DE112016001907T5 - Herstellungsverfahren und Beurteilungsverfahren für Silizium-Epiwafer - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Herstellungsverfahren für einen Silizium-Epiwafer bereit, der eine Epitaxialschicht aufweist, die auf einem Spiegelwafer aus Silizium gezüchtet wurde, einschließlich der Schritte der Verwendung eines Fotolumineszenz-Messapparats zur Messung eines Fotolumineszenzspektrums des Spiegelwafers und der Einstellung des Fotolumineszenz-Messapparats, so dass die Emissionsintensität einer TO-Linie im Bereich von 30000 bis 50000 liegt; der Bestrahlung des Silizium-Epiwafers mit einem Elektronenstrahl; der Messung eines Fotolumineszenzspektrums von einer Elektronenstrahl-Bestrahlungsregion mit dem eingestellten Fotolumineszenz-Messapparat; sowie der Aussortierung und Annahme eines Silizium-Epiwafers, der eine Emissionsintensität infolge eines CiCs-Defekts des Fotolumineszenzspektrums in Höhe von 0,83% oder weniger der Emissionsintensität der TO-Linie aufweist, und der eine Emissionsintensität infolge eines CiOi-Defekts desselben in Höhe von 6,5% oder weniger der Emissionsintensität der TO-Linie aufweist. Folglich wird ein Herstellungsverfahren für einen Silizium-Epiwafer bereitgestellt, das die Aussortierung eines Silizium-Epiwafers ermöglicht, bei dem Weißfleck-Defekte auf einem unerheblichen Niveau anfallen, für den Fall der Herstellung eines Bildgebungselements unter Verwendung des Silizium-Epiwafers.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für einen Silizium-Epiwafer, ein Bildgebungselement, das mit Hilfe eines mit dem Herstellungsverfahren hergestellten Silizium-Epiwafers hergestellt wird, sowie ein Beurteilungsverfahren für einen Silizium-Epiwafer.
  • STAND DER TECHNIK
  • Als Substrat für die Herstellung eines integrierten Halbleiterschaltkreises wird in erster Linie ein mit einem CZ(Czochralski)-Verfahren hergestellter Siliziumwafer verwendet. Im fortschrittlichsten Bildgebungselement (ein CCD-, ein CMOS-Bildsensor o. ä) der letzten Jahre tritt ein Dunkelstromausfall auf, der als Weißfleck-Defekt bezeichnet wird. Es heißt, dass der Weißfleck-Defekt aufgrund der Präsenz eines Defekts auftritt, der ein tiefes Niveau bildet. Insbesondere liegt eine Metallverunreinigung vor. Es ist wohl bekannt, dass das Vorhandensein der Metallverunreinigung in einer aktiven Gerätregion einen Weißfleck-Defekt verursacht.
  • Wie bei jedem anderen Defekt, der ein tiefes Niveau bildet, gibt es einen CiCs-Defekt, einen CiOi-Defekt o. ä. Der CiCs-Defekt ist ein Komplex aus interstitiellem Kohlenstoff und Gitterstellen-Kohlenstoff; der CiOi-Defekt ist ein Komplex aus interstitiellem Kohlenstoff und interstitiellem Sauerstoff, und sie können die Ursache eines Weißfleck-Defekts sein, da sie ein tiefes Niveau bilden.
  • LITERATURLISTE
  • PATENTLITERATUR
    • Patentliteratur 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer Hei 4-104042
  • OFFENLEGUNG DER ERFINDUNG
  • DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABE
  • Als Substrat, das weniger Defekte aufweist, die ein tiefes Niveau bilden, ist es oft der Fall, dass ein Epiwafer für ein hochempfindliches Bildgebungselement verwendet wird. Die Ursache für den Weißfleck-Defekt, der in diesem Fall auftritt, ist eine Metallverunreinigung in einer Epitaxialschicht. Wie bei jedem anderen bekannten Defekt, der ein tiefes Niveau bildet, gibt es den CiCs-Defekt, den CiOi-Defekt o. ä. Zur Bildung des CiCs-Defekts, des CiOi-Defekts o. ä. ist die Anwesenheit von Sauerstoff notwendig, und es wird kein Defekt erzeugt, wenn nicht der Sauerstoff und Kohlenstoff vorhanden sind.
  • Man geht davon aus, dass in der Epitaxialschicht im Epiwafer kein Sauerstoff oder Kohlenstoff vorliegen, außer Sauerstoff oder Kohlenstoff, der während eines Gerätprozesses vom Substrat in die Epitaxialschicht diffundiert.
  • Wenn jedoch unmittelbar nach Wachstum einer Epitaxialschicht auf einem Siliziumsubstrat ein Elektronenstrahl angewandt wird und eine Messung mit Hilfe eines Niedertemperatur-Fotolumineszenzverfahrens (das im Folgenden auch als Fotolumineszenzverfahren bezeichnet wird) durchgeführt wird, wird der CiCs-Defekt oder der CiOi-Defekt erfasst. Eine Messwellenlänge ist 532 nm und eine Eindringlänge im Silzium beträgt in diesem Fall ca. 1 μm und der CiCs-Defekt oder der CiOi-Defekt wird nachgewiesen, selbst wenn ein Epiwafer mit der Epitaxialschicht, die viel dicker ist als die Eindringlänge, verwendet wird; daher kann festgestellt werden, dass der Sauerstoff oder der Kohlenstoff, der unmittelbar nach dem Wachstum der Epitaxialschicht vorhanden ist, nicht aus dem Substrat diffundiert.
  • Es wurde somit deutlich, dass sogar unmittelbar nach der Epitaxie eine sehr geringe Menge Sauerstoff oder Kohlenstoff in der Epitaxialschicht vorhanden ist. Zur Herstellung eines Bildgebungselement-Substrats mit einer ausgezeichneten Ertragsrate ist es daher positiv, die in der Epitaxialschicht vorhandenen Sauerstoff- und Kohlenstoffmengen noch weiter zu reduzieren.
  • Es ist jedoch schwierig, den Sauerstoff oder den Kohlenstoff mit extrem niedriger Konzentration genau direkt zu messen, was zu einem Weißfleck-Defekt im fortschrittlichsten Bildgebungselement führt. Als Verfahren zum präzisen Bezug der Sauerstoffkonzentration in Silizium wird in Patentliteratur 1 ein Verfahren zum Implantieren von Kohlenstoffionen in eine Siliziumprobe zur Erzeugung eines komplexen Defekts des Sauerstoffs und des Kohlenstoffs und zur Messung der Fotolumineszenz aus der Siliziumprobe zum Bezug der Sauerstoffkonzentration offengelegt. Der Kohlenstoff wird jedoch implantiert und die Konzentration des Kohlenstoffs, der in der Siliziumprobe von Anfang an vorliegt, kann nicht bezogen werden.
  • Des Weiteren enthält Patentliteratur 1 keine Beschreibung des Weißfleck-Defekts des Bildgebungselements, und eine Beziehung zwischen dem Weißfleck-Defekt des Bildgebungselements, das mit einem Epiwafer hergestellt wird, und der Fotolumineszenz bezüglich des Sauerstoffs im Epiwafer ist nicht klar.
  • Angesichts des oben beschriebenen Problems ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren für einen Silizium-Epiwafer bereitzustellen, das die Aussortierung und Annahme eines Silizium-Epiwafers ermöglicht, der kein Problem eines Weißfleck-Defekts in einem Bildgebungselement zum Zeitpunkt der Herstellung des Bildgebungselements unter Einsatz des Silizium-Epiwafers aufwirft. Außerdem ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bildgebungselement bereitzustellen, das unter Verwendung eines Silizium-Epiwafers hergestellt wird, der mit dem Herstellungsverfahren für einen Silizium-Epiwafer hergestellt wird. Außerdem ist es noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Beurteilungsverfahren für einen Silizium-Epiwafer bereitzustellen, das es ermöglicht zu bestimmen, ob Weißfleck-Defekte eines Bildgebungselements zum Zeitpunkt der Herstellung des Bildgebungselements mit Hilfe des Silizium-Epiwafers auf einem unerheblichen Niveau sind.
  • Es ist zu beachten, dass „unerhebliches Niveau” bedeutet, dass die Zahl der Weißfleck-Defekte des Bildgebungselements ausreichend niedrig ist und dass kein Problem in einem Produkt, wie z. B. eine Digitalkamera, die dieses Bildgebungselement verwendet, auftritt.
  • MITTEL ZUR LÖSUNG DER AUFGABE
  • Um die Aufgabe zu lösen stellt die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren für einen Silizium-Epiwafer bereit, der eine Epitaxialschicht aufweist, die auf einem Silizium-Spiegelwafer gezüchtet wurde, einschließlich der Schritte:
    Verwenden eines Fotolumineszenz-Messapparats zur Messung eines Fotolumineszenzspektrums, das erzeugt wird, indem der Spiegelwafer mit Licht bestrahlt wird, und Einstellen des Fotolumineszenz-Messapparats, so dass die Intensität der Emission einer TO-Linie des Spektrums 30000 bis 50000 beträgt;
    Bestrahlen des Silizium-Epiwafers mit einem Elektronenstrahl;
    Bestrahlen einer Elektronenstrahl-Bestrahlungsregion des Silizium-Epiwafers mit Licht, und Messung eines Spektrums der erzeugten Fotolumineszenz mit dem eingestellten Fotolumineszenz-Messapparat; und
    Aussortieren und Annahme eines Silizium-Epiwafers, dessen Emissionsintensität infolge eines CiCs-Defekts des Fotolumineszenzspektrums vom Silizium-Epiwafer 0,83% oder weniger der Intensität der Emission der TO-Linie beträgt und dessen Emissionsintensität infolge eines CiOi-Defekts desselben 6,5% oder weniger der Intensität der Emission der TO-Linie beträgt.
  • Wie oben beschrieben, wird der Fotolumineszenz-Messapparat so eingestellt, dass die Intensität der Emission einer TO-Linie im Bereich von 30000 bis 50000 für den Silizium-Epiwafer liegt, der durch Züchtung des Epiwafers hergestellt wird, und der Silizium-Epiwafer, der die Emissionsintensität infolge des CiCs-Defekts des Fotolumineszenzspektrums von 0,83% oder weniger der Emissionsintensität der TO-Linie aufweist und der die Emissionsintensität infolge des CiOi-Defekts von 6,5% oder weniger der Emissionsintensität der TO-Linie aufweist, wird für die Herstellung des Bildgebungselements aussortiert, wodurch Weißfleck-Defekte des Bildgebungselements verlässlich auf ein unerhebliches Niveau reduziert werden.
  • Es ist zu beachten, dass 30000 bis 50000 bedeutet: 30000 oder mehr und 50000 oder weniger.
  • Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung ein Bildgebungselement bereit, das unter Verwendung eines Silizium-Epiwafers hergestellt wird, der mit dem Herstellungsverfahren für einen Silizium-Epiwafer hergestellt wird.
  • Gemäß einem solchen Bildgebungselement werden die Weißfleck-Defekte auf das unerhebliche Niveau reduziert.
  • Um die Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung des Weiteren ein Beurteilungsverfahren für einen Silizium-Epiwafer bereit, der eine Epitaxialschicht aufweist, die auf einem Silizium-Spiegelwafer gewachsen ist, einschließlich der Schritte:
    Verwenden eines Fotolumineszenz-Messapparats zur Messung eines Fotolumineszenzspektrums, das erzeugt wird, indem der Spiegelwafer mit Licht bestrahlt wird, und Einstellen des Fotolumineszenz-Messapparats, so dass die Intensität der Emission einer TO-Linie des Spektrums 30000 bis 50000 beträgt;
    Bestrahlen des Silizium-Epiwafers mit einem Elektronenstrahl;
    Bestrahlen einer Elektronenstrahl-Bestrahlungsregion des Silizium-Epiwafers mit Licht, und Messung eines Spektrums der erzeugten Fotolumineszenz mit dem eingestellten Fotolumineszenz-Messapparat;
    Erhalten der Emissionsintensität infolge eines CiCs-Defekts des Spektrums der Fotolumineszenz aus dem Silizium-Epiwafer und bestimmen, ob die Emissionsintensität 0,83% oder weniger der Intensität der Emission der TO-Linie ist; und
    Erhalten der Emissionsintensität infolge eines CiOi-Defekts des Spektrums der Fotolumineszenz aus dem Silizium-Epiwafer und bestimmen, ob die Emissionsintensität 6,5% oder weniger der Intensität der Emission der TO-Linie ist.
  • Wie oben beschrieben, wird der Fotolumineszenz-Messapparat so eingestellt, dass die Intensität der Emission der TO-Linie im Bereich von 30000 bis 50000 für den Silizium-Epiwafer liegt, der durch Züchtung der Epischicht hergestellt wird, und es wird bestimmt, ob die Emissionsintensität infolge des CiCs-Defekts des Fotolumineszenzspektrums 0,83% oder weniger der Emissionsintensität der TO-Linie beträgt und ob die Emissionsintensität infolge des CiOi-Defekts 6,5% oder weniger der Emissionsintensität der TO-Linie beträgt, wodurch festgestellt wird, ob der Silizium-Epiwafer ein unerhebliches Niveau an Weißfleck-Defekten des Bildgebungselements aufweist, ohne dass das Bildgebungselement tatsächlich hergestellt wird.
  • EFFEKT DER ERFINDUNG
  • Wie oben beschrieben, werden gemäß dem Herstellungsverfahren für einen Silizium-Epiwafer der vorliegenden Erfindung bei Aussortierung des Silizium-Epiwafers zur Herstellung des Bildgebungselements die Weißfleck-Defekte des Bildgebungselements auf ein unerhebliches Niveau reduziert und das Hochleistungs-Bildgebungselement von hoher Qualität kann hergestellt werden. Des Weiteren kann gemäß dem Beurteilungsverfahren für einen Silizium-Epiwafer der vorliegenden Erfindung ohne tatsächliche Herstellung des Bildgebungselements bestimmt werden, ob der Silizium-Epiwafer ein unerhebliches Niveau an Weißfleck-Defekten des Bildgebungselements aufweist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Ansicht, die ein Fotolumineszenz-Messergebnis eines Silizium-Epiwafers zeigt;
  • 2A ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Verhältnis der Emissionsintensität infolge eines CiCs-Defekts zur Emissionsintensität einer TO-Linie und Weißfleck-Defekten zeigt;
  • 2B ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Verhältnis der Emissionsintensität infolge eines CiOi-Defekts zur Emissionsintensität einer TO-Linie und Weißfleck-Defekten zeigt;
  • 3 ist eine Ansicht, die einen Prozessablauf eines Herstellungsverfahrens für einen Silizium-Epiwafer gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • 4 ist eine Ansicht, die einen Prozessablauf eines Beurteilungsverfahrens für einen Silizium-Epiwafer gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • BESTE(R) MODUS/MODI ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird nun im Folgenden ausführlich beschrieben.
  • Wie oben beschrieben, wurde für einen Silizium-Epiwafer für das fortschrittlichste Bildgebungselement ein Verfahren zur Bereitstellung eines Silizium-Epiwafers, in dem ein unerhebliches Niveau an Weißfleck-Defekten auftritt, gefordert.
  • Aufgrund der ernsthaften Untersuchungen zur Lösung der Aufgabe hat dieser Erfinder entdeckt, dass das oben beschriebene Problem mit Hilfe eines Herstellungsverfahrens für einen Silizium-Epiwafer mit einer Epitaxialschicht, die auf einem Silizium-Spiegelwafer gewachsen ist, gelöst werden kann, umfassend die Schritte:
    Verwenden eines Fotolumineszenz-Messapparats zur Messung eines Fotolumineszenzspektrums, das erzeugt wird, indem der Spiegelwafer mit Licht bestrahlt wird, und Einstellen des Fotolumineszenz-Messapparats, so dass die Intensität der Emission einer TO-Linie des Spektrums 30000 bis 50000 beträgt;
    Bestrahlen des Silizium-Epiwafers mit einem Elektronenstrahl;
    Bestrahlen einer Elektronenstrahl-Bestrahlungsregion des Silizium-Epiwafers mit Licht, und Messung eines Spektrums der erzeugten Fotolumineszenz mit dem eingestellten Fotolumineszenz-Messapparat; und
    Aussortieren und Annahme eines Silizium-Epiwafers, dessen Emissionsintensität infolge eines CiCs-Defekts des Fotolumineszenzspektrums vom Silizium-Epiwafer 0,83% oder weniger der Intensität der Emission der TO-Linie beträgt und dessen Emissionsintensität infolge eines CiOi-Defekts desselben 6,5% oder weniger der Intensität der Emission der TO-Linie beträgt, wodurch die vorliegende Erfindung zum Abschluss gebracht wird.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun im Folgenden ausführlich mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben wird, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
  • Zunächst wurde eine Beziehung geprüft zwischen der Emissionsintensität der Fotolumineszenz infolge eines CiCs-Defekts und eines CiOi-Defekts eines Silizium-Epiwafers und Weißfleck-Defekten eines Bildgebungselements, das mit einem Silizium-Epiwafer hergestellt wurde, der unter den gleichen Bedingungen wie die des früheren Silizium-Epiwafers hergestellt wurde.
  • Zur Herstellung eines Silizium-Epiwafers mit einem Durchmesser von 300 mm für ein Bildgebungselement wurden zuerst Proben hergestellt, die jeweils einen Epitaxialfilm(-schicht) mit einem spezifischen Widerstand von 10 Ω·cm und einer Dicke von 10 μm aufweisen, der auf einem Spiegelwafer aus n-Silizium mit einem spezifischen Widerstand von 10 Ω·cm gebildet wurde. Als Wachstumsbedingungen für die Epitaxialschicht wurden in diesem Beispiel fünf Stufen (Stufe 1, 2, 3, 4 und 5) festgelegt. Diese fünf Stufen basieren auf Herstellungsbedingungen, von denen angenommen wird, dass sie eine Differenz bei der Konzentration des Sauerstoffs erzeugen, der während der Epitaxie aufgenommen wird. Bildgebungselemente wurden unter Verwendung dieser Proben tatsächlich hergestellt und Dunkelstrom (Weißfleck)-Charakteristika wurden untersucht.
  • Anschließend wurde ein Silizium-Epiwafer unter den gleichen Wachstumsbedingungen wie die fünf Stufen hergestellt; dann wurden Elektronenstrahlen darauf angewandt und Fotolumineszenzspektra in einer Elektronenstrahl-Bestrahlungsregion gemessen. 1 zeigt Spektra (Stufen 1, 3 und 5) als Messergebnisse. Weiterhin wurden die Fotolumineszenz-Spektra vom Silizium-Epiwafer vor Anwendung der Elektronenstrahlen ebenfalls gemessen und diese sind in 1 gezeigt. Als Fotolumineszenzspektra vor Anwendung der Elektronenstrahlen werden diejenigen ab Stufe 1 gezeigt, jedoch sind die Fotolumineszenzspektra der anderen Stufen ähnliche Spektra.
  • In 1 entspricht die Lichtemission mit der höchsten Intensität in der Nähe einer Wellenlänge von 1130 nm einer TO-Linie, und das beruht auf einer Zwischenband-Übergangsemission, mit der transversale optische (TO) Phonone zusammenhängen. Weiterhin entspricht die Lichtemission in der Nähe einer Wellenlänge von 1278 nm einer G-Linie, und es ist eine von einem CiCs-Defekt resultierende Lichtemission. Außerdem entspricht die Lichtemission in der Nähe einer Wellenlänge von 1571 nm einer C-Linie, und es ist eine von einem CiOi-Defekt resultierende Lichtemission. Wenn man die Fotolumineszenzspektra vor der Anwendung der Elektronenstrahlen vergleicht, ist die Lichtemission der G-Linie und die der C-Linie in allen Fotolumineszenzspektra der Stufen 1 bis 5 stark, und es wurden Niveaus nachgewiesen, die sich aus dem CiOi-Defekt und dem CiCs-Defekt ergeben.
  • In der G-Linie in 1 weist Stufe 5 die größte Emissionsintensität und Stufe 1 die kleinste Emissionsintensität auf und die Emissionsintensität steigt in der Reihenfolge der Stufen 1 bis 5 an. In der C-Linie, wie in der G-Linie, weist weiterhin Stufe 5 die größte Emissionsintensität und Stufe 1 die kleinste Emissionsintensität auf und die Emissionsintensität steigt in der Reihenfolge der Stufen 1 bis 5 an.
  • Hier wurde der Fotolumineszenz-Messapparat so eingestellt, dass die Intensität der Emission der TO-Linie auf einem Spiegelwafer als Referenz im Bereich von 30000 bis 50000 liegt, und die Emissionsintensität der G-Linie und die der C-Linie, die im anschließenden Beispiel verwendet wurden, wurden von Wafern der jeweiligen Stufen bezogen. Wenn die Intensität der Lichtemission der TO-Linie weniger als 30000 beträgt, sind die Emissionsintensität der G-Linie und die der C-Linie klein, und eine hochpräzise Beurteilung der Weißfleck-Defekte kann nicht durchgeführt werden. Wenn die Intensität der Emission der TO-Linie über 50000 ist, sind weiterhin die Emissionsintensität der G-Linie und die der C-Linie zu groß, und eine Korrelation mit den Weißfleck-Defekten kann nicht bereitgestellt werden.
  • 2A zeigt weiterhin eine Beziehung zwischen den bereits geprüften Weißfleck-Defekten des Bildgebungselements und der Intensität der Emission (der G-Linie) infolge des CiCs-Defekts, und 2B zeigt eine Beziehung zwischen den Weißfleck-Defekten des Bildgebungselements und der Intensität der Emission (der C-Linie) infolge des CiOi-Defekts. In 2A und 2B stellt jeweils eine Abszissenachse die Zahl der Weißfleck-Defekte dar und eine Ordinatenachse stellt ein Verhältnis des Lichtemissionsergebnisses vom CiCs-Defekt oder CiOi-Defekt zur Intensität der Emission der TO-Linie dar. Es ist zu beachten, dass die Zahl der Weißfleck-Defekte des Bildgebungselements auch von einem Bereich einer Bildgebungsoberfläche abhängt und daher die Zahl der jeweiligen Weißfleck-Defekte in 2A und 2B standardisiert ist.
  • In 2A weist Stufe 1 die kleinste Zahl der Weißfleck-Defekte und Stufe 5 die größte Zahl der Weißfleck-Defekte auf, und die Zahl der Weißfleck-Defekte steigt in der Reihenfolge der Stufen 1 bis 5 an. In 2B weist Stufe 1 ebenfalls die kleinste Zahl der Weißfleck-Defekte und Stufe 5 die größte Zahl der Weißfleck-Defekte auf. Aus diesen Gegebenheiten ergibt sich, dass Merkmale von Weißfleck-Defekten abgebaut werden, während die Emissionsintensität der G-Linie infolge des CiCs-Defekts oder die Emissionsintensität der C-Linie infolge des CiOi-Defekts ansteigt.
  • In Bezug auf die G-Linie sind hier die Merkmale von Weißfleck-Defekten steil vermindert, wenn die Emissionsintensität 0,83% der Emissionsintensität der TO-Linie übersteigt. In Bezug auf die C-Linie sind andererseits die Merkmale von Weißfleck-Defekten steil vermindert, wenn die Emissionsintensität 6,5% der Emissionsintensität der TO-Linie übersteigt. Die Zahl der Weißfleck-Defekte ist schätzungsweise 18, wenn die Emissionsintensität der G-Linie 0,83% der Emissionsintensität der TO-Linie beträgt, und die Zahl der Weißfleck-Defekte ist schätzungsweise 18, wenn die Emissionsintensität der C-Linie 6,5% der Emissionsintensität der TO-Linie beträgt. Diese Zahlen sind im fortschrittlichsten Bildgebungselement tatsächlich auf einem unerheblichen Niveau. Wenn daher ein Silizium-Epiwafer, der eine Emissionsintensität der G-Linie von 0,83% oder weniger der Emissionsintensität der TO-Linie und eine Emissionsintensität der C-Linie von 6,5% oder weniger der Emissionsintensität der TO-Linie aufweist, zur Herstellung des Bildgebungselements verwendet wird, können die Weißfleck-Defekte auf ein unerhebliches Niveau unterdrückt werden.
  • Weiterhin können sowohl ein Verhältnis der Emissionsintensität der G-Linie zur Emissionsintensität der TO-Linie und ein Verhältnis der Emissionsintensität der C-Linie zur Emissionsintensität zur TO-Linie 0% oder mehr betragen.
  • Nun wird mit Bezug auf 3 ein Herstellungsverfahren für einen Silizium-Epiwafer entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 3 ist eine Ansicht, die einen Prozessablauf eines Herstellungsverfahrens für einen Silizium-Epiwafer gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In der vorliegenden Erfindung wird zuerst ein Spiegelwafer aus Silizium, der als Referenz dient, mit Licht bestrahlt, und ein erzeugtes Fotolumineszenzspektrum wird mit dem Fotolumineszenz-Messapparat gemessen. Obwohl das auf den Spiegelwafer angewandte Licht nicht besonders eingeschränkt ist, kann es z. B. ein Festkörperlaser mit einer Wellenlänge von 532 nm sein. Außerdem kann ein Ar-Ionenlaser, ein He-Cd-Laser o. ä. verwendet werden. Weiterhin wird der Fotolumineszenz-Messapparat so eingestellt, dass die Emissionsintensität einer TO-Linie des resultierenden Fotolumineszenzspektrums im Bereich von 30000 bis 50000 liegt (Schritt A).
  • Zu diesem Zeitpunkt ist der als Referenz dienende Spiegelwafer aus Silizium nicht besonders eingeschränkt, jedoch ist es wünschenswert, immer den gleichen Spiegelwafer für eine lange Zeit zu verwenden, um Schwankungen des Emissionsintensitäts-Messwerts in Abhängigkeit von den Messzeitpunkten zu verhindern. Außerdem kann der als Referenz dienende Spiegelwafer gemäß jeder Spezifikation des Epiwafers bestimmt werden. Selbst in diesem Fall ist es wünschenswert, den gleichen Spiegelwafer für eine lange Zeit gemäß jeder Spezifikation zu verwenden.
  • Dann wird ein Elektronenstrahl auf den Silizium-Epiwafer als Sortierziel (Schritt B) angewandt, so dass ein CiCs-Defekt oder ein CiOi-Defekt in der Epitaxialschicht erzeugt wird. Obwohl eine Vorrichtung, die den Elektronenstrahl anwendet, nicht besonders eingeschränkt ist, kann z. B. ein Gerät wie ein Rasterelektronenmikroskop verwendet werden. Obwohl der Elektronenstrahl auf alle Epiwafer als Sortierziele angewandt werden kann – z. B. wenn angenommen werden kann, dass sich die Emissionsintensität einer G-Linie und die einer C-Linie bei 20 Epiwafern, die kontinuierlich mit der gleichen Epitaxie-Vorrichtung gezüchtet wurden, nicht unterscheidet – darf der Elektronenstrahl nur auf einen der 20 Epiwafer angewandt werden.
  • Anschließend wird eine Elektronenstrahl-Bestrahlungsregion jedes Silizium-Epiwafers mit Licht bestrahlt und ein erzeugtes Fotolumineszenzspektrum wird mit dem eingestellten Fotolumineszenz-Messapparat gemessen (Schritt C), wodurch die Emissionsintensität der G-Linie und die der C-Linie bezogen werden.
  • Wenn die Emissionsintensität der G-Linie infolge des CiCs-Defekts 0,83% oder weniger der Emissionsintensität der TO-Linie ist und die Emissionsintensität der C-Linie infolge des CiOi-Defekts 6,5% oder weniger der Emissionsintensität der TO-Linie beträgt, wird dieser Silizium-Epiwafer weiterhin für akzeptabel befunden (Schritt D). Außerdem können, wie oben beschrieben – z. B. wenn bekannt ist, dass sich die Emissionsintensität der G-Linie und die der C-Linie bei den 20 Wafern, einschließlich dieses Silizium-Epiwafers, nicht unterscheiden – die restlichen 19 Silizium-Epiwafer ebenfalls für akzeptabel befunden werden.
  • Jeder auf diese Weise sortierte und für akzeptabel befundene Silizium-Epiwafer wird zur Herstellung eines Bildgebungselements verwendet. Dann weist dieses Bildgebungselement eine beträchtlich reduzierte Zahl von Weißfleck-Defekten auf, die ein praktisch unerhebliches Niveau darstellt.
  • Weiterhin wird nun mit Bezug auf 4 ein Beurteilungsverfahren für einen Silizium-Epiwafer entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Das Beurteilungsverfahren für einen Silizium-Epiwafer gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Schritt (Schritt A) der Messung eines Fotolumineszenzspektrums unter Verwendung eines Spiegelwafers aus Silizium und der Einstellung des Fotolumineszenz-Messapparats auf, so dass die Emissionsintensität der TO-Linie im Bereich von 30000 bis 50000 liegt; sowie einen Schritt (Schritt B) der Bestrahlung eines Epiwafers als Beurteilungsziel mit einem Elektronenstrahl; sowie einen Schritt (Schritt C) der Messung des Fotolumineszenzspektrums in dieser Elektronenstrahl-Bestrahlungsregion; und diese Schritte sind die gleichen wie die des oben beschriebenen Herstellungsverfahrens für einen Silizium-Epiwafer zur Aussortierung eines Silizium-Epiwafers und zur Bestimmung, dass dieser akzeptabel ist.
  • Das Beurteilungsverfahren für einen Silizium-Epiwafer gemäß der vorliegenden Erfindung weist weiterhin einen Schritt zur Bestimmung auf, ob die Emissionsintensität einer G-Linie infolge eines CiCs-Defekts des Fotolumineszenzspektrums vom Silizium-Epiwafer als Beurteilungsziel 0,83% oder weniger der Emissionsintensität der TO-Linie beträgt, sowie einen Schritt zur Bestimmung, ob die Emissionsintensität einer C-Linie infolge eines CiOi-Defekts derselben 6,5% oder weniger der Emissionsintensität der TO-Linie beträgt.
  • Gemäß dem Beurteilungsverfahren eines Silizium-Epiwafers der vorliegenden Erfindung ist es möglich zu beurteilen, ob der hergestellte Silizium-Epiwafer als Wafer für ein Bildgebungselement angemessen ist. Insbesondere ist es möglich, einen detaillierten Bereich von Wachstumsbedingungen für eine Epitaxialschicht zur Herstellung eines für ein Bildgebungselement geeigneten Silizium-Epiwafers zu erhalten, indem das Beurteilungsverfahren für einen Silizium-Epiwafer der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • BEISPIELE
  • Die vorliegende Erfindung wird nun im Folgenden ausführlich mit Bezug auf Beispiele beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
  • (Beispiel (1)
  • Zur Herstellung von Silizium-Epiwafern, jeweils mit einem Durchmesser von 300 mm, für ein Bildgebungselement wurden fünf Wafer hergestellt, die jeweils eine Epitaxialschicht mit einem spezifischen Widerstand von 10 Ω·cm und einer Dicke von 10 μm aufweisen, die auf einem Spiegelwafer aus n-Silizium mit einem spezifischen Widerstand von 10 Ω·cm gebildet wird. Die fünf Wafer wurden durch kontinuierliches Wachstum der Epitaxialschichten unter den gleichen Wachstumsbedingungen und unter Einsatz der gleichen Epitaxie-Vorrichtung bereitgestellt, und die Epitaxialschichten der fünf Wafer sind homogen.
  • Dann wurde der Spiegelwafer aus Silizium verwendet, um den Fotolumineszenz-Messapparat so einzustellen, dass die Emissionsintensität einer TO-Linie 40000 betrug.
  • Weiterhin wurde einer der hergestellten Silizium-Epiwafer mit einem Elektronenstrahl bestrahlt. Anschließend wurde ein Fotolumineszenzspektrum in einer Elektronenstrahl-Bestrahlungsregion dieses Wafers mit dem eingestellten Fotolumineszenz-Messapparat gemessen. Die Emissionsintensität einer G-Linie in diesem Moment betrug 0,63% der Emissionsintensität der TO-Linie und die Emissionsintensität einer C-Linie betrug 5,2% der Emissionsintensität der TO-Line, und sie erfüllten Aussortierungsbedingungen.
  • Andererseits wurden Bildgebungselemente unter Verwendung der restlichen vier Silizium-Epiwafer hergestellt und eine Beurteilung der Weißfleck-Defekte wurde durchgeführt. Ein Durchschnittswert der Zahlen der Weißfleck-Defekte der hergestellten Bildgebungselemente war vier, und die Bildgebungselemente mit den extrem reduzierten Zahlen von Weißfleck-Defekten wurden hergestellt.
  • (Beispiel (2)
  • Wie in Beispiel 1 wurden fünf Wafer hergestellt, die jeweils eine Epitaxialschicht mit einem spezifischen Widerstand von 10 Ω·cm und einer Dicke von 10 μm aufweisen, die auf einem Spiegelwafer aus n-Silizium mit einem Durchmesser von 300 mm und einem spezifischen Widerstand von 10 Ω·cm gebildet wird. Jedoch war eine Epitaxie-Vorrichtung, der zur Epitaxie verwendet wurde, eine andere Vorrichtung als die in Beispiel 1 verwendete Vorrichtung. Außerdem wurde ein Spiegelwafer aus Silizium verwendet, um den Fotolumineszenz-Messapparat so einzustellen, dass die Emissionsintensität einer TO-Linie 40000 betrug.
  • Außerdem wurde einer der hergestellten Silizium-Epiwafer mit einem Elektronenstrahl bestrahlt, und ein Fotolumineszenzspektrum einer Elektronenstrahl-Bestrahlungsregion dieses Wafers wurde mit dem eingestellten Fotolumineszenz-Messapparat gemessen. Die Emissionsintensität einer G-Linie in diesem Moment betrug 0,94% der Emissionsintensität der TO-Linie und die Emissionsintensität einer C-Linie betrug 8,3% der Emissionsintensität der TO-Line, und sie erfüllten Aussortierungs(Beurteilungs)bedingungen nicht.
  • Außerdem wurden Bildgebungselemente unter Verwendung der restlichen vier Silizium-Epiwafer hergestellt und eine Beurteilung der Weißfleck-Defekte wurde durchgeführt. Die Präsenz vieler Weißfleck-Defekte wurde aus der Beurteilung der Emissionsintensität der G-Linie und der C-Linie abgeschätzt, und ein Durchschnittswert der Zahl der Weißfleck-Defekte der tatsächlich hergestellten Bildgebungselemente betrug bis zu 102. Das war ein unangemessenes Niveau für das fortschrittlichste Bildgebungselement.
  • Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsform beschränkt ist. Die Ausführungsform ist ein Beispiel zu Illustrationszwecken und jedes Beispiel, das im Wesentlichen die gleiche Struktur hat und die gleichen Funktionen und Effekte wie die in den Patentansprüchen der vorliegenden Erfindung beschriebenen technischen Konzepte hat, ist im technischen Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung inbegriffen.

Claims (3)

  1. Herstellungsverfahren für einen Silizium-Epiwafer mit einer Epitaxialschicht, die auf einem Spiegelwafer aus Silizium gezüchtet wurde, umfassend die Schritte: Verwenden eines Fotolumineszenz-Messapparats zur Messung eines Fotolumineszenzspektrums, das erzeugt wird, indem der Spiegelwafer mit Licht bestrahlt wird, und Einstellen des Fotolumineszenz-Messapparats, so dass die Intensität der Emission einer TO-Linie des Spektrums 30000 bis 50000 beträgt; Bestrahlen des Silizium-Epiwafers mit einem Elektronenstrahl; Bestrahlen einer Elektronenstrahl-Bestrahlungsregion des Silizium-Epiwafers mit Licht, und Messung eines Spektrums der erzeugten Fotolumineszenz mit dem eingestellten Fotolumineszenz-Messapparat; und Aussortieren und Annahme eines Silizium-Epiwafers, dessen Emissionsintensität infolge eines CiCs-Defekts des Fotolumineszenzspektrums vom Silizium-Epiwafer 0,83% oder weniger der Intensität der Emission der TO-Linie beträgt und dessen Emissionsintensität infolge eines CiOi-Defekts desselben 6,5% oder weniger der Intensität der Emission der TO-Linie beträgt.
  2. Bildgebungselement, das unter Verwendung eines Silizium-Epiwafers hergestellt wird, der mit dem Herstellungsverfahren für einen Silizium-Epiwafer nach Anspruch 1 hergestellt wird.
  3. Beurteilungsverfahren für einen Silizium-Epiwafer mit einer Epitaxialschicht, die auf einem Spiegelwafer aus Silizium gezüchtet wurde, umfassend die Schritte: Verwenden eines Fotolumineszenz-Messapparats zur Messung eines Fotolumineszenzspektrums, das erzeugt wird, indem der Spiegelwafer mit Licht bestrahlt wird, und Einstellen des Fotolumineszenz-Messapparats, so dass die Intensität der Emission einer TO-Linie des Spektrums 30000 bis 50000 beträgt; Bestrahlen des Silizium-Epiwafers mit einem Elektronenstrahl; Bestrahlen einer Elektronenstrahl-Bestrahlungsregion des Silizium-Epiwafers mit Licht, und Messung eines Spektrums der erzeugten Fotolumineszenz mit dem eingestellten Fotolumineszenz-Messapparat; Erhalten der Emissionsintensität infolge eines CiCs-Defekts des Spektrums der Fotolumineszenz aus dem Silizium-Epiwafer und bestimmen, ob die Emissionsintensität 0,83% oder weniger der Intensität der Emission der TO-Linie ist; und Erhalten der Emissionsintensität infolge eines CiOi-Defekts des Spektrums der Fotolumineszenz aus dem Silizium-Epiwafer und bestimmen, ob die Emissionsintensität 6,5% oder weniger der Intensität der Emission der TO-Linie ist.
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