JP7078496B2 - Manufacturing method of silicon wafer - Google Patents

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Description

本発明は、シリコンウェーハの製造方法に関し、特に薄厚化した際に反りを防止することのできるシリコンウェーハの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a silicon wafer, and particularly to a method for manufacturing a silicon wafer that can prevent warpage when the thickness is reduced.

半導体デバイス用の基板として用いられるシリコンウェーハ(単にウェーハともいう)は、デバイス品質を向上するために、表層の無欠陥化のみならず、近年ではウェーハの強度や金属不純物のゲッタリング性能が必要とされている。
そのような要求に対し、BMD(Bulk Micro Defects)と呼ばれる酸素析出物をウェーハ内部に作り込むなどの工夫がなされている。例えば、特許文献1においては、ウェーハに1300℃以上の急速昇降温熱処理(RTP:Rapid Thermal Process)を施すことで、点欠陥である原子空孔をウェーハ内部に多量に残留させ、その後の析出熱処理時にBMDを高密度に形成する方法が提案されている。
Silicon wafers (also simply called wafers) used as substrates for semiconductor devices require not only defect-free surface layers but also wafer strength and metal impurity gettering performance in recent years in order to improve device quality. Has been done.
In response to such demands, measures have been taken such as forming oxygen precipitates called BMD (Bulk Micro Defects) inside the wafer. For example, in Patent Document 1, a wafer is subjected to rapid elevating heat treatment (RTP: Rapid Thermal Process) of 1300 ° C. or higher to leave a large amount of atomic pores, which are point defects, inside the wafer, and then precipitation heat treatment. Sometimes a method of forming BMD at high density has been proposed.

ところで、RTPされたシリコンウェーハの析出熱処理時に形成されるBMDの深さ方向の密度分布は、ウェーハ表裏面に向かって密度が低い凸状やM字のような分布となることが知られている。ウェーハ表裏面が曝されるRTP条件に大きな違いがなければ、ウェーハ深さ方向の中央を境にして表面側と裏面側とで分布が対称となることが知られている(特許文献2参照)。 By the way, it is known that the density distribution in the depth direction of the BMD formed during the precipitation heat treatment of the RTP-treated silicon wafer becomes a convex or M-shaped distribution having a low density toward the front and back surfaces of the wafer. .. It is known that the distribution is symmetrical between the front surface side and the back surface side with the center in the wafer depth direction as a boundary unless there is a large difference in the RTP conditions to which the front and back surfaces of the wafer are exposed (see Patent Document 2). ..

一方、近年では、3次元積層構造のデバイス等において、その製造過程でウェーハの薄厚化が必要である。一般的に、ウェーハの裏面をバックグラインドして薄厚化作業が実施されるが、それによって前述のウェーハ深さ方向におけるBMDの密度分布の対称性が失われてしまう。 On the other hand, in recent years, in a device having a three-dimensional laminated structure or the like, it is necessary to reduce the thickness of the wafer in the manufacturing process. Generally, the back surface of the wafer is back grinded to perform the thinning work, but this causes the above-mentioned symmetry of the density distribution of the BMD in the wafer depth direction to be lost.

BMDの基本的な組成式は、SiOであるが、Si(シリコン)と熱膨張係数が異なるため、温度上昇した際にウェーハ内部に応力が発生して、ウェーハが反るという問題が生じる。このため、ウェーハを薄厚化した場合でも、BMD析出に起因した反りを抑えることが可能な方法が求められている。
また、シリコンウェーハを薄厚化する場合、深さ方向のBMD密度をコントロールすることが困難であるため、特許文献3においては、ウェーハ裏面に研磨によりゲッタリングシンクを形成する方法が記載されている。
The basic composition formula of BMD is SiO 2 , but since the coefficient of thermal expansion is different from that of Si (silicon), stress is generated inside the wafer when the temperature rises, which causes a problem that the wafer warps. Therefore, there is a demand for a method capable of suppressing warpage caused by BMD precipitation even when the wafer is thinned.
Further, when the silicon wafer is thinned, it is difficult to control the BMD density in the depth direction. Therefore, Patent Document 3 describes a method of forming a gettering sink on the back surface of the wafer by polishing.

特開2015-204326号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-204326 WO2009/151077号公報WO2009 / 151707A 特開2017-45990号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-45990

しかしながら、特許文献3に記載されるようにウェーハ裏面を研磨してゲッタリングシンクを形成する方法にあっては、ウェーハの機械的強度が弱くなり、薄厚化した場合には脆性破壊するリスクが高くなるという課題があった。 However, in the method of polishing the back surface of the wafer to form a gettering sink as described in Patent Document 3, the mechanical strength of the wafer is weakened, and there is a high risk of brittle fracture when the wafer is thinned. There was a problem of becoming.

このような事情の下、本願発明者は、ウェーハ深さ方向のBMD密度分布が、RTPにおける温度と酸素分圧の影響により変化することに着目し、本発明をするに至ったものである。
本発明の目的は、シリコンウェーハの内部に酸素析出物(BMD)を作り込み、且つウェーハを薄厚化する際に、ウェーハの反りを防止することのできるシリコンウェーハの製造方法を提供することである。
Under such circumstances, the inventor of the present application has focused on the fact that the BMD density distribution in the wafer depth direction changes due to the influence of temperature and oxygen partial pressure in RTP, and has arrived at the present invention.
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a silicon wafer, which can prevent warpage of the wafer when oxygen precipitates (BMD) are formed inside the silicon wafer and the wafer is thinned. ..

前記した課題を解決するためになされた、本発明に係るシリコンウェーハの製造方法は、シリコンウェーハを急速昇降温熱処理した後に酸素析出物をシリコンウェーハ内部に形成し、該シリコンウェーハを薄厚化処理するシリコンウェーハの製造方法であって、前記急速昇降温熱処理において、最高保持温度を1300℃以上1350℃以下の範囲で設定し、前記薄厚化処理の狙い厚さt[μm]に対して酸素分圧を、下記式(1)により算出される臨界酸素分圧PO2crの±5%以内とする条件下で熱処理し、ウェーハ深さ方向中央よりもウェーハ表面側において酸素析出物の密度が最も大きくなるよう制御し、前記薄厚化処理において、ウェーハ裏面側からのバックグラインドにより狙い厚さtまで薄厚化されたシリコンウェーハの深さ方向中央を酸素析出物の密度のピーク位置とする、ことに特徴を有する。
[数1]
臨界酸素分圧PO2cr[%]=1.5×10-6t^(5.4×10-3T-4.21)…(1)
In the method for manufacturing a silicon wafer according to the present invention, which has been made to solve the above-mentioned problems, oxygen precipitates are formed inside the silicon wafer after rapid elevating and heating heat treatment of the silicon wafer, and the silicon wafer is thinned. In the method for manufacturing a silicon wafer, the maximum holding temperature is set in the range of 1300 ° C. or higher and 1350 ° C. or lower in the rapid elevating temperature heat treatment, and the oxygen partial pressure is divided with respect to the target thickness t [μm] of the thinning process. Is heat-treated under the condition that the critical oxygen partial pressure PO 2cr calculated by the following formula (1) is within ± 5%, and the density of oxygen precipitates becomes the highest on the wafer surface side than in the center in the wafer depth direction. In the thinning process, the peak position of the oxygen precipitate density is set at the center of the silicon wafer thinned to the target thickness t by back grind from the back surface side of the wafer in the depth direction . Have.
[Number 1]
Critical oxygen partial pressure PO 2cr [%] = 1.5 × 10 -6 t ^ (5.4 × 10 -3 T-4.21)… (1)

尚、前記急速昇降温熱処理において、最高保持温度からの降温速度が50℃~150℃/sであることが望ましい。
また、前記急速昇降温熱処理の後、酸素析出熱処理を実施し、前記酸素析出熱処理後の酸素析出物の密度が、1×10/cm以上であることが望ましい。
In the rapid elevating and lowering heat treatment, it is desirable that the temperature lowering rate from the maximum holding temperature is 50 ° C. to 150 ° C./s.
Further, it is desirable that the oxygen precipitation heat treatment is carried out after the rapid elevating temperature heat treatment, and the density of the oxygen precipitate after the oxygen precipitation heat treatment is 1 × 10 9 / cm 3 or more.

このようにウェーハ薄厚後の狙い厚さに応じた臨界酸素分圧を関係式(1)より求め、その臨界酸素分圧に基づく酸素分圧を用いた条件下でRTPを行うことにより、薄厚化後のウェーハ深さ方向中央にBMD密度のピークを位置させることができ、反りの発生を抑制することができる。 In this way, the critical oxygen partial pressure according to the target thickness after thinning the wafer is obtained from the relational expression (1), and RTP is performed under the condition using the oxygen partial pressure based on the critical oxygen partial pressure to reduce the thickness. The peak of the BMD density can be positioned at the center in the depth direction of the subsequent wafer, and the occurrence of warpage can be suppressed.

本発明によれば、シリコンウェーハの内部に酸素析出物を作り込み、且つウェーハを薄厚化する際に、ウェーハの反りを防止することのできるシリコンウェーハの製造方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a silicon wafer, which can prevent warpage of the wafer when oxygen precipitates are formed inside the silicon wafer and the wafer is thinned.

図1は、本発明に係るシリコンウェーハの製造方法の流れを示すフローである。FIG. 1 is a flow showing a flow of a silicon wafer manufacturing method according to the present invention. 図2は、本発明に係る実施例により得られた臨界酸素分圧の曲線を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a curve of the critical oxygen partial pressure obtained by the embodiment according to the present invention.

以下、本発明に係るシリコンウェーハの製造方法について説明する。図1は、本発明に係るシリコンウェーハの製造方法の流れを示すフローである。
図1に示すようにステップS1においては、例えばチョクラルスキー法により引き上げられ、1×1014/cm以上の窒素をドープしたシリコン単結晶から所定厚さ775μmの直径300mmシリコンウェーハを複数用意する。1×1014/cm以上の窒素がドープされたシリコンウェーハを用いると、後述のステップのRTPすることにより、窒素がRTP中に発生する空孔と結合して窒素-空孔複合体を形成し、全体の空孔濃度を高めることができる。その結果、BMD析出密度が窒素ドープしていないウェーハよりも高くなる特徴がある。
Hereinafter, a method for manufacturing a silicon wafer according to the present invention will be described. FIG. 1 is a flow showing a flow of a silicon wafer manufacturing method according to the present invention.
As shown in FIG. 1, in step S1, a plurality of silicon wafers having a predetermined thickness of 775 μm and a diameter of 300 mm are prepared from a nitrogen-doped silicon single crystal that has been pulled up by, for example, the Czochralski method and is doped with nitrogen of 1 × 10 14 / cm 3 or more. .. When a silicon wafer doped with nitrogen of 1 × 10 14 / cm 3 or more is used, nitrogen is combined with the pores generated in the RTP to form a nitrogen-vacancy complex by RTP in the step described later. However, the overall pore density can be increased. As a result, the BMD precipitation density is higher than that of the non-nitrogen-doped wafer.

また、前記シリコンウェーハのその他の特性としては、例えばPタイプ(ボロンドープ)、基板抵抗が例えば13Ω・cm、酸素濃度が例えば1.2×1018/cmのものを用いることができる。 As other characteristics of the silicon wafer, for example, a P type (boron dope), a substrate resistance of, for example, 13 Ω · cm, and an oxygen concentration of, for example, 1.2 × 10 18 / cm 3 can be used.

また、最終的にシリコンウェーハを薄厚化する際の狙い厚さtと、RTPにおける最高保持温度Tと、下記関係式(1)とに基づき、RTP中の酸素分圧を求めるための臨界酸素分圧を決定する(図1のステップS2)。尚、式(1)においてtは狙い厚さ(μm)、Tは最高保持温度(℃)である。 Further, the critical oxygen content for obtaining the oxygen partial pressure in the RTP based on the target thickness t when the silicon wafer is finally thinned, the maximum holding temperature T in the RTP, and the following relational expression (1). The pressure is determined (step S2 in FIG. 1). In the formula (1), t is the target thickness (μm) and T is the maximum holding temperature (° C.).

[数1]
臨界酸素分圧PO2cr[%]=1.5×10-6t^(5.4×10-3T-4.21)…(1)
[Number 1]
Critical oxygen partial pressure PO 2cr [%] = 1.5 × 10 -6 t ^ (5.4 × 10 -3 T-4.21)… (1)

RTPにて設定する酸素分圧は、上記式(1)により求められた臨界酸素分圧PO2crの±5%以内の値に設定される。その範囲であれば、ウェーハの反りを防止することができる。臨界酸素分圧PO2crの±5%を超える値に設定すると、ウェーハに反りが発生する虞があるため好ましくない。 The oxygen partial pressure set by RTP is set to a value within ± 5% of the critical oxygen partial pressure PO 2cr obtained by the above equation (1). Within that range, warpage of the wafer can be prevented. If the value exceeds ± 5% of the critical oxygen partial pressure PO 2cr , the wafer may warp, which is not preferable.

ここで、RTPの温度範囲(最高保持温度の範囲)は、1300℃~1350℃の範囲内とされる。RTPの最高保持温度Tを1300℃以上とすることで、ウェーハ内部に多量の空孔を発生させることができる。1300℃未満であると、空孔濃度が低く、BMD析出が促進しない。また、1350℃を超えると、ウェーハにスリップが発生するため好ましくない。 Here, the temperature range of RTP (range of maximum holding temperature) is within the range of 1300 ° C to 1350 ° C. By setting the maximum holding temperature T of RTP to 1300 ° C. or higher, a large number of pores can be generated inside the wafer. If it is less than 1300 ° C., the pore concentration is low and BMD precipitation is not promoted. Further, if the temperature exceeds 1350 ° C., slip occurs on the wafer, which is not preferable.

また、RTPの最高保持温度からの降温速度は50℃~150℃/sに設定される。これは、残留空孔濃度を極力高めるために必要な降温速度条件であり、50℃/s未満であると、空孔濃度が低くBMD析出が促進しない。また、150℃を超えるとウェーハにスリップが発生するため好ましくない。 Further, the temperature lowering rate from the maximum holding temperature of RTP is set to 50 ° C. to 150 ° C./s. This is a temperature lowering rate condition necessary for increasing the residual pore concentration as much as possible. If the temperature is less than 50 ° C./s, the pore concentration is low and BMD precipitation is not promoted. Further, if the temperature exceeds 150 ° C., slip occurs on the wafer, which is not preferable.

次いで、上述した条件に基づきRTPを実施する(図1のステップS3)。即ち、ステップS2で決定した酸素分圧、最高保持温度(1300℃~1350℃)等の条件に基づき、シリコンウェーハを所定時間(例えば30s)保持し、最高保持温度で加熱後、所定の降温速度(50℃~150℃/s)で冷却する急速昇降温熱処理(RTP)を行う。 Next, RTP is carried out based on the above-mentioned conditions (step S3 in FIG. 1). That is, based on the conditions such as the oxygen partial pressure and the maximum holding temperature (1300 ° C. to 1350 ° C.) determined in step S2, the silicon wafer is held for a predetermined time (for example, 30 s), heated at the maximum holding temperature, and then lowered to a predetermined temperature. A rapid elevating temperature heat treatment (RTP) for cooling at (50 ° C. to 150 ° C./s) is performed.

RTPが終了すると、例えば100%アルゴン雰囲気下で780℃の熱処理を3h実施し、続けて1000℃の熱処理を16h実施することによりBMD析出を行う(図1のステップS4)。 When RTP is completed, for example, a heat treatment at 780 ° C. is carried out for 3 hours in a 100% argon atmosphere, and then a heat treatment at 1000 ° C. is carried out for 16 hours to perform BMD precipitation (step S4 in FIG. 1).

最後にシリコンウェーハに対しバックグラインドを行い、所定の狙い厚さtまで薄厚化する(図1のステップS5)。
ここで、ステップS3でのRTPにおいては、ウェーハ深さ方向中央よりもウェーハ表面側においてBMDの密度が最も大きくなるよう制御されているため、ウェーハ裏面側からのバックグラインドによって狙い厚さtまで薄厚化されたシリコンウェーハの深さ方向中央がBMD密度のピーク位置となる。即ち、ウェーハ表面側と裏面側のBMD密度が対称となり、ウェーハ薄厚化後の反りの発生が抑制される。
Finally, backgrinding is performed on the silicon wafer to reduce the thickness to a predetermined target thickness t (step S5 in FIG. 1).
Here, in the RTP in step S3, since the density of the BMD is controlled to be the highest on the wafer front surface side rather than the center in the wafer depth direction, the back grind from the wafer back surface side makes the thickness as thin as the target thickness t. The center of the silicon wafer in the depth direction is the peak position of the BMD density. That is, the BMD densities on the front surface side and the back surface side of the wafer become symmetrical, and the occurrence of warpage after thinning the wafer is suppressed.

以上のように本発明に係る実施の形態によれば、ウェーハ薄厚後の狙い厚さに応じた臨界酸素分圧を関係式より求め、その臨界酸素分圧に基づく酸素分圧を用いた条件下でRTPを行うことにより、薄厚化後のウェーハ深さ方向中央にBMD密度のピークを位置させることができ、反りの発生を抑制することができる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, the critical oxygen partial pressure according to the target thickness after the wafer thinning is obtained from the relational expression, and the condition using the oxygen partial pressure based on the critical oxygen partial pressure is obtained. By performing RTP in, the peak of BMD density can be positioned at the center in the depth direction of the wafer after thinning, and the occurrence of warpage can be suppressed.

尚、前記実施の形態においては、シリコンウェーハはチョクラルスキー法により引き上げられたシリコン単結晶から切り出したものから製造するものとしたが、本発明にあっては、それに限定されるものではない。例えば、フローティングゾーン(FZ)法により得られたシリコン単結晶から切り出して製造してもよい。また、シリコンウェーハの直径も本発明において限定されるものではない。 In the above embodiment, the silicon wafer is manufactured from a silicon wafer cut out from a silicon single crystal pulled up by the Czochralski method, but the present invention is not limited thereto. For example, it may be produced by cutting out from a silicon single crystal obtained by the floating zone (FZ) method. Further, the diameter of the silicon wafer is not limited in the present invention.

本発明に係るシリコンウェーハの製造方法について、実施例に基づきさらに説明する。本実施例では、前記実施の形態に基づき以下の実験を行った。 The method for manufacturing a silicon wafer according to the present invention will be further described based on examples. In this example, the following experiments were performed based on the above-described embodiment.

(実験1)
実験1では、Pタイプ(ボロンドープ)、基板抵抗13Ω・cm、酸素濃度1.2×1018/cm、窒素濃度3.9×1014/cm、直径300mmのチョクラルスキー法により育成したシリコン単結晶から切り出した複数のシリコンウェーハを用いた。
(Experiment 1)
In Experiment 1, it was grown by the Czochralski method with P type (boron dope), substrate resistance 13 Ω · cm, oxygen concentration 1.2 × 10 18 / cm 3 , nitrogen concentration 3.9 × 10 14 / cm 3 , and diameter 300 mm. A plurality of silicon wafers cut out from a silicon single crystal were used.

用意したシリコンウェーハに対し、保持温度条件(1300℃、1325℃、1350℃)と酸素分圧条件(0%、5%、25%、50%、100%:希釈ガスはアルゴン)を変えてRTPを施した。
その他共通のRTP条件として、保持時間は30s、最高保持温度からの降温速度を120℃/sとした。
RTP for the prepared silicon wafer by changing the holding temperature conditions (1300 ° C, 1325 ° C, 1350 ° C) and oxygen partial pressure conditions (0%, 5%, 25%, 50%, 100%: diluting gas is argon). Was given.
As other common RTP conditions, the holding time was 30 s, and the temperature lowering rate from the maximum holding temperature was 120 ° C./s.

また、その後のBMD析出熱処理として、100%アルゴン雰囲気下で780℃の熱処理を3h実施し、続けて1000℃の熱処理を16h実施した。
このBMD析出処理の後、各シリコンウェーハに対し深さ方向のBMD密度分布をIRトモグラフィ(Ratix,MO441)で測定し、各RTP条件におけるウェーハ表面からのBMD密度のピーク深さを評価した(表1)。
Further, as the subsequent BMD precipitation heat treatment, a heat treatment at 780 ° C. was carried out for 3 hours under a 100% argon atmosphere, and then a heat treatment at 1000 ° C. was carried out for 16 hours.
After this BMD precipitation treatment, the BMD density distribution in the depth direction was measured for each silicon wafer by IR tomography (Ratic, MO441), and the peak depth of the BMD density from the wafer surface under each RTP condition was evaluated (). Table 1).

Figure 0007078496000001
Figure 0007078496000001

その後、BMD析出処理した全てのウェーハに対し、バックグラインドにより所定の厚さ(例えば、200μm、300μm、400μm)にウェーハを薄厚化した場合に、ウェーハに反りが発生するか否かを判定した。反りは、ウェーハの外周部をサポートし、自重によるウェーハ中心部の撓み量(変位量)を測定し、シリコンの物性から推定される理論値との差分が、5%以上ある場合にウェーハが反っていると判定した。
その結果、表1に示した条件において、狙い厚さ200μmの場合、1300℃で酸素分圧0%、1325℃で酸素分圧0%および5%、1350℃で酸素分圧25%、にて反りが発生せず、狙い厚さ300μmの場合、1325℃で酸素分圧25%、1350℃で酸素分圧100%、にて反りが発生せず、狙い厚さ400μmの場合、1300℃で酸素分圧50%、1325℃で酸素分圧100%、にて反りが発生しなかった。この結果から、薄厚化したウェーハのBMD密度のピーク位置が、深さ方向中央の±10%の範囲である条件の場合に反りが発生しないことが分かった。
After that, it was determined whether or not the wafer was warped when the wafer was thinned to a predetermined thickness (for example, 200 μm, 300 μm, 400 μm) by backgrinding for all the wafers subjected to the BMD precipitation treatment. Warpage supports the outer peripheral part of the wafer, measures the amount of deflection (displacement amount) at the center of the wafer due to its own weight, and warps the wafer when the difference from the theoretical value estimated from the physical properties of silicon is 5% or more. It was determined that it was.
As a result, under the conditions shown in Table 1, when the target thickness was 200 μm, the oxygen partial pressure was 0% at 1300 ° C, the oxygen partial pressure was 0% and 5% at 1325 ° C, and the oxygen partial pressure was 25% at 1350 ° C. When the target thickness is 300 μm, no warp occurs, and when the target thickness is 400 μm, the oxygen partial pressure is 25% and the oxygen partial pressure is 100% at 1350 ° C. No warpage occurred at a partial pressure of 50% and an oxygen partial pressure of 100% at 1325 ° C. From this result, it was found that warpage does not occur under the condition that the peak position of the BMD density of the thinned wafer is in the range of ± 10% at the center in the depth direction.

また、上記各RTP条件におけるBMD密度のピーク深さに基づき薄厚化後のウェーハ厚さt(μm)を求めると、各最高保持温度(1300℃、1325℃、1350℃)における臨界酸素分圧(%)は、図2のグラフのようになる。
このグラフから臨界酸素分圧PO2cr[%]と狙い厚さt(μm)と最高保持温度T(℃)との関係式(1)が得られた。
[数1]
臨界酸素分圧PO2cr[%]=1.5×10-6t^(5.4×10-3T-4.21)…(1)
Further, when the wafer thickness t (μm) after thinning is obtained based on the peak depth of the BMD density under each of the above RTP conditions, the critical oxygen partial pressure (1300 ° C., 1325 ° C., 1350 ° C.) at each maximum holding temperature (1300 ° C., 1325 ° C., 1350 ° C.) is obtained. %) Is as shown in the graph of FIG.
From this graph, the relational expression (1) between the critical oxygen partial pressure PO 2cr [%], the target thickness t (μm), and the maximum holding temperature T (° C.) was obtained.
[Number 1]
Critical oxygen partial pressure PO 2cr [%] = 1.5 × 10 -6 t ^ (5.4 × 10 -3 T-4.21)… (1)

(実験2)
実験2では、実験1で得られた関係式(1)の有効性について検証した。
実施例1では、最高保持温度を1300℃、狙い厚さ500μmとした場合に、それらをパラメータとして関係式(1)より臨界酸素分圧を求め、その+5%の酸素分圧をRTPでの酸素分圧に設定した。また、RTPでの保持時間は30s、最高保持温度からの降温速度を120℃/sとした。
(Experiment 2)
In Experiment 2, the effectiveness of the relational expression (1) obtained in Experiment 1 was verified.
In Example 1, when the maximum holding temperature is 1300 ° C. and the target thickness is 500 μm, the critical oxygen partial pressure is obtained from the relational expression (1) using them as parameters, and the oxygen partial pressure of + 5% is oxygen in RTP. It was set to partial pressure. The holding time in RTP was 30 s, and the temperature lowering rate from the maximum holding temperature was 120 ° C./s.

そして、RTPと、BMD析出処理(100%アルゴン雰囲気下で780℃の熱処理を3h、続けて1000℃の熱処理を16h)の後に狙い厚さtとなるよう薄膜化処理を行い、ウェーハ深さ方向のBMD密度のピーク位置を確認した。更には、1000℃の環境下に曝し、ウェーハに反りが発生するか否かを判定した。 Then, after RTP and BMD precipitation treatment (heat treatment at 780 ° C. for 3 hours in a 100% argon atmosphere, followed by heat treatment at 1000 ° C. for 16 hours), thinning treatment is performed so that the target thickness is t, and the wafer depth direction is reached. The peak position of the BMD density was confirmed. Further, it was exposed to an environment of 1000 ° C., and it was determined whether or not the wafer was warped.

また、実施例2として最高保持温度を1300℃、狙い厚さ500μmとした場合に、それらをパラメータとして式(1)より臨界酸素分圧を求め、その-5%の酸素分圧をRTPでの酸素分圧に設定した。その他の条件は、実施例1と同じである。 Further, in Example 2, when the maximum holding temperature is 1300 ° C. and the target thickness is 500 μm, the critical oxygen partial pressure is obtained from the equation (1) using them as parameters, and the oxygen partial pressure of -5% is obtained by RTP. The oxygen partial pressure was set. Other conditions are the same as in Example 1.

また、実施例3として最高保持温度を1350℃、狙い厚さ300μmとした場合に、それらをパラメータとして式(1)より臨界酸素分圧を求め、その+5%の酸素分圧をRTPでの酸素分圧に設定した。その他の条件は、実施例1と同じである。 Further, in Example 3, when the maximum holding temperature is 1350 ° C. and the target thickness is 300 μm, the critical oxygen partial pressure is obtained from the equation (1) using them as parameters, and the oxygen partial pressure of + 5% is oxygen in RTP. It was set to partial pressure. Other conditions are the same as in Example 1.

また、実施例4として最高保持温度を1350℃、狙い厚さ300μmとした場合に、それらをパラメータとして式(1)より臨界酸素分圧を求め、その-5%の酸素分圧をRTPでの酸素分圧に設定した。その他の条件は、実施例1と同じである。 Further, in Example 4, when the maximum holding temperature was 1350 ° C. and the target thickness was 300 μm, the critical oxygen partial pressure was obtained from the equation (1) using them as parameters, and the oxygen partial pressure of -5% was obtained by RTP. The oxygen partial pressure was set. Other conditions are the same as in Example 1.

また、実施例5として最高保持温度を1350℃、狙い厚さ300μmとした場合に、それらをパラメータとして式(1)より臨界酸素分圧を求め、その-3%の酸素分圧をRTPでの酸素分圧に設定した。
また、RTPでの降温速度を50℃/sとした。その他の条件は、実施例1と同じである。
Further, in Example 5, when the maximum holding temperature was 1350 ° C. and the target thickness was 300 μm, the critical oxygen partial pressure was obtained from the equation (1) using them as parameters, and the oxygen partial pressure of -3% was obtained by RTP. The oxygen partial pressure was set.
Further, the temperature lowering rate in RTP was set to 50 ° C./s. Other conditions are the same as in Example 1.

また、実施例6として最高保持温度を1350℃、狙い厚さ300μmとした場合に、それらをパラメータとして式(1)より臨界酸素分圧を求め、その-3%の酸素分圧をRTPでの酸素分圧に設定した。
また、RTPでの降温速度を150℃/sとした。その他の条件は、実施例1と同じである。
Further, in Example 6, when the maximum holding temperature is 1350 ° C. and the target thickness is 300 μm, the critical oxygen partial pressure is obtained from the equation (1) using them as parameters, and the oxygen partial pressure of -3% is obtained by RTP. The oxygen partial pressure was set.
Further, the temperature lowering rate in RTP was set to 150 ° C./s. Other conditions are the same as in Example 1.

また、比較例1として、最高保持温度を1300℃、狙い厚さ500μmとした場合に、それらをパラメータとして式(1)より臨界酸素分圧を求め、その+6%の酸素分圧をRTPでの酸素分圧に設定した。その他の条件は、実施例1と同じである。 Further, as Comparative Example 1, when the maximum holding temperature is 1300 ° C. and the target thickness is 500 μm, the critical oxygen partial pressure is obtained from the equation (1) using them as parameters, and the oxygen partial pressure of + 6% is obtained by RTP. The oxygen partial pressure was set. Other conditions are the same as in Example 1.

また、比較例2として、最高保持温度を1300℃、狙い厚さ500μmとした場合に、それらをパラメータとして式(1)より臨界酸素分圧を求め、その-6%の酸素分圧をRTPでの酸素分圧に設定した。その他の条件は、実施例1と同じである。 Further, as Comparative Example 2, when the maximum holding temperature is 1300 ° C. and the target thickness is 500 μm, the critical oxygen partial pressure is obtained from the equation (1) using them as parameters, and the oxygen partial pressure of -6% is obtained by RTP. It was set to the oxygen partial pressure of. Other conditions are the same as in Example 1.

また、比較例3として最高保持温度を1350℃、狙い厚さ300μmとした場合に、それらをパラメータとして式(1)より臨界酸素分圧を求め、その+6%の酸素分圧をRTPでの酸素分圧に設定した。その他の条件は、実施例1と同じである。 Further, as Comparative Example 3, when the maximum holding temperature is 1350 ° C. and the target thickness is 300 μm, the critical oxygen partial pressure is obtained from the equation (1) using them as parameters, and the oxygen partial pressure of + 6% is oxygen in RTP. It was set to partial pressure. Other conditions are the same as in Example 1.

また、比較例4として最高保持温度を1350℃、狙い厚さ300μmとした場合に、それらをパラメータとして式(1)より臨界酸素分圧を求め、その-6%の酸素分圧をRTPでの酸素分圧に設定した。その他の条件は、実施例1と同じである。 Further, as Comparative Example 4, when the maximum holding temperature is 1350 ° C. and the target thickness is 300 μm, the critical oxygen partial pressure is obtained from the equation (1) using them as parameters, and the oxygen partial pressure of -6% is obtained by RTP. The oxygen partial pressure was set. Other conditions are the same as in Example 1.

また、比較例5として、酸素分圧を0%、狙い厚さ400μmとしてRTPを行い、その後、BMD析出処理、所望の厚さに薄厚化処理を行った。その他の条件は、実施例1と同じである。 Further, as Comparative Example 5, RTP was performed with an oxygen partial pressure of 0% and a target thickness of 400 μm, followed by a BMD precipitation treatment and a thinning treatment to a desired thickness. Other conditions are the same as in Example 1.

また、比較例6として最高保持温度を1350℃、狙い厚さ300μmとした場合に、それらをパラメータとして式(1)より臨界酸素分圧を求め、その-3%の酸素分圧をRTPでの酸素分圧に設定した。
また、RTPでの降温速度を45℃/sとした。その他の条件は、実施例1と同じである。
Further, as Comparative Example 6, when the maximum holding temperature is 1350 ° C. and the target thickness is 300 μm, the critical oxygen partial pressure is obtained from the equation (1) using them as parameters, and the oxygen partial pressure of -3% is obtained by RTP. The oxygen partial pressure was set.
Further, the temperature lowering rate in RTP was set to 45 ° C./s. Other conditions are the same as in Example 1.

また、比較例7として最高保持温度を1350℃、狙い厚さ300μmとした場合に、それらをパラメータとして式(1)より臨界酸素分圧を求め、その-3%の酸素分圧をRTPでの酸素分圧に設定した。
また、RTPでの降温速度を155℃/sとした。その他の条件は、実施例1と同じである。
Further, as Comparative Example 7, when the maximum holding temperature is 1350 ° C. and the target thickness is 300 μm, the critical oxygen partial pressure is obtained from the equation (1) using them as parameters, and the oxygen partial pressure of -3% is obtained by RTP. The oxygen partial pressure was set.
Further, the temperature lowering rate in RTP was set to 155 ° C./s. Other conditions are the same as in Example 1.

また、比較例8として最高保持温度を1275℃、狙い厚さ200μmとした場合に、それらをパラメータとして式(1)より臨界酸素分圧を求め、その-3%の酸素分圧をRTPでの酸素分圧に設定した。その他の条件は、実施例1と同じである。 Further, as Comparative Example 8, when the maximum holding temperature is 1275 ° C. and the target thickness is 200 μm, the critical oxygen partial pressure is obtained from the equation (1) using them as parameters, and the oxygen partial pressure of -3% is obtained by RTP. The oxygen partial pressure was set. Other conditions are the same as in Example 1.

また、比較例9として最高保持温度を1325℃、狙い厚さ400μmとした場合に、それらをパラメータとして式(1)より臨界酸素分圧を求め、その-3%の酸素分圧をRTPでの酸素分圧に設定した。
また、RTPでの降温速度を155℃/sとした。その他の条件は、実施例1と同じである。
Further, as Comparative Example 9, when the maximum holding temperature was 1325 ° C. and the target thickness was 400 μm, the critical oxygen partial pressure was obtained from the equation (1) using them as parameters, and the oxygen partial pressure of -3% was obtained by RTP. The oxygen partial pressure was set.
Further, the temperature lowering rate in RTP was set to 155 ° C./s. Other conditions are the same as in Example 1.

実験2の結果を表2に示す。表2の「BMD密度のピーク位置」の欄において、○はピーク位置が、薄厚化後のウェーハ深さ方向中央位置にあることを示し、×はピーク位置が、ウェーハ深さ方向中央位置ではない場合を示す。また、BMD密度が1×10/cm未満の場合は、BMD密度低と示し、そのような条件は、金属不純物のゲッタリング性能が不足する虞があるため、好ましくない。 The results of Experiment 2 are shown in Table 2. In the column of "Peak position of BMD density" in Table 2, ◯ indicates that the peak position is at the center position in the wafer depth direction after thinning, and × indicates that the peak position is not the center position in the wafer depth direction. Show the case. Further, when the BMD density is less than 1 × 10 9 / cm 3 , it is indicated that the BMD density is low, and such a condition is not preferable because the gettering performance of metal impurities may be insufficient.

Figure 0007078496000002
Figure 0007078496000002

表2に示すように実験2の結果、RTPにおける酸素分圧を、関係式(1)により得られた臨界酸素分圧(%)の±5%以内とすれば、薄厚化後のBMDのピーク位置をウェーハの深さ方向中央とすることができることを確認した。
また、RTPの最高保持温度が1300℃~1350℃、降温速度が50~150℃の範囲であり、関係式(1)より得られた臨界酸素分圧の±5%以内に設定した酸素分圧において、反りの発生しない良好なシリコンウェーハが得られることを確認した。
As shown in Table 2, as a result of Experiment 2, if the oxygen partial pressure in RTP is within ± 5% of the critical oxygen partial pressure (%) obtained by the relational expression (1), the peak of BMD after thinning is achieved. It was confirmed that the position can be centered in the depth direction of the wafer.
Further, the maximum holding temperature of RTP is in the range of 1300 ° C. to 1350 ° C. and the temperature lowering rate is in the range of 50 to 150 ° C., and the oxygen partial pressure set within ± 5% of the critical oxygen partial pressure obtained from the relational expression (1). It was confirmed that a good silicon wafer without warpage can be obtained.

以上のように本発明によれば、薄厚化後の高温環境下であっても反りの発生を抑制することができることを確認した。 As described above, according to the present invention, it has been confirmed that the occurrence of warpage can be suppressed even in a high temperature environment after thinning.

t 狙い厚さ
T 最高保持温度
t Target thickness T Maximum holding temperature

Claims (3)

シリコンウェーハを急速昇降温熱処理した後に酸素析出物をシリコンウェーハ内部に形成し、該シリコンウェーハを薄厚化処理するシリコンウェーハの製造方法であって、
前記急速昇降温熱処理において、
最高保持温度を1300℃以上1350℃以下の範囲で設定し、前記薄厚化処理の狙い厚さt[μm]に対して酸素分圧を、下記式(1)により算出される臨界酸素分圧PO2crの±5%以内とする条件下で熱処理し、ウェーハ深さ方向中央よりもウェーハ表面側において酸素析出物の密度が最も大きくなるよう制御し、
前記薄厚化処理において、
ウェーハ裏面側からのバックグラインドにより狙い厚さtまで薄厚化されたシリコンウェーハの深さ方向中央を酸素析出物の密度のピーク位置とする、
ことを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
[数1]
臨界酸素分圧PO2cr[%]=1.5×10-6t^(5.4×10-3T-4.21)…(1)
A method for manufacturing a silicon wafer, in which oxygen precipitates are formed inside the silicon wafer after rapid elevating and heating heat treatment of the silicon wafer, and the silicon wafer is thinned.
In the rapid elevating heat treatment,
The maximum holding temperature is set in the range of 1300 ° C. or higher and 1350 ° C. or lower, and the oxygen partial pressure is calculated with respect to the target thickness t [μm] of the thinning treatment, and the critical oxygen partial pressure PO calculated by the following formula (1). Heat treatment is performed under the condition of within ± 5% of 2cr , and the density of oxygen precipitates is controlled to be the highest on the surface side of the wafer rather than the center in the depth direction of the wafer.
In the thinning treatment
The peak position of the density of oxygen precipitates is set at the center in the depth direction of the silicon wafer thinned to the target thickness t by the back grind from the back surface side of the wafer.
A method for manufacturing a silicon wafer.
[Number 1]
Critical oxygen partial pressure PO 2cr [%] = 1.5 × 10 -6 t ^ (5.4 × 10 -3 T-4.21)… (1)
前記急速昇降温熱処理において、
最高保持温度からの降温速度が50℃~150℃/sであることを特徴とする請求項1に記載されたシリコンウェーハの製造方法。
In the rapid elevating heat treatment,
The method for manufacturing a silicon wafer according to claim 1, wherein the temperature lowering rate from the maximum holding temperature is 50 ° C. to 150 ° C./s.
前記急速昇降温熱処理の後、酸素析出熱処理を実施し、
前記酸素析出熱処理後の酸素析出物の密度が、1×10/cm以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載されたシリコンウェーハの製造方法。
After the rapid elevating heat treatment, oxygen precipitation heat treatment was performed.
The method for manufacturing a silicon wafer according to claim 1 or 2, wherein the density of oxygen precipitates after the oxygen precipitation heat treatment is 1 × 10 9 / cm 3 or more.
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