半导体晶片的热处理方法 【技术领域】
本发明涉及半导体晶片的热处理方法。背景技术
半导体装置的制作工艺中，例如包括这样的工序，就是用离子注入法将杂质掺入半导体晶片的表层部分的硅晶，在该状态的半导体晶片中，例如在1000℃下进行热处理，通过使该杂质激活在该半导体晶片的表层部分形成杂质扩散层的工序。
图14是重点说明在半导体晶片上形成的晶体管元件的结构的截面图。如图示，在该半导体晶片上，例如埋设氧化硅膜(SiO2)62、62，在P型硅衬底61上形成元件分离区；在该硅衬底61上隔着栅氧化膜层63和其上的多晶硅层64淀积钨层65，形成栅电极66。在栅电极66的两侧，形成所谓的氮化硅膜的侧壁67、67。68、68为离子注入区，可用任何一个作为源极，另一个作为漏极。
在形成杂质扩散层的工序中，掺入杂质状态的半导体晶片如被长时间暴露在高温下，杂质就会被扩散到比该半导体晶片的应形成杂质扩散层的部分更深的部分，从而会加大杂质扩散层地深度(厚度)，因此，必须使半导体晶片不被过度地加热，以抑制杂质的热扩散。
作为半导体晶片的热处理方法，人所共知的方法是，采用以灯管作为加热源，通过该加热源发出的光的照射，使被处理物即半导体晶片快速加热，之后进行快速冷却的RTP(Rapid Thermal Process：快速热处理)装置。作为这种RTP装置的加热源，卤素灯为业界所广泛使用。
但是，由于近年来对半导体集成电路的高集成化、细微化的要求越来越严格，例如需要形成20nm以下的更薄的杂质扩散层，通过以卤素灯作为加热源的RTP装置的热处理方法，就不能充分满足要求。
作为形成这种极薄的杂质扩散层的方法，据知有采用氯化氙激光器的方法，通过这种氯化氙激光器产生的几个毫米的照射宽度扫描半导体晶片来进行热处理。现在这种装置已被纳入非常精密的半导体装置的制造工艺，但是，其价格较高，且使用小光点直径的激光束扫描来进行热处理，其生产能力也较低。
因此，人们在研究采用可将被处理物在极短时间加热的闪光放电灯作为RTP装置的加热源。依据以闪光放电灯作为加热源的RTP装置的热处理方法，用闪光放电灯对被处理物即半导体晶片进行闪光照射，可以在短时间内完成，因此，可以不将热量传至该半导体晶片的内部，而在只将热量传导至表层部分的状态下进行加热，从而可以抑制杂质的热扩散。
另一方面，例如在RTP装置中，设置预先将半导体晶片加热至预定温度的预热装置，利用该预热装置对半导体晶片作预热后再用加热源进行加热的热处理方法，正被广泛采用。
通过对半导体晶片进行预热，可以减小为将半导体晶片的表层部分加热至所要温度加热源所需要的能量，因此可以减轻构成加热源的灯管的工作负荷，从而可以延长其使用寿命。
由于半导体晶片的温度一旦达到700℃以上就会加大杂质的热扩散速度，因此将用预热装置达到的预热温度设定在550℃以下。实际上，为了减轻闪光放电灯的负荷，将预热温度设定在450℃以上，因此，多数场合该温度被设定在450～550℃的范围内。
但是，实际上，经预热后，通过闪光放电灯发出的闪光的照射，作了加热处理的半导体晶片中大多存在破损成颗粒的问题，所以采用以闪光放电灯作加热源的热处理装置的热处理方法，不能实现半导体装置的批量生产；因此，这种热处理方法难以被实用化。发明内容
【本发明拟解决的课题】
本发明人反复进行了对采用以闪光放电灯作加热源的热处理装置的热处理方法的实用化研究。结果发现，通过对半导体晶片的加热，在包含经闪光放电灯的闪光照射的表面的表面层，以及包含半导体晶片的背面的背面层中产生压缩应力，而在位于该表面层与背面层之间的中间层中会产生拉伸应力，且半导体晶片具有对拉伸应力的耐受能力低于压缩应力的特性，因此，存在半导体晶片的中间层因拉伸应力造成破损的情况。
本发明是基于以上情况而创造的，其目的在于提供可以在半导体晶片不破损的状态下进行热处理的半导体晶片热处理方法。
【解决课题的手段】
本发明的半导体晶片热处理方法，是经预热装置将半导体晶片预热至预定温度后，用由闪光放电灯构成的闪光辐射装置进行加热处理的半导体晶片热处理方法。该方法的特征在于，通过将经闪光辐射装置加热的半导体晶片的最大拉伸应力控制在半导体晶片自身的拉伸应力极限强度内的预热温度，用预热装置进行加热。
作为本发明的半导体晶片热处理方法，闪光辐射装置对半导体晶片的照射的闪光，最好该照射波形上的上升速度为2.0×105J/mm2·s2以上，峰值能量为200J/mm2·s以下。并且，预热装置的预热温度最好设定在450℃以下。
本发明的半导体晶片热处理方法，是将半导体晶片通过预热装置预先加热到预定温度后，再用闪光放电灯构成的闪光辐射装置进行加热处理的半导体晶片热处理方法；在该方法中，也可以将用闪光辐射装置加热后的预热温度，控制在使距离经该闪光辐射装置发出的闪光照射的半导体晶片的表面0.18～0.28mm的范围内产生的拉伸应力的最大值小于半导体晶片自身的拉伸极限强度的范围内，用预热装置进行加热处理。
【作用】
依据本发明的半导体晶片热处理方法，经预热装置将半导体晶片加热至预定温度后，用由闪光放电灯构成的闪光辐射装置加热该半导体晶片时，将因热膨胀产生的半导体晶片的最大拉伸应力控制在小于半导体晶片自身的拉伸应力极限强度的范围内，通过用这样的预热装置进行加热，可以防止在热处理中出现因半导体晶片内部产生的拉伸应力造成的该半导体晶片的破损。因此，可以进行不使被处理物即半导体晶片破损的热处理。附图说明
图1是一例适用于本发明的半导体晶片热处理方法的热处理装置的说明图。
图2是构成闪光辐射装置的闪光放电灯的结构说明图。
图3是闪光放电灯的点灯电路具体示例的说明图。
图4是闪光放电灯的另一点灯电路中的一个闪光放电灯的充放电电路部分的详细说明图。
图5是触发电路说明图。
图6是拉伸极限强度曲线的说明图。
图7是实验例1的闪光辐射装置照射半导体晶片的闪光照射波形的说明图。
图8是实验例1的表面温度达到了峰值温度的半导体晶片的厚度方向上的温度分布的说明图。
图9是实验例1的热处理中半导体晶片表面温度变化的说明图。
图10是实验例1的表面温度达到峰值温度的半导体晶片的厚度方向上的应力分布的说明图。
图11是实验例2的闪光辐射装置照射半导体晶片的闪光照射波形的说明图。
图12是实验例2的表面温度达到了峰值温度的半导体晶片的厚度方向上的温度分布的说明图。
图13是实验例2的表面温度达到峰值温度的半导体晶片的厚度方向上的应力分布的说明图。
图14是重点说明半导体晶片上形成的晶体管元件的结构的截面图。
【符号说明】10 热处理装置11 箱体11A 气氛气体导入口11B 半导体晶片出入口12 支承台13 第一石英窗14 第二石英窗20 闪光辐射装置23 反光罩25 闪光放电灯的点灯电路28 触发电路30 预热装置32 卤素灯33 反光罩35 卤素灯点灯电路41 触发电路41A 充电回路41B 放电回路42 开关43 半导体开关元件44 变压器44A 二次侧线圈44B 一次侧线圈45 触发用电容器47、47a、47b、47c 主电容器48、48a、48b、48c 波形整形线圈49 充电器50 闪光放电灯51 放电容器55 阳极56 阴极61 P型硅衬底62 氧化硅膜63 栅氧化膜层64 多晶硅层65 钨层66 栅电极67 侧壁间隔68 电极W 半导体晶片具体实施方式
以下，就本发明的实施例进行详细说明。
图1是表示一例适合用于本发明半导体晶片热处理方法的热处理装置的说明图。该热处理装置10以半导体晶片(图1中以W表示)为被处理物，其中设有：气氛气体导入口11A，带半导体晶片出入口11B的石英玻璃制的箱体11，以及设于该箱体11内的、放置半导体晶片的支承台12、12。箱体11的顶部(图1的上部)设有石英平板制的第一石英窗13，并且，在该箱体11的底面(图1的下部)设有石英平板制的第二石英窗14。
而且，在箱体11的第二石英窗14的下方(图1的下方)设有预热装置30，并在该箱体11的第一石英窗13的上方(图1的上方)设有作为加热源的后述的闪光辐射装置20。
本例中，预热装置30，沿第二石英窗14等间隔平行设置多个棒状卤素灯32以及为这些卤素灯所共用的反光罩33；另外还设有用以控制各卤素灯32动作的卤素灯点灯电路35。
采用这种热处理装置10，处于杂质被导入状态的半导体晶片被放入箱体11内后，例如，通过预先一起点亮预热装置30的全部卤素灯32，将该半导体晶片预热到例如不致产生导入杂质的热扩散问题的预定温度后，通过使闪光辐射装置20动作来放射闪光，由此，进行热处理。
经这种快速地在表层部分形成高温的加热后，经过急速冷却，将形成了杂质扩散层的半导体晶片从热处理装置10上的箱体11取出。
闪光辐射装置20，沿第一石英窗13等间隔平行设置多个棒状闪光放电灯50以及为这些闪光放电灯50所共用的反光罩23；另/外还设有用以控制各闪光放电灯50动作的闪光放电灯点灯电路25。
闪光放电灯50，如图2所示，例如可以是封入氙气的灯管；其两端密封，包括内部划分有放电空间的直管型石英玻璃制放电容器51，以及在该放电空间内相对而设的阳极55与阴极56；在放电容器51的外面设置沿灯管的轴线方向延伸的触发电极28。
本例中，各闪光放电灯50的触发电极28跟共用的触发电路41(参照图3)连接。
图3是表示闪光放电灯的点灯电路具体例的说明图。图4是闪光放电灯的另一点灯电路中的闪光放电灯充放电电路部分的详细说明图。
点灯电路，由分别为跟共用充电器49连接的多个闪光放电灯50而设的充放电电路部分构成。
再有，作为调整至所要波形的装置，如图3所示，除了调整主电容器47中蓄积的电压、主电容器47的容量和波形调整线圈48的电感以外，还可用如图4所示的、主电容器47a、47b、47c以及波形整形线圈48a、48b、48c多级连接的充放电电路进行调整。
或者说，充放电电路部分(图4中虚线所围的部分)，由用以供给发光能量的并联连接的三个主电容器47a、47b、47c，以及与这些主电容器47a、47b、47c有关的波形整形线圈48a、48b、48c构成。三个波形整形用线圈，分别连接在与电路构成部分关联的闪光放电灯50和第一主电容器47a之间，以及各主电容器之间。
而且，在电路构成部分中，第一主电容器47a的一端和第一波形整形线圈48a的一端跟闪光放电灯50连接；并且，第三主电容器47c的一端和第三波形整形线圈48c的一端跟向各主电容器供电的共用充电器49连接。这种结构的电路，被称为PFN(Pulse forming network：脉冲形成网络)电路，例如照相机的闪光放电管用的点灯电路。
在如上的电路构成部分中，第一主电容器47a的电荷通过第一波形整形线圈48a放电；第二主电容器47b的电荷通过第一波形整形线圈48a与第二波形整形线圈48b放电，其放电所需时间要比第一主电容器47a的长；又，第三主电容器47c的电荷通过第一波形整形线圈48a、第二波形整形线圈48b与第二波形整形线圈48c放电，因此其放电所需时间比第二主电容器47b还要长；闪光辐射装置20可以利用上述结构，进行照射波形的调整。
具体而言，可以取得上升速度加快、峰值能量受抑制状态下持续的波形(例如图11的曲线(b)所示的照射波形)。
在该例中，PFN电路为三级结构，但是可以通过增减级数来随意形成照射波形的上升边沿与峰值持续时间。
此处，所谓“照射波形”，是从闪光辐射装置向半导体晶片照射的闪光的能量强度的时间函数。
实测中，采用以高温计等观测某黑体温度上升的脉冲激光功率计，算出整个积分的能量，同时用光传感器观测照射的波形，在与所述能量有关的积分值上分配各短时间的输出值。
如图5所示，触发电路41中设有变压器44，它由跟闪光放电灯50的触发电极28连接的二次侧线圈44A，以及经由触发用电容器45跟充电回路41A与放电回路41B连接的一次侧线圈44B构成；还设有根据照射指令信号进行动作，具有驱动信号发生器功能的开关42。
再有，图5中，与电路构成部分关联的三个主电容器与三个波形整形线圈，各自用一个符号表示。
如此构成的闪光辐射装置20中，接到照射指令信号后，开关42立即闭合而导通，结果，发出驱动信号，预先把触发用电容器45中蓄积的电荷经由半导体开关元件43放电，在变压器44的二次侧线圈44A产生触发用高压，该触发用高压加在电极28上，驱动各闪光放电灯50。
这样一来，根据驱动信号发生器发出的驱动信号，多个闪光放电灯50一起同时被驱动，形成同时点灯状态。
在如上所述的由预热装置30和闪光辐射装置20构成的热处理装置10中，掺入了杂质的半导体晶片，在进行预热装置30与闪光辐射装置20的热处理时的表面温度的最高值(以下称“峰值温度”)为1000℃，最好为1000～1300℃。
将半导体晶片的峰值温度设于1000℃以上，就可以在该半导体晶片的表层部分可靠地形成杂质扩散层。
于是，通过对半导体晶片的加热如以下的(1)～(3)项所述，因部位不同而产生不同的应力，在采用热处理装置10的热处理方法中，将预热装置30的预热温度设定于适当的值，以在预热装置30加热后，使经闪光辐射装置20加热后的半导体晶片的最大拉伸应力在半导体晶片自身的拉伸极限强度以内。
并且，根据设定的预热温度，确定闪光辐射装置20对半导体晶片进行照射的闪光特性，以使半导体晶片的峰值温度达到预期的温度。
(1)包含由闪光辐射装置的闪光所照射表面的表面层，温度上升后产生由该半导体晶片的材料、例如硅(Si)的物理性质决定的膨胀，从而出现压缩应力。
(2)从表面层往下延续、例如到距半导体晶片的表面约200μm的深度位置的中间层，由于与表面层相比该处的温度上升较小，其膨胀程度也相对较小，因此会由表面层的膨胀而引起拉伸应力。
(3)从中间层往下延续到包含半导体晶片背面的背面层中，由于因表面的膨胀导致的该半导体晶片的翘曲，在该处产生压缩应力。
所谓“半导体晶片的最大拉伸应力”，是指经过预热装置与闪光辐射装置进行加热，半导体晶片的表面温度达到峰值温度时半导体晶片中产生的拉伸应力的最大值。
“半导体晶片的拉伸极限强度”跟半导体晶片的温度相关，对于硅材料的半导体晶片而言，就如下面式(1)所表达的图6所示的曲线(以下称为“拉伸极限强度曲线”)。式(1)：
Y＝0.0001×T2-0.355×T+236.7
[式中，Y表示拉伸极限强度(MPa)，T表示温度(℃)。]
对于硅材料的半导体晶片，通过实验求出因半导体晶片的内部产生的拉伸应力引起的该半导体晶片的破损的应力大小，以及该半导体晶片内部的温度；从实验求出的表1所示的结果，求出表示通过该表1中给出的三个测量点的拉伸极限强度和半导体晶片温度之间的关系的近似曲线。式(1)就是根据该曲线求出的公式。表(1)：半导体晶片的温度拉伸极限强度600℃59.7MPa400℃110.7MPa200℃169.7MPa
如图6所示，半导体晶片的拉伸应力的极限强度，随温度的升高而逐步下降。因此，例如通过如下方法，在半导体晶片的最大拉伸应力和半导体晶片的拉伸极限强度之间进行对比。
(a)调查半导体晶片的表面温度达到峰值时该半导体晶片的厚度方向上的应力分布，并确认最大拉伸应力值以及最大拉伸应力发生的位置(以下，也称为“最大拉伸应力发生位置”)。
(b)调查半导体晶片的表面温度达到峰值时该半导体晶片的厚度方向上的应力分布，并确认最大拉伸应力发生位置的温度。
(c)将(b)中得到的最大拉伸应力发生位置的温度上半导体晶片自身的拉伸极限强度值与(a)中得到的最大拉伸应力值进行对比。
在该热处理方法中，热处理中产生的拉伸应力比拉伸应力极限强度低得越多，与预热装置30与闪光辐射装置20有关的加热条件的自由度就越大。
具体而言，预热装置的预热温度最好在450℃以下。
将预热温度设定于450℃以下，可使半导体晶片上的最大拉伸应力发生位置的温度降低，并使该最大拉伸应力发生位置处的拉伸应力极限强度增大，因此，能够可靠地防止半导体晶片的破损。
因而，预热温度超过450℃时，即使闪光辐射装置的闪光发射在极短的时间内结束，也会使因预热造成的最大拉伸应力发生位置的温度增高，进而使该最大拉伸应力发生位置处的拉伸应力极限强度减小，从而半导体晶片就有破损的危险存在。
预热温度应设定在450℃以下，理想的温度范围是200～450℃，最好设定在300～430℃。
闪光辐射装置对半导体晶片照射的闪光，通常预热温度较低的场合，选择具有峰值能量大、上升速度快的特性的闪光照射波形；但是，另一方面，预热温度较高时，则选择具有峰值能量小、上升速度慢的特性的闪光照射波形。
具体而言，闪光辐射装置的闪光最好具有这样的特性：照射波形的上升速度为2.0×105J/mm2·s2以上，峰值能量在200J/mm2·s以下。
并且，特别是上升速度，最好为2.0×105～1.65×106J/mm2·s2。
上升速度低于2.0×105J/mm2·s2时，由于半导体晶片的表面温度达到峰值温度需要时间，结果，使闪光辐射装置的闪光照射时间加长，半导体晶片暴露在高温下的时间增加，从而使闪光辐射装置加热引起的半导体晶片的最大拉伸应力发生位置的温度增高，因此，最大拉伸应力发生位置处的拉伸极限强度降低，半导体晶片存在破损的危险。
上升速度超过1.65×106J/mm2·s2的场合，由于与闪光辐射装置的结构有关的自由度变小，就不太适用；并且，还会带来给构成闪光辐射装置的闪光放电灯加大负荷，使其使用寿命缩短的坏处。
另一方面，就峰值能量而言，设为200J/mm2·s以上是可能的，但是，会因此导致例如闪光辐射装置的构成部件过多，结构变得复杂，不能获得高的维护性能，或者成本增加等种种问题。
本发明的半导体晶片热处理方法中，预热装置与闪光辐射装置的加热条件，可以有如下(1)～(3)项给出的条件，其中以(3)项的条件为最佳。
(1)照射波形的上升速度设为1.65×106J/mm2·s2，峰值能量设为340J/mm2·s，同时将预热温度设为300℃。
(2)照射波形的上升速度设为1.0×106J/mm2·s2，峰值能量设为250J/mm2·s，同时将预热温度设为300℃。
(3)照射波形的上升速度设为2.0×105J/mm2·s2，峰值能量设为200J/mm2·s，同时将预热温度设为300℃。
依据采用上述结构的热处理装置10的半导体晶片热处理方法，通过控制预热装置30的预热温度，包含被处理物即半导体晶片的表层部分的表面层经预热装置30加热后，即使通过闪光辐射装置20的闪光加热达到所要的温度，该表面层下方的中间层中的最大拉伸应力发生位置的温度上升可处于被抑制的状态；由此，该最大拉伸应力发生位置处发生的半导体晶片的最大拉伸应力，可以低于半导体晶片自身的拉伸应力极限强度，从而可以防止在热处理过程中半导体晶片内部产生因拉伸应力引起的半导体晶片破损。
因而，可以进行不使被处理物即半导体晶片破损的热处理。
并且，由于采用由闪光放电灯50构成的闪光辐射装置20作为加热源，将半导体晶片的表面加热至要求温度所需时间极短，因此，可以抑制杂质的热扩散。从而，即使应形成的杂质扩散层非常薄例如为10～20nm，也可以不使被处理物即半导体晶片破损地进行热处理。
在该半导体晶片热处理方法中，加热条件设为：闪光辐射装置20上的照射波形的上升速度为2.0×105J/mm2·s2以上，峰值能量设为200J/mm2·s以下。并且，通过将预热装置30上的预热温度设为450℃以下，可以确实不使被处理物即半导体晶片破损地进行热处理，且可以无不良影响地投入实际使用。
以上，就本发明的实施例作了具体说明，但是，本发明并不以上述的实施例为限，可以有种种不同的变更。
例如，半导体晶片的热处理方法中，厚度0.5～0.8mm的半导体晶片中，最大拉伸应力通常在距离半导体晶片表面0.18～0.28mm的范围内发生，因此，可以通过控制预热温度使该范围内产生的拉伸应力的最大值低于该半导体晶片自身的拉伸应力极限强度，用预热装置进行加热。即使在这种场合，也可以取得可使被处理物即半导体晶片不破损地进行热处理的作用与效果。
以上，作为本发明的半导体晶片热处理方法，就设有闪光辐射装置与预热装置的热处理装置作了说明，但是所述半导体晶片热处理方法并不以此为限。
以下，就为确认本发明的作用与效果所作的实验进行说明。《实验例1》
按照图1所示的结构形式制成实验用热处理装置，其中以设有与共用触发电路连接的21支棒状闪光放电灯的闪光辐射装置作为加热源，并设有17个耗电1.7kW的棒状卤素灯的预热装置。
该实验用热处理装置中，以直径200mm、厚0.6mm的硅材半导体晶片为被处理物，通过该半导体晶片的预热装置预热至200℃、300℃、400℃、500℃等各个温度后，再用如表2所示的分别将闪光辐射装置半导体晶片上的峰值温度调整到1100℃的、如图7所示的照射波形进行照射，测定半导体晶片的表面温度达到峰值温度时该半导体晶片厚度方向上的温度分布。结果如图8所示。
在图8所示的温度分布图的横轴上，0表示半导体晶片的表面，0.6表示半导体晶片的背面。图8中，省略了预热温度450℃。
并且，历时地测定半导体晶片的热处理中的表面温度，从而确认半导体晶片表面温度的峰值温度为1100℃。结果如图9所示。表(2)：预热温度(℃)200 300 400 450 500闪光照射波形的种类(1)(2) (3) (4) (5)照射波形的峰值能量(J/mm2·S)230 200 170 150 140
再有，在确认半导体晶片的厚度方向上的温度分布的同时，还测定了预热温度为200℃与500℃场合，半导体晶片的表面温度达到峰值温度时该半导体晶片的厚度方向上的应力分布。结果如图10所示。
图10给出的应力分布图的纵轴上，正值表示拉伸应力的大小，相反地，负值表示压缩应力的大小。横轴上，0表示半导体晶片的表面，0.6表示半导体晶片的背面。
于是，根据图10确定最大拉伸应力值与最大拉伸应力发生位置；另外，根据图8确定最大拉伸应力发生位置的温度，再根据表示硅(Si)的拉伸强度曲线的图6，将拉伸极限强度与最大拉伸应力进行对比。
图6中，预热温度为200℃时的标绘点用P(1)表示，预热温度为500℃时的标绘点用P(4)表示，预热温度为450℃时的标绘点用P(5)表示。
根据以上结果确认：通过降低预热温度，使半导体晶片的峰值温度达到要求温度所需的闪光发射的能量增大，发生的最大拉伸应力增大；但是，由于在半导体晶片中最大拉伸应力发生位置的温度降低，该最大拉伸应力发生位置处的拉伸应力极限强度增大。
于是确认了：在预热温度为500℃的场合，最大拉伸应力比拉伸应力极限强度大，半导体晶片破损的危险性很大。《实验例2》
采用和实验例1所用相同的实验用热处理装置，该实验用热处理装置中，以直径200mm、厚0.6mm的硅材半导体晶片为被处理物，通过将该半导体晶片用预热装置预热至300℃后，再用闪光辐射装置进行图11所示的照射波形的闪光照射，测定半导体晶片的表面温度达到峰值温度时该半导体晶片厚度方向上的温度分布与应力分布。结果如图12与图13所示。
图12的温度分布图与图13的应力分布图中的横轴上，0表示半导体晶片的表面，0.6表示半导体晶片的背面。另外，图13的应力分布图的纵轴上，正值表示拉伸应力的大小，相反地，负值表示压缩应力的大小。
于是，根据图13确定最大拉伸应力值与最大拉伸应力发生位置；另外，根据图12确定最大拉伸应力发生位置的温度，再根据表示硅(Si)的拉伸强度曲线的图6，将拉伸极限强度与最大拉伸应力进行对比。下面的表3中给出了各特定值。
图6中，照射波形为图11中的曲线(a)的标绘点用P(a)表示，照射波形为图11中的曲线(b)的标绘点用P(b)表示，照射波形为图11中的曲线(c)的标绘点用P(c)表示。表(3)最大拉伸应力发生位置最大拉伸应力最大拉伸应力发生位置的温度照射波形的种类0.18mm 95.4MPa 358℃ (a)0.2mm 93MPa 373℃ (b)0.23mm 77MPa 427℃ (c)
表(3)中，“最大拉伸应力发生位置”指距离半导体晶片表面的位置。
并且，以厚度为0.8mm的硅材半导体晶片为被处理物，用与上述相同的方法指定最大拉伸应力值、最大拉伸应力发生位置以及最大拉伸应力发生位置的温度。所指定的各值如表4所示。
用图6所示的硅(Si)的拉伸应力强度曲线，将指定的各最大拉伸应力值跟拉伸应力极限强度值作对比，结果表明，所述各最大拉伸应力值均小于拉伸应力的极限强度值。表(4)最大拉伸应力发生位置最大拉伸应力最大拉伸应力发生位置的温度照射波形的种类0.23mm 86.3Mpa 328℃ (a)0.26mm 88.3Mpa 342℃ (b)0.28mm 91.1Mpa 388℃ (c)
表(4)中，“最大拉伸应力发生位置”指距离半导体晶片表面的位置。
由以上结果可知，降低上升速度会有提高最大拉伸应力发生位置的温度，从而使该最大拉伸应力发生位置的拉伸应力极限强度变小的倾向；但是经确认，在实验例2的任一种加热条件下，均足以防止半导体晶片的破损。
并且确认：在实施例2的任一种加热条件下，也可以形成极薄的杂质扩散层。另外，还确认：最大拉伸应力，在距离半导体晶片表面0.18～0.28mm的范围内发生。
【本发明的效果】
依据本发明的半导体晶片的热处理方法，通过预热装置对半导体晶片进行预热后，再用由闪光放电灯构成的闪光辐射装置进行加热时，对预热温度进行控制，以使因热膨胀产生的半导体晶片的最大拉伸应力低于半导体晶片自身的拉伸应力极限强度；通过用预热装置进行这样的加热，可以防止半导体晶片内部因拉伸应力引起的该半导体晶片的破损。因此，可以不使被处理物即半导体晶片破损地进行热处理。
并且，由于采用以闪光放电灯构成的闪光辐射装置作为加热源，半导体晶片表面的温度达到要求温度所需的时间极短，因此，可以抑制杂质的热扩散。