JP2020021766A - Manufacturing method of silicon wafer - Google Patents
Manufacturing method of silicon wafer Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020021766A JP2020021766A JP2018142453A JP2018142453A JP2020021766A JP 2020021766 A JP2020021766 A JP 2020021766A JP 2018142453 A JP2018142453 A JP 2018142453A JP 2018142453 A JP2018142453 A JP 2018142453A JP 2020021766 A JP2020021766 A JP 2020021766A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wafer
- film thickness
- coating liquid
- coating
- diffusion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Description
本発明は、シリコンウェーハの製造方法に関し、特にウェーハ内部へのホウ素を均一に拡散し、シート抵抗のばらつきを抑制することのできるシリコンウェーハの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a silicon wafer, and more particularly, to a method for manufacturing a silicon wafer capable of uniformly diffusing boron into the inside of a wafer and suppressing variations in sheet resistance.
シリコンウェーハにホウ素を拡散させる方法としてスピンオン拡散法が知られている。このスピンオン拡散法について図７に基づき説明する。
先ず、図７（ａ）に示すようにシリコンウェーハＷの単結晶シリコン表面にホウ素を含有する塗布液６０を塗布する。
A spin-on diffusion method is known as a method for diffusing boron into a silicon wafer. This spin-on diffusion method will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 7A, a
具体的に塗布液６０としては、通常、Ｂ２Ｏ３と有機バインダと溶剤とからなるものを用い、高速で回転させたシリコンウェーハ表面に塗布液６０を滴下することにより図７（ｂ）のように均一な膜厚を得るようにしている。
Specifically, as the
次いでベーク工程において塗布液中の溶剤を除去し、さらに焼成工程において塗布液中の有機バインダも除去する（ハードベーク）。
次いで図７（ｃ）に示すようにプレ拡散工程においてホウ素を一定程度シリコンウェーハＷ内に拡散させて拡散層５５を形成する（プレ拡散）。
Next, the solvent in the coating liquid is removed in the baking step, and the organic binder in the coating liquid is also removed in the baking step (hard baking).
Next, as shown in FIG. 7C, in a pre-diffusion step, boron is diffused to a certain extent in the silicon wafer W to form a diffusion layer 55 (pre-diffusion).
このときシリコンウェーハ表面の塗布液６０はボロンシリケートガラス（ＢＳＧ）になるから、これを図７（ｄ）に示すようにＢＳＧ除去工程において除去し、その後図７（ｅ）のようにドライブイン拡散工程においてホウ素５５ＡをシリコンウェーハＷ内に目的の深さだけ拡散させる。ここで、上記プレ拡散工程は従来より不活性ガス雰囲気下で行われる。
At this time, the
ところで、プレ拡散をＮ２ガスなどの不活性ガス１００％の雰囲気下で行うと、ボロンシリケートガラス（ＢＳＧ）とシリコンウェーハＷとの間にボロンシリサイドＳｉＢｙ（ｙ＝４，６）が形成されることが知られている。
ボロンシリケートガラスは、通常フッ酸液に浸漬することによって除去するが、前記ボロンシリサイドは、フッ酸液では除去することができないために、次のドライブイン拡散工程まで残る。その結果、シート抵抗が狙い値よりも低くなり、またシート抵抗のばらつきが増大する原因となっていた。
By the way, when the pre-diffusion is performed in an atmosphere of 100% of an inert gas such as N 2 gas, boron silicide SiBy (y = 4, 6) is formed between the boron silicate glass (BSG) and the silicon wafer W. It is known.
The boron silicate glass is usually removed by immersion in a hydrofluoric acid solution. However, since the boron silicide cannot be removed by the hydrofluoric acid solution, it remains until the next drive-in diffusion step. As a result, the sheet resistance is lower than the target value, and the variation of the sheet resistance is increased.
前記問題に対し、特許文献１においては、プレ拡散工程を、酸素分圧を有する不活性ガス雰囲気において行うことで対応している。それによれば、不純物濃度がエラーファンクションに従うような深さ方向のプロファイルに不純物拡散が発生する。同時に、フッ酸液で溶解しないボロンシリサイド膜を酸化する現象が起こる。したがって、酸化されたボロンシリサイド膜は、フッ酸液によって除去されてドライブイン拡散工程にまで残留することがなくなる。その結果、シート抵抗が狙い値となり、そのばらつきがより小さく抑制される。
ところで、特許文献１に記載された実施例にあっては、酸素分圧が１％のときにシート抵抗のばらつきが２．９％という最低値を示している。
しかしながら、これはウェーハ面内の９点測定の結果であり、ボロンシリサイドを除去したことのみで、シート抵抗の面内ばらつきの抑制効果を議論するには不十分である。
By the way, in the example described in
However, this is the result of 9-point measurement in the wafer surface, and the removal of boron silicide alone is not enough to discuss the effect of suppressing the in-plane variation of the sheet resistance.
即ち、面内評価としては、多点マップ測定を実施する必要がある。実際、シート抵抗の変動は、ウェーハ面内のスポットで発生している場合が多々あり、その原因としては、ボロンシリサイドの影響の他、ボロンの外方拡散、酸化膜厚などが考えられている。
即ち、特許文献１に開示されるホウ素拡散方法のように酸素分圧を規定するのみでは、シート抵抗のばらつきを十分に抑制することができないという課題があった。
That is, it is necessary to perform a multipoint map measurement as the in-plane evaluation. In fact, sheet resistance fluctuations often occur at spots in the wafer surface, and the causes are considered to be the effects of boron silicide, boron outward diffusion, oxide film thickness, and the like. .
That is, there is a problem that the variation in sheet resistance cannot be sufficiently suppressed only by defining the oxygen partial pressure as in the boron diffusion method disclosed in
本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、半導体シリコンウェーハにホウ素を分散させるシリコンウェーハの製造方法において、ウェーハ内にホウ素を均一に分散し、シート抵抗の面内ばらつきを抑制することのできるシリコンウェーハの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made under the circumstances described above, and in a method for manufacturing a silicon wafer in which boron is dispersed in a semiconductor silicon wafer, boron is uniformly dispersed in the wafer, and in-plane variation in sheet resistance is reduced. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a silicon wafer that can be suppressed.
前記課題を解決するためになされた、本発明に係る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にＢ２Ｏ３を含有する塗布液を塗布し、前記塗布液中に含まれるホウ素をウェーハ内部に拡散させるシリコンウェーハの製造方法であって、加熱炉内のボートにおいて、前記塗布液を塗布した製品用ウェーハと、前記塗布液を塗布したモニタウェーハと、前記塗布液を塗布しないモニタウェーハとを配置し、所定温度の加熱によりプレ拡散処理を行うステップと、前記プレ拡散処理後、塗布液を塗布したモニタウェーハの塗布膜厚を測定するとともに、塗布液を塗布しないモニタウェーハの酸化膜厚を測定するステップと、前記塗布液を塗布した製品用ウェーハ及びモニタウェーハの表面に形成されたボロンシリケートガラスを除去するステップと、前記ボロンシリケートガラスを除去したモニタウェーハのシート抵抗を多点測定するステップと、測定した前記モニタウェーハの塗布膜厚と酸化膜厚とシート抵抗とを、前記塗布液の膜厚および前記プレ拡散処理の条件設定にフィードバックするステップと、前記製品用ウェーハを加熱することによりホウ素をウェーハ内部に拡散するドライブイン拡散処理を行うステップと、を備えることに特徴を有する。 The method for manufacturing a silicon wafer according to the present invention, which has been made to solve the above-described problem, includes applying a coating solution containing B 2 O 3 to a surface of the silicon wafer, and removing boron contained in the coating solution inside the wafer. A method for producing a silicon wafer to be diffused into a boat in a heating furnace, a product wafer coated with the coating liquid, a monitor wafer coated with the coating liquid, and a monitor wafer not coated with the coating liquid. Arranging and performing a pre-diffusion process by heating at a predetermined temperature, and after the pre-diffusion process, measuring the coating film thickness of the monitor wafer coated with the coating solution and measuring the oxide film thickness of the monitor wafer not coated with the coating solution. Measuring and removing the boron silicate glass formed on the surfaces of the product wafer and the monitor wafer to which the coating liquid has been applied. And multi-point measurement of the sheet resistance of the monitor wafer from which the boron silicate glass has been removed, and the measured coating film thickness, oxide film thickness and sheet resistance of the monitor wafer, the film thickness of the coating solution and The method includes a step of feeding back to the condition setting of the pre-diffusion processing, and a step of performing a drive-in diffusion processing of diffusing boron into the inside of the wafer by heating the product wafer.
尚、前記塗布液の膜厚および前記プレ拡散処理の条件設定にフィードバックするステップにおいて、測定したモニタウェーハの塗布膜厚が２００ｎｍ以上、酸化膜厚が７０ｎｍ以下となるように前記プレ拡散処理の条件設定を修正することが望ましい。 In the step of feeding back to the film thickness of the coating solution and the condition setting of the pre-diffusion process, the condition of the pre-diffusion process is set so that the measured coating film thickness of the monitor wafer is 200 nm or more and the oxide film thickness is 70 nm or less. It is desirable to modify the settings.
このようにＢ２Ｏ３を含有する塗布膜を形成したモニタウェーハをプレ拡散処理した際の塗布膜の厚さと、塗布膜を形成していないモニタウェーハをプレ拡散処理による加熱処理した際の酸化膜の厚さと、ウェーハ表面に形成されるボロンシリケートガラスを除去した後のウェーハ面内を多点測定したシート抵抗の値とを、塗布膜厚およびプレ拡散処理する際のパラメータにフィードバックすることにより、ドライブイン拡散後のシート抵抗のばらつきを大きく抑えることができる。 The thickness of the coating film when the monitor wafer on which the coating film containing B 2 O 3 is formed is pre-diffused, and the oxidation when the monitor wafer without the coating film is heated by the pre-diffusion process. By feeding back the thickness of the film and the value of the sheet resistance measured at multiple points in the wafer surface after removing the boron silicate glass formed on the wafer surface, to the coating film thickness and parameters for the pre-diffusion process, In addition, variations in sheet resistance after drive-in diffusion can be greatly suppressed.
本発明によれば、半導体シリコンウェーハにホウ素を分散させるシリコンウェーハの製造方法において、ウェーハ内にホウ素を均一に分散し、シート抵抗の面内ばらつきを抑制することのできるシリコンウェーハの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, in a method for manufacturing a silicon wafer in which boron is dispersed in a semiconductor silicon wafer, a method for manufacturing a silicon wafer capable of uniformly dispersing boron in a wafer and suppressing in-plane variation in sheet resistance is provided. can do.
以下、本発明に係るシリコンウェーハの製造方法について説明する。図１は、本発明に係るシリコンウェーハの製造方法を適用可能な膜形成装置の断面図であり、図２は加熱炉を模式的に示した断面図である。 Hereinafter, a method for manufacturing a silicon wafer according to the present invention will be described. FIG. 1 is a sectional view of a film forming apparatus to which a method for manufacturing a silicon wafer according to the present invention can be applied, and FIG. 2 is a sectional view schematically showing a heating furnace.
図１に示す膜形成装置１は、スピンナーテーブル機構２と、それを包囲して配設された水受け手段（図示せず）とを具備している。スピンナーテーブル機構２は、円盤状のスピンナーテーブル３と、このスピンナーテーブル３を回転駆動する電動モータ（図示せず）と、該電動モータを上下方向に移動可能に支持する支持手段４とを備えている。
The
スピンナーテーブル３は、多孔性材料から形成された吸着チャック５を備えており、この吸着チャック５は図示しない吸引手段に連通されている。したがって、スピンナーテーブル３は、吸着チャック５にシリコンウェーハＷを載置し、図示しない吸引手段により負圧を作用せしめることにより吸着チャック５上にウェーハＷを保持するようになっている。
また、吸着チャック５上に保持されるシリコンウェーハＷの上方には、塗布液供給ノズル６が配置され、Ｂ２Ｏ３を含有する塗布液ＬをシリコンウェーハＷ上に供給するように構成されている。
The spinner table 3 includes a
Above the silicon wafer W held on the
即ち、この膜形成装置１においては、スピンナーテーブル３の吸着チャック５に保持されたシリコンウェーハＷ上に、塗布液供給ノズル６から塗布液Ｌが供給されると、図示しない電動モータによりスピンナーテーブル３が所定速度で回転駆動され、塗布液Ｌが遠心力によりウェーハ上に拡げられ所定の膜厚で成膜されるようになっている。
このとき、膜形成装置１内の湿度は、４０〜６０％に設定される。４０％未満の場合、シリコンウェーハＷの外周に糸状の生成物が形成される。一方、６０％超えの場合、塗布ムラが発生する。
That is, in the
At this time, the humidity in the
一方、図２に示す加熱装置１０は、加熱炉１１と、この加熱炉１１内に配置され、複数枚のシリコンウェーハＷを横方向に並列に立てた状態に保持する横型ボート１２と、加熱炉１１の周囲に配置され、加熱炉１１内を所定温度に加熱するためのヒータ１３とを備える。尚、本発明において、シリコンウェーハＷは、製品用ウェーハＷｐと、モニタウェーハＷｍとからなり、前記横型ボート１２上には、例えば前記製品用ウェーハＷｐとモニタウェーハＷｍとが互いに近くになるよう配置される。
また、前記加熱炉１１内には、そのガス流入口１１ａからガス排出口１１ｂに向けて所定流量で雰囲気ガスが流される構成となっている。
On the other hand, a
The
続いて、このように構成された膜形成装置１並びに加熱装置１０を用い、半導体ウェーハＷの内部にホウ素を拡散させる方法について図３のフローに基づき説明する。
先ず、複数枚のシリコンウェーハＷを用意する。このシリコンウェーハＷは、チョクラルスキー法により育成されたシリコン単結晶からスライスして得られ、例えばＳｉ結晶面方位（１１１）、Ｎタイプ、抵抗率３０〜３７Ω・ｃｍの特性を有する。各シリコンウェーハＷは、グラインダー研磨仕上げされたものを用いる。
Subsequently, a method of diffusing boron into the inside of the semiconductor wafer W using the
First, a plurality of silicon wafers W are prepared. This silicon wafer W is obtained by slicing a silicon single crystal grown by the Czochralski method, and has, for example, characteristics of Si crystal plane orientation (111), N type, and resistivity of 30 to 37 Ω · cm. Each of the silicon wafers W has been subjected to a grinder polishing finish.
前記複数枚のシリコンウェーハＷについて、それぞれスピンナーテーブル３の吸着チャック５に保持し、ウェーハ中央部に塗布液供給ノズル６からＢ２Ｏ３を含有する塗布液Ｌを供給する。この塗布液Ｌは、Ｂ２Ｏ３と、有機バインダと、溶剤とからなり、例えば、東京応化工業株式会社製のＰＢＦ塗布剤を用いることができる。
The plurality of silicon wafers W are respectively held on the suction chucks 5 of the spinner table 3, and a coating liquid L containing B 2 O 3 is supplied from a coating
そして、図示しない電動モータによりスピンナーテーブル３を所定速度で回転駆動し、それにより塗布液Ｌがウェーハ上に拡がり所定の膜厚で成膜される（図３のステップＳ１）。ここで、成膜された塗布膜の膜厚を測定する（図３のステップＳ２）。このとき形成される塗布膜の膜厚は、例えば６５０ｎｍとされる。
尚、この後の処理に必要なシリコンウェーハＷとしては、前記塗布液Ｌを成膜された製品用ウェーハＷｐと、同じく塗布液Ｌを成膜されたモニタウェーハＷｍ１と、塗布液Ｌを成膜されていないモニタウェーハＷｍ２である。これら製品用ウェーハＷｐ、モニタウェーハＷｍ１，Ｗｍ２は、例えばそれらを１セットとして複数セット、ボート１２上に配置される。また、各セットにおいて製品用ウェーハＷｐは、モニタウェーハＷｍ１とモニタウェーハＷｍ２とに挟まれて配置される。
Then, the spinner table 3 is driven to rotate at a predetermined speed by an electric motor (not shown), whereby the coating liquid L spreads on the wafer to form a film with a predetermined film thickness (step S1 in FIG. 3). Here, the thickness of the formed coating film is measured (Step S2 in FIG. 3). The thickness of the coating film formed at this time is, for example, 650 nm.
The silicon wafer W required for the subsequent processing includes a product wafer Wp on which the coating liquid L is formed, a monitor wafer Wm1 on which the coating liquid L is formed, and a silicon wafer W on which the coating liquid L is formed. The monitor wafer Wm2 has not been processed. The product wafer Wp and the monitor wafers Wm1 and Wm2 are arranged on the
そして、加熱炉１１内にウェーハＷを保持したボート１２を配置した後、加熱炉１１内にＯ２流量を例えば３ｓｌｍとし、ヒータ１３により加熱炉１１内を６００℃まで加熱する。これにより塗布膜中の溶剤を除去し、さらに６００℃で３０分間焼成することにより有機バインダを除去する。
Then, after disposing the
更に、加熱炉１１内を流れる雰囲気ガスを例えばＮ２流量３．０ｓｌｍ、Ｏ２流量０．１ｓｌｍ（酸素分圧３．３％）に変更し、例えば５℃／分の昇温速度で１１５０℃まで昇温し、１１５０℃において６０分間保持してプレ拡散を行う（図３のステップＳ３）。
このとき、酸素分圧は２％以上５％以下が好ましい。この範囲であれば、シート抵抗のばらつきを、より確実に抑制することができる。
このプレ拡散熱処理により、塗布膜（Ｂ２Ｏ３膜）が形成されたウェーハＷｐ，Ｗｍ１については、Ｂ２Ｏ３膜がボロンシリケートガラスとなる。また、塗布膜を形成していないウェーハＷｍ２については、表面に酸化膜が形成される。
Further, the atmosphere gas flowing in the
At this time, the oxygen partial pressure is preferably 2% or more and 5% or less. Within this range, variations in sheet resistance can be suppressed more reliably.
With the pre-diffusion heat treatment, the B 2 O 3 film becomes boron silicate glass for the wafers Wp and
ここで、塗布膜を形成したモニタウェーハＷｍ１については塗布膜厚（ボロンシリケートガラス膜厚）を測定し、塗布膜を形成していないモニタウェーハＷｍ２については酸化膜の膜厚を測定する（図３のステップＳ４）。
次にモニタウェーハＷｍ１及び製品用ウェーハＷｐの表面に形成されているボロンシリケートガラスを除去し（図３のステップＳ５）、モニタウェーハＷｍ１の外周縁から径方向内側に１０ｍｍの範囲を除く多点（例えば１２１ポイント）でのシート抵抗を測定する（図３のステップＳ６）。ここで、シート抵抗の測定は、例えば図４に示すようにモニタウェーハＷｍ１の外周縁から径方向内側に１０ｍｍの範囲を除く多点（例えば図４の□で示す１２１ポイント）でのシート抵抗を測定する。
Here, the coating film thickness (boron silicate glass film thickness) is measured for the monitor wafer Wm1 having the coating film formed thereon, and the oxide film thickness is measured for the monitor wafer Wm2 having no coating film formed thereon (FIG. 3). Step S4).
Next, the boron silicate glass formed on the surfaces of the monitor wafer Wm1 and the product wafer Wp is removed (step S5 in FIG. 3), and multiple points excluding a range of 10 mm radially inward from the outer peripheral edge of the monitor wafer Wm1 ( For example, the sheet resistance at 121 points is measured (Step S6 in FIG. 3). Here, the sheet resistance is measured, for example, by measuring the sheet resistance at multiple points (for example, 121 points indicated by squares in FIG. 4) excluding a range of 10 mm radially inward from the outer peripheral edge of the monitor wafer Wm1 as shown in FIG. Measure.
さらに、加熱炉１１内を流れる雰囲気ガスを例えばＯ２流量３．０ｓｌｍに変更し、例えば５℃／分の昇温速度で１２５０℃まで昇温し、１２５０℃において例えば５２．５時間保持してドライブイン拡散を行う（図３のステップＳ７）。これによりウェーハ内部に深くホウ素が拡散する。
Further, the atmosphere gas flowing in the
そして、製品用ウェーハＷｐの外観を検査した後（図３のステップＳ８）、問題なければ、製品用ウェーハＷｐの面上の多点（例えば１２１ポイント）のシート抵抗を測定し、抵抗ばらつきを確認する（図３のステップＳ９）。 Then, after inspecting the appearance of the product wafer Wp (Step S8 in FIG. 3), if there is no problem, the sheet resistance at multiple points (for example, 121 points) on the surface of the product wafer Wp is measured, and the resistance variation is confirmed. (Step S9 in FIG. 3).
尚、前記ステップＳ４での膜厚測定結果とステップＳ６でのシート抵抗の測定結果は、前記測定したシート抵抗のウェーハ面内ばらつきが５％以下となるように、ウェーハＷに形成する塗布液Ｌの膜厚、及びプレ拡散熱処理の条件（炉内雰囲気ガス中の酸素分圧等）にフィードバックすることになる。 The result of the film thickness measurement in the step S4 and the result of the sheet resistance measurement in the step S6 indicate that the coating liquid L formed on the wafer W is such that the measured sheet resistance variation within the wafer surface is 5% or less. And the conditions of the pre-diffusion heat treatment (such as the partial pressure of oxygen in the atmosphere gas in the furnace).
以上のように本発明に係る実施の形態によれば、塗布膜を形成したモニタウェーハをプレ拡散処理した際の塗布膜の厚さと、塗布膜を形成していないモニタウェーハをプレ拡散処理による加熱処理した際の酸化膜の厚さと、ウェーハ表面に形成されるボロンシリケートガラスを除去した後のウェーハ面内を多点測定したシート抵抗の値とを、ウェーハに形成する塗布液の膜厚、及びプレ拡散処理する際のパラメータにフィードバックすることにより、ドライブイン拡散後のシート抵抗のばらつきを大きく抑えることができる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, the thickness of the coating film when the monitor wafer on which the coating film is formed is subjected to the pre-diffusion process, and the monitor wafer without the coating film is heated by the pre-diffusion process. The thickness of the oxide film at the time of processing, the value of the sheet resistance measured at multiple points in the wafer surface after removing the boron silicate glass formed on the wafer surface, the film thickness of the coating solution formed on the wafer, and By feeding back to the parameters at the time of the pre-diffusion processing, it is possible to greatly suppress the variation of the sheet resistance after the drive-in diffusion.
本発明に係るシリコンウェーハの製造方法について、実施例に基づきさらに説明する。本実施例では、前記実施の形態に基づき以下の実験を行った。 The method for manufacturing a silicon wafer according to the present invention will be further described based on examples. In this example, the following experiment was performed based on the above embodiment.
（実験１）
実験１では、前記実施形態と同様に、Ｓｉ結晶面方位（１１１）、Ｎタイプの抵抗率３０〜３７Ω・ｃｍのシリコンウェーハを用いた。なお、シリコンウェーハの拡散層におけるシート抵抗の狙い値は２．５Ω・ｃｍとした。
各シリコンウェーハはグラインダー研磨で仕上げ、塗布剤として、東京応化工業株式会社製のＰＢＦ塗布剤を用い、スピンコーター（装置内湿度：４５〜５１％）にて塗布を行った。塗布膜厚の条件としては４５０ｎｍ、あるいは６５０ｎｍとした。
(Experiment 1)
In
Each silicon wafer was finished by grinder polishing, and a PBF coating agent manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. was used as a coating agent, and coating was performed with a spin coater (in-apparatus humidity: 45 to 51%). The condition of the coating film thickness was 450 nm or 650 nm.
プレ拡散熱処理として６００℃で３０分間の焼成処理を行った後、１１５０℃で６０分間の拡散熱処理を実施した。炉内に導入する雰囲気ガスは、Ｎ２が３．０ｓｌｍ、Ｏ２が０．１ｓｌｍ（酸素分圧３．３％）、或いはＮ２が５．０ｓｌｍ、Ｏ２が０．５ｓｌｍ（酸素分圧９．１％）とした。
尚、プレ拡散熱処理においては、塗布膜厚、および酸化膜厚のモニタ用に、塗布有り／無しのウェーハを製品用ウェーハに隣接する位置に配置した。
After performing a baking treatment at 600 ° C. for 30 minutes as a pre-diffusion heat treatment, a diffusion heat treatment was performed at 1150 ° C. for 60 minutes. The atmosphere gas introduced into the furnace is 3.0 slm of N 2 and 0.1 slm of O 2 (3.3% of oxygen partial pressure), or 5.0 slm of N 2 and 0.5 slm of O 2 (oxygen partial pressure). 9.1%).
In the pre-diffusion heat treatment, wafers with / without coating were arranged at positions adjacent to the product wafers for monitoring the coating film thickness and the oxide film thickness.
プレ拡散熱処理後に得られたモニタウェーハについて、塗布液を塗布したモニタウェーハの塗布膜厚を測定するとともに、塗布液を塗布しないモニタウェーハの酸化膜厚を測定した。また、塗布液を塗布したモニタウェーハの表面に形成されたボロンシリケートガラスを除去し、シート抵抗の多点測定を行った。
この実験１の結果を図５、図６のグラフに示す。図５のグラフは、プレ拡散熱処理後のシート抵抗（縦軸）に対するプレ拡散熱処理後の酸化膜厚（横軸）と塗布膜厚の値を示す。
プレ拡散処理後の塗布膜厚は、１８０−２００ｎｍを◆で示し、２００−２２０ｎｍを◇で示し、２２０−２４０ｎｍを□で示す。
For the monitor wafer obtained after the pre-diffusion heat treatment, the coating film thickness of the monitor wafer coated with the coating liquid was measured, and the oxide film thickness of the monitor wafer not coated with the coating liquid was measured. Further, the boron silicate glass formed on the surface of the monitor wafer to which the coating liquid was applied was removed, and multipoint measurement of the sheet resistance was performed.
The results of
The coating film thickness after the pre-diffusion treatment is shown by ◆ for 180-200 nm, ◇ for 200-220 nm, and □ for 220-240 nm.
また、図６のグラフは、プレ拡散後のシート抵抗（縦軸）に対するプレ拡散後の塗布膜厚（横軸）の結果である。また、グラフ中にプロットした酸化膜厚は、５５−６５ｎｍを◆で示し、６５−７５ｎｍを◇で示し、７５−８５ｎｍを□で示す。 The graph of FIG. 6 shows the result of the coating film thickness after pre-diffusion (horizontal axis) against the sheet resistance after pre-diffusion (vertical axis). In addition, the oxide film thickness plotted in the graph indicates 55-65 nm by ◆, 65-75 nm by ◇, and 75-85 nm by □.
図５と図６のグラフに示すように、酸化膜が薄く、塗布膜厚が厚いほどシート抵抗のバラツキが小さい結果が得られた。プレ拡散処理における酸素分圧が３．３％で、プレ拡散後の酸化膜厚が７０ｎｍ以下、プレ拡散後の塗布膜厚が２００ｎｍ以上の場合に、シート抵抗はほぼ狙い値となり、シート抵抗のバラツキが小さくなることが確認された。 As shown in the graphs of FIG. 5 and FIG. 6, the result was that the thinner the oxide film and the thicker the coating film thickness, the smaller the variation in sheet resistance. When the oxygen partial pressure in the pre-diffusion treatment is 3.3%, the oxide film thickness after the pre-diffusion is 70 nm or less, and the coating film thickness after the pre-diffusion is 200 nm or more, the sheet resistance becomes almost the target value, and It was confirmed that the variation was small.
即ち、プレ拡散処理における酸素分圧を例えば約３．３％とし、プレ拡散後の酸化膜７０ｎｍ以下、塗布膜厚が２００ｎｍ以上となるように塗布液の膜厚等を設定すればよいことを確認した。
また、プレ拡散処理における酸素分圧が３．３％、プレ拡散後の酸化膜７０ｎｍ以下、塗布膜厚が２００ｎｍ以上となった製品シリコンウェーハに対し、その後、ボロンシリケートガラスを除去し、ドライブイン拡散として炉内にＯ２を３ｓｌｍ流し、１２５０℃で５２．５時間の熱処理を行った。そして、ウェーハ全面の１２１ポイントのシート抵抗を測定した結果、抵抗ばらつきは５％であった。
That is, the oxygen partial pressure in the pre-diffusion treatment is set to, for example, about 3.3%, and the thickness of the coating solution and the like may be set so that the oxide film after the pre-diffusion is 70 nm or less and the coating film thickness is 200 nm or more. confirmed.
Further, for a product silicon wafer having an oxygen partial pressure of 3.3% in the pre-diffusion treatment, an oxide film after the pre-diffusion of 70 nm or less, and a coating film thickness of 200 nm or more, the boron silicate glass is then removed and drive-in is performed. flow 3slm the O 2 in the furnace as a diffusion heat treatment was performed in 52.5 hours at 1250 ° C.. Then, as a result of measuring the sheet resistance at 121 points on the entire surface of the wafer, the resistance variation was 5%.
（実験２）
本発明に係る実施例１として更に、次の新たなシリコンウェーハの製造を行った。
実験１同様のシリコンウェーハを用い、前回のシリコンウェーハの製造で得られた条件（プレ拡散処理における酸素分圧を３．３％、プレ拡散後の酸化膜７０ｎｍ以下、塗布膜厚が２００ｎｍ以上）をＰＢＦ塗布液の膜厚およびプレ拡散処理の条件設定にフィードバックした。
(Experiment 2)
Further, as Example 1 according to the present invention, the following new silicon wafer was manufactured.
Using the same silicon wafer as in
即ち、ＰＢＦ塗布膜厚の条件は前条件に対して厚い６８０ｎｍとし、プレ拡散熱処理における酸素分圧は３．３％とし、その他の条件は上記同様とし、プレ拡散後の酸化膜が７０ｎｍ以下、塗布膜厚が２００ｎｍ以上となるようプレ拡散熱処理を行った。
得られたシリコンウェーハに対し、ボロンシリケートガラスを除去し、実験１同様の条件でドライブイン拡散を行った。そして、ウェーハ全面の１２１ポイントのシート抵抗を測定した結果、抵抗ばらつきは４％となり、本発明の効果を確認した。シリコンウェーハの製造毎に、モニターを行い、フィードバックを行うことで製造バラツキも低減され、所望のシート抵抗のウェーハが製造可能となった。
That is, the condition of the PBF coating film thickness is 680 nm thicker than the previous condition, the oxygen partial pressure in the pre-diffusion heat treatment is 3.3%, the other conditions are the same as above, and the oxide film after the pre-diffusion is 70 nm or less. Pre-diffusion heat treatment was performed so that the applied film thickness became 200 nm or more.
Boron silicate glass was removed from the obtained silicon wafer, and drive-in diffusion was performed under the same conditions as in
比較例１として実施例１のようなフィードバックを行わずにシリコンウェーハの製造を行った。
即ち、ＰＢＦ塗布膜厚の条件は４５０ｎｍ、拡散熱処理における酸素分圧は３．３％とし、その他の条件は上記同様として処理を行った。なお、フィードバックを行わないため、モニタウェーハはセットしていない。
As Comparative Example 1, a silicon wafer was manufactured without performing feedback as in Example 1.
That is, the conditions for the PBF coating film thickness were 450 nm, the oxygen partial pressure in the diffusion heat treatment was 3.3%, and the other conditions were the same as above. Since no feedback is performed, no monitor wafer is set.
得られたシリコンウェーハに対し、ボロンシリケートガラスを除去し、実験１同様の条件でドライブイン拡散を行った。そして、ウェーハ全面の１２１ポイントのシート抵抗を測定した結果、シート抵抗値が狙い値から大きく外れ、シート抵抗ばらつきが大きかった。塗布膜厚が４５０ｎｍかつ、酸素分圧３．３％のプレ拡散熱処理の組み合わせでは、中心のシート抵抗は３．５Ω／□、バラツキは１３％であった。このケースの場合、酸化膜厚やプレ拡散後の塗布膜厚をモニターしていないため、フィードバック条件がわからず、次の新たなウェーハの製造時においても、シート抵抗の狙い値やバラツキの改善は見込めなかった。
Boron silicate glass was removed from the obtained silicon wafer, and drive-in diffusion was performed under the same conditions as in
１ 膜形成装置
２ スピンナーテーブル機構
３ スピンナーテーブル
４ 支持部
５ 吸着チャック
６ 塗布液供給ノズル
１０ 加熱装置
１１ 加熱炉
１２ 横型ボート
１３ ヒータ
Ｗ シリコンウェーハ
Ｗｐ 製品用ウェーハ
Ｗｍ（Ｗｍ１，Ｗｍ２） モニタウェーハ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
加熱炉内のボートにおいて、前記塗布液を塗布した製品用ウェーハと、前記塗布液を塗布したモニタウェーハと、前記塗布液を塗布しないモニタウェーハとを配置し、所定温度の加熱によりプレ拡散処理を行うステップと、
前記プレ拡散処理後、塗布液を塗布したモニタウェーハの塗布膜厚を測定するとともに、塗布液を塗布しないモニタウェーハの酸化膜厚を測定するステップと、
前記塗布液を塗布した製品用ウェーハ及びモニタウェーハの表面に形成されたボロンシリケートガラスを除去するステップと、
前記ボロンシリケートガラスを除去したモニタウェーハのシート抵抗を多点測定するステップと、
測定した前記モニタウェーハの塗布膜厚と酸化膜厚とシート抵抗とを、前記塗布液の膜厚および前記プレ拡散処理の条件設定にフィードバックするステップと、
前記製品用ウェーハを加熱することによりホウ素をウェーハ内部に拡散するドライブイン拡散処理を行うステップと、
を備えることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。 A method for producing a silicon wafer, comprising applying a coating liquid containing B 2 O 3 to a surface of a semiconductor silicon wafer, and diffusing boron contained in the coating liquid into the inside of the wafer,
In a boat in a heating furnace, a product wafer coated with the coating liquid, a monitor wafer coated with the coating liquid, and a monitor wafer not coated with the coating liquid are arranged, and a pre-diffusion process is performed by heating at a predetermined temperature. Steps to perform;
After the pre-diffusion treatment, measuring the coating thickness of the monitor wafer coated with the coating liquid, and measuring the oxide film thickness of the monitor wafer not coated with the coating liquid,
Removing boron silicate glass formed on the surface of the product wafer and the monitor wafer coated with the coating liquid,
Step of measuring the sheet resistance of the monitor wafer from which the boron silicate glass has been removed at multiple points,
Feeding back the measured coating film thickness, oxide film thickness and sheet resistance of the monitor wafer to the film thickness of the coating solution and the condition setting of the pre-diffusion process,
Performing a drive-in diffusion process to diffuse boron into the wafer by heating the product wafer;
A method for manufacturing a silicon wafer, comprising:
測定したモニタウェーハの塗布膜厚が２００ｎｍ以上、酸化膜厚が７０ｎｍ以下となるように前記プレ拡散処理の条件設定を修正することを特徴とする請求項１に記載されたシリコンウェーハの製造方法。 In the step of feeding back the film thickness of the coating solution and the condition setting of the pre-diffusion process,
2. The method for manufacturing a silicon wafer according to claim 1, wherein the setting of the pre-diffusion treatment condition is modified so that the measured coating film thickness of the monitor wafer is 200 nm or more and the oxide film thickness is 70 nm or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018142453A JP7051633B2 (en) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | Manufacturing method of silicon wafer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018142453A JP7051633B2 (en) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | Manufacturing method of silicon wafer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020021766A true JP2020021766A (en) | 2020-02-06 |
| JP7051633B2 JP7051633B2 (en) | 2022-04-11 |
Family
ID=69588798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018142453A Active JP7051633B2 (en) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | Manufacturing method of silicon wafer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7051633B2 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5671933A (en) * | 1979-11-19 | 1981-06-15 | Toshiba Corp | Impurity diffusion to semiconductor substrate |
| JPH01283822A (en) * | 1988-05-10 | 1989-11-15 | Matsushita Electron Corp | Manufacture of semiconductor device |
| JPH07130676A (en) * | 1993-11-05 | 1995-05-19 | Komatsu Electron Metals Co Ltd | Boron diffusion into semiconductor wafer |
| JP2002299268A (en) * | 2001-03-30 | 2002-10-11 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Manufacturing method for silicon wafer |
| JP2008028158A (en) * | 2006-07-21 | 2008-02-07 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Treatment method of semiconductor substrate |
| JP2013077804A (en) * | 2011-09-12 | 2013-04-25 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | Diffusion agent composition, method of forming impurity diffusion layer, and solar cell |
-
2018
- 2018-07-30 JP JP2018142453A patent/JP7051633B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5671933A (en) * | 1979-11-19 | 1981-06-15 | Toshiba Corp | Impurity diffusion to semiconductor substrate |
| JPH01283822A (en) * | 1988-05-10 | 1989-11-15 | Matsushita Electron Corp | Manufacture of semiconductor device |
| JPH07130676A (en) * | 1993-11-05 | 1995-05-19 | Komatsu Electron Metals Co Ltd | Boron diffusion into semiconductor wafer |
| JP2002299268A (en) * | 2001-03-30 | 2002-10-11 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Manufacturing method for silicon wafer |
| JP2008028158A (en) * | 2006-07-21 | 2008-02-07 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Treatment method of semiconductor substrate |
| JP2013077804A (en) * | 2011-09-12 | 2013-04-25 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | Diffusion agent composition, method of forming impurity diffusion layer, and solar cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7051633B2 (en) | 2022-04-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW201131010A (en) | Tray for CVD and film forming method using the tray | |
| JP2003197532A (en) | Epitaxial growth method and epitaxial growth suscepter | |
| TWI596690B (en) | Chemical fluid processing apparatus and chemical fluid processing method | |
| TW201603113A (en) | Method for semiconductor processing and method of manufacturing semiconductor device on semiconductor substrate | |
| TW559630B (en) | Process and apparatus for epitaxially coating the front surface of a semiconductor wafer in a CVD reactor, and diffusion of dopants out of the wafer is avoided | |
| JP2010153809A (en) | Method of making uniform distribution of layer of predetermined thickness formed on silicon wafer and, and method of making uniform distribution of thickness of the silicon wafer | |
| JP7051633B2 (en) | Manufacturing method of silicon wafer | |
| KR20100123722A (en) | Silicon epitaxial wafer and method for manufacturing the same | |
| JP5090682B2 (en) | Semiconductor substrate processing method | |
| TW202305887A (en) | Susceptor and manufacturing method thereof | |
| JP7002449B2 (en) | Increased exposure area Quartz glass member and its manufacturing method and multi-peripheral blade | |
| CN104576484A (en) | Tray structure in semiconductor equipment | |
| JP6480087B1 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| TWI281723B (en) | Method for detecting defect of silicon wafer | |
| US20160222514A1 (en) | Semiconductor manufacturing apparatus and manufacturing method of semiconductor device | |
| JP2019016789A (en) | Liquid mixture and method for etching substrate using the liquid mixture | |
| JP4809033B2 (en) | Diffusion wafer manufacturing method | |
| JP2017220526A5 (en) | ||
| KR102259876B1 (en) | Method for producing a plurality of structures | |
| JP3693470B2 (en) | Manufacturing method and manufacturing apparatus for silicon wafer with protective film | |
| JP4700309B2 (en) | Semiconductor manufacturing equipment and boat | |
| JPH05152236A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| KR102719855B1 (en) | Manufacturing method of susceptor for wafer | |
| US20230207345A1 (en) | Base plate for heater pedestal | |
| TW497133B (en) | Device and method for preventing over-thick film deposition on the edge of a wafer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210407 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220215 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220328 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220330 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7051633 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |