[发明专利]退火单晶片的制造方法及退火单晶片

说明书

技术领域

本发明主要是涉及将具有直径300mm以上的大直径硅单晶片(以下简称为单晶片)进行热处理的退火单晶片的制造方法及以该制造方法所得的退火单晶片。

背景技术

随着使用硅单晶片的半导体元件迈向高积成化、高性能化，制作元件所用的硅单晶片的直径也日益大型化。目前，直径200mm(八英寸)单晶片虽为主流，但直径300mm单晶片正迈入批量生产化，预计不久的将来直径300mm单晶片会成为主流。另外，预计会是300mm单晶片的下一代直径400mm单晶片，其开发也正在进行中。用来制作这类直径300mm以上的硅单晶片的硅单晶锭成长法，目前除了柴可劳斯基法(Czochralski，CZ法)以外，并无其他方法。

顺便一提，人们已知以CZ法制作的硅单晶片中，会挟带称为COP(Crystal Originated Particle)等内生长(Grown-in)缺陷的结晶缺陷，这种缺陷若存在于单晶片表面附近的元件制作领域内则会使氧化膜耐压等元件特性劣化。

将这种内生缺陷自单晶片表层部除去的方法之一，已知现有技术为将CZ硅单晶片W置于氢气或氩气的气氛中，进行例如在1200℃、一小时的高温处理的方法。通过该高温热处理可消除CZ硅单晶片表面附近的内生缺陷，且可获得在单晶片表层部有高品质的DZ(Denuded Zone，剥离层)层的硅单晶片(以下称为退火单晶片)。

发明内容

然而，人们得知若对硅单晶片进行高温热处理，则如图2(a)(b)所示，单晶片周围部或和单晶片支持冶具(单晶片架)接触部分，容易发生滑动转位。如上所述，虽在进行消除内生缺陷的高温热处理的情况下也会发生滑动转位，但在直径200mm以下的已往的单晶片上，因不会发生太大的滑动转位，故只需改变单晶片架的形状、调整升降温速度等热处理条件，就可以将问题回避到不足以影响到实用上的程度。

但是，针对直径300mm的单晶片，为了消除内生缺陷而进行1200℃、一小时的高温处理的情况下，大滑动转位(长度很长的滑动转位)的发生变得显著，人们了解到现有技术的改变单晶片架的形状，或调整升降温速度等热处理条件都无法回避这种大滑动转位。

其理由是，把直径由200mm放大为300mm而使得单晶片自重大幅增大，所以和单晶片架接触部所承受的应力变大，尽管直径变为1.5倍的单晶片厚度，则与之不顾，仍将对1.1倍以下(例如相对于200mm的725μm厚，300mm为775μm厚)的作为标准来使用，因此对滑动转位的耐性低，直径大型化导致热处理的升降温中的单晶片内面的温差变大。

一般而言，对含有氧析出物的硅单晶片施加热应力时，则氧析出物本身会发生滑动转位的事已广为人知，例如特开平10-150048号公报中，记载了当氧析出物为多面体析出物及板状析出物时，其大小分别为200nm、230nm以上时则容易发生滑动转位的见解。

但是，这里所说的滑动转位是氧析出物本身所产生的，而上述问题点所提及的由单晶片架接触部发生的滑动转位的情况，如图2(b)所示，是从单晶片W的背面(单晶片架接触部10)向表面贯通地滑动转位12，所以想到单晶片基质中若存在有氧析出物这类障碍物，则或许反而可抑制滑动转位的成长。即，本发明的发明者们，不是要产生会导致氧析出物本身形成滑动转位的大氧析出物，而是着眼于在基质中产生尺寸较小、密度较高的氧析出物时，则可抑制单晶片架接触部所产生的滑动转位的观点，从而达到本发明的目的。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而做出的，其主要目的在于提供一种可抑制直径300mm以上的柴氏硅单晶片在进行高温热处理时的滑动转位的发生，且能充分地消除表面附近的内生缺陷的热处理方法，并提供在单晶片表层部具有DZ层，而且基体中可获得具有高除气效果的高密度的氧析出物的退火单晶片。

为了解决上述课题，本发明的退火单晶片制造方法，其特征在于针对以柴可劳斯基(Czochralski)法制作的硅单晶片，以600-1100℃的温度范围进行第一热处理以使基质中形成氧析出物后，再以1150-1300℃的温度范围进行第二热处理。

上述硅单晶片，其直径可为300mm以上。

上述硅单晶片的氮浓度，以适用于1×10¹²-5×10¹⁵/cm³为理想。

上述基质中的氧析出物密度，理想的为5×10⁸-5×10¹²/cm³。