WO2007010619A1 - Ｓｉｍｏｘウェーハの製造方法及びその方法で製造されたｓｉｍｏｘウェーハ - Google Patents

Ｓｉｍｏｘウェーハの製造方法及びその方法で製造されたｓｉｍｏｘウェーハ Download PDF

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Tetsuya Nakai
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    • H01L21/76243—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using silicon implanted buried insulating layers, e.g. oxide layers, i.e. SIMOX techniques

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a SIMOX (Separation by Implanted Oxygen) wafer in which a silicon on insulator (Si) layer is formed.
  • Examples include a cleaning method using a mixed solution of hydrogen and pure water, a cleaning method using ozone water and a hydrofluoric acid aqueous solution having a concentration of 0.2 to 2% by weight, and a cleaning method combining these cleaning methods. .
  • the particle removal rate on the wafer surface is about 80% at the maximum, and the wafer is moved to the annealing process while leaving particles, reducing the wafer defects.
  • the particle removal rate can be obtained by measuring the number of particles having a particle size of 0.20 m or more before and after cleaning using SurScan 6420 (surface inspection device manufactured by KLA-Tencor, USA).
  • the wafer is washed to remove particles during the oxygen ion implantation process, thereby reducing the shielding area of the wafer particles during subsequent oxygen ion implantation. Therefore, current path defects in the buried oxide film can be reduced. Also, oxygen ions are implanted into the wafer with the surface oxide film previously formed on the wafer, and the surface oxide film is removed using a dilute hydrofluoric acid aqueous solution during the oxygen ion implantation process into the wafer. Therefore, the particles adhering to the surface of the surface oxide film are removed together with the surface oxide film, so that particles on the wafer surface can be effectively reduced.
  • Patent Document 1 JP-A-8-78647 (Claims 1 to 5, paragraph (0019), paragraph (0024), FIG. 5)
  • An object of the present invention is to produce a SIMOX wafer, which can efficiently remove particles adhering during oxygen ion implantation, and reduce deep defects penetrating the SOI layer in the SIMOX structure, and the method. Is to provide a modified SIMOX wafer. Means for solving the problem
  • One embodiment of the SIMOX wafer manufacturing method of the present invention includes a step of implanting oxygen ions into a silicon wafer, a step of cleaning the silicon wafer implanted with oxygen ions, and heat-treating the cleaned silicon wafer.
  • This is an improvement of the SIMOX wafer manufacturing method including the step of forming a buried oxide film inside the silicon wafer.
  • the characteristic structure is that after the oxygen ions are implanted into the silicon wafer and before the silicon wafer is cleaned, the SiO film formed on the surface of the silicon wafer is immersed in a hydrofluoric acid solution. Further comprising the step of etching the ethtin.
  • the etching rate for the two films is between 150 and 300 ⁇ .
  • the silicon wafer is bonded to the SiO on the wafer surface.
  • the surface of the silicon wafer can be etched at a high speed because it is immersed in a hydrofluoric acid aqueous solution with an etching rate of 150 to 300 ⁇ for the two films.
  • a hydrofluoric acid aqueous solution with an etching rate of 150 to 300 ⁇ for the two films.
  • the etching rate for nitric acid nitric acid is high, the strong bonding of particles containing a large amount of the bonding of carbon and oxygen is also broken. As a result, the particles can be almost completely removed from the silicon wafer surface.
  • oxygen ion implantation into the silicon wafer is performed in a plurality of times, and one of these oxygen ion implantation steps is performed immediately after one injection step or two or more times. Immediately after the injection process, soak the silicon wafer in hydrofluoric acid solution.
  • any one of the oxygen ion implantation steps for example, immediately after the first oxygen ion implantation, if the wafer is surface-treated by dipping in a hydrofluoric acid aqueous solution, the next oxygen ion implantation is performed. There are fewer particles left on the surface of the woofer before. As a result, since the shielding effect of oxygen ion implantation by particles is reduced, deep defects penetrating the SOI layer on the wafer surface that has undergone the SIMOX heat treatment process (hydrofluoric acid aqueous solution having a concentration of 50% by weight at 23 ° C.) The number of defects observed after 30 minutes of immersion in the substrate can be reduced.
  • the temperature of the hydrofluoric acid aqueous solution exceeds the freezing point of the hydrofluoric acid aqueous solution 12 and is 40 ° C. or less, and the immersion time of the silicon wafer in the hydrofluoric acid aqueous solution is 10 to It may be 600 seconds.
  • hydrofluoric acid for the SiO film is used.
  • a surfactant is added to the hydrofluoric acid aqueous solution! It may be.
  • the surfactant acts as a protective film on the wafer surface, so that particles can be prevented from reattaching to the wafer surface. .
  • the drainage is good.
  • One embodiment of the SIMOX wafer according to the present invention is manufactured by the SIMOX wafer manufacturing method of the present invention, and has a deep defect penetrating the SOI layer (in a hydrofluoric acid solution having a concentration of 50% by weight at a temperature of 23 ° C). Ru der number 0.05 or ZCM 2 following minutes immersed defects observed after the).
  • particles remaining on the wafer surface before oxygen ion implantation are reduced by being manufactured by the method of manufacturing the SIMOX wafer of the present invention. For this reason, since the shielding effect of oxygen ion implantation by particles is reduced, deep defects penetrating the SOI layer (defects observed after being immersed in a hydrofluoric acid solution having a concentration of 50% by weight at a temperature of 23 ° C. for 30 minutes) The number of
  • the silicon wafer is formed on the surface of the silicon wafer by immersing it in an aqueous hydrofluoric acid solution. Etching the SiO film, and hydrofluoric acid solution during the etching process
  • the wafer surface is etched at high speed. At this time, since the etching rate with respect to the silicon silicate is high, the strong bond of particles containing a large amount of bonds between the key and oxygen is also broken. As a result, the particles can be almost completely removed from the silicon wafer surface.
  • oxygen implantation into the silicon wafer is performed in a plurality of times, and the silicon ion implantation process is performed immediately after one of these oxygen ion implantation processes or immediately after each of two or more implantation processes. If the wafer is immersed in a hydrofluoric acid solution, particles remaining on the wafer surface before the next oxygen ion implantation can be reduced. For this reason, the shielding effect of oxygen ion implantation by particles is reduced. As a result, the number of deep defects penetrating the SOI layer (defects observed after 30 minutes of immersion in hydrofluoric acid solution with a concentration of 50% by weight at a temperature of 23 ° C) in wafers that have undergone the SIMOX treatment process. Can be reduced.
  • the surfactant acts as a protective film on the wafer surface when the silicon wafer is pulled up from the hydrofluoric acid aqueous solution to which the surfactant is added.
  • the particles can be prevented from re-adhering to the wafer surface, and the water drainage after rinsing with pure water of the wafer is good.
  • the SIMOX wafer manufactured by the above method has a number of deep defects penetrating the SOI layer (defects observed after being immersed in a hydrofluoric acid solution having a concentration of 50% by weight at a temperature of 23 ° C for 30 minutes). Zcm 2 or less.
  • FIG. 1 is a diagram showing an etching process step using a hydrofluoric acid aqueous solution having an etching rate of 150 to 300 ⁇ and a rinsing step using pure water according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram including an oxygen ion implantation process and a cleaning process of the silicon wafer of this embodiment.
  • FIG. 3A is a graph showing a particle removal rate in Examples 1 to 12.
  • FIG. 3B is a diagram showing the particle removal rate of Comparative Examples 1 to 13.
  • FIG. 3C is a diagram showing a particle removal rate of Comparative Examples 14 to 26.
  • FIG. 4A is a diagram showing a particle removal rate of Comparative Examples 27 to 39.
  • FIG. 4B is a diagram showing a particle removal rate of Comparative Examples 40 to 52.
  • FIG. 5 is a diagram showing the number of deep defects (defects observed after being immersed in a 50 wt% hydrofluoric acid aqueous solution at a temperature of 23 ° C. for 30 minutes) penetrating the SOI layers of Examples and Comparative Examples.
  • the SIMOX wafer manufacturing method includes a step of implanting oxygen ions into the silicon wafer 11, a step of cleaning the wafer 11 implanted with oxygen ions, and a heat treatment of the cleaned wafer 11. A step of forming a buried oxide film inside the wafer 11.
  • oxygen ion implantation is performed in three stages.
  • a cleaning method using SC-1 cleaning solution As a cleaning method for wafer 11, a cleaning method using SC-1 cleaning solution, a cleaning method using a mixed solution of sulfuric acid, hydrogen peroxide and pure water, and a mixed solution of hydrochloric acid, hydrogen peroxide and pure water were used. Cleaning method, ozone water and cleaning method using aqueous solution of fluoric acid with a concentration of 0.2 to 2% by weight, cleaning method combining these cleaning methods, or cleaning combining these cleaning methods and megasonic cleaning The method etc. are mentioned.
  • the megasonic cleaning is a cleaning in which an object to be cleaned is irradiated with an ultrasonic wave of 0.8 to: LO MHz in a liquid.
  • the silicon ingot pulled up by the Chiyoklarsky method is sliced, polished, and then cleaned in the first cleaning step (Fig. 2).
  • the cleaned wafer 11 is implanted with oxygen ions for the first time (first oxygen ion implantation step). This oxygen ion implantation is performed at a dose of 5 ⁇ 10 16 to 2 ⁇ 10 atoms / cm 2 with the wafer 11 heated to 300 to 500 ° C.
  • the wafer 11 is immersed in a hydrofluoric acid aqueous solution 12 to etch the SiO film formed on the surface of the wafer 11 (FIGS. 1 and 2).
  • the etching rate of the hydrofluoric acid aqueous solution 12 for the SiO film during this etching process is 1
  • the concentration of the hydrofluoric acid solution to achieve an etching rate of 150 to 300 ⁇ is 2.5 to 50% by weight at 23 ° C, and the hydrofluoric acid solution to achieve an etching rate of 500 to 1000 AZ.
  • the concentration of the aqueous acid solution is 10 to 20 double stars at 23 ° C, and the concentration of the aqueous hydrofluoric acid solution to achieve an etching rate of 500 to 600 AZ is 10 to 12% by weight at 23 ° C. .
  • the chemical bond between oxygen and particles is thought to be a large number of bonds, not just one bond per particle. In order to break these bonds, it is necessary for HF or HF- to meet the Si-O bond, and the probability of this encounter is limited.
  • the SC-1 cleaning solution is used instead of the wafer surface treatment that is immersed in a hydrofluoric acid solution with an etching rate of 150 to 300 ⁇ ⁇ for the two films, the SC-1 cleaning solution is treated with silicon and diacid. Etching rate for silicon (SiO 2) is
  • the fixed point particles refer to notches that remain in the same position before and after the second cleaning step.
  • the temperature of the hydrofluoric acid aqueous solution 12 exceeds the freezing point of the hydrofluoric acid aqueous solution and is 40 ° C or lower, preferably 20 to 25 ° C.
  • the immersion time of wafer 11 in hydrofluoric acid aqueous solution 12 is 10 to 600 seconds, preferably 30 to L00 seconds.
  • etching rate for the two films is less than 150 AZ, it is impossible to break the strong bond of particles that contain a large amount of bonds between oxygen and oxygen, which has a slow etching rate on the surface of wafer 11, that is, when oxygen ions are implanted.
  • the chemical bond of particles firmly bonded through oxygen cannot be broken.
  • it exceeds 3000 A Z the surface roughness of wafer 11 will be poor. For this reason, hydrofluoric acid aqueous solution 12 Si O 50-3000
  • the etching rate for the two films is in the range of 1 AZ.
  • the etching process cannot be performed below the freezing point of the hydrofluoric acid aqueous solution 12. Above 40 ° C, hydrofluoric acid aqueous solution mist is generated, making it difficult to handle and poor surface roughness. For this reason, the temperature of the hydrofluoric acid aqueous solution 12 is set in the range of 40 ° C. or less exceeding the solidification point of the hydrofluoric acid aqueous solution.
  • the immersion time of wafer 11 in hydrofluoric acid aqueous solution 12 is less than 10 seconds, the time for immersion is too short, and the strong bonds of particles containing a large amount of bonds between silicon and oxygen cannot be broken, that is, oxygen ion implantation. Sometimes it is impossible to break the chemical bonds of the particles that are tightly bonded through the use of silicon and oxygen. If it exceeds 600 seconds, the surface roughness deteriorates. For this reason, the immersion time of the wafer 11 in the hydrofluoric acid aqueous solution 12 is set to a range of 10 to 600 seconds.
  • hydrofluoric acid aqueous solution 12 is etched into the SiO film formed on the surface of the wafer 11.
  • the immersion time can be set so that H ⁇ (1500 / R) (seconds). preferable. As a result, the optimum wafer 11 immersion time based on the etching rate of the hydrofluoric acid aqueous solution 12 can be quickly obtained.
  • a surfactant to the hydrofluoric acid aqueous solution 12.
  • the surfactant acts as a protective film on the surface of the wafer 11, thereby preventing particles from reattaching to the surface of the wafer 11. Also this When woofer 11 is rinsed with pure water, the drainage is good.
  • surfactant examples include ionic surfactants and nonionic surfactants.
  • the addition amount of the surfactant is from 0.1 to LO weight%, preferably from 0.3 to 1 weight%.
  • the added amount of the surfactant is less than 0.1% by weight, it will not function as a protective film on the surface of the woofer 11, and if it exceeds 10% by weight, salting out will occur and etching will be hindered. For this reason, the amount of surfactant added is in the range of 0.1 to L0% by weight.
  • the rinsing tank 13 has a tank body 13a for storing pure water 14, and an overflow tank 13b that is provided on the upper outer periphery of the tank body 13a and receives the pure water 14 that has overflowed from the tank body 13a.
  • a supply pipe 13c for supplying pure water 14 to the tank body 13a is connected to the lower part of the tank body 13a, and a discharge pipe 13d for discharging the pure water 14 accumulated in the overflow tank 13b is connected to the lower surface of the overflow tank 13b. Is done.
  • the wafer 11 is subjected to SIMOX heat treatment through the second oxygen ion implantation step, the third cleaning step, the third oxygen ion implantation step, and the fourth cleaning step (FIG. 2).
  • oxygen ions are implanted at a dose of 5 ⁇ 10 16 to 2 ⁇ 10 17 atoms / cm 2 with the wafer held at 300 to 500 ° C.
  • oxygen ions are implanted at a dose of 1 ⁇ 10 15 to 1 ⁇ 10 17 atoms / cm 2 with the wafer kept at room temperature.
  • the oxygen ion implantation into the silicon wafer is performed in three times, but the oxygen ion implantation into the silicon wafer may be performed once or twice or four times or more. It may be divided into
  • the force of immersing the silicon wafer in the hydrofluoric acid aqueous solution immediately after the first oxygen ion implantation, the force of immersing the silicon wafer in the hydrofluoric acid aqueous solution, immediately after the second or third oxygen ion implantation, or any one of two times, either 1 to 3 times.
  • the silicon wafer may be immersed in a hydrofluoric acid aqueous solution immediately after oxygen ion implantation or immediately after each of the three oxygen ion implantations.
  • the SIMOX woofer manufactured in this way has the effect of shielding oxygen ion implantation by particles when there are fewer particles left on the woofer surface before oxygen ion implantation. Since decreases, the number is very 05 or ZCM 2 below 0. deep defects penetrating through the SOI layer (defects that are observed after immersion concentration of 50 wt% of the aqueous solution of hydrofluoric acid 12 30 minutes at a temperature 23 ° C) Less.
  • these wafers 11 are attached to the SiO 11 surface.
  • Etching was performed by dipping for 60 seconds in a hydrofluoric acid aqueous solution 12 having an etching rate of 600 AZ min (concentration of hydrofluoric acid aqueous solution: 10% by weight) and a temperature of 23 ° C. for the two films.
  • a hydrofluoric acid aqueous solution 12 having an etching rate of 600 AZ min (concentration of hydrofluoric acid aqueous solution: 10% by weight) and a temperature of 23 ° C. for the two films.
  • these wafers 11 were immersed in a rinse tank 13 overflowing with pure water 14 for 3 minutes and then dried.
  • these woofers 11 were washed by a single wafer spin method. Specifically, while rotating the wafer 11 one by one, the surface was sprayed with ozone water with a concentration of 15 ppm for 20 seconds, and then washed with a 0.5 wt% hydrofluoric acid aqueous solution for 10 seconds. Washed. After these washings were repeated three times (second washing step), the wafer was dried.
  • these wafers 11 were subjected to SIMOX heat treatment through a second oxygen ion implantation step, a third cleaning step, a third oxygen ion implantation step, and a fourth cleaning step.
  • These ueno cakes were designated as Examples 1 to 3.
  • these wafers are applied to the SiO film on the wafer surface.
  • these wafers are applied to the SiO film on the wafer surface.
  • Etching was performed by immersing in an aqueous hydrofluoric acid solution having an etching rate of 400 AZ min (concentration of hydrofluoric acid aqueous solution: 25% by weight) and a temperature of 15 ° C. for 300 seconds. Furthermore, these wafers were immersed in a rinse tank overflowing with pure water for 1 minute. Except for the above conditions, three SIMOX wafers were produced in the same manner as in Examples 1 to 3. These wafers were designated as Examples 7-9.
  • these wafers are applied to the SiO film on the wafer surface.
  • H 2 O: H 0 0.5: 1: 10) soaked for 10 minutes for cleaning (second cleaning step) and then dried.
  • oxygen ion implantation was performed in three steps. Immediately after the first oxygen ion implantation, these wafers were washed by a single wafer spin method. Specifically, while rotating wafers one by one, the surface was sprayed with ozone water of 15 ppm concentration for 20 seconds, and then washed with 0.5% by weight hydrofluoric acid aqueous solution for 10 seconds. Purified. After repeating these washings three times (second washing step), the wafer was dried.
  • these wafers are applied to the SiO film on the wafer surface.
  • Etching was performed by immersing in an aqueous hydrofluoric acid solution having an etching rate of 30 AZ min (concentration of hydrofluoric acid aqueous solution: 0.5 wt%) and a temperature of 23 ° C. for 30 seconds.
  • a SIMOX wafer was produced in the same manner as in Example 1 except for this condition. These wafers were designated as Comparative Examples 27-39.
  • these wafers are applied to the SiO film on the wafer surface.
  • Etching was performed by immersing in an aqueous hydrofluoric acid solution having an etching rate of 120 AZ min (concentration of hydrofluoric acid aqueous solution: 2.0 wt%) and a temperature of 23 ° C. for 30 seconds.
  • a SIMOX wafer was produced in the same manner as in Example 1 except for this condition. These wafers were designated as Comparative Examples 40-52.
  • the removal rate of the fixed point particles was calculated by the following method. First, using SurScan 6420 (surface inspection device manufactured by KLA-Tencor, USA), the number of particles having a particle size of 0.20 m or more before and after the second cleaning step was measured. Next, the ratio of the number of particles with a particle size of 0.20 m or more after the second cleaning step divided by the number of particles with a particle size of 0.20 ⁇ m or more before the second cleaning step is expressed as a percentage. The particle removal rate was used. The results are shown in FIGS. 3A to 3C and FIGS. 4A and 4B. As is clear from FIGS. 3A to 3C and FIGS.
  • the removal rate of the fixed point particles was as low as 45 to 85%, while in Examples 1 to 12, The removal rate of fixed point particles was extremely high at 88-100%.
  • the reason is that the removal rate of the fixed point particles in the example is extremely high by injecting oxygen ions in three portions and reducing the particles just before the second oxygen ion implantation. it is conceivable that. In other words, since the third oxygen ion implantation is performed at a low temperature, it is considered that defect nuclei do not occur even if a certain amount of particle force is present.
  • the number of defects was determined by immersing the above wafer in a hydrofluoric acid solution with a concentration of 50% by weight at 23 ° C for 30 minutes to reveal defects in the SOI layer, and then observing these defects with an optical microscope. And measured. The results are shown in Fig. 5.

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Abstract

　このＳＩＭＯＸウェーハの製造方法は、シリコンウェーハに酸素イオンを注入する工程と、前記酸素イオンを注入したシリコンウェーハを洗浄する工程と、前記洗浄したシリコンウェーハを熱処理することにより前記シリコンウェーハの内部に埋込み酸化膜を形成する工程とを含み、更に、前記シリコンウェーハに酸素イオンを注入した後であり、かつ前記シリコンウェーハを洗浄する前に、前記シリコンウェーハをフッ酸水溶液に浸漬して前記シリコンウェーハの表面に形成されたＳｉＯ２膜をエッチング処理する工程を含み、前記エッチング処理時のフッ酸水溶液の前記ＳｉＯ２膜に対するエッチングレートが１５０～３０００（Å／分）であることを特徴とする。

Description

SIMOXゥヱーハの製造方法及びその方法で製造された SIMOXゥエー ノヽ 技術分野
[0001] 本発明は、シリコンゥエーハ内部に酸素イオンを注入した後、熱処理することにより ゥエーハ表面力 所定の深さの領域に埋込み酸ィ匕膜が形成された後、そのゥエーハ 表面に SOI (Silicon on Insulator)層が形成された SIMOX (Separation by Implanted Oxygen)ゥ ーハの製造方法に関するものである。
背景技術
[0002] 従来、 SIMOXゥヱーハの製造プロセスにおいて、酸素イオン注入時に付着したパ 一ティクルがその後のァニール処理により欠陥の形成核となることが知られており、上 記パーティクルをァニール処理前に除去しておく必要がある。このパーティクルを除 去する方法としては、一般的にアンモニア水と過酸ィ匕水素と純水の混合液 (以下、 S C 1洗浄液と!/ヽぅ）を用いた洗浄方法や、硫酸と過酸化水素と純水の混合液を用い た洗浄方法や、オゾン水及び濃度 0. 2〜2重量％のフッ酸水溶液を用いた洗浄方 法や、これらの洗浄方法を組合せた洗浄方法などが挙げられる。しかし、ゥエーハを 上記洗浄方法で洗浄しても、ゥヱーハ表面のパーティクル除去率は最大で 80%程 度であり、パーティクルを残したままゥエーハがァニール工程へ進められてしまい、ゥ エーハの欠陥の低減には限界があると考えられていた。なお、上記パーティクル除去 率は、 SurScan6420 (米国 KLA— Tencor社製の表面検査装置）を用いて、洗浄前後 の粒径 0. 20 m以上のパーティクル数をそれぞれ計測することにより求められる。
[0003] 一方、シリコンゥエーハに酸素イオンを注入する工程の途中で、超音波を印加した 水流を噴射するジェット洗浄、 SC— 1洗浄液を用いた洗浄、或いは塩酸と過酸化水 素と純水の混合液を用いた洗浄を行う半導体の製造方法 (例えば、特許文献 1参照 。）が開示されている。この半導体の製造方法は、酸素イオンの注入前に予めシリコ ンゥエーハに表面酸ィ匕膜を形成しておき、酸素イオンの注入工程の途中で希フッ酸 水溶液を用いて表面酸ィ匕膜を除去する工程カゝら構成される。 このように構成された半導体の製造方法では、酸素イオンの注入工程の途中でゥェ ーハを洗浄してパーティクルを除去することにより、その後の酸素イオンの注入時に ゥエーハのパーティクルによる遮蔽面積を小さくすることができるので、埋込み酸化膜 の電流パス欠陥を低減できる。また予めゥエーハに表面酸ィ匕膜を形成した状態で酸 素イオンをゥエーハに注入し、ゥエーハへの酸素イオンの注入工程の途中で、希フッ 酸水溶液を用いて表面酸ィ匕膜を除去するので、表面酸化膜の表面に付着したパー ティクルが表面酸ィ匕膜とともに除去され、ゥヱーハ表面のパーティクルを効果的に低 減できるようになつている。
[0004] しかし、上記従来の特許文献 1に示された半導体の製造方法では、希フッ酸水溶 液の濃度が低ぐ表面酸ィ匕膜のエッチングレートが低い。このため、表面酸化膜を除 去できるけれども、酸素イオン注入時にケィ素及び酸素を介して強固に化学結合し たパーティクルを全て除去することは難しぐこの方法によっても最大で 80%程度し か除去できない不具合があった。この状態で SIMOXゥエーハを製造すると、このゥェ ーハの電気的諸特性に悪影響を及ぼす SOI層を貫通する深 、欠陥（温度 23°Cにお ける濃度 50重量％のフッ酸水溶液に 30分開浸漬した後に観察される欠陥）が未だ 多く存在してしまう問題点があった。
特許文献 1 :特開平 8— 78647号公報 (請求項 1〜5、段落 (0019)、段落 (0024)、 図 5)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 本発明の目的は、酸素イオン注入時に付着したパーティクルを効率良く除去でき、 SIMOX構造における上記 SOI層を貫通する深い欠陥を低減できる、 SIMOXゥェ ーハの製造方法及びその方法で製造された SIMOXゥエーハを提供することにある。 課題を解決するための手段
[0006] 本発明の SIMOXゥヱーハの製造方法の一形態は、シリコンゥヱーハに酸素イオン を注入する工程と、酸素イオンを注入したシリコンゥエーハを洗浄する工程と、この洗 浄したシリコンゥエーハを熱処理することによりシリコンゥエーハの内部に埋込み酸ィ匕 膜を形成する工程とを含む SIMOXゥエーハの製造方法の改良である。 その特徴ある構成は、シリコンゥエーハに酸素イオンを注入した後であってシリコン ゥエーハを洗浄する前に、シリコンゥエーハをフッ酸水溶液に浸漬してシリコンゥエー ハの表面に形成された SiO膜をエッチング処理する工程を更に含み、このエツチン
2
グ処理時のフッ酸水溶液の SiO
2膜に対するエッチングレートが 150〜300θΑΖ分 であるところにある。
この本発明の SIMOXゥエーハの製造方法の一形態によると、シリコンゥエーハを、 ゥエーハ表面の SiO
2膜に対するエッチングレートが 150〜300θΑΖ分であるフッ酸 水溶液に浸漬したので、シリコンゥエーハの表面を高速でエッチングできる。このとき ニ酸ィヒケィ素に対するヱッチングレートが高いので、ケィ素と酸素の結合を大量に含 むパーティクルの強固な結合も切断される。この結果、シリコンゥヱーハ表面からほぼ 完全にパーティクルを除去できる。
本発明の SIMOXゥヱーハの製造方法の一形態では、シリコンゥヱーハへの酸素ィ オン注入を複数回に分けて行い、これらの酸素イオン注入工程のいずれか 1回の注 入工程直後又は 2回以上の各注入工程直後に、シリコンゥエーハをフッ酸水溶液に 浸清してちょい。
この場合、酸素イオン注入工程のいずれか 1回の注入工程直後、例えば最初の酸 素イオン注入直後に、フッ酸水溶液に浸漬してゥ ーハの表面処理を行うと、次の酸 素イオン注入前にゥヱーハ表面に残って 、るパーティクルが少なくなる。この結果、 パーティクルによる酸素イオン注入の遮蔽効果が少なくなるので、 SIMOX熱処理ェ 程を経たゥエーハ表面において、 SOI層を貫通する深い欠陥（温度 23°Cでの濃度が 50重量％であるフッ酸水溶液に 30分間浸漬した後に観察される欠陥）の数を低減 できる。
また本発明の SIMOXゥエーハの製造方法の一形態では、フッ酸水溶液の温度が このフッ酸水溶液 12の凝固点を越えかつ 40°C以下であり、フッ酸水溶液へのシリコ ンゥエーハの浸漬時間が 10〜600秒間でもよい。
更に本発明の SIMOXゥエーハの製造方法の一形態では、 SiO膜に対するフッ酸
2
水溶液 12のエッチングレートを R(AZ分）とし、シリコンゥエーハ 11のフッ酸水溶液 1 2への浸潰時問を H (秒）とするとき、 H≥ (1500/R) (秒）となるように上記浸漬時間 を設定してもよい。
[0008] 本発明の SIMOXゥエーハの製造方法の一形態では、フッ酸水溶液に界面活性剤 が添力！]されてもよい。
この場合、シリコンゥエーハを、界面活性剤が添加されたフッ酸水溶液から引上げる と、界面活性剤がゥエーハ表面の保護膜として作用するため、パーティクルがゥエー ハ表面に再付着するのを防止できる。またこのときゥエーハを純水にてリンスしても水 切れは良好である。
[0009] 本発明の SIMOXゥヱーハの一形態は、本発明の SIMOXゥヱーハの製造方法で 製造され、かつ SOI層を貫通する深い欠陥（温度 23°Cにおける濃度 50重量％のフ ッ酸水溶液に 30分間浸漬した後に観察される欠陥）の数が 0. 05個 Zcm2以下であ る。
この本発明の SIMOXゥヱーハの一形態によると、本発明の SIMOXゥヱーハの製 造方法により製造されたことによって、酸素イオン注入前にゥヱーハ表面に残って ヽ るパーティクルが低減されている。このため、パーティクルによる酸素イオン注入の遮 蔽効果が少なくなるので、 SOI層を貫通する深い欠陥（温度 23°Cにおける濃度 50重 量％のフッ酸水溶液に 30分間浸漬した後に観察される欠陥）の数が極めて少なくな る。
発明の効果
[0010] 本発明によれば、シリコンゥエーハに酸素イオンを注入した後であってシリコンゥェ ーハを洗浄する前に、シリコンゥエーハをフッ酸水溶液に浸漬してシリコンゥエーハの 表面に形成された SiO膜をエッチング処理し、このエッチング処理時のフッ酸水溶
2
液の SiO膜に対するエッチングレートが 150〜300θΑΖ分であるので、シリコン
2 ゥェ ーハの表面が高速でエッチングされる。このときニ酸ィ匕ケィ素に対するエッチングレ ートが高いので、ケィ素と酸素の結合を大量に含むパーティクルの強固な結合も切 断される。この結果、シリコンゥエーハ表面からほぼ完全にパーティクルを除去できる
[0011] またシリコンゥエーハへの酸素注入を複数回に分けて行い、これらの酸素イオン注 入工程のいずれか 1回の注入工程直後又は 2回以上の各注入工程直後に、シリコン ゥエーハをフッ酸水溶液に浸漬すれば、次の酸素イオン注入前にゥ ーハ表面に残 つているパーティクルを低減できる。このため、パーティクルによる酸素イオン注入の 遮蔽効果が少なくなる。この結果、 SIMOX処理工程を経たゥエーハにおいて、 SOI 層を貫通する深い欠陥（温度 23°Cでの濃度が 50重量％であるフッ酸水溶液に 30分 間浸潰した後に観察される欠陥)の数を低減できる。
またフッ酸水溶液に界面活性剤を添加すれば、シリコンゥヱーハをこの界面活性剤 を添加したフッ酸水溶液から引上げたときに、界面活性剤がゥエーハ表面の保護膜 として作用する。この結果、パーティクルがゥエーハ表面に再付着するのを防止でき、 またこのときのゥエーハの純水によるリンス後の水切れは良好である。
更に上記方法で製造された SIMOXゥエーハは、 SOI層を貫通する深い欠陥（温 度 23°Cにおける濃度 50重量％のフッ酸水溶液に 30分間浸漬した後に観察される 欠陥）の数が 0. 05個 Zcm2以下と極めて少なくなる。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1]本実施形態のエッチングレート 150〜300θΑΖ分のフッ酸水溶液によるエッチ ング処理工程及び純水による濯ぎ工程を示す図である。
[図 2]本実施形態のシリコンゥエーハの酸素イオン注入工程及び洗浄工程を含むブ ロック図である。
[図 3A]実施例 1〜 12のパーティクル除去率を示す図である。
[図 3B]比較例 1〜 13のパーティクル除去率を示す図である。
[図 3C]比較例 14〜26のパーティクル除去率を示す図である。
[図 4A]比較例 27〜39のパーティクル除去率を示す図である。
[図 4B]比較例 40〜52のパーティクル除去率を示す図である。
[図 5]実施例及び比較例の SOI層を貫通する深い欠陥（温度 23°Cにおける濃度 50 重量％のフッ酸水溶液に 30分間浸漬した後に観察される欠陥)の個数を示す図で ある。
符号の説明
[0013] 11 · · · 'シリコンゥエーノヽ、 12 · · · -フッ酸水溶液。
発明を実施するための最良の形態 [0014] 次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図 1及び図 2に示すように、 SIMOXゥエーハの製造方法は、シリコンゥエーハ 11に 酸素イオンを注入する工程と、酸素イオンを注入したゥエーハ 11を洗浄する工程と、 この洗浄したゥエーハ 11を熱処理することによりゥエーハ 11の内部に埋込み酸ィ匕膜 を形成する工程とを含む。
この実施の形態では、酸素イオン注入を 3段階に分けて行う。
またゥエーハ 11の洗浄方法としては、 SC— 1洗浄液を用いた洗浄方法、硫酸と過 酸化水素と純水の混合液を用いた洗浄方法、塩酸と過酸化水素と純水の混合液を 用いた洗浄方法、オゾン水及び濃度 0. 2〜2重量％のフッ酸水溶液を用いた洗浄方 法、又はこれらの洗浄方法を組合せた洗浄方法、或いはこれらの洗浄方法とメガソニ ック洗浄を組合せた洗浄方法などが挙げられる。ここで、メガソニック洗浄とは、 0. 8 〜： LOMHzの極超音波を被洗浄物に液中で照射する洗浄である。
チヨクラルスキー法で引上げられたシリコンインゴットはスライスして表面を研磨した 後に、第 1洗浄工程で洗浄される（図 2)。この洗浄されたゥエーハ 11には、 1回目の 酸素イオンの注入を行う（第 1酸素イオン注入工程)。この酸素イオンの注入は、ゥェ ーハ 11を 300〜500°Cに加熱した状態で酸素イオンのドーズ量が 5 X 1016〜2 X 10 atoms/ cm2で行つ。
[0015] 次いでゥエーハ 11を洗浄する前に、ゥエーハ 11をフッ酸水溶液 12に浸漬してゥェ ーハ 11の表面に形成された SiO膜をエッチング処理する（図 1及び図 2)。
2
このエッチング処理時のフッ酸水溶液 12の SiO膜に対するエッチングレートは、 1
2
50〜300θΑΖ分、好まし <は 500〜100θΑΖ分、更に好まし <は 500〜60θΑΖ 分である。なお、 150〜300θΑΖ分のエッチングレートを達成するためのフッ酸水 溶液の濃度は、 23°Cでは 2. 5〜50重量％であり、 500〜 1000 AZ分のエッチング レートを達成するためのフッ酸水溶液の濃度は、 23°Cでは 10〜20重星％であり、 5 00〜600AZ分のエッチングレートを達成するためのフッ酸水溶液の濃度は、 23°C では 10〜12重量％である。
上記エッチング処理により、ゥエーハ 11の表面が高速でエッチングされるので、ゥェ ーハ 11表面の自然酸ィ匕膜とともに、ケィ素と酸素の結合を大量に含むパーティクル の強固な結合も切断される、即ち、酸素イオン注入時にケィ素及び酸素を介して強 固に結合されたパーティクルの化学結合も切断される。
具体的には、酸素とパーティクルの化学結合は、 1つのパーティクルに対して 1本の 結合だけではなく多数の結合が存在して 、ると考えられる。これらの結合を切断する ためには、 HF又は HF—が Si— O結合と出会う必要があり、この出会いの確率が律
2
速となる。
物理的に狭い隙間に存在する多数の結合を切断するためには、 SiO膜に対する
2
エッチングレートが 150A/分未満であるフッ酸水溶液では、 HF又は HF—が奥深
2 い部分に到達する前に Si— oと出会って消費されてしまい、隙間の奥深くまで到達 するのが困難である。
ところが、 SiO
2膜に対するエッチングレートが 150〜300θΑΖ分であるフッ酸水溶 液であれば、 HF又は HF—が隙間の奥深くに達しても HF又は HF—が残存するた
2 2
め、狭い隙間に存在する多数の結合を全て切断できると考えられる。この結果、ゥェ ーハ 11表面からほぼ完全にパーティクルを除去できる。
回転するゥ ーハの表面にフッ酸水溶液を噴射する方法ではなぐゥ ーハをフッ 酸水溶液に浸漬する方法に限定した理由を以下に示す。回転するゥヱーハの表面 にフッ酸水溶液を噴射する方法では、ゥ ーハ表面の自然酸ィ匕膜が溶解した後にゥ ーハ表面が疎水面となり、フッ酸水溶液がゥ ーハ表面に馴染まなくなる。このた め、液滴が転がりながら乾燥固化してできた痕跡がゥエーハ表面に残り、これがパー ティクルとして検出されたり、ゥヱーハ表面が不均一にあれた状態になり、ゥヱーハ表 面の品質が好ましくない状態になる。このため、本実施形態では、ゥ ーハをフッ酸 水溶液に浸漬する方法が適用される。
また、上記 SiO
2膜に対するエッチングレートが 150〜300θΑΖ分であるフッ酸水 溶液に浸漬するゥエーハ表面処理に代えて、 SC— 1洗浄液を用いた処理を行った 場合、 SC—1洗浄液のケィ素及び二酸ィ匕ケィ素（SiO )に対するエッチングレートは
2
20 AZ分程度が限界である。その処理時間を長くしてエッチング量を増力 tiさせても、 除去できな 、不動点パーティクルが多数残存し、ゥエーハの欠陥の原因となってしま
5o ここで、不動点パーティクルとは、第 2洗浄工程前後において同一位置に残存する ノ ーテイクノレをいう。
[0017] 上記フッ酸水溶液 12の温度は、このフッ酸水溶液の凝固点を越えかつ 40°C以下、 好ましくは 20〜25°Cである。フッ酸水溶液 12へのゥエーハ 11の浸漬時間は、 10〜 600秒間、好ましくは 30〜： L00秒間である。
ここで、フッ酸水溶液 12の SiO
2膜に対するエッチングレートが 150 AZ分未満で は、ゥエーハ 11の表面のエッチングレートが遅ぐケィ素と酸素の結合を大量に含む パーティクルの強固な結合を切断できず、即ち酸素イオン注入時にケィ素及び酸素 を介して強固に結合されたパーティクルの化学結合を切断できない。また、 3000 A Z分を越えると、ゥエーハ 11の表面粗さが悪ィ匕する。このため、フッ酸水溶液 12の Si O 50〜3000
2膜に対するエッチングレートを 1 AZ分の範囲とする。
また、フッ酸水溶液 12の温度力 フッ酸水溶液の凝固点以下では、エッチング処理 を行えない。 40°Cを越えると、フッ酸水溶液力 ミストが発生して取扱い難くなるととも に表面粗さが悪ィ匕する。このため、フッ酸水溶液 12の温度を、このフッ酸水溶液の凝 固点を越えかつ 40°C以下の範囲とする。
更にフッ酸水溶液 12へのゥエーハ 11の浸漬時間が 10秒間未満では、浸漬時問が 短すぎて、ケィ素と酸素の結合を大量に含むパーティクルの強固な結合を切断でき ず、即ち酸素イオン注入時にケィ素及び酸素を介して強固に結合されたパーテイク ルの化学結合を切断できない。 600秒間を越えると、表面粗さが悪化する。このため 、フッ酸水溶液 12へのゥヱーハ 11の浸漬時間を 10〜600秒間の範囲とする。
[0018] なお、ゥ ーハ 11表面に形成された SiO膜に対するフッ酸水溶液 12のエッチング
2
レートを R(AZ分）とし、ゥヱーハ 11のフッ酸水溶液 12への浸漬時間を H (秒）とする とき、 H≥ (1500/R) (秒）となるように浸漬時間を設定することが好ましい。これによ りフッ酸水溶液 12のエッチングレートに基づく最適なゥエーハ 11の浸漬時間を速や かに求めることができる。
また上記フッ酸水溶液 12には界面活性剤を添加することが好ま 、。フッ酸水溶 液 12に界面活性剤を添加すると、界面活性剤がゥエーハ 11表面の保護膜として作 用するため、パーティクルがゥエーハ 11表面に再付着するのを防止できる。またこの ゥ ーハ 11を純水にてリンスすると、水切れが良好である。
上記界面活性剤としては、イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤等が挙げ られる。界面活性剤の添加量は 0. 1〜： LO重量％であり、好ましくは 0. 3〜1重量％ である。
界面活性剤の添加量が 0. 1重量％未満では、ゥヱーハ 11表面の保護膜として機 能せず、 10重量％を越えると、塩析を起こしてエッチングを妨げる。このため、界面 活性剤の添加量を 0. 1〜： L0重量％の範囲とする。
[0019] 次に上記ゥエーハ 11を純水 14を貯留したリンス槽 13に浸漬して濯いだ後に、引上 げて乾燥する（図 1)。このリンス槽 13は純水 14を貯留する槽本体 13aと、この槽本体 13aの上部外周縁に設けられ槽本体 13aからオーバフローした純水 14を受けるォー バーフロー槽 13bとを有する。また槽本体 13aの下部には純水 14を槽本体 13aに供 給する供給管 13cが接続され、オーバフロー槽 13bの下面にはオーバフロー槽 13b に溜まった純水 14を排出する排出管 13dが接続される。
更に上記ゥエーハ 11は、第 2酸素イオン注入工程、第 3洗浄工程、第 3酸素イオン 注入工程、第 4洗浄工程を経て、 SIMOX熱処理が施される（図 2)。
第 2酸素イオン注入工程における酸素イオンの注入は、ゥエーハを 300〜500°Cに 保持した状態で、酸素イオンのドーズ量が 5 X 1016〜2 X 1017atoms/cm2で行う。 第 3酸素イオン注入工程における酸素イオンの注入は、ゥエーハを室温に保持した 状態で、酸素イオンのドーズ量が 1 X 1015〜1 X 1017atoms/cm2で行う。
[0020] なお、この実施の形態では、シリコンゥエーハへの酸素イオン注入を 3回に分けて 行ったが、シリコンゥエーハへの酸素イオン注入は 1回でもよぐ或いは 2回又は 4回 以上に分けてもよい。
また、この実施の形態では、最初の酸素イオン注入直後に、シリコンゥエーハをフッ 酸水溶液に浸漬した力 2回目若しくは 3回目の酸素イオン注入直後、又は 1〜3回 のいずれか 2回の各酸素イオン注入直後、或いは 3回の各酸素イオン注入直後に、 シリコンゥエーハをフッ酸水溶液に浸漬してもよい。
このように製造された SIMOXゥヱーハは、酸素イオン注入前にゥヱーハ表面に残 つて 、るパーティクルが少なくなつて、パーティクルによる酸素イオン注入の遮蔽効果 が少なくなるので、 SOI層を貫通する深い欠陥（温度 23°Cにおける濃度 50重量％の フッ酸水溶液 12に 30分間浸漬した後に観察される欠陥）の数が 0. 05個 Zcm2以下 と極めて少なくなる。
実施例
[0021] 次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
(実施例 1〜3)
図 2に示すように、チヨクラルスキー法で引上げられた直径 200mmのシリコンインゴ ットをスライスして表面を研磨し洗浄 (第 1洗浄工程)した後に、酸素イオン注入を 3回 に分けて行った。
図 1及び図 2に示すように、第 1酸素イオン注入直後に、これらのゥエーハ 11を、ゥ エーハ 11表面の SiO
2膜に対するエッチングレートが 600 AZ分 (フッ酸水溶液の濃 度： 10重量％)であって温度が 23°Cであるフッ酸水溶液 12に 60秒間浸漬してエッチ ング処理した。次いでこれらのゥエーハ 11を純水 14のオーバフローするリンス槽 13 に 3分間浸漬した後に乾燥した。
次にこれらのゥヱーハ 11を枚葉スピン方式で洗浄した。具体的には、ゥヱーハ 11を 1枚ずつ回転させながら、その表面に濃度 15ppmのオゾン水を 20秒間噴射して洗 浄した後に、濃度 0. 5重量％のフッ酸水溶液を 10秒間噴射して洗浄した。これらの 洗浄を 3回繰返した後（第 2洗浄工程）にゥエーハを乾燥した。
更にこれらのゥエーハ 11に対して、第 2酸素イオン注入工程、第 3洗浄工程、第 3酸 素イオン注入工程、第 4洗浄工程を経て SIMOX熱処理を施した。これらのゥエーノヽ を実施例 1〜3とした。
[0022] (実施例 4〜6)
第 1酸素イオン注入直後に、これらのゥエーハを、ゥエーハ表面の SiO膜に対する
2 エッチングレートが 700 AZ分 (フッ酸水溶液の濃度： 50重量％)であって温度が 5 °Cであるフッ酸水溶液に非イオン系界面活性剤を 1重量％添加した液に、 30秒間浸 漬してエッチング処理した。更にこれらのゥエーハを純水のオーバフローするリンス槽 に 5分間浸漬した。以上の条件以外は、実施例 1〜3と同様にして 3枚の SIMOXゥェ ーハを作製した。これらのゥヱーハを実施例 4〜6とした。 [0023] (実施例 7〜9)
第 1酸素イオン注入直後に、これらのゥエーハを、ゥエーハ表面の SiO膜に対する
2 エッチングレートが 400 AZ分 (フッ酸水溶液の濃度： 25重量％)であって温度が 15 °Cであるフッ酸水溶液に 300秒間浸漬してエッチング処理した。更にこれらのゥエー ハを純水のオーバフローするリンス槽に 1分間浸漬した。以上の条件以外は、実施例 1〜3と同様にして 3枚の SIMOXゥエーハを作製した。これらのゥエーハを実施例 7 〜9とした。
[0024] (実施例 10〜12)
第 1酸素イオン注入直後に、これらのゥエーハを、ゥエーハ表面の SiO膜に対する
2 ェソチングレートが 350 AZ分 (フッ酸水溶液の濃度： 2重量0 /0)であって温度が 35 °Cであるフッ酸水溶液にイオン系界面活性剤を 3重量％添加した液に 500秒間浸漬 してエッチング処理した。これらのゥエーハを純水のオーバフローするリンス槽に 1分 間浸漬して乾燥した。更にこれらのゥエーハを 80°Cの SC— 1洗浄液 (NH OH :H O
4 2
： H 0 = 0. 5 : 1 : 10)に 5分間浸漬して洗浄した。以上の条件以外は、実施例 1〜3
2 2
と同様にして 3枚の SIMOXゥエーハを作製した。これらのゥエーハを実施例 10〜 12 とした。
[0025] (比較例 1〜13)
チヨクラルスキー法で引上げられた直径 200mmのシリコンインゴットをスライスして 表面を研磨し洗浄 (第 1洗浄工程)した後に、酸素イオン注入を 3回に分けて行った。 第 1酸素イオン注入直後に、これらのゥエーハを 80°Cの SC— 1洗浄液（NH OH :
4
H O :H 0 = 0. 5 : 1 : 10)に 10分間浸漬して洗浄した後（第 2洗浄工程）に乾燥し
2 2 2
た。
次にこれらのゥエーハに対して、第 2酸素イオン注入工程、第 3洗浄工程、第 3酸素 イオン注入工程、第 4洗浄工程を経て SIMOX熱処理を施した。これらのゥエーハを 比較例 1〜13とした。
[0026] (比較例 14〜26)
チヨクラルスキー法で引上げられた直径 200mmのシリコンインゴットをスライスして 表面を研磨し洗浄 (第 1洗浄工程)した後に、酸素イオン注入を 3回に分けて行った。 第 1酸素イオン注入直後に、これらのゥエーハを枚葉スピン方式で洗浄した。具体 的には、ゥエーハを 1枚ずつ回転させながら、その表面に濃度 15ppmのオゾン水を 2 0秒間噴射して洗浄した後に、濃度 0. 5重量％のフッ酸水溶液を 10秒間噴射して洗 浄した。これらの洗浄を 3回繰返した後（第 2洗浄工程）にゥエーハを乾燥した。
次にこれらのゥエーハに対して、第 2酸素イオン注入工程、第 3洗浄工程、第 3酸素 イオン注入工程、第 4洗浄工程を経て SIMOX熱処理を施した。これらのゥエーハを 比較例 14〜26とした。
[0027] (比較例 27〜39)
第 1酸素イオン注入直後に、これらのゥエーハを、ゥエーハ表面の SiO膜に対する
2
エッチングレートが 30 AZ分 (フッ酸水溶液の濃度： 0. 5重量％)であって温度が 23 °Cであるフッ酸水溶液に 30秒間浸漬してエッチング処理した。この条件以外は、実 施例 1と同様にして SIMOXゥエーハを作製した。これらのゥエーハを比較例 27〜39 とした。
(比較例 40〜52)
第 1酸素イオン注入直後に、これらのゥエーハを、ゥエーハ表面の SiO膜に対する
2
エッチングレートが 120 AZ分 (フッ酸水溶液の濃度： 2. 0重量％)であって温度が 2 3°Cであるフッ酸水溶液に 30秒間浸潰してエッチング処理した。この条件以外は、実 施例 1と同様にして SIMOXゥエーハを作製した。これらのゥエーハを比較例 40〜52 とした。
[0028] (比較試験 1及び評価）
実施例 1〜12及び比較例 1〜52のシリコンゥヱーハの第 2洗浄工程前後の不動点 パーティクルの除去率を計測した。
この不動点パーティクルの除去率は以下の方法により算出した。まず SurScan6420 (米国 KLA-Tencor社製の表面検査装置)を用いて、第 2洗浄工程前後の粒径 0. 20 m以上のパーティクルの数を計測した。次いで、第 2洗浄工程後の粒径 0. 20 m 以上のパーティクルの数を、第 2洗浄工程前の粒径 0. 20 μ m以上のパーティクルの 数で除した割合を百分率で表し、不動点パーティクルの除去率とした。その結果を図 3A〜図 3C及び図 4A,図 4Bに示す。 図 3A〜図 3C及び図 4A,図 4Bから明らかなように、比較例 1〜52では、不動点パ 一ティクルの除去率が 45〜85%と低かったのに対し、実施例 1〜12では、不動点パ 一ティクルの除去率が 88〜100%と極めて高くなつた。この理由は、酸素イオンを 3 回に分けて注入し、 2回目の酸素イオン注入直前にパーティクルを少なくしておいた ことによって、実施例の不動点パーティクルの除去率が極めて高くなつた力 であると 考えられる。即ち、 3回目の酸素イオン注入は低温であるため、持込みパーティクル 力 ある程度存在していても欠陥核にはならないと考えられる。また、注入時間に対し てゥエーハ表面に滞在時間の長力つたパーティクルが欠陥核になるため、 1回目及 び 2回目の酸素イオン注入時に存在したパーティクルは欠陥核になり易いが、 2回目 及び 3回目の酸素イオン注入時のみに存在したパーティクルは欠陥核になり難いか らであると考えられる。
[0029] (比較試験 2及び評価）
実施例 1、 4、 7及び 10、比較例 3〜6及び比較例 16〜19の第 1〜第 3酸素イオン 注入工程及び SIMOX熱処理工程を経たシリコンゥヱーハの SOI層を貫通する深い 欠陥の数を計測した。
この欠陥の数は、上記ゥヱーハを濃度 50重量％のフッ酸水溶液に 23°Cで 30分間 浸漬して SOI層の欠損を顕在化させた後に、この顕在化した欠損の数を光学顕微鏡 により観察して測定した。その結果を図 5に示す。
図 5から明らかなように、比較例 3〜6及び比較例 16〜19では、 SOI層を貫通する 深い欠陥の数が 17〜26個と多かったのに対し、実施例 1、 4、 7及び 10では、 SOI 層を貫通する深 、欠陥の数が 0〜5個、即ち直径 200mmの SIMOXゥエーハでは 0 . 016個 Zcm2以下と極めて少なくなつた。
産業上の利用可能性
[0030] 本発明の SIMOXゥヱーハの製造方法によると、ケィ素と酸素の結合を大量に含む パーティクルの強固な結合も切断できるため、シリコンゥエーハ表面カゝらパーティクル をほぼ完全に効率良く除去できる。このため、欠陥が極めて少ない SIMOXゥエーハ を製造できる。

Claims

請求の範囲
[1] シリコンゥエーハに酸素イオンを注入する工程と、
前記酸素イオンを注入したシリコンゥエーハを洗浄する工程と、
前記洗浄したシリコンゥエーハを熱処理することにより前記シリコンゥエーハの内部 に埋込み酸化膜を形成する工程とを含み、
更に、前記シリコンゥエーハに酸素イオンを注入した後であり、かつ前記シリコンゥェ ーハを洗浄する前に、前記シリコンゥエーハをフッ酸水溶液に浸漬して前記シリコン ゥエーハの表面に形成された SiO膜をエッチング処理する工程を含み、
2
前記エッチング処理時のフッ酸水溶液の前記 SiO膜に対するエッチングレートが 1
2
50〜3000 ( AZ分）であることを特徴とする SIMOXゥヱーハの製造方法。
[2] シリコンゥエーハへの酸素イオン注入を複数回に分けて行い、これらの酸素イオン 注入工程のいずれか 1回の注入工程直後又は 2回以上の各注入工程直後に、前記 シリコンゥヱーハをフッ酸水溶液に浸漬する請求項 1記載の SIMOXゥヱーハの製造 方法。
[3] フッ酸水溶液の温度がこのフッ酸水溶液の凝固点を越えかつ 40°C以下であり、 前記フッ酸水溶液へのシリコンゥエーハの浸漬時間が 10〜600秒間である請求項 1又は 2記載の SIMOXゥヱーハの製造方法。
[4] SiO
2膜に対するフッ酸水溶液のエッチングレートを R(AZ分）とし、前記シリコンゥ エーハの前記フッ酸水溶液への浸漬時間を H (秒）とするとき、 H≥ (1500/R) (秒） となるように前記浸漬時間を設定する請求項 1又は 2記載の SIMOXゥ ーハの製造 方法。
[5] フッ酸水溶液に界面活性剤が添加された請求項 1記載の SIMOXゥエーハの製造 方法。
[6] 請求項 1記載の方法で製造されかつ温度 23°Cにおける濃度 50重量％のフッ酸水 溶液に 30分間浸漬した後に観察される欠陥である SOI層を貫通する深い欠陥の数 が 0. 05個 Zcm2以下である SIMOXゥヱーハ。
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