TW201024479A - Annealed wafer and method for producing annealed wafer - Google Patents

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201024479 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種退火晶圓和一種製備退火晶圓的方法。 【先前技術】 半導體基材，特別是矽單晶圓（以下也簡稱為基材）已用作製 備高度整合MOS裝置的基材。大多數矽單晶圓是從藉由左科拉斯 基（Czochralski，CZ)方法製造的矽單晶錠中切取的基材。 在這樣的矽單晶圓中，在單晶的製備期間帶入的氧以過飽和狀 態存在，其會在後續的裝置加工中沉積，在基材内形成氧析出物 (oxygen precipitates )，石夕氧化物的沉積物一般稱為BMD :本體 微缺陷（Bulk Micro Defect)。已知在裝置的主動區域產生氧析出 物是裝置特性變差（比如閘極氧化膜的耐壓減小，或接合漏電流 的增大）的因素，而在裝置的主動區域之外的塊體内產生氧析出 物則有效地充當去疲源（gettering source )，捕捉在裝置加工期間 帶入的重金屬污染，並具有保持基材表面清潔的效果，所述基板 表面是裝置主動層。 固有去疲《 ( intrinsic gettering，IG)在技術上使用這種效果，並 已用於防止因重金屬污染引起的裝置特性退化。因此，已要求矽 單晶圓在裝置加工期間產生適度的氧析出物。 針對這些要求，已嘗試多種途徑。例如，已在藉由CZ方法生 長石夕單晶時進行氮摻雜，這能製備原生缺陷（grown-in fault)的 生長被抑制並能促進氧沉積的石夕單晶鍵。藉由對切片和拋光摻雜 氮的石夕單晶獲得的鏡面晶圓（mirrored wafer )使用氬氣、氫氣等 在高溫（1100到135(TC )下長時間進行熱處理（下稱「退火」）’ 3 201024479 可製備達到兩個表層的完整性並增大塊體内氧沉積物核（〇xygen deposit nucleus)密度的矽半導體基材。已知這樣的犯材料的退 火晶圓（主要由氧析出物組成）對加工期間帶入的重金屬雜質具 有去疵能力。 然而’根據非專利文獻1的報導，如第1圖所示，已指出即使 IG材料對Cu (咼速裝置的佈線材料）的吸雜效果弱，並具有因下 述原因引起的裝置可靠性變差的問題：因即使在低溫（約4 〇 〇 t ) 下於裝置加工中的熱處理（如佈線步驟）所去疵（捕捉）的Cu 的再排出造成的Cn污染。另外，在一般的Dz_m晶圓中，進行3 階段的熱處理。藉由使用南氧濃度對CZ基材進行3階段的熱處 理而獲得IG效果，所述3階段是高溫（約11〇(rc )、低溫（約65〇 °c )和中溫（約loocrc )。然而，即使在藉由對一般的DZ_IG晶 圓進行3階段熱處理而獲得的晶圓中，也存在對cu的去疵效果弱 的問題，因此存在因Cu污染引起的裝置可靠性變差的問題，所述 Cu污染因即使在低溫（約400°C )下於裝置加工中的熱處理（如 佈線步驟）所去疯（捕捉）的Cu的再排出造成。 [非專利文獻 1] : Kazuyuki Bokusawa, Jiro Yosigami, "Deterioration of device reliability caused by Cu contamination in a production process of a semiconductor, and its mechanism" · The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers 的技術研究報告（Communication Institute Technology Report)， SDM2002-188 ( 2002 年 10 月），由 Aggregate Corporation，The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers 201024479 出版。 【發明内容】 發明所欲解決的問題 在上述情形下，本發明的目的在於提供一種對Cu的去疵效果增 強的退火晶圓’和一種製備該退火晶圓的方法。 e 為了達成上述目的，本發明提供一種退火晶圓，其在距一矽晶 圓表面深50微米或更深的位置處，存在有數量等於或超過5χι〇1 立方公分之尺寸為10奈米至120奈米的氧析出物，且疊差密度 (stacking fault density)等於或高於 5χΐ〇8/立方公分。 為了達成上述目的’本發明提供一種製備退火晶圓的方法，該 方法包含：在65代至8〇(TC的溫度下加熱—氮濃度為5χΐ〇ΐ4/: 方公分至IxlO16/立方公分，碳濃度4 1χ1〇15/立方公分至川心/ 立方公分，氧濃度為6χ10π/立方公分至Uxl〇l7/立方公分的石夕基 材4小時或更長的時間；以及在謂^至i25()t的溫度下對該 經加熱之基材進行氬退火，其中退火之後的㈣叠差密 高於5xl08/立方公分。 、一 【實施方式J 發明效果 根據本發明’可提供―退火晶圓，該退火晶圓m自對a的去 庇效果，即使在低溫下在裝置加卫中的熱處理中也能 的Cu的再排出，防丨卜Γ —.九 ^ ^ 防止Cu>7染，並提高裝置可靠性； 供-種製備該退火晶圓的方法。 * 發明的最佳態樣 201024479 下面將參考所附圖式說明本發明的最佳實施態樣。 [【·製備退火晶圓的方法] -種製備和本發明相_退火晶圓的方法，财法包含：⑴ 在65CTC至800°C的溫度下對氮濃度為5χ1〇Ι4/立方公分至…〇16/ 立方公分，碳濃度為b的立方公分至5χ1〇16/立方公分氧濃度 為㈤〇立方公分至ilxl〇l7/立方公分的石夕基材加熱4小時或更 長的時間（下文稱「熱處理步驟」）；以及⑺在u〇(rc到咖 °(：的溫度下對經加熱的基材進行氬退火（下文稱「退火步驟」）， 其中退火之後的内部疊差密度等於或高於鴻8/立方公分，且表 層沒有缺陷。根據該製備方法’疊差可在微缺陷（bmd)的附近 形成，該BMD係由氧析出物（核）組成之m材料（主要由 2組成）所組成。因此’藉由使該疊差成為對Cu的去窥位，可 提问對Cu的去㈣果’特別是在低溫處理（約彻t )時對^ (其至少在高溫處理後之冷卻期間已被去庇）的再排出抑制效 果。另外，由於IG材料（主要由氧析出物組成）的氧析出物（ 顯示出去疲能力，也可充分展示對雜質（比如其他重金屬)優1 的去疲能力。 〃 以下將對每個部分進行說明。 (1 )熱處理步驟 (a )矽基材 用於熱處理步驟中的石夕基材可藉由在以cz方法生長石夕單曰日士 调整鼠、碳和氧的摻雜或含有濃度來製備。其中，藉由氮換 可使晶體生長期間形成的缺陷（稱為「空洞原生缺陷」）變^夢 201024479 由隨後用氬氣所進行的退火，不僅可消除表面空洞，而且可製備 氧沉積受到促進_單晶錠1且，氮濃度越高，氧沉積物密度 •越大。這是因為氮的加入會在石夕基材中形成即使在高溫下也穩定 -的氧沉積物核，該核即使在高溫（uoot至1250。〇下退火後仍 不消失。在一於矽基材中仍保留氧沉積物核的退火晶圓令，氧析 出物係藉由在後續的裝置步驟中的熱處理所形成。即使在高溫下 也穩定的氧沉積物核的數量可取決於氮濃度。因此，氮濃度的增 n 大可增大氧沉積物密度。另外，藉由控制碳摻雜或碳含量，本發 明可形成數量超過SxH)"/立方公分的BMD。此外，藉由控制氧換 雜或氧含量，可在本發明中形成數量超過5xl〇n/立方公分且尺寸 為1〇奈米至120奈米的BMDe藉由切片和拋光摻有適量氮、碳 和氧的矽單晶獲得的鏡面晶圓（矽基材）的氮濃度為5χΐ〇Μ/立方 a刀至1x10 /立方公分，碳濃度為ιχι〇ΐ5/立方公分至5χΐ〇1ό/立 方公分，氧濃度為6xl〇17/立方公分至Uxi〇i7/立方公分。 矽基材的氮濃度在5xl〇14/立方公分至ιχ1〇'立方公分的範圍 Ο 内，較佳在lxl〇15/立方公分至5X10力立方公分的範圍内。可以 說，為了藉由後續裝置步驟的熱處理獲得具有優良的Cu去疲能力 的退火晶圓，其尺寸為1〇奈米到120奈米的氧沉積物的密度在不 少於5x10,立方公分的範圍内，且疊差密度等於或高於5χΐ〇8/立 方公分，將氮濃度設定在上述範圍内是必需的。低於5χ1〇Μ/立方 公分的氮濃度將提供低氮濃度，此將使「原生缺陷」難以消除。 另—方面，超過lx 1〇16/立方公分的氮濃度將使單晶難以生長。 另外，矽基材的碳濃度在lxl〇15/立方公分至5><1〇10/立方公分的 201024479 範圍内’較佳在2χΗ)】5/立方公分至lxl〇16/立方公分的範圍内。低 於1X1015/立方公分的碳濃度將不能獲得足夠的BMD密度。另一 方面，超過5X1016/立方公分的碳濃度將產生少量的低疊差。 另外，矽基材的氧濃度在6M0’立方公分至11χ1〇η/立方公分 (JEIDA)的範圍内，較佳在7xl〇17/立方公分至1〇xl〇n/立方公 分的範圍内。低於6xIGiV立方公分的氧漢度將提供小的bmd尺 寸及低的BMD密度。另-方面，超過11χ1〇Ι7/立方公分的氧濃度 將提供過大的BMD尺寸。 在藉由CZ方法生長石夕單晶時調整比如石夕基材中之氮、碳及氧 的摻雜或含有濃度的方法沒有特別限制。例如，氮之加入可藉由 使用切基材上形成的具有氮化賴的晶圓所達成；碳之加入可 藉由將碳片浸人炫融的韻财所達成。氧可藉由拉晶條件比如 堆禍旋轉速率而調整。然而，本發明不限於這些方法，藉由利用 傳統上已知的技術’若適當’可在生長⑪單晶時輕氮、碳及 之摻雜或含有濃度。 矽基材的氮濃度可藉由SIMS (二次離子質譜儀）測量，而碳濃 度和氧漠度可藉由⑽以傅立葉轉換紅外線光譜儀）測量。/ (b)熱處理 士在此步.驟中，在650t至綱。c的溫度下對石夕基材進行至少4小 時之熱處理。低於65(rc的熱處理溫度將使達成預定的騰D密度 需要太長時間。另一方面，超過峨的熱處理溫度將無法提： 足夠的BMD密度。 ' 另外，低於4小時的熱處理時間將提供低的β m d密|。應注亲 201024479 到熱處理時間的上限沒有特別限制，然而，考慮到成本，等於或 短於10小時係所欲的。 另外’熱處理的氛圍沒有特別限制。考慮到防止晶圓表面的氣 化’含有氮和氧的氛圍係所欲的。具體地，以氮氣為基準，較佳 係使用氧濃度為αΐ體積％至1體積％，且更佳係G.3體積％至0.8 體積％。 ' ❹ 而，對於後面將要描述的第二種熱處理方式，當在高溫下連 續進行熱處理（熱處理步驟）和使用氬氣退火（退火步驟）時， 亦在氬氛圍下進行熱處理係所欲的。在高溫下制氬氣退火需要 在沒有氧化膜的情況下進行。因此，就需要除去氧化膜等而言， ，從熱處理步驟到退火步驟的過渡中以氬氛圍代替含有氮和氧的 氛圍係非所欲的，且使連續處理變得困難。 根據本發明的熱處理足以滿足至少上述要求。以下將對熱處理 條件的典型實施態樣進行㈣。原則上，本步驟不限於這 態樣。 — (bl)熱處理的第—實施態樣 /處理的第-實施方純括在㈣。⑽_t的範圍内的恒定 /皿度T,下’在含有氣和氧的氛圍中熱處理矽基材至少4小時（第 -實施態樣）。在該實施態樣中，加熱至恒定溫度L的方法沒有 特別限制。例如，可包括在財基材插人處於含有氮和氧的氛圍 中的爐中之後’以預定的升溫速率加熱驗定溫度k或包括將 石夕基材插人加熱至料溫度T|的爐中以快速升高其溫度，其方法 沒有特別限制。在該實施態射，就氧沉積物㈣生長而言，升 201024479 溫到蚊溫度T!的升溫迷率較慢且保溫時間較長係所欲的。從這 些方面來看’從開始升溫時的溫度，即插_基材時的溫度，到 恒定溫度Τι的升溫速率為〇」到rc/分鐘，較佳為〇 3至"。以分 鐘。低於O.lt/分鐘的升溫速率將需要過長的時間到達到恒定溫 度1 ’並不經濟。另—方面，超過似分鐘的升溫速率將使氧沉 積物核的生長不充分。 只要在赋到崎的範圍内’該實施態樣中的恒定溫度丁1 就是充分的。 、σ ，在該實施態樣巾，減理可藉由在㈣基板保持於恒定 溫度Τ,至少4小時的預定時間不久後將其拉出爐外而完成。 (b2)熱處理的第二實施態樣 第二實施態樣包括連續進行熱處理步驟和退火步驟。具體地， 已括像第—實施祕那樣在氬氛圍中在恒^溫度了1下熱處理石夕 基材預定㈣間’然後在射在氬氛®下在高溫下對所述基材進 行^步驟’不將所述基材拉出爐外，或不降低溫度。在根據第 二實施態樣的熱處理#，可如上所述在氬氛®下進行熱處理步驟 和退火步驟。 。士上所述，已描述在650°c至⑽〇°c的溫度下進行熱處理4小時 或更長的時間的熱處理步驟的典型實施態樣。然而，本發明應不 ;此例如’熱處理可在兩個或更多階段中進行；溫度可任音 升降，〇 |计 心 〃、要/、在650°C至800°C的範圍内；或升溫或降溫時的升溫 速率或降溫料可任意決定n減理時間也沒有特別限制， …、处理日τ間總計等於或長於4小時。此外，可在連續改變溫 201024479 度時進行熱處理，而不保持恒定溫度。 (2)退火步驟 上述熱處理步驟後，在11〇〇t至12耽的範圍内的溫度下進行 使用氬的退火。藉由在灣至咖。㈣溫度下進行使 用風的退火’不僅尺寸為會被高溫τ的熱處理步驟所除去的氧沉 積物核’可預先充分生長至不被除去的尺寸，而且可消除表層中 的晶體缺陷。 e 另外’對於使用氯的退火的氛圍，一般可使用氯濃度為_體 積％的氬氣。此外，可使用氬氣和氫氣的混合氛圍。通常，在退 火晶圓的製備中，高溫退火可藉由使用氫氣和惰性氣體（比如氣 氣）進行。在本發” ’考刺成本，較㈣在上述氛圍下進行 使用氩的退火。 在本步驟中’當熱處理步驟根據第一實施態樣進行時，可從已 拉出爐外㈣基材的表面職氧化膜，之後可將基材插入氮氛圍 下的爐中。或者，當熱處理步驟根據第二實施態樣進行時，可將 已在氬氛下經減理_歸繼収錢錢下_中，或從 在氬氛圍下用於熱處理的爐中轉移财氬氛圍下用於退火處理的 爐中（在此情況下，爐外正在轉移中的石夕基材係所欲地保持在氮 氣圍中 >。使用氬的退火可在卿㈣12贼的範圍内的退火溫 度丁2下進行5分鐘到4小時範圍内的退火時間t2，較佳在⑽ ^到me的範圍内的溫度下進行10分鐘到4小時。低於i 1〇〇 c的退火溫度τ2將不能除去表面上的「原生缺陷」。超過125〇。。 的退火溫度丁2將使立方公分的沉積物被溶解（dissolved)。 201024479 低於5分鐘的退火時間h將使「原生缺陷」的消除不充分，而超 過4小時的退火時間t2將降低產量。 (a)退火 柜據本發月的退火處理可藉由將石夕基材保持在氬氛圍下在 Mmot範圍内的特定的恒定退火溫訂2下歷時預定的時間^ 來進行。升溫到上述退火溫度T2的升溫速率在㈣。c至嶋。c下 為代/分鐘至10t/分鐘且在麵。…赋下為分鐘到6 °C/分鐘係所欲的。較佳地，升溫到上述退火溫度T2的升溫速率在 650 C到1000 C下為5。〇/分鐘到9。(：/分鐘且在觸代到125(rc下 為0.5C/分鐘到5t/分鐘。在65(rc到1〇〇〇t：下低於❿分鐘的 升溫速率，或在刚代到12贼下低於〇 4t/分鐘的升溫速率將 使達到上述退火溫度丁2需要過長的時間，並不經濟。另一方面， 在赋到1000tT超過和分鐘的升溫速率，或在刪。㈣ 】25(TC下超過6t/分鐘的升溫速率對氧沉㈣或叠差的生長並不 充足。 當熱處理步驟根據第二實施態樣進行時，可將在氯氛圍下經熱 處理㈣基材在氬氛圍下的爐中以預定的升溫速率連續加熱到退 火溫度T2。或者，可將石夕基材從氬氛圍下的用於熱處理的爐中轉 移到氬氛圍下加熱至退火溫度丁2的用於退火處理的爐中（在此情 況下’在爐外正在轉移中㈣基材係所欲地保持在氬氛圍下），並 快速加熱。其並沒有特別的限制。此外在該實施態樣中，為使尺 寸為1〇奈米到120奈米的氧析出物之濃度（密度）可增至等於或 超過5ΧΗ)"/立方公分的程度且以密度也可增至等於或高於 201024479 5xl〇V立方公分的程度，制上述退火溫纟&的升溫速率可經選 擇以在65〇°(：到100(rc下為似分鐘到1〇口分鐘且在麵。⑶ 125G°C下為G.4°C/分鐘到6°c/分鐘係所欲的，而退火時間t2可選 •為10分鐘到4小時係所欲的。從上面的角度來看，上述退火溫度 几最高達iooo°c的升溫速率是5。〇/分鐘到9t/分鐘，從1刪。c 到1250°CS0.5到5〇C/分鐘。升溫到最高達1〇〇(rc低於似分鐘 的升溫速率，或從到125代低於Q.❿分鐘的升溫速率將 ❹使達到上述退火溫度T2需要長時間，並不經濟。另_方面，升溫 最高達i_°c超過1(rc/分鐘的升溫速率，或從刚吖到12贼 超過6 C/分鐘的升溫速率將對氧析出物或疊差的生長不充足。 另外，在根據本發明的退火步驟中，退火處理可藉由下述方法 完成：將⑪基材（退火晶圓）簡在退火溫度了2下歷時預定的時 間在氯氛圍下的爐巾以丨到似分鐘的冷卻速率將石夕基材冷 卻至預定溫度Tj，並將石夕基材從爐中取出。 在此情況下，預定溫度丁3可在7〇〇到8⑽。c的範圍内。低於7〇〇 〇 °c的預定溫度几將需要長時間。另一方面，超過80(TC的預定溫 度丁3在一些情況下會產生滑移（snp)。另外，低於rc/分鐘的降 溫速率將需要長時間，超過5t/分鐘的降溫速率在—些情況下會 產生滑移。 上述實施態樣是在nrn：到125(rc的溫度下進行使用氬退火的 退火步驟的典型實施態樣。然而本發明不應限於此。例如，可以 任思速率升高溫度，只要其在每個溫度區間之上述升溫速率範圍 内，比如升溫最高到退火溫度丁2的升溫速率可在3個或更多階段 201024479 中選擇不同值。同樣地’升溫或降溫時的升溫速率或降溫速率可 任意蚊，比如降溫至預定溫度了3的降溫速率可在2個或更多階 段中選擇不同值。此外，可藉由任意升高或降低退火溫度丁2進二 使用氬的退火處理，只要其在11〇(rC至12肌的溫度範圍内，並 可不斷變化而不保持在-悝定溫度下，並且退火時間^可為任意 的，只要在10分鐘至4小時的範_，沒有特別限制。 、 (3)退火晶圓的内部疊差密度 在本發明中，經過退火的退火晶圓中的内部疊差密度需等於或 局於5xH)V立方公分’内部疊差密度在Ιχ1()9/立方公分至…c 立方公分的範圍内係所欲的。退火後的内部疊差密度低於&奶 立方公分將提供弱的去疵能力。 退火後的内部疊差密度係用光學顯微鏡藉由劈開經退火的退火 晶圓’並對劈開的表面進行光侧（丨ighteteh—)而測量。 [Π·退火晶圓] 和本發明相關的石夕晶圓（退火晶圓）的特徵在於其在距石夕晶圓 表面深50微米或更深的位置處，存在有數量為等於或超過叫〇 立方公分之尺寸為丨〇奈米到12〇奈米的氧析出物且疊差密度等 於或高於5X1GV立方公分。藉由滿足上述所有要求，可提供一能 達成本發明最初目的之退火晶圓：除現有IG材料的特性外，增強 對Cu的去疯效果’抑制即使在低溫下裝置加工令的熱處理中所去 疵的Cu的再排出’並藉由防止Cu污染增強裝置可靠性。因此， 其可合適地詩高密度之高整合裝置比如高度整合之则裝置。 (氧析出物）

201024479 ^明㈣晶圓（退火晶圓）在距_晶圓表面至深π微米或 冰的位置處，存在有數量為等於或超過5xi()il/立方公分之二 為10奈米至120奈米的氧析出物，較佳係1X10丨2至lxl〇13/立方 A刀。具上述尺寸的氧析出物的量低於5><1()11/立方公分 1 ·的耐滑移性，…TA (快…火 ermal Annealing)。應當說明，氧析出物的密度的上 限制。等於或低於lxlQ13/立方公分係所欲者，因為提高 在、度需要長時間的低溫熱處理。 特疋言之，距-石夕晶圓表面50微米或更深的位置處代表 微米到中心的範I在本㈣中，排除表層以下到距♦晶圓表面 =於50微米範圍的原因在於，在晶圓内部產生的氧析出物或疊差 =對重金屬污染具有去龜效果，所述晶圓㈣離晶圓表面附近 的破置主動區（device activated region )足夠遠。因此，在本發明 中’在此指定在距石夕晶圓表面5Ό微米或更深的位置的氧析出物和 疊差密度’排除該有關範圍。 〇 另外，將氧析出物的尺寸指定為1Q奈米到12Q奈米的範圍的原 口在於，儘官本發明的退火晶圓中可能大量包含尺寸小於1 〇卉米 的氧析出物，但氧析出物的尺寸需超過1〇奈米才可用穿透式電= 顯微鏡（TEM)測量沉積物密度（=尺寸低於1〇奈米的氧析出物 不能藉由TEM方法測量），因此排除該有關範圍。另—方面，俾 官本發明的退火晶圓中可包含尺寸超過12〇奈米的氧析出物’佝 尺寸超過120奈米的氧析出物將使缺陷密度小，因此也排除該 關範圍。 Λ 201024479 曰二〃可藉由下述方法確定，制穿透式電子顯微鏡觀察石夕 ㈤氧析出物，並在㈣晶圓表面5G微米或更深的位 置：ί十 寸為10奈米到12G奈米的氧析出物。應注意此處使用的「氧 物的尺寸」定義為使用穿透式電子顯微鏡觀察到的八面體氧 >儿積物的對角線長度。 (疊差密度） 在：發：的退火晶圓中，在距矽晶圓表面50微米或更深的位置 2 ’叠差密度等於或高於5xlGV立方公分，較㈣卜⑻/立方公 二:XI。丨。/立方公分。疊差密度低於5xi〇8/立方公分將提供弱的 疵月匕力。應注意疊差密度之上限值沒有特別限制。 =明的退火晶圓的疊差密度可以使用光學顯微鏡藉由將石夕晶 和’並對截面表面進行2分鐘之光蝕刻以測量。 本發明的退火晶圓可藉由上述用於製備和本發明相關的退火晶 圓的方法製備。 實施例 實施例1

藉由使用CZ方法，拉起氮濃度為叫〇!5/立方公分（用SIMS 测量）’碳濃度為8心5/立方公分，且氧浪度為9增l7/立方公分 (用HMR根據JEIDA標準測量）的矽單晶。 切片和拋光得到的石夕單晶以獲得鏡面晶圓（石夕基材）後，在彭 造過程期間，將鏡面晶圓插人在·。^、含Μ和氧的氛Μ 具體而言，以氮氣為基準，在氧濃度為〇2體積％的氛圍下）的 ’中’在700 C下對鏡面晶圓進行熱處理4小時，然後將其從爐 201024479 中拉出。 然後，藉由刻歸去在熱處理下石夕基材的氧化膜，將石夕基材插 •。入氬氛圍下的爐中，具體而言，為丨〇〇%的氬氣。從觸1到1〇〇〇 m°C/分鐘的升溫速率，從1_°C到譲。C以4t/分鐘的升溫 速率’並從⑽^:到120(rca rc/分鐘的升溫速率予以加熱後， 在1200°c使用氬退火1小時，以從爐中拉出石夕基材。 使用穿透式電子顯微鏡觀察退火後的内部氧析出物，發現在距 ❹彳晶圓表面5G微米或更深的位置處，存在有數量為lxlol2/立方 A刀之尺寸為10奈米到〗2Q奈米的氧析出物。此外，將退火後的 退火晶圓劈開並進行絲刻2分鐘，以制光學顯微鏡觀察截面 、结構中距表面5G微米深度的區域。結果發現疊差密度為5xl〇8/ 立方公分。 第2圖係藉由觀察實施例丨中獲得的退火晶圓的截面，距表面 _微米的深度位置的狀態的圖式（照片）。在該圖中，氧析出物 係描繪為小坑，疊差係描繪為線性缺陷。 ❺ 實施例2 藉由使用CZ方法，拉起氣濃度為2x1Gi5/立方公分（用SIMs 測量）’碳濃度為SxiOW立方公分，且氧濃度為9χ1〇17/立方公分 (用FT-IR根據JEIDA標準測量）的矽單晶。 切片和拋光得到的矽單晶以獲得鏡面晶圓（矽基材）後，在製 造過程期間，將鏡面晶圓插入在7 〇 〇 °C下、使用的氬氣濃度為10 〇 % 的氬氛圍下的爐中，將鏡面晶圓置於爐中4小時。然後，藉由下 述方法在12001對基材進行使用氬之退火1小時：以yc/分鐘的 201024479 升溫速率升溫至最高達100(rc，然後在該升溫後，以4<t/分鐘的 升溫速率將溫度升至最高達1100〇c並以rc/分鐘的升溫速率升至 最高達1200°C ’以從爐中拉出石夕基材。 使用穿透式電子顯微鏡觀察退火後的内部氧析出物，發現在距 退火晶圓（矽晶圓）的表面50微米或更深的位置處，存在有數量 為lxlO12/立方公分之尺寸為丨〇奈米到12〇奈米的氧析出物。此 外，將退火後的退火晶圓劈開並進行光蝕刻2分鐘，以使用光學 顯微鏡觀察截面結構中距表面5 〇微米深度的區域。結果發現疊差 密度為IxlO9/立方公分。 比較實施例1 拉起氮濃度為IxlO15到5χ1〇15/立方公分（用SIMS測量），且 氧濃度為7xl017到10M017/立方公分（用FT_IR根據JmDA標準 測量），不加入碳的矽單晶。 將藉由切片和拋光得到的矽單晶獲得的鏡面晶圓（矽基材）在 70(TC的插入溫度下插入氬氛圍（具體而言’使用的氬氣濃度為 100% )下的爐中後’藉由下述方法在氬氣下在i 2〇〇〇c下對基材進 行退火1小時：以8C/分鐘的升溫速率升溫至最高達1〇〇〇它，以 ❿分鐘升至最高達11G(rc和以rc/分鐘升至最高達簡t，然 後將其從爐中拉出。 使用穿透式電子顯微鏡觀察退火後的内部氧析出物’發現在距 退火晶圓（石夕晶圓）的表面5G微米或更深的位置處，存在有數量 為WO9/立方公分之尺寸為10奈米至12〇奈米的氧析出物。此 外’將退火後的退火晶圓劈開並進行絲刻2分鐘，以使用光學 18 201024479 顯微鏡觀察截面結構巾距表面5 G微米的深度的區域。結果發現疊 差密度為1 X 107/立方公分。 <去疯的評價方法> 刻意地用cu污染晶圓以評價去疵效果。 (晶圓污染） 使用虱-過氧化氫水（APM) +稀釋的氫氟酸含水溶液（DHF) + 風風酸_過氧化氫水（HpM)洗滌在實施例1到2和比較實施例1 中獲彳于的矽晶圓（退火晶圓），以對其表面賦予親水性。然後，藉 使用方疋轉塗布方法，用Cu污染晶圓表面。藉由原子吸收分析確 疋表面上的Cu污染量為4χ1012/平方公分。關於使表面銅擴散進 入晶圓的處理，在氮氛圍中於95(TC下進行擴散5分鐘。擴散後 在~卻至至溫期間Cu被一次性去疲。然後在氮氛圍下於4〇〇。〇進 行熱處理2小時’以進行從去疵位的再排出處理。藉由原子吸收 刀析檢驗污染量以確定排出至表面的Cu量。在表面檢測的Cu的 量顯示於下表1中。 表1 尺寸為10至120奈米的_斤出物 疊差密度 表面檢測到的Cu的量 (/立方β分） (/立方公分） (/立方公分） 實施例1 ΙχΙΟ12 5x10^ 5χ1〇'° 實施例2 ΙχΙΟ12 lxl(f 1〜1, 4χ1010 tb$交實施例1 1χ 109 ΙχΙΟ7 - ------- 4x10" -------- 可以看出’與比較實施例1相比，實施例1和2在表面檢測到 201024479 的cu的量較小，去疵能力 去痴位的再排出的抑制效果。'特别是一次性去疫的Cu的相關 f圖式簡單說明】 第1圖係顯示在藉由使用丨 在氮氛圍中於95(rc下敛處和CZ方法獲得的晶圓中，當 處理時，對C μ/ 》鐘後增加空氣氛圍下的低溫熱 文獻12 力與熱處理溫度之間的關係，引自非專利 又馱1報導的資料。 察顯示用光學顯微鏡對距表面100微米的深度位置處觀 火晶圓，㈣面的狀態’該晶圓係藉由劈開實施例1獲得的退 日日石夕晶圓）’並對劈開的晶圓進行光飿刻2分鐘而獲得。 【主要元件符號說明】 (無）

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Claims (1)

1. 201024479 ¥ 七、申請專利範圍： 1·種退火aa圓’其在距_♦晶圓表面深％微米或更深的位置 . 處存在有數里為等於或超過5X1G11/立方公分之尺寸為10奈 . 米至12〇奈米的氧析出物立方公分，且疊差密度等於或高於 5xl08/立方公分。 2. —種製備退火晶圓的方法，該方法包含：在65〇c>c至8〇〇c>c的 溫度下加熱一氮濃度為5xl〇H/立方公分至14〇16/立方公分、 碳》農度為lxlO15/立方公分至5><1〇16/立方公分且氧濃度為 Ο 6x10 /立方公分至llxlO17/立方公分之矽基材4小時或更長的 時間；以及在11〇〇。(：至1250°C的溫度下，對該經加熱之基材 進行氬退火，其中退火之後的内部疊差密度等於或高於5x1 〇8/ 立方公分。 參 21