JPH11111674A - Method for improving surface roughness of silicon wafer and silicon wafer having improved surface roughness - Google Patents

Method for improving surface roughness of silicon wafer and silicon wafer having improved surface roughness

Info

Publication number
JPH11111674A
JPH11111674A JP28263897A JP28263897A JPH11111674A JP H11111674 A JPH11111674 A JP H11111674A JP 28263897 A JP28263897 A JP 28263897A JP 28263897 A JP28263897 A JP 28263897A JP H11111674 A JPH11111674 A JP H11111674A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon wafer
oxide film
thermal oxide
surface roughness
roughness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP28263897A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3536618B2 (en
Inventor
Norihiro Kobayashi
徳弘 小林
Hitoshi Tsunoda
均 角田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Handotai Co Ltd filed Critical Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority to JP28263897A priority Critical patent/JP3536618B2/en
Publication of JPH11111674A publication Critical patent/JPH11111674A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3536618B2 publication Critical patent/JP3536618B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Weting (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve both micro-roughness and haze level of a silicon wafer at the same time by heat treating of a mirror finished silicon wafer in oxidative atmosphere to form a thermal oxide film of specified thickness on the surface thereof and then removing the thermal oxide film. SOLUTION: A mirror finished silicon wafer is heat treated in oxidizing atmosphere to form a thermal oxide film of 300 nm thick or above on the surface thereof, and then the thermal oxide film is removed thus improving the surface roughness of the silicon wafer. Heat treatment in oxidizing atmosphere is suitably conducted at a relatively high temperature of 1,100-1,300 deg.C in order to improve the haze level, while shortening the oxidation time. The thermal oxide film is suitably removed by etching the silicon wafer using an aqueous solution containing hydrofluoric acid, in order to remove the thermal oxide film easily at low cost. In this case, an aqueous solution having HF concentration of 10% or less is suitably employed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はシリコンウエーハの
マイクロラフネス、あるいはヘイズといったいわゆる表
面粗さを改善する方法、およびこの方法によって表面粗
さを改善したシリコンウエーハに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for improving so-called surface roughness such as micro-roughness or haze of a silicon wafer, and a silicon wafer having improved surface roughness by this method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のデバイスの高集積化、高精度化に
よりシリコンウエーハへの要求品質はますます高度化し
ており、特にシリコンウエーハ表面の平坦度や表面粗さ
を改善することは、デバイスの電気特性を改善するため
に必要となっている。
2. Description of the Related Art The quality required for silicon wafers is becoming increasingly sophisticated due to the recent high integration and high precision of devices, and in particular, improving the flatness and surface roughness of the silicon wafer surface requires the improvement of device performance. Needed to improve electrical properties.

【0003】すなわち、ウエーハ表面における原子レベ
ルの微小な凹凸であるマイクロラフネスが、デバイスの
電気特性に影響を与えていることが分かってきており、
例えば、マイクロラフネスが大きければ酸化膜耐圧(T
ime Zero Dielectric Break
down:TZDB)は低下し、更にゲート酸化膜下チ
ャネルではマイクロラフネスが大きくなると電子の散乱
が起こり電子の移動度は小さくなること等が知られてい
る。また、ウエーハ表面における数〜数十nm程度の周
期性を有するうねりであるヘイズについては、デバイス
の電気特性である信頼性試験、なかでも酸化膜の経時絶
縁破壊特性(Time Dependent Diel
ectric Breakdown:TDDB)に影響
を与えることが分かっている。
That is, it has been found that microroughness, which is microscopic unevenness at the atomic level on the wafer surface, affects the electrical characteristics of the device.
For example, if the micro roughness is large, the oxide film breakdown voltage (T
im Zero Dielectric Break
It is known that, when the micro roughness increases in the channel below the gate oxide film, electron scattering occurs and the electron mobility decreases. Regarding haze, which is undulation having a periodicity of about several to several tens of nm on the wafer surface, a reliability test, which is an electrical property of the device, particularly, a time-dependent dielectric breakdown property of an oxide film (Time Dependent Diel)
It has been found to affect strict breakdown (TDDB).

【0004】したがって、今後のデバイスの電気特性を
向上させるためには、シリコンウエーハのマイクロラフ
ネスあるいはヘイズ等の表面粗さを改善する必要があ
る。
Therefore, in order to improve the electrical characteristics of devices in the future, it is necessary to improve the surface roughness of the silicon wafer, such as micro roughness or haze.

【0005】従来、このようなシリコンウエーハのマイ
クロラフネスを改善する方法としては、水素雰囲気中で
高温熱処理を施す方法が知られている(特開平7−23
5534号)。しかし、この方法ではマイクロラフネス
は改善されるものの、ヘイズは逆に悪化する傾向を示
し、全体として表面粗さを完全に解決することはできな
い。
Conventionally, as a method for improving the micro roughness of such a silicon wafer, a method of performing a high-temperature heat treatment in a hydrogen atmosphere has been known (JP-A-7-23).
No. 5534). However, with this method, although the micro roughness is improved, the haze tends to worsen, and the surface roughness as a whole cannot be completely solved.

【0006】また、他のマイクロラフネスを改善する方
法として、シリコンウエーハを酸化処理後、表面に形成
された酸化膜を除去することによって、マイクロラフネ
スが向上することが報告されている(Symposiu
m on VLSI Technology,Seat
tle,p24−25,Jun 1992)。しかし、
この場合もヘイズレベルは改善されないか、むしろ悪く
なることすらある。
As another method for improving micro-roughness, it has been reported that micro-roughness is improved by removing an oxide film formed on a surface after oxidizing a silicon wafer (Symposiu).
mon VLSI Technology, Seat
tle, p24-25, Jun 1992). But,
Again, the haze level is not improved or even worse.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】すなわち、従来マイク
ロラフネスとヘイズレベルのいずれをも同時に改善する
方法については、検討が為されておらず、表面粗さに起
因する電気特性の劣化を完全に解決することが出来なか
った。これは、マイクロラフネスとヘイズとでは、測定
する領域が違い、狭い領域を測定しているのがマイクロ
ラフネスであり、より広い領域を測定しているのがヘイ
ズレベルであることにも起因しているものと思われる。
That is, no method has been studied for improving both the micro-roughness and the haze level at the same time, and the deterioration of the electrical characteristics due to the surface roughness is completely solved. I couldn't do it. This is due to the fact that the area to be measured differs between micro-roughness and haze, micro-roughness measures a narrow area, and haze level measures a wider area. It seems to be.

【0008】そこで、本発明はこのような問題点に鑑み
なされたもので、本発明の目的とするところは、シリコ
ンウエーハのマイクロラフネスとヘイズレベルを同時に
改善することができる方法、あるいは少なくともヘイズ
レベルを悪化させることなくマイクロラフネスを改善で
きる方法を提供することにある。そして、これによって
シリコンウエーハの表面粗さに起因する、酸化膜耐圧お
よび信頼性試験その他のいずれの電気特性の劣化の問題
も生じないシリコンウエーハを得ようとするものであ
る。
Accordingly, the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a method capable of simultaneously improving the micro roughness and haze level of a silicon wafer, or at least a method of improving the haze level. It is an object of the present invention to provide a method capable of improving the micro roughness without deteriorating the micro roughness. Thus, an object of the present invention is to provide a silicon wafer which does not cause a problem of deterioration of electrical characteristics such as an oxide film breakdown voltage and a reliability test due to the surface roughness of the silicon wafer.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明の請求項1に記載した発明は、鏡面研磨されたシリ
コンウエーハを、酸化性雰囲気で熱処理を行い、該シリ
コンウエーハ表面に300nm以上の熱酸化膜を形成し
た後、該熱酸化膜を除去することを特徴とするシリコン
ウエーハの表面粗さを改善する方法である。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a mirror-polished silicon wafer which is subjected to a heat treatment in an oxidizing atmosphere so that the surface of the silicon wafer has a thickness of 300 nm or more. Forming the thermal oxide film and then removing the thermal oxide film to improve the surface roughness of the silicon wafer.

【0010】このように、シリコンウエーハを酸化熱処
理し、表面に300nm以上の熱酸化膜を形成した後、
これを除去するようにすれば、マイクロラフネスのよう
な微小領域の表面粗さも、ヘイズのようなより広い領域
の表面粗さも両方とも改善することが出来る。
[0010] As described above, after a silicon wafer is subjected to an oxidizing heat treatment to form a thermal oxide film of 300 nm or more on the surface,
By removing this, it is possible to improve both the surface roughness of a minute region such as micro roughness and the surface roughness of a wider region such as haze.

【0011】また、本発明の請求項2では、酸化熱処理
を1100〜1300℃で行うようにした。このよう
に、比較的高温で熱処理をすれば、ヘイズレベルがより
改善されるとともに、酸化時間も短くすることができ
る。
According to the second aspect of the present invention, the oxidation heat treatment is performed at 1100 to 1300 ° C. Thus, if the heat treatment is performed at a relatively high temperature, the haze level can be further improved and the oxidation time can be shortened.

【0012】また、本発明の請求項3では、熱酸化膜の
除去は、フッ酸を含む水溶液でエッチングすることによ
り除去するようにした。このように、熱酸化膜の除去
は、フッ酸を含む水溶液でエッチングするようにすれ
ば、簡単かつ低コストで酸化膜を除去することができ
る。
According to a third aspect of the present invention, the thermal oxide film is removed by etching with an aqueous solution containing hydrofluoric acid. As described above, if the thermal oxide film is removed by etching with an aqueous solution containing hydrofluoric acid, the oxide film can be removed easily and at low cost.

【0013】そして、この場合請求項4に記載したよう
に、熱酸化膜の除去は、HF濃度が10%以下のフッ酸
を含む水溶液でエッチングすることにより除去するのが
好ましい。これは、HF濃度があまりに高いと新たにシ
リコンウエーハの表面に面あれが生じることがあるから
である。
In this case, the thermal oxide film is preferably removed by etching with an aqueous solution containing hydrofluoric acid having an HF concentration of 10% or less. This is because if the HF concentration is too high, the surface of the silicon wafer may be newly roughened.

【0014】このように、本発明の請求項1ないし請求
項4に記載した方法によれば、マイクロラフネスおよび
ヘイズレベルの両方の表面粗さをも改善したシリコンウ
エーハを得ることができる。したがって、このようなシ
リコンウエーハは、微小領域でもあるいはより広い領域
で見ても表面粗さが改善されているため、酸化膜耐圧の
みならず、信頼性試験等の電気特性も改善されたものと
することができる(請求項5)。
As described above, according to the method described in claims 1 to 4 of the present invention, it is possible to obtain a silicon wafer having improved surface roughness at both the micro roughness and the haze level. Therefore, such a silicon wafer has improved surface roughness even in a minute area or a wider area, so that not only an oxide film withstand voltage but also an electrical property such as a reliability test has been improved. (Claim 5).

【0015】以下、本発明につきさらに詳細に説明する
が、説明に先立ち、まず本発明でいうマイクロラフネス
およびヘイズにつきあらためて説明しておく。マイクロ
ラフネスとは、ウエーハ表面における原子レベルの微小
な凹凸であり、主にAFM(原子間力顕微鏡)で1ミク
ロン角以下程度の狭い領域を測定することにより得られ
る表面粗さである。また、ヘイズとは、ウエーハ表面に
おける数〜数十nm程度の周期性を有するうねりであ
り、主にレーザーを用いたパーティクルカウンター(例
えば、LS−6000:日立電子エレクトロニクス社製
商品名等)で、ウエーハ全面をレーザーでスキャンし、
その乱反射強度を測定することにより、ウエーハ全面の
ヘイズレベルとして準定量的に評価される表面粗さであ
る。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail. Prior to the description, first, the micro roughness and the haze referred to in the present invention will be described again. The micro-roughness is a fine unevenness on an atomic level on a wafer surface, and is a surface roughness obtained mainly by measuring a narrow area of about 1 micron square or less with an AFM (atomic force microscope). The haze is a undulation having a periodicity of about several to several tens of nm on the wafer surface, and is mainly a particle counter using a laser (for example, LS-6000: trade name of Hitachi Electronics Electronics Co., Ltd.). Scan the entire surface of the wafer with a laser,
The surface roughness is evaluated semi-quantitatively as the haze level of the entire surface of the wafer by measuring the irregular reflection intensity.

【0016】本発明者らは、マイクロラフネスのような
微小領域の表面粗さも、ヘイズのようなより広い領域の
表面粗さも両方とも改善出来る方法を検討した結果、シ
リコンウエーハを酸化処理後、表面に形成された酸化膜
を除去する方法において、マイクロラフネスおよびヘイ
ズレベルの改善状況が、表面に形成した酸化膜厚に影響
されることと、ヘイズレベルはさらに酸化熱処理温度に
よっても影響されることを見出し、本発明を完成させた
ものである。
The present inventors have studied a method that can improve both the surface roughness of a micro area such as micro roughness and the surface roughness of a wider area such as haze. As a result, after oxidizing a silicon wafer, In the method of removing the oxide film formed on the surface, the improvement of the micro roughness and the haze level is affected by the oxide film thickness formed on the surface, and that the haze level is further affected by the oxidation heat treatment temperature. The present invention has been completed under the heading.

【0017】すなわち、本発明者らは、従来のマイクロ
ラフネスを改善する方法であるシリコンウエーハを酸化
処理後、表面に形成された酸化膜を除去する方法におい
て、マイクロラフネスが向上するにもかかわらず、ヘイ
ズレベルが改善されないか、かえって悪くなる原因を究
明すべく、種々の条件で酸化膜を成長させ、その表面粗
さに対する影響を調査してみた。
In other words, the inventors of the present invention have proposed a method for removing a oxidized film formed on a surface after oxidizing a silicon wafer, which is a conventional method for improving micro roughness, despite the fact that the micro roughness is improved. In order to investigate the cause of the haze level not being improved or worsening, an oxide film was grown under various conditions, and the influence on the surface roughness was examined.

【0018】図1は、予めマイクロラフネスを測定して
ある鏡面研磨されたシリコンウエーハを、酸化性雰囲気
で熱処理を行い、シリコンウエーハ表面に約100〜1
000nmの熱酸化膜を形成した後、熱酸化膜をフッ酸
で除去し、しかる後にシリコンウエーハの表面粗さ(R
MS:自乗平均平方根粗さ)をAFMで測定した結果
を、熱酸化膜厚に対するマイクロラフネス(RMS)と
して示したものである。
FIG. 1 shows that a mirror-polished silicon wafer whose micro roughness has been measured in advance is subjected to a heat treatment in an oxidizing atmosphere so that the surface of the silicon wafer is about 100 to 1 mm.
After forming a thermal oxide film of 2,000 nm, the thermal oxide film is removed with hydrofluoric acid, and then the surface roughness of the silicon wafer (R
(MS: root mean square roughness) measured by AFM is shown as micro-roughness (RMS) with respect to thermal oxide film thickness.

【0019】この図から明らかであるように、酸化膜厚
とマイクロラフネスとの間には強い相関があり、酸化膜
厚が厚ければ厚いほどマイクロラフネスが改善されるこ
とがわかる。特に、酸化膜厚を300nm以上とする
と、当初約0.146nmであったRMS値が、約0.
12nm以下にまで大幅に改善されている。したがっ
て、マイクロラフネスを改善するためには、酸化膜厚を
300nm以上とするのが好ましい。
As is apparent from this figure, there is a strong correlation between the oxide film thickness and the micro roughness, and it is understood that the larger the oxide film thickness, the better the micro roughness. In particular, when the oxide film thickness is set to 300 nm or more, the RMS value which was about 0.146 nm at the beginning is changed to about 0.4 mm.
It is greatly improved to 12 nm or less. Therefore, in order to improve the micro roughness, the oxide film thickness is preferably set to 300 nm or more.

【0020】このように、マイクロラフネスが酸化膜形
成により改善される理由は、酸化により発生した格子間
シリコンが原子空孔を埋める作用によるものと思われ
る。したがって、酸化膜厚を厚くすればするほど原子空
孔が埋められるため、マイクロラフネスが改善されるも
のと解釈出来る。
The reason why the micro-roughness is improved by the formation of the oxide film is considered to be due to the effect of the interstitial silicon generated by the oxidation to fill the atomic vacancies. Therefore, it can be interpreted that the larger the oxide film thickness is, the more the vacancies are filled, thereby improving the micro roughness.

【0021】一方、酸化熱処理温度については、温度が
高いほど改善効果が高い傾向があるものの、明確な相関
が見られる程ではない。
On the other hand, as for the oxidation heat treatment temperature, although the improvement effect tends to be higher as the temperature is higher, a clear correlation is not found.

【0022】図2は、予めヘイズレベルを測定してある
鏡面研磨されたシリコンウエーハを、酸化性雰囲気で熱
処理を行い、シリコンウエーハ表面に約15〜1000
nmの熱酸化膜を形成した後、熱酸化膜をフッ酸で除去
し、しかる後にシリコンウエーハのヘイズレベルをパー
ティクルカウンターで測定した結果を、熱酸化膜厚に対
するヘイズレベル(bit)として示したものである。
FIG. 2 shows that a mirror-polished silicon wafer whose haze level has been measured in advance is subjected to a heat treatment in an oxidizing atmosphere so that the surface of the silicon wafer is
After forming a thermal oxide film of nm, the thermal oxide film was removed with hydrofluoric acid, and then the haze level of the silicon wafer was measured with a particle counter, and the result is shown as the haze level (bit) relative to the thermal oxide film thickness. It is.

【0023】この図から明らかであるように、ヘイズレ
ベルに関しては、どの温度帯で酸化しても、酸化膜厚が
200nm付近のところでピークをもつ。言い換えれば
約200nmの酸化膜を成長させた時、ヘイズレベルは
最も悪化する。そして、酸化膜厚が200nm以下の領
域では、酸化膜厚が厚ければ厚いほどヘイズレベルも悪
化し、酸化膜厚が200nm以上の領域では、酸化膜厚
が厚くなればなるほど、ヘイズレベルが改善される。特
に、酸化熱処理温度にもよるが、酸化膜厚を300nm
以上とすると、改善効果が大きい。したがって、ヘイズ
レベルを改善あるいは少なくとも悪化させないようにす
るためには、酸化膜厚を300nm以上とするのが好ま
しい。
As is clear from this figure, the haze level has a peak at an oxide film thickness of around 200 nm even when oxidized at any temperature zone. In other words, when an oxide film of about 200 nm is grown, the haze level is most deteriorated. In the region where the oxide film thickness is 200 nm or less, the haze level becomes worse as the oxide film thickness increases, and in the region where the oxide film thickness is 200 nm or more, the haze level improves as the oxide film thickness increases. Is done. In particular, depending on the oxidation heat treatment temperature, the oxide film thickness is set to 300 nm.
In this case, the improvement effect is large. Therefore, in order to improve or at least prevent the haze level from being deteriorated, the oxide film thickness is preferably set to 300 nm or more.

【0024】一方、酸化熱処理温度については、酸化膜
厚が300nm以上の場合において、温度が高いほど改
善効果が高い傾向がある。特に、1100℃以上の温度
で熱処理を行えば、シリコンウエーハの当初のヘイズレ
ベルより改善出来ることがわかる。したがって、酸化熱
処理温度は1100℃以上で行うのが望ましい。
On the other hand, as for the oxidation heat treatment temperature, when the oxide film thickness is 300 nm or more, the higher the temperature, the higher the improvement effect tends to be. In particular, it can be seen that if the heat treatment is performed at a temperature of 1100 ° C. or more, the haze level of the silicon wafer can be improved from the initial haze level. Therefore, it is desirable to perform the oxidation heat treatment at a temperature of 1100 ° C. or higher.

【0025】これは、酸化処理時間を短縮し、生産性を
向上させる上でも、高温で熱処理するのが好ましいと言
える。ただし、1300℃を超える温度で熱処理をする
と、ウエーハの熱処理にともなう汚染が発生する恐れが
大きくなるし、熱処理炉の耐久性の問題が生じるので、
1300℃までの温度で処理するのが好ましい。
It can be said that it is preferable to perform the heat treatment at a high temperature in order to shorten the oxidation treatment time and improve the productivity. However, if the heat treatment is performed at a temperature exceeding 1300 ° C., there is a high possibility that contamination accompanying the heat treatment of the wafer occurs, and a problem of durability of the heat treatment furnace occurs.
Processing at temperatures up to 1300 ° C. is preferred.

【0026】なお、このようにヘイズレベルが酸化膜厚
200nm付近でピークを持つ理由、および200nm
より厚くするとヘイズレベルが改善される理由の詳細
は、いまのところ明らかではないが、明確な再現性が見
受けられ、1100℃以上で熱処理をし、酸化膜厚を3
00nm以上とすれば、確実にヘイズレベルを改善する
ことができた。
The reason why the haze level has a peak near the oxide film thickness of 200 nm, and
Although the details of the reason why the haze level is improved by increasing the thickness are not clear at present, clear reproducibility can be seen.
When the thickness was set to be not less than 00 nm, the haze level could be surely improved.

【0027】以上より、鏡面研磨されたシリコンウエー
ハのマイクロラフネスとヘイズレベルを同時に改善する
か、少なくともヘイズレベルを悪化させることなくマイ
クロラフネスを改善するためには、シリコンウエーハに
酸化性雰囲気で熱処理を施し、当該シリコンウエーハ表
面に300nm以上の熱酸化膜を形成した後、この熱酸
化膜を除去するようにすればよいことがわかる。ただ
し、酸化膜厚は厚くすれば良いのではあるが、2ミクロ
ンも酸化膜を成長すれば十分であり、それ以上の厚さの
酸化膜を形成しようとすると酸化時間がかかり過ぎて、
実用的でない。
As described above, in order to simultaneously improve the micro roughness and the haze level of the mirror-polished silicon wafer, or at least to improve the micro roughness without deteriorating the haze level, the silicon wafer is subjected to a heat treatment in an oxidizing atmosphere. It is found that the thermal oxide film may be removed after forming a thermal oxide film of 300 nm or more on the surface of the silicon wafer. However, it is sufficient to increase the thickness of the oxide film, but it is sufficient to grow the oxide film as much as 2 microns. If an oxide film having a thickness greater than that is to be formed, it takes too much oxidation time.
Not practical.

【0028】またこの場合、酸化熱処理を1100〜1
300℃で行うようにすれば、ヘイズレベルが当初のシ
リコンウエーハより改善されるとともに、酸化時間も短
くすることができる。
In this case, the oxidation heat treatment is performed at 1100-1.
If the heat treatment is performed at 300 ° C., the haze level can be improved compared to the original silicon wafer, and the oxidation time can be shortened.

【0029】酸化性雰囲気としては、特別なガス組成等
を用いる必要はなく、通常のシリコンウエーハの酸化処
理に用いられている雰囲気とすればよい。例えば、純酸
素によるいわゆるドライ酸化、水蒸気を飽和した酸素に
よるウエット酸化あるいはこれらに窒素、アルゴン等の
不活性ガスを混合したもの、さらには高温水蒸気、塩化
水素を混合したもの等、いずれをも用いることが出来
る。
It is not necessary to use a special gas composition or the like as the oxidizing atmosphere, and the oxidizing atmosphere may be an atmosphere used for an ordinary oxidation treatment of a silicon wafer. For example, so-called dry oxidation with pure oxygen, wet oxidation with oxygen saturated with water vapor, or a mixture of these with an inert gas such as nitrogen or argon, or a mixture of high-temperature water vapor and hydrogen chloride, etc. are used. I can do it.

【0030】また、酸化処理を行う炉についても、通常
用いられているものを使用すれば良く、特に限定される
ものではない。すなわち、シリコンウエーハに酸化性雰
囲気下で熱処理を加えられるものであれば、原則として
どのような熱処理炉も用いることが出来る。
The furnace for performing the oxidation treatment may be a commonly used furnace, and is not particularly limited. That is, as long as heat treatment can be applied to a silicon wafer in an oxidizing atmosphere, any heat treatment furnace can be used in principle.

【0031】また、酸化膜を形成した後に、この熱酸化
膜を除去するには、フッ酸を含む水溶液でエッチングす
ることにより行えばよい。このように、酸化膜の除去
は、フッ酸を含む水溶液でエッチングするようにすれ
ば、酸化膜だけがエッチングにより除去され、酸化熱処
理により表面粗さを改善したシリコンウエーハを得るこ
とが出来る。しかも、このようなシリコンウエーハのフ
ッ酸処理は、簡単であるとともに低コストであるという
有利性もある。
After forming the oxide film, the thermal oxide film may be removed by etching with an aqueous solution containing hydrofluoric acid. As described above, if the oxide film is removed by etching with an aqueous solution containing hydrofluoric acid, only the oxide film is removed by etching, and a silicon wafer having improved surface roughness by oxidizing heat treatment can be obtained. Moreover, such a hydrofluoric acid treatment of the silicon wafer has an advantage that it is simple and low in cost.

【0032】この場合、フッ酸を含む水溶液のHF濃度
は、10%以下、より好ましくは5%以下とするのがよ
い。これは、HF濃度がこれらの値より高いと新たにシ
リコンウエーハの表面に面あれが生じることがあるから
である。したがって、フッ酸を含む水溶液により、酸化
膜を除去するエッチング後は、直ちに水洗し、ウエーハ
を乾燥する等の処理を施すのが好ましい。
In this case, the HF concentration of the aqueous solution containing hydrofluoric acid is preferably 10% or less, more preferably 5% or less. This is because if the HF concentration is higher than these values, the surface of the silicon wafer may be newly roughened. Therefore, it is preferable to immediately perform a treatment such as washing with water and drying the wafer after the etching for removing the oxide film with an aqueous solution containing hydrofluoric acid.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき実
施例を挙げて説明するが、本発明はこれらに限定される
ものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

【0034】[0034]

【実施例】【Example】

(実施例)まず、チョクラルスキー法により製造された
シリコンインゴットを、一般的に行なわれている方法で
スライスして鏡面加工された、直径8インチ、結晶方位
<100>のシリコンウエーハを用意した。
Example First, a silicon wafer having a diameter of 8 inches and a crystal orientation of <100> prepared by slicing a silicon ingot manufactured by the Czochralski method by a commonly used method and mirror-finished was prepared. .

【0035】これらのシリコンウエーハは、酸化熱処理
を加える前に予め表面のマイクロラフネスおよびヘイズ
レベルを測定しておいた。表面粗さの測定は、マイクロ
ラフネスはAFM(SPA360:セイコー電子工業社
製商品名)により、ヘイズレベルはパーティクルカウン
ター(LS−6000 日立電子エンジニアリング社製
商品名)の900Vレンジで測定した。これらの測定方
法は一般的に用いられている方法である。
The micro-roughness and haze level of the surface of these silicon wafers were measured before applying the oxidizing heat treatment. Microroughness was measured by AFM (SPA360: trade name, manufactured by Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd.), and haze level was measured by a particle counter (LS-6000, trade name, manufactured by Hitachi Electronics Engineering Co., Ltd.) in the 900 V range. These measuring methods are generally used methods.

【0036】これらの表面粗さを測定したシリコンウエ
ーハに、ウエット酸素雰囲気中、1100℃で酸化熱処
理を加え、その表面に約600nmの熱酸化膜を形成し
た。次に、この表面に熱酸化膜を有するシリコンウエー
ハを、HF濃度5%のフッ酸水溶液に浸漬することによ
って、表面の熱酸化膜を完全に除去した。この場合、エ
ッチング終了後ウエーハを直ちに水洗して乾燥すること
によって、エッチングに伴う新たな面あれ等が発生しな
いようにした。
The silicon wafers whose surface roughness was measured were subjected to an oxidizing heat treatment at 1100 ° C. in a wet oxygen atmosphere to form a thermal oxide film of about 600 nm on the surface. Next, the silicon wafer having a thermal oxide film on the surface was immersed in a hydrofluoric acid aqueous solution having a HF concentration of 5% to completely remove the thermal oxide film on the surface. In this case, the wafer was immediately washed with water after the completion of the etching and dried to prevent the occurrence of a new surface roughness due to the etching.

【0037】こうして、処理が終了したシリコンウエー
ハの表面粗さを、上記と全く同じ方法によって、再び測
定してみた。その結果を表1に示す。
The surface roughness of the treated silicon wafer was measured again by the same method as described above. Table 1 shows the results.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】表1から明らかであるように、本発明方法
によって、マイクロラフネスとヘイズレベルのいずれを
も改善することが出来ることがわかる。したがって、本
発明方法によって得られるシリコンウエーハは、その後
のデバイスを作製した場合において、酸化膜耐圧のみな
らず信頼性試験についても改善することができ、表面粗
さに起因するデバイスの電気特性劣化の問題を解決する
ことができる。
As is clear from Table 1, it can be seen that the method of the present invention can improve both the micro roughness and the haze level. Therefore, the silicon wafer obtained by the method of the present invention can improve not only the withstand voltage of the oxide film but also the reliability test when a subsequent device is manufactured, and the deterioration of the electrical characteristics of the device due to the surface roughness can be improved. Can solve the problem.

【0040】尚、本発明は、上記実施形態に限定される
ものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is an exemplification, and has substantially the same configuration as the technical idea described in the scope of the claims of the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

【0041】例えば、上記実施例においては、直径8イ
ンチ、結晶方位<100>のシリコンウエーハを用いた
が、本発明はシリコンウエーハの直径、方位、抵抗等の
仕様にかかわらず適用可能であることは言うまでもな
い。
For example, in the above embodiment, a silicon wafer having a diameter of 8 inches and a crystal orientation of <100> was used. However, the present invention is applicable regardless of the specifications of the silicon wafer such as the diameter, orientation, and resistance. Needless to say.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の方法によ
れば、シリコンウエーハのマイクロラフネスおよびヘイ
ズレベルの両方の表面粗さを改善することができる。し
たがって、得られるシリコンウエーハは、微小領域でも
あるいはより広い領域で見ても表面粗さが改善されてい
るため、酸化膜耐圧のみならず、信頼性試験等の電気特
性も改善されたものとすることができる。しかも、簡便
であるとともに、低コストであり、実施にあたって特別
な装置を用いる必要もない。
As described above in detail, according to the method of the present invention, it is possible to improve both the micro roughness and the haze level surface roughness of a silicon wafer. Therefore, the obtained silicon wafer has improved surface roughness even in a minute area or a wider area, so that not only the oxide film breakdown voltage but also the electrical characteristics such as reliability tests are improved. be able to. Moreover, it is simple, low-cost, and does not require the use of special equipment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】鏡面研磨されたシリコンウエーハに酸化熱処理
を行い、その後熱酸化膜をフッ酸で除去した後、シリコ
ンウエーハのマイクロラフネスをAFMで測定した結果
を、熱酸化膜厚に対するマイクロラフネスとして示した
図である。
FIG. 1 shows a result of measuring the micro roughness of a silicon wafer by AFM after performing an oxidation heat treatment on a mirror-polished silicon wafer and then removing a thermal oxide film with hydrofluoric acid as a micro roughness to a thermal oxide film thickness. FIG.

【図2】鏡面研磨されたシリコンウエーハに酸化熱処理
を行い、その後熱酸化膜をフッ酸で除去した後、シリコ
ンウエーハのヘイズレベルをパーティクルカウンターで
測定した結果を、熱酸化膜厚に対するヘイズレベルとし
て示した図である。
FIG. 2 shows an oxidizing heat treatment performed on a mirror-polished silicon wafer, and after removing the thermal oxide film with hydrofluoric acid, the haze level of the silicon wafer is measured with a particle counter. FIG.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // H01L 21/316 H01L 21/316 P 21/306 D ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI // H01L 21/316 H01L 21/316 P 21/306 D

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 鏡面研磨されたシリコンウエーハを、酸
化性雰囲気で熱処理を行い、該シリコンウエーハ表面に
300nm以上の熱酸化膜を形成した後、該熱酸化膜を
除去することを特徴とするシリコンウエーハの表面粗さ
を改善する方法。
1. A silicon wafer characterized in that a mirror-polished silicon wafer is heat-treated in an oxidizing atmosphere to form a thermal oxide film having a thickness of 300 nm or more on the surface of the silicon wafer, and then the thermal oxide film is removed. A method for improving the surface roughness of a wafer.
【請求項2】 前記熱処理を1100〜1300℃で行
うことを特徴とする請求項1に記載したシリコンウエー
ハの表面粗さを改善する方法。
2. The method for improving the surface roughness of a silicon wafer according to claim 1, wherein the heat treatment is performed at 1100 to 1300 ° C.
【請求項3】 前記熱酸化膜の除去は、フッ酸を含む水
溶液でエッチングすることにより除去することを特徴と
する請求項1または請求項2に記載したシリコンウエー
ハの表面粗さを改善する方法。
3. The method for improving the surface roughness of a silicon wafer according to claim 1, wherein the thermal oxide film is removed by etching with an aqueous solution containing hydrofluoric acid. .
【請求項4】 前記熱酸化膜の除去は、HF濃度が10
%以下のフッ酸を含む水溶液でエッチングすることによ
り除去することを特徴とする請求項1または請求項2に
記載したシリコンウエーハの表面粗さを改善する方法。
4. The method according to claim 1, wherein the thermal oxide film is removed at an HF concentration of 10%.
3. The method for improving the surface roughness of a silicon wafer according to claim 1, wherein the removal is performed by etching with an aqueous solution containing hydrofluoric acid of not more than%.
【請求項5】 請求項1ないし請求項4のいずれか1項
に記載した方法により表面粗さを改善したシリコンウエ
ーハ。
5. A silicon wafer whose surface roughness is improved by the method according to claim 1.
JP28263897A 1997-09-30 1997-09-30 Method of improving surface roughness of silicon wafer and silicon wafer having improved surface roughness Expired - Fee Related JP3536618B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28263897A JP3536618B2 (en) 1997-09-30 1997-09-30 Method of improving surface roughness of silicon wafer and silicon wafer having improved surface roughness

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28263897A JP3536618B2 (en) 1997-09-30 1997-09-30 Method of improving surface roughness of silicon wafer and silicon wafer having improved surface roughness

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11111674A true JPH11111674A (en) 1999-04-23
JP3536618B2 JP3536618B2 (en) 2004-06-14

Family

ID=17655129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28263897A Expired - Fee Related JP3536618B2 (en) 1997-09-30 1997-09-30 Method of improving surface roughness of silicon wafer and silicon wafer having improved surface roughness

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3536618B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005064392A (en) * 2003-08-19 2005-03-10 Neomax Co Ltd METHOD OF MANUFACTURING SiC SINGLE-CRYSTAL SUBSTRATE
US20110291104A1 (en) * 2010-05-27 2011-12-01 Cree, Inc. Smoothing method for semiconductor material and wafers produced by same
WO2013073671A1 (en) * 2011-11-17 2013-05-23 国立大学法人東北大学 Semiconductor device and method for manufacturing same
JP2014236149A (en) * 2013-06-04 2014-12-15 株式会社村田製作所 Method for manufacturing semiconductor electronic component
TWI700146B (en) * 2015-12-10 2020-08-01 日商信越半導體股份有限公司 Grinding method
WO2023079919A1 (en) * 2021-11-08 2023-05-11 信越半導体株式会社 Method for evaluating film thickness of oxide film and method for producing silicon substrate with oxide film

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140097244A (en) * 2011-11-08 2014-08-06 토소우 에스엠디, 인크 Silicon sputtering target with special surface treatment and good particle performance and methods of making the same

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005064392A (en) * 2003-08-19 2005-03-10 Neomax Co Ltd METHOD OF MANUFACTURING SiC SINGLE-CRYSTAL SUBSTRATE
US20110291104A1 (en) * 2010-05-27 2011-12-01 Cree, Inc. Smoothing method for semiconductor material and wafers produced by same
US8445386B2 (en) * 2010-05-27 2013-05-21 Cree, Inc. Smoothing method for semiconductor material and wafers produced by same
JP2013529389A (en) * 2010-05-27 2013-07-18 クリー インコーポレイテッド Smoothing method for semiconductor material and wafer produced thereby
US9070654B2 (en) 2010-05-27 2015-06-30 Cree, Inc. Smoothing method for semiconductor material and wafers produced by same
WO2013073671A1 (en) * 2011-11-17 2013-05-23 国立大学法人東北大学 Semiconductor device and method for manufacturing same
US20140312399A1 (en) * 2011-11-17 2014-10-23 Tohoku University Semiconductor device and method of manufacturing the same
JPWO2013073671A1 (en) * 2011-11-17 2015-04-02 国立大学法人東北大学 Semiconductor device and manufacturing method thereof
US9153658B2 (en) 2011-11-17 2015-10-06 Tohoku University Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2014236149A (en) * 2013-06-04 2014-12-15 株式会社村田製作所 Method for manufacturing semiconductor electronic component
TWI700146B (en) * 2015-12-10 2020-08-01 日商信越半導體股份有限公司 Grinding method
WO2023079919A1 (en) * 2021-11-08 2023-05-11 信越半導体株式会社 Method for evaluating film thickness of oxide film and method for producing silicon substrate with oxide film

Also Published As

Publication number Publication date
JP3536618B2 (en) 2004-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100752467B1 (en) Method for treating substrates for microelectronics and substrates obtained by said method
JP3011178B2 (en) Semiconductor silicon wafer, its manufacturing method and heat treatment apparatus
KR100688629B1 (en) Soi wafer and method for producing soi wafer
KR101462397B1 (en) Bonded wafer manufacturing method
JPH04285099A (en) Heat treatment of si single crystal
US6903032B2 (en) Method for preparing a semiconductor wafer surface
KR20010033179A (en) Method of producing soi wafer by hydrogen ion implanting separation method and soi wafer produced by the method
JPH03129735A (en) Growth correction thermooxidation process for thin film oxide
JPH0997789A (en) Manufacture of semiconductor device
JP3536618B2 (en) Method of improving surface roughness of silicon wafer and silicon wafer having improved surface roughness
US3892891A (en) Provision of reproducible thin layers of silicon dioxide
US6010797A (en) Semiconductor substrate and method of treating semiconductor substrate
JPH04355921A (en) Manufacture of semiconductor device
US4954189A (en) Silicon wafers for producing oxide layers of high breakdown strength and process for the production thereof
JP3292545B2 (en) Heat treatment method for semiconductor substrate
JP2002343800A (en) Silicon semiconductor device and its manufacturing method
JPH06291112A (en) Fabrication of semiconductor device
JP2004063721A (en) Method for evaluating ni contamination in silicon wafer
JP3048089B2 (en) Processing method of silicon single crystal wafer
Bauza Thermal oxidation of silicon and Si–SiO2 interface morphology, structure, and localized states
JP3188810B2 (en) Silicon wafer manufacturing method
JPH0831898A (en) Method for evaluating oxide film of semiconductor wafer
JPH06196459A (en) Manufacture of semiconductor silicon wafer
JPH09223668A (en) Semiconductor substrate and processing method of semiconductor substrate
JP2948119B2 (en) Method for detecting octahedral oxygen precipitates near the surface of silicon wafers

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20031218

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20031224

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040224

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040308

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080326

Year of fee payment: 4

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080326

Year of fee payment: 4

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080326

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090326

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090326

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100326

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100326

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110326

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110326

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120326

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120326

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130326

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130326

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140326

Year of fee payment: 10

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees