TW200818322A - Silicon wafer manufacturing method - Google Patents

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Description

200818322 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種矽晶圓的製造方法，是在環境氣 體中對石夕晶圓施加RTA熱處理而在内部形成空穴，來賦予 吸氣能力。 【先前技術】 加工藉由切克勞斯基法（Czochralski method)拉升成 長而成的矽單結晶所製造的矽晶圓，含有大量的氧不純 物’該氧不純物會成為產生差排或缺陷等之氧析出物 (BMD·主體微缺陷（Bulk Micro Defect))。該氧析出物位於 形成有元件的表面時’會成為造成漏泄電流增大或氧化膜 耐壓低落等的原因，而對半導體元件的特性造成重大影響。 因此，先前使用一種方法（參照國際公開WO 98/3 8675 號小冊子），是在規定的環境氣體中，以1 2 5 0 °C以上的高 溫對矽晶圓表面施加短時間的急速加熱·急速冷卻的熱處 理（RTA :快速加熱退火處理（Rapid Thermal Annealing))， 在内部形成高濃度的熱平衡的原子空穴（Vacancy :以下簡 稱空穴），再藉由急速冷卻來進行凍結，並利用隨後的熱處 理使在表面的空穴往外側擴散，藉此來均勻地形成D Z層 (無缺陷領域（Denuded z〇ne)、或無缺陷層）之方法。而且， 採用一種製程’是在形成上述DZ層後，藉由比上述溫度 低的溫度施加熱處理’來形成氧析出核作為内部的缺陷 層，並安定化而形成具有吸氣（gettering)效果之BMD層。 5 200818322 如此進行所得到的矽晶圓，耳 61疋如第2圖所示，在表層具有 DZ層7,且在内部具有BMD層。 又’其他的先前技術（你丨1 何（例如，國際公開WO 98/45507 號小冊子），是利甩首先在氧痛 乳辰境下進行熱處理，接著在 非乳化性丨哀境下進行孰虚採
仃…處理’在矽晶圓表面進行形成DZ 層及在内部形成BMD層。另认 層另外，先前在為了形成空穴之 熱處理中，環境氣體主要是使 >、 便用N2(亂氣）。亦即，藉由在 高溫N2產生分解，而為石々曰问 日日圓表面形成Si xNy(氮化膜）來 將空穴注入。 义但是’上述之矽晶圓的熱處理技術存在以下的課題。 先前例如在施加熱處理用以形 ^ ^ π/成空穴時，是在以&為主的 環境氣體中進行熱處理，此時 ^ 為了得到充分的熱處理效 果，必須在1250°c以上且熱處理10秒以上。 *因此，石夕晶圓因高溫的熱處理，會從與基座或支撐銷 等接觸的.P分產生滑動差排，而成為破裂等不良的原因。 又，熱處理前矽晶圓表面雖然都被氧化而形成自然氧化 :，但是因為施加上述熱處理，表面的自然氧化膜在高溫 昇華掉，而產生表面粗糙等不良情況。 因此，在日本特開2〇〇3_3丨5 82號公報中，提案揭示一 種將熱處理矽晶圓使其在内部形成新的空穴之熱處理製程 的％扰氣體，使用含有分解溫度比能夠分解的溫度更低 的氮化氣體（NHb等），來作為環境氣體。藉此，即便比N2 低的熱處理溫度或較短的熱處理時間，氮化氣體亦能夠被 分解而將石夕晶圓表面氮化，並且能夠在内部注入空穴，能 6 200818322 夠抑制熱處理時的滑動差排，而在隨後的熱處理，亦能 得到具有充分的DZ層、及在内部具有適當的高BMD密 之高品質的晶圓。 此時，氮化氣體以使用含有NH3之氮化氣體為佳， 為NH3分解所產生的氳，具有除去矽晶圓表面的自然氧 膜之潔淨效果，所以能夠進一步促進表面氮化及空穴的 入° 但是，必須使用設備來供給有害的nh3，會增加設 成本。因此，希望有一種矽晶圓的製造方法，能夠不使 NH3，亦能夠得到與使用含有NH3之氮化氣體時同樣的 質。 【發明内容】 鑒於上述的課題，本發明之目的是提供一種謀求對 晶圓施加RTA熱處理時之低溫化或短時間化、且抑制矽 圓產生滑動差排，同時不必使用NH3亦能夠在矽晶圓内 形成空穴，來製造高品質的矽晶圓之方法。 為了解決上述課題，本發明提供一種矽晶圓的製造 法，是至少具有在環境氣體中對矽晶圓施加RTA熱處理 製程之矽晶圓的製造方法，其特徵為：作為該環境氣體 是使用氮氣，且使用在此氮氣中混入小於1 〇〇ppm濃度 氧氣而成之物，來進行熱處理。 如此，藉由在RTA熱處理時使用氮氣作為環境氣體 且在此氮氣中混入小於1 0 0 p p m濃度之微量的氧氣，能 夠 度 因 化 注 備 用 品 矽 晶 部 方 的 的 夠 7
200818322 在矽晶圓表面形成厚的氧氮化膜。而且，因為氧 較厚地形成，所以與氮反應之矽原子數增加，結 入矽晶圓内部之空穴量增加，所以即使在環境氣 用NH3等有毒氣體，亦能夠以較低的溫度，有效 穴注入石夕晶圓内部。藉此，在隨後的熱處理中， 出在矽晶圓表層具有充分的DZ層、及在内部具 高BMD密度之高品質的晶圓。 又，因為在氮氣中是只混入小於1 0 0 p p m濃 的氮氣，所以製程簡單。而且，因為未使用有害 所以能夠使用先前RTA熱處理的爐，不需要花 本。因此，能夠謀求從兩方面來削減成本。 此時，混入前述氮氣環境中之前述氧έ 15ppm〜90ppm 為佳。 如此，藉由使混入氮氣環境中的前述氧 15ppm〜90ppm，在石夕晶圓表面所能夠形成氧氮 度，比藉由N2氣體之氮化膜要厚許多，且能夠注 加遠氧析出。 又，能夠使前述熱處理的溫度為11 00°c以上 下，且能夠使前述熱處理時間為1秒〜60秒。 藉此，在本發明，使熱處理的溫度為11 00°C °C以下、熱處理時間為1秒〜60秒，能夠以比只 時更低溫、更短時間的方式進行熱處理，能夠抑 圓中產生滑動差排，同時能夠充分地將空穴注入 部，能夠得到適當高密度的BMD層。 氮化膜是 果能夠注 體中未使 率地將空 能夠製造 有適當的 度之微量 的 NH3， 費設備成 Κι濃度以 的濃度為 化膜的厚 入空穴而 1 25 0°C 以 以上1 2 5 0 有使用N2 制在砍晶 矽晶圓内 8 200818322 的前述矽晶圓 二貝訊技術產業 又，在本發明，較佳是使前述熱處理前 的氧濃度為9ppma〜12ppma(JEITA(曰本電子 協會））。 如此，在投入前述熱處理爐前的矽晶圓的 · 』濃度為 9ppma〜12Ppma(JEITA)時，藉由RTA熱處理萨约/日 又.、、、 此夠侍到適當 的氧析出量，並且滑動差排較少，藉由隨後余 V ”、、處理，能 夠得到在矽晶圓表層充分的DZ層，而且在功曰^ ^ y日日圓内部具 有高密度的BMD層之高品質的矽晶圓。
依照本發明之矽晶圓的製造方法時，因為沒有使 害的NH3來作為RTA熱處理製程之環境氣體，所以不Z = 加設備成本，且能夠使用比較低溫來將石夕€ " 日日L4衣面氧氮 化，而將空穴注入内部，並且能夠抑制在熱處理時產生滑 動差排，同時在隨後的熱處理，能夠得到在矽晶圓表層具 有充分的DZ層，且在矽晶圓内部具有適當的高密二 bmd層之高品質的石夕晶圓。 又、 【實施方式】 第3圖是表示對熱處理爐供給氮氣或NH3與Ar的、β 合氣體，作為環境氣體，來料晶圓進行RTA熱處理後二 在梦晶圓表面上所形成的氮化膜的厚度與自㈣圓中心算 起的距離的關係之圖表。 本發明者，從第3圖的圖表，發現在RTa熱處理時， 方使用NH3與Ar 60混合氣體來作為環境氣體時，從石夕曰 圓的氣體供给側至排出御丨，氮化膜的厚度是大致—定地： 9
200818322 成26A〜28A ;相對地，在RTA熱處理時，若使用N2 來作為環境氣體時，相對於環境氣體的流動方向，在 面内的垂直的方向，於矽晶圓表面所形成的氮化膜的 是大致為12A〜14A，但是在沿著環境氣體的流動方向 矽晶圓的氣體供給側至排出側，氮化膜有逐漸變厚 象，並調查在矽晶圓表面的氣體排出側所形成的氮化 結果，清楚明白形成有氧氮化（SiNxOy)膜，如以下說 第1圖，推定氣體排出侧之微量的氧漏泄，是其原因 而且，得知在形成有氧氮化膜的區域，其氧析出 多，BMD尺寸變小。因此，得知注入了更多的空穴。 因此，本發明者發現藉由將積極地混入有極微量 氣之氮氣作為RTA熱處理製程的環境氣體，利用在晶 面形成厚的氧氮化膜，能夠在晶圓内注入充分的空穴 且在隨後的熱處理，能夠在矽晶圓的表層部形成充分S 層、及在矽晶圓内部形成高BMD密度，而完成了本發 以下，說明本發明的實施形態，但是本發明未限 此等。 首先，第1圖是本發明中所使用的熱處理爐之一 子。該熱處理爐能夠使用實質上與先前同樣之物。熱 爐1具備··蓋9，其是用以將矽晶圓6的搬入口堵塞 給口 2，其是用以供給環境氣體；排出口 3，其是用以 環境氣體；基座4，其是用以裝載矽晶圓6 ;及加熱龙 其是用以加熱矽晶圓6。因為從蓋9與熱處理爐1的 會有微量的氧氣漏泄，所以只有在排氣口側之極小的 氣體 晶圓 厚度 ，從 之現 膜。 明之 〇 量較 的氧 圓全 量， ^ DZ 明。 定於 個例 處理 :供 排出 間隙 一部 10 200818322 分’形成含有微量的氧之環境氣體，但是在本發明中，是 對熱處理爐内供給混入有小於1 〇 〇 p p m的微量的(氧）之 % (氮）來作為環境氣體，而供給至石夕晶圓整體。
藉由該熱處理爐1來對矽晶圓6施加RTA熱處理時， 是將矽晶圓6裝载於基座4後，在從氣體供給口 2將上述 環境氣體（N]/微量〇2)供給至矽晶圓6的表面上之狀態，在 熱處理溫度為llOOt：〜1250°C、且熱處理時間為1秒〜6〇 秒的範圍，施加短時間的急速加熱·急速冷卻之熱處理。 第4圖是表示在進行溫度為l2〇(rc、時間為1〇秒之 RTA熱處理後，在矽晶圓表面上所形成的氮化膜或氧氮化 膜（黑）之圖，（A)是在氮氣環境氣體中未混入氧的情況、 是混入25PPm氧的情況、（c)是混入5〇ppm氧的情況之社 果。 ° 如上述，藉由使用N2 (氮）來作為環境氣體，並混合小 於H)〇PPm的濃度之微量的ο"氧），與只有比之第々圖…) 比較時，如第4圖（B)、（C)所示’能夠在發晶圓6的 形成較厚的氧氮化膜。亦g卩， I稭由微里〇2存在，能夠促進 反應、能夠使熱處理低溫化，同時藉由形成較厚的氧氣化 膜’與氮反應之矽原子數增加’結果因為能夠注入矽 内部的空穴量增加，不必使辇 广 使用nh3等有毒氣體來作為環境 亂體，亦能夠有效率地在矽晶圓内部注入空穴。 藉此，在隨後的熱處理，能夠製造出一種高品質的曰曰 0 ’在石夕晶圓的表層具有充分厚度的的層7、及 ： 有適當高密度的BMD層8。 11 200818322 又’第2圖是最後欲製造出來的矽晶圓的概略圖，該 矽晶圓6在表層具有DZ層7，且在内部具有BMD層8。 另一方面，在氮氣環境氣體未混入氧之第4圖，是 只有在氣體的下游側形成微量的氮化膜。亦即，得知只有 N2時，在1200°C時，矽晶圓的氮化反應是不怎麼進行。
C 接著，為了調查〇2之適量的混入量及熱處理時間，徹 底地進行〇2混入量及熱處理時間之試驗。第5圖是表示使 混入氮氣環境氣體中之氧氣的量從0ppm〜100ppm變化時 之氧析出量之圖表，藉由使混入氮氣環境氣體中之氧濃度 為1 5Ppm〜90ppm，進行氧析出熱處理後之矽晶圓的氧析出 量會特別地增加。又，得知在12〇(rc進行6〇秒的熱處理， 便能夠充分地得到氧析出量。亦即，得知先前只有％的環 境時，必須在125〇°C以上進杆，徊阜太士欲ηα 义 退仃但疋在本發明，即便在1250 °C以下亦能夠得到充分的析出。 一〜w，又此八虱氣環境中的情 在石夕晶圓表形成氧化膜（Si〇2)，而在石夕晶圓内注入 B “間石夕而不…’會使氧析出量受到抑制， 在氛氣環境中混入小於1〇〇ppm之 ^ 夠在矽f η < μ志$ # a 辰度的氧’因為能 刃隹夕曰曰囫6的表面形成較厚的氧氮化膜， 氧析出量。 厅以不會抑制 尺用 Π3 除（PurgeUt罄种Μ Β制 ’、兄氟體時，會有清 g )化費时間、及製程長時間化等 藉由在氮璟产翕俨中、、B ，但是本發明 I长境乳體中此入小於1〇〇ppm之微量濃 因為不是使用有毒氣體，所以製程簡單又的乳， 泉'門早，忐夠節約清除等 12 200818322 的時間。而且，因為未使用NH3等有毒氣體，所以能夠使 用先前RTA熱處理用的爐，不必另外設置的裝置，不必花 費設備成本。因此，能夠謀求從這兩方面來削減成本。
而且，如上述，RTA熱處理時的溫度，以設成ll〇〇°C 〜1 25 0°C為佳；又，藉由使RTA熱處理的時間為丨秒~6〇 秒，能夠抑制產生滑動差排，同時能夠有效率地將空穴注 入矽晶圓内部，能夠得到適當高密度的BMd層8。如先前 之高溫熱處理時，因為同時產生空穴及晶格間矽，所以利 用RTA熱處理所注入的空穴會與晶格間矽互相消滅掉，而 使實際上對析出有貢献的空穴密度下降。但是，因為在本 發明中，RTA熱處理時的溫度是設為11〇〇〇c 〜125〇〇c，能 夠防止產生滑動差排，同時能夠抑制產生晶格間矽，所以 能夠有效率地將空穴注入矽晶圓内部。 又，較佳是使投入熱處理爐1前之RTA熱處理前的矽 曰曰圓的氧浪度為9ppma〜1 2ppma。對此種石夕晶圓，若施加 在氮氣環境中混入微量的氧之本發明的rta熱處理時，〜 夠使氧析出熱處理後的氧析出量為2ppma〜5ppma ’滑動差排少，且藉由其後的熱處理能夠得到在々 7日日圓6 的表層具有充分厚度的DZ層7、及在内部具有摘者〜 备 Egt 的BMD層8之高品質的晶圓。 a 另外’氧析出量’能夠在RTA熱處理後，從# 乳析出熱 處理前的矽晶圓的氧濃度Oi(晶格間氧）與氧析出熱# :、、 之矽晶圓的殘餘氧濃度Oi之差異求得。 後 在本實施形態，雖然為了測定BMD密度，羞 ^ 氣析出熱 13 200818322 處理是施行3階段熱處理（第1階段為600°C /2小時、第2 階段為800 °C /4小時、第3階段為1 000°C /16小時），但是 只要隨箸晶圓加工製程後之在元件製造製程的熱處理，能 夠在矽晶圓6的表面形成DZ層7、及在内部形成BMD層 8時便可以。 以下舉出本發明的實施例，來更具體地說明本發明， 但是本發明未限定於此等。
(實施例1) 作為環境氣體，是使混入氮氣中之氧濃度在大於Oppm 至小於lOOppm的範圍内作變化，而且以RTA熱處理溫度 為1200 °C、且RTA熱處理時間為10秒、30秒、60秒的 條件，對矽晶圓施加熱處理。隨後，藉由施加氧析出熱處 理，並測定在氧析出熱處理前後之殘餘氧濃度Ο i的量，來 調查氧析出量。 結果如第 5圖。得知在氮氣環境中混入氧濃度為 15ppm〜90ppm的範圍時，氧析出量增加。又，得知RTA熱 處理時間越長，氧析出量變多。特別是與只有N 2的情況比 較時，以混入量為5 0 p p m，在1 2 0 0 °C進行6 0秒的熱處理 之情況，能夠得到約3倍的析出量。 (實施例2) 在氮氣中混入25ppm濃度的氧來作為環境氣體，並對 矽晶圓施加RTA熱處理。 此時，RTA熱處理條件為溫度 1 200°C、且時間為10 14 200818322 秒。 接著’為了調查在隨後的熱處理所形成的BMD層， 施行3階段熱處理，來測定BMD密度。 . 使用XRT觀察藉由RTA熱處理在矽晶圓上所形成的 氧氮化膜之結果（參照第4圓（B))，得知在矽晶圓的大致整 • 體形成有氧氮化膜。 又，在3階段熱處理後，在矽晶圓的内部所形成的bmd () 層，是如第7圖（B)所示，測定BMD密度的結果，是如第 ό圖所示。 (實施例3) 在氮氣中混入50ppm濃度的氡來作為環境氣體，並對 矽晶圓施加RTA熱處理。 此時，RTA熱處理條件為溫度1 200¾、且時間為1〇 秒。 接者’為了調查在隨後的熱處理所形成的BMD層， U 施行3階段熱處理，來測定BMD密度。 使用XRT觀察藉由RTA熱處理在石夕晶圓上所形成的 氧氮化膜之結果（參照第4圖（C ))，得知在石夕晶圓的大致整 體形成有氧氮化膜。 又’在3 段熱處理後’在石夕晶圓的内部所形成的bmd 層是如第7圖（C)所示，測定BMD密度的結果，是如第6 圖所示。 15 200818322 (實施例4) 對投入熱處理爐前之氧濃度為11.3ppma〜11.7ppma的 石夕晶圓，以在氮氣中混入40ppm〜80ppm濃度的氧，作為環 境氣體，來施加RTA熱處理。 此時，RTA熱處理條件為溫度 12 00 °C、且時間為30 秒。 其結果如第8圖所示。混入氧為40ppm〜80ppm濃度 時，根據第8圖（A)，其殘餘Oi為約6.2ppma〜8.3ppma的 範圍，得知氧析出量為 3ppma〜5.5ppma的範圍且面内均 勻。而且，根據第8圖（B)，得知實施例在從矽晶圓表面算 起約8 0微米的深度附近，空穴的注入量多。 (比較例1) 環境氣體是只有氮氣，且以RTA熱處理溫度為1200 °C、RTA熱處理時間為1 0秒、3 0秒、6 0秒的條件，對矽 晶圓施加熱處理。 隨後，施加氧析出熱處理，來調查氧析出量。 結果，氧析出是極微量，參照第5圖時，得知藉由混 入小於lOOppm濃度的氧時，比環境氣體是只有氮氣時（混 入氧量=〇)，具有較多的氧析出量。 (比較例2) 環境氣體是只有氮氣，對矽晶圓施加RTA熱處理。 此時，RTA熱處理條件為溫度1 200°C、且時間為10 16
200818322 秒0 接著，為了钿尤t
一在隨後的熱處理所形成的BMD 施订3階段熱處 來測定BMD密度。 使用XRT觀臾驻山 T RTA熱處理在矽晶圓上所形 乳氮化膜之結果，如泉 > A第4圖（A)所示，得知只有在 圓的氣體排出側有微 ’微里的氮化膜形成。 :’在3階段熱處理後，在梦晶圓的内部所形成的 層，疋如第7圖（A)所一 、）所不’測定BMD密度的結果，是 6圖所示。 、^ ’T、第4圖（A)〜（c)之在矽晶圓表面上所形成的 膜或乳虱化膜時，環境氣體是只有氮氣時，只有在氣 出側形成微量的氧氮化膜(認為是因在氣體排出側漏 j生的），但是如（B)、（c)所示，在氮氣中混入微量的皐 能夠在⑪晶圓全面形成厚的氧氮化膜。 第6圖是整理未在氮氣環境中混入氧的情況（比 2)、混入25Ppm氧的情況（實施例2)、及混入5〇ppm 情况（實施例3 )，進行rta熱處理（溫度1 2 〇 〇 °C、時 秒）’並在3階段熱處理後，測定bmD密度之結果之屬 在第6圖，觀察比較bmD層的BMD密度時，環 體是只有氮氣時，在氣體排出側為約3.0x1 〇9/cm3之兹 疋異常高的密度，但在此外的部分為約〇.8xl09/cm3<* l〇9/cm3。但是，在氮氣中混入有微量氧的情況，得知 密度約2.0xl09/cm3〜約4.〇xl〇9/crn3,可得到高密度的 層’且面内是大致均勻。
層， 成的 矽晶 BMD 如第 氮化 體排 泄所 L時， 較例 氧的 間10 3表。 境氣 f度， -1.5χ BMD BMD 17 200818322 第7圖是在進行第6圖的測定時，觀察晶圓剖面的結 果，能夠確認BMD(黑色斑點）的尺寸及密集度。（A)是在氮 氣環境中未混入氧時（比較例2 )、（ B )是混入2 5 p p m氧的情 況（實施例2)、（C)是混入50ppm氧的情況（實施例3)。 參照第 7圖時，得知在氮氣環境中混入有微量氧之 (B)、（C)的 BMD尺寸，比環境氣體是只有氮氣時小，且 BMD是更為密集。 因此，在RTA熱處理時，藉由使用氮氣作為環境氣 體，並在其中混入小於1 0 0 p p m濃度之微量的氧氣，能在 在矽晶圓表面形成厚的氧氮化膜，能夠有效率地將空穴注 入矽晶圓内部。又，藉由隨後的熱處理，能夠製造出BMD 尺寸小、且具有適當高密度的BMD層之高品質的晶圓。 (比較例3) 分別將只有N2、只有Ar、NH3與Ar的混合氣體、及 NH3與N2的混合氣體，作為環境氣體，來對矽晶圓施加 RTA熱處理。 此時，RTA熱處理條件為溫度1200°C、且時間為10 秒。 接著，為了調查在隨後的熱處理所形成的BMD層， 施行3階段熱處理，來測定BMD密度。 實施例3與比較例3的BMD密度的測定結果如表1 所示。環境氣體是只有N2及只有Ar時，BMD密度的界限 為5xl08/cm3，然而若是氮氣或氬氣與NH3的混合氣體時， 18 200818322 能夠形成BMD密度為2xl09/cm3之高密度的BMD層，而 且，在氮氣環境中混合微量氧之本發明與先前技術使用有 毒的NH3來作為環境氣體時，同樣地能夠形成2xl09/cm3 之高密度的BMD層。因此，在本發明不必使用如NH3之 有毒氣體作為環境氣體，亦能夠藉由低溫、短時間的熱處 理，來得到具有適當高密度的BMD層之高品質的矽晶圓。 [表1] 環境氣體 BMD密度 實施例3 N2+微量 〇2(5〇ppm) >2E9 /cm3 比較例3 NH3 + Ar >2E9 /cm3 比較例3 NH3+N2 >2E9 /cm3 比較例3 只有n2 〜5E8 /cm3 比較例3 只有Ar 〜1E8 /cm3 (比較例4) 對投入熱處理爐前之氧濃度為11.3ppma〜11.7ppma的 矽晶圓，以氮氧作為環境氣體，來施加RTA熱處理。 Ο 此時，RTA熱處理條件為溫度12001、且時間為30 秒。 -第8圖是整理（實施例4)及（比較例4)的結果而成之 圖，（A)是表示殘餘〇i的量與自矽晶圓中心算起的距離的 關係之圖表，（B)是表示BMD密度與自矽晶圓表面算起的 深度的關係之圖表。 環境氣體是只有N2時，參照第8圖（A)時’因為殘餘 Oi為約9ppma〜lOppma，初期氧濃度為約PPma’所以 19 200818322 氧析出量為lppma〜2 ppma，得知比在氮氣環境中混入微量 氧時之氧析出量較低。又，根據第8圖（B)，得知BMD密 度亦比在氮氣環境中混入微量氧時低。另一方面，實施例 能夠得到面内均勻的氧析出量，且在深度方向，在在表面 層的正下方能夠得到高密度的BMD層，能夠期待高吸氣 (gettering)效果。 η 又，本發明未限定於上 例示性，具有與本發明之申 實質上相同構成、且達成相 包含在本發明的技術範圍内 述實施形態。上述實施形態是 睛專利範圍所記载之技術思想 同作用效果之物，無論如何都 【圖式W早說明】 圓的製造方法中所使用的熱 及BMD層的概略圖。 熱處理而在矽晶圓上所 圓中心算起的距離的關係之 第1圖是在本發明之石夕晶 處理爐之一個例子的概略圖。 第2圖是矽晶圓的DZ層 第3圖是表示藉由先前的 形成的氮化膜的厚度與自矽晶 圖表。 第4圖是表示使用XRT觀發# 規察藉由μ 晶圓的表面上所形成的氮化膜 "、、處理而在矽 、氣t化@ 處理時的環境氣體是（A)只有N” 、之結果，RTA熱 (C) N：z/微篁 〇2 (5Oppm)時之圖。 喊里 〇2(25ppm)、 第5圖是表示在RTA熱處理後之& 〇i變化量、與在RTA熱處理 乳斤出熱處理前後的 時現入氣氣環境氣體中之氧 20 200818322 濃度的關係之圖表。 第6圖是表示BMD密度與自中心算起的距離的關係 之圖表。 第7圖是表示對矽晶圓施加RTA熱處理，並觀察3段 熱處理後的BMD層之結果，RTA熱處理時的環境氣體為（A) 只有 N2、（B) N2/微量 02 (25ppm)、（C) N2/微量 02 (50ppm) 時之圖。 第8圖是表示對RTA熱處理前的氧濃度為11.3ppma 〜11.7ppma的矽晶圓，施加RTA熱處理，在3段熱處理後 的（A)殘量的Oi量、及（B)在深度方向的BMD密度之圖表。 【主要元件符號說明】 1 熱處理爐 2 氣體供給口 3 氣體排出口 4 基座 5 加熱燈 6 砍晶圓 7 表層（DZ層） 8 内部（BMD層）

Claims (1)

  1. 200818322 十、申請專利範圍： 1. 一種矽晶圓的製造方法，是至少具有在環境氣體中對 矽晶圓施加RTA熱處理的製程之矽晶圓的製造方法，其特 徵為： 3 作為該環境氣體，是使用氮氣，且使用在此氮氣中混 ， 入小於lOOppm濃度的氧氣而成之物，來進行熱處理。 2. 如申請專利範圍第1項所述之矽晶圓的製造方法，其 中使混入該氮氣環境中的該氧的濃度為15ppm〜90ppm。 3. 如申請專利範圍第1項所述之矽晶圓的製造方法，其 中使該熱處理的溫度為11 〇 〇 °C以上1 2 5 0 °c以下。 4. 如申請專利範圍第2項所述之矽晶圓的製造方法，其 中使該熱處理的溫度為ll〇〇°C以上1 250°C以下。 5. 如申請專利範圍第1項所述之矽晶圓的製造方法，其 中使該熱處理時間為1秒〜60秒。 6. 如申請專利範圍第2項所述之矽晶圓的製造方法，其 中使該熱處理時間為1秒〜60秒。 7. 如申請專利範圍第3項所述之矽晶圓的製造方法，其 中使該熱處理時間為1秒〜60秒。 8. 如申請專利範圍第4項所述之矽晶圓的製造方法，其 v 中使該熱處理時間為1秒〜60秒。 . 9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之矽晶圓的 製造方法，其中使該熱處理前的該矽晶圓的氧濃度為 9ppma〜12ppma(JEITA) 〇 22
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010028065A (ja) * 2008-07-24 2010-02-04 Sumco Corp シリコンウェーハの製造方法
US7977216B2 (en) 2008-09-29 2011-07-12 Magnachip Semiconductor, Ltd. Silicon wafer and fabrication method thereof
JP2010109100A (ja) * 2008-10-29 2010-05-13 Shin Etsu Handotai Co Ltd シリコンウェーハの製造方法
US20120049330A1 (en) * 2009-05-15 2012-03-01 Sumco Corporation Silicon wafer and method for producing the same
JP5530856B2 (ja) * 2010-08-18 2014-06-25 信越半導体株式会社 ウエーハの熱処理方法及びシリコンウエーハの製造方法並びに熱処理装置
JP5333620B2 (ja) * 2012-03-14 2013-11-06 信越半導体株式会社 エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法
DE102015200890A1 (de) * 2015-01-21 2016-07-21 Siltronic Ag Epitaktisch beschichtete Halbleiterscheibe und Verfahren zur Herstellung einer epitaktisch beschichteten Halbleiterscheibe
DE102015121890A1 (de) * 2015-12-15 2017-06-22 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Prozessieren eines Halbleiterwafers
KR102626492B1 (ko) * 2016-11-14 2024-01-17 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 고광전변환효율 태양전지의 제조 방법 및 고광전변환효율 태양전지
CN114093764A (zh) 2016-12-28 2022-02-25 太阳能爱迪生半导体有限公司 单晶硅晶片
SG11202009989YA (en) 2018-04-27 2020-11-27 Globalwafers Co Ltd Light assisted platelet formation facilitating layer transfer from a semiconductor donor substrate

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2613498B2 (ja) * 1991-03-15 1997-05-28 信越半導体株式会社 Ｓｉ単結晶ウエーハの熱処理方法
SG108878A1 (en) * 2001-10-30 2005-02-28 Semiconductor Energy Lab Laser irradiation method and laser irradiation apparatus, and method for fabricating semiconductor device
KR100920862B1 (ko) * 2001-12-21 2009-10-09 엠이엠씨 일렉트로닉 머티리얼즈 인코포레이티드 질소/탄소 안정화된 산소 침전물 핵형성 중심을 가진 이상적인 산소 침전 실리콘 웨이퍼의 제조 방법
US6808781B2 (en) * 2001-12-21 2004-10-26 Memc Electronic Materials, Inc. Silicon wafers with stabilized oxygen precipitate nucleation centers and process for making the same
US7201800B2 (en) * 2001-12-21 2007-04-10 Memc Electronic Materials, Inc. Process for making silicon wafers with stabilized oxygen precipitate nucleation centers
JP2005522879A (ja) * 2002-04-10 2005-07-28 エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド 理想的酸素析出シリコンウエハにおいてデヌーデッドゾーン深さを制御する方法
US6955718B2 (en) * 2003-07-08 2005-10-18 Memc Electronic Materials, Inc. Process for preparing a stabilized ideal oxygen precipitating silicon wafer
KR101111436B1 (ko) * 2004-09-13 2012-02-15 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 Ｓｏｉ 웨이퍼의 제조 방법 및 ｓｏｉ 웨이퍼

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