KR20050024994A - 실리콘 웨이퍼 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (47)
- 전면, 후면, 테두리 에지부 및 상기 전면과 후면 사이의 영역을 갖는 실리콘 웨이퍼에서,상기 웨이퍼 전면의 표면으로부터 소정 깊이까지 형성된 제1 디누드 존;상기 웨이퍼 후면의 표면으로부터 소정 깊이까지 형성된 제2 디누드 존; 및상기 제1 디누드 존과 상기 제2 디누드 존 사이에 형성되고, 결함의 농도 프로파일이 웨이퍼 전면에서 후면 방향으로 일정하게 유지되는 분포를 갖는 벌크 영역을 포함하는 실리콘 웨이퍼.
- 제1항에 있어서, 상기 결함은 산소석출물과 벌크 적층결함(Bulk Stacking Fault)을 포함하는 BMD(Bulk Micro-Defect)인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼.
- 제2항에 있어서, 상기 제1 디누드 존과 상기 제2 디누드 존 사이의 영역에서 결함의 농도는 3.0×108~1.0×1010 ea/㎝3의 범위에서 일정하게 유지되는 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼.
- 제1항에 있어서, 상기 결함은 벌크 적층결함(Bulk Stacking Fault)인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼.
- 제4항에 있어서, 상기 제1 디누드 존과 상기 제2 디누드 존 사이의 영역에서 결함의 농도는 1.0×108~3.0×109 ea/㎝3의 범위에서 일정하게 유지되는 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 디누드 존 및 상기 제2 디누드 존의 깊이는 상기 웨이퍼의 전면 및 후면의 표면으로부터 5㎛~40㎛의 범위내인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 디누드 존 및 상기 제2 디누드 존은 산소석출물 및 벌크 적층결함이 제거된 무결함 영역인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼.
- 전면, 후면, 테두리 에지부 및 상기 전면과 후면 사이의 영역을 갖는 실리콘 웨이퍼에서, 상기 전면과 후면 사이의 영역은,상기 웨이퍼 전면의 표면으로부터 소정 깊이까지 형성된 제1 디누드 존;상기 웨이퍼 후면의 표면으로부터 소정 깊이까지 형성된 제2 디누드 존; 및상기 제1 디누드 존과 상기 제2 디누드 존 사이에 형성된 벌크 영역을 포함하되,상기 웨이퍼 전면으로부터 상기 웨이퍼 후면 사이의 결함 농도 프로파일은 상기 웨이퍼 전면 및 후면 사이의 중심부로부터 축대칭의 계단형 형태를 갖는데, 상기 벌크 영역은 상기 제1 디누드 존 및 상기 제2 디누드 존과의 경계에서 수직 상승한 농도 기울기를 갖고 벌크 영역 전체에 걸쳐 수평한 농도 기울기를 가지며, 상기 벌크 영역의 결함 농도 프로파일은 10% 편차 범위 내의 평평한 형태를 갖는 실리콘 웨이퍼.
- 제8항에 있어서, 상기 결함은 산소석출물과 벌크 적층결함(Bulk Stacking Fault)을 포함하는 BMD(Bulk Micro-Defect)인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼.
- 제9항에 있어서, 상기 제1 디누드 존과 상기 제2 디누드 존 사이의 벌크 영역에서 결함의 농도는 3.0×108~1.0×1010 ea/㎝3의 범위에서 일정하게 유지되는 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼.
- 제8항에 있어서, 상기 결함은 벌크 적층결함(Bulk Stacking Fault)인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼.
- 제11항에 있어서, 상기 제1 디누드 존과 상기 제2 디누드 존 사이의 벌크 영역에서 결함의 농도는 1.0×108~3.0×109 ea/㎝3의 범위에서 일정하게 유지되는 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 디누드 존 및 상기 제2 디누드 존의 깊이는 상기 웨이퍼의 전면 및 후면의 표면으로부터 5㎛~40㎛의 범위내인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼.
- 전면, 후면, 테두리 에지부 및 상기 전면과 후면 사이의 영역을 갖는 실리콘 웨이퍼를 준비하는 단계;상기 실리콘 웨이퍼에 대하여 베이컨시를 소비하여 산소석출물의 핵 형성을 가속화시켜 주기 위한 제1 급속 열처리를 실시하는 단계; 및상기 실리콘 웨이퍼 표면 근처 영역에 존재하는 상기 산소석출물의 핵들을 제거하고 상기 실리콘 웨이퍼 벌크 영역에 존재하는 상기 산소석축물의 핵들을 더욱 성장시켜 주기 위한 제2 급속 열처리를 실시하는 단계를 포함하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 제2 급속 열처리 단계는 상기 제1 급속 열처리 단계보다 높은 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 제1 급속 열처리 단계는 1120℃∼1180℃ 범위의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 제2 급속 열처리 단계는 1200℃∼1230℃ 범위의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 제1 급속 열처리 단계는 1초~5초 범위의 시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 제2 급속 열처리 단계는 1초~10초 범위의 시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 제1 급속 열처리는 아르곤 가스와 암모니아 가스의 혼합 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 제2 급속 열처리는 아르곤 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 제1 급속 열처리 단계와 상기 제2 급속 열처리 단계는 동일한 장비 내에서 인-시츄(In-Situ)로 수행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제14항에 있어서, 제1 급속 열처리 단계와 상기 제2 급속 열처리 단계는 익스-시츄(Ex-Situ)로 수행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼를 준비하는 단계는,씨드 결정(Seed Crystal)을 용융 실리콘에 담그고 결정성장 속도와 결정의 응고 계면에서의 성장 방향의 온도 구배를 조절하면서 인상하여 실리콘 단결정을 성장시키는 단계;성장된 실리콘 단결정을 웨이퍼의 형태로 슬라이싱하는 단계; 및슬라이싱할 때 발생한 슬라이싱 데미지(damage)를 제거하고 슬라이싱된 웨이퍼의 측면을 라운딩하거나 표면을 식각하기 위한 에칭 공정을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 제1 급속 열처리 단계와 상기 제2 급속 열처리 단계는,상기 실리콘 웨이퍼 내에 포함된 결정성장시 발생한 산소가 후속의 열처리 과정에서 전자를 방출하여 도너 역할을 하는 것을 방지하기 위하여 산소석출물로 만들어주는 공정인 도너 킬링(donar killing) 공정 단계에서 수행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 제2 급속 열처리 단계 후에,상기 실리콘 웨이퍼 표면을 폴리싱하는 단계;상기 실리콘 웨이퍼 표면을 경면화하기 위한 경면 연마 단계; 및상기 실리콘 웨이퍼를 세정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 제1 및 제2 급속 열처리 단계 후에,상기 상기 전면과 후면 사이의 영역은,상기 웨이퍼 전면의 표면으로부터 소정 깊이까지 형성된 제1 디누드 존;상기 웨이퍼 후면의 표면으로부터 소정 깊이까지 형성된 제2 디누드 존; 및상기 제1 디누드 존과 상기 제2 디누드 존 사이에 구비된 벌크 영역을 포함하되,상기 벌크 영역의 결함 농도 프로파일은 일정하게 유지되는 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제27항에 있어서, 상기 결함은 산소석출물과 벌크 적층결함(Bulk Stacking Fault)을 포함하는 BMD(Bulk Micro-Defect)인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제28항에 있어서, 상기 제1 디누드 존과 상기 제2 디누드 존 사이의 영역에서 결함의 농도는 3.0×108~1.0×1010 ea/㎝3의 범위에서 일정하게 유지되는 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제27항에 있어서, 상기 결함은 벌크 적층결함(Bulk Stacking Fault)인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제30항에 있어서, 상기 제1 디누드 존과 상기 제2 디누드 존 사이의 영역에서 결함의 농도는 1.0×108~3.0×109 ea/㎝3의 범위에서 일정하게 유지되는 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제27항에 있어서, 상기 제1 디누드 존 및 상기 제2 디누드 존의 깊이는 상기 웨이퍼의 전면 및 후면의 표면으로부터 5㎛~40㎛의 범위내인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- (a) 전면, 후면, 테두리 에지부 및 상기 전면과 후면 사이의 영역을 갖는 실리콘 웨이퍼를 준비하는 단계;(b) 상기 실리콘 웨이퍼를 급속 열처리 장비에 로딩하는 단계;(c) 상기 급속 열처리 장비 내의 온도를 목표하는 제1 온도로 급격히 상승시키는 단계;(d) 상기 제1 온도에서 상기 실리콘 웨이퍼에 대하여 베이컨시를 소비하여 산소석출물의 핵 형성을 가속화시켜 주는데 필요한 시간 동안 유지하여 제1 급속 열처리를 실시하는 단계;(e) 상기 급속 열처리 장비 내의 온도를 제2 온도로 급격히 하강시키는 단계;(f) 상기 급속 열처리 장비 내의 온도를 상기 제1 온도보다 높은 제3 온도로 급격히 상승시키는 단계;(g) 상기 웨이퍼 표면 영역 또는 표면 근처 영역에 존재하는 상기 산소석출물의 핵들을 제거하고 상기 실리콘 웨이퍼 벌크 영역에 존재하는 상기 산소석축물의 핵들을 더욱 성장시켜 주는데 필요한 시간 동안 상기 제3 온도에서 유지하여 제2 급속 열처리를 실시하는 단계; 및(h) 상기 급속 열처리 장비 내의 온도를 제4 온도로 급격히 하강시키는 단계를 포함하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제33항에 있어서, 상기 제1 급속 열처리는 1120℃∼1180℃ 범위의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제33항에 있어서, 상기 제2 급속 열처리는 1200℃∼1230℃ 범위의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제33항에 있어서, 상기 제1 급속 열처리는 1초~5초 범위의 시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제33항에 있어서, 상기 제2 급속 열처리는 1초~10초 범위의 시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제33항에 있어서, 상기 (b) 단계 내지 상기 (h) 단계 동안에는 아르곤 가스를 계속하여 공급하여 주고, 상기 (d) 단계 동안에는 암모니아 가스를 공급하고 상기 (e) 단계 내지 상기 (h) 단계 동안에는 상기 암모니아 가스의 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제33항에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼를 준비하는 단계는,씨드 결정(Seed Crystal)을 용융 실리콘에 담그고 결정성장 속도와 결정의 응고 계면에서의 성장 방향의 온도 구배를 조절하면서 인상하여 실리콘 단결정을 성장시키는 단계;성장된 실리콘 단결정을 웨이퍼의 형태로 슬라이싱하는 단계; 및슬라이싱할 때 발생한 슬라이싱 데미지(damage)를 제거하고 슬라이싱된 웨이퍼의 측면을 라운딩하거나 표면을 식각하기 위한 에칭 공정을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제33항에 있어서, 상기 (b) 내지 상기 (h) 단계는,상기 실리콘 웨이퍼 내에 포함된 결정성장시 발생한 산소가 후속의 열처리 과정에서 전자를 방출하여 도너 역할을 하는 것을 방지하기 위하여 산소석출물로 만들어주는 공정인 도너 킬링(donar killing) 공정 단계에서 수행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제33항에 있어서, 상기 (h) 단계 후에,상기 급속 열처리 장비에서 상기 실리콘 웨이퍼를 언로딩하는 단계;상기 실리콘 웨이퍼 표면을 폴리싱하는 단계;상기 실리콘 웨이퍼 표면을 경면화하기 위한 경면 연마 단계; 및상기 실리콘 웨이퍼를 세정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제33항에 있어서, 상기 (h) 단계 후에,상기 상기 전면과 후면 사이의 영역은,상기 웨이퍼 전면의 표면으로부터 소정 깊이까지 형성된 제1 디누드 존;상기 웨이퍼 후면의 표면으로부터 소정 깊이까지 형성된 제2 디누드 존; 및상기 제1 디누드 존과 상기 제2 디누드 존 사이에 구비되는 벌크 영역을 포함하되,상기 벌크 영역의 결함 농도 프로파일은 일정하게 유지되는 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제42항에 있어서, 상기 결함은 산소석출물과 벌크 적층결함(Bulk Stacking Fault)을 포함하는 BMD(Bulk Micro-Defect)인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제43항에 있어서, 상기 제1 디누드 존과 상기 제2 디누드 존 사이의 영역에서 결함의 농도는 3.0×108~1.0×1010 ea/㎝3의 범위에서 일정하게 유지되는 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제42항에 있어서, 상기 결함은 벌크 적층결함(Bulk Stacking Fault)인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제45항에 있어서, 상기 제1 디누드 존과 상기 제2 디누드 존 사이의 영역에서 결함의 농도는 1.0×108~3.0×109 ea/㎝3의 범위에서 일정하게 유지되는 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
- 제42항에 있어서, 상기 제1 디누드 존 및 상기 제2 디누드 존의 깊이는 상기 웨이퍼의 전면 및 후면의 표면으로부터 5㎛~40㎛의 범위내인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
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