硅晶片及其制備方法
【專利摘要】該硅晶片的制備方法具有：在氧化性氣氛中對硅晶片進(jìn)行RTP處理的第1熱處理工序，在硅晶片中除去在第1熱處理工序中氧濃度增加的區(qū)域的工序，在實(shí)施該除去工序后在氮化性氣氛中或在Ar氣氛中對硅晶片進(jìn)行RTP處理的第2熱處理工序，在實(shí)施第2熱處理工序后在硅晶片中除去氧濃度因第2熱處理工序而減少的區(qū)域的工序。通過該方法，可制備在消除或減少OSF核或在PV區(qū)域存在的氧析出核那樣的潛在性的缺陷的同時(shí)具有吸雜位點(diǎn)的硅晶片。
【專利說明】
硅晶片及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及通過提拉法(Czochralski method)培養(yǎng)、且適合用于半導(dǎo)體器件的基 板等的娃晶片及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 用作半導(dǎo)體器件的基板的硅晶片通常是從通過提拉法（以下也稱為"CZ法"）培養(yǎng) 的單晶硅錠切割，經(jīng)過研磨等工序制備。CZ法為使晶種浸漬在石英坩堝內(nèi)熔融的硅中并提 拉而培養(yǎng)單晶的方法。在通過該方法培養(yǎng)的晶體中通常含有稱為原生缺陷（grown-in defect)的晶體缺陷。
[0003] 若將單晶硅的提拉速度計(jì)為V，將提拉之后的單晶內(nèi)的生長方向的溫度梯度計(jì)為 G，則硅晶體中引入的原生缺陷的種類取決于V/G。
[0004] 圖1為經(jīng)提拉的單晶的縱截面圖，是示意性地表示缺陷分布與V/G的關(guān)系的一個(gè)實(shí) 例的圖。由于所述溫度梯度G因 CZ爐的熱區(qū)結(jié)構(gòu)的熱特性而可視為大致恒定，所以可通過調(diào) 整提拉速度V來控制V/G。需說明的是，該圖為示意性地表示如下得到的結(jié)果的圖：將一邊使 V/G緩慢降低一邊生長的單晶沿晶體的中軸切斷，在該截面附著Cu，在熱處理后通過X射線 形貌法進(jìn)行觀察(后面示出的圖2也通過相同的方法制作）。圖1所示的缺陷分布為以特定的 條件培養(yǎng)單晶時(shí)的結(jié)果，缺陷分布(各缺陷區(qū)域的邊界）因熱區(qū)的形狀、磁場的有無等而變 化。
[0005] 在圖1中，COP (Crystal Originated Particle)區(qū)域是作為培養(yǎng)單晶時(shí)應(yīng)構(gòu)成晶 格的原子缺失的空穴的聚集體(微小空隙）的C0P存在的區(qū)域，位錯(cuò)簇區(qū)域是作為在晶格間 過剩地吸收的填隙硅的聚集體的位錯(cuò)簇存在的區(qū)域。在C0P區(qū)域中越接近0SF區(qū)域，C0P的大 小越小。
[0006] 原生缺陷會(huì)對半導(dǎo)體器件的特性造成不良影響。例如，在硅晶片上形成M0S-FET的 情況下，為了形成柵極氧化膜，將晶片表面熱氧化。此時(shí)，若將在表面附近存在的C0P吸收至 氧化膜中，則使半導(dǎo)體元件的G0I (柵氧化層完整性(Gate Oxide Integrity))特性劣化。 另外，位錯(cuò)簇也會(huì)導(dǎo)致器件的特性不良。因此，開展了用于得到不含這些原生缺陷的硅晶片 的研究開發(fā)。
[0007] 如圖1所示，在V/G大(提拉速度大）的情況下，空穴過剩而將C0P引入單晶內(nèi)，在V/G 小(提拉速度?。┑那闆r下，填隙硅過剩而變得容易產(chǎn)生位錯(cuò)簇。在單晶硅的培養(yǎng)中，為了提 高生產(chǎn)能力，通常增大提拉速度，從而增大V/G，因此使得在由經(jīng)提拉的單晶得到的晶片中 含有C0P。
[0008] 不含⑶P和位錯(cuò)簇、且整體由無缺陷區(qū)域構(gòu)成的單晶可通過適當(dāng)?shù)乜刂茊尉Ч璧?提拉速度V與提拉之后的單晶內(nèi)的生長方向的溫度梯度G的比值(V/G)進(jìn)行晶體提拉來制 備。即，在圖1中，通過控制提拉裝置使得V/G進(jìn)入相當(dāng)于A的位置的值與相當(dāng)于B的位置的值 之間，可排除C0P和位錯(cuò)族向晶體內(nèi)的引入。
[0009] 圖2是示意性地示例經(jīng)提拉的單晶硅的橫截面的圖。示出從將V/G控制為相當(dāng)于圖 1所記載的C的位置的值培養(yǎng)得到的單晶切割的晶片。如圖2所示，在晶片的中心部有OSF區(qū) 域，在其外側(cè)依次存在Pv區(qū)域和Pi區(qū)域。
[0010]這些區(qū)域插入形成有作為空穴的聚集體的C0P的區(qū)域與形成有作為填隙硅的聚集 體的位錯(cuò)簇的區(qū)域之間，被認(rèn)為是空穴的數(shù)量與填隙硅的數(shù)量平衡而容易合并消除的無缺 陷區(qū)域。Pv區(qū)域是接近產(chǎn)生C0P的區(qū)域、且空穴型點(diǎn)缺陷占優(yōu)勢的無缺陷區(qū)域，P:區(qū)域是與產(chǎn) 生位錯(cuò)簇的區(qū)域毗鄰、且填隙硅型點(diǎn)缺陷占優(yōu)勢的無缺陷區(qū)域。
[0011]但是，即使是這樣由不含C0P和位錯(cuò)簇的無缺陷區(qū)域構(gòu)成的晶片，也并不能稱為完 全的無缺陷晶片。雖然0SF區(qū)域是無缺陷區(qū)域，但與產(chǎn)生C0P的區(qū)域毗鄰，在生長狀態(tài)下含有 板狀氧析出物(0SF核）。在高溫(通常為1000°01200°C)下熱氧化處理晶片的情況下，0SF核 會(huì)作為0SF (氧化誘生層錯(cuò)(Oxidation Induced Stacking Fault))而顯現(xiàn)。
[0012] 另外，Pv區(qū)域在生長狀態(tài)下含有氧析出核，在實(shí)施低溫和高溫（例如800 °C和1000 °C)的2階段的熱處理的情況下，在Pv區(qū)域容易產(chǎn)生氧析出物。需說明的是，P:區(qū)域是在生長 狀態(tài)下幾乎不含氧析出核，即使實(shí)施熱處理也難以產(chǎn)生氧析出物的區(qū)域。
[0013] 在所述0SF區(qū)域和Pv區(qū)域存在的缺陷是在特定的條件下接受熱處理等的情況下顯 現(xiàn)的缺陷。但是，漸漸無法忽視極微小的C0P以及在生長狀態(tài)下不顯現(xiàn)的在0SF區(qū)域和Pv區(qū) 域存在的缺陷對器件的成品率造成的影響。例如，眾所周知，在所述高溫下進(jìn)行熱氧化的情 況下產(chǎn)生的0SF在晶片的表面生成并生長的情況下，會(huì)導(dǎo)致漏電流而使器件特性劣化。另 外，Pv區(qū)域所含有的氧析出核在器件的制備方法中的熱處理過程生成氧析出物，若殘留在 構(gòu)成器件的元件的活性層中，則器件有產(chǎn)生漏電流之虞。
[0014] 因此，在硅晶片中，減少形成器件的表層部的原生缺陷(含有氧化硅)是重要的。
[0015] 專利文獻(xiàn)1中公開了一種單晶硅晶片的制備方法，其中，在氧化性氣氛下將直徑方 向的表面為N區(qū)域(空穴型點(diǎn)缺陷和填隙硅型點(diǎn)缺陷的過量或不足少的區(qū)域)的單晶硅晶片 快速熱處理，在除去因該氧化性氣氛下的快速熱處理而形成的氧化膜后，在氮化性氣氛、Ar 氣氛或它們的混合氣氛下進(jìn)行快速熱處理。由此，認(rèn)為可制備無 C0P、0SF密度低且主體部具 有BMD (體微缺陷(Bulk Micro Defect))的硅晶片。
[0016] BMD是半導(dǎo)體基板中含有的氧析出核生長而成，作為吸收重金屬的吸雜位點(diǎn)起作 用。在半導(dǎo)體器件的制備工序中，通過將重金屬捕捉至BMD中，在硅晶片中，可避免器件形成 區(qū)域被重金屬污染而器件的特性劣化。
[0017] 本發(fā)明人通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了通過專利文獻(xiàn)1所記載的制備方法在晶片上產(chǎn)生何種缺 陷。該制備方法中的"氧化性氣氛下的快速熱處理"的條件設(shè)為1250ΓΧ 10秒。可確認(rèn)通過 該制備方法能夠使0SF缺陷失活。
[0018]但是，若對實(shí)施過這樣的處理的晶片實(shí)施反應(yīng)性離子蝕刻（Reactive Ion Etching:RIE)，則作為0SF區(qū)域的板狀氧析出物(0SF核)和Pv區(qū)域的氧析出核且具有9nm以 上的大小的缺陷（以下稱為"含有氧化硅的原生缺陷"）可作為蝕刻面上的突起被觀察到。 艮P，明確了，通過1250°C X 10秒的氧化熱處理，無法消除含有氧化硅的原生缺陷。因此，就這 樣的晶片而言，因器件工序(器件制備方法）中的熱處理過程等而顯現(xiàn)缺陷，有對器件的特 性造成不良影響之虞，無法應(yīng)對今后的器件的精細(xì)化。
[0019]若進(jìn)一步提高氧化熱處理的溫度，則可消除直到晶片內(nèi)部的0SF核和Pv區(qū)域的氧 析出核，但在晶片的表面附近殘留含有氧化硅的原生缺陷(參照專利文獻(xiàn)2)。
[0020] 另外，通過引入氧，因器件工序中的低溫(例如400~500°C)下的熱處理而產(chǎn)生作為 氧濃度增加的區(qū)域且容易產(chǎn)生氧供體的區(qū)域，有使該區(qū)域的電阻率變化之虞。若電阻變化， 則有器件的工作電壓改變而產(chǎn)生工作缺陷之虞。特別是在近年來的器件制備工序中熱處理 的低溫短時(shí)間化因精細(xì)化的發(fā)展而發(fā)展，初期的氧濃度分布因器件工序中的熱處理而變得 難以變化，表層氧濃度變化的影響顯現(xiàn)的可能性變得更高。
[0021] 此外，在專利文獻(xiàn)1的制備方法中，通過在"氧化性氣氛下的快速熱處理"之后實(shí)施 的"氮化性氣氛、Ar氣氛或它們的混合氣氛下的快速熱處理"，氧向外擴(kuò)散，從而晶片最表層 的氧濃度降低。若氧濃度降低，則該部分的機(jī)械強(qiáng)度降低(參照專利文獻(xiàn)3)。
[0022] 如上所述，在專利文獻(xiàn)1所記載的制備方法中，能夠產(chǎn)生由產(chǎn)生氧濃度增加和減少 的區(qū)域所導(dǎo)致的各種問題。
[0023]專利文獻(xiàn)2中公開了"硅晶片的制備方法，其包括:在氧化性氣氛中于1250Γ以上 對娃晶片進(jìn)行10秒以上的RTA (快速熱退火(Rapid Thermal Annealing))處理的熱處理工 序，除去RTA處理后的晶片的表層部附近的含有氧化硅的原生缺陷區(qū)域的工序"。據(jù)稱，通過 該方法，"可制備不含C0P和位錯(cuò)簇、且消除或減少在生長狀態(tài)下不顯現(xiàn)的0SF核和在Pv區(qū)域 存在的氧析出核那樣的缺陷的硅晶片"。
[0024]但是，根據(jù)該方法，若不進(jìn)一步對晶片實(shí)施規(guī)定的處理，則無法形成BMD，從而無法 在能夠產(chǎn)生重金屬污染的環(huán)境下使用。
[0025]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)1:日本特開2008-207991號公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:日本特開2010-267846號公報(bào) 專利文獻(xiàn)3:日本特開2009-170656號公報(bào)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0026]發(fā)明所要解決的課題 本發(fā)明的目的在于提供硅晶片及其制備方法，其在可消除由氧濃度的增加或減少所引 起的上述問題的同時(shí)，在器件工序中具有對于重金屬的吸雜能力。
[0027]解決課題的手段 本發(fā)明的要點(diǎn)在于下述（1)的硅晶片以及下述(2)和(3)的硅晶片的制備方法。
[0028] (1)娃晶片，其中： 在深度方向氧濃度的變化率的絕對值低于1 〇%; 在距表面至少2μπι為止的深度區(qū)域的表層部中，含有氧化硅的原生缺陷的密度為1 X 106/cm3以下； 主體部的氧析出物密度為1 X l〇8/cm3以上。
[0029] 在以下說明中，只要無特殊說明，硅晶片的"氧濃度"指"填隙氧濃度"。
[0030] 在本發(fā)明中，"氧濃度的變化率"通過氧濃度因熱處理而變化的最表層部的氧濃度 的平均值（以下稱為"最表層氧濃度平均值"）與氧濃度實(shí)質(zhì)上未因熱處理而變化的主體部 的一部分的氧濃度的平均值（以下稱為"主體氧濃度平均值"）的對比來定義。"最表層部"和 "主體部"具體而言分別設(shè)為"距表面Ιμπ!為止的深度區(qū)域(表面與距表面Ιμπ!的深度位置之 間的區(qū)域)"和"比距表面ΙΟμπι的深度位置深的區(qū)域"。其中，在通過S頂S (次級離子質(zhì)譜法 (Secondary-Ion Mass Spectrometry))勘測氧濃度的情況下，對于表面與距表面低于0 · 2μ m的深度位置之間的區(qū)域，無法準(zhǔn)確地測定，因此將距表面0.2μπι的深度位置與距表面Ιμπι的 深度位置之間的區(qū)域作為最表層部。氧濃度的變化率具體而言如下述地定義。
[0031 ]氧濃度的變化率=(最表層氧濃度平均值-主體氧濃度平均值)/主體氧濃度平均值 Χ100 (%)〇
[0032] (2)娃晶片的制備方法，其具有： 通過提拉法培養(yǎng)不含C0P和位錯(cuò)簇的單晶硅錠的培養(yǎng)工序； 從所述單晶硅錠切割硅晶片的切割工序； 對所述硅晶片進(jìn)行在氧化性氣氛中在超過1250Γ的溫度下保持1秒以上的RTP處理的 第1熱處理工序； 除去在所述第1熱處理工序中在所述硅晶片的表面形成的氧化膜的氧化膜除去工序； 在實(shí)施所述氧化膜除去工序后，對所述硅晶片進(jìn)行在氮化性氣氛中或在Ar氣氛中于 1100 °C以上保持1秒以上的RTP處理的第2熱處理工序;和 在實(shí)施所述第2熱處理工序后，在所述硅晶片中除去氧濃度因所述第1和第2熱處理工 序而變化的區(qū)域的氧濃度變化區(qū)域除去工序。
[0033] (3)娃晶片的制備方法，其具有： 通過提拉法培養(yǎng)不含C0P和位錯(cuò)簇的單晶硅錠的培養(yǎng)工序； 從所述單晶硅錠切割硅晶片的切割工序； 對所述硅晶片進(jìn)行在氧化性氣氛中在超過1250Γ的溫度下保持1秒以上的RTP處理的 第1熱處理工序； 在所述硅晶片中除去在所述第1熱處理工序中氧濃度增加的區(qū)域的氧濃度增加區(qū)域除 去工序； 在實(shí)施所述氧濃度增加區(qū)域除去工序后，對所述硅晶片進(jìn)行在氮化性氣氛中或在Ar氣 氛中于1100 °C以上保持1秒以上的RTP處理的第2熱處理工序;和 在實(shí)施所述第2熱處理工序后，在所述硅晶片中除去氧濃度因所述第2熱處理工序而減 少的區(qū)域的氧濃度減少區(qū)域除去工序。
[0034]發(fā)明的效果 根據(jù)本發(fā)明的硅晶片，由于在深度方向的氧濃度的變化率的絕對值低于10%，即使在氧 濃度高的部分，也可使得在器件工序的低溫?zé)崽幚碇胁划a(chǎn)生電阻值的變化成為問題的程度 的氧供體。另外，即使在氧濃度低的部分，也可提高該晶片的強(qiáng)度。此外，由于在深度方向的 氧濃度的變化率少，本發(fā)明的硅晶片可應(yīng)對器件工序中的各種熱處理?xiàng)l件。
[0035] 在距表面至少2μπι為止的深度區(qū)域的表層部，由于含有氧化硅的原生缺陷密度為1 X106/cm3以下，可使得在含有該表層部的區(qū)域形成的器件的特性良好，也可應(yīng)對器件的精 細(xì)化。
[0036] 由于主體部的氧析出物密度為IX 108/cm3以上，在器件工序中可發(fā)揮對于重金屬 的充分的吸雜效果。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明的硅晶片的制備方法，可制備本發(fā)明的硅晶片。
【附圖說明】
[0038] 圖1是示意性地示出經(jīng)提拉的單晶硅的缺陷分布與V/G的關(guān)系的一個(gè)實(shí)例的縱截 面圖。
[0039] 圖2是示意性地示例經(jīng)提拉的單晶硅的橫截面的圖。
[0040] 圖3是示出實(shí)施包括氧化膜除去工序和氧濃度變化區(qū)域除去工序的本發(fā)明的硅晶 片的制備方法時(shí)晶片的氧濃度譜的變化的圖。
[0041] 圖4是示出實(shí)施包括氧濃度增加區(qū)域除去工序和氧濃度減少區(qū)域除去工序的本發(fā) 明的硅晶片的制備方法時(shí)晶片的氧濃度譜的變化的圖。
[0042] 圖5是本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的硅晶片的氧濃度譜。
【具體實(shí)施方式】
[0043]本發(fā)明的硅晶片的特征在于:在深度方向氧濃度的變化率的絕對值低于10%;在距 表面至少2μπι為止的深度區(qū)域的表層部中，含有氧化硅的原生缺陷密度為1 X 106/cm3以下； 主體部的氧析出物密度為1 X l〇8/cm3以上。
[0044] 由于在深度方向的氧濃度的變化率的絕對值低于10%，即使在氧濃度高的部分，也 可使得在器件工序的低溫?zé)崽幚碇胁划a(chǎn)生電阻值的變化成為問題的程度的氧供體。因此， 可使得器件的工作電壓不因電阻值的變化而改變。另外，由于在深度方向的氧濃度的變化 率的絕對值低于10%，即使在氧濃度低的部分，也可提高該晶片的強(qiáng)度。
[0045] 此外，每個(gè)器件制造商以及每個(gè)最終器件制品的器件熱方法不同。因此，若硅晶片 的深度方向的氧濃度變化，則器件熱方法對于特性的影響變得難以預(yù)測。在本發(fā)明的硅晶 片中，由于在深度方向氧濃度的變化率的絕對值低于10%，容易預(yù)測這樣的影響。
[0046] 為了充分地得到上述效果，希望在深度方向的氧濃度的變化率的絕對值低于5%。 [0047] 在距表面2μπι為止的深度區(qū)域的表層部中，由于含有硅的原生缺陷密度為1 X 106/ cm3以下，可使在含有該表層部的區(qū)域形成的器件的特性良好，也可應(yīng)對器件的精細(xì)化。
[0048] 為了使得即使形成器件至更深的區(qū)域，也可得到與上述效果相同的效果，希望上 述表層部(含有硅的原生缺陷密度為IX l〇6/cm3以下的區(qū)域)為距表面5μπι為止的深度區(qū)域， 進(jìn)一步希望為距表面1〇μπι為止的深度區(qū)域。希望設(shè)定上述表層部的深度區(qū)域使得在器件中 含有形成耗盡層的區(qū)域。
[0049] 由于主體部的氧析出物(BMD)密度為IX 108/cm3以上，該晶片在器件工序中具有對 于重金屬的充分的吸雜能力。主體部的氧析出物密度可如下測定。首先，對硅晶片進(jìn)行評價(jià) 用的熱處理。作為評價(jià)用的熱處理，可進(jìn)行800°C X4小時(shí)的熱處理和隨后的1000°C X 16小 時(shí)的熱處理的2階段熱處理。然后，將該硅晶片解理，在室溫下進(jìn)行2分鐘的Secco蝕刻。 Secco蝕刻中使用的蝕刻液對氧析出物(BMD)有選擇性。然后，用光學(xué)顯微鏡觀察實(shí)施過該 處理的解理面，測定蝕痕的密度?？蓪⒃撁芏茸鳛檠跷龀鑫锩芏取?br>[0050] 在本發(fā)明的硅晶片中，希望氧濃度為SXlOlHXlO^/cm3。由此，可在成為器件活 性區(qū)域的表層部抑制原生缺陷，且保證表層部的強(qiáng)度，另外，可一邊將氧供體的產(chǎn)生控制在 最小限度，一邊在主體部形成對于捕捉重金屬雜質(zhì)而言充分的量的BMD。
[0051] 本發(fā)明的硅晶片的制備方法可制備上述本發(fā)明的硅晶片，具有下述(A)或(B)的特 征。
[0052] (A)具有： 通過提拉法培養(yǎng)不含COP和位錯(cuò)簇的單晶硅錠的培養(yǎng)工序； 從所述單晶硅錠切割硅晶片的切割工序； 對所述硅晶片進(jìn)行在氧化性氣氛中在超過1250Γ的溫度下保持1秒以上的RTP處理的 第1熱處理工序； 除去在所述第1熱處理工序中在所述硅晶片的表面形成的氧化膜的氧化膜除去工序； 在實(shí)施所述氧化膜除去工序后，對所述硅晶片進(jìn)行在氮化性氣氛中或在Ar氣氛中于 1100 °C以上保持1秒以上的RTP處理的第2熱處理工序;和 在實(shí)施所述第2熱處理工序后，在所述硅晶片中除去氧濃度因所述第1和第2熱處理工 序而變化的區(qū)域的氧濃度變化區(qū)域除去工序。
[0053] (B)具有： 通過提拉法培養(yǎng)不含C0P和位錯(cuò)簇的單晶硅錠的培養(yǎng)工序； 從所述單晶硅錠切割硅晶片的切割工序； 對所述硅晶片進(jìn)行在氧化性氣氛中在超過1250Γ的溫度下保持1秒以上的RTP處理的 第1熱處理工序； 在所述硅晶片中除去在所述第1熱處理工序中氧濃度增加的區(qū)域的氧濃度增加區(qū)域除 去工序； 在實(shí)施所述氧濃度增加區(qū)域除去工序后，對所述硅晶片進(jìn)行在氮化性氣氛中或在Ar氣 氛中于1100 °C以上保持1秒以上的RTP處理的第2熱處理工序;和 在實(shí)施所述第2熱處理工序后，在所述硅晶片中除去氧濃度因所述第2熱處理工序而減 少的區(qū)域的氧濃度減少區(qū)域除去工序。
[0054]以下詳細(xì)地對各工序進(jìn)行說明。
[0055] (a)單晶硅錠的培養(yǎng)工序 本工序通過CZ法培養(yǎng)單晶硅錠。在培養(yǎng)中，希望使用以下單晶提拉裝置，所述裝置具備 以在提拉之后的單晶的生長方向得到適合的溫度梯度的方式構(gòu)成的熱區(qū)結(jié)構(gòu)。在這種情況 下，通過以適合的提拉速度進(jìn)行晶體培養(yǎng)，可控制晶體缺陷。對于通過溫度梯度和提拉速度 控制晶體缺陷的具體的方法，例如可采用上述專利文獻(xiàn)2中公開的方法。
[0056] (b)硅晶片的切割工序 本工序從所述單晶硅錠切割硅晶片。在該工序中，通常錠因其電阻而被分成若干塊料， 在將每個(gè)這種塊料切斷后，經(jīng)切片、研磨、化學(xué)蝕刻、鏡面拋光等處理而成為晶片。任一種處 理均可依據(jù)以往進(jìn)行的方法來進(jìn)行。
[0057] (c)第1熱處理工序 本工序?qū)υ谒銮懈罟ば蛑星懈畹乃龉杈M(jìn)行在氧化性氣氛中在超過1250 °C的 溫度下保持1秒以上的RTP處理。
[0058]在氧化性氣氛中進(jìn)行該RTP處理的原因在于:消除或減少在0SF區(qū)域存在的板狀氧 析出物(0SF核)和在Pv區(qū)域存在的氧析出核那樣的缺陷。以下說明RTP處理的作用效果。 [0059]通常，在通過CZ法培養(yǎng)的單晶硅中含有1018原子/cm3左右的氧作為雜質(zhì)。該氧在硅 的熔點(diǎn)附近固溶在硅晶體中，具體而言存在于硅的晶格間，但在從單晶硅切割并處于室溫 附近的溫度的晶片中，氧的一部分作為氧化硅(Si〇2)析出，形成OSF核或Pv區(qū)域的氧析出核 那樣的晶體缺陷。
[0060] 若在氧化性氣氛中對該晶片實(shí)施RTP處理，則晶片內(nèi)部的晶體缺陷中的氧化硅因 構(gòu)成其的氧原子移動(dòng)至晶格內(nèi)而消除。在消除氧化硅后殘留空穴。由于在氧化性氣氛中進(jìn) 行RTP處理，所以從晶片的表面?zhèn)茸⑷胩钕豆?，將所述空穴掩埋。這一連串的過程可理解為 溶解（固溶)現(xiàn)象。結(jié)果，消除或減少0SF核或Pv區(qū)域的氧析出核那樣的含有氧化硅的原生缺 陷。在含有極微小的C0P等C0P的情況下，也將它們消除或減少。
[0061] 作為氧化性氣氛，例如可采用含有選自02、03和H20 (水蒸氣）的1種以上的氣體的 氣氛。為了提高晶體缺陷中的Si〇2的除去效果，對于氧化性氣氛，希望選自〇2、〇3和H20的1種 以上為100%。但是，并不限定于此，氧化性氣氛例如可為選自〇 2、〇3和H2〇的1種以上與惰性氣 體的混合氣體的氣氛。
[0062] 在RTP處理溫度超過1250°C的溫度下進(jìn)行的原因在于:若處理溫度為1250°C以下， 則所述晶體缺陷的消除除去或減少效果不充分。若超過硅的熔點(diǎn)（1410°C)，則晶片熔融，因 此希望處理溫度的上限為1400°C。即使處理溫度為1400°C以下，若溫度過高，則變得容易向 晶片引入滑移位錯(cuò)，另外對于裝置的負(fù)荷大，因此希望溫度的上限為1350Γ。
[0063]將在所述處理溫度(超過1250Γ的溫度）下的保持時(shí)間設(shè)為1秒以上的原因在于： 若不足1秒，則晶體缺陷的除去效果不充分。雖然處理時(shí)間的上限也取決于處理溫度，但從 減少滑移的產(chǎn)生的觀點(diǎn)出發(fā)，希望為60秒。
[0064]另外，將所述RTP處理時(shí)的升降溫速度設(shè)定在10°C/秒~300°C/秒的范圍內(nèi)。若低于 l〇°C/秒，則生產(chǎn)能力會(huì)顯著降低，而300°C/秒為目前的RTP裝置的加熱極限。為了抑制晶片 的滑移的產(chǎn)生并確保溫度控制的重現(xiàn)性，更希望將升降溫速度控制在150°C/秒以內(nèi)。在RTP 處理中，希望使用可快速地進(jìn)行升溫、降溫的燈退火爐。通過使用燈退火爐，可不對晶片提 供過度的熱量而進(jìn)行處理。
[0065] (d)氧化膜除去工序 本工序除去在第1熱處理工序中在硅晶片的表面形成的氧化膜。由于第1熱處理工序是 在氧化性氣氛中實(shí)施，所以在硅晶片的表面附近的區(qū)域氧濃度增加。在這樣的區(qū)域，含有： 晶片最表層的氧化膜，和與氧化膜相比為下層、且氧在硅的晶體中固溶或作為析出的氧化 物存在的區(qū)域。其中，在本工序中除去的是氧化膜。
[0066] 與氧濃度因?qū)嵤┑?熱處理工序而增加的區(qū)域的整體相比，氧化膜極薄。因此，該 區(qū)域的整體的厚度不因?qū)嵤┭趸こスば蚨趯?shí)質(zhì)上改變。
[0067] 氧化膜例如可用氫氟酸(HF)水溶液進(jìn)行蝕刻而除去。
[0068] (e)氧濃度增加區(qū)域除去工序 本工序在硅晶片中除去在第1熱處理工序中氧濃度增加的區(qū)域(以下稱為"氧濃度增加 區(qū)域"）。在本工序中，除去包括氧化膜在內(nèi)的氧濃度增加區(qū)域整體。
[0069]通過除去氧濃度增加區(qū)域，在晶片的深度方向，晶片的剩余部分的氧濃度大致變 得恒定。在晶片的表面附近，哪個(gè)范圍的區(qū)域被看作氧濃度因第1熱處理工序而增加，這可 以以下述方式確定:在晶片的剩余部分中深度方向的氧濃度的變化率(最表層部(表面與距 表面1WI1的深度位置之間的區(qū)域)的氧濃度相對于氧濃度實(shí)質(zhì)上未變化的主體部（比距表面 1 ομπι的深度位置深的區(qū)域）的氧濃度的變化率)的絕對值例如為低于10% (根據(jù)需要，例如 低于5%)。
[0070] 氧濃度增加區(qū)域的氧化膜可通過與上述氧化膜除去工序相同的方法除去。
[0071] 氧濃度增加區(qū)域通過機(jī)械加工或化學(xué)反應(yīng)除去。若為不對晶片的平坦度造成影 響、充分地減小加工損傷且可除去該區(qū)域的方法，則任一種方法均可應(yīng)用。作為機(jī)械加工， 可采用磨削加工、研磨加工等。從使加工損傷為最小限度的觀點(diǎn)出發(fā)，希望采用研磨加工。 另外，作為化學(xué)反應(yīng)，可采用酸蝕刻、堿蝕刻等。另外，也可將機(jī)械加工與化學(xué)反應(yīng)組合。
[0072] (f)第2熱處理工序 本工序在實(shí)施氧化膜除去工序或氧濃度增加區(qū)域除去工序后，對硅晶片進(jìn)行在氮化性 氣氛中或在Ar氣氛中于1100 °C以上保持1秒以上的RTP處理。
[0073] 通過該工序，可形成BMD核。若處理溫度低于1100°C，則無法以充分的高密度形成 BMD核。處理溫度越是高溫，越高密度地形成BMD核，因此適合于重金屬雜質(zhì)的捕捉。另一方 面，若處理溫度超過1300°C，則在第1熱處理工序中擴(kuò)散至表層的填隙氧在晶片中擴(kuò)散至更 深，在后面的氧濃度變化區(qū)域除去工序中除去區(qū)域的范圍有時(shí)會(huì)變寬，在這種情況下，使生 產(chǎn)能力降低。另外，若處理溫度超過1300°C，則在表層2μπι的區(qū)域產(chǎn)生氧析出物，在器件工序 中，若在該區(qū)域形成氧化膜，則該氧化膜的耐受電壓降低。因此，希望處理溫度的上限為 1300。。。
[0074]作為氮化性氣氛，例如可采用含有選自氮(Ν2)和氨(ΝΗ3)的1種以上的氣體的氣氛。 對于氮化性氣氛，選自Ν2和ΝΗ3的1種以上可以為100%，也可以是選自Ν2和ΝΗ 3的1種以上與惰 性氣體(例如Ar)的混合氣體的氣氛。
[0075] 第2熱處理工序的降溫速度例如為10°C/秒以上，更希望設(shè)為50°C/秒以上。由此， 可提高BMD密度。若降溫速度低于10°C /秒，則無法有效地形成BMD核。
[0076] (g)氧濃度變化區(qū)域除去工序 本工序?qū)τ趯?shí)施過氧化膜除去工序(未實(shí)施氧濃度增加區(qū)域除去工序)的硅晶片，在實(shí) 施第2熱處理工序后，在硅晶片中除去氧濃度因第1和第2熱處理工序而變化的區(qū)域（以下稱 為"氧濃度變化區(qū)域"）。
[0077] 通過實(shí)施第1熱處理工序，晶片的表面附近的氧濃度增加。另一方面，通過實(shí)施第2 熱處理工序，晶片的表面附近的氧濃度減少。這樣，通過實(shí)施第1和第2熱處理工序，與實(shí)施 第1熱處理工序前相比，產(chǎn)生氧濃度變化的區(qū)域。通過本工序除去這樣的區(qū)域。
[0078] 通過除去氧濃度變化區(qū)域，在晶片的深度方向，晶片的剩余部分的氧濃度大致變 得恒定。在晶片的表面附近，哪個(gè)范圍的區(qū)域被看作氧濃度因第1和第2熱處理工序而變化， 這可以以下述方式確定：晶片的剩余部分的氧濃度的變化率的絕對值低于10%，更希望低于 5%〇
[0079] 氧濃度變化區(qū)域的除去可通過機(jī)械研磨來實(shí)施。
[0080] 通過實(shí)施第2熱處理工序，在晶片的最表層部產(chǎn)生與晶片的深部相比氧濃度降低 的區(qū)域。這樣的區(qū)域的機(jī)械強(qiáng)度降低，通過實(shí)施氧濃度變化區(qū)域除去工序，可維持晶片的剩 余部分的機(jī)械強(qiáng)度與熱處理前相同。
[0081 ] (h)氧濃度減少區(qū)域除去工序 本工序?qū)τ趯?shí)施過氧濃度增加區(qū)域除去工序的硅晶片，在實(shí)施第2熱處理工序后，在硅 晶片中除去氧濃度因第2熱處理工序而減少的區(qū)域（以下稱為"氧濃度減少區(qū)域"）。由于第2 熱處理工序是在氮化氣氛中或在Ar氣氛中實(shí)施，所以通過實(shí)施第2熱處理工序，晶片的表面 附近的氧濃度減少。
[0082]如上所述，在實(shí)施氧濃度增加區(qū)域除去工序后且實(shí)施第2熱處理工序前，在晶片的 深度方向，氧濃度大致恒定。因此，通過除去氧濃度減少區(qū)域，在晶片的深度方向，晶片的剩 余部分的氧濃度大致變得恒定。在晶片的表面附近，哪個(gè)范圍的區(qū)域被看作氧濃度因第2熱 處理工序而減少，這可以以下述方式確定：晶片的剩余部分的氧濃度的變化率低于10%，更 希望低于5%。
[0083]氧濃度減少區(qū)域的除去可通過機(jī)械研磨來實(shí)施。
[0084] 因?qū)嵤┑?熱處理工序而產(chǎn)生的氧濃度降低的區(qū)域的機(jī)械強(qiáng)度有時(shí)降低。由于這 樣的區(qū)域可通過實(shí)施氧濃度減少區(qū)域除去工序來除去，所以晶片的剩余部分的機(jī)械強(qiáng)度 尚。
[0085] 圖3示出實(shí)施作為本發(fā)明的硅晶片的制備方法且具有上述(A)的特征的方法時(shí)晶 片的氧濃度譜的變化。在圖3中，橫軸表示距晶片表面的深度，縱軸表示氧濃度。參照圖3,對 實(shí)施具有上述(A)的特征的本發(fā)明的硅晶片的制備方法時(shí)氧濃度譜(距表面的深度與氧濃 度的關(guān)系）的變化進(jìn)行說明。
[0086] 在實(shí)施切割工序后且實(shí)施第1熱處理工序前，在晶片的深度方向氧濃度大致恒定 (氧濃度的變化率的絕對值低于10%，希望低于5%)，例如為1 X 1018原子/cm3左右。通過例如 在〇2氣氛中以1350°CX 10秒的條件實(shí)施第1熱處理工序，從硅晶片的表面將氧引入至晶片 內(nèi)，如在圖3中由曲線(實(shí)線）L1所示，晶片的表面附近的氧濃度增加。
[0087] 在本發(fā)明的制備方法中，然后除去氧化膜(氧化膜除去工序）。氧化膜的厚度為100 ~300A，與作為氧濃度因?qū)嵤┑?熱處理工序而增加的區(qū)域整體的厚度的3~ΙΟμπι相比極薄。 因此，即使除去氧化膜，該區(qū)域整體的厚度在實(shí)質(zhì)上也未變化。
[0088]接著，通過例如在ΝΗ3和Ar的混合氣體氣氛中以1150°C X 10秒的條件實(shí)施第2熱處 理工序，如圖3中由曲線（虛線）L2所示，晶片的表面附近的氧濃度降低。在晶片的最表層 部，產(chǎn)生與實(shí)施第1熱處理工序前相比氧濃度降低的區(qū)域。在比第1熱處理工序低的溫度下 實(shí)施第2熱處理工序的情況下，第2熱處理工序中氧濃度減少的區(qū)域的厚度與第1熱處理工 序中氧濃度增加的區(qū)域的厚度相比變薄。因此，氧濃度變化區(qū)域的厚度實(shí)質(zhì)上變得與氧濃 度增加區(qū)域的厚度相等。在比第1熱處理工序高的溫度下實(shí)施第2熱處理工序的情況下，由 于第1熱處理工序中擴(kuò)散的填隙氧更深地?cái)U(kuò)散，所以氧濃度增加區(qū)域與實(shí)施第1熱處理工序 后的厚度相比變厚。
[0089] 接著，除去氧濃度變化區(qū)域（比在圖3中由點(diǎn)劃線P1表示的深度位置淺的區(qū)域） (氧濃度變化區(qū)域除去工序）。由此，在晶片的深度方向，晶片的剩余部分的氧濃度變得大致 恒定。晶片表層部的除去厚度（在晶片表層部中應(yīng)除去的區(qū)域的厚度）可通過下述（i)~ (i i i)中的任一種方法預(yù)先確定。
[0090] (i)改變除去厚度進(jìn)行晶片表層部的除去，并進(jìn)行測定晶片的剩余部分的氧濃度 變化率的實(shí)驗(yàn)。
[0091] (ii)根據(jù)第1和第2熱處理工序的熱譜(包含升降溫譜），計(jì)算氧的深度方向譜，求 得氧濃度變化區(qū)域的厚度。
[0092] (iii)根據(jù)第1和第2熱處理工序各自的最高溫度和該溫度下的保持時(shí)間，計(jì)算氧 的擴(kuò)散長度，求得氧濃度變化區(qū)域的厚度(簡易地進(jìn)行上述(ii)的計(jì)算的方法）。
[0093] 圖3的曲線L2的氧濃度譜通過上述(i i)的方法確定。
[0094] 圖4示出實(shí)施作為本發(fā)明的硅晶片的制備方法且具有上述(B)的特征的方法時(shí)晶 片的氧濃度譜的變化。在圖4中，橫軸表示距晶片表面的深度，縱軸表示氧濃度。參照圖4,對 實(shí)施具有上述(B)的特征的本發(fā)明的硅晶片的制備方法時(shí)的氧濃度譜進(jìn)行說明。
[0095] 在實(shí)施切割工序后且實(shí)施第1熱處理工序前，在晶片的深度方向氧濃度大致恒定 (氧濃度的變化率的絕對值低于10%，希望低于5%)。通過例如在0 2氣氛中以1350 °CX 10秒的 條件實(shí)施第1熱處理工序，從硅晶片的表面將氧引入至晶片內(nèi)，如圖4中由曲線(實(shí)線）L3所 示，晶片的表面附近的氧濃度增加。
[0096] 在本發(fā)明的制備方法中，然后除去氧濃度增加區(qū)域(比在圖4中由點(diǎn)劃線P2表示的 深度位置淺的深度區(qū)域）（氧濃度增加區(qū)域除去工序）。由此，在晶片的深度方向，晶片的剩 余部分的氧濃度變得大致恒定(例如變化低于10%)。晶片的除去厚度可通過下述(ivMvi) 中的任一種方法預(yù)先確定。
[0097] (iv)改變除去厚度進(jìn)行晶片表層部的除去，并進(jìn)行測定晶片的剩余部分的氧濃 度變化率的實(shí)驗(yàn)。
[0098] (v)根據(jù)第1熱處理工序的熱譜(包含升降溫譜），計(jì)算氧的深度方向譜，求得氧濃 度增加區(qū)域的厚度。
[0099] (vi)根據(jù)第1熱處理工序的最高溫度和該溫度下的保持時(shí)間，計(jì)算氧的擴(kuò)散長 度，求得氧濃度增加區(qū)域的厚度(簡易地進(jìn)行上述(V)的計(jì)算的方法）。
[0100] 圖4的曲線L3的氧濃度譜通過上述(v)的方法確定。
[0101]接著，通過例如在NH3和Ar的混合氣體氣氛中以1150°C X 10秒的條件實(shí)施第2熱處 理工序，如圖4中由曲線(虛線）L4所示，晶片的表面附近的氧濃度降低。由于已除去在第1 熱處理工序中氧濃度增加的區(qū)域，在實(shí)施第2熱處理工序后，實(shí)質(zhì)上不存在氧濃度比實(shí)施第 1熱處理工序前高的區(qū)域。
[0102] 接著，除去氧濃度減少區(qū)域(在圖4中，由點(diǎn)劃線P2表示的深度位置(表面)與由點(diǎn) 劃線P3表示的深度位置之間的區(qū)域）（氧濃度減少區(qū)域除去工序）。由此，在晶片的深度方 向，晶片的剩余部分的氧濃度變得大致恒定。晶片的除去厚度可通過下述(vii)~(ix)中的 任一種方法預(yù)先確定。
[0103] (vii)改變除去厚度進(jìn)行晶片表層部的除去，并進(jìn)行測定晶片的剩余部分的氧濃 度變化率的實(shí)驗(yàn)。
[0104] (viii)根據(jù)第2熱處理工序的熱譜(包含升降溫譜），計(jì)算氧的深度方向譜，求得 氧濃度減少區(qū)域的厚度。
[0105] (ix)根據(jù)第2熱處理工序的最高溫度和該溫度下的保持時(shí)間，計(jì)算氧的擴(kuò)散長 度，求得氧濃度減少區(qū)域的厚度(簡易地進(jìn)行上述(viii)的計(jì)算的方法）。
[0106] 圖4的曲線L4的氧濃度譜通過上述(vi i i)的方法確定。
[0107] 在氧濃度變化區(qū)域除去工序、氧濃度增加區(qū)域除去工序和氧濃度減少區(qū)域除去工 序中，為了提高生產(chǎn)能力，希望的是，只要除去后的剩余部分的氧濃度的變化達(dá)到容許水 平，就盡可能地減少晶片的除去量，縮短這些除去工序所需要的時(shí)間。
[0108] 若使第2熱處理工序中的處理溫度相同，比較BMD評價(jià)用熱處理后的BMD密度譜的 最大值，則通過具有上述(A)的特征的制備方法得到的晶片例如達(dá)到6.1 X109/cm3,與之相 比，通過具有上述(B)的特征的制備方法得到的晶片例如達(dá)到1.2X101()/cm3。即，與具有上 述(A)的特征的制備方法相比，采用具有上述(B)的特征的制備方法時(shí)可得到BMD密度高的 晶片。在需要進(jìn)一步提高BMD密度的情況下，或需要在更接近器件活性區(qū)域的位置接觸吸雜 的情況下，使用具有上述(B)的特征的制備方法更有效。
[0109]通過本發(fā)明的硅晶片的制備方法，可制備本發(fā)明的上述硅晶片。 實(shí)施例
[0110]〈實(shí)施例A> 通過具有上述(A)的特征的本發(fā)明的制備方法，制備硅晶片，調(diào)查晶片的深度方向的氧 濃度譜和含有氧化硅的原生缺陷的密度。晶片的制備條件如下所述。
[0111] 首先，將通過CZ法培養(yǎng)的單晶硅錠切片，得到晶片。得到的晶片由不含C0P和位錯(cuò) 簇的無缺陷區(qū)域構(gòu)成，且含有〇SF (C-0SF3)缺陷。作為晶片，準(zhǔn)備氧濃度不同的2種晶片。就 氧濃度而言，一種晶片（以下稱為"晶片A"）為9.9X10 17原子/cm3,另一種晶片（以下稱為"晶 片B"）為12.1 X 1017原子/cm3。以下的工序?qū)@2種晶片分別實(shí)施。
[0112] 將這些晶片研磨，并進(jìn)行倒角加工后，將表面磨削，然后進(jìn)行用于除去變形的蝕 刻。
[0113] 對于該晶片，作為第1熱處理工序，在100% 02氣氛中以1325ΓΧ10秒實(shí)施RTA處 理。通過該處理形成的氧化膜厚度為173A。作為氧化膜除去工序，通過使用氫氟酸水溶液的 蝕刻除去該氧化膜。
[0114] 接著，對于該晶片，作為第2熱處理工序，在氮化性氣氛中，具體而言，一邊分別以 3slm (標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘）和17slm的流量流過NH3和Ar，一邊以1175°C X10秒實(shí)施RTA處理。此 時(shí)，升溫速度設(shè)為50 °C/秒，降溫速度設(shè)為70 °C/秒。確認(rèn)了，若變更降溫速度，則BMD密度變 化。具體而言，若使降溫速度低于l〇°C/秒，則BMD密度降低。
[0115] 然后，作為氧濃度變化區(qū)域除去工序，通過雙面研磨和單面研磨除去在第1和第2 熱處理工序中氧濃度變化的區(qū)域。通過將除去的區(qū)域的厚度設(shè)為6μπι以上，實(shí)質(zhì)上可完全除 去氧濃度變化的區(qū)域。
[0116] 圖5中示出這樣得到的晶片的氧濃度譜。氧濃度通過SIMS測定。氧濃度在深度方向 大致恒定，其變化率的絕對值低于1 〇%。
[0117]更詳細(xì)而言，對于處理晶片A得到的晶片，在距表面0.1~Ι.Ομπι的深度區(qū)域(最表層 部)氧濃度的平均值為1.0Χ1018原子/cm3,距表面?ομπι以上的深的區(qū)域(主體部）的氧濃度 的平均值為9.9 X 1017原子/cm3。因此，因處理晶片Α導(dǎo)致的氧濃度的變化率(最表層氧濃度 平均值-主體氧濃度平均值)/主體氧濃度平均值X100 (%))為1%。
[0118] 對于處理晶片B得到的晶片，在距表面0.1~Ι.Ομπι的深度區(qū)域氧濃度的平均值為 1.22 X 1018原子/cm3,在距表面?ομπι以上的深的區(qū)域的氧濃度的平均值為1.21 X 1018原子/ cm3。因此，因處理晶片Β導(dǎo)致的氧濃度的變化率為0.8%。
[0119] 相對于作為上述第1熱處理工序的RTA處理?xiàng)l件的1325°C X10秒，在熱處理溫度高 的情況下或在熱處理時(shí)間長的情況下，通過進(jìn)一步加厚（比6μπι大)除去的區(qū)域的厚度，實(shí)質(zhì) 上可完全除去氧濃度變化的區(qū)域。
[0120] 在評價(jià)通過以上處理得到的晶片時(shí)，在距晶片表面5μπι為止的表層區(qū)域，含有氧化 硅的原生缺陷的密度為檢測限（IX l〇5/cm3)以下。另外，作為評價(jià)用的熱處理，將該晶片在 3% 02/97% N2的氣氛中以800°C X4小時(shí)進(jìn)行熱處理，進(jìn)而在N2氣氛中以1000°CX16小時(shí)進(jìn) 行熱處理。就該評價(jià)用熱處理后的晶片表面的BMD密度而言，處理晶片A得到的晶片約為6 X 109/cm3,處理晶片B得到的晶片約為6X 101()/cm3。在通過TZDB (經(jīng)時(shí)介電擊穿（Time Dependent Dielectric Breakdown))試驗(yàn)評價(jià)G0I特性時(shí)，結(jié)果為100%，特性良好。
[0121] 改變除去的區(qū)域的厚度，調(diào)查在各自的情況下由于反應(yīng)性離子蝕刻在晶片表面顯 現(xiàn)的"含有氧化硅的原生缺陷"的有無。結(jié)果，在實(shí)質(zhì)上無法完全除去氧濃度變化的區(qū)域的 情況下，多殘留含有氧化硅的原生缺陷（lXl〇 5/cm3以上）。
[0122] 例如，對于晶片A，在將上述研磨工序中除去的區(qū)域的厚度設(shè)為2μπι的情況下，含有 氧化硅的原生缺陷的密度為4.5X10 6/cm3。另外，在這種情況下，距表面Ο.Η.Ομπι的深度區(qū) 域的氧濃度的平均值為14.1 X 1017原子/cm3,與距表面ΙΟμπι以上的深的區(qū)域的氧濃度相比 升尚。
[0123] 另外，在實(shí)施第2熱處理工序后未進(jìn)行研磨的情況下，不僅無法減少含有氧化硅的 原生缺陷，而且G0I特性因第2熱處理工序中的氮化的影響而劣化。
[0124] 通過上述調(diào)查可確認(rèn)，進(jìn)行氧化性氣氛下的熱處理和氮化性氣氛下的熱處理，通 過選擇適合的研磨量，在可使晶片的深度方向的氧濃度大致恒定的同時(shí)，可大幅減少含有 氧化硅的原生缺陷。
[0125] 〈實(shí)施例Β> 以表1的實(shí)施例3、4、5所不的條件制備娃晶片。
[0126] [表 1]
根據(jù)含有的晶體缺陷，作為實(shí)施處理的對象的晶片（原料晶片）為:含有pv區(qū)域和Pig 域的晶片(Pv/丹混合），或含有OSF區(qū)域、PV區(qū)域和Ρ:區(qū)域的晶片((^/^瓜混合）。另外，原料 晶片為:氧濃度(填隙氧濃度Oi)為9.60 X 1017原子/cm3的晶片、氧濃度為9.90 X 1017原子/ cm3的晶片、氧濃度為1 · 21 X 1018原子/cm3的晶片或氧濃度為1.35 X 1018原子/cm3的晶片。
[0127] 表1的"除去Γ表示在實(shí)施第1熱處理工序后除去晶片表層部的工序，實(shí)施過該工 序的晶片在"除去Γ欄中記載該工序中的除去厚度。但是，即使是將"除去Γ計(jì)為"無"的晶 片，也在進(jìn)行氧化膜的除去后，實(shí)施第2熱處理工序。表1的"除去2"表示在實(shí)施第2熱處理工 序后除去晶片表層部的工序，在"除去2"欄中記載該工序中的除去厚度。
[0128] 在表1中，作為得到的晶片的評價(jià)結(jié)果，示出： (a) 距表面5μπι為止的深度區(qū)域的表層部的含有氧化硅的原生缺陷的密度的最大值 (原生缺陷密度(最大值)）， (b) 主體部的氧析出物密度的最大值(BMD密度(最大值）），和 (c) 氧濃度的變化率的絕對值(表面氧濃度變化率(絕對值））。
[0129] 由該結(jié)果可知，通過對應(yīng)第1和第2熱處理工序中的處理溫度選擇除去1和除去2中 的適宜的除去厚度，可得到原生缺陷密度為IX l〇6/cm3 (檢測限:D.L.)以下且表面氧濃度 變化率低于10%的晶片。另外可知，通過適宜地選擇處理?xiàng)l件，即使原料晶片含有OSF區(qū)域， 也可使原生缺陷密度為lX10 6/cm3以下。
[0130] 產(chǎn)業(yè)上的可利用性 由于本發(fā)明的硅晶片的含有氧化硅的原生缺陷極少，所以在用作半導(dǎo)體器件的基板的 情況下，無造成器件的特性缺陷等不良影響之虞。另外，該晶片具有對于在器件工序中吸收 重金屬而言充分的密度的BMD。因此，該晶片適合于器件的基板等。因此，本發(fā)明可在硅晶片 和半導(dǎo)體器件的制備中廣泛利用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 娃晶片，其中： 在深度方向氧濃度的變化率的絕對值低于10%; 在距表面至少2μπι為止的深度區(qū)域的表層部中，含有氧化硅的原生缺陷的密度為IX IOVcm3以下； 主體部的氧析出物密度為I X l〇8/cm3以上。2. 權(quán)利要求1的硅晶片，其中，在深度方向氧濃度的變化率低于5%。3. 權(quán)利要求1的硅晶片，其中，氧濃度為8X1017~14X1017/cm3。4. 娃晶片的制備方法，其具有： 通過提拉法培養(yǎng)不含COP和位錯(cuò)簇的單晶硅錠的培養(yǎng)工序； 從所述單晶硅錠切割硅晶片的切割工序； 對所述硅晶片進(jìn)行在氧化性氣氛中在超過1250Γ的溫度下保持1秒以上的RTP處理的 第1熱處理工序； 除去在所述第1熱處理工序中在所述硅晶片的表面形成的氧化膜的氧化膜除去工序； 在實(shí)施所述氧化膜除去工序后，對所述硅晶片進(jìn)行在氮化性氣氛中或在Ar氣氛中于 1100 °C以上保持1秒以上的RTP處理的第2熱處理工序;和 在實(shí)施所述第2熱處理工序后，在所述硅晶片中除去氧濃度因所述第1和第2熱處理工 序而變化的區(qū)域的氧濃度變化區(qū)域除去工序。5. 娃晶片的制備方法，其具有： 通過提拉法培養(yǎng)不含COP和位錯(cuò)簇的單晶硅錠的培養(yǎng)工序； 從所述單晶硅錠切割硅晶片的切割工序； 對所述硅晶片進(jìn)行在氧化性氣氛中在超過1250Γ的溫度下保持1秒以上的RTP處理的 第1熱處理工序； 在所述硅晶片中除去在所述第1熱處理工序中氧濃度增加的區(qū)域的氧濃度增加區(qū)域除 去工序； 在實(shí)施所述氧濃度增加區(qū)域除去工序后，對所述硅晶片進(jìn)行在氮化性氣氛中或在Ar氣 氛中于1100 °C以上保持1秒以上的RTP處理的第2熱處理工序;和 在實(shí)施所述第2熱處理工序后，在所述硅晶片中除去氧濃度因所述第2熱處理工序而減 少的區(qū)域的氧濃度減少區(qū)域除去工序。6. 權(quán)利要求4或5的硅晶片的制備方法，其中，所述第1熱處理工序是在由選自O(shè)2、O3和 H2O的1種以上構(gòu)成的氣體的氣氛下實(shí)施。7. 權(quán)利要求4~6中任一項(xiàng)的硅晶片的制備方法，其中，所述第2熱處理工序的保持溫度 比所述第1熱處理工序的保持溫度低。8. 權(quán)利要求4~7中任一項(xiàng)的硅晶片的制備方法，其中，所述第2熱處理工序的降溫速度 為10°C/秒以上。
【文檔編號】H01L21/322GK105900219SQ201480073211
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年1月14日
【發(fā)明人】中山孝, 加藤健夫, 田邊美, 田邊一美, 梅野繁
【申請人】勝高股份有限公司