JP2015032810A - シリコンウェーハ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体デバイス形成工程における熱処理時のスリップ転位の発生が抑制され、かつ、デバイス形成領域におけるＣＯＰや酸素析出核等の結晶欠陥が低減されるとともに、バルク部における酸素析出核が面内径方向に均一に制御されたシリコンウェーハ及びその製造方法を提供する。【解決手段】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からスライスしたウェーハに、酸素含有雰囲気中、最高到達温度１３００〜１３８０℃の範囲内で５〜６０秒間保持する急速昇降温熱処理を施した後、ウェーハのデバイス形成面１を、下記式（１）〜（３）より算出されるＸの値以上除去する。Ｘ[μm]＝ａ[μm]＋ｂ[μm]……（１）ａ[μm]＝(0.0031?最高到達温度[℃]−3.1)?6.4?降温速度-0.4[℃/秒]……（２）ｂ[μm]＝ａ／(酸素固溶限[atoms/cm3]/基板酸素濃度[atoms/cm3])……（３）【選択図】図１
Description
本発明は、半導体デバイス形成用基板として好適なシリコンウェーハ（以下、単に、ウェーハともいう）及びその製造方法に関する。
半導体デバイス形成用基板として用いられるシリコンウェーハは、デバイス活性領域となるウェーハの表層において、ＣＯＰ（Crystal Originated Particle）やＬＳＴＤ（LaserScattering Tomography Defects）等を低減させて無欠陥とすることが求められている。
近年、このようなシリコンウェーハの生産性の高い製造方法として、少なくとも半導体デバイスが形成される表面を鏡面研磨したシリコンウェーハに、急速昇降温熱処理（Rapid Thermal Process；以下、ＲＴＰと略称する）を施す技術が知られている。
例えば、特許文献１には、ウェーハを、酸素を含有するアルゴン又はヘリウム雰囲気中、５０００ｐｐｍａ未満の酸素分圧下、１１７５℃超の温度で６０秒未満加熱する熱処理方法が開示されている。
例えば、特許文献１には、ウェーハを、酸素を含有するアルゴン又はヘリウム雰囲気中、５０００ｐｐｍａ未満の酸素分圧下、１１７５℃超の温度で６０秒未満加熱する熱処理方法が開示されている。
上記特許文献１に記載された熱処理方法は、アルゴン又はヘリウムを主とする不活性ガス雰囲気中でＲＴＰを行うため、ウェーハ表層のＣＯＰを大幅に低減させることができる。
しかしながら、不活性ガス雰囲気中でのＲＴＰにおいては、ウェーハ表層から酸素が外方拡散し、該表層の酸素濃度が低下するため、後の半導体デバイス形成工程における熱処理において、酸素のピンニング力が低下し、前記熱処理温度が高いほど、スリップ転位が発生しやすいという課題を有していた。
しかしながら、不活性ガス雰囲気中でのＲＴＰにおいては、ウェーハ表層から酸素が外方拡散し、該表層の酸素濃度が低下するため、後の半導体デバイス形成工程における熱処理において、酸素のピンニング力が低下し、前記熱処理温度が高いほど、スリップ転位が発生しやすいという課題を有していた。
このような課題に対しては、例えば、特許文献２に、酸化性ガスの炉内雰囲気で１０００℃以上融点以下の熱処理を行い、半導体ウェーハの表層に酸素を内方拡散させて酸素を導入した後、炉外へ取り出すことにより、ウェーハ表層に高い酸素固溶度が固定され、表層が高酸素濃度領域部となり、表層の高強度化を図ることができることが記載されている。
しかしながら、上記特許文献２に記載されたような酸化性ガス雰囲気にてＲＴＰを行う場合、特に熱処理温度が１３００℃未満では、次のような２つの課題があった。１つは、酸素の内方拡散により、ウェーハ表層の酸素濃度が高くなると、ＣＯＰの内壁酸化膜が溶解されにくく、ＣＯＰを消滅させることが困難となるという点である。もう１つの課題は、結晶育成時に発生した酸素析出核を溶解できないため、その核が面内径方向に不均一な密度及びサイズ分布を持つ場合、後の熱処理工程において、密度及びサイズが不均一な酸素析出物として成長し、ウェーハの強度低下を招くおそれがあるという点である。
一方、熱処理温度が１３００℃以上であれば、ＣＯＰの内壁酸化膜を溶解し、ＣＯＰを消滅させることができ、また、結晶育成時に発生した酸素析出核を溶解できる。しかしながら、この場合には、デバイス活性領域となるウェーハの表層に酸素析出核が高密度に発生するという課題が生じていた。
一方、熱処理温度が１３００℃以上であれば、ＣＯＰの内壁酸化膜を溶解し、ＣＯＰを消滅させることができ、また、結晶育成時に発生した酸素析出核を溶解できる。しかしながら、この場合には、デバイス活性領域となるウェーハの表層に酸素析出核が高密度に発生するという課題が生じていた。
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、半導体デバイス形成工程における熱処理時のスリップ転位の発生が抑制され、かつ、デバイス形成領域におけるＣＯＰや酸素析出核等の結晶欠陥が低減されるとともに、バルク部における酸素析出核が面内径方向に均一に制御されたシリコンウェーハ及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明に係るシリコンウェーハの製造方法は、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からスライスされたシリコンウェーハに、酸素含有雰囲気中、最高到達温度を１３００〜１３８０℃の範囲内の温度とし、前記最高到達温度での保持時間を５〜６０秒間としてＲＴＰを施す工程と、前記ＲＴＰを施したウェーハの表面を除去する工程とを備え、前記除去工程におけるウェーハのデバイス形成面の除去量を、下記式（１）〜（３）より算出されるＸの値以上とすることを特徴とする。
Ｘ[μm]＝ａ[μm]＋ｂ[μm] ……（１）
ａ[μm]＝(0.0031×最高到達温度[℃]−3.1)×6.4×降温速度-0.4[℃/秒] ……（２）
ｂ[μm]＝ａ／(酸素固溶限[atoms/cm3]/基板酸素濃度[atoms/cm3]) ……（３）
このような方法によれば、半導体デバイス形成工程における熱処理時に、スリップ転位の発生が抑制され、しかも、デバイス形成領域における結晶欠陥が低減され、かつ、バルク部における酸素析出核が面内径方向に均一に制御されたシリコンウェーハを得ることができる。
Ｘ[μm]＝ａ[μm]＋ｂ[μm] ……（１）
ａ[μm]＝(0.0031×最高到達温度[℃]−3.1)×6.4×降温速度-0.4[℃/秒] ……（２）
ｂ[μm]＝ａ／(酸素固溶限[atoms/cm3]/基板酸素濃度[atoms/cm3]) ……（３）
このような方法によれば、半導体デバイス形成工程における熱処理時に、スリップ転位の発生が抑制され、しかも、デバイス形成領域における結晶欠陥が低減され、かつ、バルク部における酸素析出核が面内径方向に均一に制御されたシリコンウェーハを得ることができる。
前記除去工程において、ウェーハ側周面の除去量をａ以下とすることが好ましい。
このように除去することにより、側周部に酸素析出核が残留するため、ウェーハ強度が向上し、スリップ発生の抑制効果が得られる。
このように除去することにより、側周部に酸素析出核が残留するため、ウェーハ強度が向上し、スリップ発生の抑制効果が得られる。
また、ウェーハのベベル表面は、酸素析出核が露出するように除去することが好ましい。
ここで、ベベル表面とは、ウェーハエッジの面取りされた部分及びデバイス形成面の周縁から１００μｍ以内の領域を含むものとする。
このようなベベル表面であれば、面内温度均一性及びスリップ抑制効果が向上し、また、内部応力の開放に効果的である。
ここで、ベベル表面とは、ウェーハエッジの面取りされた部分及びデバイス形成面の周縁から１００μｍ以内の領域を含むものとする。
このようなベベル表面であれば、面内温度均一性及びスリップ抑制効果が向上し、また、内部応力の開放に効果的である。
また、本発明に係るシリコンウェーハは、上記製造方法により製造されたシリコンウェーハであって、少なくとも、前記ウェーハのデバイス形成面側の表層は、ＣＯＰ及び酸素析出核が存在しない領域であり、かつ、前記ウェーハの周縁部に酸素析出核層を有していることを特徴とする。
このようなウェーハは、例えば、リーク不良等、デバイス性能に悪影響を及ぼすことなく、ウェーハ周縁部の酸素析出核層によって、強度及び金属不純物のゲッタリング効果の向上も図られ、半導体デバイス用基板として好適である。
このようなウェーハは、例えば、リーク不良等、デバイス性能に悪影響を及ぼすことなく、ウェーハ周縁部の酸素析出核層によって、強度及び金属不純物のゲッタリング効果の向上も図られ、半導体デバイス用基板として好適である。
前記シリコンウェーハは、デバイス性能に影響を及ぼさないようにする観点から、前記ウェーハの全面の表面から深さ２０μｍ以上のバルク部は、ＣＯＰ及び酸素析出核が存在しない領域であることが好ましい。
あるいはまた、ウェーハ強度の向上及び金属不純物のゲッタリング効果を効果的に得る観点から、バルク部及び周縁部に酸素析出核層を均一に有していることが好ましい。
この場合は、酸素析出核の分布の判断基準として、前記ウェーハをアルゴン雰囲気中、１０００℃で４時間保持した後の前記バルク部及び前記周縁部の酸素析出物密度が５．０×１０8〜９．０×１０9個／ｃｍ3で、酸素析出物サイズが３０〜１００ｎｍであることが好ましい。
前記シリコンウェーハは、前記ウェーハのベベル表面に酸素析出核層が露出していることが好ましい。
このようなベベル表面に露出した酸素析出核層により、後の熱処理におけるスリップ発生を効果的に抑制することができる。
このようなベベル表面に露出した酸素析出核層により、後の熱処理におけるスリップ発生を効果的に抑制することができる。
さらに、金属不純物のゲッタリング効果を得る観点から、前記ウェーハのデバイス形成面の裏面の表層に酸素析出核層を有していることが好ましい。
本発明に係るシリコンウェーハの製造方法によれば、シリコンウェーハのデバイス形成領域における結晶欠陥を低減し、バルク部における酸素析出核が面内径方向に均一に制御することができる。
したがって、本発明に係るシリコンウェーハは、スリップ転位の発生が抑制され、かつ、強度の向上が図られ、半導体デバイス用基板として好適に用いることができる。
したがって、本発明に係るシリコンウェーハは、スリップ転位の発生が抑制され、かつ、強度の向上が図られ、半導体デバイス用基板として好適に用いることができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に係るシリコンウェーハの製造方法は、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からスライスされたシリコンウェーハに、所定のＲＴＰを施し、その後、所定の除去を施すものである。
すなわち、本発明に係る製造方法は、所定のＲＴＰ工程後、所定の除去工程を経ることにより、デバイス形成領域における結晶欠陥が低減され、かつ、バルク部における酸素析出核が面内径方向に均一に制御されたシリコンウェーハを得ることができるものである。
本発明に係るシリコンウェーハの製造方法は、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からスライスされたシリコンウェーハに、所定のＲＴＰを施し、その後、所定の除去を施すものである。
すなわち、本発明に係る製造方法は、所定のＲＴＰ工程後、所定の除去工程を経ることにより、デバイス形成領域における結晶欠陥が低減され、かつ、バルク部における酸素析出核が面内径方向に均一に制御されたシリコンウェーハを得ることができるものである。
まず、前記ＲＴＰは、酸素含有雰囲気中、最高到達温度１３００〜１３８０℃の範囲内の温度で５〜６０秒間保持することにより行う。
このようなＲＴＰにより、シリコン単結晶インゴット育成時に面内径方向に不均一な密度及びサイズで発生したＣＯＰや酸素析出核を効果的に消滅させることができる。
このようなＲＴＰにより、シリコン単結晶インゴット育成時に面内径方向に不均一な密度及びサイズで発生したＣＯＰや酸素析出核を効果的に消滅させることができる。
ＣＯＰや酸素析出核の具体的な消滅メカニズムは、以下のようであると考えられる。
まず、ＲＴＰによりＣＯＰの内壁酸化膜（ＳｉＯ2）が溶解し、空孔となって拡散する。そして、酸素含有雰囲気にて、ウェーハ内に注入される大量の格子間シリコンが前記空孔に埋まって消滅する。ただし、極表層では、ＲＴＰにより酸素濃度が過飽和状態となるため、ＣＯＰの内壁酸化膜が溶解しにくく、ＣＯＰが残留しやすい領域が存在する。
なお、単結晶インゴット育成時に発生した酸素析出核は、ＲＴＰ中にウェーハ内に溶解して消滅する。
そして、ＲＴＰの降温過程では、ＣＯＰや酸素析出核の消滅に加えて、ウェーハのバルク部において、降温速度に応じて、全体的に酸素析出核が存在しないか又は面内径方向に均一に存在している状態に制御される。降温速度が速いと酸素析出核が新たに発生しやすく、降温速度が遅いと空孔が格子間シリコンと対消滅して濃度低下するため、酸素析出核が発生しにくくなる。一方、ＣＯＰが残留しやすい領域よりも深い表層領域では、主にＲＴＰ中に生成した空孔が、ＲＴＰによって高濃度となった酸素と複合体を形成することにより、新たな酸素析出核が発生する。
なお、極表層のＣＯＰの深さ位置及び表層の酸素析出核の密度や深さ位置は、ＲＴＰ条件やＲＴＰ前のウェーハ中の酸素濃度に依存する。
まず、ＲＴＰによりＣＯＰの内壁酸化膜（ＳｉＯ2）が溶解し、空孔となって拡散する。そして、酸素含有雰囲気にて、ウェーハ内に注入される大量の格子間シリコンが前記空孔に埋まって消滅する。ただし、極表層では、ＲＴＰにより酸素濃度が過飽和状態となるため、ＣＯＰの内壁酸化膜が溶解しにくく、ＣＯＰが残留しやすい領域が存在する。
なお、単結晶インゴット育成時に発生した酸素析出核は、ＲＴＰ中にウェーハ内に溶解して消滅する。
そして、ＲＴＰの降温過程では、ＣＯＰや酸素析出核の消滅に加えて、ウェーハのバルク部において、降温速度に応じて、全体的に酸素析出核が存在しないか又は面内径方向に均一に存在している状態に制御される。降温速度が速いと酸素析出核が新たに発生しやすく、降温速度が遅いと空孔が格子間シリコンと対消滅して濃度低下するため、酸素析出核が発生しにくくなる。一方、ＣＯＰが残留しやすい領域よりも深い表層領域では、主にＲＴＰ中に生成した空孔が、ＲＴＰによって高濃度となった酸素と複合体を形成することにより、新たな酸素析出核が発生する。
なお、極表層のＣＯＰの深さ位置及び表層の酸素析出核の密度や深さ位置は、ＲＴＰ条件やＲＴＰ前のウェーハ中の酸素濃度に依存する。
前記酸素含有雰囲気における酸素ガスの分圧は、２０〜１００％であることが好ましく、１００％であることがより好ましい。
２０％未満の場合、ウェーハ内に大量の格子間シリコンを注入することができず、ＣＯＰを確実に低減させることが困難となる。
２０％未満の場合、ウェーハ内に大量の格子間シリコンを注入することができず、ＣＯＰを確実に低減させることが困難となる。
また、このときのガス流量は２０ｓｌｍ以上であることが好ましい。
２０ｓｌｍ未満の場合、チャンバ内に進入した空気の置換効率が悪くなり、ＣＯＰの消滅効果が低減する。
なお、酸素ガス以外のガスは、アルゴンガスであることが好ましい。アルゴンガスであれば、ＲＴＰにおいて窒化膜等の他の膜の形成や化学的反応等が生じることがない。
２０ｓｌｍ未満の場合、チャンバ内に進入した空気の置換効率が悪くなり、ＣＯＰの消滅効果が低減する。
なお、酸素ガス以外のガスは、アルゴンガスであることが好ましい。アルゴンガスであれば、ＲＴＰにおいて窒化膜等の他の膜の形成や化学的反応等が生じることがない。
前記ＲＴＰにおける最高到達温度は、１３００℃以上１３８０℃以下とする。
１３００℃未満の場合は、酸素の固溶限が低いため、ＣＯＰの内壁酸化膜が溶解しにくく、また、格子間シリコンの生成量が少ないため、ＣＯＰの消滅効果が十分に得られない。さらに、シリコン単結晶インゴット育成時に面内で不均一に発生した酸素析出核を消滅させる効果も不十分となる。一方、１３８０℃超になると、高温すぎて、スリップ転位等が発生しやすくなり好ましくない。
前記最高到達温度は、ＣＯＰ及び酸素析出核をより効果的に消滅させる観点から、１３５０℃以上１３８０℃以下であることが好ましい。
１３００℃未満の場合は、酸素の固溶限が低いため、ＣＯＰの内壁酸化膜が溶解しにくく、また、格子間シリコンの生成量が少ないため、ＣＯＰの消滅効果が十分に得られない。さらに、シリコン単結晶インゴット育成時に面内で不均一に発生した酸素析出核を消滅させる効果も不十分となる。一方、１３８０℃超になると、高温すぎて、スリップ転位等が発生しやすくなり好ましくない。
前記最高到達温度は、ＣＯＰ及び酸素析出核をより効果的に消滅させる観点から、１３５０℃以上１３８０℃以下であることが好ましい。
また、前記最高到達温度での保持時間は、ＣＯＰや酸素析出核を効果的に消滅させること及び効率的な処理の観点から、５〜６０秒間とする。
なお、前記降温過程において、ウェーハバルク部に全体的に酸素析出核が存在しない状態に制御する場合、降温速度は１０℃／秒以下であることが好ましく、より好ましくは３〜５℃／秒である。
３℃／秒未満の場合は、生産性が低下するのみならず、高温領域での熱処理時間が非常に長くなるため、装置構成部材が高温となり、破損するおそれがある。
３℃／秒未満の場合は、生産性が低下するのみならず、高温領域での熱処理時間が非常に長くなるため、装置構成部材が高温となり、破損するおそれがある。
あるいはまた、ウェーハバルク部に酸素析出核がウェーハ面内径方向に均一に存在している状態に制御する場合は、降温速度は５０℃／秒以上であることが好ましく、より好ましくは１２０〜１８０℃／秒である。
１８０℃／秒を超えると、ウェーハにスリップが導入されるおそれがある。
１８０℃／秒を超えると、ウェーハにスリップが導入されるおそれがある。
前記ＲＴＰ工程の後、上述したウェーハの表層を除去する。
図１に、ＲＴＰ工程後のウェーハ断面における酸素析出核（又は酸素析出物）の分布イメージを示す。
図１に示すように、ウェーハのデバイス形成面１において、表面から除去位置Ｐまでの深さ、すなわち、除去量は、上記式（１）〜（３）より算出されるＸの値以上とする。
図１に、ＲＴＰ工程後のウェーハ断面における酸素析出核（又は酸素析出物）の分布イメージを示す。
図１に示すように、ウェーハのデバイス形成面１において、表面から除去位置Ｐまでの深さ、すなわち、除去量は、上記式（１）〜（３）より算出されるＸの値以上とする。
上記式（２）は、ウェーハ表面から最大酸素濃度領域までの距離を示す。ここで、最大酸素濃度とは、前記ＲＴＰによってウェーハ表層に生じた酸素の濃度のピーク値である。
また、上記式（２）において、最高到達温度、降温速度とは、前記ＲＴＰの温度シーケンスにおける値である。
また、上記式（２）において、最高到達温度、降温速度とは、前記ＲＴＰの温度シーケンスにおける値である。
上記式（３）は、前記最大酸素濃度領域からウェーハのバルク部方向に酸素析出核が存在する範囲を示す。
上記式（３）における酸素固溶限とは、最高到達温度においてシリコン単結晶中に溶解して安定に存在し得る酸素の限界濃度である。また、基板酸素濃度とは、シリコンウェーハのバルク中の酸素濃度であり、チョクラルスキー法によって育成したシリコン単結晶インゴットに導入された酸素の濃度である。なお、各酸素濃度は、ｏｌｄ−ＡＳＴＭ規格換算値とする。
上記式（３）における酸素固溶限とは、最高到達温度においてシリコン単結晶中に溶解して安定に存在し得る酸素の限界濃度である。また、基板酸素濃度とは、シリコンウェーハのバルク中の酸素濃度であり、チョクラルスキー法によって育成したシリコン単結晶インゴットに導入された酸素の濃度である。なお、各酸素濃度は、ｏｌｄ−ＡＳＴＭ規格換算値とする。
上記算出式から除去量を求め、最大酸素濃度領域よりも深い位置まで除去することにより、ＲＴＰ条件やウェーハ中の酸素濃度が変化した場合においても、確実かつ生産性よく、ウェーハの表層の酸素析出核を除去することができる。
前記除去量は、生産性の観点から、最大でも２０μｍとすることが好ましい。
前記除去量は、生産性の観点から、最大でも２０μｍとすることが好ましい。
なお、除去の方法は、特に限定されるものではないが、通常、ウェーハ両面又は片面を、研磨布でスラリーを介して摺動加工する方法により行われる。また、砥石や定盤ラップによる研削加工及びケミカルエッチングを併用する場合もある。
前記除去工程において、ウェーハ側周面２の除去量は前記ａの値以下とすることが好ましい。
ウェーハ側周面をこのように除去することにより、側周部に確実に酸素析出核を残留させることができ、スリップ発生の抑制及びウェーハ強度の向上が図られる。
より好ましくは、前記除去量はａとする。これにより、ウェーハ側周面の酸素濃度が最大となるため、ウェーハ強度のさらなる向上が図られる。
ウェーハ側周面をこのように除去することにより、側周部に確実に酸素析出核を残留させることができ、スリップ発生の抑制及びウェーハ強度の向上が図られる。
より好ましくは、前記除去量はａとする。これにより、ウェーハ側周面の酸素濃度が最大となるため、ウェーハ強度のさらなる向上が図られる。
また、前記除去工程において、ウェーハのベベル表面３は、酸素析出核が露出するように除去することが好ましい。
ウェーハエッジが保持される熱処理においては、エッジに酸素析出物が露出又は存在していると、該エッジ部分の熱吸収量が増加し、エッジ保持部から逃げる熱を補うことができ、面内温度均一性及びスリップ抑制効果が向上する。また、大きな応力を受け、酸素析出物が転位の伝播サイトとなった場合でも、転位が露出した酸素析出核から抜けて、内部応力が効果的に開放され得る。
ウェーハエッジが保持される熱処理においては、エッジに酸素析出物が露出又は存在していると、該エッジ部分の熱吸収量が増加し、エッジ保持部から逃げる熱を補うことができ、面内温度均一性及びスリップ抑制効果が向上する。また、大きな応力を受け、酸素析出物が転位の伝播サイトとなった場合でも、転位が露出した酸素析出核から抜けて、内部応力が効果的に開放され得る。
上述した本発明に係る製造方法により得られるシリコンウェーハは、少なくとも、前記ウェーハのデバイス形成領域（表面から深さ１５〜２０μｍ）は、ＣＯＰ及び酸素析出核が存在しない領域であり、かつ、前記ウェーハの周縁部に酸素析出核層を有しているものである。
このようなウェーハは、デバイス性能に悪影響を及ぼすことなく、ウェーハ周縁部の酸素析出核層によって、ウェーハ強度を向上させることができる。
このようなウェーハは、デバイス性能に悪影響を及ぼすことなく、ウェーハ周縁部の酸素析出核層によって、ウェーハ強度を向上させることができる。
前記シリコンウェーハは、前記ウェーハの全面の表面から深さ２０μｍ以上のバルク部は、ＣＯＰ及び酸素析出核が存在しない領域であることが好ましい。
このようなウェーハであれば、デバイス性能をより向上させることができる。
より好ましくは、ＣＯＰ及び酸素析出核が存在しない領域は、表面から深さ１５μｍ以上である。
このようなウェーハであれば、デバイス性能をより向上させることができる。
より好ましくは、ＣＯＰ及び酸素析出核が存在しない領域は、表面から深さ１５μｍ以上である。
あるいはまた、バルク部に酸素析出核が存在する場合には、バルク部及び周縁部に酸素析出核層を均一に有していることが好ましい。
周縁部のみならず、バルク部にも酸素析出核層が均一に存在していることにより、ウェーハ強度の向上及び金属不純物のゲッタリング効果をより効果的に得ることができる。
周縁部のみならず、バルク部にも酸素析出核層が均一に存在していることにより、ウェーハ強度の向上及び金属不純物のゲッタリング効果をより効果的に得ることができる。
この場合は、前記ウェーハをアルゴン雰囲気中、１０００℃で４時間保持した後の前記バルク部及び前記周縁部の酸素析出物密度が５．０×１０8〜９．０×１０9個／ｃｍ3、酸素析出物サイズが３０〜１００ｎｍであることが好ましい。
酸素析出核の分布状態は、それ自体の分析は困難であるが、このような熱処理によって生成する酸素析出物の分布によって判断することができる。
前記酸素析出物の密度が５．０×１０8個／ｃｍ3未満又は酸素析出物サイズが３０ｎｍ未満である場合、金属不純物のゲッタリング効果が十分に得られないおそれがある。一方、酸素析出物の密度が９．０×１０9個／ｃｍ3超又は酸素析出物サイズが１００ｎｍ超の場合は、酸素析出物を起因としたスリップが発生しやすくなる。
ゲッタリング効果及びスリップの抑制効果をより効果的に得る観点から、前記酸素析出物密度は２．０×１０9〜７．０×１０9個／ｃｍ3、前記酸素析出物サイズは３０〜６０ｎｍであることがより好ましい。
酸素析出核の分布状態は、それ自体の分析は困難であるが、このような熱処理によって生成する酸素析出物の分布によって判断することができる。
前記酸素析出物の密度が５．０×１０8個／ｃｍ3未満又は酸素析出物サイズが３０ｎｍ未満である場合、金属不純物のゲッタリング効果が十分に得られないおそれがある。一方、酸素析出物の密度が９．０×１０9個／ｃｍ3超又は酸素析出物サイズが１００ｎｍ超の場合は、酸素析出物を起因としたスリップが発生しやすくなる。
ゲッタリング効果及びスリップの抑制効果をより効果的に得る観点から、前記酸素析出物密度は２．０×１０9〜７．０×１０9個／ｃｍ3、前記酸素析出物サイズは３０〜６０ｎｍであることがより好ましい。
前記シリコンウェーハは、前記ウェーハのベベル表面に酸素析出核層が露出していることが好ましい。
ウェーハのベベル表面に酸素析出核層を露出させることにより、後の熱処理におけるスリップ発生を効果的に抑制することができる。
ウェーハのベベル表面に酸素析出核層を露出させることにより、後の熱処理におけるスリップ発生を効果的に抑制することができる。
さらに、前記ウェーハのデバイス形成面の裏面の表層に酸素析出核層を有していることが好ましい。
このように酸素析出核層を有するウェーハは、強度やスリップ発生抑制効果の向上のみならず、金属不純物のゲッタリング効果を得る上でも好適である。
このように酸素析出核層を有するウェーハは、強度やスリップ発生抑制効果の向上のみならず、金属不純物のゲッタリング効果を得る上でも好適である。
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、本発明は下記実施例により制限されるものではない。
チョクラルスキー法にて、引き上げ速度Ｖ及びシリコン融点から１３００℃までの温度範囲における引き上げ軸方向の結晶内温度勾配の平均値Ｇとの比Ｖ／Ｇ値を制御することにより、空孔が多く取り込まれた面内の一部にＯＳＦ領域を含むＶ−リッチ領域からなるシリコン単結晶インゴットを育成した。
該領域からスライスされ、両面が鏡面研磨されたシリコンウェーハ（直径３００ｍｍ、厚さ７７５μｍ）について、酸素１００％ガス（流量２０ｓｌｍ）雰囲気中、図２に示すような温度シーケンスでＲＴＰを行った。図２において、初期温度Ｔ０：６００℃、昇温速度ΔＴｕ１：１０℃／秒、最高到達温度Ｔ１での保持時間ｔ１：３０秒とし、最高到達温度Ｔ１、降温速度ΔＴｄ１及び基板酸素濃度を下記表１に示すような各条件とした。
そして、下記表１に示すような除去量で、各ウェーハのデバイス形成面側の表面を研磨布でスラリーを介して摺動加工する方法により研磨した。なお、デバイス形成面の裏面の表面及び側周面の除去量は、式（２）により算出したａ［μｍ］以下とし、ベベル表面は、酸素析出核が露出するように研磨した。
チョクラルスキー法にて、引き上げ速度Ｖ及びシリコン融点から１３００℃までの温度範囲における引き上げ軸方向の結晶内温度勾配の平均値Ｇとの比Ｖ／Ｇ値を制御することにより、空孔が多く取り込まれた面内の一部にＯＳＦ領域を含むＶ−リッチ領域からなるシリコン単結晶インゴットを育成した。
該領域からスライスされ、両面が鏡面研磨されたシリコンウェーハ（直径３００ｍｍ、厚さ７７５μｍ）について、酸素１００％ガス（流量２０ｓｌｍ）雰囲気中、図２に示すような温度シーケンスでＲＴＰを行った。図２において、初期温度Ｔ０：６００℃、昇温速度ΔＴｕ１：１０℃／秒、最高到達温度Ｔ１での保持時間ｔ１：３０秒とし、最高到達温度Ｔ１、降温速度ΔＴｄ１及び基板酸素濃度を下記表１に示すような各条件とした。
そして、下記表１に示すような除去量で、各ウェーハのデバイス形成面側の表面を研磨布でスラリーを介して摺動加工する方法により研磨した。なお、デバイス形成面の裏面の表面及び側周面の除去量は、式（２）により算出したａ［μｍ］以下とし、ベベル表面は、酸素析出核が露出するように研磨した。
得られたウェーハについて、所定の熱処理を施した後、酸素析出核の有無及びスリップ発生についての評価を行った。以下に、各評価方法を示す。
（酸素析出核の有無）
縦型熱処理炉にて、アルゴン１００％ガス（流量３０ｓｌｍ）雰囲気中、６００℃から１０００℃までの昇温速度を５℃／分とし、１０００℃で４時間保持した後、１０００℃から６００℃までの降温速度を５℃／分として熱処理を行った。
このウェーハについて、デバイス形成面側の表面から深さ５μｍまでの範囲における酸素析出核の有無をＬＳＴＤスキャナ（レイテックス社製ＭＯ６０１）にて評価した。
縦型熱処理炉にて、アルゴン１００％ガス（流量３０ｓｌｍ）雰囲気中、６００℃から１０００℃までの昇温速度を５℃／分とし、１０００℃で４時間保持した後、１０００℃から６００℃までの降温速度を５℃／分として熱処理を行った。
このウェーハについて、デバイス形成面側の表面から深さ５μｍまでの範囲における酸素析出核の有無をＬＳＴＤスキャナ（レイテックス社製ＭＯ６０１）にて評価した。
（スリップ発生）
縦型熱処理炉にて、アルゴン１００％ガス（流量３０ｓｌｍ）雰囲気中、６００℃から１２００℃まで昇温速度を５℃／分とし、１２００℃で１時間保持した後、１２００℃から６００℃までの降温速度を５℃／分とした熱処理を行った。
このウェーハについて、スリップ長をＸ線トポグラフィ（リガク社製ＸＲＴ３００）にて評価した。
これらの評価結果を表１にまとめて示す。
縦型熱処理炉にて、アルゴン１００％ガス（流量３０ｓｌｍ）雰囲気中、６００℃から１２００℃まで昇温速度を５℃／分とし、１２００℃で１時間保持した後、１２００℃から６００℃までの降温速度を５℃／分とした熱処理を行った。
このウェーハについて、スリップ長をＸ線トポグラフィ（リガク社製ＸＲＴ３００）にて評価した。
これらの評価結果を表１にまとめて示す。
表１に示したように、ＬＳＴＤの評価から、実施例１〜４及び比較例３，４では、ＬＳＴＤ密度が１×１０-1個／ｃｍ2未満とデバイス形成工程において問題とならないレベルであり、酸素析出核及びＣＯＰがほとんどないことが確認された。
これに対して、ＲＴＰにおける熱処理温度（最高到達温度Ｔ１）が低い場合（比較例１，２）は、ＣＯＰが残留していたと考えられる。また、式（２）により算出したａ［μｍ］まで除去した場合（比較例５〜８）は、酸素析出核が残留していたと考えられる。これらの試料（比較例５〜８）を、式（３）により算出したｂ［μｍ］を加えたＸ［μｍ］までさらに除去した場合、ＬＳＴＤ密度は１×１０-1個／ｃｍ2未満となることが確認された（実施例１〜４）。
また、表面から深さ２３μｍまで除去した場合（比較例９）は、ウェーハ表層の無欠陥層がすべて除去され、バルク部の酸素析出物が露出したものと考えられる。しかも、除去に非常に時間を要した。
これに対して、ＲＴＰにおける熱処理温度（最高到達温度Ｔ１）が低い場合（比較例１，２）は、ＣＯＰが残留していたと考えられる。また、式（２）により算出したａ［μｍ］まで除去した場合（比較例５〜８）は、酸素析出核が残留していたと考えられる。これらの試料（比較例５〜８）を、式（３）により算出したｂ［μｍ］を加えたＸ［μｍ］までさらに除去した場合、ＬＳＴＤ密度は１×１０-1個／ｃｍ2未満となることが確認された（実施例１〜４）。
また、表面から深さ２３μｍまで除去した場合（比較例９）は、ウェーハ表層の無欠陥層がすべて除去され、バルク部の酸素析出物が露出したものと考えられる。しかも、除去に非常に時間を要した。
また、スリップ長の評価においては、実施例１〜４はスリップ転位がほとんど確認されなかった。これに対して、比較例３，４では、スリップ転位が確認された。基板酸素濃度が低すぎると（比較例３）、スリップ発生の抑制効果が不十分となり、一方、基板酸素濃度が高すぎると（比較例４）、周縁部及び裏面表層の酸素析出物が大きく成長しすぎて、酸素析出物自身がスリップの発生源となったためと考えられる。
（酸素析出物の評価）
さらに、上記において酸素析出核の有無の評価を行ったウェーハのうち、実施例１〜４及び比較例１，２，４について、ウェーハ中心、リングＯＳＦ領域内（ウェーハ中心から直径方向に１１０ｍｍの位置）及びウェーハ外周部（ウェーハの中心から直径方向に１４５ｍｍの位置）の３箇所において、ウェーハ表面から深さ２０〜３００μｍのバルク部における酸素析出物密度及び散乱光強度をＩＲトモグラフィ（レイテックス社製ＭＯ−４４１）にて評価した。また、前記散乱光強度から下記式（４）を用いて、それぞれ、酸素析出物サイズを算出した。
酸素析出物サイズ＝（散乱光強度）1/6 ×２０ ……（４）
これらの評価結果を表２にまとめて示す。
さらに、上記において酸素析出核の有無の評価を行ったウェーハのうち、実施例１〜４及び比較例１，２，４について、ウェーハ中心、リングＯＳＦ領域内（ウェーハ中心から直径方向に１１０ｍｍの位置）及びウェーハ外周部（ウェーハの中心から直径方向に１４５ｍｍの位置）の３箇所において、ウェーハ表面から深さ２０〜３００μｍのバルク部における酸素析出物密度及び散乱光強度をＩＲトモグラフィ（レイテックス社製ＭＯ−４４１）にて評価した。また、前記散乱光強度から下記式（４）を用いて、それぞれ、酸素析出物サイズを算出した。
酸素析出物サイズ＝（散乱光強度）1/6 ×２０ ……（４）
これらの評価結果を表２にまとめて示す。
表１，２に示した結果から分かるように、ＲＴＰにおける降温速度を５℃／秒以下として、ウェーハバルク部において全体的に酸素析出核が存在しない状態に制御した場合（実施例１，３，４、比較例１，４）、実施例１，３，４では酸素析出物は確認されなかった。
これに対して、比較例１では、ＲＴＰで結晶育成時に面内径方向に不均一な酸素析出核が消滅しなかったため、酸素析出物が検出され、かつ、評価位置３箇所の密度及びサイズの最大公差が大きいことが確認された。また、比較例４では、バルク部での酸素析出物は確認されなかったが、ウェーハ周縁部及び裏面表層の酸素析出物が大サイズ化し、表１に示したようにスリップの発生源となっていることが確認された。
これに対して、比較例１では、ＲＴＰで結晶育成時に面内径方向に不均一な酸素析出核が消滅しなかったため、酸素析出物が検出され、かつ、評価位置３箇所の密度及びサイズの最大公差が大きいことが確認された。また、比較例４では、バルク部での酸素析出物は確認されなかったが、ウェーハ周縁部及び裏面表層の酸素析出物が大サイズ化し、表１に示したようにスリップの発生源となっていることが確認された。
また、ＲＴＰにおける降温速度を１２０℃／秒としてウェーハバルク部の酸素析出核がウェーハ面内径方向に均一に存在している状態に制御した場合（実施例２、比較例２）、実施例２では酸素析出物の密度及びサイズの面内均一性が向上していることが認められた。
これに対して、比較例２では、結晶育成時に面内径方向に不均一な酸素析出核が消滅しなかったため、評価位置３箇所の密度及びサイズの最大公差が大きいことが確認された。
これに対して、比較例２では、結晶育成時に面内径方向に不均一な酸素析出核が消滅しなかったため、評価位置３箇所の密度及びサイズの最大公差が大きいことが確認された。
１ デバイス形成面
２ 側周面
３ ベベル表面
２ 側周面
３ ベベル表面
Claims (9)
- 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からスライスされたシリコンウェーハに、酸素含有雰囲気中、最高到達温度を１３００〜１３８０℃の範囲内の温度とし、前記最高到達温度での保持時間を５〜６０秒間として急速昇降温熱処理を施す工程と、前記熱処理を施したウェーハの表面を除去する工程とを備え、
前記除去工程におけるウェーハのデバイス形成面の除去量を、下記式（１）〜（３）より算出されるＸの値以上とすることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
Ｘ[μm]＝ａ[μm]＋ｂ[μm] ……（１）
ａ[μm]＝(0.0031×最高到達温度[℃]−3.1)×6.4×降温速度-0.4[℃/秒] ……（２）
ｂ[μm]＝ａ／(酸素固溶限[atoms/cm3]/基板酸素濃度[atoms/cm3]) ……（３） - 前記除去工程において、ウェーハ側周面の除去量をａ以下とす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製造方法。
- 前記除去工程において、ウェーハのベベル表面は、酸素析出核が露出するように除去す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製造方法。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法により製造されたシリコンウェーハであって、
少なくとも、前記ウェーハのデバイス形成面側の表層は、ＣＯＰ及び酸素析出核が存在しない領域であり、かつ、前記ウェーハの周縁部に酸素析出核層を有していることを特徴とするシリコンウェーハ。 - 前記ウェーハの全面の表面から深さ２０μｍ以上のバルク部は、ＣＯＰ及び酸素析出核が存在しない領域であることを特徴とする請求項４記載のシリコンウェーハ。
- 前記ウェーハの全面の表面から深さ２０μｍ以上のバルク部及び周縁部に酸素析出核層を均一に有していることを特徴とする請求項４記載のシリコンウェーハ。
- 前記ウェーハをアルゴン雰囲気中、１０００℃で４時間保持した後の前記バルク部及び前記周縁部の酸素析出物密度が５．０×１０8〜９．０×１０9個／ｃｍ3、酸素析出物サイズが３０〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項６記載のシリコンウェーハ。
- 前記ウェーハのベベル表面に酸素析出核層が露出していることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載のシリコンウェーハ。
- 前記ウェーハのデバイス形成面の裏面の表層に酸素析出核層を有していることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載のシリコンウェーハ。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017076772A (ja) * | 2015-06-12 | 2017-04-20 | キヤノン株式会社 | 撮像装置およびその製造方法ならびにカメラ |
| WO2021261309A1 (ja) * | 2020-06-24 | 2021-12-30 | グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 | シリコンウェーハ、及び、シリコンウェーハの製造方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102384041B1 (ko) * | 2014-07-31 | 2022-04-08 | 글로벌웨이퍼스 씨오., 엘티디. | 질소 도핑 및 공공 지배 실리콘 잉곳 및 그로부터 형성된, 반경방향으로 균일하게 분포된 산소 석출 밀도 및 크기를 갖는 열 처리 웨이퍼 |
| KR102032535B1 (ko) * | 2016-07-06 | 2019-10-15 | 가부시키가이샤 도쿠야마 | 단결정 실리콘 판상체 및 그의 제조 방법 |
| JP7057122B2 (ja) * | 2017-12-22 | 2022-04-19 | グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 | 金属汚染評価方法 |
| CN109537045B (zh) * | 2018-12-29 | 2024-05-10 | 徐州晶睿半导体装备科技有限公司 | 用于硅晶锭生长的换热器、硅晶锭的生长炉和制备硅晶锭的方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010040587A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | Covalent Materials Corp | シリコンウェーハの製造方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5994761A (en) | 1997-02-26 | 1999-11-30 | Memc Electronic Materials Spa | Ideal oxygen precipitating silicon wafers and oxygen out-diffusion-less process therefor |
| JP3711199B2 (ja) * | 1998-07-07 | 2005-10-26 | 信越半導体株式会社 | シリコン基板の熱処理方法 |
| JP2000031153A (ja) * | 1998-07-13 | 2000-01-28 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Ｓｉウエーハ及びその製造方法 |
| JP2001144275A (ja) * | 1999-08-27 | 2001-05-25 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 貼り合わせｓｏｉウエーハの製造方法および貼り合わせｓｏｉウエーハ |
| KR100573473B1 (ko) * | 2004-05-10 | 2006-04-24 | 주식회사 실트론 | 실리콘 웨이퍼 및 그 제조방법 |
| JP4617751B2 (ja) * | 2004-07-22 | 2011-01-26 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | シリコンウェーハおよびその製造方法 |
| JP5072460B2 (ja) * | 2006-09-20 | 2012-11-14 | ジルトロニック アクチエンゲゼルシャフト | 半導体用シリコンウエハ、およびその製造方法 |
| JP5561918B2 (ja) * | 2008-07-31 | 2014-07-30 | グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 | シリコンウェーハの製造方法 |
| US8476149B2 (en) | 2008-07-31 | 2013-07-02 | Global Wafers Japan Co., Ltd. | Method of manufacturing single crystal silicon wafer from ingot grown by Czocharlski process with rapid heating/cooling process |
| JP2010129918A (ja) | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Sumco Corp | 半導体ウェーハの表層高強度化方法 |
| KR101389058B1 (ko) * | 2009-03-25 | 2014-04-28 | 가부시키가이샤 사무코 | 실리콘 웨이퍼 및 그 제조방법 |
| JP2011171377A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Covalent Materials Corp | シリコンウェーハの製造方法 |
-
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010040587A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | Covalent Materials Corp | シリコンウェーハの製造方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017076772A (ja) * | 2015-06-12 | 2017-04-20 | キヤノン株式会社 | 撮像装置およびその製造方法ならびにカメラ |
| WO2021261309A1 (ja) * | 2020-06-24 | 2021-12-30 | グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 | シリコンウェーハ、及び、シリコンウェーハの製造方法 |
| JP2022006418A (ja) * | 2020-06-24 | 2022-01-13 | グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 | シリコンウェーハ、及び、シリコンウェーハの製造方法 |
| JP7090295B2 (ja) | 2020-06-24 | 2022-06-24 | グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 | シリコンウェーハ、及び、シリコンウェーハの製造方法 |
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