外延硅晶片和其制造方法技术

外延硅晶片的制造方法，其包括：预热处理步骤，对氧浓度处于9×10

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】外延硅晶片和其制造方法
本专利技术涉及外延硅晶片和其制造方法，更详细而言，涉及使用不含位错簇和COP(CrystalOriginatedParticle，晶体源生颗粒)的硅晶片得到的外延硅晶片和其制造方法。
技术介绍
硅晶片中的氧析出物(BMD；BulkMicroDefect，体微缺陷)在半导体器件工艺中对于捕获杂质而言是有用的。该氧析出物例如在作为晶片的原材料的硅单晶的培育阶段形成。但是，针对外延硅晶片，已知在外延生长处理时，由于将晶片暴露于高温，导致晶片内部的氧析出物会消失，杂质捕获能力(吸杂能力)变低。因此，寻求提供杂质捕获能力优异的外延晶片。为了获得这样的外延硅晶片，已知在外延生长处理前在600℃以上的温度下进行晶片的热处理的技术(预退火技术)(例如参照专利文献1)。通过该热处理，预先提高晶片内部的氧析出物密度，从而使得在外延生长处理后以充分的密度残留有氧析出物，由此能够提高外延生长后的晶片的杂质捕获能力。另一方面，对于制造高品质的半导体器件而言，重要的是不向成为基板的外延硅晶片的外延层中导入缺陷。但是，外延层逐渐薄膜化，如果在形成外延层的硅晶片的表层部中存在缺陷，则存在外延层中产生由该缺陷引起的堆垛层错等外延缺陷的担忧。硅晶片所包含的缺陷中，会成为外延缺陷原因的有位错簇和COP。位错簇是在晶格间过量引入的晶格间隙硅的聚集物，是尺寸例如为10μm左右的大型缺陷(位错环)。COP是应构成晶格的原子缺失而成的空孔的聚集物(空孔聚集空洞缺陷)。为了不产生外延缺陷，有用的是使用不存在位错簇和COP的晶片。硅晶片中，作为不存在COP和位错簇的区域，有氧析出促进区域(以下也称为“Pv区域”)和氧析出抑制区域(以下也称为“Pi区域”)。Pv区域是空孔型点缺陷占优势的无缺陷区域，Pi区域是晶格间隙硅型点缺陷占优势的无缺陷区域。如果将硅单晶的提拉速度记作V、将刚提拉后的单晶内的生长方向的温度梯度记作G，则取决于V/G，可能出现COP、或出现位错簇、或者它们均不出现。如果从硅单晶的中心轴起算的距离相同，则随着V/G变大，会依次出现包含位错簇的区域、Pi区域、Pv区域和包含COP的区域。晶片中混合存在多种区域时，各区域相对于晶片的中心以同心状分布。由不存在COP和位错簇的区域构成的硅晶片作为外延生长用的基板晶片是有用的。但是，以遍及晶片的整个区域均成为同种结晶区域(例如，仅为Pv区域和Pi区域中的一者)的方式培育硅单晶是非常困难的。其原因在于，控制工艺的允许幅度窄、具体而言是可允许的V/G范围窄。如果允许在能够得到Pv区域和Pi区域这两者的培育条件的范围内培育单晶，则控制工艺的允许幅度拓宽，能够稳定地生产不含位错簇和COP的结晶。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2003/009365号。
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，如果对晶片进行加热，则在Pv区域中氧容易析出，但另一方面，在Pi区域中氧难以析出。在混合存在有Pv区域和Pi区域的晶片中，这些区域存在于晶片的径向上的不同区域。因此，如果将这样的晶片用作外延生长用基板，则晶片径向上的氧析出物密度变得显著不均，如果在外延生长处理中对晶片进行加热，则所得外延硅晶片中存在径向上吸杂能力不同的问题。专利文献1中，并未针对混合存在有Pv区域和Pi区域的晶片加以考虑。本专利技术是鉴于上述问题而进行的，其目的在于，提供晶片和其制造方法，所述晶片为外延硅晶片、且遍及该晶片整面的吸杂能力均优异。用于解决问题的方法本专利技术的主旨在于下述(I)的外延硅晶片、以及下述(II)的外延硅晶片的制造方法。(I)外延硅晶片，其是在不含位错簇和COP的硅晶片的表面上具有外延层的外延硅晶片，对该外延硅晶片实施在1000℃下进行16小时热处理的氧析出物评价热处理从而评价氧析出物密度时，该硅晶片的厚度方向中央部处的氧析出物密度遍及该硅晶片的径向的整个区域为5×104个/cm3以上。(II)外延硅晶片的制造方法，其包括：预热处理步骤，对氧浓度处于9×1017原子/cm3~16×1017原子/cm3的范围内、且包含氧析出抑制区域而不含位错簇和COP的硅晶片，实施用于提高氧析出物密度的热处理；以及外延层形成步骤，在前述预热处理步骤之后，在前述硅晶片的表面上形成外延层，还包括：热处理条件确定步骤，基于实施前述预热处理步骤之前的前述硅晶片的氧析出抑制区域的比例，确定前述预热处理步骤中的热处理条件。在前述(II)的外延硅晶片的制造方法中，在前述热处理条件确定步骤中，将前述预热处理步骤中的热处理温度(℃)记作T，将前述硅晶片半径方向的氧析出抑制区域的宽度相对于前述硅晶片的半径的比例(%)记作X，将前述硅晶片的氧浓度(原子/cm3)记作Co时，优选以满足下述关系式(1)~(3)中的任一者的方式来确定前述热处理条件。9×1017原子/cm3≤Co<11.5×1017原子/cm时：(Co×(100-X)/5.3×1051)(-1/11.29)<T≤800　(1)11.5×1017原子/cm3≤Co<13.5×1017原子/cm3时：(Co×(100-X)/5.3×1051)(-1/11.29)<T≤900-(13.5×1017-Co)×5×10-16　(2)13.5×1017原子/cm3≤Co≤16×1017原子/cm3时：(Co×(100-X)/5.3×1051)(-1/11.29)<T≤900　(3)。专利技术的效果本专利技术的外延硅晶片在厚度方向中央部处遍及径向的整个区域能够具有5×104个/cm3以上的氧析出物密度。具有这样的氧析出物密度的外延硅晶片遍及晶片的整面的吸杂能力优异。此外，本专利技术的制造方法中使用的硅晶片不含位错簇和COP，因此能够防止或抑制向外延层中导入以位错簇或COP作为起点的堆垛层错等外延缺陷。本专利技术的外延硅晶片的制造方法中，基于氧析出抑制区域的比例来确定预热处理步骤中的热处理(用于提高氧析出物密度的热处理)的条件。氧析出抑制区域的比例成为以晶片整体计的氧析出物的生成和生长的难易度的指标。因此，通过基于氧析出抑制区域的比例来确定预热处理步骤中的热处理条件，能够得到遍及径向整体的氧析出物密度高的外延硅晶片。对于这样的外延硅晶片，通过适当条件下的热处理，使氧析出物生长，从而能够形成具有优异吸杂能力的硅晶片。通过本专利技术的制造方法，能够制造本专利技术的外延硅晶片。附图说明图1是示出氧浓度为9×1017原子/cm3的晶片的特性的图。图2是示出氧浓度为11.5×1017原子/cm3的晶片的特性的图。图3是示出氧浓度为12.5×1017原子/cm3的晶片的特性的图。图4是示出氧浓度为13.5×1017原子/cm3的晶片的特性的图。图5是示出氧浓度为16×1017原子/cm3的晶片的特性的图。具体实施方式是否存在COP可以通过下述评价方法来判断。通过Czochralski(CZ)法培育硅单晶，从该单晶锭中切出硅晶片。对从该单晶锭中切出的硅晶片，通过SC-1(氨水、过氧化氢水溶液与超纯水以1:1:15(体积比)混合得到的混合液)进行洗涤。使用KLA-Tenchor公司制造的SurfscanSP-2作为表面缺陷检测装置，对洗涤后的硅晶片表面进行观察评价，鉴别出在表面形成的被推定为凹坑(凹部本文档来自技高网...

【技术保护点】
外延硅晶片，其是在不含位错簇和COP的硅晶片的表面上具有外延层的外延硅晶片，对该外延硅晶片实施在1000℃下进行16小时热处理的氧析出物评价热处理从而评价氧析出物密度时，该硅晶片的厚度方向中央部处的氧析出物密度遍及该硅晶片的径向的整个区域为5×10

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.09 JP 2014-1415511.外延硅晶片，其是在不含位错簇和COP的硅晶片的表面上具有外延层的外延硅晶片，对该外延硅晶片实施在1000℃下进行16小时热处理的氧析出物评价热处理从而评价氧析出物密度时，该硅晶片的厚度方向中央部处的氧析出物密度遍及该硅晶片的径向的整个区域为5×104个/cm3以上。2.外延硅晶片的制造方法，其包括：预热处理步骤，对氧浓度处于9×1017原子/cm3~16×1017原子/cm3的范围内、且包含氧析出抑制区域而不含位错簇和COP的硅晶片，实施用于提高氧析出物密度的热处理；以及外延层形成步骤，在所述预热处理步骤之后，在所述硅晶片的表面上形成外延层，还包括：热处理条件确定步骤，基于实施所述预热处理步骤之前的所述硅晶片的氧析出抑制区域的比例，确定所述预热处理步骤中的热处理条件。3.根据权利要求2所述的外延硅晶片的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤濑淳，小野敏昭，
申请(专利权)人：胜高股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP