JP2011029578A - Heat treating method for silicon wafer, and silicon wafer - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat treating method for silicon wafers suppressing formation of an oxygen precipitate large in size, increasing the density of an oxygen precipitate of appropriate size and effectively suppressing plastic deformation of the wafers, and silicon wafers. <P>SOLUTION: The silicon wafer is heat-treated to pass through: a first heating process S1a of carrying the silicon wafer in a treatment chamber kept at a first temperature T<SB>1</SB>below 600°C, and thereafter heating the silicon wafer at a heating rate of 3.1°C/min or less from T1 to a second temperature T<SB>2</SB>of 700-800°C (T<SB>1</SB><T<SB>2</SB>); a second heating process S1b including a process of heating the silicon wafer from T<SB>2</SB>to the highest achieving temperature T<SB>3</SB>(T<SB>2</SB><T<SB>3</SB>) and keeping the silicon wafer for 30-240 min at a certain temperature T4 in a range of 800-1,100°C between T<SB>2</SB>and T<SB>3</SB>; a highest achieving temperature keeping process S2 of keeping the silicon wafer at T<SB>3</SB>for a certain period; and a cooling process S3 of cooling the silicon wafer from T<SB>3</SB>to a temperature for carrying out the silicon wafer to the outside of the treatment chamber. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、シリコンウェーハの製造プロセスにおいて施される熱処理方法及びそれによって製造されるシリコンウェーハに関する。   The present invention relates to a heat treatment method applied in a silicon wafer manufacturing process and a silicon wafer manufactured thereby.

近年、半導体素子の高集積化に伴い、半導体基板材料であるシリコンウェーハの高品質化が求められている。このため、シリコンウェーハの製造プロセスにおいて、水素アニール、Arアニール、アンモニアアニール、酸化性ガス雰囲気下でのアニール等の高温熱処理が行われている。また、シリコンウェーハを用いたデバイス形成プロセスにおいても、不純物導入後の活性化アニール処理や酸化処理等の高温熱処理が行われている。   In recent years, with the high integration of semiconductor elements, high quality silicon wafers, which are semiconductor substrate materials, have been demanded. Therefore, high-temperature heat treatment such as hydrogen annealing, Ar annealing, ammonia annealing, and annealing in an oxidizing gas atmosphere is performed in the silicon wafer manufacturing process. Also in a device formation process using a silicon wafer, high-temperature heat treatment such as activation annealing treatment and oxidation treatment after impurity introduction is performed.

上記のようなシリコンウェーハの製造プロセスにおいて、又は、デバイス形成プロセスにおいて施される高温熱処理は、一般的に、縦型拡散炉が使用されている。この縦型拡散炉は、複数枚のシリコンウェーハを同時に処理することができるという利点を有しており、特に、結晶欠陥の低減化等の所望の効果を得るために、長時間熱処理が必要となる場合には、枚葉式熱処理装置よりも、スループットの面で非常に有利である。   A vertical diffusion furnace is generally used for the high-temperature heat treatment performed in the above-described silicon wafer manufacturing process or device forming process. This vertical diffusion furnace has the advantage that a plurality of silicon wafers can be processed at the same time. Particularly, in order to obtain a desired effect such as reduction of crystal defects, a long-time heat treatment is required. In this case, it is much more advantageous in terms of throughput than the single wafer heat treatment apparatus.

前記縦型拡散炉による熱処理は、シリコンウェーハをボートと呼ばれる保持具に複数枚積載し、外部ヒータ加熱により、数百度から千数百度の高温で熱処理することにより行われる。
このような縦型拡散炉による熱処理は、シリコンウェーハの面内温度差から生じる熱応力やボート支持位置での自重応力が複合的に加わり、シリコンウェーハの塑性変形が生じやすい。特に、縦型拡散炉において、非酸化性雰囲気下でシリコンウェーハを熱処理する場合、シリコンウェーハに含まれる転位の固着作用を有する酸素が外方拡散し、ウェーハの強度が低下するため、塑性変形がさらに加速される。
The heat treatment by the vertical diffusion furnace is performed by loading a plurality of silicon wafers on a holder called a boat and heat-treating at a high temperature of several hundred to several hundreds of degrees by external heater heating.
In such a heat treatment using a vertical diffusion furnace, thermal stress caused by an in-plane temperature difference of the silicon wafer and self-weight stress at the boat support position are applied in combination, and the silicon wafer is likely to be plastically deformed. In particular, when a silicon wafer is heat-treated in a non-oxidizing atmosphere in a vertical diffusion furnace, oxygen having a dislocation fixing action contained in the silicon wafer is diffused outwardly, and the strength of the wafer is reduced, so that plastic deformation occurs. It is further accelerated.

また、非酸化性雰囲気下でのシリコンウェーハの熱処理において、仮に、シリコンウェーハの製造プロセスにおける熱処理で塑性変形が生じない場合であっても、この熱処理によってウェーハの強度が低下するため、その後のデバイス形成プロセスにおける熱処理で塑性変形が生じやすくなる。このような塑性変形が生じると、デバイス特性を悪化させてしまうという課題を有していた。   In addition, in the heat treatment of a silicon wafer in a non-oxidizing atmosphere, even if no plastic deformation occurs in the heat treatment in the silicon wafer manufacturing process, the strength of the wafer is reduced by this heat treatment. Plastic deformation tends to occur during heat treatment in the forming process. When such plastic deformation occurs, there is a problem that device characteristics are deteriorated.

そのため、上記のような塑性変形を抑制する対策として、例えば、転位の移動を阻害する作用がある酸素析出物の密度を向上させる手段が検討されている(例えば、特許文献1)。
しかしながら、酸素析出物は、周辺に歪を生じながら析出しており、酸素析出物のサイズが大きい場合は、逆に、転位が高密度で導入されやすくなり、塑性変形の発生源となる問題がある。
Therefore, as a measure for suppressing the plastic deformation as described above, for example, means for improving the density of oxygen precipitates having an action of inhibiting the movement of dislocations has been studied (for example, Patent Document 1).
However, oxygen precipitates are deposited with distortion in the periphery, and when the size of the oxygen precipitates is large, conversely, dislocations are easily introduced at a high density, which causes a problem of causing plastic deformation. is there.

また、その他の対策としては、1100℃〜1300℃の温度範囲において低速で昇温する手段(例えば、特許文献2)やボート形状の適正化等による手段(例えば、特許文献3)が検討されている。
しかしながら、1100℃〜1300℃の温度範囲において低速で昇温する手段は、サイズが大きい酸素析出物が残存する可能性があり、塑性変形の発生源となる問題がある。また、ボート形状の適正化等については、開発に要する時間やコスト等の面から、実用化が困難な場合が多い。
As other countermeasures, means for raising the temperature at a low speed in the temperature range of 1100 ° C. to 1300 ° C. (for example, Patent Document 2) and means for optimizing the boat shape (for example, Patent Document 3) have been studied. Yes.
However, the means for raising the temperature at a low speed in the temperature range of 1100 ° C. to 1300 ° C. has a problem that oxygen precipitates having a large size may remain and become a source of plastic deformation. In addition, regarding the optimization of the boat shape and the like, it is often difficult to put it into practical use in terms of development time and cost.

一方、熱処理の初期工程において、700〜1000℃の温度範囲を15℃/分以上の昇温速度で加熱昇温することで、超微小酸素析出物の密度を制御し、また、850〜980℃の温度範囲で0.5〜60分間保持することにより析出核を再度制御しつつ成長させる手段が検討されている(例えば、特許文献4)。   On the other hand, in the initial step of heat treatment, the temperature range of 700 to 1000 ° C. is heated at a rate of 15 ° C./min or higher to control the density of ultrafine oxygen precipitates, and 850 to 980. Means for growing the precipitation nuclei while maintaining the temperature in the temperature range of 0.5 ° C. for 0.5 to 60 minutes has been studied (for example, Patent Document 4).

特開2008−160069号公報JP 2008-160069 A 特開平8−264549号公報JP-A-8-264549 特開2005−51187号公報JP 2005-511187 A 特許第3172389号公報Japanese Patent No. 3172389

しかしながら、上記特許文献4に記載されているような熱処理では、初期の昇温レートが大きいため、シリコンウェーハの面内温度差から生じる熱応力が大きくなりウェーハの塑性変形を抑制することが難しい。また、このような手段であってもサイズが大きい酸素析出物が残存する可能性があるため、塑性変形の発生源となる問題がある。   However, in the heat treatment as described in Patent Document 4, since the initial rate of temperature rise is large, the thermal stress resulting from the in-plane temperature difference of the silicon wafer becomes large and it is difficult to suppress plastic deformation of the wafer. Further, even with such means, there is a possibility that large-sized oxygen precipitates may remain, which causes a source of plastic deformation.

本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、サイズが大きい酸素析出物の形成を抑制すると共に、適正なサイズの酸素析出物の密度を増加させ、かつ、ウェーハの塑性変形を効果的に抑制することができるシリコンウェーハの熱処理方法及びシリコンウェーハを提供することを目的とするものである。   The present invention has been made to solve the above technical problem, suppresses the formation of large-sized oxygen precipitates, increases the density of oxygen precipitates of an appropriate size, and increases the plasticity of the wafer. An object of the present invention is to provide a silicon wafer heat treatment method and a silicon wafer capable of effectively suppressing deformation.

本発明に係るシリコンウェーハの熱処理方法は、チョクラルスキー法により育成したシリコン単結晶インゴットをスライスして得られたシリコンウェーハを熱処理する方法であって、600℃以下の第1の温度T1で保持された処理室内に前記シリコンウェーハを搬入した後、前記第1の温度T1から700℃以上800℃以下の第2の温度T2(T1<T2)まで昇温速度3.1℃/分以下で昇温する第1の昇温過程と、前記第2の温度T2から最高到達温度T3(T2<T3)まで昇温すると共に、前記第2の温度T2と前記最高到達温度T3との間の800℃以上1100℃以下の温度範囲における一定温度T4で30分以上240分以下保持する過程を含む第2の昇温過程と、前記最高到達温度T3で一定時間保持する最高到達温度保持過程と、前記最高到達温度T3から前記シリコンウェーハを処理室外に搬出する温度まで降温する降温過程とを備えていることを特徴とする。
このような熱処理を行うことにより、サイズが大きい酸素析出物の形成を抑制すると共に、適正なサイズの酸素析出物の密度を増加させ、かつ、ウェーハの塑性変形を効果的に抑制することができる。
The silicon wafer heat treatment method according to the present invention is a method of heat treating a silicon wafer obtained by slicing a silicon single crystal ingot grown by the Czochralski method, and at a first temperature T 1 of 600 ° C. or lower. After carrying the silicon wafer into the processing chamber held, the temperature rise rate is 3.1 ° C. from the first temperature T 1 to a second temperature T 2 (T 1 <T 2 ) of 700 ° C. or more and 800 ° C. or less. First temperature rising process in which the temperature is increased at a rate of less than / minute, the temperature is increased from the second temperature T 2 to the maximum temperature T 3 (T 2 <T 3 ), and the second temperature T 2 and the A second temperature raising process including a process of holding at a constant temperature T 4 in a temperature range of 800 ° C. to 1100 ° C. between the maximum temperature T 3 and 30 minutes to 240 minutes, and the maximum temperature T 3 Maximum temperature maintained for a certain time And extent, characterized in that it includes a cooling step of cooling from the highest temperature T 3 to a temperature at which unloading the silicon wafer to the processing chamber.
By performing such a heat treatment, it is possible to suppress the formation of oxygen precipitates having a large size, increase the density of oxygen precipitates of an appropriate size, and effectively suppress plastic deformation of the wafer. .

前記一定温度T4は、850℃以上950℃以下であることが好ましい。
このような範囲内の一定温度で保持することにより、第1の昇温過程で形成された酸素析出核を、T4を超える温度における消滅臨界サイズ以上に成長させやすくすることができる。
The constant temperature T 4 is preferably 850 ° C. or higher and 950 ° C. or lower.
By maintaining at a constant temperature within such a range, it is possible to easily grow the oxygen precipitation nuclei formed in the first temperature raising process to a size larger than the annihilation critical size at a temperature exceeding T 4 .

上記熱処理方法においては、前記第2の温度T2から最高到達温度T3(T2<T3)まで昇温する際の昇温速度は1℃/分以上であることが好ましい。また、前記降温過程における降温速度も1℃/分以上であることが好ましい。
このような昇降温速度として熱処理時間の短縮化を図ることにより、前記第2の温度T2から最高到達温度T3までの昇温時や、前記最高到達温度T3からの降温時において、前記第1の昇温過程で形成された酸素析出物の消滅を抑制することができる。
In the heat treatment method, it is preferable that the temperature increase rate when the temperature is increased from the second temperature T 2 to the maximum temperature T 3 (T 2 <T 3 ) is 1 ° C./min or more. Moreover, it is preferable that the cooling rate in the cooling process is 1 ° C./min or more.
By shortening the heat treatment time as such a temperature increasing / decreasing rate, when the temperature is increased from the second temperature T 2 to the maximum temperature T 3 or when the temperature is decreased from the maximum temperature T 3 , The disappearance of oxygen precipitates formed in the first temperature raising process can be suppressed.

また、シリコンウェーハをスライスして得るための前記シリコン単結晶インゴットは、チョクラルスキー法による引上げ時の冷却過程において、1100℃から900℃までの温度範囲を40分以内で通過させて育成されたものであることが好ましい。
このような条件でシリコン単結晶インゴットを育成することにより、該シリコン単結晶インゴット育成時に、酸素析出核を高密度で形成することができるため、上記熱処理後の酸素析出物のサイズをより小さくすることができる。
Further, the silicon single crystal ingot for slicing a silicon wafer was grown by passing through a temperature range from 1100 ° C. to 900 ° C. within 40 minutes in the cooling process during pulling by the Czochralski method. It is preferable.
By growing the silicon single crystal ingot under such conditions, oxygen precipitate nuclei can be formed at a high density during the growth of the silicon single crystal ingot. Therefore, the size of the oxygen precipitate after the heat treatment is further reduced. be able to.

さらに、上記熱処理方法においては、前記最高到達温度T3が1150℃以上1300℃以下であり、前記最高到達温度保持過程における保持時間が1分以上180分以下であることが好ましい。
このような条件とすることにより、ウェーハ表面から深さ5μmまでの表層部における結晶欠陥の低減等の効果を効率的に得ることができる。
Further, in the heat treatment method, it is preferable that the maximum temperature T 3 is 1150 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower, and the holding time in the maximum temperature holding step is 1 minute or longer and 180 minutes or shorter.
By setting it as such conditions, effects, such as a crystal defect reduction in the surface layer part from the wafer surface to a depth of 5 micrometers, can be acquired efficiently.

また、本発明に係るシリコンウェーハは、ウェーハ表面から深さ5μmまでの表層部における欠陥密度が1個/cm2未満であり、ウェーハ表面から深さ1μm以内の酸素濃度がウェーハ表面から深さ1μm以上の酸素濃度より低く、かつ、ウェーハ表面から深さ5μm以上のウェーハバルク部は、散乱光強度が5000a.u.未満の酸素析出物が密度1×109個/cm3以上形成されていることを特徴とする。
このような構成のシリコンウェーハは、後のデバイス形成プロセスにおいて施される熱処理において塑性変形を抑制することができる高品質のシリコンウェーハとなる。
The silicon wafer according to the present invention has a defect density of less than 1 piece / cm 2 in the surface layer portion from the wafer surface to a depth of 5 μm, and an oxygen concentration within a depth of 1 μm from the wafer surface has a depth of 1 μm from the wafer surface. The wafer bulk portion having a depth lower than the above oxygen concentration and a depth of 5 μm or more from the wafer surface has a scattered light intensity of 5000 a. u. Less than oxygen precipitates having a density of 1 × 10 9 pieces / cm 3 or more are formed.
The silicon wafer having such a configuration is a high-quality silicon wafer that can suppress plastic deformation in a heat treatment performed in a subsequent device formation process.

本発明に係るシリコンウェーハの熱処理方法によれば、サイズが大きい酸素析出物の形成を抑制すると共に、適正なサイズの酸素析出物の密度を増加させ、かつ、ウェーハの塑性変形を効果的に抑制することができる。
また、本発明に係るシリコンウェーハは、後のデバイス形成プロセスにおいて施される熱処理において塑性変形を抑制することができるため、デバイス形成プロセスにおける歩留向上に大きく寄与することができる。
According to the silicon wafer heat treatment method of the present invention, the formation of large-sized oxygen precipitates is suppressed, the density of oxygen precipitates of an appropriate size is increased, and the plastic deformation of the wafer is effectively suppressed. can do.
In addition, since the silicon wafer according to the present invention can suppress plastic deformation in a heat treatment performed in a subsequent device formation process, it can greatly contribute to yield improvement in the device formation process.

本発明に係るシリコンウェーハの熱処理方法を説明するための熱処理シーケンスの概要図である。It is a schematic diagram of the heat processing sequence for demonstrating the heat processing method of the silicon wafer which concerns on this invention. 本発明に係るシリコンウェーハの熱処理方法の他の態様を説明するための熱処理シーケンスの概要図である。It is a schematic diagram of the heat processing sequence for demonstrating the other aspect of the heat processing method of the silicon wafer which concerns on this invention. 実施例3〜8、比較例3における昇温速度と熱処理後のシリコンウェーハのウェーハバルク部における酸素析出物密度との関係を示したプロット図である。It is the plot figure which showed the relationship between the temperature increase rate in Examples 3-8 and the comparative example 3, and the oxygen precipitate density in the wafer bulk part of the silicon wafer after heat processing. 実施例3〜8、比較例3における昇温速度と熱処理後のシリコンウェーハのウェーハバルク部における酸素析出物のサイズとの関係を示したプロット図である。It is the plot figure which showed the relationship between the temperature increase rate in Examples 3-8 and the comparative example 3, and the size of the oxygen precipitate in the wafer bulk part of the silicon wafer after heat processing.

以下、本発明について、図面を参照して、より詳細に説明する。
図1に、本発明に係るシリコンウェーハの熱処理方法を説明するための熱処理シーケンスの概要図を示す。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic diagram of a heat treatment sequence for explaining a silicon wafer heat treatment method according to the present invention.

本発明に係るシリコンウェーハの熱処理方法は、チョクラルスキー法により育成したシリコン単結晶インゴットをスライスして得られたシリコンウェーハを、600℃以下の第1の温度T1で保持された処理室内に搬入した後、図1に示すような熱処理シーケンスにより熱処理を行う。 In the silicon wafer heat treatment method according to the present invention, a silicon wafer obtained by slicing a silicon single crystal ingot grown by the Czochralski method is placed in a processing chamber held at a first temperature T 1 of 600 ° C. or lower. After carrying in, heat treatment is performed by a heat treatment sequence as shown in FIG.

本発明に係る熱処理方法における熱処理シーケンスは、図1に示すように、大きく分けて、昇温過程S1と、最高到達温度保持過程S2と、降温過程S3とを経るものである。また、昇温過程S1は、第1の昇温過程S1aと、第2の昇温過程S1bとからなる。   As shown in FIG. 1, the heat treatment sequence in the heat treatment method according to the present invention is roughly divided into a temperature rising process S1, a maximum temperature maintaining process S2, and a temperature decreasing process S3. The temperature raising process S1 includes a first temperature raising process S1a and a second temperature raising process S1b.

第1の昇温過程S1aにおいては、前記第1の温度T1から700℃以上800℃以下の第2の温度T2(T1<T2)まで昇温速度3.1℃/分以下で昇温する。
次に、第2の昇温過程S1bにおいては、前記第2の温度T2から最高到達温度T3(T2<T3)まで昇温すると共に、前記第2の温度T2と前記最高到達温度T3との間の800℃以上1100℃以下の温度範囲における一定温度T4で30分以上240分以下保持する過程を含む。
そして、最高到達温度保持過程S2においては、前記最高到達温度T3を一定時間保持する。
さらに、降温過程S3においては、前記最高到達温度T3から前記シリコンウェーハを処理室外に搬出する温度まで降温する。
In the first temperature raising step S1a, the temperature raising rate is 3.1 ° C./min or less from the first temperature T 1 to the second temperature T 2 (T 1 <T 2 ) of 700 ° C. to 800 ° C. Raise the temperature.
Next, in the second temperature raising step S1b, the temperature is raised from the second temperature T 2 to the maximum temperature T 3 (T 2 <T 3 ), and the second temperature T 2 and the maximum temperature are reached. Including a process of maintaining at a constant temperature T 4 in a temperature range between 800 ° C. and 1100 ° C. between the temperature T 3 and 30 minutes or more and 240 minutes or less.
Then, in the maximum temperature holding step S2, held for a given time the maximum temperature T 3.
Further, in the cooling process S3, the temperature is decreased from the highest temperature T 3 to a temperature at which unloading the silicon wafer to the processing chamber.

上述したような昇温過程を含む本発明に係るシリコンウェーハの熱処理方法によれば、高温熱処理において酸素濃度が減少した場合であっても、酸素析出物密度を適正なサイズで増加させることができるため、ウェーハの塑性変形を効果的に抑制することが可能となる。   According to the heat treatment method for a silicon wafer according to the present invention including the temperature raising process as described above, the oxygen precipitate density can be increased with an appropriate size even when the oxygen concentration is reduced in the high temperature heat treatment. Therefore, it becomes possible to effectively suppress plastic deformation of the wafer.

本発明に係る熱処理方法では、特に、第1の昇温過程S1aにおいて、酸素析出核が形成される800℃以下の温度領域の昇温速度を3.1℃/分以下とすることにより、小サイズの酸素析出核を高密度で形成することができる。
前記800℃以下の温度領域での昇温速度が3.1℃/分を超える場合には、酸素析出核のサイズが増加するため、ウェーハの塑性変形を効果的に抑制することが難しい。
In the heat treatment method according to the present invention, in particular, in the first temperature rising step S1a, the temperature rising rate in the temperature region of 800 ° C. or lower where oxygen precipitation nuclei are formed is set to 3.1 ° C./min or lower. The size of oxygen precipitation nuclei can be formed with high density.
When the heating rate in the temperature range of 800 ° C. or less exceeds 3.1 ° C./min, the size of the oxygen precipitation nuclei increases, and it is difficult to effectively suppress the plastic deformation of the wafer.

前記第1の昇温過程S1aにおける第1の温度T1から700℃以上800℃以下の第2の温度T2(T1<T2)までの昇温速度は、より小サイズの酸素析出核をより高密度で得る観点から、2.0℃/分以下であることがより好ましい。さらに好ましくは、0.7℃/分以下である。
なお、第1の温度T1から700℃以上800℃以下の第2の温度T2(T1<T2)までの昇温速度の下限値は、生産性の観点から、0.2℃/分以上であることが好ましい。
The temperature increase rate from the first temperature T 1 to the second temperature T 2 (T 1 <T 2 ) between 700 ° C. and 800 ° C. in the first temperature increase process S1a is smaller than the oxygen precipitation nuclei. From the viewpoint of obtaining a higher density, it is more preferably 2.0 ° C./min or less. More preferably, it is 0.7 ° C./min or less.
Note that the lower limit of the rate of temperature increase from the first temperature T 1 to the second temperature T 2 (T 1 <T 2 ) of 700 ° C. or more and 800 ° C. or less is 0.2 ° C. / It is preferable that it is more than minutes.

また、前記第1の温度T1は600℃以下とすることにより、処理室内への搬入時のシリコンウェーハの割れや塑性変形、パーティクル付着等の不具合を防止することができる。
なお、前記第1の温度T1の下限値は、生産性の観点から、300℃以上とすることが好ましい。
In addition, by setting the first temperature T 1 to 600 ° C. or less, it is possible to prevent problems such as cracking, plastic deformation, and particle adhesion of the silicon wafer when it is carried into the processing chamber.
The lower limit value of the first temperature T 1 is preferably 300 ° C. or higher from the viewpoint of productivity.

また、本発明に係る熱処理方法では、第2の昇温過程S1bにおいて、酸素析出核が成長する800℃以上1100℃以下の温度範囲における一定温度T4で30分以上240分以下(t1)保持することにより、形成された酸素析出核を消滅臨界サイズ以上に成長させることができ、最高到達温度T3までの昇温時及び最高到達温度T3における保持過程おいて、酸素析出核が消滅することを抑制することができる。 Further, in the heat treatment method according to the present invention, in the second temperature raising step S1b, a constant temperature T 4 is maintained for 30 minutes to 240 minutes (t1) in a temperature range of 800 ° C. to 1100 ° C. in which oxygen precipitation nuclei grow. it allows the formed oxide precipitate nuclei can be grown over disappearance critical size, keep holding step at the maximum temperature T 3 temperature-raising-period and the maximum temperature T 3 up, the oxygen precipitation nuclei disappear to This can be suppressed.

前記一定温度T4は、850℃以上950℃以下であることが好ましい。
このような温度範囲内の一定温度で保持することにより、第1の昇温過程S1aで形成された酸素析出核が、一定温度T4を超える温度における消滅臨界サイズ以上に成長しやすくなる。
The constant temperature T 4 is preferably 850 ° C. or higher and 950 ° C. or lower.
By maintaining at a constant temperature within such a temperature range, the oxygen precipitation nuclei formed in the first temperature raising step S1a are likely to grow beyond the annihilation critical size at a temperature exceeding the constant temperature T 4 .

前記保持時間(t1)が30分未満である場合には、第1の昇温過程S1aで形成された小サイズの酸素析出核が、最高到達温度T3までの昇温時及び最高到達温度T3における保持過程において消滅する可能性があるため、小サイズの酸素析出核を高密度で形成することが難しい。
一方、前記保持時間(t1)が240分を超える場合には、生産性が悪くなると共に、酸素析出核のサイズが大きく成長し、塑性変形の発生源となる可能性があるため好ましくない。
When the holding time (t1) is less than 30 minutes, the small-sized oxygen precipitation nuclei formed in the first temperature raising step S1a are heated up to the highest temperature T 3 and the highest temperature T because it may disappear in the holding process in 3, it is difficult to form a high density of oxygen precipitate nuclei of small size.
On the other hand, when the holding time (t1) exceeds 240 minutes, productivity is deteriorated and the size of oxygen precipitation nuclei grows large, which may be a source of plastic deformation.

また、前記第2の温度T2から最高到達温度T3(T2<T3)まで昇温する際の昇温速度は1℃/分以上であることが好ましい。また、前記降温過程における降温速度も1℃/分以上であることが好ましい。
このような昇降温速度とすることにより、熱処理時間の短縮化を図ることができ、前記第2の温度T2から最高到達温度T3までの昇温時や、前記最高到達温度T3からの降温時において、前記第1の昇温過程S1aで形成された酸素析出物の消滅を抑制することができる。
Moreover, it is preferable that the rate of temperature increase when the temperature is increased from the second temperature T 2 to the maximum temperature T 3 (T 2 <T 3 ) is 1 ° C./min or more. Moreover, it is preferable that the cooling rate in the cooling process is 1 ° C./min or more.
By using such a temperature raising / lowering speed, the heat treatment time can be shortened, and when the temperature is increased from the second temperature T 2 to the maximum temperature T 3 or from the maximum temperature T 3 . When the temperature is lowered, the disappearance of the oxygen precipitates formed in the first temperature raising process S1a can be suppressed.

前記第2の温度T2から最高到達温度T3(T2<T3)まで昇温する際の昇温速度の上限値は、5.0℃/分以下であることが好ましい。前記昇温速度の上限値が5.0℃/分を超える場合には、シリコンウェーハに働く熱応力が大幅に増加し、ウェーハの塑性変形を効果的に抑制することができない。
また、前記降温過程における降温速度の上限値は、6.0℃/分以下であることが好ましい。前記降温速度の上限値が6.0℃/分を超える場合には、昇温時と同様の理由から、ウェーハの塑性変形を効果的に抑制することができないため好ましくない。
It is preferable that the upper limit value of the temperature increase rate when the temperature is increased from the second temperature T 2 to the maximum temperature T 3 (T 2 <T 3 ) is 5.0 ° C./min or less. When the upper limit value of the heating rate exceeds 5.0 ° C./min, the thermal stress acting on the silicon wafer is greatly increased, and the plastic deformation of the wafer cannot be effectively suppressed.
Moreover, it is preferable that the upper limit of the temperature-fall rate in the said temperature-fall process is 6.0 degrees C / min or less. When the upper limit value of the temperature lowering rate exceeds 6.0 ° C./min, it is not preferable because the plastic deformation of the wafer cannot be effectively suppressed for the same reason as when the temperature is increased.

また、前記最高到達温度T3は1150℃以上1300℃以下であり、前記最高到達温度保持過程における保持時間(t2)が1分以上180分以下であることが好ましい。
このような条件とすることで、ウェーハ表面から深さ5μmまでの表層部における結晶欠陥の低減等の効果を効率的に得ることができる。
The maximum temperature T 3 is preferably 1150 ° C. or more and 1300 ° C. or less, and the holding time (t2) in the maximum temperature holding process is preferably 1 minute or more and 180 minutes or less.
By setting it as such conditions, effects, such as reduction of the crystal defect in the surface layer part from the wafer surface to a depth of 5 micrometers, can be acquired efficiently.

前記最高到達温度T3が1150℃未満である場合には、ウェーハ表面から深さ5μmまでの表層部における結晶欠陥がほとんど消滅しないため好ましくない。
一方、前記最高到達温度T3が1300℃を超える場合には、シリコンウェーハの降伏応力が低下してスリップが発生しやすく、また、装置部材として用いられる石英が変形するため好ましくない。
また、前記最高到達温度保持過程における保持時間(t2)が1分未満である場合には、ウェーハ表面から深さ5μmまでの表層部における結晶欠陥が消滅しないため好ましくない。
一方、前記最高到達温度保持過程における保持時間(t2)が180分を超える場合には、結晶欠陥の低減等の効果は既に得られており、生産性を悪化させる。また、装置部材として用いられる石英の変形量が大きくなるため好ましくない。
When the maximum temperature T 3 is less than 1150 ° C., crystal defects in the surface layer portion from the wafer surface to a depth of 5 μm are hardly eliminated, which is not preferable.
On the other hand, when the maximum temperature T 3 exceeds 1300 ° C., the yield stress of the silicon wafer is lowered and slip is likely to occur, and quartz used as an apparatus member is deformed, which is not preferable.
Further, when the holding time (t2) in the maximum temperature holding process is less than 1 minute, it is not preferable because crystal defects in the surface layer portion from the wafer surface to a depth of 5 μm do not disappear.
On the other hand, when the holding time (t2) in the maximum temperature holding process exceeds 180 minutes, effects such as reduction of crystal defects have already been obtained, and productivity is deteriorated. Moreover, since the deformation amount of quartz used as a device member increases, it is not preferable.

また、降温過程後、前記シリコンウェーハを処理室外に搬出する温度は、700℃以下であることが好ましい。
このような構成とすることで、搬出時の急激なシリコンウェーハの温度変化を緩和する効果が得られる。
なお、前記シリコンウェーハを処理室外に搬出する温度の下限値は、生産性の観点から、300℃以上とすることが好ましい。
Moreover, it is preferable that the temperature which carries out the said silicon wafer out of a process chamber after a temperature fall process is 700 degrees C or less.
By setting it as such a structure, the effect which relieve | moderates the temperature change of the silicon wafer at the time of carrying out is acquired.
In addition, it is preferable that the lower limit of the temperature which carries out the said silicon wafer out of a process chamber shall be 300 degreeC or more from a viewpoint of productivity.

図2に、本発明に係るシリコンウェーハの熱処理方法の他の態様を説明するための熱処理シーケンスの概要図を示す。
図2に示すように、本発明に係るシリコンウェーハの熱処理方法においては、第1の温度T1から一定温度T4までの昇温速度を3.1℃/分以下の一定速度としてもよい。
このような熱処理シーケンスとすることにより、図1に示したような熱処理シーケンスよりも、小サイズの酸素析出核をより高密度で形成することができる。
FIG. 2 shows a schematic diagram of a heat treatment sequence for explaining another embodiment of the silicon wafer heat treatment method according to the present invention.
As shown in FIG. 2, in the silicon wafer heat treatment method according to the present invention, the rate of temperature increase from the first temperature T 1 to the constant temperature T 4 may be a constant rate of 3.1 ° C./min or less.
By adopting such a heat treatment sequence, small-sized oxygen precipitation nuclei can be formed at a higher density than the heat treatment sequence as shown in FIG.

本発明において熱処理するシリコンウェーハをスライスして得るためのシリコン単結晶インゴットは、チョクラルスキー法による引き上げ時の冷却過程において、1100℃から900℃までの温度範囲を40分以内で通過させて育成されたものであることが好ましい。
このようにして育成されたシリコン単結晶インゴットであれば、シリコン単結晶インゴットの育成時において、酸素析出核を高密度で形成することができるため、上記熱処理後の酸素析出物のサイズをより小さくすることができる。
A silicon single crystal ingot for slicing and obtaining a silicon wafer to be heat-treated in the present invention is grown by passing a temperature range from 1100 ° C. to 900 ° C. within 40 minutes in the cooling process during pulling by the Czochralski method. It is preferred that
In the case of a silicon single crystal ingot grown in this way, oxygen precipitation nuclei can be formed at a high density during the growth of the silicon single crystal ingot, so that the size of the oxygen precipitate after the heat treatment is further reduced. can do.

上述した本発明に係るシリコンウェーハの熱処理方法は、不活性ガス雰囲気又は還元性雰囲気等の非酸化性雰囲気下で行う。下記実施例においては、100%アルゴンを雰囲気として用いた場合を代表例として挙げる。   The silicon wafer heat treatment method according to the present invention described above is performed in a non-oxidizing atmosphere such as an inert gas atmosphere or a reducing atmosphere. In the following examples, a case where 100% argon is used as an atmosphere is given as a representative example.

本発明に係るシリコンウェーハは、上述したような本発明に係るシリコンウェーハの熱処理方法を用いて製造されるシリコンウェーハであり、ウェーハ表面から深さ5μmまでの表層部における欠陥密度が1個/cm2未満であり、ウェーハ表面から深さ1μm以内の酸素濃度がウェーハ表面から深さ1μm以上の酸素濃度より低く、かつ、ウェーハ表面から深さ5μm以上のウェーハバルク部は、散乱光強度が5000a.u.未満の酸素析出物が密度1×109個/cm3以上形成されているものである。 The silicon wafer according to the present invention is a silicon wafer manufactured by using the silicon wafer heat treatment method according to the present invention as described above, and the defect density in the surface layer portion from the wafer surface to a depth of 5 μm is 1 piece / cm. 2 and a wafer bulk portion having a depth of 1 μm or more from the wafer surface lower than the oxygen concentration of 1 μm or more from the wafer surface and a depth of 5 μm or more from the wafer surface has a scattered light intensity of 5000 a. u. Less than oxygen precipitates having a density of 1 × 10 9 pieces / cm 3 or more are formed.

なお、前記散乱光強度は、酸素析出物のサイズに対応して変動するため、サイズを表す指標となるものであり、散乱光強度が5000a.u.未満であれば、ウェーハの塑性変形の発生源とならない小サイズの酸素析出物が形成されていると定義することができる。   The scattered light intensity varies according to the size of the oxygen precipitate, and therefore serves as an index representing the size, and the scattered light intensity is 5000 a. u. If it is less than this, it can be defined that a small-sized oxygen precipitate that does not become a source of plastic deformation of the wafer is formed.

上記のように、本発明に係るシリコンウェーハは、上述したような本発明に係るシリコンウェーハの熱処理方法を用いた際、シリコンウェーハに含まれる転位の固着作用を有する酸素が外方拡散して、ウェーハ表面から深さ1μm以内の酸素濃度がウェーハ表面から深さ1μm以上の酸素濃度より低くなるが、ウェーハ表面から深さ5μm以上のウェーハバルク部においてサイズが小さい酸素析出物が高密度で形成されているため、後のデバイス形成プロセスにおいて施される熱処理において塑性変形を効果的に抑制することができるという効果を有する。   As described above, when the silicon wafer according to the present invention uses the silicon wafer heat treatment method according to the present invention as described above, oxygen having a dislocation fixing action contained in the silicon wafer is diffused outward, Although the oxygen concentration within 1 μm depth from the wafer surface is lower than the oxygen concentration at 1 μm depth from the wafer surface, small-sized oxygen precipitates are formed at high density in the wafer bulk part at a depth of 5 μm depth from the wafer surface. Therefore, it has an effect that plastic deformation can be effectively suppressed in a heat treatment performed in a subsequent device formation process.

前記ウェーハ表面から深さ1μm以内の酸素濃度は、例えば、1.0×1018atoms/cm3未満であり、ウェーハ表面から深さ1μm以上の酸素濃度は、例えば、1.2×1018atoms/cm3以上である。 The oxygen concentration within a depth of 1 μm from the wafer surface is, for example, less than 1.0 × 10 18 atoms / cm 3 , and the oxygen concentration at a depth of 1 μm or more from the wafer surface is, for example, 1.2 × 10 18 atoms. / Cm 3 or more.

なお、前記酸素濃度は、二次イオン質量分析(SIMS;Secondary Ion−microprobe Mass Spectrometry)にて評価した値である。また、前記散乱光強度を有する酸素析出物の密度は、2段階熱処理ステップ(同一熱処理内で780℃×3時間熱処理した後、1000℃×16時間熱処理)を経た後、IRトモグラフィにて評価した値である。ウェーハ表面から深さ5μmまでの表層部における欠陥密度の測定は、LSTDスキャナ(Laser Scattering Topography Defect Scanner)にて波長680nmで評価した値である。   In addition, the said oxygen concentration is the value evaluated by secondary ion mass spectrometry (SIMS; Secondary ion-microprobe Mass Spectrometry). The density of the oxygen precipitate having the scattered light intensity is evaluated by IR tomography after passing through a two-step heat treatment step (heat treatment at 780 ° C. for 3 hours and heat treatment at 1000 ° C. for 16 hours in the same heat treatment). It is the value. The measurement of the defect density in the surface layer portion from the wafer surface to a depth of 5 μm is a value evaluated at a wavelength of 680 nm with an LSTD scanner (Laser Scattering Topology Defect Scanner).

以下、本発明を実施例に基づき、さらに具体的に説明するが、本発明は下記の実施例により制限されるものではない。
[実施例1]
直径300mmシリコンウェーハ(酸素濃度1.24×1018atoms/cm3、窒素濃度5×1014atoms/cm3、ボロン濃度2×1014atoms/cm3、リン及びカーボンはノンドープ)をボートに積載し、100%アルゴン雰囲気、600℃で保持された縦型拡散炉の処理室内に搬入した。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely based on an Example, this invention is not restrict | limited by the following Example.
[Example 1]
A 300 mm diameter silicon wafer (oxygen concentration 1.24 × 10 18 atoms / cm 3 , nitrogen concentration 5 × 10 14 atoms / cm 3 , boron concentration 2 × 10 14 atoms / cm 3 , phosphorus and carbon are not doped) is loaded on the boat. Then, it was carried into a processing chamber of a vertical diffusion furnace maintained at 600 ° C. in a 100% argon atmosphere.

その後、昇温過程おいて、図1に示す第1の昇温過程S1aとして、600℃から800℃までの昇温速度を1℃/分とし、その後、第2の昇温過程S1bとして、800℃から最高到達温度T3である1200℃までの昇温速度を2〜5℃/分に制御し、途中、900℃(T4)で180分(t1)保持した。
そして、最高到達温度T3である1200℃において60分(t2)保持し、最高到達温度T3である1200℃から600℃までの昇温速度を2〜5℃/分に制御して、600℃で当該縦型拡散炉の処理室外に前記熱処理したシリコンウェーハを搬出し、アニールウェーハを作製した。
Thereafter, in the temperature raising process, as the first temperature raising process S1a shown in FIG. 1, the temperature rising rate from 600 ° C. to 800 ° C. is set to 1 ° C./min, and then, as the second temperature raising process S1b, 800 ° C. ° C. the heating rate up to reach a temperature T 3 1200 ° C. was controlled to 2 to 5 ° C. / min from the middle, 180 minutes at 900 ℃ (T 4) (t1 ) and held.
Then, 60 minutes at 1200 ° C. is the highest temperature T 3 (t2) and held, by controlling the heating rate from 1200 ° C. is the highest temperature T 3 to 600 ° C. in 2 to 5 ° C. / min, 600 The heat-treated silicon wafer was taken out of the processing chamber of the vertical diffusion furnace at 0 ° C. to prepare an annealed wafer.

[実施例2]
実施例1と同様のシリコンウェーハをボートに積載し、100%アルゴン雰囲気、600℃で保持された縦型拡散炉の処理室内に搬入した。
その後、昇温過程おいて、図2に示す第1の昇温過程S1aとして、600℃から900℃(T4)までの昇温速度を1℃/分とし、900℃で180分(t1)保持し、その後、第2の昇温過程S1bとして、900℃から最高到達温度T3である1200℃までの昇温速度を2〜5℃/分に制御した。
そして、最高到達温度T3である1200℃において60分(t2)保持し、最高到達温度T3である1200℃から600℃までの昇温速度を2〜5℃/分に制御して、600℃で当該縦型拡散炉の処理室外に前記熱処理したシリコンウェーハを搬出し、アニールウェーハを作製した。
[Example 2]
Silicon wafers similar to those in Example 1 were loaded on a boat and carried into a processing chamber of a vertical diffusion furnace maintained at 600 ° C. in a 100% argon atmosphere.
Thereafter, in the temperature raising process, as the first temperature raising process S1a shown in FIG. 2, the temperature rising rate from 600 ° C. to 900 ° C. (T 4 ) is 1 ° C./min, and the temperature is 900 ° C. for 180 minutes (t1). Thereafter, as the second temperature raising step S1b, the temperature raising rate from 900 ° C. to 1200 ° C., which is the maximum temperature T 3 , was controlled to 2 to 5 ° C./min.
Then, 60 minutes at 1200 ° C. is the highest temperature T 3 (t2) and held, by controlling the heating rate from 1200 ° C. is the highest temperature T 3 to 600 ° C. in 2 to 5 ° C. / min, 600 The heat-treated silicon wafer was taken out of the processing chamber of the vertical diffusion furnace at 0 ° C. to prepare an annealed wafer.

[比較例1]
900℃での保持を行わずに、600℃から1200℃までの昇温速度を2〜5℃/分に制御して、それ以外は、実施例1と同様な方法で、アニールウェーハを作製した。
[Comparative Example 1]
An annealing wafer was produced in the same manner as in Example 1 except that the temperature rising rate from 600 ° C. to 1200 ° C. was controlled at 2 to 5 ° C./min without holding at 900 ° C. .

[比較例2]
600℃から1200℃までの昇温速度を0.5℃/分に制御して、途中、900℃で300分(t1)保持して、それ以外は、実施例1と同様な方法で、アニールウェーハを作製した。
[Comparative Example 2]
The temperature increase rate from 600 ° C. to 1200 ° C. is controlled to 0.5 ° C./min, and held at 900 ° C. for 300 minutes (t1). A wafer was produced.

上記実施例及び比較例で得られたアニールウェーハに対して、2段階熱処理ステップ(同一熱処理内で780℃ラ3時間熱処理した後、1000℃ラ16時間熱処理)を経た後、ウェーハ表面から深さ5μm以上のウェーハバルク部における酸素析出物の密度とサイズ(散乱光強度)をIRトモグラフィ(株式会社レイテックス製 MO−411)にて測定した。また、当該熱処理におけるスリップ長をX線トポグラフィ(株式会社リガク製 XRT300)にて測定した。   The annealed wafers obtained in the above examples and comparative examples were subjected to a two-step heat treatment step (heat treatment at 780 ° C. for 3 hours and heat treatment at 1000 ° C. for 16 hours within the same heat treatment), and then the depth from the wafer surface. The density and size (scattered light intensity) of oxygen precipitates in a wafer bulk portion of 5 μm or more were measured by IR tomography (MO-411 manufactured by Raytex Co., Ltd.). Further, the slip length in the heat treatment was measured by X-ray topography (XRT300 manufactured by Rigaku Corporation).

さらに、上記実施例及び比較例で得られたアニールウェーハを、枚葉式急速加熱・急速冷却熱処理装置(以下、RTP装置という)にて、最高到達温度1350℃、その保持時間を15秒間として急速加熱・急速冷却熱処理を施した後に、当該アニールウェーハにおけるスリップ長を上記実施例1と同様な方法にて測定した。この急速加熱・急速冷却熱処理(以下、RTPという)を、デバイス形成プロセスにおいて施される熱処理と想定した。
これらの測定結果をまとめて表1に示す。
Furthermore, the annealed wafers obtained in the above examples and comparative examples were rapidly heated at a maximum temperature of 1350 ° C. and a holding time of 15 seconds using a single wafer rapid heating / cooling heat treatment apparatus (hereinafter referred to as RTP apparatus). After the heating / rapid cooling heat treatment, the slip length of the annealed wafer was measured by the same method as in Example 1. This rapid heating / cooling heat treatment (hereinafter referred to as RTP) was assumed to be a heat treatment performed in the device formation process.
These measurement results are summarized in Table 1.

Figure 2011029578
Figure 2011029578

表1に示したように、比較例1では、熱処理後のシリコンウェーハのウェーハバルク部における酸素析出物密度は1×109個/cm3未満と非常に低いものであった。また、散乱光強度a.u.が5000a.u.以上であり、大きいサイズの酸素析出物が形成されていることが認められた。また、アニールウェーハのボート支持位置に、スリップと呼ばれる塑性変形が発生しており、さらに、RTP後は、そのスリップ長がより大きくなった。 As shown in Table 1, in Comparative Example 1, the density of oxygen precipitates in the wafer bulk portion of the silicon wafer after the heat treatment was as low as less than 1 × 10 9 pieces / cm 3 . The scattered light intensity a. u. Is 5000a. u. As described above, it was recognized that oxygen precipitates having a large size were formed. Further, plastic deformation called slip occurred at the boat support position of the annealed wafer, and the slip length became larger after RTP.

一方、比較例2では、ウェーハバルク部における酸素析出物密度が1×109個/cm3以上であるものの、酸素析出物のサイズを示す散乱光強度が5000a.u.以上と大きいものであった。また、熱処理後のアニールウェーハには、スリップは観察されなかったが、RTP後において、酸素析出物のサイズが大きいことに起因するスリップが観察された。 On the other hand, in Comparative Example 2, although the oxygen precipitate density in the wafer bulk portion is 1 × 10 9 pieces / cm 3 or more, the scattered light intensity indicating the size of the oxygen precipitate is 5000 a. u. It was more than that. Further, no slip was observed on the annealed wafer after the heat treatment, but after RTP, a slip due to the large size of the oxygen precipitate was observed.

これらに対して、実施例1,2においては、散乱光強度が5000a.u.未満である小サイズの酸素析出物が1×109個/cm3以上の高密度で形成されていることが認められた。また、スリップは、熱処理後も、その後のRTP後も、観察されなかった。 In contrast, in Examples 1 and 2, the scattered light intensity is 5000 a. u. It was confirmed that small-sized oxygen precipitates of less than 1 were formed at a high density of 1 × 10 9 pieces / cm 3 or more. Also, no slip was observed after the heat treatment and after the subsequent RTP.

また、上記実施例及び比較例で得られたアニールウェーハにおけるウェーハ表面から深さ5μmまでの表層部における欠陥密度をLSTDスキャナにて評価(波長680nm)し、かつ、ウェーハの表面から深さ方向の酸素濃度をSIMSにて評価した。   Moreover, the defect density in the surface layer part from the wafer surface to the depth of 5 μm in the annealed wafers obtained in the above examples and comparative examples was evaluated with a LSTD scanner (wavelength 680 nm), and the depth direction from the wafer surface was measured. The oxygen concentration was evaluated by SIMS.

その結果、いずれのアニールウェーハにおいても、ウェーハ表面から深さ5μmまでの表層部における欠陥密度が1個/cm2未満であり、ウェーハ表面から深さ1μm以内の酸素濃度が1.0×1018atoms/cm3未満であり、ウェーハ表面から深さ1μm以上の酸素濃度が1.2×1018atoms/cm3以上であった。 As a result, in any annealed wafer, the defect density in the surface layer portion from the wafer surface to a depth of 5 μm is less than 1 piece / cm 2 , and the oxygen concentration within a depth of 1 μm from the wafer surface is 1.0 × 10 18. atoms / cm less than 3, the oxygen concentration of more depth 1μm from the wafer surface was 1.2 × 10 18 atoms / cm 3 or more.

[実施例3〜8、比較例3]
600℃から800℃までの昇温速度を0.7℃/分から最大5.0℃/分まで変化させ、それ以外は、実施例1と同様な方法で、それぞれ、アニールウェーハを作製した。
得られた各アニールウェーハについて、実施例1と同様な方法で、酸素析出物の密度とサイズ(散乱光強度)、当該熱処理におけるスリップ長を測定した。
[Examples 3 to 8, Comparative Example 3]
Annealed wafers were produced in the same manner as in Example 1 except that the rate of temperature increase from 600 ° C. to 800 ° C. was changed from 0.7 ° C./min to a maximum of 5.0 ° C./min.
For each of the obtained annealed wafers, the density and size of oxygen precipitates (scattered light intensity) and the slip length in the heat treatment were measured in the same manner as in Example 1.

さらに、得られたアニールウェーハを、実施例1と同様な方法で、RTP装置にて、RTPを施した後、さらに、スリップ長を評価した。
これらの昇温速度条件及び測定結果をまとめて表2に示す。
Further, the obtained annealed wafer was subjected to RTP with an RTP apparatus in the same manner as in Example 1, and then the slip length was further evaluated.
These temperature rising rate conditions and measurement results are summarized in Table 2.

Figure 2011029578
Figure 2011029578

また、表2の結果に基づいて、図3に、昇温速度と熱処理後のシリコンウェーハのウェーハバルク部における酸素析出物密度との関係を、また、図4に、昇温速度と熱処理後のシリコンウェーハのウェーハバルク部における酸素析出物のサイズとの関係をプロット図として示す。   Further, based on the results of Table 2, FIG. 3 shows the relationship between the temperature rise rate and the oxygen precipitate density in the wafer bulk portion of the silicon wafer after the heat treatment, and FIG. 4 shows the temperature rise rate and the heat treatment after the heat treatment. The relationship with the size of the oxygen precipitate in the wafer bulk part of a silicon wafer is shown as a plot diagram.

表2、図3及び図4に示した結果から、昇温速度が3.1℃/分以下であれば、散乱光強度が5000a.u.未満である小サイズの酸素析出物が1×109個/cm3以上の高密度で形成されていることが認められた。また、スリップは、熱処理後も、その後のRTP後も、観察されなかった。 From the results shown in Table 2, FIG. 3 and FIG. 4, when the temperature rising rate is 3.1 ° C./min or less, the scattered light intensity is 5000 a. u. It was confirmed that small-sized oxygen precipitates of less than 1 were formed at a high density of 1 × 10 9 pieces / cm 3 or more. Also, no slip was observed after the heat treatment and after the subsequent RTP.

一方、比較例3では、ウェーハバルク部における酸素析出物密度が1×109個/cm3以上であるものの、酸素析出物のサイズを示す散乱光強度が5000a.u.以上と大きいものであった。また、アニールウェーハのボート支持位置に、スリップが発生しており、さらに、RTP後には、そのスリップ長がより大きくなった。 On the other hand, in Comparative Example 3, although the oxygen precipitate density in the wafer bulk portion is 1 × 10 9 pieces / cm 3 or more, the scattered light intensity indicating the size of the oxygen precipitate is 5000 a. u. It was more than that. In addition, a slip occurred at the boat support position of the annealed wafer, and the slip length further increased after RTP.

また、昇温速度が2.0℃/以下である場合には、酸素析出物のサイズを示す散乱強度が3300a.u.以下とより低い酸素析出物を2.5×109個/cm3以上の高密度で得られた。
さらに、昇温速度が0.7℃/以下である場合には、散乱強度が1995a.u.以下とさらに低い酸素析出物を1.5×1010個/cm3以上とより高密度で得られた。
When the rate of temperature increase is 2.0 ° C./lower, the scattering intensity indicating the size of the oxygen precipitate is 3300 a. u. The following and lower oxygen precipitates were obtained at a high density of 2.5 × 10 9 pieces / cm 3 or more.
Further, when the heating rate is 0.7 ° C./lower, the scattering intensity is 1995 a. u. The following and lower oxygen precipitates were obtained at a higher density of 1.5 × 10 10 pieces / cm 3 or more.

また、実施例3〜8、比較例3で得られたアニールウェーハにおけるウェーハ表面から深さ5μmまでの表層部における欠陥密度をLSTDスキャナにて評価(波長680nm)し、かつ、ウェーハの表面から深さ方向の酸素濃度をSIMSにて評価した。   In addition, the defect density in the surface layer portion from the wafer surface to a depth of 5 μm in the annealed wafers obtained in Examples 3 to 8 and Comparative Example 3 was evaluated with an LSTD scanner (wavelength 680 nm), and deep from the wafer surface. The oxygen concentration in the vertical direction was evaluated by SIMS.

その結果、いずれのアニールウェーハにおいても、ウェーハ表面から深さ5μmまでの表層部における欠陥密度が1個/cm2未満であり、ウェーハ表面から深さ1μm以内の酸素濃度が1.0×1018atoms/cm3未満、ウェーハ表面から深さ1μm以上の酸素濃度が1.2×1018atoms/cm3以上であった。 As a result, in any annealed wafer, the defect density in the surface layer portion from the wafer surface to a depth of 5 μm is less than 1 piece / cm 2 , and the oxygen concentration within a depth of 1 μm from the wafer surface is 1.0 × 10 18. less atoms / cm 3, an oxygen concentration of more depth 1μm from the wafer surface was 1.2 × 10 18 atoms / cm 3 or more.

Claims (7)

チョクラルスキー法により育成したシリコン単結晶インゴットをスライスして得られたシリコンウェーハを熱処理する方法であって、
600℃以下の第1の温度T1で保持された処理室内に前記シリコンウェーハを搬入した後、前記第1の温度T1から700℃以上800℃以下の第2の温度T2(T1<T2)まで昇温速度3.1℃/分以下で昇温する第1の昇温過程と、
前記第2の温度T2から最高到達温度T3(T2<T3)まで昇温すると共に、前記第2の温度T2と前記最高到達温度T3との間の800℃以上1100℃以下の温度範囲における一定温度T4で30分以上240分以下保持する過程を含む第2の昇温過程と、
前記最高到達温度T3で一定時間保持する最高到達温度保持過程と、
前記最高到達温度T3から前記シリコンウェーハを処理室外に搬出する温度まで降温する降温過程と、
を備えていることを特徴とするシリコンウェーハの熱処理方法。
A method of heat treating a silicon wafer obtained by slicing a silicon single crystal ingot grown by the Czochralski method,
After loading the silicon wafer into the processing chamber which is held at a first temperature T 1 of the 600 ° C. or less, the first second from the temperature T 1 of the 700 ° C. or higher 800 ° C. below the temperature T 2 (T 1 < A first temperature rising process in which the temperature is increased at a rate of temperature increase of 3.1 ° C./min or less until T 2 );
The temperature is raised from the second temperature T 2 to the highest temperature T 3 (T 2 <T 3 ), and between 800 ° C. and 1100 ° C. between the second temperature T 2 and the highest temperature T 3. A second temperature raising step including a step of maintaining at a constant temperature T 4 in the temperature range of 30 minutes to 240 minutes,
A maximum temperature holding process in which the maximum temperature T 3 is maintained for a predetermined time;
A temperature lowering process in which the temperature is lowered from the maximum temperature T 3 to a temperature at which the silicon wafer is carried out of the processing chamber;
A silicon wafer heat treatment method characterized by comprising:
前記一定温度T4が850℃以上950℃以下であることを特徴とする請求項1記載のシリコンウェーハの熱処理方法。 Heat treatment method for a silicon wafer according to claim 1 wherein said predetermined temperature T 4 is characterized in that at 850 ° C. or higher 950 ° C. or less. 前記第2の温度T2から最高到達温度T3(T2<T3)まで昇温する際の昇温速度が1℃/分以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のシリコンウェーハの熱処理方法。 3. The temperature rising rate when the temperature is raised from the second temperature T 2 to the maximum temperature T 3 (T 2 <T 3 ) is 1 ° C./min or more. Heat treatment method for silicon wafers. 前記降温過程における降温速度が1℃/分以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のシリコンウェーハの熱処理方法。   The method for heat-treating a silicon wafer according to any one of claims 1 to 3, wherein a cooling rate in the cooling process is 1 ° C / min or more. 前記シリコン単結晶インゴットが、チョクラルスキー法による引上げ時の冷却過程において、1100℃から900℃までの温度範囲を40分以内で通過させて育成されたものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のシリコンウェーハの熱処理方法。   2. The silicon single crystal ingot is grown by passing through a temperature range from 1100 ° C. to 900 ° C. within 40 minutes in a cooling process during pulling by the Czochralski method. The heat processing method of the silicon wafer in any one of -4. 前記最高到達温度T3が1150℃以上1300℃以下であり、前記最高到達温度保持過程における保持時間が1分以上180分以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のシリコンウェーハの熱処理方法。 The maximum temperature T 3 is 1150 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower, and the holding time in the maximum temperature holding process is 1 minute or longer and 180 minutes or shorter. Heat treatment method for silicon wafers. ウェーハ表面から深さ5μmまでの表層部における欠陥密度が1個/cm2未満であり、ウェーハ表面から深さ1μm以内の酸素濃度がウェーハ表面から深さ1μm以上の酸素濃度より低く、かつ、ウェーハ表面から深さ5μm以上のウェーハバルク部は、散乱光強度が5000a.u.未満の酸素析出物が密度1×109個/cm3以上形成されていることを特徴とするシリコンウェーハ。 The defect density in the surface layer from the wafer surface to a depth of 5 μm is less than 1 piece / cm 2 , the oxygen concentration within 1 μm depth from the wafer surface is lower than the oxygen concentration at a depth of 1 μm or more from the wafer surface, and the wafer The wafer bulk portion having a depth of 5 μm or more from the surface has a scattered light intensity of 5000 a. u. A silicon wafer, wherein oxygen precipitates of less than 1 × 10 9 pieces / cm 3 are formed.
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