JP2020170791A - Method for determining whether or not to inject cluster ion, method of manufacturing cluster ion-implanted silicon wafer, and method of manufacturing epitaxial silicon wafer - Google Patents
Method for determining whether or not to inject cluster ion, method of manufacturing cluster ion-implanted silicon wafer, and method of manufacturing epitaxial silicon wafer Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020170791A JP2020170791A JP2019071368A JP2019071368A JP2020170791A JP 2020170791 A JP2020170791 A JP 2020170791A JP 2019071368 A JP2019071368 A JP 2019071368A JP 2019071368 A JP2019071368 A JP 2019071368A JP 2020170791 A JP2020170791 A JP 2020170791A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon wafer
- cluster ions
- determining whether
- wafer
- inject
- 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
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
Description
本発明は、クラスターイオンの注入可否判定方法、クラスターイオン注入シリコンウェーハの製造方法及びエピタキシャル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 determining whether or not cluster ions can be implanted, a method for manufacturing a cluster ion-implanted silicon wafer, and a method for manufacturing an epitaxial silicon wafer.
半導体デバイスのデバイス基板として、シリコンウェーハの表面にエピタキシャル層を形成したエピタキシャルシリコンウェーハ（以下、「エピウェーハ」と略称する場合がある。）が使用されている。半導体デバイスのデバイス特性が悪化する原因は種々知られており、例えば、不純物金属元素によるエピウェーハの汚染はその要因の一つである。そこで、こうした不純物金属元素による汚染の影響を抑制するため、エピウェーハに、不純物金属元素を捕獲するためのゲッタリングシンクを形成する技術が開発されている。 As a device substrate for a semiconductor device, an epitaxial silicon wafer (hereinafter, may be abbreviated as “epiwafer”) in which an epitaxial layer is formed on the surface of the silicon wafer is used. Various causes for deterioration of device characteristics of semiconductor devices are known, and for example, contamination of epiwafers with impurity metal elements is one of the factors. Therefore, in order to suppress the influence of contamination by such impurity metal elements, a technique for forming a gettering sink for capturing the impurity metal elements has been developed on the epiwafer.
例えば、特許文献１には、シリコンウェーハの表面にクラスターイオンを注入して、該視シリコンウェーハの表層部に、クラスターイオンの構成元素が固溶した改質層を形成する第１工程と、当該改質層上にエピタキシャル層を形成する第２工程と、を含むエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法が開示されている。特許文献１の技術により形成される改質層は、極めて優れたゲッタリング能力を有する。 For example, Patent Document 1 describes a first step of injecting cluster ions into the surface of a silicon wafer to form a modified layer in which constituent elements of the cluster ions are solid-dissolved on the surface layer portion of the visible silicon wafer. A method for manufacturing an epitaxial silicon wafer including a second step of forming an epitaxial layer on a modified layer is disclosed. The modified layer formed by the technique of Patent Document 1 has extremely excellent gettering ability.
なお、本明細書における「クラスターイオン」とは、電子衝撃法により、ガス状分子に電子を衝突させてガス状分子の結合を解離させることで種々の原子数の原子集合体とし、フラグメントを起こさせて当該原子集合体をイオン化させ、イオン化された種々の原子数の原子集合体の質量分離を行って、特定の質量数のイオン化された原子集合体を抽出して得られるものである。 The term "cluster ion" as used herein refers to an atomic aggregate having various atomic numbers by colliding electrons with a gaseous molecule to dissociate the bond of the gaseous molecule by an electron impact method, and causes a fragment. It is obtained by ionizing the atomic assembly, performing mass separation of the ionized atomic aggregates of various atomic numbers, and extracting the ionized atomic aggregates of a specific mass number.
また、特許文献２には、エピタキシャルシリコンウェーハを製造する際にシリコンウェーハにクラスターイオンを高ドーズ量で注入すると、高いゲッタリング能力が得られるものの、ドーズ量が過剰となるとエピタキシャル欠陥が発生し得ることが開示されている。 Further, according to Patent Document 2, when cluster ions are injected into a silicon wafer at a high dose amount when manufacturing an epitaxial silicon wafer, a high gettering ability can be obtained, but if the dose amount is excessive, epitaxial defects may occur. Is disclosed.
なお、本明細書における「エピタキシャル欠陥」とは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）を用いてエピタキシャル層の表面を観察したときに、積層欠陥（ＳＦ：Stacking Fault）として観察されるものを言う。 The "epitaxial defect" in the present specification is observed as a stacking fault (SF) when the surface of the epitaxial layer is observed using a scanning electron microscope (SEM). Say.
従来技術の知見に基づけば、クラスターイオンのドーズ量が低ければエピタキシャル欠陥は発生しがたいと考えられる。しかしながら、エピタキシャル欠陥が発生しないと見込まれるクラスターイオン注入条件（ドーズ量）でシリコンウェーハにクラスターイオン注入し、注入後にエピタキシャル層を形成しても、希にではあるものの、エピタキシャル欠陥が多数発生する現象（以下、「エピ欠陥発生現象」と略記する。）があることを本発明者らは確認した。本発明者らはこのエピ欠陥発生現象の詳細な分析を試みた。すると、同一ロットのシリコンウェーハであって、クラスターイオン注入条件及びエピタキシャル成長条件が同一であるにもかかわらず、同一ロット内の一部のエピウェーハのみにエピタキシャル欠陥が発生することが確認された。この事実に基づけば、クラスターイオン注入条件及びエピタキシャル成長条件以外に、エピタキシャル欠陥が発生する原因があると考えられる。 Based on the knowledge of the prior art, it is considered that epitaxial defects are unlikely to occur if the dose amount of cluster ions is low. However, even if cluster ions are implanted into a silicon wafer under cluster ion implantation conditions (dose amount) in which epitaxial defects are not expected to occur and an epitaxial layer is formed after the implantation, a large number of epitaxial defects occur, although this is rare. (Hereinafter, it is abbreviated as "epi defect generation phenomenon".) The present inventors have confirmed that there is. The present inventors attempted a detailed analysis of this epi-defect generation phenomenon. Then, it was confirmed that the same lot of silicon wafers had epitaxial defects only in some epiwafers in the same lot even though the cluster ion implantation conditions and the epitaxial growth conditions were the same. Based on this fact, it is considered that there are causes of epitaxial defects other than the cluster ion implantation conditions and the epitaxial growth conditions.
本発明者らは上記エピタキシャル欠陥が発生する原因を、より詳細に検討した。ここで、当該エピタキシャル欠陥が発生したエピウェーハにおけるエピタキシャル欠陥の発生位置の一例を図１に示す。なお、図１は、Ｓｕｒｆｓｃａｎ ＳＰ１（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）を用いて、Ｎｏｒｍａｌモード（垂直入射光）にてエピウェーハを測定することにより得られたエピウェーハ表面のＬＰＤ（Light Point Defect）分布図である。そして、９０ｎｍ以上のＬＰＤ−Ｎ（Light Point Defect Non-cleanable）としてカウントされたＬＰＤ欠陥がエピタキシャル欠陥であるとみなして評価した。エピ欠陥発生現象が見られた他のエピウェーハのエピタキシャル欠陥も、同様の位置にエピタキシャル欠陥が発生していることが確認された。 The present inventors have investigated in more detail the causes of the above epitaxial defects. Here, FIG. 1 shows an example of the position where the epitaxial defect is generated in the epiwafer where the epitaxial defect is generated. FIG. 1 is an LPD (Light Point Defect) distribution diagram of the epiwafer surface obtained by measuring the epiwafer in Normal mode (vertical incident light) using Surfscan SP1 (manufactured by KLA-Tencor). .. Then, the LPD defect counted as LPD-N (Light Point Defect Non-cleanable) of 90 nm or more was evaluated as an epitaxial defect. It was confirmed that the epitaxial defects of other epi wafers in which the epi-defect generation phenomenon was observed also had epitaxial defects at the same positions.
これらのエピタキシャル欠陥の発生傾向を鑑みると、ＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）及びＦＯＳＢ（Front Opening Shipping Box）等のウェーハ搬送容器との接触点近傍においてエピタキシャル欠陥が多数発生したと考えられる。そこで本発明者らはまず、当該接触点近傍において、上記搬送容器の材料であるポリカーボネート（ＰＣ）及びポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の有機物が摩耗等によりシリコンウェーハを汚染したためにエピタキシャル欠陥が発生したからだと考えた。しかし、有機物汚染がエピタキシャル欠陥の原因であるとしても、エピタキシャル成長処理前の洗浄により有機物汚染は除去できると考えられる。実際に、当該エピタキシャル欠陥の発生したエピタキシャルウェーハは、エピタキシャル成長前に洗浄されていた。 In view of the tendency of these epitaxial defects to occur, it is considered that a large number of epitaxial defects were generated in the vicinity of the contact points with the wafer transfer containers such as FOUP (Front-Opening Unified Pod) and FOSB (Front Opening Shipping Box). Therefore, the present inventors first generated epitaxial defects in the vicinity of the contact point because organic substances such as polycarbonate (PC) and polybutylene terephthalate (PBT), which are the materials of the transport container, contaminated the silicon wafer due to wear and the like. I thought it was a body. However, even if organic contamination is the cause of epitaxial defects, it is considered that organic contamination can be removed by cleaning before the epitaxial growth treatment. In fact, the epitaxial wafer in which the epitaxial defect was generated was washed before the epitaxial growth.
また、搬送容器との接触点近傍に発生するエピ欠陥発生現象は、クラスターイオン注入を行ったエピウェーハに特有の現象であった。そこで、クラスターイオン注入の有無に伴うエピタキシャル成長条件の相違に本発明者らは着目した。クラスターイオン注入を行わない場合、シリコンウェーハをエピタキシャル炉に投入した後、エピタキシャル成長に先立ち、シリコンウェーハの表層部（数百ｎｍ程度）を塩酸ガス等により気相エッチングすることが通常である。一方、クラスターイオン注入を行う場合は、クラスターイオン注入によりシリコンウェーハ表層部に形成される改質層を保持するため、こうした気相エッチングを行うことはない。 Further, the epidefect generation phenomenon that occurs near the contact point with the transport container is a phenomenon peculiar to the epiwafer in which cluster ion implantation is performed. Therefore, the present inventors paid attention to the difference in epitaxial growth conditions depending on the presence or absence of cluster ion implantation. When cluster ion implantation is not performed, after the silicon wafer is placed in an epitaxial furnace, the surface layer portion (about several hundred nm) of the silicon wafer is usually vapor-phase etched with hydrochloric acid gas or the like prior to epitaxial growth. On the other hand, when cluster ion implantation is performed, such vapor phase etching is not performed because the modified layer formed on the surface layer of the silicon wafer by the cluster ion implantation is retained.
こうしたエピタキシャル成長直前の気相エッチングの相違が原因であると考えると、上述したエピ欠陥発生現象が発生する理由として、以下に説明する仮説が想定される。図２の模式図を参照する。有機物汚染物質１がシリコンウェーハ１０の表面に付着したままクラスターイオン２がシリコンウェーハ１０の表層部に注入される（図２ステップＡ）。改質層１２がシリコンウェーハ１０の表層部に形成されつつ、当該表層部に有機物汚染物質１が何らかの形態で取り込まれる（図２ステップＢ）。表層部に取り込まれた有機物汚染物質１は、エピタキシャル層２０を形成する前の洗浄では除去することができない。そして、シリコンウェーハ１０の改質層１２上にエピタキシャル層２０を形成し、エピタキシャルシリコンウェーハ１００を得たときには、当該有機物汚染物質１が取り込まれた部位を起点に積層欠陥２２が発生する。この積層欠陥２２がエピタキシャル欠陥として観察される。 Considering that the cause is the difference in gas phase etching immediately before epitaxial growth, the hypothesis explained below is assumed as the reason why the above-mentioned epi-defect generation phenomenon occurs. Refer to the schematic diagram of FIG. Cluster ions 2 are injected into the surface layer portion of the silicon wafer 10 with the organic contaminant 1 adhering to the surface of the silicon wafer 10 (step A in FIG. 2). While the modified layer 12 is formed on the surface layer portion of the silicon wafer 10, the organic pollutant 1 is incorporated into the surface layer portion in some form (step B in FIG. 2). The organic contaminant 1 incorporated into the surface layer portion cannot be removed by cleaning before forming the epitaxial layer 20. Then, when the epitaxial layer 20 is formed on the modified layer 12 of the silicon wafer 10 and the epitaxial silicon wafer 100 is obtained, the stacking defect 22 is generated starting from the portion where the organic contaminant 1 is taken in. The stacking defect 22 is observed as an epitaxial defect.
本発明は理論に束縛されるものではない。しかしながら、この仮説に基づけば、エピ欠陥発生現象を防止するためには、シリコンウェーハにクラスターイオンを注入する前の段階でクラスターイオンの注入可否を判定する必要がある。本発明者らはこの注入可否判定方法の確立をクラスターイオン注入技術における新たな課題として認識した。 The present invention is not bound by theory. However, based on this hypothesis, in order to prevent the epidefect generation phenomenon, it is necessary to determine whether or not the cluster ions can be injected at the stage before injecting the cluster ions into the silicon wafer. The present inventors have recognized the establishment of this method for determining whether or not implantation is possible as a new issue in the cluster ion implantation technique.
そこで、本発明は、クラスターイオンの注入可否を判定できるクラスターイオンの注入可否判定方法を提供することを目的とする。さらに本発明は、このクラスターイオンの注入可否判定方法を用いたクラスターイオン注入シリコンウェーハの製造方法及びエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法の提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for determining whether or not to inject cluster ions can be determined. A further object of the present invention is to provide a method for manufacturing a cluster ion-implanted silicon wafer and a method for manufacturing an epitaxial silicon wafer using this method for determining whether or not to implant cluster ions.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した。クラスターイオン注入可否を判定した後にクラスターイオン注入を行うことを考慮すると、比較的簡易な手法であり、かつ非破壊検査により注入可否を判定する必要がある。そして、前述のとおり、エピタキシャル欠陥の発生原因がシリコンウェーハ表面の有機物汚染由来であるとの仮定のもと、フォトルミネッセンス（Photoluminescence；以下「ＰＬ」）法を用いることを着想した。さらに、ＰＬ法測定により得られるフォトルミネッセンス強度を用いてシリコンウェーハ表面の清浄性を判別することにより、クラスターイオンの注入可否を判定できることを本発明者らは知見した。上記知見に基づき完成した本発明の要旨構成は以下のとおりである。 The present inventors have diligently studied to solve the above problems. Considering that cluster ion implantation is performed after determining whether or not cluster ion implantation is possible, it is necessary to use a relatively simple method and determine whether or not implantation is possible by non-destructive inspection. Then, as described above, the idea was to use the photoluminescence (hereinafter referred to as “PL”) method on the assumption that the cause of the epitaxial defects is the organic contamination on the surface of the silicon wafer. Furthermore, the present inventors have found that it is possible to determine whether or not cluster ions can be injected by determining the cleanliness of the silicon wafer surface using the photoluminescence strength obtained by the PL method measurement. The abstract structure of the present invention completed based on the above findings is as follows.
（１）シリコンウェーハの表面に炭素含有のクラスターイオン注入を行うに先立ち、クラスターイオンの注入可否を判定する方法であって、
前記シリコンウェーハの表面のフォトルミネッセンス強度を測定する測定工程と、
前記フォトルミネッセンス強度に基づき前記シリコンウェーハの表面の有機物汚染を定量評価し、前記表面が清浄面であるかを判別する評価工程と、
前記表面が清浄面である場合に前記シリコンウェーハへのクラスターイオン注入が可能であると判定する判定工程と、
を含むことを特徴とするクラスターイオンの注入可否判定方法。
(1) A method for determining whether or not cluster ions can be implanted prior to implanting carbon-containing cluster ions on the surface of a silicon wafer.
A measurement step for measuring the photoluminescence strength on the surface of the silicon wafer, and
An evaluation step of quantitatively evaluating organic contamination on the surface of the silicon wafer based on the photoluminescence strength and determining whether the surface is a clean surface.
A determination step of determining that cluster ion implantation into the silicon wafer is possible when the surface is a clean surface, and
A method for determining whether or not to inject cluster ions, which comprises.
（２）前記シリコンウェーハと同種のウェーハを洗浄した直後の基準ウェーハの表面のフォトルミネッセンス強度の面内分布を求める基準面内分布取得工程をさらに含み、
前記測定工程において、前記シリコンウェーハのフォトルミネッセンス強度の面内分布を測定し、
前記評価工程において、前記基準ウェーハの前記面内分布と、前記シリコンウェーハの前記面内分布との対比に基づき前記評価を行う、上記（１）に記載のクラスターイオンの注入可否判定方法。
(2) Further including a reference in-plane distribution acquisition step for obtaining the in-plane distribution of the photoluminescence intensity on the surface of the reference wafer immediately after cleaning a wafer of the same type as the silicon wafer.
In the measurement step, the in-plane distribution of the photoluminescence intensity of the silicon wafer is measured.
The method for determining whether or not to inject cluster ions according to (1) above, wherein in the evaluation step, the evaluation is performed based on the comparison between the in-plane distribution of the reference wafer and the in-plane distribution of the silicon wafer.
（３）前記評価工程において、前記基準ウェーハの前記面内分布と、前記シリコンウェーハの前記面内分布とでの各測定点における前記基準ウェーハに対する前記シリコンウェーハのフォトルミネッセンス強度の比を算出し、前記シリコンウェーハの全面において当該比が予め定めた閾値以上である場合に前記表面が清浄面であると判別する、上記（２）に記載のクラスターイオンの注入可否判定方法。 (3) In the evaluation step, the ratio of the photoluminescence intensity of the silicon wafer to the reference wafer at each measurement point between the in-plane distribution of the reference wafer and the in-plane distribution of the silicon wafer is calculated. The method for determining whether or not to inject cluster ions according to (2) above, wherein when the ratio is equal to or higher than a predetermined threshold value on the entire surface of the silicon wafer, the surface is determined to be a clean surface.
（４）前記測定工程において、前記シリコンウェーハの中心部及びエッジ部のフォトルミネッセンス強度をそれぞれ測定し、
前記評価工程において、前記中心部の前記フォトルミネッセンス強度に対する前記エッジ部の前記フォトルミネッセンス強度の比に基づき前記評価を行う、上記（１）に記載のクラスターイオンの注入可否判定方法。
(4) In the measurement step, the photoluminescence strengths of the central portion and the edge portion of the silicon wafer are measured, respectively.
The method for determining whether or not to inject cluster ions according to (1) above, wherein in the evaluation step, the evaluation is performed based on the ratio of the photoluminescence intensity of the edge portion to the photoluminescence intensity of the central portion.
（５）上記（１）〜（４）いずれかに記載のクラスターイオンの注入可否判定方法を用いて、前記シリコンウェーハの表面に炭素含有のクラスターイオンが注入可能であることを検証する検証工程と、
前記検証工程に引き続き、前記シリコンウェーハの表面に前記クラスターイオンを注入する注入工程と、
を含むことを特徴とするクラスターイオン注入シリコンウェーハの製造方法。
(5) A verification step for verifying that carbon-containing cluster ions can be injected onto the surface of the silicon wafer by using the method for determining whether or not to inject cluster ions according to any one of (1) to (4) above. ,
Following the verification step, an injection step of injecting the cluster ions onto the surface of the silicon wafer and an injection step.
A method for manufacturing a cluster ion-implanted silicon wafer, which comprises.
（６）上記（１）〜（４）いずれかに記載のクラスターイオンの注入可否判定方法を用いて、前記シリコンウェーハの表面に炭素含有のクラスターイオンが注入可能であることを検証する検証工程と、
前記検証工程に引き続き、前記シリコンウェーハの表面に前記クラスターイオンを注入する注入工程と、
前記シリコンウェーハの前記表面にシリコンエピタキシャル層を形成するエピタキシャル層形成工程と、を含むことを特徴とするエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。
(6) A verification step for verifying that carbon-containing cluster ions can be injected into the surface of the silicon wafer by using the method for determining whether or not to inject cluster ions according to any one of (1) to (4) above. ,
Following the verification step, an injection step of injecting the cluster ions onto the surface of the silicon wafer and an injection step.
A method for manufacturing an epitaxial silicon wafer, which comprises an epitaxial layer forming step of forming a silicon epitaxial layer on the surface of the silicon wafer.
本発明によれば、クラスターイオンの注入可否を判定できるクラスターイオンの注入可否判定方法を提供することができる。また、本発明によれば、このクラスターイオンの注入可否判定方法を用いたクラスターイオン注入シリコンウェーハの製造方法及びエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法の提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for determining whether or not to inject cluster ions can be determined. Further, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a cluster ion-implanted silicon wafer and a method for manufacturing an epitaxial silicon wafer using this method for determining whether or not to implant cluster ions.
（クラスターイオンの注入可否判定方法）
以下、図３のフローチャートを参照して、本発明に従うクラスターイオンの注入可否判定方法の一実施形態を説明する。なお、説明の便宜のため、既述の図２の符号も併せて参照し、以下同様である。本発明に従うクラスターイオンの注入可否判定方法は、シリコンウェーハの表面に炭素含有のクラスターイオン注入を行うに先立ち、クラスターイオンの注入可否を判定する方法である。本発明方法では、シリコンウェーハ１０の表面のフォトルミネッセンス強度（以下、「ＰＬ強度」）を測定する測定工程（Ｓ１０）と、このＰＬ強度に基づきシリコンウェーハ１０の表面の有機物汚染を定量評価し、前記表面が清浄面であるかを判別する評価工程（Ｓ２０）と、シリコンウェーハ１０の表面が清浄面であると判別される場合にクラスターイオン注入可能であると判定する判定工程（Ｓ３０）と、を少なくとも含む。
(Method of determining whether to inject cluster ions)
Hereinafter, an embodiment of the method for determining whether or not to inject cluster ions according to the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. For convenience of explanation, the reference numerals of FIG. 2 described above are also referred to, and the same applies hereinafter. The method for determining whether or not cluster ions can be implanted according to the present invention is a method for determining whether or not cluster ions can be implanted prior to implanting carbon-containing cluster ions on the surface of a silicon wafer. In the method of the present invention, a measurement step (S10) for measuring the photoluminescence strength (hereinafter, “PL strength”) on the surface of the silicon wafer 10 and the organic contamination on the surface of the silicon wafer 10 are quantitatively evaluated based on the PL strength. An evaluation step (S20) for determining whether the surface is a clean surface, and a determination step (S30) for determining that cluster ion implantation is possible when the surface of the silicon wafer 10 is determined to be a clean surface. At least include.
＜測定工程＞
まず、測定工程（Ｓ１０）において、シリコンウェーハ１０の表面（以下、「ウェーハ表面」）のＰＬ強度を測定する。後続の工程においてウェーハ表面が清浄面であるかを判別するため、シリコンのバンド端発光（室温で約１１５０ｎｍ）の発光強度を測定することが好ましい。例えば室温ＰＬ法を用いる場合、可視〜近赤外領域の励起光を用い、励起された電子が基底状態に戻る際に発生する光のＰＬスペクトルから波長９５０ｎｍ以上のバンド端発光由来のピーク波長の光強度を求め、これをＰＬ強度として用いることができる。本発明の限定を意図するものではないものの、例えばNanometrics社製SiPHER（測定レーザー波長：５３２ｎｍ，８２３ｎｍ）、WaferMasters社製MPL300(測定レーザー波長：５３２ｎｍ，６５０ｎｍ，８２７ｎｍ)などを用いることができる。
<Measurement process>
First, in the measurement step (S10), the PL strength of the surface of the silicon wafer 10 (hereinafter, “wafer surface”) is measured. In order to determine whether the wafer surface is a clean surface in the subsequent step, it is preferable to measure the emission intensity of the band end emission of silicon (about 1150 nm at room temperature). For example, when the room temperature PL method is used, excitation light in the visible to near infrared region is used, and the peak wavelength derived from band-end emission having a wavelength of 950 nm or more is obtained from the PL spectrum of the light generated when the excited electrons return to the ground state. The light intensity can be obtained and used as the PL intensity. Although not intended to limit the present invention, for example, SiPHER manufactured by Nanometrics (measurement laser wavelength: 532 nm, 823 nm), MPL300 manufactured by Wafer Masters (measurement laser wavelength: 532 nm, 650 nm, 827 nm) and the like can be used.
測定工程（Ｓ１０）におけるシリコンウェーハ１０の面内での測定箇所は任意である。例えば、シリコンウェーハ１０の全面におけるＰＬ強度の面内分布を所定のピッチ単位（５００μｍ〜２ｍｍ程度）で求めることが好ましい。ＰＬ強度の面内分布から所定間隔のグリッドを作成して、強度比を算出してもよい。また、搬送容器由来の有機物汚染であれば、当該汚染はシリコンウェーハ１０のエッジ部に集中し、その中心部は通常汚染されがたいと考えられる。そこで、シリコンウェーハ１０の中心部及びエッジ部のＰＬ強度をそれぞれ測定することも好ましい。この場合、中心部として、例えばウェーハ中心を中心とする直径２ｍｍ〜５０ｍｍ程度の範囲内のＰＬ強度の分布を取得し、エッジ部としてシリコンウェーハの外周から５０ｍｍ以下程度の範囲内のＰＬ強度の分布を測定するなどすればよい。また、上記中心部のＰＬ強度分布の取得に変えて、ウェーハ中心１点のＰＬ強度を測定してもよい。 The in-plane measurement location of the silicon wafer 10 in the measurement step (S10) is arbitrary. For example, it is preferable to obtain the in-plane distribution of PL intensity on the entire surface of the silicon wafer 10 in predetermined pitch units (about 500 μm to 2 mm). The intensity ratio may be calculated by creating a grid at predetermined intervals from the in-plane distribution of PL intensity. Further, in the case of organic matter contamination derived from a transport container, it is considered that the contamination is concentrated on the edge portion of the silicon wafer 10 and the central portion thereof is usually hard to be contaminated. Therefore, it is also preferable to measure the PL intensities of the central portion and the edge portion of the silicon wafer 10, respectively. In this case, the distribution of PL intensity within a range of about 2 mm to 50 mm in diameter centered on the center of the wafer is acquired as the center portion, and the distribution of PL intensity within the range of about 50 mm or less from the outer circumference of the silicon wafer as the edge portion. It can be measured. Further, the PL intensity at one point in the center of the wafer may be measured instead of acquiring the PL intensity distribution in the central portion.
＜評価工程＞
測定工程（Ｓ１０）に続き、評価工程（Ｓ２０）では、測定工程（Ｓ１０）において測定したＰＬ強度に基づきシリコンウェーハ１０の表面の有機物汚染を定量評価し、当該表面が清浄面であるかを判別する。本工程における評価手法を、本発明に従う下記第１態様及び第２態様の説明を通じて具体的に説明する。
<Evaluation process>
Following the measurement step (S10), in the evaluation step (S20), the organic matter contamination on the surface of the silicon wafer 10 is quantitatively evaluated based on the PL strength measured in the measurement step (S10), and it is determined whether the surface is a clean surface. To do. The evaluation method in this step will be specifically described through the following description of the first aspect and the second aspect according to the present invention.
＜＜第１態様＞＞
第１態様では、評価工程（Ｓ２０）に先立ち、判定対象となるシリコンウェーハ１０と同種のウェーハを用意し、これを洗浄した直後の基準ウェーハ（リファレンス）を用意する。この基準ウェーハは洗浄直後であるので、ウェーハ表面は清浄面であると判断できる。そして、基準ウェーハの表面のＰＬ強度による面内分布を、評価工程（Ｓ２０）とは別に取得しておく。すなわち、第１態様では、シリコンウェーハ１０と同種のウェーハを洗浄した直後の基準ウェーハ表面のＰＬ強度の面内分布を求める基準面内分布取得工程を、測定工程（Ｓ１０）及び評価工程（Ｓ２０）とは別に行う。
<< First aspect >>
In the first aspect, prior to the evaluation step (S20), a wafer of the same type as the silicon wafer 10 to be determined is prepared, and a reference wafer (reference) immediately after cleaning the wafer is prepared. Since this reference wafer has just been cleaned, it can be determined that the wafer surface is a clean surface. Then, the in-plane distribution due to the PL strength of the surface of the reference wafer is acquired separately from the evaluation step (S20). That is, in the first aspect, the measurement step (S10) and the evaluation step (S20) are the reference in-plane distribution acquisition steps for obtaining the in-plane distribution of the PL strength of the reference wafer surface immediately after cleaning a wafer of the same type as the silicon wafer 10. Do it separately.
そして、測定工程（Ｓ１０）において、判定対象となるシリコンウェーハ１０のＰＬ強度の面内分布を測定する。次いで、評価工程（Ｓ２０）では、基準ウェーハのＰＬ強度の面内分布と、シリコンウェーハ１０のＰＬ強度の面内分布との対比に基づき評価を行う。こうして、シリコンウェーハ１０に有機物汚染があるか否かを評価することができる。より具体的には、評価工程（Ｓ２０）において、基準ウェーハのＰＬ強度の面内分布と、判定対象のシリコンウェーハ１０のＰＬ強度の面内分布とでの各測定点において、基準ウェーハに対するシリコンウェーハ１０のＰＬ強度の比を算出する。シリコンウェーハ１０の全面において当該比が予め定めた閾値以上であれば、シリコンウェーハ１０の表面の全面が清浄面であると判別することができる。当該閾値は、エピ欠陥発生現象の発生有無に基づき、基準ウェーハのＰＬ強度の面内分布と、シリコンウェーハ１０のＰＬ強度の面内分布との対比から実験的に導出することができ、当該閾値として例えば０．９５を採用することができる。 Then, in the measurement step (S10), the in-plane distribution of the PL intensity of the silicon wafer 10 to be determined is measured. Next, in the evaluation step (S20), evaluation is performed based on the comparison between the in-plane distribution of the PL intensity of the reference wafer and the in-plane distribution of the PL intensity of the silicon wafer 10. In this way, it is possible to evaluate whether or not the silicon wafer 10 is contaminated with organic substances. More specifically, in the evaluation step (S20), the silicon wafer with respect to the reference wafer at each measurement point at the in-plane distribution of the PL intensity of the reference wafer and the in-plane distribution of the PL intensity of the silicon wafer 10 to be determined. The ratio of PL intensities of 10 is calculated. If the ratio is equal to or higher than a predetermined threshold value on the entire surface of the silicon wafer 10, it can be determined that the entire surface of the silicon wafer 10 is a clean surface. The threshold value can be experimentally derived from the comparison between the in-plane distribution of the PL intensity of the reference wafer and the in-plane distribution of the PL intensity of the silicon wafer 10 based on the presence or absence of the epi-defect generation phenomenon. For example, 0.95 can be adopted.
なお、ここで言う「同種」とは、ＰＬ強度の面内分布に影響を及ぼさない範囲で、シリコンウェーハの直径、酸素濃度、ドーパント種、ドーパント濃度等が実質的に等しいことを意味する。また、ここで言う「実質的に等しい」とは、シリコンウェーハの製造工程上不可避な誤差をはじめ、本発明の作用効果を奏する範囲で許容される誤差を含む。同一のシリコンインゴットから得られるシリコンウェーハ同士であれば、上記「同種」に少なくとも含まれる。 The term "same type" as used herein means that the diameter, oxygen concentration, dopant type, dopant concentration, etc. of the silicon wafer are substantially the same as long as the in-plane distribution of PL intensity is not affected. Further, the term "substantially equal" as used herein includes an error that is unavoidable in the manufacturing process of the silicon wafer and an error that is allowed within the range in which the effects of the present invention are exhibited. If the silicon wafers are obtained from the same silicon ingot, they are included in at least the above "same type".
＜＜第２態様＞＞
第２態様では、まず測定工程（Ｓ１０）において、判定対象となるシリコンウェーハ１０の中心部及びエッジ部のＰＬ強度をそれぞれ測定しておく。なお、上記第１態様と異なり、第２態様では基準ウェーハを用意する必要はない。そして、評価工程（Ｓ２０）において、中心部のＰＬ強度に対するエッジ部のＰＬ強度の比に基づき、ウェーハ表面の有機物汚染を定量評価し、ウェーハ表面が清浄面であるかを判別する。例えば、中心部のＰＬ強度の平均値に対する、エッジ部の各測定箇所におけるＰＬ強度の比をそれぞれ算出し、当該比が全て予め定めた閾値以上である場合にウェーハ表面は清浄面であると判別することができる。この閾値は実験的に導出することができ、エッジ部のＰＬ強度分布の算術平均値がウェーハ中心部の強度分布の算術平均値の０．９５以上であれば、ウェーハ表面は清浄面であると判別可能である。また、ウェーハ中心部の強度分布に替えて、ウェーハ中心１点のＰＬ強度との強度比を用いてもよい。この場合の閾値も実験的に導出することができ、上記「０．９５」を例示することができる。
<< Second aspect >>
In the second aspect, first, in the measurement step (S10), the PL intensities of the central portion and the edge portion of the silicon wafer 10 to be determined are measured. In addition, unlike the first aspect, it is not necessary to prepare a reference wafer in the second aspect. Then, in the evaluation step (S20), the organic matter contamination on the wafer surface is quantitatively evaluated based on the ratio of the PL strength of the edge portion to the PL strength of the central portion, and it is determined whether the wafer surface is a clean surface. For example, the ratio of the PL intensity at each measurement point of the edge portion to the average value of the PL intensity of the central portion is calculated, and when all the ratios are equal to or more than a predetermined threshold value, the wafer surface is determined to be a clean surface. can do. This threshold can be derived experimentally, and if the arithmetic mean value of the PL intensity distribution at the edge is 0.95 or more of the arithmetic mean value of the intensity distribution at the center of the wafer, the wafer surface is considered to be a clean surface. It can be discriminated. Further, instead of the strength distribution at the center of the wafer, the strength ratio with the PL strength at one center of the wafer may be used. The threshold value in this case can also be derived experimentally, and the above "0.95" can be exemplified.
＜判定工程＞
評価工程（Ｓ２０）によるシリコンウェーハ１０の評価を経た後、判定工程（Ｓ３０）において、シリコンウェーハ１０の表面が清浄面である場合、当該シリコンウェーハ１０の表面へのクラスターイオン注入が可能であると判定する。逆に、シリコンウェーハ１０の表面が清浄面でない（すなわち、有機物汚染が認められる）のであれば、当該シリコンウェーハ１０の表面へのクラスターイオン注入は不可能である、と判定する。
<Judgment process>
After the evaluation of the silicon wafer 10 in the evaluation step (S20), if the surface of the silicon wafer 10 is a clean surface in the determination step (S30), it is possible to implant cluster ions into the surface of the silicon wafer 10. judge. On the contrary, if the surface of the silicon wafer 10 is not a clean surface (that is, organic matter contamination is recognized), it is determined that cluster ion implantation into the surface of the silicon wafer 10 is impossible.
以下、本発明の技術的意義を具体的に説明する。一具体例として、エピタキシャル層形成後にエピ欠陥発生現象が観察されたエピウェーハの、クラスターイオン注入前のＰＬ強度の面内分布を図４に示す。図４中、淡色部のＰＬ強度は高く、濃色部のＰＬ強度は低い。そして、このシリコンウェーハに対して、Ｃ３Ｈ５クラスターイオンを注入（注入条件：加速エネルギー８０ｋｅＶ、炭素原子あたりのドーズ量２×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２）した。次いで、シリコンウェーハ表面を洗浄した後にシリコンエピタキシャル層を形成したところ、既述の図１と同様の位置にエピタキシャル欠陥が発生した。ウェーハ面内におけるＰＬ強度が低い位置において、エピタキシャル欠陥が発生することが実験的に確認される。そして、ウェーハ面内においてＰＬ強度が低い原因は、その強度分布を考慮すると搬送容器由来の有機物汚染であると推定される。 Hereinafter, the technical significance of the present invention will be specifically described. As a specific example, FIG. 4 shows the in-plane distribution of the PL intensity of the epiwafer in which the epidefect generation phenomenon was observed after the epitaxial layer was formed before the cluster ion implantation. In FIG. 4, the PL intensity of the light-colored portion is high, and the PL intensity of the dark-colored portion is low. Then, with respect to the silicon wafer, C 3 H 5 cluster ion implantation (implantation conditions: acceleration energy 80 keV, a dose of 2 × 10 15 atoms / cm 2 per carbon atom) was. Next, when the silicon epitaxial layer was formed after cleaning the surface of the silicon wafer, an epitaxial defect was generated at the same position as in FIG. 1 described above. It is experimentally confirmed that epitaxial defects occur at positions where the PL strength is low in the wafer surface. The cause of the low PL strength in the wafer surface is presumed to be organic matter contamination derived from the transport container in consideration of the strength distribution.
以上の実験事実に基づけば、有機物汚染に起因すると推定されるＰＬ強度の分布等が確認される場合には、シリコンウェーハの表面にクラスターイオン注入を行ってはならないと判定できる。逆に、シリコンウェーハの表面に有機物汚染がなく、清浄面であると判別できるＰＬ強度分布等が確認されれば、クラスターイオン注入を行うことができると判定できる。 Based on the above experimental facts, it can be determined that cluster ion implantation should not be performed on the surface of the silicon wafer when the distribution of PL intensity presumed to be caused by organic matter contamination is confirmed. On the contrary, if the surface of the silicon wafer is not contaminated with organic substances and the PL intensity distribution that can be determined to be a clean surface is confirmed, it can be determined that cluster ion implantation can be performed.
したがって、本発明に従うクラスターイオンの注入可否判定方法を行った後、さらにクラスターイオン注入及びエピタキシャル層形成を行っても、有機物汚染に起因すると推定されるエピタキシャル欠陥が発生しないことを判定することができる。すなわち、シリコンウェーハへのクラスターイオンの注入に先立ち、シリコンウェーハへのクラスターイオン注入可否を判定できるクラスターイオンの注入可否判定方法を提供することができる。 Therefore, it can be determined that the epitaxial defects presumed to be caused by organic matter contamination do not occur even if the cluster ion implantation and the epitaxial layer formation are further performed after the cluster ion implantation propriety determination method according to the present invention is performed. .. That is, it is possible to provide a method for determining whether or not to implant cluster ions into a silicon wafer, which can determine whether or not to implant cluster ions into a silicon wafer, prior to injecting cluster ions into a silicon wafer.
以下では、限定を意図しないものの、本発明に従うクラスターイオンの注入可否判定方法に適用可能なシリコンウェーハ１０の具体的態様を説明する。シリコンウェーハ１０は、チョクラルスキ法（ＣＺ法）や浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）により育成された単結晶シリコンインゴットをワイヤーソー等でスライスしたシリコンウェーハを使用することができる。また、シリコンウェーハ１０には、炭素及び窒素等が添加されていてもよい。また、任意の不純物ドーパントを添加して、ｎ型又はｐ型としてもよい。また、シリコンウェーハ１０としては、バルクのシリコンウェーハ表面にシリコンエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルシリコンウェーハを用いることもできる。シリコンウェーハ１０の酸素濃度も一般的な濃度範囲（４×１０１７〜２２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ Ｆ１２１−１９７９））とすることができる。 Hereinafter, although not intended to be limited, a specific embodiment of the silicon wafer 10 applicable to the method for determining whether or not to inject cluster ions according to the present invention will be described. As the silicon wafer 10, a silicon wafer obtained by slicing a single crystal silicon ingot grown by the Czochralski method (CZ method) or the floating zone melting method (FZ method) with a wire saw or the like can be used. Further, carbon, nitrogen and the like may be added to the silicon wafer 10. Further, an arbitrary impurity dopant may be added to obtain an n-type or a p-type. Further, as the silicon wafer 10, an epitaxial silicon wafer in which a silicon epitaxial layer is formed on the surface of a bulk silicon wafer can also be used. The oxygen concentration of the silicon wafer 10 can also be in the general concentration range (4 × 10 17 to 22 × 10 17 ASTM / cm 3 (ASTM F121-1979)).
（クラスターイオン注入シリコンウェーハの製造方法）
図５のフローチャートを参照する。本発明に従うクラスターイオン注入シリコンウェーハの製造方法は、前述したクラスターイオンの注入可否判定方法を用いて、シリコンウェーハ１０の表面に炭素含有のクラスターイオン２が注入可能であることを検証する検証工程（Ｓ１１０〜Ｓ１３０）と、検証工程（Ｓ１３０）に引き続き、シリコンウェーハ１０の表面にクラスターイオン２を注入する注入工程（Ｓ１４０）と、を含む。
(Manufacturing method of cluster ion-implanted silicon wafer)
Refer to the flowchart of FIG. The method for manufacturing a cluster ion-implanted silicon wafer according to the present invention is a verification step for verifying that carbon-containing cluster ions 2 can be implanted on the surface of the silicon wafer 10 by using the above-mentioned method for determining whether or not cluster ions can be implanted. S110 to S130), and following the verification step (S130), an implantation step (S140) of implanting the cluster ions 2 onto the surface of the silicon wafer 10 is included.
＜検証工程＞
検証工程（Ｓ１１０〜Ｓ１３０）は、前述したクラスターイオンの注入可否判定方法における工程（Ｓ１０〜Ｓ３０）と同様に行えばよく、重複する説明を省略する。クラスターイオンの注入可否判定方法における判定工程Ｓ３０までと同様にして、クラスターイオンの注入が可能であると判定されれば、クラスターイオン２が注入可能であると検証できる。
<Verification process>
The verification steps (S110 to S130) may be performed in the same manner as the steps (S10 to S30) in the above-described method for determining whether or not to inject cluster ions, and redundant description will be omitted. If it is determined that the cluster ions can be injected in the same manner as in the determination step S30 in the method for determining whether or not the cluster ions can be injected, it can be verified that the cluster ions 2 can be injected.
＜注入工程＞
次いで、シリコンウェーハ１０の表面にクラスターイオン２を注入する。クラスターイオンの注入条件は特に制限されず、クラスターイオン２の構成元素は、炭素を含めば、他の構成元素については特に限定されない。炭化水素（ＣｎＨｍ，３≦ｎ≦１６，３≦ｍ≦１０）からなるクラスターイオンを用いることができ、炭素及び水素以外に、構成元素としてさらに、ボロン、リン、ヒ素、酸素などを含んでもよい。例えば、炭素及び水素からなるクラスターイオンを生成するためには、シクロヘキサン（Ｃ６Ｈ１２）、ピレン（Ｃ１６Ｈ１０）、ジベンジル（Ｃ１４Ｈ１４）などを用いることができる。クラスターイオン２の加速電圧及びビーム電流値も任意であり、公知の条件を採用することができる。
<Injection process>
Next, the cluster ions 2 are injected into the surface of the silicon wafer 10. The injection conditions of the cluster ions are not particularly limited, and the constituent elements of the cluster ions 2 are not particularly limited with respect to other constituent elements including carbon. Cluster ions composed of hydrocarbons (C n H m , 3 ≦ n ≦ 16, 3 ≦ m ≦ 10) can be used, and in addition to carbon and hydrogen, boron, phosphorus, arsenic, oxygen and the like can be further added as constituent elements. It may be included. For example, cyclohexane (C 6 H 12 ), pyrene (C 16 H 10 ), dibenzyl (C 14 H 14 ) and the like can be used to generate cluster ions composed of carbon and hydrogen. The accelerating voltage and beam current value of the cluster ion 2 are also arbitrary, and known conditions can be adopted.
なお、図５のフローチャートに示すように、シリコンウェーハ１０の表面が清浄面でなく、クラスターイオン２の注入ができないと判断される場合、有機物汚染を洗浄により除去できるかを判断する工程をさらに有することも好ましい。そして、洗浄により除去できる汚染であれば有機物汚染を洗浄処理により除去し、洗浄後のシリコンウェーハ１０のＰＬ強度の測定を行って有機物汚染を評価し、クラスターイオン２の注入が可能となったことを検証し、兼職後のシリコンウェーハ１０にクラスターイオン注入を行うことも好ましい。また、シリコンウェーハ１０の汚染が洗浄により除去できない程度であれば、クラスターイオン注入をすることなく、当該シリコンウェーハ１０を廃棄してもよい。なお、洗浄条件は有機物汚染を除去するための任意の洗浄条件を用いることができ、例えば単独での希ＨＦ洗浄又はＳＣ−１（Standard Clean 1）洗浄、あるいは両者の併用を例示することができる。 As shown in the flowchart of FIG. 5, when it is determined that the surface of the silicon wafer 10 is not a clean surface and cluster ions 2 cannot be injected, it further includes a step of determining whether organic contamination can be removed by cleaning. It is also preferable. Then, if the contamination can be removed by cleaning, the organic contamination is removed by the cleaning treatment, the PL strength of the silicon wafer 10 after cleaning is measured to evaluate the organic contamination, and the cluster ion 2 can be implanted. It is also preferable to perform cluster ion implantation into the silicon wafer 10 after the concurrent post. Further, if the contamination of the silicon wafer 10 cannot be removed by cleaning, the silicon wafer 10 may be discarded without implanting cluster ions. As the cleaning conditions, any cleaning conditions for removing organic matter contamination can be used, and for example, rare HF cleaning alone, SC-1 (Standard Clean 1) cleaning, or a combination of both can be exemplified. ..
（エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法）
図５のフローチャートを再度参照する。本発明に従うエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法は、前述したクラスターイオンの注入可否判定方法を用いて、シリコンウェーハ１０の表面に炭素含有のクラスターイオン２が注入可能であることを検証する検証工程（Ｓ１１０〜Ｓ１３０）と、当該検証工程に引き続き、シリコンウェーハ１０の表面にクラスターイオン２を注入する注入工程（Ｓ１４０）と、シリコンウェーハ１０の表面にシリコンエピタキシャル層２０を形成するエピタキシャル層形成工程と、を含む。
(Manufacturing method of epitaxial silicon wafer)
Refer to the flowchart of FIG. 5 again. The method for manufacturing an epitaxial silicon wafer according to the present invention is a verification step (S110 to) for verifying that carbon-containing cluster ions 2 can be injected into the surface of the silicon wafer 10 by using the above-mentioned method for determining whether or not to inject cluster ions. S130), following the verification step, an injection step (S140) of injecting cluster ions 2 into the surface of the silicon wafer 10 and an epitaxial layer forming step of forming the silicon epitaxial layer 20 on the surface of the silicon wafer 10 are included. ..
＜検証工程及び注入工程＞
検証工程（Ｓ１１０〜Ｓ１３０）及び注入工程（Ｓ１４０）は、前述したクラスターイオン注入シリコンウェーハの製造方法と同様に行えばよく、重複する説明を省略する。
<Verification process and injection process>
The verification step (S110 to S130) and the implantation step (S140) may be performed in the same manner as the above-described method for manufacturing a cluster ion-implanted silicon wafer, and redundant description will be omitted.
＜エピタキシャル層形成工程＞
注入工程（Ｓ１４０）に続き、シリコンウェーハ１０の表面にシリコンエピタキシャル層２０を形成する。エピタキシャル層形成工程において形成するエピタキシャル層２０としてはシリコンエピタキシャル層が挙げられ、これは一般的な条件により形成することができる。例えば、水素をキャリアガスとして、ジクロロシラン、トリクロロシランなどのソースガスをチャンバ内に導入し、使用するソースガスによっても成長温度は異なるが、概ね１０００〜１２００℃温度範囲の温度でＣＶＤ法によりシリコンウェーハ１０上にエピタキシャル成長させることができる。エピタキシャル層２０の厚さは１〜１５μｍの範囲内とすることが好ましい。
<Epitaxial layer forming process>
Following the injection step (S140), the silicon epitaxial layer 20 is formed on the surface of the silicon wafer 10. Examples of the epitaxial layer 20 formed in the epitaxial layer forming step include a silicon epitaxial layer, which can be formed under general conditions. For example, hydrogen is used as a carrier gas, and a source gas such as dichlorosilane or trichlorosilane is introduced into the chamber, and the growth temperature varies depending on the source gas used, but silicon is siliconized by the CVD method at a temperature in the temperature range of approximately 1000 to 1200 ° C. It can be epitaxially grown on the wafer 10. The thickness of the epitaxial layer 20 is preferably in the range of 1 to 15 μm.
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
（実験１：注入可否の判定）
ＦＯＳＢに保管された同一ロットのシリコンウェーハ（直径：３００ｍｍ、厚さ：７２５μｍ、ドーパント：Ｐ，抵抗率：約１０Ω・ｃｍ）から３枚取り出した。そのうち、１枚についてはクラスターイオン注入に先立ち、希フッ酸洗浄及びＳＣ−１（Standard Clean 1）洗浄を行い基準ウェーハ（以下、リファレンス）とした。残りのウェーハをサンプル１，２とした。
(Experiment 1: Judgment of injection availability)
Three wafers were taken out from the same lot of silicon wafers (diameter: 300 mm, thickness: 725 μm, dopant: P, resistivity: about 10 Ω · cm) stored in FOSB. One of them was subjected to dilute hydrofluoric acid cleaning and SC-1 (Standard Clean 1) cleaning prior to cluster ion implantation to serve as a reference wafer (hereinafter referred to as reference). The remaining wafers were used as samples 1 and 2.
＜ＰＬ強度測定＞
室温ＰＬ装置（Nanometrics社製SiPHER、測定レーザー波長：５３２ｎｍ光源）を用いて、リファレンス及びサンプル１，２のＰＬ強度の面内分布を測定した。図６Ａに、サンプル１，２のＰＬ強度の面内分布を示す。また、図６Ａに示す矢印（矢印方向が正）に沿って、ウェーハ中心を０ｍｍとする−１５０ｍｍ〜０ｍｍまでのＰＬ強度のラインプロファイルを図６Ａのグラフに併せて示す。なお、リファレンスのＰＬ強度を１．０（測定箇所の各点において規格化）としている。
<PL strength measurement>
The in-plane distribution of PL intensities of the reference and samples 1 and 2 was measured using a room temperature PL device (SiPHER manufactured by Nanometrics, measurement laser wavelength: 532 nm light source). FIG. 6A shows the in-plane distribution of PL intensities of Samples 1 and 2. Further, along the arrow shown in FIG. 6A (the direction of the arrow is positive), the line profile of the PL intensity from −150 mm to 0 mm with the wafer center as 0 mm is shown together with the graph of FIG. 6A. The PL strength of the reference is 1.0 (standardized at each point of measurement).
さらに、サンプル１，２のＰＬ強度の面内分布から、１０ｍｍ角のグリッドを作成してＰＬ強度の平均値を求めつつ、リファレンスのＰＬ強度を１とする比を算出した分布図を図６Ｂ、図６Ｃのそれぞれに示す。 Further, FIG. 6B, FIG. It is shown in each of FIG. 6C.
ＰＬ強度分布の各点において、リファレンスに対するＰＬ強度の比が０．９５以上である場合に有機物汚染がない（清浄面である）との判断基準を用いた。サンプル１は有機物汚染があるためクラスターイオン注入不可と判定でき、サンプル２は有機物汚染がなく、清浄面であるためクラスターイオン注入可能と判定できる。 At each point of the PL intensity distribution, when the ratio of the PL intensity to the reference was 0.95 or more, the criterion of no organic matter contamination (clean surface) was used. Since sample 1 has organic matter contamination, it can be determined that cluster ion implantation is not possible, and since sample 2 has no organic matter contamination and has a clean surface, it can be determined that cluster ion implantation is possible.
（実験２：クラスターイオン注入及びエピタキシャル成長）
上記サンプル１，２のそれぞれに対して、クラスターイオン発生装置（日新イオン機器社製、型番：CLARIS（登録商標））を用いて、シクロヘキサンから生成したＣ３Ｈ５のクラスターイオンを、炭素ドーズ量：２．０×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２、加速電圧：８０ｋｅＶ／Ｃｌｕｓｔｅｒの条件でシリコンウェーハ表面に注入し、シリコンウェーハの表層部に改質層を形成した。なお、加速電圧８０ｋｅＶ／Ｃｌｕｓｔｅｒであるため、炭素１原子あたりの加速電圧２３．４ｋｅＶ／ａｔｏｍであり、炭素の注入飛程距離は８０ｎｍである。
(Experiment 2: Cluster ion implantation and epitaxial growth)
For each of the above samples 1 and 2, a cluster ion generator (manufactured by Nissin Ion Kikai Co., Ltd., model number: CLARIS®) was used to carbon-dose C 3 H 5 cluster ions generated from cyclohexane. Amount: 2.0 × 10 15 ions / cm 2 , accelerating voltage: 80 keV / Cluster was injected into the surface of the silicon wafer to form a modified layer on the surface layer of the silicon wafer. Since the accelerating voltage is 80 keV / Cruster, the accelerating voltage per carbon atom is 23.4 keV / atom, and the carbon injection range is 80 nm.
次に、上記サンプル１，２のシリコンウェーハを枚葉式エピタキシャル成長装置（アプライドマテリアルズ社製）内にそれぞれ搬送し、装置内で１１２０℃の温度で３０秒の水素ベーク処理を施した。その後、水素をキャリアガス、トリクロロシランをソースガスとして１１５０℃でＣＶＤ法により、シリコンウェーハ上に厚さ８．０μｍのシリコンエピタキシャル層（ドーパント：Ｐ、抵抗率：約５０Ω・ｃｍ）を成長させ、エピウェーハを作製した。 Next, the silicon wafers of Samples 1 and 2 were conveyed into a single-wafer epitaxial growth apparatus (manufactured by Applied Materials), and hydrogen-baked at a temperature of 1120 ° C. for 30 seconds in the apparatus. Then, a silicon epitaxial layer (dopant: P, resistivity: about 50 Ω · cm) having a thickness of 8.0 μm was grown on the silicon wafer by a CVD method at 1150 ° C. using hydrogen as a carrier gas and trichlorosilane as a source gas. An epiwafer was prepared.
サンプル１，２のそれぞれのエピウェーハの表面を、Ｓｕｒｆｓｃａｎ ＳＰ１（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）を用いてＮｏｒｍａｌモードにて測定を行い、ＬＰＤ−Ｎとしてカウントされたものをエピタキシャル欠陥であるとみなした。結果を図７に示す。サンプル１では、図６Ａ，図６ＢにおいてＰＬ強度が低かった位置にエピタキシャル欠陥が多数形成された。一方、サンプル２ではエピタキシャル欠陥が僅かに形成されたものの、注入ドーズ量から想定される水準に留まった。 The surfaces of the epiwafers of Samples 1 and 2 were measured in Normal mode using Surfscan SP1 (manufactured by KLA-Tencor), and those counted as LPD-N were regarded as epitaxial defects. The results are shown in FIG. In Sample 1, a large number of epitaxial defects were formed at positions where the PL intensity was low in FIGS. 6A and 6B. On the other hand, although a small amount of epitaxial defects were formed in sample 2, the level remained at the level expected from the injection dose amount.
上記実験１，２の結果から、本発明に従うクラスターイオンの注入可否判定方法を用いることで、クラスターイオンを注入する前の段階でクラスターイオンの注入可否を判定できることが確認できた。さらに、当該判定後にクラスターイオン注入及びエピタキシャル成長を行うことができることも確認できた。 From the results of Experiments 1 and 2 above, it was confirmed that by using the method for determining whether or not to inject cluster ions according to the present invention, it is possible to determine whether or not to inject cluster ions at a stage before injecting cluster ions. Furthermore, it was also confirmed that cluster ion implantation and epitaxial growth could be performed after the determination.
本発明によれば、クラスターイオンの注入可否を判定できるクラスターイオンの注入可否判定方法を提供することができる。また、本発明によれば、このクラスターイオンの注入可否判定方法を用いたクラスターイオン注入シリコンウェーハの製造方法及びエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法の提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for determining whether or not to inject cluster ions can be determined. Further, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a cluster ion-implanted silicon wafer and a method for manufacturing an epitaxial silicon wafer using this method for determining whether or not to implant cluster ions.
１ 有機物汚染物質
２ クラスターイオン
１０ シリコンウェーハ
１２ 改質層
２０ エピタキシャル層
２２ 積層欠陥
１００ エピタキシャルシリコンウェーハ
1 Organic pollutants 2 Cluster ions 10 Silicon wafer 12 Modified layer 20 Epitaxial layer 22 Stacking defect 100 Epitaxial silicon wafer
Claims (6)
前記シリコンウェーハの表面のフォトルミネッセンス強度を測定する測定工程と、
前記フォトルミネッセンス強度に基づき前記シリコンウェーハの表面の有機物汚染を定量評価し、前記表面が清浄面であるかを判別する評価工程と、
前記表面が清浄面である場合に前記シリコンウェーハへのクラスターイオン注入が可能であると判定する判定工程と、
を含むことを特徴とするクラスターイオンの注入可否判定方法。 This is a method for determining whether or not cluster ions can be implanted prior to implanting carbon-containing cluster ions on the surface of a silicon wafer.
A measurement step for measuring the photoluminescence strength on the surface of the silicon wafer, and
An evaluation step of quantitatively evaluating organic contamination on the surface of the silicon wafer based on the photoluminescence strength and determining whether the surface is a clean surface.
A determination step of determining that cluster ion implantation into the silicon wafer is possible when the surface is a clean surface, and
A method for determining whether or not to inject cluster ions, which comprises.
前記測定工程において、前記シリコンウェーハのフォトルミネッセンス強度の面内分布を測定し、
前記評価工程において、前記基準ウェーハの前記面内分布と、前記シリコンウェーハの前記面内分布との対比に基づき前記評価を行う、請求項１に記載のクラスターイオンの注入可否判定方法。 Further including a step of acquiring the in-plane distribution of the photoluminescence intensity on the surface of the reference wafer immediately after cleaning a wafer of the same type as the silicon wafer is included.
In the measurement step, the in-plane distribution of the photoluminescence intensity of the silicon wafer is measured.
The method for determining whether or not to inject cluster ions according to claim 1, wherein in the evaluation step, the evaluation is performed based on the comparison between the in-plane distribution of the reference wafer and the in-plane distribution of the silicon wafer.
前記評価工程において、前記中心部の前記フォトルミネッセンス強度に対する前記エッジ部の前記フォトルミネッセンス強度の比に基づき前記評価を行う、請求項１に記載のクラスターイオンの注入可否判定方法。 In the measurement step, the photoluminescence strengths of the central portion and the edge portion of the silicon wafer are measured, respectively.
The method for determining whether or not to inject cluster ions according to claim 1, wherein in the evaluation step, the evaluation is performed based on the ratio of the photoluminescence intensity of the edge portion to the photoluminescence intensity of the central portion.
前記検証工程に引き続き、前記シリコンウェーハの表面に前記クラスターイオンを注入する注入工程と、
を含むことを特徴とするクラスターイオン注入シリコンウェーハの製造方法。 A verification step for verifying that carbon-containing cluster ions can be injected onto the surface of the silicon wafer by using the method for determining whether or not to inject cluster ions according to any one of claims 1 to 4.
Following the verification step, an injection step of injecting the cluster ions onto the surface of the silicon wafer and an injection step.
A method for manufacturing a cluster ion-implanted silicon wafer, which comprises.
前記検証工程に引き続き、前記シリコンウェーハの表面に前記クラスターイオンを注入する注入工程と、
前記シリコンウェーハの前記表面にシリコンエピタキシャル層を形成するエピタキシャル層形成工程と、を含むことを特徴とするエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。
A verification step for verifying that carbon-containing cluster ions can be injected onto the surface of the silicon wafer by using the method for determining whether or not to inject cluster ions according to any one of claims 1 to 4.
Following the verification step, an injection step of injecting the cluster ions onto the surface of the silicon wafer and an injection step.
A method for manufacturing an epitaxial silicon wafer, which comprises an epitaxial layer forming step of forming a silicon epitaxial layer on the surface of the silicon wafer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019071368A JP7074105B2 (en) | 2019-04-03 | 2019-04-03 | Manufacturing method of epitaxial silicon wafer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019071368A JP7074105B2 (en) | 2019-04-03 | 2019-04-03 | Manufacturing method of epitaxial silicon wafer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020170791A true JP2020170791A (en) | 2020-10-15 |
| JP7074105B2 JP7074105B2 (en) | 2022-05-24 |
Family
ID=72746386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019071368A Active JP7074105B2 (en) | 2019-04-03 | 2019-04-03 | Manufacturing method of epitaxial silicon wafer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7074105B2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003045928A (en) * | 2001-07-31 | 2003-02-14 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | METHOD FOR EVALUATING Cu CONTAMINATION IN SEMICONDUCTOR SILICON WAFER |
| WO2012157162A1 (en) * | 2011-05-13 | 2012-11-22 | 株式会社Sumco | Method for manufacturing semiconductor epitaxial wafer, semiconductor epitaxial wafer, and method for manufacturing solid-state image pickup element |
| JP2015130397A (en) * | 2014-01-07 | 2015-07-16 | 株式会社Sumco | Epitaxial silicon wafer manufacturing method |
| JP2016018822A (en) * | 2014-07-04 | 2016-02-01 | 株式会社Sumco | Semiconductor substrate surface organic contamination evaluation method and application of the same |
-
2019
- 2019-04-03 JP JP2019071368A patent/JP7074105B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003045928A (en) * | 2001-07-31 | 2003-02-14 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | METHOD FOR EVALUATING Cu CONTAMINATION IN SEMICONDUCTOR SILICON WAFER |
| WO2012157162A1 (en) * | 2011-05-13 | 2012-11-22 | 株式会社Sumco | Method for manufacturing semiconductor epitaxial wafer, semiconductor epitaxial wafer, and method for manufacturing solid-state image pickup element |
| JP2015130397A (en) * | 2014-01-07 | 2015-07-16 | 株式会社Sumco | Epitaxial silicon wafer manufacturing method |
| JP2016018822A (en) * | 2014-07-04 | 2016-02-01 | 株式会社Sumco | Semiconductor substrate surface organic contamination evaluation method and application of the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7074105B2 (en) | 2022-05-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20200203418A1 (en) | Method of producing semiconductor epitaxial wafer, semiconductor epitaxial water, and method of producing solid-state image sensing device | |
| JP6516957B2 (en) | Method of manufacturing epitaxial wafer and method of manufacturing bonded wafer | |
| KR101001124B1 (en) | Semiconductor substrate for solid-state image sensing device as well as solid-state image sensing device and method for producing the same | |
| KR101669603B1 (en) | Production method for semiconductor epitaxial wafer, semiconductor epitaxial wafer, and production method for solid-state imaging element | |
| US20200127044A1 (en) | Method for producing semiconductor epitaxial wafer, semiconductor epitaxial wafer, and method of producing solid-state image sensing device | |
| US10453682B2 (en) | Epitaxial wafer manufacturing method and epitaxial wafer | |
| JP2003163216A (en) | Epitaxial silicon wafer and its manufacturing method | |
| JP6107068B2 (en) | Epitaxial silicon wafer manufacturing method, epitaxial silicon wafer, and solid-state imaging device manufacturing method | |
| US10872768B2 (en) | Method of manufacturing epitaxial silicon wafer, epitaxial silicon wafer, and method of manufacturing solid-state image sensing device | |
| JPH11297976A (en) | Epitaxial semiconductor substrate, manufacture thereof and manufacture of semiconductor device, and solid state image sensor | |
| JP7074105B2 (en) | Manufacturing method of epitaxial silicon wafer | |
| JP2010177238A (en) | Method of manufacturing epitaxial wafer, and method of manufacturing semiconductor device | |
| JP5561245B2 (en) | Semiconductor substrate evaluation method | |
| JP2010109141A (en) | Manufacturing method of semiconductor substrate | |
| CN113454756B (en) | Semiconductor epitaxial wafer and method for manufacturing the same | |
| JP5544805B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor substrate | |
| JP7259791B2 (en) | Method for evaluating effect of reducing white spot defects by implanting cluster ions into silicon wafer and method for manufacturing epitaxial silicon wafer | |
| JP2017123477A (en) | Method for manufacturing semiconductor epitaxial wafer, semiconductor epitaxial wafer, and method for manufacturing solid-state imaging device | |
| Abd El-Rahman | Characterisation of Erbium Doping of Si and SiGe/Si Heterostructures | |
| MARTIN JR | EFFECTS OF ULTRA-THIN GERMANIUM LAYERS AT THE SILICON-OXIDE INTERFACE DURING OXIDATION REACTIONS ON INJECTION OF INTERSTITIALS | |
| JP2021097174A (en) | Gettering capability evaluation method for epitaxial wafer, and method of manufacturing epitaxial wafer | |
| Horikawa et al. | Comparison of iron gettering effectiveness in silicon between ion-implantation-induced damage and poly-crystalline silicon | |
| JP2001077119A (en) | Epitaxial silicon wafer and its manufacture | |
| JP2015185811A (en) | Evaluation method of semiconductor substrate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210405 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220124 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220201 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220317 |
|
| 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: 20220412 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220425 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7074105 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |