JP3575644B2

JP3575644B2 - シリコンウェーハの製造方法

Info

Publication number: JP3575644B2
Application number: JP24357595A
Authority: JP
Inventors: 年弘吉見; エム・ビー・シャバニー
Original assignee: 三菱住友シリコン株式会社
Priority date: 1995-08-28
Filing date: 1995-08-28
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2015-08-28
Also published as: JPH0964052A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はシリコンウェーハの製造方法、詳しくはシリコンウェーハのバルク中および表面のＣｕ（銅）の濃度をコントロールしたシリコンウェーハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウェーハにあって、汚染の機会が多く、かつ、濃度が高い不純物としてＣｕがある。Ｃｕは結晶中の濃度が極微量であっても、その結晶の電気特性や結晶特性を左右する。このシリコンウェーハのＣｕ汚染は、例えば研磨工程（ウェーハ内部への汚染）、洗浄工程（ウェーハ表面の汚染）、あるいは熱処理炉工程（ウェーハ全体への汚染）等で生じる。Ｃｕは他の重金属に比較して拡散速度が速いからである。そして、バルク中に拡散したＣｕは洗浄では除去することができず、表面に付着したＣｕも除去しづらいのが現状である。そこで、このＣｕをウェーハ表面およびバルク中から除去することが重要であり、各種の方策（例えばＢＳＤによるゲッタリング）が講じられている。
【０００３】
ところで、このシリコンウェーハ表面のＣｕ濃度の測定・分析としては、従来よりＡＡＳ分析またはＳＩＭＳによることが知られていた。そして、これらの方法によれば、ウェーハ表面のＣｕ濃度は１０^１６／ｃｍ^３程度であった。すなわち、これより低濃度のＣｕを有するシリコンウェーハは知られていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のシリコンウェーハにあっては、Ｃｕの汚染濃度が高いため、その電気特性・結晶特性に悪影響を与えているという課題があった。
【０００５】
そこで、発明者は、Ｃｕ汚染について鋭意研究の結果、以下の知見を得た。すなわち、
（１）シリコンウェーハのバルク中のＣｕは５００℃以下（例えば室温）であってもそのウェーハ表面に拡散し、ゲッタリングされる。そして、（２）拡散により表面に析出してきたＣｕはＨＦ溶液等の洗浄液により容易に除去することができる。この２点の知見を得て、発明者は以下の発明をなしたものである。
【０００６】
【発明の目的】
そこで、この発明は、シリコンウェーハ表面および／またはバルク中のＣｕ濃度を低減したシリコンウェーハを得ることを、その目的としている。また、その電気特性（酸化膜耐圧等）・結晶特性の高められたシリコンウェーハを得ることを、その目的としている。また、Ｃｕ汚染されたシリコンウェーハからＣｕをゲッタリング可能なシリコンウェーハの製造方法を提供することを、その目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、シリコンウェーハの表面をＨＦ液で洗浄する酸化膜除去工程と、洗浄後のシリコンウェーハを３００〜５００℃の温度で熱処理する工程と、この熱処理後、シリコンウェーハ表面をＳＣ１液を用いて洗浄する工程とを備えたシリコンウェーハの製造方法である。
シリコンウェーハ表面からのＣｕ回収液は、例えばＨＦ溶液・ＨＦ／Ｈ_２Ｏ_２溶液・ＨＣｌ溶液・ＨＣｌ／Ｈ_２Ｏ_２溶液・ＨＣｌ／ＨＦ溶液・ＳＣ１溶液・Ｈ_２ＳＯ_４／Ｈ_２Ｏ_２溶液等を用いることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、上記熱処理する工程にあっては、シリコンウェーハをホットプレートに載せて加熱する請求項１に記載のシリコンウェーハの製造方法である。
【００１０】
【作用】
この発明に係る製法によるシリコンウェーハでは、表面およびバルク中のＣｕ濃度を低減することができる。また、このようにＣｕ濃度を低減したシリコンウェーハにあっては、その電気特性・結晶特性を高めることができる。また、熱処理およびフッ酸溶液等の洗浄液処理により製造したシリコンウェーハでは、そのウェーハ表面のＣｕだけでなくバルク中のＣｕをも除去することができ、上記電気特性・結晶特性をさらに高めることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。図１は、この発明の一実施例に係るシリコンウェーハのＣｕ汚染の分析方法を示す工程図である。図２は、この方法によるシリコンウェーハ表面でのＣｕの回収率を示している。図３は、この発明の一実施例に係るＣｕフリーのシリコンウェーハの製造方法を示すフローチャートである。
【００１２】
図１に示すように、バルク中にＣｕ汚染の生じたシリコンウェーハで表面に酸化膜を有する場合、まず、所定のＨＦ溶液（２０％〜５０％，１０分間の浸漬）で洗浄してこの表面酸化膜（ＳｉＯ_２）を除去する。次に、このシリコンウェーハを、その鏡面側を上にして、清浄なシリコンウェーハ上に載置する。この清浄なシリコンウェーハはホットプレート（表面はセラミックス製）上に載置されている。
【００１３】
このシリコンウェーハがＰタイプの場合、大気中で５００℃・１５分間の加熱を行う。Ｎタイプの場合、５００℃で２時間の加熱を行う。この環境はウェーハを汚染しないクリーンルームで行う。なお、ホットプレートに代えて熱処理炉でシリコンウェーハを加熱してもよい。この場合、大気中、Ｎ_２／Ｏ_２、または、Ａｒ／Ｏ_２雰囲気中で加熱するものとする。
【００１４】
この熱処理後、バルク中のほとんどのＣｕは表裏面側へそれぞれ移動する。特に、８０％以上のＣｕがウェーハ表面側に移動する。このＣｕは、表面側はそのままＴＸＲＦで分析可能である。また、ウェーハ表面にＨＦ（２％）またはＨＦ（２％）／Ｈ_２Ｏ_２（２％）混合溶液を滴下（１００〜２００μｌ）して全面に沿って動かす。そして、このようにして回収液でＣｕをウェーハ表面から回収すれば、回収後ＴＸＲＦ，ＡＡＳで容易に分析が可能である。また、裏面側のＣｕも併せて回収して分析すれば、シリコンウェーハ中のＣｕの総量を測定することができる。なお、ウェーハ表面の洗浄・回収では、上記ＨＦ溶液・ＨＦ／Ｈ_２Ｏ_２溶液に代えて、ＨＣｌ溶液・ＨＣｌ／Ｈ_２Ｏ_２溶液・ＨＣｌ／ＨＦ溶液・ＳＣ１溶液・Ｈ_２ＳＯ_４／Ｈ_２Ｏ_２溶液等を用いることができる。
【００１５】
図２に、ウェーハ表面に付着したＣｕの各種回収液による回収率を示す。この図に示すように、上記熱処理により、ウェーハ表面からのＣｕの回収率は飛躍的に高められる。２％ＨＦ溶液でのウェーハ表面からの回収の場合も、ＨＦ（２％）／Ｈ_２Ｏ_２（２％）溶液での回収の場合もいずれもＣｕの回収率は、未処理の場合に比較して大幅に高められる。
【００１６】
図３には、Ｃｕ汚染を除去した清浄なシリコンウェーハの製造方法を示している。この図にも示すように、まず、酸化膜を除去し、低温（５００℃・１５分）で加熱する。そして、例えばＳＣ１洗浄によりウェーハ表面を洗浄する。
【００１７】
下表には、再結合ライフタイムを示している。これは、この発明に係るシリコンウェーハについての電気特性の改善結果を示すためのものである。この表に示すように、熱処理によりシリコンウェーハのライフタイム（τR）は改善されている。ライフタイム測定は例えば反射マイクロ波法等の公知の方法で行っている。
【００１８】
【表】

【００１９】
【発明の効果】
この発明では、シリコンウェーハ表面およびバルク中のＣｕ濃度を低減することができる。また、シリコンウェーハの電気特性（酸化膜耐圧等）・結晶特性を高めることができる。また、Ｃｕ汚染されたシリコンウェーハからＣｕをゲッタリングすることができる。Ｃｕ汚染の少ないシリコンウェーハを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係るシリコンウェーハのＣｕ濃度の分析方法を示す工程図である。
【図２】この発明の一実施例に係るＣｕの回収率の向上結果を示すグラフである。
【図３】この発明の一実施例に係るシリコンウェーハの製造方法を示すフローチャートである。

Claims

シリコンウェーハの表面をＨＦ液で洗浄する酸化膜除去工程と、
洗浄後のシリコンウェーハを３００〜５００℃の温度で熱処理する工程と、
この熱処理後、シリコンウェーハ表面をＳＣ１液を用いて洗浄する工程とを備えたシリコンウェーハの製造方法。
上記熱処理する工程にあっては、シリコンウェーハをホットプレートに載せて加熱する請求項１に記載のシリコンウェーハの製造方法。