶片舟皿、襯層、支座、長(zhǎng)舟皿、懸臂桿、晶片支架、加工 室、假晶片、晶片接受器、聚焦環(huán)、吊環(huán)。
14.如權(quán)利要求13所述的部件，其中該部件是一種晶片舟皿。
15.剝蝕一種半導(dǎo)體加工部件的一種方法，包括提供具有一個(gè)外表面部分的一種半導(dǎo)體加工部件，該外表面部分通過SiC的化學(xué)氣相 沉積形成；去除該外表面部分的一個(gè)目標(biāo)部分，該外表面部分具有一個(gè)表皮雜質(zhì)水平以及一個(gè)本 體雜質(zhì)水平，其中該表皮雜質(zhì)水平是進(jìn)入該外表面部分中的從Onm到IOOnm的深度的平均 雜質(zhì)水平，該本體雜質(zhì)水平是在進(jìn)入該外表面部分中至少3. 0微米的深度上測(cè)量的；并且熱處理該部件以將雜質(zhì)從該外表面部分的表面上擴(kuò)散出，由此該表皮雜質(zhì)水平不大于 該本體雜質(zhì)水平的80%。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括在該外表面部分的上面形成一個(gè)吸氣劑 層，這樣在熱處理過程中將雜質(zhì)驅(qū)入該吸氣劑層中。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中該吸氣劑層的雜質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)比該外表面部分的雜 質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)至少大IO2倍。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中該吸氣劑層包括通過該外表面部分的氧化形成的 氧化硅、或者包括通過沉積形成的多晶硅。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其中熱處理在至少1150°C的溫度下進(jìn)行至少5小時(shí)的一段時(shí)間。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，其中熱處理是在一種鹵化物氣體的存在下進(jìn)行的。
21.如權(quán)利要求15所述的方法，其中該表皮雜質(zhì)水平不大于該本體雜質(zhì)水平的70%。
22.如權(quán)利要求15所述的方法，其中該表皮雜質(zhì)水平不大于IOOppb原子Fe。
全文摘要
一種半導(dǎo)體加工部件具有包括碳化硅的一個(gè)外表面部分，該外表面部分具有一個(gè)表皮雜質(zhì)水平以及一個(gè)本體雜質(zhì)水平。該表皮雜質(zhì)水平是進(jìn)入外表面部分中的從0nm到100nm的深度的平均雜質(zhì)水平，該本體雜質(zhì)水平是進(jìn)入外表面部分中至少3微米的深度上測(cè)量的，并且表皮雜質(zhì)水平不大于本體雜質(zhì)水平的80％。
文檔編號(hào)H01L21/673GK101884099SQ200880118721
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2008年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者R·F·巴克利, Y·納倫達(dá) 申請(qǐng)人:圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司