JP4951927B2 - Method for selecting silicon wafer and method for manufacturing annealed wafer - Google Patents

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Description

本発明は、主に、シリコンウエーハをアニール(熱処理)してアニールウエーハを製造する際、原料となるシリコンウエーハを選定する方法に関する。   The present invention mainly relates to a method of selecting a silicon wafer as a raw material when an annealed wafer is manufactured by annealing (heat treatment) of a silicon wafer.

半導体デバイス用の基板としてシリコンウエーハが広く用いられている。シリコンウエーハは、例えばチョクラルスキー法(CZ法)、あるいは磁場を印加するCZ法(いわゆるMCZ法)によりシリコン単結晶を育成し、育成した単結晶をスライスした後、面取り、ラッピング、研磨等の加工を施して製造される。
CZ法によりシリコン単結晶を育成する場合、石英ルツボ内に収容した多結晶シリコンを加熱して溶融し、種結晶を原料融液に接触させる。そして、ルツボを回転させるとともに、種結晶を回転させながら引き上げることによりシリコン単結晶が育成される。
Silicon wafers are widely used as substrates for semiconductor devices. Silicon wafers are grown by, for example, Czochralski method (CZ method) or CZ method (so-called MCZ method) applying a magnetic field, and after slicing the grown single crystal, chamfering, lapping, polishing, etc. Manufactured with processing.
When a silicon single crystal is grown by the CZ method, the polycrystalline silicon contained in the quartz crucible is heated and melted, and the seed crystal is brought into contact with the raw material melt. Then, while rotating the crucible and pulling up while rotating the seed crystal, a silicon single crystal is grown.

育成されたシリコン単結晶中には、点欠陥、すなわちシリコン原子が欠落した空孔や格子間の余分な原子が存在し、通常、点欠陥の凝集体や、石英ルツボから導入された酸素に起因する酸素関連の欠陥が存在する。このような育成に起因する欠陥はグローンイン欠陥と呼ばれ、その発生は結晶成長条件に依存する。例えば、結晶成長速度を大きくして単結晶を育成すると、空孔優勢となり、結晶成長中に空孔の凝集体(ボイド)が形成されることになる。一般的に、生産性の面から結晶成長速度が大きい、すなわち空孔優勢のシリコン単結晶が広く用いられている。   In the grown silicon single crystal, there are point defects, that is, vacancies lacking silicon atoms and extra atoms between lattices, usually due to aggregates of point defects and oxygen introduced from quartz crucibles. Oxygen related defects exist. Defects resulting from such growth are called grow-in defects, and their occurrence depends on crystal growth conditions. For example, when a single crystal is grown by increasing the crystal growth rate, vacancies become dominant, and void agglomerates (voids) are formed during crystal growth. In general, from the viewpoint of productivity, a silicon single crystal having a large crystal growth rate, that is, a vacancy-dominated silicon single crystal is widely used.

ボイドを有する単結晶を加工して得られたシリコンウエーハの表面においてボイドが露出すると、COP(Crystal Originated Particle)と呼ばれ、パーティクルカウンター等により容易に検出することができる。特に、COPや表面近傍のボイドは、半導体デバイスの耐圧特性を劣化させるため、ボイドの密度が低い、あるいはボイドフリーのシリコンウエーハが最近強く要求されてきている。
そこで、CZ法でシリコン単結晶を育成する際、窒素をドープすることでグローンイン欠陥の凝集を抑制するとともに、酸素析出が促進されたシリコン単結晶を育成する方法や、炉内構造や引上げ速度等の成長条件を改良し、点欠陥の凝集体が存在しない、いわゆるN領域でシリコン単結晶を育成する方法が開発されている。
When a void is exposed on the surface of a silicon wafer obtained by processing a single crystal having a void, it is called COP (Crystal Originated Particle) and can be easily detected by a particle counter or the like. In particular, COP and voids in the vicinity of the surface deteriorate the breakdown voltage characteristics of the semiconductor device, so that a silicon wafer having a low void density or a void-free has recently been strongly demanded.
Therefore, when growing a silicon single crystal by the CZ method, nitrogen is doped to suppress aggregation of grow-in defects, and a method for growing a silicon single crystal in which oxygen precipitation is promoted, a furnace structure, a pulling speed, etc. In order to improve the growth conditions, a method for growing a silicon single crystal in a so-called N region in which no agglomerates of point defects are present has been developed.

一方、シリコンウエーハにアルゴンガス等の不活性雰囲気下の高温熱処理(アニール)を施すと、表層部のCOPやボイドを消滅あるいは減少させることができることから、このような高温熱処理を施したシリコンウエーハ、いわゆるアニールウエーハの需要が最近急激に高まっている。
そこで、窒素ドープしたシリコン単結晶を育成してウエーハに加工した後、1000℃以上の高温でアニールを施す方法(特許文献1参照)、窒素ドープするとともに引上げ速度(V)と固液界面における温度勾配(G)との比(V/G)を制御しながらシリコン単結晶を育成し、ウエーハに加工した後、アニールを施す方法(特許文献2参照)などが提案されている。
On the other hand, if the silicon wafer is subjected to high-temperature heat treatment (annealing) under an inert atmosphere such as argon gas, the COP and voids in the surface layer portion can be eliminated or reduced, so that the silicon wafer subjected to such high-temperature heat treatment, Demand for so-called annealed wafers has increased rapidly recently.
Therefore, a method in which a nitrogen-doped silicon single crystal is grown and processed into a wafer and then annealed at a high temperature of 1000 ° C. or higher (see Patent Document 1), nitrogen doping and pulling speed (V) and temperature at the solid-liquid interface There has been proposed a method of growing a silicon single crystal while controlling the ratio (V / G) to the gradient (G), processing it into a wafer, and annealing it (see Patent Document 2).

上記のように窒素ドープされたシリコンウエーハにアニールを施すと、窒素ドープによるグローンイン欠陥凝集抑制効果と酸素析出促進効果が得られ、通常の結晶よりも欠陥のサイズが小さくなり、アニールにより表層部の欠陥(表層欠陥)が効率的に低減ないし消滅する一方、バルク中のBMD(Bulk Micro Defect)密度は高く、ゲッタリング能力を有するアニールウエーハが得られる。   When annealing is performed on a nitrogen-doped silicon wafer as described above, the effect of suppressing the growth of grown-in defects and the effect of oxygen precipitation by nitrogen doping is obtained, and the size of the defect is smaller than that of a normal crystal. While defects (surface layer defects) are efficiently reduced or eliminated, the BMD (Bulk Micro Defect) density in the bulk is high, and an annealed wafer having gettering ability can be obtained.

ところが、窒素ドープの有無に関係無く、例えば同じシリコン単結晶から加工したシリコンウエーハに対して同じ条件でアニールを施しても、表層部に残留するボイド欠陥の密度にばらつきが生じ、所望の欠陥密度を有するアニールウエーハを安定して供給することができないという問題があった。   However, regardless of the presence or absence of nitrogen doping, for example, even if a silicon wafer processed from the same silicon single crystal is annealed under the same conditions, the density of void defects remaining in the surface layer portion varies, and the desired defect density There is a problem that it is not possible to stably supply the annealed wafer having the above.

特開平10−98047号公報JP-A-10-98047 特開2002−356395号公報JP 2002-356395 A

本発明は、表層部において所望の欠陥密度を有するアニールウエーハを安定して供給する方法を提供することを主な目的とする。   The main object of the present invention is to provide a method for stably supplying an annealed wafer having a desired defect density in the surface layer portion.

本発明によれば、シリコンウエーハをアニールしてアニールウエーハを製造する際に原料となるシリコンウエーハを選定する方法であって、前記アニールする前後のシリコンウエーハの表層部における欠陥について測定する工程と、前記測定により得られたデータからアニール前後の表層部における欠陥について相関関係を求める工程と、前記相関関係に基づき、前記アニール後に表層部において所望の欠陥密度を有するアニールウエーハとなり得るシリコンウエーハを原料として選定する工程とを含むことを特徴とするシリコンウエーハの選定方法が提供される According to the present invention, a method of selecting a silicon wafer as a raw material when annealing an silicon wafer to produce an annealed wafer, the step of measuring defects in the surface layer portion of the silicon wafer before and after the annealing, From the data obtained by the measurement, obtaining a correlation for defects in the surface layer portion before and after annealing, and based on the correlation, using as a raw material a silicon wafer that can be an annealed wafer having a desired defect density in the surface layer portion after the annealing And a selecting step . A method for selecting a silicon wafer is provided .

すなわち、アニール前後のシリコンウエーハの表層部における欠陥の相関関係を予め求め、その相関関係に基づき、アニール後、所望の欠陥密度を有するアニールウエーハとなるようなシリコンウエーハを選定すれば、所望の欠陥密度を有するアニールウエーハを安定して供給することが可能となる。   That is, if a correlation between defects in the surface layer portion of the silicon wafer before and after annealing is obtained in advance and a silicon wafer that becomes an annealed wafer having a desired defect density is selected based on the correlation, a desired defect can be obtained. It becomes possible to stably supply an annealed wafer having a density.

前記シリコンウエーハとして、窒素ドープされたシリコンウエーハを用いることができる
窒素ドープされたシリコンウエーハであれば、グローンイン欠陥のサイズは小さく、バルク中のBMD密度は高いウエーハとすることができる。従って、窒素ドープされたシリコンウエーハをアニールウエーハの原料として選定すれば、表層部の欠陥密度やサイズが小さく、ゲッタリング能力が高い高品質のアニールウエーハを安定して製造することが可能となる。
A nitrogen-doped silicon wafer can be used as the silicon wafer .
In the case of a nitrogen-doped silicon wafer, the size of the grown-in defect is small and the BMD density in the bulk can be high. Accordingly, if a nitrogen-doped silicon wafer is selected as the raw material for the annealed wafer, it is possible to stably manufacture a high-quality annealed wafer having a small defect density and size in the surface layer portion and high gettering ability.

前記表層部における欠陥として、ボイド欠陥について測定することができる
半導体デバイスに用いるウエーハは表層部におけるボイド欠陥の低減が強く要求されており、また、表層部のボイド欠陥はアニール前後において比較的良好な相関関係を示す。従って、アニール前後のボイド欠陥について相関関係を求め、その相関関係に基づいて原料となるシリコンウエーハを選定すれば、所望のボイド欠陥密度を有するアニールウエーハを安定して製造することができる。
As a defect in the surface layer portion, a void defect can be measured .
Wafers used for semiconductor devices are strongly required to reduce void defects in the surface layer portion, and the void defects in the surface layer portion show a relatively good correlation before and after annealing. Accordingly, if a correlation is obtained for void defects before and after annealing and a silicon wafer as a raw material is selected based on the correlation, an annealed wafer having a desired void defect density can be stably manufactured.

また、前記表層部における欠陥のサイズ及び/又は密度を測定することが好ましい
表層部における欠陥サイズや欠陥密度を測定すれば、アニール前後の相関関係を求め易く、原料となるシリコンウエーハをより適切に選定することができる。
Moreover, it is preferable to measure the size and / or density of defects in the surface layer portion .
By measuring the defect size and defect density in the surface layer portion, the correlation before and after annealing can be easily obtained, and the silicon wafer as a raw material can be selected more appropriately.

より具体的には、前記アニール前のシリコンウエーハの表層部における欠陥サイズと、前記アニール前後の表層部における欠陥密度を測定し、前記アニール前の表層部における欠陥サイズとアニール後の表層部における欠陥密度との関係、及び前記アニール前の表層部における欠陥サイズとアニール前後での表層部における欠陥残留率との関係を求め、これらの関係に基づき、アニール後の表層部における所望の欠陥密度からアニール前の表層部における欠陥サイズを算出するとともに、該算出されたアニール前の表層部における欠陥サイズからアニール前の表層部における欠陥密度を算出し、前記算出されたアニール前の表層部における欠陥サイズ及び/又は欠陥密度を有するシリコンウエーハを原料として選定することができる More specifically, the defect size in the surface layer portion of the silicon wafer before annealing and the defect density in the surface layer portion before and after the annealing are measured, and the defect size in the surface layer portion before the annealing and the defect in the surface layer portion after the annealing are measured. The relationship between the density and the defect size in the surface layer portion before annealing and the defect residual rate in the surface layer portion before and after annealing is obtained, and based on these relationships, annealing is performed from a desired defect density in the surface layer portion after annealing. Calculate the defect size in the surface layer part before annealing, calculate the defect density in the surface layer part before annealing from the calculated defect size in the surface layer part before annealing, and calculate the defect size in the surface layer part before annealing and A silicon wafer having a defect density can be selected as a raw material .

アニール前の表層部における欠陥サイズとアニール後の表層部における欠陥密度との関係、及びアニール前の表層部における欠陥サイズとアニール前後での表層部における欠陥残留率との関係からアニール前の表層部における欠陥サイズ及び/又は欠陥密度を算出することができ、原料となるシリコンウエーハをより適切に、かつ確実に選定することができる。   From the relationship between the defect size in the surface layer portion before annealing and the defect density in the surface layer portion after annealing, and the relationship between the defect size in the surface layer portion before the annealing and the defect residual rate in the surface layer portion before and after annealing, the surface layer portion before annealing The defect size and / or defect density can be calculated, and the silicon wafer as the raw material can be selected more appropriately and reliably.

また、本発明によれば、シリコンウエーハをアニールしてアニールウエーハを製造する方法であって、前記の方法によりシリコンウエーハを原料として選定し、該選定されたシリコンウエーハをアニールしてアニールウエーハを製造することを特徴とするアニールウエーハの製造方法が提供される
According to the present invention, there is also provided a method for manufacturing an annealed wafer by annealing a silicon wafer, wherein a silicon wafer is selected as a raw material by the above-described method, and the selected silicon wafer is annealed to manufacture an annealed wafer. An annealed wafer manufacturing method is provided .

すなわち、アニール前後の表層部における欠陥の相関関係に基づいて原料となるシリコンウエーハを選定し、選定されたシリコンウエーハをアニールすれば、表層部において所望の欠陥密度を有するアニールウエーハを安定して製造することができる。   In other words, if a silicon wafer as a raw material is selected based on the correlation of defects in the surface layer portion before and after annealing, and the selected silicon wafer is annealed, an annealed wafer having a desired defect density in the surface layer portion is stably manufactured. can do.

本発明では、アニール前後のシリコンウエーハの表層部における欠陥について相関関係を求め、その相関関係に基づき、アニール後に表層部において所望の欠陥密度を有するアニールウエーハとなり得るシリコンウエーハを原料として選定する。このような方法でシリコンウエーハを選定してアニールを行えば、表層部において所望の欠陥密度を有するアニールウエーハを安定して製造することができる。   In the present invention, a correlation is obtained for defects in the surface layer portion of the silicon wafer before and after annealing, and based on the correlation, a silicon wafer that can become an annealed wafer having a desired defect density in the surface layer portion after annealing is selected as a raw material. If a silicon wafer is selected and annealed by such a method, an annealed wafer having a desired defect density in the surface layer portion can be stably manufactured.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明者は、アニール前後のウエーハの表層部における欠陥について検討及び調査を行った。アニール前のシリコンウエーハの表層部における欠陥(主にボイド)のサイズはアニール後の表層部における欠陥密度に影響を及ぼし、欠陥サイズが小さいほどアニール後の表層欠陥の密度が小さくなると推測される。そこで、窒素ドープによりボイド欠陥の縮小効果が得られるシリコン単結晶を育成し、これを加工して得たシリコンウエーハをアニールすれば、表層部における欠陥(ボイド)密度が極めて小さい、あるいはボイドフリーのアニールウエーハが得られると考えられる。
しかし、アニールウエーハの表層部における欠陥密度は必ずしも所望量に制御されず、同じ条件でアニールを行っても、表層部にCOPやボイドが多く残留する場合があった。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The inventor examined and investigated defects in the surface layer portion of the wafer before and after annealing. The size of defects (mainly voids) in the surface layer portion of the silicon wafer before annealing affects the defect density in the surface layer portion after annealing, and it is estimated that the density of surface layer defects after annealing decreases as the defect size decreases. Therefore, by growing a silicon single crystal that can reduce void defects by nitrogen doping and annealing the silicon wafer obtained by processing this, the defect (void) density in the surface layer is extremely small or void-free. It is considered that an annealed wafer can be obtained.
However, the defect density in the surface layer portion of the annealed wafer is not necessarily controlled to a desired amount, and even when annealing is performed under the same conditions, a large amount of COP or void may remain in the surface layer portion.

本発明者は、アニール後の表層部における欠陥密度が所望量に制御されない原因として、主に、原料であるシリコンウエーハの選定に問題があると考えた。そこで、さらに鋭意検討及び研究を重ねた結果、アニール前後のシリコンウエーハの表層部における欠陥の相関関係を求め、その相関関係に基づいて原料となるシリコンウエーハを選定すれば、表層部において所望の欠陥密度を有するアニールウエーハを安定して供給することができることを見出し、本発明を完成させた。   The present inventor considered that there is a problem mainly in the selection of a silicon wafer as a raw material as a cause that the defect density in the surface layer portion after annealing is not controlled to a desired amount. Therefore, as a result of further earnest examination and research, if the correlation of defects in the surface layer part of the silicon wafer before and after annealing is obtained, and the silicon wafer as the raw material is selected based on the correlation, the desired defect in the surface layer part is obtained. The inventors have found that an annealed wafer having a density can be stably supplied, and have completed the present invention.

さらに添付の図面を参照しつつ、本発明についてより具体的に説明する。
図1は、本発明に係るアニールウエーハを製造する際に原料となるシリコンウエーハを選定するフローの一例を示している。
まず、アニール前後における表層欠陥の相関関係を求めるためのシリコンウエーハを用意し、アニールする前のシリコンウエーハの表層部における欠陥について測定を行う(図1(A))。
The present invention will be described more specifically with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an example of a flow for selecting a silicon wafer as a raw material when manufacturing an annealed wafer according to the present invention.
First, a silicon wafer for obtaining the correlation between surface layer defects before and after annealing is prepared, and the defects in the surface layer portion of the silicon wafer before annealing are measured (FIG. 1A).

ここで測定に使用するシリコンウエーハは特に限定されるものではないが、表層部におけるボイド欠陥の密度が低い、あるいはボイドフリーのアニールウエーハを製造したい場合には、窒素ドープしたシリコンウエーハを用いることが好ましい。窒素ドープにより欠陥凝集抑制効果(欠陥縮小効果)により表層の欠陥のサイズが小さいものが得られ、アニール後に表層欠陥の密度が低いアニールウエーハを得ることができる。
また、測定に使用するシリコンウエーハの数が多いほど、アニール前後における表層欠陥の相関関係の信頼性が高くなるが、コスト等も考慮すると、10〜数十枚程度とすることが好ましい。
The silicon wafer used for the measurement is not particularly limited. However, when it is desired to produce a void-free annealed wafer having a low density of void defects in the surface layer portion, a silicon wafer doped with nitrogen may be used. preferable. Nitrogen doping provides an effect of suppressing defect aggregation (defect reduction effect) to obtain a surface layer with a small defect size, and an annealed wafer having a low density of surface layer defects after annealing.
Further, the greater the number of silicon wafers used for measurement, the higher the reliability of the correlation of surface layer defects before and after annealing. However, considering the cost and the like, it is preferably about 10 to several tens.

測定する表層部の欠陥は、アニール前後において相関を示すものであれば特に限定されない。例えば表層部におけるボイド欠陥(COP)があげられる。半導体デバイスに用いるウエーハは表層部におけるボイド欠陥の制御が重要である。また、ボイド欠陥のサイズ及び密度はアニール前後において比較的良好な相関関係を示す。従って、アニール前のシリコンウエーハの表層部におけるボイド欠陥のサイズ及び密度を測定することが好ましい。   The surface layer portion defect to be measured is not particularly limited as long as it shows a correlation before and after annealing. For example, void defects (COP) in the surface layer portion can be given. For wafers used in semiconductor devices, control of void defects in the surface layer is important. Further, the size and density of void defects show a relatively good correlation before and after annealing. Therefore, it is preferable to measure the size and density of void defects in the surface layer portion of the silicon wafer before annealing.

なお、ウエーハの表層欠陥の測定に用いる装置は、測定すべき欠陥の種類、サイズ、深さ等に応じて適宜選択すればよい。例えば、欠陥評価装置MO−601(三井金属鉱業社製)を用いれば、50nm程度のサイズの極めて微細な欠陥も測定することができ、さらに欠陥をウエーハ表面から5μmまでの深さで評価することができる。   In addition, what is necessary is just to select suitably the apparatus used for the measurement of the surface layer defect of a wafer according to the kind, size, depth, etc. of the defect to be measured. For example, if a defect evaluation apparatus MO-601 (manufactured by Mitsui Mining & Mining Co., Ltd.) is used, it is possible to measure extremely fine defects having a size of about 50 nm, and further evaluate the defects at a depth of 5 μm from the wafer surface. Can do.

次に、上記測定を行ったシリコンウエーハに対し、一定の条件下でアニールを施す(図1(B))。
ここでのアニールは、製品となるアニールウエーハを製造する場合と同じ条件で行えばよい。例えば、バッチ炉を用いる場合は、アルゴン雰囲気下、1000〜1250℃、30分〜4時間の熱処理を行うことができる。また、急速加熱装置を用いる場合は、アルゴン雰囲気下、1000〜1250℃、1〜60秒の熱処理とすることができる。
Next, the silicon wafer subjected to the above measurement is annealed under certain conditions (FIG. 1B).
The annealing here may be performed under the same conditions as those for manufacturing an annealed wafer as a product. For example, when a batch furnace is used, heat treatment can be performed in an argon atmosphere at 1000 to 1250 ° C. for 30 minutes to 4 hours. Moreover, when using a rapid heating apparatus, it can be set as the heat processing of 1000-1250 degreeC and 1 to 60 second in argon atmosphere.

アニール後、シリコンウエーハの表層部における欠陥について再度測定を行う(図1(C))。
このアニール後の測定は、アニール前の測定と同じ条件、すなわちアニール前の測定と同じ測定機器を用いてウエーハの表層部におけるボイド欠陥のサイズ及び密度について同様に測定を行えばよい。
After the annealing, the defect in the surface layer portion of the silicon wafer is measured again (FIG. 1C).
In the measurement after annealing, the size and density of void defects in the surface layer portion of the wafer may be similarly measured using the same conditions as the measurement before annealing, that is, the same measurement equipment as that before the annealing.

上記のようにアニール前後の測定により得られたデータからアニール前後の表層部における欠陥について相関関係を求める(図1(D))。
例えば、前記のようにアニール前後のボイド欠陥のサイズ及び密度について測定を行った場合には、アニール前の表層部における欠陥サイズとアニール後の表層部における欠陥密度(残留ボイド密度)との関係、及びアニール前の表層部における欠陥サイズとアニール前後での表層部における欠陥残留率(アニール工程後の欠陥密度/アニール工程前の欠陥密度)との関係を把握することができる。
From the data obtained by the measurement before and after the annealing as described above, the correlation is obtained for the defects in the surface layer portion before and after the annealing (FIG. 1D).
For example, in the case of measuring the size and density of void defects before and after annealing as described above, the relationship between the defect size in the surface layer part before annealing and the defect density (residual void density) in the surface layer part after annealing, In addition, it is possible to grasp the relationship between the defect size in the surface layer part before annealing and the defect residual rate in the surface layer part before and after annealing (defect density after annealing process / defect density before annealing process).

上記2つの関係に基づき、アニール後に表層部において所望の欠陥密度を有するアニールウエーハとなり得るシリコンウエーハを原料として選定する(図1(E))。
例えば、アニール前の表層部における欠陥サイズとアニール後の表層部における欠陥密度(残留ボイド密度)との関係に基づき、アニール後の表層部における所望の欠陥密度となるようなアニール前の表層部における欠陥サイズを算出することができる。さらに、アニール前の表層部における欠陥サイズとアニール前後での表層部における欠陥残留率との関係に基づき、前記算出されたアニール前の表層部における欠陥サイズとなるようなアニール前の表層部における欠陥密度を算出することができる。そして、このようにして算出されたアニール前の表層部における欠陥サイズ、欠陥密度等を有するシリコンウエーハを、製品となるアニールウエーハの原料として選定することができる。
Based on the above two relationships, a silicon wafer that can be an annealed wafer having a desired defect density in the surface layer portion after annealing is selected as a raw material (FIG. 1E).
For example, based on the relationship between the defect size in the surface layer portion before annealing and the defect density (residual void density) in the surface layer portion after annealing, in the surface layer portion before annealing so as to obtain a desired defect density in the surface layer portion after annealing. The defect size can be calculated. Furthermore, based on the relationship between the defect size in the surface layer portion before annealing and the defect residual ratio in the surface layer portion before and after annealing, the defect in the surface layer portion before annealing that becomes the calculated defect size in the surface layer portion before annealing is calculated. Density can be calculated. A silicon wafer having the defect size, defect density, and the like in the surface layer portion before annealing calculated in this manner can be selected as a raw material for the annealed wafer to be a product.

すなわち、アニール工程後、所望の表層欠陥密度を有するアニールウエーハとなるような初期の欠陥サイズ及び密度のしきい値を見積り、初期材料となるシリコンウエーハの選定を行う。そして、選定されたシリコンウエーハをアニールすることにより、アニール工程後、所望の表層欠陥密度を有するアニールウエーハを安定して製造することが可能となる。   That is, after the annealing process, initial defect size and density threshold values are obtained so that an annealed wafer having a desired surface layer defect density is obtained, and a silicon wafer as an initial material is selected. Then, by annealing the selected silicon wafer, it is possible to stably manufacture an annealed wafer having a desired surface layer defect density after the annealing step.

以下、本発明の実施例について説明する。
(実施例)
直径200mmのシリコンウエーハに対し、欠陥評価装置として「MO−601」(三井金属鉱業社製)を用いてウエーハ表層部の欠陥について測定を行い、表層部における欠陥(主にボイド)の平均密度及び平均サイズを取得した。MO−601による測定ではウェーハ表面から5μm程度の深さ領域の表層欠陥が検出される。なお、表層部の欠陥のサイズについては、MO−601による測定で得られる散乱強度は欠陥体積の2乗に比例するとの関係から、散乱強度の平均値を平均サイズとした。
Examples of the present invention will be described below.
(Example)
A silicon wafer having a diameter of 200 mm was measured for defects on the surface layer of the wafer using “MO-601” (Mitsui Metal Mining Co., Ltd.) as a defect evaluation apparatus, and the average density of defects (mainly voids) in the surface layer and Average size was obtained. In the measurement by MO-601, a surface layer defect in a depth region of about 5 μm from the wafer surface is detected. In addition, about the size of the defect of a surface layer part, the average value of scattering intensity was made into the average size from the relationship that the scattering intensity obtained by the measurement by MO-601 is proportional to the square of a defect volume.

上記測定したウエーハに対し、縦型熱処理炉「DD−853V」(日立国際電気社製)を用い、アルゴン雰囲気において1200℃/1時間のアニール処理を施した。このArアニール後のウエーハについて再度MO−601を用いてアニール前と同様の測定を行い、ウエーハ表層部に残留した欠陥の平均密度及び平均サイズを取得した。   The wafer measured above was annealed at 1200 ° C./1 hour in an argon atmosphere using a vertical heat treatment furnace “DD-853V” (manufactured by Hitachi Kokusai Electric). With respect to the wafer after Ar annealing, the same measurement as before the annealing was performed again using MO-601, and the average density and average size of the defects remaining on the surface layer of the wafer were obtained.

図2は、アニール工程前の表層部における欠陥サイズ(散乱強度)とアニール工程後の欠陥密度との関係を示している。図2から、アニール工程前の欠陥サイズが大きくなると共にアニール工程後の欠陥密度が高くなることがわかる。
一方、図3は、アニール工程前の欠陥サイズ(散乱強度)とアニール工程前後での欠陥残留率(アニール後の欠陥密度/アニール前の欠陥密度)との関係を示している。図2と同様、欠陥残留率もアニール工程前の欠陥サイズに依存し、サイズが大きいほど残留率が高くなった。
FIG. 2 shows the relationship between the defect size (scattering intensity) in the surface layer part before the annealing process and the defect density after the annealing process. FIG. 2 shows that the defect size before the annealing process increases and the defect density after the annealing process increases.
On the other hand, FIG. 3 shows the relationship between the defect size (scattering intensity) before the annealing process and the defect residual ratio before and after the annealing process (defect density after annealing / defect density before annealing). Similar to FIG. 2, the defect residual rate also depends on the defect size before the annealing step, and the larger the size, the higher the residual rate.

図2に示されるアニール前の表層部における欠陥サイズとアニール後の表層部における欠陥密度との関係(関係A)、及び図3に示されるアニール前の表層部における欠陥サイズとアニール前後での表層部における欠陥残留率との関係(関係B)に基づき、原料となるシリコンウエーハを以下のように選定した。
前記したように、MO−601による測定ではウェーハ表面から5μm程度内部までの深さ領域の欠陥が検出されるので、この表層部におけるアニール工程後の欠陥密度を5cm−2以下に制御する場合、関係Aから、初期材料が有する欠陥の平均サイズは270a.u.以下であると決定した(図2参照)。こうして表層部におけるアニール工程後の欠陥密度が5cm−2以下となる原料の平均欠陥サイズが判明したので、このような欠陥サイズを有するウエーハを原料として選定することができる。但し、図2に示される関係Aは多少バラツキがあるので、さらに確実にするため、関係Bに基づいて選定を行なう。すなわち、初期材料が有する表層欠陥の平均サイズが270a.u.以下である場合、関係Bから、欠陥残留率は2.3%以下となる(図3参照)。ここで、アニール前の欠陥密度をDi、アニール後の欠陥密度をDaとすると、Da/Di=2.3(%)であり、アニール工程後の欠陥密度が5cm−2以下となるようにすることを考慮すると、Di≦5cm−2/0.023=217cm−2と算出される。すなわち、アニール工程前の初期材料が有する表層欠陥の密度は217cm−2以下、と決定することができる。
The relationship between the defect size in the surface layer portion before annealing shown in FIG. 2 and the defect density in the surface layer portion after annealing (Relation A), and the defect size in the surface layer portion before annealing and the surface layer before and after annealing shown in FIG. Based on the relationship with the defect residual rate (relation B) in the part, a silicon wafer as a raw material was selected as follows.
As described above, since the defect in the depth region from the wafer surface to the inside of about 5 μm is detected in the measurement by MO-601, when the defect density after the annealing process in this surface layer portion is controlled to 5 cm −2 or less, From relation A, the average size of defects in the initial material is 270a. u. It was determined that (see FIG. 2): Thus, since the average defect size of the raw material in which the defect density after the annealing step in the surface layer portion is 5 cm −2 or less has been found, a wafer having such a defect size can be selected as the raw material. However, since the relationship A shown in FIG. 2 varies somewhat, selection is made based on the relationship B in order to further ensure the relationship. That is, the average size of the surface layer defects of the initial material is 270a. u. In the case of the following, from the relationship B, the defect remaining rate is 2.3% or less (see FIG. 3). Here, assuming that the defect density before annealing is Di and the defect density after annealing is Da, Da / Di = 2.3 (%), and the defect density after the annealing process is 5 cm −2 or less. Considering this, Di ≦ 5 cm −2 /0.023=217 cm −2 is calculated. That is, the density of surface layer defects in the initial material before the annealing step can be determined to be 217 cm −2 or less.

なお、関係A及び関係Bのいずれかの関係からアニール前の表層部における欠陥サイズ又は欠陥密度を算出して原料となるウエーハを選定することもできるが、上記のようにA、B両方の関係から原料を選定することが好ましい。すなわち、アニール工程前の原料となるシリコンウエーハとして、表層部におけるボイド欠陥の平均サイズが270a.u.以下であり、かつ欠陥密度が217cm−2以下となるシリコンウエーハを選定してアニールすれば、MO−601による測定領域(表面から深さ約5μmまでの領域)内の欠陥密度をより確実に5cm−2以下に制御することが可能となる。 Note that the wafer as the raw material can be selected by calculating the defect size or defect density in the surface layer part before annealing from either of the relations A and B, but as described above, the relation between both A and B It is preferable to select the raw material from That is, the average size of void defects in the surface layer portion is 270a. u. If a silicon wafer having a defect density of 217 cm −2 or less is selected and annealed, the defect density in the measurement region (region from the surface to a depth of about 5 μm) by MO-601 is more reliably set to 5 cm. -2 or less can be controlled.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is merely an example, and the present invention has the same configuration as that of the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

例えば、実施形態及び実施例では、MO−601を用いて測定する場合について説明したが、測定装置はこれに限定されず、観察可能な深さ領域が異なる装置を用いることにより、所望の深さに残留する欠陥密度を所望量に制御することができる。例えば、測定深さ領域がより浅い「M−350」(Lasertect社製)を用いて上記と同様にアニール前後の表層欠陥の測定等を実施すれば、より浅い領域(表面から数百nmまでの領域)での欠陥密度を所望量に制御することも可能となる。   For example, in the embodiment and the example, the case where measurement is performed using MO-601 has been described. However, the measurement apparatus is not limited to this, and a desired depth can be obtained by using an apparatus having a different observable depth region. The defect density remaining in the film can be controlled to a desired amount. For example, if measurement of surface layer defects before and after annealing is performed in the same manner as described above using “M-350” (Laserect) having a shallower measurement depth region, a shallower region (from the surface to several hundred nm) It is also possible to control the defect density in the region) to a desired amount.

本発明に係るアニールウエーハを製造する際に原料となるシリコンウエーハを選定する方法の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the method of selecting the silicon wafer used as a raw material when manufacturing the annealed wafer which concerns on this invention. 実施例においてアニール工程前の欠陥サイズとアニール工程後の表層部における欠陥密度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the defect size before an annealing process and the defect density in the surface layer part after an annealing process in an Example. 実施例においてアニール工程前の欠陥サイズとアニール工程前後での欠陥残留率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the defect size before an annealing process, and the defect residual rate before and behind an annealing process in an Example.

Claims (3)

シリコンウエーハをアニールしてアニールウエーハを製造する際に原料となるシリコンウエーハを選定する方法であって、
前記アニールするのシリコンウエーハの表層部におけるボイド欠陥のサイズ及び密度と、前記アニールした後のシリコンウエーハの表層部におけるボイド欠陥の密度について測定する工程と、
前記測定により得られたデータから前記アニール前の表層部における欠陥サイズと前記アニール後の表層部における欠陥密度との相関関係、及び前記アニール前の表層部における欠陥サイズとアニール前後での表層部における欠陥残留率との相関関係を求める工程と、
前記2つの相関関係に基づき、前記アニール後の表層部における所望の欠陥密度から前記アニール前の表層部における欠陥サイズを算出するとともに、該算出されたアニール前の表層部における欠陥サイズから前記アニール前の表層部における欠陥密度を算出し、前記算出されたアニール前の表層部における欠陥サイズ及び/又は欠陥密度を有するシリコンウエーハを原料として選定する工程とを含むことを特徴とするシリコンウエーハの選定方法。
A method of selecting a silicon wafer as a raw material when annealing a silicon wafer to produce an annealed wafer,
Measuring the size and density of void defects in the surface layer portion of the silicon wafer before annealing, and the density of void defects in the surface layer portion of the silicon wafer after annealing ;
In correlation, and the surface layer portion of the defect size and before and after annealing in the surface layer before the annealing between the defect density in the surface layer portion after the from the obtained data with the defect size in the surface layer portion of the front the annealing annealed by measuring A step of obtaining a correlation with the defect residual rate;
Based on the two correlation, to calculate the defect size in the surface layer portion of the front the annealing from the desired defect density in the surface layer after the annealing, the annealing before the defect size in the surface layer before annealing issued the calculated And a step of selecting a silicon wafer having a defect size and / or a defect density in the surface layer portion before annealing as a raw material. .
前記シリコンウエーハとして、窒素ドープされたシリコンウエーハを用いることを特徴とする請求項1に記載のシリコンウエーハの選定方法。   2. The method for selecting a silicon wafer according to claim 1, wherein a silicon wafer doped with nitrogen is used as the silicon wafer. シリコンウエーハをアニールしてアニールウエーハを製造する方法であって、前記請求項1又は請求項2に記載の方法によりシリコンウエーハを原料として選定し、該選定されたシリコンウエーハをアニールしてアニールウエーハを製造することを特徴とするアニールウエーハの製造方法。
A method for manufacturing an annealed wafer by annealing a silicon wafer, wherein a silicon wafer is selected as a raw material by the method according to claim 1 or 2, and the selected silicon wafer is annealed to produce an annealed wafer. A method of manufacturing an annealed wafer characterized by manufacturing.
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