JP2018113320A - Method for heat treatment on silicon wafer and silicon wafer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリコンウェーハの熱処理方法およびシリコンウェーハに関し、特に結晶欠陥を消滅させると共に、ウェーハ内部にＢＭＤ（バルク中における酸素析出物等からなる内部微小欠陥：Bulk Micro Defects）を形成するシリコンウェーハの熱処理方法およびシリコンウェーハに関する。 The present invention relates to a silicon wafer heat treatment method and a silicon wafer, and more particularly to a silicon wafer that eliminates crystal defects and forms BMD (Bulk Micro Defects consisting of oxygen precipitates in the bulk) inside the wafer. The present invention relates to a heat treatment method and a silicon wafer.
半導体基板として汎用されているシリコンウェーハは、一般的にチョクラルスキー法（ＣＺ法）により育成された単結晶シリコンから形成され、この半導体基板の表面・表層には、結晶欠陥が存在する。
この結晶欠陥を消滅させる方法として、従来から１０００℃〜１３００℃での熱処理がなされている。この熱処理は、デバイス形成領域における結晶欠陥を消滅させるだけではなく、前記したＢＭＤを形成できる大きな利点がある。尚、このＢＭＤは、不純物のゲッタリングサイトとして作用することが一般的に知られている。
A silicon wafer that is widely used as a semiconductor substrate is generally formed of single crystal silicon grown by the Czochralski method (CZ method), and crystal defects exist on the surface / surface layer of the semiconductor substrate.
As a method for eliminating the crystal defects, heat treatment at 1000 ° C. to 1300 ° C. has been conventionally performed. This heat treatment not only eliminates crystal defects in the device formation region, but also has a great advantage that BMD can be formed. It is generally known that this BMD acts as an impurity gettering site.
この熱処理は、ウェーハボートにシリコンウェーハを搭載し、縦型熱処理炉内に収容し、熱処理炉内をＡｒ雰囲気で１０００℃〜１３００℃に昇温させることにより行われる。その際、ウェーハボートとして耐熱性の高いＳｉＣ製のウェーハボートが用いられる。 This heat treatment is performed by mounting a silicon wafer on a wafer boat, storing it in a vertical heat treatment furnace, and raising the temperature in the heat treatment furnace to 1000 ° C. to 1300 ° C. in an Ar atmosphere. At that time, a wafer boat made of SiC having high heat resistance is used as the wafer boat.
ところで、Ａｒ雰囲気下でＳｉＣ製ウェーハボートを用いた場合、ＳｉＣ製ウェーハボートに含まれる遊離カーボンが、熱処理中のシリコンウェーハを汚染するという問題があった。
この問題をシリコンウェーハ側から解決するものとして、特許文献１に記載されたシリコンウェーハの製造方法が提案されている。
このシリコンウェーハの製造方法は、シリコンウェーハの表面近傍の空孔欠陥を除去可能な温度において非酸化性の雰囲気下で熱処理を行う工程と、この工程に引き続いて前記非酸化性の雰囲気に酸素を導入する工程とを備え、シリコンウェーハの表面に、厚さが０．０１〜０．１μｍの酸化物層を形成することにより、シリコンウェーハの表面を酸化膜で覆い、形成される酸化膜によってコンタミネーション（遊離カーボン汚染）を抑制するものである。
By the way, when a SiC wafer boat is used in an Ar atmosphere, there is a problem that free carbon contained in the SiC wafer boat contaminates the silicon wafer during the heat treatment.
As a solution to this problem from the silicon wafer side, a silicon wafer manufacturing method described in
This silicon wafer manufacturing method includes a step of performing a heat treatment in a non-oxidizing atmosphere at a temperature at which vacancy defects in the vicinity of the surface of the silicon wafer can be removed, and oxygen is introduced into the non-oxidizing atmosphere following this step. And an oxide layer having a thickness of 0.01 to 0.1 μm is formed on the surface of the silicon wafer, so that the surface of the silicon wafer is covered with an oxide film and is contaminated by the formed oxide film. Nation (free carbon contamination) is suppressed.
また、前記問題をＳｉＣ製ウェーハボート側から解決するものとして、酸化膜が形成されたＳｉＣ製ボートを用いることによって、熱処理中のシリコンウェーハのカーボン汚染量を低減している。
しかしながら、酸化膜を形成したＳｉＣ製ウェーハボートを用い、Ａｒ雰囲気でシリコンウェーハの熱処理を行った場合、熱処理中に、ウェーハボートの表面に形成された酸化膜が徐々にエッチングされ、酸化膜の厚さは減少していく。
その結果、熱処理工程を連続して繰り返し行った場合、酸化膜の厚さが減少し、遊離カーボンの放出を抑制することが殆どできなくなり、シリコンウェーハ表面の欠陥および汚染が再び発生するという問題があった。
Further, as a solution to the above problem from the SiC wafer boat side, the amount of carbon contamination of the silicon wafer during the heat treatment is reduced by using an SiC boat on which an oxide film is formed.
However, when a silicon wafer boat with an oxide film is used and a silicon wafer is heat-treated in an Ar atmosphere, the oxide film formed on the surface of the wafer boat is gradually etched during the heat treatment, resulting in a thickness of the oxide film. It will decrease.
As a result, when the heat treatment process is repeated continuously, the thickness of the oxide film decreases, the release of free carbon can hardly be suppressed, and defects and contamination of the silicon wafer surface occur again. there were.
このＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが減少することによる、遊離カーボン放出問題を解決するために、熱処理中にエッチングされた、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さを回復させる、種々の提案がなされている。
例えば、特許文献２にあっては、不活性ガス雰囲気下、１０００〜１３００℃でシリコンウェーハを熱処理した後になされる、前記シリコンウェーハの１０００℃以下での冷却過程において、前記ＳｉＣ製ウェーハボートにシリコンウェーハを載置した状態で酸化処理する熱処理方法が提案されている。
In order to solve the problem of free carbon emission due to the reduction of the thickness of the oxide film of this SiC wafer boat, various kinds of the oxide film thickness of the SiC wafer boat etched during the heat treatment are recovered. Proposals have been made.
For example, in Patent Document 2, in a cooling process of the silicon wafer at 1000 ° C. or lower, which is performed after heat-treating the silicon wafer at 1000 to 1300 ° C. in an inert gas atmosphere, silicon is added to the SiC wafer boat. A heat treatment method has been proposed in which an oxidation treatment is performed with a wafer placed.
また、特許文献３には、ＳｉＣ治具にシリコンウェーハを載置して熱処理炉内に投入する工程と、熱処理炉内でシリコンウェーハを第１の非酸化性雰囲気下にて熱処理する工程と、シリコンウェーハを熱処理炉内から搬出可能な温度まで降温する工程と、シリコンウェーハを熱処理炉内から搬出する工程とを有し、前記降温工程において、搬出可能な温度まで降温した後、第１の非酸化性雰囲気を酸素含有雰囲気に切り替え、酸素含有雰囲気下にてＳｉＣ治具の表面に厚さ１〜１０ｎｍの酸化膜を形成し、その後、酸素含有雰囲気を第２の非酸化性雰囲気に切り替えるシリコンウェーハの熱処理方法が示されている。 Patent Document 3 includes a step of placing a silicon wafer on a SiC jig and placing it in a heat treatment furnace, a step of heat treating the silicon wafer in a first non-oxidizing atmosphere in the heat treatment furnace, A step of lowering the temperature of the silicon wafer to a temperature at which the silicon wafer can be unloaded from the inside of the heat treatment furnace, and a step of unloading the silicon wafer from the inside of the heat treatment furnace. Silicon that switches the oxidizing atmosphere to an oxygen-containing atmosphere, forms an oxide film having a thickness of 1 to 10 nm on the surface of the SiC jig under the oxygen-containing atmosphere, and then switches the oxygen-containing atmosphere to the second non-oxidizing atmosphere A wafer heat treatment method is shown.
前記したように、特許文献２及び特許文献３に示された熱処理方法は、ＳｉＣ製ボート表面の酸化膜を回復させることにより、遊離カーボンによるシリコンウェーハの汚染防止を図るものである。
しかしながら、特許文献２にあっては、前記シリコンウェーハの１０００℃以下での冷却過程において酸化処理がなされるものであり、特許文献３においては、シリコンウェーハを熱処理炉内から搬出可能な温度まで降温した後、酸化処理がなされる。
As described above, the heat treatment methods disclosed in Patent Document 2 and Patent Document 3 are intended to prevent contamination of the silicon wafer by free carbon by recovering the oxide film on the surface of the SiC boat.
However, in Patent Document 2, oxidation treatment is performed in the cooling process of the silicon wafer at 1000 ° C. or lower. In Patent Document 3, the temperature of the silicon wafer is lowered to a temperature at which the silicon wafer can be taken out from the heat treatment furnace. After that, oxidation treatment is performed.
そのため、特許文献２及び特許文献３のいずれの熱処理方法においても、１０００℃以下の温度で酸化処理がなされるため、酸化レートが小さく、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に十分な厚さの酸化膜を形成するには、熱処理時間が長くなるという技術的課題があった。また、１０００℃以下の温度で長時間、シリコンウェーハを熱処理すると、ＢＭＤ密度に影響を与えるおそれがあるという技術的課題があった。
また特許文献３に示されるように酸化膜の厚さが１〜１０ｎｍのＳｉＣ治具を再度使用すると、ＳｉＣ治具の基材が露出し、遊離カーボンの放出を抑制できないという虞があった。
更に、シリコンウェーハとＳｉＣ製ウェーハボートとの酸化レートが異なるため、熱処理時間を長くすると、前記シリコンウェーハ表面に必要以上の酸化膜層が形成され、前記酸化膜層の除去のための処理が困難であるという技術的課題があった。
Therefore, in any of the heat treatment methods of Patent Document 2 and Patent Document 3, oxidation treatment is performed at a temperature of 1000 ° C. or lower, so that the oxidation rate is small and an oxide film having a sufficient thickness is formed on the surface of the SiC wafer boat. In order to form it, there was a technical problem that the heat treatment time was long. Further, there is a technical problem that heat treatment of a silicon wafer at a temperature of 1000 ° C. or lower for a long time may affect the BMD density.
Further, as shown in Patent Document 3, when an SiC jig having an oxide film thickness of 1 to 10 nm is used again, there is a possibility that the base material of the SiC jig is exposed and release of free carbon cannot be suppressed.
Furthermore, since the oxidation rates of the silicon wafer and the SiC wafer boat are different, if the heat treatment time is increased, an unnecessary oxide film layer is formed on the surface of the silicon wafer, and the process for removing the oxide film layer is difficult. There was a technical problem.
本発明者らは、ＳｉＣ製ウェーハボートに含まれる遊離カーボンが、熱処理中のシリコンウェーハを汚染するという問題の解決にあたり、シリコンウェーハ側及びＳｉＣ製ウェーハボート側の両面から検討し、本発明を完成するに至った。 In order to solve the problem that free carbon contained in a SiC wafer boat contaminates silicon wafers during heat treatment, the present inventors have studied from both the silicon wafer side and the SiC wafer boat side to complete the present invention. It came to do.
本発明の目的は、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に十分な厚さの酸化膜を、より短時間に形成することができ、かつシリコンウェーハのＢＭＤ密度に与える影響を抑制し、またシリコンウェーハの表面に必要以上の酸化膜層が形成されることのない、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にある。 An object of the present invention is to form an oxide film having a sufficient thickness on the surface of a SiC wafer boat in a shorter time and to suppress the influence on the BMD density of the silicon wafer. Another object of the present invention is to provide a silicon wafer heat treatment method and a silicon wafer in which an unnecessary oxide film layer is not formed.
上記目的を達成するためになされた本発明は、シリコンウェーハの熱処理方法において、少なくとも５０ｎｍの酸化膜が表面に形成されたＳｉＣ製ウェーハボートに、シリコンウェーハを搭載し、熱処理炉内に投入する工程と、前記熱処理炉内で、前記シリコンウェーハを１１５０〜１２００℃の不活性ガス雰囲気下で３０〜１２０分熱処理を行う、第１の熱処理工程と、前記第１の熱処理工程の後、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程と、前記置換工程の後、前記シリコンウェーハを１１００〜１２００℃の酸化性ガス雰囲気下で熱処理を行い、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜を形成すると共にＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成する、第２の熱処理工程と、前記第２の熱処理工程の後、前記シリコンウェーハを前記熱処理炉内から搬出可能な温度まで降温する工程と、を含むことを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a silicon wafer heat treatment method in which a silicon wafer is mounted on a SiC wafer boat having an oxide film of at least 50 nm formed on the surface thereof, and is placed in a heat treatment furnace. And a first heat treatment step in which the silicon wafer is heat-treated in an inert gas atmosphere at 1150 to 1200 ° C. for 30 to 120 minutes in the heat treatment furnace, and after the first heat treatment step, an inert gas After replacing the atmosphere with an oxidizing gas atmosphere and after the replacing step, the silicon wafer is heat-treated in an oxidizing gas atmosphere at 1100 to 1200 ° C. to form an oxide film of 500 nm or less on the surface of the silicon wafer. And a second heat treatment step for forming an oxide film of at least 50 nm on the surface of the SiC wafer boat, After the heat treatment, it is characterized in that it comprises a step of cooling the silicon wafer to a temperature capable unloaded from the heat treatment furnace.
このように、本発明にあっては、第１の熱処理工程の後、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換し、１１００〜１２００℃の酸化性ガス雰囲気下で第２の熱処理が行われるため、シリコンウェーハの表面に酸化膜が形成されると共に、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に酸化膜が形成される。
このとき、熱処理温度が１１００〜１２００℃であるため、従来の１０００℃以下でなされる酸化膜の形成に比べて酸化レートが大きく、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に酸化膜を迅速に形成することができる。
As described above, in the present invention, after the first heat treatment step, the inert gas atmosphere is replaced with the oxidizing gas atmosphere, and the second heat treatment is performed in the oxidizing gas atmosphere at 1100 to 1200 ° C. Therefore, an oxide film is formed on the surface of the silicon wafer, and an oxide film is formed on the surface of the SiC wafer boat.
At this time, since the heat treatment temperature is 1100 to 1200 ° C., the oxidation rate is higher than the conventional oxide film formation performed at 1000 ° C. or less, and the oxide film can be rapidly formed on the surface of the SiC wafer boat. it can.
一方、シリコンウェーハの表面にも酸化膜が形成されるが、必要以上の酸化膜層が形成されると、酸化膜層の除去のための処理が困難となる虞がある。
そのため、第２の熱処理工程の処理時間は、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜が形成され、かつＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜が形成される時間とされる。
On the other hand, an oxide film is also formed on the surface of the silicon wafer. However, if an oxide film layer is formed more than necessary, it may be difficult to remove the oxide film layer.
Therefore, the processing time of the second heat treatment step is a time for forming an oxide film of 500 nm or less on the surface of the silicon wafer and forming an oxide film of at least 50 nm on the surface of the SiC wafer boat.
シリコンウェーハの表面に形成される酸化膜を５００ｎｍ以下としたのは、酸化膜の厚さが５００ｎｍを越えると、酸化膜層の除去のための処理が困難となる虞があるためである。また、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に形成される酸化膜の厚さを少なくとも５０ｎｍとしたのは、第１の熱処理工程において、消耗する酸化膜の厚さを超える厚さに形成するためである。
即ち、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜を形成し、かつＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成することにより、ＳｉＣ製ボート表面の酸化膜を迅速に回復させると共に、シリコンウェーハ表面に所定の厚さ以上の酸化膜層の形成を抑制することができる。
The reason why the oxide film formed on the surface of the silicon wafer is 500 nm or less is that when the thickness of the oxide film exceeds 500 nm, it may be difficult to perform the process for removing the oxide film layer. The reason why the thickness of the oxide film formed on the surface of the SiC wafer boat is set to at least 50 nm is to form a thickness exceeding the thickness of the oxide film to be consumed in the first heat treatment step.
That is, by forming an oxide film of 500 nm or less on the surface of the silicon wafer and forming an oxide film of at least 50 nm on the surface of the SiC wafer boat, the oxide film on the surface of the SiC boat can be quickly recovered and silicon The formation of an oxide film layer having a predetermined thickness or more on the wafer surface can be suppressed.
その結果、本発明にあっては、遊離カーボンによるシリコンウェーハの汚染を防止することができると共に、シリコンウェーハに形成された酸化膜層を容易に除去することができる。 As a result, in the present invention, contamination of the silicon wafer by free carbon can be prevented, and the oxide film layer formed on the silicon wafer can be easily removed.
ここで、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程が、第１の熱処理工程の後、前記熱処理炉内を７００〜８５０℃まで降温した後になされ、第２の熱処理工程が、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程後、前記熱処理炉内を１１００〜１２００℃まで昇温した後になされても良い。
このように、前記熱処理炉内を７００〜８５０℃まで降温した後、熱処理炉内を再び１１００〜１２００℃まで昇温し、第２の熱処理工程を行っても良い。
Here, the step of replacing the inert gas atmosphere with the oxidizing gas atmosphere is performed after the temperature of the inside of the heat treatment furnace is lowered to 700 to 850 ° C. after the first heat treatment step, and the second heat treatment step is performed with the inert gas atmosphere. After the step of replacing the gas atmosphere with the oxidizing gas atmosphere, the temperature inside the heat treatment furnace may be increased to 1100 to 1200 ° C.
As described above, after the temperature inside the heat treatment furnace is lowered to 700 to 850 ° C., the temperature inside the heat treatment furnace may be raised again to 1100 to 1200 ° C. to perform the second heat treatment step.
また、前記置換工程の後に、前記シリコンウェーハを１１００〜１２００℃の酸化性ガス雰囲気下でなされる、第２の熱処理工程は少なくとも５分間なされることが望ましい。
１１００〜１２００℃の酸化性ガス雰囲気下でなされる第２の熱処理工程において、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜を形成し、かつＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成するには、少なくとも５分間の熱処理時間が必要である。
In addition, it is preferable that the second heat treatment step, which is performed in an oxidizing gas atmosphere of 1100 to 1200 ° C. after the replacement step, is performed for at least 5 minutes.
In the second heat treatment step performed in an oxidizing gas atmosphere at 1100 to 1200 ° C., an oxide film of 500 nm or less is formed on the surface of the silicon wafer, and an oxide film of at least 50 nm is formed on the surface of the SiC wafer boat. Requires a heat treatment time of at least 5 minutes.
更に、熱処理炉内にシリコンウェーハを投入する工程における、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが、５０ｎｍ以上４００ｎｍ未満であることが望ましい。
第１の熱処理工程において、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面の酸化膜は１０ｎｍ以上消耗する。例えば、１１５０℃〜１２００℃の不活性ガス雰囲気下で、３０分〜１２０分処理すると、最大４８ｎｍ程度消耗する。
したがって、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面には、予め消耗分を考慮して５０ｎｍ以上の厚さの酸化膜が形成されている必要がある。尚、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが４００ｎｍ以上になると、酸化膜層が剥離してシリコンウェーハに付着し、ＬＰＤ（Light Point Defects）不良を発生する虞があるため、好ましくない。
Furthermore, it is desirable that the thickness of the oxide film of the SiC wafer boat in the step of putting the silicon wafer into the heat treatment furnace is 50 nm or more and less than 400 nm.
In the first heat treatment step, the oxide film on the surface of the SiC wafer boat is consumed by 10 nm or more. For example, when the treatment is performed for 30 minutes to 120 minutes in an inert gas atmosphere at 1150 ° C. to 1200 ° C., the maximum consumption is about 48 nm.
Therefore, an oxide film having a thickness of 50 nm or more needs to be formed in advance on the surface of the SiC wafer boat in consideration of consumption. If the thickness of the oxide film of the SiC wafer boat is 400 nm or more, the oxide film layer peels off and adheres to the silicon wafer, which may cause an LPD (Light Point Defects) defect.
また、前記第２の熱処理工程の後、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが、５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、かつシリコンウェーハの表面の酸化膜の厚さが、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが望ましい。
このように、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であるため、再びＳｉＣ製ウェーハボートを使用することができる。
また、シリコンウェーハの表面の酸化膜が１００ｎｍ以上形成されるため、第２の熱処理工程によって、ウェーハ内部に導入された金属不純物を、酸化膜中に取り込むことができる。そして、この酸化膜を後の工程により除去することによって、金属不純物汚染の低減化を図ることができる。
In addition, after the second heat treatment step, the thickness of the oxide film of the SiC wafer boat is not less than 50 nm and not more than 400 nm, and the thickness of the oxide film on the surface of the silicon wafer is not less than 100 nm and not more than 500 nm. Is desirable.
Thus, since the thickness of the oxide film of the SiC wafer boat is 50 nm or more and 400 nm or less, the SiC wafer boat can be used again.
In addition, since the oxide film on the surface of the silicon wafer is formed to have a thickness of 100 nm or more, the metal impurities introduced into the wafer by the second heat treatment step can be taken into the oxide film. Then, by removing this oxide film in a later step, metal impurity contamination can be reduced.
また、第１の熱処理工程において、ＳｉＣ製ウェーハボートにおける、ガス供給側のプレートに供給される不活性ガスの流速（プレート上の流速）が２．２ｍ／ｓ以上３３．５ｍ／ｓ以下であり、第２の熱処理工程において、ＳｉＣ製ウェーハボートにおける、ガス供給側のプレートに供給される酸化性ガスの流速（プレート上の流速）が２．２ｍ／ｓ以上３３．５ｍ／ｓ以下であることが望ましい。
ＳｉＣ製ウェーハボートの表面酸化膜厚の減少量は、ＳｉＣ製ウェーハボートに供給されるガス流速の影響を受ける。特に、処理チャンバ内に導入されたガスが直接的に当たるＳｉＣ製ウェーハボートのプレートは酸化膜厚の減少量が大きく、またガス流れの上流側に配置されることから、シリコンウェーハの汚染に対する影響が大きい。
In the first heat treatment step, the flow rate of the inert gas supplied to the gas supply side plate (flow rate on the plate) in the SiC wafer boat is 2.2 m / s or more and 33.5 m / s or less. In the second heat treatment step, the flow rate of the oxidizing gas supplied to the gas supply side plate (flow rate on the plate) in the SiC wafer boat is 2.2 m / s or more and 33.5 m / s or less. Is desirable.
The amount of decrease in the surface oxide film thickness of the SiC wafer boat is affected by the flow rate of the gas supplied to the SiC wafer boat. In particular, the SiC wafer boat plate directly exposed to the gas introduced into the processing chamber has a large reduction in the oxide film thickness, and is disposed upstream of the gas flow, which has an influence on the contamination of the silicon wafer. large.
前記したように、第１の熱処理工程におけるガス供給側のプレートに供給される不活性ガスの流速（プレート上の流速）を、２．２ｍ／ｓ以上３３．５ｍ／ｓ以下とすることにより、プレートの酸化膜厚の減少量を抑制できる。
また、第２の熱処理工程におけるガス供給側のプレートに供給される酸化性ガスの流速（プレート上の流速）が２．２ｍ／ｓ以上３３．５ｍ／ｓ以下とすることにより、プレートの酸化膜を迅速に回復させることができる。
As described above, by setting the flow rate of the inert gas supplied to the gas supply side plate in the first heat treatment step (flow rate on the plate) to 2.2 m / s or more and 33.5 m / s or less, The amount of decrease in the oxide film thickness of the plate can be suppressed.
Further, the flow rate of the oxidizing gas supplied to the gas supply side plate in the second heat treatment step (flow rate on the plate) is set to 2.2 m / s or more and 33.5 m / s or less, so that the oxide film on the plate Can be recovered quickly.
上記シリコンウェーハの熱処理方法によって熱処理されたシリコンウェーハは、シリコンウェーハの表面の酸化膜の厚さが１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、前記酸化層を取り除いた表層１０μｍの炭素濃度が５×１０１５／ｃｍ３以下、表層５μｍにおけるＬＳＴＤ密度が０．１個／ｃｍ２以下、深さ方向の平均ＢＭＤ密度が１×１０９個／ｃｍ３以上に形成されている。
このように、炭素濃度が５×１０１５／ｃｍ３以下と炭素汚染が少なく、ＬＳＴＤ密度が０．１個／ｃｍ２以下と結晶欠陥が少なく、深さ方向の平均ＢＭＤ密度が１×１０９個／ｃｍ３以上とＢＭＤが多い、シリコンウェーハを得ることができる。
The silicon wafer heat-treated by the silicon wafer heat treatment method has an oxide film thickness of 100 nm or more and 500 nm or less on the surface of the silicon wafer, and the carbon concentration of the
As described above, the carbon concentration is 5 × 10 15 / cm 3 or less, the carbon contamination is small, the LSTD density is 0.1 pieces / cm 2 or less, the crystal defects are small, and the average BMD density in the depth direction is 1 × 10 9. A silicon wafer with a large number of BMDs per piece / cm 3 can be obtained.
本発明によれば、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に十分な厚さの酸化膜を、より短時間に形成することができ、かつシリコンウェーハのＢＭＤ密度に与える影響が極力少なく、またシリコンウェーハの表面に必要以上の酸化膜層が形成されることのない、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得ることができる。 According to the present invention, an oxide film having a sufficient thickness can be formed on the surface of a SiC wafer boat in a shorter time, and the influence on the BMD density of the silicon wafer is minimized, and the surface of the silicon wafer In addition, a silicon wafer heat treatment method and a silicon wafer can be obtained in which an unnecessary oxide film layer is not formed.
本発明にかかるシリコンウェーハの熱処理方法について、図１に基づいて説明する。
まず、この熱処理に用いられるＳｉＣ製ウェーハボートとしては、図示しないが、ＳｉＣ製の公知の縦型ウェーハボートを用いることができる。
この縦型ウェーハボートは、底板と、天板と、前記底板及び天板を連結する支柱とを備えている。また前記支柱の縦方向に、複数の棚部が形成され、前記棚部にシリコンウェーハが搭載されるように構成されている。
A silicon wafer heat treatment method according to the present invention will be described with reference to FIG.
First, as a SiC wafer boat used for the heat treatment, a known vertical wafer boat made of SiC can be used, although not shown.
The vertical wafer boat includes a bottom plate, a top plate, and a support column that connects the bottom plate and the top plate. A plurality of shelves are formed in the vertical direction of the support column, and a silicon wafer is mounted on the shelves.
前記ＳｉＣ製ウェーハボートの表面には、予め、少なくとも５０ｎｍの酸化膜が形成されている。好ましくは、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さは５０ｎｍ以上４００ｎｍ未満である。後述する第１の熱処理工程において、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面の酸化膜は１０ｎｍ以上消耗する。例えば、１１５０℃〜１２００℃の不活性ガス雰囲気下で、３０分〜１２０分処理すると、最大４８ｎｍ程度消耗する。
そのため、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面には、予め消耗分を考慮して５０ｎｍ以上の厚さの酸化膜が形成されている必要がある。
尚、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが４００ｎｍ以上になると、酸化膜層が剥離してシリコンウェーハに付着し、ＬＰＤ不良を発生する虞があるため、好ましくない。
An oxide film of at least 50 nm is previously formed on the surface of the SiC wafer boat. Preferably, the thickness of the oxide film of the SiC wafer boat is not less than 50 nm and less than 400 nm. In a first heat treatment step to be described later, the oxide film on the surface of the SiC wafer boat is consumed by 10 nm or more. For example, when the treatment is performed for 30 minutes to 120 minutes in an inert gas atmosphere at 1150 ° C. to 1200 ° C., the maximum consumption is about 48 nm.
For this reason, an oxide film having a thickness of 50 nm or more needs to be formed in advance on the surface of the SiC wafer boat in consideration of consumption.
If the thickness of the oxide film of the SiC wafer boat is 400 nm or more, the oxide film layer peels off and adheres to the silicon wafer, which may cause an LPD defect.
この酸化膜は、ＳｉＣ製ウェーハボートを熱処理炉内に入れ、酸化性ガス雰囲気下で、所定温度で熱処理することで形成することができる。例えば、図１に示すように、１０００℃の酸素雰囲気下で１時間以上熱処理することにより、約１０ｎｍの酸化膜を表面に形成することができる。
尚、図１は、酸素ガス雰囲気下、１時間熱処理した際のＳｉＣ表面の酸化膜厚さと熱処理温度（酸化温度）との関係を示す図であって、図１に示すように、熱処理温度が高温化するにつれて酸化レートが大きくなるため、熱処理時間は短縮化される。
This oxide film can be formed by placing a SiC wafer boat in a heat treatment furnace and performing heat treatment at a predetermined temperature in an oxidizing gas atmosphere. For example, as shown in FIG. 1, an oxide film having a thickness of about 10 nm can be formed on the surface by heat treatment for 1 hour or more in an oxygen atmosphere at 1000.degree.
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the oxide film thickness on the SiC surface and the heat treatment temperature (oxidation temperature) when heat-treated for 1 hour in an oxygen gas atmosphere. As shown in FIG. Since the oxidation rate increases as the temperature increases, the heat treatment time is shortened.
予め少なくとも５０ｎｍの酸化膜を表面に形成したのは、上記したように、不活性ガス雰囲気下で行われる熱処理工程における、酸化膜の消耗を考慮したためである。
即ち、シリコンウェーハに結晶欠陥を消滅せしめ、かつＢＭＤを形成するため、シリコンウェーハを１１５０〜１２００℃の不活性ガス雰囲気下で３０〜１２０分熱処理（第１の熱処理工程）が行われる。この熱処理によって、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面の酸化膜は最大４８ｎｍ程度消耗する。そのため、少なくとも５０ｎｍの酸化膜を予め形成したＳｉＣ製ウェーハボートを用いて、基材（ＳｉＣ）の露出を防止し、遊離カーボンによるシリコンウェーハの汚染を抑制する必要がある。
The reason why the oxide film of at least 50 nm is formed on the surface in advance is that, as described above, the consumption of the oxide film in the heat treatment step performed in an inert gas atmosphere is taken into consideration.
That is, in order to eliminate crystal defects in the silicon wafer and form BMD, the silicon wafer is subjected to heat treatment (first heat treatment step) for 30 to 120 minutes in an inert gas atmosphere at 1150 to 1200 ° C. By this heat treatment, the oxide film on the surface of the SiC wafer boat is consumed up to about 48 nm. Therefore, it is necessary to prevent the substrate (SiC) from being exposed by using a SiC wafer boat in which an oxide film of at least 50 nm is previously formed, and to suppress contamination of the silicon wafer by free carbon.
そして、少なくとも５０ｎｍの酸化膜が表面に形成されたＳｉＣ製ウェーハボートに、シリコンウェーハを搭載し、熱処理炉内に投入する。
この熱処理炉としては、前記した縦型のウェーハボートを収容することができる、例えば一般的なアニール炉を用いることができる。
Then, a silicon wafer is mounted on a SiC wafer boat on which an oxide film of at least 50 nm is formed on the surface, and placed in a heat treatment furnace.
As this heat treatment furnace, for example, a general annealing furnace that can accommodate the above-described vertical wafer boat can be used.
ＳｉＣ製ウェーハボートにシリコンウェーハを搭載し、熱処理炉内に投入した後、図２に示すように、前記熱処理炉内で前記シリコンウェーハを１１５０〜１２００℃の不活性ガス雰囲気下で３０〜１２０分熱処理を行う（第１の熱処理工程）。
この熱処理温度まで、５℃／ｍｉｎ以下で昇温させ、１１５０〜１２００℃の温度を３０〜１２０分間保持する。
After a silicon wafer is mounted on a SiC wafer boat and put into a heat treatment furnace, as shown in FIG. 2, the silicon wafer is placed in the heat treatment furnace in an inert gas atmosphere at 1150 to 1200 ° C. for 30 to 120 minutes. Heat treatment is performed (first heat treatment step).
The temperature is raised to 5 ° C./min or less up to the heat treatment temperature, and the temperature of 1150 to 1200 ° C. is maintained for 30 to 120 minutes.
前記熱処理温度が１１５０℃未満の場合には、シリコンウェーハの表面及び表層の結晶欠陥が消滅しない、あるいは結晶欠陥が消滅しても消滅させるために熱処理時間がかかり、好ましくない。
前記熱処理温度が１２００℃を超える場合には、ウェーハにスリップが導入されるため、好ましくない。
When the heat treatment temperature is less than 1150 ° C., crystal defects on the surface and surface layer of the silicon wafer do not disappear, or even if the crystal defects disappear, it takes heat treatment time, which is not preferable.
When the heat treatment temperature exceeds 1200 ° C., slip is introduced into the wafer, which is not preferable.
更に、上記したように、前記熱処理温度が１１５０〜１２００℃の範囲において、３０〜１２０分の間、前記温度が保持される。
前記処理時間が３０分未満の場合には、シリコンウェーハの表面及び表層の結晶欠陥の消滅が困難となるため好ましくない。また前記処理時間が１２０分を越える場合には、スリップが導入される虞があるため好ましくない。
Furthermore, as described above, the temperature is maintained for 30 to 120 minutes in the heat treatment temperature range of 1150 to 1200 ° C.
When the treatment time is less than 30 minutes, it is difficult to eliminate crystal defects on the surface and the surface layer of the silicon wafer. Further, when the treatment time exceeds 120 minutes, it is not preferable because slip may be introduced.
更に、ガス供給側のプレートに供給される、プレート上の不活性ガスの流速は、２．２ｍ／ｓ〜３３．５ｍ／ｓに設定されるのが好ましい。
この第１の熱処理工程におけるガス供給側のプレートに供給される不活性ガスの流速を３３．５ｍ／ｓ以下とすることにより、上部プレートの酸化膜厚の減少量を抑制できる。
また、不活性ガスの流速が２．２ｍ／ｓ未満の場合には、炉内ガスの置換効率が悪くなり、シリコンウェーハが局所的に汚染される虞があるため好ましくない。また不活性ガスとしては、Ａｒガス、Ｈｅガスなどが用いられる。
Furthermore, the flow rate of the inert gas on the plate supplied to the gas supply side plate is preferably set to 2.2 m / s to 33.5 m / s.
By reducing the flow rate of the inert gas supplied to the gas supply side plate in the first heat treatment step to 33.5 m / s or less, the amount of decrease in the oxide film thickness of the upper plate can be suppressed.
Further, when the flow rate of the inert gas is less than 2.2 m / s, the replacement efficiency of the in-furnace gas is deteriorated and the silicon wafer may be locally contaminated, which is not preferable. As the inert gas, Ar gas, He gas, or the like is used.
更に、前記熱処理炉内で前記シリコンウェーハを１１５０〜１２００℃の不活性ガス雰囲気下で３０〜１２０分熱処理を行う第１の熱処理工程の後、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する。酸化性ガスとしては、Ｏ２ガスが用いられる。 Furthermore, after the first heat treatment step in which the silicon wafer is heat-treated in an inert gas atmosphere at 1150 to 1200 ° C. for 30 to 120 minutes in the heat treatment furnace, the inert gas atmosphere is replaced with an oxidizing gas atmosphere. As the oxidizing gas, O 2 gas is used.
前記置換工程の後、前記シリコンウェーハを１１００〜１２００℃の酸化性ガス雰囲気下で熱処理を行い、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜を形成すると共にＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも第１の熱処理により減少した酸化膜厚以上の酸化膜を形成する、第２の熱処理工程が行われる。
この第２の熱処理によって、シリコンウェーハの表面に酸化膜が形成されると共に、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に酸化膜が形成される。
After the replacement step, the silicon wafer is heat-treated in an oxidizing gas atmosphere at 1100 to 1200 ° C. to form an oxide film of 500 nm or less on the surface of the silicon wafer and at least a first surface on the surface of the SiC wafer boat. A second heat treatment step is performed to form an oxide film having a thickness equal to or greater than the oxide film thickness reduced by the heat treatment.
By this second heat treatment, an oxide film is formed on the surface of the silicon wafer and an oxide film is formed on the surface of the SiC wafer boat.
特に、この第２の熱処理工程の熱処理温度が１１００〜１２００℃で行われるため、従来のように１０００℃以下でなされるＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の形成に比べて、酸化レート（例えば、図１に示すように１０００℃で０．１６ｎｍ／ｍｉｎ，１１５０℃で１．８３ｎｍ／ｍｉｎ）が大きく、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に酸化膜を迅速に形成することができる。
ここで、シリコンウェーハの表面に形成される酸化膜の厚さを５００ｎｍ以下とするのは、５００ｎｍを超えると、酸化膜層の除去のための処理が困難となる虞があるためである。
一方、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成するのは、第１の熱処理工程において消耗した酸化膜の厚さを回復させるためである。
In particular, since the heat treatment temperature of the second heat treatment step is 1100 to 1200 ° C., the oxidation rate (for example, FIG. As shown in FIG. 1, 0.16 nm / min at 1000 ° C. and 1.83 nm / min at 1150 ° C. are large, and an oxide film can be rapidly formed on the surface of the SiC wafer boat.
Here, the reason why the thickness of the oxide film formed on the surface of the silicon wafer is 500 nm or less is that when it exceeds 500 nm, it may be difficult to remove the oxide film layer.
On the other hand, the reason why the oxide film of at least 50 nm is formed on the surface of the SiC wafer boat is to recover the thickness of the oxide film consumed in the first heat treatment step.
また、図３に示すように、熱処理温度を１１００〜１２００℃とすることで、ウェーハの表層（深さ１０μｍまでの層）酸素濃度を向上できるメリットもあり、シリコンウェーハの機械的強度に対して有効である。
これに対して、酸化温度が１０００℃の場合は、１１００℃の場合に比べて表層酸素濃度の向上が少なく、このメリットを得ることができない。
したがって、１１００℃〜１２００℃の熱処理温度で、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に酸化膜を５０ｎｍ以上形成することが必要である。
尚、図３は、Ａｒガス雰囲気下、１２００℃で１時間熱処理した後、酸素ガス雰囲気下、１１５０℃で６分、またＡｒガス雰囲気下、１２００℃で１時間熱処理した後、酸素ガス雰囲気下、１１００℃で１２分、更にＡｒガス雰囲気下、１２００℃で１時間熱処理した後、酸素ガス雰囲気下、１０００℃で６０分、またＡｒガス雰囲気下で、１２００℃で１時間、熱処理した際のシリコンウェーハにおける、シリコンウェーハ表面からの深さと、酸素濃度との関係を示す図である。
この図３からわかるように、熱処理温度が高温になるにつれて、表層酸素濃度を短時間で向上させることができる。
In addition, as shown in FIG. 3, by setting the heat treatment temperature to 1100 to 1200 ° C., there is a merit that the oxygen concentration of the surface layer (layer up to a depth of 10 μm) of the wafer can be improved, with respect to the mechanical strength of the silicon wafer. It is valid.
On the other hand, when the oxidation temperature is 1000 ° C., the improvement of the surface layer oxygen concentration is small compared to the case of 1100 ° C., and this merit cannot be obtained.
Therefore, it is necessary to form an oxide film of 50 nm or more on the surface of the SiC wafer boat at a heat treatment temperature of 1100 ° C. to 1200 ° C.
3 shows that after heat treatment in an Ar gas atmosphere at 1200 ° C. for 1 hour, in an oxygen gas atmosphere at 1150 ° C. for 6 minutes, and in an Ar gas atmosphere at 1200 ° C. for 1 hour, After heat treatment at 1100 ° C. for 12 minutes and further in an Ar gas atmosphere at 1200 ° C. for 1 hour, and then heat treatment in an oxygen gas atmosphere at 1000 ° C. for 60 minutes and in an Ar gas atmosphere at 1200 ° C. for 1 hour It is a figure which shows the relationship between the depth from the silicon wafer surface in a silicon wafer, and oxygen concentration.
As can be seen from FIG. 3, as the heat treatment temperature becomes higher, the surface oxygen concentration can be improved in a short time.
前記第２の熱処理工程を経ることにより、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さは５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、かつシリコンウェーハの表面の酸化膜の厚さは１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下になされる。
ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが４００ｎｍを超えると、酸化膜が剥離する虞があり、シリコンウェーハの表面の酸化膜の厚さが１００ｎｍ未満の場合には、金属汚染を受け易くなるため、好ましくない。
Through the second heat treatment step, the thickness of the oxide film of the SiC wafer boat is 50 nm or more and 400 nm or less, and the thickness of the oxide film on the surface of the silicon wafer is 100 nm or more and 500 nm or less.
If the thickness of the oxide film of the SiC wafer boat exceeds 400 nm, the oxide film may be peeled off, and if the thickness of the oxide film on the surface of the silicon wafer is less than 100 nm, it is easy to receive metal contamination. It is not preferable.
この第２の熱処理工程の処理時間は、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜を形成し、かつＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成する、処理時間に設定される。
この処理時間は、処理温度、酸化性ガスの濃度等によって異なるが、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜を形成し、かつＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成するには、少なくとも５分間の熱処理が必要となる。
The processing time of the second heat treatment step is set to a processing time for forming an oxide film of 500 nm or less on the surface of the silicon wafer and forming an oxide film of at least 50 nm on the surface of the SiC wafer boat.
This processing time varies depending on the processing temperature, the concentration of the oxidizing gas, etc., but in order to form an oxide film of 500 nm or less on the surface of the silicon wafer and to form an oxide film of at least 50 nm on the surface of the SiC wafer boat A heat treatment of at least 5 minutes is required.
また、第２の熱処理工程において、ＳｉＣ製ウェーハボートにおける、ガス供給側のプレートに供給される酸化性ガスの流速（プレート上の流速）が２．２ｍ／ｓ以上３３．５ｍ／ｓ以下に設定される。
第２の熱処理工程におけるガス供給側のプレートに供給される酸化性ガスの流速（プレート上の流速）が２．２ｍ／ｓ以上３３．５ｍ／ｓ以下とすることにより、ＳｉＣ製ウェーハボートのガス供給側のプレート（上部プレート）の酸化膜を迅速に回復させることができる。
In the second heat treatment step, the flow rate of the oxidizing gas supplied to the gas supply side plate (flow rate on the plate) in the SiC wafer boat is set to 2.2 m / s or more and 33.5 m / s or less. Is done.
When the flow rate of the oxidizing gas (flow rate on the plate) supplied to the gas supply side plate in the second heat treatment step is set to 2.2 m / s or more and 33.5 m / s or less, the gas of the SiC wafer boat is obtained. The oxide film on the supply side plate (upper plate) can be quickly recovered.
また、この第２の熱処理工程は、図４に示すように、この不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程において、熱処理炉内の温度を１１００℃まで降下させて行っても良い。
また、図５に示すように、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程が、第１の熱処理工程の後、前記熱処理炉内を７００〜８５０℃まで降温した後になされ、第２の熱処理工程が、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程後、前記熱処理炉内を１１００〜１２００℃まで昇温した後になされても良い。
Further, as shown in FIG. 4, the second heat treatment step may be performed by lowering the temperature in the heat treatment furnace to 1100 ° C. in the step of replacing the inert gas atmosphere with the oxidizing gas atmosphere.
Further, as shown in FIG. 5, the step of replacing the inert gas atmosphere with the oxidizing gas atmosphere is performed after the first heat treatment step, after the temperature inside the heat treatment furnace is lowered to 700 to 850 ° C., The heat treatment step may be performed after the temperature in the heat treatment furnace is raised to 1100 to 1200 ° C. after the step of replacing the inert gas atmosphere with the oxidizing gas atmosphere.
前記第２の熱処理工程の後、前記シリコンウェーハを前記熱処理炉内から搬出可能な温度まで降温する工程を経て、シリコンウェーハの熱処理方法が終了する。 After the second heat treatment step, the silicon wafer heat treatment method is completed through a step of lowering the temperature of the silicon wafer to a temperature at which the silicon wafer can be carried out of the heat treatment furnace.
上記シリコンウェーハの熱処理方法によって、熱処理されたシリコンウェーハは、シリコンウェーハの表面の酸化膜の厚さが１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、前記酸化層を取り除いた表層１０μｍの炭素濃度が５×１０１５／ｃｍ３以下、表層５μｍにおけるＬＳＴＤ密度が０．１個／ｃｍ２以下、ＢＭＤ密度が１×１０９個／ｃｍ３以上に形成される。
シリコンウェーハ表層１０μｍの炭素濃度が５×１０１５／ｃｍ３以下であり、カーボン汚染を安定的に抑えることができる。また、表層５μｍにおけるＬＳＴＤ密度が０．１個／ｃｍ２以下と結晶欠陥を減少させることができ、更には、ＢＭＤ密度が１×１０９個／ｃｍ３以上と高い不純物のゲッタリング性を有するシリコンウェーハを得ることができる。
The thickness of the oxide film on the surface of the silicon wafer is 100 nm or more and 500 nm or less, and the carbon concentration of the
The carbon concentration of the silicon wafer surface layer of 10 μm is 5 × 10 15 / cm 3 or less, and carbon contamination can be suppressed stably. In addition, the crystal defect can be reduced when the LSTD density in the surface layer of 5 μm is 0.1 piece / cm 2 or less, and the BMD density is 1 × 10 9 pieces / cm 3 or more and has high gettering properties. A silicon wafer can be obtained.
以下、本発明を実施例及び比較例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例等により制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not restrict | limited by these Examples.
（実施例１）
直径３００ｍｍのＳｉ単結晶から作製したウェーハを、予め５０ｎｍの酸化膜が表面に形成されたＳｉＣ製ウェーハボートに、シリコンウェーハを搭載し、熱処理炉内へ投入し、前記熱処理炉内で、前記シリコンウェーハを１１５０℃の不活性ガス雰囲気下で６０分熱処理を行う。尚、ガス供給側のプレート上の不活性ガスの流速を１５ｍ／ｓとした。
そして、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換し、前記シリコンウェーハを１１００℃の酸化性ガス雰囲気下で熱処理を行い、シリコンウェーハの表面に１５０ｎｍの酸化膜を形成すると共にＳｉＣ製ウェーハボートの表面に新たに４０ｎｍの酸化膜を形成（予め形成された酸化膜との合計酸化膜厚は９０ｎｍ）した。尚、ガス供給側のプレート上の酸化性ガスの流速を１５ｍ／ｓとした。
熱処理されたシリコンウェーハは、シリコンウェーハの表面の酸化膜を希ＨＦ溶液により取り除き、その表層から深さ１０μｍの炭素濃度を二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により測定した。その結果、炭素濃度が５×１０１５／ｃｍ３以下であった。
また、その表層から深さ５μｍにおけるＬＳＴＤ密度をＬＳＴＤスキャナ（レイテックス社製ＭＯ６０１）により測定した。その結果、ＬＳＴＤ密度が０．１個／ｃｍ２以下であった。
更に、ＢＭＤ密度をＩＲトモグラフィー（レイテックス社製ＭＯ−４４１）により測定した。その結果、ＢＭＤ密度が１×１０９個／ｃｍ３以上であった。
Example 1
A wafer made from a Si single crystal having a diameter of 300 mm is mounted on a SiC wafer boat having an oxide film of 50 nm formed on the surface in advance, and placed in a heat treatment furnace. The wafer is heat-treated in an inert gas atmosphere at 1150 ° C. for 60 minutes. The flow rate of the inert gas on the gas supply side plate was 15 m / s.
Then, the inert gas atmosphere is replaced with an oxidizing gas atmosphere, and the silicon wafer is heat-treated in an oxidizing gas atmosphere at 1100 ° C. to form a 150 nm oxide film on the surface of the silicon wafer and the SiC wafer boat. A 40 nm oxide film was newly formed on the surface (the total oxide film thickness with the previously formed oxide film was 90 nm). The flow rate of the oxidizing gas on the gas supply side plate was 15 m / s.
The heat-treated silicon wafer was obtained by removing the oxide film on the surface of the silicon wafer with a diluted HF solution, and measuring the carbon concentration at a depth of 10 μm from the surface layer by secondary ion mass spectrometry (SIMS). As a result, the carbon concentration was 5 × 10 15 / cm 3 or less.
Further, the LSTD density at a depth of 5 μm from the surface layer was measured by an LSTD scanner (MO601 manufactured by Raytex). As a result, the LSTD density was 0.1 piece / cm 2 or less.
Furthermore, the BMD density was measured by IR tomography (MO-441 manufactured by Raytex). As a result, the BMD density was 1 × 10 9 pieces / cm 3 or more.
（実施例２〜１６、比較例１〜１０）
実施例１における諸条件を、表１に示すように種々変更し、炭素濃度、ＬＳＴＤ密度、ＢＭＤ密度を測定した。その結果を表１に示す。
また、比較例として、実施例１における諸条件を、表２に示すように種々変更し、炭素濃度、ＬＳＴＤ密度、ＢＭＤ密度を測定した。その結果を表２に示す
(Examples 2 to 16, Comparative Examples 1 to 10)
Various conditions in Example 1 were variously changed as shown in Table 1, and carbon concentration, LSTD density, and BMD density were measured. The results are shown in Table 1.
As comparative examples, various conditions in Example 1 were variously changed as shown in Table 2, and the carbon concentration, LSTD density, and BMD density were measured. The results are shown in Table 2.
上記表１の実施例１〜１６にあっては、シリコンウェーハの酸化層を取り除いた表層１０μｍの炭素濃度が５×１０１５／ｃｍ３以下、表層５μｍにおけるＬＳＴＤ密度が０．１個／ｃｍ２以下、ＢＭＤ密度が１×１０９個／ｃｍ３以上であるシリコンウェーハを得ることができる。
In Examples 1 to 16 in Table 1 above, the carbon concentration of the
Claims (7)
少なくとも５０ｎｍの酸化膜が表面に形成されたＳｉＣ製ウェーハボートに、シリコンウェーハを搭載し、熱処理炉内に投入する工程と、
前記熱処理炉内で、前記シリコンウェーハを１１５０〜１２００℃の不活性ガス雰囲気下で３０〜１２０分熱処理を行う、第１の熱処理工程と、
前記第１の熱処理工程の後、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程と、
前記置換工程の後、前記シリコンウェーハを１１００〜１２００℃の酸化性ガス雰囲気下で熱処理を行い、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜を形成すると共にＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成する、第２の熱処理工程と、
前記第２の熱処理工程の後、前記シリコンウェーハを前記熱処理炉内から搬出可能な温度まで降温する工程と、
を含むことを特徴とするシリコンウェーハの熱処理方法。 In the silicon wafer heat treatment method,
A step of mounting a silicon wafer on a SiC wafer boat having an oxide film of at least 50 nm formed on the surface thereof, and placing it in a heat treatment furnace;
A first heat treatment step of performing heat treatment for 30 to 120 minutes in an inert gas atmosphere at 1150 to 1200 ° C. in the heat treatment furnace;
After the first heat treatment step, replacing the inert gas atmosphere with an oxidizing gas atmosphere;
After the replacement step, the silicon wafer is heat-treated in an oxidizing gas atmosphere at 1100 to 1200 ° C. to form an oxide film of 500 nm or less on the surface of the silicon wafer and at least 50 nm of oxidation on the surface of the SiC wafer boat. A second heat treatment step for forming a film;
After the second heat treatment step, lowering the silicon wafer to a temperature at which the silicon wafer can be taken out of the heat treatment furnace;
A method for heat treatment of a silicon wafer, comprising:
第２の熱処理工程が、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程後、前記熱処理炉内を１１００〜１２００℃まで昇温した後になされ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。 The step of replacing the inert gas atmosphere with the oxidizing gas atmosphere is performed after the temperature of the inside of the heat treatment furnace is lowered to 700 to 850 ° C. after the first heat treatment step,
2. The silicon wafer according to claim 1, wherein the second heat treatment step is performed after the temperature in the heat treatment furnace is raised to 1100 to 1200 ° C. after the step of replacing the inert gas atmosphere with the oxidizing gas atmosphere. Heat treatment method.
かつシリコンウェーハの表面の酸化膜の厚さが、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のシリコンウェーハの熱処理方法。 After the second heat treatment step, the thickness of the oxide film of the SiC wafer boat is 50 nm or more and 400 nm or less,
5. The method for heat-treating a silicon wafer according to claim 1, wherein the thickness of the oxide film on the surface of the silicon wafer is not less than 100 nm and not more than 500 nm.
第２の熱処理工程において、ＳｉＣ製ウェーハボートにおける、ガス供給側のプレートに供給される酸化性ガスの流速が２．２ｍ／ｓ以上３３．５ｍ／ｓ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のシリコンウェーハの熱処理方法。 In the first heat treatment step, the flow rate of the inert gas supplied to the gas supply side plate in the SiC wafer boat is 2.2 m / s or more and 33.5 m / s or less,
The flow rate of the oxidizing gas supplied to the gas supply side plate in the SiC wafer boat in the second heat treatment step is 2.2 m / s or more and 33.5 m / s or less. Or the heat processing method of the silicon wafer of Claim 2.
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