KR20070022285A - Process for producing simox substrate and simox substrate produced by the process - Google Patents

Process for producing simox substrate and simox substrate produced by the process Download PDF

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KR20070022285A
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Abstract

본 발명은, 이온 주입이나 고온 열처리에 기인하는 중금속 오염을 벌크층 내부에 효율적으로 포획할 수 있다. 웨이퍼(11) 내부에 산소 이온을 주입하는 공정과, 웨이퍼를 소정 가스 분위기 중에서, 1300∼1390℃에서 제1 열처리하여 매립 산화층(12)을 형성하는 동시에 SOI 층(13)을 형성하는 공정을 포함하고, 산소 이온 주입 전의 웨이퍼가 9×1017∼1.8×1018atoms/㎤(구 ASTM)의 산소 농도를 가지며, 매립 산화층이 웨이퍼 전면에 걸쳐 또는 부분적으로 형성되고, 산소 이온 주입 공정 전 또는 산소 이온 주입 공정과 제1 열처리 공정 사이에 웨이퍼 내부에 산소 석출핵(14b)을 형성하기 위한 제2 열처리 공정과, 웨이퍼 내부에 형성된 산소 석출핵(14b)을 산소 석출물(14c)로 성장시키기 위한 제3 열처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, heavy metal contamination caused by ion implantation or high temperature heat treatment can be efficiently captured inside the bulk layer. Implanting oxygen ions into the wafer 11 and forming a buried oxide layer 12 by first heat treatment at 1300 to 1390 ° C. in a predetermined gas atmosphere to form the SOI layer 13. And the wafer before the oxygen ion implantation has an oxygen concentration of 9 × 10 17 to 1.8 × 10 18 atoms / cm 3 (former ASTM), and a buried oxide layer is formed over or partially over the entire surface of the wafer and before the oxygen ion implantation process or oxygen A second heat treatment process for forming the oxygen precipitation nuclei 14b in the wafer between the ion implantation process and the first heat treatment process, and an agent for growing the oxygen precipitation nuclei 14b formed in the wafer into the oxygen precipitate 14c. It characterized in that it comprises a three heat treatment step.

Description

ＳＩＭＯＸ 기판의 제조방법 및 그 방법에 의해 얻어지는 ＳＩＭＯＸ 기판{PROCESS FOR PRODUCING SIMOX SUBSTRATE AND SIMOX SUBSTRATE PRODUCED BY THE PROCESS}A manufacturing method of a SiOM substrate and the SiM O substrate obtained by the method TECHNICAL FIELD

본 발명은, 실리콘 단결정 본체에 매립 산화층(Buried Oxide)을 통해 단결정 실리콘층(이하, SOI 층이라 함)이 형성된 SOI(Silicon-On-Insulator) 기판중, SIMOX(Separation by Implanted 0xygen) 기술에 의한 SIMOX 기판의 제조방법 및 그 방법에 의해 얻어지는 SIMOX 기판에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 이온 주입이나 고온 열처리에 기인하는 중금속 오염을 기판 내부에 효율적으로 포획할 수 있는 SIMOX 기판의 제조방법 및 그 방법에 의해 얻어지는 SIMOX 기판에 관한 것이다.The present invention relates to a silicon-on-insulator (SOI) substrate in which a single crystal silicon layer (hereinafter referred to as an SOI layer) is formed on a silicon single crystal body through a buried oxide layer, and is formed by a separation by implanted 0xygen (SIMOX) technology. A method for producing a SIMOX substrate and a SIMOX substrate obtained by the method. More specifically, the present invention relates to a method for producing a SIMOX substrate capable of efficiently trapping heavy metal contamination due to ion implantation or high temperature heat treatment inside the substrate, and a SIMOX substrate obtained by the method.

SOI 기판은, (1) 소자와 기판 사이의 기생 용량을 저감할 수 있기 때문에 디바이스 동작의 고속화가 가능하고, (2) 방사선 내압이 우수하고, (3) 유전체 분리가 용이하기 때문에 고집적화가 가능하고, 또한 (4) 내(耐)래치업의 특성을 향상시킬 수 있는 등의 매우 우수한 특징을 갖는다. 현재 SOI 기판의 제조방법은 크게 2가지로 분류할 수 있다. 하나의 방법은, 박막화되는 활성 웨이퍼와, 지지 웨이퍼를 맞붙여 형성하는 접합법이고, 다른 방법은 웨이퍼 표면으로부터 산소 이온을 주입하여 웨이퍼 표면으로부터 소정 깊이의 영역에 매립 산화층을 형성하는 SIMOX 법 이다. 특히 SIMOX 법은 제조 공정수가 적기 때문 장래적으로 유효한 수법으로 기대되고 있다. Since SOI substrates can reduce the parasitic capacitance between the device and the substrate, the device operation can be speeded up, (2) the radiation resistance is excellent, and (3) the dielectric separation is easy, and thus high integration can be achieved. Moreover, (4) it has very excellent characteristics, such as being able to improve the characteristic of an internal latchup. Currently, there are two types of methods for manufacturing an SOI substrate. One method is a bonding method in which an active wafer to be thinned and a supporting wafer are formed to be bonded together, and another method is a SIMOX method in which oxygen ions are implanted from a wafer surface to form a buried oxide layer in a region of a predetermined depth from the wafer surface. In particular, the SIMOX method is expected to be an effective method in the future because of the low number of manufacturing processes.

SIMOX 기판의 제조방법으로는, 실리콘 단결정 기판의 일방의 주면(主面)을 경면 가공한 후에, 이 경면 가공면으로부터 산소 이온을 임플란테이션에 의해 기판중의 소정 깊이에 주입하는 산소 이온 주입 공정과, 산소 이온을 주입한 기판에 산화 분위기 하에서, 고온 열처리를 실시함으로써 기판 내부에 매립 산화층을 형성하는 고온 열처리 공정으로 구성된다. 구체적으로는, 실리콘 단결정 기판을 500℃∼650℃의 온도로 유지하고, 기판 표면으로부터 1017∼1018개/㎠ 정도의 산소원자 이온 또는 산소 분자 이온을 소정 깊이로 주입한다. 이어서, 산소 이온을 주입한 실리콘 기판을 500℃∼700℃의 온도로 유지한 열처리로 내에 투입하고, 슬립을 발생시키지 않도록 서서히 승온을 시작하여 1300℃∼1390℃ 정도의 온도에서 10시간 정도의 열처리를 실시한다. 이 고온 열처리에 의해 기판 내부에 주입된 산소 이온이 실리콘과 반응하여 기판 내부에 매립 산화층이 형성된다.In the manufacturing method of a SIMOX board | substrate, the oxygen ion implantation process of injecting oxygen ion in the predetermined depth in a board | substrate by implantation from this mirror surface processing surface, after mirror-processing one main surface of a silicon single crystal substrate And a high temperature heat treatment step of forming a buried oxide layer inside the substrate by subjecting the substrate into which the oxygen ions are implanted to a high temperature heat treatment in an oxidizing atmosphere. Specifically, the silicon single crystal substrate is maintained at a temperature of 500 ° C. to 650 ° C., and oxygen atom ions or oxygen molecular ions of about 10 17 to 10 18 atoms / cm 2 are implanted at a predetermined depth from the substrate surface. Subsequently, the silicon substrate implanted with oxygen ions was introduced into a heat treatment furnace maintained at a temperature of 500 ° C. to 700 ° C., and the temperature was gradually increased so as not to cause slippage. Is carried out. Oxygen ions injected into the substrate by this high temperature heat treatment react with silicon to form a buried oxide layer inside the substrate.

한편, 디바이스 제조 프로세스에 있어서, 디바이스 특성에 직접적 악영향을 미치는 금속을 기판 표면에서 제거하는 게터링 기술로는, 기판 이면에 샌드블러스트로 변형을 주는 방법, 기판 이면에 다결정 실리콘막을 퇴적하는 방법, 기판 이면에 고농도의 인을 주입하는 방법 등의 외부 게터링법(External Gettering)이 있지만, 실리콘 기판 내부에 석출된 산소 석출물에 기인하는 결정 결함의 왜장(歪場)을 이용하는 내부 게터링법(Intrinsic Gettering)이 양산성이 뛰어나고, 또한 클린한 게터링 방법으로서 일부에서는 양산에 사용되고 있다. On the other hand, in the device manufacturing process, as a gettering technique for removing metal that directly affects device characteristics from the surface of a substrate, a method of deforming sandblast on the back surface of the substrate, a method of depositing a polycrystalline silicon film on the back surface of the substrate, a substrate There is an external gettering method such as a method of injecting a high concentration of phosphorus on the back surface, but an internal gettering method that uses distortion of crystal defects caused by oxygen precipitates deposited inside a silicon substrate. ) Is excellent in mass productivity and is used for mass production in part as a clean gettering method.

그러나 일반적으로 SIMOX 기판은 기판 내부에 매립 산화층을 형성하기 위해, 산소 이온 주입후 1300℃ 전후의 고온 열처리가 필요로 되고 있기 때문에, 이 고온 열처리에 의해 벌크층중에 내부 게터링 싱크인 산소 석출물을 형성하는 것은 어렵다고 여겨졌다. 구체적으로는, 실리콘 단결정 웨이퍼에는, 점결함, 즉 Si 원자가 격자간에 침입한 격자간형 점결함과, 격자를 형성하는 Si 원자가 제거된 홀형 점결함이 존재하고, 이 점결함은 열평형적으로 존재하는 것으로, 예를 들어, 1200℃에서는, 격자간형 점결함 : 1×1017개/㎤, 홀형 점결함 : 1×1015개/㎤, 또한 600℃에서는 격자간형 점결함 : 1×1016개/㎤, 홀형 점결함 : 1×105개/㎤ 존재하는 것이 개시되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 즉, 점결함은 열평형적으로 존재하여, 1200℃에서의 점결함 농도는, 600℃에서의 점결함 농도보다 높아지는 것이 알려져 있다. 그 때문에, 매립 산화층과 SOI 층을 형성하는 고온 열처리전에, 이 고온 열처리 온도보다 낮은 소정 온도에서 벌크층내에 산소 석출물을 형성한 후에, 1300℃ 전후의 고온 열처리를 실시한 경우, 벌크층 내에 형성한 산소 석출물은 이 고온 열처리에 의해 소실되어 버린다고 생각되었다.In general, however, since SIMOX substrates require high temperature heat treatment around 1300 ° C. after oxygen ion implantation to form buried oxide layers inside the substrates, the high temperature heat treatment forms oxygen precipitates as internal gettering sinks in the bulk layer. It was considered difficult to do. Specifically, silicon single crystal wafers include point defects, that is, interstitial lattice defects in which Si atoms penetrate between lattice layers, and hole type defect defects in which Si atoms forming a lattice are removed, and these defect defects exist in thermal equilibrium. For example, at 1200 ° C., lattice type point defects: 1 × 10 17 pieces / cm 3, hole type point defects: 1 × 10 15 pieces / cm 3, and at 600 ° C., lattice type point defects: 1 × 10 16 pieces / cm 3, hole type point defects: 1 × It is disclosed that 10 5 pieces / cm 3 are present (see Patent Document 1, for example). That is, it is known that point defects exist in thermal equilibrium, so that the point defect concentration at 1200 ° C becomes higher than the point defect concentration at 600 ° C. Therefore, when the oxygen precipitates are formed in the bulk layer at a predetermined temperature lower than the high temperature heat treatment temperature before the high temperature heat treatment to form the buried oxide layer and the SOI layer, the oxygen formed in the bulk layer when the high temperature heat treatment at around 1300 ° C. is performed. The precipitate was thought to be lost by this high temperature heat treatment.

이 상술한 문제점을 해결하는 방책으로서, 실리콘 단결정 기판에 산소 이온을 주입한 후, 기판을 수소 분위기 또는 산소를 소량 포함하는 질소 분위기 중에서, 1200∼1300℃의 온도에서 6∼12시간 열처리를 실시하여 매립 산화층을 형성한 후, 저온에서 고온으로 단계적 또는 연속적으로 온도를 상승시켜 열처리를 실시하 는 반도체 기판의 제조방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조). 이 특허문헌 2에 나타난 구체적인 열처리의 조건으로서, 단계적인 열처리 방법을 500℃부터 출발하고, 50∼100℃의 단계에서 순차 상승시켜, 최종 온도를 850℃까지로 하는 방법, 연속적인 열처리 방법을 500℃부터 출발하고, 0.2∼1.0℃/분의 구배로, 최종 온도를 850℃로 하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, SIMOX 기판의 매립 산화층을 형성하기 위해 1300℃ 정도의 고온 열처리를 실시함으로써 결정 인상시에 기인하는 산소 석출핵의 축소 및 소멸이 일어나기 때문에, 상기 특허문헌 2에 나타난 열처리 조건에서는 산소 석출물의 성장이 억제되므로 최종 도달 온도가 850℃이면 충분한 게터링 효과를 얻을 수 없었다. As a measure for solving the above-described problems, after implanting oxygen ions into the silicon single crystal substrate, the substrate is subjected to heat treatment at a temperature of 1200 to 1300 ° C. for 6 to 12 hours in a hydrogen atmosphere or a nitrogen atmosphere containing a small amount of oxygen. After forming a buried oxide layer, the manufacturing method of the semiconductor substrate which heat-processes by raising a temperature stepwise or continuously from low temperature to high temperature is proposed (for example, refer patent document 2). As the conditions of the specific heat treatment shown in this patent document 2, the stepwise heat treatment method starts from 500 degreeC, and it raises sequentially in the step of 50-100 degreeC, and makes the final temperature to 850 degreeC, and the continuous heat processing method is 500 The method of starting from ° C and making the final temperature 850 ° C with a gradient of 0.2 to 1.0 ° C / min is described. However, since the reduction and disappearance of oxygen precipitation nuclei due to crystal pulling occurs by performing a high temperature heat treatment of about 1300 ° C. to form a buried oxide layer of the SIMOX substrate, growth of oxygen precipitates under the heat treatment conditions indicated in Patent Document 2 above. Since this was suppressed, sufficient gettering effect could not be obtained when the final achieved temperature was 850 ° C.

또한, 부분적으로 매립 산화층이 형성되지 않은 영역을 가지며, 또한 실리콘 단결정 기판 벌크 또는 실리콘 단결정 기판 이면에, 결정 결함 또는 결정 변형에 의한 게터링 수단이 부여된 구조를 갖는 SIMOX 기판 및 그 제조방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 3 참조). 이 특허문헌 3에서는, 매립 산화층이 단편적으로 표층 근방에 형성되어 있고, 게터링하기 위한 열처리 조건이 500∼900℃의 범위에서 산소 석출핵을 형성, 밀도는 105개/㎤∼109개/㎤의 범위이고, 제2 열처리로서 1000∼1150℃의 범위에서 상기 석출핵을 성장시켜 석출물로 해도 된다고 기재되어 있다. In addition, a SIMOX substrate having a region in which a buried oxide layer is not partially formed and having a structure in which gettering means by crystal defects or crystal deformation are provided on a silicon single crystal substrate bulk or a silicon single crystal substrate back surface and a method of manufacturing the same are proposed. (For example, refer patent document 3). In this Patent Document 3, the buried oxide layer is formed in the vicinity of the surface layer in a fraction, and oxygen precipitation nuclei are formed in the heat treatment condition for gettering in the range of 500 to 900 ° C, and the density is 10 5 pieces / cm 3 to 10 9 pieces / It is described that it is in the range of cm 3, and the precipitate nuclei may be grown in the range of 1000 to 1150 ° C. as the second heat treatment to form a precipitate.

그러나, 실시예중에 종래 기술에 의한 SIMOX, 즉 웨이퍼 전면에 매립 산화막이 성장한 SIMOX를 참조 샘플로 하여 중금속의 정량 오염에 의한 기판 표면의 결정 결함 발생량을 평가하고 있지만, 부분 매립 산화막의 실시예에서는 표면 결함이 거의 관찰되어 있지 않은 데 비해, 종래 SIMOX에서는 105∼106개/㎠의 피트 및 적층 결함이 관찰되고 있다. 즉, 특허문헌 2에서도 완전한 게터링 기술이 확립하지 않는 것을 의미하고 있다. However, in Examples, the amount of crystal defects generated on the surface of the substrate due to quantitative contamination of heavy metals is evaluated using the SIMOX according to the prior art, that is, the SIMOX having the buried oxide film grown on the entire surface of the wafer. While few defects have been observed, in the conventional SIMOX, pits and stacking defects of 10 5 to 10 6 holes / cm 2 have been observed. That is, patent document 2 also means that a complete gettering technique is not established.

특허문헌 1 : 일본 특허 평 3-9078 호 공보(2 페이지 제3 란 6행~13행)Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 3-9078 (Page 2, Section 3, Lines 6 to 13)

특허문헌 2 : 일본 공개특허 7-193072 호 공보(청구항 1∼3)Patent Document 2: Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-193072 (claims 1-3)

특허문헌 3 : 일본 공개특허 5-82525 호 공보 (청구항 1, 2, 4 및 5, 단락 [0019]∼단락 [0023])Patent Document 3: Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-82525 (claims 1, 2, 4 and 5, paragraphs [0019] to paragraphs)

비특허문헌 1 : J.Electrochem.Soc.,142,2059,(1995)Non-Patent Document 1: J. Electrochem. Soc., 142, 2059, (1995)

발명이 해결하고자 하는 과제Problems to be Solved by the Invention

한편, SIMOX 기판을 제조할 때의 특징으로서 매립 산화층의 바로 아래에는 두께 200㎚ 정도의 결함 집합층이 필연적으로 형성되고, 이 결함 집합층에는 게터링 효과가 있는 것이 개시되어 있다 (예를 들어, 비특허문헌 1 참조). 즉, 비특허문헌 1에 개시된 내용을 보면, SIMOX 기판의 제조 공정에 있어서 돌발적으로 중금속 오염이 발생했을 때, 상기 특허문헌 2나 상기 특허문헌 3에 나타난 SIMOX 기판의 산소 석출물로는 충분한 게터링 효과를 얻을 수 없는 경우, 매립 산화층 바로 아래의 결함 집합층에도 중금속이 포획되어 버리는 것을 생각할 수 있다. On the other hand, as a characteristic of manufacturing a SIMOX substrate, a defect aggregation layer having a thickness of about 200 nm is inevitably formed just below the buried oxide layer, and it is disclosed that the defect aggregation layer has a gettering effect (for example, See Non-Patent Document 1). That is, the contents disclosed in Non-Patent Document 1 show that when heavy metal contamination occurs suddenly in the manufacturing process of the SIMOX substrate, the gettering effect is sufficient as oxygen precipitates of the SIMOX substrate shown in Patent Document 2 or Patent Document 3. If it cannot be obtained, it is conceivable that heavy metals are also trapped in the defect aggregation layer immediately below the buried oxide layer.

또한, 최근 SIMOX 기판의 SOI 층에 있어서의 박막화가 요망되고 있다는 점에서, 매립 산화층 바로 아래의 결함 집합층에 포획된 중금속 오염 영역이 디바이스 특성에 영향을 미칠 가능성이 있고, 적어도 디바이스 특성에 영향을 주지 않고, 또한 프로세스중에서의 돌발적인 중금속 오염을 효율적으로 포획할 수 있는 게터링원을 갖는 SIMOX 기판의 설계가 필요해졌다. Further, in recent years, thinning of the SOI layer of the SIMOX substrate is desired, and heavy metal contaminated regions trapped in the defect aggregation layer immediately below the buried oxide layer may affect the device characteristics, and at least the device characteristics. Without this, there is also a need for the design of a SIMOX substrate having a gettering source that can efficiently capture accidental heavy metal contamination during the process.

본 발명의 목적은, 매립 산화층과 SOI 층을 형성하는 고온 열처리전에 벌크층 내부에 게터링 싱크를 형성함으로써, 이온 주입이나 고온 열처리에 기인하는 중금속 오염을 벌크층 내부에 효율적으로 포획할 수 있는 SIMOX 기판의 제조방법 및 그 방법에 의해 얻어지는 SIMOX 기판을 제공하는 것에 있다. An object of the present invention is to form a gettering sink inside a bulk layer prior to the high temperature heat treatment forming the buried oxide layer and the SOI layer, thereby efficiently trapping heavy metal contamination due to ion implantation or high temperature heat treatment inside the bulk layer. It is providing the manufacturing method of a board | substrate, and the SIMOX board | substrate obtained by the method.

본 발명의 다른 목적은, 결함 집합층의 중금속 포획 농도를 저감시키고, 또한 벌크층 내부에 중금속을 효율적으로 포획할 수 있는 SIMOX 기판의 제조방법 및 그 방법에 의해 얻어지는 SIMOX 기판을 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a SIMOX substrate capable of reducing the concentration of heavy metal trapped in the defect aggregation layer and to efficiently trap heavy metal inside the bulk layer, and to provide a SIMOX substrate obtained by the method.

과제를 해결하기 위한 수단Means to solve the problem

본 발명자들은, 종래 산소 석출물을 형성하기 위한 열처리를 실시한 후에, 기판 내부에 매립 산화층과 그 위에 SOI 층을 형성하는 고온 열처리를 실시하면, 형성된 산소 석출물이 소실되어 버린다고 생각되어 온 사상에 관해 예의 검토한 결과, 형성된 산소 석출물의 사이즈가 큰 경우에는, 뒤에 이어지는 공정에서 고온 열처리를 실시했다 하더라도, 산소 석출물이 소실되어 버리지 않고 잔존하는 것을 발견하여 본 발명에 이른 것이다. MEANS TO SOLVE THE PROBLEM The present inventors earnestly examine the thought which thought that the formed oxygen precipitate will lose | disappear when performing the high temperature heat processing which forms the buried oxide layer and SOI layer on the inside of a board | substrate after performing the heat processing for conventionally forming an oxygen precipitate. As a result, when the size of the formed oxygen precipitates is large, the present inventors have found that the oxygen precipitates remain without being lost even if the high temperature heat treatment is performed in a subsequent step.

청구항 1에 관한 발명은, 도 1(a)∼도 1(f) 또는 도 2(a)∼도 2(f)에 나타내는 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 산소 이온을 주입하는 산소 이온 주입 공정과, 웨이퍼(11)를 산소와 불활성 가스의 혼합 가스 분위기중, 1300∼1390℃에서 제1 열처리함으로써, 웨이퍼(11) 표면으로부터 소정 깊이의 영역에 매립 산화층(12)을 형성하는 동시에 매립 산화층(12) 상의 웨이퍼 표면에 SOI 층(13)을 형성하는 제1 열처리 공정을 포함하는 SIMOX 기판의 제조방법의 개량이다. In the invention according to claim 1, as shown in Figs. 1A to 1F or 2A to 2F, oxygen ions for injecting oxygen ions into the silicon wafer 11 are provided. The implantation process and the first heat treatment of the wafer 11 at a mixed gas atmosphere of oxygen and an inert gas at 1300 to 1390 ° C. to form a buried oxide layer 12 in the region of a predetermined depth from the surface of the wafer 11 and at the same time to fill it. It is an improvement of the manufacturing method of the SIMOX substrate including the first heat treatment step of forming the SOI layer 13 on the wafer surface on the oxide layer 12.

그 특징이 있는 구성은, 산소 이온 주입전의 실리콘 웨이퍼(11)가 9×1017∼1.8×1018atoms/㎤(구 ASTM)의 산소 농도를 가지며, 매립 산화층(12)이 웨이퍼 전면에 걸쳐 또는 부분적으로 형성되고, 산소 이온 주입 공정전 또는 산소 이온 주입 공정과 제1 열처리 공정 사이에 웨이퍼(11) 내부에 산소 석출핵(14b)을 형성하기 위한 제2 열처리 공정과, 이 제2 열처리 공정에 이어지는 웨이퍼(11) 내부에 형성된 산소 석출핵(14b)을 산소 석출물(14c)로 성장시키기 위한 제3 열처리 공정을 포함하는 것에 있다.The characteristic feature is that the silicon wafer 11 before oxygen ion implantation has an oxygen concentration of 9 × 10 17 to 1.8 × 10 18 atoms / cm 3 (old ASTM), and the buried oxide layer 12 extends over the entire surface of the wafer or And a second heat treatment step for forming the oxygen precipitation nuclei 14b inside the wafer 11 before the oxygen ion implantation process or between the oxygen ion implantation process and the first heat treatment process, and the second heat treatment process. And a third heat treatment step for growing the oxygen precipitate nuclei 14b formed inside the wafer 11 into the oxygen precipitates 14c.

청구항 1에 관한 발명에서는, 산소 이온 주입 공정전 또는 산소 이온 주입 공정과 제1 열처리 공정 사이에 산소 석출물(14c)을 성장시키는 제2 및 제3 열처리를 실시함으로써, 이온 주입이나 고온 열처리에 기인하는 중금속 오염을 제2 및 제3 열처리로 형성한 산소 석출물(14c)에 의해 벌크층(14) 내부에 효율적으로 포획할 수 있다. 상기 각 공정을 거치는 것에 의해, 결함 집합층(14a)보다 아래쪽의 벌크층(14)에 산소 석출물(14c)로 이루어진 게터링원을 가지며, 산소 석출물(14c)의 밀도가 1×108∼1×1012개/㎤이며, 산소 석출물(14c)의 사이즈가 50㎚ 이상인 SIMOX 기판을 얻을 수 있다. In the invention according to claim 1, the second and third heat treatments in which the oxygen precipitates 14c are grown before the oxygen ion implantation process or between the oxygen ion implantation process and the first heat treatment process are performed, resulting in ion implantation or high temperature heat treatment. Heavy metal contamination can be efficiently captured inside the bulk layer 14 by the oxygen precipitates 14c formed by the second and third heat treatments. By passing through each said process, the bulk layer 14 below the defect assembly layer 14a has the gettering source which consists of oxygen precipitates 14c, and the density of oxygen precipitates 14c is 1x10 <8> -1 A SIMOX substrate having a size of 10 × 10 12 / cm 3 and an oxygen precipitate 14c having a size of 50 nm or more can be obtained.

청구항 2에 관한 발명은, 청구항 1에 관한 발명으로서, 제2 열처리 공정에서의 제2 열처리는, 웨이퍼를 수소, 아르곤, 질소, 산소 가스 또는 이들 혼합 가스 분위기 하에서, 500∼900℃의 온도로 1∼96시간 유지함으로써 실시되고, 제3 열처리 공정에서의 제3 열처리는, 제2 열처리한 웨이퍼를, 수소, 아르곤, 질소, 산소 가스 또는 이들 혼합 가스 분위기 하에서, 상기 제2 열처리 온도보다 높은 900∼1250℃의 온도로 1∼96시간 유지함으로써 실시되는 제조방법이다.The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, in which the second heat treatment in the second heat treatment step is performed at a temperature of 500 to 900 ° C. under a hydrogen, argon, nitrogen, oxygen gas, or mixed gas atmosphere. The third heat treatment in the third heat treatment step is performed by holding the wafer for 96 hours, and the wafer subjected to the second heat treatment is 900 to higher than the second heat treatment temperature under hydrogen, argon, nitrogen, oxygen gas, or a mixed gas atmosphere. It is a manufacturing method performed by hold | maintaining for 1 to 96 hours at the temperature of 1250 degreeC.

청구항 3에 관한 발명은, 청구항 1에 관한 발명으로서, 제1 열처리한 웨이퍼를 500∼1200℃로 1∼96시간 유지하는 제4 열처리를 함으로써, 매립 산화층(12)보다 아래쪽의 벌크층(14) 내부에 형성된 산소 석출물(14c)을 재성장시키는 제4 열처리 공정을 더 포함하는 제조방법이다.The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1, wherein the bulk layer 14 below the buried oxide layer 12 is formed by performing a fourth heat treatment for holding the first heat-treated wafer at 500 to 1200 ° C. for 1 to 96 hours. And a fourth heat treatment step of regrowing the oxygen precipitates 14c formed therein.

청구항 3에 관한 발명에서는, 제4 열처리를 실시함으로써, 산소 석출물(14c)의 사이즈를 재성장시킬 수 있다.In the invention according to claim 3, the size of the oxygen precipitate 14c can be regrown by performing the fourth heat treatment.

청구항 4에 관한 발명은, 청구항 1 또는 2에 관한 발명으로서, 제2 열처리 공정에서의 제2 열처리는, 500℃ 내지 900℃의 일부 범위 또는 모든 범위에서 0.1∼20.0℃/분의 속도로 승온함으로써 1∼96시간의 범위내에서 실시되고, 제3 열처리 공정에서의 제3 열처리는, 900℃ 내지 1250℃의 일부 범위 또는 모든 범위에서 0.1∼20℃/분의 속도로 승온함으로써 1∼96시간의 범위내에서 실시되는 제조방법이다. The invention according to claim 4 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the second heat treatment in the second heat treatment step is performed by increasing the temperature at a rate of 0.1 to 20.0 ° C./minute in a partial range or all ranges of 500 ° C. to 900 ° C. It is performed in the range of 1 to 96 hours, and the third heat treatment in the third heat treatment step is performed by raising the temperature at a rate of 0.1 to 20 ° C./min in a partial range or all ranges of 900 ° C. to 1250 ° C. for 1 to 96 hours. It is a manufacturing method performed in the range.

청구항 5에 관한 발명은, 도 3(a)∼도 3(g) 또는 도 4(a)∼도 4(g)에 나타내는 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 산소 이온을 주입하는 산소 이온 주입 공정과, 웨이퍼(11)를 산소와 불활성 가스의 혼합 가스 분위기중, 1300∼1390℃에서 제1 열처리함으로써, 웨이퍼(11) 표면으로부터 소정 깊이의 영역에 매립 산화층(12)을 형성하는 동시에 매립 산화층(12) 상의 웨이퍼 표면에 SOI 층(13)을 형성하는 제1 열처리 공정을 포함하는 SIMOX 기판의 제조방법의 개량이다. In the invention according to claim 5, as shown in Figs. 3A to 3G, or Figs. 4A to 4G, oxygen ions for injecting oxygen ions into the silicon wafer 11 are provided. The implantation process and the first heat treatment of the wafer 11 at a mixed gas atmosphere of oxygen and an inert gas at 1300 to 1390 ° C. to form a buried oxide layer 12 in the region of a predetermined depth from the surface of the wafer 11 and at the same time to fill it. It is an improvement of the manufacturing method of the SIMOX substrate including the first heat treatment step of forming the SOI layer 13 on the wafer surface on the oxide layer 12.

그 특징이 있는 구성은, 산소 이온 주입전의 실리콘 웨이퍼(11)가 9×1017∼1.8×1018atoms/㎤(구 ASTM)의 산소 농도를 가지며, 매립 산화층(12)이 웨이퍼 전면에 걸쳐 또는 부분적으로 형성되고, 산소 이온 주입 공정전 또는 산소 이온 주입 공정과 제1 열처리 공정 사이에 웨이퍼(11) 내부에 홀(15)을 주입하기 위한 급속 열처리 공정과, 이 급속 열처리 공정에 이어지는 웨이퍼(11) 내부에 산소 석출핵(14b)을 형성하기 위한 제2 열처리 공정과, 이 제2 열처리 공정에 이어지는 웨이퍼(11) 내부에 형성된 산소 석출핵(14b)을 산소 석출물(14c)로 성장시키기 위한 제3 열처리 공정을 포함하는 것에 있다. The characteristic feature is that the silicon wafer 11 before oxygen ion implantation has an oxygen concentration of 9 × 10 17 to 1.8 × 10 18 atoms / cm 3 (old ASTM), and the buried oxide layer 12 extends over the entire surface of the wafer or The wafer 11 partially formed, the rapid heat treatment process for injecting the hole 15 into the wafer 11 before the oxygen ion implantation process or between the oxygen ion implantation process and the first heat treatment process, and the wafer 11 subsequent to the rapid heat treatment process. ) A second heat treatment step for forming the oxygen precipitation nuclei 14b therein; and an agent for growing the oxygen precipitation nuclei 14b formed in the wafer 11 following the second heat treatment step as the oxygen precipitates 14c. It includes three heat treatment processes.

청구항 5에 관한 발명에서는, 산소 이온 주입 공정전 또는 산소 이온 주입 공정과 제1 열처리 공정 사이에 웨이퍼(11) 내부에 홀(15)을 주입하기 위한 급속 열처리 공정과, 산소 석출물(14c)을 성장시키는 제2 및 제3 열처리를 실시함으로써, 이온 주입이나 고온 열처리에 기인하는 중금속 오염을 제2 및 제3 열처리로 형성한 산소 석출물(14c)에 의해 벌크층(14) 내부에 효율적으로 포획할 수 있다. 또한 급속 열처리 공정을 실시함으로써 웨이퍼(11)면내의 산소 석출물 밀도 분포의 면내 균일성이 확보되어, 저산소 농도의 실리콘 웨이퍼라 하더라도 산소 석출물 성장의 확실성이 향상된다. 상기 각 공정을 거치는 것에 의해, 결함 집합층(14a)보다 아래쪽의 벌크층(14)에 산소 석출물(14c)로 이루어진 게터링원을 가지며, 산소 석출물(14c)의 밀도가 1×108∼1×1012개/㎤이며, 산소 석출물(14c)의 사이즈가 50㎚ 이상인 SIMOX 기판을 얻을 수 있다. In the invention according to claim 5, a rapid heat treatment step for injecting the holes 15 into the wafer 11 before the oxygen ion implantation process or between the oxygen ion implantation process and the first heat treatment process, and the oxygen precipitates 14c are grown. By carrying out the second and third heat treatments, heavy metal contamination caused by ion implantation or high temperature heat treatment can be efficiently captured in the bulk layer 14 by the oxygen precipitates 14c formed by the second and third heat treatments. have. In addition, the in-plane uniformity of the oxygen precipitate density distribution in the surface of the wafer 11 is ensured by performing the rapid heat treatment process, and the reliability of oxygen precipitate growth is improved even with a silicon wafer of low oxygen concentration. By passing through each said process, the bulk layer 14 below the defect assembly layer 14a has the gettering source which consists of oxygen precipitates 14c, and the density of oxygen precipitates 14c is 1x10 <8> -1 A SIMOX substrate having a size of 10 × 10 12 / cm 3 and an oxygen precipitate 14c having a size of 50 nm or more can be obtained.

청구항 6에 관한 발명은, 청구항 5에 관한 발명으로서, 급속 열처리 공정에서의 급속 열처리는, 웨이퍼를 비산화성 가스 또는 암모니아 가스와의 혼합 가스 분위기 하에서, 1050∼1350℃로 1∼900초간 유지시킨 후, 그 후 강온 속도 10℃/초 이상으로 강온함으로써 실시되고, 제2 열처리 공정에서의 제2 열처리는, 급속 열처리한 웨이퍼를 수소, 아르곤, 질소, 산소 가스 또는 이들 혼합 가스 분위기 하에서, 500∼1000℃로 1∼96시간 유지함으로써 실시되고, 제3 열처리 공정에서의 제3 열처리는, 제2 열처리한 웨이퍼를, 수소, 아르곤, 질소, 산소 가스 또는 이들 혼합 가스 분위기 하에서, 제2 열처리 온도보다 높은 900∼1250℃로 1∼96시간 유지함으로써 실시되는 제조방법이다. The invention according to claim 6 is the invention according to claim 5, wherein in the rapid heat treatment step, the wafer is held at 1050 to 1350 ° C. for 1 to 900 seconds in a mixed gas atmosphere with a non-oxidizing gas or ammonia gas. After that, the temperature is lowered at a temperature lowering rate of 10 ° C./sec or higher, and the second heat treatment in the second heat treatment step is performed in a 500-1000 atmosphere in a hydrogen, argon, nitrogen, oxygen gas, or mixed gas atmosphere of the wafer subjected to rapid heat treatment. The third heat treatment in the third heat treatment step is performed by holding the second heat treatment wafer at a temperature higher than the second heat treatment temperature under hydrogen, argon, nitrogen, oxygen gas, or a mixed gas atmosphere. It is a manufacturing method performed by hold | maintaining at 900-1250 degreeC for 1 to 96 hours.

청구항 7에 관한 발명은, 청구항 5에 관한 발명으로서, 제1 열처리한 웨이퍼를 500∼1200℃에서 1∼96시간 제4 열처리함으로써, 매립 산화층(12)보다 아래쪽의 벌크층(14) 내부에 형성된 산소 석출물(14c)을 재성장시키는 공정을 더 포함하는 제조방법이다. The invention according to claim 7 is the invention according to claim 5, wherein the first heat-treated wafer is formed in the bulk layer 14 below the buried oxide layer 12 by performing a fourth heat treatment at 500 to 1200 ° C. for 1 to 96 hours. It is a manufacturing method which further includes the process of regrowing the oxygen precipitate 14c.

청구항 7에 관한 발명에서는, 제4 열처리를 실시함으로써 산소 석출물(14c)의 사이즈를 재성장시킬 수 있다. In the invention according to claim 7, the size of the oxygen precipitate 14c can be regrown by performing the fourth heat treatment.

청구항 8에 관한 발명은, 청구항 5 또는 6에 관한 발명으로서, 제2 열처리 공정에서의 제2 열처리는, 500℃ 내지 1000℃의 일부 범위 또는 모든 범위에서 0.1∼20.0℃/분의 속도로 승온함으로써 1∼96시간의 범위내에서 실시되고, 제3 열처리 공정에서의 제3 열처리는, 1000℃ 내지 1250℃의 일부 범위 또는 모든 범위에서 0.1∼20℃/분의 속도로 승온함으로써 1∼96시간의 범위내에서 실시되는 제조방법이다. The invention according to claim 8 is the invention according to claim 5 or 6, wherein the second heat treatment in the second heat treatment step is performed by increasing the temperature at a rate of 0.1 to 20.0 ° C./min in a partial range or all ranges of 500 ° C. to 1000 ° C. It is performed in the range of 1 to 96 hours, and the third heat treatment in the third heat treatment step is performed by raising the temperature at a rate of 0.1 to 20 ° C./min in a partial range or all ranges of 1000 ° C. to 1250 ° C. for 1 to 96 hours. It is a manufacturing method performed in the range.

청구항 9에 관한 발명은, 청구항 1 내지 8중 어느 한 항에 기재된 방법으로 제조된 SIMOX 기판으로서, 웨이퍼 표면으로부터 소정 깊이의 영역에 형성된 매립 산화층(12)과, 매립 산화층 상의 웨이퍼 표면에 형성된 SOI 층(13)과, 매립 산화층(12)의 바로 아래에 형성된 결함 집합층(14a)과, 매립 산화층(12)의 아래쪽의 벌크층(14)을 구비하고, 결함 집합층(14a)보다 아래쪽의 벌크층(14)에 산소 석출물(14c)로 이루어진 게터링원을 가지며, 산소 석출물(14c)의 밀도가 1×108∼1×1012개/㎤이며, 산소 석출물(14c)의 사이즈가 50㎚ 이상인 것을 특징으로 하는 SIMOX 기판이다. The invention according to claim 9 is a SIMOX substrate manufactured by the method according to any one of claims 1 to 8, comprising a buried oxide layer 12 formed in a region of a predetermined depth from the wafer surface, and an SOI layer formed on the wafer surface on the buried oxide layer. (13), the defect assembly layer 14a formed just below the buried oxide layer 12, and the bulk layer 14 below the buried oxide layer 12, and having a bulk below the defect assembly layer 14a. The layer 14 has a gettering source composed of oxygen precipitates 14c, the density of oxygen precipitates 14c is 1 × 10 8 to 1 × 10 12 / cm 3, and the size of the oxygen precipitates 14c is 50 nm. The SIMOX board | substrate characterized by the above.

청구항 9에 관한 발명에서는, 결함 집합층(14a)보다 아래쪽의 벌크층(14)에 산소 석출물(14c)로 이루어진 게터링원을 가지며, 산소 석출물(14c)의 밀도가 1×108∼1×1012개/㎤이며, 산소 석출물(14c)의 사이즈가 50㎚ 이상이기 때문에 결함 집합층(14a)보다 강한 게터링원이 되므로, 종래 결함 집합층(14a)에 포획되었던 중금속 오염물의 대부분을 결함 집합층에 포획시키지 않고 벌크층(14)의 산소 석출물(14c)에 게터링할 수 있다. In the invention according to claim 9, the bulk layer 14 below the defect assembly layer 14a has a gettering source made of oxygen precipitates 14c, and the density of the oxygen precipitates 14c is 1 × 10 8 to 1 ×. 10 12 pieces / cm 3 and the size of the oxygen precipitate 14c is 50 nm or more, which is a stronger gettering source than the defect collection layer 14a. It is possible to getter to the oxygen precipitates 14c of the bulk layer 14 without being trapped in the aggregation layer.

발명의 효과Effects of the Invention

본 발명의 SIMOX 기판의 제조방법은, 산소 이온 주입 공정전 또는 산소 이온 주입 공정과 제1 열처리 공정 사이에 제2 열처리 공정 및 제3 열처리 공정을 포함하거나, 또는 급속 열처리 공정, 제2 열처리 공정 및 제3 열처리 공정을 포함함으로써, 뒤에 이어지는 이온 주입이나 고온 열처리에 기인하는 중금속 오염을 제2 및 제3 열처리로 형성한 산소 석출물에 의해 벌크층 내부에 효율적으로 포획할 수 있다. 또한, 본 발명의 SIMOX 기판에서는, 결함 집합층보다 아래쪽의 벌크층에 산소 석출물로 이루어진 게터링원을 가지며, 산소 석출물의 밀도가 1×108∼1×1012개/㎤이며, 산소 석출물의 사이즈가 50㎚ 이상이기 때문에 결함 집합층보다 강한 게터링원이 되므로, 결함 집합층의 중금속 포획 농도를 저감시킬 수 있고, 또한 벌크층 내부에 중금속을 효율적으로 포획할 수 있다. The method for manufacturing a SIMOX substrate of the present invention includes a second heat treatment process and a third heat treatment process before the oxygen ion implantation process or between the oxygen ion implantation process and the first heat treatment process, or the rapid heat treatment process, the second heat treatment process, and By including the third heat treatment step, heavy metal contamination caused by ion implantation or high temperature heat treatment subsequent to it can be efficiently captured in the bulk layer by oxygen precipitates formed by the second and third heat treatments. Further, in the SIMOX substrate of the present invention, the bulk layer below the defect assembly layer has a gettering source made of oxygen precipitates, and the density of the oxygen precipitates is 1 × 10 8 to 1 × 10 12 pieces / cm 3, and the oxygen precipitates Since the size is 50 nm or more, it becomes a gettering source stronger than the defect collection layer, so that the concentration of heavy metal trapping in the defect collection layer can be reduced, and the heavy metal can be efficiently captured inside the bulk layer.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 SIMOX 기판의 제조방법을 나타내는 공정도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is process drawing which shows the manufacturing method of the SIMOX board | substrate in 1st Embodiment of this invention.

도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 SIMOX 기판의 다른 제조방법을 나타내는 공정도이다.It is process drawing which shows the other manufacturing method of a SIMOX board | substrate in 1st Embodiment of this invention.

도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 SIMOX 기판의 제조방법을 나타내는 공정도이다.It is process drawing which shows the manufacturing method of the SIMOX board | substrate in 2nd Embodiment of this invention.

도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 SIMOX 기판의 다른 제조방법을 나타내는 공정도이다. It is process drawing which shows the other manufacturing method of a SIMOX board | substrate in 2nd Embodiment of this invention.

부호의 설명Explanation of the sign

10 SIMOX 기판10 SIMOX Board

11 실리콘 웨이퍼11 silicon wafer

12 매립 산화층12 buried oxide layer

13 SOI 층13 SOI layer

14 벌크층14 bulk layers

14a 결함 집합층14a defect aggregation layer

14b 산소 석출핵14b oxygen precipitation nucleus

14c 산소 석출물14c oxygen precipitate

15 홀15 holes

발명을 실시하기To practice the invention 위한 최선의 형태 Best form for

다음으로, 본 발명을 실시하기 위한 제1 최선의 형태를 도면에 의거하여 설명한다.Next, the 1st best form for implementing this invention is demonstrated based on drawing.

본 발명은 실리콘 웨이퍼 내부에 산소 이온을 주입한 후, 산소와 불활성 가스의 혼합 가스 분위기중, 1300∼1390℃에서 제1 열처리함으로써 웨이퍼 표면으로부터 소정 깊이의 영역에 매립 산화층이 형성되고, 그 웨이퍼 표면에 SOI 층이 형성된 SIMOX 기판에 관한 것이다. 그리고, 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 있어서의 SIMOX 기판의 제조방법의 특징이 있는 구성은, 산소 이온 주입 공정전 또 는 산소 이온 주입 공정과 제1 열처리 공정 사이에 웨이퍼(11) 내부에 산소 석출핵(14b)을 형성하기 위한 제2 열처리 공정과, 이 제2 열처리 공정에 이어지는 웨이퍼(11) 내부에 형성된 산소 석출핵(14b)을 산소 석출물(14c)로 성장시키기 위한 제3 열처리 공정을 포함하는 것에 있다. 본 실시형태에서는, 산소 이온 주입전에 제2 열처리 공정과, 이 제2 열처리 공정에 이어지는 제3 열처리 공정을 각각 이 순서로 실시하는 방법에 관해 상세히 서술한다. In the present invention, after implanting oxygen ions into a silicon wafer, a buried oxide layer is formed in a region of a predetermined depth from the wafer surface by first heat treatment at a temperature of 1300 to 1390 ° C. in a mixed gas atmosphere of oxygen and an inert gas. A SIMOX substrate having an SOI layer formed thereon. As shown in FIG. 1, the constitution of the manufacturing method of the SIMOX substrate according to the present invention is characterized in that the wafer 11 is formed inside the wafer 11 before the oxygen ion implantation step or between the oxygen ion implantation step and the first heat treatment step. A second heat treatment step for forming the oxygen precipitation nuclei 14b and a third heat treatment step for growing the oxygen precipitation nuclei 14b formed in the wafer 11 following the second heat treatment step as the oxygen precipitates 14c It is to include. In this embodiment, the method of performing a 2nd heat processing process and a 3rd heat processing process following this 2nd heat processing process before this oxygen ion implantation in detail is explained in full detail.

(1-1) 제2 열처리 공정(1-1) Second Heat Treatment Step

우선 도 1(a)에 나타내는 바와 같이 실리콘 웨이퍼(11)를 준비한다. 준비한 실리콘 웨이퍼(11)는 9×1017∼1.8×1018atoms/㎤(구 ASTM)의 산소 농도를 갖는 것이 준비된다. 이 준비하는 실리콘 웨이퍼는 에피택셜 웨이퍼 또는 어닐링 웨이퍼이어도 된다. First, as shown to Fig.1 (a), the silicon wafer 11 is prepared. The prepared silicon wafer 11 is prepared to have an oxygen concentration of 9 × 10 17 to 1.8 × 10 18 atoms / cm 3 (old ASTM). The silicon wafer to be prepared may be an epitaxial wafer or an annealing wafer.

그리고, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 준비된 이러한 실리콘 웨이퍼(11)를 제2 열처리한다. 이 제2 열처리를 실시함으로써 웨이퍼(11) 내부에 산소 석출핵(14b)이 형성된다. 제2 열처리 공정에서의 제2 열처리는, 웨이퍼를 수소, 아르곤, 질소, 산소 가스 또는 이들 혼합 가스 분위기 하에서, 500∼900℃의 온도로 1∼96시간 유지함으로써 실시되는 것이 바람직하다. 이 제2 열처리의 가스 분위기는, 아르곤 또는 미량 산소(질소 또는 아르곤가스 베이스) 가스 분위기 하에서 실시되는 것이 보다 바람직하다. 제2 열처리 온도를 500∼900℃의 범위내로 규정한 것은, 하한치 미만이면 핵형성 온도가 너무 낮아 장시간의 열처리가 필요하고, 상한 치를 초과하면 산소 석출핵 형성이 생기지 않기 때문이다. 또한 제2 열처리 시간을 1∼96시간의 범위내로 규정한 것은, 하한치 미만이면 산소 석출핵을 형성하기에 시간이 너무 짧고, 상한치를 초과하면 생산성이 저하되는 문제를 발생시키기 때문이다. 이 제2 열처리는 500∼800℃의 온도에서 4∼35시간 실시되는 것이 더욱 바람직하다. 또한 제2 열처리는 500℃ 내지 900℃의 일부 범위 또는 모든 범위에서 0.1∼20.0℃/분의 속도, 바람직하게는 0.1∼5.0℃/분으로 승온함으로써 1∼96시간, 바람직하게는 4∼35시간의 범위내에서 실시해도 된다. Then, as shown in Fig. 1B, the prepared silicon wafer 11 is subjected to a second heat treatment. By performing this second heat treatment, an oxygen precipitation nucleus 14b is formed inside the wafer 11. The second heat treatment in the second heat treatment step is preferably performed by holding the wafer at a temperature of 500 to 900 ° C. for 1 to 96 hours in a hydrogen, argon, nitrogen, oxygen gas, or mixed gas atmosphere. As for the gas atmosphere of this 2nd heat processing, it is more preferable to carry out in argon or trace oxygen (nitrogen or argon gas base) gas atmosphere. The second heat treatment temperature is defined within the range of 500 to 900 ° C because the nucleation temperature is too low when the temperature is lower than the lower limit, and heat treatment for a long time is required. When the upper limit is exceeded, oxygen precipitation nucleus formation does not occur. The reason why the second heat treatment time is defined within the range of 1 to 96 hours is that the time is too short to form an oxygen precipitation nucleus if it is less than the lower limit, and if the upper limit is exceeded, the productivity is lowered. More preferably, the second heat treatment is performed at a temperature of 500 to 800 ° C. for 4 to 35 hours. Further, the second heat treatment is performed for 1 to 96 hours, preferably 4 to 35 hours by heating up at a rate of 0.1 to 20.0 ° C / minute, preferably 0.1 to 5.0 ° C / minute, in a partial range or all ranges of 500 ° C to 900 ° C. You may implement in the range of.

(1-2) 제3 열처리 공정(1-2) Third Heat Treatment Step

다음으로 도 1(c)에 나타내는 바와 같이, 제2 열처리한 웨이퍼(11)를 제3 열처리한다. 이 제3 열처리를 실시함으로써, 웨이퍼(11) 내부에 형성된 산소 석출핵(14b)을 산소 석출물(14c)로 성장시킬 수 있다. 제3 열처리 공정에서의 제3 열처리는, 제2 열처리한 웨이퍼를, 수소, 아르곤, 질소, 산소 가스 또는 이들 혼합 가스 분위기 하에서, 상기 제2 열처리 온도보다 높은 900∼1250℃의 온도로 1∼96시간 유지함으로써 실시되는 것이 바람직하다. 이 제3 열처리의 가스 분위기는, 아르곤 또는 미량 산소(질소 또는 아르곤가스 베이스) 가스 분위기 하에서 실시되는 것이 보다 바람직하다. 제3 열처리 온도를 900∼1250℃의 범위 내로 규정한 것은, 하한치 미만이면 산소 석출물의 성장이 충분히 일어나기 어렵고, 상한치를 초과하면 슬립 발생 등에 의한 문제가 생기기 때문이다. 또한, 제3 열처리 시간을 1∼96시간의 범위 내로 규정한 것은, 하한치 미만이면 산소 석출물의 성장이 충분하지 않고, 상한치를 초과하면 생산성이 저하되는 문제를 발생시키기 때문이다. 또한, 제3 열처리는 1000∼1200℃에서 8∼24시간 실시되는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 제3 열처리는 900℃내지 1250℃의 일부 범위 또는 모든 범위에서 0.1∼20℃/분의 속도, 바람직하게는 1∼5℃/분으로 승온함으로써 1∼96시간, 바람직하게는 8∼24시간의 범위 내에서 실시해도 된다.Next, as shown to FIG. 1 (c), the 2nd heat-processed wafer 11 is subjected to 3rd heat processing. By performing this third heat treatment, the oxygen precipitate nuclei 14b formed in the wafer 11 can be grown into the oxygen precipitates 14c. In the third heat treatment in the third heat treatment step, the wafer subjected to the second heat treatment is 1 to 96 at a temperature of 900 to 1250 ° C. higher than the second heat treatment temperature under hydrogen, argon, nitrogen, oxygen gas, or a mixed gas atmosphere. It is preferable to carry out by keeping time. As for the gas atmosphere of this 3rd heat processing, it is more preferable to implement in argon or trace oxygen (nitrogen or argon gas base) gas atmosphere. The third heat treatment temperature is defined within the range of 900 to 1250 ° C because the growth of the oxygen precipitate is less likely to occur if it is less than the lower limit, and problems such as slip generation occur if the upper limit is exceeded. In addition, the third heat treatment time is defined within the range of 1 to 96 hours because the growth of oxygen precipitates is insufficient when the amount is less than the lower limit, and the productivity is lowered when the upper limit is exceeded. Moreover, it is more preferable that 3rd heat processing is performed at 1000-1200 degreeC for 8 to 24 hours. Further, the third heat treatment is carried out for 1 to 96 hours, preferably 8 to 24 hours by heating up at a rate of 0.1 to 20 ° C / minute, preferably 1 to 5 ° C / minute, in a partial range or all ranges of 900 ° C to 1250 ° C. You may implement within the range of time.

(1-3) 산소 이온 주입 공정(1-3) Oxygen Ion Implantation Process

다음으로, 도 1(d)에 나타내는 바와 같이, 제3 열처리한 웨이퍼(11)의 내부에 산소 이온을 주입한다. 이 산소 이온의 주입은 종래부터 실시되고 있는 수단과 동일한 수단에 의해 실시된다. 그리고, 최종적으로 얻어진 SIMOX 기판에 있어서의 SOI 층(13)의 두께가 10∼200㎚, 바람직하게는 20∼100㎚이 되도록, 웨이퍼(11) 표면으로부터 소정 깊이의 영역(11a)에 산소 이온이 주입된다. SOI 층(13)의 두께가 10㎚ 미만이면 SOI 층(13)의 두께를 제어하기가 어렵고, SOI 층(13)의 두께가 200㎚을 초과하면 산소 이온 주입기의 가속 전압상 어렵다.Next, as shown in FIG. 1 (d), oxygen ions are implanted into the wafer 11 subjected to the third heat treatment. The implantation of oxygen ions is carried out by the same means as the conventionally implemented means. Oxygen ions are deposited from the surface of the wafer 11 to a predetermined depth 11a so that the thickness of the SOI layer 13 in the finally obtained SIMOX substrate is 10 to 200 nm, preferably 20 to 100 nm. Is injected. If the thickness of the SOI layer 13 is less than 10 nm, it is difficult to control the thickness of the SOI layer 13, and if the thickness of the SOI layer 13 exceeds 200 nm, it is difficult on the acceleration voltage of the oxygen ion implanter.

또한, 실리콘 웨이퍼(11) 표면의 원하는 위치에 부분적으로 마스크 등을 형성하고 나서 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 산소 이온을 주입함으로써, 마스크를 형성하지 않는 곳의 아래쪽에는 웨이퍼 내부에 산소 이온이 주입되고, 마스크를 형성한 곳의 아래쪽에는 웨이퍼 내부에 산소 이온이 주입되지 않기 때문에, 뒤에 이어지는 제1 열처리를 실시함으로써, 마스크를 형성하지 않는 곳의 아래쪽에만 매립 산화층(12)이 부분적으로 형성된다. In addition, by forming a mask or the like at a desired position on the surface of the silicon wafer 11 and then injecting oxygen ions into the silicon wafer 11, oxygen ions are injected into the wafer below the mask not formed. Since no oxygen ions are injected into the wafer under the mask where the mask is formed, the buried oxide layer 12 is partially formed only under the mask where the mask is not formed by performing the first heat treatment following.

이온 주입 공정에 기인하는 중금속 오염이 발생했다 하더라도, 상술한 제2 열처리 공정 및 제3 열처리 공정을 실시함으로써 형성된 산소 석출물(14c)에 의해, 오염물인 중금속을 벌크층(14) 내부에 효율적으로 포획할 수 있다. Even if heavy metal contamination due to the ion implantation step occurs, the heavy metal, which is a contaminant, is efficiently captured in the bulk layer 14 by the oxygen precipitates 14c formed by performing the above-described second heat treatment step and third heat treatment step. can do.

(1-4) 제1 열처리 공정(1-4) First Heat Treatment Step

다음으로, 도 1(e)에 나타내는 바와 같이, 산소 이온이 주입된 웨이퍼(11)를 산소와 불활성 가스의 혼합 가스 분위기중, 1300∼1390℃의 온도에서 제1 열처리한다. 불활성 가스로는 아르곤 가스나 질소 가스를 들 수 있다. 따라서, 이 제1 열처리의 가스 분위기는, 산소와 아르곤의 혼합 가스, 또는 산소와 질소의 혼합 가스인 것이 바람직하다. 그리고, 이 제1 열처리의 열처리 시간은 1∼20시간, 바람직하게는 10∼20시간인 것이 바람직하다. Next, as shown to Fig.1 (e), the wafer 11 in which oxygen ion was injected is heat-processed at the temperature of 1300-1390 degreeC in the mixed gas atmosphere of oxygen and an inert gas. Examples of the inert gas include argon gas and nitrogen gas. Therefore, it is preferable that the gas atmosphere of this 1st heat processing is a mixed gas of oxygen and argon, or a mixed gas of oxygen and nitrogen. And the heat processing time of this 1st heat processing is 1 to 20 hours, Preferably it is 10 to 20 hours.

이 제1 열처리에 의해, 웨이퍼(11) 표면 및 이면에는 산화막(11b, 11c)이 형성되고, 웨이퍼(11) 표면으로부터 소정 깊이의 영역(11a)에는 매립 산화층(12)이 웨이퍼 전면에 걸쳐 또는 부분적으로 형성된다. 또한, 표면측의 산화막(11b)과 매립 산화층(12) 사이에는 SOI 층(13)이 형성된다. 또한, 매립 산화층(12) 바로 아래에는 결함 집합층(14a)이 필연적으로 형성된다. 또한, 표층 부근의 산소 석출물은 제1 열처리에 의해 용해되기 때문에 산소 석출물이 존재하지 않는 DZ 층(Denuded Zone)이 된다. 또한, 매립 산화층(12) 바로 아래의 결함 집합층(14a) 및 그 아래쪽에 위치하는 벌크층(14)에 존재했던 산소 석출물(14c)은, 이 제1 열처리 공정 초반의 승온에 의해 더욱 성장하여 그 산소 석출물 사이즈가 커지고, 중반의 1300∼1390℃의 온도 유지에 의해 용해가 시작되어 일정한 크기까지 사이즈가 작아지지만, 제1 열처리 공정 종반의 강온에 의해 다시 성장을 시작하기 때문에, 제1 열처리 공정을 실시했다 하더라도, 사전에 형성되었던 산소 석출물(14c)은 벌크 (14)중에 잔존하는 것으로 추찰하고 있다. By the first heat treatment, oxide films 11b and 11c are formed on the front and rear surfaces of the wafer 11, and the buried oxide layer 12 is spread over the entire surface of the wafer 11 in the region 11a having a predetermined depth from the wafer 11 surface. Partially formed. The SOI layer 13 is formed between the oxide film 11b on the surface side and the buried oxide layer 12. In addition, a defect aggregation layer 14a is inevitably formed just below the buried oxide layer 12. In addition, since the oxygen precipitates near the surface layer are dissolved by the first heat treatment, the oxygen precipitates become a DZ layer (Denuded Zone) in which no oxygen precipitates exist. In addition, the oxygen precipitates 14c that existed in the defect aggregation layer 14a immediately below the buried oxide layer 12 and the bulk layer 14 positioned below them are further grown by the elevated temperature at the beginning of the first heat treatment step. The size of the oxygen precipitate increases, and melting starts by maintaining the temperature of 1300-1390 ° C. in the middle, and the size decreases to a certain size. However, since the growth starts again by the temperature drop in the end of the first heat treatment step, the first heat treatment step is performed. Even if this is carried out, it is inferred that the oxygen precipitate 14c previously formed remains in the bulk 14.

이 제1 열처리 공정에 기인하는 중금속 오염이 발생했다 하더라도 상술한 제2 열처리 공정 및 제3 열처리 공정을 실시함으로써 형성된 산소 석출물(14c)에 의해, 오염물인 중금속을 벌크층(14) 내부에 효율적으로 포획할 수 있다. Even if heavy metal contamination due to the first heat treatment step occurs, the heavy metal, which is a contaminant, is efficiently contained in the bulk layer 14 by the oxygen precipitates 14c formed by performing the above-described second heat treatment step and the third heat treatment step. Can be captured.

도시하지 않지만, 이 제1 열처리에 이어서 제1 열처리한 웨이퍼를 500∼1200℃로 1∼96시간 유지하는 제4 열처리를 실시해도 된다. 이 제4 열처리를 실시함으로써 매립 산화층(12)보다 아래쪽의 벌크층(14) 내부에 형성된 산소 석출물(14c)을 재성장시킬 수 있다. 이 제4 열처리의 가스 분위기는, 아르곤 또는 미량 산소(질소 또는 아르곤가스 베이스) 가스 분위기 하에서에 실시되는 것이 바람직하다. 제4 열처리 온도를 500∼1200℃의 범위내로 규정한 것은, 하한치 미만이면 산소 석출물(14c)의 성장이 충분히 일어나기 어렵고, 상한치를 초과하면 슬립 발생 등의 문제를 발생시키기 때문이다. 또한, 제4 열처리 시간을 1∼96시간의 범위내로 규정한 것은, 하한치 미만이면 산소 석출물(14c)의 성장이 충분하지 않고, 상한치를 초과하면 생산성이 저하되는 문제를 발생시키기 때문이다. 또한, 제4 열처리는 1000∼1200℃에서 8∼24시간 실시되는 것이 바람직하다. Although not shown, the fourth heat treatment may be performed to hold the wafer subjected to the first heat treatment subsequent to the first heat treatment at 500 to 1200 ° C for 1 to 96 hours. By performing the fourth heat treatment, the oxygen precipitates 14c formed in the bulk layer 14 below the buried oxide layer 12 can be regrown. The gas atmosphere of the fourth heat treatment is preferably performed under an argon or trace oxygen (nitrogen or argon gas base) gas atmosphere. The fourth heat treatment temperature is defined within the range of 500 to 1200 ° C because the growth of the oxygen precipitates 14c is less likely to occur if it is less than the lower limit, and problems such as slip generation occur if the upper limit is exceeded. The fourth heat treatment time is defined within the range of 1 to 96 hours because the growth of the oxygen precipitates 14c is not sufficient if the value is less than the lower limit, and the productivity is lowered if the upper limit is exceeded. Moreover, it is preferable to perform 4th heat processing at 1000-1200 degreeC for 8 to 24 hours.

(1-5) 산화막(11b, 11c) 제거 공정(1-5) Oxide Films 11b and 11c Removal Process

마지막의 도 1(f)에 나타내는 바와 같이, 제1 열처리한 웨이퍼(11) 표면 및 이면에 형성된 산화막(11b, 11c)을 플루오르산 등에 의해 제거한다. 이에 의해, 웨이퍼 표면으로부터 소정 깊이의 영역에 형성된 매립 산화층(12)과, 매립 산화층 상의 웨이퍼 표면에 형성된 SOI 층(13)과, 매립 산화층(12)의 바로 아래에 형성된 결함 집합층(14a)과, 매립 산화층(12)의 아래쪽의 벌크층(14)을 구비하고, 결함 집합층(14a)보다 아래쪽의 벌크층(14)에 산소 석출물(14c)로 이루어진 게터링원을 가지며, 산소 석출물(14c)의 밀도가 1×108∼1×1012개/㎤이며, 산소 석출물(14c)의 사이즈가 50㎚ 이상인 것을 특징으로 하는 SIMOX 기판을 얻을 수 있다. As shown in Fig. 1 (f), oxide films 11b and 11c formed on the front and back surfaces of the first heat-treated wafer 11 are removed by fluoric acid or the like. As a result, the buried oxide layer 12 formed in the region having a predetermined depth from the wafer surface, the SOI layer 13 formed on the wafer surface on the buried oxide layer, the defect collection layer 14a formed directly under the buried oxide layer 12, And a bulk layer 14 below the buried oxide layer 12, a gettering source composed of oxygen precipitates 14c in the bulk layer 14 below the defect collection layer 14a, and an oxygen precipitate 14c. ) Is 1 × 10 8 to 1 × 10 12 pieces / cm 3, and the size of the oxygen precipitate 14c is 50 nm or more.

이 SIMOX 기판에서는, 결함 집합층(14a)보다 아래쪽의 벌크층(14)에 밀도가 1×108∼1×1012개/㎤, 사이즈가 50㎚ 이상인 산소 석출물(14c)을 갖고 있기 때문에, 디바이스 프로세스중에서의 돌발적인 중금속 오염을 이 산화 석출물(14c)에 의해 효율적으로 포획할 수 있다. 또한, 이 산화 석출물(14c)은 결함 집합층(14a)보다 강한 게터링원이 되기 때문에, 종래 결함 집합층(14a)에 포획되었던 중금속 오염물을 벌크층(14)의 산소 석출물(14c)에 게터링할 수 있다. 그 결과, 예를 들어, 중금속 농도가 1×1011∼1×1012개/㎠로 기판이 되도록 중금속으로 강제 오염했을 때, 결함 집합층(14a)의 포획되는 중금속 농도를 5×109개/㎠ 이하의 수준까지 저감할 수 있다. 말할 것도 없지만, 매립 산화층이 부분적으로 형성된 SIMOX 기판에 있어서도 적용할 수 있다. In this SIMOX substrate, since the bulk layer 14 below the defect aggregation layer 14a has an oxygen precipitate 14c having a density of 1 × 10 8 to 1 × 10 12 / cm 3 and a size of 50 nm or more, Sudden heavy metal contamination during the device process can be efficiently captured by the oxidized precipitate 14c. In addition, since the oxide precipitate 14c is a stronger gettering source than the defect collection layer 14a, the heavy metal contaminants trapped in the defect collection layer 14a are transferred to the oxygen precipitates 14c of the bulk layer 14. Can be turned. As a result, for example, when the heavy metal concentration is forcibly contaminated with heavy metal so that the substrate becomes 1 × 10 11 to 1 × 10 12 pieces / cm 2, the concentration of the heavy metal trapped in the defect aggregation layer 14a is 5 × 10 9 pieces. It can reduce to the level of / cm <2> or less. Needless to say, the present invention can also be applied to a SIMOX substrate in which a buried oxide layer is partially formed.

본 실시형태에서는 도 1에 나타내는 바와 같이, 산소 이온 주입 공정전에 제2 열처리 공정 및 제3 열처리 공정을 실시했지만, 도 2(a)∼도 2(f)에 각각 나타내는 바와 같이, 산소 이온 주입 공정과 제1 열처리 공정 사이에 제2 열처리 공정 및 제3 열처리 공정을 실시하더라도 도 1에 나타내는 SIMOX 기판과 동일한 SIMOX 기판 을 얻을 수 있다. In this embodiment, as shown in FIG. 1, although the 2nd heat treatment process and the 3rd heat treatment process were performed before the oxygen ion implantation process, as shown to FIG.2 (a)-FIG.2 (f), an oxygen ion implantation process is shown, respectively. Even if the second heat treatment step and the third heat treatment step are performed between the first heat treatment step and the first heat treatment step, the same SIMOX substrate as the SIMOX substrate shown in FIG. 1 can be obtained.

다음으로, 본 발명을 실시하기 위한 제2 최선의 형태를 도면에 의거하여 설명한다. Next, the 2nd best form for implementing this invention is demonstrated based on drawing.

본 발명은 실리콘 웨이퍼 내부에 산소 이온을 주입한 후, 산소와 불활성 가스의 혼합 가스 분위기중, 1300∼1390℃에서 제1 열처리함으로써 웨이퍼 표면으로부터 소정 깊이의 영역에 매립 산화층이 형성되고, 그 웨이퍼 표면에 SOI 층이 형성된 SIMOX 기판에 관한 것이다. 그리고, 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 있어서의 SIMOX 기판의 제조방법의 특징이 있는 구성은, 산소 이온 주입 공정전 또는 산소 이온 주입 공정과 제1 열처리 공정 사이에 웨이퍼(11) 내부에 홀(15)을 주입하기 위한 급속 열처리 공정과, 이 급속 열처리 공정에 이어지는 웨이퍼(11) 내부에 산소 석출핵(14b)을 형성하기 위한 제2 열처리 공정과, 이 제2 열처리 공정에 이어지는 웨이퍼(11) 내부에 형성된 산소 석출핵(14b)을 산소 석출물(14c)로 성장시키기 위한 제3 열처리 공정을 포함하는 것에 있다. 본 실시형태에서는, 산소 이온 주입전에 급속 열처리 공정과, 이 급속 열처리 공정에 이어지는 제2 열처리 공정과, 이 제2 열처리 공정에 이어지는 제3 열처리 공정을 각각 이 순서로 실시하는 방법에 관해서 상세히 서술한다. In the present invention, after implanting oxygen ions into a silicon wafer, a buried oxide layer is formed in a region of a predetermined depth from the wafer surface by first heat treatment at a temperature of 1300 to 1390 ° C. in a mixed gas atmosphere of oxygen and an inert gas. A SIMOX substrate having an SOI layer formed thereon. As shown in FIG. 3, the constitution of the manufacturing method of the SIMOX substrate according to the present invention includes a hole inside the wafer 11 before the oxygen ion implantation process or between the oxygen ion implantation process and the first heat treatment process. A rapid heat treatment step for injecting (15), a second heat treatment step for forming the oxygen precipitation nuclei 14b in the wafer 11 following the rapid heat treatment step, and a wafer 11 subsequent to the second heat treatment step. And a third heat treatment step for growing the oxygen precipitate nuclei 14b formed in the inside) into the oxygen precipitates 14c. In this embodiment, the method for performing the rapid heat treatment step, the second heat treatment step following the rapid heat treatment step, and the third heat treatment step following the second heat treatment step in this order before the oxygen ion implantation will be described in detail. .

(2-1) 급속 열처리 공정(2-1) Rapid Heat Treatment Process

우선 도 3(a)에 나타내는 바와 같이 실리콘 웨이퍼(11)를 준비한다. 준비한 실리콘 웨이퍼(11)는 8×1017∼1.8×1018atoms/㎤(구 ASTM)의 산소 농도를 갖는 것이 준비된다. 이 준비하는 실리콘 웨이퍼는 에피택셜 웨이퍼 또는 어닐링 웨이퍼이어도 된다. First, as shown to Fig.3 (a), the silicon wafer 11 is prepared. The prepared silicon wafer 11 is prepared to have an oxygen concentration of 8 × 10 17 to 1.8 × 10 18 atoms / cm 3 (old ASTM). The silicon wafer to be prepared may be an epitaxial wafer or an annealing wafer.

그리고, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 준비된 이와 같은 실리콘 웨이퍼(11)를 급속 열처리한다. 이 급속 열처리를 실시함으로써 웨이퍼(11) 내부에 홀(15)이 주입된다. 이 급속 열처리에 의해, 웨이퍼면내의 산소 석출물 밀도 분포의 면내 균일성이 확보되어, 저산소 농도의 실리콘 웨이퍼라 하더라도 산소 석출물 성장의 확실성이 향상된다. 이 급속 열처리를 실시하지 않은 경우, 뒤에 이어지는 공정을 실시했다 하더라도 웨이퍼면내의 산소 석출물 밀도 분포를 균일하게 할 수 없을 우려가 있다. 급속 열처리 공정에서의 급속 열처리는, 웨이퍼를 비산화성 가스 또는 암모니아 가스와의 혼합 가스 분위기 하에서, 1050∼1350℃로 1∼900초간 유지시킨 후, 그 후 강온 속도 10℃/초 이상으로 강온함으로써 실시되는 것이 바람직하다. 급속 열처리 온도를 1050℃∼1350℃의 범위내로 규정한 것은, 하한치 미만이면 산소 석출핵의 형성을 촉진시키기에 충분한 홀량을 웨이퍼내에 주입할 수 없고, 상한치를 초과하면 열처리시에 웨이퍼에 슬립 전위가 발생하여, 디바이스 제작시에 지장을 초래하게 되어 바람직하지 않기 때문이다. 바람직한 열처리 온도는 1100∼1300℃이다. 또한, 유지시간을 1초∼900초간으로 한 것은, 하한치 미만이면 웨이퍼의 면내 및 깊이 방향에 있어서, 원하는 열처리 도달 온도까지 요하는 시간이 달라, 품질의 편차를 낳는 원인이 되는 것이 우려되기 때문이다. 또한, 상한치를 규정한 것은, 슬립 저감 및 생산성을 고려했기 때문이다. 바람직한 유지시간은 10∼60초간이다. 상기 급속 열처리 온도로 소정 시간 유지함으로써 웨이퍼 내부에 홀이 주입되지만, 주입된 홀을 웨이퍼 내부에 저장해 두기 위해서는, 웨이퍼를 강온할 때의 냉각 속도가 중요한 역할을 하게 된다. 주입된 홀은 웨이퍼 표면에 도달하면 소실되고, 가장 겉표면 가까이에서는 농도가 저하되어, 그에 따라 발생하는 농도차에 의해 내부에서 표면을 향해 홀의 외방 확산이 일어난다고 생각된다. 이 때문에, 냉각 속도가 느리면 강온에 체재하는 시간이 길어져, 그 만큼 외방 확산이 진행되어 버리고, 일단 고온의 RTA 열처리에 의해 주입된 홀이 감소하여, 산소 석출핵을 형성하기에 충분한 양을 확보할 수 없게 된다고 생각된다. As shown in FIG. 3B, the prepared silicon wafer 11 is rapidly heat treated. By performing this rapid heat treatment, the hole 15 is injected into the wafer 11. By this rapid heat treatment, the in-plane uniformity of the oxygen precipitate density distribution in the wafer surface is secured, and the reliability of oxygen precipitate growth is improved even in a silicon wafer of low oxygen concentration. If this rapid heat treatment is not performed, there is a possibility that the oxygen precipitate density distribution in the wafer surface may not be uniform even if the subsequent steps are performed. The rapid heat treatment in the rapid heat treatment step is performed by maintaining the wafer at 1050 to 1350 ° C. for 1 to 900 seconds in a mixed gas atmosphere with non-oxidizing gas or ammonia gas, and then lowering the temperature to a temperature reduction rate of 10 ° C./sec or more. It is desirable to be. If the rapid heat treatment temperature is defined within the range of 1050 ° C to 1350 ° C, if the lower limit is less than the lower limit, a hole amount sufficient to promote the formation of oxygen precipitation nuclei cannot be injected into the wafer. This is because it is not preferable because it occurs, causing trouble during device fabrication. Preferable heat processing temperature is 1100-1300 degreeC. In addition, the holding time was set to 1 second to 900 seconds because the time required to reach the desired heat treatment attainment temperature in the in-plane and depth direction of the wafer is different if it is less than the lower limit, which may cause a quality deviation. . The upper limit is defined because slip reduction and productivity are taken into consideration. Preferable holding time is 10 to 60 second. Holes are injected into the wafer by maintaining the rapid heat treatment temperature for a predetermined time, but in order to store the injected holes inside the wafer, the cooling rate at the time of lowering the wafer plays an important role. The injected holes are lost when they reach the wafer surface, and the concentration decreases near the outermost surface, and it is thought that outward diffusion of the holes occurs from the inside toward the surface due to the concentration difference generated thereby. For this reason, if the cooling rate is slow, the time for staying at a low temperature is long, and outward diffusion proceeds as much as that, and the hole once injected by the high temperature RTA heat treatment decreases, thereby securing a sufficient amount to form an oxygen precipitate nucleus. It is thought that it becomes impossible.

그 때문에, 소정의 유지를 실시한 후, 강온 속도 10℃/초 이상으로 강온한다. 강온 속도를 10℃/초 이상으로 규정한 것은, 하한치 미만이면 홀 소실의 억제 효과를 얻을 수 없기 때문이다. 상한치를 설정하지 않은 이유는, 10℃/초를 초과하면 그 효과는 거의 변하지 않기 때문이다. 그러나, 강온 속도를 지나치게 높게 설정하면, 냉각중에 웨이퍼 면내 온도 균일성이 나빠져 슬립이 발생하기 때문에, 강온 속도는 생산성을 고려하여 10∼100℃/초로 제어하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 강온 속도는 15∼50℃/초이다. Therefore, after performing predetermined | prescribed holding | maintenance, it temperature-falls at 10 degreeC / sec or more of temperature-fall rate. The temperature-fall rate is defined at 10 ° C / sec or more because the suppression effect of hole disappearance cannot be obtained if it is less than the lower limit. The reason for not setting an upper limit is that the effect hardly changes when it exceeds 10 ° C / sec. However, if the temperature lowering rate is set too high, the in-plane temperature uniformity of the wafer deteriorates during cooling, so that the temperature lowering rate is preferably controlled to 10 to 100 ° C./sec in consideration of productivity. More preferable temperature-fall rate is 15-50 degreeC / sec.

(2-2) 제2 열처리 공정(2-2) Second Heat Treatment Step

다음으로, 도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 급속 열처리한 웨이퍼(11)를 제2 열처리한다. 이 제2 열처리를 실시함으로써 웨이퍼(11) 내부에 산소 석출핵(14b)이 형성된다. 제2 열처리 공정에서의 제2 열처리는, 급속 열처리한 웨이퍼를 수소, 아르곤, 질소, 산소 가스 또는 이들 혼합 가스 분위기 하에서, 500∼1000℃로 1∼96시간 유지함으로써 실시되는 것이 바람직하다. 이 제2 열처리의 가스 분위기 는, 아르곤 또는 미량 산소(질소 또는 아르곤가스 베이스) 가스 분위기 하에서에 실시되는 것이 보다 바람직하다. 제2 열처리 온도를 500∼1000℃의 범위내로 규정한 것은, 하한치 미만이면 핵형성 온도가 지나치게 낮아 장시간의 열처리가 필요해지고, 상한치를 초과하면 산소 석출핵 형성이 생기지 않기 때문이다. 또한, 제2 열처리 시간을 1∼96시간의 범위내로 규정한 것은, 하한치 미만이면 산소 석출핵(14b)을 형성하기에 시간이 지나치게 짧고, 상한치를 초과하면 생산성이 저하되는 문제를 발생시키기 때문이다. 이 제2 열처리는 500∼800℃의 온도에서 4∼35시간 실시되는 것이 더욱 바람직하다. 또한 제2 열처리는 500℃ 내지 1000℃의 일부 범위 또는 모든 범위에서 0.1∼20.0℃/분의 속도, 바람직하게는 0.1∼5.0℃/분으로 승온함으로써 1∼96시간, 바람직하게는 4∼35시간의 범위내에서 실시해도 된다. Next, as shown in FIG. 3 (c), the wafer 11 subjected to the rapid heat treatment is subjected to a second heat treatment. By performing this second heat treatment, an oxygen precipitation nucleus 14b is formed inside the wafer 11. It is preferable to perform a 2nd heat processing in a 2nd heat processing process by hold | maintaining the rapidly heat-processed wafer at 500-1000 degreeC for 1 to 96 hours in hydrogen, argon, nitrogen, oxygen gas, or these mixed gas atmosphere. As for the gas atmosphere of this 2nd heat processing, it is more preferable to implement in argon or trace oxygen (nitrogen or argon gas base) gas atmosphere. The 2nd heat treatment temperature is prescribed | regulated in the range of 500-1000 degreeC because the nucleation temperature is too low if it is less than a lower limit, and heat processing for a long time will be needed, and oxygen precipitation nucleus formation will not occur if it exceeds an upper limit. The reason why the second heat treatment time is defined within the range of 1 to 96 hours is that if the time is less than the lower limit, the time is too short to form the oxygen precipitation nuclei 14b, and if the upper limit is exceeded, the productivity is lowered. . More preferably, the second heat treatment is performed at a temperature of 500 to 800 ° C. for 4 to 35 hours. Further, the second heat treatment is performed for 1 to 96 hours, preferably 4 to 35 hours by heating up at a rate of 0.1 to 20.0 ° C / minute, preferably 0.1 to 5.0 ° C / minute, in a partial range or all ranges of 500 ° C to 1000 ° C. You may implement in the range of.

(2-3) 제3 열처리 공정(2-3) Third Heat Treatment Step

다음으로, 도 3(d)에 나타내는 바와 같이, 제2 열처리한 웨이퍼(11)를 제3 열처리한다. 이 제3 열처리를 실시함으로써 웨이퍼(11) 내부에 형성된 산소 석출핵(14b)을 산소 석출물(14c)로 성장시킬 수 있다. 제3 열처리 공정에서의 제3 열처리는, 제2 열처리한 웨이퍼를, 수소, 아르곤, 질소, 산소 가스 또는 이들 혼합 가스 분위기 하에서, 제2 열처리 온도보다 높은 900∼1250℃로 1∼96시간 유지함으로써 실시되는 것이 바람직하다. 이 제3 열처리의 가스 분위기는, 아르곤 또는 미량 산소(질소 또는 아르곤가스 베이스) 가스 분위기 하에서에 실시되는 것이 바람직하다. 제3 열처리 온도를 900∼1250℃의 범위내로 규정한 것은, 하한치 미만이면 산소 석출물(14c)의 성장이 충분히 일어나기 어렵고, 상한치를 초과하면 슬립 발생 등의 문제를 발생시키기 때문이다. 또한, 제3 열처리 시간을 1∼96시간의 범위내로 규정한 것은, 하한치 미만이면 산소 석출물(14c)의 성장이 충분하지 않고, 상한치를 초과하면 생산성이 저하되는 문제를 발생시키기 때문이다. 또한, 제3 열처리는 1000∼1200℃에서 8∼24시간 실시되는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 제3 열처리는 900℃내지 1250℃의 일부 범위 또는 모든 범위에서 0.1∼20℃/분의 속도, 바람직하게는 1∼5℃/분으로 승온함으로써 1∼96시간, 바람직하게는 8∼24시간의 범위내에서 실시해도 된다. Next, as shown in FIG. 3 (d), the second heat treated wafer 11 is subjected to a third heat treatment. By performing this third heat treatment, the oxygen precipitate nuclei 14b formed in the wafer 11 can be grown into the oxygen precipitates 14c. In the third heat treatment in the third heat treatment step, the second heat treatment wafer is maintained at 900 to 1250 ° C. higher than the second heat treatment temperature for 1 to 96 hours under hydrogen, argon, nitrogen, oxygen gas, or a mixed gas atmosphere. It is preferable to carry out. It is preferable that the gas atmosphere of this 3rd heat processing is performed in argon or trace oxygen (nitrogen or argon gas base) gas atmosphere. The third heat treatment temperature is defined within the range of 900 to 1250 ° C because the growth of the oxygen precipitate 14c is less likely to occur when the temperature is less than the lower limit, and problems such as slip generation occur when the upper limit is exceeded. In addition, the third heat treatment time is defined within the range of 1 to 96 hours because the growth of the oxygen precipitate 14c is insufficient when the value is less than the lower limit, and the productivity is lowered when the upper limit is exceeded. Moreover, it is more preferable that 3rd heat processing is performed at 1000-1200 degreeC for 8 to 24 hours. Further, the third heat treatment is carried out for 1 to 96 hours, preferably 8 to 24 hours by heating up at a rate of 0.1 to 20 ° C / minute, preferably 1 to 5 ° C / minute, in a partial range or all ranges of 900 ° C to 1250 ° C. You may implement within the range of time.

(2-4) 산소 이온 주입 공정(2-4) oxygen ion implantation process

다음으로, 도 3(e)에 나타내는 바와 같이, 제3 열처리한 웨이퍼(11)의 내부에 산소 이온을 주입한다. 이 산소 이온의 주입은 종래부터 실시되고 있는 수단과 동일한 수단에 의해 실시된다. 그리고, 최종적으로 얻어진 SIMOX 기판에 있어서의 SOI 층(13)의 두께가 10∼200㎚, 바람직하게는 20∼100㎚이 되도록, 웨이퍼(11) 표면으로부터 소정 깊이의 영역(11a)에 산소 이온이 주입된다. SOI 층(13)의 두께가 10㎚ 미만이면 SOI 층(13)의 두께를 제어하는 것이 어렵고, SOI 층(13)의 두께가 200㎚을 초과하면 산소 이온 주입기의 가속 전압상 어렵다. Next, as shown in FIG. 3E, oxygen ions are implanted into the third heat-treated wafer 11. The implantation of oxygen ions is carried out by the same means as the conventionally implemented means. Oxygen ions are deposited from the surface of the wafer 11 to a predetermined depth 11a so that the thickness of the SOI layer 13 in the finally obtained SIMOX substrate is 10 to 200 nm, preferably 20 to 100 nm. Is injected. If the thickness of the SOI layer 13 is less than 10 nm, it is difficult to control the thickness of the SOI layer 13, and if the thickness of the SOI layer 13 exceeds 200 nm, the acceleration voltage of the oxygen ion implanter is difficult.

또한, 실리콘 웨이퍼(11) 표면의 원하는 위치에 부분적으로 마스크 등을 형성하고 나서 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 산소 이온을 주입함으로써, 마스크를 형성하지 않은 곳의 아래쪽에는 웨이퍼 내부에 산소 이온이 주입되고, 마스크를 형성한 곳의 아래쪽에는 웨이퍼 내부에 산소 이온이 주입되지 않기 때문에, 뒤에 이어지는 제1 열처리를 실시함으로써, 마스크를 형성하지 않는 곳의 아래쪽에만 매립 산화층(12)이 부분적으로 형성된다. In addition, by forming a mask or the like at a desired position on the surface of the silicon wafer 11 and then injecting oxygen ions into the silicon wafer 11, oxygen ions are injected into the wafer below the non-masked portion. Since no oxygen ions are injected into the wafer under the mask where the mask is formed, the buried oxide layer 12 is partially formed only under the mask where the mask is not formed by performing the first heat treatment following.

이온 주입 공정에 기인하는 중금속 오염이 발생했다 하더라도, 상술한 제2 열처리 공정 및 제3 열처리 공정을 실시함으로써 형성된 산소 석출물(14c)에 의해, 오염물인 중금속을 벌크(14)층 내부에 효율적으로 포획할 수 있다. Even if heavy metal contamination due to the ion implantation step occurs, the heavy metal, which is a contaminant, is efficiently captured in the bulk 14 layer by the oxygen precipitates 14c formed by performing the above-described second heat treatment step and third heat treatment step. can do.

(2-5) 제1 열처리 공정(2-5) First Heat Treatment Step

다음으로 도 3(f)에 나타내는 바와 같이, 산소 이온이 주입된 웨이퍼(11)를 불활성 가스 또는 산소와 불활성 가스의 혼합 가스 분위기중, 1300∼1390℃의 온도에서 제1 열처리한다. 불활성 가스로는 아르곤 가스나 질소 가스를 들 수 있다. 따라서, 이 제1 열처리의 가스 분위기는, 아르곤 단독, 산소와 아르곤의 혼합 가스, 또는 산소와 질소의 혼합 가스인 것이 바람직하다. 그리고, 이 제1 열처리의 열처리 시간은 1∼20시간, 바람직하게는 10∼20시간인 것이 바람직하다. Next, as shown in FIG.3 (f), the wafer 11 in which oxygen ion was injected is heat-processed in the inert gas or the mixed gas atmosphere of oxygen and an inert gas at the temperature of 1300-1390 degreeC. Examples of the inert gas include argon gas and nitrogen gas. Therefore, it is preferable that the gas atmosphere of this 1st heat processing is argon alone, the mixed gas of oxygen and argon, or the mixed gas of oxygen and nitrogen. And the heat processing time of this 1st heat processing is 1 to 20 hours, Preferably it is 10 to 20 hours.

이 제1 열처리에 의해, 웨이퍼(11) 표면 및 이면에는 산화막(11b, 11c)이 형성되고, 웨이퍼(11) 표면으로부터 소정 깊이의 영역(11a)에는 매입 산화층(12)이 웨이퍼 전면에 걸쳐 형성된다. 또한, 마스크 등에 의해 웨이퍼(11) 표면으로부터 소정 깊이의 영역에 산소 이온을 부분적으로 주입한 경우, 부분적으로 매립 산화층(12)이 형성된다. 또한, 표면측 산화막(11b)과 매립 산화층(12) 사이에는 SOI 층(13)이 형성된다. 또, 매립 산화층(12) 바로 아래에는 결함 집합층(14a)이 필연적으로 형성된다. 또한, 표층 근방의 산소 석출물은 제1 열처리에 의해 용해되므로 DZ 층이 형성된다. 또한, 매립 산화층(12) 바로 아래의 결함 집합층(14a) 및 그 아래쪽에 위치하는 벌크층(14)에 존재했던 산소 석출물(14c)은, 이 제1 열처리 공 정 초반의 승온에 의해 더욱 성장하여 그 산소 석출물 사이즈가 커지고, 중반의 1300∼1390℃의 온도 유지에 의해 용해가 시작되어 일정한 크기까지 사이즈가 작아지지만, 제1 열처리 공정 종반의 강온에 의해 다시 성장을 시작하기 때문에, 제1 열처리 공정을 실시했다 하더라도, 사전에 형성했던 산소 석출물(14c)은 벌크(14)중에 잔존한다. By the first heat treatment, oxide films 11b and 11c are formed on the front and back surfaces of the wafer 11, and the buried oxide layer 12 is formed over the entire surface of the wafer in the region 11a having a predetermined depth from the wafer 11 surface. do. In addition, when oxygen ions are partially implanted into the region having a predetermined depth from the surface of the wafer 11 by a mask or the like, the buried oxide layer 12 is partially formed. In addition, an SOI layer 13 is formed between the surface-side oxide film 11b and the buried oxide layer 12. In addition, a defect aggregation layer 14a is inevitably formed just below the buried oxide layer 12. In addition, since the oxygen precipitates near the surface layer are dissolved by the first heat treatment, a DZ layer is formed. In addition, the oxygen precipitate 14c which existed in the defect collection layer 14a just under the buried oxide layer 12, and the bulk layer 14 located below it further grows by the temperature increase of the beginning of this 1st heat processing process. The size of the oxygen precipitate increases, and melting starts by maintaining the temperature of 1300-1390 ° C. in the middle, and the size decreases to a certain size. However, the growth starts again by the temperature drop at the end of the first heat treatment step. Even if the process is carried out, the oxygen precipitate 14c previously formed remains in the bulk 14.

이 제1 열처리 공정에 기인하는 중금속 오염이 발생했다 하더라도, 상술한 제2 열처리 공정 및 제3 열처리 공정을 실시함으로써 형성된 산소 석출물(14c)에 의해, 오염물인 중금속을 벌크층(14) 내부에 효율적으로 포획할 수 있다. Even if heavy metal contamination resulting from this first heat treatment step occurs, the heavy metal, which is a contaminant, is efficiently contained in the bulk layer 14 by the oxygen precipitates 14c formed by performing the above-described second heat treatment step and the third heat treatment step. Can be captured with.

도시하지 않지만, 이 제1 열처리에 이어서 제1 열처리한 웨이퍼를 500∼1200℃로 1∼96시간 유지하는 제4 열처리를 실시해도 된다. 이 제4 열처리를 실시함으로써 매립 산화층(12)보다 아래쪽의 벌크층(14) 내부에 형성된 산소 석출물(14c)을 재성장시킬 수 있다. 이 제4 열처리의 가스 분위기는, 아르곤 또는 미량 산소(질소 또는 아르곤가스 베이스) 가스 분위기 하에서에 실시되는 것이 바람직하다. 제4 열처리 온도를 500∼1200℃의 범위내로 규정한 것은, 하한치 미만이면 산소 석출물(14c)의 성장이 충분히 일어나기 어렵고, 상한치를 초과하면 슬립 발생 등의 문제가 발생하기 때문이다. 또한, 제4 열처리 시간을 1∼96시간의 범위내로 규정한 것은, 하한치 미만이면 산소 석출물(14c)의 성장이 충분하지 않고, 상한치를 초과하면 생산성이 저하되는 문제를 발생시키기 때문이다. 또한, 제4 열처리는 1000∼1200℃에서 8∼24시간 실시되는 것이 바람직하다. Although not shown, the fourth heat treatment may be performed to hold the wafer subjected to the first heat treatment subsequent to the first heat treatment at 500 to 1200 ° C for 1 to 96 hours. By performing the fourth heat treatment, the oxygen precipitates 14c formed in the bulk layer 14 below the buried oxide layer 12 can be regrown. The gas atmosphere of the fourth heat treatment is preferably performed under an argon or trace oxygen (nitrogen or argon gas base) gas atmosphere. The fourth heat treatment temperature is defined within the range of 500 to 1200 ° C because the growth of the oxygen precipitates 14c is less likely to occur if it is less than the lower limit, and problems such as slip generation occur when the upper limit is exceeded. The fourth heat treatment time is defined within the range of 1 to 96 hours because the growth of the oxygen precipitates 14c is not sufficient if the value is less than the lower limit, and the productivity is lowered if the upper limit is exceeded. Moreover, it is preferable to perform 4th heat processing at 1000-1200 degreeC for 8 to 24 hours.

(2-6) 산화막(11b, 11c) 제거 공정(2-6) Removing Oxide Films 11b and 11c

마지막의 도 3(g)에 나타내는 바와 같이, 제3 열처리한 웨이퍼(11) 표면 및 이면의 산화막(11b, 11c)을 플루오르산 등에 의해 제거한다. 이에 의해, 웨이퍼 표면으로부터 소정 깊이의 영역에 형성된 매립 산화층(12)과, 매립 산화층 상의 웨이퍼 표면에 형성된 SOI 층(13)과, 매립 산화층(12) 바로 아래에 형성된 결함 집합층(14a)과, 매립 산화층(12)의 아래쪽의 벌크층(14)을 구비하고, 결함 집합층(14a)보다 아래쪽의 벌크층(14)에 산소 석출물(14c)로 이루어진 게터링원을 가지며, 산소 석출물(14c)의 밀도가 1×108∼1×1012개/㎤이며, 산소 석출물(14c)의 사이즈가 50㎚ 이상인 것을 특징으로 하는 SIMOX 기판을 얻을 수 있다. As shown in Fig. 3G, the oxide films 11b and 11c on the front and back surfaces of the third heat-treated wafer 11 are removed by fluoric acid or the like. As a result, the buried oxide layer 12 formed in the region having a predetermined depth from the wafer surface, the SOI layer 13 formed on the wafer surface on the buried oxide layer, the defect collection layer 14a formed directly below the buried oxide layer 12, The bulk layer 14 below the buried oxide layer 12 is provided, the bulk layer 14 below the defect collection layer 14a has a gettering source composed of oxygen precipitates 14c, and the oxygen precipitates 14c. The density of 1 * 10 <8> -1 * 10 <12> / cm <3>, and the size of the oxygen precipitate 14c is 50 nm or more, SIMOX substrate can be obtained.

이 SIMOX 기판에서는, 결함 집합층(14a)보다 아래쪽의 벌크층(14)에 밀도가 1×108∼1×1012개/㎤, 사이즈가 50㎚ 이상인 산소 석출물(14c)을 갖고 있기 때문에, 디바이스 프로세스 중에서의 돌발적인 중금속 오염을 이 산화 석출물(14c)에 의해 효율적으로 포획할 수 있다. 또한, 이 산화 석출물(14c)은 결함 집합층(14a)보다 강한 게터링원이 되므로, 종래 결함 집합층(14a)에 포획되었던 중금속 오염물을 벌크층(14)의 산소 석출물(14c)에 게터링할 수 있다. 이 결과, 예를 들어, 중금속 농도가 1×1011∼1×1012개/㎠로 기판이 되도록 중금속으로 강제 오염했을 때, 결함 집합층(14a)의 포획되는 중금속 농도를 5×109개/㎠ 이하의 수준까지 저감할 수 있다. In this SIMOX substrate, since the bulk layer 14 below the defect aggregation layer 14a has an oxygen precipitate 14c having a density of 1 × 10 8 to 1 × 10 12 / cm 3 and a size of 50 nm or more, Sudden heavy metal contamination in the device process can be efficiently captured by the oxidized precipitate 14c. In addition, since the oxide precipitate 14c becomes a stronger gettering source than the defect collection layer 14a, the heavy metal contaminants trapped in the defect collection layer 14a are gettered to the oxygen precipitates 14c of the bulk layer 14. can do. As a result, for example, when the heavy metal concentration is forcibly contaminated with the heavy metal so that the substrate becomes 1 × 10 11 to 1 × 10 12 pieces / cm 2, the concentration of the heavy metal trapped in the defect aggregation layer 14a is 5 × 10 9 pieces. It can reduce to the level of / cm <2> or less.

본 실시형태에서는 도 3에 나타내는 바와 같이, 산소 이온 주입 공정전에 급 속 열처리 공정, 제2 열처리 공정 및 제3 열처리 공정을 실시했지만, 도 4(a)∼도 4(g)에 각각 나타내는 바와 같이, 산소 이온 주입 공정과 제1 열처리 공정 사이에 급속 열처리 공정, 제2 열처리 공정 및 제3 열처리 공정을 실시하더라도 도 3에 나타내는 SIMOX 기판과 동일한 SIMOX 기판을 얻을 수 있다.In this embodiment, as shown in FIG. 3, although the rapid heat processing process, the 2nd heat processing process, and the 3rd heat processing process were performed before the oxygen ion implantation process, as shown to FIG. 4 (a)-FIG. 4 (g), respectively. Even if the rapid heat treatment step, the second heat treatment step and the third heat treatment step are performed between the oxygen ion implantation step and the first heat treatment step, the same SIMOX substrate as the SIMOX substrate shown in FIG. 3 can be obtained.

실시예Example

다음으로, 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 자세히 설명한다. Next, the Example of this invention is described in detail with a comparative example.

<실시예 1><Example 1>

우선, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, CZ 법에 의해 육성한 산소 농도 1.2×1018atoms/㎤(구 ASTM) 및 비저항 20Ω·cm의 실리콘 잉곳으로부터 소정 두께로 잘라낸 CZ 실리콘 웨이퍼를 준비했다. 이어서, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 이 웨이퍼를 암모니아 가스 분위기 하에서, 500℃에서 1150℃까지 25℃/초로 연속 승온한 후에, 1150℃로 15초 유지한 후, 25℃/초의 강온 속도로 500℃까지 강온시키는 급속 열처리를 실시했다. 다음으로, 도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 이 급속 열처리한 웨이퍼(11)를 질소 분위기 하에서, 800℃로 4시간 유지하는 제2 열처리를 실시했다. 다음으로, 도 3(d)에 나타내는 바와 같이, 이 제2 열처리한 웨이퍼를 3% 산소 가스(질소가스 베이스) 분위기 하에서, 1000℃로 16시간 유지하는 제3 열처리를 실시했다. 다음으로, 도 3(e)에 나타내는 바와 같이, 이 웨이퍼를 550℃ 이하의 온도로 가열하고, 이 상태로 실리콘 웨이퍼의 소정 영역(예를 들어, 기판 표면으로부터 약 0.4㎛의 영역)에 다음 조건으로 산소 이온을 주입했다. First, as shown to Fig.3 (a), the CZ silicon wafer cut out to the predetermined thickness from the silicon ingot of 1.2x10 <18> atoms / cm <3> (old ASTM) and specific resistance 20 ohm * cm which were raised by the CZ method was prepared. . Subsequently, as shown in FIG.3 (b), this wafer is continuously heated up at 500 degreeC to 1150 degreeC at 25 degreeC / sec in ammonia gas atmosphere, and it hold | maintains at 1150 degreeC for 15 second, and then the temperature-fall rate of 25 degreeC / sec. The rapid heat treatment which lowered to 500 degreeC was performed. Next, as shown in FIG.3 (c), the 2nd heat processing which hold | maintains this rapidly heat-processed wafer 11 at 800 degreeC in nitrogen atmosphere for 4 hours was performed. Next, as shown in FIG.3 (d), the 3rd heat treatment which hold | maintains this 2nd heat-processed wafer at 1000 degreeC for 16 hours in 3% oxygen gas (nitrogen gas base) atmosphere was performed. Next, as shown in FIG. 3E, the wafer is heated to a temperature of 550 ° C. or lower, and in this state, the following conditions are applied to a predetermined region of the silicon wafer (for example, an area of about 0.4 μm from the substrate surface). Oxygen ions were injected.

가속 전압 : 180keVAcceleration Voltage: 180keV

빔전류 : 50㎃Beam Current: 50mA

도즈량 : 4×1017개/㎠Dose amount: 4 × 10 17 pcs / ㎠

이온 주입후에 웨이퍼 표면에 SC-1 및 SC-2 세정을 실시했다. 이어서, 도3(f)에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(11)를 열처리로내에 넣고 산소 분압 0.5%의 Ar 가스 분위기 하에서, 1350℃의 일정 온도로 4시간 유지한 후, 이어서 로내 분위기의 산소 분압을 70%까지 증가시켜 4시간 더 유지하는 제1 열처리를 실시했다. 이 제1 열처리를 끝낸 웨이퍼 표면 및 이면의 산화막(11b, 11c)을 HF 용액으로 제거하여 도 3(g)에 나타내는 SIMOX 기판을 얻었다. 이 SIMOX 기판을 실시예 1로 했다. SC-1 and SC-2 cleaning was performed to the wafer surface after ion implantation. Subsequently, as shown in Fig. 3 (f), the wafer 11 is placed in a heat treatment furnace and held at a constant temperature of 1350 ° C. for 4 hours in an Ar gas atmosphere with an oxygen partial pressure of 0.5%. The first heat treatment was performed to increase to 70% and hold for 4 more hours. Oxide films 11b and 11c on the wafer surface and back surface after the first heat treatment were removed with an HF solution to obtain a SIMOX substrate shown in Fig. 3G. This SIMOX substrate was referred to as Example 1.

<실시예 2><Example 2>

우선, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, CZ 법에 의해 육성한 산소 농도 1.2×1018atoms/㎤(구 ASTM) 및 비저항 20Ω·cm의 실리콘 잉곳으로부터 소정 두께로 잘라낸 CZ 실리콘 웨이퍼를 준비했다. 이어서, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 이 웨이퍼를 550℃ 이하의 온도로 가열하고, 이 상태로 실리콘 웨이퍼의 소정 영역(예를 들어, 기판 표면으로부터 약 0.4㎛의 영역)에 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 산소 이온을 주입했다. First, as shown to Fig.4 (a), the CZ silicon wafer cut out to the predetermined thickness from the silicon ingot of 1.2 * 10 <18> atoms / cm <3> (old ASTM) and specific resistance 20 ohm * cm which were raised by the CZ method was prepared. . Subsequently, as shown in FIG. 4 (b), the wafer is heated to a temperature of 550 ° C. or lower, and in this state, the above embodiment is applied to a predetermined region of the silicon wafer (for example, an area of about 0.4 μm from the substrate surface). Oxygen ions were implanted under the same conditions as 1.

이온 주입후에 웨이퍼 표면에 SC-1 및 SC-2 세정을 실시했다. 이어서, 이 웨이퍼를 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 암모니아 가스 분위기 하에서, 500℃에서 1150℃까지 25℃/초로 연속 승온한 후에 1150℃로 15초 유지한 후, 25℃/초의 강온 속도로 500℃까지 강온시키는 급속 열처리를 실시했다. 다음으로, 도 4(d)에 나타내는 바와 같이, 이 급속 열처리한 웨이퍼(11)를, 아르곤 분위기 하에서, 800℃로 4시간 유지하는 제2 열처리를 실시했다. 다음으로, 도 4(e)에 나타내는 바와 같이, 이 제2 열처리한 웨이퍼를 0.5% 산소 가스(아르곤가스 베이스) 분위기 하에서, 1000℃로 16시간 유지하는 제3 열처리를 실시했다. 다음으로, 도 4(f)에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(11)를 열처리로내에 넣고 산소 분압 0.5% 의 Ar 가스 분위기 하에서, 1350℃의 일정 온도로 4시간 유지한 후, 이어서 로내 분위기의 산소 분압을 70%까지 증가시켜 4시간 더 유지하는 제1 열처리를 실시했다. 이 제1 열처리를 끝낸 웨이퍼 표면 및 이면의 산화막(11b, 11c)을 HF 용액으로 제거하여 도 4(g)에 나타내는 SIMOX 기판을 얻었다. 이 SIMOX 기판을 실시예 2로 했다. SC-1 and SC-2 cleaning was performed to the wafer surface after ion implantation. Subsequently, as shown in Fig. 4 (c), the wafer was continuously heated up at 500 ° C to 1150 ° C at 25 ° C / sec in an ammonia gas atmosphere, held at 1150 ° C for 15 seconds, and then at a temperature reduction rate of 25 ° C / sec. A rapid heat treatment was performed to lower the temperature to 500 ° C. Next, as shown to FIG.4 (d), the 2nd heat processing which hold | maintains this rapidly heat-processed wafer 11 at 800 degreeC for 4 hours in argon atmosphere was performed. Next, as shown to Fig.4 (e), the 3rd heat treatment which hold | maintains this 2nd heat-processed wafer at 1000 degreeC for 16 hours in 0.5% oxygen gas (argon gas base) atmosphere was performed. Next, as shown in FIG. 4 (f), the wafer 11 is placed in a heat treatment furnace and maintained at a constant temperature of 1350 ° C. for 4 hours in an Ar gas atmosphere with an oxygen partial pressure of 0.5%, followed by an oxygen partial pressure in a furnace atmosphere. The first heat treatment was performed to increase the temperature to 70% and hold for 4 more hours. Oxide films 11b and 11c on the wafer surface and back surface after the first heat treatment were removed with an HF solution to obtain a SIMOX substrate shown in Fig. 4G. This SIMOX substrate was referred to as Example 2.

<실시예 3><Example 3>

우선, 도 1(a)에 나타내는 바와 같이, CZ 법에 의해 육성한 산소 농도 1.3×1018atoms/㎤(구 ASTM), 탄소 농도 5×1016atoms/㎤(구 ASTM) 및 비저항 20Ω·cm의 실리콘 잉곳으로부터 소정의 두께로 잘라낸 CZ 실리콘 웨이퍼를 준비했다. 이어서, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 이 웨이퍼(11)를 3% 산소 가스(아르곤가스 베이스) 분위기 하에서, 800℃로 4시간 유지하는 제2 열처리를 실시했다. 다음으로, 도 1(c)에 나타내는 바와 같이, 이 제2 열처리한 웨이퍼를 3% 산소 가스(아르곤가스 베이스) 분위기 하에서, 1000℃로 8시간 유지하는 제3 열처리를 실시했다. 다음으로, 도 1(d)에 나타내는 바와 같이, 이 웨이퍼를 550℃ 이하의 온도로 가열하 고, 이 상태로 실리콘 웨이퍼의 소정 영역(예를 들어, 기판 표면으로부터 약 0.4㎛의 영역)에 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 산소 이온을 주입했다. First, as shown in Fig. 1 (a), oxygen concentration 1.3 × 10 18 atoms / cm 3 (old ASTM) grown by CZ method, carbon concentration 5 × 10 16 atoms / cm 3 (old ASTM), and specific resistance 20Ω · cm A CZ silicon wafer cut out to a predetermined thickness from a silicon ingot was prepared. Subsequently, as shown to FIG. 1 (b), the 2nd heat processing which hold | maintains this wafer 11 at 800 degreeC for 4 hours in 3% oxygen gas (argon gas base) atmosphere was performed. Next, as shown to Fig.1 (c), the 3rd heat processing which hold | maintains this 2nd heat processing wafer at 1000 degreeC for 8 hours in 3% oxygen gas (argon gas base) atmosphere was performed. Next, as shown in FIG. 1 (d), the wafer is heated to a temperature of 550 ° C. or lower, and in this state, the wafer is in a predetermined region (for example, an area of about 0.4 μm from the substrate surface). Oxygen ions were implanted under the same conditions as in Example 1.

이온 주입후에 웨이퍼 표면에 SC-1 및 SC-2 세정을 실시했다. 이어서, 도1(e)에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(11)를 열처리로내에 넣고 산소 분압 0.5%의 Ar 가스 분위기 하에서, 1350℃의 일정 온도로 4시간 유지한 후, 이어서 로내 분위기의 산소 분압을 70%까지 증가시켜 4시간 더 유지하는 제1 열처리를 실시했다. 이 제1 열처리를 끝낸 웨이퍼 표면 및 이면의 산화막(11b, 11c)을 HF 용액으로 제거하여 도 1(f)에 나타내는 SIMOX 기판을 얻었다. 이 SIMOX 기판을 실시예 3으로 했다. SC-1 and SC-2 cleaning was performed to the wafer surface after ion implantation. Subsequently, as shown in Fig. 1 (e), the wafer 11 is placed in a heat treatment furnace and held at a constant temperature of 1350 ° C. for 4 hours under an Ar gas atmosphere of 0.5% oxygen partial pressure, and then the oxygen partial pressure in the furnace atmosphere is subsequently adjusted. The first heat treatment was performed to increase to 70% and hold for 4 more hours. Oxide films 11b and 11c on the wafer surface and back surface after the first heat treatment were removed with an HF solution to obtain a SIMOX substrate shown in Fig. 1 (f). This SIMOX substrate was referred to as Example 3.

<실시예 4><Example 4>

우선, 도 1(a)에 나타내는 바와 같이, CZ 법에 의해 육성한 산소 농도 1.35×1018atoms/㎤(구 ASTM) 및 비저항 20Ω·cm의 실리콘 잉곳으로부터 소정의 두께로 잘라낸 CZ 실리콘 웨이퍼를 준비했다. 이어서, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 이 웨이퍼를 아르곤 분위기 하에서, 500℃에서 850℃까지 0.5℃/분으로 연속 승온한 후에, 850℃로 1시간 유지하는 제2 열처리를 실시했다. 다음으로, 도 1(c)에 나타내는 바와 같이, 이 제2 열처리한 웨이퍼(11)를 아르곤 분위기 하에서, 850℃에서 3.0℃/분의 승온 속도로 1100℃까지 승온한 후에, 1100℃로 16시간 유지하는 제3 열처리를 실시했다. 다음으로, 도 1(d)에 나타내는 바와 같이, 이 웨이퍼를 550℃ 이하의 온도로 가열하고, 이 상태로 실리콘 웨이퍼의 소정 영역(예를 들어, 기판 표면으로부터 약 0.4㎛의 영역)에 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 산소 이온을 주입했다.First, as shown in Fig. 1 (a), a CZ silicon wafer cut out to a predetermined thickness from a silicon ingot of 1.35 × 10 18 atoms / cm 3 (old ASTM) and a specific resistance of 20Ω · cm grown by the CZ method is prepared. did. Subsequently, as shown in FIG.1 (b), after this wafer was continuously heated up at 0.5 degree-C / min from 500 degreeC to 850 degreeC in argon atmosphere, the 2nd heat processing which hold | maintains at 850 degreeC for 1 hour was performed. Next, as shown to Fig.1 (c), after heating this 2nd heat-processed wafer 11 to 1100 degreeC at the temperature increase rate of 3.0 degree-C / min from 850 degreeC in argon atmosphere, it is 16 hours at 1100 degreeC. The third heat treatment for holding was performed. Next, as shown to Fig.1 (d), this wafer is heated to the temperature of 550 degreeC or less, and the said implementation is carried out to the predetermined | prescribed area | region (for example, about 0.4 micrometer region from the substrate surface) in this state. Oxygen ions were implanted under the same conditions as in Example 1.

이온 주입후에 웨이퍼 표면에 SC-1 및 SC-2 세정을 실시했다. 이어서, 도1(e)에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(11)를 열처리로내에 넣고 산소 분압 0.5%의 Ar 가스 분위기 하에서, 1350℃의 일정 온도로 4시간 유지한 후, 이어서 로내 분위기의 산소 분압을 70%까지 증가시켜 4시간 더 유지하는 제1 열처리를 실시했다. 이 제1 열처리를 끝낸 웨이퍼 표면 및 이면의 산화막(11b, 11c)을 HF 용액으로 제거하여 도 1(f)에 나타내는 SIMOX 기판을 얻었다. 이 SIMOX 기판을 실시예 4로 했다. SC-1 and SC-2 cleaning was performed to the wafer surface after ion implantation. Subsequently, as shown in Fig. 1 (e), the wafer 11 is placed in a heat treatment furnace and held at a constant temperature of 1350 ° C. for 4 hours under an Ar gas atmosphere of 0.5% oxygen partial pressure, and then the oxygen partial pressure in the furnace atmosphere is subsequently adjusted. The first heat treatment was performed to increase to 70% and hold for 4 more hours. Oxide films 11b and 11c on the wafer surface and back surface after the first heat treatment were removed with an HF solution to obtain a SIMOX substrate shown in Fig. 1 (f). This SIMOX substrate was referred to as Example 4.

<실시예 5∼8> <Examples 5 to 8>

실시예 1∼4의 제1 열처리를 끝낸 웨이퍼를 0.5% 산소 가스(아르곤가스 베이스) 분위기 하에서, 1000℃로 16시간 유지하는 제4 열처리를 실시했다. 이 제4 열처리를 끝낸 웨이퍼 표면 및 이면의 산화막을 HF 용액으로 제거하여 SIMOX 기판을 얻었다. 이 SIMOX 기판을 실시예 5∼8로 했다. The 4th heat processing which hold | maintains the wafer which finished the 1st heat processing of Examples 1-4 at 1000 degreeC for 16 hours in 0.5% oxygen gas (argon gas base) atmosphere was performed. Oxide films on the front and back surfaces of the wafer after the fourth heat treatment were removed with an HF solution to obtain a SIMOX substrate. This SIMOX board | substrate was made into Examples 5-8.

<비교예 1>Comparative Example 1

우선, CZ 법에 의해 육성한 산소 농도 1.3×1018atoms/㎤(구 ASTM) 및 비저항 20Ω·cm의 실리콘 잉곳으로부터 소정의 두께로 잘라낸 CZ 실리콘 웨이퍼를 준비했다. 이어서, 이 웨이퍼를 550℃ 이하의 온도로 가열하고, 이 상태로 실리콘 웨이퍼의 소정 영역(예를 들어, 기판 표면으로부터 약 0.4㎛의 영역)에 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 산소 이온을 주입했다. First, a CZ silicon wafer cut out to a predetermined thickness from a silicon ingot of 1.3 × 10 18 atoms / cm 3 (old ASTM) and a specific resistance of 20 Ω · cm grown by the CZ method was prepared. Subsequently, the wafer was heated to a temperature of 550 ° C. or lower, and oxygen ions were implanted into the predetermined region of the silicon wafer (for example, about 0.4 μm from the substrate surface) under the same conditions as in Example 1 above. .

이온 주입후에 웨이퍼 표면에 SC-1 및 SC-2 세정을 실시했다. 이어서, 웨이퍼를 열처리로내에 넣고 산소 분압 0.5%의 Ar 가스 분위기 하에서, 1350℃의 일정 온도로 4시간 유지한 후, 이어서 로내 분위기의 산소 분압을 70%까지 증가시켜 4시간 더 유지하는 제1 열처리를 실시했다. 이 제1 열처리를 끝낸 웨이퍼 표면 및 이면의 산화막을 HF 용액으로 제거하여 SIMOX 기판을 얻었다. 이 SIMOX 기판을 비교예 1로 했다. SC-1 and SC-2 cleaning was performed to the wafer surface after ion implantation. Subsequently, the wafer is placed in a heat treatment furnace and maintained at a constant temperature of 1350 ° C. for 4 hours in an Ar gas atmosphere with an oxygen partial pressure of 0.5%, and thereafter, the first heat treatment for maintaining the oxygen partial pressure in the furnace atmosphere up to 70% for 4 hours. Carried out. Oxide films on the front and back surfaces of the wafer after the first heat treatment were removed with an HF solution to obtain a SIMOX substrate. This SIMOX substrate was referred to as Comparative Example 1.

<비교예 2> Comparative Example 2

비교예 1의 제1 열처리를 끝낸 웨이퍼를 3% 산소 가스(아르곤가스 베이스) 분위기 하에서, 1000℃로 16시간 유지하는 제4 열처리를 실시했다. 이 제4 열처리를 끝낸 웨이퍼 표면 및 이면의 산화막을 HF 용액으로 제거하여 SIMOX 기판을 얻었다. 이 SIMOX 기판을 비교예 2로 했다. The 4th heat processing which hold | maintains the wafer which finished the 1st heat processing of the comparative example 1 at 1000 degreeC for 16 hours in 3% oxygen gas (argon gas base) atmosphere was implemented. Oxide films on the front and back surfaces of the wafer after the fourth heat treatment were removed with an HF solution to obtain a SIMOX substrate. This SIMOX substrate was referred to as Comparative Example 2.

<비교시험 1> Comparative Test 1

실시예 1∼8 및 비교예 1, 2의 각 SIMOX 기판(10)의 표면 산화막(11b, 11c)을 제거한 후, 각 SIMOX 기판의 SOI 층(13), 매립 산화층(12) 및 매립 산화층 바로 아래의 결함 집합층(14a)을 플루오르산 질산 수용액으로 각각 용해 회수하고, 이들 회수한 용해액에 ICP-MS 측정을 실시하고, 용해액중에 포함되는 니켈 농도를 측정했다. 또한, 실시예 1∼8 및 비교예 1, 2의 벌크층(14)을, 이면으로부터 1㎛를 제외한 벌크층과 이면으로부터 1㎛의 영역과 각각 분별하여 모두 용해하고, 모두 용해한 각 용해액중의 니켈 농도를 측정했다.After removing the surface oxide films 11b and 11c of the SIMOX substrates 10 of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2, immediately below the SOI layer 13, the buried oxide layer 12, and the buried oxide layer of each SIMOX substrate. The defect collection layer 14a was dissolved and recovered in an aqueous fluoric acid nitric acid solution, and the recovered solutions were subjected to ICP-MS measurement, and the nickel concentration contained in the solution was measured. In addition, the bulk layers 14 of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 were separately dissolved in a bulk layer excluding 1 µm from the rear surface and a region of 1 µm from the rear surface, respectively, and dissolved in each of the dissolved solutions. The nickel concentration of was measured.

실시예 1∼8의 SIMOX 기판에는, 이면으로부터 1㎛을 제외한 벌크 영역에는 니켈이 검출되었지만, 그 밖의 영역에는 니켈은 검출되지 않았다. 한편, 비교예 1 및 2의 SIMOX 기판에서는 매립 산화층 바로 아래의 결함 집합층(14a)에 니켈이 검출되었다. 즉, 디바이스 영역에 영향을 미칠 가능성이 있는 매립 산화층 바로 아래에는, 본 발명의 제조방법에 의해 얻어진 SIMOX 기판에는 니켈 오염이 검출되지 않는 것이 판명되었다. In the SIMOX substrates of Examples 1 to 8, nickel was detected in the bulk region except 1 µm from the back surface, but nickel was not detected in the other regions. On the other hand, in the SIMOX substrates of Comparative Examples 1 and 2, nickel was detected in the defect aggregation layer 14a directly under the buried oxide layer. That is, it was found that nickel contamination was not detected in the SIMOX substrate obtained by the manufacturing method of the present invention just below the buried oxide layer which may affect the device region.

<비교시험 2> Comparative Test 2

실시예 5 및 비교예 2에 있어서의 SIMOX 기판을 각각 2분할로 나누었다. 이 분할한 기판을 라이트(Wright) 에칭액으로 선택 에칭을 실시했다. 분할한 실시예 5 및 비교예 2의 기판을 광학 현미경에 의해 각각 관찰했다. 실시예 5에서는 기판 분할면 표면으로부터 깊이 2㎛에 있어서 산소 석출물이 기판 내부에 고밀도로 성장하고 있는 것이 관찰되었다. 한편, 비교예 2에서는 산소 석출물이 거의 성장하지 않았다. 즉, 1300℃ 이상을 필요로 하는 매립 산화막 형성 열처리 공정을 실시했다 하더라도, 그 열처리전에 충분히 산소 석출물을 성장시켜 두면, 이 산소 석출물은 소실되지 않는 것을 증명하고 있어, 이들 산소 석출물이 SIMOX 제조 공정에서 게터링 효과를 갖는 것이 판명되었다.The SIMOX board | substrate in Example 5 and the comparative example 2 was divided into 2 divisions, respectively. This divided substrate was selectively etched with a bright etching solution. The divided board | substrates of Example 5 and the comparative example 2 were observed with the optical microscope, respectively. In Example 5, it was observed that the oxygen precipitates were densely grown inside the substrate at a depth of 2 m from the surface of the substrate divided surface. On the other hand, in Comparative Example 2, the oxygen precipitate hardly grew. That is, even if the buried oxide film forming heat treatment step requiring 1300 ° C or more is performed, it is proved that if the oxygen precipitates are sufficiently grown before the heat treatment, these oxygen precipitates are not lost, and these oxygen precipitates are produced in the SIMOX manufacturing process. It has been found to have a gettering effect.

본 발명의 SIMOX 기판의 제조방법은, 이온 주입이나 고온 열처리에 기인하는 중금속 오염을 벌크층 내부에 효율적으로 포획할 수 있다.In the method for producing a SIMOX substrate of the present invention, heavy metal contamination due to ion implantation or high temperature heat treatment can be efficiently captured inside the bulk layer.

Claims (9)

실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 산소 이온을 주입하는 산소 이온 주입 공정과,An oxygen ion implantation step of injecting oxygen ions into the silicon wafer 11, 상기 웨이퍼(11)를 산소와 불활성 가스의 혼합 가스 분위기 중에서, 1300∼1390℃에서 제1 열처리함으로써, 상기 웨이퍼(11) 표면으로부터 소정 깊이의 영역에 매립 산화층(12)을 형성하는 동시에 상기 매립 산화층(12) 상의 웨이퍼 표면에 SOI 층(13)을 형성하는 제1 열처리 공정을 포함하는 SIMOX 기판의 제조방법에 있어서,The wafer 11 is first heat treated at a temperature of 1300 to 1390 ° C. in a mixed gas atmosphere of oxygen and an inert gas to form a buried oxide layer 12 in a region of a predetermined depth from the surface of the wafer 11 and at the same time the buried oxide layer A method for manufacturing a SIMOX substrate comprising a first heat treatment step of forming an SOI layer 13 on a wafer surface on (12), 상기 산소 이온 주입 전의 실리콘 웨이퍼(11)가 9×1017∼1.8×1018atoms/㎤(구 ASTM)의 산소 농도를 가지며, 상기 매립 산화층(12)이 웨이퍼 전면에 걸쳐 또는 부분적으로 형성되고,The silicon wafer 11 before the oxygen ion implantation has an oxygen concentration of 9 × 10 17 to 1.8 × 10 18 atoms / cm 3 (former ASTM), and the buried oxide layer 12 is formed over or partially over the wafer front surface, 상기 산소 이온 주입 공정 전 또는 상기 산소 이온 주입 공정과 상기 제1 열처리 공정 사이에 상기 웨이퍼(11) 내부에 산소 석출핵(14b)을 형성하기 위한 제2 열처리 공정과, 이 제2 열처리 공정에 이어지는 상기 웨이퍼(11) 내부에 형성된 산소 석출핵(14b)을 산소 석출물(14c)로 성장시키기 위한 제3 열처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 SIMOX 기판의 제조방법.A second heat treatment step for forming the oxygen precipitation nuclei 14b inside the wafer 11 before the oxygen ion implantation step or between the oxygen ion implantation step and the first heat treatment step, and subsequent to the second heat treatment step And a third heat treatment process for growing the oxygen precipitate nuclei (14b) formed in the wafer (11) into oxygen precipitates (14c). 청구항 1에 있어서, 제2 열처리 공정에서의 제2 열처리는, 웨이퍼를 수소, 아르곤, 질소, 산소 가스 또는 이들 혼합 가스 분위기 하에서, 500∼900℃의 온도 로 1∼96시간 유지함으로써 행해지고, 제3 열처리 공정에서의 제3 열처리는, 상기 제2 열처리한 웨이퍼를, 수소, 아르곤, 질소, 산소 가스 또는 이들 혼합 가스 분위기 하에서, 상기 제2 열처리 온도보다 높은 900∼1250℃의 온도로 1∼96시간 유지함으로써 행해지는, SIMOX 기판의 제조방법. 2. The second heat treatment in the second heat treatment step is performed by maintaining the wafer at a temperature of 500 to 900 ° C. for 1 to 96 hours in a hydrogen, argon, nitrogen, oxygen gas, or mixed gas atmosphere. The third heat treatment in the heat treatment step is performed for 1 to 96 hours at a temperature of 900 to 1250 ° C. higher than the second heat treatment temperature under hydrogen, argon, nitrogen, oxygen gas, or a mixed gas atmosphere of the second heat treated wafer. The manufacturing method of a SIMOX board | substrate performed by holding. 청구항 1에 있어서, 제1 열처리한 웨이퍼를 500∼1200℃에서 1∼96시간 유지하는 제4 열처리함으로써, 매립 산화층(12)보다 아래쪽의 벌크층(14) 내부에 형성된 산소 석출물(14c)을 재성장시키는 제4 열처리 공정을 더 포함하는, SIMOX 기판의 제조방법.The oxygen precipitates 14c formed in the bulk layer 14 below the buried oxide layer 12 are regrown by carrying out a fourth heat treatment for holding the first heat-treated wafer at 500 to 1200 ° C for 1 to 96 hours. The method of manufacturing a SIMOX substrate further comprises a fourth heat treatment step. 청구항 1 또는 2에 있어서, 제2 열처리 공정에서의 제2 열처리는, 500℃ 내지 900℃의 일부 범위 또는 전체 범위에서 0.1∼20.0℃/분의 속도로 승온함으로써 1∼96시간의 범위 내에서 행해지고, 제3 열처리 공정에서의 제3 열처리는, 900℃ 내지 1250℃의 일부 범위 또는 전체 범위에서 0.1∼20℃/분의 속도로 승온함으로써 1∼96시간의 범위 내에서 행해지는, SIMOX 기판의 제조방법.The second heat treatment in the second heat treatment step is performed in the range of 1 to 96 hours by heating up at a rate of 0.1 to 20.0 ° C / min in a partial range or the whole range of 500 ° C to 900 ° C. The third heat treatment in the third heat treatment step is performed in a range of 1 to 96 hours by raising the temperature at a rate of 0.1 to 20 ° C./min in a partial range or a full range of 900 ° C. to 1250 ° C., in the range of 1 to 96 hours. Way. 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 산소 이온을 주입하는 산소 이온 주입 공정과,An oxygen ion implantation step of injecting oxygen ions into the silicon wafer 11, 상기 웨이퍼(11)를 산소와 불활성 가스의 혼합 가스 분위기 중에서, 1300∼1390℃에서 제1 열처리함으로써, 상기 웨이퍼(11) 표면으로부터 소정 깊이의 영역에 매립 산화층(12)을 형성하는 동시에 상기 매립 산화층(12) 상의 웨이퍼 표면에 SOI 층(13)을 형성하는 제1 열처리 공정을 포함하는 SIMOX 기판의 제조방법에 있어서,The wafer 11 is first heat treated at a temperature of 1300 to 1390 ° C. in a mixed gas atmosphere of oxygen and an inert gas to form a buried oxide layer 12 in a region of a predetermined depth from the surface of the wafer 11 and at the same time the buried oxide layer A method for manufacturing a SIMOX substrate comprising a first heat treatment step of forming an SOI layer 13 on a wafer surface on (12), 상기 산소 이온 주입 전의 실리콘 웨이퍼(11)가 9×1017∼1.8×1018atoms/㎤(구 ASTM)의 산소 농도를 가지며, 상기 매립 산화층(12)이 웨이퍼 전면에 걸쳐 또는 부분적으로 형성되고,The silicon wafer 11 before the oxygen ion implantation has an oxygen concentration of 9 × 10 17 to 1.8 × 10 18 atoms / cm 3 (former ASTM), and the buried oxide layer 12 is formed over or partially over the wafer front surface, 상기 산소 이온 주입 공정 전 또는 상기 산소 이온 주입 공정과 상기 제1 열처리 공정 사이에 상기 웨이퍼(11) 내부에 홀을 주입하기 위한 급속 열처리 공정과, 이 급속 열처리 공정에 이어지는 상기 웨이퍼(11) 내부에 산소 석출핵(14b)을 형성하기 위한 제2 열처리 공정과, 이 제2 열처리 공정에 이어지는 상기 웨이퍼(11) 내부에 형성된 산소 석출핵(14b)을 산소 석출물(14c)로 성장시키기 위한 제3 열처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 SIMOX 기판의 제조방법.A rapid heat treatment process for injecting holes into the wafer 11 before the oxygen ion implantation process or between the oxygen ion implantation process and the first heat treatment process, and in the wafer 11 following the rapid heat treatment process A second heat treatment process for forming the oxygen precipitation nuclei 14b and a third heat treatment for growing the oxygen precipitation nuclei 14b formed in the wafer 11 subsequent to the second heat treatment process into the oxygen precipitates 14c Process for producing a SIMOX substrate comprising the step. 청구항 5에 있어서, 급속 열처리 공정에서의 급속 열처리는, 웨이퍼를 비산화성 가스 또는 암모니아 가스와의 혼합 가스 분위기 하에서, 1050∼1350℃로 1∼900초간 유지시킨 후, 그 후 강온 속도 10℃/초 이상으로 강온함으로써 행해지고, 제2 열처리 공정에서의 제2 열처리는, 상기 급속 열처리한 웨이퍼를 수소, 아르곤, 질소, 산소 가스 또는 이들 혼합 가스 분위기 하에서, 500∼1000℃로 1∼96시간 유지함으로써 행해지며, 제3 열처리 공정에서의 제3 열처리는, 상기 제2 열처리한 웨이퍼를, 수소, 아르곤, 질소, 산소 가스 또는 이들 혼합 가스 분위기 하에서, 상기 제2 열처리 온도보다 높은 900∼1250℃로 1∼96시간 유지함으로써 행해지는, SIMOX 기판의 제조방법.The rapid heat treatment in the rapid heat treatment step is, after maintaining the wafer at 1050 to 1350 ° C. for 1 to 900 seconds in a mixed gas atmosphere with a non-oxidizing gas or ammonia gas, and then the temperature-fall rate is 10 ° C./sec The second heat treatment in the second heat treatment step is performed by holding the wafer subjected to the rapid heat treatment in a hydrogen, argon, nitrogen, oxygen gas, or mixed gas atmosphere at 500 to 1000 ° C. for 1 to 96 hours. In the third heat treatment step, the third heat treatment is performed at a temperature of 900 to 1250 ° C. higher than the second heat treatment temperature in a hydrogen, argon, nitrogen, oxygen gas, or mixed gas atmosphere. The manufacturing method of SIMOX board | substrate performed by holding for 96 hours. 청구항 5에 있어서, 제1 열처리한 웨이퍼를 500∼1200℃에서 1∼96시간 제4 열처리함으로써, 매립 산화층(12)보다 아래쪽의 벌크층(14) 내부에 형성된 산소 석출물(14c)을 재성장시키는 공정을 더 포함하는, SIMOX 기판의 제조방법.The process of claim 5, wherein the first heat-treated wafer is subjected to a fourth heat treatment at 500 to 1200 ° C. for 1 to 96 hours to regrow the oxygen precipitates 14c formed in the bulk layer 14 below the buried oxide layer 12. Further comprising, SIMOX substrate manufacturing method. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서, 제2 열처리 공정에서의 제2 열처리는, 500℃ 내지 1000℃의 일부 범위 또는 모든 범위에서 0.1∼20.0℃/분의 속도로 승온함으로써 1∼96시간의 범위 내에서 행해지고, 제3 열처리 공정에서의 제3 열처리는, 1000℃ 내지 1250℃의 일부 범위 또는 전체 범위에서 0.1∼20℃/분의 속도로 승온함으로써 1∼96시간의 범위 내에서 행해지는, SIMOX 기판의 제조방법.The second heat treatment in the second heat treatment step is performed within a range of 1 to 96 hours by heating up at a rate of 0.1 to 20.0 ° C / minute in a part or all of the range of 500 ° C to 1000 ° C. The third heat treatment in the third heat treatment step is performed in a range of 1 to 96 hours by heating up at a rate of 0.1 to 20 ° C./min in a partial range or a full range of 1000 ° C. to 1250 ° C., of the SIMOX substrate. Manufacturing method. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 방법으로 제조된 SIMOX 기판으로서,As a SIMOX substrate manufactured by the method according to any one of claims 1 to 8, 웨이퍼 표면으로부터 소정 깊이의 영역에 형성된 매립 산화층(12)과, 상기 매립 산화층 상의 웨이퍼 표면에 형성된 SOI 층(13)과, 상기 매립 산화층(12)의 바로 아래에 형성된 결함 집합층(14a)과, 상기 매립 산화층(12)의 아래쪽의 벌크층(14)을 구비하고,A buried oxide layer 12 formed in a region of a predetermined depth from the wafer surface, an SOI layer 13 formed on the wafer surface on the buried oxide layer, a defect collection layer 14a formed directly below the buried oxide layer 12, A bulk layer 14 below the buried oxide layer 12, 상기 결함 집합층(14a)보다 아래쪽의 상기 벌크층(14)에 산소 석출물(14c)로 이루어진 게터링원(源)을 가지며, 상기 산소 석출물(14c)의 밀도가 1×108∼1×1012개/㎤이며, 상기 산소 석출물(14c)의 사이즈가 50㎚ 이상인 것을 특징으로 하는 SIMOX 기판.The bulk layer 14 below the defect aggregation layer 14a has a gettering source composed of oxygen precipitates 14c, and the density of the oxygen precipitates 14c is 1 × 10 8 to 1 × 10. 12 / cm <3>, and the size of the said oxygen precipitate (14c) is 50 nm or more, The SIMOX board | substrate characterized by the above-mentioned.
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