KR20220125990A - Quantitative measuring method for point defect area of silicon wafer - Google Patents

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Abstract

An embodiment provides a quantitative measuring method of a spot defect region of a silicon wafer which comprises the following steps of: (a) stabilizing the existing oxygen precipitation nucleus without generating an additional nucleus in a vacancy region by heat-treating a silicon wafer; (b) expanding the pre-stabilized oxygen precipitation nucleus to an observable size; (c) measuring density of an oxygen precipitate; and (d) defining a spot defect region of the silicon wafer according to the density of the oxygen precipitate.

Description

실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 정량적인 측정 방법{QUANTITATIVE MEASURING METHOD FOR POINT DEFECT AREA OF SILICON WAFER}Quantitative measurement method of point defect area of silicon wafer

실시예는 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역을 정량적으로 평가하는 방법에 관한 것이다.The embodiment relates to a method for measuring a point defect area of a silicon wafer, and more particularly, to a method for quantitatively evaluating a point defect area of a silicon wafer.

통상적인 실리콘 웨이퍼는, 초크랄스키법(Czochralski Method, 이하 'CZ'법이라 함) 등으로 단결정(Ingot)을 만들기 위한 단결정 성장 공정과, 단결정을 절삭(Slicing)하여 얇은 원판 모양의 웨이퍼를 얻는 절삭공정과, 상기 절삭으로 인하여 웨이퍼에 잔존하는 기계적 가공에 의한 손상(Damage)을 제거하는 연삭(Lapping) 공정과, 웨이퍼를 경면화하는 연마(Polishing) 공정과, 연마된 웨이퍼를 경면화하고 웨이퍼에 부착된 연마제나 이물질을 제거하는 세정 공정을 통하여 제조된다.A typical silicon wafer includes a single crystal growth process for making an ingot by the Czochralski method (hereinafter referred to as the 'CZ method'), etc., and a thin disk-shaped wafer by slicing the single crystal. A cutting process, a grinding process for removing damage due to mechanical processing remaining on the wafer due to the cutting, a polishing process for mirror-finishing the wafer, and mirror-finishing the polished wafer It is manufactured through a cleaning process that removes abrasives or foreign substances attached to the surface.

CZ법으로 제작되는 실리콘 웨이퍼는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 조건에 따라 다양한 결함이 생성된다.In a silicon wafer manufactured by the CZ method, various defects are generated depending on the growth conditions of the silicon single crystal ingot.

CZ법으로 제조되는 실리콘 웨이퍼에서 열공정 중 발생하는 산소 석출물 (bulk microdefects; BMD)은 잔여 베이컨시(residual vacancy)와 인터스티셜 산소(interstitial oxygen; Oi)에 의해 발생하는 결함으로, 적정한 산소 석출물의 발생은 게터링(gettering)을 통해 웨이퍼 내의 금속 오염을 제거하여 소자의 리키지 결함(leakage fail)을 방지하는 효과가 있다.Oxygen precipitates (bulk microdefects; BMD) generated during thermal processing in silicon wafers manufactured by the CZ method are defects caused by residual vacancy and interstitial oxygen (Oi). The generation of , removes metal contamination in the wafer through gettering, has an effect of preventing leakage fail of the device.

그러나, 산소 석출물이 과다하게 발생할 경우 웨이퍼의 디누드 영역(denuded zone; DZ)이 축소되어 웨이퍼의 품질이 저하되고, 웨이퍼의 강도가 열화되고 이로 인해 기계적인 불량이 발생할 수 있다. 또한, 베이컨시-리치(vacancy-rich)한 웨이퍼가 1100℃이상의 고온 공정을 거칠때 산소 석출물이 OISF(oxidation-induced stacking fault)등의 추가 결함을 초래할 수 있다. 여기서, OISF는 실리콘 웨이퍼 내에 산소 석출물이 일정 크기 이상 존재할 때, 습식 산화 등의 급격한 표면 산화로 인하여 셀프-인터스티셜(self-interstitial)이 주입될시 산소 석출핵으로부터 만들어지는 적층 결함이다.However, when oxygen precipitates are excessively generated, a denuded zone (DZ) of the wafer is reduced to deteriorate the quality of the wafer, and the strength of the wafer is deteriorated, which may cause mechanical failure. In addition, when a vacancy-rich wafer is subjected to a high temperature process of 1100° C. or higher, oxygen precipitates may cause additional defects such as oxidation-induced stacking fault (OISF). Here, OISF is a stacking defect created from oxygen precipitation nuclei when self-interstitial is implanted due to rapid surface oxidation such as wet oxidation when oxygen precipitates exist in a silicon wafer of a certain size or more.

따라서, 웨이퍼를 제조할 때 산소 석출물 및 잔여 베이컨시의 분포, 즉 점 결함 영역(point defect region)에 대한 정보를 결정 성장 단계에서 정확히 확인할 필요가 있다.Therefore, when manufacturing a wafer, it is necessary to accurately check the distribution of oxygen precipitates and residual vacancies, that is, information on point defect regions in the crystal growth step.

열 처리 공정에서 산소가 석출된 후, 웨이퍼의 면 내 산소 석출물의 밀도 분포를 측정하는 것이 가장 기본적인 분석법으로 활용되고 있다. 이 방법은 간접적으로 점 결함 영역의 분포를 정량적으로 파악할 수 있는 장점이 있으나 장시간 열처리가 필요하고 웨이퍼의 단면 분석이 강제됨에 따라 선형 프로파일(line profile) 외에 고차원적인 분석이 어렵다.After oxygen is precipitated in the heat treatment process, the most basic analysis method is to measure the density distribution of oxygen precipitates in the surface of the wafer. Although this method has the advantage of indirectly quantifying the distribution of point defect regions, it is difficult to perform high-dimensional analysis other than the line profile as long-term heat treatment is required and cross-sectional analysis of the wafer is forced.

또한, 잔여 베이컨시를 직접 측정하는 방법으로는 웨이퍼 전면에 백금을 확산시켜서 베이컨시를 전기적으로 활성화시킨 후 DLTS(deep level transient spectroscope)를 활용하여 전기적 특성 분석을 적용하는 분석법이 있다. 그러나, 이 방법은 분석 시간이 길고 웨이퍼 내의 점 결함 영역의 분포를 아는 데 부적합한 단점이 있다.In addition, as a method for directly measuring the residual vacancy, there is an analysis method in which platinum is diffused over the entire wafer to electrically activate the vacancy, and then an electrical characteristic analysis is applied using a deep level transient spectroscope (DLTS). However, this method has the disadvantages of a long analysis time and inappropriateness to know the distribution of point defect regions within the wafer.

따라서, 웨이퍼의 품질 관리 측면에서 빠르고 간편하면서도 점 결함 영역을 명확히 드러낼 수 있는 분석법이 필요하다.Therefore, there is a need for an analysis method that can clearly reveal the point defect area while being fast and simple in terms of quality control of the wafer.

실시예는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역을 품질 관리 측면에서 빠르고 간편하면서도 명확히 드러낼 수 있는 측정 방법을 제공하고자 한다.The embodiment is intended to solve the above-mentioned problems, and it is intended to provide a measurement method capable of quickly, simply and clearly revealing a point defect region of a silicon wafer in terms of quality control.

실시예는 실리콘 웨이퍼를 열처리하여, 베이컨시 영역에서 추가 핵 생성 없이 기존의 산소 석출핵을 안정화시키는 (a)단계; 기 안정화된 산소 석출핵을 관찰 가능한 크기로 확장시키는 (b)단계; 상기 산소 석출물의 밀도를 측정하는 (c)단계; 및 상기 산소 석출물의 밀도에 따라 상기 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역을 정의하는 (d)단계를 포함하는 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 정량적인 측정 방법을 제공한다.The embodiment includes the steps of: (a) stabilizing the existing oxygen precipitation nuclei without additional nucleation in the vacancy region by heat-treating the silicon wafer; (b) expanding the pre-stabilized oxygen precipitation nuclei to an observable size; (c) measuring the density of the oxygen precipitate; and (d) defining a point defect area of the silicon wafer according to the density of the oxygen precipitates.

(a) 단계는 950℃내지 1100℃의 온도에서 1시간 내지 5시간 동안 진행될 수 있다.Step (a) may be performed at a temperature of 950 ° C. to 1100 ° C. for 1 hour to 5 hours.

(a) 단계에서, 실리콘 웨이퍼의 건식 산화를 진행할 수 있다.In step (a), dry oxidation of the silicon wafer may be performed.

(b) 단계에서, 안정화된 산소 석출핵을 20 나노미터 이상의 크기로 확장시킬 수 있다.In step (b), the stabilized oxygen precipitation nuclei can be expanded to a size of 20 nanometers or more.

(b) 단계는 1100℃내지 1200℃의 온도에서 1시간 내지 3시간 동안 진행될 수 있다.Step (b) may be performed at a temperature of 1100°C to 1200°C for 1 hour to 3 hours.

(b) 단계에서, 실리콘 웨이퍼의 습식 산화를 진행할 수 있다.In step (b), wet oxidation of the silicon wafer may be performed.

(c) 단계에서, 레이저 산란법을 이용하여 상기 산소 석출물의 밀도를 측정하거나, 선택적 식각 후 현미경을 사용하여 상기 산소 석출물의 밀도를 측정할 수 있다.In step (c), the density of the oxygen precipitates may be measured using a laser scattering method, or the density of the oxygen precipitates may be measured using a microscope after selective etching.

(d) 단계에서, 산소 석출물의 밀도가 1.6Х108cm-3 이상인 영역을 OISF 영역으로 정의하고, 산소 석출물의 밀도가 1.6Х108cm-3 미만인 영역을 VDP 영역으로 정의하고, 산소 석출물이 발생하지 않는 영역을 IDP 영역으로 정의할 수 있다.In step (d), the region where the density of oxygen precipitates is 1.6Х10 8 cm -3 or more is defined as the OISF region, and the region where the density of oxygen precipitates is less than 1.6Х10 8 cm -3 is defined as the VDP region, and oxygen precipitates are generated An area that is not used can be defined as an IDP area.

실시예에 따른 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 측정 방법은, 열처리 후 산소 석출물의 밀도를 이용하여 한번에 구분이 가능하고, 또한 동일 영역 내에서도 결함 영역 깊이(depth) 차이를 정량적으로 비교 분석할 수 있으며, 산소 석출물의 밀도를 이용해 OISF 등의 발생을 예측 가능하여, 추가 식각이나 현미경 분석을 통해 OISF를 직접 카운트하지 않더라도, OISF의 발생 폭 및 밀도를 쉽게 예측할 수 있다.In the method of measuring the point defect area of a silicon wafer according to the embodiment, it is possible to distinguish at a time using the density of oxygen precipitates after heat treatment, and it is also possible to quantitatively compare and analyze the difference in the depth of the defect area even within the same area, Since the occurrence of OISF can be predicted using the density of oxygen precipitates, the occurrence width and density of OISF can be easily predicted without directly counting OISF through additional etching or microscopic analysis.

도 1은 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 측정 방법의 흐름도이고,
도 2는 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 측정 방법과 종래의 방법에 따른 측정 방법에 따른 결과를 비교한 도면이고,
도 3은 다양한 결정결함 영역을 포함하는 웨이퍼의 OISF 밀도와 보이드 밀도를 나타낸 도면이다.
1 is a flowchart of a method for measuring a point defect area of a silicon wafer according to an embodiment;
2 is a view comparing the results according to the measuring method according to the conventional method and the measuring method of the point defect area of the silicon wafer according to the embodiment,
3 is a diagram illustrating OISF density and void density of a wafer including various crystal defect regions.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings to help the understanding of the present invention, examples will be described in detail.

그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.However, the embodiments according to the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided in order to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.

또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상부" 및 "하부" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.Also, as used hereinafter, relational terms such as "first" and "second," "upper" and "lower", etc., shall not necessarily require or imply any physical or logical relationship or order between such entities or elements. In other words, it may be used only to distinguish one entity or element from another entity or element.

도 1은 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 측정 방법의 흐름도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 측정 방법은, 실리콘 웨이퍼를 열처리하여, 베이컨시 영역에서 추가 핵 생성 없이 기존의 산소 석출핵을 안정화시키는 (a)단계(S110)와, 안정화된 산소 석출핵을 관찰 가능한 크기로 확장시키는 (b)단계(S120)와, 산소 석출물의 밀도를 측정하는 (c)단계(S130)와, 산소 석출물의 밀도에 따라 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역을 정의하는 (d)단계(S140)를 포함할 수 있다. 여기서, (a) 단계와 (b) 단계에서의 산소 석출핵이 성장되어 (c) 단계와 (d) 단계에서는 산소 석출물이 될 수 있다.1 is a flowchart of a method for measuring a point defect area of a silicon wafer according to an embodiment. As shown in FIG. 1 , in the method for measuring a point defect region of a silicon wafer according to the present embodiment, the silicon wafer is heat treated to stabilize the existing oxygen precipitation nuclei without additional nucleation in the vacancy region (a). (S110), (b) step (S120) of expanding the stabilized oxygen precipitate nuclei to an observable size, (c) step (S130) of measuring the density of oxygen precipitates, and a silicon wafer according to the density of oxygen precipitates (d) defining a point defect region of ( S140 ) may be included. Here, the oxygen precipitate nuclei in steps (a) and (b) may be grown to become oxygen precipitates in steps (c) and (d).

상세하게 설명하면 다음과 같다.In detail, it is as follows.

먼저 CZ법으로 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키고, 가공을 통하여 실리콘 웨이퍼를 준비한다. 이때, 실리콘 웨이퍼는 저항률이 0.1(Ω·cm)보다 크고, 초기 Oi가 8ppma 보다 클 수 있다.First, a silicon single crystal ingot is grown by the CZ method, and a silicon wafer is prepared through processing. In this case, the silicon wafer may have a resistivity greater than 0.1 (Ω·cm) and an initial Oi greater than 8 ppma.

그리고, 실리콘 웨이퍼를 열처리하여, 베이컨시 영역에서 추가 핵 생성 없이 기존의 산소 석출핵을 안정화시킬 수 있다. 본 단계는, 산소 석출핵이 없는 셀프-인터스티셜(selt-interstitial) 영역에 대한 선택성을 부여하는 단계일 수 있다. In addition, by heat-treating the silicon wafer, it is possible to stabilize the existing oxygen precipitation nuclei without additional nucleation in the vacancy region. This step may be a step of imparting selectivity to a self-interstitial region having no oxygen precipitation nuclei.

이때, 열처리는 950℃내지 1100℃의 온도에서 진행될 수 있다. 열처리 온도가 950℃ 이하가 될 경우, VDP 영역에서 추가 핵생성이 일어날 수 있다. 여기서, VDP 영역은 Grown-in vacancy 농도가 상대적으로 낮아서 OISF 석출핵은 존재하지 않으나, 베이컨시로 인하여 산소 석출핵이 용이하게 발생할 수 있는 영역이다. 그리고, 열처리 온도가 1100℃ 이상이 되면, 고온으로 인하여 산소 석출핵이 용해될 수 있다.In this case, the heat treatment may be performed at a temperature of 950 ° C to 1100 ° C. When the heat treatment temperature is 950° C. or less, additional nucleation may occur in the VDP region. Here, the VDP region is a region in which OISF precipitation nuclei do not exist because the grown-in vacancy concentration is relatively low, but oxygen precipitation nuclei can easily occur due to vacancy. And, when the heat treatment temperature is 1100° C. or higher, the oxygen precipitation nuclei may be dissolved due to the high temperature.

그리고, 열처리는 1시간 내지 5시간 동안 진행될 수 있다. 열처리 시간이 1시간보다 짧을 경우, 산소 석출핵이 충분히 안정화되지 않아서 후의 공정에서 용해될 수 있다. 그리고, 열처리 시간이 5시간을 초과할 경우, VDP 영역이 과다하게 형성되어, 영역 구분의 효과가 저하될 수 있다.And, the heat treatment may be performed for 1 hour to 5 hours. If the heat treatment time is shorter than 1 hour, the oxygen precipitation nuclei may not be sufficiently stabilized and may be dissolved in a subsequent process. In addition, when the heat treatment time exceeds 5 hours, the VDP region is excessively formed, and the effect of region division may be reduced.

그리고, 본 공정 후에 실리콘 웨이퍼를 건식 산화(dry oxidation) 시켜서, OISF 발생 영역을 구분할 수 있다.In addition, by dry oxidation of the silicon wafer after this process, the OISF generation region can be distinguished.

이어서, 안정화된 산소 석출핵을 관찰 가능한 크기로 확장시킬 수 있다. 상세하게는, 산소 석출핵이 확장되어 안정화된 20 나노미터 이상의 크기의 산소 석출핵으로 확장될 수 있다.Then, the stabilized oxygen precipitation nuclei can be expanded to an observable size. In detail, the oxygen precipitation nuclei may be expanded and expanded into stabilized oxygen precipitation nuclei having a size of 20 nanometers or more.

본 공정은, 1100℃ 내지 1200℃의 온도에서 1시간 내지 3시간 동안 진행될 수 있다. 본 공정의 온도가 1100℃보다 낮거나 1200℃보다 높을 경우, 산소 석출핵의 용해가 일어날 수 있다. 그리고, 본 공정이 1시간보다 적게 진행될 경우, 산소 석출핵의 성장이 부족하여 성장된 산소 석출물의 밀도를 정확하게 측정하기 어려울 수 있다. 그리고, 열처리 시간이 3시간을 초과할 경우, 실리콘 웨이퍼에 슬립(slip) 등의 기계적인 변형이 발생할 수 있다.This process may be performed at a temperature of 1100° C. to 1200° C. for 1 hour to 3 hours. When the temperature of this process is lower than 1100 °C or higher than 1200 °C, dissolution of oxygen precipitation nuclei may occur. In addition, when the present process is performed for less than 1 hour, it may be difficult to accurately measure the density of the grown oxygen precipitates due to insufficient growth of oxygen precipitates. And, when the heat treatment time exceeds 3 hours, mechanical deformation such as slip may occur in the silicon wafer.

그리고, 본 공정에서 실리콘 웨이퍼를 습식 산화(wet oxidation) 시켜서, OSIF 발생 영역을 구분할 수 있다.In addition, by wet oxidation of the silicon wafer in this process, the OSIF generation region can be distinguished.

이어서, 산소 석출물의 밀도를 측정할 수 있다. 이때, 레이저 산란법(laser-scattering tomography; LST)을 이용하여 산소 석출물의 밀도를 측정하거나, 또는 실리콘 웨이퍼의 선택적 식각 후 현미경을 사용하여 산소 석출물의 밀도를 측정할 수 있다. 레이저 산란법은 실리콘 웨이퍼에 레이저 광선을 입사하여, 실리콘 웨이퍼 내에 존재하는 결함(defect)에 의해 산란되는 빛을 통해 결함의 위치 및 크기를 측정하는 방법이다.Then, the density of the oxygen precipitate can be measured. In this case, the density of the oxygen precipitates may be measured using laser-scattering tomography (LST), or the density of the oxygen precipitates may be measured using a microscope after selective etching of the silicon wafer. The laser scattering method is a method of measuring a position and size of a defect through light scattered by a defect existing in the silicon wafer by injecting a laser beam into the silicon wafer.

그리고, 산소 석출물의 밀도에 따라 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역을 정의할 수 있다. 이때, 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역을, 측정된 산소 석출물의 밀도에 따라 정량적으로 정의할 수 있다. 예를 들어, 산소 석출물의 밀도가 1.6Х108cm-3 이상인 영역을 OISF 영역으로 정의할 수 있고, 산소 석출물의 밀도가 1.6Х108cm-3 미만인 영역을 VDP 영역으로 정의할 수 있으며, 산소 석출물이 발생하지 않는 영역을 IDP 영역으로 정의할 수 있다.In addition, the point defect region of the silicon wafer may be defined according to the density of the oxygen precipitates. In this case, the point defect region of the silicon wafer may be quantitatively defined according to the measured density of oxygen precipitates. For example, a region in which the density of oxygen precipitates is 1.6Х10 8 cm -3 or more may be defined as the OISF region, and a region in which the density of oxygen precipitates is less than 1.6Х10 8 cm -3 may be defined as the VDP region, and oxygen precipitates may be defined as the VDP region. An area where this does not occur can be defined as an IDP area.

이때, OISF 영역은 Grown-in 베이컨시 농도가 높아서 잉곳 성장 단계에서 OISF를 발현시킬 수 있는 석출물이 이미 존재하는 영역이며, O-band 영역이라고도 할 수 있다. VDP 영역은 Grown-in 베이컨시 농도가 상대적으로 낮아서 OISF 석출핵이 존재하지 않으나, 베이컨시로 인하여 산소 석출핵이 용이하게 발생하는 영역일 수 있다. 그리고, IDP 영역은 점 결함 간의 재결합으로 인하여 Grown-in 베이컨시가 없고 셀프-인터스티셜(self-interstitial)이 주를 이루어서, 산소 석출물이 거의 발행하지 않는 영역일 수 있다.At this time, the OISF region is a region in which a precipitate capable of expressing OISF in the ingot growth stage because of a high grown-in vacancy concentration already exists, and may also be referred to as an O-band region. The VDP region may be a region in which OISF precipitation nuclei do not exist because the grown-in vacancy concentration is relatively low, but oxygen precipitation nuclei easily occur due to vacancy. In addition, the IDP region may be a region in which oxygen precipitates are hardly generated because there is no grown-in vacancy due to recombination between point defects and self-interstitial is predominant.

실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 측정 방법에서, 산소 석출물의 발생 거동이 OISF 및 베이컨시를 포함한 영역에 대해 선택성이 있으며 인터스티셜-리치(interstitial-rich)한 영역에서는 발생하지 않는다.In the method of measuring a point defect region of a silicon wafer, the generation behavior of oxygen precipitates is selective for regions including OISF and vacancy, and does not occur in an interstitial-rich region.

그리고, 석출물의 밀도는 결정 내의 베이컨시의 상대적인 수준을 반영한 것일 수 있다. 즉, 종래의 헤이즈(haze)법 등에서는 복수의 열처리를 통해 구분되던 O-밴드와 VDP 영역 경계를, 본 실시예에서는 열처리 후 산소 석출물의 밀도를 이용하여 한번에 구분이 가능하고, 또한 동일 영역 내에서도 결함 영역 깊이(depth) 차이를 정량적으로 비교 분석할 수 있다.And, the density of the precipitate may reflect the relative level of vacancy in the crystal. That is, in the conventional haze method, etc., the boundary between the O-band and the VDP region, which were separated through a plurality of heat treatments, can be distinguished at once using the density of oxygen precipitates after heat treatment in this embodiment, and also within the same region. The difference in the depth of the defect region can be quantitatively compared and analyzed.

또한, 산소 석출물의 밀도를 이용해 OISF 등의 발생을 예측 가능하여, 추가 식각이나 현미경 분석을 통해 OISF를 직접 카운트하지 않더라도, OISF의 발생 폭 및 밀도를 쉽게 예측할 수 있다.In addition, since the occurrence of OISF and the like can be predicted using the density of oxygen precipitates, the occurrence width and density of OISF can be easily predicted without directly counting the OISF through additional etching or microscopic analysis.

도 2는 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 측정 방법과 종래의 방법에 따른 측정 방법에 따른 결과를 비교한 도면이다.FIG. 2 is a view comparing the results of the measurement method of the point defect area of the silicon wafer according to the embodiment and the measurement method according to the conventional method.

도 2에서 상부에는 본 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 측정 방법에 따른 웨이퍼의 LST(Laser-scattered Tomography: 레이저 산란법) 측정 결과가 도시되고, 하부에는 종래의 석출물 열처리 방법에 따른 측정 방법을 이용한 웨이퍼의 LST 측정 결과가 도시된다.In FIG. 2, the upper part shows the LST (Laser-scattered tomography) measurement result of the wafer according to the method for measuring the point defect region of the silicon wafer according to the present embodiment, and the lower part shows the measurement according to the conventional heat treatment method for precipitates The LST measurement results of the wafer using the method are shown.

총 7개의 웨이퍼 샘플에 대하여 본 실시예에 따른 방법과 종래의 구리-헤이즈(Cu-haze)법에 따른 석출 열처리 방법에 따른 측정 방법을 진행하였다. 각각의 웨이퍼는 직경 300 밀리미터 내외의 웨이퍼일 수 있고, 종래의 석출 열처리의 경우 800℃의 온도에서 4시간, 그리고 1000℃의 온도에서 16시간의 열처리를 진행한 후에 LST 측정을 하였다.For a total of 7 wafer samples, the method according to the present embodiment and the measurement method according to the precipitation heat treatment method according to the conventional copper-haze method were performed. Each wafer may be a wafer having a diameter of about 300 millimeters, and in the case of conventional precipitation heat treatment, LST was measured after heat treatment at 800° C. for 4 hours and at 1000° C. for 16 hours.

본 실시예의 측정 방법에 따른 웨이퍼의 석출물의 밀도 프로파일(profile)은, 종래의 구리-헤이즈법을 이용한 웨이퍼의 점 결함 영역의 분포가 일치하며, VDP 영역의 상대적인 깊이가 석출물 밀도에 잘 반영됨을 알 수 있다. 특히, 구리-헤이즈 법에 따른 웨이퍼에서 IDP로 확인된 영역에서는 BMD가 전혀 검출되지 않아서, 본 실시예에서는 베이컨시 영역에 대한 선택성이 뚜렷한 것을 확인할 수 있다.It can be seen that the density profile of the precipitates of the wafer according to the measurement method of this embodiment matches the distribution of the point defect regions of the wafer using the conventional copper-haze method, and the relative depth of the VDP region is well reflected in the density of the precipitates. can In particular, since BMD was not detected at all in the region identified as IDP in the wafer according to the copper-haze method, it can be seen that the selectivity to the vacancy region is clear in this embodiment.

도 3은 다양한 결정결함 영역을 포함하는 웨이퍼의 OISF 밀도와 보이드 밀도를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating OISF density and void density of a wafer including various crystal defect regions.

도 3에서 복수의 웨이퍼들에 대하여 좌측은 OISF 밀도를 우측은 보이드(COP)를 도시하고 있다. 좌측에서 웨이퍼 표면의 OISF는 특정 밀도(1.6Х108 cm-3) 이상이 되었을 때 OISF 밀도가 급격히 증가함을 알 수 있으며, 보이드(Void) 밀도에서는 보이드의 응집(agglomeration)이 시작되는 결정 영역의 위치를 뚜렷하게 확인하는 것이 가능하며, 본 실시예에 따른 측정 방법이 CZ법으로 성장된 실리콘 웨이퍼의 점 결함 수준을 반영하는 것임을 알 수 있다.In FIG. 3 , the OISF density is shown on the left side and voids (COP) are shown on the right side for the plurality of wafers in FIG. 3 . On the left, it can be seen that the OISF density on the wafer surface increases sharply when it exceeds a specific density (1.6Х10 8 cm -3 ). It is possible to clearly confirm the position, and it can be seen that the measurement method according to the present embodiment reflects the point defect level of the silicon wafer grown by the CZ method.

헤이즈(haze)법은 구리(Cu) 등 전이 금속의 강제 오염 및 확산 열처리를 통하여 웨이퍼의 점 결함을 분석한다. 즉, 웨이퍼 내의 잔여 베이컨시(residual vacancy)가 높아서 산소 석출물이 고밀도로 발생하는 영역에서는 강제 오염된 전이 금속이 석출물에 모두 게터링(gattering)되어 웨이퍼의 표면으로 외방확산(out diffusion)되지 않으나, 베이컨시(vacancy)가 낮거나 셀프-인터스티셜(self-interstitial)이 우세한 영역에서는 산소 석출물이 발생하지 않아 전이 금속의 게터링이 발생하지 않는다.The haze method analyzes point defects of a wafer through forced contamination of transition metals such as copper (Cu) and diffusion heat treatment. That is, in a region where oxygen precipitates are generated at a high density due to a high residual vacancy in the wafer, the forcibly contaminated transition metal is all gettered in the precipitates and does not diffuse outward to the surface of the wafer, In a region where vacancy is low or self-interstitial is dominant, oxygen precipitates do not occur, so that transition metal gettering does not occur.

따라서 표면으로 확산된 전이 금속이 실리사이드 (silicide) 결함을 형성하게 된다. 이렇게 웨이퍼의 점 결함 영역별 상대적인 게터링 능력 차이가 반영되도록 전처리된 웨이퍼를 선택적 에칭으로 식각하면 표면의 실리사이드가 에칭되어 발생하는 접시 모양의 피트(S-pit) 등의 형태로 변형되어 입사광을 산란시킴으로써 밝은 색의 헤이즈(haze)로 관찰될 수 있다.Therefore, the transition metal diffused to the surface forms a silicide defect. When the pretreated wafer is etched by selective etching to reflect the difference in the relative gettering capability for each point defect area of the wafer, the silicide on the surface is etched and transformed into a dish-shaped pit (S-pit) to scatter incident light. This can be observed as a haze of bright color.

상술한 헤이즈법은 대량의 웨이퍼를 분석하기에 적합하고 점 결함 영역의 분포가 하이라이트(highlight) 하에서 시각적으로 드러나게 되어 직관적이며 편리한 장점이 있으나, 점 결함 영역 경계 이외의 정량적인 정보가 전무하였다.The haze method described above is suitable for analyzing a large amount of wafers and has an intuitive and convenient advantage because the distribution of the point defect area is visually revealed under a highlight, but quantitative information other than the point defect area boundary is absent.

또한, 금속의 강제 오염 없이 처리조(furnace)에서 발생하는 백그라운드 니켈(bckground nickel) 오염을 이용해 헤이즈 테스트(haze test)를 할 수 있는 밀크-헤이즈(milk haze)도 있으나, 이 방법도 정량적인 정보를 충분히 제공하지 못하였습니다.In addition, there is a milk-haze method that can perform a haze test using background nickel contamination generated in a furnace without forced contamination of the metal, but this method also provides quantitative information. did not provide enough.

상술한 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 측정 방법은, 열처리 후 산소 석출물의 밀도를 이용하여 한번에 구분이 가능하고, 또한 동일 영역 내에서도 결함 영역 깊이(depth) 차이를 정량적으로 비교 분석할 수 있으며, 산소 석출물의 밀도를 이용해 OISF 등의 발생을 예측 가능하여, 추가 식각이나 현미경 분석을 통해 OISF를 직접 카운트하지 않더라도, OISF의 발생 폭 및 밀도를 쉽게 예측할 수 있다.In the method of measuring the point defect area of a silicon wafer according to the above-described embodiment, it is possible to distinguish at once using the density of oxygen precipitates after heat treatment, and also to quantitatively compare and analyze the difference in the depth of the defect area even within the same area. Also, the occurrence of OISF can be predicted using the density of oxygen precipitates, so the width and density of OISF can be easily predicted without directly counting OISF through additional etching or microscopic analysis.

이상과 같이 실시예는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, although the embodiment has been described with reference to the limited embodiment and the drawings, the present invention is not limited to the above embodiment, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from these descriptions. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the following claims as well as the claims and equivalents.

Claims (13)

실리콘 웨이퍼를 열처리하여, 베이컨시 영역에서 추가 핵 생성 없이 기존의 산소 석출핵을 안정화시키는 (a)단계;
상기 안정화된 산소 석출핵을 관찰 가능한 크기로 확장시키는 (b)단계;
상기 산소 석출물의 밀도를 측정하는 (c)단계; 및
상기 산소 석출물의 밀도에 따라 상기 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역을 정의하는 (d)단계를 포함하는 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 정량적인 측정 방법.
(a) stabilizing the existing oxygen precipitation nuclei without additional nucleation in the vacancy region by heat-treating the silicon wafer;
(b) expanding the stabilized oxygen precipitation nuclei to an observable size;
(c) measuring the density of the oxygen precipitate; and
and (d) defining a point defect area of the silicon wafer according to the density of the oxygen precipitates.
제1 항에 있어서,
상기 (a) 단계는 950℃ 내지 1100℃의 온도에서 진행되는 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 정량적인 측정 방법.
The method of claim 1,
The step (a) is a quantitative measurement method of the point defect area of the silicon wafer is carried out at a temperature of 950 ℃ to 1100 ℃.
제1 항에 있어서,
상기 (a) 단계는, 1시간 내지 5시간 동안 진행되는 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 정량적인 측정 방법.
The method of claim 1,
The step (a) is a quantitative measurement method of a point defect area of a silicon wafer, which is performed for 1 hour to 5 hours.
제1 항에 있어서,
상기 (a) 단계에서, 상기 실리콘 웨이퍼의 건식 산화를 진행하는 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 정량적인 측정 방법.
The method of claim 1,
In the step (a), a quantitative measurement method of a point defect area of a silicon wafer in which the dry oxidation of the silicon wafer is performed.
제1 항에 있어서,
상기 (b) 단계에서, 상기 안정화된 산소 석출핵을 20 나노미터 이상의 크기로 확장시키는 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 정량적인 측정 방법.
The method of claim 1,
In the step (b), a quantitative measurement method of a point defect area of a silicon wafer by expanding the stabilized oxygen precipitation nuclei to a size of 20 nanometers or more.
제1 항에 있어서,
상기 (b) 단계는 1100℃ 내지 1200℃의 온도에서 진행되는 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 정량적인 측정 방법.
The method of claim 1,
The step (b) is a quantitative measurement method of the point defect area of the silicon wafer is carried out at a temperature of 1100 ℃ to 1200 ℃.
제1 항에 있어서,
상기 (b) 단계는, 1시간 내지 3시간 동안 진행되는 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 정량적인 측정 방법.
The method of claim 1,
The step (b) is a quantitative measurement method of a point defect area of a silicon wafer, which is performed for 1 to 3 hours.
제1 항에 있어서,
상기 (b) 단계에서, 상기 실리콘 웨이퍼의 습식 산화를 진행하는 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 정량적인 측정 방법.
The method of claim 1,
In step (b), a method for quantitatively measuring a point defect area of a silicon wafer in which wet oxidation of the silicon wafer is performed.
제1 항에 있어서,
상기 (c) 단계에서, 레이저 산란법을 이용하여 상기 산소 석출물의 밀도를 측정하는 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 정량적인 측정 방법.
The method of claim 1,
In the step (c), a quantitative measurement method of a point defect region of a silicon wafer for measuring the density of the oxygen precipitates using a laser scattering method.
제1 항에 있어서,
상기 (c) 단계에서, 선택적 식각 후 현미경을 사용하여 상기 산소 석출물의 밀도를 측정하는 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 정량적인 측정 방법.
The method of claim 1,
In the step (c), after selective etching, the density of the oxygen precipitates is measured using a microscope.
제1 항에 있어서,
상기 (d) 단계에서, 상기 산소 석출물의 밀도가 1.6×108cm-3 이상인 영역을 OISF 영역으로 정의하는 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 정량적인 측정 방법.
The method of claim 1,
In the step (d), a quantitative measurement method of a point defect region of a silicon wafer, defining a region in which the density of the oxygen precipitates is 1.6×10 8 cm −3 or more as an OISF region.
제1 항에 있어서,
상기 (d) 단계에서, 상기 산소 석출물의 밀도가 1.6×108cm-3 미만인 영역을 VDP 영역으로 정의하는 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 정량적인 측정 방법.
The method of claim 1,
In the step (d), a quantitative measurement method of a point defect region of a silicon wafer defining a region in which the density of the oxygen precipitates is less than 1.6×10 8 cm −3 as a VDP region.
제1 항에 있어서,
상기 (d) 단계에서, 상기 산소 석출물이 발생하지 않는 영역을 IDP 영역으로 정의하는 실리콘 웨이퍼의 점 결함 영역의 정량적인 측정 방법.
The method of claim 1,
In the step (d), a quantitative measurement method of a point defect region of a silicon wafer, defining the region in which the oxygen precipitate does not occur as an IDP region.
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