专利名称：晶圆的制造方法
技术领域：
本发明涉及晶圆的制造方法，特别是一种能够低成本制造晶圆的方法，该晶圆为了赋予IG(本体内吸气；Intrinsic Gettering)能力而生成有氧析出物及内部微小缺陷BMD(Bulk Micro Defect)。
本发明还涉及一种退火晶圆的制造方法，特别是有关一种退火晶圆的制造方法，为了在表面形成无缺陷区的DZ(无缺陷区；Denuded Zone)层，而进行使氧往外侧扩散的热处理、为了赋予IG能力而进行生成氧析出物及内部微小缺陷BMD的热处理。
而且，本发明还涉及一种磊晶晶圆的制造方法，特别是有关于一种能够效率良好地制造具有优良的吸气效率、磊晶层缺陷少的磊晶晶圆的制造方法。
背景技术：
作为半导体集成电路组件基板的硅单结晶晶圆，主要由切克劳斯基法(Czochralski method；CZ法)制造。所谓CZ法是指在石英坩埚中，将硅单结晶的种结晶浸渍在以1420℃以上的高温熔融而成的硅熔融液中，边使石英坩埚转动边慢慢地拉起晶种来培育圆柱状的硅单晶的方法。此时，与硅熔融液接触的石英坩埚表面熔融，氧溶入硅熔液中，被收进培育中的结晶中。该氧原子在结晶培育中及在冷却中凝聚，成为氧析出核。因此，若在700℃至1050℃的温度范围对硅晶圆(直接采取自该培育成的结晶)施加热处理时，该氧析出核会成长而形成氧析出物及BMD。该氧析出物具有担任所谓捕捉在积电路组件制造过程(组件步骤)所产生的金属污染的有益任务。所谓的本体内吸气(IG)。
组件步骤因为在高温的热处理步骤等会有以Fe、Ni、Cu为代表的重金属污染，此等重金属污染若在晶圆表面附近形成缺陷及电平(electricallevel)时，组件的特性会变差，有必要从晶圆表面附近去除该重金属污染，以往是采用各种IG或各种EG(非本体内吸气；Extrinsic Gettering)的吸气方法。特别是今后的组件步骤，可以清楚知道将朝向高积体化和使用高能量离子植入步骤的低温化前进，此时，因为步骤低温化，预测在组件步骤中途BMD的形成将变为困难。因而，在低温步骤，与在高温步骤比较时，不容易得到充分的IG效果。又，即使组件步骤低温化，亦无法避免在高能量离子植入等所产生的金属污染，吸气技术是有必要考虑的。又，为了抑制滑动的发生，较佳是存在有高密度的BMD。
通常的BMD的形成，是将硅单结晶进行了晶圆加工后对晶圆进行热处理。例如已知有DZ-IG热处理等热处理。其是由对经晶圆加工过的镜面状晶圆进行温度1100℃至1200℃左右的高温处理，使晶圆表面附近的氧气往外侧扩散，来减少成为微小缺陷的核的格子间氧气，在组件活性区形成无缺陷的DZ(Denuded Zone)层。随后，由600℃至900℃的低温热处理，进行所谓在晶圆表体中形成BMD的高温+低温二段热处理。又，亦有首先进行低温处理来充分地形成BMD，随后通过高温热处理在晶圆表层形成DZ层。通过在此种晶圆状态进行热处理而赋予DZ层或IG能力而成的晶圆，称为退火晶圆等。
另一方面，通过CZ法培育而成的硅单结晶如前述，通常含有氧不纯物，此种状态直接使用于组件制造步骤时，在步骤中会有过饱和的氧析出。氧析出物会产生因体积膨胀的变形，导致产生二次性转位或积层缺陷等的情形。因为此等氧析出物及其二次缺陷会重大地影响到半导体组件的特性，在晶圆表面及组件活性层若有此种缺陷时，会有造成漏电电流增大、氧化膜耐压不良等情形。
又，伴随着组件的高积体化、微细化，以往未被视为问题的CZ法硅晶单结晶拉起时所导入的成长(Grown-in)缺陷，因为会使氧化膜耐压特性显著变差，所以在硅单结晶基板附近的结晶性良好与否会大大地左右组件的信赖性及产率。
其对策有施加热处理来消除晶圆表面的缺陷的技术。揭示一种晶圆热处理的方法(例如，参照日本专利特开昭60-231365号公报、特开昭61-193456号、特开昭61-193458号公报)，揭示在使晶圆基板在氢环境下或是氢含有环境中，以5分钟从950℃加热至1200℃的温度，来促进氧往外侧扩散来形成DZ层的方法。
又，近年来，亦有在晶圆(硅晶锭)中进行掺杂氮，可以使COP(CrystalOriginated Particle；结晶起因的微粒)等起因于结晶的缺陷容易消灭、且能够容易地得到氧析出物的方法。藉此，可以有效地制造具有广阔无缺陷区的退火晶圆。
进而，已知有一种结晶，是由虽然原子空孔过剩但是无结晶成长导入缺陷(COP等的结晶缺陷)区、及虽然格子间硅原子过剩但是无结晶成长导入缺陷区所构成。其由结晶的拉起速度等来控制得到，可以得到几乎没有结晶缺陷的晶圆。此种虽然原子空孔过剩但是无结晶成长导入缺陷(COP等的结晶缺陷)区、及虽然格子间硅原子过剩但是无结晶成长导入缺陷区所构成结晶，称为准完全结晶(Nearly perfect crystal)，以下有称为NPC的情形。使用此种结晶亦可以有效地制造具有广阔的表面无缺陷区(DZ层)的退火晶圆(例如，参照特开平11-199387号公报)。又，在使用此种结晶的晶圆上成长磊晶晶圆亦能够有效地制造高质量的晶圆。
但是，例如，如上述称为DZ-IG热处理的退火，因为在晶圆上形成DZ层及形成BMD层的不同目的而需要进行2段的热处理，所以需要相当长时间。特别是高密度地形成BMD时，必须以低温且相当长的时间进行热处理。
对加工成硅晶圆的晶圆状态热处理时，可以使用如图6所示的立式热处理装置30，通过处理室31内的加热器32，来加热安装在热处理晶舟40上的晶圆W。又，晶圆的安装是使用图7所示的热处理晶舟40，将晶圆W保持在槽状的晶圆载置部43上，该晶圆载置部43系设置在以连结部42连结而的复数支柱42上。但是，可以安装的晶圆的片数至多限于100片左右。因此，为了大量地生产退火晶圆，必须准备许多热处理装置、或是缩短退火时间。
但是，随着晶圆的大口径化，进行此种热处理的装置亦大型化，而且所使用的热处理晶舟亦大型化，在设备上必须有非常昂贵装置。因而，欲导入许多装置时在成本上有其限度，运用良好效率的热处理装置是重要的。
另一方面，目前亦使用许多磊晶晶圆，该磊晶晶圆是在表面上成长单结晶层而成。磊晶晶圆具有表面附近的结晶性良好的优点。又，因为通过磊晶成长技术，较容易在晶圆内部形成陡峭的不纯物浓度梯度、在高浓度层的内部形成低浓度层，磊晶晶圆是制造双极性晶体管或肖特基势迭二极管(Schottky barrier diode)时所必须的晶圆。此种磊晶层的形成是以1000℃以上的高温步骤进行。
又，在此所称1000℃以上的高温步骤，有磊晶成长本身与磊晶成长前所进行的前处理。硅结晶薄膜的磊晶成长，典型地是在H2环境中供给硅化合物气体的SiHCL3、SiHCl2、SiH4等气体和掺杂气体的B2H6气体、PH3等气体，在1000～1200℃的范围进行供给。
另一方面，前处理是去除在硅单结晶基板的表面所存在的自然氧化膜或微粒等的操作，特别是进行磊晶成长前，净化硅单结晶基板的表面是不可缺少的处理。为了去除自然氧化膜或微粒，常使用的方法，有在H2或是H2/HCl混合气体环境中，以1100℃附近的高温对基板进行热处理。此外，在室温附近能够实施的方法，已知有使用稀氟酸溶液的湿式蚀刻、组合氟化氢气体和水蒸气、Ar电浆处理，但是会有在处理后立刻再成长氧化膜、在基板上产生表面粗糙、腐蚀处理设备等的问题，认为现状以前述的高温热处理为最适当。
但是，如上述的磊晶晶圆会有吸气效果不充分的情况。这是因为成为磊晶晶圆的基板，经过1000℃以上的高温步骤，氧析出核或氧出物几乎已经消灭掉，无法达成吸气的机能。以往的方法，磊晶成长前的前处理在小于1000℃的温度范围不容易充分地去除自然氧化膜。因而，前处理时必须在1000℃以上的温度范围进行，以往的方法，因此无法免除磊晶晶圆吸气效率的降低。
对此种基板，为了得到吸气效果，在形成磊晶层之前或之后必须进行为了形成BMD的热处理，需要相当长的时间。特别是为了得到吸气效果而形成必要的BMD时，必须以低温且长时间对晶圆进行热处理。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种晶圆的制造方法，在制造晶圆时可以缩短为了赋予IG能力的热处理时间、而且可以大量地生产高IG能力晶圆。
本发明的第二目的在于提供一种晶圆的制造方法，在制造退火晶圆时，可以有效率地进行热处理，增加退火晶圆的生产片数，该退火晶圆在为了形成如上所述的DZ层的氧往外侧扩散处理、为了赋予IG能力的生成BMD的热处理等热处理，必需相当长的时间及成本。
本发明的第三目的在于提供一种磊晶晶圆的制造方法，在制造如上述的磊晶晶圆时，可以有效率地进行热处理，提升具有优良吸气效果的磊晶晶圆的生产力。
为了达成前述第一目的，本发明的晶圆的制造方法，至少含有以下的步骤硅晶锭热处理步骤，对硅晶锭状态的硅单结晶进行热处理；以及晶圆加工步骤，将该热处理过的硅晶锭加工成为晶圆。
如此，通过对硅晶锭状态的硅单结晶进行热处理来赋予IG能力，可以预先有效率地进行以往是在加工晶圆后进行的热处理，可以大幅度地提升生产力。
此时，在前述的硅晶锭热处理步骤，以在前述硅单结晶形成内部微小缺陷(BMD)为佳。
亦即，提供一种晶圆的制造方法，其中至少具有以下的步骤BMD形成步骤，对硅晶锭状态的硅单结晶进行热处理，用以在内部形成内部微小缺陷(BMD)；以及晶圆加工步骤，将形成有前述内部微小缺陷(BMD)的硅晶锭加工成为晶圆。
如此，在硅晶锭热处理步骤(在本发明有称为BMD形成步骤、第一热处理步骤的情况)对硅晶锭状态的硅单结晶预先进行热处理，在硅晶锭加工步骤，将硅晶锭加工成为晶圆，与以往对晶圆状态的硅单结晶施加形成BMD的热处理比较时，可以效率良好地进行热处理。因此，可以效率良好地形成BMD，可以大量地生产高IG能力的晶圆。又，可以从开始就对组件步骤等后步骤供给高IG能力的晶圆。
又，亦可以在前述晶圆加工步骤后，具有对前述晶圆进行热处理的晶圆热处理步骤。
为了达成前述第二目的，本发明的退火晶圆的制造方法，至少含有以下的步骤硅晶锭热处理步骤，对硅晶锭状态的硅单结晶进行热处理；晶圆加工步骤，将该热处理过的硅晶锭加工成为晶圆；以及晶圆热处理步骤，用以对前述晶圆进行热处理(在本发明，有称为第二热处理步骤的情况)。
如此，在硅晶锭热处理步骤，对硅晶锭状态的硅单结晶预先进行热处理，在晶圆加工步骤，将硅晶锭加工成为晶圆后，在晶圆热处理步骤，对该晶圆进行热处理，与以往对晶圆施加2段的热处理的方法比较时，可以效率良好地进行热处理。又，因为可以缩短晶圆状态的热处理，亦可以减少对晶圆产生金属污染。
在前述晶圆加工步骤，以将前述热处理过的硅晶锭加工成为镜面状的晶圆为佳。
在如此的晶圆加工步骤，通过对在硅晶锭热处理步骤热处理过的硅晶锭加工成为镜面状的晶圆，在进行形成DZ层的晶圆热处理步骤后，因为不需要会使DZ层减少厚度的镜面研磨，可以将在晶圆热处理步骤所得到较厚DZ层直接使用于组件制造领域。
此时，在加工成为前述镜面状的晶圆后，亦可以具有在该晶圆上形成磊晶层的磊晶成长步骤。
为了达成前述第三目的，本发明提供一种磊晶晶圆的制造方法，至少含有以下的步骤硅晶锭热处理步骤，对硅晶锭状态的硅单结晶进行热处理；晶圆加工步骤，将该经热处理过的硅晶锭加工成为镜面状的晶圆；以及磊晶成长步骤，用以在前述晶圆上形成磊晶层。
如此，通过硅晶锭热处理步骤，预先对硅晶锭状态的硅单结晶进行热处理，在晶圆加工步骤，将硅晶锭加工成为晶圆后，在磊晶成长步骤，在该晶圆上形成磊晶层，与以往对晶圆施加热处理的方法比较时，可以效率良好地进行热处埋。
前述硅晶锭热处理步骤，以对硅晶锭状态的硅单结晶进行700℃以上的热处理为佳。
如此，通过对硅晶锭状态的硅单结晶进行700℃以上的热处理，可以在内部形成充分的BMD。又，前述硅晶锭热处理步骤，以在1100℃以下的热处理温度进行30分钟以上8小时以内的热处理为佳。
在1100℃以下的热处理温度进行热处理，能够以不会产生单结晶转位或滑动的方式进行热处理。又，通过30分钟以上8小时以内的热处理，可以赋予良好的IG能力。
因而，前述硅晶锭热处理步骤以在700℃以上1100℃以下的热处理温度进行30分钟以上8小时以内的热处理为佳。
在如此温度范围进行硅晶锭热处理步骤，不会产生单结晶转位或滑动、可以形成充分的BMD。又，以如此时间进行硅晶锭热处理步骤，可以赋予良好的IG能力。
特别是步骤磊晶晶圆时，前述硅晶锭热处理步骤以在700℃以上900℃以下的热处理温度进行30分钟以上8小时以内的热处理为佳。
在此温度范围进行热处理，在以后形成磊晶层时，不会从露出基板晶圆表面的BMD产生磊晶层缺陷，可以形成充分BMD。又，以如此时间进行热处理步骤，可以赋予良好的IG能力。
前述硅晶锭热处理步骤的升温速度以0.5℃/分钟～10℃/分钟进行热处理为佳。
通过在此升温速度进行热处理，可以在硅晶锭中形成安定的BMD。又，为了高密度地析出BMD，BMD析出核的生成温度带区域，例如在500℃以上时，以5℃/分钟以下慢慢地升温为佳。在较此温度低的区域(小于500℃)时，以10℃/分钟左右的较为高速地升温来处理为佳。
前述晶圆热处理步骤以在前述晶圆表面形成无缺陷区(DZ层)为佳。
如此，通过晶圆热处理步骤，在晶圆表面形成DZ层，可以制造在晶圆表面附近形成具有优良结晶的DZ晶圆。特别是本发明的硅晶锭热处理，因为预先对硅晶锭状态的硅晶锭单结晶进行热处理来形成BMD，能够以简单的程序在短时间进行热处理来形成DZ层。
前述晶圆热处理步骤以在900℃以上1300℃以下，进行5分钟以上16小时以内的热处理为佳。
通过在此温度范围及热处理时间进行的热处理步骤，能够以晶圆不会产生滑动的方式，来形成具有充分厚度的DZ层。
前述晶圆热处理步骤，升温速度以5℃/分钟以上进行升温为佳。
如此，因为本发明是在硅晶锭热处理步骤对硅晶锭状态的硅单结晶预先进行热处理，所以对晶圆进行晶圆热处理步骤，从开始的升温速度可以比以往的方法更快，可以缩短热处理时间。而且，因为进行硅晶锭热处理步骤，即使以如此升温速度亦可以得到具有充分的BMD密度和DZ层的退火晶圆。
前述的磊晶成长步骤可以在以1000℃以上的温度进行前处理后，以1000℃以上的温度进行磊晶成长。
如此，本发明通过在1000℃以上的温度进行前处理后，在1000℃以上的温度进行磊晶成长，在前处理可以充分地去除自然氧化膜，可以效率良好地进行高质量的磊晶成长。特别是因为在开始以硅晶锭状态充分地形成BMD的析出核，即使通过如此高温步骤形成磊晶层，亦能够制造吸气效果不会降低的具有良好IG能力的晶圆。
如此，通过对硅单结晶掺杂氮，通过热处理可以容易地形成DZ层或BMD层。
又，通过如此对硅单结晶掺杂氮，在磊晶成长步骤后的磊晶层的缺陷较少，可以效率良好地制造高IG效果的晶圆。
前述硅单结晶是通过切克劳斯基法(Czochralski method；CZ法)制造而成的准完全结晶(NPC)区的结晶。
如此的结晶时，在例如以后的步骤作为退火晶圆时，可以作为DZ层较厚、较高质量的晶圆。
又，如此结晶作为磊晶晶圆时，磊晶层的缺陷少、可以作为较高质量的晶圆。
前述硅晶锭状态的硅单结晶，是通过切克劳斯基法使用单结晶拉起装置拉起状态原样形状的硅晶锭、或是拉起后切断成圆柱状经削磨过的硅晶块状态的硅晶锭。
本发明因为对如此硅晶块状态的硅晶锭进行热处理而在内部形成BMD，可以效率优良地在单结晶形成BMD。
本发明所谓单结晶拉起装置拉起状态原样形状的硅晶锭，除了通过由切克劳斯基法刚拉起单结晶后之物以外，亦包含拉起后从硅晶锭切断圆锥部、末端部而成之物，或是将其等切断成数个硅晶块而成之物。
依据本发明的晶圆的制造方法时，因为在开始进行热处理而以硅晶锭状态形成BMD，可以对组件步骤等后步骤提供高IG能力的晶圆。又，通过一次大量地形成BMD的热处理，可以效率良好地进行，可以大幅度地缩短为了赋予IG能力的热处理时间，藉此可以提升晶圆制造的生产力。
依据本发明的退火晶圆的制造方法时，因为在开始进行热处理而以硅晶锭状态形成BMD，可以效率良好地进行形成BMD的热处理。藉此，可以提升制造退火晶圆的生产力。而且，因为可以缩短在晶圆状态的热处理时间，亦可以减少对晶圆的金属污染。
而且，依据本发明的退火晶圆的制造方法时，因为在开始进行热处理而以硅晶锭状态形成BMD，即使在晶圆加工后形成磊晶层，BMD亦不会消灭，可以制造具有高密度的BMD析出的高IG能力的磊晶晶圆。又，因为形成BMD的热处理并非在晶圆状态下进行热处理，而是在硅晶锭状态下进行热处理，可以一次处理大量的晶圆(换算成晶圆时)，可以提升生产力。
图1为本发明的晶圆制造步骤的一个例子的流程图。
图2为本发明的晶圆制造步骤的另一例子的流程图。
图3为本发明的硅晶锭热处理步骤所使用的横式热处理炉的一个例子的说明图。
图4为本发明的硅晶锭热处理步骤所使用的立式热处理炉的一个例子的说明图。
图5为拉起后切断成硅晶块状态的硅单结晶的硅晶锭。
图6为晶圆热处理所使用的立式热处理装置的一个例子的说明图。
图7为晶圆热处理所使用的热处理晶舟的一个例子的说明图。
图8为本发明的晶圆加工步骤的一个例子的流程图。
图9为本发明的退火晶圆的步骤概略流程图。
图10为本发明的磊晶晶圆的步骤概略流程图。
图11为磊晶晶圆成长装置的一个例子的说明图。
主要组件符号说明1 硅晶锭 2 圆锥部3 末端部 4 硅晶块10热处理炉 11处理室12加热器 13支撑部
21处理室 22加热器30立式热处理炉 31处理室W 晶圆 32加热器33气体导入管 34气体排气管40热处理晶舟 41连结部42支柱 43载置部50磊晶成长装置 51处理室52红外线灯 53质量流量控制54放射温度计具体实施方式
以下，详细说明本发明。
本发明者得知在制造高IG能力的晶圆时，在硅晶锭状态进行热处理，形成能够提升IG效果的BMD，通过将其加工成为晶圆，可以效率良好地制造形成有BMD的高IG能力的晶圆，即使在随后的DZ层形成或磊晶层形成步骤，可以充分维持BMD密度。
以往，在硅晶锭状态的退火(以下亦有称为硅晶锭退火的情况)，在以化合物半导体例如GaAs为主所进行的技术，是专门为了改善电特性而进行的(例如，参照特开平6-196430号公报、特开平6-31854号公报)。本发明与如此热处理不同，是通过在硅晶锭状态对硅单结晶施加形成BMD的热处理，来短时间大量地生产高IG能力的晶圆。亦即，本发明的晶圆制造方法，其特征为，在硅晶锭状态的硅单结晶内形成BMD，随后，进行晶圆加工。
本发明如此通过在硅晶锭状态形成BMD，对其进行晶圆加工来制造赋加有IG能力的晶圆，例如在随后制造退火晶圆时，可以省略赋予该IG能力的热处理条件或是加以简单化，可以缩短热处理时间。例如通过在此种晶圆上形成磊晶层来制造磊晶晶圆时，可以作为吸气效果高的晶圆。又，因为在硅晶锭状态进行热处理，与以往在晶圆状态形成BMD的热处理比较时，因为不必用晶圆热处理晶舟，可以一次大量地热处理(换算成晶圆时)，可以大幅度地提升热处理效率。
具体上，对硅晶锭状态的硅单结晶进行700℃以上的热处理，随后进行晶圆加工。特别是对硅晶锭状态的硅单结晶进行热处理，在硅晶锭内部形BMD的热处理步骤，以在700℃以上1100℃以下，进行30分钟以上8小时以内的热处理为佳。又，升温速度以0.5℃/分钟～10℃/分钟进行热处理，可以形成安定的BMD。
通过在1100℃以下的热处理温度进行热处理，可以防止硅晶锭整体产生转位或滑动。又，通过在700℃以上的温度热处理，可以形成充分的BMD，且通过在700℃以上的温度热处理，可以形成在以后的步骤(例如在晶圆状态的退火步骤)不会消灭的BMD。
在如此温度范围，对硅晶锭进行例如30分钟以上8小时以内的定温保持或是复数阶段的定温保持热处理时，可以形成具有充分BMD时，因为在其后的步骤BMD亦不会消失地残留着，可以赋予良好的IG能力。处理时间没有特别限定，该处理时间即使更长亦无妨，但是从时间效益及得到良好IG能力而言，以在上述范围左右为适当。此时，升温速度以0.5℃/分钟～10℃/分钟升温为佳。
又，硅晶锭是在硅单结晶掺杂有氮的结晶、或是NPC区的结晶为佳。
特别是使用氮掺杂而成的硅单结晶来热处理而成时，在结晶内部容易得到氧析出物，且COP等结晶起因缺陷因热处理而变为容易消失。通过使用此种硅单结晶，例如将形成DZ层的步骤在以后进行时，可以有效地制造具有广阔无缺陷区、高IG效果的晶圆。
又，NPC区的结晶亦同样地以成为具有广阔无缺陷区、高IG效果的晶圆为佳。NPC区的结晶是通过控制结晶拉起条件来成长，虽然原子空孔过剩但是无结晶成长导入缺陷区(有称为Nv区情况)域、及虽然格子间硅原子过剩但是无结晶成长导入缺陷区(有称为Ni区情况)的结晶。
特别是已知在NPC区的Nv和Ni区，氧析出举动不同。当显示此种不同氧析出举动时，例如，较佳是通过在硅晶锭阶段从300～500℃的低温区域，以0.5～2℃/分钟左右的较慢升温速度从低温慢慢地升温来成长BMD，可以使在Nv或Ni区的氧析出举动均匀化，能够以不依靠Nv或Ni区的方式而可以在面内形成安定的BMD。
因为以往在晶圆状态进行此种热处理时生产力显著地降低，现实上无法实施。但是在硅晶锭阶段时，即使进行如此缓慢的热处理，亦能够一次大量地进行处理，可以维持高生产力。
又，硅晶锭状态的硅单结晶是指单结晶拉起装置刚拉起后形状的硅晶锭、或是圆柱磨削、切断成硅晶块状态的硅晶锭。通过单结晶拉起装置拉起的单结晶，形成有所谓锥部及末端部，以此种硅晶锭状态(此外，包含去除圆锥部及末端部而成的状态、及分割成复数硅晶块的状态)，可以进行硅晶锭退火。
又，晶圆加工前(切片前)，通常将硅晶锭圆柱磨削分割成为复数硅晶块，亦可以此种经圆柱磨削而成的硅晶块状态进行热处理。此时，因为在硅晶块的表层因为圆柱磨削会产生金属污，较佳是使用酸蚀刻去除表层100～500微米左右后，进行热处理。
又，本发明者得知能够制造一种退火晶圆，在制造退火晶圆时，通过对硅晶锭原样进行热处理来形成具有提升IG效果的BMD，其后进行晶圆加工，进而在晶圆状态进行热处理，能够效率良好地进行热处理、充分地形成BMD，且亦可以充分地形成DZ层。
本发明的退火晶圆的制造方法的特征在于具有以下步骤第一热处理步骤，对硅晶锭状态的硅单结晶进行热处理；晶圆加工步骤，将该热处理过的硅晶锭加工成为晶圆；以及第二热处理步骤，对晶圆进行热处理。特别是对硅晶锭状态的硅单结晶进行热处理的第一热处理步骤是形成BMD的热处理步骤，热处理晶圆的第二热处理步骤是在晶圆表面上形成无陷区(DZ层)的热处理步骤。
得知使此种硅晶锭退火适应于作为退火晶圆原料的硅单结晶的硅晶锭时，可以得到良好的退火晶圆。特别是以硅晶锭状态施加700℃以上的热处理来形成的BMD为佳。
本发明为了形成DZ层及BMD而施加于以往的晶圆的2段式热处理，在硅晶锭阶段进行形成BMD的热处理，最后的晶圆状态的热处理，通过省略或简单化来进行形成BMD的热处理，来缩短施加于晶圆的热处理时间。亦即，通过在硅晶锭状态处进行形成BMD的热处理，因为不必使用以往方法所使用的晶圆热处理晶舟，一次热处理可以进行晶圆状态时的数次分批至十数次分批的份量，可以大幅度地提升热处理的效率。而且通过在晶圆状态的热处理可以省略或是简单化形成BMD的热处理，能够将热处理时间缩短为以往二分之一左右的时间，可以大幅地提升退火晶圆的生产力。
为了形成DZ层在晶圆状态的退火(第二热处理步骤)，因为是简单化以往2段式热处理而成之物，以主要为了形成DZ层的条件来进行热处理为佳。具体为900℃以上1300℃以下加热16小时以内来进行热处理。特别是以1100℃以上为佳。热处理时间可以依照所要求的DZ层的宽度等而适当地进行设定。
如此，通过对在硅晶锭状态进行热处理过的硅单结晶进行晶圆加工，进而在晶圆状态进行热处理，可以有效地制造具有广阔无缺陷区、或是高IG效果的退火晶圆。
进而，本发明者得知在制造磊晶晶圆时，通过例如对硅晶锭原样进行热处理、充分地形成具有提升IG效果的BMD，其后进行晶圆加工，进而在其表面上形成磊晶成长，可以效率良好地进行热处理、可以有效率地制造充分地形成有BMD的具有高吸气效果的磊晶晶圆。
本发明的磊晶晶圆的制造方法具有以下步骤热处理步骤，对硅晶锭状态的硅单结晶进行热处理；晶圆加工步骤，将该经热处理过的硅晶锭加工成为镜面状的晶圆；以及磊晶成长步骤，用以在经镜面研磨而成的晶圆上形成磊晶层。特别是对硅晶锭状态的硅单结晶进行热处理的热处理步骤是形成BMD的热处理步骤。
本发明者得知使硅晶锭退火适应于作为磊晶晶圆原料的硅单结晶的硅晶锭时，可以得到良好的磊晶晶圆。以往，在形成磊晶层之前或之后必须进行为了形成BMD的热处理。但是，晶圆热处理所使用的热处理装置及晶圆热处理晶舟，一次可以安装的晶圆顶多为100片左右，热处理效果低。但是，通过在硅晶锭状态进行形成BMD的热处理，因为不必使用以往方法所使用的晶舟，一次热处理可以进行晶圆状态时的数次分批至十数次分批的份量，可以大幅度地提升热处理效率。
特别是在硅晶锭状态施加700℃以上900℃以下的热处理，来形成BMD为佳。通过在900℃以下进行热处理，可以防止硅晶锭整体产生转位或滑动，可以防止在晶圆表面露出BMD，在磊晶层产生缺陷。又，通过在700以上的温度进行热处理，可以防止在硅晶锭状态形成的BMD，在磊晶成长步骤消灭。
因而，通过对硅晶锭状态的硅单结晶施加700℃以上900℃以下的热处理，在不产生磊晶层缺陷的同时，可以在硅晶锭内部充分地形成在磊晶步骤不会消灭的适当大小的BMD。具体为700℃以上900℃以下的热处理温度，保持30分钟以上8小时以内的定温，或是进行复数段的定温保持热处理，又，通过升温速度以0.5℃/分钟～10℃/分钟进行热处理，可以形成安定的BMD。
又，硅晶锭是以在硅单结晶掺杂有氮的结晶、或是NPC区的结晶为佳。
特别是使用氮掺杂而成的硅单结晶来热处理而成时，COP等结晶起因缺陷因热处理而变为容易消失、且在结晶内部容易得到氧析出物。通过使用此种硅单结晶，在磊晶成长步骤亦可以有效地制造具有广阔无缺陷区、高IG效果的晶圆。
又，NPC区的结晶亦同样地可以得到具有广阔无缺陷区、高IG效果的晶圆。
形成磊晶层的方法，特别是使用以往的方法亦无妨，例如，较佳是进行具有1000℃以上的高温步骤之前处理，随后，在1000℃以上的温度进行磊晶成长。具体上，硅结晶薄膜的磊晶成长是在H2环境中供给硅化合物之SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH4等气体、及掺杂气体之B2H6气体或PH3等气体，在1000～1300℃的温度区域进行。
另一方面，在磊晶成长前所进行的前处理，该操作为了去除存在于硅单结晶基板表面的自然氧化膜及微粒，特别是进行磊晶成长之前，硅单结晶基板的表面净化是不可缺少的处理。为了去除氧化膜及微粒所常使用的方法，在H2或H2/HCl的混合气体环境中，以1000℃～1300℃、特别是在1100℃附近的高温对基板进行热处理的方法。
对在如此硅单结晶的状能热处理而成的硅晶锭进行晶圆加工，作为磊晶晶圆的原材料，可以效率良好地制造没有缺陷、高IG效果的磊晶晶圆。
以下参照图示，更详细地说明本发明的晶圆的制造方法。图1及图2是本发明的晶圆步骤的概略流程图。
(硅晶锭的培育)首先，通过CZ法调节氧浓度(或氮浓度)、电阻率等来使硅单结晶硅晶锭成长。该拉起方法没有特别限定，可以使用以往所进行的方法。特别是以COP等结晶起因缺陷较少的条件，来进行拉起硅晶锭为佳。
特别是通过在硅单结晶中掺杂氮，能够成长容易形成DZ层、BMD的硅单结晶。在本发明，培育掺杂氮的硅单结晶，在通过切克劳斯基法(Czochralski method；CZ法)培育硅单结晶时，预先在石英坩埚内加入氮化物、或是在硅熔融液中加入氮化物、使环境气体含有氮等，可以在硅单结晶中掺杂氮。此时，通过调整氮化物的量或是氮气体的浓度或是导入时间等，可以控制结晶中的氮掺杂量。
又，通过使用准完全结晶(NPC)区的硅单结晶，可以在随后以晶圆状态进行退火时制造较厚DZ层的退火晶圆。制造该准完全结晶区的硅单结晶时，例如，通过切克劳斯基法培育硅单结晶时，可以边控制拉起速度V与固液界面附近的拉起轴方向的结晶温度梯度G之比V/G，边进行结晶拉起，可以在结晶横剖面全面，拉起准完全结晶区(NPC)的硅单结晶。
(硅晶锭退火BMD形成步骤、第一热处理步骤)接着，将如此培育而成的硅晶锭，以硅晶锭形态进行热处理，在内部形成BMD。亦即，在加工成晶圆形状的切片步骤前(晶圆加工步骤前)进行热处理。此时，以形成BMD的条件进行热处理。此时，硅晶锭退火是在藉由单结晶制造装置(硅晶锭拉起装置)刚拉起的形状的硅晶锭、或是拉起后经圆柱磨削、切断成为硅晶块状态来进行。亦即，可以在圆柱磨削硅晶锭外周部之前或之后来实施。
首先，说明以刚拉起形状硅晶锭进行硅晶锭退火，其中之一的实施形态(图1)。
在此例子，未去除通过单结晶制造装置拉起的硅晶锭的圆锥部或末端部，以未分割成为复数硅晶块的状态将硅晶锭放入热处理炉中，来进行形成BMD的热处理。
此时，热处理装置没有特别限定，其中以能够在此种硅晶锭的块状态下进行热处理为佳。如图3所示的横式热处理炉为佳。图3为横式热处理炉概略，该热处理炉10具有石英或SiC制的处理室11，可以将未分割成为复数硅晶块的状态将硅晶锭1直接放入，在其外侧具备有加热器12等热处理构件。该硅晶锭1是通过能够支撑圆锥部及末端部的支撑部13支撑着(亦可以按照必要在硅晶锭中心部配置支撑部)。使用此种装置以能够形成BMD的热处理条件来进行热处理。
对此种刚拉起形状的硅晶锭进行热处理时，因为可以在污染等极少的状态或是不会形成变形等状态下进行热处理，乃是较佳。又，可以对硅晶锭一次进行热处理，可以处理非常大量的晶圆(换算成晶圆时)。
接着，显示另外形态的例子。以下的例子并非刚拉起的形状，而是对拉起后经圆柱磨削、切断成硅晶块状态的硅晶锭，进行硅晶锭退火的例子(图2)。
圆柱磨削在硅晶锭培育步骤所拉起的硅晶锭的侧面，随后，如图5所示，切断硅晶锭1的圆锥部2及末端部3，进而切断成复数的硅晶块4，得到晶硅锭的硅晶块。
随后，对该块状的晶硅锭进行热处理。又，进行如此圆样磨削、硅晶块加工时，因为热处理会有产生污染或破裂的可能性，首先通过蚀刻液，进行数百微米的蚀刻，来去除附着在硅晶锭表面整体的金属不纯物等。该蚀刻液可以使用例如，由HF/HNO3所构成的酸性蚀刻液等。
随后，在硅晶块状态原样，放入热处理炉进行热处理。热处理装置没有特别限定，其中可以将此种形态的硅晶锭的硅晶块，以块状原样进行热处理的例子，如图4所示之物为佳。图4的热处理炉20是使硅晶锭的硅晶块4以立式安装来进行热处理的装置，其中，将硅晶锭的硅晶块4投入在热处理炉20下方的由石英或SiC所构成的处理至21内，通过配置于其外侧的加热器22等热处理构件来进行热处理的形态，也可以是一种立式热处理炉。使用此种热处理炉以能够形成BMD的热处理条件来进行热处理。使此种硅单结晶成为块状来进行热处理，因为热处理炉亦可以小型化，乃是较佳。
如此，对拉起后经经柱磨削而成的硅晶块状态进行热处理时，因为亦不必用晶圆用热处理晶舟，可以一次处理大量的硅单结晶，换算成以晶圆状态进行热处理时，一次可以热处理非常多量晶圆。
如上述硅晶锭热处理步骤(BMD形成步骤、第一热处理步骤)的具体热处理条件，可以按照所要求的规格来适当设定，其中，特别是，在氧环境中，在700℃～1100℃热处理30分钟至8小时左右时，可以充分地生成目的物BMD。实际上，从室温至500℃附近，以升温速度10℃/分钟左右的高速升温，随后，降慢升温速度，至设定温度为止以0.5℃/分钟～5℃/分钟左右升温。通过此方法慢慢地升温至设定温度(例如1000℃)，在此设定温度保持任意时间(例如1小时)。随后，以5℃/分钟左右的降温速度冷却至600℃为佳。如此进行，可以在硅晶锭中高密度地形成BMD，该BMD在随后以晶圆状态在1000℃左右进行热处理来形成DZ层、或是进行磊晶成长，亦不会消失。
(硅晶圆加工步骤)接着，将经如此硅晶锭退火而成的硅晶锭加工成为晶圆。若能够得到至少高平坦度的晶圆时，其步骤没有特别限定。该实施形态如图8所示，将单结晶硅晶锭切片而制成薄板(晶圆)后(图8中的(A))，对该硅晶圆，依顺序实施斜角加工(图8中的(B))、平坦化(磨光；lapping)、(图8中的(C))、蚀刻(图8中的(D))、研磨(图8中的(E))等各步骤，最后得到镜面研磨晶圆。各步骤条件没有特别限定，其中，切片步骤(图8中的(A))，是使用线锯来进行切断，平坦化步骤(图8中的(C))是通过磨光(步骤)或是平坦磨削(步骤)来进行。例如磨光步骤时，使用#1500以上的游离研磨粒来进行磨光。接着，在蚀刻步骤中(图8中的(D)，使用碱溶液来进行蚀刻，研磨步骤(图8中的(E))可以实施组合两面研磨、一面研磨而成的复数段研磨。又，在斜角加工步骤(图8中的(B))亦实施平坦化前的粗糙面加工或斜角部的镜面化(镜面斜角加工)等。此外，亦可以在研磨后或各步骤的间设置洗涤步骤。
如此，进行硅晶锭退火后，可以容易地制造高IG能力的晶圆。
退火晶圆的制造接着，参照图示说明本发明的退火晶圆的制造方法。图9是本发明的退火晶圆的步骤概略流程图。
(硅晶锭的培育、硅晶锭退火、晶圆加工)和前述同样地培育硅晶锭，进行硅晶锭退火后，在晶圆加工时可以容易地制造高IG能力的晶圆。又，改善镜面研磨等之晶圆表面状态的步骤，亦可以在后述的第二热处理步骤后进行。
(硅晶锭退火第二热处理步骤)热处理如此镜面研磨晶圆。晶圆的退火可以直接使用先前的装置。可以使用如图6所示的立式热处理炉30。该热处理炉30通过配置在处理炉31周围的加热器32对处理室内加热，在热处理时从气体导入管33导入氩等钝性气体，从气体排气管34排出不需要的气体。被处理物复数片晶圆W为安装在热处理晶舟40，配置在处理室31内。热处理晶舟40为如图7所示之物。该热处理晶舟40由复数支柱42、在支柱的两端连结该等支柱的连结部41所构成。在支柱42上设置有槽状的晶圆载置部43，可以安装晶圆W、可以保持晶圆W。
本发明因为通过硅晶锭热处理步骤(第一热处理步骤)来进行硅晶锭退火，可以使用比以往的热处理条件更简单的程序来实施热处理。因此可以缩短时间，进行制造生产力良好的退火晶圆。
晶圆热处理步骤(第二热处理步骤)的热处理条件，其主要目的是在晶圆表面上形成无缺陷区(DZ层)，较佳是，900℃以上1300℃以下，热处理5分钟以上16小时以内来成长DZ层。900℃以上时，可以在短时间完成DZ层的形成，而且可以得到充分的DZ宽度。又，1300℃以下时，不容易发生起因于晶圆变形等滑动。又，热处理时间，可以按照要求DZ层的宽度而适当地设定。设定时间越长，越容易得到较宽的DZ宽度。
特别是，以往的DZ-IG热处理是在低温热处理后连续地进行高温热处理，为了形成BMD、且使其不会消灭，在晶圆退火时必须慢慢地升温，然而，如本发明在硅晶锭状态下经预热处理时，在该晶圆退火阶段的升温可以快速地实施，例如即使以5℃/分钟以上的升温速度处理，亦可以得到BMD密度充分的退火晶圆。
通过如此的晶圆步骤，可以效率良好地对硅晶锭进行热处理，加上可以使晶圆退火的升温时间显著地减少，可以缩短晶圆退火时间。
而且，晶圆退火时间较短时，金属污染等亦会减少、能够得良好的晶圆。
磊晶晶圆的制造接着，参照图示说明本发明的磊晶晶圆的制造方法。图10为本发明的磊晶晶圆的步骤概略流程图。
(硅晶锭的培育)首先，进行硅晶锭的培育。可以和上述同样，通过CZ法来培育硅单结晶，此时，特别是通过在单结晶中掺杂氮，可以容易形成BMD，可以成长能够降低磊晶层缺陷的硅单结晶。
又，通过用准完全结晶(NPC)区的硅单结晶，可以制造磊晶层缺陷极少的磊晶晶圆。
(硅晶锭退火)硅晶锭热处理步骤的具体上热处理条件，可以按照要求规格而适当地设定，其中，特别是在氧环境中，在700℃～900℃热处理30分钟至8小时左右时，可以充分地生成目的物BMD。实际上，从室温至500℃附近，以升温速度10℃/分钟左右的高速升温，随后，降慢升温速度，至设定温度为止以0.5℃/分钟～5℃/分钟左右升温。通过此方法慢慢地升温至设定温度(例如800℃)，在此设定温度保持任意时间(例如4小时)。随后，以5℃/分钟左右的降温速度冷却至600℃，然后，以2℃/分钟左右的降温速度冷却至室温。此时可以形成高密度的BMD，即使是1200℃左右的温度，如磊晶层形成处理的短时间的热处理亦不会消失。
(晶圆加工步骤)接着，对如此经硅晶锭退火过的硅晶锭进行晶圆加工。在晶圆加工时对至少晶圆的一主面，施加镜面化研磨，若能够得到高平坦度的晶圆，该步骤没有特别限定。例如，如上述，可以按照图8所示顺序而得到镜面研磨晶圆。
(磊晶成长步骤)在如此镜面研磨晶圆的表面上形成磊晶层，磊晶层的形成，在前处理是去除在硅单结晶基板的表面所存在的自然氧化膜或微粒。在H2或是H2/HCl混合气体环境中，以1100℃附近的高温对基板进行热处理。
接着是形成磊晶层的方法，可以使用以往的方法。例如在H2环境中供给硅化合物之SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH4等气体、及掺杂气体之B2H6气体或PH3等气体，在1000～1300℃的温度区域进行处理。
又，磊晶成长所使用的装置，可以使用以往的装置。例如，可以如图11所示，使用磊晶成长装置在同一处理室内进行前处理与磊晶成长。该磊晶成长装置50是在处理室51中收容晶圆W。图11为收容一片晶圆W，但是亦可以收容复数晶圆。从上述处理室51的一端导入的气体在接触晶圆W后，从该处理室51的另外一端排出气体。在处理室51内流动的上述气体，为单独的H2气体、以H2气体稀释而成的HF气体、以H2气体稀释而成的HCl气体、以H2气体稀释而成的SiHCl3气体等，是前处理及成长磊晶层所必需的气体之一，各成分气体都是边经由质量流量控制器53精确地控制流量边导入处理室51内。HF在常温为液体，但是因为其蒸气压大、容易气化，使气化成分与H2混合而供给至处理室51。在处理51的外侧，沿着一侧的主面，配置有红外线灯52，能够按照通电量来控制晶圆W的加热温度。又，在处理室51的另一侧的主面侧，配置有放射温度计54，能够监测步骤中的晶圆温度。当然，亦可以将前处理部与磊晶成长部设置成不同的处理室。
如上述，通过制造磊晶晶圆，可以效率良好地制造磊晶层缺陷少、具有高密度的BMD的磊晶晶圆，可以大幅度地提升生产力。
以下说明实施例及比较例。
(实施例1)(硅晶锭的培育)通过CZ法，成长氧浓度为13～15×1017atoms/cm3[oldASTM]、氮浓度为5～9×1012atoms/cm3的硅单结晶硅晶锭。圆柱磨削该硅晶锭、切断成为复数硅晶块，得到直径为约300毫米、长度为约30公分的硅晶锭。
(硅晶锭退火BMD形成步骤)对上述硅晶锭，以硅晶锭的状态原样进行热处理，来进行在内部形成BMD的BMD形成步骤。首先，使用由HF/HNO3所构成的酸性蚀刻液，进行约200微米蚀刻，来去除污染表面的金属不纯物。
接着，在晶硅锭状态原样，放入图4所示的热处理炉，进行热处理。
热处理从室温至500℃，以升温速度10℃/分钟升温，随后，以1℃/分钟左右升温至1000℃，在1000℃保持2小时。随后，以5℃/分钟左右的降温速度冷却至600℃，随后，以2℃/分钟左右冷却至室温。该热处理时的环境使用的是氧气。
藉此，可以实施一次的热处理，热处理量换算成晶圆时，是通常的晶圆热处理晶舟的4分批量。
(晶圆加工步骤)晶圆加工步骤为通过图8所示的步骤来处理BMD形成步骤后的硅晶锭。切片步骤(图8中的(A))使用线锯来切断，斜角加工步骤后(图8中的(B))，平坦化步骤(图8中的(C))使用#1500以上的游离研磨粒来进行磨光，在蚀刻步骤(图8中的(D)，使用浓度50％NaOH的碱溶液来进行蚀刻。随后的研磨步骤(图8中的(E))是进行两面研磨、一面研磨、一面研磨的3段研磨，得到高平坦度且镜面化的晶圆。随后，进行后洗涤。从上述30公分的硅晶锭可以得到约300片的直径300毫米的硅晶圆。
如此所得到的晶圆，使用红外线摄影法评价BMD密度的结果，为3×109个/cm3，具有充分的BMD密度。亦即可以得到高IG能力的晶圆。因此，使用此种晶圆，在后步骤例如进行形成DZ层来制造退火晶圆时，因为不需要进行形成BMD的低温热处理，在晶圆状态只需要为了形成DZ层的热处理，可以大幅度缩短热处理时间。
(实施例2)(硅晶锭的培育)通过CZ法，成长氧浓度为13～15×1017atoms/cm3[oldASTM]的硅单结晶硅晶锭。该硅单结晶是控制结晶成长速度来成长NPC区的结晶。通过将该硅晶锭、切断成为复数硅晶块，得到直径为约300毫米、长度为约30公分的硅晶锭。
随后，和实施例1同样地，进行BMD形成步骤、晶圆加工制，得到约300片直径300毫米的硅晶圆。如此得到的晶圆，使用红外线摄影法评价BMD密度的结果，为3×109个/cm3，具有充分的BMD密度，可以得到高IG能力的晶圆。
(比较例1)和实施例1及2相同，制成硅晶锭后，未进行以硅晶锭状态进行热处理来进行BMD形成步骤，各自加工成晶圆，以上述实施例1及2相同条件评价BMD密度。
因为由上述硅晶锭得到的晶圆，未进行以硅晶锭状态进行热处理而未形成BMD，即便进行上述的评价亦几乎无法检测出BMD。因此，将此晶圆使用作为例如退火晶圆时，必须以晶圆状态进行形成BMD及进行使其成长的热处理。
(实施例3)(硅晶锭的培育)通过CZ法，成长氧浓度为13～15×1017atoms/cm3[oldASTM]、氮浓度为5～9×1012atoms/cm3的硅单结晶硅晶锭。圆柱磨削该硅晶锭、切断成为复数硅晶块，得到直径为约300毫米、长度为约30公分的硅晶锭。
(硅晶锭退火第一热处理步骤)对上述硅晶锭，以硅晶锭的状态原样进行第一热处理，首先，使用由HF/HNO3所构成的酸性蚀刻液，进行约200微米蚀刻，来去除污染表面的金属不纯物。
接着，在晶硅锭状态原样，放入图4所示的热处理炉，进行热处理。
热处理从室温至500℃，以升温速度10℃/分钟升温，随后，以1℃/分钟左右升温至1000℃，在1000℃保持2小时。随后，以5℃/分钟左右的降温速度冷却至600℃，随后，以2℃/分钟左右冷却至室温。该热处理时的环境使用的是氧气。
藉此，可以实施一次的热处理，热处理量换算成晶圆时，是通常的晶圆热处理晶舟4分批量。
(晶圆加工步骤)晶圆加工步骤为如图8所示步骤进行处理。切片步骤(图8中的(A))使用线锯来切断，斜角加工步骤后(图8中的(B))，平坦化步骤(图8中的(C))使用#1500以上的游离研磨粒来进行磨光，在蚀刻步骤(图8中的(D)，使用浓度50％NaOH的碱溶液来进行蚀刻。随后的研磨步骤(图8中的(E))为进行两面研磨、一面研磨、一面研磨的3段研磨，得到高平坦度且镜面化的晶圆。随后，进行后洗涤。从上述30公分的硅晶锭可以得到约300片的直径300毫米的硅晶圆。
(晶圆退火第二热处理步骤)以1分批为75片进行热处理。
热处理装置使用图6所示的立式热处理炉，将上述晶圆移载于热处理晶舟，进行热处理。
热处理为将安装有晶圆的热处理晶舟移载至保持在在氩环境中、700℃炉内，以5℃/分钟的比较慢的速度升温至1000℃。1000℃后以2℃/分钟升温，在1200℃热处理1小时。随后，以2℃/分钟降温至1000℃，1000℃以下以4℃/分钟降温，在700℃时从热处理炉取出热处理晶舟(晶圆)。
退火所需要的时间为约6.5小时。
从如此所得到的退火晶圆，抽出3片，确认DZ层及BMD密度。结果，DZ宽度为平均10.4微米、BMD密度为平均5×109个/cm3程度。
又，用X线摄影法(XRT)确认此等晶圆的滑动转位的发生情况。未观察到有滑动转位。
对热处理后的晶圆3片进行测定晶圆表面的重金属程度。重金属程度为Fe1×109atoms/cm2、Cu9×108atoms/cm2、Ni8×108atoms/cm2，金属污染程度低，通过缩短晶圆状态下的热处理时间，晶圆表面可以保持较低的金属污染。
(比较例2)在成为以往的晶圆状态后，进行通过热处理形成DZ层及BMD的退火晶圆的制造方法。
晶圆为经由实施例3同样的晶圆加工步骤之直径300毫米的晶圆。氧浓度或氮浓度亦与实施例3相同。
晶圆退火为将安装有晶圆的热处理晶舟移载至保持在在氩环境中、500℃炉内，以1℃/分钟的非常慢的速度升温至1000℃进行热处理，来充分地形成BMD。随后以2℃/分钟升温，为了形成DZ层而在1200℃热处理1小时。随后，以2℃/分钟降温至1000℃，1000℃以下以4℃/分钟降温，在700℃时从热处理炉取出热处理晶舟(晶圆)。
退火所需要的时间为约14小时。
从如此所得到的退火晶圆，确认DZ层及BMD密度。结果，DZ宽度为平均9.5微米、BMD密度为平均2×109个/cm3程度。
通过如此条件，虽然可以得到和实施例3几乎同水平的晶圆质量，但是需要相当长的晶圆的热处理时间，生产力差。又，晶圆表面的重金属程度为Fe5×109atoms/cm2、Cu1×1010atoms/cm2、Ni1×109atoms/cm2，金属污染程度比实施例3差。
本发明通过在硅晶锭退火，能够进行效率良好的热处理来形成BMD，加上可以大幅度地缩短晶圆退火时间，以上述条件实施时，晶圆热处理时间可以从以往的约14小时缩短至6.5小时。藉此，能够大幅度地提升生产力。
(实施例4)(硅晶锭的培育)通过CZ法，成长氧浓度为13～15×1017atoms/cm3[oldASTM]、氮浓度为5～9×1012atoms/cm3的硅单结晶硅晶锭。圆柱磨削该硅晶锭、切断成为复数硅晶块，得到直径为约300毫米、长度为约30公分的硅晶锭。
(硅晶锭退火热处理步骤)对上述硅晶锭，以硅晶锭的状态原样进行热处理。首先，使用由HF/HNO3所构成的酸性蚀刻液，进行约200微米蚀刻，来去除污染表面的金属不纯物。
接着，在晶硅锭状态原样，放入图4所示的热处理炉，进行热处理。
热处理从室温至500℃，以升温速度10℃/分钟升温，随后，以1℃/分钟左右升温至800℃，在800℃保持4小时。随后，以5℃/分钟左右的降温速度冷却至600℃，随后，以2℃/分钟左右冷却至室温。该热处理时的环境使用的是氧气。
藉此，可以通过实施一次的热处理，大量地制造作为磊晶晶圆基板的晶圆。
(晶圆加工步骤)晶圆加工步骤系如图8所示步骤进行处理。切片步骤(图8中的(A))使用线锯来切断，斜角加工步骤后(图8中的(B))，平坦化步骤(图8中的(C))使用#1500以上的游离研磨粒来进行磨光，在蚀刻步骤(图8中的(D)，使用浓度50％NaOH的碱溶液来进行蚀刻。随后的研磨步骤(图8中的(E))为进行两面研磨、一面研磨、一面研磨的3段研磨，得到高平坦度且镜面化的晶圆。随后，进行后洗涤。从上述30公分的硅晶锭可以得到约300片直径300毫米的硅晶圆。
(磊晶成长)
使用图11所示的磊晶装置在该晶圆上形成磊晶层。首先，对晶圆进行前处理。将该晶圆载置在维持于23℃、1大气压的处理室内，首先以流量为100升/分供给使用H2气体稀释而成的1％HF混合气体3分钟，去除该晶圆表面的自然氧化膜。接着，对设置在处理室的外周部的电阻加热炉通电，使晶圆的温度升温至1000℃。温度稳定化时，以流量100升/分钟通入以H2气体稀释而成的1％HCL混合气体1分钟，去除有机薄膜。
接着，进行磊晶成长。使处理室内为H2气体环境，调整设置在上部的红外线灯的通电量，使晶圆的温度升温至1100℃，温度稳定化后，立刻用流量100升/分钟的通过H2稀释而成的2％SiHCl3混合气体、且一同注入极微量的B2H6一分钟。藉此得到成长有厚度为3微米、电阻率为15Ω.cm、硼浓度为1×1015/cm3的硅单结晶薄膜(磊晶层)的磊晶晶圆。
确认如此所到的磊晶晶圆的基板侧的BMD密度。BMD密度是以1000℃热处理2小时使BMD明显化来进行测定。使用红外线摄影法评价的结果，得到约6×109atoms/cm3的高BMD密度。因此，得到通过本发明方法，仅管未进行高温的磊晶成长热处理，亦可以制造形成有许多BMD(能成为吸气位置)的磊晶晶圆。
又，对此等晶圆进行磊晶层缺陷的观察。未观察到磊晶层缺陷。
(比较例3)除了在硅晶锭阶段未对硅单结晶进行热处理以外，使用通常的方法进行制造磊晶晶圆。氧浓度或氮浓度与实施例相样地进行，形成硅单结晶硅晶锭后，进行实施例4同样的晶圆加工步骤，制造约300片直径300毫米的晶圆。接着，以实施例4同样的磊晶成长条件，在晶圆上形成磊晶层。
和实施例4同样地，确认如此所到的磊晶晶圆的基板侧的BMD密度。结果，BMD密度为平均1×108atoms/cm3。如此，在硅晶锭阶段未进行退火时，BMD密度少很多。因此，为了充分地得到吸气能力，必须在其后施加长时间的热处理，用以在晶圆上形成BMD。
又，本发明不限定上述实施形态。上述实施形态仅为示例性，与本发明的权利要求书记载的技术思想和实质上相同构成、达成同样作用效果之物，无论如何都包含在本发明的技术范围内。
例如，上述实施例是将硅晶锭分割成复数硅晶块，以硅晶块的状态进行硅晶锭退火，但是亦可以未进行此种切断而以拉起状态的硅晶锭原样来进行处理。如此进行时，可以一次处理极少污染等的硅晶锭。
权利要求
1.一种晶圆的制造方法，至少含有以下的步骤硅晶锭热处理步骤，对硅晶锭状态的硅单结晶进行热处理；以及晶圆加工步骤，将该热处理过的硅晶锭加工成为晶圆。
2.如权利要求1所述的方法，其中该硅晶锭热处理步骤，是在该硅单结晶形成内部微小缺陷(BMD)。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中该晶圆加工步骤之后，具有对该晶圆进行热处理的晶圆热处理步骤。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中该晶圆加工步骤，可将该热处理过的硅晶锭加工成为镜面状的晶圆。
5.如权利要求4所述的方法，其中在加工成为该镜面状的晶圆后，具有在该晶圆上形成磊晶层的磊晶成长步骤。
6.如权利要求1至5任意一项所述的方法，其中该硅晶锭热处理步骤，是对硅晶锭状态的硅单结晶进行700℃以上的热处理。
7.如权利要求1至6任意一项所述的方法，其中该硅晶锭热处理步骤是在1100℃以下的热处理温度进行30分钟以上8小时以内的热处理。
8.如权利要求1至7任意一项所述的方法，其中该硅晶锭热处理步骤是在700℃以上900℃以下的热处理温度进行30分钟以上8小时以内的热处理。
9.如权利要求1至8任意一项所述的方法，其中使该硅晶锭热处理步骤的的升温速度为0.5℃/分钟～10℃/分钟进行热处理。
10.如权利要求1至9任意一项所述的方法，其中该晶圆热处理步骤是在该晶圆表面形成无缺陷区(DZ层)。
11.如权利要求1至10任意一项所述的方法，其中该晶圆热处理步骤是在900℃以上1300℃以下，进行5分钟以上16小时以内的热处理。
12.如权利要求1至11任意一项所述的方法，其中该晶圆热处理步骤，是使升温速度在5℃/分钟以上进行升温。
13.如权利要求1至12任意一项所述的方法，其中该磊晶成长步骤是在1000℃以上的温度进行前处理后，以1000℃以上的温度进行磊晶成长。
14.如权利要求1至13任意一项所述的方法，其中该硅单结晶，为掺杂有氮的结晶。
15.如权利要求1至14任意一项所述的方法，其中该硅单结晶是通过切克劳斯基法(Czochralski method；CZ法)的制造而成的准完全结晶(NPC)区的结晶。
16.如权利要求1至15任意一项所述的方法，其中该硅晶锭状态的硅单结晶，是通过切克劳斯基法使用单结晶拉起装置拉起状态原样形状的硅晶锭、或是拉起后切断成圆柱状经削磨过的硅晶块状态的硅晶锭。
全文摘要
一种晶圆的制造方法，至少包含以下的步骤，BMD形成步骤，对硅晶锭状态的硅单结晶进行处理，在内部形成内部微小的缺陷(BMD；Bulk MicroDefect)；以及晶圆加工步骤，将形成有内部微小缺陷(BMD)的硅晶锭加工成晶圆。藉此，可以提供一种晶圆的制造方法，可以缩短在制造晶圆时为了赋予IG(本体内吸气；Intrinsic Gettering)能力的热处理、以及能够大量地生产高IG能力的晶圆。而且，亦可以具有对加工后的晶圆进行热处理的热处理步骤，或是在晶圆上形成磊晶层的磊晶成长步骤，藉此，可以提升具有优良吸气效果的退火晶圆或磊晶晶圆的生产力。
文档编号H01L21/02GK1836062SQ200480023198
公开日2006年9月20日 申请日期2004年8月4日 优先权日2003年8月12日
发明者小林武史 申请人:信越半导体股份有限公司