氣相成長裝置的污染量測定方法及磊晶晶片的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測定氣相成長裝置的污染量的方法、及利用該方法制造磊晶晶片的方法。
【背景技術】
[0002]近年來，作為CCD (Charge Coupled Device 電荷親合器件)或 CIS (Contact ImageSensor，接觸式影像傳感器)等攝像組件用基板，會使用在硅晶片上氣相成長硅膜的硅磊晶晶片。這種攝像組件用的磊晶晶片中，重要的是降低晶片中重金屬的雜質(zhì)水平。因為，若晶片內(nèi)存在重金屬雜質(zhì)，則會產(chǎn)生稱為白瑕疵(白點)的不良狀況。
[0003]—般而g，在尚溫下使嘉晶I旲氣相成長以制造嘉晶晶片。因此，當形成嘉晶I旲時，若氣相成長裝置的腔室內(nèi)存在金屬雜質(zhì)，則所制造的磊晶晶片會受到金屬雜質(zhì)的污染。該金屬污染源，包括例如用作原料的硅結晶或含硅化合物，還包括當維護(清潔)氣相成長裝置時所附著的金屬雜質(zhì)、構成腔室的素材中所含的金屬雜質(zhì)、裝置及管道是統(tǒng)中通常使用的不銹鋼成分等。
[0004]先前，已知測定磊晶晶片內(nèi)的金屬雜質(zhì)，根據(jù)其測定結果來評價制造該磊晶晶片的氣相成長裝置的清潔度(污染程度)的方法(例如，參照專利文獻I)。專利文獻I的方法是利用晶片壽命(wafer life time)(以下有時簡稱為WLT)法測定娃晶片中的金屬雜質(zhì)。作為該WLT法的代表性方法，有微波光電導衰減法(microwave photoconductivity decay)少數(shù)載子壽命法(以下簡稱為U-PCD法)。該方法包括，例如通過對樣本(基板)照射光而利用微波的反射率變化來檢測出產(chǎn)生的少數(shù)載子的壽命，從而評價樣本中的金屬雜質(zhì)。
[0005]若金屬進入晶片內(nèi)，則該WLT值會減小，故而，通過對于經(jīng)熱處理或氣相成長的晶片的WLT值進行測定而進行評價，能對熱處理爐內(nèi)或氣相成長裝置內(nèi)的金屬污染進行管理。即，通過準備污染管理用晶片且利用實際步驟中使用的熱處理爐或氣相成長裝置進行熱處理，測定熱處理后晶片的WLT值，能判斷熱處理爐或氣相成長裝置是否被金屬雜質(zhì)污染。
[0006]專利文獻1:日本特開2010-40813號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]技術問題
[0008]然而，就(XD、CIS等攝像組件用的Il晶晶片而目，為了防止廣生白瑕癒，晶片的尚純度化成為課題，因此，需要高精度地測定氣相成長裝置的污染量。然而，近年來，隨著高精度化，目前的測定方式無法明確地解決白瑕疵。即仍會發(fā)生如下情況:，在多個磊晶晶片之間，盡管由WLT法等所測出的金屬雜質(zhì)的污染量之差較小，但在一個晶片上會產(chǎn)生白瑕疵，而在另一晶片上未產(chǎn)生白瑕疵。因此認為，在現(xiàn)有的方式中，尚不能高精度地測定金屬雜質(zhì)的污染量。
[0009]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成，其課題在于提供一種能高精度地測定氣相成長裝置的污染量的方法、及能制造高純度的磊晶晶片的方法。
[0010]技術方案
[0011]用于解決上述問題的、本發(fā)明的氣相成長裝置的污染量測定方法包含如下步驟:
[0012]氣相蝕刻步驟，通過利用HCl氣體的氣相蝕刻而對氣相成長裝置的腔室內(nèi)進行清潔;
[0013]熱處理步驟，在經(jīng)上述氣相蝕刻后的上述腔室內(nèi)在非氧化性氣氛下對既定片數(shù)的晶片逐片地依次進行熱處理；及
[0014]測定步驟，測定上述熱處理步驟中經(jīng)熱處理的各晶片表面上的金屬雜質(zhì)的濃度，來作為上述氣相成長裝置的污染量；
[0015]以既定的次數(shù)重復實施上述氣相蝕刻步驟及上述熱處理步驟，在上述熱處理步驟中使每次使用相同的晶片且每次進行熱處理的晶片的順序不變，當上述氣相蝕刻步驟及上述熱處理步驟已實施上述既定次數(shù)之后實施上述測定步驟。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，在氣相蝕刻步驟中，因在腔室內(nèi)利用HCl氣體進行氣相蝕刻，故會產(chǎn)生HCl氣體與氣相成長裝置內(nèi)存在的金屬雜質(zhì)的反應生成物，且該反應生成物的一部分殘留于腔室內(nèi)。當實施氣相蝕刻之后，將既定片數(shù)的半導體晶片逐片置入腔室，且在非氧化性氣氛下逐片依次進行熱處理(熱處理步驟)，因此，各晶片表面會被氣相蝕刻步驟中所產(chǎn)生且殘留于腔室內(nèi)的金屬雜質(zhì)污染。由于是以既定的次數(shù)重復實施該等氣相蝕刻步驟及熱處理步驟，故而，能使由金屬雜質(zhì)所致的污染濃縮于晶片的表層。測定步驟中，通過對實施了既定次數(shù)的氣相蝕刻步驟及熱處理步驟后的晶片表面上的金屬雜質(zhì)的濃度進行測定，從而能使氣相成長裝置的污染定量化，且能以高精度地對氣相成長裝置的污染進行測定。
[0017]而且，當熱處理步驟中進行熱處理的晶片的片數(shù)為多個時，在熱處理步驟中使每次使用相同的晶片且每次進行熱處理的晶片的順序不變，因此，可在各晶片表面的金屬污染上反映出熱處理的順序。從而，能觀察自多個晶片測定出的金屬雜質(zhì)的濃度間關是，由此容易判斷例如氣相成長裝置的污染的原因(污染原因在于氣相蝕刻的清潔、或是存在清潔以外的污染原因等)。
[0018]而且，就熱處理步驟中的非氧化性氣氛而言，優(yōu)選為氫氣氣氛。由此，能實現(xiàn)非氧化性氣氛下的熱處理，從而能防止熱處理時在晶片的表面形成氧化膜，使表面容易產(chǎn)生金屬污染。
[0019]而且，作為熱處理步驟中進行熱處理的晶片的片數(shù)，優(yōu)選為3片以上的片數(shù)。由此，與晶片僅為I片、2片時相比，能獲得大量的信息(金屬雜質(zhì)濃度的衰退)，從而能容易判斷氣相成長裝置的清潔度(污染程度)的好壞、或污染原因。
[0020]而且，氣相蝕刻步驟及熱處理步驟的重復次數(shù)優(yōu)選設為4次以上。通過設為4次以上，而使金屬雜質(zhì)的測定精度尤其良好，獲得多個晶片間金屬雜質(zhì)的濃度差異明顯的實驗結果。因此，通過將重復次數(shù)設為4次以上，能容易判斷氣相成長裝置的清潔度的好壞、或污染原因。
[0021]而且，作為熱處理步驟中的熱處理的條件，優(yōu)選設為1000°C?1200°C下、時間30
秒以上。由此，能良好地使晶片表面產(chǎn)生金屬污染。
[0022]而且，在測定步驟中，優(yōu)選為，將晶片表面上的污染回收，利用ICP — MS測定金屬雜質(zhì)的濃度。由此，能獲得金屬雜質(zhì)的濃度，從而能使氣相成長裝置的污染定量化(能測定污染量)。此時，可通過將回收污染的范圍設為晶片表面的全部范圍，而獲得全部范圍的金屬雜質(zhì)的濃度。另一方面，可通過將回收污染的范圍設為晶片表面的部分范圍，而能獲得該部分范圍的金屬雜質(zhì)的濃度。由此，例如能通過測定同一晶片上的不同的多個部分范圍的濃度，而獲得金屬雜質(zhì)的濃度的面內(nèi)分布。
[0023]而且，于測定步驟中，優(yōu)選為測定Mo濃度作為金屬雜質(zhì)的濃度。Mo相對于作為晶片的硅晶片，其擴散速度緩慢。因此，通過重復氣相蝕刻步驟及熱處理步驟，能使Mo濃縮于半導體晶片的表層，且在測定步驟能高精度地測定Mo濃度。而且，作為進行熱處理的晶片，優(yōu)選使用硅晶片。
[0024]本發(fā)明之磊晶晶片的制造方法，其特征在于:采用本發(fā)明的氣相成長裝置的污染量測定方法，并且使用根據(jù)該污染量測定方法的測定結果而使金屬雜質(zhì)的污染減少至一定水平以下的氣相成長裝置，在晶片上使磊晶膜氣相成長。由此，通過使用采用本發(fā)明的污染量測定方法而使金屬污染減少至一定水平以下的氣相成長裝置，即本發(fā)明的可以高精度地測定氣相成長裝置的污染量的污染量測定方法，從而獲得高純度的磊晶晶片。
【附圖說明】
[0025]圖1是氣相成長裝置10之側面剖視圖。
[0026]圖2是氣相成長裝置的清潔度評價方法的流程圖。
[0027]圖3是實施例1的測定結果，且表示Mo濃度的晶片片數(shù)依賴性、以及VE (VaporEtching，氣相蝕刻)及熱處理次數(shù)依賴性的圖。
[0028]圖4是實施例1的比較例的測定結果，且表示VE及熱處理已實施4次時的3片晶片的WLT的圖。
[0029]圖5是表不直徑為300mm晶片的內(nèi)周部及外周部的不意圖。
[0030]圖6是實施例2的測定結果，且表示將WSA的液滴掃描范圍設為內(nèi)周部、外周部時各自的Mo濃度的示意圖。
[0031]圖7是實施例3的測定結果，且表示當氣相成長裝置維護后磊晶晶片的生產(chǎn)片數(shù)有若干變化時的Mo濃度及WLT的示意圖。
【具體實施方式】
[0032]以下，參照附圖，對于本發(fā)明之氣相成長裝置的污染量測定方法及磊晶晶片之制造方法的實施方式進行說明。圖1中，作為本發(fā)明的污染量測定方法的應用對象即氣相成長裝置的優(yōu)選一例，是表示葉片式氣相成長裝置10的側面剖視圖。該氣相成長裝置10是于硅晶片W的表面上氣相成長硅單晶膜的裝置(制造硅磊晶晶片的裝置)。氣相成長裝置10具備透明石英構件13、14，其自上下夾住由SUS構成的腔室底座11而形成腔室12(反應容器)；不透明石英構件15、16，其設于腔室12的內(nèi)部且自內(nèi)側覆蓋腔室底座11 ;及基座17 (susceptor)，其水平地支撐娃晶片W