JP6834836B2 - OSF evaluation method for silicon single crystal, inspection method for epitaxial wafer, and manufacturing method for silicon single crystal - Google Patents
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Description
本発明は、シリコン単結晶のＯＳＦ評価方法、エピタキシャルウェーハの検査方法、およびシリコン単結晶の製造方法に関する。 The present invention relates to an OSF evaluation method for a silicon single crystal, an inspection method for an epitaxial wafer, and a method for producing a silicon single crystal.
トランジスタやＩＣ等の半導体装置には、ＣＺ法により製造されたシリコン単結晶ウェーハが一般的に使用される。ＣＺ法により製造される結晶には結晶成長時に製造装置のるつぼ材質から酸素原子が格子間酸素として結晶中に混入するが、この格子間酸素はデバイスプロセスにおいて、転位の固着作用及び析出物によるＩＧ（Intrinsic Gettering）効果をもたらすため、結晶中の格子間酸素の濃度や分布を制御することはデバイス特性にとって重要である。 Silicon single crystal wafers manufactured by the CZ method are generally used for semiconductor devices such as transistors and ICs. In the crystal produced by the CZ method, oxygen atoms are mixed into the crystal as interstitial oxygen from the pot material of the production equipment during crystal growth, and this interstitial oxygen has a dislocation fixing action and IG due to precipitates in the device process. Controlling the concentration and distribution of interstitial oxygen in the crystal is important for device characteristics to provide the (Intrinsic Gettering) effect.
一方、結晶中の格子間酸素が過飽和であると、格子間酸素が酸素析出物として析出する。さらにその中の一部が大きな酸素析出物となり、デバイスプロセス後においてウェーハの表面近傍に、酸素誘起積層欠陥（以下、ＯＳＦ（Oxidation induced Stacking Fault）という）を形成して、デバイス特性の劣化や歩留りを低下させることがある。そのため、デバイスプロセス前にシリコン単結晶中のＯＳＦを把握することが重要である。
このため、特許文献１には、３５０℃から１２００℃までウェーハの熱処理を行うに際し、低温域から高温域の５段階の熱処理を順次行うことにより、ウェーハ表面のＯＳＦを顕在化させる技術が開示されている。
On the other hand, when the interstitial oxygen in the crystal is supersaturated, the interstitial oxygen is precipitated as oxygen precipitates. Furthermore, a part of it becomes a large oxygen precipitate, and after the device process, oxygen-induced stacking defects (hereinafter referred to as OSF (Oxidation induced Stacking Fault)) are formed near the surface of the wafer, resulting in deterioration of device characteristics and yield. May decrease. Therefore, it is important to know the OSF in the silicon single crystal before the device process.
For this reason,
しかしながら、高濃度にボロンを添加した抵抗率１０ｍΩｃｍ以上、５０ｍΩｃｍ以下のｐ＋シリコン単結晶では、ＯＳＦのサイズが小さいため、高温で熱処理すると消失してしまい、エッチピットとして表面観察すると、ＯＳＦをうまく発見できないという課題がある。なお、抵抗率１０ｍΩｃｍ未満では、ＯＳＦは結晶中心で消滅してしまう。 However, the high-concentration boron added resistivity 10mΩcm more, in the following p + silicon single crystal 50Emuomegacm, because the size of the OSF is less, would be lost to heat treatment at a high temperature, when the surface observed as etch pits, the OSF There is a problem that it cannot be found well. If the resistivity is less than 10 mΩcm, the OSF disappears at the center of the crystal.
本発明の目的は、高濃度にボロンを添加したシリコン単結晶において、ＯＳＦを顕在化させて良好に評価することのできるシリコン単結晶のＯＳＦ評価方法、このＯＳＦ評価方法を利用したエピタキシャルウェーハの検査方法、およびシリコン単結晶の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is an OSF evaluation method for a silicon single crystal in which OSF is manifested and can be evaluated satisfactorily in a silicon single crystal to which boron is added at a high concentration, and an inspection of an epitaxial wafer using this OSF evaluation method. To provide a method and a method for producing a silicon single crystal.
本発明のシリコン単結晶のＯＳＦ評価方法は、ボロンをドーパントとして含み、抵抗率１０ｍΩｃｍ以上、５０ｍΩｃｍ以下のシリコン単結晶から切り出した試料を用いてＯＳＦの評価を行うシリコン単結晶のＯＳＦ評価方法であって、前記試料を、６００℃以上、７００℃以下の温度で、２時間以上、６時間以下の熱処理を行う第１の熱処理工程と、前記第１の熱処理工程の後、１１００℃以上、１１５０℃以下の温度で、１時間以上、２時間以下の熱処理を行う第２の熱処理工程と、前記第２の熱処理工程後、前記試料表面に顕在化したＯＳＦを計測する計測工程とを実施することを特徴とする。 The OSF evaluation method for a silicon single crystal of the present invention is an OSF evaluation method for a silicon single crystal that contains boron as a dopant and evaluates the OSF using a sample cut out from a silicon single crystal having a resistance of 10 mΩcm or more and 50 mΩ cm or less. After the first heat treatment step of heat-treating the sample at a temperature of 600 ° C. or higher and 700 ° C. or lower for 2 hours or longer and 6 hours or lower, and the first heat treatment step, 1100 ° C. or higher and 1150 ° C. The second heat treatment step of performing the heat treatment for 1 hour or more and 2 hours or less at the following temperature, and the measurement step of measuring the OSF manifested on the sample surface after the second heat treatment step are performed. It is a feature.
この発明によれば、第１の熱処理工程を実施することにより、ボロンをドーパントとした高ドープシリコン単結晶中のＯＳＦを成長させることができるため、シリコン単結晶から切り出した試料の表面に顕在化したＯＳＦ領域を、高精度に計測することができる。 According to the present invention, by carrying out the first heat treatment step, OSF in a highly doped silicon single crystal using boron as a dopant can be grown, so that it becomes apparent on the surface of a sample cut out from the silicon single crystal. The OSF region can be measured with high accuracy.
本発明のエピタキシャルウェーハの検査方法は、前述したシリコン単結晶のＯＳＦ評価方法により、前記試料のＯＳＦ領域のＯＳＦ密度を計測し、前記ＯＳＦ領域の発生幅および最大密度を求める工程と、前記試料に隣接する位置から切り出したシリコンウェーハの表面にエピタキシャル成長膜を積層する工程と、積層されたエピタキシャル成長膜の表面に発生した表層欠陥を計測し、前記ＯＳＦ領域の許容値を算出する工程とを実施することを特徴とする。 The method for inspecting an epitaxial wafer of the present invention includes a step of measuring the OSF density of the OSF region of the sample by the above-mentioned OSF evaluation method of a silicon single crystal and determining the generation width and the maximum density of the OSF region, and the sample. A step of laminating an epitaxial growth film on the surface of a silicon wafer cut out from an adjacent position and a step of measuring surface layer defects generated on the surface of the laminated epitaxial growth film and calculating an allowable value of the OSF region are carried out. It is characterized by.
この発明によれば、シリコンウェーハの表面にエピタキシャル成長膜を積層し、積層されたエピタキシャル成長膜の表層欠陥を計測するために、シリコンウェーハ表面のＯＳＦ領域により、エピタキシャル成長膜の表層欠陥として顕在化するか否かを判定できる。そして、シリコンウェーハ表面のＯＳＦ領域が、エピタキシャルウェーハのエピタキシャル成長膜の表面に顕在化しない許容値を算出することができる。したがって、エピタキシャル成長膜の積層工程において、ＯＳＦ領域が顕在化するインゴットを除外して、エピタキシャル成長膜の積層工程における無駄を排除することができる。 According to the present invention, in order to laminate an epitaxial growth film on the surface of a silicon wafer and measure surface defects of the laminated epitaxial growth film, whether or not the OSF region on the surface of the silicon wafer manifests as surface defects of the epitaxial growth film. Can be determined. Then, it is possible to calculate an allowable value in which the OSF region on the surface of the silicon wafer does not appear on the surface of the epitaxial growth film of the epitaxial wafer. Therefore, in the lamination step of the epitaxial growth film, the ingot in which the OSF region becomes apparent can be excluded, and the waste in the lamination step of the epitaxial growth film can be eliminated.
本発明のシリコン単結晶の製造方法は、ボロンをドーパントとして含み、抵抗率１０ｍΩｃｍ以上、５０ｍΩｃｍ以下のシリコン単結晶を引き上げるシリコン単結晶の製造方法であって、前述したエピタキシャルウェーハの検査方法を実施して、前記ＯＳＦ領域の許容値を算出する工程と、算出された前記ＯＳＦ領域の発生幅および最大密度に基づいて、前記シリコン単結晶の引き上げ条件を設定する工程と、設定された前記シリコン単結晶の引き上げ条件に基づいて、前記シリコン単結晶の引き上げを行う工程とを実施することを特徴とする。 The method for producing a silicon single crystal of the present invention is a method for producing a silicon single crystal containing boron as a dopant and pulling up a silicon single crystal having a resistance of 10 mΩcm or more and 50 mΩcm or less, and the above-mentioned epitaxial wafer inspection method is carried out. The step of calculating the permissible value of the OSF region, the step of setting the pulling condition of the silicon single crystal based on the calculated generation width and the maximum density of the OSF region, and the step of setting the silicon single crystal. It is characterized in that the step of pulling up the silicon single crystal is carried out based on the pulling condition of.
この発明によれば、シリコン単結晶のＯＳＦ領域の許容値を算出することにより、エピタキシャル成長膜を積層した際、エピタキシャル成長膜表面に結晶欠陥を顕在化させないＯＳＦ領域の発生幅および最大密度を把握することができる。したがって、ＯＳＦ領域の発生幅および最大密度以内の引き上げ条件を設定することができるため、エピタキシャル成長膜表面に結晶欠陥が生じないシリコンウェーハを、エピタキシャル成長膜積層工程に送ることができ、エピタキシャル成長膜積層工程における不良品の発生を少なくすることができる。 According to the present invention, by calculating the allowable value of the OSF region of a silicon single crystal, it is possible to grasp the generation width and the maximum density of the OSF region in which crystal defects are not manifested on the surface of the epitaxial growth film when the epitaxial growth film is laminated. Can be done. Therefore, since the generation width of the OSF region and the raising condition within the maximum density can be set, the silicon wafer in which no crystal defect does not occur on the surface of the epitaxial growth film can be sent to the epitaxial growth film laminating step, and in the epitaxial growth film laminating step. The occurrence of defective products can be reduced.
［１］シリコン単結晶Ｓ内に生じる欠陥分布
図１には、引き上げ速度に応じてシリコン単結晶Ｓ内に生じる欠陥分布が示されている。なお、図１はシリコン単結晶Ｓの長手方向に切り出したシリコン単結晶Ｓの中心から外周端部までの断面Ｂの模式図である。
シリコン単結晶Ｓの引き上げ速度が速い場合、空孔型欠陥領域であるＣＯＰ領域が支配的となる。一方、シリコン単結晶Ｓの引き上げ速度が遅い場合、格子間シリコン型欠陥優勢領域が支配的となる。シリコン単結晶Ｓは、ｐ＋結晶であり、抵抗率は１０ｍΩｃｍ以上、５０ｍΩｃｍ以下となっている。
[1] Defect distribution generated in the silicon single crystal S FIG. 1 shows a defect distribution generated in the silicon single crystal S according to the pulling speed. Note that FIG. 1 is a schematic view of a cross section B from the center of the silicon single crystal S cut out in the longitudinal direction of the silicon single crystal S to the outer peripheral end portion.
When the pulling speed of the silicon single crystal S is high, the COP region, which is a vacant defect region, becomes dominant. On the other hand, when the pulling speed of the silicon single crystal S is slow, the interstitial silicon type defect dominant region becomes dominant. The silicon single crystal S is a p + crystal and has a resistivity of 10 mΩcm or more and 50 mΩcm or less.
ＯＳＦ領域は、ＣＯＰ領域と格子間シリコン型欠陥優勢領域の間の引き上げ速度で形成される。なお、図示を略したが、ＯＳＦ領域と格子間シリコン型欠陥優勢領域の間には、無欠陥領域が形成される。
図２には、図１のＡ線における断面、すなわちシリコン単結晶Ｓの長手方向に直交する断面が、シリコン単結晶Ｓの全体径の状態で示されている。図２に示すように、リング状のＯＳＦ領域を有するシリコンウェーハは、内側のＣＯＰ領域と、外側の格子間シリコン型欠陥優勢領域との間にリング状に形成される。
抵抗率１０ｍΩｃｍ以上、抵抗率５０ｍΩｃｍ以下の高濃度ボロン領域では、その濃度の影響による格子間シリコン型結晶欠陥であるＬ／ＤＬ（Large Dislocation Loop）は発生せず、単に格子間シリコン型欠陥優勢領域となる。
The OSF region is formed at the pulling rate between the COP region and the interstitial silicon defect dominant region. Although not shown, a defect-free region is formed between the OSF region and the interstitial silicon type defect predominant region.
FIG. 2 shows a cross section in line A of FIG. 1, that is, a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the silicon single crystal S, in a state of the overall diameter of the silicon single crystal S. As shown in FIG. 2, the silicon wafer having the ring-shaped OSF region is formed in a ring shape between the inner COP region and the outer interstitial silicon type defect dominant region.
In the high-concentration boron region with a resistivity of 10 mΩcm or more and a resistivity of 50 mΩcm or less, L / DL (Large Dislocation Loop), which is an interstitial silicon type crystal defect due to the influence of the concentration, does not occur, and simply an interstitial silicon type defect dominant region. It becomes.
［２］シリコン単結晶ＳのＯＳＦ評価方法
このようなリング状のＯＳＦ領域のＯＳＦ評価を行う場合、シリコン単結晶Ｓから切り出した２枚の試料Ｗを、それぞれ１／４の試験片に分割する。そして、図３に示すように、それぞれの試験片に、第１の熱処理工程Ｓ１、第２の熱処理工程Ｓ２、酸化膜除去工程Ｓ３、および選択エッチング処理工程Ｓ４を行った後、それぞれの試験片の表面を、スキャン計測工程Ｓ５によって計測する。なお、試料Ｗは、引き上げられたシリコン単結晶Ｓを複数のインゴットブロックに切り出す際に得ることができる。
[2] OSF evaluation method for silicon single crystal S When performing OSF evaluation for such a ring-shaped OSF region, two samples W cut out from the silicon single crystal S are each divided into 1/4 test pieces. .. Then, as shown in FIG. 3, each test piece is subjected to a first heat treatment step S1, a second heat treatment step S2, an oxide film removing step S3, and a selective etching treatment step S4, and then each test piece. The surface of the above is measured by the scan measurement step S5. The sample W can be obtained when the pulled-up silicon single crystal S is cut into a plurality of ingot blocks.
［2-1］第１の熱処理工程Ｓ１
第１の熱処理工程Ｓ１は、試料Ｗの試験片を、６００℃以上、７００℃以下の温度で、２時間以上、６時間以下熱処理を行うことにより実施される。熱処理は、水蒸気を用いないドライ雰囲気での熱処理でも、水蒸気を用いた酸化熱処理でもよい。第１の熱処理工程Ｓ１により、試料Ｗの表面に形成されたリング状のＯＳＦ領域の酸素析出核の成長を促し、ＯＳＦ領域のみ密度を増大させることができる。
[2-1] First heat treatment step S1
The first heat treatment step S1 is carried out by heat-treating the test piece of the sample W at a temperature of 600 ° C. or higher and 700 ° C. or lower for 2 hours or longer and 6 hours or shorter. The heat treatment may be a heat treatment in a dry atmosphere without using steam, or an oxidative heat treatment using steam. By the first heat treatment step S1, the growth of oxygen precipitation nuclei in the ring-shaped OSF region formed on the surface of the sample W can be promoted, and the density can be increased only in the OSF region.
第１の熱処理工程Ｓ１における熱処理温度が６００℃未満の場合には、熱処理温度が低すぎるため、ＯＳＦ領域の酸素析出核の成長を十分に促すことができない。
一方、第１の熱処理工程Ｓ１における熱処理温度が７００℃を超える場合には、リング状のＯＳＦ領域以外、たとえばＣＯＰ領域の酸素析出物核の成長も促進されるため、リング状のＯＳＦ領域を特定することが困難となる。
When the heat treatment temperature in the first heat treatment step S1 is less than 600 ° C., the heat treatment temperature is too low, and the growth of oxygen precipitation nuclei in the OSF region cannot be sufficiently promoted.
On the other hand, when the heat treatment temperature in the first heat treatment step S1 exceeds 700 ° C., the growth of oxygen precipitate nuclei in the COP region other than the ring-shaped OSF region is also promoted, so that the ring-shaped OSF region is specified. It becomes difficult to do.
［2-2］第２の熱処理工程Ｓ２
第２の熱処理工程Ｓ２は、一般的なＯＳＦ評価熱処理と同様の条件により行う。具体的には、第２の熱処理工程Ｓ２は、第１の熱処理工程Ｓ１を経た試料Ｗの試験片を、１１００℃以上、１１５０℃以下の温度で、１時間以上、２時間以下の熱処理を行うことにより実施される。熱処理は、水蒸気を用いないドライ雰囲気での熱処理でも、水蒸気を用いた酸化熱処理でもよい。
[2-2] Second heat treatment step S2
The second heat treatment step S2 is performed under the same conditions as the general OSF evaluation heat treatment. Specifically, in the second heat treatment step S2, the test piece of the sample W that has undergone the first heat treatment step S1 is heat-treated at a temperature of 1100 ° C. or higher and 1150 ° C. or lower for 1 hour or longer and 2 hours or shorter. It is carried out by. The heat treatment may be a heat treatment in a dry atmosphere without using steam, or an oxidative heat treatment using steam.
［2-3］酸化膜除去工程Ｓ３
酸化膜除去工程Ｓ３は、試料Ｗの試験片を、フッ化水素酸を純水で希釈した溶液に浸漬することにより、試料Ｗの試験片の表面に付着した酸化膜を除去する。溶液の濃度としては、体積比でフッ化水素酸１に対して、純水が０．２５から３．０の範囲で行う。
[2-3] Oxide film removal step S3
In the oxide film removing step S3, the oxide film adhering to the surface of the test piece of sample W is removed by immersing the test piece of sample W in a solution obtained by diluting hydrofluoric acid with pure water. The concentration of the solution is in the range of 0.25 to 3.0 for pure water with respect to 1 hydrofluoric acid by volume.
［2-4］選択エッチング処理工程Ｓ４
選択エッチング処理工程Ｓ４は、酸化膜除去工程Ｓ３により酸化膜が除去された試料Ｗの試験片に顕在化させたＯＳＦを、選択エッチングすることにより、エッチピットとして視覚により確認できるようにするための工程である。
エッチング液としては、たとえば、Wright液を用いることができる。Wright液の配合比は、体積比でフッ化水素酸：硝酸：氷酢酸：硝酸銅水和物：酸化クロム：純水＝１２．５：１０．７：２２．５：０．５５：４．３８：４９．４である。
[2-4] Selective etching process S4
The selective etching process step S4 is for selectively etching the OSF manifested on the test piece of the sample W from which the oxide film has been removed by the oxide film removing step S3 so that it can be visually confirmed as an etch pit. It is a process.
As the etching solution, for example, a Wright solution can be used. The compounding ratio of the Wright solution is hydrofluoric acid: nitric acid: glacial acetic acid: copper nitrate hydrate: chromium oxide: pure water = 12.5: 10.7: 22.5: 0.55: 4. 38: 49.4.
［2-5］スキャン計測工程Ｓ５
スキャン計測工程Ｓ５は、選択エッチング処理した試料Ｗの試料表面に顕在化したＯＳＦを計測する。具体的には、スキャン計測工程Ｓ５は、電子顕微鏡を用いて半径方向に５ｍｍ間隔で走査し、計測したエッチピットの個数からＯＳＦ平方密度に換算することにより行われる。
[2-5] Scan measurement process S5
In the scan measurement step S5, the OSF manifested on the sample surface of the sample W subjected to the selective etching process is measured. Specifically, the scan measurement step S5 is performed by scanning in the radial direction at intervals of 5 mm using an electron microscope and converting the number of measured etch pits into OSF square density.
［３］エピタキシャルウェーハの検査方法
本発明のエピタキシャルウェーハの検査方法は、図４に示すように、前述したシリコン単結晶ＳのＯＳＦ評価方法によりＯＳＦ領域の発生幅および最大密度を求める工程Ｓ１―Ｓ５と、試料Ｗに隣接するシリコンウェーハにエピタキシャル成長膜を積層するエピタキシャル成長膜積層工程Ｓ６と、エピタキシャル成長膜の表面に発生した表層欠陥を計測し、ＯＳＦ領域の許容値を算出するＯＳＦ領域許容値算出工程Ｓ７とを実施する。
[3] Epitaxy Wafer Inspection Method As shown in FIG. 4, the epitaxial wafer inspection method of the present invention is the steps S1-S5 of obtaining the generation width and maximum density of the OSF region by the OSF evaluation method of the silicon single crystal S described above. The epitaxial growth film laminating step S6 in which the epitaxial growth film is laminated on the silicon wafer adjacent to the sample W, and the OSF region permissible value calculation step S7 in which the surface layer defects generated on the surface of the epitaxial growth film are measured and the permissible value of the OSF region is calculated. And carry out.
［3-1］エピタキシャル成長膜積層工程Ｓ６
前述した工程Ｓ１−Ｓ５によって評価した試料Ｗに隣接する位置のシリコンウェーハの表面にエピタキシャル成長膜を積層する。エピタキシャル成長膜は、シリコンウェーハをエピタキシャル炉の中で約１２００℃まで加熱し、エピタキシャル炉内に気化した四塩化珪素（ＳｉＣｌ４）、三塩化シラン（トリクロルシラン、ＳｉＨＣｌ３）を流すことにより積層することができる。
[3-1] epitaxial growth film laminating step S6
An epitaxial growth film is laminated on the surface of the silicon wafer at a position adjacent to the sample W evaluated in the above-mentioned steps S1-S5. The epitaxial growth film is laminated by heating a silicon wafer to about 1200 ° C. in an epitaxial furnace and flowing vaporized silicon tetrachloride (SiCl 4 ) and silane trichloride (tricrolsilane, SiHCl 3) into the epitaxial furnace. Can be done.
［3-2］ＯＳＦ領域許容値算出工程Ｓ７
エピタキシャル成長膜積層工程Ｓ６により、表面にエピタキシャル膜が形成されたシリコンウェーハＷ２に対して、レーザ面検査器（KLT-Tenchor社製）を用いて、パーティクル分離条件をＬＰＤ−Ｎ（Light Point Defect-Non Cleaning）による計測を実施する。
許容値の算出は、図５および図６に示すように、ＯＳＦ評価を行った試料Ｗに隣接するシリコンウェーハＷ２、Ｗ３に対して、レーザ面検査器により計測によりエピタキシャル成長膜を形成したエピタキシャルシリコンウェーハＥＷ２、ＥＷ３の計測を行い、エピタキシャル成長膜表層にＯＳＦに起因する欠陥が生じているか否かを判定することにより行う。
[3-2] OSF region allowable value calculation step S7
For the silicon wafer W2 on which the epitaxial film was formed by the epitaxial growth film laminating step S6, a laser surface inspector (manufactured by KLT-Tenchor) was used to set the particle separation condition to LPD-N (Light Point Defect-Non). Perform measurement by Cleaning).
As shown in FIGS. 5 and 6, the allowable value is calculated by forming an epitaxial silicon wafer on the silicon wafers W2 and W3 adjacent to the OSF-evaluated sample W by measuring with a laser surface inspector. This is performed by measuring EW2 and EW3 and determining whether or not a defect due to OSF has occurred on the surface layer of the epitaxial growth film.
引き上げ速度の遅い条件でシリコン単結晶Ｓの引き上げを行うと、図５に示すように、シリコンウェーハＷ２におけるＯＳＦ領域の発生幅は大きく、また、ＯＳＦ密度も高密度であった。この場合、エピタキシャル成長膜を形成したエピタキシャルシリコンウェーハＥＷ２の表面にも、ＯＳＦ起因の表層欠陥が生じてしまう。 When the silicon single crystal S was pulled up under the condition that the pulling speed was slow, as shown in FIG. 5, the generation width of the OSF region in the silicon wafer W2 was large, and the OSF density was also high. In this case, surface defects due to OSF also occur on the surface of the epitaxial silicon wafer EW2 on which the epitaxial growth film is formed.
これに対して、引き上げ速度の速い条件でシリコン単結晶Ｓの引き上げを行うと、図６に示すように、シリコンウェーハＷ３におけるＯＳＦ領域の発生幅は小さく、また、ＯＳＦ密度も低密度であった。この場合、エピタキシャル成長膜を形成したエピタキシャルシリコンウェーハＥＷ３の表面には、ＯＳＦ起因の表層欠陥が生じることがない。したがって、図６に示すシリコンウェーハＷ２のＯＳＦ領域の発生幅、ＯＳＦ密度であれば、エピタキシャル成長膜を形成しても、エピタキシャル成長膜表面に、ＯＳＦ起因の表層欠陥が生じることがない。 On the other hand, when the silicon single crystal S was pulled up under the condition that the pulling speed was high, the generated width of the OSF region in the silicon wafer W3 was small and the OSF density was also low, as shown in FIG. .. In this case, surface defects due to OSF do not occur on the surface of the epitaxial silicon wafer EW3 on which the epitaxial growth film is formed. Therefore, if the OSF region generation width and OSF density of the silicon wafer W2 shown in FIG. 6 are used, even if the epitaxial growth film is formed, surface layer defects due to OSF do not occur on the surface of the epitaxial growth film.
［４］シリコン単結晶Ｓの製造方法
本発明のシリコン単結晶Ｓの製造方法は、図７に示すように、前述したエピタキシャルシリコンウェーハＥＷ２の検査方法Ｓ１−Ｓ７を実施した後、シリコン単結晶Ｓの引き上げ条件を設定する工程Ｓ８と、シリコン単結晶Ｓを引き上げる工程Ｓ９とを実施する。
シリコン単結晶Ｓの引き上げ条件の設定する工程Ｓ８は、図１に示す引き上げ速度に応じてシリコン単結晶Ｓ内に生じる欠陥分布の状態を参照して行う。具体的には、引き上げ条件の設定は、図６に示されるエピタキシャルシリコンウェーハＥＷ３の検査方法Ｓ１−Ｓ７により得られたＯＳＦ領域の発生幅と同じ発生幅となるように、引き上げ速度を設定する。
シリコン単結晶Ｓを引き上げる工程Ｓ９は、工程Ｓ８において設定された引き上げ速度により、シリコン単結晶Ｓの引き上げを行う。
[4] Method for Producing Silicon Single Crystal S In the method for producing a silicon single crystal S of the present invention, as shown in FIG. 7, after carrying out the above-mentioned inspection method S1-S7 for the epitaxial silicon wafer EW2, the silicon single crystal S The step S8 for setting the pulling condition and the step S9 for pulling the silicon single crystal S are carried out.
The step S8 for setting the pulling condition of the silicon single crystal S is performed with reference to the state of the defect distribution generated in the silicon single crystal S according to the pulling speed shown in FIG. Specifically, the pulling condition is set so that the pulling speed is the same as the generating width of the OSF region obtained by the inspection method S1-S7 of the epitaxial silicon wafer EW3 shown in FIG.
In the step S9 for pulling up the silicon single crystal S, the silicon single crystal S is pulled up at the pulling speed set in the step S8.
シリコン単結晶Ｓの製造方法をこのような工程を経て実施することにより、エピタキシャルシリコンウェーハＥＷ３のエピタキシャル層に表層欠陥を生じさせることのないシリコンウェーハＷ３を作り込むことが可能となる。したがって、シリコン単結晶Ｓを引き上げる工程Ｓ９の次工程となるエピタキシャル成長膜積層工程において、表層欠陥が生じるシリコンウェーハＷ２を送ることがなく、エピタキシャル成長膜形成工程における工程の無駄を軽減することができる。 By carrying out the method for producing the silicon single crystal S through such a step, it is possible to manufacture the silicon wafer W3 that does not cause surface defects in the epitaxial layer of the epitaxial silicon wafer EW3. Therefore, in the epitaxial growth film laminating step which is the next step of the step S9 for pulling up the silicon single crystal S, the silicon wafer W2 in which the surface layer defect occurs is not sent, and the waste of the step in the epitaxial growth film forming step can be reduced.
次に、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は実施例に限定されたものではない。
ボロンをドーパントとした酸素濃度１１．０×１０１７atoms／ｃｍ３の隣接したφ２００ｍｍ径の試料２枚を、それぞれ１／４に分割し、８水準の評価熱処理を実施した。その後、フッ化水素酸を純水で希釈した溶液で酸化膜を除去した後、Wright液により２μｍの選択エッチング処理を行い、半径方向に５ｍｍ間隔でＯＳＦ密度をスキャン計測した。
熱処理条件を表１に、評価結果を図８および図９に示す。なお、横軸は、シリコンウェーハの中心から端部までの距離であり、中心が０ｍｍであり、外周端部が１００ｍｍである。
Next, examples of the present invention will be described. The present invention is not limited to the examples.
Two samples of φ200mm diameter adjacent the oxygen concentration 11.0 × 10 17 atoms / cm 3 in which the boron dopant, respectively divided into 1/4, was evaluated heat treatment 8 levels. Then, after removing the oxide film with a solution obtained by diluting hydrofluoric acid with pure water, a selective etching treatment of 2 μm was performed with a Wright solution, and the OSF density was scanned and measured at intervals of 5 mm in the radial direction.
The heat treatment conditions are shown in Table 1, and the evaluation results are shown in FIGS. 8 and 9. The horizontal axis is the distance from the center to the end of the silicon wafer, the center is 0 mm, and the outer peripheral end is 100 mm.
図８および図９に示すように、水準１および水準２では、シリコンウェーハの中心から外周にわたり、ＯＳＦ密度が１０２ｃｍ−２前後の値を示し、リング状のＯＳＦ領域を判別
することができないことが確認された。
水準１の場合、第１の熱処理工程Ｓ１を行っていないため、リング状のＯＳＦ領域の酸素析出核の成長の促進が行われず、リング状のＯＳＦ領域が消失してしまい、リング状のＯＳＦ領域の酸素析出核を判別することが困難となったものと考えられる。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
In the case of
水準２の場合、第１の熱処理工程Ｓ１における熱処理温度が低すぎるため、リング状のＯＳＦ領域の酸素析出核を、十分に成長させることができず、水準１の場合と同様にＯＳＦ領域の酸素析出核を判別することが困難となったものと考えられる。
また、水準８についても、水準１および水準２と同様に、リング状のＯＳＦ領域を判別することができなかった。
水準８の場合、第１の熱処理工程Ｓ１の温度が高すぎるため、リング状のＯＳＦ領域およびＣＯＰ領域の酸素析出核がともに成長してしまい、リング状のＯＳＦ領域の酸素析出核を判別することが困難となったものと考えられる。
In the case of
Further, as for level 8, the ring-shaped OSF region could not be discriminated as in
In the case of level 8, since the temperature of the first heat treatment step S1 is too high, both the ring-shaped OSF region and the COP region oxygen precipitate nuclei grow, and the ring-shaped OSF region oxygen precipitate nuclei are discriminated. Is considered to have become difficult.
これに対して、水準３から水準７では、３０ｍｍから５０ｍｍの間にＯＳＦ密度のピークが認められ、リング状のＯＳＦ領域を判別することができる。
したがって、１１４０℃で行う第２の熱処理工程の前に、６００℃以上、７００℃以下で、２時間以上、６時間以下の第１の熱処理工程Ｓ１を行うことにより、リング状のＯＳＦ領域の酸素析出核の成長を促すことができる。このため、その後、第２の熱処理工程を実施しても、リング状のＯＳＦ領域を判別できることが確認された。
On the other hand, at levels 3 to 7, a peak of OSF density is observed between 30 mm and 50 mm, and a ring-shaped OSF region can be discriminated.
Therefore, by performing the first heat treatment step S1 at 600 ° C. or higher and 700 ° C. or lower for 2 hours or more and 6 hours or less before the second heat treatment step performed at 1140 ° C., oxygen in the ring-shaped OSF region is oxygenated. It can promote the growth of precipitated nuclei. Therefore, it was confirmed that the ring-shaped OSF region can be discriminated even if the second heat treatment step is subsequently performed.
ＥＷ２…エピタキシャルシリコンウェーハ、ＥＷ３…エピタキシャルシリコンウェーハ、Ｓ…シリコン単結晶、Ｓ１…第１の熱処理工程、Ｓ２…第２の熱処理工程、Ｓ３…酸化膜除去工程、Ｓ４…選択エッチング処理工程、Ｓ５…スキャン計測工程、Ｓ６…エピタキシャル成長膜積層工程、Ｓ７…ＯＳＦ領域許容値算出工程、Ｓ８…引き上げ条件を設定する工程、Ｓ９…シリコン単結晶を引き上げる工程、Ｗ…試料、Ｗ２…シリコンウェーハ、Ｗ３…シリコンウェーハ。 EW2 ... epitaxial silicon wafer, EW3 ... epitaxial silicon wafer, S ... silicon single crystal, S1 ... first heat treatment step, S2 ... second heat treatment step, S3 ... oxide film removal step, S4 ... selective etching treatment step, S5 ... Scan measurement process, S6 ... epitaxial growth film lamination process, S7 ... OSF region tolerance calculation process, S8 ... process of setting pulling conditions, S9 ... step of pulling silicon single crystal, W ... sample, W2 ... silicon wafer, W3 ... silicon Wafer.
Claims (3)
前記試料を、６００℃以上、７００℃以下の温度（但し、７００℃以上、９００℃未満の温度は除く）で、２時間以上、６時間以下の熱処理を行う第１の熱処理工程と、
前記第１の熱処理工程の後、１１００℃以上、１１５０℃以下の温度で、１時間以上、２時間以下の熱処理を行う第２の熱処理工程と、
前記第２の熱処理工程後、前記試料表面に顕在化したＯＳＦ領域を計測する計測工程とを実施することを特徴とするシリコン単結晶のＯＳＦ評価方法。 This is an OSF evaluation method for a silicon single crystal, which evaluates OSF using a sample cut out from a silicon single crystal having a resistivity of 10 mΩcm or more and 50 mΩ cm or less, which contains boron as a dopant.
The first heat treatment step of heat-treating the sample at a temperature of 600 ° C. or higher and 700 ° C. or lower (excluding temperatures of 700 ° C. or higher and lower than 900 ° C.) for 2 hours or longer and 6 hours or lower.
After the first heat treatment step, a second heat treatment step of performing heat treatment at a temperature of 1100 ° C. or higher and 1150 ° C. or lower for 1 hour or longer and 2 hours or shorter is performed.
A method for evaluating an OSF of a silicon single crystal, which comprises carrying out a measurement step of measuring an OSF region manifested on the surface of the sample after the second heat treatment step.
前記試料に隣接する位置から切り出したシリコンウェーハの表面にエピタキシャル成長膜を積層する工程と、
積層されたエピタキシャル成長膜の表面に発生した表層欠陥を計測し、前記ＯＳＦ領域の許容値を算出する工程と
を実施することを特徴とするエピタキシャルウェーハの検査方法。 A step of measuring the OSF density of the OSF region of the sample by the OSF evaluation method of the silicon single crystal according to claim 1 and obtaining the generation width and the maximum density of the OSF region.
A step of laminating an epitaxial growth film on the surface of a silicon wafer cut out from a position adjacent to the sample, and
A method for inspecting an epitaxial wafer, which comprises measuring surface layer defects generated on the surface of the laminated epitaxial growth film and calculating a permissible value of the OSF region.
請求項２に記載のエピタキシャルウェーハの検査方法を実施して、前記ＯＳＦ領域の許容値を算出する工程と、
算出された前記ＯＳＦ領域の発生幅および最大密度に基づいて、前記シリコン単結晶の引き上げ条件を設定する工程と、
設定された前記シリコン単結晶の引き上げ条件に基づいて、前記シリコン単結晶の引き上げを行う工程と
を実施することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。 A method for producing a silicon single crystal, which contains boron as a dopant and pulls up a silicon single crystal having a resistivity of 10 mΩcm or more and 50 mΩcm or less.
The step of carrying out the inspection method of the epitaxial wafer according to claim 2 to calculate the allowable value of the OSF region, and
A step of setting the pulling condition of the silicon single crystal based on the calculated generation width and maximum density of the OSF region, and
A method for producing a silicon single crystal, which comprises carrying out a step of pulling up the silicon single crystal based on the set pulling conditions of the silicon single crystal.
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