JP6845020B2 - Heat treatment method for silicon wafer - Google Patents
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Description
本発明は、シリコンウェーハの熱処理方法およびシリコンウェーハに関し、特に結晶欠陥を消滅させると共に、ウェーハ内部にＢＭＤ（バルク中における酸素析出物等からなる内部微小欠陥：Bulk Micro Defects）を形成するシリコンウェーハの熱処理方法およびシリコンウェーハに関する。 The present invention relates to a method for heat-treating a silicon wafer and a silicon wafer, and particularly for a silicon wafer, which eliminates crystal defects and forms BMDs (Bulk Micro Defects made of oxygen precipitates in bulk) inside the wafer. The present invention relates to a heat treatment method and a silicon wafer.
半導体基板として汎用されているシリコンウェーハは、一般的にチョクラルスキー法（ＣＺ法）により育成された単結晶シリコンから形成され、この半導体基板の表面・表層には、結晶欠陥が存在する。
この結晶欠陥を消滅させる方法として、従来から１０００℃〜１３００℃での熱処理がなされている。この熱処理は、デバイス形成領域における結晶欠陥を消滅させるだけではなく、前記したＢＭＤを形成できる大きな利点がある。尚、このＢＭＤは、不純物のゲッタリングサイトとして作用することが一般的に知られている。
Silicon wafers, which are widely used as semiconductor substrates, are generally formed of single crystal silicon grown by the Czochralski method (CZ method), and crystal defects are present on the surface and surface layers of the semiconductor substrate.
Conventionally, heat treatment at 1000 ° C. to 1300 ° C. has been performed as a method for eliminating these crystal defects. This heat treatment not only eliminates crystal defects in the device forming region, but also has a great advantage of being able to form the BMD described above. It is generally known that this BMD acts as a gettering site for impurities.
この熱処理は、ウェーハボートにシリコンウェーハを搭載し、縦型熱処理炉内に収容し、熱処理炉内をＡｒ雰囲気で１０００℃〜１３００℃に昇温させることにより行われる。その際、ウェーハボートとして耐熱性の高いＳｉＣ製のウェーハボートが用いられる。 This heat treatment is performed by mounting a silicon wafer on a wafer boat, accommodating it in a vertical heat treatment furnace, and raising the temperature inside the heat treatment furnace to 1000 ° C. to 1300 ° C. in an Ar atmosphere. At that time, a wafer boat made of SiC having high heat resistance is used as the wafer boat.
ところで、Ａｒ雰囲気下でＳｉＣ製ウェーハボートを用いた場合、ＳｉＣ製ウェーハボートに含まれる遊離カーボンが、熱処理中のシリコンウェーハを汚染するという問題があった。
この問題をシリコンウェーハ側から解決するものとして、特許文献１に記載されたシリコンウェーハの製造方法が提案されている。
このシリコンウェーハの製造方法は、シリコンウェーハの表面近傍の空孔欠陥を除去可能な温度において非酸化性の雰囲気下で熱処理を行う工程と、この工程に引き続いて前記非酸化性の雰囲気に酸素を導入する工程とを備え、シリコンウェーハの表面に、厚さが０．０１〜０．１μｍの酸化物層を形成することにより、シリコンウェーハの表面を酸化膜で覆い、形成される酸化膜によってコンタミネーション（遊離カーボン汚染）を抑制するものである。
By the way, when a SiC wafer boat is used in an Ar atmosphere, there is a problem that free carbon contained in the SiC wafer boat contaminates the silicon wafer during heat treatment.
As a solution to this problem from the silicon wafer side, a method for manufacturing a silicon wafer described in Patent Document 1 has been proposed.
The method for manufacturing a silicon wafer includes a step of performing heat treatment in a non-oxidizing atmosphere at a temperature at which pore defects near the surface of the silicon wafer can be removed, and a step of adding oxygen to the non-oxidizing atmosphere following this step. By forming an oxide layer having a thickness of 0.01 to 0.1 μm on the surface of the silicon wafer, the surface of the silicon wafer is covered with an oxide film, and the oxide film formed causes contamination. It suppresses nation (free carbon contamination).
また、前記問題をＳｉＣ製ウェーハボート側から解決するものとして、酸化膜が形成されたＳｉＣ製ボートを用いることによって、熱処理中のシリコンウェーハのカーボン汚染量を低減している。
しかしながら、酸化膜を形成したＳｉＣ製ウェーハボートを用い、Ａｒ雰囲気でシリコンウェーハの熱処理を行った場合、熱処理中に、ウェーハボートの表面に形成された酸化膜が徐々にエッチングされ、酸化膜の厚さは減少していく。
その結果、熱処理工程を連続して繰り返し行った場合、酸化膜の厚さが減少し、遊離カーボンの放出を抑制することが殆どできなくなり、シリコンウェーハ表面の欠陥および汚染が再び発生するという問題があった。
Further, as a solution to the above problem from the side of the SiC wafer boat, the amount of carbon contamination of the silicon wafer during the heat treatment is reduced by using the SiC boat on which the oxide film is formed.
However, when a silicon wafer is heat-treated in an Ar atmosphere using a SiC wafer boat on which an oxide film is formed, the oxide film formed on the surface of the wafer boat is gradually etched during the heat treatment, and the thickness of the oxide film is thickened. The wafer is decreasing.
As a result, when the heat treatment step is continuously repeated, the thickness of the oxide film is reduced, it is almost impossible to suppress the release of free carbon, and there is a problem that defects and contamination on the surface of the silicon wafer occur again. there were.
このＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが減少することによる、遊離カーボン放出問題を解決するために、熱処理中にエッチングされた、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さを回復させる、種々の提案がなされている。
例えば、特許文献２にあっては、不活性ガス雰囲気下、１０００〜１３００℃でシリコンウェーハを熱処理した後になされる、前記シリコンウェーハの１０００℃以下での冷却過程において、前記ＳｉＣ製ウェーハボートにシリコンウェーハを載置した状態で酸化処理する熱処理方法が提案されている。
In order to solve the problem of free carbon emission due to the decrease in the thickness of the oxide film of the SiC wafer boat, various types of recover the thickness of the oxide film of the SiC wafer boat etched during the heat treatment. Proposals have been made.
For example, in Patent Document 2, in the cooling process of the silicon wafer at 1000 ° C. or lower, which is performed after the silicon wafer is heat-treated at 1000 to 1300 ° C. under an inert gas atmosphere, the silicon wafer boat is made of silicon. A heat treatment method in which a wafer is placed and subjected to oxidation treatment has been proposed.
また、特許文献３には、ＳｉＣ治具にシリコンウェーハを載置して熱処理炉内に投入する工程と、熱処理炉内でシリコンウェーハを第１の非酸化性雰囲気下にて熱処理する工程と、シリコンウェーハを熱処理炉内から搬出可能な温度まで降温する工程と、シリコンウェーハを熱処理炉内から搬出する工程とを有し、前記降温工程において、搬出可能な温度まで降温した後、第１の非酸化性雰囲気を酸素含有雰囲気に切り替え、酸素含有雰囲気下にてＳｉＣ治具の表面に厚さ１〜１０ｎｍの酸化膜を形成し、その後、酸素含有雰囲気を第２の非酸化性雰囲気に切り替えるシリコンウェーハの熱処理方法が示されている。 Further, Patent Document 3 describes a step of placing a silicon wafer on a SiC jig and putting it into a heat treatment furnace, and a step of heat-treating the silicon wafer in a heat treatment furnace in a first non-oxidizing atmosphere. It has a step of lowering the temperature of the silicon wafer from the heat treatment furnace to a temperature that can be carried out, and a step of carrying out the silicon wafer from the heat treatment furnace. Silicon that switches the oxidizing atmosphere to an oxygen-containing atmosphere, forms an oxide film with a thickness of 1 to 10 nm on the surface of the SiC jig under the oxygen-containing atmosphere, and then switches the oxygen-containing atmosphere to the second non-oxidizing atmosphere. The heat treatment method of the wafer is shown.
前記したように、特許文献２及び特許文献３に示された熱処理方法は、ＳｉＣ製ボート表面の酸化膜を回復させることにより、遊離カーボンによるシリコンウェーハの汚染防止を図るものである。
しかしながら、特許文献２にあっては、前記シリコンウェーハの１０００℃以下での冷却過程において酸化処理がなされるものであり、特許文献３においては、シリコンウェーハを熱処理炉内から搬出可能な温度まで降温した後、酸化処理がなされる。
As described above, the heat treatment methods shown in Patent Documents 2 and 3 are intended to prevent contamination of the silicon wafer by free carbon by recovering the oxide film on the surface of the SiC boat.
However, in Patent Document 2, the oxidation treatment is performed in the cooling process of the silicon wafer at 1000 ° C. or lower, and in Patent Document 3, the temperature of the silicon wafer is lowered to a temperature at which it can be carried out from the heat treatment furnace. After that, oxidation treatment is performed.
そのため、特許文献２及び特許文献３のいずれの熱処理方法においても、１０００℃以下の温度で酸化処理がなされるため、酸化レートが小さく、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に十分な厚さの酸化膜を形成するには、熱処理時間が長くなるという技術的課題があった。また、１０００℃以下の温度で長時間、シリコンウェーハを熱処理すると、ＢＭＤ密度に影響を与えるおそれがあるという技術的課題があった。
また特許文献３に示されるように酸化膜の厚さが１〜１０ｎｍのＳｉＣ治具を再度使用すると、ＳｉＣ治具の基材が露出し、遊離カーボンの放出を抑制できないという虞があった。
更に、シリコンウェーハとＳｉＣ製ウェーハボートとの酸化レートが異なるため、熱処理時間を長くすると、前記シリコンウェーハ表面に必要以上の酸化膜層が形成され、前記酸化膜層の除去のための処理が困難であるという技術的課題があった。
Therefore, in both the heat treatment methods of Patent Documents 2 and 3, the oxidation treatment is performed at a temperature of 1000 ° C. or lower, so that the oxidation rate is low and an oxide film having a sufficient thickness is formed on the surface of the SiC wafer boat. The formation has a technical problem that the heat treatment time becomes long. Further, if the silicon wafer is heat-treated at a temperature of 1000 ° C. or lower for a long time, there is a technical problem that the BMD density may be affected.
Further, when the SiC jig having an oxide film thickness of 1 to 10 nm is used again as shown in Patent Document 3, there is a possibility that the base material of the SiC jig is exposed and the release of free carbon cannot be suppressed.
Further, since the oxidation rates of the silicon wafer and the SiC wafer boat are different, if the heat treatment time is lengthened, an oxide film layer more than necessary is formed on the surface of the silicon wafer, and it is difficult to remove the oxide film layer. There was a technical problem that it was.
本発明者らは、ＳｉＣ製ウェーハボートに含まれる遊離カーボンが、熱処理中のシリコンウェーハを汚染するという問題の解決にあたり、シリコンウェーハ側及びＳｉＣ製ウェーハボート側の両面から検討し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have completed the present invention by examining both the silicon wafer side and the SiC wafer boat side in order to solve the problem that free carbon contained in the SiC wafer boat contaminates the silicon wafer during heat treatment. I came to do.
本発明の目的は、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に十分な厚さの酸化膜を、より短時間に形成することができ、かつシリコンウェーハのＢＭＤ密度に与える影響を抑制し、またシリコンウェーハの表面に必要以上の酸化膜層が形成されることのない、シリコンウェーハの熱処理方法を提供することにある。 An object of the present invention is to be able to form an oxide film having a sufficient thickness on the surface of a SiC wafer boat in a shorter time, suppress the influence on the BMD density of a silicon wafer, and suppress the influence on the BMD density of a silicon wafer. It is an object of the present invention to provide a method for heat-treating a silicon wafer without forming an oxide film layer more than necessary.
上記目的を達成するためになされた本発明は、シリコンウェーハの熱処理方法において、少なくとも５０ｎｍの酸化膜が表面に形成されたＳｉＣ製ウェーハボートに、シリコンウェーハを搭載し、熱処理炉内に投入する工程と、前記熱処理炉内で、前記シリコンウェーハを１１５０〜１２００℃の不活性ガス雰囲気下で３０〜１２０分熱処理を行う、第１の熱処理工程と、前記第１の熱処理工程の後、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程と、前記置換工程の後、前記シリコンウェーハを１１００〜１２００℃の酸化性ガス雰囲気下で熱処理を行い、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜を形成すると共にＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成する、第２の熱処理工程と、前記第２の熱処理工程の後、前記シリコンウェーハを前記熱処理炉内から搬出可能な温度まで降温する工程と、を含むことを特徴としている。 The present invention, which has been made to achieve the above object, is a step of mounting a silicon wafer on a SiC wafer boat having an oxide film of at least 50 nm formed on its surface and putting it into a heat treatment furnace in a method for heat-treating a silicon wafer. After the first heat treatment step in which the silicon wafer is heat-treated in the heat treatment furnace in an inert gas atmosphere at 1150 to 1200 ° C. for 30 to 120 minutes and the first heat treatment step, the inert gas is used. After the step of replacing the atmosphere with an oxidizing gas atmosphere and the replacement step, the silicon wafer is heat-treated in an oxidizing gas atmosphere of 1100 to 1200 ° C. to form an oxide film of 500 nm or less on the surface of the silicon wafer. A second heat treatment step of forming an oxide film of at least 50 nm on the surface of the SiC wafer boat, and a step of lowering the temperature of the silicon wafer to a temperature at which it can be carried out from the heat treatment furnace after the second heat treatment step. It is characterized by including.
このように、本発明にあっては、第１の熱処理工程の後、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換し、１１００〜１２００℃の酸化性ガス雰囲気下で第２の熱処理が行われるため、シリコンウェーハの表面に酸化膜が形成されると共に、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に酸化膜が形成される。
このとき、熱処理温度が１１００〜１２００℃であるため、従来の１０００℃以下でなされる酸化膜の形成に比べて酸化レートが大きく、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に酸化膜を迅速に形成することができる。
As described above, in the present invention, after the first heat treatment step, the inert gas atmosphere is replaced with an oxidizing gas atmosphere, and the second heat treatment is performed in an oxidizing gas atmosphere at 1100 to 1200 ° C. Therefore, an oxide film is formed on the surface of the silicon wafer, and an oxide film is formed on the surface of the SiC wafer boat.
At this time, since the heat treatment temperature is 1,100 to 1200 ° C., the oxidation rate is higher than that of the conventional formation of an oxide film at 1000 ° C. or lower, and the oxide film can be quickly formed on the surface of the SiC wafer boat. it can.
一方、シリコンウェーハの表面にも酸化膜が形成されるが、必要以上の酸化膜層が形成されると、酸化膜層の除去のための処理が困難となる虞がある。
そのため、第２の熱処理工程の処理時間は、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜が形成され、かつＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜が形成される時間とされる。
On the other hand, an oxide film is also formed on the surface of the silicon wafer, but if an oxide film layer more than necessary is formed, there is a risk that processing for removing the oxide film layer becomes difficult.
Therefore, the processing time of the second heat treatment step is set to the time during which an oxide film of 500 nm or less is formed on the surface of the silicon wafer and an oxide film of at least 50 nm is formed on the surface of the SiC wafer boat.
シリコンウェーハの表面に形成される酸化膜を５００ｎｍ以下としたのは、酸化膜の厚さが５００ｎｍを越えると、酸化膜層の除去のための処理が困難となる虞があるためである。また、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に形成される酸化膜の厚さを少なくとも５０ｎｍとしたのは、第１の熱処理工程において、消耗する酸化膜の厚さを超える厚さに形成するためである。
即ち、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜を形成し、かつＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成することにより、ＳｉＣ製ボート表面の酸化膜を迅速に回復させると共に、シリコンウェーハ表面に所定の厚さ以上の酸化膜層の形成を抑制することができる。
The reason why the oxide film formed on the surface of the silicon wafer is set to 500 nm or less is that if the thickness of the oxide film exceeds 500 nm, it may be difficult to remove the oxide film layer. The thickness of the oxide film formed on the surface of the SiC wafer boat is set to at least 50 nm in order to form a thickness exceeding the thickness of the oxide film to be consumed in the first heat treatment step.
That is, by forming an oxide film of 500 nm or less on the surface of the silicon wafer and forming an oxide film of at least 50 nm on the surface of the SiC wafer boat, the oxide film on the surface of the SiC boat can be quickly recovered and silicon. It is possible to suppress the formation of an oxide film layer having a predetermined thickness or more on the wafer surface.
その結果、本発明にあっては、遊離カーボンによるシリコンウェーハの汚染を防止することができると共に、シリコンウェーハに形成された酸化膜層を容易に除去することができる。 As a result, in the present invention, it is possible to prevent contamination of the silicon wafer by free carbon and to easily remove the oxide film layer formed on the silicon wafer.
ここで、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程が、第１の熱処理工程の後、前記熱処理炉内を７００〜８５０℃まで降温した後になされ、第２の熱処理工程が、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程後、前記熱処理炉内を１１００〜１２００℃まで昇温した後になされても良い。
このように、前記熱処理炉内を７００〜８５０℃まで降温した後、熱処理炉内を再び１１００〜１２００℃まで昇温し、第２の熱処理工程を行っても良い。
Here, the step of replacing the inert gas atmosphere with the oxidizing gas atmosphere is performed after the first heat treatment step and after the temperature of the heat treatment furnace is lowered to 700 to 850 ° C., and the second heat treatment step is inert. After the step of replacing the gas atmosphere with the oxidizing gas atmosphere, the temperature inside the heat treatment furnace may be raised to 1100 to 1200 ° C.
In this way, after the temperature inside the heat treatment furnace is lowered to 700 to 850 ° C., the temperature inside the heat treatment furnace may be raised again to 1100 to 1200 ° C. to perform the second heat treatment step.
また、前記置換工程の後に、前記シリコンウェーハを１１００〜１２００℃の酸化性ガス雰囲気下でなされる、第２の熱処理工程は少なくとも５分間なされることが望ましい。
１１００〜１２００℃の酸化性ガス雰囲気下でなされる第２の熱処理工程において、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜を形成し、かつＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成するには、少なくとも５分間の熱処理時間が必要である。
Further, after the replacement step, it is desirable that the second heat treatment step, in which the silicon wafer is performed in an oxidizing gas atmosphere at 1100 to 1200 ° C., is performed for at least 5 minutes.
In the second heat treatment step performed in an oxidizing gas atmosphere of 1100 to 1200 ° C., an oxide film of 500 nm or less is formed on the surface of the silicon wafer, and an oxide film of at least 50 nm is formed on the surface of the SiC wafer boat. Requires a heat treatment time of at least 5 minutes.
更に、熱処理炉内にシリコンウェーハを投入する工程における、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが、５０ｎｍ以上４００ｎｍ未満であることが望ましい。
第１の熱処理工程において、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面の酸化膜は１０ｎｍ以上消耗する。例えば、１１５０℃〜１２００℃の不活性ガス雰囲気下で、３０分〜１２０分処理すると、最大４８ｎｍ程度消耗する。
したがって、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面には、予め消耗分を考慮して５０ｎｍ以上の厚さの酸化膜が形成されている必要がある。尚、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが４００ｎｍ以上になると、酸化膜層が剥離してシリコンウェーハに付着し、ＬＰＤ（Light Point Defects）不良を発生する虞があるため、好ましくない。
Further, it is desirable that the thickness of the oxide film of the SiC wafer boat in the step of putting the silicon wafer into the heat treatment furnace is 50 nm or more and less than 400 nm.
In the first heat treatment step, the oxide film on the surface of the SiC wafer boat is consumed by 10 nm or more. For example, if the treatment is carried out for 30 minutes to 120 minutes in an inert gas atmosphere of 1150 ° C. to 1200 ° C., the maximum consumption is about 48 nm.
Therefore, it is necessary that an oxide film having a thickness of 50 nm or more is formed in advance on the surface of the SiC wafer boat in consideration of the amount of consumption. If the thickness of the oxide film of the SiC wafer boat is 400 nm or more, the oxide film layer may peel off and adhere to the silicon wafer, causing LPD (Light Point Defects) defects, which is not preferable.
また、前記第２の熱処理工程の後、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが、５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、かつシリコンウェーハの表面の酸化膜の厚さが、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが望ましい。
このように、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であるため、再びＳｉＣ製ウェーハボートを使用することができる。
また、シリコンウェーハの表面の酸化膜が１００ｎｍ以上形成されるため、第２の熱処理工程によって、ウェーハ内部に導入された金属不純物を、酸化膜中に取り込むことができる。そして、この酸化膜を後の工程により除去することによって、金属不純物汚染の低減化を図ることができる。
Further, after the second heat treatment step, the thickness of the oxide film of the SiC wafer boat is 50 nm or more and 400 nm or less, and the thickness of the oxide film on the surface of the silicon wafer is 100 nm or more and 500 nm or less. Is desirable.
As described above, since the thickness of the oxide film of the SiC wafer boat is 50 nm or more and 400 nm or less, the SiC wafer boat can be used again.
Further, since the oxide film on the surface of the silicon wafer is formed at 100 nm or more, the metal impurities introduced into the wafer can be incorporated into the oxide film by the second heat treatment step. Then, by removing this oxide film in a later step, it is possible to reduce metal impurity contamination.
また、第１の熱処理工程において、ＳｉＣ製ウェーハボートにおける、ガス供給側のプレートに供給される不活性ガスの流速（プレート上の流速）が２．２ｍ／ｓ以上３３．５ｍ／ｓ以下であり、第２の熱処理工程において、ＳｉＣ製ウェーハボートにおける、ガス供給側のプレートに供給される酸化性ガスの流速（プレート上の流速）が２．２ｍ／ｓ以上３３．５ｍ／ｓ以下であることが望ましい。
ＳｉＣ製ウェーハボートの表面酸化膜厚の減少量は、ＳｉＣ製ウェーハボートに供給されるガス流速の影響を受ける。特に、処理チャンバ内に導入されたガスが直接的に当たるＳｉＣ製ウェーハボートのプレートは酸化膜厚の減少量が大きく、またガス流れの上流側に配置されることから、シリコンウェーハの汚染に対する影響が大きい。
Further, in the first heat treatment step, the flow velocity (flow velocity on the plate) of the inert gas supplied to the plate on the gas supply side in the SiC wafer boat is 2.2 m / s or more and 33.5 m / s or less. In the second heat treatment step, the flow velocity (flow velocity on the plate) of the oxidizing gas supplied to the plate on the gas supply side in the SiC wafer boat is 2.2 m / s or more and 33.5 m / s or less. Is desirable.
The amount of decrease in the surface oxide film thickness of the SiC wafer boat is affected by the gas flow velocity supplied to the SiC wafer boat. In particular, the plate of the SiC wafer boat, which is directly exposed to the gas introduced into the processing chamber, has a large decrease in the oxide film thickness and is arranged on the upstream side of the gas flow, so that it has an influence on the contamination of the silicon wafer. large.
前記したように、第１の熱処理工程におけるガス供給側のプレートに供給される不活性ガスの流速（プレート上の流速）を、２．２ｍ／ｓ以上３３．５ｍ／ｓ以下とすることにより、プレートの酸化膜厚の減少量を抑制できる。
また、第２の熱処理工程におけるガス供給側のプレートに供給される酸化性ガスの流速（プレート上の流速）が２．２ｍ／ｓ以上３３．５ｍ／ｓ以下とすることにより、プレートの酸化膜を迅速に回復させることができる。
As described above, the flow rate of the inert gas supplied to the gas supply side plate in the first heat treatment step (flow rate on the plate) is set to 2.2 m / s or more and 33.5 m / s or less. The amount of decrease in the oxide film thickness of the plate can be suppressed.
Further, by setting the flow velocity (flow velocity on the plate) of the oxidizing gas supplied to the plate on the gas supply side in the second heat treatment step to 2.2 m / s or more and 33.5 m / s or less, the oxide film of the plate is formed. Can be recovered quickly.
上記シリコンウェーハの熱処理方法によって熱処理されたシリコンウェーハは、シリコンウェーハの表面の酸化膜の厚さが１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、前記酸化層を取り除いた表層１０μｍの炭素濃度が５×１０１５／ｃｍ３以下、表層５μｍにおけるＬＳＴＤ密度が０．１個／ｃｍ２以下、深さ方向の平均ＢＭＤ密度が１×１０９個／ｃｍ３以上に形成されている。
このように、炭素濃度が５×１０１５／ｃｍ３以下と炭素汚染が少なく、ＬＳＴＤ密度が０．１個／ｃｍ２以下と結晶欠陥が少なく、深さ方向の平均ＢＭＤ密度が１×１０９個／ｃｍ３以上とＢＭＤが多い、シリコンウェーハを得ることができる。
The silicon wafer heat-treated by the heat treatment method for the silicon wafer has a thickness of an oxide film on the surface of the silicon wafer of 100 nm or more and 500 nm or less, and the carbon concentration of the
As described above, the carbon concentration is 5 × 10 15 / cm 3 or less, which is less carbon contamination, the LSTD density is 0.1 pieces / cm 2 or less, which is less crystal defects, and the average BMD density in the depth direction is 1 × 10 9 It is possible to obtain a silicon wafer having a large number of BMDs of 3 pieces / cm or more.
本発明によれば、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に十分な厚さの酸化膜を、より短時間に形成することができ、かつシリコンウェーハのＢＭＤ密度に与える影響が極力少なく、またシリコンウェーハの表面に必要以上の酸化膜層が形成されることのない、シリコンウェーハの熱処理方法を得ることができる。 According to the present invention, an oxide film having a sufficient thickness can be formed on the surface of a SiC wafer boat in a shorter time, the influence on the BMD density of the silicon wafer is as small as possible, and the surface of the silicon wafer. It is possible to obtain a method for heat-treating a silicon wafer without forming an oxide film layer more than necessary.
本発明にかかるシリコンウェーハの熱処理方法について、図１に基づいて説明する。
まず、この熱処理に用いられるＳｉＣ製ウェーハボートとしては、図示しないが、ＳｉＣ製の公知の縦型ウェーハボートを用いることができる。
この縦型ウェーハボートは、底板と、天板と、前記底板及び天板を連結する支柱とを備えている。また前記支柱の縦方向に、複数の棚部が形成され、前記棚部にシリコンウェーハが搭載されるように構成されている。
The heat treatment method for a silicon wafer according to the present invention will be described with reference to FIG.
First, as the SiC wafer boat used for this heat treatment, although not shown, a known SiC wafer boat can be used.
This vertical wafer boat includes a bottom plate, a top plate, and a support column for connecting the bottom plate and the top plate. Further, a plurality of shelves are formed in the vertical direction of the support column, and the silicon wafer is mounted on the shelves.
前記ＳｉＣ製ウェーハボートの表面には、予め、少なくとも５０ｎｍの酸化膜が形成されている。好ましくは、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さは５０ｎｍ以上４００ｎｍ未満である。後述する第１の熱処理工程において、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面の酸化膜は１０ｎｍ以上消耗する。例えば、１１５０℃〜１２００℃の不活性ガス雰囲気下で、３０分〜１２０分処理すると、最大４８ｎｍ程度消耗する。
そのため、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面には、予め消耗分を考慮して５０ｎｍ以上の厚さの酸化膜が形成されている必要がある。
尚、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが４００ｎｍ以上になると、酸化膜層が剥離してシリコンウェーハに付着し、ＬＰＤ不良を発生する虞があるため、好ましくない。
An oxide film having a thickness of at least 50 nm is formed in advance on the surface of the SiC wafer boat. Preferably, the thickness of the oxide film of the SiC wafer boat is 50 nm or more and less than 400 nm. In the first heat treatment step described later, the oxide film on the surface of the SiC wafer boat is consumed by 10 nm or more. For example, if the treatment is carried out for 30 minutes to 120 minutes in an inert gas atmosphere of 1150 ° C. to 1200 ° C., the maximum consumption is about 48 nm.
Therefore, it is necessary that an oxide film having a thickness of 50 nm or more is formed in advance on the surface of the SiC wafer boat in consideration of the amount of consumption.
If the thickness of the oxide film of the SiC wafer boat is 400 nm or more, the oxide film layer may peel off and adhere to the silicon wafer, causing LPD defects, which is not preferable.
この酸化膜は、ＳｉＣ製ウェーハボートを熱処理炉内に入れ、酸化性ガス雰囲気下で、所定温度で熱処理することで形成することができる。例えば、図１に示すように、１０００℃の酸素雰囲気下で１時間以上熱処理することにより、約１０ｎｍの酸化膜を表面に形成することができる。
尚、図１は、酸素ガス雰囲気下、１時間熱処理した際のＳｉＣ表面の酸化膜厚さと熱処理温度（酸化温度）との関係を示す図であって、図１に示すように、熱処理温度が高温化するにつれて酸化レートが大きくなるため、熱処理時間は短縮化される。
This oxide film can be formed by placing a SiC wafer boat in a heat treatment furnace and heat-treating it at a predetermined temperature in an oxidizing gas atmosphere. For example, as shown in FIG. 1, an oxide film of about 10 nm can be formed on the surface by heat treatment in an oxygen atmosphere at 1000 ° C. for 1 hour or more.
Note that FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the oxidation film thickness of the SiC surface and the heat treatment temperature (oxidation temperature) when heat-treated for 1 hour in an oxygen gas atmosphere, and as shown in FIG. 1, the heat treatment temperature is Since the oxidation rate increases as the temperature rises, the heat treatment time is shortened.
予め少なくとも５０ｎｍの酸化膜を表面に形成したのは、上記したように、不活性ガス雰囲気下で行われる熱処理工程における、酸化膜の消耗を考慮したためである。
即ち、シリコンウェーハに結晶欠陥を消滅せしめ、かつＢＭＤを形成するため、シリコンウェーハを１１５０〜１２００℃の不活性ガス雰囲気下で３０〜１２０分熱処理（第１の熱処理工程）が行われる。この熱処理によって、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面の酸化膜は最大４８ｎｍ程度消耗する。そのため、少なくとも５０ｎｍの酸化膜を予め形成したＳｉＣ製ウェーハボートを用いて、基材（ＳｉＣ）の露出を防止し、遊離カーボンによるシリコンウェーハの汚染を抑制する必要がある。
The reason why the oxide film having a thickness of at least 50 nm is formed in advance on the surface is that the consumption of the oxide film in the heat treatment step performed in the atmosphere of the inert gas is taken into consideration as described above.
That is, in order to eliminate crystal defects and form a BMD on the silicon wafer, the silicon wafer is heat-treated for 30 to 120 minutes (first heat treatment step) in an inert gas atmosphere at 1150 to 1200 ° C. By this heat treatment, the oxide film on the surface of the SiC wafer boat is consumed by about 48 nm at the maximum. Therefore, it is necessary to prevent the exposure of the base material (SiC) and suppress the contamination of the silicon wafer by free carbon by using a SiC wafer boat having an oxide film of at least 50 nm formed in advance.
そして、少なくとも５０ｎｍの酸化膜が表面に形成されたＳｉＣ製ウェーハボートに、シリコンウェーハを搭載し、熱処理炉内に投入する。
この熱処理炉としては、前記した縦型のウェーハボートを収容することができる、例えば一般的なアニール炉を用いることができる。
Then, a silicon wafer is mounted on a SiC wafer boat having an oxide film of at least 50 nm formed on its surface, and the silicon wafer is put into a heat treatment furnace.
As the heat treatment furnace, for example, a general annealing furnace capable of accommodating the above-mentioned vertical wafer boat can be used.
ＳｉＣ製ウェーハボートにシリコンウェーハを搭載し、熱処理炉内に投入した後、図２に示すように、前記熱処理炉内で前記シリコンウェーハを１１５０〜１２００℃の不活性ガス雰囲気下で３０〜１２０分熱処理を行う（第１の熱処理工程）。
この熱処理温度まで、５℃／ｍｉｎ以下で昇温させ、１１５０〜１２００℃の温度を３０〜１２０分間保持する。
After mounting a silicon wafer on a SiC wafer boat and charging it into a heat treatment furnace, as shown in FIG. 2, the silicon wafer is placed in the heat treatment furnace in an inert gas atmosphere at 1150 to 1200 ° C. for 30 to 120 minutes. Perform heat treatment (first heat treatment step).
The temperature is raised to this heat treatment temperature at 5 ° C./min or less, and the temperature of 1150 to 1200 ° C. is maintained for 30 to 120 minutes.
前記熱処理温度が１１５０℃未満の場合には、シリコンウェーハの表面及び表層の結晶欠陥が消滅しない、あるいは結晶欠陥が消滅しても消滅させるために熱処理時間がかかり、好ましくない。
前記熱処理温度が１２００℃を超える場合には、ウェーハにスリップが導入されるため、好ましくない。
When the heat treatment temperature is less than 1150 ° C., the crystal defects on the surface and surface layer of the silicon wafer do not disappear, or even if the crystal defects disappear, the heat treatment takes a long time, which is not preferable.
If the heat treatment temperature exceeds 1200 ° C., slip is introduced into the wafer, which is not preferable.
更に、上記したように、前記熱処理温度が１１５０〜１２００℃の範囲において、３０〜１２０分の間、前記温度が保持される。
前記処理時間が３０分未満の場合には、シリコンウェーハの表面及び表層の結晶欠陥の消滅が困難となるため好ましくない。また前記処理時間が１２０分を越える場合には、スリップが導入される虞があるため好ましくない。
Further, as described above, the heat treatment temperature is maintained in the range of 1150 to 1200 ° C. for 30 to 120 minutes.
If the processing time is less than 30 minutes, it becomes difficult to eliminate crystal defects on the surface and surface layer of the silicon wafer, which is not preferable. Further, if the processing time exceeds 120 minutes, slip may be introduced, which is not preferable.
更に、ガス供給側のプレートに供給される、プレート上の不活性ガスの流速は、２．２ｍ／ｓ〜３３．５ｍ／ｓに設定されるのが好ましい。
この第１の熱処理工程におけるガス供給側のプレートに供給される不活性ガスの流速を３３．５ｍ／ｓ以下とすることにより、上部プレートの酸化膜厚の減少量を抑制できる。
また、不活性ガスの流速が２．２ｍ／ｓ未満の場合には、炉内ガスの置換効率が悪くなり、シリコンウェーハが局所的に汚染される虞があるため好ましくない。また不活性ガスとしては、Ａｒガス、Ｈｅガスなどが用いられる。
Further, the flow velocity of the inert gas supplied to the plate on the gas supply side is preferably set to 2.2 m / s to 33.5 m / s.
By setting the flow velocity of the inert gas supplied to the gas supply-side plate in the first heat treatment step to 33.5 m / s or less, the amount of decrease in the oxide film thickness of the upper plate can be suppressed.
Further, when the flow velocity of the inert gas is less than 2.2 m / s, the replacement efficiency of the gas in the furnace is deteriorated, and the silicon wafer may be locally contaminated, which is not preferable. Further, as the inert gas, Ar gas, He gas and the like are used.
更に、前記熱処理炉内で前記シリコンウェーハを１１５０〜１２００℃の不活性ガス雰囲気下で３０〜１２０分熱処理を行う第１の熱処理工程の後、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する。酸化性ガスとしては、Ｏ２ガスが用いられる。 Further, after the first heat treatment step in which the silicon wafer is heat-treated in the heat treatment furnace in an inert gas atmosphere at 1150 to 1200 ° C. for 30 to 120 minutes, the inert gas atmosphere is replaced with an oxidizing gas atmosphere. As the oxidizing gas, O 2 gas is used.
前記置換工程の後、前記シリコンウェーハを１１００〜１２００℃の酸化性ガス雰囲気下で熱処理を行い、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜を形成すると共にＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも第１の熱処理により減少した酸化膜厚以上の酸化膜を形成する、第２の熱処理工程が行われる。
この第２の熱処理によって、シリコンウェーハの表面に酸化膜が形成されると共に、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に酸化膜が形成される。
After the replacement step, the silicon wafer is heat-treated in an oxidizing gas atmosphere at 1100 to 1200 ° C. to form an oxide film of 500 nm or less on the surface of the silicon wafer and at least the first surface of the SiC wafer boat. A second heat treatment step is performed to form an oxide film having an oxide film thickness equal to or greater than that reduced by the heat treatment.
By this second heat treatment, an oxide film is formed on the surface of the silicon wafer and an oxide film is formed on the surface of the SiC wafer boat.
特に、この第２の熱処理工程の熱処理温度が１１００〜１２００℃で行われるため、従来のように１０００℃以下でなされるＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の形成に比べて、酸化レート（例えば、図１に示すように１０００℃で０．１６ｎｍ／ｍｉｎ，１１５０℃で１．８３ｎｍ／ｍｉｎ）が大きく、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に酸化膜を迅速に形成することができる。
ここで、シリコンウェーハの表面に形成される酸化膜の厚さを５００ｎｍ以下とするのは、５００ｎｍを超えると、酸化膜層の除去のための処理が困難となる虞があるためである。
一方、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成するのは、第１の熱処理工程において消耗した酸化膜の厚さを回復させるためである。
In particular, since the heat treatment temperature of this second heat treatment step is 1100 to 1200 ° C., the oxidation rate (for example, FIG. As shown in 1, 0.16 nm / min at 1000 ° C. and 1.83 nm / min at 1150 ° C.) is large, and an oxide film can be rapidly formed on the surface of a SiC wafer boat.
Here, the thickness of the oxide film formed on the surface of the silicon wafer is set to 500 nm or less because if it exceeds 500 nm, the treatment for removing the oxide film layer may become difficult.
On the other hand, the reason why the oxide film having a thickness of at least 50 nm is formed on the surface of the SiC wafer boat is to recover the thickness of the oxide film consumed in the first heat treatment step.
また、図３に示すように、熱処理温度を１１００〜１２００℃とすることで、ウェーハの表層（深さ１０μｍまでの層）酸素濃度を向上できるメリットもあり、シリコンウェーハの機械的強度に対して有効である。
これに対して、酸化温度が１０００℃の場合は、１１００℃の場合に比べて表層酸素濃度の向上が少なく、このメリットを得ることができない。
したがって、１１００℃〜１２００℃の熱処理温度で、ＳｉＣ製ウェーハボートの表面に酸化膜を５０ｎｍ以上形成することが必要である。
尚、図３は、Ａｒガス雰囲気下、１２００℃で１時間熱処理した後、酸素ガス雰囲気下、１１５０℃で６分、またＡｒガス雰囲気下、１２００℃で１時間熱処理した後、酸素ガス雰囲気下、１１００℃で１２分、更にＡｒガス雰囲気下、１２００℃で１時間熱処理した後、酸素ガス雰囲気下、１０００℃で６０分、またＡｒガス雰囲気下で、１２００℃で１時間、熱処理した際のシリコンウェーハにおける、シリコンウェーハ表面からの深さと、酸素濃度との関係を示す図である。
この図３からわかるように、熱処理温度が高温になるにつれて、表層酸素濃度を短時間で向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 3, by setting the heat treatment temperature to 1100 to 1200 ° C., there is an advantage that the oxygen concentration of the surface layer (layer up to a depth of 10 μm) of the wafer can be improved, and the mechanical strength of the silicon wafer can be improved. It is valid.
On the other hand, when the oxidation temperature is 1000 ° C., the improvement in the surface oxygen concentration is small as compared with the case where the oxidation temperature is 1100 ° C., and this merit cannot be obtained.
Therefore, it is necessary to form an oxide film of 50 nm or more on the surface of the SiC wafer boat at a heat treatment temperature of 1100 ° C. to 1200 ° C.
In addition, FIG. 3 shows an Ar gas atmosphere, a heat treatment at 1200 ° C. for 1 hour, an oxygen gas atmosphere, a heat treatment at 1150 ° C. for 6 minutes, an Ar gas atmosphere, a heat treatment at 1200 ° C. for 1 hour, and then an oxygen gas atmosphere. After heat treatment at 1100 ° C. for 12 minutes and further at 1200 ° C. for 1 hour under an Ar gas atmosphere, heat treatment was performed at 1000 ° C. for 60 minutes under an oxygen gas atmosphere and at 1200 ° C. for 1 hour under an Ar gas atmosphere. It is a figure which shows the relationship between the depth from the silicon wafer surface, and the oxygen concentration in a silicon wafer.
As can be seen from FIG. 3, the surface oxygen concentration can be improved in a short time as the heat treatment temperature becomes higher.
前記第２の熱処理工程を経ることにより、ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さは５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、かつシリコンウェーハの表面の酸化膜の厚さは１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下になされる。
ＳｉＣ製ウェーハボートの酸化膜の厚さが４００ｎｍを超えると、酸化膜が剥離する虞があり、シリコンウェーハの表面の酸化膜の厚さが１００ｎｍ未満の場合には、金属汚染を受け易くなるため、好ましくない。
By going through the second heat treatment step, the thickness of the oxide film of the SiC wafer boat is 50 nm or more and 400 nm or less, and the thickness of the oxide film on the surface of the silicon wafer is 100 nm or more and 500 nm or less.
If the thickness of the oxide film of the SiC wafer boat exceeds 400 nm, the oxide film may peel off, and if the thickness of the oxide film on the surface of the silicon wafer is less than 100 nm, it is susceptible to metal contamination. , Not preferable.
この第２の熱処理工程の処理時間は、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜を形成し、かつＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成する、処理時間に設定される。
この処理時間は、処理温度、酸化性ガスの濃度等によって異なるが、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜を形成し、かつＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成するには、少なくとも５分間の熱処理が必要となる。
The processing time of this second heat treatment step is set to a processing time for forming an oxide film of 500 nm or less on the surface of the silicon wafer and forming an oxide film of at least 50 nm on the surface of the SiC wafer boat.
This processing time varies depending on the processing temperature, the concentration of oxidizing gas, etc., but in order to form an oxide film of 500 nm or less on the surface of the silicon wafer and an oxide film of at least 50 nm on the surface of the SiC wafer boat. , At least 5 minutes of heat treatment is required.
また、第２の熱処理工程において、ＳｉＣ製ウェーハボートにおける、ガス供給側のプレートに供給される酸化性ガスの流速（プレート上の流速）が２．２ｍ／ｓ以上３３．５ｍ／ｓ以下に設定される。
第２の熱処理工程におけるガス供給側のプレートに供給される酸化性ガスの流速（プレート上の流速）が２．２ｍ／ｓ以上３３．５ｍ／ｓ以下とすることにより、ＳｉＣ製ウェーハボートのガス供給側のプレート（上部プレート）の酸化膜を迅速に回復させることができる。
Further, in the second heat treatment step, the flow velocity (flow velocity on the plate) of the oxidizing gas supplied to the plate on the gas supply side in the SiC wafer boat is set to 2.2 m / s or more and 33.5 m / s or less. Will be done.
By setting the flow velocity (flow velocity on the plate) of the oxidizing gas supplied to the plate on the gas supply side in the second heat treatment step to 2.2 m / s or more and 33.5 m / s or less, the gas of the SiC wafer boat The oxide film on the supply side plate (upper plate) can be quickly restored.
また、この第２の熱処理工程は、図４に示すように、この不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程において、熱処理炉内の温度を１１００℃まで降下させて行っても良い。
また、図５に示すように、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程が、第１の熱処理工程の後、前記熱処理炉内を７００〜８５０℃まで降温した後になされ、第２の熱処理工程が、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程後、前記熱処理炉内を１１００〜１２００℃まで昇温した後になされても良い。
Further, as shown in FIG. 4, the second heat treatment step may be performed by lowering the temperature in the heat treatment furnace to 1100 ° C. in the step of replacing the inert gas atmosphere with the oxidizing gas atmosphere.
Further, as shown in FIG. 5, the step of replacing the inert gas atmosphere with the oxidizing gas atmosphere is performed after the first heat treatment step and after the temperature inside the heat treatment furnace is lowered to 700 to 850 ° C. The heat treatment step may be performed after the step of replacing the inert gas atmosphere with the oxidizing gas atmosphere and then raising the temperature in the heat treatment furnace to 1100 to 1200 ° C.
前記第２の熱処理工程の後、前記シリコンウェーハを前記熱処理炉内から搬出可能な温度まで降温する工程を経て、シリコンウェーハの熱処理方法が終了する。 After the second heat treatment step, the heat treatment method for the silicon wafer is completed through a step of lowering the temperature of the silicon wafer to a temperature at which it can be carried out from the heat treatment furnace.
上記シリコンウェーハの熱処理方法によって、熱処理されたシリコンウェーハは、シリコンウェーハの表面の酸化膜の厚さが１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、前記酸化層を取り除いた表層１０μｍの炭素濃度が５×１０１５／ｃｍ３以下、表層５μｍにおけるＬＳＴＤ密度が０．１個／ｃｍ２以下、ＢＭＤ密度が１×１０９個／ｃｍ３以上に形成される。
シリコンウェーハ表層１０μｍの炭素濃度が５×１０１５／ｃｍ３以下であり、カーボン汚染を安定的に抑えることができる。また、表層５μｍにおけるＬＳＴＤ密度が０．１個／ｃｍ２以下と結晶欠陥を減少させることができ、更には、ＢＭＤ密度が１×１０９個／ｃｍ３以上と高い不純物のゲッタリング性を有するシリコンウェーハを得ることができる。
The silicon wafer heat-treated by the heat treatment method for the silicon wafer has a thickness of an oxide film on the surface of the silicon wafer of 100 nm or more and 500 nm or less, and the carbon concentration of the
The carbon concentration of the silicon
以下、本発明を実施例及び比較例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例等により制限されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples and the like.
（実施例１）
直径３００ｍｍのＳｉ単結晶から作製したウェーハを、予め５０ｎｍの酸化膜が表面に形成されたＳｉＣ製ウェーハボートに、シリコンウェーハを搭載し、熱処理炉内へ投入し、前記熱処理炉内で、前記シリコンウェーハを１１５０℃の不活性ガス雰囲気下で６０分熱処理を行う。尚、ガス供給側のプレート上の不活性ガスの流速を１５ｍ／ｓとした。
そして、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換し、前記シリコンウェーハを１１００℃の酸化性ガス雰囲気下で熱処理を行い、シリコンウェーハの表面に１５０ｎｍの酸化膜を形成すると共にＳｉＣ製ウェーハボートの表面に新たに４０ｎｍの酸化膜を形成（予め形成された酸化膜との合計酸化膜厚は９０ｎｍ）した。尚、ガス供給側のプレート上の酸化性ガスの流速を１５ｍ／ｓとした。
熱処理されたシリコンウェーハは、シリコンウェーハの表面の酸化膜を希ＨＦ溶液により取り除き、その表層から深さ１０μｍの炭素濃度を二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により測定した。その結果、炭素濃度が５×１０１５／ｃｍ３以下であった。
また、その表層から深さ５μｍにおけるＬＳＴＤ密度をＬＳＴＤスキャナ（レイテックス社製ＭＯ６０１）により測定した。その結果、ＬＳＴＤ密度が０．１個／ｃｍ２以下であった。
更に、ＢＭＤ密度をＩＲトモグラフィー（レイテックス社製ＭＯ−４４１）により測定した。その結果、ＢＭＤ密度が１×１０９個／ｃｍ３以上であった。
(Example 1)
A silicon wafer is mounted on a SiC wafer boat on which a 50 nm oxide film is formed in advance on a wafer made of a Si single crystal having a diameter of 300 mm, and the wafer is put into a heat treatment furnace. The wafer is heat-treated for 60 minutes in an inert gas atmosphere at 1150 ° C. The flow velocity of the inert gas on the plate on the gas supply side was set to 15 m / s.
Then, the inert gas atmosphere is replaced with an oxidizing gas atmosphere, and the silicon wafer is heat-treated in an oxidizing gas atmosphere at 1100 ° C. to form a 150 nm oxide film on the surface of the silicon wafer and the SiC wafer boat. A new 40 nm oxide film was formed on the surface (the total oxide film thickness with the preformed oxide film was 90 nm). The flow velocity of the oxidizing gas on the plate on the gas supply side was set to 15 m / s.
In the heat-treated silicon wafer, the oxide film on the surface of the silicon wafer was removed with a dilute HF solution, and the carbon concentration at a depth of 10 μm from the surface layer was measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS). As a result, the carbon concentration was 5 × 10 15 / cm 3 or less.
Further, the LSTD density at a depth of 5 μm from the surface layer was measured by an LSTD scanner (MO601 manufactured by RAYTEX Corporation). As a result, the LSTD density was 0.1 pieces / cm 2 or less.
Further, the BMD density was measured by IR tomography (MO-441 manufactured by RAYTEX Corporation). As a result, the BMD density was 1 × 10 9 pieces / cm 3 or more.
（実施例２〜１６、比較例１〜１０）
実施例１における諸条件を、表１に示すように種々変更し、炭素濃度、ＬＳＴＤ密度、ＢＭＤ密度を測定した。その結果を表１に示す。
また、比較例として、実施例１における諸条件を、表２に示すように種々変更し、炭素濃度、ＬＳＴＤ密度、ＢＭＤ密度を測定した。その結果を表２に示す
(Examples 2 to 16, Comparative Examples 1 to 10)
The conditions in Example 1 were variously changed as shown in Table 1, and the carbon concentration, LSTD density, and BMD density were measured. The results are shown in Table 1.
Further, as a comparative example, the conditions in Example 1 were variously changed as shown in Table 2, and the carbon concentration, the LSTD density, and the BMD density were measured. The results are shown in Table 2.
上記表１の実施例１〜１６にあっては、シリコンウェーハの酸化層を取り除いた表層１０μｍの炭素濃度が５×１０１５／ｃｍ３以下、表層５μｍにおけるＬＳＴＤ密度が０．１個／ｃｍ２以下、ＢＭＤ密度が１×１０９個／ｃｍ３以上であるシリコンウェーハを得ることができる。
In Examples 1 to 16 of Table 1 above, the carbon concentration of the
Claims (6)
少なくとも５０ｎｍの酸化膜が表面に形成されたＳｉＣ製ウェーハボートに、シリコンウェーハを搭載し、熱処理炉内に投入する工程と、
前記熱処理炉内で、前記シリコンウェーハを１１５０〜１２００℃の不活性ガス雰囲気下で３０〜１２０分熱処理を行う、第１の熱処理工程と、
前記第１の熱処理工程の後、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程と、
前記置換工程の後、前記シリコンウェーハを１１００〜１２００℃の酸化性ガス雰囲気下で熱処理を行い、シリコンウェーハの表面に５００ｎｍ以下の酸化膜を形成すると共にＳｉＣ製ウェーハボートの表面に少なくとも５０ｎｍの酸化膜を形成する、第２の熱処理工程と、
前記第２の熱処理工程の後、前記シリコンウェーハを前記熱処理炉内から搬出可能な温度まで降温する工程と、
を含むことを特徴とするシリコンウェーハの熱処理方法。 In the heat treatment method for silicon wafers
A process of mounting a silicon wafer on a SiC wafer boat having an oxide film of at least 50 nm formed on its surface and putting it into a heat treatment furnace.
A first heat treatment step in which the silicon wafer is heat-treated in the heat treatment furnace in an inert gas atmosphere at 1150 to 1200 ° C. for 30 to 120 minutes.
After the first heat treatment step, a step of replacing the inert gas atmosphere with an oxidizing gas atmosphere and a step of replacing the atmosphere with an oxidizing gas atmosphere.
After the replacement step, the silicon wafer is heat-treated in an oxidizing gas atmosphere at 1100 to 1200 ° C. to form an oxide film of 500 nm or less on the surface of the silicon wafer and oxidation of at least 50 nm on the surface of the SiC wafer boat. A second heat treatment step to form a film,
After the second heat treatment step, a step of lowering the temperature of the silicon wafer to a temperature at which it can be carried out from the heat treatment furnace, and
A method for heat-treating a silicon wafer, which comprises.
第２の熱処理工程が、不活性ガス雰囲気から酸化性ガス雰囲気に置換する工程後、前記熱処理炉内を１１００〜１２００℃まで昇温した後になされることを特徴とする請求項１記載のシリコンウェーハの熱処理方法。 The step of replacing the inert gas atmosphere with the oxidizing gas atmosphere is performed after the temperature of the inside of the heat treatment furnace is lowered to 700 to 850 ° C. after the first heat treatment step.
The silicon wafer according to claim 1, wherein the second heat treatment step is performed after the step of replacing the inert gas atmosphere with the oxidizing gas atmosphere and then raising the temperature in the heat treatment furnace to 1100 to 1200 ° C. Heat treatment method.
かつシリコンウェーハの表面の酸化膜の厚さが、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のシリコンウェーハの熱処理方法。 After the second heat treatment step, the thickness of the oxide film of the SiC wafer boat is 50 nm or more and 400 nm or less.
The method for heat-treating a silicon wafer according to any one of claims 1 to 4, wherein the thickness of the oxide film on the surface of the silicon wafer is 100 nm or more and 500 nm or less.
第２の熱処理工程において、ＳｉＣ製ウェーハボートにおける、ガス供給側のプレートに供給される酸化性ガスの流速が２．２ｍ／ｓ以上３３．５ｍ／ｓ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のシリコンウェーハの熱処理方法。 In the first heat treatment step, the flow velocity of the inert gas supplied to the plate on the gas supply side in the SiC wafer boat is 2.2 m / s or more and 33.5 m / s or less.
The first aspect of the second heat treatment step is that the flow velocity of the oxidizing gas supplied to the plate on the gas supply side in the SiC wafer boat is 2.2 m / s or more and 33.5 m / s or less. Alternatively, the method for heat-treating a silicon wafer according to claim 2.
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