JP7405070B2 - Epitaxial wafer defect evaluation method - Google Patents

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本発明は、エピタキシャルウェーハの欠陥評価方法に関する。 The present invention relates to a method for evaluating defects in epitaxial wafers.

近年の半導体素子では、微細化に加え、シリコン以外の異種材料の採用も進んでいる。例えば、高移動度のチャネル材料としてのシリコンゲルマニウムやゲルマニウム、ゲートオールアラウンド構造やナノシート構造における犠牲層としてのシリコンゲルマニウム、高効率のパワーデバイス材料としてのシリコンカーバイドや窒化ガリウムなど多岐に渡っている。したがって、デバイス工程においては、異種材料をエピタキシャル成長させるヘテロエピタキシャル工程が今後増加していくと考えられる。ヘテロエピタキシャルでは基板とエピタキシャル層の格子不整合に由来する応力が発生し、エピタキシャル層に積層欠陥が発生する原因となることがある。したがって、半導体基板の結晶欠陥だけではなく、エピタキシャル層由来の欠陥の評価技術が今後ますます重要になるといえる。 In recent years, in addition to miniaturization, semiconductor devices are increasingly using different materials other than silicon. Examples include silicon germanium and germanium as high-mobility channel materials, silicon germanium as sacrificial layers in gate-all-around structures and nanosheet structures, and silicon carbide and gallium nitride as high-efficiency power device materials. Therefore, in device processes, it is thought that heteroepitaxial processes in which different materials are epitaxially grown will increase in the future. In heteroepitaxial structures, stress is generated due to lattice mismatch between the substrate and the epitaxial layer, which may cause stacking faults to occur in the epitaxial layer. Therefore, it can be said that evaluation technology for not only crystal defects in semiconductor substrates but also defects originating from epitaxial layers will become increasingly important in the future.

特許文献1は半導体単結晶基板において、水素雰囲気下800~1100℃の熱処理によって結晶欠陥を顕在化する技術である。特許文献2は600~700℃で2~6時間の熱処理後、1100~1150℃で1~2時間の熱処理を行い、結晶欠陥を顕在化させる2段階熱処理による結晶欠陥顕在化の技術である。特許文献3はサファイア基板にGaNを成長させたヘテロエピタキシャルウェーハを塩化水素+窒素雰囲気で500~900℃の熱処理を行って欠陥を検出する方法に関する技術である。上記のような欠陥の顕在化後の欠陥検出技術があるが、水素雰囲気下で800℃以上の高温、2段階の熱処理を要する長時間、または、塩化水素+窒素を含む雰囲気で行う技術である。 Patent Document 1 is a technique for exposing crystal defects in a semiconductor single crystal substrate by heat treatment at 800 to 1100° C. in a hydrogen atmosphere. Patent Document 2 is a technology for exposing crystal defects through a two-step heat treatment in which heat treatment is performed at 600 to 700° C. for 2 to 6 hours, followed by heat treatment at 1100 to 1150° C. for 1 to 2 hours, thereby exposing crystal defects. Patent Document 3 describes a technique for detecting defects by subjecting a heteroepitaxial wafer in which GaN is grown on a sapphire substrate to heat treatment at 500 to 900° C. in a hydrogen chloride + nitrogen atmosphere. There are techniques for detecting defects after they have become apparent, such as those described above, but these are techniques that are carried out in a hydrogen atmosphere at high temperatures of 800°C or higher for long periods of time requiring two-step heat treatment, or in an atmosphere containing hydrogen chloride and nitrogen. .

しかし、エピタキシャル層由来の欠陥の評価技術は現状豊富ではなく、また、異種材料の中にはゲルマニウムなど高温・長時間下の熱処理に不安定な材料もあることから、エピタキシャルウェーハの欠陥を、短時間・低温条件にて顕在化・評価することのできる欠陥評価方法が求められている。 However, there are currently not many techniques for evaluating defects originating from epitaxial layers, and some dissimilar materials, such as germanium, are unstable to heat treatment at high temperatures and for long periods of time. There is a need for a defect evaluation method that can reveal and evaluate defects over time and under low temperature conditions.

特開2011-119528JP2011-119528 特開2019-26537JP2019-26537 特開2000-188285JP2000-188285

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、エピタキシャルウェーハの欠陥を、より短時間・低温条件にて顕在化し精度良く評価することのできるエピタキシャルウェーハの欠陥評価方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for evaluating defects in epitaxial wafers that allows defects in epitaxial wafers to become apparent in a shorter time and at lower temperatures and to be evaluated with high accuracy. .

上記課題を解決するために、本発明では、
エピタキシャルウェーハの欠陥評価方法であって、
前記エピタキシャルウェーハを、ハロゲン化水素と水素とを含む還元性雰囲気で、
前記ハロゲン化水素の前記還元性雰囲気中における濃度を5%以上とし、300℃~800℃の温度で3秒以上の熱処理を行うか、又は
前記ハロゲン化水素の前記還元性雰囲気中における濃度を1%以上5%未満とし、300℃~800℃の温度で15秒以上の熱処理を行うことで、
前記エピタキシャルウェーハの表面に欠陥を顕在化させて検出し、評価を行うエピタキシャルウェーハの欠陥評価方法を提供する。
In order to solve the above problems, in the present invention,
A method for evaluating defects in epitaxial wafers, the method comprising:
The epitaxial wafer is heated in a reducing atmosphere containing hydrogen halide and hydrogen,
The concentration of the hydrogen halide in the reducing atmosphere is 5% or more, and heat treatment is performed at a temperature of 300°C to 800°C for 3 seconds or more, or the concentration of the hydrogen halide in the reducing atmosphere is 1% or more. % or more and less than 5%, and by performing heat treatment at a temperature of 300°C to 800°C for 15 seconds or more,
A method for evaluating defects in epitaxial wafers is provided, in which defects are exposed on the surface of the epitaxial wafer, detected, and evaluated.

このような熱処理を行うことでエピタキシャルウェーハの欠陥をより短時間・低温条件にて顕在化させることができ、欠陥の検出が容易となる。 By performing such heat treatment, defects in the epitaxial wafer can be brought to light in a shorter time and at lower temperatures, making it easier to detect defects.

また、前記ハロゲン化水素を塩化水素とし、かつ、該塩化水素の前記還元性雰囲気中における濃度を30%以下とすることが好ましい。 Further, it is preferable that the hydrogen halide is hydrogen chloride, and that the concentration of the hydrogen chloride in the reducing atmosphere is 30% or less.

塩化水素であればエッチング作用により確実に欠陥を顕在化できる。また、濃度を30%以下とすることでエッチング速度が速くなりすぎてエピタキシャル膜がすべてエッチングされるようなことを防止できる。 Hydrogen chloride can reliably expose defects through its etching action. Further, by setting the concentration to 30% or less, it is possible to prevent the etching rate from becoming too high and completely etching the epitaxial film.

また、前記塩化水素の前記還元性雰囲気中における濃度を10%以下とすることが好ましい。 Further, it is preferable that the concentration of the hydrogen chloride in the reducing atmosphere is 10% or less.

塩化水素の濃度が10%以下であれば、エッチング量を時間で制御することが極めて容易にできる。 If the concentration of hydrogen chloride is 10% or less, it is extremely easy to control the amount of etching with time.

また、前記エピタキシャルウェーハを、基板とエピタキシャル層の組成が異なるヘテロエピタキシャルウェーハとすることが好ましい。 Further, it is preferable that the epitaxial wafer is a heteroepitaxial wafer in which the substrate and the epitaxial layer have different compositions.

さらに、前記エピタキシャルウェーハを、基板がシリコンであり、かつ、エピタキシャル層がシリコンゲルマニウム又はゲルマニウムであるものとすることがより好ましい。 Furthermore, it is more preferable that the epitaxial wafer has a substrate made of silicon and an epitaxial layer made of silicon germanium or germanium.

本発明のエピタキシャルウェーハの欠陥評価方法は、特に、このような高温・長時間下の熱処理に不安定な材料に好適に用いることができる。 The epitaxial wafer defect evaluation method of the present invention can be particularly suitably used for materials that are unstable to heat treatment at high temperatures and for long periods of time.

また、前記エピタキシャルウェーハの欠陥を、エピタキシャル層由来の積層欠陥又は貫通転位とすることが好ましい。 Further, it is preferable that the defects in the epitaxial wafer are stacking faults or threading dislocations originating from the epitaxial layer.

本発明のエピタキシャルウェーハの欠陥評価方法は、このような欠陥を評価するのに好適に用いることができる。 The epitaxial wafer defect evaluation method of the present invention can be suitably used to evaluate such defects.

また、前記顕在化した欠陥を、走査型電子顕微鏡又は表面欠陥検査装置を用いて検出し、評価することが好ましい。 Further, it is preferable that the revealed defects be detected and evaluated using a scanning electron microscope or a surface defect inspection device.

走査型電子顕微鏡を用いることによって、欠陥の形状、サイズ、組成、欠陥密度等の詳細な分析をすることができ、表面欠陥検査装置を用いることによって、欠陥密度や分布を短時間で正確に分析することができる。 By using a scanning electron microscope, detailed analysis of defect shape, size, composition, defect density, etc. can be performed, and by using a surface defect inspection device, defect density and distribution can be accurately analyzed in a short time. can do.

以上のように、本発明のエピタキシャルウェーハの欠陥評価方法であれば、エピタキシャルウェーハの欠陥を、より短時間・低温条件にて顕在化し精度良く評価することができる。したがって、本発明のエピタキシャルウェーハの欠陥評価方法は高温・長時間下の熱処理に不安定な材料に好適に用いることができる。さらに還元性雰囲気中のハロゲン化水素(塩化水素)の濃度を10%以下とすればエッチング量を時間で容易に制御することができるので、詳細な分析を行う上でも有用である。 As described above, with the method for evaluating defects in epitaxial wafers of the present invention, defects in epitaxial wafers can be exposed in a shorter time and at lower temperatures, and can be evaluated with high accuracy. Therefore, the epitaxial wafer defect evaluation method of the present invention can be suitably used for materials that are unstable to heat treatment at high temperatures and for long periods of time. Further, if the concentration of hydrogen halide (hydrogen chloride) in the reducing atmosphere is set to 10% or less, the amount of etching can be easily controlled in terms of time, which is also useful for detailed analysis.

本発明のエピタキシャルウェーハの欠陥評価方法を説明するフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram illustrating a method for evaluating defects in epitaxial wafers according to the present invention.

上述のように、エピタキシャルウェーハの欠陥を、より短時間・低温条件にて顕在化し精度良く評価することのできるエピタキシャルウェーハの欠陥評価方法の開発が求められていた。 As described above, there has been a need for the development of a method for evaluating defects in epitaxial wafers that allows defects in epitaxial wafers to become apparent in a shorter time and at lower temperatures and to be evaluated with high accuracy.

本発明者はエピタキシャルウェーハをハロゲン化水素からなる気体のエッチャントと水素とを含む還元性雰囲気で300℃~800℃の温度で、ハロゲン化水素からなる気体の濃度を5%以上とし、3秒以上の熱処理を行うか、またはハロゲン化水素からなる気体の濃度を1%以上5%未満とし、15秒以上の熱処理を行うことで、エピタキシャルウェーハの表面に欠陥を顕在化させて検出できることが判り、本発明を完成させた。 The present inventor prepared an epitaxial wafer in a reducing atmosphere containing a hydrogen halide gas etchant and hydrogen at a temperature of 300°C to 800°C, at a concentration of 5% or more of a hydrogen halide gas, for at least 3 seconds. It has been found that defects can be exposed and detected on the surface of the epitaxial wafer by performing a heat treatment of 1% or more and less than 5% of a gas consisting of hydrogen halide for 15 seconds or more. The present invention has been completed.

即ち、本発明は、エピタキシャルウェーハの欠陥評価方法であって、前記エピタキシャルウェーハを、ハロゲン化水素と水素とを含む還元性雰囲気で、前記ハロゲン化水素の前記還元性雰囲気中における濃度を5%以上とし、300℃~800℃の温度で3秒以上の熱処理を行うか、又は前記ハロゲン化水素の前記還元性雰囲気中における濃度を1%以上5%未満とし、300℃~800℃の温度で15秒以上の熱処理を行うことで、前記エピタキシャルウェーハの表面に欠陥を顕在化させて検出し、評価を行うエピタキシャルウェーハの欠陥評価方法である。 That is, the present invention provides a defect evaluation method for an epitaxial wafer, in which the epitaxial wafer is heated in a reducing atmosphere containing hydrogen halide and hydrogen, and the concentration of the hydrogen halide in the reducing atmosphere is 5% or more. and heat treatment for 3 seconds or more at a temperature of 300°C to 800°C, or the concentration of the hydrogen halide in the reducing atmosphere is set to 1% or more and less than 5%, and heat treatment is performed at a temperature of 300°C to 800°C for 15 seconds. This is a defect evaluation method for epitaxial wafers, in which defects are exposed on the surface of the epitaxial wafer and detected and evaluated by performing heat treatment for more than a second.

以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail, but the present invention is not limited thereto.

図1に本発明のエピタキシャルウェーハの欠陥評価方法を説明するフロー図を示す。まず、エピタキシャルウェーハを準備する(フロー図中の工程(1))。次にこのエピタキシャルウェーハをハロゲン化水素と水素とを含む還元性雰囲気で熱処理してエピタキシャルウェーハの表面に欠陥を顕在化させる(フロー図中の工程(2))。このときの熱処理は、ハロゲン化水素の還元性雰囲気中における濃度を5%以上として300℃~800℃の温度で3秒以上(熱処理条件1)の熱処理、又はハロゲン化水素の還元性雰囲気中における濃度を1%以上5%未満として300℃~800℃の温度で15秒以上(熱処理条件2)の熱処理のいずれかを行う。そしてウェーハ表面に顕在化した欠陥の検出及び評価を行う(フロー図中の工程(3))。以下、各工程についてさらに詳細に説明する。 FIG. 1 shows a flow diagram illustrating the epitaxial wafer defect evaluation method of the present invention. First, an epitaxial wafer is prepared (step (1) in the flow diagram). Next, this epitaxial wafer is heat-treated in a reducing atmosphere containing hydrogen halide and hydrogen to expose defects on the surface of the epitaxial wafer (step (2) in the flow diagram). The heat treatment at this time is heat treatment at a temperature of 300°C to 800°C for 3 seconds or more (heat treatment condition 1) at a concentration of hydrogen halide in a reducing atmosphere of 5% or more, or a heat treatment in a reducing atmosphere of hydrogen halide. Heat treatment is performed at a temperature of 300° C. to 800° C. for 15 seconds or more (heat treatment condition 2) at a concentration of 1% or more and less than 5%. Then, defects manifested on the wafer surface are detected and evaluated (step (3) in the flow diagram). Each step will be explained in more detail below.

<工程(1)>
本発明により評価するエピタキシャルウェーハとしては特に限定はされないが、基板とエピタキシャル層の組成が異なるヘテロエピタキシャルウェーハとするのが好ましく、例えばシリコンウェーハ上にシリコンゲルマニウム(SiGe)またはゲルマニウム(Ge)をエピタキシャル成長させたウェーハ(基板がシリコンであり、かつ、エピタキシャル層がシリコンゲルマニウム又はゲルマニウムであるウェーハ)とすることができる。
<Step (1)>
Although the epitaxial wafer to be evaluated according to the present invention is not particularly limited, it is preferably a heteroepitaxial wafer in which the substrate and epitaxial layer have different compositions. For example, silicon germanium (SiGe) or germanium (Ge) is epitaxially grown on a silicon wafer. (a wafer in which the substrate is silicon and the epitaxial layer is silicon germanium or germanium).

エピタキシャル成長条件は原料ガスとしてSiGe膜を成長させる場合は例えばモノシラン(SiH)ガスとモノゲルマン(GeH)ガスを用いることができる。また、Ge膜を成長させる場合は、モノゲルマン(GeH)ガスを用いることができる。なお、Ge膜、およびSiGe膜は、ノンドープの膜でもよいし、カーボン(C)、リン(P)、ボロン(B)等がドーピングされた膜でもよい。成長温度は例えば600~700℃、特には650℃とすることができる。雰囲気ガスは水素、圧力は例えば10~20Torr(1333~2666Pa)、特には15Torr(1999.5Pa)とすることができる。 For epitaxial growth conditions, when growing a SiGe film as a source gas, for example, monosilane (SiH 4 ) gas and monogermane (GeH 4 ) gas can be used. Moreover, when growing a Ge film, monogermane (GeH 4 ) gas can be used. Note that the Ge film and the SiGe film may be non-doped films, or may be films doped with carbon (C), phosphorus (P), boron (B), or the like. The growth temperature can be, for example, 600 to 700°C, particularly 650°C. The atmospheric gas may be hydrogen, and the pressure may be, for example, 10 to 20 Torr (1333 to 2666 Pa), particularly 15 Torr (1999.5 Pa).

<工程(2)>
次に、このエピタキシャルウェーハに対して、該エピタキシャルウェーハの作製に用いたのと同一のエピタキシャル成長装置または別の装置において、ハロゲン化水素(ハロゲン化水素からなる気体のエッチャント)と水素とを含む還元性雰囲気で、ハロゲン化水素の還元性雰囲気中における濃度を5%以上とし、300℃~800℃の温度で3秒以上(熱処理条件1)の熱処理を行うか、又はハロゲン化水素の還元性雰囲気中における濃度を1%以上5%未満とし、300℃~800℃の温度で15秒以上(熱処理条件2)の熱処理を行う。
<Step (2)>
Next, this epitaxial wafer is grown using a reducing agent containing hydrogen halide (a gaseous etchant made of hydrogen halide) and hydrogen, either in the same epitaxial growth apparatus used to fabricate the epitaxial wafer or in another apparatus. Either heat treatment is performed at a temperature of 300°C to 800°C for 3 seconds or more (heat treatment condition 1) with the concentration of hydrogen halide in a reducing atmosphere of 5% or more, or in a reducing atmosphere of hydrogen halide. Heat treatment is performed at a temperature of 300° C. to 800° C. for 15 seconds or more (heat treatment condition 2) with a concentration of 1% or more and less than 5%.

本発明において、ハロゲン化水素と水素とを含む還元性雰囲気としては、濃度1%以上のハロゲン化水素と水素を含んでいれば特に限定はされず、例えば、これらに加えて窒素、アルゴン等を含んでいてもよい。本発明における還元性雰囲気としては、ハロゲン化水素と水素のみからなる還元性雰囲気であることが好ましい。本発明では、ハロゲン化水素と水素を含む還元性雰囲気で熱処理を行うことによって、特に水素雰囲気の場合と比較して短時間・低温条件にて欠陥を顕在化することができる。 In the present invention, the reducing atmosphere containing hydrogen halide and hydrogen is not particularly limited as long as it contains hydrogen halide and hydrogen at a concentration of 1% or more; for example, in addition to these, nitrogen, argon, etc. May contain. The reducing atmosphere in the present invention is preferably a reducing atmosphere consisting only of hydrogen halide and hydrogen. In the present invention, by performing heat treatment in a reducing atmosphere containing hydrogen halide and hydrogen, defects can be brought to light in a shorter time and at a lower temperature than in a hydrogen atmosphere.

また、ハロゲン化水素は、塩化水素とすることが好ましい。また、還元性雰囲気中の塩化水素の濃度は30%以下とすることが好ましい。塩化水素であればエッチング作用により確実に欠陥を顕在化できる。また、30%以下とすることでエッチング速度が速くなりすぎてエピタキシャル膜がすべてエッチングされるようなことを防止できる。また、塩化水素の濃度が10%以下であれば、エッチング量を時間で制御することが極めて容易にできるためより好ましい。なお、本発明において、還元性雰囲気中のハロゲン化水素の濃度は体積比率である。 Further, the hydrogen halide is preferably hydrogen chloride. Further, the concentration of hydrogen chloride in the reducing atmosphere is preferably 30% or less. Hydrogen chloride can reliably expose defects through its etching action. Further, by setting the amount to 30% or less, it is possible to prevent the etching rate from becoming too high and completely etching the epitaxial film. Further, it is more preferable that the concentration of hydrogen chloride is 10% or less because the etching amount can be extremely easily controlled by time. In the present invention, the concentration of hydrogen halide in the reducing atmosphere is a volume ratio.

<熱処理条件1>
熱処理条件1では、熱処理を、ハロゲン化水素の還元性雰囲気中における濃度を5%以上とし、300℃~800℃の温度で3秒以上とする。
<Heat treatment conditions 1>
In heat treatment condition 1, heat treatment is performed at a concentration of hydrogen halide in a reducing atmosphere of 5% or more and at a temperature of 300° C. to 800° C. for 3 seconds or more.

ハロゲン化水素の還元性雰囲気中における濃度は5%以上であれば特に限定はされないが、エッチング量の制御のしやすさの観点から好ましくは30%以下、より好ましくは20%以下、さらに好ましくは10%以下である。 The concentration of hydrogen halide in the reducing atmosphere is not particularly limited as long as it is 5% or more, but from the viewpoint of ease of controlling the etching amount, it is preferably 30% or less, more preferably 20% or less, and even more preferably It is 10% or less.

熱処理温度は300℃~800℃である。エピタキシャルウェーハの熱安定性をより確実に確保する観点から、熱処理温度は好ましくは700℃以下、より好ましくは600℃以下、さらに好ましくは500℃以下、極めて好ましくは400℃以下である。また、欠陥の顕在化をより確実にする観点からは、熱処理温度は好ましくは400℃以上、より好ましくは500℃以上、さらに好ましくは600℃以上、極めて好ましくは700℃以上である。 The heat treatment temperature is 300°C to 800°C. From the viewpoint of more reliably ensuring thermal stability of the epitaxial wafer, the heat treatment temperature is preferably 700°C or lower, more preferably 600°C or lower, still more preferably 500°C or lower, and extremely preferably 400°C or lower. In addition, from the viewpoint of making defects more reliable, the heat treatment temperature is preferably 400°C or higher, more preferably 500°C or higher, still more preferably 600°C or higher, and extremely preferably 700°C or higher.

熱処理温度300℃未満では装置の温度制御範囲外となり実用的ではない。熱処理温度800℃を超える温度では、シリコンゲルマニウムのラフネス悪化や格子緩和による転位発生といった熱安定性上の問題があり実用的ではない。 If the heat treatment temperature is less than 300° C., it will be outside the temperature control range of the apparatus and is not practical. A heat treatment temperature higher than 800° C. is not practical due to thermal stability problems such as worsening of the roughness of silicon germanium and generation of dislocations due to lattice relaxation.

また、熱処理時間としては3秒以上であれば特に限定はされないが、好ましくは300秒以下、より好ましくは60秒以下、さらに好ましくは45秒以下、極めて好ましくは30秒以下である。熱処理時間は、欠陥の顕在化をより確実にする観点からはより長い方が好ましく、エピタキシャルウェーハの熱安定性をより確実に確保する観点からはより短い方が好ましい。 Further, the heat treatment time is not particularly limited as long as it is 3 seconds or more, but is preferably 300 seconds or less, more preferably 60 seconds or less, still more preferably 45 seconds or less, and extremely preferably 30 seconds or less. The heat treatment time is preferably longer from the viewpoint of more reliably making defects visible, and is preferably shorter from the viewpoint of more reliably ensuring the thermal stability of the epitaxial wafer.

<熱処理条件2>
熱処理条件2では、熱処理を、ハロゲン化水素の還元性雰囲気中における濃度を1%以上5%未満とし、300℃~800℃の温度で15秒以上とする。
<Heat treatment conditions 2>
In heat treatment condition 2, the heat treatment is performed at a concentration of hydrogen halide in a reducing atmosphere of 1% or more and less than 5% at a temperature of 300° C. to 800° C. for 15 seconds or more.

熱処理温度の上限、下限、及び好ましい範囲については、熱処理条件1の場合と同様である。また、熱処理時間としては15秒以上であれば特に限定はされないが、好ましくは300秒以下、より好ましくは60秒以下、さらに好ましくは45秒以下、極めて好ましくは30秒以下である。熱処理時間は、欠陥の顕在化をより確実にする観点からはより長い方が好ましく、エピタキシャルウェーハの熱安定性をより確実に確保する観点からはより短い方が好ましい。 The upper limit, lower limit, and preferred range of the heat treatment temperature are the same as in the case of heat treatment condition 1. Further, the heat treatment time is not particularly limited as long as it is 15 seconds or more, but is preferably 300 seconds or less, more preferably 60 seconds or less, still more preferably 45 seconds or less, and extremely preferably 30 seconds or less. The heat treatment time is preferably longer from the viewpoint of more reliably making defects visible, and is preferably shorter from the viewpoint of more reliably ensuring the thermal stability of the epitaxial wafer.

上記のような熱処理条件1又は2で熱処理することにより、欠陥部分とその他の部分のエッチングレートの差を利用し、欠陥部にピットが形成されることで、欠陥を高感度に顕在化させることができる。 By performing heat treatment under heat treatment conditions 1 or 2 as described above, the difference in etching rate between the defective part and other parts is utilized to form pits in the defective part, thereby exposing the defect with high sensitivity. I can do it.

このような熱処理を行うことでより短時間・低温条件にてエピタキシャル層由来の積層欠陥または貫通転位といった欠陥を顕在化させることができる。 By performing such heat treatment, defects such as stacking faults or threading dislocations originating from the epitaxial layer can be brought to light in a shorter time and at lower temperatures.

<工程(3)>
上述の熱処理によって表面に顕在化した欠陥を検出し、評価する方法としては特に限定はされないが、例えば、走査型電子顕微鏡や表面欠陥検査装置等を用いて行うことができる。走査型電子顕微鏡を用いることによって、エピタキシャル層の欠陥の形状、サイズ、組成、欠陥密度等の詳細な分析をすることができる。また、表面欠陥検査装置を用いることによって、エピタキシャル層の欠陥密度や分布を短時間で正確に分析することができる。
<Step (3)>
The method for detecting and evaluating defects that have become apparent on the surface due to the above-described heat treatment is not particularly limited, but can be performed using, for example, a scanning electron microscope, a surface defect inspection device, or the like. By using a scanning electron microscope, detailed analysis of the shape, size, composition, defect density, etc. of defects in the epitaxial layer can be performed. Further, by using a surface defect inspection device, the defect density and distribution of the epitaxial layer can be accurately analyzed in a short time.

以下、実施例及び比較例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically explained using Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.

(実施例1)
評価するエピタキシャルウェーハとして、直径300mmのシリコンウェーハ上にシリコンゲルマニウムをエピタキシャル成長させたウェーハを用いた。このエピタキシャルウェーハに対して、枚葉式エピタキシャル成長装置において、水素+塩化水素雰囲気下で塩化水素の混合比率を1%、5%、10%、30%とし、600℃にて15秒間及び30秒間の熱処理を行った。また、混合比率を5%、10%、30%とし、600℃にて3秒間の熱処理を行った。熱処理後の欠陥数についてSP3(KLA-Tencor社製)のDCO(Darkfield Composite Oblique)モード60nmupにて測定を行った。エピタキシャルウェーハに熱処理を行わなかったときの欠陥数と比較したときの検出欠陥増加率は2倍以上であった。
(Example 1)
As the epitaxial wafer to be evaluated, a wafer in which silicon germanium was epitaxially grown on a silicon wafer having a diameter of 300 mm was used. This epitaxial wafer was grown in a single-wafer type epitaxial growth apparatus in a hydrogen + hydrogen chloride atmosphere with hydrogen chloride mixing ratios of 1%, 5%, 10%, and 30%, at 600°C for 15 seconds and 30 seconds. Heat treatment was performed. Further, the mixture ratios were set to 5%, 10%, and 30%, and heat treatment was performed at 600° C. for 3 seconds. The number of defects after heat treatment was measured using SP3 (manufactured by KLA-Tencor) in DCO (Darkfield Composite Oblique) mode 60 nmup. The increase rate of detected defects was more than twice as high as the number of defects when the epitaxial wafer was not heat-treated.

(実施例2)
評価するエピタキシャルウェーハとして、実施例1と同様のシリコンゲルマニウムエピタキシャルウェーハを用いて、枚葉式エピタキシャル成長装置において、水素+塩化水素雰囲気下で塩化水素の混合比率5%とし、300,400,600,800℃にて3秒間の熱処理を行った。熱処理後の欠陥数についてSP3のDCO(Darkfield Composite Oblique)モード60nmupにて測定を行った。エピタキシャルウェーハに熱処理を行わなかったときの欠陥数と比較したときの検出欠陥増加率は2倍以上であった。
(Example 2)
As the epitaxial wafer to be evaluated, a silicon germanium epitaxial wafer similar to that in Example 1 was used, and in a single-wafer epitaxial growth apparatus, the mixture ratio of hydrogen chloride was 5% in a hydrogen + hydrogen chloride atmosphere, and 300, 400, 600, 800 Heat treatment was performed at ℃ for 3 seconds. The number of defects after heat treatment was measured using SP3 DCO (Darkfield Composite Oblique) mode 60 nmup. The increase rate of detected defects was more than twice as high as the number of defects when the epitaxial wafer was not heat-treated.

(比較例1)
評価するエピタキシャルウェーハとして、実施例1と同様のシリコンゲルマニウムエピタキシャルウェーハを用いて、枚葉式エピタキシャル成長装置において、水素+塩化水素雰囲気下で塩化水素の混合比率1%とし、600℃にて3秒間の熱処理を行った。エピタキシャルウェーハに熱処理を行わなかったときの欠陥数と比較したときの検出欠陥増加率は0.99倍であった。
(Comparative example 1)
As the epitaxial wafer to be evaluated, a silicon germanium epitaxial wafer similar to that in Example 1 was used. In a single-wafer epitaxial growth apparatus, the mixture ratio of hydrogen chloride was 1% in a hydrogen + hydrogen chloride atmosphere, and the mixture was heated at 600°C for 3 seconds. Heat treatment was performed. The increase rate of detected defects was 0.99 times the number of defects when the epitaxial wafer was not heat-treated.

(比較例2)
評価するエピタキシャルウェーハとして、実施例1と同様のシリコンゲルマニウムエピタキシャルウェーハを用いて、枚葉式エピタキシャル成長装置において、水素雰囲気下600℃にて3秒間、15秒間、30秒間の熱処理を行った。熱処理後の欠陥数についてSP3のDCO(Darkfield Composite Oblique)モード60nmupにて測定を行った。エピタキシャルウェーハに熱処理を行わなかったときの欠陥数と比較したときの検出欠陥増加率は1.1倍未満であった。
(Comparative example 2)
As the epitaxial wafer to be evaluated, a silicon germanium epitaxial wafer similar to that in Example 1 was used, and heat treatment was performed at 600° C. for 3 seconds, 15 seconds, and 30 seconds in a hydrogen atmosphere in a single-wafer epitaxial growth apparatus. The number of defects after heat treatment was measured using SP3 DCO (Darkfield Composite Oblique) mode 60 nmup. The increase rate of detected defects was less than 1.1 times the number of defects when the epitaxial wafer was not heat-treated.

(比較例3)
評価するエピタキシャルウェーハとして、実施例1と同様のシリコンゲルマニウムエピタキシャルウェーハを用いて、枚葉式エピタキシャル成長装置において、水素雰囲気下300,400,600,800℃にて3秒間の熱処理を行った。熱処理後の欠陥数についてSP3のDCO(Darkfield Composite Oblique)モード60nmupにて測定を行った。エピタキシャルウェーハに熱処理を行わなかったときの欠陥数と比較したときの検出欠陥増加率は1.1倍未満であった。
(Comparative example 3)
As the epitaxial wafer to be evaluated, a silicon germanium epitaxial wafer similar to that in Example 1 was used, and heat treatment was performed for 3 seconds at 300, 400, 600, and 800° C. in a hydrogen atmosphere in a single-wafer epitaxial growth apparatus. The number of defects after heat treatment was measured using SP3 DCO (Darkfield Composite Oblique) mode 60 nmup. The increase rate of detected defects was less than 1.1 times the number of defects when the epitaxial wafer was not heat-treated.

実施例1と比較例1、2をまとめたものを表1に示す。塩化水素の混合比率1%以上30%以下の範囲において、塩化水素混合比率1%熱処理時間3秒の場合を除いて検出欠陥増加率が2倍以上となり、エピタキシャルウェーハの欠陥を顕在化し、より高感度に検出可能である。 Table 1 shows a summary of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. In the range of a hydrogen chloride mixing ratio of 1% to 30%, the increase rate of detected defects is more than double, except when the hydrogen chloride mixing ratio is 1% and the heat treatment time is 3 seconds, which makes the defects of epitaxial wafers obvious and increases the Sensitively detectable.

Figure 0007405070000001
Figure 0007405070000001

実施例2と比較例3をまとめたものを表2に示す。熱処理温度300度以上800℃以下の範囲において、水素+塩化水素雰囲気下では検出欠陥増加率が2倍以上となり、エピタキシャルウェーハの欠陥を顕在化し、より高感度に検出可能である。 Table 2 shows a summary of Example 2 and Comparative Example 3. In a heat treatment temperature range of 300° C. or more and 800° C. or less, the increase rate of detected defects is more than double in a hydrogen + hydrogen chloride atmosphere, and defects in the epitaxial wafer are exposed and can be detected with higher sensitivity.

Figure 0007405070000002
Figure 0007405070000002

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 Note that the present invention is not limited to the above embodiments. The above-mentioned embodiments are illustrative, and any embodiment that has substantially the same configuration as the technical idea stated in the claims of the present invention and has similar effects is the present invention. covered within the technical scope of

Claims (7)

エピタキシャルウェーハの欠陥評価方法であって、
前記エピタキシャルウェーハを、ハロゲン化水素と水素とを含む還元性雰囲気で、
前記ハロゲン化水素の前記還元性雰囲気中における濃度を5%以上とし、300℃~800℃の温度で3秒以上の熱処理を行うか、又は
前記ハロゲン化水素の前記還元性雰囲気中における濃度を1%以上5%未満とし、300℃~800℃の温度で15秒以上の熱処理を行うことで、
前記エピタキシャルウェーハの表面に欠陥を顕在化させて検出し、評価を行うことを特徴とするエピタキシャルウェーハの欠陥評価方法。
A method for evaluating defects in epitaxial wafers, the method comprising:
The epitaxial wafer is heated in a reducing atmosphere containing hydrogen halide and hydrogen,
The concentration of the hydrogen halide in the reducing atmosphere is 5% or more, and heat treatment is performed at a temperature of 300°C to 800°C for 3 seconds or more, or the concentration of the hydrogen halide in the reducing atmosphere is 1% or more. % or more and less than 5%, and by performing heat treatment at a temperature of 300°C to 800°C for 15 seconds or more,
A method for evaluating defects in epitaxial wafers, characterized in that defects are exposed on the surface of the epitaxial wafer, detected, and evaluated.
前記ハロゲン化水素を塩化水素とし、かつ、該塩化水素の前記還元性雰囲気中における濃度を30%以下とすることを特徴とする請求項1に記載のエピタキシャルウェーハの欠陥評価方法。 2. The epitaxial wafer defect evaluation method according to claim 1, wherein the hydrogen halide is hydrogen chloride, and the concentration of the hydrogen chloride in the reducing atmosphere is 30% or less. 前記塩化水素の前記還元性雰囲気中における濃度を10%以下とすることを特徴とする請求項2に記載のエピタキシャルウェーハの欠陥評価方法。 3. The epitaxial wafer defect evaluation method according to claim 2, wherein the concentration of the hydrogen chloride in the reducing atmosphere is 10% or less. 前記エピタキシャルウェーハを、基板とエピタキシャル層の組成が異なるヘテロエピタキシャルウェーハとすることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のエピタキシャルウェーハの欠陥評価方法。 4. The epitaxial wafer defect evaluation method according to claim 1, wherein the epitaxial wafer is a heteroepitaxial wafer in which a substrate and an epitaxial layer have different compositions. 前記エピタキシャルウェーハを、基板がシリコンであり、かつ、エピタキシャル層がシリコンゲルマニウム又はゲルマニウムであるものとすることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のエピタキシャルウェーハの欠陥評価方法。 Defect evaluation of an epitaxial wafer according to any one of claims 1 to 4, wherein the epitaxial wafer has a substrate made of silicon and an epitaxial layer made of silicon germanium or germanium. Method. 前記エピタキシャルウェーハの欠陥を、エピタキシャル層由来の積層欠陥又は貫通転位とすることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のエピタキシャルウェーハの欠陥評価方法。 6. The method for evaluating defects in an epitaxial wafer according to claim 1, wherein the defects in the epitaxial wafer are stacking faults or threading dislocations originating from the epitaxial layer. 前記顕在化した欠陥を、走査型電子顕微鏡又は表面欠陥検査装置を用いて検出し、評価することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のエピタキシャルウェーハの欠陥評価方法。 The epitaxial wafer defect evaluation method according to any one of claims 1 to 6, wherein the revealed defects are detected and evaluated using a scanning electron microscope or a surface defect inspection device. .
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