[发明专利]硅晶片的热处理方法和硅晶片

说明书

技术领域

本发明涉及从通过提拉法生长的硅锭切出的硅晶片的热处理方法及其硅晶片。

背景技术

近年来，伴随着半导体器件的高集成化，对于被用作其基板的硅晶片(以下，称为晶片)，晶片表层的器件活性区域(从表面至7μm左右的深度区域)的晶体完整性的提高、晶片表层和晶片内部(指除了晶片表层以外的部分，以下，称为主体)的充分的机械强度的确保、在晶片面内整体的品质均匀性等品质要求变得更加严格。

为了提高晶体完整性，例如如专利文献1所示，进行保持在高温下的间歇式热处理炉内的热处理。该热处理例如在含有氢的气氛中，在低于1300℃的保持温度时保持1分钟～48小时的条件下进行。如果进行该热处理，则晶片表层的间隙氧向外侧扩散而低氧浓度化。于是，在该晶片表层附近(从表面至10μm左右的深度区域)，晶体生长时导入的作为空孔凝聚体的空洞缺陷(晶体原生粒子，Crystal Originated Particle，以下，称为COP)的内壁氧化膜溶解，进而在该COP内部注入间隙硅原子而填埋空洞，能够使COP湮没(消滅)，并且，能够将作为间隙氧和间隙硅原子的结合体的氧析出物(体微缺陷，Bulk Micro Defect，以下，称为BMD)溶解。由此，能够在晶片表层形成没有COP、BMD的无缺陷区域(Denuded Zone，以下，称为DZ层)。

另外，在器件制造工序中，依次使用多个掩模进行曝光，但这时有时产生曝光位置偏离的套刻(overlay)、因制造工序中的热应力而引起的晶片弯曲等问题。已知这些问题与导入到晶片内部的位错的举动有密切的关系。如果通过上述热处理预先在主体中形成规定以上的密度的BMD，则滑移等位错在该主体内移动时，该位错卡在BMD中，有时抑制其移动。这样，通过抑制位错的移动，能够实现晶片强度的提高，能够避免在器件制造工序中的套刻等的问题。

此外，主体中形成的BMD在器件制造工序中也作为捕获附着在晶片表面的重金属的吸气源起作用。这样，通过在主体中预先形成作为吸气源的BMD，从而能够将器件的寿命等电气特性保持在良好的状态，并且能够实现白色伤痕的问题的减少。

应予说明，如果BMD尺寸变得过大，则可知如非专利文献1所示，BMD本身成为位错的产生源，为了发挥上述抑制的效果而必须使BMD密度为规定密度以上，在考虑该点的基础上，调整用于形成BMD的热处理的条件。

作为在晶片面内产生不均匀性的主要因素，可以举出在晶片的径向包含氧化感生堆垛层错(Oxidation-induced Stacking Fault，以下，称为OSF)区域。该OSF区域在晶体生长时，在从硅熔液被获取到晶体中的空孔和间隙硅原子的浓度刚好达到平衡的区域附近，以拉晶轴为中心而呈现环状(以下，称为OSF环)。该OSF环区域附近，在晶体生长时导入到晶体内的BMD核非常少。因此，即便对从该晶体切出的晶片进行热处理，也几乎不形成BMD，产生如下问题：在OSF环区域附近和除其以外的区域之间，BMD密度产生差异，无法确保晶片的面内均匀性。

因此，还有如下尝试：对于存在OSF环区域的晶片，使用间歇式热处理炉，如上述那样以低于1300℃的温度进行热处理，从而在晶片表层形成高品质的DZ层，并且在主体中形成对强度提高有效的BMD，重置OSF环区域存在于面内的晶片的晶体生长历程，提高晶片品质的面内均匀性。

专利文献

专利文献1：日本特开平6-295912号公报

非专利文献

非专利文献1：T.Ono,et a1：ECS Trans.2(2006)No.2，109

发明内容

在使用了专利文献1所示的间歇式热处理的热处理，只能够一定程度地改善面内的不均匀，难以得到完全的面内均匀性。认为这是因为该热处理温度低于1300℃，所以BMD的溶解残余(或者BMD核)残存，对于重置晶体生长历程是不充分的。也考虑延长该热处理的时间而防止BMD的溶解残余，但伴随着热处理的长时间化，有滑移等晶体缺陷多发、或者制造的生产量降低而制造成本上升的问题，因此不现实。

另外，也有如下方法：并非通过热处理而得到面内均匀性，而是通过降低晶体生长速度而使得在晶片面内不形成OSF环的方法。然而，因为晶体生长速度的降低直接导致制造成本的上升，所以在对成本减少要求高的状况下，现状是难以采用。