JP2010045247A - Silicon wafer and method of manufacturing silicon wafer - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silicon wafer having the effective density and size of a BMD for preventing the dislocation of a pattern by restraining slip dislocation caused in a particularly controversial device heat treatment process accompanied by the fining of a device wiring pattern, and to provide a method for manufacturing the silicon wafer. <P>SOLUTION: In this silicon wafer, assuming an oxygen concentration variation before and after deposit heat treatment for depositing an oxygen deposit as &Delta;O<SB>i</SB>(atoms/cm<SP>3</SP>)(JEIDA) and the density of the oxygen deposit detected by an RIE method as D (a piece/cm<SP>3</SP>), a relationship of &Delta;O<SB>i</SB>/(D&times;10<SP>6</SP>)&le;5 and D&ge;1&times;10<SP>10</SP>is satisfied. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明はシリコンウェーハとその製造方法に関するものであり、特に熱処理の際に発生するスリップを抑制することのできるシリコンウェーハとその製造方法に関する。   The present invention relates to a silicon wafer and a manufacturing method thereof, and more particularly to a silicon wafer and a manufacturing method thereof that can suppress slip generated during heat treatment.

半導体集積回路基板材料、例えばシリコンウェーハは一般的にチョクラルスキー法(Czochoralski Method:以下CZ法と称する)で成長したシリコン単結晶を切断し、研磨する等の工程を経て製作される。   A semiconductor integrated circuit substrate material, such as a silicon wafer, is generally manufactured through a process of cutting and polishing a silicon single crystal grown by a Czochralski method (hereinafter referred to as CZ method).

CZ法では、多結晶シリコンを石英るつぼ内で溶融させ、シリコン溶融液を回転させながら引き上げるものであり、石英るつぼから溶融する酸素が通常5〜20×1017atoms/cm程度シリコン結晶内に過飽和状態で含まれている。これら過飽和酸素はデバイス製造工程の熱処理中に結晶欠陥である酸素析出物(Bulk Micro Defect:以下BMDと称する)としてシリコンウェーハ内部に析出する。
この析出物はデバイス活性領域に発生すると、接合リークの低下等のデバイス特性に悪影響を及ぼすが、他方、デバイス活性領域以外のウェーハバルク部に発生すると、デバイスプロセス中に混入した金属元素を捕獲するゲッタリングサイトとして機能するため有効である。
In the CZ method, polycrystalline silicon is melted in a quartz crucible, and the silicon melt is pulled up while rotating. Oxygen melted from the quartz crucible is usually about 5 to 20 × 10 17 atoms / cm 3 in the silicon crystal. Included in supersaturated state. These supersaturated oxygens precipitate inside the silicon wafer as oxygen precipitates (Bulk Micro Defect: hereinafter referred to as BMD) which are crystal defects during the heat treatment in the device manufacturing process.
When this precipitate is generated in the device active region, it adversely affects device characteristics such as a reduction in junction leakage. On the other hand, when this precipitate is generated in the wafer bulk region other than the device active region, it captures metal elements mixed during the device process. Effective because it functions as a gettering site.

ここで、近年、半導体素子の製造工程でパターンずれ(非線形ずれ)と呼ばれる現象が起きている。
半導体素子製造の露光工程では、シリコンウェーハ上に複数層の回路パターンを重ね合わせて転写する。このとき、後述する複数の工程を経た後に再度回路パターンを露光する際、既に形成された回路パターンと新たに形成された回路パターンの位置ずれが生じる現象をパターンずれと呼ぶ。
このパターンずれにより各層間での重ね合わせ精度が悪くなると、形成した回路の特性が悪化し、不良による歩留り低下の原因となる。
Here, in recent years, a phenomenon called pattern shift (nonlinear shift) has occurred in the manufacturing process of semiconductor elements.
In an exposure process for manufacturing a semiconductor element, a plurality of circuit patterns are superimposed and transferred onto a silicon wafer. At this time, when a circuit pattern is exposed again after a plurality of steps to be described later, a phenomenon in which a positional deviation between the already formed circuit pattern and the newly formed circuit pattern occurs is called pattern deviation.
When the overlay accuracy between the respective layers is deteriorated due to this pattern shift, the characteristics of the formed circuit are deteriorated, resulting in a decrease in yield due to defects.

パターンずれ発生の原因には、例えば以下のようなものが考えられる。
例えば、エッチング、CVD(Chemical Vapor Deposition)、CMP(Chemical Mechanical Polishing)などのプロセス処理工程では、当該プロセスにおける研磨や熱処理時の熱膨張等により、シリコンウェーハに歪みが加わる場合が多い。従って、そのようなプロセス工程を経た層に対して露光処理を行う場合には、シリコンウェーハの歪みが、非線形なずれ、すなわちパターンずれとなって影響する場合がある。
Possible causes of pattern deviation include the following.
For example, in process processes such as etching, CVD (Chemical Vapor Deposition), and CMP (Chemical Mechanical Polishing), the silicon wafer is often distorted due to thermal expansion during polishing or heat treatment in the process. Therefore, when exposure processing is performed on a layer that has undergone such process steps, the distortion of the silicon wafer may be affected by non-linear deviation, that is, pattern deviation.

また、半導体素子製造工程ではIG(Intrinsic Gettering)、LOCOS(Local Oxidation of Silicon)、ウェルドライブ、酸化などの熱処理が、拡散炉やRTA(Rapid Thermal Annealing)炉を用いて400℃から1200℃程度の温度範囲で行われる。   Also, in the semiconductor device manufacturing process, heat treatment such as IG (Intrinsic Gettering), LOCOS (Local Oxidation of Silicon), well drive, oxidation, etc. is performed at about 400 to 1200 ° C. using a diffusion furnace or RTA (Rapid Thermal Annealing) furnace. Performed in the temperature range.

このような熱処理においては、シリコンウェーハの自重による応力や、シリコンウェーハ面内の温度不均一性に起因する応力によって結晶がすべり面に沿って変形する、いわゆるスリップ転位が発生する。
このスリップ転位はシリコンウェーハ表面に数ナノから数ミクロンの段差を生じ、素子の活性領域を横切ることによって、接合リーク電流の増大や、重ね合わせ精度を著しく悪化させることがある。このため、スリップ転位は歩留り低下の大きな原因の一つとなっている。近年では、シリコンウェーハの大口径化に伴い、熱処理時に発生するスリップはさらに深刻な問題となっており、スリップ転位の発生を抑制することが重要となっている。
In such a heat treatment, so-called slip dislocation occurs in which the crystal is deformed along the slip surface due to stress due to the weight of the silicon wafer or stress due to temperature non-uniformity in the silicon wafer surface.
This slip dislocation causes a step of several nanometers to several microns on the surface of the silicon wafer and crosses the active region of the device, thereby increasing the junction leakage current and remarkably deteriorating the overlay accuracy. For this reason, slip dislocation is one of the major causes of yield reduction. In recent years, with the increase in the diameter of silicon wafers, slip generated during heat treatment has become a more serious problem, and it is important to suppress the occurrence of slip dislocations.

特に近年の最先端プロセスでは、イオン注入した不純物を活性化するためSLA(Spike Lamp Anneal)もしくはFLA(Flash Lamp Anneal)などのプロセスが導入されており、不純物の深さ方向の分布を狭い範囲で制御するため、非常に高速に所定の温度まで上昇させ、なおかつ急速に冷却させるという熱処理が行われている。このためシリコンウェーハに作用する熱応力が大きくなり、スリップ転位がより発生しやすくなる。   In particular, in recent advanced processes, processes such as SLA (Spike Lamp Anneal) or FLA (Flash Lamp Anneal) have been introduced to activate the ion-implanted impurities, and the distribution of impurities in the depth direction is narrow. In order to control, heat treatment is performed such that the temperature is raised to a predetermined temperature very rapidly and cooled rapidly. For this reason, the thermal stress acting on the silicon wafer is increased, and slip dislocation is more likely to occur.

このスリップ転位を抑制する方法として、シリコンウェーハ内部に存在するBMDによって転位の運動を抑制する方法がある(例えば特許文献1等参照)。
この特許文献1に記載の方法は、アルゴンガス、水素ガス、またはこれらの混合ガス雰囲気下、1100〜1350℃の温度で10〜600分の高温熱処理を行う前に、高温熱処理温度末満の温度でプレアニールを行うことによって、酸素析出物を成長させてスリップ転位の成長を抑制するものである。
As a method of suppressing the slip dislocation, there is a method of suppressing the movement of dislocation by BMD existing inside the silicon wafer (see, for example, Patent Document 1).
The method described in Patent Document 1 is the temperature at the end of the high temperature heat treatment temperature before performing high temperature heat treatment for 10 to 600 minutes at a temperature of 1100 to 1350 ° C. in an atmosphere of argon gas, hydrogen gas, or a mixed gas thereof. By performing pre-annealing, oxygen precipitates are grown to suppress the growth of slip dislocations.

WO2003/3441WO2003 / 3441

このBMDによる転位の抑制は、微細析出粒子が転位移動に対する抵抗として働く析出強化の現象であり、BMDがある一定以上の密度であれば、効果的にスリップの移動を抑制することができる。他方、BMDサイズがある一定の大きさ以上になった場合、析出物自体から転位を生じるようになり、強度の低下が起こる析出軟化現象が発生する。
また、BMDの密度が多いほどその平均サイズは小さくなる関係にある。これはBMDが成長するにはシリコンウェーハ内部に過飽和以上の酸素が必要となるが、BMDの密度が高い場合には、BMD1個当たりに消費できる酸素の原子数が少なくなるためであると考えられる。このため、BMD1個当たりの酸素原子数を一定水準以下に抑えつつ、密度を増やすことができる処理が必要となる。
This suppression of dislocation by BMD is a phenomenon of precipitation strengthening in which fine precipitate particles act as resistance to dislocation movement. If the BMD has a certain density or more, it is possible to effectively suppress slip movement. On the other hand, when the BMD size exceeds a certain size, dislocation occurs from the precipitate itself, and a precipitation softening phenomenon occurs in which the strength decreases.
Further, there is a relationship in which the average size decreases as the density of BMD increases. This is probably because supersaturated oxygen or more is required inside the silicon wafer in order to grow BMD, but when the density of BMD is high, the number of oxygen atoms that can be consumed per BMD is reduced. . For this reason, the process which can increase a density is required, suppressing the number of oxygen atoms per BMD below a fixed level.

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、デバイス配線パターンの微細化に伴い特に問題視されるデバイス熱処理工程で発生するスリップ転位を抑制し、パターンずれを防止するために効果的なBMDの密度とサイズを有するシリコンウェーハとその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and is effective for suppressing slip dislocation generated in a device heat treatment process, which is particularly problematic with the miniaturization of device wiring patterns, and preventing pattern displacement. An object of the present invention is to provide a silicon wafer having a density and size of BMD and a method for manufacturing the same.

上記課題を解決するため、本発明では、シリコンウェーハであって、酸素析出物を析出させる析出熱処理前後における酸素濃度変化量をΔO(atoms/cm)(JEIDA)、RIE(Reactive Ion Etching;反応性イオンエッチング)法によって検出される酸素析出物の密度をD(個/cm)とした時に、ΔO/(D×10)≦5、かつD≧1×1010の関係を満たすものであることを特徴とするシリコンウェーハを提供する(請求項1)。 To solve the above problems, the present invention provides a silicon wafer, ΔO i (atoms / cm 3 ) the oxygen concentration variation in the precipitation heat treatment before and after precipitating the oxygen precipitates (JEIDA), RIE (Reactive Ion Etching; The relationship of ΔO i / (D × 10 6 ) ≦ 5 and D ≧ 1 × 10 10 is satisfied when the density of oxygen precipitates detected by the reactive ion etching method is D (pieces / cm 3 ). A silicon wafer is provided (claim 1).

上述のような酸素析出物を析出させる析出熱処理前後の酸素濃度変化量をΔO(atoms/cm)(JEIDA)、RIE法によって検出される酸素析出物の密度をD(個/cm)とした時に、ΔO/(D×10)≦5、かつD≧1×1010の関係を満たすシリコンウェーハであれば、該シリコンウェーハ中に所望の小さいサイズのBMDが高密度に存在しており、これによってスリップ転位の移動を効果的に抑制することができるものとなっている。つまり、半導体素子の製造工程での熱処理中に発生するスリップ転位に対する耐性を高いものとすることができ、パターンずれの発生を防止することができるシリコンウェーハとなる。 ΔO i (atoms / cm 3 ) (JEIDA) is the amount of oxygen concentration change before and after the precipitation heat treatment for precipitating oxygen precipitates as described above, and the density of oxygen precipitates detected by the RIE method is D (pieces / cm 3 ). If it is a silicon wafer satisfying the relationship of ΔO i / (D × 10 6 ) ≦ 5 and D ≧ 1 × 10 10 , a desired small size BMD exists in the silicon wafer at a high density. Thus, the slip dislocation movement can be effectively suppressed. That is, the silicon wafer can have high resistance to slip dislocations generated during the heat treatment in the manufacturing process of the semiconductor element, and the occurrence of pattern deviation can be prevented.

また、前記シリコンウェーハは、炭素濃度が2×1016〜10×1016(atoms/cm)(JEIDA)の範囲内であることが好ましい(請求項2)。
このように、炭素濃度が2×1016〜10×1016(atoms/cm)(JEIDA)であるシリコンウェーハであれば、析出熱処理前に炭素−酸素複合体を核としたGrown−in析出核が形成されたものとすることができる。このため、析出熱処理において、核形成がより促進され、密度が濃く、一個当たりの酸素原子数の少ないBMDが形成されたシリコンウェーハにより容易にすることができ、パターンずれ防止にもより効果的である。
The silicon wafer preferably has a carbon concentration in a range of 2 × 10 16 to 10 × 10 16 (atoms / cm 3 ) (JEIDA).
Thus, in the case of a silicon wafer having a carbon concentration of 2 × 10 16 to 10 × 10 16 (atoms / cm 3 ) (JEIDA), grown-in precipitation using a carbon-oxygen complex as a nucleus before the precipitation heat treatment. Nuclei may be formed. For this reason, in the precipitation heat treatment, the nucleation is further promoted, the density is high, and it can be facilitated by the silicon wafer on which the BMD with a small number of oxygen atoms per one is formed. is there.

また、本発明では、シリコンウェーハの製造方法であって、チョクラルスキー法によって育成されたシリコン単結晶からシリコン半導体基板を切り出し、該シリコン半導体基板に析出熱処理を行って、RIE法による測定での酸素析出物の密度Dが1×1010(個/cm)以上、該析出熱処理前後の酸素濃度変化量をΔO(atoms/cm)(JEIDA)とした時に、ΔO/(D×10)≦5の関係を満たす酸素析出物を析出させることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法を提供する(請求項3)。 Further, the present invention is a method for producing a silicon wafer, in which a silicon semiconductor substrate is cut out from a silicon single crystal grown by the Czochralski method, subjected to precipitation heat treatment, and measured by the RIE method. When the density D of oxygen precipitates is 1 × 10 10 (pieces / cm 3 ) or more and the amount of change in oxygen concentration before and after the precipitation heat treatment is ΔO i (atoms / cm 3 ) (JEIDA), ΔO i / (D × A method for producing a silicon wafer is provided, wherein an oxygen precipitate satisfying a relationship of 10 6 ) ≦ 5 is deposited.

RIE法による測定での密度Dが1×1010(個/cm)以上であり、当該析出熱処理前後の酸素濃度変化量をΔO(atoms/cm)(JEIDA)とした時に、ΔO/(D×10)≦5の関係を満たす酸素析出物を析出させる析出熱処理を行うことによって、シリコンウェーハ内部に、デバイス製造工程、特にRTA工程で発生するスリップ転位の移動を効果的に抑制することができる密度とサイズのBMDを析出させることができる。そのため、パターンずれが発生することを抑制することができるシリコンウェーハとすることができる。 When the density D measured by the RIE method is 1 × 10 10 (pieces / cm 3 ) or more and the amount of change in oxygen concentration before and after the precipitation heat treatment is ΔO i (atoms / cm 3 ) (JEIDA), ΔO i / (D × 10 6 ) ≦ 5 Precipitation heat treatment for precipitating oxygen precipitates satisfying the relationship effectively suppresses the movement of slip dislocations generated in the device manufacturing process, particularly the RTA process, inside the silicon wafer. BMD of the density and size which can be made can be deposited. Therefore, it can be set as the silicon wafer which can suppress generating a pattern shift.

また、前記析出熱処理として、500〜700℃で1時間以上保持する第1の熱処理を行い、その後1000℃以上の第2の熱処理を行うことが好ましい(請求項4)。
スリップ転位の抑制に効果的なBMDを析出させる析出熱処理として、シリコンウェーハ中での核形成が比較的発生し易い温度、例えば500〜700℃で1時間以上の第1の熱処理を行い、その後1000℃以上の第2の熱処理を行う工程が有効である。
このように第1の熱処理は核形成が促進され易い温度条件とすることによって、シリコンウェーハ中の核形成を促進する。更に、酸素を析出させるために第2の熱処理として上述の温度範囲の高温熱処理を行うことで、BMDをシリコンウェーハ中に析出させることができる。
Moreover, as said precipitation heat processing, it is preferable to perform the 1st heat processing hold | maintained at 500-700 degreeC for 1 hour or more, and to perform 1000 degreeC or more 2nd heat treatment after that.
As a precipitation heat treatment for precipitating BMD effective in suppressing slip dislocation, a first heat treatment is performed at a temperature at which nucleation in a silicon wafer is relatively likely to occur, for example, at 500 to 700 ° C. for 1 hour or more, and then 1000 A step of performing a second heat treatment at a temperature of ° C or higher is effective.
As described above, the first heat treatment promotes nucleation in the silicon wafer by setting the temperature condition to facilitate nucleation. Furthermore, BMD can be precipitated in a silicon wafer by performing a high-temperature heat treatment in the above-described temperature range as a second heat treatment in order to precipitate oxygen.

また、前記析出熱処理として、500〜700℃の熱処理炉に投入し、3℃/min以下の速度で昇温させ、1000℃以上で1時間以下保持する熱処理を行うことが好ましい(請求項5)。
このように、シリコンウェーハを500〜700℃の熱処理炉に投入し、3℃/min以下の速度で緩やかに昇温させることでシリコンウェーハ中にBMDの析出核を効率よく形成させる。そして、その後に1000℃以上で1時間以下保持することによって、スリップ転位の抑制に効果的なBMDを析出させることができる。
Further, as the precipitation heat treatment, it is preferable to perform a heat treatment that is performed in a heat treatment furnace at 500 to 700 ° C., heated at a rate of 3 ° C./min or less, and held at 1000 ° C. or more and 1 hour or less. .
In this way, the silicon wafer is put into a heat treatment furnace at 500 to 700 ° C., and the temperature is gradually raised at a rate of 3 ° C./min or less, so that BMD precipitation nuclei are efficiently formed in the silicon wafer. And BMD effective for suppression of slip dislocation can be deposited by holding | maintaining at 1000 degreeC or more after that for 1 hour or less after that.

また、前記析出熱処理を行う直前に、急速昇降温熱処理炉で、N、NH、Ar、Hのうち少なくとも1つ以上を含む雰囲気下で1100℃以上に10秒以上保持する熱処理を行うことが好ましい(請求項6)。
上述のような条件の前熱処理を析出熱処理の直前に行うことにより、シリコンウェーハ中の空孔(Vacancy)濃度を高くできる。そしてこの空孔が高密度に存在することにより、続く析出熱処理でのBMD析出核の形成が更に促進される。これによって、上述の密度と条件を満たすBMDが形成されたシリコンウェーハをより効率よく得ることができ、パターンずれを更に防止することができるシリコンウェーハを製造することができる。
Also, performed just before the precipitation heat treatment, a rapid elevation heat treatment furnace, N 2, NH 3, Ar, a heat treatment of holding 1100 ° C. or higher than 10 seconds in an atmosphere containing at least one or more of H 2 (Claim 6).
The vacancy concentration in the silicon wafer can be increased by performing the pre-heat treatment under the above conditions immediately before the precipitation heat treatment. The presence of these vacancies at a high density further promotes the formation of BMD precipitation nuclei in the subsequent precipitation heat treatment. Thereby, a silicon wafer on which BMD satisfying the above-described density and condition is formed can be obtained more efficiently, and a silicon wafer that can further prevent pattern deviation can be manufactured.

また、前記析出熱処理を行う直前に、1150℃以上で1時間以上保持する熱処理を行うことが好ましい(請求項7)。
この熱処理により、Grown−in析出核の溶解を抑制することができ、これによって後の析出熱処理によって析出核の形成を促進することができ、所望の関係を満たすBMDが析出したシリコンウェーハをより効率よく得ることができる。
Moreover, it is preferable to perform the heat processing hold | maintained at 1150 degreeC or more for 1 hour or more just before performing the said precipitation heat processing (Claim 7).
By this heat treatment, dissolution of the grown-in precipitation nuclei can be suppressed, whereby the formation of the precipitation nuclei can be promoted by the subsequent precipitation heat treatment, and the silicon wafer on which BMD satisfying the desired relationship is precipitated is more efficient. Can get well.

また、前記チョクラルスキー法により育成時にシリコン単結晶に炭素を濃度が2×1016〜10×1016(atoms/cm)(JEIDA)になるようにドープすることが好ましい(請求項8)。
得られるシリコンウェーハが、上述のような炭素濃度範囲になるように、CZ法でシリコン単結晶を育成する際に炭素をドープすることで、炭素−酸素複合体を核としたGrown−in析出核を形成することができ、析出熱処理でBMDをより析出し易くすることができる。これによって、続く析出熱処理でのBMD析出核形成を促進させることができる。
Further, the Czochralski concentration of carbon in the silicon single crystal during growing by method 2 × 10 16 ~10 × 10 16 (atoms / cm 3) is preferably doped so as to (JEIDA) (claim 8) .
Grown-in precipitation nuclei with carbon-oxygen complexes as nuclei by doping carbon when growing silicon single crystals by the CZ method so that the resulting silicon wafer has a carbon concentration range as described above. The BMD can be more easily precipitated by precipitation heat treatment. Thereby, the formation of BMD precipitation nuclei in the subsequent precipitation heat treatment can be promoted.

以上説明したように、その内部にRIE法によって検出される酸素析出物が1×1010(個/cm)以上存在し、かつ酸素析出熱処理前後の酸素濃度変化量ΔO(atoms/cm)(JEIDA)と酸素析出物の密度D(個/cm)を定義した時、式ΔO/(D×10)が5以下となるようなシリコンウェーハであれば、デバイスプロセスの熱処理によって発生するスリップ転位の移動を抑制することができる、つまりスリップ転位により発生するパターンずれを低減させることが可能となる。またBMD起因のスリップ転位が発生することが抑制されたものとすることができる。このため、デバイス製造の際の歩留りを従来に比べて高いものとすることができる。 As described above, oxygen precipitates detected by the RIE method exist in the interior of 1 × 10 10 (pieces / cm 3 ) or more, and the oxygen concentration change ΔO i (atoms / cm 3 ) before and after the oxygen precipitation heat treatment. ) (JEIDA) and when defining the density D of the oxygen precipitates (number / cm 3), if a silicon wafer, such as formula ΔO i / (D × 10 6 ) is 5 or less, the heat treatment of the device process It is possible to suppress the movement of the generated slip dislocation, that is, to reduce the pattern deviation caused by the slip dislocation. Further, the occurrence of slip dislocation due to BMD can be suppressed. For this reason, the yield at the time of device manufacture can be made higher than before.

以下、本発明についてより具体的に説明する。
前述のように、デバイス配線パターンの微細化に伴い特に問題視されるデバイス熱処理工程で発生するスリップ転位を抑制し、パターンずれを防止するために効果的なBMDの密度とサイズを有するシリコンウェーハとその製造方法の開発が待たれていた。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically.
As described above, a silicon wafer having a BMD density and size effective to suppress slip dislocations generated in a device heat treatment process, which is particularly problematic with the miniaturization of device wiring patterns, and to prevent pattern displacement, Development of the manufacturing method was awaited.

そこで、本発明者は、ウェーハ内部のBMD密度とサイズを特定の範囲に調整することで、スリップ耐性のあるシリコンウェーハとできないか鋭意検討を重ねた。   Therefore, the present inventor has intensively studied whether or not a silicon wafer having slip resistance can be obtained by adjusting the BMD density and size inside the wafer to a specific range.

その結果、本発明者は、酸素析出物を析出させる析出熱処理前後の酸素濃度変化量をΔO(atoms/cm)(JEIDA)、RIE法によって検出されるBMDの密度をD(個/cm)とした時に、ΔO/(D×10)≦5、かつD≧1×1010の関係を満たすようなシリコンウェーハであれば、スリップ(=パターンずれ)耐性のあるシリコンウェーハとできることを発見し、本発明を完成させた。 As a result, the present inventors, the oxygen concentration variation before and after precipitation heat treatment to precipitate oxygen precipitate ΔO i (atoms / cm 3) (JEIDA), the density of BMD which is detected by the RIE method D (number / cm 3 ), if it is a silicon wafer that satisfies the relationship of ΔO i / (D × 10 6 ) ≦ 5 and D ≧ 1 × 10 10 , it can be a silicon wafer having slip (= pattern deviation) resistance. And the present invention was completed.

以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明のシリコンウェーハは、BMD析出熱処理の前後での酸素濃度変化量をΔO(atoms/cm)(JEIDA)、RIE法によって検出されるBMDの密度をD(個/cm)とした時に、ΔO/(D×10)≦5の関係と、D≧1×1010の関係を同時に満たすものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited thereto.
In the silicon wafer of the present invention, the amount of change in oxygen concentration before and after the BMD precipitation heat treatment was ΔO i (atoms / cm 3 ) (JEIDA), and the density of BMD detected by the RIE method was D (pieces / cm 3 ). sometimes, it satisfies the relationship of ΔO i / (D × 10 6 ) ≦ 5, the relationship D ≧ 1 × 10 10 simultaneously.

このように、ウェーハ中に析出熱処理後のBMD密度DがRIE法で測定される値で1×1010(個/cm)以上と高密度に存在していれば、デバイス工程での熱処理で発生するスリップ転位の移動を強く抑制することができる。またBMD析出熱処理の前後での酸素濃度変化量をΔO(atoms/cm)(JEIDA)とした時に、ΔO/(D×10)で定義される値が5以下であれば、BMD1個当たりの酸素原子量を少ないものとすることができ、言い換えれば小さなサイズのBMDが存在するものとすることができる。これによって、BMD自体から転位が生じることを抑制することができる。
以上の効果によって、デバイス工程での熱処理時に発生するスリップに代表される転位の運動を抑制し、且つBMD自体からの転位の発生を抑制することができ、これによって露光工程でのパターンずれの発生を強く抑制することのできるシリコンウェーハとすることができる。
As described above, if the BMD density D after the precipitation heat treatment is present in the wafer at a high density of 1 × 10 10 (pieces / cm 3 ) or more as measured by the RIE method, the heat treatment in the device process is performed. The movement of the generated slip dislocation can be strongly suppressed. Further, if the amount of change in oxygen concentration before and after the BMD precipitation heat treatment is ΔO i (atoms / cm 3 ) (JEIDA), if the value defined by ΔO i / (D × 10 6 ) is 5 or less, BMD1 The amount of oxygen atoms per unit can be reduced, in other words, a small-sized BMD can be present. Thereby, it is possible to suppress the occurrence of dislocation from the BMD itself.
With the above effects, it is possible to suppress the movement of dislocations typified by slips generated during heat treatment in the device process, and to suppress the generation of dislocations from the BMD itself, thereby generating pattern deviation in the exposure process. It can be set as the silicon wafer which can suppress strongly.

ここで、従来のBMDの評価方法としては、化学薬品による選択エッチングが広く知られているが、欠陥サイズが1μm以上でないと検出できないため、近年のデバイス工程の低温化に伴い、発生するBMDサイズが小さくなっている状況では、感度的に不足してきている。
また、この方法は選択エッチングで形成されたエッチピットを顕微鏡で観察するため、観察視野は最大でも200μm□程度と狭く、BMD密度が2×10(個/cm)以上でないと検出することができない。この場合、BMD密度に対する検出感度を上げるには、多点測定やウェーハをスキャンさせながらの観察によって累積の観察面積を大きくすればよいが、測定時間の増大を招き簡便ではない。
Here, as a conventional method for evaluating BMD, selective etching using chemicals is widely known. However, since it cannot be detected unless the defect size is 1 μm or more, the BMD size generated due to the recent low-temperature device process. In a situation where is small, sensitivity is lacking.
Moreover, this end a method is to observe the etch pits formed by selective etching with a microscope, the observation field of view is narrow and 200 [mu] m □ degree at most, the BMD density is detected and not 2 × 10 7 (pieces / cm 3) or more I can't. In this case, in order to increase the detection sensitivity with respect to the BMD density, the cumulative observation area may be increased by multipoint measurement or observation while scanning the wafer. However, this is not convenient because it increases the measurement time.

また、選択エッチングより高感度BMD検出方法として、赤外線レーザーを用いた赤外散乱法があり、検出できる欠陥サイズの限界は20nm程度である。しかしながら、この方法では、赤外線の散乱を用いていることから、BMD密度が1×10(個/cm)以上でないとBMDを検出することができない。さらに、1×1010(個/cm)以上では散乱による個々のBMDの区分ができなくなり、密度を測定することができない問題がある。 As a method for detecting BMD with higher sensitivity than selective etching, there is an infrared scattering method using an infrared laser, and the limit of the defect size that can be detected is about 20 nm. However, since this method uses infrared scattering, BMD cannot be detected unless the BMD density is 1 × 10 7 (pieces / cm 3 ) or more. Furthermore, if it is 1 × 10 10 (pieces / cm 3 ) or more, there is a problem that it becomes impossible to classify individual BMDs due to scattering, and density cannot be measured.

しかし、本発明のように、結晶欠陥に対し高選択比の異方性エッチングを用いて、基板または所定層をエッチングするRIE法(例えば特開2005−257576号公報参照)であれば、エッチング残渣の数を観察することで密度を求めることができ、1×1010(個/cm)以上の高密度BMDを評価することが可能となる。 However, in the case of the RIE method (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-257576) in which the substrate or the predetermined layer is etched using anisotropic etching having a high selectivity with respect to crystal defects as in the present invention, the etching residue The density can be obtained by observing the number of the high density BMDs of 1 × 10 10 (pieces / cm 3 ) or more.

ここで、RIE法について解説しておく。
半導体単結晶基板中の酸化珪素(以下SiOという)を含有する微小な結晶欠陥を深さ方向の分解能を付与しつつ評価する方法として、例えば特許第3451955号公報に開示された方法が知られている。この方法は、基板の主表面に対して、反応性イオンエッチングなどの高選択性の異方性エッチングを一定厚さで施し、残ったエッチング残渣を検出することにより結晶欠陥の評価を行うものである。
Here, the RIE method will be explained.
As a method of evaluating while applying a small resolution in the depth direction of crystal defects containing semiconductor single crystal silicon oxide in the substrate (hereinafter referred to as SiO x), a method is known, for example, disclosed in Japanese Patent No. 3451955 ing. This method evaluates crystal defects by performing highly selective anisotropic etching such as reactive ion etching at a constant thickness on the main surface of the substrate and detecting the remaining etching residue. is there.

SiOxを含有する結晶欠陥の形成領域と含有しない非形成領域とではエッチング速度が相違するので(前者の方がエッチング速度が小さい)、上記エッチングを施すと、基板の主表面にはSiOxを含有する結晶欠陥を頂点とした円錐状の突起が残留する。
この方法では、結晶欠陥が異方性エッチングによる突起部の形で強調され、微小な欠陥であっても容易に検出することができる。
Since the etching rate is different between the crystal defect forming region containing SiOx and the non-forming region not containing (the former has a lower etching rate), when the above etching is performed, the main surface of the substrate contains SiOx. Conical protrusions with crystal defects as vertices remain.
In this method, crystal defects are emphasized in the form of protrusions by anisotropic etching, and even minute defects can be easily detected.

以下、RIE法の具体的な手順について、特許第3451955号公報で開示された結晶欠陥の評価手順を例に挙げ、図2を参照して説明する。
図2(a)に示すシリコンウェーハ10には、熱処理によってシリコンウェーハ10中に過飽和に溶存していた酸素がSiOとして析出した酸素析出物(BMD20)が形成されている。
このシリコンウェーハ10をサンプルとし、上記RIE法によって、結晶欠陥の評価を行うとき、例えば市販のRIE装置を用いて、ハロゲン系混合ガス(例えばHBr/Cl/He+O)雰囲気中で、シリコンウェーハ10内に含まれるBMD20に対して高選択比の異方性エッチングによってシリコンウェーハ10の主表面からエッチングする。すると、図2(b)に示すように、BMD20に起因した円錐状突起物がエッチング残渣(ヒロック)30として形成される。このヒロック30に基づいて結晶欠陥を評価することができる。
例えば、得られたヒロック30の数を数えれば、エッチングした範囲のシリコンウェーハ10中のBMD20の密度を求めることができる。
Hereinafter, a specific procedure of the RIE method will be described with reference to FIG. 2 taking the crystal defect evaluation procedure disclosed in Japanese Patent No. 3451955 as an example.
The silicon wafer 10 shown in FIG. 2 (a), oxygen precipitates oxygen dissolved in the supersaturated precipitated as SiO x in the silicon wafer 10 (BMD20) is formed by heat treatment.
When this silicon wafer 10 is used as a sample and crystal defects are evaluated by the RIE method, a silicon wafer is used in a halogen-based mixed gas (eg, HBr / Cl 2 / He + O 2 ) atmosphere using, for example, a commercially available RIE apparatus. Etching is performed from the main surface of the silicon wafer 10 by anisotropic etching with a high selection ratio with respect to the BMD 20 included in the silicon wafer 10. Then, as shown in FIG. 2 (b), a conical protrusion resulting from the BMD 20 is formed as an etching residue (hillock) 30. Crystal defects can be evaluated based on the hillock 30.
For example, if the number of hillocks 30 obtained is counted, the density of the BMD 20 in the silicon wafer 10 in the etched range can be obtained.

また、熱処理による酸素濃度の減少は、シリコン中に固溶限以上に溶解している酸素が析出すること、および外方拡散によってウェーハ外に拡散することによって起こる。すなわち、外方拡散によって酸素が消失した領域を除けば、酸素の減少はBMD形成によって消費されたものと考えることができ、上記BMD密度と酸素濃度変化量からBMDサイズを相対的にではあるが定量化することが可能となる。そこで、酸素濃度変化量ΔOiをBMD密度Dで除した値をBMDサイズと規定することとした。なお、10を密度Dに乗じているのは、得られる数値を判りやすくするための便宜的なものである。 Further, the decrease in oxygen concentration due to the heat treatment is caused by the precipitation of oxygen dissolved in silicon beyond the solid solubility limit and the diffusion out of the wafer by outward diffusion. That is, except for the region where oxygen disappears due to out-diffusion, it can be considered that the decrease in oxygen is consumed by BMD formation, and the BMD size is relatively determined from the BMD density and oxygen concentration change amount. It becomes possible to quantify. Therefore, the value obtained by dividing the oxygen concentration change amount ΔOi by the BMD density D is defined as the BMD size. Incidentally, are multiplied by 106 to density D is one convenient for easy understanding of the numerical value obtained.

ここで、シリコンウェーハは、炭素濃度が2×1016〜10×1016(atoms/cm)(JEIDA)の範囲内であるものとすることができる。
このように、シリコンウェーハ中の炭素濃度が上述の範囲であれば、析出熱処理前にウェーハ中に炭素−酸素複合体を核としたGrown−in析出核が形成されたものとすることができる。このGrown−in析出核によってBMDをより析出し易くすることができ、よりスリップ(パターンずれ)耐性のあるシリコンウェーハとすることができる。
Here, the silicon wafer may have a carbon concentration in the range of 2 × 10 16 to 10 × 10 16 (atoms / cm 3 ) (JEIDA).
As described above, if the carbon concentration in the silicon wafer is in the above range, it is assumed that a grown-in precipitation nucleus having a carbon-oxygen complex as a nucleus is formed in the wafer before the precipitation heat treatment. By this Grown-in precipitation nucleus, BMD can be more easily precipitated, and a silicon wafer more resistant to slip (pattern shift) can be obtained.

次に、このように本発明のシリコンウェーハの製造方法について以下に説明するが、もちろんこれに限定されるものではない。   Next, the method for producing a silicon wafer according to the present invention will be described below, but the present invention is not limited to this.

まず、CZ法によってシリコン単結晶を育成する。この時の育成条件は特に限定されるものではなく、一般的な条件とすればよい。
その後、育成したシリコン単結晶からシリコン半導体基板を切り出す。この切り出し工程も一般的な条件とすることができ、例えば内周刃スライサあるいはワイヤソー等の切断装置によってスライスすることができる。
この後、ラッピング・エッチング・研磨のうち少なくとも1つ以上を行うことが望ましい。
First, a silicon single crystal is grown by the CZ method. The growing conditions at this time are not particularly limited, and may be general conditions.
Thereafter, a silicon semiconductor substrate is cut out from the grown silicon single crystal. This cutting process can also be made into a general condition, for example, can be sliced with a cutting device such as an inner peripheral slicer or a wire saw.
Thereafter, it is desirable to perform at least one of lapping, etching, and polishing.

ここで、炭素を濃度が2×1016〜10×1016(atoms/cm)(JEIDA)となるようにドープ剤を添加してシリコン単結晶を育成することができる。
このように、シリコン単結晶中に炭素を濃度が2×1016〜10×1016(atoms/cm)(JEIDA)となるようにドープ剤を添加してCZ法で育成することにより、製造されたシリコンウェーハ内部において、炭素−酸素複合体を核としたGrown−in析出核を形成することができる。そして、続く析出熱処理での核形成及びBMDの析出が促進され、所望の条件を満たすシリコンウェーハが効率よく得られ、パターンずれ防止にもより効果的である。
Here, a silicon single crystal can be grown by adding a dopant such that carbon has a concentration of 2 × 10 16 to 10 × 10 16 (atoms / cm 3 ) (JEIDA).
As described above, the carbon is grown in the silicon single crystal by the CZ method by adding the dopant so that the concentration becomes 2 × 10 16 to 10 × 10 16 (atoms / cm 3 ) (JEIDA). Grown-in precipitation nuclei with carbon-oxygen complexes as nuclei can be formed inside the formed silicon wafer. Then, nucleation and precipitation of BMD in the subsequent precipitation heat treatment are promoted, a silicon wafer that satisfies a desired condition can be obtained efficiently, and it is more effective in preventing pattern deviation.

その後、析出熱処理を行う。これによってシリコンウェーハを製造する。
このような本発明のシリコンウェーハの製造方法によれば、デバイス配線パターンを重ねて転写する際に製品不良の原因の1つであるパターンずれを引き起こすスリップ転位がウェーハ表面に発生することを抑制することができるシリコンウェーハを得ることができる。このため、半導体デバイスを歩留り良く製造することができるシリコンウェーハを得ることができる。
Thereafter, precipitation heat treatment is performed. Thus, a silicon wafer is manufactured.
According to the silicon wafer manufacturing method of the present invention, slip dislocations that cause pattern deviation, which is one of the causes of product defects, are prevented from occurring on the wafer surface when transferring device wiring patterns in an overlapping manner. A silicon wafer can be obtained. For this reason, the silicon wafer which can manufacture a semiconductor device with a sufficient yield can be obtained.

ここで、この析出熱処理として、500〜700℃で1時間以上保持する第1の熱処理を行い、その後1000℃以上の第2の熱処理を行うことができる。
この、第1の熱処理は核形成を促進し易い温度条件であることが望ましく、上述の温度範囲が最適である。第1の熱処理がこの温度範囲であれば、核形成速度を速いものとすることができる。すなわち、500℃以上であれば、BMDのサイズを十分に成長させることができ、続く第2の熱処理で消滅することを抑制できるため、所定のBMD密度を得ることができる。また、700℃以下であれば、結晶成長段階に析出する酸素析出核(Grown−in析出核)の多くが消滅することを防止できるため、所望のBMD密度を容易に得ることができる。
そして1000℃以上とする第2の熱処理によって、シリコンウェーハのスリップ耐性を高くできる密度範囲とサイズのBMDをウェーハ内部に析出させることができ、よってデバイス工程での熱処理時にスリップ転位が移動することを抑制できる。従って、パターンずれの発生も抑制することのできるシリコンウェーハとすることができる。
Here, as this precipitation heat treatment, a first heat treatment can be performed at 500 to 700 ° C. for 1 hour or more, and then a second heat treatment at 1000 ° C. or more can be performed.
The first heat treatment is preferably performed under a temperature condition that facilitates nucleation, and the above-described temperature range is optimal. If the first heat treatment is within this temperature range, the nucleation rate can be increased. That is, if it is 500 degreeC or more, since the size of BMD can fully be grown and it can suppress disappearing by the following 2nd heat processing, a predetermined BMD density can be obtained. Moreover, if it is 700 degrees C or less, since it can prevent that many oxygen precipitation nuclei (Grown-in precipitation nuclei) which precipitate in a crystal growth stage will lose | disappear, a desired BMD density can be obtained easily.
And by the second heat treatment at 1000 ° C. or more, BMD having a density range and size that can increase the slip resistance of the silicon wafer can be deposited inside the wafer, and therefore slip dislocations move during the heat treatment in the device process. Can be suppressed. Therefore, it can be set as the silicon wafer which can also suppress generation | occurrence | production of a pattern shift.

また析出熱処理として、500〜700℃の熱処理炉に投入し、3℃/min以下の速度で昇温させ、1000℃以上で1時間以下保持する条件の熱処理を行うことができる。
500〜700℃の熱処理炉に投入後、昇温速度が3℃/min以下であれば、十分なサイズにBMDを成長させることができ、その後の高温の保持でBMDを析出させることで、所望の密度とサイズのBMDが形成されたシリコンウェーハを得ることができる。
Further, as the precipitation heat treatment, the heat treatment can be performed in a condition where the heat treatment furnace is charged at 500 to 700 ° C., heated at a rate of 3 ° C./min or less, and kept at 1000 ° C. or more and 1 hour or less.
If the heating rate is 3 ° C./min or less after being charged into a heat treatment furnace at 500 to 700 ° C., BMD can be grown to a sufficient size, and the BMD is precipitated by maintaining the high temperature thereafter. It is possible to obtain a silicon wafer on which BMDs of the density and size are formed.

更に、析出熱処理の直前に、前熱処理として、急速昇降温熱処理炉(RTA炉)で、N、NH、Ar、Hのうち少なくとも1つ以上を含む雰囲気下で1100℃以上に10秒以上保持する熱処理を行うことができる。
このような条件の前熱処理を行うことにより、シリコンウェーハ中の空孔(Vacancy)濃度を高くすることができる。そして空孔濃度が高くなれば、続く析出熱処理において、核形成及びBMDの析出が促進される。これによって、スリップ耐性の高いシリコンウェーハを効率よく得ることができ、パターンずれ防止にもより効果的なシリコンウェーハを製造することができる。
Furthermore, immediately before the precipitation heat treatment, as a pre-heat treatment, in a rapid heating / cooling heat treatment furnace (RTA furnace), in an atmosphere containing at least one of N 2 , NH 3 , Ar, and H 2 , the temperature is increased to 1100 ° C. or higher for 10 seconds. The above heat treatment can be performed.
By performing the pre-heat treatment under such conditions, the vacancy concentration in the silicon wafer can be increased. If the vacancy concentration increases, nucleation and BMD precipitation are promoted in the subsequent precipitation heat treatment. As a result, a silicon wafer having high slip resistance can be obtained efficiently, and a silicon wafer that is more effective in preventing pattern deviation can be manufactured.

そして、この前熱処理として、上記前熱処理とは異なる条件である、1150℃以上で1時間以上保持するという条件の熱処理を行うことができる。
このような前熱処理を行うことによって、Grown−in析出核の溶解を抑制でき、これによって、所望の条件を満たすシリコンウェーハをより効率よく得ることができ、パターンずれ耐性の高いシリコンウェーハを確実に歩留り良く得ることができる。
And as this pre-heat treatment, a heat treatment under the condition of holding at 1150 ° C. or higher for 1 hour or more, which is a condition different from the pre-heat treatment can be performed.
By performing such pre-heat treatment, dissolution of the grown-in precipitation nuclei can be suppressed, and thereby a silicon wafer satisfying a desired condition can be obtained more efficiently, and a silicon wafer having high resistance to pattern deviation can be reliably obtained. It can be obtained with good yield.

以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1〜16、比較例1〜9)
まずCZ法によって育成したシリコン単結晶からシリコン半導体基板を切り出し、23枚のシリコン半導体基板を準備した(実施例1〜9,11〜15、比較例1〜9)。この時、シリコン半導体基板の直径を200mmとし、導電型をp型とした。また抵抗率は8〜12Ω・cm、初期酸素濃度が7〜8×1017(atoms/cm)(JEIDA)となるようにした。
また、上述のシリコン単結晶とは炭素濃度が5×1016(atoms/cm)(JEIDA)となるようにドープ剤を用いた以外は同一の条件でシリコン単結晶を育成し、同様にシリコン半導体基板を2枚得た(実施例10,16)。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to these.
(Examples 1-16, Comparative Examples 1-9)
First, a silicon semiconductor substrate was cut out from a silicon single crystal grown by the CZ method, and 23 silicon semiconductor substrates were prepared (Examples 1-9, 11-15, and Comparative Examples 1-9). At this time, the diameter of the silicon semiconductor substrate was 200 mm, and the conductivity type was p-type. The resistivity was 8-12 Ω · cm, and the initial oxygen concentration was 7-8 × 10 17 (atoms / cm 3 ) (JEIDA).
The above silicon single crystal is grown under the same conditions except that a dopant is used so that the carbon concentration is 5 × 10 16 (atoms / cm 3 ) (JEIDA). Two semiconductor substrates were obtained (Examples 10 and 16).

次に、準備したシリコン半導体基板計25枚に対して表1または表2に記載する析出熱処理を行った。析出熱処理の詳細は表1および表2に記載した。また、実施例8,9,14,15のシリコン半導体基板に対しては、析出熱処理の直前の前熱処理として表1,2に記載した条件の熱処理を行った。これによってシリコンウェーハを計25枚を得た。   Next, precipitation heat treatment described in Table 1 or Table 2 was performed on a total of 25 prepared silicon semiconductor substrates. Details of the precipitation heat treatment are shown in Tables 1 and 2. In addition, the silicon semiconductor substrates of Examples 8, 9, 14, and 15 were subjected to heat treatment under the conditions described in Tables 1 and 2 as pre-heat treatment immediately before the precipitation heat treatment. As a result, a total of 25 silicon wafers were obtained.

Figure 2010045247
Figure 2010045247

Figure 2010045247
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上述の方法で製造したシリコンウェーハ25枚に対して露光工程を行って、パターンずれがどの程度発生するかを以下に示す方法によって評価した。   An exposure process was performed on 25 silicon wafers manufactured by the above-described method, and how much pattern deviation occurred was evaluated by the following method.

まず、析出熱処理中に形成された酸窒化膜を除去したシリコンウェーハの表面にレジスト膜を塗布し、露光装置で露光および現像を行った。その後、RIE法によって表面から300nmをエッチングした。その後、硫酸過水洗浄でレジストを除去し、パターン付きウェーハとした。
そしてスリップを故意に導入するために、スリップ導入の熱処理として、1000℃以上の温度で保持した状態から急冷させることでシリコンウェーハにスリップを導入した。
その後、再度レジスト塗布、露光、現像を行い、重ね合わせ精度測定プログラムによって、1回目と2回目のフォトリソで形成される特定パターンの重ね合わせ精度を測定した。
First, a resist film was applied to the surface of the silicon wafer from which the oxynitride film formed during the precipitation heat treatment was removed, and exposure and development were performed with an exposure apparatus. Thereafter, 300 nm was etched from the surface by the RIE method. Thereafter, the resist was removed by washing with sulfuric acid and water to obtain a patterned wafer.
In order to intentionally introduce the slip, the slip was introduced into the silicon wafer by quenching from a state of being held at a temperature of 1000 ° C. or higher as a heat treatment for introducing the slip.
Thereafter, resist coating, exposure, and development were performed again, and the overlay accuracy of the specific pattern formed by the first and second photolithography was measured by the overlay accuracy measurement program.

また、熱処理後のBMD密度評価は、RIE法により実施した。更に、析出熱処理前後のシリコンウェーハ中の酸素濃度をFTIR(Fourier Transform Infrared)で評価し、析出熱処理前後の酸素濃度の変化量ΔO(atoms/cm)(JEIDA)を求めた。
以上から得られたデータも表1、表2に記載した。
Moreover, the BMD density evaluation after heat processing was implemented by RIE method. Further, the oxygen concentration in the silicon wafer before and after the precipitation heat treatment was evaluated by FTIR (Fourier Transform Infrared), and the change amount ΔO i (atoms / cm 3 ) (JEIDA) of the oxygen concentration before and after the precipitation heat treatment was obtained.
The data obtained from the above are also shown in Tables 1 and 2.

なお、デバイス工程で大きな問題となるパターンずれのレベルは3σで60nm以上とされており、60nmを超えた場合では、形成された回路の特性が悪化し、不良となる可能性が高くなる。そのため、表1および表2において、3σが60nmを超えたものに関しては、パターンずれへの耐性の良悪の欄を×とした。同様に20〜60nmの範囲のものを○、20nm未満のものを◎とし、デバイス製造工程での不良発生への影響が少ないと判断した。   Note that the level of pattern deviation, which is a major problem in the device process, is set to 60 nm or more at 3σ. If it exceeds 60 nm, the characteristics of the formed circuit deteriorate and the possibility of failure becomes high. Therefore, in Tables 1 and 2, for those in which 3σ exceeds 60 nm, the column of good / bad resistance to pattern deviation is marked with “x”. Similarly, in the range of 20 to 60 nm, ◯ and in less than 20 nm were evaluated as ◎, and it was determined that there was little influence on the occurrence of defects in the device manufacturing process.

表1、表2に示したように、ΔO/(D×10)≦5とD≧1×1010を同時に満たす実施例1〜16のシリコンウェーハは、パターンずれのレベルがいずれも50nm以下であり、良好なスリップ耐性を有していることが判った。特に、前熱処理を行った実施例8,9,14,15や、炭素が5×1016(atoms/cm)(JEIDA)ドープされた実施例10,16のシリコンウェーハは、非常に良好なパターンずれ耐性を見せた。
これに対してΔO/(D×10)≦5のみを満たさない比較例4,9のシリコンウェーハや、D≧1×1010のみを満たさない比較例1,5〜8のシリコンウェーハ、同時に満たさない比較例2,3のシリコンウェーハは、パターンずれがいずれも60nmを超えており、このようなシリコンウェーハを用いると、デバイス工程でのパターンずれが大きく、歩留りが大きく悪化することが予想される。
As shown in Tables 1 and 2, the silicon wafers of Examples 1 to 16 satisfying ΔO i / (D × 10 6 ) ≦ 5 and D ≧ 1 × 10 10 at the same time have a pattern shift level of 50 nm. It was as follows and was found to have good slip resistance. Particularly, the silicon wafers of Examples 8, 9, 14, and 15 subjected to the pre-heat treatment and Examples 10 and 16 doped with carbon of 5 × 10 16 (atoms / cm 3 ) (JEIDA) are very good. Exhibited resistance to pattern shift.
In contrast, the silicon wafers of Comparative Examples 4 and 9 that do not satisfy only ΔO i / (D × 10 6 ) ≦ 5, or the silicon wafers of Comparative Examples 1 and 5 that do not satisfy only D ≧ 1 × 10 10 , The silicon wafers of Comparative Examples 2 and 3 that are not satisfied at the same time have both pattern deviations exceeding 60 nm. When such silicon wafers are used, the pattern deviations in the device process are large and the yield is expected to deteriorate greatly. Is done.

また、パターンずれへの耐性が良好であった実施例1と悪かった比較例2のシリコンウェーハに対してX線トポグラフィによる観察を行った。その結果を図1に示す。図1(a)は実施例1、(b)は比較例2のシリコンウェーハである。
図1(a)に示すように、実施例1のシリコンウェーハはその面内にほとんど転位が存在しておらず、ウェーハ面内は均一であった。このことから、スリップ導入処理を行っても、シリコンウェーハ内のBMDによってスリップ転位の移動が抑制されたため、ウェーハ表面に転位が出現しなかったことが判った。これに対して図1(b)に示すように、比較例2のシリコンウェーハは、その外周部に結晶欠陥が多くが発生しており、スリップ転位の移動を抑制しきれていないシリコンウェーハであることが判った。
Moreover, the X-ray topography observation was performed on the silicon wafers of Example 1 which had good resistance to pattern deviation and Comparative Example 2 which was bad. The result is shown in FIG. 1A shows a silicon wafer of Example 1, and FIG. 1B shows a silicon wafer of Comparative Example 2.
As shown in FIG. 1A, the silicon wafer of Example 1 had almost no dislocations in the plane thereof, and the wafer plane was uniform. From this, it was found that even when slip introduction treatment was performed, dislocation did not appear on the wafer surface because the movement of slip dislocation was suppressed by BMD in the silicon wafer. On the other hand, as shown in FIG. 1B, the silicon wafer of Comparative Example 2 is a silicon wafer in which many crystal defects are generated in the outer peripheral portion and the movement of slip dislocations is not completely suppressed. I found out.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.

実施例1、比較例2の析出熱処理後のシリコンウェーハのX線トポグラフィを示した図である。(a)は実施例1、(b)は比較例2のシリコンウェーハである。It is the figure which showed the X-ray topography of the silicon wafer after the precipitation heat processing of Example 1 and Comparative Example 2. FIG. (A) is a silicon wafer of Example 1, and (b) is a silicon wafer of Comparative Example 2. RIE法の概略について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the outline of RIE method.

符号の説明Explanation of symbols

10…シリコンウェーハ、 20…BMD、 30…ヒロック。   10 ... silicon wafer, 20 ... BMD, 30 ... hillock.

Claims (8)

シリコンウェーハであって、
酸素析出物を析出させる析出熱処理前後における酸素濃度変化量をΔO(atoms/cm)(JEIDA)、RIE法によって検出される酸素析出物の密度をD(個/cm)とした時に、ΔO/(D×10)≦5、かつD≧1×1010の関係を満たすものであることを特徴とするシリコンウェーハ。
A silicon wafer,
When the amount of oxygen concentration change before and after the precipitation heat treatment for precipitating oxygen precipitates is ΔO i (atoms / cm 3 ) (JEIDA), and the density of oxygen precipitates detected by the RIE method is D (pieces / cm 3 ), silicon wafer, characterized in that ΔO i / (D × 10 6 ) ≦ 5, and satisfies the relation of D ≧ 1 × 10 10.
前記シリコンウェーハは、炭素濃度が2×1016〜10×1016(atoms/cm)(JEIDA)の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載のシリコンウェーハ。 2. The silicon wafer according to claim 1, wherein the silicon wafer has a carbon concentration in a range of 2 × 10 16 to 10 × 10 16 (atoms / cm 3 ) (JEIDA). シリコンウェーハの製造方法であって、
チョクラルスキー法によって育成されたシリコン単結晶からシリコン半導体基板を切り出し、
該シリコン半導体基板に析出熱処理を行って、RIE法による測定での密度Dが1×1010(個/cm)以上、該析出熱処理前後の酸素濃度変化量をΔO(atoms/cm)(JEIDA)とした時に、ΔO/(D×10)≦5の関係を満たす酸素析出物を析出させることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
A silicon wafer manufacturing method comprising:
A silicon semiconductor substrate is cut out from a silicon single crystal grown by the Czochralski method,
The silicon semiconductor substrate is subjected to a precipitation heat treatment, the density D measured by the RIE method is 1 × 10 10 (pieces / cm 3 ) or more, and the oxygen concentration change amount before and after the precipitation heat treatment is ΔO i (atoms / cm 3 ). A method for producing a silicon wafer, wherein an oxygen precipitate satisfying a relationship of ΔO i / (D × 10 6 ) ≦ 5 when (JEIDA) is used.
前記析出熱処理として、500〜700℃で1時間以上保持する第1の熱処理を行い、その後1000℃以上の第2の熱処理を行うことを特徴とする請求項3に記載のシリコンウェーハの製造方法。   4. The method for producing a silicon wafer according to claim 3, wherein as the precipitation heat treatment, a first heat treatment is performed at 500 to 700 ° C. for 1 hour or more, and then a second heat treatment at 1000 ° C. or more is performed. 前記析出熱処理として、500〜700℃の熱処理炉に投入し、3℃/min以下の速度で昇温させ、1000℃以上で1時間以下保持する熱処理を行うことを特徴とする請求項3に記載のシリコンウェーハの製造方法。   4. The precipitation heat treatment is performed by putting in a heat treatment furnace at 500 to 700 [deg.] C., heating at a rate of 3 [deg.] C./min or less, and holding at 1000 [deg.] C. or more and 1 hour or less. Silicon wafer manufacturing method. 前記析出熱処理を行う直前に、急速昇降温熱処理炉で、N、NH、Ar、Hのうち少なくとも1つ以上を含む雰囲気下で1100℃以上に10秒以上保持する熱処理を行うことを特徴とする請求項3ないし請求項5のいずれか1項に記載のシリコンウェーハの製造方法。 Immediately before the precipitation heat treatment, a rapid elevation heat treatment furnace, N 2, NH 3, Ar, and performing heat treatment of holding 1100 ° C. or higher than 10 seconds in an atmosphere containing at least one or more of H 2 6. The method for producing a silicon wafer according to claim 3, wherein the silicon wafer is produced. 前記析出熱処理を行う直前に、1150℃以上で1時間以上保持する熱処理を行うことを特徴とする請求項3ないし請求項5のいずれか1項に記載のシリコンウェーハの製造方法。   The method for producing a silicon wafer according to any one of claims 3 to 5, wherein a heat treatment is performed at 1150 ° C or higher for 1 hour or longer immediately before the precipitation heat treatment. 前記チョクラルスキー法により育成時にシリコン単結晶に炭素を濃度が2×1016〜10×1016(atoms/cm)(JEIDA)になるようにドープすることを特徴とする請求項3ないし請求項7のいずれか1項に記載のシリコンウェーハの製造方法。 The silicon single crystal is doped with carbon so as to have a concentration of 2 × 10 16 to 10 × 10 16 (atoms / cm 3 ) (JEIDA) when grown by the Czochralski method. Item 8. The method for manufacturing a silicon wafer according to any one of Items 7 to 8.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013147407A (en) * 2012-01-23 2013-08-01 Shin Etsu Handotai Co Ltd Silicon single crystal wafer, method for evaluating in-plane uniformity of oxygen deposit amount thereof, and method for manufacturing silicon single crystal
TWI675133B (en) * 2018-02-27 2019-10-21 日商Sumco股份有限公司 Method for Predicting the Amount of Warpage of Silicon Wafer and Method for Manufacturing a Silicon Wafer

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01136343A (en) * 1987-11-24 1989-05-29 Fujitsu Ltd Method for implementing no-defect state in surface layer of semiconductor substrate
JP2002134515A (en) * 2000-10-25 2002-05-10 Shin Etsu Handotai Co Ltd Silicon wafer and its manufacturing method
JP2002134516A (en) * 2000-10-26 2002-05-10 Mitsubishi Materials Silicon Corp Silicon wafer and its manufacturing method
JP3451955B2 (en) * 1998-08-13 2003-09-29 株式会社豊田中央研究所 Crystal defect evaluation method and crystal defect evaluation device
JP2005257576A (en) * 2004-03-15 2005-09-22 Shin Etsu Handotai Co Ltd Method for evaluating crystal defect
JP2005286282A (en) * 2004-03-01 2005-10-13 Sumco Corp Method of manufacturing simox substrate and simox substrate resulting from same
WO2008029918A1 (en) * 2006-09-07 2008-03-13 Sumco Corporation Semiconductor substrate for solid state imaging device, solid state imaging device, and method for manufacturing them

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01136343A (en) * 1987-11-24 1989-05-29 Fujitsu Ltd Method for implementing no-defect state in surface layer of semiconductor substrate
JP3451955B2 (en) * 1998-08-13 2003-09-29 株式会社豊田中央研究所 Crystal defect evaluation method and crystal defect evaluation device
JP2002134515A (en) * 2000-10-25 2002-05-10 Shin Etsu Handotai Co Ltd Silicon wafer and its manufacturing method
JP2002134516A (en) * 2000-10-26 2002-05-10 Mitsubishi Materials Silicon Corp Silicon wafer and its manufacturing method
JP2005286282A (en) * 2004-03-01 2005-10-13 Sumco Corp Method of manufacturing simox substrate and simox substrate resulting from same
JP2005257576A (en) * 2004-03-15 2005-09-22 Shin Etsu Handotai Co Ltd Method for evaluating crystal defect
WO2008029918A1 (en) * 2006-09-07 2008-03-13 Sumco Corporation Semiconductor substrate for solid state imaging device, solid state imaging device, and method for manufacturing them

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013147407A (en) * 2012-01-23 2013-08-01 Shin Etsu Handotai Co Ltd Silicon single crystal wafer, method for evaluating in-plane uniformity of oxygen deposit amount thereof, and method for manufacturing silicon single crystal
TWI675133B (en) * 2018-02-27 2019-10-21 日商Sumco股份有限公司 Method for Predicting the Amount of Warpage of Silicon Wafer and Method for Manufacturing a Silicon Wafer
US11094600B2 (en) 2018-02-27 2021-08-17 Sumco Corporation Method of predicting warpage of silicon wafer and method of producing silicon wafer

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