外延硅片及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及外延娃片（epitaxialsiliconwafer)及其制造方法，更详细而言，设 及适合于低溫器件工艺（deviceprocess)的外延娃片及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 半导体器件的制造工序中，为了避免由Fe(铁）、Ni(儀）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度ulk MicroDefect,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。
[0003]然而，近年来半导体器件的图案微细化日益发展，随着运种图案微细化，制造半导 体器件时的热工艺低溫化。例如，有时采用looorw下的热工艺。在运样的低溫的热工艺 中，不希望沉淀核生长，该半导体基板的吸杂能力降低。
[0004] 为了解决该问题，有时使用渗杂有氮或碳的半导体基板。通过向半导体基板中渗 杂氮或碳，即使在低溫的热工艺中，沉淀核也容易生长。该半导体基板可W通过从由添加有 氮或碳的娃烙液生长的娃单晶中切出而得到。 阳〇化]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溫，因此在未 渗杂氮或碳的情况下，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，在半导体基板中渗杂有氮或碳的情况下，在外延层的形成工艺W及器件工艺中BMD生 长。
[0006]然而，该方法中，由于在娃单晶提升时的偏析，在娃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，在一条娃单晶中可获得适当密 度和尺寸的BMD的部分极少。
[0007]在器件工艺中，作为使能够成为吸杂位置的氧沉淀物度MD)稳定生长的其他方 法，提出了代替渗杂氮或碳，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。
[0008]例如，下列专利文献1中公开了从具有18X10"~21X10"atoms/cm3氧浓度的娃单 晶切出晶片，在750~850°C溫度下对该晶片进行20分钟W上且50分钟W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10ym厚度的区域，形成高密 度的氧沉淀核，在器件工艺中生长。
[0009]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。
[0010] 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（y-夕不良）），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。
[0011] 作为避免上述外延缺陷问题的方法，下列专利文献2和3中公开了在高溫下对晶 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。 阳〇1引然而，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，由运些方法制造的晶 片无法使用。
[0013] 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。
【发明内容】
[0014] 发明要解决的问题 因此，本发明的目的在于，提供即使半导体器件制造工艺中的热工艺为低溫热工艺，也 能得到充分的吸杂能力，而且不会产生外延缺陷的外延娃片。
[0015] 本发明的其他目的在于，提供即使半导体器件制造工艺中的热工艺为低溫热工 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娃片的制造方法。
[0016] 用于解决问题的方案 本发明W下列（1)和（2)的外延娃片、W及下列（3)和（4)的外延娃片的制造方法为 主旨； (1) 一种外延娃片，其是从采用提拉法生长的娃单晶切出的直径为300mmW上、表面形 成有外延层的外延娃片，其中， 在生长时使上述娃单晶的各部分从800°C降溫至600°C的所需时间在450分钟W下， 间隙氧（格子間酸素）浓度为 1. 5X1〇18~2. 2Xl〇iSat〇ms/cm3(〇ldASTM)(旧ASTM)， 氮浓度为lX10"atoms/cm3W下， 碳浓度为 1Xl〇i6atoms/cm3W下， 上述切出的娃片的整面由COP区域构成， 上述外延晶片的体部（八瓜夕部）的BMD密度在1000°CX16小时的热处理后为 1Xl〇V"cm2W下； (2) 上述（1)记载的外延娃片，其中， 在1000°CW下进行热处理，然后进行最高到达溫度为1200°C的闪光灯退火（flash lampanneal)的热应力负荷试验，然后即使进行赖特蚀刻（h工ッナシク）也不发生 位错蚀坑； (3) 上述（1)记载的外延娃片的制造方法，该方法包括： 使娃单晶各部分从800°C降溫至600°C的所需时间为450分钟W下的工序，其为采用提 拉法生长该娃单晶的工序、 除去上述娃单晶外周部的0SF环（OSF-ring)区域的工序、 从除去了OSF环区域的上述娃单晶切出直径为300mmW上的娃片的工序、化及 在上述娃片的表面形成外延层的工序， 上述生长娃单晶的工序包括进行娃单晶的生长，W使从该娃单晶的中屯、轴起至少半径 150mm内的区域仅成为COP区域的工序， 上述除去0SF环的工序包括除去0SF环区域，W使关于娃单晶的径向仅残留COP区域 的工序； (4)上述（3)记载的外延娃片的制造方法，其中， 上述形成外延层的工序包括对该娃片进行加热，W使氧沉淀核减少的工序。
[0017] 发明的效果 本外延娃片若在looorw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】
[0018] 如上所述，本发明的外延娃片是从采用提拉法生长的娃单晶切出的直径为300mm W上、表面形成有外延层的外延娃片，其中，在生长时使上述娃单晶的各部分从800°C降 溫至600°C的所需时间在450分钟W下，间隙氧浓度为1. 5Xl〇is~2. 2Xl〇i8atoms/cm3 (旧 ASTM)，氮浓度为lX10"atoms/cm3W下，碳浓度为1X10i6atoms/cm3W下，上述切出的娃片 的整面由COP区域构成，上述外延晶片的体部的BMD密度在1000°CX16小时的热处理后为 lXl〇4/cm2W下。
[0019] 该外延娃片中，1000°CX16小时的热处理后的体部的BMD密度为IXlO^cm2^ 下，该娃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。如果使用该娃片实施l〇〇〇°CW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。
[0020] 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°C)根据氧的过饱和度而形成。该外延娃片具 有1.5Xl〇is~2.2Xl〇iSat〇ms/cm