涉及LPD被減少、能夠合適地用作半導(dǎo)體器件的基板等的硅晶片及其制造方法。

背景技術(shù)：

用于半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體基板是由從單晶硅錠切下的硅晶片制造而成。該用途的單晶硅通常通過(guò)提拉法(下稱“CZ法”)制造。CZ法中，在室(chamber)內(nèi)的下部設(shè)置的坩堝內(nèi)熔化結(jié)晶原料，使籽晶與所得的熔化液表面接觸，在使籽晶(和坩堝)圍繞其軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)提拉籽晶，由此在籽晶的下方生長(zhǎng)單晶。

由CZ法所得的單晶包括：直徑由籽晶的直徑逐漸變大的部分即圓錐狀的肩部，肩部下方的圓柱狀的主體部，和主體部下方的倒圓錐狀的尾部。通過(guò)利用圓筒磨削機(jī)的圓筒磨削將主體部加工成具有規(guī)定尺寸的直徑，之后從單晶除去肩部和尾部。然后，將主體部薄切，得到硅晶片，對(duì)該硅晶片依次進(jìn)行拋光、倒角加工(倒角)、蝕刻、研磨等的工序，獲得半導(dǎo)體基板用硅晶片。

對(duì)這樣的硅晶片進(jìn)行各種檢查。例如，為了研究在硅晶片表面上作為凹凸顯現(xiàn)的缺陷，有利用晶片表面對(duì)激光的反射的方法。若是照射具有可見(jiàn)~紫外區(qū)域的波長(zhǎng)的激光，這樣的缺陷(LPD: 光點(diǎn)缺陷(Light Point Defect))作為亮點(diǎn)被觀察到。即，可作為L(zhǎng)PD檢測(cè)的缺陷存在于晶片的表面。

圖1示出硅晶片上作為亮點(diǎn)被觀察到的LPD的分布的一例。這種LPD的分布可通過(guò)在晶片整個(gè)表面上檢測(cè)激光在晶片各部的反射光(包括散射光)而得到。例如，使晶片圍繞其中心在面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在該晶片表面照射斑點(diǎn)狀激光，使照射部在晶片的徑向上移動(dòng)，由此可以在晶片整個(gè)表面上檢測(cè)激光的反射光。根據(jù)被檢測(cè)的反射光的強(qiáng)度分布，可以確定LPD的有無(wú)和大小。通過(guò)這樣的方法，例如可以檢測(cè)到最小26nm左右的LPD的大小。在LPD的觀察之前不需要對(duì)晶片進(jìn)行特別的前處理，因此，通過(guò)該方法，可以容易地觀察在晶片表面上作為凹凸顯現(xiàn)的缺陷。

如果用SEM (Scanning Electron Microscope：掃描電子顯微鏡)觀察LPD，則可知存在：成為由晶片表面突出的突出部的LPD和成為在晶片表面上形成的凹部的LPD。圖2是突出部形式的LPD的SEM圖像，圖3是凹部形式的LPD的SEM圖像。

LPD的成因各種各樣。LPD中例如有由于機(jī)械加工而產(chǎn)生的LPD (參照專利文獻(xiàn)1)和與結(jié)晶生長(zhǎng)時(shí)導(dǎo)入的缺陷(grown-in defect)有關(guān)的LPD (參照專利文獻(xiàn)2)。

專利文獻(xiàn)3中公開(kāi)了一種硅晶片的制造方法，該方法包括：熱處理工序，其中將從無(wú)缺陷單晶硅薄切并進(jìn)行鏡面研磨而得的硅晶片在500℃以上且600℃以下的溫度下熱處理4小時(shí)以上且6小時(shí)以下的時(shí)間；和再研磨工序，其中對(duì)熱處理工序后的硅晶片進(jìn)行再研磨，使研磨量為1.5μm以上。根據(jù)專利文獻(xiàn)3所稱，通過(guò)該方法，可以收率良好地制造最大程度地減少了LPD、在檢查工序和出貨階段的次品發(fā)生率低的硅晶片。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2011-42536號(hào)公報(bào)；

專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2001-261493號(hào)公報(bào)；

專利文獻(xiàn)3：日本特開(kāi)2013-4825號(hào)公報(bào)；

專利文獻(xiàn)4：日本特開(kāi)2010-267846號(hào)公報(bào)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了迄今未見(jiàn)報(bào)道的新型LPD。具體而言，本發(fā)明人所發(fā)現(xiàn)的LPD與硅晶片中的硼濃度和氧供體濃度密接相關(guān)，在晶片上不均勻地分布。以下，將這樣的LPD稱為“偏在LPD”。偏在LPD的密度與迄今已有報(bào)道的LPD的密度相比極低，因此，目前認(rèn)為，偏在LPD不對(duì)由硅晶片制造的器件的特性產(chǎn)生影響。但是，在將來(lái)半導(dǎo)體器件的布線圖案的精細(xì)化進(jìn)步的情況下等，偏在LPD可能會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。

于是，本發(fā)明的目的是提供可以消滅或減少偏在LPD的硅晶片的制造方法和偏在LPD被消滅或減少的硅晶片。

本發(fā)明的其他目的是提供可以防止或抑制偏在LPD的發(fā)生的硅晶片的制造方法和偏在LPD的發(fā)生被防止或抑制的硅晶片。

用于解決課題的手段

本發(fā)明人在使用經(jīng)過(guò)與最終產(chǎn)品同等的加工工序的晶片觀察晶片表面存在的LPD，得到其分布的數(shù)據(jù)時(shí)，在組合包括至少25片晶片份額的上述觀察數(shù)據(jù)的情況下了解到，晶片上存在圓形狀或環(huán)(2個(gè)同心圓之間的區(qū)域)狀地不均勻分布的特異的LPD (偏在LPD)。于是，研究了發(fā)生這樣的偏在LPD的條件。

其結(jié)果，判明了：在硼(B)濃度與氧(O)供體濃度大致相同且它們的濃度在特定范圍內(nèi)的晶片上可見(jiàn)大量的偏在LPD。換言之，偏在LPD是在硼濃度與氧供體濃度大致相同的情況下見(jiàn)到的特有現(xiàn)象，而在硼濃度與氧供體濃度之間存在一定程度的濃度差的情況下不發(fā)生。

另外，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在從單晶硅錠的生長(zhǎng)結(jié)束起經(jīng)過(guò)50天之后，從該錠切下的晶片上可見(jiàn)大量的偏在LPD。換言之，在從單晶硅錠的生長(zhǎng)結(jié)束起直到切下晶片的時(shí)間短至一定程度的情況下，不發(fā)生偏在LPD。

另外，對(duì)晶片中觀察到偏在LPD的部分進(jìn)行元素分析時(shí)，在成為從晶片表面突出的突出部的LPD (參照?qǐng)D2)中，檢測(cè)到鎳(Ni)，在成為晶片表面上形成的凹部的LPD (參照?qǐng)D3)中，檢測(cè)到銅(Cu)。鎳和銅的分析是通過(guò)利用俄歇電子分光分析(俄歇電子能譜學(xué)，Auger Electron Spectroscopy)法分析來(lái)進(jìn)行。

根據(jù)以上結(jié)果認(rèn)為，偏在LPD是在p/n型反轉(zhuǎn)(混在)區(qū)域上隨著結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后的時(shí)間的推移以鎳或銅被俘獲作為原因之一而形成，上述區(qū)域中，硼濃度與氧供體濃度大致相同，它們的濃度在特定的范圍內(nèi)。

本發(fā)明人反復(fù)銳意研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，偏在LPD由于熱處理而被消滅或減少。雖然通過(guò)熱處理來(lái)消滅或減少作為表面上的凹凸顯現(xiàn)的偏在LPD的詳細(xì)機(jī)制尚不明確，但是認(rèn)為與下述有關(guān)：暫時(shí)被俘獲的鎳或銅由于施予熱而被釋放。

另外，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，若是在單晶硅錠的結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后50天以內(nèi)從該錠切下晶片，那么，即便該錠的硼濃度和氧供體濃度在上述特定的范圍內(nèi)，切下的晶片上也基本上(或完全)不發(fā)生偏在LPD，此后也基本上不發(fā)生偏在LPD。即，通過(guò)在所定期間內(nèi)從錠上切下晶片，可防止或抑制偏在LPD的發(fā)生。雖然該現(xiàn)象的詳細(xì)機(jī)制尚不明確，但是認(rèn)為與下述有關(guān)：一旦從錠上切下晶片，則與Ni或銅被俘獲在p/n型反轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)相比，更容易在晶片的表面上聚集。

在上述專利文獻(xiàn)3中記載了，在表面Cu濃度為1.19×10⁹cm^-2 (個(gè)原子/cm²)的晶片或表面Ni濃度為2.6×10⁸cm^-2的晶片中檢測(cè)到LPD。相對(duì)于此，本發(fā)明人在通過(guò)WSA (晶片表面分析(Wafer Surface Analysis))法測(cè)定檢測(cè)到偏在LPD的晶片的表面Cu濃度和表面Ni濃度時(shí)，二者均為1×10⁷cm^-2以下。具體而言，WSA法是利用感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜分析(ICP-MS；Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)法分析含有雜質(zhì)的回收液。

確定鎳和銅導(dǎo)入到晶片中的途徑是困難的。這樣的鎳和銅例如可能起因于：用于制造單晶硅的原料和石英坩堝，以及在加工晶片的初期工序到最終工序之間使用的材料，例如在各工序中使用的漿料等的消耗劑等。

本發(fā)明人所觀察的晶片中的LPD密度低(例如，每1片直徑為約300mm (約12英寸)的晶片為5~30個(gè))，用1片晶片找出LPD分布所存在的特征是困難的。然而，一旦組合包括多片晶片的數(shù)據(jù)，便判明了晶片上的LPD分布是有特征的。具體而言，被觀察的LPD圍繞晶片的中心以同心圓狀分布，例如對(duì)于直徑為約300mm的晶片，存在：在從中心到半徑100mm內(nèi)的圓形區(qū)域內(nèi)LPD密度相對(duì)高的晶片，和在從晶片中心到半徑50mm~100mm之間的環(huán)狀區(qū)域中LPD密度相對(duì)高的晶片。

若是由本發(fā)明人觀察到的形成有LPD (偏在LPD)的硅晶片制造半導(dǎo)體器件，則雖然在目前不發(fā)生問(wèn)題，但是在將來(lái)半導(dǎo)體器件的布線圖案的精細(xì)化進(jìn)步的情況下等，可能會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。

本發(fā)明是獲得以上的見(jiàn)解而完成的，以下述(A)~(F)的硅晶片的制造方法以及下述(G)和(H)的硅晶片為要旨。

(A) 硅晶片的制造方法，其特征在于，對(duì)于未熱處理硅晶片，在硼濃度為5×10¹⁴個(gè)原子/cm³以上且7×10¹⁴個(gè)原子/cm³以下、并且氧供體濃度為4×10¹⁴個(gè)/cm³以上且8×10¹⁴個(gè)/cm³以下的情況下，對(duì)上述未熱處理硅晶片實(shí)施在300℃以上的溫度下的熱處理。

(B) 硅晶片的制造方法，其特征在于，對(duì)于單晶硅錠或從該錠切下的塊，在硼濃度為5×10¹⁴個(gè)原子/cm³以上且7×10¹⁴個(gè)原子/cm³以下、并且氧供體濃度為4×10¹⁴個(gè)/cm³以上且8×10¹⁴個(gè)/cm³以下的情況下，在上述錠的結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后50天以內(nèi)從上述錠或塊切下晶片。

(C) 硅晶片的制造方法，其特征在于，包括：

薄切含有硼作為受體的單晶硅以得到未熱處理硅晶片的工序，

對(duì)于上述未熱處理硅晶片求出硼濃度的工序，和

對(duì)于上述未熱處理硅晶片求出氧供體濃度的工序，

基于上述求出硼濃度的工序中求出的硼濃度和上述求出氧供體濃度的工序中求出的氧供體濃度，判斷是否對(duì)上述未熱處理硅晶片實(shí)施在300℃以上的溫度下的熱處理。

(D) 硅晶片的制造方法，其特征在于，包括：

對(duì)于含有硼作為受體的單晶硅錠或從該錠切下的塊，求出硼濃度的工序，和

對(duì)于上述錠或塊求出氧供體濃度的工序，

基于上述求出硼濃度的工序中求出的硼濃度和上述求出氧供體濃度的工序中求出的氧供體濃度，判斷是否在上述錠的結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后50天以內(nèi)從上述錠或塊切下晶片。

(E) 硅晶片的制造方法，其特征在于，對(duì)于含有硼作為受體的單晶硅錠或從該錠切下的塊，在滿足上述硼濃度為5×10¹⁴個(gè)原子/cm³以上且7×10¹⁴個(gè)原子/cm³以下、并且上述氧供體濃度為4×10¹⁴個(gè)/cm³以上且8×10¹⁴個(gè)/cm³以下的要件，并在上述錠的結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后超過(guò)50天從上述錠或塊切下晶片的情況下，對(duì)該切下的晶片實(shí)施在300℃以上的溫度下的熱處理。

(F) 硅晶片的制造方法，其特征在于，對(duì)于含有硼作為受體的單晶硅錠或從該錠切下的塊，在滿足上述硼濃度為5×10¹⁴個(gè)原子/cm³以上且7×10¹⁴個(gè)原子/cm³以下、并且上述氧供體濃度為4×10¹⁴個(gè)/cm³以上且8×10¹⁴個(gè)/cm³以下的要件，并在上述錠的結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后50天以內(nèi)從上述錠或塊切下晶片的情況下，不對(duì)該切下的晶片實(shí)施在300℃以上的溫度下的熱處理。

(G) 硅晶片，其為用于在半導(dǎo)體器件生產(chǎn)線中監(jiān)測(cè)顆粒的顆粒監(jiān)測(cè)晶片，其特征在于，

通過(guò)上述(A)~(F)的制造方法制造。

(H) 硅晶片，其為不含COP和位錯(cuò)簇的硅晶片，其特征在于，

通過(guò)上述(A)~(F)的制造方法制造。

在此，“未熱處理硅晶片”是指沒(méi)有實(shí)施在300℃以上的溫度下的熱處理的晶片。

在此，錠的“結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束”的時(shí)間點(diǎn)是指，在將用于單晶生長(zhǎng)的熔化液與該單晶分開(kāi)(切離)后，該單晶的表面溫度為室溫(30℃)以下的時(shí)間點(diǎn)。

發(fā)明效果

在本發(fā)明的硅晶片的制造方法中，基于未熱處理硅晶片的硼濃度和氧供體濃度適當(dāng)?shù)嘏袛嗍欠裥枰?00℃以上的溫度下的熱處理，由此可以獲得偏在LPD不存在或被減少的硅晶片。

在本發(fā)明的硅晶片的其它制造方法中，基于單晶硅錠或從該錠切下的塊的硼濃度和氧供體濃度，適當(dāng)?shù)嘏袛嗍欠裥枰谠撳V的結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后50天以內(nèi)從該錠或塊切下晶片，由此可以獲得防止或抑制了偏在LPD的發(fā)生的硅晶片。

就本發(fā)明的硅晶片而言，偏在LPD不存在或被減少。

附圖說(shuō)明

圖1是示出硅晶片上的LPD分布實(shí)例的圖。

圖2是突出部形式的LPD的SEM圖像。

圖3是凹部形式的LPD的SEM圖像。

圖4是示出硼濃度和氧供體濃度與LPD發(fā)生的有無(wú)的關(guān)系的圖。

圖5是示出錠的類別與結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后到切下晶片的天數(shù)的關(guān)系的圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的第1制造方法的特征在于，“對(duì)于未熱處理硅晶片，在硼濃度為5×10¹⁴個(gè)原子/cm³以上且7×10¹⁴個(gè)原子/cm³以下、并且氧供體濃度為4×10¹⁴個(gè)/cm³以上且8×10¹⁴個(gè)/cm³以下的情況下，對(duì)上述未熱處理硅晶片實(shí)施在300℃以上的溫度下的熱處理”。

具有5×10¹⁴~7×10¹⁴個(gè)原子/cm³的硼濃度的硅晶片的電阻率(進(jìn)行了供體消除(donor killer)熱處理而測(cè)定得到)為19~26Ω·cm，即，對(duì)應(yīng)于通常電阻。供體消除熱處理是指用于消去氧供體(作為n型摻雜劑起作用的氧絡(luò)合物)的熱處理，例如可以是在650~700℃下10~60分鐘的熱處理。

在硼濃度為5×10¹⁴~7×10¹⁴個(gè)原子/cm³、且氧供體濃度為4×10¹⁴~8×10¹⁴個(gè)/cm³的范圍內(nèi)，可以說(shuō)硼(受體)濃度和供體濃度大致相同。在該范圍內(nèi)，容易發(fā)生p/n型反轉(zhuǎn)，鎳、銅被俘獲在p/n型反轉(zhuǎn)區(qū)域中作為原因之一，容易產(chǎn)生偏在LPD。偏在LPD可通過(guò)在300℃以上的溫度下的熱處理來(lái)消滅或減少。

LPD中存在在晶片上顯示不均勻分布的LPD (偏在LPD)和不顯示不均勻分布的LPD。認(rèn)為它們的成因彼此不同。根據(jù)本發(fā)明，可以基于硼濃度和氧供體濃度推定LPD的有無(wú)(密度的高低)的是在未熱處理硅晶片上顯示不均勻分布的LPD。

如下判斷LPD是否為“偏在LPD”。首先，作為L(zhǎng)PD評(píng)價(jià)裝置，使用KLA Tencor公司制Surfscan SP2，在高靈敏度模式(High Sensitivity mode)下，使測(cè)定ch/Size的設(shè)定為"Dark field"、"Composite"、"Oblique"、"37nm"(最小粒徑)，觀察晶片表面上存在的LPD，得到其分布的數(shù)據(jù)。然后，在組合包括至少25片晶片份額的上述觀察數(shù)據(jù)時(shí)，在晶片上圓形狀或環(huán)(2個(gè)同心圓之間的區(qū)域)狀地分布的LPD為偏在LPD。

其中，該圓形狀或環(huán)狀地分布有LPD的區(qū)域的面積在晶片整個(gè)表面的10%~70%的范圍內(nèi)。在此，LPD圓形狀或環(huán)狀地分布是指，該圓形狀或環(huán)狀的區(qū)域的LPD密度為晶片上其它區(qū)域的LPD密度的5倍以上。換言之，在晶片上描繪與該晶片同心的適當(dāng)?shù)膱A或環(huán)時(shí)(其中，該圓或環(huán)的面積為晶片整個(gè)表面的面積的10%~70%)，該圓或環(huán)的內(nèi)部的LPD密度為晶片上其它區(qū)域的LPD密度的5倍以上時(shí)，該晶片上形成有偏在LPD。

硼濃度N可通過(guò)下述方法求出：在供體消除處理后通過(guò)四探針?lè)y(cè)定的硅晶片的電阻率 ρ(Ω·cm)，由下述(1)式進(jìn)行換算(ASTM-F723換算)而求出。

對(duì)于氧供體濃度TD，可利用單晶硅的電阻率與載流子濃度的關(guān)系，通過(guò)下述(2)式或(3)式，由硅晶片的供體消除熱處理實(shí)施前的電阻率 ρ_Bef (Ω·cm)和實(shí)施后的電阻率ρ_Aft (Ω·cm)求出。對(duì)于p/n反轉(zhuǎn)區(qū)域，可使用下述(3)式，對(duì)于其它區(qū)域，可使用下述(2)式。

本發(fā)明的第2制造方法的特征在于，“對(duì)于單晶硅錠或從該錠切下的塊，在硼濃度為5×10¹⁴個(gè)原子/cm³以上且7×10¹⁴個(gè)原子/cm³以下、并且氧供體濃度為4×10¹⁴個(gè)/cm³以上且8×10¹⁴個(gè)/cm³以下的情況下，在上述錠的結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后50天以內(nèi)從上述錠或塊切下晶片”。

硼濃度和氧供體濃度的測(cè)定可與本發(fā)明的第1制造方法中的測(cè)定同樣地進(jìn)行。測(cè)定例如可對(duì)從錠或塊切下的測(cè)定用晶片進(jìn)行，切下產(chǎn)品用的全部晶片不必與切下測(cè)定用的晶片統(tǒng)一進(jìn)行。為了基于錠或塊的硼濃度和氧供體濃度的測(cè)定結(jié)果，在錠的結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后50天以內(nèi)切下產(chǎn)品用的晶片，有必要在錠的結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后50天以內(nèi)進(jìn)行該測(cè)定。

本發(fā)明的第3制造方法的特征在于，“包括：薄切含有硼作為受體的單晶硅以得到未熱處理硅晶片的工序，對(duì)于上述未熱處理硅晶片求出硼濃度的工序，和對(duì)于上述未熱處理硅晶片求出氧供體濃度的工序，基于上述求出硼濃度的工序中求出的硼濃度和上述求出氧供體濃度的工序中求出的氧供體濃度，判斷是否對(duì)上述未熱處理硅晶片實(shí)施在300℃以上的溫度下的熱處理”。

就上述判斷而言，對(duì)于上述未熱處理硅晶片，在滿足上述硼濃度為5×10¹⁴個(gè)原子/cm³以上且7×10¹⁴個(gè)原子/cm³以下、并且上述氧供體濃度為4×10¹⁴個(gè)/cm³以上且8×10¹⁴個(gè)/cm³以下的要件的情況下，可判斷為在不對(duì)上述未熱處理硅晶片實(shí)施在300℃以上的溫度下的熱處理的情況下進(jìn)行研磨。

就上述判斷而言，對(duì)于上述未熱處理硅晶片，在滿足上述硼濃度為5×10¹⁴個(gè)原子/cm³以上且7×10¹⁴個(gè)原子/cm³以下、并且上述氧供體濃度為4×10¹⁴個(gè)/cm³以上且8×10¹⁴個(gè)/cm³以下的要件的情況下，可判斷為在對(duì)上述未熱處理硅晶片實(shí)施在300℃以上的溫度下的熱處理之后進(jìn)行研磨。

本發(fā)明的第4制造方法的特征在于，“包括：對(duì)于含有硼作為受體的單晶硅錠或從該錠切下的塊，求出硼濃度的工序，和對(duì)于上述錠或塊求出氧供體濃度的工序，基于上述求出硼濃度的工序中求出的硼濃度和上述求出氧供體濃度的工序中求出的氧供體濃度，判斷是否在上述錠的結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后50天以內(nèi)從上述錠或塊切下晶片”。

就上述判斷而言，對(duì)于上述錠或塊，在滿足上述硼濃度為5×10¹⁴個(gè)原子/cm³以上且7×10¹⁴個(gè)原子/cm³以下、并且上述氧供體濃度為4×10¹⁴個(gè)/cm³以上且8×10¹⁴個(gè)/cm³以下的要件的情況下，可判斷為在上述錠的結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后50天以內(nèi)從上述錠或塊切下晶片。

本發(fā)明的第1和第3制造方法中，未熱處理硅晶片的硼濃度和氧供體濃度的測(cè)定不必在錠的結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后50天以內(nèi)進(jìn)行。在錠的結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后50天以內(nèi)進(jìn)行該測(cè)定的情況下，在該時(shí)間點(diǎn)可預(yù)期在未熱處理硅晶片上未形成偏在LPD。然而，作為這樣的未熱處理硅晶片，其硼濃度為5×10¹⁴個(gè)原子/cm³以上且7×10¹⁴個(gè)原子/cm³以下、并且氧供體濃度為4×10¹⁴個(gè)/cm³以上且8×10¹⁴個(gè)/cm³以下，隨著時(shí)間的推移，存在產(chǎn)生偏在LPD的可能性。對(duì)于這樣的晶片，通過(guò)實(shí)施在300℃以上的溫度下的熱處理，可以防止或抑制偏在LPD的發(fā)生。

本發(fā)明的第5和第6制造方法中，根據(jù)錠或塊的硼濃度和氧供體濃度以及從錠或塊切下晶片的時(shí)間，實(shí)施或不實(shí)施在300℃以上的溫度下的熱處理。

本發(fā)明的第5制造方法的特征在于，“對(duì)于含有硼作為受體的單晶硅錠或從該錠切下的塊，在滿足上述硼濃度為5×10¹⁴個(gè)原子/cm³以上且7×10¹⁴個(gè)原子/cm³以下、并且上述氧供體濃度為4×10¹⁴個(gè)/cm³以上且8×10¹⁴個(gè)/cm³以下的要件，并在上述錠的結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后超過(guò)50天從上述錠或塊切下晶片的情況下，對(duì)該切下的晶片實(shí)施在300℃以上的溫度下的熱處理”。

對(duì)于從滿足硼濃度為5×10¹⁴個(gè)原子/cm³以上且7×10¹⁴個(gè)原子/cm³以下、并且氧供體濃度為4×10¹⁴個(gè)/cm³以上且8×10¹⁴個(gè)/cm³以下的要件的錠或塊，在錠的結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后超過(guò)50天切下的晶片，存在形成有偏在LPD的可能性。對(duì)于這樣的晶片，通過(guò)進(jìn)行在300℃以上的溫度下的熱處理，可以消滅或減少已形成的偏在LPD。

本發(fā)明的第6制造方法的特征在于，“對(duì)于含有硼作為受體的單晶硅錠或從該錠切下的塊，在滿足上述硼濃度為5×10¹⁴個(gè)原子/cm³以上且7×10¹⁴個(gè)原子/cm³以下、并且上述氧供體濃度為4×10¹⁴個(gè)/cm³以上且8×10¹⁴個(gè)/cm³以下的要件，并在上述錠的結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后50天以內(nèi)從上述錠或塊切下晶片的情況下，不對(duì)該切下的晶片實(shí)施在300℃以上的溫度下的熱處理”。

對(duì)于從滿足硼濃度為5×10¹⁴個(gè)原子/cm³以上且7×10¹⁴個(gè)原子/cm³以下、并且氧供體濃度為4×10¹⁴個(gè)/cm³以上且8×10¹⁴個(gè)/cm³以下的要件的錠或塊，在錠的結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后50天以內(nèi)切下的晶片，未形成偏在LPD的可能性極高，同時(shí)此后形成偏在LPD的可能性極低。因此，在該情況下，對(duì)于切下的晶片，即便不實(shí)施在300℃以上的溫度下的熱處理，在大多數(shù)情況下也可以得到基本上不存在偏在LPD的硅晶片。另外，通過(guò)不實(shí)施熱處理，可以減少硅晶片的制造所需要的時(shí)間和成本。

本發(fā)明的硅晶片的特征在于，“用于在半導(dǎo)體器件生產(chǎn)線中監(jiān)測(cè)顆粒的顆粒監(jiān)測(cè)晶片，其通過(guò)上述制造方法的任一者制造”。

顆粒監(jiān)測(cè)晶片是所謂的假晶片(dummy wafer)，被投入到與產(chǎn)品用的晶片不同的半導(dǎo)體器件生產(chǎn)線。顆粒通過(guò)檢查晶片表面的表面檢查裝置檢測(cè)。然而，表面檢查裝置也檢測(cè)晶片表面的結(jié)晶缺陷。被檢測(cè)到的結(jié)晶缺陷和顆粒不一定能夠被區(qū)分。本發(fā)明的硅晶片的LPD數(shù)量顯著減少，因此，通過(guò)使用該硅晶片作為顆粒監(jiān)測(cè)晶片，利用表面檢查裝置進(jìn)行檢查，可以準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)晶片表面上存在的顆粒數(shù)(密度)。

本發(fā)明的另一種硅晶片的特征在于，“不含COP和位錯(cuò)簇的硅晶片，其通過(guò)上述制造方法的任一者制造”。

COP (晶體原生缺陷(Crystal Originated Particle))是在單晶生長(zhǎng)時(shí)缺失本應(yīng)構(gòu)成晶格的原子而成的空孔的聚集體(微小空洞)，位錯(cuò)簇是在晶格間過(guò)剩地?fù)饺氲木Ц耖g硅的聚集體。在半導(dǎo)體器件制造時(shí)，熱氧化晶片表面時(shí)在表面附近存在的COP若是被摻入到氧化膜中，則使半導(dǎo)體元件的GOI (Gate Oxide Integrity)特性劣化，另外，位錯(cuò)簇也成為器件的特性不良的原因等，均對(duì)器件特性造成不良影響。

通過(guò)從由不含COP和位錯(cuò)簇的無(wú)缺陷區(qū)域構(gòu)成的硅晶片制造半導(dǎo)體元件(器件)，可以不產(chǎn)生這樣的特性的劣化和不良。不含COP和位錯(cuò)簇的硅晶片可以從不含COP和位錯(cuò)簇的單晶硅錠切下而得到。在通過(guò)提拉法制造單晶硅的情況下，通過(guò)適當(dāng)?shù)乜刂茊尉Ч璧奶崂俣萔相對(duì)于剛提拉后的單晶內(nèi)的生長(zhǎng)方向的溫度梯度G之比V/G，可以制造不含COP和位錯(cuò)簇的單晶硅(例如，參照上述專利文獻(xiàn)4)。

對(duì)本發(fā)明的第1實(shí)施方案的硅晶片的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，通過(guò)CZ法生長(zhǎng)單晶硅。此時(shí)，單晶硅中摻雜硼作為受體。接著，薄切所得的單晶硅錠以得到未熱處理硅晶片。然后，對(duì)該未熱處理硅晶片依次實(shí)施拋光、倒角加工、研削和蝕刻。

接著，對(duì)所得的未熱處理硅晶片求出硼濃度和氧供體濃度。在從單晶硅錠切下晶片時(shí)，首先，可以以在軸方向上分割成數(shù)個(gè)塊的方式切斷單晶硅，再?gòu)母鲏K切下晶片。對(duì)于產(chǎn)品用的未熱處理硅晶片，可以不同于硼濃度和氧供體濃度測(cè)定用的未熱處理硅晶片(評(píng)價(jià)用樣品)，例如，在求出硼濃度和氧供體濃度之后從單晶硅錠切下。各晶片(未熱處理硅晶片)的硼濃度和氧供體濃度可以基于上述(1)~(3)式求出。

基于求出的硼濃度和氧供體濃度，根據(jù)是否可判斷為未熱處理硅晶片的硼濃度為5×10¹⁴~7×10¹⁴個(gè)原子/cm³、且氧供體濃度為4×10¹⁴~8×10¹⁴個(gè)/cm³，判斷是否對(duì)該硅晶片進(jìn)行熱處理。需說(shuō)明的是，未熱處理硅晶片中測(cè)定硼濃度和氧供體濃度的部分(區(qū)域)可以是晶片表面內(nèi)的多點(diǎn)，也可以是僅中心一點(diǎn)。在任一情況下，均可判斷是否進(jìn)行熱處理。

另外，判斷是否進(jìn)行熱處理也可以以批次單位(lot unit)進(jìn)行。以從同一塊切下的硅晶片作為同一批次。在塊為長(zhǎng)條的情況下，也可以將細(xì)分該塊而得的塊定義為批次。以批次單位判斷的情況下，可以基于上述(1)~(3)式，由批次的一部分未熱處理硅晶片或由批次來(lái)源塊的一部采集的評(píng)價(jià)用樣品求出硼濃度和氧供體濃度，作為該批次整體的硼濃度和氧供體濃度。

熱處理可以在300℃以上且800℃以下進(jìn)行1秒~3600秒。該熱處理時(shí)間相對(duì)于專利文獻(xiàn)3的方法中所需要的熱處理時(shí)間而言極短。本發(fā)明的熱處理例如也可以通過(guò)適合短時(shí)間熱處理的燈加熱退火(lamp anneal)進(jìn)行。熱處理例如也可以在650~800℃進(jìn)行1秒以上。另外，可以將供體消除等其他目的的熱處理作為本發(fā)明的熱處理(用于消滅或減少偏在LPD的熱處理)實(shí)施。

硼濃度為5×10¹⁴~7×10¹⁴個(gè)原子/cm³、且氧供體濃度為4×10¹⁴~8×10¹⁴個(gè)/cm³的晶片中存在偏在LPD的可能性高。存在偏在LPD的情況下，通過(guò)該熱處理消滅或減少偏在LPD。在熱處理之后，對(duì)該硅晶片進(jìn)行研磨。該研磨的進(jìn)行與未熱處理硅晶片是否包含偏在LPD無(wú)關(guān)(即，并非由于與偏在LPD的關(guān)系而特別進(jìn)行)，是在制造半導(dǎo)體用硅晶片時(shí)通常進(jìn)行的研磨。

期望基于本發(fā)明的熱處理在上述研磨工序前進(jìn)行，在進(jìn)行了一次上述研磨工序之后由于某種理由進(jìn)行再次研磨的情況下，也期望在其(最初的)研磨工序前進(jìn)行。

在滿足硼濃度為5×10¹⁴~7×10¹⁴個(gè)原子/cm³、且氧供體濃度為4×10¹⁴~8×10¹⁴個(gè)/cm³的要件的未熱處理硅晶片或評(píng)價(jià)用樣品為1片或多片的情況下，也可以以包含該未熱處理硅晶片或評(píng)價(jià)用樣品的批次單位進(jìn)行熱處理。

另一方面，基于求出的硼濃度和氧供體濃度，在未判斷為硅晶片的硼濃度為5×10¹⁴~7×10¹⁴個(gè)原子/cm³、且氧供體濃度為4×10¹⁴~8×10¹⁴個(gè)/cm³的情況下，該硅晶片中未形成偏在LPD的可能性高。在該情況下，在不對(duì)該硅晶片進(jìn)行熱處理的情況下進(jìn)行上述研磨。在不進(jìn)行熱處理的情況下進(jìn)行上述研磨例如也可以是同時(shí)滿足下述條件A和B的情況。

A：判斷為硼濃度為5×10¹⁴~10×10¹⁴個(gè)原子/cm³、且氧供體濃度為1×10¹⁴~11×10¹⁴個(gè)/cm³。

B：未判斷為硼濃度為5×10¹⁴~7×10¹⁴個(gè)原子/cm³、且氧供體濃度為4×10¹⁴~8×10¹⁴個(gè)/cm³。

在以未熱處理硅晶片或評(píng)價(jià)用樣品的硼濃度和氧供體濃度作為包含該未熱處理硅晶片或評(píng)價(jià)用樣品的批次的硼濃度和氧供體濃度的情況下，在未滿足硼濃度為5×10¹⁴~7×10¹⁴個(gè)原子/cm³、且氧供體濃度為4×10¹⁴~8×10¹⁴個(gè)/cm³的要件時(shí)，也可以在對(duì)該批次的全部硅晶片都不進(jìn)行熱處理的情況下進(jìn)行研磨。

在任一情況下，在研磨后清洗硅晶片，得到作為拋光晶片的產(chǎn)品。

接著，對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方案的硅晶片的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，與第1實(shí)施方案的制造方法中同樣地實(shí)施單晶硅錠的生長(zhǎng)。接著，至少?gòu)脑撳V切下硼濃度和氧供體濃度測(cè)定用的晶片。也可以將錠暫且切斷成塊，再?gòu)脑搲K切下測(cè)定用的晶片和產(chǎn)品用的晶片。

然后，對(duì)于該晶片，在結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后50天以內(nèi)實(shí)施硼濃度和氧供體濃度的測(cè)定。其結(jié)果，在判斷為硼濃度為5×10¹⁴個(gè)原子/cm³以上且7×10¹⁴個(gè)原子/cm³以下、并且氧供體濃度為4×10¹⁴個(gè)/cm³以上且8×10¹⁴個(gè)/cm³以下的情況下，在錠的結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后50天以內(nèi)從錠切下產(chǎn)品用的晶片。由此，在切下晶片之后，可以防止或抑制偏在LPD的發(fā)生。對(duì)于切下的晶片厚度，例如直徑為約300mm的晶片可以是0.8~1.5mm。

另一方面，在未判斷為硼濃度為5×10¹⁴個(gè)原子/cm³以上且7×10¹⁴個(gè)原子/cm³以下、并且氧供體濃度為4×10¹⁴個(gè)/cm³以上且8×10¹⁴個(gè)/cm³以下的情況下，對(duì)從錠切下晶片的時(shí)機(jī)沒(méi)有特別限制。即，該情況下，即便直接保管錠，隨著時(shí)間推移而發(fā)生偏在LPD的可能性也極低，因此，可以在錠的結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后50天以內(nèi)從錠切下產(chǎn)品用的晶片，也可以在錠的結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后超過(guò)50天之后切下。

在切下晶片之后，與本發(fā)明的第1實(shí)施方案同樣地實(shí)施研磨以后的工序。

實(shí)施例

(實(shí)施例1)

對(duì)于能觀察到偏在LPD的未熱處理硅晶片和不能觀察到偏在LPD的未熱處理硅晶片，求出晶片的中心1點(diǎn)的硼濃度和氧供體濃度。任一者的未熱處理硅晶片均不包含COP和位錯(cuò)簇。硼濃度通過(guò)使用上述(1)式的上述方法求出。氧供體濃度通過(guò)使用上述(2)式或(3)式的上述方法求出。另外，對(duì)于晶片上是否存在偏在LPD，組合包括晶片25片份額的數(shù)據(jù)，通過(guò)上述方法判斷了LPD的分布。在上述觀察到偏在LPD的未熱處理硅晶片中，LPD密度相對(duì)高的區(qū)域與其他區(qū)域相比，LPD密度是5~14倍高。

圖4概括了以上的結(jié)果，是示出硼濃度和氧供體濃度與偏在LPD發(fā)生的有無(wú)的關(guān)系的圖。由圖4可知，在觀察到偏在LPD的大部分未熱處理硅晶片中，硼濃度為5×10¹⁴~7×10¹⁴個(gè)原子/cm³，氧供體濃度都在4×10¹⁴~8×10¹⁴個(gè)/cm³的范圍內(nèi)。

通過(guò)對(duì)這樣的未熱處理硅晶片進(jìn)行650℃下3秒~30分鐘的熱處理，可以大大降低在晶片表面觀察到的偏在LPD的密度。通過(guò)熱處理，偏在LPD區(qū)域中存在的LPD密度變?yōu)閹追种灰韵拢瞧贚PD區(qū)域外的LPD密度基本上沒(méi)有變化。其結(jié)果，在偏在LPD區(qū)域和偏在LPD區(qū)域外，LPD密度的大的差異消失，偏在LPD區(qū)域的LPD密度相對(duì)于偏在LPD區(qū)域以外的區(qū)域的LPD密度之比在熱處理后變得不足5。

如此，確認(rèn)了可以通過(guò)本發(fā)明消滅或減少偏在LPD。其中，在上述硼濃度和氧供體濃度的范圍內(nèi)也存在未觀察到偏在LPD的未熱處理硅晶片。但是，通過(guò)對(duì)該范圍的未熱處理硅晶片一律地進(jìn)行熱處理，可以省略一一確認(rèn)每1片晶片有無(wú)偏在LPD的工夫。

另外，在該試驗(yàn)中，對(duì)于硼濃度不足5×10¹⁴個(gè)原子/cm³或超過(guò)7×10¹⁴個(gè)原子/cm³，或者氧供體濃度不足4×10¹⁴個(gè)/cm³或超過(guò)8×10¹⁴個(gè)/cm³的范圍的未熱處理硅晶片，未觀察到偏在LPD。

(實(shí)施例2)

通過(guò)提拉法生長(zhǎng)420根單晶硅錠，改變從結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后到從錠切下晶片的天數(shù)(下稱“加工準(zhǔn)備時(shí)間(lead time)”)，對(duì)于切下的晶片測(cè)定硼濃度和氧供體濃度，同時(shí)研究偏在LPD的有無(wú)。

圖5是示出按晶片類別的加工準(zhǔn)備時(shí)間的圖，圖5的右部示出關(guān)于加工準(zhǔn)備時(shí)間的直方圖。

作為晶片的類別，記為“(a)偏在LPD非發(fā)生晶片”的晶片(下稱“類別(a)”)是未發(fā)生偏在LPD的晶片。類別(a)的晶片包括：滿足硼濃度為5×10¹⁴個(gè)原子/cm³以上且7×10¹⁴個(gè)原子/cm³以下、并且氧供體濃度為4×10¹⁴個(gè)/cm³以上且8×10¹⁴個(gè)/cm³以下的要件的晶片，和不滿足該要件的晶片。在類別(a)的晶片中，加工準(zhǔn)備時(shí)間超過(guò)50天的晶片均不滿足硼濃度為5×10¹⁴個(gè)原子/cm³以上且7×10¹⁴個(gè)原子/cm³以下、并且氧供體濃度為4×10¹⁴個(gè)/cm³以上且8×10¹⁴個(gè)/cm³以下的要件。

記為“(b)偏在LPD發(fā)生晶片”的晶片(下稱“類別(b)”)是發(fā)生了偏在LPD的晶片，都滿足了硼濃度為5×10¹⁴個(gè)原子/cm³以上且7×10¹⁴個(gè)原子/cm³以下、并且上述氧供體濃度為4×10¹⁴個(gè)/cm³以上且8×10¹⁴個(gè)/cm³以下的要件。

類別(a)的平均加工準(zhǔn)備時(shí)間為39.8074天，相比之下，類別(b)的平均加工準(zhǔn)備時(shí)間為60.2720天。在進(jìn)行t檢驗(yàn)時(shí)，類別(a)的平均加工準(zhǔn)備時(shí)間與類別(b)的平均加工準(zhǔn)備時(shí)間之差在5%的顯著水平下是顯著的。

由圖5可知，發(fā)生了偏在LPD的晶片都是在結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后經(jīng)過(guò)50天之后從錠切下的。由該結(jié)果可知，通過(guò)在結(jié)晶生長(zhǎng)結(jié)束后50天以內(nèi)從錠切下晶片，可以防止偏在LPD的發(fā)生。