JP2010016216A - シリコンエピタキシャルウェーハの評価方法及び製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シリコン単結晶基板上にシリコン単結晶薄膜を気相成長させたシリコンエピタキシャルウェーハのCu汚染を検出するシリコンエピタキシャルウェーハの評価方法において、少なくとも、ウェーハの薄膜の表面に押当物の押当面を平行に押し当てる手段により押し当て、ウェーハの表面にCuを析出させる工程と、ウェーハの薄膜の表面を、アンモニア、過酸化水素水から成る洗浄液で洗浄する工程と、洗浄によりウェーハの薄膜の表面に発生したピットの数を測定する工程とを含むことを特徴とするシリコンエピタキシャルウェーハの評価方法。
【選択図】図1
Description
また、アンモニアの濃度が過酸化水素水より高濃度である処理液を用いてシリコンウェーハを30分間以上エッチングし、表面に形成されたLPDの個数を調べることによりシリコンウェーハのCu汚染等の評価を行う方法が開示されている(特許文献2参照)。
このように、前記アンモニア、過酸化水素水から成る洗浄液として、SC−1洗浄液を用れば、特別な洗浄設備を使用せずにウェーハを洗浄することができる。また、評価用のウェーハを用いず、製品そのものを用いて、ウェーハを洗浄する工程を行うことができる。その結果、本発明の評価方法でウェーハを評価した後、そのウェーハをそのまま次工程に送ることができる。そのため、製造コストを低減し、製品歩留まりを向上することができる。
このように、前記測定したピット数が50個/枚以下となるものを選別すれば、GOI特性のより優れたシリコンウェーハを選別可能となる製造方法とすることができる。
従来の評価方法により、シリコンエピタキシャルウェーハに含まれるCuの量を評価する際、ウェーハ中に存在する微量なCuの量を検出するには感度が十分でなく、精度良く評価できない場合があった。
そのため、従来の分析手法で良好と評価されたシリコンエピタキシャルウェーハを用いて半導体デバイスを製造した場合、GOI特性の低いものが製造されてしまう場合があるという問題点があった。
ここで、本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハの評価方法について説明する。
本発明に係る評価方法での評価対象であるシリコンエピタキシャルウェーハは、例えば、図2に示す本発明の製造方法の仕込工程から取出工程を以下のようにして行うことによって得ることができる。
次いで、反応容器内に水素ガスを流した状態で、反応容器内の温度をシリコン単結晶薄膜を気相成長するための成膜温度まで昇温する(図2の昇温工程)。ここで、成膜温度は基板表面の自然酸化膜を水素で除去できる1000℃以上に設定することができる。
ここで、特に限定されることはないが、反応容器内の温度が400℃以下で、水素雰囲気から窒素雰囲気へと切換えることができる。このように、雰囲気ガスを切り替えれば、Cuをシリコン単結晶膜の表面に積極的に析出することができ、Cu汚染の評価においてCuを測定する感度を向上することができる。
このようにして得られた、シリコンエピタキシャルウェーハのCu汚染を検出する本発明の評価方法は、以下のようにしてなされる。
このように、押当物の押当面を平行に押し当てることによって、ウェーハ内部に含まれるCuをウェーハ表面に集め析出させることができる。
そして、ウェーハ表面に形成されたピットをパーティクルカウンタで測定する(ピット計測工程)。
このとき、ウェーハの薄膜の表面に押当物の押当面を平行に押し当てる手段として、薄膜の表面の突起を除去するためのエピスパイククラッシュ装置を用いることができる。
このように、アンモニア、過酸化水素水から成る洗浄液として、SC−1洗浄液を用いれば、特別な洗浄設備を必要とせずウェーハを洗浄する工程を行うことができる。また、評価用のウェーハを用いず、製品そのものを用いて、ウェーハを洗浄する工程を行うことができる。その結果、本発明の評価方法でウェーハを評価した後、そのウェーハをそのまま次工程に送ることができる。そのため、製造コストを低減し、製品歩留まりを向上することができる。
仕込工程から取出工程は、上記の評価方法での評価対象であるシリコンエピタキシャルウェーハを得る方法で説明したものと同様にして行うことができる。
そして、取出工程後に、上記した本発明に係る評価方法を用いて、ウェーハの表面に発生したピット数を測定する(図2A)。
このようなシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法であれば、Cuの含有量が多く表面ピットが多数形成されGOI特性が悪くなるシリコンウェーハを選別して取り除くことができ、GOI特性の良好なウェーハを選別可能となる製造方法とすることができる。
このように、測定したピット数がウェーハ1枚当たり50個以下となるものを選別すれば、GOI特性のより優れたシリコンエピタキシャルウェーハを選別可能となる製造方法とすることができる。
予め全溶解化学分析法を用いて3×1010atoms/cm3以下(検出下限)および5×1010〜7×1011atoms/cm3程度のCu濃度を有することを確かめた面方位(100)、n+型の基板を準備した。
そして、本発明の製造方法に従って、その基板上に成膜温度1130℃でn−型の薄膜を気相成長させたシリコンエピタキシャルウェーハを製造し、本発明に係る評価方法を用いてCu汚染の評価をした。
このウェーハを標準的なSC−1洗浄液で洗浄し、パーティクルカウンタでサイズが直径0.13μm以上と検出される表面ピットを計測した。
これに対し、後述する比較例では、基板中のCu濃度にかかわらず、計測したピット数は20個以下であり、実施例1の方がウェーハに含まれるCuを高感度で測定できることが分かる。
実施例1で評価したシリコンエピタキシャルウェーハの中から、測定したピット数が100個以下のものを選別し、すなわち本発明に係る製造方法を用いてエピタキシャルウェーハを製造し、そのウェーハから多結晶シリコンゲートMOSトランジスタを作製した。そして、そのMOSトランジスタのGOI特性を評価した。
一般にどちらの評価でも、絶縁破壊までに要する電気量は、酸化膜に生成している欠陥が大きい程少なくなる。
このように、本発明の製造方法でエピタキシャルウェーハを製造し、その際、例えば測定した表面のピット数が100個/枚以下よりもさらに厳しい条件の50個/枚以下という基準でエピタキシャルウェーハを選別すれば、GOI特性の優れた良品のウェーハを確実に得ることができることが確認できた。
製造したシリコンエピタキシャルウェーハのシリコン単結晶薄膜の表面に平行に押当物の押当面を押し当てる工程を行わなかった以外、実施例1と同様にしてCu汚染の評価をした。
評価の際に計測したピット数の結果を図3に示す。図3に示すように、基板中のCu濃度にかかわらず、計測したピット数は20個以下であり、Cu検出の感度が十分でないことが確認できた。
例えば、本発明で薄膜を気相成長させる気相成長装置は限定されず、縦型(パンケーキ型)、バレル型(シリンダ型)、枚葉式等の各種気相成長装置に適用可能である。
Claims (5)
- シリコン単結晶基板上にシリコン単結晶薄膜を気相成長させたシリコンエピタキシャルウェーハのCu汚染を検出するシリコンエピタキシャルウェーハの評価方法において、少なくとも、
前記ウェーハの前記薄膜の表面に押当物の押当面を平行に押し当てる手段により押し当て、前記ウェーハの表面にCuを析出させる工程と、
前記ウェーハの前記薄膜の表面を、アンモニア、過酸化水素水から成る洗浄液で洗浄する工程と、
前記洗浄により前記ウェーハの前記薄膜の表面に発生したピットの数を測定する工程とを含むことを特徴とするシリコンエピタキシャルウェーハの評価方法。 - 前記ウェーハの前記薄膜の表面に押当物の押当面を平行に押し当てる手段として、前記薄膜の表面の突起を除去するためのエピスパイククラッシュ装置を用いることを特徴とする請求項1に記載のシリコンエピタキシャルウェーハの評価方法。
- 前記アンモニア、過酸化水素水から成る洗浄液として、SC−1洗浄液を用いることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のシリコンエピタキシャルウェーハの評価方法。
- シリコン単結晶基板上にシリコン単結晶薄膜を気相成長させるシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法において、少なくとも、前記シリコン単結晶薄膜を気相成長させた後に、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の評価方法を用いて、前記ウェーハの表面のピット数を測定し、該測定したピット数が所定の数以下となるものを選別する工程を含むことを特徴とするシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記測定したピット数が50個/枚以下となるものを選別することを特徴とする請求項4に記載のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。
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