專利名稱：：外延涂覆的硅晶片以及制造外延涂覆的硅晶片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種外延涂覆的硅晶片以及制造外延涂覆的硅晶片的方法。外延涂覆的硅晶片適用于半導(dǎo)體工業(yè)，尤其適用于制造大規(guī)模集成電子元件，如微處理器或存儲(chǔ)芯片。現(xiàn)代微電子技術(shù)對(duì)原材料(基板)在總體及局部平直度、厚度分布、單面基準(zhǔn)的局部平直度(納米形貌)及無缺陷性方面具有嚴(yán)苛的要求?？傮w平直度涉及減去待確定的邊緣排除部分(edgeexclusion)的半導(dǎo)體晶片的整個(gè)表面?？傮w平直度可由GBIR("總體的背面基準(zhǔn)的理想平面/范圍(globalbacksurface-referencedidealplane/range)"=半導(dǎo)體晶片整個(gè)正面與參考背面的理想平面的正誤差及負(fù)誤差)描述，GBIR對(duì)應(yīng)于以前常用的TTV("總厚度變化")規(guī)格?，F(xiàn)在依照SEMI標(biāo)準(zhǔn)將以前常用的LTV("局部厚度變化")規(guī)格稱作SBIR("位點(diǎn)的背面基準(zhǔn)的理想平面/范圍(sitebacksurface-referencedidealplEine/:range)，，=確定尺寸的單個(gè)元件區(qū)域與背面基準(zhǔn)的理想平面的正誤差和負(fù)誤差)，并且對(duì)應(yīng)于元件區(qū)域("位點(diǎn)")的GBIR或TTV。因此，與總體平直度GBIR相反，SBIR是指晶片上確定的區(qū)域，例如尺寸為26X8mrf的測量窗口的區(qū)域網(wǎng)格的片段(位點(diǎn)幾何形狀)。最大的位點(diǎn)幾何形狀值SBIRMX是指硅晶片上加以考慮的元件區(qū)域的最大SBIR值。測定最大位點(diǎn)基準(zhǔn)的平直度或幾何值(如SBIRMX)時(shí)，通?？紤]例如為3mm的特定邊緣排除部分(EE二"邊緣排除部分")。硅晶片上位于名義上的邊緣排除部分以內(nèi)的區(qū)域通常稱作"固定品質(zhì)區(qū)"，縮寫為FQA。一部分區(qū)域位于FQA以外但其中心位于FQA以內(nèi)的那些位點(diǎn)稱作"部分位點(diǎn)"。測量最大局部平直度時(shí)通常不涉及"部分位點(diǎn)"，而是僅涉及所謂的"全體位點(diǎn)"，即完全位于FQA以內(nèi)的元件區(qū)域。為了能夠比較最大平直度值，說明邊緣排除部分及FQA的尺寸等是否考慮了"部分位點(diǎn)"是至關(guān)重要的。此外，在優(yōu)化成本方面，目前通常不會(huì)例如僅僅由于元件區(qū)域超過元件制造商所規(guī)定的SBIRmax值而拒收硅晶片，而是允許具有更高數(shù)值的元件區(qū)域的特定百分比，如1%。位于或允許低于幾何形狀參數(shù)的特定極限值的位點(diǎn)的百分比通常由PUA("可用區(qū)域百分比")值表示，例如在SBIRX值小于或等于0.7iim且PUA值為99%的情況下，99%位點(diǎn)的SBIRmM值小于或等于0.7iim，同時(shí)允許l^的位點(diǎn)具有更高的SBIR值("芯片產(chǎn)率")。依照現(xiàn)有技術(shù)，硅晶片是按照以下加工順序制造的將硅單晶切割成晶片，使機(jī)械敏感邊緣變圓，實(shí)施研磨步驟，如磨削(grinding)或研磨(lapping)，然后拋光。EP547894Al描述了一種研磨法；專利申請(qǐng)EP272531A1及EP580162Al中請(qǐng)求保護(hù)磨削法。最終平直度通常是通過拋光步驟實(shí)現(xiàn)的，如果合適，在拋光之前借助蝕刻步驟除去干擾性的晶體層并去除雜質(zhì)。例如DE19833257CI公開了一種合適的蝕刻法。傳統(tǒng)單面的拋光法通常導(dǎo)致平面平行度較差，而作用在雙面的拋光法("雙面拋光")可制得具有改進(jìn)的平直度的硅晶片。因此，對(duì)于經(jīng)拋光的硅晶片，還可嘗試通過合適的加工步驟，如磨削、研磨及拋光，以達(dá)到所需的平直度。然而，硅晶片的拋光經(jīng)常造成平整硅晶片的厚度朝邊緣方向降低("邊緣下降(edgeroll-off)")。蝕刻方法還傾向于使待處理的硅晶片在邊緣處被更大程度地侵蝕并產(chǎn)生此類邊緣下降現(xiàn)象。為克服該現(xiàn)象，通常將對(duì)硅晶片實(shí)施凹面拋光。凹面拋光的硅晶片中心較薄，厚度朝邊緣方向增加，而更外部的邊緣區(qū)域的厚度降低。DE19938340CI描述了在單晶硅晶片上沉積具有相同晶體取向的單晶硅層，即所謂的外延層，隨后在該層上形成半導(dǎo)體元件。與由均勻材料制成的硅晶片相比，此類系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)例如是防止雙極性CMOS電路內(nèi)的電荷逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象、元件短路("閂鎖"問題)，更低的缺陷密度(例如降低COP("晶體原生顆粒")的數(shù)量)以及不存在值得注意的氧含量，因此可排除因元件相關(guān)區(qū)域內(nèi)的氧析出物造成的短路風(fēng)險(xiǎn)。依照現(xiàn)有技術(shù)，外延涂覆的硅晶片是由合適的中間產(chǎn)物通過去除材料的拋光-最終拋光_清洗_外延涂覆的加工順序而制得的。例如DE10025871Al公開了一種用于制造正面上沉積有外延層的硅晶片的方法，該方法包括以下加工步驟(a)作為單獨(dú)的拋光步驟的去除材料的拋光步驟；[OO16](b)硅晶片的(親水式)清洗及干燥；(c)在外延反應(yīng)器內(nèi)，在950125(TC的溫度下，預(yù)處理該硅晶片的正面；及(d)在經(jīng)預(yù)處理的硅晶片的正面上沉積外延層。為保護(hù)硅晶片不被顆粒加載，通常于拋光后對(duì)該硅晶片進(jìn)行親水性清洗。該親水性清洗在該硅晶片的正面及背面上產(chǎn)生原生氧化物，該原生氧化物非常薄(取決于清洗及測量的類型，約為0.52nm)。在外延反應(yīng)器內(nèi)，在預(yù)處理過程中，在氫氣氛內(nèi)(也稱作"^烘烤")將該原生氧化物去除。在第二步驟中，通常將少量蝕刻介質(zhì)如氣態(tài)氯化氫(HC1)加至氫氣氛內(nèi)，從而使該硅晶片正面的表面粗糙度降低并從表面去除拋光缺陷。除蝕刻介質(zhì)(如HC1)以外，有時(shí)還將硅烷化合物，如硅烷(SiH》、二氯硅烷(SiH2Cg、三氯硅烷(TCS，SiHCl3)或四氯硅烷(SiCl4)，加至氫氣氛中，其加入量使硅沉積與硅蝕刻去除達(dá)到平衡。然而，這兩個(gè)反應(yīng)以足夠高的反應(yīng)速率進(jìn)行，從而使表面上的硅移動(dòng)，使表面光滑并去除表面上的缺陷?，F(xiàn)有技術(shù)中描述了外延反應(yīng)器，它們尤其在半導(dǎo)體工業(yè)中用于在硅晶片上沉積外延層。在所有涂覆或沉積步驟中，對(duì)一個(gè)或更多個(gè)硅晶片利用熱源，優(yōu)選利用上方及下方的熱源(如燈或排燈(lampbank))進(jìn)行加熱，隨后曝露于包含源氣體、載體氣體及任選的摻雜氣體的氣體混合物中。將包含例如石墨、SiC或石英的基座用作外延反應(yīng)器的加工室內(nèi)的硅晶片支架。在沉積過程中，硅晶片位于該基座上或位于基座的銑孔內(nèi)，以確保加熱均勻并保護(hù)其上通常不進(jìn)行沉積的硅晶片背面不接觸源氣體。依照現(xiàn)有技術(shù)，加工室被設(shè)計(jì)為用于一個(gè)或更多個(gè)硅晶片。對(duì)于具有相對(duì)較大直徑(大于或等于150mm)的硅晶片，通常使用單晶片反應(yīng)器并單獨(dú)地對(duì)硅晶片進(jìn)行加工，這是因?yàn)槠洚a(chǎn)生優(yōu)良的外延層厚度均勻性。層厚度的均勻性可通過不同的措施確定，例如通過改變氣流(H2、SiHCl》，通過加入及調(diào)節(jié)氣體入口裝置(注5射器)，通過改變沉積溫度或?qū)M(jìn)行修改。此外，在外延涂覆中，在硅晶片上實(shí)施一次或更多次外延沉積之后，通常對(duì)無基材的基座進(jìn)行蝕刻處理，在此過程中從基座及加工室的其他部件去除硅沉積物。該蝕刻過程，例如利用氯化氫(HC1)的蝕刻過程，在單晶片反應(yīng)器的情況下通常在加工少量硅晶片之后(15個(gè)硅晶片之后)已經(jīng)實(shí)施，而在沉積薄的外延層時(shí)則在加工更多個(gè)硅晶片之后(1020個(gè)硅晶片)才部分地實(shí)施。通常僅實(shí)施HC1蝕刻處理，或在HC1蝕刻處理之后實(shí)施基座的短暫涂覆。制造具有優(yōu)良總體平直度的外延涂覆的硅晶片極為困難，這是因?yàn)槿缜八鐾ǔＲ园济鎾伖獾墓杈鳛榛?。在現(xiàn)有技術(shù)中，與凹面拋光的硅晶片相比，在外延涂覆之后，外延涂覆硅晶片的總體平直度及局部平直度通常變差。這特別與沉積的外延層本身具有一定的不規(guī)則性有關(guān)。在凹面拋光的硅晶片中心沉積更厚的外延層，其中該層的厚度必須朝外向硅晶片邊緣的方向減少，雖然可以補(bǔ)償硅晶片原來的凹面形狀，并因此改善硅晶片的總體平直度，但這在硅晶片的外延涂覆中并未加以考慮，這是因?yàn)闊o法避免超越外延涂覆硅晶片的重要規(guī)格，即外延層規(guī)則性的極限值。DE102005045339Al披露了一種制造外延涂覆的硅晶片的方法，其中提供多個(gè)至少在正面上經(jīng)過拋光的硅晶片，并隨后在外延反應(yīng)器內(nèi)均單獨(dú)進(jìn)行涂覆，這是通過以下步驟實(shí)施的，將所提供的硅晶片均放置在外延反應(yīng)器內(nèi)的基座上，在第一步驟中在氫氣氛內(nèi)在20-100slm的第一氫氣流速下實(shí)施預(yù)處理，以及在第二步驟中在將蝕刻介質(zhì)加入氫氣氛中的情況下，在0.5-10slm的減小的第二氫氣流速下實(shí)施預(yù)處理，隨后在其經(jīng)拋光的正面上實(shí)施外延涂覆，并從外延反應(yīng)器中取出，此外在實(shí)施外延涂覆一定次數(shù)之后，對(duì)該基座實(shí)施蝕刻處理。DE102005045339Al也披露了一種具有正面和背面的硅晶片，其中至少其正面經(jīng)過拋光且至少正面上涂覆有外延層，相對(duì)于2mm的邊緣排除部分，其總體平直度值GBIR為0.07-0.3踐。這種外延涂覆的硅晶片具有相當(dāng)好的幾何形狀是因?yàn)椋诩尤胛g刻介質(zhì)的預(yù)處理的第二步驟中氫氣流速的減小使得可以以目標(biāo)方式蝕刻掉硅晶片邊緣的材料，并且實(shí)際上在外延涂覆步驟之前總體上調(diào)平硅晶片。在DE102005045339披露的方法的缺點(diǎn)是，盡管減小的氫氣流速加劇了拋光的晶片邊緣的蝕刻效果，但是半導(dǎo)體晶片上的氣流不是層狀的。已經(jīng)表明，正是這一點(diǎn)妨礙了低于DE102005045339Al要求保護(hù)的0.07ym的GBIR值的總體平直度的進(jìn)一步優(yōu)化。US2008/0182397Al披露了一種外延反應(yīng)器，其在所謂的"內(nèi)區(qū)"和所謂的"外區(qū)"中提供不同的氣流。對(duì)于直徑為300mm的晶片，"內(nèi)區(qū)"被規(guī)定為300mm晶片的直徑為75mm的中央?yún)^(qū)。反應(yīng)器中的不同氣流的設(shè)置通過設(shè)置氣體管道的直徑來進(jìn)行；因此，例如，減小管道的直徑也減少了在這兩個(gè)區(qū)之一方向上的氣流。這種氣體分配系統(tǒng)可以從AppliedMaterialsInc.以名禾爾EpiCenturaAccusett(EpiCentura是AppliedMaterialsInc.的外延反應(yīng)器的名稱)商購得到?？蛇x地，為控制氣流，也可以利用所謂的"質(zhì)流控制器"或用于調(diào)節(jié)流量的類似裝置。內(nèi)區(qū)和外區(qū)中的氣體分布在US2008/0182397Al中用I/0指示。這個(gè)符號(hào)也將用于在本發(fā)明中。US2008/0182397Al規(guī)定了氣體分布I/O的兩個(gè)范圍首先，在外延涂覆中的范圍I/O=0.2-1.0，其次，在蝕刻步驟中I/O=1.0-6.0(基材預(yù)處理)。US2008/0245767Al披露了一種方法，其中利用蝕刻氣體去除基材的受污染或損壞層，以露出基材表面。隨后該清理的基材可以被外延涂覆。蝕刻氣體的流速為0.01-15slm。如果供應(yīng)惰性氣體(相對(duì)于基材材料如硅是惰性的)，例如，特別是氫氣或氮?dú)?、氬氣或氦氣等，其流速為l-100slm?；牡臏囟葹?00-85(TC。1.0_7.0(5/5-35/5)被指定作為氫氣流的I/O比。US2007/0010033Al披露了通過調(diào)節(jié)內(nèi)區(qū)和外區(qū)內(nèi)的氣體分布來影響外延沉積層的厚度。然而，如上所述，為了補(bǔ)償拋光的硅晶片的初始幾何形狀，在凹面拋光的硅晶片中心沉積更厚的外延層并不合適，這是因?yàn)閷⒊酵庋訉拥暮穸纫?guī)則性的規(guī)格。本發(fā)明的目的是提供一種外延涂覆硅晶片的方法，該方法可提供與現(xiàn)有技術(shù)相比總體平直度改進(jìn)的外延涂覆的硅晶片。該目的可通過用于制造外延涂覆的硅晶片的第一種方法來實(shí)現(xiàn)，其中提供多個(gè)至少在正面上經(jīng)過拋光的硅晶片，并隨后在外延反應(yīng)器內(nèi)均單獨(dú)進(jìn)行涂覆，這是通過以下步驟實(shí)施的，將所提供的硅晶片均放置在外延反應(yīng)器內(nèi)的基座上，在第一步驟中僅在氫氣氛下實(shí)施預(yù)處理，以及在第二步驟中在向所述氫氣氛中加入流速為1.5-5slm的蝕刻介質(zhì)的情況下實(shí)施預(yù)處理，在兩個(gè)步驟中氫氣流速均為l-100slm，隨后在其經(jīng)拋光的正面上實(shí)施外延涂覆，并從外延反應(yīng)器中取出。該目的也可通過用于制造外延涂覆的硅晶片的第二種方法來實(shí)現(xiàn)，其中提供多個(gè)至少在正面上經(jīng)過拋光的硅晶片，并隨后在外延反應(yīng)器內(nèi)均單獨(dú)進(jìn)行涂覆，這是通過以下步驟實(shí)施的，將所提供的硅晶片均放置在外延反應(yīng)器的反應(yīng)室內(nèi)的基座上，其中通過注射器引入反應(yīng)室內(nèi)的氣流可以利用閥門分配到反應(yīng)室的外區(qū)和內(nèi)區(qū)中，使得內(nèi)區(qū)中的氣流作用在硅晶片中心周圍的區(qū)域上，外區(qū)中的氣流作用在硅晶片的邊緣區(qū)域上，其中硅晶片在第一步驟中僅在氫氣氛內(nèi)在l-100slm的氫氣流速下實(shí)施預(yù)處理，以及在第二步驟中，在向所述氫氣氛中加入流速為1.5-5slm的蝕刻介質(zhì)的情況下實(shí)施預(yù)處理，在第二步驟中氫氣流速也為l-100slm，蝕刻介質(zhì)在內(nèi)區(qū)和外區(qū)中的分布為I/O=0-0.75，隨后在其經(jīng)拋光的正面上實(shí)施外延涂覆，并從外延反應(yīng)器中取出。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，首先提供多個(gè)至少其正面經(jīng)拋光的硅晶片。為此，利用已知的分離方法，優(yōu)選通過具有自由顆粒("漿料")或固定顆粒(金剛砂線)的線切割，將依照現(xiàn)有技術(shù)，優(yōu)選通過Czochralski的坩堝拉晶法制得的硅單晶切割成多個(gè)硅晶片。此外，實(shí)施機(jī)械加工步驟，如順序單面磨削法(SSG)、同時(shí)雙面磨削法(DDG)或研磨。硅晶片的邊緣包含任選存在的機(jī)械標(biāo)記，如取向刻痕，或硅晶片邊緣的基本上呈直線的削平("平面")，通常也進(jìn)行加工(邊緣圓化，"邊緣_刻痕_研磨")。此外，還提供包括清洗及蝕刻步驟的化學(xué)處理步驟。在實(shí)施磨削、清洗及蝕刻步驟之后，通過去除材料實(shí)施拋光使硅晶片的表面平滑化。對(duì)于單面拋光(SSP)，在加工期間，用膠泥通過真空或利用粘合將硅晶片的背面固定在載體板上。對(duì)于雙面拋光(DSP)，將硅晶片松散地嵌入鋸齒狀的薄圓盤中，并在覆蓋著拋光布的上拋光盤和下拋光盤之間以"自由浮動(dòng)(floatingfreely)"的方式同時(shí)拋光正面及背7面。隨后，硅晶片的正面優(yōu)選以不含光霧(haze-free)的方式，例如利用軟拋光布借助于堿性拋光溶膠實(shí)施拋光；為獲得至此步驟所制硅晶片的平直度，在此情況下材料的去除相對(duì)較小，優(yōu)選為0.051.5m。文獻(xiàn)中通常稱此步驟為CMP拋光("化學(xué)機(jī)械拋光")。所提供的硅晶片優(yōu)選實(shí)施凹面拋光，從而限制由拋光步驟(以及蝕刻步驟)對(duì)硅晶片的外邊緣區(qū)域造成的邊緣下降。在邊緣排除部分為2mm的情況下，所提供的經(jīng)拋光的硅晶片的總體平直度值GBIR通常為0.20.5iim。在拋光之后，依照現(xiàn)有技術(shù)對(duì)硅晶片實(shí)施親水性清洗及干燥。實(shí)施清洗可采用分批法，在洗浴內(nèi)同時(shí)清洗多個(gè)硅晶片，或采用噴灑法等實(shí)施單晶片加工。所提供的硅晶片優(yōu)選為單晶硅材料的晶片、SOI("絕緣體上硅")晶片、具有應(yīng)變硅層("應(yīng)變硅")的硅晶片或sSOI("絕緣體上應(yīng)變硅")晶片。制造SOI或sSOI晶片的方法，如SmartCut，以及制造具有應(yīng)變硅層的晶片的方法在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。所提供的經(jīng)拋光的硅晶片隨后在外延反應(yīng)器內(nèi)單獨(dú)實(shí)施預(yù)處理。在各種情況下，預(yù)處理包括在氫氣氛內(nèi)處理硅晶片(HJ共烤)以及在將蝕劑介質(zhì)加入氫氣氛內(nèi)的情況下對(duì)硅晶片進(jìn)行處理，優(yōu)選在950120(TC的溫度范圍內(nèi)實(shí)施。所述蝕刻介質(zhì)優(yōu)選為氯化氫(HC1)。在氫氣流速為1100slm(標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘)，特別優(yōu)選為4060slm的情況下在氫氣氛下實(shí)施預(yù)處理。氫氣氛內(nèi)的預(yù)處理時(shí)間優(yōu)選為10120秒。在用蝕刻介質(zhì)實(shí)施預(yù)處理期間，蝕刻介質(zhì)的流速為1.5-5slm。在用蝕刻介質(zhì)實(shí)施預(yù)處理期間，氫氣流速也為1100slm，特別優(yōu)選為4060slm。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過增大蝕刻介質(zhì)的流速可以明顯改善外延涂覆的硅晶片的總體平直度。通過將HC1流速提高到1.5-5slm并且氫氣流速與第一預(yù)處理步驟中相同為l-100slm，硅晶片邊緣處的厚度與該硅晶片中心方向相比明顯減少。這抵消了硅晶片的凹面起始幾何形狀。在4流速為50slm(標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘)和HC1流速為0.9slm(即現(xiàn)有技術(shù)中常用的HC1流速)時(shí)，硅晶片邊緣處觀察不到增加的材料去除，通過將HC1流速增加到1.5-5slm(即HC1濃度明顯提高)，取決于用HC1處理的時(shí)間，硅晶片邊緣處的材料去除達(dá)到500700nm。取決于待實(shí)施外延涂覆的硅晶片邊緣處的所需材料去除量，在HC1蝕刻處理期間，處理時(shí)間優(yōu)選為10120秒，極特別優(yōu)選20-60秒。該方法的特別優(yōu)點(diǎn)是在預(yù)處理步驟之后，該硅晶片獲得對(duì)于隨后的外延硅層的沉積作用而言最佳的正面形狀，這是因?yàn)橥ㄟ^預(yù)處理使硅晶片的邊緣區(qū)域平整化，并對(duì)硅晶片的凹面形狀進(jìn)行補(bǔ)償。還可以將幾何形狀轉(zhuǎn)化為凸面形狀，這將在后面基于實(shí)施例進(jìn)行說明。特別有利的是，與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，在第二預(yù)處理步驟中由于IV流速增大，產(chǎn)生了層狀氣流。已經(jīng)表明，這對(duì)外延涂覆的硅晶片的總體平直度具有額外的積極效果，超出了在現(xiàn)有技術(shù)(通過在第二預(yù)處理步驟中減小4流速)中觀察到的效果。根據(jù)本發(fā)明的第二種方法涉及控制HC1流在反應(yīng)室中的分布。正如現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)描述的，對(duì)于AppliedMaterials的EpiCentura-反應(yīng)器，可以使用被稱為Accusett的裝置，其包括可以實(shí)現(xiàn)上述控制的閥門("計(jì)量閥")。蝕刻介質(zhì)流分配到反應(yīng)室的外區(qū)和內(nèi)區(qū)中。優(yōu)選使用合適的軟件實(shí)施控制。分配到內(nèi)區(qū)中的蝕刻介質(zhì)作用在位于基座上的硅晶片中心周圍的區(qū)域上。分配到反應(yīng)室的外區(qū)中的那部分蝕刻介質(zhì)作用在硅晶片的邊緣區(qū)域上，即特別在邊緣區(qū)域上?？偟膩碚f，內(nèi)區(qū)和外區(qū)大致對(duì)應(yīng)待處理的硅晶片的尺寸。根據(jù)本發(fā)明的第二種方法，蝕刻介質(zhì)的流速為1.5-5slm。蝕刻介質(zhì)在內(nèi)區(qū)和外區(qū)之間的分布為O至最大O.75。該比例得自于內(nèi)區(qū)中的蝕刻介質(zhì)量相對(duì)于外區(qū)中的蝕刻介質(zhì)量之比。這里，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)顯示出明顯區(qū)別，US2008/0182397Al中規(guī)定，在蝕刻處理期間，其分布為1.0至6.0。內(nèi)區(qū)和外區(qū)相對(duì)于硅晶片的尺寸同樣可以得到控制，最簡單的是通過將氣體導(dǎo)入反應(yīng)室中的氣體入口裝置("注射器")的相應(yīng)排列和配置來控制。舉例來說，內(nèi)區(qū)可以是晶片直徑為300mm的硅晶片中央的75mm直徑的圓形區(qū)域，如在US2008/0182397Al中描述的。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，內(nèi)區(qū)優(yōu)選相應(yīng)于硅晶片中央的100mm直徑的圓，而外區(qū)相應(yīng)于寬度為100mm并包圍硅晶片邊緣的環(huán)。對(duì)于直徑300mm的硅晶片也像在這些值的情況下那樣進(jìn)行假定。使用目前正在開發(fā)的基板直徑為450mm的下一代硅晶片，也像在諸如200mm或150mm晶片的較小基材的情況下那樣，類似地選擇內(nèi)區(qū)和外區(qū)。優(yōu)選通過改變內(nèi)區(qū)和外區(qū)的氣體管道的直徑來實(shí)現(xiàn)蝕刻介質(zhì)的量。通過減小線直徑來降低蝕刻介質(zhì)量。原則上，在根據(jù)本發(fā)明的第二種方法中優(yōu)選以下構(gòu)造利用質(zhì)流控制器(MFC)設(shè)置氣體量，能夠?qū)⒘魉僭O(shè)置為15slm之間。這是新的，因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)中使用的MFC限制為lslm。然后，這種量的氣體通過主氣管線到達(dá)兩個(gè)針形閥(內(nèi)區(qū)和外區(qū))并在那里分配。通過設(shè)置閥門實(shí)施調(diào)節(jié)(線直徑的調(diào)節(jié)，內(nèi)區(qū)和外區(qū)相互獨(dú)立)。然后，將分布量的氣體通過注射器引入反應(yīng)室中。這種構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)在于，利用適當(dāng)?shù)能浖梢詫?shí)施自動(dòng)控制。關(guān)于處理時(shí)間和處理溫度，在根據(jù)本發(fā)明第一種方法中優(yōu)選的取值范圍在根據(jù)本發(fā)明第二種方法中也是優(yōu)選的。在預(yù)處理步驟之后，至少在硅晶片經(jīng)拋光的正面上沉積外延層。為此，將作為源氣體的硅烷源加入作為載體氣體的氫氣中。取決于所用的硅烷源，在900120(TC的溫度下沉積外延層。在1050115(TC的沉積溫度下，優(yōu)選使用三氯硅烷(TCS)作為硅烷源。沉積的外延層厚度優(yōu)選為0.55iim。沉積外延層之后，將外延涂覆的硅晶片從外延反應(yīng)器中取出。例如為了清除基座的硅沉積物，在硅晶片上實(shí)施一定次數(shù)的外延沉積之后，用蝕刻介質(zhì)(優(yōu)選用HC1)處理基座。9在對(duì)硅晶片實(shí)施15次外延涂覆之后，優(yōu)選實(shí)施基座蝕刻。為此，將經(jīng)外延涂覆的硅晶片取出并用HC1處理無基材的基座。為清除硅沉積物，除了基座表面之外，優(yōu)選用氯化氫沖洗整個(gè)加工室。在基座蝕刻之后并在進(jìn)一步外延加工之前，優(yōu)選用硅涂覆基座。因?yàn)榇龑?shí)施外延涂覆的硅晶片不直接放置在基座上，所以這是有利。此外，發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法適合于制造硅晶片，該硅晶片具有正面和背面，其中至少其正面經(jīng)過拋光且至少正面上涂覆有外延層，相對(duì)于2mm的邊緣排除部分，其總體平直度值值GBIR為0.02-0.06ym。如果采用lmm的邊緣排除部分，即更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，則導(dǎo)致GBIR值為0.04_0.08ym。至少在硅晶片的正面實(shí)施拋光之后實(shí)施親水性清洗，因此在硅晶片上形成原生氧化物層，隨后在外延反應(yīng)器中在氫氣氛內(nèi)進(jìn)行預(yù)處理，以從硅晶片去除原生氧化物，隨后在第二步驟中在將氯化氫加入氫氣氛中的情況下進(jìn)行處理，在第二處理步驟中，HC1流速為1.5-5slm，從而可以以目標(biāo)方式將該硅晶片邊緣區(qū)域內(nèi)的硅材料去除，補(bǔ)償經(jīng)拋光的硅晶片的凹面起始幾何形狀或過度補(bǔ)償(凸面幾何形狀)，并使該硅晶片在外延沉積后具有更平整的幾何形狀。已經(jīng)表明，通過將HCl流速提高到2slm或更大(達(dá)到5slm)，可以實(shí)現(xiàn)外延涂覆的硅晶片的總體平直度值的進(jìn)一步改善。這還適合于以SBIR^表示的局部平直度，根據(jù)本發(fā)明的硅晶片的局部平直度大于或等于0.02iim并且小于或等于0.05ym，同樣以2mm的邊緣排除部分為基準(zhǔn)，并相對(duì)于尺寸為26X8mm2的片段的區(qū)域網(wǎng)格的部分區(qū)域。在此情況下制成336個(gè)片段，其中52個(gè)是"部分位點(diǎn)"。測定SBIR^時(shí)優(yōu)選考慮"部分位點(diǎn)"。PUA值優(yōu)選為100%。相對(duì)于lmm的邊緣排除部分，SBIR隨為0.040.07。硅晶片優(yōu)選為單晶硅材料的晶片、S01("絕緣體上硅")晶片、具有應(yīng)變硅層("應(yīng)變硅")的硅晶片或具有外延層的sSOI("絕緣體上應(yīng)變硅")晶片。根據(jù)本發(fā)明的外延涂覆的硅晶片優(yōu)選外延層厚度規(guī)則性為2.0%。外延層厚度規(guī)則性可以通過測量外延層厚度的平均值=t和范圍At=tmax-tmin確定。At/t特別優(yōu)選為0.5%-2.0%，極特別特別優(yōu)選為1.0%-1.5%。根據(jù)本發(fā)明的方法，對(duì)于要求保護(hù)的氣流和氣流分布，可以制造具有外延層厚度規(guī)則性的外延涂覆的硅晶片。如果在現(xiàn)有技術(shù)中試圖校正經(jīng)拋光的硅晶片的凹面起始幾何形狀，通過在外延涂覆中在硅晶片中央沉積更厚的外延層的過程，或者通過盡管首先沉積大致規(guī)則的外延層，但是隨后通過外延層的蝕刻去除來校正外延涂覆的硅晶片的凹面幾何形狀的過程，那么不可能保持外延層厚度規(guī)則性參數(shù)在小于或等于2%的窄范圍內(nèi)，而該參數(shù)對(duì)于元件制造商是非常重要和關(guān)鍵的。實(shí)施例在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制造的直徑300mm的硅晶片上沉積外延層，并且最終在其正面上通過CMP進(jìn)行拋光。對(duì)將要外延涂覆的硅晶片進(jìn)行凹面拋光，即具有凹面起始幾何形狀和邊緣下降。在外延反應(yīng)器中的該硅晶片的預(yù)處理期間，首先在50slm的H2流速下實(shí)施氫氣氛內(nèi)的預(yù)處理。在用加入氫氣氛內(nèi)的氯化氫進(jìn)行后續(xù)預(yù)處理期間，HC1流速為2.5slm。根據(jù)本發(fā)明的第二種方法檢查不同的氣體分布。在每種情況下，使用氯化氫的預(yù)處理時(shí)間為60秒。然后，在112(TC的沉積溫度和17slm的三氯硅烷流速下沉積外延層。下面參考圖1圖8對(duì)所得結(jié)果加以說明。圖1顯示凹面拋光硅晶片的厚度相對(duì)其直徑的變化曲線(線掃描)。圖2顯示在外延反應(yīng)器中拋光的硅晶片的蝕刻預(yù)處理期間的材料去除相對(duì)其直徑的變化曲線。圖3主要顯示沉積的外延層的厚度相對(duì)線掃描的變化曲線。圖4顯示外延涂覆的硅晶片的厚度相對(duì)線掃描的變化曲線。圖5顯示在晶片的蝕刻預(yù)處理期間，不同加工參數(shù)對(duì)晶片幾何形狀的影響，尤其是相對(duì)于邊緣區(qū)域中的材料去除。圖6顯示在外延反應(yīng)器中的蝕刻預(yù)處理期間硅晶片的厚度的變化曲線。圖7顯示在外延反應(yīng)器中的蝕刻預(yù)處理期間硅晶片的厚度隨氣體分布變化的變化曲線。圖8顯示對(duì)于各個(gè)元件區(qū)域，根據(jù)本發(fā)明的外延涂覆的硅晶片的SBIR值。圖l所示為，以線掃描的方式，直徑為300mm的凹面拋光的硅晶片隨直徑變化的厚度分布圖。此處，以2mm的邊緣排除部分為基準(zhǔn)。該厚度由中心向邊緣方向增加，并在邊緣處表現(xiàn)出下降。在2mm的邊緣排除部分的情況下，所得總體平直度值GBIR為0.3ym。圖2顯示在蝕刻預(yù)處理期間，材料去除隨硅晶片直徑的變化。盡管在硅晶片中心去除約0.13iim的硅，但是材料去除朝著邊緣增加，并且整體上表現(xiàn)出凹面分布，很像拋光的硅晶片的起始幾何形狀，結(jié)果通過蝕刻掉硅材料實(shí)現(xiàn)了凹面起始幾何形狀的補(bǔ)償。圖3所示為，以線掃描的方式，外延涂覆的硅晶片與凹面拋光的硅晶片之間的厚度差隨直徑的變化。該厚度差在邊緣區(qū)域內(nèi)局部增大。然而，并不對(duì)應(yīng)于沉積的外延層的實(shí)際厚度，而應(yīng)考慮由于預(yù)處理步驟所產(chǎn)生的厚度變化。因?yàn)橛梦g刻介質(zhì)實(shí)施預(yù)處理期間，在硅晶片的邊緣去除材料，所以與圖3所示相比，在邊緣沉積明顯更多的硅。在邊緣的材料去除達(dá)到700nm，隨后由于厚度為2.6ym±l.5%的均勻外延層生長而超過該材料去除量。因此，符合外延層的層厚度規(guī)則性的規(guī)格。圖4所示為，以線掃描的方式，外延涂覆的、CMP拋光的硅晶片隨其直徑變化的厚度分布圖，以2mm的邊緣排除部分為基準(zhǔn)，所得總體平直度值GBIR為0.056ym，換句話說，與凹面拋光的硅晶片的總體平直度相比取得顯著改進(jìn)。也體現(xiàn)出相對(duì)于最接近的現(xiàn)有技術(shù)的顯著改進(jìn)。圖5顯示拋光的硅晶片起始幾何形狀51。該圖顯示硅晶片的厚度隨其直徑的變化。體現(xiàn)出凹面分布和邊緣處的厚度減少。52顯示用0.9slm的HC1流速預(yù)處理后的硅晶片厚度(現(xiàn)有技術(shù))。這相當(dāng)于用常規(guī)的質(zhì)流控制器限定的HC1流速實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)蝕刻。53顯示用2.5slm的HC1流速實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的處理后的晶片的幾何形狀(根據(jù)本發(fā)明的第一種方法)。54顯示用2.5slm的HC1流速和根據(jù)本發(fā)明的I/O=0/200=0的氣體分布來實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的處理后的晶片的幾何形狀(根據(jù)本發(fā)明的第二種方法)。在53的情況下，并且特別是在54的情況下，特別是在邊緣區(qū)域也體現(xiàn)出蝕刻去除增加。根據(jù)本發(fā)明的方法能夠在將凹面幾何形狀轉(zhuǎn)換成凸面幾何形狀的拋光晶片的起始幾何形狀中產(chǎn)生更明顯的變化，并且可以在后續(xù)外延沉積之前給予晶片符合各自要求并取決于超始幾何形狀為最佳的幾何形狀。圖6顯示拋光的硅晶片隨著根據(jù)本發(fā)明的蝕刻預(yù)處理的幾何形狀的變化。這里，選擇HC1流速為2.5slm，以及流量分布為I/O=131/180=0.73。這里，體現(xiàn)出達(dá)到500nm的邊緣處的材料去除。該圖顯示了在拋光的晶片與在外延反應(yīng)器中預(yù)處理的晶片之間的厚度差A(yù)t(二材料去除)隨直徑的變化。圖7顯示晶片的幾何形狀的變化，在這種情況下，與圖6的實(shí)施例相比，在2.5slm的恒定HC1流速下，選擇不同的流量分布I/O=0/200=0。這里，該圖也顯示了因蝕刻預(yù)處理造成的厚度差A(yù)t或材料去除隨晶片直徑的變化。由于氣體分布變化，邊緣處的材料去除增大到700nm。在現(xiàn)有技術(shù)中，即使在蝕刻預(yù)處理期間H2流速減小，除了如前所述的帶來的其他缺點(diǎn)之外，在邊緣處僅可能達(dá)到300nm的材料去除(參見DE102005045339Al)。圖8所示為將外延涂覆的硅晶片劃分成336個(gè)尺寸為26X8mm2的元件區(qū)域("位點(diǎn)")的位點(diǎn)幾何形狀值SBIR。這336個(gè)元件區(qū)域中的52個(gè)是"部分位點(diǎn)"。在利用2mm的邊緣排除部分或296mm的FQA，并且考慮了所有的"部分位點(diǎn)"的情況下，所得的最大位點(diǎn)幾何形狀值SBIRmax為0.044iim。在該實(shí)施例中使用了下面的工藝參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>權(quán)利要求用于制造外延涂覆的硅晶片的方法，其中提供多個(gè)至少其正面上經(jīng)過拋光的硅晶片，并隨后在外延反應(yīng)器內(nèi)均單獨(dú)進(jìn)行涂覆，這是通過以下步驟實(shí)施的，其中將所提供的硅晶片均放置在外延反應(yīng)器內(nèi)的基座上，在第一步驟中僅在氫氣氛下實(shí)施預(yù)處理，以及在第二步驟中在向所述氫氣氛中加入流速為1.5-5slm的蝕刻介質(zhì)的情況下實(shí)施預(yù)處理，在兩個(gè)步驟中氫氣流速均為1-100slm，隨后在其經(jīng)拋光的正面上實(shí)施外延涂覆，并從外延反應(yīng)器中取出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述兩個(gè)預(yù)處理步驟均在950120(TC的溫度范圍內(nèi)實(shí)施。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中加入氫氣氛中的蝕刻介質(zhì)是氯化氫。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述兩個(gè)預(yù)處理步驟中氫氣流速都為4060slm。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述兩個(gè)預(yù)處理步驟中預(yù)處理時(shí)間都為10120秒。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述兩個(gè)預(yù)處理步驟中預(yù)處理時(shí)間都為2060秒。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的方法，其中所提供的硅晶片為單晶硅材料制成的晶片、SOI("絕緣體上硅")晶片、具有應(yīng)變硅層("應(yīng)變硅")的硅晶片或sSOI("絕緣體上應(yīng)變硅")晶片。8.用于制造外延涂覆的硅晶片的方法，其中提供多個(gè)至少在其正面上經(jīng)過拋光的硅晶片，并隨后在外延反應(yīng)器內(nèi)均單獨(dú)進(jìn)行涂覆，這是通過以下步驟實(shí)施的，其中將所提供的硅晶片均放置在外延反應(yīng)器的反應(yīng)室內(nèi)的基座上，其中通過注射器引入反應(yīng)室內(nèi)的氣流可以利用閥門分配到反應(yīng)室的外區(qū)和內(nèi)區(qū)中，使得內(nèi)區(qū)中的氣流作用在硅晶片中心周圍的區(qū)域上，外區(qū)中的氣流作用在硅晶片的邊緣區(qū)域上，其中硅晶片在第一步驟中僅在氫氣氛內(nèi)在l-100slm的氫氣流速下實(shí)施預(yù)處理，以及在第二步驟中在向所述氫氣氛中加入流速為1.5-5slm的蝕刻介質(zhì)的情況下實(shí)施預(yù)處理，在第二步驟中氫氣流速也為l-100slm，蝕刻介質(zhì)在內(nèi)區(qū)和外區(qū)中的分布為I/O=0-0.75，隨后在其經(jīng)拋光的正面上實(shí)施外延涂覆，并從外延反應(yīng)器中取出。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述兩個(gè)預(yù)處理步驟均在9501200°C的溫度范圍內(nèi)實(shí)施。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中加入所述氫氣氛中的蝕刻介質(zhì)是氯化氫。11.根據(jù)權(quán)利要求8至10任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述兩個(gè)預(yù)處理步驟中氫氣流速都為4060slm。12.根據(jù)權(quán)利要求8至11任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述兩個(gè)預(yù)處理步驟中預(yù)處理時(shí)間都為10120秒。13.根據(jù)權(quán)利要求8至12任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述兩個(gè)預(yù)處理步驟中預(yù)處理時(shí)間都為2060秒。14.硅晶片，其具有正面和背面，其中至少其正面經(jīng)過拋光且至少其正面上涂覆有外延層，相對(duì)于2mm的邊緣排除部分，所述硅晶片的總體平直度值GBIR為0.02-0.06ym。15.硅晶片，其具有正面和背面，其中至少其正面經(jīng)過拋光且至少其正面上涂覆有外延層，相對(duì)于1mm的邊緣排除部分，所述硅晶片的總體平直度值GBIR為0.04_0.08ym。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的硅晶片，相對(duì)于尺寸為26X8mm2的片段的區(qū)域網(wǎng)格的部分區(qū)域以及2mm的邊緣排除部分，該硅晶片的局部平直度值SBIRMX大于或等于0.02ym并且小于或等于O.05iim。17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的硅晶片，相對(duì)于尺寸為26X8mm2的片段的區(qū)域網(wǎng)格的部分區(qū)域以及1mm的邊緣排除部分，該硅晶片的局部平直度值SBIRMX大于或等于0.04ym并且小于或等于O.07iim。18.根據(jù)權(quán)利要求14至17任一項(xiàng)所述的硅晶片，其中該硅晶片為單晶硅材料制成的晶片、S01晶片、具有應(yīng)變硅層的硅晶片或具有外延層的sSOI晶片。19.根據(jù)權(quán)利要求14至18任一項(xiàng)所述的硅晶片，其特征在于，所述外延層的層厚度規(guī)則性為O.5%-2.0%。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的硅晶片，其特征在于，所述外延層的層厚度規(guī)則性為1.0%-1.5%。全文摘要本發(fā)明的目的可通過用于制造外延涂覆的硅晶片的第一種方法來實(shí)現(xiàn)，其中提供多個(gè)至少在正面上經(jīng)過拋光的硅晶片，并隨后在外延反應(yīng)器內(nèi)均單獨(dú)進(jìn)行涂覆，這是通過以下步驟實(shí)施的，其中將所提供的硅晶片均放置在外延反應(yīng)器內(nèi)的基座上，在第一步驟中僅在氫氣氛下實(shí)施預(yù)處理，以及在第二步驟中在向所述氫氣氛中加入流速為1.5-5slm的蝕刻介質(zhì)的情況下實(shí)施預(yù)處理，在兩個(gè)步驟中氫氣流速均為1-100slm，隨后在其經(jīng)拋光的正面上實(shí)施外延涂覆，并從外延反應(yīng)器中取出。在根據(jù)本發(fā)明的第二種方法中，通過注射器引入反應(yīng)室內(nèi)的氣流可以利用閥門分配到反應(yīng)室的外區(qū)和內(nèi)區(qū)中，使得內(nèi)區(qū)中的氣流作用在硅晶片中心周圍的區(qū)域上，外區(qū)中的氣流作用在硅晶片的邊緣區(qū)域上，蝕刻介質(zhì)在內(nèi)區(qū)和外區(qū)中的分布為I/O＝0-0.75。本發(fā)明可以制造一種硅晶片，其具有正面和背面，其中至少其正面經(jīng)過拋光且至少其正面上涂覆有外延層，相對(duì)于2mm的邊緣排除部分，其總體平直度值GBIR為0.02-0.06μm。文檔編號(hào)H01L21/306GK101783288SQ20091025417公開日2010年7月21日申請(qǐng)日期2009年12月10日優(yōu)先權(quán)日2009年1月14日發(fā)明者C·哈格爾,G·布倫寧格,J·哈貝雷希特申請(qǐng)人:硅電子股份公司