外延硅片及其制造方法技术

本发明专利技术提供从采用提拉法生长的硅单晶切出的直径为300mm以上的外延硅片。该外延硅片是生长时使硅单晶的各部分从800℃降温至600℃的所需时间在450分钟以下的外延硅片，间隙氧浓度为1.5×1018~2.2×1018atoms/cm3(old ASTM)，上述切出的硅片的整面由COP区域构成，外延晶片的体部在1000℃×16小时的热处理后的BMD密度为1×104/cm2以下。即使半导体器件的制造工艺中的热工艺为低温热工艺，该外延硅片也能得到充分的吸杂能力，而且不会产生外延缺陷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】外延硅片及其制造方法
本专利技术涉及外延硅片(epitaxialsiliconwafer)及其制造方法，更详细而言，涉及适合于低温器件工艺(deviceprocess)的外延硅片及其制造方法。
技术介绍
半导体器件的制造工序中，为了避免由Fe(铁)、Ni(镍)等重金属污染引起的特性劣化，采用吸杂技术。吸杂是在半导体基板中的吸杂位置(getteringsite)引入重金属原子，将成为器件活性区域的半导体基板表面附近的重金属浓度抑制为较低水平的技术。作为吸杂位置，利用半导体基板中所含的氧沉淀核(酸素析出核)生长而成的BMD(BulkMicroDefect，体微缺陷)。在半导体器件的制造工艺(器件工艺)中，BMD在对半导体基板进行加热的工艺(热工艺)中生长。然而，近年来半导体器件的图案微细化日益发展，随着这种图案微细化，制造半导体器件时的热工艺低温化。例如，有时采用1000℃以下的热工艺。在这样的低温的热工艺中，不希望沉淀核生长，该半导体基板的吸杂能力降低。为了解决该问题，有时使用掺杂有氮或碳的半导体基板。通过向半导体基板中掺杂氮或碳，即使在低温的热工艺中，沉淀核也容易生长。该半导体基板可以通过从由添加有氮或碳的硅熔液生长的硅单晶中切出而得到。在半导体基板的表面形成外延层的情况下，外延层的形成工艺为高温，因此在未掺杂氮或碳的情况下，半导体基板中的氧沉淀核消失，在器件工艺中，不形成BMD。与此相对，在半导体基板中掺杂有氮或碳的情况下，在外延层的形成工艺以及器件工艺中BMD生长。然而，该方法中，由于在硅单晶提升时的偏析，在硅单晶的上部与下部之间，氮或碳的浓度大不相同，随之氧沉淀物的密度也大不相同。因此，在一条硅单晶中可获得适当密度和尺寸的BMD的部分极少。在器件工艺中，作为使能够成为吸杂位置的氧沉淀物(BMD)稳定生长的其他方法，提出了代替掺杂氮或碳，准备高氧浓度的半导体基板(晶片)，在外延层形成前预退火，在该半导体基板上形成氧沉淀物的方法。例如，下列专利文献1中公开了从具有18×1017~21×1017atoms/cm3氧浓度的硅单晶切出晶片，在750~850℃温度下对该晶片进行20分钟以上且50分钟以下的热处理(预退火)，对该晶片进行外延生长的外延晶片的制造方法。由该方法在晶片上形成的氧沉淀核在外延层形成时不消失。在该晶片中，例如在外延层正下方约10μm厚度的区域，形成高密度的氧沉淀核，在器件工艺中生长。然而，在此方法中，预退火工序是必须的，因此制造成本随之增加。但是，外延层被用作形成二极管或晶体管等的器件活性区域，因此若该区域发生位错，则有时会产生器件的电特性的劣化(例如，泄漏不良(リーク不良))，在此情况下，器件的成品率变差。如下列专利文献1的记载所示，在外延层的正下方存在高密度氧沉淀物的情况下，若因该氧沉淀物而发生位错，则容易到达成为器件活性区域的外延层，产生外延缺陷，使器件的电特性劣化。另外，如果大尺寸的BMD生长，则晶片的强度降低。作为避免上述外延缺陷问题的方法，下列专利文献2和3中公开了在高温下对晶片进行固溶处理，使氧沉淀核消失，抑制器件工艺中的BMD的形成的技术。然而，下列专利文献2和3的方法即使让吸杂能力消失，也是想要降低BMD量，不导入外延缺陷的方法。因此，在可能会产生重金属污染的器件工艺中，由这些方法制造的晶片无法使用。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011-054821号公报专利文献2：日本特开2010-228931号公报专利文献3：日本特开2010-228924号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的问题因此，本专利技术的目的在于，提供即使半导体器件制造工艺中的热工艺为低温热工艺，也能得到充分的吸杂能力，而且不会产生外延缺陷的外延硅片。本专利技术的其他目的在于，提供即使半导体器件制造工艺中的热工艺为低温热工艺，也能得到充分的吸杂能力，而且不会产生外延缺陷的外延硅片的制造方法。用于解决问题的方案本专利技术以下列(1)和(2)的外延硅片、以及下列(3)和(4)的外延硅片的制造方法为主旨；(1)一种外延硅片，其是从采用提拉法生长的硅单晶切出的直径为300mm以上、表面形成有外延层的外延硅片，其中，在生长时使上述硅单晶的各部分从800℃降温至600℃的所需时间在450分钟以下，间隙氧(格子間酸素)浓度为1.5×1018~2.2×1018atoms/cm3(oldASTM)(旧ASTM)，氮浓度为1×1013atoms/cm3以下，碳浓度为1×1016atoms/cm3以下，上述切出的硅片的整面由COP区域构成，上述外延晶片的体部(バルク部)的BMD密度在1000℃×16小时的热处理后为1×104/cm2以下；(2)上述(1)记载的外延硅片，其中，在1000℃以下进行热处理，然后进行最高到达温度为1200℃的闪光灯退火(flashlampanneal)的热应力负荷试验，然后即使进行赖特蚀刻(ライトエッチング)也不发生位错蚀坑；(3)上述(1)记载的外延硅片的制造方法，该方法包括：使硅单晶各部分从800℃降温至600℃的所需时间为450分钟以下的工序，其为采用提拉法生长该硅单晶的工序、除去上述硅单晶外周部的OSF环(OSF-ring)区域的工序、从除去了OSF环区域的上述硅单晶切出直径为300mm以上的硅片的工序、以及在上述硅片的表面形成外延层的工序，上述生长硅单晶的工序包括进行硅单晶的生长，以使从该硅单晶的中心轴起至少半径150mm内的区域仅成为COP区域的工序，上述除去OSF环的工序包括除去OSF环区域，以使关于硅单晶的径向仅残留COP区域的工序；(4)上述(3)记载的外延硅片的制造方法，其中，上述形成外延层的工序包括对该硅片进行加热，以使氧沉淀核减少的工序。专利技术的效果本外延硅片若在1000℃以下的器件热工艺中使用，则对外延缺陷的发生或晶片的强度产生影响的尺寸的氧沉淀物不会生长，而是形成可得到充分吸杂能力的数量(密度)的微小氧沉淀物。具体实施方式如上所述，本专利技术的外延硅片是从采用提拉法生长的硅单晶切出的直径为300mm以上、表面形成有外延层的外延硅片，其中，在生长时使上述硅单晶的各部分从800℃降温至600℃的所需时间在450分钟以下，间隙氧浓度为1.5×1018~2.2×1018atoms/cm3(旧ASTM)，氮浓度为1×1013atoms/cm3以下，碳浓度为1×1016atoms/cm3以下，上述切出的硅片的整面由COP区域构成，上述外延晶片的体部的BMD密度在1000℃×16小时的热处理后为1×104/cm2以下。该外延硅片中，1000℃×16小时的热处理后的体部的BMD密度为1×104/cm2以下，该硅片中实质上不存在氧沉淀核。因此，即使在器件工艺中，BMD也不会从器件工艺初期开始生长。如果使用该硅片实施1000℃以下的器件热工艺，则会发生因间隙氧引起的氧沉淀核的核形成。但是，该氧沉淀核不会生长为对外延缺陷的发生或晶片的强度产生影响的尺寸。另外，即使氧沉淀物的尺寸小，只要氧沉淀物的密度高即可确保吸杂能力。氧沉淀物由间隙氧通过加热(例如600~800℃)根据氧的过饱和度而形成。该外延硅片具有1.5×1018~2.2×1018atoms/cm3(旧ASTM)的间隙氧浓度。即使在100本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外延硅片，其是从采用提拉法生长的硅单晶切出的直径为300mm以上、表面形成有外延层的外延硅片，其中，在生长时使上述硅单晶的各部分从800℃降温至600℃的所需时间在450分钟以下，间隙氧浓度为1.5×1018~2.2×1018atoms/cm3，该间隙氧浓度基于旧ASTM，氮浓度为1×1013atoms/cm3以下，碳浓度为1×1016atoms/cm3以下，上述切出的硅片的整面由COP区域构成，所述COP是指晶体原生颗粒，上述外延晶片的体部的BMD密度在1000℃×16小时的热处理后为1×104/cm2以下，所述BMD是指体微缺陷。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.04.03 JP 2013-0774111.一种外延硅片，其是从采用提拉法生长的硅单晶切出的直径为300mm以上、表面形成有外延层的外延硅片，其中，在生长时使上述硅单晶的各部分从800℃降温至600℃的所需时间在450分钟以下，间隙氧浓度为1.5×1018~2.2×1018atoms/cm3，该间隙氧浓度基于旧ASTM，氮浓度为1×1013atoms/cm3以下，碳浓度为1×1016atoms/cm3以下，上述切出的硅片的整面由COP区域构成，所述COP是指晶体原生颗粒，上述外延晶片的体部的BMD密度在1000℃×16小时的热处理后为1×104/cm2以下，所述BMD是指体微缺陷。2.权利要求1所述的外延硅片，其中，在1000℃以下进行热处理，然后进行最高到达温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：小野敏昭，梅野繁，
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