外延生长晶圆及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种减少了外延缺陷的外延生长晶圆。该制造方法具备如下工序：获得在进行切片时的整个切断面不存在大面积位错缺陷的单晶硅锭的工序；将所述单晶硅锭进行切片，以在其表面进行镜面抛光而获得晶圆基板的工序；及在所述晶圆基板的表面使硅单晶的膜生长以形成外延膜的工序。在形成所述外延膜的工序中，配置与所述晶圆基板的表面的内周部对置的表面内周侧加热器、与所述晶圆基板的表面的外周部对置的表面外周侧加热器、与所述晶圆基板的背面的内周部对置的背面内周侧加热器、与所述晶圆基板的背面的外周部对置的背面外周侧加热器，在将所述晶圆基板的内周侧加热成高于外周侧温度的同时形成所述外延膜。

Epitaxial growth wafer and manufacturing method thereof

The invention provides an epitaxial growth wafer with reduced epitaxial defects. The manufacturing method comprises the following steps: obtaining a single crystal silicon ingot without large area dislocation defects on the entire cutting surface at the time of slicing; slicing the single crystal silicon ingot to obtain a wafer substrate by mirror polishing on its surface; and growing a film of the silicon single crystal on the surface of the wafer substrate to The process of forming epitaxial films. In the process of forming the epitaxial film, a surface inner circumferential heater opposite the inner circumferential part of the surface of the wafer substrate, a surface outer circumferential heater opposite the outer circumferential part of the surface of the wafer substrate, a back inner circumferential heater opposite the inner circumferential part of the back surface of the wafer substrate, and the wafer substrate are configured. The back peripheral heater on the back side of the plate is opposite to the back peripheral part, and the epitaxial film is formed while the inner peripheral side of the wafer substrate is heated to a temperature higher than the peripheral side.

【技术实现步骤摘要】
外延生长晶圆及其制造方法
本专利技术涉及一种在包括单晶硅的晶圆基板的表面上形成包括单晶硅的外延膜的外延生长晶圆及其制造方法。
技术介绍
硅外延生长晶圆为在包括单晶硅的晶圆基板的表面上将单晶硅的膜进行气相生长的晶圆，对能够应对要求结晶的完整性的情况或需要电阻率不同的多层结构的情况的高品质晶圆的需求越来越高。这种硅外延生长晶圆尤其适合用于高新逻辑LSI和CMOS图像传感器的制造。近年来，对外延生长晶圆的高品质化的要求越加严格，要求改善外延生长晶圆表面的缺陷。作为所述问题之一，有时在利用切克劳斯基法获得的CZ-Si晶圆基板上使外延膜生长之后，在外延膜的表面残留因利用切克劳斯基法使结晶生长时所导入的各种结晶缺陷(以下，称为生长引入(grown-in)缺陷)引起的缺陷，而给形成于外延膜的半导体元件带来不良影响。这种外延生长晶圆表面的缺陷(以下，称为外延缺陷)以外延生长晶圆表面的光点缺陷(LightPointDefect，以下称为LPD)的等级恶化的形式显现。所述LPD为对晶圆表面照射激光时，通过光散射检测到的缺陷，能够用市售的微粒计算器测量。LPD的等级也可用外延层的表面上的每片晶圆或每100cm2的LPD的个数来评价。
技术实现思路
本专利技术的课题在于，提供一种减少了所述外延缺陷的外延生长晶圆及其制造方法。为了实现所述课题，本专利技术的外延生长晶圆在包括单晶硅的晶圆基板的表面上形成有包括单晶硅的外延膜，该外延生长晶圆的特征在于，所述外延膜的表面上粒径0.045μm以上的LPD的检测密度为每100cm2面积4.24个以下，并且所述外延膜的表面上粒径0.032μm以上的LPD的检测密度为每100cm2面积11.3个以下。本专利技术的外延生长晶圆的制造方法的特征在于，具备如下工序：在将利用切克劳斯基法进行的提拉速度设为V(mm/min)，将结晶生长界面上的提拉轴向的温度梯度的平均值设为G(℃/mm)的情况下，在控制V/G的值而成为COP丰富范围的条件下生长单晶锭，从而获得在进行切片时的整个切断面不存在大面积位错缺陷的单晶硅锭的工序；将所述单晶硅锭进行切片，以在其表面进行镜面抛光而获得晶圆基板的工序；及在所述晶圆基板的表面使硅单晶的膜生长以形成外延膜的工序，通过形成所述外延膜的工序，形成所述外延膜的表面上粒径0.045μm以上的LPD的检测密度为每100cm2面积4.24个以下，并且粒径0.032μm以上的LPD的检测密度为每100cm2面积11.3个以下的外延膜。所述COP(CrystalOriginatedParticle)作为生长引入(Grown-in)缺陷之一，是指在单晶的格子点没有硅原子即聚集了“空孔”的微细的缺陷。所述大面积位错缺陷(LargeDislocationDefects、以下称为L/D缺陷)作为生长引入(Grown-in)缺陷之一，是指格子间聚集了硅原子而产生的位错环。附图说明图1为表示使用于本专利技术的外延生长晶圆制造方法的一实施方式的单晶提拉装置的纵剖视图。图2为表示将利用切克劳斯基法进行的单晶锭的提拉速度设为V(mm/min)，将提拉轴向的结晶内温度梯度的平均值设为G(℃/mm)的情况下，V/G的值与缺陷的分布之间的关系的概略图。图3为表示本专利技术的一实施方式的方法中将晶圆基板进行切片时的优选倾斜角度θ、φ的范围的图表。图4为表示使用于本专利技术的一实施方式的方法的外延成膜装置的纵剖视图。具体实施方式以下，参考图对本专利技术所涉及的外延生长晶圆及其制造方法的实施方式进行详细说明。[外延生长晶圆]本实施方式的外延生长晶圆为在包括单晶硅的晶圆基板的表面上形成有包括单晶硅的外延膜的外延生长晶圆。所述外延膜的表面上粒径0.045μm以上的LPD的检测密度为每100cm2面积4.24个以下，并且所述外延膜的表面上粒径0.032μm以上的LPD的检测密度为每100cm2面积11.3个以下。粒径0.045μm以上的LPD的检测密度为每100cm2面积4.24个以下是指，若为直径300mm晶圆，则其整个面上有30个以下，粒径0.032μm以上的LPD的检测密度为每100cm2面积11.3个以下是指，若为直径300mm晶圆，则其整个面上有80个以下。作为测定LPD的检测密度的方法，可举出使用晶圆表面检查装置(例如KLATencorCorporation制、商品名称“SurfscanSP2”)，利用该装置的DCO模式测量外延生长晶圆的方法。所述晶圆表面检查装置对外延生长晶圆的表面照射紫外激光，并分析该反射光的信号，从而检测存在于晶圆表面的缺陷和异物。本说明书中，将使用晶圆表面检查装置对晶圆整个面测量的LPD的个数(LPD数)换算成每100cm2面积的值用作LPD的检测密度。所述外延生长晶圆的外径没有限定，可以是150mm以上且450mm以下。所述外延生长晶圆的厚度没有限定，可以是625μm以上且1300μm以下。所述外延膜的膜厚没有限定，可以是1μm以上且10μm以下。只要在所述各范围内，便能够轻松地制造具备本专利技术的特征的外延生长晶圆。所述晶圆基板即使未掺杂氮也能够进行使用，但也可以是利用切克劳斯基法进行结晶生长时掺杂有氮的单晶硅。单晶硅中掺杂有氮的情况下，会促进结晶中的氧的凝结，能够提高氧析出核的密度，并且能够提高氧析出核的热稳定性，能够轻松地在晶圆基板内部形成即使经过在外延工序中实施的高温热处理也不易消失的吸杂源。为了有效提高氧析出核的热稳定性，所述晶圆基板可以包括以1×1013atoms/cm3以上且1×1016atoms/cm3以下的浓度掺杂有氮的单晶硅。氮掺杂量更优选1×1013atoms/cm3以上且1×1015atoms/cm3以下，进一步优选1×1013atoms/cm3以上且1×1014atoms/cm3以下。但是据发现，为掺杂有氮的单晶硅时虽然获得所述效果，而在产生于晶圆基板的COP的周围形成因COP的内壁氧化膜引起的突起物，这些突起物会降低外延膜的品质。因此，使用掺杂有氮的单晶硅的情况下，优选如后述般使用含氢氟酸(HF)的清洗液清洗晶圆基板，溶解并去除所述突起物。[外延生长晶圆的制造方法]本实施方式的外延生长晶圆的制造方法具备如下工序：(1)在将利用切克劳斯基法进行的提拉速度设为V(mm/min)，将结晶生长界面上的提拉轴向的温度梯度的平均值设为G(℃/mm)的情况下，在控制V/G的值而成为COP丰富范围的条件下生长单晶锭，从而获得在进行切片时的整个切断面不存在大面积位错缺陷的单晶硅锭的工序；(2)将所述单晶硅锭进行切片，以在其表面进行镜面抛光而获得晶圆基板的工序；及(3)在所述晶圆基板的表面使硅单晶的膜生长以形成外延膜的工序。以下，在下面具体说明各工序。(1)单晶硅锭的制造工序本实施方式的方法中，首先通过CZ法制造单晶硅锭。硅单晶提拉装置为一般所使用的装置即可，例如能够使用如图1的装置。图1中，在圆筒状的密封容器即腔室11内设置有垂直竖立于腔室11的中央下部且能够上下移动的轴12、载置于轴12上的碳制加热台13、被加热台13支承且存储硅的熔液即半导体熔液L的石英(SiO2)制坩埚14、在坩埚14的外周隔着规定距离而同轴配置的圆筒状的加热器15及配置在加热器15的周围的保温筒16。在坩埚14的上方与坩埚1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在包括单晶硅的晶圆基板的表面上形成有包括单晶硅的外延膜的外延生长晶圆，其特征在于，所述外延膜的表面上粒径0.045μm以上的LPD的检测密度为每100cm2面积4.24个以下，并且所述外延膜的表面上粒径0.032μm以上的LPD的检测密度为每100cm2面积11.3个以下。

【技术特征摘要】
1.一种在包括单晶硅的晶圆基板的表面上形成有包括单晶硅的外延膜的外延生长晶圆，其特征在于，所述外延膜的表面上粒径0.045μm以上的LPD的检测密度为每100cm2面积4.24个以下，并且所述外延膜的表面上粒径0.032μm以上的LPD的检测密度为每100cm2面积11.3个以下。2.根据权利要求1所述的外延生长晶圆，其特征在于，所述外延生长晶圆的外径为150mm以上且450mm以下，所述外延生长晶圆的厚度为625μm以上且1300μm以下，所述外延膜的膜厚为1μm以上且10μm以下。3.根据权利要求1或2所述的外延生长晶圆，其特征在于，所述晶圆基板包括以1×1013atoms/cm3以上且1×1016atoms/cm3以下的浓度掺杂有氮的单晶硅。4.一种外延生长晶圆的制造方法，其特征在于，具备如下工序：在将利用切克劳斯基法进行的提拉速度设为V(mm/min)，将结晶生长界面上的提拉轴向的温度梯度的平均值设为G(℃/mm)的情况下，在控制V/G的值而成为COP丰富范围的条件下生长单晶锭，从而获得在进行切片时的整个切断面不存在大面积位错缺陷的单晶硅锭的工序；将所述单晶硅锭进行切片，以在其表面进行镜面抛光而获得晶圆基板的工序；及在所述晶圆基板的表面使硅单晶的膜生长以形成外延膜的工序，通过形成所述外延膜的工序，形成所述外延膜的表面上粒径0.045μm以上的LPD的检测密度为每100cm2面积4.24个以下，并且粒径0.032μm以上的LPD的检测密度为每100cm2面积11.3个以下的外延膜。5.根据权利要求4所述的外延生长晶圆的制造方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：长谷川博之，
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