TWI591726B - Silicon wafer heat treatment methods, and silicon wafers - Google Patents

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TWI591726B
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Haruo Sudo
Koji Araki
Tatsuhiko Aoki
Susumu Maeda
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Description

矽晶圓之熱處理方法、及矽晶圓
本發明係關於一種自利用丘克拉斯基法培養之矽晶錠切出之矽晶圓之熱處理方法、及該矽晶圓。
近年來，伴隨著半導體元件之高積體化，對於作為其基板而使用之矽晶圓(以下稱為晶圓)，晶圓表層之元件活性區域(自表面至7μm左右之深度區域)中之結晶完全性之提昇、晶圓表層及晶圓內部(指除晶圓表層以外之部分，以下稱為主體)之充分之機械強度之確保、跨及晶圓面內整體之品質均一性等品質要求變得更為嚴格。
為了提昇結晶完全性，例如，如專利文獻1所示，進行保持為高溫之批次式熱處理爐內之熱處理。該熱處理係例如以於含氫之環境中，於低於1300℃之保持溫度下，保持1分鐘~48小時之條件進行。當進行該熱處理時，晶圓表層之晶格間氧向外側擴散而低氧濃度化。如此一來，於該晶圓表層附近(自表面至10μm左右之深度區域)，作為於結晶培養時導入之空位之集合體之空洞缺陷(Crystal Originated Particle，以下稱為COP)之內壁氧化膜溶解，進而於該COP內部注入晶格間矽原子而將空洞填埋，而可使COP湮滅，並且可溶解作為晶格間氧與晶格間矽原子之結合體之氧析出物(Bulk Micro Defect，以下稱為BMD)。藉此，可於晶圓表層形成無COP或BMD之無缺陷區域(Denuded Zone，以下稱為DZ層)。
又，於元件製造步驟中，依序使用複數個遮罩進行曝光，但彼 時存在因曝光位置偏移之重疊(overlay)、或製造步驟中之熱應力導致產生晶圓之翹曲等問題之情況。已知該等問題與導入至晶圓之內部之位錯之行為存在密切之關係。若藉由上述熱處理於主體形成特定以上之密度之BMD，則當滑移等位錯於該主體內移動時，存在該位錯卡於BMD而抑制其移動之情況。如此，藉由抑制位錯之移動，可謀求晶圓之強度提昇，且可避免元件製造步驟中之重疊等問題。
進而，形成於主體之BMD亦作為捕獲元件製造步驟中附著於晶圓表面之重金屬之吸除源起作用。如此，藉由於主體形成作為吸除源之BMD，可將元件之壽命等電特性保持為良好之狀態，並且可謀求減少白色缺陷之問題。
再者，可知，若BMD尺寸變得過大，則如非專利文獻1所示，BMD本身成為位錯之產生源，或為了發揮上述抑制效果必須將BMD密度設為特定密度以上，於考慮該方面之基礎上，調整用以形成BMD之熱處理之條件。
作為於晶圓面內產生不均一性之主要原因，可列舉：於晶圓之徑向包含氧化感生堆積缺陷(Oxidation-induced Stacking Fault，以下稱為OSF)區域。該OSF區域於結晶培養時，於自矽熔融液取入至結晶中之空位與晶格間矽原子之濃度恰好平衡之區域附近，以結晶提拉軸為中心呈環狀出現(以下稱為OSF環)。該OSF環區域附近於結晶培養時導入至結晶內之BMD核非常少。因此，即便對自該結晶切出之晶圓進行熱處理，亦基本不會形成BMD，於OSF環區域附近與其以外之區域之間，BMD密度產生差，而產生無法確保晶圓之面內均一性之問題。
因此，存在以如下方式進行試驗之情況，即，對於存在OSF環區域之晶圓，使用批次式熱處理爐如上述般以低於1300℃之溫度進行熱處理，藉此形成晶圓表層中之高品質之DZ層，並且於主體形成對強 度提昇有效之BMD，並且對OSF環區域存在於面內之晶圓之結晶培養歷程進行重設，而提高晶圓品質之面內均一性。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平6-295912號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]T. Ono, et al：ECS Trans. 2(2006)No. 2, 109
於利用專利文獻1所示之批次式熱處理之熱處理中，僅限於可於某種程度上改善面內之不均一，而難以獲得完全之面內均一性。認為其原因在於，由於該熱處理溫度低於1300℃，故而BMD之溶解殘餘(或者BMD核)會殘存，對重設結晶培養歷程而言並不充分。亦考慮延長該熱處理之時間以防止BMD之溶解殘餘，但伴隨著熱處理之長時間化，存在經常產生滑移等結晶缺陷、或製造之產能降低而使製造成本上升之問題，因此並不現實。
又，亦存在如下方法，即，並非藉由熱處理而獲得面內均一性，而係使結晶培養速度降低而使OSF環不於晶圓面內形成。然而，結晶培養速度之降低直接關係到製造成本之上升，因此，現狀為於成本削減要求較高之狀況下不便採用。
又，使用批次式熱處理爐之熱處理一般而言至少進行1小時，因此，於該熱處理之期間，晶圓表層之晶格間氧因向晶圓表面之外側擴散而逸出，而於晶圓表層形成晶格間氧濃度較低之區域。已知該晶格間氧具有提昇結晶強度之作用，因晶圓表層成為低氧濃度而變得容易於表層導入缺陷，誘發元件之洩漏不良之擔憂加深。
因此，本發明之課題在於確保矽晶圓之表層及主體之強度，並 且提高結晶品質之面內均一性。
為了解決上述課題，於本發明中，構成一種矽晶圓之熱處理方法，該方法具有：第1步驟，其係將自利用丘克拉斯基法培養之矽晶錠切出之矽晶圓於氧化環境中以1300℃以上且1400℃以下之保持溫度進行熱處理；第2步驟，其係將於上述第1步驟中經熱處理之矽晶圓於氧化環境中以10℃/秒以上且150℃/秒以下之冷卻速度冷卻；及第3步驟，其係將在上述第2步驟中冷卻之矽晶圓於氧化環境中以800℃以上且1250℃以下之保持溫度進行1小時以上且100小時以下之熱處理。
如此，藉由將晶圓之熱處理溫度設為1300℃以上且1400℃以下之保持溫度，可防止於結晶培養中導入之氧析出物(BMD)之溶解殘餘並且使空洞缺陷(COP)迅速湮滅，而可製造重設了結晶培養歷程之面內均一性較高之晶圓。並且，藉由使熱處理溫度如上述保持溫度般超高溫化，可謀求縮短保持時間，且可減少滑移等結晶缺陷，或使製造之產能提昇而謀求低成本化。又，藉由於氧化環境中進行該熱處理，而於晶圓之表面形成氧化膜(矽氧化膜)，自該氧化膜將晶格間矽原子注入至晶圓內。藉由注入晶格間矽原子，COP之湮滅進一步迅速地進行。
又，自該氧化膜將晶格間氧注入至晶圓中，可防止於晶圓表層形成低氧濃度區域。因此，可防止晶圓表層之強度降低，而可防止元件中產生洩漏不良等問題。該1300℃以上之高溫熱處理可藉由使用燈退火爐代替自先前以來一般使用之批次式熱處理爐而實現。
又，藉由將於第1步驟中進行熱處理之晶圓於上述冷卻速度之範圍內冷卻，可使適當濃度之空位殘存於主體。藉由使空位殘存，於繼而進行之熱處理中，可形成為了主體之強度確保所必需之充分之尺寸及密度之BMD。若該冷卻速度小於10℃/秒，則以高溫導入之空位於 冷卻中與晶格間矽原子對湮滅，或者因擴散而失去，因此，必須以至少10℃/秒以上之冷卻速度冷卻。另一方面，若該冷卻速度大於150℃/秒，則較大之熱應力作用於晶圓而容易導入滑移等結晶缺陷，因此，必須以150℃/秒以下之冷卻速度冷卻。
進而，藉由將於第2步驟中冷卻之晶圓以上述保持溫度進行上述之時間熱處理，可於主體形成充分之尺寸及密度之BMD。此時，藉由於氧化環境中進行該熱處理，而於晶圓表面形成氧化膜，自該氧化膜將晶格間矽原子注入至晶圓中。該晶格間矽原子發揮使於第2步驟中形成於晶圓表層之氧析出核湮滅之作用。因此，可防止於晶圓表層形成氧析出物，從而可確保該晶圓表層之DZ層之完全性。
如上所述，藉由於氧化環境中進行自第1步驟至第3步驟之各處理，於晶圓表面形成氧化膜，即便假設熱處理構件(晶座等)或環境氣體中包含摻雜劑、碳、金屬等雜質，亦可藉由該氧化膜遮蔽該等雜質擴散至晶圓內。
於上述構成中，較佳為設為如下構成，即，進而具有第4步驟，該第4步驟係將在上述第3步驟中進行熱處理之矽晶圓於非氧化環境中以800℃以上且1250℃以下之保持溫度進行1小時以上且100小時以下之熱處理。
如上所述，BMD係以謀求晶圓之強度提昇並且賦予吸除能為目的而形成，但當於在氧化環境中進行之第3步驟中結束熱處理時，存在BMD之尺寸及密度不足以使吸除能發揮之情況。其原因在於，於氧化環境中，自晶圓表面注入晶格間矽原子，該晶格間矽原子發揮抑制BMD之核形成及生長之作用。因此，繼第3步驟之後，設置於非氧化環境中進行之第4步驟，藉由於該第4步驟中抑制晶格間矽原子之注入，可促進BMD之核形成及生長。藉此，可對晶圓賦予充分之吸除能。
於上述各構成中，較佳為設為如下構成，即，上述第1步驟前之階段中之上述矽晶圓中存在之空洞缺陷之平均尺寸於同體積之球狀換算值中，為直徑80nm以下，且上述空洞缺陷之密度為100個/cm3以上。
於結晶培養時導入至晶圓(矽晶錠)中之COP之尺寸及密度與結晶之培養條件(尤其是v/G值，此處v係指結晶培養速度(mm/min)，G係指熔點附近(自熔點起1350℃)之結晶內之軸向溫度梯度(℃/mm))、或向矽熔融液之添加物之濃度(尤其為氮)密切相關。若將該v/G設為適當之值，則自矽熔融液導入至錠中之空位與晶格間矽原子之濃度平衡，可獲得COP非常低密度之完全結晶。然而，此時之v值一般而言較小，就製造產能之觀點而言不利。相對於此，COP之密度為100個/cm3之結晶之培養速度v與上述完全結晶之培養速度相比相對較大，可確保較高之製造產能。因此，可謀求晶圓之製造成本之削減。又，藉由將COP尺寸設為80nm以下，可利用第一熱處理使該COP確實地湮滅，而可確保結晶完全性較高之晶圓表層。
於上述各構成中，較佳為設為如下構成，即，藉由使上述第2步驟中之冷卻速度變化，或藉由使上述第3步驟中之保持時間變化，使無缺陷層距矽晶圓表面之深度變化。
多數情況下亦要求無缺陷層距晶圓表面之深度(DZ層之寬度)以與使用該晶圓製造之元件之種類或用途對應之方式變更。如此，藉由變更如冷卻速度或熱處理之時間般與晶圓之熱處理相關之參數而改變DZ層之寬度，可容易地製造應對各種元件之晶圓。此處所謂無缺陷層係指不存在氧析出物或COP等缺陷之區域，作為該氧析出物之檢測法，例如可採用雷射散射斷層攝影法。
可構成一種矽晶圓，其特徵在於：其係藉由上述各構成之矽晶圓之熱處理方法經熱處理者，且主體中之氧析出物之面內平均密度為 1.0×109個/cm3以上且1.0×1010個/cm3以下，且距表面之各深度位置處之上述氧析出物密度之面內偏差為1位數以內。
於氧析出物(BMD)之面內平均密度低於1.0×109個/cm3之情形時，該BMD之吸除能降低，有於晶圓中產生重金屬等污染時產生壽命降低等問題之虞。又，若BMD之面內平均密度高於1.0×1010個/cm3，則有晶圓中之晶格間氧原子被較多地消耗，伴隨著低氧濃度化之晶圓強度降低之問題變得顯著之虞。進而，藉由將BMD密度之面內偏差設為1位數以內，可謀求晶圓品質之面內均一化，而可極力防止因BMD面內不均一地存在導致產生滑移等結晶缺陷。
又，藉由將BMD之面內平均密度設為4.0×109個/cm3以上且1.0×1010個/cm3以下之範圍內，可進而提昇基於該BMD之強度提昇效果及吸除能。
於上述矽晶圓中，較佳為設為如下構成，即，主體中之所有上述氧析出物中之90%以上之數量之氧析出物之尺寸為35~75nm之範圍內。
如上所述，BMD具有晶圓之強度提昇作用等優點，另一方面，若其尺寸變得過大，則可能會產生該BMD本身成為位錯之產生源之問題。因此，藉由如上述般控制氧析出物(BMD)之尺寸範圍，可謀求基於BMD之晶圓之強度提昇作用及吸除能之確保，並且可防止自BMD產生位錯等結晶缺陷而使晶圓品質降低。
於本發明中，構成一種晶圓之熱處理方法，該方法具有：第1步驟，其係對晶圓於氧化環境中以1300℃以上且1400℃以下之保持溫度進行熱處理；第2步驟，其係將於上述第1步驟中熱處理之晶圓以10℃/秒以上且150℃/秒以下之冷卻速度冷卻；及第3步驟，其係將在上述第2步驟中冷卻之晶圓於氧化環境中以800℃以上且1250℃以下之保持 溫度進行1小時以上且100小時以下之熱處理。根據該構成，藉由以上述保持溫度進行第1步驟，可重設BMD或COP之面內分佈等結晶培養歷程，而可提高結晶品質之面內均一性。
又，藉由於氧化環境下進行第1步驟，可防止晶圓表層之低氧化而確保該表層之強度。進而，藉由於氧化環境下進行第1至第3步驟，可將晶格間矽原子注入至晶圓內，形成良好之DZ層，並且形成充分之尺寸及密度之BMD。
D1‧‧‧保持時間
D2‧‧‧保持時間
D21‧‧‧第一保持時間
D22‧‧‧第二保持時間
HT1‧‧‧第一熱處理
HT2‧‧‧第二熱處理
I‧‧‧晶格間矽原子
R1‧‧‧升溫速度
R2‧‧‧冷卻速度
R3‧‧‧升溫速度
R4‧‧‧冷卻速度
T1‧‧‧保持溫度
T2‧‧‧保持溫度
V‧‧‧空位
圖1係表示本發明之矽晶圓之熱處理方法之順序之圖。
圖2係表示進行本發明之第一熱處理時之COP及BMD之行為之圖。
圖3係表示利用普通之批次式熱處理爐進行熱處理時之COP及BMD之行為之圖。
圖4係表示晶圓中之空位及晶格間矽原子之行為之圖。
圖5係表示對晶圓進行熱處理時之空位及晶格間矽原子之行為之圖，(a)為第一熱處理之保持溫度下之保持後，(b)為第一熱處理之冷卻後，(c)為第二熱處理(氧化環境)結束後。
圖6係表示對晶圓進行熱處理時之空位及晶格間矽原子之行為之圖，(a)為第一熱處理之保持溫度下之保持後，(b)為第一熱處理之冷卻後，(c)為第二熱處理(非氧化環境)結束後。
圖7係表示對晶圓進行熱處理時之氧濃度之晶圓深度方向分佈之圖。
圖8表示進行本發明之熱處理時之BMD之面內分佈評估結果，(a)為晶圓之中心，(b)為距中心75mm之位置，(c)為距中心100mm之位置，(d)為距中心120mm之位置，(e)為距中心140mm之位置，(f)為距中心147mm之位置。
圖9係表示進行本發明之熱處理時之BMD密度之晶圓深度方向分佈之圖。
圖10係表示進行本發明之熱處理時之BMD尺寸之晶圓深度方向分佈之圖。
圖11係表示變更第一熱處理之冷卻速度時之BMD尺寸、BMD密度、及DZ層之寬度之圖。
圖12表示進行利用批次式熱處理爐使BMD生長之普通之熱處理時之BMD之面內分佈評估結果，(a)為晶圓之中心，(b)為距中心75mm之位置，(c)為距中心100mm之位置，(d)為距中心120mm之位置，(e)為距中心140mm之位置，(f)為距中心147mm之位置。
圖13係表示進行利用批次式熱處理爐使BMD生長之普通之熱處理時之BMD密度之晶圓深度方向分佈之圖。
圖14係表示進行利用批次式熱處理爐使BMD生長之普通之熱處理時之BMD尺寸之晶圓深度方向分佈之圖。
圖15係表示進行實施例1之第一熱處理時之空位及晶格間矽原子之晶圓深度方向分佈之圖。
圖16係表示進行比較例1之第一熱處理時之空位及晶格間矽原子之晶圓深度方向分佈之圖。
圖17係表示進行比較例2之第一熱處理時之空位及晶格間矽原子之晶圓深度方向分佈之圖。
(1)關於本案發明之熱處理順序
將本發明之矽晶圓(以下稱為晶圓)之熱處理方法之順序之一例示於圖1。該熱處理方法係藉由連續地進行使用燈退火爐之第一熱處理HT1、及使用批次式熱處理爐之第二熱處理HT2之2個熱處理而構成。
本圖中雖未示出，但繼第一熱處理HT1之後，設置將形成於晶圓 表面之氧化膜剝離之步驟。亦存在省略該剝離步驟之情形。又，繼第二熱處理HT2之後，進行晶圓之正背面之兩面研磨(每單面5~6μm左右)、及晶圓表面之單面研磨(1μm左右)。藉由進行該研磨，可改善晶圓之粗糙度並且可去除於第一熱處理後殘存於晶圓之最表層(距表面1μm左右之範圍)之COP或BMD(於下文中敍述)。該研磨步驟亦容許進行適當變更，如省略單面研磨而僅進行兩面研磨，省略兩面研磨而僅進行單面研磨等。於研磨步驟後，經過晶圓之洗淨步驟及檢查步驟而作為製品出貨。
以下，詳細地說明第一熱處理HT1及第二熱處理HT2對晶圓中之點缺陷之行為造成之影響。
(a)關於第一熱處理
如圖1所示，第一熱處理HT1係首先將晶圓搬入至設為氧化環境之燈退火爐內，以升溫速度R1升溫至保持溫度T1。其次，以保持溫度T1將晶圓保持特定時間。於將晶圓以保持溫度T1保持了保持時間D1之後，以冷卻速度R2冷卻。
當以高溫之保持溫度T1保持晶圓時，如圖2所示，相較於晶圓內之晶格間氧濃度(於普通之晶圓中為(1~20)×1017atoms/cm3(舊ASTM(American Society for Testing Materials，美國材料試驗協會)))，該保持溫度下之晶格間氧之溶解度(例如於1300℃為21×1017atoms/cm3(舊ASTM))較高，晶圓內之晶格間氧成為未飽和之狀態。如此一來，作為矽之氧化物之BMD逐漸溶解並最終湮滅。又，COP之內壁氧化膜溶解並且自形成於晶圓表面之氧化膜將晶格間矽原子注入至晶圓內，COP之空洞逐漸被填埋並最終湮滅。該BMD及COP之湮滅效果不僅產生於晶圓表層，亦產生於晶圓之整個厚度方向上，因此，結晶培養歷程得以重設，從而可獲得面內均一性較高之晶圓。
再者，由於該第一熱處理HT1係於氧化環境中進行，故而於晶圓 表面形成氧化膜，自該氧化膜注入高於第一熱處理HT1之保持溫度T1時之溶解度之濃度之晶格間氧(參照圖2中之表層中之氧濃度分佈之上升部分)。如此，於表層中氧濃度變高之結果為，產生於該晶圓之最表層(距表面1μm左右之範圍)COP之內壁氧化膜或BMD未溶解而直接殘存之現象。即便COP等如此般殘存，亦可如上所述般以粗糙度之改善為主要目的，而藉由研磨將晶圓之表層、包括COP等殘存層在內去除數μm左右，因此，作為晶圓品質完全不會產生問題。
另一方面，於使用先前之批次式熱處理爐對晶圓進行熱處理之情形時，如圖3所示，於熱處理中晶格間氧自晶圓表面向外側擴散，晶圓表層之晶格間氧濃度降低。因此，於晶圓之表層中，發揮BMD及COP之湮滅效果，但於主體中，晶格間氧與溶解度相比成為過飽和之狀態，因此，無法使BMD及COP湮滅。因此，於無法重設結晶培養歷程，晶圓面內存在不均一性之情形時，熱處理後該狀態亦直接殘存。
使用圖4及圖5對第一熱處理HT1中之點缺陷(晶格間矽原子I、空位V)之行為進行說明。當以保持溫度T1保持晶圓時，自晶圓表面將與保持溫度T1對應之熱平衡濃度之晶格間矽原子I及空位V注入至晶圓內。又，該第一熱處理HT1係於氧化環境中進行，因此，於晶圓表面形成矽與氧結合而成之氧化膜(矽氧化膜)，自該氧化膜將晶格間氧及過剩之晶格間矽原子I注入至晶圓內(參照圖4、圖5(a))。
於自保持溫度之冷卻步驟中，該晶格間矽原子I與空位V重複相互對湮滅或相反地作為法侖克爾對而重新生成之現象(參照圖4)。又，空位V之一部分於冷卻步驟之1050℃附近與自矽表面注入之晶格間氧結合而形成複合體(O2V)，該複合體作為氧析出核發揮作用(參照圖5(b))。
第一熱處理HT1之氧化環境中之氧濃度只要為於晶圓表面形成氧 化膜之程度即可，例如可設為1~100%之範圍內。藉由將該氧濃度之範圍設為25%以上，確保自氧化膜之晶格間矽原子I之充分之注入量，可進而提高COP之湮滅效果。
升溫速度R1通常設定為1℃/秒以上且150℃/秒以下之範圍。其原因在於，若升溫速度R1小於1℃/秒，則製造產能降低，若升溫速度R1大於150℃/秒，則可能會產生於升溫中產生滑移等結晶缺陷之問題。
保持溫度T1只要為使於結晶培養中導入之BMD及COP湮滅所必需之溫度即可，可設為1300℃以上且1400℃以下之範圍內。其原因在於，若保持溫度T1低於1300℃，則於矽中之晶格間氧濃度較高之情形時，有時無法使BMD等湮滅或湮滅需要較長時間，且其原因在於，若保持溫度T1高於1400℃，則可能會產生於熱處理中產生滑移等結晶缺陷之問題。
保持時間D1只要為使於結晶培養中導入之BMD及COP湮滅所必需之時間即可，可對應於BMD及COP之尺寸設為1秒以上且600秒以下之範圍。其原因在於，若保持時間D1短於1秒，則無法使BMD等充分地湮滅，若保持時間D1長於600秒，則可能會產生於保持中產生滑移等結晶缺陷之問題。
冷卻速度R2設為10℃/秒以上且150℃/秒以下。其原因在於，若冷卻速度R2小於10℃/秒，則以保持溫度T1導入之空位V於冷卻中與晶格間矽原子I對湮滅，或因擴散而失去，於下述第二熱處理HT2中無法形成充分之尺寸及密度之BMD，且其原因在於，若冷卻速度R2大於150℃/秒，則可能會產生較大之熱應力作用於晶圓而產生滑移等結晶缺陷之問題。
(b)關於第二熱處理
如圖1所示，第二熱處理HT2係首先將爐內溫度保持為特定溫度(例如600℃)，並且將晶圓搬入至設為氧化環境之批次式熱處理爐 內，於該搬入後自上述特定溫度以特定之升溫速度R3升溫至保持溫度T2。若爐內溫度達到保持溫度T2，則以該保持溫度T2直接保持第一保持時間D21。經過第一保持時間D21後，將爐內之環境自氧化環境切換為非氧化環境。然後，於該非氧化環境中，進而直接保持第二保持時間D22。經過第二保持時間D22後，自該保持溫度T2以特定之冷卻速度R4冷卻至特定溫度(例如600℃)，達到特定溫度(例如600℃)之後將晶圓自爐內搬出。
再者，於本圖中，對將批次式熱處理爐內之環境自氧化環境切換為非氧化環境之構成進行了表示，但亦容許設為遍及第二熱處理HT2之整體於氧化環境下進行熱處理之構成。其原因在於，藉由於氧化環境中進行熱處理，可如下所述般發揮使晶圓表層之BMD核湮滅而提高該晶圓表層之結晶完全性之作用。又，於本圖中對將氧化環境與非氧化環境中之保持溫度T2設為相同之構成進行了表示，但亦能以不同之溫度進行各環境中之熱處理。
使用圖5對第二熱處理HT2中之點缺陷(空位V、晶格間矽原子I)之行為進行說明。若於氧化環境中對實施了第一熱處理HT1之晶圓進行熱處理，則藉由第一熱處理HT1而形成於晶圓表層之氧析出核(O2V)(參照本圖(b))藉由自氧化膜注入至晶圓內之晶格間矽原子I而湮滅(參照本圖(c))。該湮滅於自晶圓表面至晶圓內部13μm左右之深度區域顯著地產生。如上所述，晶圓表層以粗糙度改善為目的而被表面研磨，但其研磨深度通常為數μm左右。若於該研磨深度附近存在氧析出核，則即便進行表面研磨，有時亦會於晶圓表層(元件活性區域)殘存氧析出物，從而引起元件之洩漏不良等問題。因此，藉由於第二熱處理HT2中進行氧化環境中之熱處理，使氧析出核湮滅，可防止於進行表面研磨時氧析出物殘存於晶圓表層，從而可提供一種高品質之晶圓。
再者，於在非氧化環境中進行第二熱處理HT2之情形時，如圖6所示，氧析出核取入周圍之固溶氧及空位而直接作為氧析出物生長(參照本圖(c))。因此，即便進行上述表面研磨，亦會增加氧析出物殘存於晶圓表層而引起元件之洩漏不良等問題之擔憂。
第二熱處理HT2之氧化環境中之氧濃度只要為於晶圓表面形成氧化膜之程度即可，例如可設為1~100%之範圍內。藉由將該氧濃度設為25%以上，可進而提高氧析出核之湮滅效果。又，於非氧化環境中，例如可使用氬氣(Ar)等惰性氣體。
升溫速度R3通常設定為1℃/分鐘以上且30℃/分鐘以下之範圍。其原因在於：若升溫速度小於1℃/分鐘，則製造產能降低，若升溫速度大於30℃/分鐘，則可能會產生於升溫中產生滑移等結晶缺陷或於第一熱處理HT1中導入之BMD核於升溫中湮滅而無法獲得充分之BMD密度之問題。該升溫速度R3無需自作為晶圓之搬入溫度之上述特定溫度(例如600℃)至保持溫度T2為固定，例如，亦可如自上述特定溫度至中間溫度(例如800℃)為第一升溫速度、自上述中間溫度至保持溫度T2為與上述第一升溫速度不同之第二升溫速度般，針對各溫度區域進行變更。
保持溫度T2只要為可使於第一熱處理HT1中晶圓面內均一地重新導入之BMD核生長之溫度即可，可設為800℃以上且1250℃以下之範圍內。其原因在於，若保持溫度T2低於800℃，則BMD之生長需要較長時間，製造產能降低，且其原因在於，若保持溫度T2高於1250℃，則可能會產生於熱處理中產生滑移等結晶缺陷之問題。
保持時間D2(D21、D22)只要為使BMD充分地生長所必需之時間即可，於氧化環境中可設為1小時以上且100小時以下，於非氧化環境中可設為1小時以上且100小時以下。其原因在於，於任一環境中，若保持時間D21、D22短於1小時，則無法使BMD充分地生長，若保持時間 D21、D22長於100小時，則可能會產生於保持中產生滑移等結晶缺陷並且製造產能降低之問題。
冷卻速度R4設為0.5℃/分鐘以上且10℃/分鐘以下。其原因在於，若冷卻速度R4小於0.5℃/分鐘，則製造產能降低，若冷卻速度R4大於10℃/分鐘，則可能會產生較大之熱應力作用於晶圓而產生滑移等結晶缺陷之問題。
(2)實驗條件
於本實施形態中，使用自利用丘克拉斯基法培養之錠切出之面內包含OSF環之直徑300mm之晶圓。該晶圓之晶格間氧濃度為11×1017atoms/cm3(舊ASTM)。於用於該培養之熔融液中添加有氮。其原因在於，氮具有減小於結晶培養時導入之COP之尺寸之作用，藉由使COP之尺寸較小，於第一熱處理HT1中能以更短時間使COP湮滅。該氮之偏析係數較大，因此自錠之頂部朝向尾部濃度大幅地變化，於頂部成為2×1014atoms/cm3，於尾部成為10×1014atoms/cm3左右。再者，亦可使用未添加氮之晶圓。
將第一熱處理HT1及第二熱處理HT2中之處理條件示於表1。第一熱處理HT1中之升溫速度R1及保持時間D1、第二熱處理HT2中之升溫速度R3、及冷卻速度R4對所有之實施例及比較例共通。環境之欄中記載之「O2」係指100%O2環境，「Ar」係指100%Ar環境。又，第二熱處理HT2之環境之欄中記載之「O2/Ar」係指前半部分為100%O2環境，後半部分為100%Ar環境。此種情形時之前半部分及後半部分之保持時間(圖1中之D21、D22)記載於第二熱處理HT2之保持時間D2之欄(斜線前半部分表示氧化環境(O2中)之保持時間D21，斜線後半部分表示非氧化環境(Ar中)之保持時間D22)。
使用二次離子質譜分析裝置(Secondary Ion Mass Spectrometry(SIMS)，CAMECA公司製IMS7f)，對熱處理後之晶圓深度方向之晶格間氧濃度進行評估。又，使用雷射散射斷層攝影裝置(Laser Scattering Tomography，RAYTEX公司製MO441)，對缺陷之晶圓深度方向分佈進行評估。進而，使用面檢機(KLA Tencor公司製SurfScan(SP2))，對晶圓表層之缺陷進行評估。又，使用掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope(SEM))及能量分散型X射線分析裝置(Energy Dispersive X-ray Spectrometry(EDX))，對利用面檢機進行評估之缺陷之實體進行解析。
(3)評估結果
將進行第一熱處理HT1及第二熱處理HT2之後使用SIMS測定之氧濃度之晶圓深度方向分佈示於圖7。該氧濃度係舊ASTM規格之換算濃度。當於氧化環境(O2中)進行第一熱處理HT1時，於晶圓表面形成氧化膜，自該氧化膜將晶格間氧注入至晶圓內。因此，成為晶格間氧濃度於晶圓表層之1~3μm之深度範圍內變得尤其高之分佈(參照本圖 中之A1)。如此，藉由於氧化環境中進行第一熱處理HT1而提高晶圓表層之晶格間氧濃度，晶圓表層之強度提昇，從而可防止因於晶圓表層導入缺陷而導致產生元件之洩漏不良。
對提高了表層之晶格間氧濃度之晶圓，於非氧化環境(Ar中)進行第二熱處理HT2之後，將晶圓表層研磨去除特定量，且使用SP2對研磨後之表面進行評估，結果於研磨量少於13μm之情形時，檢測出使SP2之探針光散射之微小之缺陷(Light Point Defect(LPD，光點缺陷))。該LPD尤其於距晶圓表面3~5μm之深度區域高密度地(利用SP2之測定數過量之程度)存在。於使用EDX對存在有該LPD之部位進行組成分析時，檢測出矽及氧。若一併考察利用該EDX之分析結果與利用SEM之形狀觀察結果，則可以說LPD之實體為氧析出物。
該LPD(氧析出物)之晶圓深度方向之分佈結果與在圖7中所示之分佈A21中於距晶圓表面2~5μm之深度區域檢測出高濃度之氧之結果匹配，認為該高濃度之氧之起源為氧析出物較為妥當。如此，作為於晶圓表面附近之數μm至13μm左右之深度區域(尤其是2~5μm之深度區域)形成氧析出物之理由，如下文所說明般，認為其原因在於，藉由第一熱處理HT1而自晶圓表面注入至晶圓內之空位V之濃度超過氧析出核(O2V)之形成所必需之1×1013/cm3之閾值，於第一熱處理HT1中重新形成之氧析出核取入周圍之晶格間氧及空位V而生長為氧析出物。
如此，於晶圓表層形成有氧析出物之情形時，於熱處理後為了晶圓之粗糙度改善而對晶圓表層進行表面研磨5~6μm左右時，藉由使用SP2之評估確認了於表面研磨後之晶圓表層殘存有氧析出物。當如此般於表層殘存有氧析出物之晶圓形成元件時，有產生洩漏不良等問題之虞。
相對於此，當對提高了表層之晶格間氧濃度之晶圓，於氧化環 境(O2中)進行第二熱處理HT2之前半部分時(參照圖1)，於晶圓表面形成氧化膜，於該第二熱處理HT2中自氧化膜與矽之界面將晶格間矽原子I注入至晶圓中。該晶格間矽原子I發揮使藉由第一熱處理HT1而形成於晶圓表層之氧析出核湮滅之作用(參照圖5(c))。因此，可藉由該第二熱處理HT2於晶圓表層形成無氧析出物之結晶完全性較高之區域，並且可於在該第二熱處理HT2中注入之晶格間矽原子I不會到達之主體形成充分之密度之BMD。即便繼前半部分之氧化環境中之熱處理之後，於非氧化環境中對後半部分進行熱處理(參照圖1)，亦未能確認被認為起因於氧析出物的晶圓表層中之氧濃度之上升(參照圖7中之A22)。
順便一說，當於非氧化環境(Ar中)進行第一熱處理HT1時，於第一熱處理HT1及第二熱處理HT2中晶格間氧自晶圓表面向外側擴散(參照圖7中之B1(第一熱處理HT1後)、B2(第二熱處理HT2後))，而於晶圓表層形成晶格間氧濃度較低之區域，因此，即便於非氧化環境(Ar中)進行第二熱處理HT2，亦未觀察到於濃度分佈A21中可見之起因於氧析出物之氧濃度之上升。然而，由於在第一熱處理HT1中未於晶圓表面形成氧化膜，故而未注入晶格間矽原子I，存在無法使晶圓表層之COP充分湮滅之問題。
將對實施例1(參照表1)之晶圓進行第一熱處理HT1及第二熱處理HT2之後之使用雷射散射斷層攝影裝置之評估結果示於圖8。本圖(a)為晶圓中心之位置之結果，(b)為距中心75mm之位置之結果，(c)為距中心100mm之位置之結果，(d)為距中心120mm之位置之結果，(e)為距中心140mm之位置之結果，(f)為距中心147mm之位置之結果。
該晶圓即便於結晶培養階段於面內包含OSF環而面內均一性最初並不良好，但可確認關於BMD尺寸及BMD密度、DZ寬度等獲得了非常高之面內均一性。其原因在於，於結晶培養時導入之BMD於高溫 之第一熱處理HT1中湮滅，結晶培養歷程被重設之後，於該第一熱處理HT1之冷卻時重新面內均一地導入BMD核。又，根據SP2評估及SEM觀察亦可確認，於晶圓表層未形成氧析出物，而能夠確保較高之結晶完全性。其原因在於，藉由於氧化環境中進行第二熱處理HT2之前半部分，於晶圓內注入晶格間矽原子I，藉由該晶格間矽原子I使藉由第一熱處理HT1而導入至晶圓表層之氧析出核湮滅(參照圖5(c))。
又，如圖9所示，可確認於自晶圓表面至約60μm之深度區域，形成有基本不存在氧析出物之高品質之DZ層，並且自約80μm之深度起BMD密度開始上升，於約200μm以上之深度之主體中，BMD之面內平均密度為4.0×109個/cm3以上且1.0×1010個/cm3以下，BMD密度之面內偏差為1位數以內(本圖中所示之箭頭之長度之範圍內)。藉由如此般形成較高之密度之BMD，可確保主體之較高之強度、及充分之吸除能。
多數情況下亦要求該DZ層之寬度以應對使用該晶圓製造之元件之種類或用途之方式變更，但藉由變更第一熱處理HT1中之冷卻速度R2、或第二熱處理HT2中之保持時間D2，可自由地變更其寬度。
又，如圖10所示，可確認主體中之BMD之平均尺寸為約50nm,90%以上之數量之BMD之尺寸收斂於35~75nm之範圍內。若BMD之尺寸變大(例如100nm以上)，則BMD本身成為位錯源而晶圓之強度降低，有時會於元件製造步驟中引起重疊等問題。因此，藉由將BMD控制於上述尺寸範圍內，可防止晶圓之強度降低之問題。
將進行第一熱處理HT1(氧化環境，保持溫度T1為1350℃，冷卻速度R2為5~120℃/秒)及第二熱處理HT2(氧化/非氧化環境，保持溫度T2為1000℃)(實施例1~4、比較例1)之後之BMD密度、BMD平均尺寸、及DZ層寬度之評估結果示於圖11。冷卻速度R2越小，則BMD密度越小，於冷卻速度R2為5℃/秒(比較例1)時基本無法確認BMD。又，冷 卻速度R2越小，則DZ層之寬度越擴大。另一方面，即便使冷卻速度R2變化，BMD平均尺寸亦基本不會變化，為45~60nm之範圍內。
如上所述，藉由可重設結晶培養歷程，可採用如包含OSF環之晶圓般結晶提拉速度相對較大、且具有較高之製造產能之低成本之晶圓，即便並非使用一次對多數個晶圓進行熱處理之批次式熱處理爐而係使用單片式之燈退火爐，亦可於製造成本方面處於優勢。
於將第一熱處理HT1中之保持溫度T1設為1300℃之情形時(實施例5~8)，亦與將保持溫度T1設為1350℃之情形同樣，可確認於晶圓表層形成有高品質之DZ層，並且於主體形成有可有助於確保較高之強度及吸除能之充分之尺寸及密度之BMD。再者，亦存在如下情形，即，根據於結晶培養後導入之COP之尺寸，較佳為使第一熱處理HT1中之保持時間D1稍長(例如45秒)，以COP確實湮滅之方式進行條件變更。
於與實施例1同樣地進行第一熱處理HT1，僅於氧化環境中進行第二熱處理HT2之情形時(實施例9)，亦可確認於晶圓表層形成高品質之DZ層。再者，當於氧化環境中進行第二熱處理HT2時，與在非氧化環境中進行之情形相比，即便為相同之保持時間D2，亦存在BMD之尺寸變得稍小之情況，因此，此時亦存在較佳為以適當延長(例如6小時)第二熱處理HT2之保持時間D2之方式進行條件變更之情形。
於將第一熱處理HT1中之環境設為非氧化環境之情形時(比較例3)，於該第一熱處理HT1後，根據SP2評估及SEM觀察，確認於晶圓表層殘存有COP。認為其原因在於，藉由設為非氧化環境，未於晶圓表面形成氧化膜，未將足以使COP湮滅之量之晶格間矽原子I注入至晶圓內。
於與實施例1同樣地進行第一熱處理HT1，且僅於非氧化環境中進行第二熱處理HT2之情形時(比較例4)，根據SP2評估及SEM觀察確 認了於晶圓表層(自晶圓表面至13μm左右之深度區域)存在低密度之氧析出物。認為其原因在於，藉由第一熱處理HT1而形成之晶圓表層之氧析出核(O2V)因於第二熱處理HT2中未注入晶格間矽原子I，未湮滅而直接殘存。
再者，對於與實施例1之晶圓相同之晶圓，代替進行第一熱處理HT1及第二熱處理HT2而使用批次式熱處理爐於非氧化環境(Ar中)進行使BMD生長之熱處理(1100℃4小時)。將該熱處理後之使用雷射散射斷層攝影裝置之評估結果示於圖12，將BMD密度之深度方向分佈示於圖13，將BMD尺寸之深度方向分佈示於圖14。
根據圖12之結果確認了BMD之形成狀態根據晶圓之面內位置不同而差異較大。即，於在結晶培養時形成有OSF環之區域(距晶圓之中心100~120mm之區域，參照本圖(c)及(d))，與其內外相比，BMD密度變低。認為其原因在於，於本案發明中，藉由於第一熱處理HT1中進行1300℃以上之熱處理，結晶培養歷程得以重設，於冷卻中重新進行了BMD之核形成，相對於此，於利用批次式熱處理爐之熱處理中，因熱處理溫度相對較低，導致結晶培養歷程直接殘留，於OSF環區域未重新進行BMD之核形成。
又，如圖13所示，確認了BMD密度存在1位數以上之較大之面內偏差。若如此般BMD密度存在較大之面內偏差，則於元件製造中應力集中於晶圓之特定部位，而可能會產生晶圓變形或因應力而重新導入位錯等結晶缺陷之問題。又，晶圓表層之DZ層之寬度為約10μm。該DZ層之寬度存在如下問題，即，與本案發明之情形不同，難以根據熱處理條件之調整而變更，作為種類或用途不同之各種元件用，無法容易地應對。
又，如圖14所示，可確認主體中之BMD之尺寸偏向大尺寸側。再者，於使用雷射散射斷層攝影裝置之評估中，若BMD尺寸超過95 nm，則測定成為飽和狀態，由於評估為其尺寸為95nm，故而實際上存在較多之尺寸大於95nm之BMD。若BMD尺寸如此般變大，則於熱應力等外部應力作用於晶圓時，該BMD本身成為位錯源，而產生晶圓之變形或重疊等問題之擔憂加深。
(4)關於第一熱處理後之空位及晶格間矽原子之晶圓深度方向分佈
模擬於第一熱處理HT1中導入至晶圓之空位V及晶格間矽原子I之晶圓深度方向分佈。於該模擬中，使用考慮了空位V及晶格間矽原子I之擴散及對湮滅之下述數1所示之數學式(K.Nakamura、Ph.D.Thesis,Tohoku University、Sendai.(2001))。右邊第1項相當於空位V或晶格間矽原子I之通量(擴散)，右邊第2項相當於空位V與晶格間矽原子I之對湮滅。
數1中之C為空位V或晶格間矽原子I之濃度，t為時間，J為空位V或晶格間矽原子I之通量，K為對湮滅之反應常數，關於各下標，V係指空位，I係指晶格間矽原子，eq係指熱平衡濃度。JI、V以數2表示，K以數3表示。
[數2]J I,V =-D I,V ▽C I,V
數2、數3中之D為擴散常數，ac為對湮滅反應之臨界距離，△G為對湮滅反應之能量障壁，kb為玻耳茲曼常數，T為絕對溫度。
又，矽氧化界面之晶格間矽原子之過飽和度係利用下述數4所示之數學式求出(S.Dunham,J.Appl.Phys.,71,685(1992))。
數4中之A1、A2係根據氧化之物性值決定之參數。
又，數4中之dX/dt為矽表面之氧化速度，能以數5表示(B.E.Deal,A.S.Grove,J.Appl.Phys.,36,3770(1965))。
數5中之X為氧化膜厚度，k1為線性速率常數，kp為拋物線速率常數。
使用上述各數學式，模擬進行第一熱處理HT1時之空位V及晶格間 矽原子I之晶圓深度方向分佈。將保持溫度T1設為1350℃、冷卻速度R2設為120℃/秒(實施例1)時之結果示於圖15，將保持溫度T1設為1350℃、冷卻速度R2設為5℃/秒(比較例1)時之結果示於圖16，將保持溫度T1設為1250℃、冷卻速度R2設為120℃/秒(比較例2)時之結果示於圖17。任一熱處理均於氧化環境中進行，保持時間D1為30秒。
於各圖中，於中央表示第一熱處理HT1之順序，進而，以曲線圖表示熱處理之升溫中、保持溫度T1時之保持中、冷卻後之各階段(A~E或A~D)之空位V(虛線)及晶格間矽原子I(實線)之晶圓深度方向分佈。
如圖15所示，於升溫過程中，自晶圓表面將空位V及晶格間矽原子I注入至晶圓內，兩者之濃度逐漸上升(參照本圖中之A~C)。當保持為保持溫度T1(1350℃)30秒時，遍及晶圓之整個厚度方向，空位V及晶格間矽原子I大致達到保持溫度T1時之熱平衡濃度。關於該保持溫度T1時之熱平衡濃度，空位V之濃度略高於晶格間矽原子I。當自該保持溫度T1使晶圓冷卻(120℃/秒)時，空位V、晶格間矽原子I均藉由擴散及對湮滅而濃度降低，但該降低之程度係晶格間矽原子I較為顯著。因此，於晶圓冷卻後，空位V佔優勢地殘存於晶圓內。
可知於進行第一熱處理HT1之後之空位V之濃度為1×1013/cm3以上時，促進進行第二熱處理HT2時之BMD之形成，於圖15所示之第一熱處理HT1之條件下，預想於空位濃度成為1×1013/cm3以上之距晶圓表面40μm以上之深度區域形成BMD。該預想與例如於圖8等中可確認之DZ層之寬度大致匹配。
相對於此，如圖16所示，於減小自保持溫度T1(1350℃)之冷卻速度R2之情形時(5℃/秒)，至保持溫度T1下之保持結束時點為止之空位V及晶格間矽原子I之深度方向分佈與圖15所示之情形相同，但由於冷卻速度R2較小，故而藉由空位V及晶格間矽原子I之擴散及對湮滅，與 冷卻速度R2較大之情形相比，其等之濃度進而降低。尤其是當著眼於空位V時，其濃度較大程度地低於成為BMD形成之目標之1×1013/cm3，可預想到不會形成BMD。該預想與圖11中所示之BMD密度之測定結果(參照本圖中之比較例1)匹配。
又，如圖17所示，於將保持溫度T1低溫化為1250℃之情形時，以該保持溫度T1保持30秒之後之空位V及晶格間矽原子I之濃度與圖15等之情形相比均略微降低，並且與圖15等之情形不同，晶格間矽原子I之濃度略高於空位V。當自該保持溫度T1使晶圓冷卻(120℃/秒)時，與晶格間矽原子I相比，空位V之濃度顯著地減少。其濃度低於成為BMD形成之目標之1×1013/cm3，可預想到不會形成BMD。該預想與於比較例2之晶圓中未形成BMD之結果(未圖示)匹配。
(5)總括
如上所述，藉由連續地進行第一熱處理HT1及第二熱處理HT2，可確保晶圓表層之DZ層之結晶完全性並且於主體形成用以賦予充分之強度及吸除能之BMD，且第一熱處理HT1係於氧化環境中，於1300℃以上且1400℃以下之保持溫度T1之範圍內保持晶圓，進而，以10℃/秒以上且150℃/秒以下之冷卻速度R2冷卻，第二熱處理HT2係於氧化環境中於800℃以上且1250℃以下之保持溫度T2之範圍內保持晶圓。
又，藉由於氧化環境中進行第一熱處理HT1，可自晶圓表面將晶格間氧注入至晶圓表層，而確保該晶圓表層之較高之強度。並且，藉由於高溫之氧化環境中進行第一熱處理HT1，於結晶培養時導入之COP及BMD(BMD核)完全地湮滅，可重設結晶培養歷程。因此，如晶圓面內包含OSF環之晶圓般，雖然晶圓本身之製造產能較高、但面內均一性較差之晶圓亦可無問題地採用，從而可謀求包含自結晶培養至晶圓熱處理為止之步驟在內的總製造成本之削減。
再者，上述第一熱處理HT1及第二熱處理HT2之順序終究為一 例。於能夠解決確保晶圓之表層及主體之強度且提高結晶品質之面內均一性的本案發明之課題之範圍內，亦容許例如使保持溫度T1隨時間經過於1300℃以上且1400℃以下之範圍內逐漸變化，或於第一熱處理HT1與第二熱處理HT2之間、或其前後進行追加之熱處理。又，亦可設置將於氧化環境中形成之氧化膜於一系列步驟之中途剝離之步驟。
D1‧‧‧保持時間
D2‧‧‧保持時間
D21‧‧‧第一保持時間
D22‧‧‧第二保持時間
HT1‧‧‧第一熱處理
HT2‧‧‧第二熱處理
R1‧‧‧升溫速度
R2‧‧‧冷卻速度
R3‧‧‧升溫速度
R4‧‧‧冷卻速度
T1‧‧‧保持溫度
T2‧‧‧保持溫度

Claims (5)

  1. 一種矽晶圓之熱處理方法，其包括：第1步驟，其係對自利用丘克拉斯基法培養之矽晶錠切出之矽晶圓，於氧化環境中以1300℃以上且1400℃以下之保持溫度進行熱處理；第2步驟，其係將於上述第1步驟中經熱處理之矽晶圓於氧化環境中以10℃/秒以上且150℃/秒以下之冷卻速度冷卻；及第3步驟，其係將於上述第2步驟中冷卻之矽晶圓於氧化環境中以800℃以上且1250℃以下之保持溫度進行1小時以上且100小時以下之熱處理，上述第1步驟前之階段中之上述矽晶圓中存在之空洞缺陷之平均尺寸於同體積之球狀換算值中，為直徑80nm以下，且上述空洞缺陷之密度為100個/cm3以上。
  2. 如請求項1之矽晶圓之熱處理方法，其進而具有第4步驟，該第4步驟係將於上述第3步驟中經熱處理之矽晶圓於非氧化環境中以800℃以上且1250℃以下之保持溫度進行1小時以上且100小時以下之熱處理。
  3. 如請求項1或2之矽晶圓之熱處理方法，其係藉由使上述第2步驟中之冷卻速度變化，或藉由使上述第3步驟中之保持時間變化，而使無缺陷層距矽晶圓表面之深度變化。
  4. 一種矽晶圓，其特徵在於：其係藉由請求項1至3中任一項之矽晶圓之熱處理方法而經熱處理者，且主體中之氧析出物之面內平均密度為1.0×109個/cm3以上且1.0×1010個/cm3以下，距表面之各深度位置處之上述氧析出物密度之面內偏差為1位數以內。
  5. 如請求項4之矽晶圓，其中主體中之所有上述氧析出物中之90%以上之數量之氧析出物之尺寸為35~75nm之範圍內。
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