KR20080021790A - Method for manufacturing simox wafer and simox wafer manufactured by such method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 실리콘 웨이퍼 내부에 산소 이온을 주입한 후 열처리함으로써 웨이퍼 표면으로부터 소정의 깊이의 영역에 매립 산화막이 형성된 후, 그 웨이퍼 표면에 SOI(Silicon on Insulator)층이 형성된 SIMOX(Separation by Implanted Oxygen) 웨이퍼의 제조 방법에 관한 것이다. According to the present invention, a buried oxide film is formed in a region of a predetermined depth from a wafer surface by injecting oxygen ions into a silicon wafer and then heat-treating, and then a SIMOX (Separation by Implanted Oxygen) having a silicon on insulator (SOI) layer formed on the wafer surface. A method for manufacturing a wafer.
종래 SIMOX 웨이퍼의 제조 프로세스에서, 산소 이온 주입 시에 부착된 파티클이 그 후의 어닐링 처리에 의해 결함의 형성핵이 된다는 것이 알려져 있어, 상기 파티클을 어닐링 처리 전에 제거해 둘 필요가 있다. 이 파티클을 제거하는 방법으로는, 일반적으로 암모니아수와 과산화 수소와 순수의 혼합액(이하, SC-1 세정액이라고 함)을 이용한 세정 방법이나, 황산과 과산화 수소와 순수의 혼합액을 이용한 세정 방법이나, 오존수 및 농도 0.2∼2중량%의 불산 수용액을 이용한 세정 방법이나, 이들 세정 방법을 조합한 세정 방법 등을 들 수 있다. 그러나, 웨이퍼를 상기 세정 방법으로 세정하여도 웨이퍼 표면의 파티클 제거율은 최대 80%정도이며, 파티클을 남긴 채 웨이퍼가 어닐링 공정으로 진행되게 되어 웨이퍼의 결함의 저감에는 한계가 있는 것으로 생각되었었다. 또한, 상기 파티클 제거율은 SurfScan6420(미국 KLA-Tencor사 제품의 표면 검사 장치)을 이용하여 세정 전후의 입자 크기(입경) 0.20μm 이상의 파티클 수를 각각 계측함으로써 구해진다. In the manufacturing process of a conventional SIMOX wafer, it is known that particles attached at the time of oxygen ion implantation become nuclei for defect formation by a subsequent annealing treatment, and the particles need to be removed before the annealing treatment. As a method of removing the particles, generally a washing method using a mixture of ammonia water, hydrogen peroxide and pure water (hereinafter referred to as SC-1 washing liquid), a washing method using a mixture of sulfuric acid, hydrogen peroxide and pure water, and ozone water And a washing method using a hydrofluoric acid aqueous solution having a concentration of 0.2 to 2% by weight, a washing method combining these washing methods, and the like. However, even when the wafer was cleaned by the above cleaning method, the particle removal rate on the surface of the wafer was about 80% at maximum, and it was thought that there was a limit to reduction of the defect of the wafer because the wafer proceeded to the annealing process with the particles remaining. In addition, the said particle removal rate is calculated | required by measuring the number of particle | grains of particle size (particle diameter) 0.20 micrometer or more before and after each washing | cleaning using SurfScan6420 (surface inspection apparatus of the KLA-Tencor company of USA).
한편, 실리콘 웨이퍼에 산소 이온을 주입하는 공정 도중에 초음파를 인가한 수류를 분사하는 제트 세정, SC-1 세정액을 이용한 세정, 또는 염산과 과산화 수소와 순수의 혼합액을 이용한 세정을 행하는 반도체의 제조 방법(예컨대, 특허 문헌 1 참조.)이 개시되어 있다. 이 반도체의 제조 방법은 산소 이온의 주입 전에 미리 실리콘 웨이퍼에 표면 산화막을 형성해 두고, 산소 이온의 주입 공정 도중에 희불산 수용액을 이용하여 표면 산화막을 제거하는 공정으로 구성된다. On the other hand, during the process of injecting oxygen ions into a silicon wafer, a jet cleaning for jetting water flow applied with ultrasonic waves, cleaning with SC-1 cleaning liquid, or cleaning using a mixed solution of hydrochloric acid, hydrogen peroxide and pure water ( See, for example, Patent Document 1). This semiconductor manufacturing method comprises a step of forming a surface oxide film on a silicon wafer in advance before implantation of oxygen ions, and removing the surface oxide film using an aqueous solution of difluoric acid during the implantation process of oxygen ions.
이와 같이 구성된 반도체의 제조 방법에서는 산소 이온의 주입 공정 도중에 웨이퍼를 세정하여 파티클을 제거함으로써 그 후의 산소 이온의 주입 시에 웨이퍼의 파티클에 의한 차폐 면적을 작게 할 수 있으므로, 매립 산화막의 전류 패스 결함을 저감할 수 있다. 또한 미리 웨이퍼에 표면 산화막을 형성한 상태에서 산소 이온을 웨이퍼에 주입하고, 웨이퍼에의 산소 이온의 주입 공정 도중에 희불산 수용액을 이용하여 표면 산화막을 제거하므로, 표면 산화막의 표면에 부착된 파티클이 표면 산화막과 함께 제거되어 웨이퍼 표면의 파티클을 효과적으로 저감할 수 있게 되어 있다. In the semiconductor manufacturing method configured as described above, since the wafer is cleaned during the oxygen ion implantation step to remove particles, the shielding area by the particles of the wafer can be reduced during the subsequent implantation of oxygen ions, thereby eliminating the current path defects of the buried oxide film. Can be reduced. In addition, since oxygen ions are implanted into the wafer while the surface oxide film is formed on the wafer in advance, and the surface oxide film is removed using an aqueous solution of fluoric acid during the oxygen ion implantation process on the wafer, particles adhering to the surface of the surface oxide film It is removed together with the oxide film to effectively reduce particles on the wafer surface.
그러나, 상기 종래의 특허 문헌 1에 개시된 반도체의 제조 방법에서는 희불 산 수용액의 농도가 낮고 표면 산화막의 식각률이 낮다. 따라서, 표면 산화막을 제거할 수 있지만, 산소 이온 주입 시에 규소 및 산소를 통하여 강고하게 화학 결합한 파티클을 모두 제거하기는 어려우며, 이 방법에 의해서도 최대 80%정도밖에 제거할 수 없는 문제가 있었다. 이 상태에서 SIMOX 웨이퍼를 제조하면, 이 웨이퍼의 전기적 제반 특성에 악영향을 미치는 SOI층을 관통하는 깊은 결함(온도 23℃에서의 농도 50중량%의 불산 수용액에 30분간 침지한 후에 관찰되는 결함)이 아직 많이 존재하게 되는 문제점이 있었다. However, in the method for manufacturing a semiconductor disclosed in the above-mentioned
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 평 8-78647호 공보(청구항 1∼5, 단락(0019), 단락(0024), 도 5)Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-78647 (
발명의 개시Disclosure of the Invention
발명이 해결하고자 하는 과제Problems to be Solved by the Invention
본 발명의 목적은 산소 이온 주입 시에 부착된 파티클을 효율적으로 제거할 수 있고, SIMOX 구조에서의 상기 SOI층을 관통하는 깊은 결함을 저감할 수 있는 SIMOX 웨이퍼의 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 SIMOX 웨이퍼를 제공하는 것에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is a method for manufacturing a SIMOX wafer capable of efficiently removing particles adhered upon oxygen ion implantation and reducing deep defects penetrating through the SOI layer in a SIMOX structure, and a SIMOX manufactured by the method. It is to provide a wafer.
과제를 해결하기 위한 수단Means to solve the problem
본 발명의 SIMOX 웨이퍼의 제조 방법의 일 형태는, 실리콘 웨이퍼에 산소 이온을 주입하는 공정과, 산소 이온을 주입한 실리콘 웨이퍼를 세정하는 공정과, 이 세정한 실리콘 웨이퍼를 열처리함으로써 실리콘 웨이퍼의 내부에 매립 산화막을 형성하는 공정을 포함하는 SIMOX 웨이퍼의 제조 방법의 개량이다. One embodiment of the method for manufacturing a SIMOX wafer of the present invention includes a step of injecting oxygen ions into a silicon wafer, a step of cleaning a silicon wafer in which oxygen ions have been implanted, and a heat treatment of the cleaned silicon wafer. It is an improvement of the manufacturing method of a SIMOX wafer including the process of forming a buried oxide film.
그 특징 있는 구성은, 실리콘 웨이퍼에 산소 이온을 주입한 후로서 실리콘 웨이퍼를 세정하기 전에 실리콘 웨이퍼를 불산 수용액에 침지하여 실리콘 웨이퍼의 표면에 형성된 SiO2막을 식각 처리하는 공정을 더 포함하며, 이 식각 처리 시의 불산 수용액의 SiO2막에 대한 식각률이 150∼3000(Å/분)인 데 있다. The characteristic configuration further includes a step of etching the SiO 2 film formed on the surface of the silicon wafer by immersing the silicon wafer in an aqueous hydrofluoric acid solution after injecting oxygen ions into the silicon wafer and before cleaning the silicon wafer. having a removal rate of the SiO 2 film of a hydrofluoric acid aqueous solution at the time of treatment is 150~3000 (Å / min).
이 본 발명의 SIMOX 웨이퍼의 제조 방법의 일 형태에 의하면, 실리콘 웨이퍼를 웨이퍼 표면의 SiO2막에 대한 식각률이 150∼3000Å/분인 불산 수용액에 침지하였으므로 실리콘 웨이퍼의 표면을 고속으로 식각할 수 있다. 이 때 이산화 규소에 대한 식각률이 높으므로, 규소와 산소의 결합을 대량으로 포함하는 파티클의 강고한 결합도 절단된다. 이 결과, 실리콘 웨이퍼 표면으로부터 거의 완전하게 파티클을 제거할 수 있다. According to one embodiment of the SIMOX wafer manufacturing method of the present invention, since the silicon wafer is immersed in an aqueous hydrofluoric acid solution having an etching rate of 150 to 3000 Pa / min for the SiO 2 film on the wafer surface, the surface of the silicon wafer can be etched at high speed. At this time, since the etching rate with respect to silicon dioxide is high, the strong bond of the particle containing the bond of silicon and oxygen in large quantities is also cut | disconnected. As a result, particles can be almost completely removed from the silicon wafer surface.
본 발명의 SIMOX 웨이퍼의 제조 방법의 일 형태에서는, 실리콘 웨이퍼에의 산소 이온 주입을 복수회로 나누어 수행하고, 이들 산소 이온 주입 공정 중 어느 1회의 주입 공정 직후 또는 2회 이상의 각 주입 공정 직후에 실리콘 웨이퍼를 불산 수용액에 침지할 수도 있다.In one embodiment of the SIMOX wafer manufacturing method of the present invention, oxygen ion implantation into a silicon wafer is divided into a plurality of times, and the silicon wafer is immediately after any one of these oxygen ion implantation steps or immediately after two or more implantation steps. May be immersed in an aqueous hydrofluoric acid solution.
이 경우, 산소 이온 주입 공정의 어느 1회의 주입 공정 직후, 예컨대 최초의 산소 이온 주입 직후에 불산 수용액에 침지하여 웨이퍼의 표면 처리를 행하면, 다음 산소 이온 주입 전에 웨이퍼 표면에 남아 있는 파티클이 적어진다. 이 결과, 파티클에 의한 산소 이온 주입의 차폐 효과가 적어지므로, SIMOX 열처리 공정을 거친 웨이퍼 표면에 있어 SOI층을 관통하는 깊은 결함(온도 23℃에서의 농도가 50중량%인 불산 수용액에 30분간 침지한 후에 관찰되는 결함)의 수를 저감할 수 있다. In this case, when the surface treatment of the wafer is performed by immersion in an aqueous hydrofluoric acid solution immediately after one injection step of the oxygen ion implantation step, for example, immediately after the first oxygen ion implantation, fewer particles remain on the wafer surface before the next oxygen ion implantation. As a result, the shielding effect of oxygen ion implantation by particles is reduced, so that deep defects penetrating the SOI layer on the wafer surface subjected to the SIMOX heat treatment process (soaked in a hydrofluoric acid solution having a concentration of 50% by weight at a temperature of 23 ° C. for 30 minutes) Can be reduced afterwards.
또한 본 발명의 SIMOX 웨이퍼의 제조 방법의 일 형태에서는, 불산 수용액의 온도가 이 불산 수용액(12)의 응고점 초과 40℃ 이하이고, 불산 수용액에의 실리콘 웨이퍼의 침지 시간이 10∼600초 동안일 수도 있다. Moreover, in one aspect of the manufacturing method of the SIMOX wafer of this invention, the temperature of hydrofluoric acid aqueous solution is 40 degreeC or less more than the freezing point of this hydrofluoric acid
더욱이 본 발명의 SIMOX 웨이퍼의 제조 방법의 일 형태에서는, SiO2막에 대한 불산 수용액(12)의 식각률을 R(Å/분)이라 하고, 실리콘 웨이퍼(11)의 상기 불산 수용액(12)에의 침지 시간을 H(초)라 할 때, H≥(1500/R)(초)가 되도록 상기 침지 시간을 설정할 수도 있다. Furthermore, in one embodiment of the method for producing a SIMOX wafer of the present invention, the etching rate of the hydrofluoric acid
본 발명의 SIMOX 웨이퍼의 제조 방법의 일 형태에서는, 불산 수용액에 계면 활성제가 첨가될 수도 있다. In one embodiment of the method for producing a SIMOX wafer of the present invention, a surfactant may be added to the hydrofluoric acid aqueous solution.
이 경우, 실리콘 웨이퍼를 계면 활성제가 첨가된 불산 수용액으로부터 끌어올리면 계면 활성제가 웨이퍼 표면의 보호막으로 작용하기 때문에 파티클이 웨이퍼 표면에 재부착되는 것을 방지할 수 있다. 또한 이 때 웨이퍼를 순수로 린스하여도 물기 제거는 양호하다. In this case, when the silicon wafer is pulled up from the hydrofluoric acid solution to which the surfactant is added, since the surfactant acts as a protective film on the wafer surface, particles can be prevented from reattaching to the wafer surface. At this time, even if the wafer is rinsed with pure water, moisture removal is good.
본 발명의 SIMOX 웨이퍼의 제조 방법의 일 형태는, 본 발명의 SIMOX 웨이퍼의 제조 방법으로 제조되며, SOI층을 관통하는 깊은 결함(온도 23℃에서의 농도 50중량%의 불산 수용액에 30분간 침지한 후에 관찰되는 결함)의 수가 0.05개/cm2 이하 이다. One aspect of the manufacturing method of the SIMOX wafer of this invention is manufactured by the manufacturing method of the SIMOX wafer of this invention, and was made to immerse for 30 minutes in the deep defect (50-% by weight concentration of hydrofluoric acid at the temperature of 23 degreeC) penetrating a SOI layer. Number of defects observed later) 0.05 / cm 2 Is less than
이 본 발명의 SIMOX 웨이퍼의 일 형태에 의하면, 본 발명의 SIMOX 웨이퍼의 제조 방법에 의해 제조됨으로써 산소 이온 주입 전에 웨이퍼 표면에 남아 있는 파티클이 저감되어 있다. 따라서, 파티클에 의한 산소 이온 주입의 차폐 효과가 적어지므로, SOI층을 관통하는 깊은 결함(온도 23℃에서의 농도 50중량%의 불산 수용액에 30분간 침지한 후에 관찰되는 결함)의 수가 매우 적어진다. According to one embodiment of the SIMOX wafer of the present invention, the particles remaining on the wafer surface before the oxygen ion implantation are reduced by being manufactured by the method of manufacturing the SIMOX wafer of the present invention. Therefore, since the shielding effect of oxygen ion implantation by particles is reduced, the number of deep defects penetrating through the SOI layer (defects observed after soaking in a hydrofluoric acid solution having a concentration of 50% by weight at a temperature of 23 ° C. for 30 minutes) is very small. .
발명의 효과 Effects of the Invention
본 발명에 의하면, 실리콘 웨이퍼에 산소 이온을 주입한 후로서 실리콘 웨이퍼를 세정하기 전에 실리콘 웨이퍼를 불산 수용액에 침지하여 실리콘 웨이퍼의 표면에 형성된 SiO2막을 식각 처리하고, 이 식각 처리 시의 불산 수용액의 SiO2막에 대한 식각률이 150∼3000Å/분이므로, 실리콘 웨이퍼의 표면이 고속으로 식각된다. 이 때 이산화 규소에 대한 식각률이 높으므로 규소와 산소의 결합을 대량으로 포함하는 파티클의 강고한 결합도 절단된다. 이 결과, 실리콘 웨이퍼 표면으로부터 거의 완전하게 파티클을 제거할 수 있다.According to the present invention, after injecting oxygen ions into a silicon wafer and before cleaning the silicon wafer, the silicon wafer is immersed in an aqueous hydrofluoric acid solution to etch the SiO 2 film formed on the surface of the silicon wafer. Since the etching rate for the SiO 2 film is 150 to 3000 Pa / min, the surface of the silicon wafer is etched at high speed. At this time, since the etching rate with respect to silicon dioxide is high, the strong bond of the particle containing the bond of silicon and oxygen in large quantities is also cut | disconnected. As a result, particles can be almost completely removed from the silicon wafer surface.
또한 실리콘 웨이퍼에의 산소 주입을 복수회로 나누어서 수행하고, 이들 산소 이온 주입 공정 중 어느 1회의 주입 공정 직후 또는 2회 이상의 각 주입 공정 직후에 실리콘 웨이퍼를 불산 수용액에 침지하면, 다음 산소 이온 주입 전에 웨이퍼 표면에 남아 있는 파티클을 저감할 수 있다. 따라서, 파티클에 의한 산소 이온 주입의 차폐 효과가 적어진다. 이 결과, SIMOX 처리 공정을 거친 웨이퍼에서 SOI층을 관통하는 깊은 결함(온도 23℃에서의 농도가 50중량%인 불산 수용액에 30분간 침지한 후에 관찰되는 결함)의 수를 저감할 수 있다. In addition, the oxygen injection into the silicon wafer is divided into a plurality of times, and the silicon wafer is immersed in the hydrofluoric acid solution immediately after any one of these oxygen ion implantation steps or immediately after each two or more implantation steps, before the next oxygen ion implantation. Particles remaining on the surface can be reduced. Therefore, the shielding effect of oxygen ion implantation by a particle becomes small. As a result, the number of deep defects (defects observed after soaking in a hydrofluoric acid solution having a concentration of 50% by weight for 30 minutes at a temperature of 23 ° C.) in the SOI layer can be reduced in the wafer subjected to the SIMOX treatment process.
또한 불산 수용액에 계면 활성제를 첨가하면, 실리콘 웨이퍼를 이 계면 활성제를 첨가한 불산 수용액으로부터 끌어올렸을 때 계면 활성제가 웨이퍼 표면의 보호막으로 작용한다. 이 결과, 파티클이 웨이퍼 표면에 재부착되는 것을 방지할 수 있고, 또한 이 때의 웨이퍼의 순수에 의한 린스 후의 물기 제거는 양호하다. When surfactant is added to the hydrofluoric acid solution, the surfactant acts as a protective film on the wafer surface when the silicon wafer is pulled up from the hydrofluoric acid solution to which the surfactant is added. As a result, particles can be prevented from re-adhering to the wafer surface, and water removal after rinsing with pure water of the wafer at this time is good.
나아가 상기 방법으로 제조된 SIMOX 웨이퍼는 SOI층을 관통하는 깊은 결함(온도 23℃에서의 농도 50중량%의 불산 수용액에 30분간 침지한 후에 관찰되는 결함)의 수가 0.05개/cm2 이하로 매우 적어진다. Furthermore, the SIMOX wafer manufactured by the above method has a number of deep defects (defects observed after immersion for 30 minutes in a 50% by weight hydrofluoric acid solution at a temperature of 23 ° C. at a temperature of 23 ° C.) of 0.05 pieces / cm 2. It becomes very small as follows.
도 1은 본 실시 형태의 식각률 150∼3000Å/분의 불산 수용액에 의한 식각 처리 공정 및 순수에 의한 헹굼 공정을 보인 도면이다. FIG. 1 is a view showing an etching treatment step using an aqueous hydrofluoric acid solution having an etching rate of 150 to 3000 Pa / min and a rinsing step using pure water.
도 2는 본 실시 형태의 실리콘 웨이퍼의 산소 이온 주입 공정 및 세정 공정을 포함하는 블록도이다. 2 is a block diagram including an oxygen ion implantation process and a cleaning process of the silicon wafer of this embodiment.
도 3A는 실시예 1∼12의 파티클 제거율을 보인 도면이다. 3A is a view showing the particle removal rate of Examples 1-12.
도 3B는 비교예 1∼13의 파티클 제거율을 보인 도면이다. 3B is a view showing particle removal rates of Comparative Examples 1 to 13. FIG.
도 3C는 비교예 14∼26의 파티클 제거율을 보인 도면이다. 3C is a view showing particle removal rates of Comparative Examples 14 to 26. FIG.
도 4A는 비교예 27∼39의 파티클 제거율을 보인 도면이다. 4A is a view showing the particle removal rate of Comparative Examples 27-39.
도 4B는 비교예 40∼52의 파티클 제거율을 보인 도면이다. 4B is a view showing particle removal rates of Comparative Examples 40 to 52. FIG.
도 5는 실시예 및 비교예의 SOI층을 관통하는 깊은 결함(온도 23℃에서의 농도 50중량%의 불산 수용액에 30분간 침지한 후에 관찰되는 결함)의 개수를 보인 도면이다. FIG. 5 is a view showing the number of deep defects (defects observed after immersion in an aqueous solution of hydrofluoric acid at a concentration of 50% by weight for 30 minutes at a temperature of 23 ° C.) at an SOI layer of Examples and Comparative Examples.
<부호의 설명><Description of the code>
11…실리콘 웨이퍼, 11... Silicon wafer,
12…불산 수용액 12... Hydrofluoric acid
다음 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 도면을 참조하여 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Next, the best form for implementing this invention is demonstrated with reference to drawings.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, SIMOX 웨이퍼의 제조 방법은, 실리콘 웨이퍼(11)에 산소 이온을 주입하는 공정과, 산소 이온을 주입한 웨이퍼(11)를 세정하는 공정과, 이 세정한 웨이퍼(11)를 열처리함으로써 웨이퍼(11)의 내부에 매립 산화막을 형성하는 공정을 포함한다. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the method for manufacturing a SIMOX wafer includes a step of implanting oxygen ions into the
본 실시 형태에서는 산소 이온 주입을 3단계로 나누어서 수행한다. In this embodiment, oxygen ion implantation is performed in three steps.
또한 웨이퍼(11)의 세정 방법으로는 SC-1 세정액을 이용한 세정 방법, 황산과 과산화 수소와 순수의 혼합액을 이용한 세정 방법, 염산과 과산화 수소와 순수의 혼합액을 이용한 세정 방법, 오존수 및 농도 0.2∼2중량%의 불산 수용액을 이용한 세정 방법, 또는 이들 세정 방법을 조합한 세정 방법, 또는 이들 세정 방법과 메가소닉 세정을 조합한 세정 방법 등을 들 수 있다. 여기서, 메가소닉 세정이란 0.8∼10MHz의 극초음파를 피세정물에 액중에서 조사하는 세정이다. As the cleaning method of the
초크랄스키법으로 끌어올린 실리콘 잉곳은 슬라이스하여 표면을 연마한 후에, 제1 세정 공정에 의해 세정된다(도 2). 이 세정된 웨이퍼(11)에는 1회째의 산소 이온의 주입을 행한다(제1 산소 이온 주입 공정). 이 산소 이온의 주입은 웨이퍼(11)를 300∼500℃로 가열한 상태에서 산소 이온의 도즈량 5×1016∼2×1017atoms/cm2로 행한다. The silicon ingot pulled up by the Czochralski method is cleaned by the first cleaning process after slicing and polishing the surface (FIG. 2). The cleaned
이어서 웨이퍼(11)를 세정하기 전에 웨이퍼(11)를 불산 수용액(12)에 침지하여 웨이퍼(11)의 표면에 형성된 SiO2막을 식각 처리한다(도 1 및 도 2). Subsequently, before cleaning the
이 식각 처리 시의 불산 수용액(12)의 SiO2막에 대한 식각률은 150∼3000Å/분, 바람직하게는 500∼1000Å/분, 더욱 바람직하게는 500∼600Å/분이다. 또한, 150∼3000Å/분의 식각률을 달성하기 위한 불산 수용액의 농도는 23℃에서는 2.5∼50중량%이고, 500∼1000Å/분의 식각률을 달성하기 위한 불산 수용액의 농도는 23℃에서는 10∼20중량%이고, 500∼600Å/분의 식각률을 달성하기 위한 불산 수용액의 농도는 23℃에서는 10∼12중량%이다. Removal rate on the SiO 2 film of the aqueous solution of
상기 식각 처리에 의해 웨이퍼(11)의 표면이 고속으로 식각되므로, 웨이퍼(11) 표면의 자연 산화막과 함께 규소와 산소의 결합을 대량으로 포함하는 파티클의 강고한 결합도 절단된다. 즉, 산소 이온 주입 시에 규소 및 산소를 통하여 강고하게 결합된 파티클의 화학 결합도 절단된다. Since the surface of the
구체적으로 설명하면, 산소와 파티클의 화학 결합은 하나의 파티클에 대하여 하나의 결합뿐만 아니라 다수의 결합이 존재하고 있는 것으로 생각된다. 이들 결합을 절단하기 위해서는 HF 또는 HF2 -가 Si-O 결합과 만날 필요가 있어 이 만남의 확률이 율속이 된다. Specifically, it is considered that the chemical bond of oxygen and particles includes not only one bond but also many bonds to one particle. In order to cleave these bonds, HF or HF 2 − must meet with Si—O bonds, and the probability of this encounter becomes rate.
물리적으로 좁은 틈새에 존재하는 다수의 결합을 절단하기 위해서는 SiO2막에 대한 식각률이 150Å/분 미만인 불산 수용액에서는 HF 또는 HF2 -가 깊숙한 안쪽 부분에 도달하기 전에 Si-O와 만나서 소비되어버려 틈새의 깊숙한 안쪽까지 도달하기가 어렵다. In order to cleave a large number of bonds in a physically narrow gap, in hydrofluoric acid solution with an etching rate of less than 150 μs / min for SiO 2 film, HF or HF 2 − is encountered and consumed with Si-O before reaching the deep inner part. It is difficult to reach deep inside.
그런데, SiO2막에 대한 식각률이 150∼3000Å/분인 불산 수용액이면 HF 또는 HF2 -가 틈새의 깊숙한 안쪽에 도달하여도 HF 또는 HF2 -가 잔존하기 때문에 좁은 틈새에 존재하는 다수의 결합을 모두 절단할 수 있을 것으로 사료된다. 이 결과, 웨이퍼(11) 표면으로부터 거의 완전하게 파티클을 제거할 수 있다. However, in hydrofluoric acid solution having an etching rate of 150 to 3000 mW / min for SiO 2 film, even if HF or HF 2 − reaches deep inside the gap, HF or HF 2 − remains and thus all of the many bonds present in the narrow gap It is thought to be able to cut. As a result, the particles can be almost completely removed from the
회전하는 웨이퍼의 표면에 불산 수용액을 분사하는 방법이 아니라, 웨이퍼를 불산 수용액에 침지하는 방법으로 한정한 이유를 이하에 개시한다. 회전하는 웨이퍼의 표면에 불산 수용액을 분사하는 방법에서는, 웨이퍼 표면의 자연 산화막이 용해한 후에 웨이퍼 표면이 소수면이 되어 불산 수용액이 웨이퍼 표면과 친화(순염, 馴染)되지 않게 된다. 따라서, 액적이 구르면서 건조 고화되어 생긴 흔적이 웨이퍼 표면에 남으며, 이것이 파티클로서 검출되거나 웨이퍼 표면이 불균일하게 거칠어진 상태가 되어 웨이퍼 표면의 품질이 바람직하지 못한 상태가 된다. 따라서 본 실시 형태에서는 웨이퍼를 불산 수용액에 침지하는 방법이 적용된다. The reason why the wafer is limited to the method of immersing the wafer in the hydrofluoric acid solution is described below, rather than the method of spraying the hydrofluoric acid solution on the surface of the rotating wafer. In the method of injecting an aqueous hydrofluoric acid solution onto the surface of the rotating wafer, the surface of the wafer becomes hydrophobic after the natural oxide film on the surface of the wafer is dissolved, so that the hydrofluoric acid aqueous solution does not become affinity with the wafer surface (pure salt). Thus, traces of dry solidification as the droplets roll are left on the wafer surface, which is detected as particles or the wafer surface becomes unevenly roughened, resulting in an undesirable state of the wafer surface. Therefore, in this embodiment, the method of immersing a wafer in hydrofluoric acid aqueous solution is applied.
또한, 상기 SiO2막에 대한 식각률이 150∼3000Å/분인 불산 수용액에 침지하는 웨이퍼 표면 처리 대신 SC-1 세정액을 이용한 처리를 행한 경우, SC-1 세정액의 규소 및 이산화 규소(SiO2)에 대한 식각률은 20Å/분 정도가 한계이다. 그 처리 시간을 길게 하여 식각량을 증가시켜도, 제거할 수 없는 부동점 파티클이 다수 잔존하여 웨이퍼의 결함의 원인이 되게 된다. In addition, in the case where the treatment with the SC-1 cleaning liquid was performed instead of the wafer surface treatment immersed in the hydrofluoric acid solution having an etching rate of 150 to 3000 Pa / min for the SiO 2 film, the SC-1 cleaning liquid was treated with silicon and silicon dioxide (SiO 2 ). The etching rate is limited to about 20 μs / minute. Even if the etching time is increased by increasing the processing time, a large number of floating point particles that cannot be removed remain and cause defects in the wafer.
여기서, 부동점 파티클이란 제2 세정 공정 전후에서 동일 위치에 잔존하는 파티클을 말한다. Here, the floating point particle refers to a particle remaining at the same position before and after the second cleaning process.
상기 불산 수용액(12)의 온도는 이 불산 수용액의 응고점 초과 40℃ 이하, 바람직하게는 20∼25℃이다. 불산 수용액(12)에의 웨이퍼(11)의 침지 시간은 10∼600초간, 바람직하게는 30∼100초간이다. The temperature of the said hydrofluoric acid
여기서, 불산 수용액(12)의 SiO2막에 대한 식각률이 150Å/분 미만에서는 웨이퍼(11)의 표면의 식각률이 느려 규소와 산소의 결합을 대량으로 포함하는 파티클의 강고한 결합을 절단할 수 없다. 즉 산소 이온 주입 시에 규소 및 산소를 통하여 강고하게 결합된 파티클의 화학 결합을 절단할 수 없다. 또한, 3000Å/분을 초과하면 웨이퍼(11)의 표면 거칠기가 악화한다. 따라서, 불산 수용액(12)의 SiO2막에 대한 식각률을 150∼3000Å/분의 범위로 한다. Here, when the etching rate of the aqueous solution of
또한, 불산 수용액(12)의 온도가 불산 수용액의 응고점 이하에서는 식각 처리를 행할 수가 없다. 40℃를 초과하면 불산 수용액으로부터 미스트가 발생하여 취급하기 어려워짐과 아울러 표면 거칠기가 악화된다. 따라서, 불산 수용액(12)의 온도를 이 불산 수용액의 응고점을 초과하며 40℃ 이하인 범위로 한다. In addition, an etching process cannot be performed at the temperature of the hydrofluoric acid
더욱이 불산 수용액(12)에의 웨이퍼(11)의 침지 시간이 10초간 미만에서는 침지 시간이 과도하게 짧아 규소와 산소의 결합을 대량으로 포함하는 파티클의 강고한 결합을 절단할 수 없다. 즉 산소 이온 주입 시에 규소 및 산소를 통하여 강고하게 결합된 파티클의 화학 결합을 절단할 수 없다. 600초간을 초과하면 표면 거칠기가 악화된다. 따라서, 불산 수용액(12)에의 웨이퍼(11)의 침지 시간을 10∼600초간의 범위로 한다. Furthermore, when the immersion time of the
또한, 웨이퍼(11) 표면에 형성된 SiO2에 대한 불산 수용액(12)의 식각률을 R(Å/분)이라 하고, 웨이퍼(11)의 불산 수용액(12)에의 침지 시간을 H(초)라 할 때, H≥(1500/R)(초)가 되도록 침지 시간을 설정하는 것이 바람직하다. 이에 의해 불산 수용액(12)의 식각률을 기반으로 한 최적의 웨이퍼(11)의 침지 시간을 신속하게 구할 수 있다. Also, considered the etching rate of the hydrofluoric acid
또한 상기 불산 수용액(12)에는 계면 활성제를 첨가하는 것이 바람직하다. 불산 수용액(12)에 계면 활성제를 첨가하면 계면 활성제가 웨이퍼(11) 표면의 보호막으로 작용하기 때문에, 파티클이 웨이퍼(11) 표면에 재부착되는 것을 방지할 수 있다. 또한 이 웨이퍼(11)를 순수로 린스하면 물기 제거가 양호하다. Moreover, it is preferable to add surfactant to the said hydrofluoric acid
상기 계면 활성제로는 이온성 계면 활성제, 비이온성 계면 활성제 등을 들 수 있다. 계면 활성제의 첨가량은 0.1∼10중량%이고, 바람직하게는 0.3∼1중량%이다. As said surfactant, an ionic surfactant, a nonionic surfactant, etc. are mentioned. The addition amount of surfactant is 0.1-10 weight%, Preferably it is 0.3-1 weight%.
계면 활성제의 첨가량이 0.1중량% 미만에서는 웨이퍼(11) 표면의 보호막으로 기능하지 않고, 10중량%를 초과하면 염석(salting out)을 일으켜 식각을 방해한다. 따라서, 계면 활성제의 첨가량을 0.1∼10중량%의 범위로 한다. If the added amount of the surfactant is less than 0.1% by weight, it does not function as a protective film on the surface of the
다음 상기 웨이퍼(11)를 순수(14)를 저장한 린스조(13)에 침지하여 헹군 후에 끌어올려(인상) 건조한다(도 1). 이 린스조(13)는 순수(14)를 저장하는 조 본체(13a)와, 이 조 본체(13a)의 상부 외주 가장자리에 설치되어 조 본체(13a)로부터 흘러넘친(overflow) 순수(14)를 받는 오버플로조(13b)를 갖는다. 또한 조 본체(13a)의 하부에는 순수(14)를 조 본체(13a)에 공급하는 공급관(13c)이 접속되며, 오버플로조(13b)의 하면에는 오버플로조(13b)에 고인 순수(14)를 배출하는 배출관(13d)이 접속된다. Next, the
나아가 상기 웨이퍼(11)는 제2 산소 이온 주입 공정, 제3 세정 공정, 제3 산소 이온 주입 공정, 제4 세정 공정을 거쳐 SIMOX 열처리가 실시된다(도 2). Further, the
제2 산소 이온 주입 공정에서의 산소 이온의 주입은 웨이퍼를 300∼500℃로 유지한 상태에서 산소 이온의 도즈량 5×1016∼2×1017atoms/cm2로 행한다. 제3 산소 이온 주입 공정에서의 산소 이온의 주입은 웨이퍼를 실온으로 유지한 상태에서 산소 이온의 도즈량 1×1015∼1×1017atoms/cm2로 행한다. The implantation of oxygen ions in the second oxygen ion implantation step is performed at a dose of 5 × 10 16 to 2 × 10 17 atoms / cm 2 of oxygen ions while the wafer is held at 300 to 500 ° C. The implantation of oxygen ions in the third oxygen ion implantation step is performed at a dose of 1 × 10 15 to 1 × 10 17 atoms / cm 2 of oxygen ions while keeping the wafer at room temperature.
또한, 본 실시 형태에서는 실리콘 웨이퍼의 산소 이온 주입을 3회로 나누어 서 행하였으나, 실리콘 웨이퍼의 산소 이온 주입은 1회일 수도 있고, 또는 2회 또는 4회 이상으로 나눌 수도 있다. In this embodiment, the oxygen ion implantation of the silicon wafer is divided into three times, but the oxygen ion implantation of the silicon wafer may be one time, or may be divided into two or four or more times.
또한, 본 실시 형태에서는 최초의 산소 이온 주입 직후에 실리콘 웨이퍼를 불산 수용액에 침지하였으나, 2회째 또는 3회째의 산소 이온 주입 직후, 또는 1∼3회의 어느 2회의 각 산소 이온 주입 직후, 또는 3회의 각 산소 이온 주입 직후에 실리콘 웨이퍼를 불산 수용액에 침지할 수도 있다. In the present embodiment, the silicon wafer is immersed in the hydrofluoric acid solution immediately after the first oxygen ion implantation, but immediately after the second or third oxygen ion implantation, or immediately after each two oxygen implantation of one to three times, or three times. Immediately after each oxygen ion implantation, the silicon wafer may be immersed in an aqueous hydrofluoric acid solution.
이와 같이 제조된 SIMOX 웨이퍼는 산소 이온 주입 전에 웨이퍼 표면에 남아 있는 파티클이 적어져서 파티클에 의한 산소 이온 주입의 차폐 효과가 적어지므로, SOI층을 관통하는 깊은 결함(온도 23℃에서의 농도 50중량%의 불산 수용액(12)에 30분간 침지한 후에 관찰되는 결함)의 수가 0.05개/cm2 이하로 매우 적어진다. SIMOX wafers thus prepared have fewer particles remaining on the wafer surface prior to oxygen ion implantation, thereby reducing the shielding effect of oxygen ion implantation by the particles. Thus, deep defects penetrating the SOI layer (concentration at a temperature of 23 ° C. at 50% by weight) Of defects observed after soaking in aqueous hydrofluoric acid solution (12) for 30 minutes at 0.05 pieces / cm 2 It becomes very small as follows.
다음 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 상세하게 설명한다. Next, the Example of this invention is described in detail with a comparative example.
(실시예 1∼3)(Examples 1-3)
도 2에 도시한 바와 같이, 초크랄스키법으로 끌어올린 직경 200mm의 실리콘 잉곳을 슬라이스하여 표면을 연마하고 세정(제1 세정 공정)한 후에, 산소 이온 주입을 3회로 나누어서 행하였다. As shown in Fig. 2, silicon ingots having a diameter of 200 mm pulled up by the Czochralski method were sliced, polished and cleaned (first cleaning step), and then oxygen ion implantation was performed in three portions.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 산소 이온 주입 직후에 이들 웨이퍼(11)를 웨이퍼(11) 표면의 SiO2막에 대한 식각률이 600Å/분(불산 수용액의 농도: 10중량%)으로서 온도가 23℃인 불산 수용액(12)에 60초간 침지하여 식각 처리하였다. 이어서 이들 웨이퍼(11)를 순수(14)가 흘러넘치는 린스조(13)에 3분간 침지한 후에 건조하였다. As shown in Fig. 1 and Fig. 2, immediately after the first oxygen ion implantation, the etching rate of these
다음 이들 웨이퍼(11)를 매엽 스핀 방식으로 세정하였다. 구체적으로 설명하면, 웨이퍼(11)를 한 장씩 회전시키면서 그 표면에 농도 15ppm의 오존수를 20초간 분사하여 세정한 후에, 농도 0.5중량%의 불산 수용액을 10초간 분사하여 세정하였다. 이들 세정을 3회 반복한 후(제2 세정 공정)에 웨이퍼를 건조하였다. Next, these
나아가 이들 웨이퍼(11)에 대하여 제2 산소 이온 주입 공정, 제3 세정 공정, 제3 산소 이온 주입 공정, 제4 세정 공정을 거쳐 SIMOX 열처리를 실시하였다. 이들 웨이퍼를 실시예 1∼3으로 하였다. Furthermore, SIMOX heat treatment was performed on these
(실시예 4∼6) (Examples 4 to 6)
제1 산소 이온 주입 직후에 이들 웨이퍼를 웨이퍼 표면의 SiO2막에 대한 식각률이 700Å/분(불산 수용액의 농도: 50중량%)으로서 온도가 5℃인 불산 수용액에 비이온계 계면 활성제를 1중량% 첨가한 액에 30초간 침지하여 식각 처리하였다. 이들 웨이퍼를 순수가 흘러넘치는 린스조에 5분간 더 침지하였다. 이상의 조건 이외에는 실시예 1∼3과 동일한 방법으로 3장의 SIMOX 웨이퍼를 제작하였다. 이들 웨이퍼를 실시예 4∼6으로 하였다. Immediately after the first oxygen ion implantation, these wafers were etched with respect to the SiO 2 film on the wafer surface at 700 Pa / min (concentration of aqueous hydrofluoric acid: 50% by weight), and one weight of nonionic surfactant was added to the aqueous hydrofluoric acid having a temperature of 5 ° C. It was immersed in the added liquid for 30 seconds and etched. These wafers were further immersed for 5 minutes in a rinse bath overflowing with pure water. Except the above conditions, three SIMOX wafers were produced by the same method as Examples 1-3. These wafers were set as Examples 4-6.
(실시예 7∼9) (Examples 7-9)
제1 산소 이온 주입 직후에 이들 웨이퍼를 웨이퍼 표면의 SiO2막에 대한 식각률이 400Å/분(불산 수용액의 농도: 25중량%)으로서 온도가 15℃인 불산 수용액에 300초간 침지하여 식각 처리하였다. 이들 웨이퍼를 순수가 흘러넘치는 린스조에 1분간 더 침지하였다. 이상의 조건 이외에는 실시예 1∼3과 동일한 방법으로 3장의 SIMOX 웨이퍼를 제작하였다. 이들 웨이퍼를 실시예 7∼9로 하였다. Immediately after the first oxygen ion implantation, these wafers were etched by immersion for 300 seconds in a hydrofluoric acid solution having a temperature of 15 DEG C with an etching rate of 400 Pa / min (concentration of aqueous hydrofluoric acid: 25 wt%) for the SiO 2 film on the wafer surface. These wafers were further immersed in a rinse bath overflowing with pure water for 1 minute. Except the above conditions, three SIMOX wafers were produced by the same method as Examples 1-3. These wafers were set as Examples 7-9.
(실시예 10∼12) (Examples 10-12)
제1 산소 이온 주입 직후에 이들 웨이퍼를 웨이퍼 표면의 SiO2막에 대한 식각률이 350Å/분(불산 수용액의 농도: 2중량%)으로서 온도가 35℃인 불산 수용액에 이온계 계면 활성제를 3중량% 첨가한 액에 500초간 침지하여 식각 처리하였다. 이들 웨이퍼를 순수가 흘러넘치는 린스조에 1분간 침지하여 건조하였다. 이들 웨이퍼를 80℃의 SC-1 세정액(NH4OH:H2O2:H2O=0.5:1:10)에 5분간 더 침지하고 세정하였다. 이상의 조건 이외에는 실시예 1∼3과 동일한 방법으로 3장의 SIMOX 웨이퍼를 제작하였다. 이들 웨이퍼를 실시예 10∼12로 하였다. Immediately after the first oxygen ion implantation, these wafers were etched with respect to the SiO 2 film on the wafer surface at 350 Pa / min (concentration of aqueous hydrofluoric acid: 2% by weight) and 3% by weight of an ionic surfactant in an aqueous solution of hydrofluoric acid having a temperature of 35 ° C. It was immersed in the added liquid for 500 seconds and etched. These wafers were immersed in a rinse bath overflowing with pure water for 1 minute and dried. These wafers were further immersed in an SC-1 cleaning liquid (NH 4 OH: H 2 O 2 : H 2 O = 0.5: 1: 10) at 80 ° C. for 5 minutes and washed. Except the above conditions, three SIMOX wafers were produced by the same method as Examples 1-3. These wafers were set as Examples 10-12.
(비교예 1∼13)(Comparative Examples 1 to 13)
초크랄스키법으로 끌어올린 직경 200mm의 실리콘 잉곳을 슬라이스하여 표면을 연마하고 세정(제1 세정 공정)한 후에, 산소 이온 주입을 3회로 나누어서 행하였다. After the silicon ingot having a diameter of 200 mm pulled up by the Czochralski method was sliced and polished and cleaned (first cleaning step), oxygen ion implantation was performed in three portions.
제1 산소 이온 주입 직후에 이들 웨이퍼를 80℃의 SC-1 세정 액(NH4OH:H2O2:H2O=0.5:1:10)에 10분간 침지하고 세정한 후(제2 세정 공정)에 건조하였다. Immediately after the first oxygen ion implantation, these wafers were immersed in an SC-1 cleaning liquid (NH 4 OH: H 2 O 2 : H 2 O = 0.5: 1: 10) at 80 ° C. for 10 minutes and washed (second cleaning). Step).
다음 이들 웨이퍼에 대하여 제2 산소 이온 주입 공정, 제3 세정 공정, 제3 산소 이온 주입 공정, 제4 세정 공정을 거쳐 SIMOX 열처리를 실시하였다. 이들 웨이퍼를 비교예 1∼13으로 하였다. Next, these wafers were subjected to SIMOX heat treatment through a second oxygen ion implantation step, a third cleaning step, a third oxygen ion implantation step, and a fourth cleaning step. These wafers were made into Comparative Examples 1-13.
(비교예 14∼26)(Comparative Examples 14-26)
초크랄스키법으로 끌어올린 직경 200mm의 실리콘 잉곳을 슬라이스하여 표면을 연마하고 세정(제1 세정 공정)한 후에, 산소 이온 주입을 3회로 나누어서 행하였다. After the silicon ingot having a diameter of 200 mm pulled up by the Czochralski method was sliced and polished and cleaned (first cleaning step), oxygen ion implantation was performed in three portions.
제1 산소 이온 주입 직후에 이들 웨이퍼를 매엽 스핀 방식으로 세정하였다. 구체적으로 설명하면, 웨이퍼를 1장씩 회전시키면서 그 표면에 농도 15ppm의 오존수를 20초간 분사하여 세정한 후에, 농도 0.5중량%의 불산 수용액을 10초간 분사하여 세정하였다. 이들 세정을 3회 반복한 후(제2 세정 공정)에 웨이퍼를 건조하였다. Immediately after the first oxygen ion implantation, these wafers were cleaned by a single sheet spin method. Specifically, the wafer was rotated one by one, sprayed with a concentration of 15 ppm of ozone water for 20 seconds, and then washed with a hydrofluoric acid solution having a concentration of 0.5% by weight for 10 seconds. After these washings were repeated three times (second washing step), the wafer was dried.
다음, 이들 웨이퍼에 대하여 제2 산소 이온 주입 공정, 제3 세정 공정, 제3 산소 이온 주입 공정, 제4 세정 공정을 거쳐 SIMOX 열처리를 실시하였다. 이들 웨이퍼를 비교예 14∼26으로 하였다. Next, these wafers were subjected to SIMOX heat treatment through a second oxygen ion implantation step, a third cleaning step, a third oxygen ion implantation step, and a fourth cleaning step. These wafers were referred to as Comparative Examples 14 to 26.
(비교예 27∼39) (Comparative Examples 27-39)
제1 산소 이온 주입 직후에 이들 웨이퍼를 웨이퍼 표면의 SiO2막에 대한 식 각률이 30Å/분(불산 수용액의 농도: 0.5중량%)으로서 온도가 23℃인 불산 수용액에 30초간 침지하여 식각 처리하였다. 이 조건 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 SIMOX 웨이퍼를 제작하였다. 이들 웨이퍼를 비교예 27∼39로 하였다. Immediately after the first oxygen ion implantation, these wafers were etched by immersion for 30 seconds in a hydrofluoric acid solution having a temperature of 23 ° C. for 30 seconds / min (concentration of hydrofluoric acid solution: 0.5% by weight) for the SiO 2 film on the wafer surface. . A SIMOX wafer was produced in the same manner as in Example 1 except these conditions. These wafers were set as Comparative Examples 27-39.
(비교예 40∼52) (Comparative Examples 40-52)
제1 산소 이온 주입 직후에 이들 웨이퍼를 웨이퍼 표면의 SiO2막에 대한 식각률이 120Å/분(불산 수용액의 농도: 2.0중량%)으로서 온도가 23℃인 불산 수용액에 30초간 침지하여 식각 처리하였다. 이 조건 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 SIMOX 웨이퍼를 제작하였다. 이들 웨이퍼를 비교예 40∼52로 하였다. Was treated by immersing 30 seconds in the hydrofluoric acid aqueous solution temperature is 23 ℃ as etching: a first oxygen ion these wafer immediately after the injection etch rate is 120Å / min (2.0% by weight concentration of the hydrofluoric acid aqueous solution) to the SiO 2 film on the wafer surface. A SIMOX wafer was produced in the same manner as in Example 1 except these conditions. These wafers were set as Comparative Examples 40-52.
(비교 시험 1 및 평가)(
실시예 1∼12 및 비교예 1∼52의 실리콘 웨이퍼의 제2 세정 공정 전후의 부동점 파티클의 제거율을 계측하였다. The removal rate of the floating point particle before and behind the 2nd cleaning process of the silicon wafer of Examples 1-12 and Comparative Examples 1-52 was measured.
이 부동점 파티클의 제거율은 이하의 방법에 의해 산출하였다. 먼저 SurfScan6420(미국 KLA-Tencor사 제품의 표면 검사 장치)을 이용하여 제2 세정 공정 전후의 입자 크기(입경 粒徑) 0.20μm 이상의 파티클의 수를 계측하였다. 이어서, 제2 세정 공정 후의 입자 크기 0.20μm 이상의 파티클의 수를 제2 세정 공정 전의 입자 크기 0.20μm 이상의 파티클의 수로 나눈 비율을 백분률로 나타내고, 부동점 파티클의 제거율로 하였다. 그 결과를 도 3A∼도 3C 및 도 4A, 도 4B에 도시하였다. The removal rate of this floating point particle was computed by the following method. First, the number of particles of 0.20 μm or more in particle size (particle size 粒 徑) before and after the second cleaning process was measured using SurfScan6420 (a surface inspection apparatus manufactured by KLA-Tencor, USA). Next, the ratio which divided the number of particles of 0.20 micrometer or more of particle size after a 2nd washing process by the number of particles of 0.20 micrometer or more of particle size before a 2nd washing process was represented by the percentage, and it was set as the removal rate of a floating point particle. The results are shown in Figs. 3A to 3C and Figs. 4A and 4B.
도 3A∼도 3C 및 도 4A, 도 4B에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예 1∼52에서 는 부동점 파티클의 제거율이 45∼85%로 낮은 데 반해, 실시예 1∼12에서는 부동점 파티클의 제거율이 88∼100%로 매우 높아졌다. 이 이유는, 산소 이온을 3회로 나누어서 주입하고, 2회째의 산소 이온 주입 직전에 파티클을 적게해 둠으로써 실시예의 부동점 파티클의 제거율이 매우 높아졌기 때문으로 사료된다. 또한, 3회째의 산소 이온 주입은 저온이기 때문에 반입 파티클이 어느 정도 존재해 있어도 결함핵은 되지 않을 것으로 사료된다. 또한, 주입 시간에 대하여 웨이퍼 표면에 체류 시간이 길었던 파티클이 결함핵이 되기 때문에 1회째 및 2회째의 산소 이온 주입 시에 존재한 파티클은 결함핵이 되기 쉽지만, 2회째 및 3회째의 산소 이온 주입 시에만 존재한 파티클은 결함핵이 되기 어렵기 때문으로 사료된다. As can be seen from Figs. 3A to 3C and Figs. 4A and 4B, in Comparative Examples 1 to 52, the removal rate of the floating point particles is low as 45 to 85%, whereas in Examples 1 to 12, The removal rate was very high, 88-100%. This reason is considered to be because the removal rate of the floating point particle of the Example became very high by injecting oxygen ions in three portions and reducing the particles immediately before the second oxygen ion implantation. In addition, since the oxygen ion implantation of the third time is low temperature, it is considered that even if some particles are brought in, it will not become a defect nucleus. In addition, since particles having a long residence time on the wafer surface with respect to the implantation time become defect nuclei, particles present during the first and second oxygen ion implantation tend to become defect nuclei, but the second and third oxygen ion implantation Particles that exist only in time are considered to be difficult to become defective nuclei.
(비교 시험 2 및 평가)(Comparative Exam 2 and Evaluation)
실시예 1, 4, 7 및 10, 비교예 3∼6 및 비교예 16∼19의 제1∼제3 산소 이온 주입 공정 및 SIMOX 열처리 공정을 거친 실리콘 웨이퍼의 SOI층을 관통하는 깊은 결함의 수를 계측하였다. The number of deep defects penetrating through the SOI layer of the silicon wafer subjected to the first to third oxygen ion implantation steps and the SIMOX heat treatment step of Examples 1, 4, 7 and 10, Comparative Examples 3 to 6, and Comparative Examples 16 to 19 was determined. It was measured.
이 결함의 수는 상기 웨이퍼를 농도 50중량%의 불산 수용액에 23℃에서 30분간 침지하여 SOI층의 결손을 나타나게 한(현재화(顯在化)시킨) 후에, 이 현재화한 결손의 수를 광학 현미경에 의해 관찰하여 측정하였다. 그 결과를 도 5에 도시하였다. The number of defects was determined by immersing the wafer in a 50% by weight hydrofluoric acid solution at 23 ° C. for 30 minutes to reveal defects in the SOI layer (presentation). It measured by observing with an optical microscope. The results are shown in FIG.
도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예 3∼6 및 비교예 16∼19에서는 SOI층을 관통하는 깊은 결함의 수가 17∼26개로 많았던 데 반해, 실시예 1, 4, 7 및 10에서는 SOI층을 관통하는 깊은 결함의 수가 0∼5개, 즉 직경 200mm의 SIMOX 웨이퍼 에서는 0.016개/cm2 이하로 매우 적어졌다. As can be seen from FIG. 5, in Comparative Examples 3 to 6 and Comparative Examples 16 to 19, the number of deep defects penetrating through the SOI layer was 17 to 26, whereas in Examples 1, 4, 7 and 10, the SOI layer was used. the number of deep dog 0-5, that SIMOX wafer having a diameter of 200mm of a defect extending through the opening of 0.016 / cm 2 It became very small as follows.
본 발명의 SIMOX 웨이퍼의 제조 방법에 의하면, 규소와 산소의 결합을 대량으로 포함하는 파티클의 강고한 결합도 절단할 수 있기 때문에, 실리콘 웨이퍼 표면으로부터 파티클을 거의 완전하게 효율적으로 제거할 수 있다. 따라서, 결함이 매우 적은 SIMOX 웨이퍼를 제조할 수 있다. According to the manufacturing method of the SIMOX wafer of the present invention, since the strong bond of particles containing a large amount of silicon and oxygen bonds can also be cut, the particles can be removed almost completely efficiently from the silicon wafer surface. Thus, it is possible to manufacture SIMOX wafers with very few defects.
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KR1020087001259A KR20080021790A (en) | 2008-01-16 | 2005-07-22 | Method for manufacturing simox wafer and simox wafer manufactured by such method |
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