JP5467923B2 - Manufacturing method of silicon wafer for metal contamination evaluation - Google Patents

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Description

本発明は、シリコンウエーハの取り扱い時の金属汚染を評価、モニターするために用いる金属汚染評価用シリコンウエーハとその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a silicon wafer for metal contamination evaluation used for evaluating and monitoring metal contamination during handling of a silicon wafer and a method for manufacturing the same.

シリコンウエーハを用いて様々なデバイスが作製されているが、デバイスの製造工程中での意図しない不純物による汚染が生ずると、デバイスの電気的特性が劣化することが多い。そのため、様々な形で、汚染が生じていないかをチェックしながら材料基板の製造やデバイスの製造が行われている。
このうち金属元素による汚染は、とりわけ極めて微量な汚染でも素子の電気特性に悪影響を及ぼすため、半導体製造工程では極めて高純度な材料や高度な洗浄が行われるのが一般的である。
Various devices are manufactured using a silicon wafer. When contamination by unintended impurities occurs in a device manufacturing process, the electrical characteristics of the device often deteriorate. For this reason, manufacturing of material substrates and devices is performed in various forms while checking for contamination.
Of these, contamination with metal elements adversely affects the electrical characteristics of the device even with extremely small amounts of contamination, and therefore, in general, extremely high-purity materials and advanced cleaning are performed in the semiconductor manufacturing process.

それにもかかわらず、実際の半導体デバイスの製造工程では、金属の汚染による電気特性の劣化や歩留りの低下が起こることがある。
そのため、金属の汚染が生じていないことを確認しながらデバイスの製造が進められることが一般的である。
Nevertheless, in the actual semiconductor device manufacturing process, deterioration of electrical characteristics and reduction of yield may occur due to metal contamination.
For this reason, it is common to manufacture devices while confirming that no metal contamination has occurred.

ウエーハの金属汚染を高感度に評価する方法には様々な手法があるが、測定時間が短く、感度的に優れた方法として、ウエーハのライフタイムや拡散長を測定する方法が広く用いられている。
このライフタイムや拡散長を測定する方法は、汚染金属が作る深い準位による過剰マイノリティーキャリアの減衰速度や拡散長を電気的に測定することによって汚染レベルをモニターするものであり、汚染で問題になりやすい電気特性であるPN接合のリーク電流と直接関連することから、有効な手法として知られている。
There are various methods for evaluating wafer metal contamination with high sensitivity, but methods that measure the lifetime and diffusion length of wafers are widely used as methods with short measurement time and excellent sensitivity. .
This method of measuring the lifetime and diffusion length is to monitor the contamination level by electrically measuring the decay rate and diffusion length of excess minority carriers due to the deep level created by the contaminating metal, which is a problem with contamination. It is known as an effective method because it is directly related to the leakage current of the PN junction, which is an electrical characteristic that tends to occur.

しかし、実際の製品ウエーハのライフタイムや拡散長を直接測定することは、様々な要因が入り込むため測定が難しく、殆ど行われていない。
また、金属汚染は多くの場合熱処理工程で発生する。そのため、装置からの汚染がないことを確認することで汚染管理が行われる。
具体的には、装置にモニターウエーハを投入して熱処理を行い、そのウエーハのライフタイムや拡散長を測定して装置が清浄に保たれていることを確認することが多い。
However, direct measurement of the lifetime and diffusion length of an actual product wafer is difficult because it is difficult to measure because of various factors.
Also, metal contamination often occurs in the heat treatment process. Therefore, contamination management is performed by confirming that there is no contamination from the apparatus.
Specifically, it is often the case that a monitor wafer is put into the apparatus to perform heat treatment, and the lifetime or diffusion length of the wafer is measured to confirm that the apparatus is kept clean.

このように金属汚染を管理する場合には、所定の管理基準、管理値を設定することが運用上で必要となるので、この汚染管理に用いられるシリコンウエーハについては、それなりに管理されたものが用いられてきている。   When metal contamination is managed in this way, it is necessary for operation to set predetermined management standards and management values. Therefore, silicon wafers used for this contamination management are managed as such. It has been used.

このライフタイム測定用モニターウエーハは、本来、金属汚染がないウエーハでなければならない。
しかし、パーテイクル汚染をモニターするウエーハは汚染があっても利用できるので再生加工が広く行われているが、ライフタイム用のモニターウエーハは再生加工は基本的に行われていない。
This monitor wafer for lifetime measurement must be a wafer that is essentially free from metal contamination.
However, since wafers that monitor particle contamination can be used even if they are contaminated, recycling processing is widely performed, but lifetime monitoring wafers are basically not subjected to recycling processing.

更に、過剰なマイノリティーキャリアを誘起して電気抵抗を変化させる必要があるので、比較的高抵抗のウエーハを用いる必要がある。そして、ウエーハ表面、裏面にマイノリティーキャリアの再結合を促進させる表面準位を有するゲッタリング処理(例えば、ポリシリコン膜の形成)がされた基板は利用できない。
また、比較的高温、長時間の熱処理が施される熱処理工程においては、結晶中に溶存している酸素が析出物となり、ライフタイムを低下させ(ライフタイムが短くなり)、金属汚染評価の感度が低減するため、モニターウエーハには比較的酸素濃度の低いウエーハが用いられることが多い。
Furthermore, since it is necessary to induce excess minority carriers to change the electrical resistance, it is necessary to use a wafer having a relatively high resistance. In addition, a substrate on which a gettering process (for example, formation of a polysilicon film) having a surface level that promotes recombination of minority carriers on the front and back surfaces of the wafer cannot be used.
Also, in the heat treatment process where heat treatment is performed at a relatively high temperature for a long time, oxygen dissolved in the crystals becomes precipitates, reducing the lifetime (shortening the lifetime), and sensitivity for metal contamination evaluation. Therefore, a wafer having a relatively low oxygen concentration is often used as the monitor wafer.

ところで、最近は、シリコン中に溶存する鉄(Fe)原子の量を1×1010atoms/cmの濃度以下のレベルで管理することが求められてきており、測定器の性能の改善も様々な形で進められている。
特に、従前行われていた熱酸化膜形成による表面パッシベーションから熱処理を伴わないSPV(表面光起電力;surface photo voltage)測定やケミカルパッシベーションによるPCD(光導電減衰;photo conductivity decay)が広く用いられるようになり、高感度測定が可能になっている。
Recently, it has been required to manage the amount of iron (Fe) atoms dissolved in silicon at a level of 1 × 10 10 atoms / cm 3 or less, and various improvements in the performance of measuring instruments have been required. It is proceeding in various ways.
In particular, SPD (surface photovoltage) measurement without heat treatment and PCD (photoconductivity decay) by chemical passivation are widely used from the conventional surface passivation by thermal oxide film formation. Thus, high sensitivity measurement is possible.

F、Burkeen et.al. “Visualizing the Wafer’s Edge”Spring 2007, Yield Management Solutions p18 ,KLA TencorF, Burkeen et. al. “Visualizing the Wafer's Edge” Spring 2007, Yield Management Solutions p18, KLA Tencor Milind S Kulkarni,et.al. “The agglomeration dynamics of self−interstitials in growing Czochralski silicon crystals” Journal of Crystal Growth 284 (2005)353−368Milind S Kulkarni, et. al. “The aggregation dynamics of self-interstitials in growing Czochralski silicon crystals” Journal of Crystal Growth 284 (2005) 353-368.

このように、シリコンウエーハの金属汚染を評価するためのPCD法やSPV法の測定感度が上がっているが、その結果として、評価対象ウエーハ外周部に熱処理に起因すると思われる汚染が観測されることが多くなっている。
しかしその一方で、その汚染源を明確に把握することが出来ない場合が多くなっている。
As described above, the measurement sensitivity of the PCD method and the SPV method for evaluating metal contamination of silicon wafers has increased. As a result, contamination that is thought to be caused by heat treatment is observed on the outer periphery of the evaluation target wafer. Is increasing.
However, on the other hand, there are many cases where the pollution source cannot be clearly understood.

ところで、デバイスの歩留りは周辺で悪いのが一般的である(非特許文献1参照)。   By the way, the yield of devices is generally poor at the periphery (see Non-Patent Document 1).

このように、シリコンウエーハの外周部は、ボートやハンドリング冶具に接触する部分からのパーテイクルの発生が多い部位であることから、外周部の歩留り対策としての汚染対策は、必ずしも積極的に進められてこなかった面がある。   As described above, since the outer peripheral portion of the silicon wafer is a portion where particles are frequently generated from the portion in contact with the boat or the handling jig, countermeasures for contamination as a countermeasure against the yield of the outer peripheral portion are not always actively promoted. There is a side that did not exist.

また、外周部の金属汚染対策が進まない背景には、評価の信頼性が低いことがある。
このような外周部の汚染評価の信頼性を低下させてきた理由の一つには、PCD測定で表面再結合の影響を除去するためのパッシベーションが酸化処理により行われてきたため、外周汚染がその熱酸化の際に発生すると判断することが多かったためと考えられる。
Moreover, the reliability of evaluation may be low as a background to the progress of metal contamination countermeasures at the outer periphery.
One of the reasons for reducing the reliability of the outer peripheral contamination evaluation is that the passivation for removing the effect of surface recombination in the PCD measurement has been performed by oxidation treatment. This is probably because it was often determined that the thermal oxidation occurred.

ここで、汚染評価において、SPVやケミカルパッシベーションによるPCD等の熱処理を行わない評価手法が最近になって広く用いられるようになってきているが、外周部の汚染評価の信頼性は向上しているとはいえない。   Here, in the contamination evaluation, an evaluation method that does not perform heat treatment such as PCV by SPV or chemical passivation has recently been widely used, but the reliability of the contamination evaluation of the outer peripheral portion has been improved. That's not true.

このように、デバイスプロセスでのモニターウエーハに汚染が確認されても、測定段階での汚染が生じないにも拘らず、汚染が当たり前とされることも多い。
しかし、デバイス製造の歩留りを向上させるためには、ウエーハ外周部の汚染評価の信頼性向上は本質的課題であるといえる。
As described above, even if the contamination is confirmed on the monitor wafer in the device process, the contamination is often taken for granted even though the contamination at the measurement stage does not occur.
However, in order to improve the yield of device manufacturing, it can be said that improving the reliability of the contamination evaluation on the outer periphery of the wafer is an essential issue.

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、半導体プロセス中の汚染管理のためのPCD、SPV等による金属不純物汚染の評価における、モニターウエーハ外周部の測定結果の信頼性向上を実現することができる金属汚染評価用シリコンウエーハとその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and realizes an improvement in the reliability of the measurement result on the outer periphery of the monitor wafer in the evaluation of metal impurity contamination by PCD, SPV, etc. for contamination control during semiconductor processes. An object of the present invention is to provide a silicon wafer for evaluating metal contamination and a method for manufacturing the same.

上記課題を解決するため、本発明では、金属汚染を評価するための金属汚染評価用シリコンウエーハであって、該金属汚染評価用シリコンウエーハは、酸素濃度が0.7×1018atoms/cm以下、抵抗率が1Ωcm以上であるCZシリコンウエーハであり、該CZシリコンウエーハは、成長インゴットの直径に対して、縮径して外周部が除去されたものであることを特徴とする金属汚染評価用シリコンウエーハを提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides a metal contamination evaluation silicon wafer for evaluating metal contamination, wherein the silicon contamination evaluation silicon wafer has an oxygen concentration of 0.7 × 10 18 atoms / cm 3. The following is a CZ silicon wafer having a resistivity of 1 Ωcm or more, and the CZ silicon wafer is obtained by reducing the diameter relative to the diameter of the growth ingot and removing the outer peripheral portion. Provide silicon wafers for use.

酸素濃度が0.7×1018atoms/cm以下、抵抗率が1Ωcm以上であるCZシリコンウエーハは、その中の酸素濃度が低く、例えば1100℃・1時間前後の熱処理を行っても、酸素析出がライフタイムや拡散長に影響を与える程度にはならず、また抵抗率も1Ωcm以上であるため、高感度のPCD、SPV等によるライフタイムや拡散長の評価を行うことができるものである。
そして、成長インゴットの直径に対して縮径して外周部が除去されたものであるため、結晶インゴット成長中の外部雰囲気からの不純物が多く含まれ、またライフタイムや拡散長の著しい低下が見られるOSFリングの外側の領域が除去されたCZシリコンウエーハとなり、特にウエーハ外周部における金属不純物汚染の評価の精度を従来に比べて大幅に向上させることができる。よって、熱処理により促進されやすいウエーハ外周部の酸素析出起因のライフタイム低下や拡散長の低下が排除された、従来に比べて高い信頼性を持って金属不純物汚染の評価を行うことができるモニターウエーハに好適な金属汚染評価用シリコンウエーハとなっているものである。
A CZ silicon wafer having an oxygen concentration of 0.7 × 10 18 atoms / cm 3 or less and a resistivity of 1 Ωcm or more has a low oxygen concentration. For example, even if heat treatment is performed at 1100 ° C. for about 1 hour, Precipitation does not affect the lifetime and diffusion length, and the resistivity is 1 Ωcm or more, so that the lifetime and diffusion length can be evaluated by highly sensitive PCD, SPV and the like. .
Since the outer peripheral portion is removed by reducing the diameter relative to the diameter of the growth ingot, it contains a large amount of impurities from the external atmosphere during the growth of the crystal ingot, and the lifetime and diffusion length are significantly reduced. The CZ silicon wafer from which the region outside the OSF ring to be removed is removed, and in particular, the accuracy of evaluation of metal impurity contamination at the outer periphery of the wafer can be greatly improved as compared with the conventional case. Therefore, a monitor wafer capable of evaluating metal impurity contamination with higher reliability than conventional ones, which eliminates the decrease in lifetime and the decrease in diffusion length due to oxygen precipitation at the wafer outer periphery, which is easily promoted by heat treatment. It is a silicon wafer for metal contamination evaluation suitable for the above.

なお、酸素濃度が0.7×1018atoms/cmより多い場合、酸素析出が多くなってライフタイムや拡散長の測定に大きな影響が出ることになる。
そして抵抗率が1Ωcmより低抵抗率であると、ライフタイムや拡散長の正確な測定が困難となる。
そのため、本発明のCZシリコンウエーハは、酸素濃度が0.7×1018atoms/cm以下、抵抗率が1Ωcm以上のウエーハからなるものとする。
When the oxygen concentration is higher than 0.7 × 10 18 atoms / cm 3 , oxygen precipitation is increased, which greatly affects the measurement of lifetime and diffusion length.
If the resistivity is lower than 1 Ωcm, it is difficult to accurately measure lifetime and diffusion length.
Therefore, the CZ silicon wafer of the present invention is made of a wafer having an oxygen concentration of 0.7 × 10 18 atoms / cm 3 or less and a resistivity of 1 Ωcm or more.

また、本発明では、金属汚染を評価するための金属汚染評価用シリコンウエーハの製造方法であって、少なくとも、CZ法によって、酸素濃度が0.7×1018atoms/cm以下、抵抗率が1Ωcm以上となるように単結晶インゴットを成長し、該成長した単結晶インゴットの外周部を除去して縮径し、その後、該縮径後のインゴットからシリコンウエーハを切り出して、前記金属汚染評価用シリコンウエーハを作製することを特徴とする金属汚染評価用シリコンウエーハの製造方法を提供する。 The present invention also provides a method for producing a silicon wafer for metal contamination evaluation for evaluating metal contamination, wherein at least the oxygen concentration is 0.7 × 10 18 atoms / cm 3 or less and the resistivity is determined by CZ method. A single crystal ingot is grown so as to be 1 Ωcm or more, the outer peripheral portion of the grown single crystal ingot is removed and the diameter is reduced, and then a silicon wafer is cut out from the ingot after the diameter reduction for evaluating the metal contamination Provided is a method for producing a silicon wafer for metal contamination evaluation, characterized by producing a silicon wafer.

このように、CZ法によって、酸素濃度が0.7×1018atoms/cm以下、抵抗率が1Ωcm以上となるように成長した単結晶インゴットの外周部を除去して縮径すると、コストが上昇して定常的な汚染管理用モニターにはさほど適さなくなるが、このような方法で作製した金属汚染評価用シリコンウエーハを実際のデバイス工程に流すことによって、製品の電気特性や歩留りを通常の300mmウエーハを用いて製造した場合と比較して、外周部の歩留り低下の原因が結晶の性質に起因するものか、プロセス条件に起因するのかを、容易でありながら確実に確認することができるようになる。
すなわち、外周部の歩留り低下の原因が金属汚染か、ウエーハの結晶特性かを直接的に評価するためのモニターウエーハとして用いることができるという、従来に比べてウエーハ外周部の不純物評価の信頼性を大きく向上させることができる金属汚染評価用シリコンウエーハを効率よく製造することができる。
Thus, by removing the outer diameter of the single crystal ingot grown so that the oxygen concentration is 0.7 × 10 18 atoms / cm 3 or less and the resistivity is 1 Ωcm or more by the CZ method, the cost is reduced. Although it rises and is not so suitable for regular pollution control monitors, the electrical characteristics and yield of products can be reduced to the usual 300 mm by flowing the silicon wafer for metal contamination evaluation manufactured in this way into the actual device process. Compared to the case of manufacturing using a wafer, it is easy and reliable to confirm whether the cause of the decrease in the yield at the outer periphery is due to the nature of the crystal or the process conditions. Become.
In other words, it can be used as a monitor wafer for directly evaluating whether the cause of the decrease in the yield at the outer peripheral portion is metal contamination or the crystal characteristics of the wafer. A silicon wafer for metal contamination evaluation that can be greatly improved can be efficiently manufactured.

ここで、前記成長する単結晶インゴットの直径を320mm以上とし、前記単結晶インゴットの外周部の除去量を該外周部から少なくとも幅10mm以上として、直径300mmの前記金属汚染評価用シリコンウエーハを作製することができ、また前記成長する単結晶インゴットの直径を220mm以上とし、前記単結晶インゴットの外周部の除去量を該外周部から少なくとも幅10mm以上として、直径200mmの前記金属汚染評価用シリコンウエーハを作製することができる。   Here, the diameter of the growing single crystal ingot is set to 320 mm or more, the removal amount of the outer peripheral portion of the single crystal ingot is set to at least 10 mm or more from the outer peripheral portion, and the silicon wafer for metal contamination evaluation having a diameter of 300 mm is manufactured. The diameter of the growing single crystal ingot is set to 220 mm or more, the removal amount of the outer periphery of the single crystal ingot is set to at least 10 mm from the outer periphery, and the silicon wafer for metal contamination evaluation having a diameter of 200 mm is provided. Can be produced.

直径300mmのモニター用の金属汚染評価用シリコンウエーハについては、450mmウエーハを用いて外周部を除外することによっても作製可能であるが、成長させる単結晶インゴットを300mmより20mm程度大口径(直径320mm以上)にして、その外周部を少なくとも幅10mm以上除去することで300mmウエーハを製造することにより、ウエーハ外周部から酸素析出が生じやすい部分を除去した汚染評価用ウエーハをより容易に製造することができる。
また、直径200mmの金属汚染評価用シリコンウエーハについても、直径300mmの金属汚染評価用シリコンウエーハと同様に、直径220mm以上の単結晶インゴットの外周部を少なくとも幅10mm以上除去することによって作製することができ、所望の直径となった高信頼性の金属汚染評価用シリコンウエーハを製造することができる。
A silicon wafer for metal contamination evaluation for a monitor with a diameter of 300 mm can also be produced by excluding the outer periphery using a 450 mm wafer, but a single crystal ingot to be grown has a large diameter (diameter of 320 mm or more from 300 mm). ) And removing the outer peripheral portion at least 10 mm or more in width to manufacture a 300 mm wafer, it is possible to more easily manufacture a contamination evaluation wafer from which a portion where oxygen precipitation is likely to occur is removed from the outer peripheral portion of the wafer. .
Also, a silicon wafer for metal contamination evaluation having a diameter of 200 mm can be produced by removing the outer peripheral portion of a single crystal ingot having a diameter of 220 mm or more at least 10 mm in width in the same manner as the silicon wafer for metal contamination evaluation having a diameter of 300 mm. In addition, a highly reliable silicon wafer for evaluating metal contamination having a desired diameter can be manufactured.

更に、本発明では、金属汚染を評価するための金属汚染評価用シリコンウエーハの製造方法であって、少なくとも、CZ法によって、酸素濃度が0.7×1018atoms/cm以下、抵抗率が1Ωcm以上となるように単結晶インゴットを成長し、該成長した単結晶インゴットからCZシリコン基板を切り出して、その後、該CZシリコン基板の外周部を除去することを特徴とする金属汚染評価用シリコンウエーハの製造方法を提供する。 Furthermore, in the present invention, a method for manufacturing a metal contamination evaluation silicon wafer for evaluating metal contamination, wherein the oxygen concentration is 0.7 × 10 18 atoms / cm 3 or less and the resistivity is at least by CZ method. A silicon wafer for metal contamination evaluation, characterized in that a single crystal ingot is grown so as to be 1 Ωcm or more, a CZ silicon substrate is cut out from the grown single crystal ingot, and then the outer peripheral portion of the CZ silicon substrate is removed. A manufacturing method is provided.

大口径のCZシリコン基板の外周部を除去する方法であれば、その生産数量的には限定されるが、規格外品を用いることによりコストに関する問題はなくなるので、現実的に十分容易に対応することが可能である。
このように、大口径のCZシリコン基板の外周部を除去することによって、無駄が少なく、かつ酸素濃度が0.7×1018atoms/cm以下と十分に低く、抵抗率が1Ωcm以上と十分に高い、従来に比べて評価精度を向上させることができる金属汚染評価用シリコンウエーハを容易かつ安価に製造することができる。
If it is a method for removing the outer peripheral portion of a large-diameter CZ silicon substrate, its production quantity is limited, but since there is no problem with cost by using a non-standard product, it can be handled sufficiently easily in practice. It is possible.
Thus, by removing the outer peripheral portion of the large-diameter CZ silicon substrate, there is little waste, the oxygen concentration is sufficiently low as 0.7 × 10 18 atoms / cm 3 or less, and the resistivity is sufficiently high as 1 Ωcm or more. In addition, it is possible to easily and inexpensively manufacture a silicon wafer for metal contamination evaluation that can improve the evaluation accuracy as compared with the prior art.

ここで、前記CZシリコン基板の直径を300mmとし、前記CZシリコン基板の外周部の除去量を該外周部から少なくとも20mm以上として、直径200mmの前記金属汚染評価用シリコンウエーハを作製することができ、また前記CZシリコン基板の直径を200mmとし、前記CZシリコン基板の外周部の除去量を該外周部から少なくとも15mm以上として、直径150mmの前記金属汚染評価用シリコンウエーハを作製することができる。   Here, the diameter of the CZ silicon substrate is 300 mm, the removal amount of the outer peripheral portion of the CZ silicon substrate is at least 20 mm or more from the outer peripheral portion, and the silicon wafer for metal contamination evaluation having a diameter of 200 mm can be produced. Further, the metal contamination evaluation silicon wafer having a diameter of 150 mm can be manufactured by setting the diameter of the CZ silicon substrate to 200 mm and the removal amount of the outer peripheral portion of the CZ silicon substrate to at least 15 mm or more from the outer peripheral portion.

このように、直径200mm用の汚染評価用の金属汚染評価用シリコンウエーハに関しては、直径300mmの酸素濃度が0.7×1018atoms/cm以下で、抵抗率が1Ωcm以上のCZシリコン基板の例えば規格外品の外周部を除去することによって製造することが可能であり、このようなCZシリコン基板の中心部を残すことにより、直径300mmCZシリコン基板の酸素析出が起こりやすい外周部を除外するだけで対応できるので、製造自体は容易である。
同様に、直径150mm用の金属汚染評価用シリコンウエーハに関しても、直径200mmの酸素濃度が0.7×1018atoms/cm以下で、抵抗率が1Ωcm以上のCZシリコン基板の例えば規格外品の外周部を除去することによって製造することが可能である。
Thus, regarding the silicon wafer for metal contamination evaluation for contamination evaluation for a diameter of 200 mm, an oxygen concentration of 300 mm in diameter is 0.7 × 10 18 atoms / cm 3 or less and the resistivity is 1 Ωcm or more. For example, it can be manufactured by removing the outer peripheral portion of a non-standard product, and by leaving such a central portion of the CZ silicon substrate, only the outer peripheral portion where the oxygen precipitation of the 300 mm diameter CZ silicon substrate easily occurs is excluded. The manufacturing itself is easy.
Similarly, with respect to a silicon wafer for metal contamination evaluation for a diameter of 150 mm, an oxygen concentration of 200 mm in diameter is 0.7 × 10 18 atoms / cm 3 or less, and a resistivity of 1 Ωcm or more is, for example, a nonstandard product. It is possible to manufacture by removing the outer periphery.

また、前記CZシリコン基板の外周部の除去は、前記CZシリコン基板のオリフラまたはノッチに対して所定の方向に、該CZシリコン基板の中心から5mm以上偏芯させて縮径することが好ましい。   Further, the removal of the outer peripheral portion of the CZ silicon substrate is preferably performed by reducing the diameter by decentering the CZ silicon substrate by 5 mm or more in a predetermined direction with respect to the orientation flat or notch of the CZ silicon substrate.

現実に、金属汚染評価用シリコンウエーハによって金属汚染の有無を評価した場合に、ウエーハ周辺部でライフタイムが低下した場合、金属汚染起因か結晶起因かの判断に迷うことになる。
それに対して、このように所定の方向に一定の距離偏芯させて外周部を除去して金属汚染評価用のシリコンウエーハを作製することにより、もし、酸素析出が原因でライフタイムの低下が起った場合には、ライフタイムの分布がウエーハ中心から所定の方向にずれたものとなるので、熱処理による汚染パターンと分離して汚染原因を明確に判断できるようになる。よって、更に高い信頼性を持って金属不純物汚染の有無の評価を行うことができるモニター用金属汚染評価用シリコンウエーハを製造することができるようになる。
Actually, when the presence or absence of metal contamination is evaluated by a silicon wafer for metal contamination evaluation, if the lifetime decreases in the periphery of the wafer, it is difficult to determine whether it is due to metal contamination or crystal.
On the other hand, by decentering a certain distance in a predetermined direction and removing the outer peripheral portion to fabricate a silicon wafer for metal contamination evaluation, the lifetime is reduced due to oxygen precipitation. In this case, the lifetime distribution is shifted from the wafer center in a predetermined direction, so that the cause of contamination can be clearly determined by separating from the contamination pattern by heat treatment. Therefore, it becomes possible to manufacture a silicon wafer for metal contamination evaluation for monitoring, which can evaluate the presence or absence of metal impurity contamination with higher reliability.

そして、前記単結晶インゴットから前記CZシリコン基板を切り出した後に、前記CZシリコン基板を少なくとも1枚以上抜き取り、該抜き取ったCZシリコン基板の表面にケミカルパッシベーションによりパッシベーション膜を形成してPCD法によってウエーハライフタイムを測定し、該ウエーハライフタイムが該抜き取ったCZシリコン基板の外周部も含めて600μsec以上となっていることを確認した後、前記CZシリコン基板の外周部を除去することが好ましい。   Then, after cutting out the CZ silicon substrate from the single crystal ingot, at least one CZ silicon substrate is extracted, a passivation film is formed on the surface of the extracted CZ silicon substrate by chemical passivation, and a wafer life is formed by a PCD method. After measuring the time and confirming that the wafer lifetime is 600 μsec or more including the outer peripheral portion of the extracted CZ silicon substrate, the outer peripheral portion of the CZ silicon substrate is preferably removed.

金属汚染評価用シリコンウエーハは、結晶成長中の外周部の汚染も含め、ウエーハ工程終了段階で、十分長いライフタイムを有することが保証されていることが望ましい。そこで、ウエーハライフタイムが600μsec以上、すなわちFe濃度として1×1010atoms/cm以下であることを確認することで、更に高い信頼性を持って金属汚染の有無の評価を行うことができるモニターウエーハが得られる。 It is desirable that the silicon wafer for metal contamination evaluation has a sufficiently long lifetime at the end of the wafer process, including contamination of the outer peripheral portion during crystal growth. Therefore, by confirming that the wafer lifetime is 600 μsec or more, that is, the Fe concentration is 1 × 10 10 atoms / cm 3 or less, it is possible to evaluate the presence or absence of metal contamination with higher reliability. A wafer is obtained.

以上説明したように、デバイスの高度化、或いは、プロセス中の金属汚染に敏感な撮像素子の生産が増えているが、このような状況の中では、半導体プロセスにおける汚染モニターの高感度化が益々重要になってきている。
そして半導体関係の公的機関のロードマップでも、金属汚染はデバイスの微細化に伴って大きく低減するよう目標設定されている。
しかし、ウエーハ周辺部は搬送時にロボットアーム等との接触の機会が多く、発塵や汚染による歩留りの低下を招き易い部位であるため、その部位の汚染評価の信頼性の向上は重要課題である。
As described above, there is an increase in device sophistication or the production of image sensors that are sensitive to metal contamination in the process. Under such circumstances, the increase in sensitivity of contamination monitors in semiconductor processes is increasing. It is becoming important.
In the road map of public organizations related to semiconductors, metal contamination is set to be greatly reduced as devices become finer.
However, since the periphery of the wafer has many opportunities to come into contact with the robot arm or the like during transportation, and the yield is likely to decrease due to dust generation or contamination, it is important to improve the reliability of the contamination assessment at that location. .

そして、本発明によれば、ウエーハ外周部の汚染評価の信頼性を従来に比べて大きく向上させることができ、その汚染対策を適切に行うことができるようになる。そして半導体プロセス中の汚染をより正確に評価でき、適切な対策を取ることができることから、半導体デバイスの特性、歩留りの向上が可能となる金属汚染評価用シリコンウエーハとその製造方法が提供されることになる。   And according to this invention, the reliability of the contamination evaluation of a wafer outer peripheral part can be improved significantly compared with the past, and the contamination countermeasure can be taken appropriately. In addition, since silicon contamination can be evaluated more accurately and appropriate measures can be taken, a silicon wafer for metal contamination evaluation that can improve the characteristics and yield of semiconductor devices and a method for manufacturing the same are provided. become.

長時間の熱処理を行ったシリコンウエーハのライフタイム分布の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of lifetime distribution of the silicon wafer which performed the heat processing for a long time. 酸素析出に起因するライフタイムの低下と、金属汚染に起因するライフタイムの低下が同時に現れたシリコンウエーハのライフタイム分布の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the lifetime distribution of the silicon wafer where the fall of the lifetime resulting from oxygen precipitation and the fall of the lifetime resulting from metal contamination appeared simultaneously. シリコンウエーハの鉄濃度と少数キャリア寿命(ライフタイム)や拡散長との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the iron concentration of a silicon wafer, a minority carrier lifetime (lifetime), and diffusion length. 実施例1と比較例1のシリコンウエーハのライフタイム分布の評価結果を示した図である。(A)が比較例1、(B)が実施例1である。It is the figure which showed the evaluation result of the lifetime distribution of the silicon wafer of Example 1 and Comparative Example 1. (A) is Comparative Example 1, and (B) is Example 1. 実施例2と比較例2のシリコンウエーハのライフタイム分布の評価結果を示した図である。(A)が比較例2、(B)が実施例2である。It is the figure which showed the evaluation result of the lifetime distribution of the silicon wafer of Example 2 and Comparative Example 2. (A) is Comparative Example 2, and (B) is Example 2.

以下、本発明に係る金属汚染評価用シリコンウエーハとその製造方法、並びにそれらの効果について、具体的に説明する。   Hereinafter, the silicon wafer for metal contamination evaluation according to the present invention, its manufacturing method, and the effects thereof will be specifically described.

PCDやSPVを用いて実際の製品ウエーハの汚染評価をしようとすると、抵抗率の低いウエーハやドーパントが拡散されたウエーハでは、PCD信号、SPV信号が低下するためノイズが大きくなる。また、ある程度熱処理工程が進んだシリコンウエーハでは、酸素析出が影響するようになり、製品ウエーハの汚染を直接評価できなくなる。   When an attempt is made to evaluate contamination of an actual product wafer using PCD or SPV, a wafer having low resistivity or a wafer in which a dopant is diffused causes noise to increase because the PCD signal and SPV signal decrease. In addition, in silicon wafers that have undergone a heat treatment process to some extent, oxygen precipitation is affected, making it impossible to directly evaluate the contamination of product wafers.

そのため、熱処理が施されていないモニターウエーハを特定の熱処理工程に流し、その工程の汚染のレベルを評価するのが一般的となっている。
また、金属汚染の大半は熱処理工程中に生ずるので、モニターウエーハを評価しようとするプロセスに投入して製品と概ね同等の熱処理を行って、SPVやライフタイムの測定を行うことにより金属汚染の有無が評価される。
For this reason, it is common to flow a monitor wafer that has not been heat-treated to a specific heat treatment step and evaluate the level of contamination in that step.
In addition, since most metal contamination occurs during the heat treatment process, the monitor wafer is put into the process to be evaluated and subjected to heat treatment that is almost equivalent to the product, and the presence or absence of metal contamination is measured by measuring SPV and lifetime. Is evaluated.

ところが、比較的高温で長時間の熱処理工程の汚染評価を行うと、酸素析出によるライフタイムや拡散長の低下がスワール状に生ずることがある。
そして、ライフタイムやSPVが酸素析出の影響を受ける場合、外周部でそれが顕著になることが多いが、その一方で、時として外周部のライフタイムが高くなることもある。
However, when contamination evaluation is performed in a heat treatment process for a long time at a relatively high temperature, a decrease in lifetime and diffusion length due to oxygen precipitation may occur in a swirl shape.
When the lifetime or SPV is affected by oxygen precipitation, it often becomes prominent at the outer peripheral portion, but on the other hand, sometimes the lifetime of the outer peripheral portion is increased.

例えば、長時間の熱処理を行ったシリコンウエーハのライフタイム特性の例を図1に示すが、図1に示すように、ライフタイムの長い領域4は結晶のOSFリングに対応しており、その外側では、ライフタイムのやや短い領域2、ライフタイムの短い領域1が存在しており、ライフタイムの低下が起っている。また、中心部でも若干の酸素析出が生じているためか、酸素析出が生じにくいOSFリング領域よりもライフタイムが低くなっており、ライフタイムのやや長い領域3が存在している。
このOSFリングの外側のライフタイムの著しい低下は、酸素析出に起因するもので、この領域では、欠陥エッチング等で結晶内部に観察される酸素析出と良く対応することが判った。すなわち、この図1のようなライフタイム分布は、金属汚染ではなく、結晶特性を反映しているといえる。
For example, FIG. 1 shows an example of lifetime characteristics of a silicon wafer that has been heat-treated for a long time. As shown in FIG. 1, the region 4 with a long lifetime corresponds to the OSF ring of the crystal, and the outside thereof. Then, there are a region 2 having a slightly short lifetime and a region 1 having a short lifetime, and the lifetime is reduced. In addition, the lifetime is lower than the OSF ring region where oxygen precipitation is difficult to occur because there is some oxygen precipitation in the center, and there is a region 3 having a slightly longer lifetime.
This significant decrease in lifetime outside the OSF ring is attributed to oxygen precipitation, and this region has been found to correspond well with oxygen precipitation observed inside the crystal by defect etching or the like. That is, it can be said that the lifetime distribution as shown in FIG. 1 reflects not the metal contamination but the crystal characteristics.

また、図2は、本発明が解決しようとする、酸素析出に起因するライフタイムの低下と、金属汚染に起因するライフタイムの低下が同時に観察されたために、汚染起因か、モニターウエーハ起因かの判断が難しくなる場合のシリコンウエーハのライフタイム分布の一例を示した図である。
図2に示すように、ウエーハの外周部にのみライフタイム低下(ライフタイムの短い領域1)が見られる。
このライフタイム低下が、熱処理炉の炉体からの汚染であるならば、オリエンテーションフラット部でのライフタイム低下は、オリエンテーションフラットに沿うはずである。しかし、この場合には、ライフタイムが低下した領域は、リング状の形状をしており、結晶に起因していると判断されるべきものである。
In addition, FIG. 2 shows that a decrease in lifetime due to oxygen precipitation and a decrease in lifetime due to metal contamination, which the present invention intends to solve, were observed at the same time. It is the figure which showed an example of lifetime distribution of the silicon wafer when it becomes difficult to judge.
As shown in FIG. 2, a lifetime decrease (region 1 with a short lifetime) is observed only on the outer peripheral portion of the wafer.
If this lifetime reduction is contamination from the furnace body of the heat treatment furnace, the lifetime reduction at the orientation flat portion should be along the orientation flat. However, in this case, the region where the lifetime is reduced has a ring shape and should be determined to be due to the crystal.

このシリコンウエーハの前後にも同じ仕様のシリコンウエーハが配列された状態で熱処理炉に仕込まれているが、オリエンテーションフラットが完全に揃っているわけではない。当然、インゴット成長時にインゴット外周部が汚染されていないことは、結晶成長完了段階の検査で確認されている。
このため、熱処理炉からの金属汚染があるのか、モニターウエーハの特性によるものかの判断がこのデータからだけでは出来ないということが判る。
Although silicon wafers having the same specifications are arranged before and after this silicon wafer, they are charged into the heat treatment furnace, but the orientation flats are not completely aligned. Naturally, it is confirmed by the inspection at the stage of crystal growth completion that the outer periphery of the ingot is not contaminated during the ingot growth.
For this reason, it can be understood from this data alone that it is not possible to judge whether there is metal contamination from the heat treatment furnace or due to the characteristics of the monitor wafer.

従って、ウエーハ外周部の汚染評価の信頼性を向上させるためには、ウエーハの酸素析出を極力抑制したモニターウエーハを用いて熱処理工程のPCD、SPVによる金属汚染の評価を行うことが重要である。   Therefore, in order to improve the reliability of the contamination evaluation on the outer periphery of the wafer, it is important to evaluate the metal contamination due to PCD and SPV in the heat treatment process using a monitor wafer that suppresses oxygen precipitation of the wafer as much as possible.

ここで、直接的に酸素析出の影響を抑えて、ウエーハ外周部まで一様な酸素析出特性を持たす、つまり外周部に酸素析出が生じやすい領域を持たないウエーハを実現するためには、酸素濃度の低い結晶を用いることが実現しやすい対処法である。
しかし、モニターウエーハは、コスト低減の観点から、極力安価なウエーハを使いたいということもあり、ウエーハの酸素濃度を厳しく管理されてこなかった。本来の目的を果たすためには、特に、外周部の汚染評価のためには低酸素濃度基板の利用が必要であるといえる。ただ、確実に外周部の酸素析出を抑制するためには、酸素濃度の極めて低い結晶(例えば、<0.45×1018atoms/cm)を製造することが必要となる。
Here, in order to realize a wafer that directly suppresses the influence of oxygen precipitation and has uniform oxygen precipitation characteristics up to the outer periphery of the wafer, that is, a wafer that does not have a region where oxygen precipitation is likely to occur on the outer periphery. This is a countermeasure that is easy to realize by using a low crystal.
However, monitor wafers have not been strictly controlled because of the desire to use as cheap a wafer as possible from the viewpoint of cost reduction. In order to fulfill the original purpose, it can be said that the use of a low oxygen concentration substrate is particularly necessary for evaluating the contamination of the outer periphery. However, in order to reliably suppress oxygen precipitation at the outer peripheral portion, it is necessary to manufacture a crystal having an extremely low oxygen concentration (for example, <0.45 × 10 18 atoms / cm 3 ).

また、外周部での酸素析出の影響を無くそうとすると、析出特性のバラツキが大きいため、酸素濃度を極端に低くしなければならなくなるが、結晶製造での技術、コスト面の制約が非常に大きくなるので、モニターウエーハに対しての適用には課題が多く残されている。   Also, if we try to eliminate the influence of oxygen precipitation at the outer periphery, the variation in precipitation characteristics will be large, so the oxygen concentration will have to be extremely low, but there will be very restrictions on technology and cost in crystal production. As it becomes larger, many problems remain for application to monitor wafers.

近年のシミュレーション技術の発達により、シリコン結晶の成長速度と結晶中の空孔やその凝集体(ボイド)、空孔による酸素析出の促進等の現象が半定量的に解析されてきている。
しかし、結晶成長方向についての議論がもっぱらで、インゴット外周部の特性については、十分な議論や制御方法は確立されているとは言えない(非特許文献2参照)。
With the recent development of simulation technology, the growth rate of silicon crystal, the vacancies in the crystal, their aggregates (voids), and the phenomenon such as the promotion of oxygen precipitation by vacancies have been analyzed semi-quantitatively.
However, the discussion about the crystal growth direction is exclusively, and it cannot be said that sufficient discussion and control methods have been established for the characteristics of the outer periphery of the ingot (see Non-Patent Document 2).

また、熱処理中の金属汚染をモニターをするシリコンウエーハは、汚染がなければ、熱処理前後に対しても一様なライフタイム特性を有することが求められる。
しかし、熱処理を加えることにより結晶の性質が変化し、それに伴ってライフタイム特性も変化することが、ライフタイム測定の感度の向上と共に顕在化してきている。
In addition, a silicon wafer for monitoring metal contamination during heat treatment is required to have uniform lifetime characteristics before and after heat treatment if there is no contamination.
However, it has become apparent that the properties of crystals are changed by the heat treatment, and the lifetime characteristics are also changed along with the improvement of the sensitivity of the lifetime measurement.

このような事例の解消をするため、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、モニターウエーハの酸素析出を抑制するためには、結晶中の酸素濃度は低い方が良く、現状のICプロセスの低温化を考慮すると、1100℃、1時間前後の熱処理で酸素析出がライフタイムに影響を与えない0.7×1018atoms/cm以下であればウエーハ中心部に関しては問題なく、かつ結晶成長も比較的容易にできること、熱処理条件の低温・長時間化が進んでいることから、ウエーハ外周部での酸素析出が非常に起こりやすくなる傾向に鑑み、その影響を確実に排除するために、大口径結晶を成長した後、結晶インゴットを削り込むことを発想した。 In order to eliminate such cases, the present inventors have conducted intensive studies. As a result, in order to suppress oxygen precipitation on the monitor wafer, the oxygen concentration in the crystal should be low. Considering low temperature, if the oxygen precipitation does not affect the lifetime by heat treatment at 1100 ° C. for about 1 hour, there is no problem with respect to the wafer center as long as it is 0.7 × 10 18 atoms / cm 3 or less. However, in view of the tendency for oxygen precipitation on the outer periphery of the wafer to be very likely to occur, the heat treatment conditions are becoming easier to occur. The idea was to cut the crystal ingot after growing the caliber crystal.

実際に直径制御の精度に限界があるため、単結晶インゴットを成長させた段階で、数ミリ程度の削りこみは行われているが、それ以上研削することはロスやコストが大きくなり、比較的多量に用いられるモニターウエーハの製造を目的として行うことは現実的ではないと考えられていた。   Actually, there is a limit to the accuracy of diameter control, so when a single crystal ingot is grown, cutting of several millimeters is performed, but grinding more than that increases loss and cost, It was considered unrealistic to carry out the production of monitor wafers used in large quantities.

しかし、CZウエーハの酸素析出を完全に制御する技術は確立されていないことを考慮すると、結晶育成プロセスに影響が出ない程度に結晶中の酸素濃度を低減(酸素濃度を0.7×1018atoms/cm以下とする)し、また抵抗率も1Ωcm以上として、更に成長インゴットに対して、縮径して外周部を除去することが、ウエーハ外周部の影響を最も小さくでき、これによって従来に比べて、金属汚染評価の信頼性を大幅に向上させることができると発想し、本発明を完成させた。 However, considering that the technology for completely controlling the oxygen precipitation of the CZ wafer has not been established, the oxygen concentration in the crystal is reduced to such an extent that the crystal growth process is not affected (the oxygen concentration is 0.7 × 10 18). atoms / cm 3 or less), and having a resistivity of 1 Ωcm or more and further reducing the diameter of the growth ingot to remove the outer peripheral portion, the influence of the outer peripheral portion of the wafer can be minimized. Compared to the above, the inventors have thought that the reliability of metal contamination evaluation can be greatly improved, and completed the present invention.

以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明の金属汚染を評価するための金属汚染評価用シリコンウエーハは、酸素濃度が0.7×1018atoms/cm以下、抵抗率が1Ωcm以上である、成長インゴットの直径に対して、縮径して外周部が除去されたCZシリコンウエーハからなるものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited thereto.
The silicon wafer for metal contamination evaluation for evaluating metal contamination of the present invention is smaller than the diameter of the growth ingot having an oxygen concentration of 0.7 × 10 18 atoms / cm 3 or less and a resistivity of 1 Ωcm or more. It is made of a CZ silicon wafer having a diameter removed from the outer periphery.

このように、本発明の金属汚染評価用シリコンウエーハは、酸素濃度が0.7×1018atoms/cm以下、抵抗率が1Ωcm以上であるCZシリコンウエーハからなるものであり、ウエーハ中の酸素濃度が低いため、例えば1100℃・1時間前後の熱処理を行っても、酸素析出がライフタイムや拡散長に影響を与える程度にはならないと言う利点を有するものである。また、その抵抗率も1Ωcm以上であるため、高感度のPCD、SPV等によるライフタイムや拡散長の評価を行うことができるものになっている。 Thus, the silicon wafer for metal contamination evaluation of the present invention is composed of a CZ silicon wafer having an oxygen concentration of 0.7 × 10 18 atoms / cm 3 or less and a resistivity of 1 Ωcm or more. Since the concentration is low, for example, even if heat treatment is performed at about 1100 ° C. for about 1 hour, there is an advantage that oxygen precipitation does not affect the lifetime and diffusion length. Further, since the resistivity is 1 Ωcm or more, the lifetime and diffusion length can be evaluated by highly sensitive PCD, SPV and the like.

そして、成長インゴットの直径に対して縮径して外周部が除去されたCZシリコンウエーハであり、結晶インゴット成長中の外部雰囲気からの不純物が多く含まれ、またライフタイムや拡散長の著しい低下が見られるOSFリングの外側の領域が除去されたものである。そのため、ウエーハ外周部における結晶起因のライフタイムや拡散長の低下が見られず、従来のような成長インゴットの直径に対して縮径せずに外周部が除去されてないシリコンウエーハからなるモニター用金属汚染評価用シリコンウエーハに比べて、ウエーハ全体で高い精度で金属汚染の有無を評価できるものとなる。   The CZ silicon wafer is reduced in diameter relative to the diameter of the growth ingot and the outer peripheral portion is removed. The CZ silicon wafer contains a large amount of impurities from the external atmosphere during the growth of the crystal ingot, and the lifetime and diffusion length are significantly reduced. The area outside the visible OSF ring has been removed. For this reason, there is no decrease in the lifetime and diffusion length due to crystals at the outer periphery of the wafer, and the monitor is made of a silicon wafer whose outer periphery is not removed without reducing the diameter of the growth ingot as in the past. Compared with a silicon wafer for metal contamination evaluation, the presence or absence of metal contamination can be evaluated with high accuracy over the entire wafer.

すなわち、熱処理等の半導体プロセスにおける金属不純物による汚染の有無を従来より高い精度で評価できるモニターウエーハであり、このような本発明の金属汚染評価用シリコンウエーハを用いて金属汚染の有無を評価することによって、半導体プロセスの金属汚染の評価の信頼性を大幅に向上させることができ、金属汚染の少ないシリコンウエーハを高歩留りで製造することができるようになる。   That is, a monitor wafer capable of evaluating the presence or absence of contamination by metal impurities in a semiconductor process such as heat treatment with higher accuracy than before, and evaluating the presence or absence of metal contamination using such a silicon wafer for metal contamination evaluation of the present invention. As a result, the reliability of the evaluation of metal contamination in the semiconductor process can be greatly improved, and a silicon wafer with less metal contamination can be manufactured at a high yield.

なお、酸素濃度が0.7×1018atoms/cmより高いCZシリコンウエーハでは、外周部が除去されて縮径されたものであっても酸素析出が多く、ライフタイムや拡散長の測定に大きな影響が出る。また、抵抗率が1Ωcmより低いと、同様にライフタイムや拡散長の正確な測定が困難となる。
従って、本発明の金属汚染評価用シリコンウエーハは、酸素濃度が0.7×1018atoms/cm以下、抵抗率が1Ωcm以上であるCZシリコンウエーハからなるものとする。
In addition, in a CZ silicon wafer having an oxygen concentration higher than 0.7 × 10 18 atoms / cm 3, even when the outer peripheral portion is removed and the diameter is reduced, oxygen precipitation is large, and it is useful for measuring lifetime and diffusion length. It has a big impact. If the resistivity is lower than 1 Ωcm, it is difficult to accurately measure the lifetime and the diffusion length.
Therefore, the silicon wafer for metal contamination evaluation of the present invention is made of a CZ silicon wafer having an oxygen concentration of 0.7 × 10 18 atoms / cm 3 or less and a resistivity of 1 Ωcm or more.

上記のような、本発明の金属汚染評価用シリコンウエーハは、以下に示す様な本発明の金属汚染評価用シリコンウエーハの製造方法によって製造することができ、その一例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   The silicon wafer for metal contamination evaluation of the present invention as described above can be manufactured by the method for manufacturing a silicon wafer for metal contamination evaluation of the present invention as shown below, and an example thereof is shown below. Is not limited to these.

まず、CZ法によって、酸素濃度が0.7×1018atoms/cm以下、抵抗率が1Ωcm以上となるように単結晶インゴットを成長させる。
ここで成長させる単結晶インゴットは、酸素濃度が0.7×1018atoms/cm以下、抵抗率が1Ωcm以上となるようにする以外の規格(導電型等)は特に限定されず、一般的な条件とすればよい。
First, a single crystal ingot is grown by the CZ method so that the oxygen concentration is 0.7 × 10 18 atoms / cm 3 or less and the resistivity is 1 Ωcm or more.
The single crystal ingot grown here is not particularly limited except for the oxygen concentration of 0.7 × 10 18 atoms / cm 3 or less and the resistivity of 1 Ωcm or more. What is necessary is just to make it a condition.

そして、先に成長させた単結晶インゴットの外周部を除去して縮径する。
この外周部の除去による成長インゴットの直径に対する縮径の方法も、一般的な直径を揃えるための円筒研削工程と同様の方法を用いることができ、その方法は特に限定されない。
ここで、この単結晶インゴットの外周部の除去量は、一般的な円筒研削工程における除去量よりも多い8mm以上とすることが望ましい。
Then, the outer periphery of the previously grown single crystal ingot is removed to reduce the diameter.
As a method for reducing the diameter of the growth ingot by removing the outer peripheral portion, the same method as the cylindrical grinding step for making a common diameter can be used, and the method is not particularly limited.
Here, the removal amount of the outer peripheral portion of the single crystal ingot is desirably 8 mm or more, which is larger than the removal amount in a general cylindrical grinding process.

そして、成長する単結晶インゴットの直径を320mm以上とし、単結晶インゴットの外周部の除去量を外周部から少なくとも幅10mm以上として、直径300mmの金属汚染評価用シリコンウエーハを作製することができる。
直径300mmのモニター用の金属汚染評価用シリコンウエーハは、直径300mm以上、例えば直径450mmのシリコンウエーハの外周部を除外すること等によって作製することもできるが、上述のように、成長させる単結晶インゴットを直径320mm以上にして、その外周部を少なくとも幅10mm以上除去することで作製することができる。
これによって、ライフタイムや拡散長の低下の原因となるウエーハ外周部が確実に除去された、高い精度で金属汚染の有無を評価することができる直径300mm用の金属汚染評価用シリコンウエーハをより容易かつ確実に製造することができるようになる。
Then, a silicon wafer for metal contamination evaluation having a diameter of 300 mm can be manufactured by setting the diameter of the growing single crystal ingot to 320 mm or more and the removal amount of the outer periphery of the single crystal ingot to at least 10 mm from the outer periphery.
A silicon wafer for metal contamination evaluation for a monitor having a diameter of 300 mm can be produced by excluding the outer periphery of a silicon wafer having a diameter of 300 mm or more, for example, 450 mm, but as described above, a single crystal ingot to be grown is used. Can be made by making the diameter 320 mm or more and removing at least 10 mm or more of the outer periphery.
As a result, a silicon wafer for evaluating metal contamination for a diameter of 300 mm, which can accurately evaluate the presence or absence of metal contamination, in which the outer periphery of the wafer that causes a decrease in lifetime and diffusion length is reliably removed, can be more easily evaluated. And it becomes possible to manufacture reliably.

また、直径200mmの金属汚染評価用シリコンウエーハについても、直径300mm用金属汚染評価用シリコンウエーハと同じ様に、直径220mm以上の単結晶インゴットの外周部を少なくとも幅10mm以上除去することによって作製することができ、所望の直径となった高信頼性の金属汚染評価用シリコンウエーハを製造することができる。   Also, a silicon wafer for metal contamination evaluation with a diameter of 200 mm is prepared by removing at least 10 mm or more of the outer periphery of a single crystal ingot with a diameter of 220 mm or more in the same manner as the silicon wafer for metal contamination evaluation with a diameter of 300 mm. It is possible to manufacture a highly reliable silicon wafer for metal contamination evaluation having a desired diameter.

その後、縮径後のインゴットからシリコンウエーハを切り出して、金属汚染評価用シリコンウエーハを作製する。
ここでは、例えば縮径されて外周部が除去されたインゴットからウエーハ状のシリコンウエーハを切り出し(スライス加工)、切り出したシリコンウエーハの周辺部の角を落とすために面取り(ベベリング加工)を施すことができる。更に、このシリコンウエーハ表面の凹凸を無くし、平坦度を高め、スライス時の加工歪を最小にする為にラッピング加工を施すことができる。その後、ラッピング加工時に半導体ウエーハの表面層に形成された加工歪み層を混酸エッチングにより除去することもできる(エッチング)。
Thereafter, the silicon wafer is cut out from the ingot after the diameter reduction to produce a silicon wafer for metal contamination evaluation.
Here, for example, a wafer-like silicon wafer is cut out (slicing process) from an ingot whose diameter has been reduced and the outer peripheral part has been removed, and chamfering (beveling process) is performed in order to drop the corners of the peripheral part of the cut silicon wafer. it can. Furthermore, lapping can be applied to eliminate unevenness on the surface of the silicon wafer, increase flatness, and minimize processing distortion during slicing. Thereafter, the processing strain layer formed on the surface layer of the semiconductor wafer during lapping can be removed by mixed acid etching (etching).

このように、CZ法によって、酸素濃度が0.7×1018atoms/cm以下、抵抗率が1Ωcm以上となるように成長した単結晶インゴットの外周部を除去して縮径すると、単結晶インゴット外周部の除去を行うためにウエーハの製造コストが上昇して、コスト面からは定常的な汚染管理用モニターにはあまり適さなくなる。
しかしながら、そのような不利な点を差し引いても以下に示す様な大きな利点がある。
例えば、このような方法で作製した金属汚染評価用シリコンウエーハを実際のデバイス工程に流すことによって、製品の電気特性や歩留りを通常の300mmウエーハを用いて評価した場合と比較して、外周部の歩留り低下の原因が結晶の性質に起因するものか、プロセス条件に起因するのかを、容易かつ確実に把握することができ、金属汚染の少ないシリコンウエーハであるかを高い信頼性で確認することができる。
よって、外周部の歩留り低下の原因が、金属汚染かウエーハの結晶特性に起因するものかを直接的かつ高い信頼性で評価することができるモニターウエーハが得られる。従って、工程の改善、デバイス製造歩留りの向上に確実に寄与することができる。
As described above, when the outer peripheral portion of the single crystal ingot grown so as to have an oxygen concentration of 0.7 × 10 18 atoms / cm 3 or less and a resistivity of 1 Ωcm or more is removed by the CZ method, the diameter of the single crystal is reduced. Wafer manufacturing costs increase because the outer periphery of the ingot is removed, making it less suitable for regular contamination control monitors from a cost standpoint.
However, even if such disadvantages are subtracted, there are significant advantages as shown below.
For example, by flowing a silicon wafer for metal contamination evaluation manufactured by such a method to an actual device process, compared with the case where the electrical characteristics and yield of a product are evaluated using a normal 300 mm wafer, It is possible to easily and surely grasp whether the cause of the decrease in yield is due to the nature of the crystal or the process condition, and it is possible to confirm with high reliability whether the silicon wafer is low in metal contamination. it can.
Therefore, it is possible to obtain a monitor wafer that can directly and reliably evaluate whether the cause of the decrease in the yield of the outer peripheral portion is due to metal contamination or the crystal characteristics of the wafer. Therefore, it can certainly contribute to the improvement of the process and the improvement of the device manufacturing yield.

また、本発明の金属汚染評価用シリコンウエーハは、以下に示す様な金属汚染評価用シリコンウエーハの製造方法によっても製造することができるが、もちろんこれにも限定されない。   In addition, the metal contamination evaluation silicon wafer of the present invention can be manufactured by the following method for manufacturing a metal contamination evaluation silicon wafer, but the present invention is not limited thereto.

まず、CZ法によって、酸素濃度が0.7×1018atoms/cm以下、抵抗率が1Ωcm以上となるように単結晶インゴットを成長させる。
ここで成長させる単結晶インゴットは、酸素濃度が0.7×1018atoms/cm以下、抵抗率が1Ωcm以上となるようにする以外の規格(導電型等)は特に限定されず、一般的な条件とすればよい。
First, a single crystal ingot is grown by the CZ method so that the oxygen concentration is 0.7 × 10 18 atoms / cm 3 or less and the resistivity is 1 Ωcm or more.
The single crystal ingot grown here is not particularly limited except for the oxygen concentration of 0.7 × 10 18 atoms / cm 3 or less and the resistivity of 1 Ωcm or more. What is necessary is just to make it a condition.

そして、先に成長させた単結晶インゴットからCZシリコン基板を切り出す。
この切り出しも一般的な条件とすることができ、例えば内周刃スライサあるいはワイヤソー等の切断装置によってスライスすることができる。また、この後にラッピング・エッチング・研磨のうち少なくとも1つ以上を行うことができる。
Then, the CZ silicon substrate is cut out from the previously grown single crystal ingot.
This cutting can also be performed under general conditions. For example, the cutting can be performed by a cutting device such as an inner peripheral slicer or a wire saw. Thereafter, at least one of lapping, etching, and polishing can be performed.

その後、先に切り出したCZシリコン基板の外周部を所定量だけ除去し、所望の直径の金属汚染評価用シリコンウエーハとする。
ここで、このCZシリコン基板の外周部の除去量は、上述のように8mm以上とすることが望ましい。
Thereafter, a predetermined amount of the outer peripheral portion of the CZ silicon substrate cut out earlier is removed to obtain a metal contamination evaluation silicon wafer having a desired diameter.
Here, the removal amount of the outer peripheral portion of the CZ silicon substrate is desirably 8 mm or more as described above.

インゴットの円筒研削による縮径ではなく、ウェーハ段階での縮径も適用可能である。例えば厚さ775μmの300mmウェーハをくり抜き加工して、200mm鏡面ウェーハに加工することにより、インゴット外周部を除外したウェーハを得られる。   The diameter reduction at the wafer stage can be applied instead of the diameter reduction by cylindrical grinding of the ingot. For example, a 300 mm wafer having a thickness of 775 μm is cut and processed into a 200 mm mirror wafer, thereby obtaining a wafer excluding the outer periphery of the ingot.

このような場合には、CZシリコン基板の直径を300mmとし、CZシリコン基板の外周部の除去量を外周部から少なくとも20mm以上として、直径200mmの金属汚染評価用シリコンウエーハを作製することができる。
このように、直径200mm用の汚染評価用の金属汚染評価用シリコンウエーハに関しては、例えば直径300mmの酸素濃度が0.7×1018atoms/cm以下で、抵抗率が1Ωcm以上のCZシリコン基板のうち、規格外品等のデバイス製造工程に回さない分を選択し、この選択したCZシリコン基板の外周部を除去することによって製造することが可能である。
この方法であれば、直径300mmCZシリコン基板のうち、不純物濃度が高かったり、酸素析出が起こりやすい外周部を除外するだけで高信頼性の金属汚染評価用シリコンウエーハを製造することができるので、製造自体は非常に容易である。
In such a case, a silicon wafer for metal contamination evaluation having a diameter of 200 mm can be manufactured by setting the diameter of the CZ silicon substrate to 300 mm and the removal amount of the outer periphery of the CZ silicon substrate to at least 20 mm or more from the outer periphery.
Thus, for a silicon wafer for metal contamination evaluation for contamination evaluation for a diameter of 200 mm, for example, a CZ silicon substrate having an oxygen concentration of 300 mm in diameter of 0.7 × 10 18 atoms / cm 3 or less and a resistivity of 1 Ωcm or more. Among them, it is possible to manufacture by selecting an amount not to be used for a device manufacturing process such as a non-standard product and removing the outer peripheral portion of the selected CZ silicon substrate.
With this method, it is possible to manufacture a highly reliable silicon wafer for metal contamination evaluation by simply excluding the outer peripheral portion where the impurity concentration is high or oxygen precipitation is likely to occur among the 300 mm diameter CZ silicon substrate. It is very easy.

またCZシリコン基板の直径を200mmとし、CZシリコン基板の外周部の除去量を外周部から少なくとも15mm以上として、直径150mmの金属汚染評価用シリコンウエーハを作製することができる。
直径150mm用の金属汚染評価用シリコンウエーハに関しても、同様に直径200mmの酸素濃度が0.7×1018atoms/cm以下で、抵抗率が1Ωcm以上のCZシリコン基板のうち、規格外品等のデバイス製造工程に回さない分を選択し、この選択したCZシリコン基板の外周部を除去することによって製造することが可能である。
Further, a silicon wafer for metal contamination evaluation with a diameter of 150 mm can be manufactured by setting the diameter of the CZ silicon substrate to 200 mm and the removal amount of the outer periphery of the CZ silicon substrate to at least 15 mm from the outer periphery.
Similarly, a silicon wafer for metal contamination evaluation for a diameter of 150 mm is a non-standard product among CZ silicon substrates having an oxygen concentration of 200 mm in diameter of 0.7 × 10 18 atoms / cm 3 or less and a resistivity of 1 Ωcm or more. It is possible to manufacture by selecting an amount not to be used in the device manufacturing process and removing the outer peripheral portion of the selected CZ silicon substrate.

また、CZシリコン基板の外周部の除去は、CZシリコン基板のオリフラまたはノッチに対して所定の方向に、CZシリコン基板の中心から5mm以上偏芯させて縮径することとすることができる。   Further, the removal of the outer peripheral portion of the CZ silicon substrate can be reduced in diameter by decentering 5 mm or more from the center of the CZ silicon substrate in a predetermined direction with respect to the orientation flat or notch of the CZ silicon substrate.

従来の金属汚染評価用シリコンウエーハによって金属汚染の有無を評価すると、ウエーハ周辺部でライフタイムが低下した場合では、金属汚染起因か結晶起因かの判断に迷うことになる。
それに対して、本発明のように成長インゴットの直径に対して縮径されて外周部が除去され、かつその縮径の方法がCZシリコン基板のオリフラまたはノッチに対して所定の方向に、CZシリコン基板の中心から5mm以上偏芯させて縮径するものであれば、もし万が一に酸素析出が原因でライフタイムの低下が起った場合であっても、外周部の除去方法が偏芯されているため、ライフタイムの分布がウエーハ中心から所定の方向にずれたものとなる。よって、酸素析出起因であるのか熱処理による汚染起因によるものかを明確に把握することができ、汚染原因を容易に判断できるようになる。
従って、更に高い信頼性を持って金属不純物汚染の有無の評価を行うことができるモニター用金属汚染評価用シリコンウエーハが得られる。
When the presence or absence of metal contamination is evaluated by a conventional silicon contamination evaluation silicon wafer, if the lifetime decreases in the periphery of the wafer, it is difficult to determine whether it is due to metal contamination or due to crystals.
On the other hand, as in the present invention, the diameter is reduced with respect to the diameter of the growth ingot, the outer peripheral portion is removed, and the diameter reduction method is performed in a predetermined direction with respect to the orientation flat or notch of the CZ silicon substrate. If the diameter is reduced by decentering 5 mm or more from the center of the substrate, even if the lifetime decreases due to oxygen precipitation, the method for removing the outer periphery is decentered. Therefore, the lifetime distribution is shifted in a predetermined direction from the wafer center. Therefore, it is possible to clearly grasp whether it is due to oxygen precipitation or due to contamination by heat treatment, and the cause of contamination can be easily determined.
Therefore, it is possible to obtain a silicon wafer for evaluation of metal contamination for monitoring which can evaluate the presence or absence of metal impurity contamination with higher reliability.

そして、単結晶インゴットからCZシリコン基板を切り出した後に、CZシリコン基板を少なくとも1枚以上抜き取り、抜き取ったCZシリコン基板の表面にケミカルパッシベーションによりパッシベーション膜を形成してPCD法によってウエーハライフタイムを測定し、ウエーハライフタイムが抜き取ったCZシリコン基板の外周部も含めて600μsec以上となっていることを確認した後、CZシリコン基板の外周部を除去することができる。   After cutting the CZ silicon substrate from the single crystal ingot, at least one CZ silicon substrate is extracted, a passivation film is formed on the surface of the extracted CZ silicon substrate by chemical passivation, and the wafer lifetime is measured by the PCD method. After confirming that the wafer lifetime is 600 μsec or more including the outer peripheral portion of the extracted CZ silicon substrate, the outer peripheral portion of the CZ silicon substrate can be removed.

金属汚染評価用シリコンウエーハに関しては、結晶成長中の外周部の汚染も含め、ウエーハ工程終了段階で、十分長いライフタイムを有することが保証されていることが望ましい。
例えば、デザインルールが0.1μmの高集積デバイス用のシリコンウエーハの金属汚染量は、関連団体のロードマップではFe濃度で1×1010atoms/cm以下にするよう定められているが、この要求をライフタイムに換算するとおおよそ600μsecに対応する(図3参照)。
そこで、この水準の金属汚染を管理するためには、金属汚染管理用シリコンウエーハが熱処理前のウエーハ段階で最低でも600μsec以上のライフタイムを持つ必要がある。ここで、CZシリコン基板の外周部を除去する本発明の金属汚染評価用シリコンウエーハの製造方法によれば、熱処理後であっても、結晶起因によるライフタイム・拡散長の低下がないため、ウエーハ面内でばらつきの少ない測定を行うことができるモニターウエーハが製造される。
そのため、ウエーハ加工工程終了段階で、抜き取りで熱処理を伴わないケミカルパッシベーション後のPCD法によってライフタイムを検査し、ライフタイムが600μsec以上であることを確認することによって、ライフタイムモニターとしての品質を、インゴットロット単位で明確に保証できる。そして、このインゴットから得られたCZシリコン基板の外周部を除去することで、高感度な金属不純物評価を行うことができるモニター用金属汚染評価用シリコンウエーハを効率よく製造することができるようになる。
なお、図3は、シリコンウエーハの鉄濃度と、少数キャリア寿命(ライフタイム)や拡散長との関係を示した図である。
Regarding the silicon wafer for metal contamination evaluation, it is desirable to ensure that it has a sufficiently long lifetime at the end of the wafer process, including contamination of the outer periphery during crystal growth.
For example, the metal contamination amount of silicon wafers for highly integrated devices with a design rule of 0.1 μm is determined to be 1 × 10 10 atoms / cm 3 or less in Fe concentration in the roadmap of related organizations. When the request is converted into a lifetime, it corresponds to approximately 600 μsec (see FIG. 3).
Therefore, in order to manage this level of metal contamination, the silicon wafer for metal contamination management needs to have a lifetime of at least 600 μsec at the wafer stage before heat treatment. Here, according to the method for producing a silicon wafer for metal contamination evaluation of the present invention that removes the outer peripheral portion of the CZ silicon substrate, the lifetime and diffusion length are not reduced due to the crystal even after the heat treatment. A monitor wafer capable of performing measurement with little variation in the plane is manufactured.
Therefore, at the end of the wafer processing step, the lifetime is inspected by the PCD method after chemical passivation without sampling and heat treatment, and by confirming that the lifetime is 600 μsec or more, the quality as a lifetime monitor is Can be clearly guaranteed on an ingot lot basis. Then, by removing the outer peripheral portion of the CZ silicon substrate obtained from this ingot, it becomes possible to efficiently manufacture a silicon wafer for metal contamination evaluation for monitoring that can perform highly sensitive metal impurity evaluation. .
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the iron concentration of the silicon wafer, the minority carrier lifetime (lifetime), and the diffusion length.

このように、大口径のCZシリコン基板の外周部を除去する方法であれば、その生産数量的には限定されるが、例えば規格外品となったCZシリコン単結晶を用いることができるため、モニターウエーハの製造コストに関する問題を、単結晶インゴットの外周部を除去して縮径する場合に比べて小さくすることができる。よって、その実施は非常に容易であり、コスト的にも十分実施することが可能である。   Thus, if it is a method of removing the outer peripheral portion of the large-diameter CZ silicon substrate, its production quantity is limited, but for example, a CZ silicon single crystal that has become a non-standard product can be used. The problem relating to the manufacturing cost of the monitor wafer can be reduced as compared with the case of reducing the diameter by removing the outer peripheral portion of the single crystal ingot. Therefore, the implementation is very easy and can be implemented sufficiently in terms of cost.

以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1、比較例1)
直径150mmのライフタイム測定用の金属汚染評価用シリコンウエーハを2種類準備した。
1種類目は、一般的に用いられている、CZ法で作製された導電型がP型、ボロンドープの直径150mmの結晶面(100)結晶であり、格子間酸素濃度は13.0ppma(0.65×1018atoms/cm)、抵抗率は約8.0Ωcmのものである。このシリコンウエーハの裏面はエッチング後に鏡面研磨を行っており、加工歪は形成されていないものである(比較例1)。
2種類目は、CZ法で作製された直径200mm、結晶面(100)、格子間酸素濃度は13.0ppma(0.65×1018atoms/cm)、抵抗率は規格中心が7.5ΩcmのCZシリコン基板の中心部を切り出して直径150mmに加工したウエーハで、厚さは150mmウエーハと同じ625μmに加工した。なお、このシリコンウエーハの裏面はエッチング後に鏡面研磨を行っており、加工歪は形成されていないものである(実施例1)。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to these.
(Example 1, Comparative Example 1)
Two types of silicon wafers for metal contamination evaluation for lifetime measurement having a diameter of 150 mm were prepared.
The first type is a commonly used crystal plane (100) crystal of P-type, boron-doped diameter 150 mm manufactured by CZ method, and the interstitial oxygen concentration is 13.0 ppma (0. 65 × 10 18 atoms / cm 3 ) and the resistivity is about 8.0 Ωcm. The back surface of this silicon wafer is mirror-polished after etching, and no processing strain is formed (Comparative Example 1).
The second type has a diameter of 200 mm produced by the CZ method, a crystal plane (100), an interstitial oxygen concentration of 13.0 ppma (0.65 × 10 18 atoms / cm 3 ), and a resistivity center of 7.5 Ωcm. The wafer was cut into a central portion of the CZ silicon substrate and processed to a diameter of 150 mm, and the thickness was processed to 625 μm, the same as the 150 mm wafer. In addition, the back surface of this silicon wafer is mirror-polished after etching, and no processing strain is formed (Example 1).

この2種類のシリコンウエーハに対して、標準的なSC1、SC2洗浄を行った後、窒素雰囲気中で700℃の条件の酸化炉に投入し、1,050℃で120分の熱処理を行った後、700℃に冷却してから酸化炉から取り出した。なお、これらのシリコンウエーハの前後にはダミーウエーハを各5枚仕込んでおいた。   After performing standard SC1 and SC2 cleaning on these two types of silicon wafers, they were put in an oxidation furnace at 700 ° C. in a nitrogen atmosphere and heat-treated at 1,050 ° C. for 120 minutes. The product was cooled to 700 ° C. and taken out from the oxidation furnace. Five dummy wafers were charged before and after these silicon wafers.

次に、フッ酸で表面の酸化膜を除去し、ケミカルパッシベーション(ヨウ素−エタノール溶液にディップ)により、ウエーハライフタイムの測定を行った。
ウエーハライフタイムの測定は、近赤外光励起、1GHzマイクロ波反射によるPCD法のウエーハライフタイム測定器を用いた。これらの結果を図4に示した。
Next, the oxide film on the surface was removed with hydrofluoric acid, and the wafer lifetime was measured by chemical passivation (dip in iodine-ethanol solution).
The wafer lifetime was measured using a PCD wafer lifetime measuring instrument using near-infrared light excitation and 1 GHz microwave reflection. These results are shown in FIG.

従来より使用されているような、成長インゴットの直径に対して縮径されずに外周部が除去されていない比較例1のシリコンウエーハを用いて熱処理炉の金属汚染を評価のためにライフタイム測定を行うと、図4(A)に示すように、シリコンウエーハ外周部のライフタイムが低下し、そこに汚染があるように思われる結果となった。
しかし、図4(B)に示すように、成長インゴットの直径に対して縮径された実施例1のシリコンウエーハを用いて同様にライフタイム測定を行うと、外周部でのライフタイムの低下は、外周部から僅かな範囲にとどまり、それ以外の部分でのライフタイムの低下は僅かなものとなった。
すなわち、実施例1のシリコンウエーハを用いた評価では、熱処理中の汚染が殆どないと判断される結果となった。
Lifetime measurement for evaluating metal contamination in a heat treatment furnace using the silicon wafer of Comparative Example 1 in which the outer peripheral portion is not removed without being reduced in diameter with respect to the diameter of the growth ingot as used conventionally. As shown in FIG. 4A, the lifetime of the outer peripheral portion of the silicon wafer was lowered, and it seemed that there was contamination.
However, as shown in FIG. 4B, when the lifetime measurement is similarly performed using the silicon wafer of Example 1 whose diameter is reduced with respect to the diameter of the growth ingot, the decrease in the lifetime at the outer peripheral portion is as follows. , Staying in a slight range from the outer peripheral portion, the lifetime was reduced slightly in other parts.
That is, in the evaluation using the silicon wafer of Example 1, it was judged that there was almost no contamination during the heat treatment.

このように、同じ熱処理炉に対する金属汚染評価であっても、モニターウエーハの性質の違いにより異なった結果が得られた。
そのため、比較例1のシリコンウエーハを用いた従来の方法では問題にしているシリコンウエーハ外周部のライフタイムの低下があっても、異常と判断せずに、判断保留とされることが多いが、実施例1のシリコンウエーハを用いた結果から、酸化炉の金属汚染によるライフタイムの低下ではないことがはっきりと解った。
このように、実施例1のような成長インゴットに対して縮径されたシリコンウエーハを用いることによって、結晶起因なのか金属汚染によるライフタイムの低下なのかを正確に評価でき、またウエーハ外周部の金属汚染の有無を評価できることが判った。
As described above, even in the metal contamination evaluation for the same heat treatment furnace, different results were obtained due to the difference in the properties of the monitor wafer.
Therefore, in the conventional method using the silicon wafer of Comparative Example 1, even if there is a decrease in the lifetime of the outer peripheral portion of the silicon wafer, which is a problem, it is often determined to be pending without determining that it is abnormal. From the result of using the silicon wafer of Example 1, it was clearly understood that the lifetime was not reduced due to metal contamination of the oxidation furnace.
Thus, by using a silicon wafer having a reduced diameter with respect to the growth ingot as in Example 1, it is possible to accurately evaluate whether the lifetime is caused by crystal or metal contamination. It was found that the presence or absence of metal contamination can be evaluated.

(実施例2、比較例2)
実施例1と同程度の酸素濃度、抵抗率のCZ法で作製された直径300mmのCZシリコン基板の中心部を切り出して、直径200mmのシリコンウエーハを作製した。このCZシリコン基板の切り出しでは、直径300mmのCZシリコン基板の中心に対して、200mmウエーハの中心を直径300mmウエーハの中心から、ノッチ方向に40mmずらして切り出した。その後、ウエーハの厚さを725μmになるようにエッチング・研磨して、直径200mmのモニターウエーハを作製した(実施例2)。
また、前述の直径300mmウエーハと同程度の酸素濃度・抵抗率の直径200mmの通常モニターウエーハを準備した(比較例2)。
(Example 2, comparative example 2)
A center portion of a 300 mm diameter CZ silicon substrate produced by the CZ method having the same oxygen concentration and resistivity as in Example 1 was cut out to produce a silicon wafer having a diameter of 200 mm. In the cutting of the CZ silicon substrate, the center of the 200 mm wafer was cut from the center of the 300 mm diameter wafer by 40 mm in the notch direction with respect to the center of the 300 mm diameter CZ silicon substrate. Thereafter, the wafer was etched and polished so that the thickness of the wafer became 725 μm, thereby producing a monitor wafer having a diameter of 200 mm (Example 2).
Further, a normal monitor wafer having a diameter of 200 mm and an oxygen concentration / resistivity comparable to that of the above-mentioned 300 mm diameter wafer was prepared (Comparative Example 2).

上記2種類のシリコンウエーハに対して、標準的なSC1,SC2洗浄を行って、並べてボートに仕込み、横型拡散炉で熱処理を行った。熱処理の雰囲気ガスは3%の酸素を含む窒素ガスで、800℃で炉に投入し、1150℃に昇温して120分の熱処理を行った。そして800℃まで冷却して炉から取り出した後に、酸化膜をフッ酸でエッチングした後、ヨウ素エタノール液によるケミカルパッシベーションを行い、PCD法でライフタイムの測定を行った。これら2種類のシリコンウエーハのライフタイム測定の結果を図5に示した。   The above two types of silicon wafers were subjected to standard SC1 and SC2 cleaning, placed side by side in a boat, and heat-treated in a horizontal diffusion furnace. The atmosphere gas for the heat treatment was a nitrogen gas containing 3% oxygen, which was charged into a furnace at 800 ° C. and heated to 1150 ° C. for 120 minutes. Then, after cooling to 800 ° C. and taking out from the furnace, the oxide film was etched with hydrofluoric acid, then chemical passivation with iodine ethanol solution was performed, and the lifetime was measured by the PCD method. The results of lifetime measurement of these two types of silicon wafers are shown in FIG.

図5(A)に示すように、比較例2のシリコンウエーハでは、外周部全体にライフタイムの低い領域が見られた。
これに対し、図5(B)に示すように、300mmウエーハから、偏芯、切り出しした実施例2のシリコンウエーハを用いた場合では、ノッチ側では外周極僅かな部分にのみライフタイムの低下が見られ、ノッチと反対側では300mmウエーハの外周部に対応する領域でライフタイムの低下が見られた。
As shown in FIG. 5A, in the silicon wafer of Comparative Example 2, a region having a low lifetime was observed on the entire outer peripheral portion.
On the other hand, as shown in FIG. 5B, in the case where the silicon wafer of Example 2 that was eccentric and cut out from the 300 mm wafer was used, the lifetime was reduced only in a small portion of the outer periphery on the notch side. As can be seen, on the side opposite to the notch, the lifetime was reduced in a region corresponding to the outer peripheral portion of the 300 mm wafer.

このように、比較例2のシリコンウエーハでは、ウエーハ中心部に粒子からの汚染と思われるスポット状のライフタイムの低下部位とウエーハ外周部全体にライフタイムが大きく低下した領域が見られたが、実施例2のシリコンウエーハでは見られなかった。
これらの結果から、何れも外周部のライフタイムの低下は、結晶の特性を反映したものであり、炉体からの金属汚染ではないことが解った。そして偏芯の方向、およびその大きさを適切に選べば、より結晶の特性からのライフタイム低下を、金属汚染起因のライフタイム低下と区別できることも判った。
As described above, in the silicon wafer of Comparative Example 2, a spot-like lifetime reduction portion that seems to be contaminated from particles in the wafer central portion and a region in which the lifetime was greatly reduced in the entire outer periphery of the wafer were seen. It was not observed in the silicon wafer of Example 2.
From these results, it was found that the decrease in the lifetime of the outer peripheral portion reflects the characteristics of the crystal and is not metal contamination from the furnace body. It was also found that if the direction of eccentricity and the size thereof are appropriately selected, the lifetime reduction due to the crystal characteristics can be distinguished from the lifetime reduction due to metal contamination.

なお、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-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.

1…ライフタイムの短い領域、
2…ライフタイムがやや短い領域、
3…ライフタイムがやや長い領域、
4…ライフタイムが長い領域。
1 ... A short lifetime area
2… A region with a slightly short lifetime,
3… A region with a slightly longer lifetime,
4 ... An area with a long lifetime.

Claims (5)

金属汚染を評価するための金属汚染評価用シリコンウエーハの製造方法であって、少なくとも、
CZ法によって、酸素濃度が0.7×1018atoms/cm以下、抵抗率が1Ωcm以上となるように単結晶インゴットを成長し、
該成長した単結晶インゴットからCZシリコン基板を切り出して、
その後、該CZシリコン基板をくり抜き加工して外周部を除去することを特徴とする金属汚染評価用シリコンウエーハの製造方法。
A method for producing a silicon wafer for evaluating metal contamination for evaluating metal contamination, comprising:
A single crystal ingot is grown by the CZ method so that the oxygen concentration is 0.7 × 10 18 atoms / cm 3 or less and the resistivity is 1 Ωcm or more.
CZ silicon substrate is cut out from the grown single crystal ingot,
Thereafter, the CZ silicon substrate is cut out to remove the outer peripheral portion.
前記CZシリコン基板の直径を300mmとし、前記CZシリコン基板の外周部の除去量を該外周部から少なくとも20mm以上として、直径200mmの前記金属汚染評価用シリコンウエーハを作製することを特徴とする請求項に記載の金属汚染評価用シリコンウエーハの製造方法。 The metal contamination evaluation silicon wafer having a diameter of 200 mm is manufactured by setting the diameter of the CZ silicon substrate to 300 mm and the removal amount of the outer periphery of the CZ silicon substrate to at least 20 mm or more from the outer periphery. 2. A method for producing a silicon wafer for metal contamination evaluation according to 1 . 前記CZシリコン基板の直径を200mmとし、前記CZシリコン基板の外周部の除去量を該外周部から少なくとも15mm以上として、直径150mmの前記金属汚染評価用シリコンウエーハを作製することを特徴とする請求項に記載の金属汚染評価用シリコンウエーハの製造方法。 The metal contamination evaluation silicon wafer having a diameter of 150 mm is manufactured by setting the diameter of the CZ silicon substrate to 200 mm, and removing the outer peripheral portion of the CZ silicon substrate to at least 15 mm from the outer peripheral portion. 2. A method for producing a silicon wafer for metal contamination evaluation according to 1 . 前記CZシリコン基板の外周部の除去は、前記CZシリコン基板のオリフラまたはノッチに対して所定の方向に、該CZシリコン基板の中心から5mm以上偏芯させて縮径することを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の金属汚染評価用シリコンウエーハの製造方法。 The removal of the outer peripheral portion of the CZ silicon substrate is performed by decentering the CZ silicon substrate by decentering it by 5 mm or more from the center of the CZ silicon substrate in a predetermined direction with respect to the orientation flat or notch of the CZ silicon substrate. The method for producing a silicon wafer for metal contamination evaluation according to any one of claims 1 to 3 . 前記単結晶インゴットから前記CZシリコン基板を切り出した後に、前記CZシリコン基板を少なくとも1枚以上抜き取り、該抜き取ったCZシリコン基板の表面にケミカルパッシベーションによりパッシベーション膜を形成してPCD法によってウエーハライフタイムを測定し、該ウエーハライフタイムが該抜き取ったCZシリコン基板の外周部も含めて600μsec以上となっていることを確認した後、前記CZシリコン基板の外周部を除去することを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の金属汚染評価用シリコンウエーハの製造方法。 After the CZ silicon substrate is cut out from the single crystal ingot, at least one CZ silicon substrate is extracted, a passivation film is formed on the surface of the extracted CZ silicon substrate by chemical passivation, and a wafer lifetime is increased by a PCD method. measuring, after the wafer lifetime was sure that the 600μsec or more including the outer peripheral portion of the CZ silicon substrate was taken out the, claims and removing the outer peripheral portion of the CZ silicon substrate 1 A method for producing a silicon wafer for metal contamination evaluation according to any one of claims 1 to 4 .
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