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JP2009266835A - Metal contamination evaluating method of silicon single crystal - Google Patents

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JP2009266835A JP2008110601A JP2008110601A JP2009266835A JP 2009266835 A JP2009266835 A JP 2009266835A JP 2008110601 A JP2008110601 A JP 2008110601A JP 2008110601 A JP2008110601 A JP 2008110601A JP 2009266835 A JP2009266835 A JP 2009266835A
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silicon single
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Hiroyoshi Kaihara
弘好 海原
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Sumco Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metal contamination evaluating method of silicon single crystal that speedily confirms a metal contamination situation of a low-resistance silicon single crystal of which lifetime cannot be measured. <P>SOLUTION: Thermal processing is simultaneously performed on a wafer cut from the low-resistance single crystal of which lifetime cannot be measured, in the same thermal processing device as for a metal contamination evaluating wafer. The evaluating wafer getters a contaminated metal of the low-resistance silicon single crystal, and lifetime of the evaluating wafer is measured. Thus, the metal contamination situation of low-resistance silicon single crystal is confirmed. In a method for determining the presence of metal contamination, the wafer having resistance (specific resistance is desirable to be around 10 Ωcm) with which lifetime can be measured is used as the evaluating wafer. If thermal processing is performed at 1,000 to 1,200°C, metal contamination can stably, reliably and easily be evaluated. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、シリコン単結晶の金属汚染評価方法、詳しくは、ライフタイム測定が困難な低抵抗のシリコン単結晶における金属汚染の有無を簡便に確認することができるシリコン単結晶の金属汚染評価方法に関する。   The present invention relates to a method for evaluating metal contamination of a silicon single crystal, and more particularly, to a method for evaluating metal contamination of a silicon single crystal that can easily confirm the presence or absence of metal contamination in a low-resistance silicon single crystal whose lifetime is difficult to measure. .

シリコン単結晶中の金属不純物、特に鉄、銅、ニッケルなどの重金属は、酸化膜耐圧の劣化やリーク電流の増加を引き起こすなど、半導体デバイスの性能を劣化させる。この金属不純物による汚染の問題は、デバイスの微細化、高集積化が進むに従ってますます大きくなっている。   Metal impurities in the silicon single crystal, particularly heavy metals such as iron, copper, and nickel, deteriorate the performance of the semiconductor device, for example, causing deterioration of the oxide film breakdown voltage and increase of leakage current. The problem of contamination due to metal impurities is increasing as device miniaturization and higher integration progress.

シリコン単結晶の金属汚染を評価する方法には、原子吸光分析法、DLTS法(Deep Level Transient Spectroscopy、過渡容量分光法)、二次イオン質量分析法(SIMS法)など様々なものがあり、ライフタイムの評価もその一つである。   There are various methods for evaluating metal contamination of silicon single crystal, such as atomic absorption spectrometry, DLTS (Deep Level Transient Spectroscopy), secondary ion mass spectrometry (SIMS), etc. Time evaluation is one of them.

ライフタイム評価に関する従来技術として、例えば、特許文献1には、ボロンをドーパントとするP型シリコン単結晶にレーザを照射したときの照射時間に対する前記単結晶のキャリアの再結合ライフタイムの変化率をマイクロ波光導電率減衰法(マイクロ波PCD法)により求め、この変化率によって鉄の有無を検出する方法が記載されている。このライフタイムの変化(増加)は、結晶中に混入した鉄とボロンにより形成されているFe−B対がレーザ照射によって解離し、Fe−B対のときとは異なる電子状態が形成されたことによるものである。さらに、DLTS法により鉄の濃度毎に再結合ライフタイムを示す検量線を作成しておくことにより、鉄汚染濃度を求めることができる。   As a conventional technique related to lifetime evaluation, for example, Patent Document 1 discloses the rate of change of the recombination lifetime of carriers of the single crystal with respect to the irradiation time when a P-type silicon single crystal having boron as a dopant is irradiated with a laser. A method is described in which the presence or absence of iron is detected by the change rate obtained by the microwave photoconductivity decay method (microwave PCD method). This change (increase) in lifetime is due to the fact that the Fe-B pair formed by iron and boron mixed in the crystal is dissociated by laser irradiation, and an electronic state different from that of the Fe-B pair is formed. Is due to. Furthermore, the iron contamination concentration can be obtained by preparing a calibration curve indicating the recombination lifetime for each iron concentration by the DLTS method.

また、特許文献2には、ボロン(B)ドープP型シリコンを試料とし、熱処理を施すことによりFe−B対を解離させ、その前後のライフタイムτ0およびτ1を光導電減衰法により測定し、一方、同サンプルに対しDLTS法或いはSPV法(Surface Photo Voltage)でFe濃度〔Fe〕を求めて下記式の比例定数αをあらかじめ決定しておき、以後の測定においては、ライフタイムτ0、τ1と比例定数αを用いてFe濃度を導出する方法が開示されている。   Patent Document 2 discloses that boron (B) -doped P-type silicon is used as a sample, heat treatment is performed to dissociate Fe-B pairs, and lifetimes τ0 and τ1 before and after the dissociation are measured by a photoconductive decay method. On the other hand, the FeTS [Fe] is obtained by DLTS method or SPV method (Surface Photo Voltage) for the same sample, and the proportionality constant α of the following formula is determined in advance. In the subsequent measurements, lifetimes τ0, τ1 and A method for deriving the Fe concentration using the proportionality constant α is disclosed.

〔Fe〕=α〔(1/τ0)−(1/τ1)〕         [Fe] = α [(1 / τ0) − (1 / τ1)]

しかし、前記特許文献1に記載される方法では、レーザ光の照射時間に対する再結合ライフタイムの変化率が鉄濃度だけでなく光照射により発生する過剰キャリアの濃度にも依存することから、鉄汚染の有無に関する安定的評価という面で問題があり、特許文献2に記載される方法では、Fe−Bの解離に熱処理を用いているため測定に時間と手間がかかると共に、熱処理の工程で新たな汚染が導入される危険性が高いという問題点があるとして、特許文献3では、Fe−Bの解離前の再結合ライフタイムτ1(前掲の特許文献2における符号との混同を避けるため、ここではτbdと表示する)と解離後の再結合ライフタイム(飽和値)τ2(同じく、τadと表示する)を測定して、以下のように鉄汚染濃度を評価する方法が提案されている。 However, in the method described in Patent Document 1, the rate of change of the recombination lifetime with respect to the irradiation time of the laser light depends not only on the iron concentration but also on the concentration of excess carriers generated by light irradiation. In the method described in Patent Document 2, since heat treatment is used for dissociation of Fe-B, the measurement takes time and labor, and a new heat treatment process is used. Since there is a problem that the risk of introducing contamination is high, in Patent Document 3, recombination lifetime τ1 before dissociation of Fe—B (in order to avoid confusion with the code in Patent Document 2 described above, A method has been proposed in which the iron contamination concentration is evaluated as follows by measuring τ bd ) and the recombination lifetime (saturation value) τ 2 (also expressed as τ ad ) after dissociation.

すなわち、鉄に汚染されたP型シリコン半導体試料にシリコンの禁制帯以上のエネルギーをもつ光を連続的に照射すると、Fe−B対が次第に解離され、それに伴って測定される再結合ライフタイムは次第に増加し、Fe−Bが完全に解離されたときに再結合ライフタイムは飽和する。特許文献3に記載される方法では、Fe−Bの解離前の再結合ライフタイムτbdと解離後の再結合ライフタイム(飽和値)τadを測定し、それにより求められる評価値DFeを、DFe=(1/τbd)−(1/τad)とすると、DFeは鉄濃度と相関があることから、これを予め検量線として求めておき、τbdおよびτadを測定して評価値DFeを求め、前記検量線に照合して鉄汚染濃度を評価するのである。前記再結合ライフタイムの測定には光導電減衰法が用いられている。 That is, when a P-type silicon semiconductor sample contaminated with iron is continuously irradiated with light having energy higher than the forbidden band of silicon, the Fe-B pair is gradually dissociated, and the recombination lifetime measured along with it is Increasingly, the recombination lifetime is saturated when Fe-B is completely dissociated. In the method described in Patent Document 3, the recombination lifetime τ bd before dissociation of Fe—B and the recombination lifetime (saturation value) τ ad after dissociation are measured, and the evaluation value DFe obtained thereby is calculated as follows: If DFe = (1 / τ bd ) − (1 / τ ad ), DFe has a correlation with the iron concentration. Therefore, this is obtained in advance as a calibration curve, and τ bd and τ ad are measured and evaluated. DFe is obtained and the iron contamination concentration is evaluated by collating with the calibration curve. A photoconductive decay method is used to measure the recombination lifetime.

なお、金属汚染に関連して、特許文献4には、半導体基板(ウェーハ)熱処理装置による処理の際に、その装置で使用される部材、特に熱処理チューブに含まれている金属によるウェーハの汚染を低減させるために、予め、熱処理チューブ内に金属汚染ゲッター基板(ダミーウェーハ)を投入して熱処理することにより、前記熱処理チューブを清浄化する方法が記載されている。この方法については、本発明との関連で、再度言及する。   In connection with metal contamination, Patent Document 4 describes contamination of a wafer due to a metal contained in a member used in the semiconductor substrate (wafer) heat treatment apparatus, in particular, a heat treatment tube, in the process. In order to reduce the temperature, a method is described in which a heat-treated tube is cleaned by previously introducing a metal-contaminated getter substrate (dummy wafer) into the heat-treated tube and performing a heat treatment. This method will be mentioned again in the context of the present invention.

特開平9−218175号公報JP-A-9-218175 特開平6−69301号公報JP-A-6-69301 特開2000−183123号公報JP 2000-183123 A 特開2002−252179号公報JP 2002-252179 A

前述のように、シリコン単結晶の金属汚染の評価にはキャリアのライフタイム測定が利用され、特に、光導電(率)減衰法(マイクロ波PCD法)は、非破壊で迅速な測定が可能であることから、ウェーハの品質評価等に広く用いられている。   As described above, the lifetime measurement of the carrier is used for evaluating the metal contamination of the silicon single crystal. In particular, the photoconductivity (ratio) attenuation method (microwave PCD method) is capable of nondestructive and quick measurement. Therefore, it is widely used for quality evaluation of wafers.

しかし、測定原理上、低抵抗(抵抗率1Ωcm以下程度)のシリコン単結晶では、その抵抗率が非常に低いため、マイクロ波の反射率が極めて高くなる。そのため、マイクロ波PCD検出器の出力が飽和したり、マイクロ波ノイズが重畳するため、過剰キャリア注入による反射率の変化を検出することが困難となり、P型、N型を問わず、ライフタイムの測定ができない。そのため、低抵抗のシリコン単結晶の金属汚染を評価する場合は、原子吸光分析法やSIMS法を使うことになるが、コストが嵩み、評価に時間がかかり過ぎるため生産ラインで使用することはできないという問題があった。   However, due to the measurement principle, a silicon single crystal having a low resistance (resistivity of about 1 Ωcm or less) has a very low resistivity, and therefore has a very high microwave reflectance. Therefore, since the output of the microwave PCD detector is saturated or microwave noise is superimposed, it becomes difficult to detect a change in reflectivity due to excess carrier injection, regardless of whether it is P-type or N-type. Measurement is not possible. Therefore, when evaluating metal contamination of a low-resistance silicon single crystal, atomic absorption spectrometry or SIMS is used. However, it is expensive and takes too much time to evaluate, so it can be used on a production line. There was a problem that I could not.

本発明は、ライフタイム測定ができない低抵抗のシリコン単結晶の金属汚染状況、言い換えれば、シリコン単結晶が金属で汚染されているか否かを速やかに確認することができるシリコン単結晶の金属汚染評価方法を提供することを目的としている。   The present invention relates to a metal contamination state of a low resistance silicon single crystal for which lifetime measurement cannot be performed, in other words, it is possible to quickly confirm whether or not the silicon single crystal is contaminated with metal. It aims to provide a method.

重金属の拡散係数はドーパント材であるボロン(B)やリン(P)に比べ極めて大きい。常温でも拡散するため、金属汚染されたウェーハをウェーハ加工工程に流すと、工程ライン自体が汚染されることもある。熱処理工程ではさらに汚染金属の拡散が促進されるため、熱処理炉内が汚染される。   The diffusion coefficient of heavy metals is extremely large compared to boron (B) and phosphorus (P) which are dopant materials. Since it diffuses even at room temperature, if a metal-contaminated wafer flows through the wafer processing process, the process line itself may be contaminated. In the heat treatment step, the diffusion of the contaminated metal is further promoted, so that the inside of the heat treatment furnace is contaminated.

本発明者は、この汚染を逆に利用してライフタイム測定ができない低抵抗のシリコン単結晶の金属汚染状況を確認する、という着想を得た。前掲の特許文献4に記載されている熱処理チューブの清浄化のために使用する金属汚染ゲッターウェーハを、金属汚染の評価のために使うという考え方である。この着想の下に検討を重ねた結果、ライフタイム測定が可能な、比較的高抵抗のウェーハを金属汚染評価用ウェーハとし、このウェーハに、ライフタイム測定ができない低抵抗のシリコン単結晶の汚染金属を移行させる(つまり、汚染を“転写”させる)ことにより、低抵抗シリコン単結晶の金属汚染状況の評価ができることを確認した。   The present inventor obtained the idea of using this contamination in reverse to confirm the metal contamination status of a low-resistance silicon single crystal that cannot measure lifetime. The idea is to use the metal-contaminated getter wafer used for cleaning the heat-treated tube described in Patent Document 4 described above for the evaluation of metal contamination. As a result of repeated studies based on this idea, a relatively high resistance wafer capable of measuring lifetime was used as a metal contamination evaluation wafer, and this wafer has a low resistance silicon single crystal contamination metal that cannot be measured for lifetime. It was confirmed that the metal contamination status of the low resistance silicon single crystal can be evaluated by transferring (ie, “transferring” the contamination).

本発明の要旨は、ライフタイム測定ができない低抵抗のシリコン単結晶から切り出したウェーハを、金属汚染評価用ウェーハと同じ熱処理装置内で同時に熱処理を行って、金属汚染評価用ウェーハに低抵抗シリコン単結晶の汚染金属を拡散によりゲッタリングさせ、前記金属汚染評価用ウェーハのライフタイムを測定することにより低抵抗シリコン単結晶の金属汚染状況を確認することを特徴とするシリコン単結晶の金属汚染評価方法である。   The gist of the present invention is that a wafer cut from a low-resistance silicon single crystal whose lifetime cannot be measured is simultaneously heat-treated in the same heat treatment apparatus as the metal contamination evaluation wafer, and the metal contamination evaluation wafer is applied to the low resistance silicon single crystal. A method for evaluating metal contamination of a silicon single crystal, characterized by confirming the metal contamination status of a low-resistance silicon single crystal by gettering the contaminated metal of the crystal by diffusion and measuring the lifetime of the wafer for metal contamination evaluation It is.

前記の「低抵抗のシリコン単結晶」とは、抵抗率が1Ωcm以下のシリコン単結晶をいう。金属汚染の評価対象である。   The “low resistance silicon single crystal” refers to a silicon single crystal having a resistivity of 1 Ωcm or less. It is the object of metal contamination assessment.

一方、「金属汚染評価用ウェーハ」とは、評価対象である低抵抗のシリコン単結晶の金属汚染状況を確認するために用いるウェーハである。なお、ここで言う「金属汚染状況の確認」とは、シリコン単結晶インゴットの製造工程、ウェーハ加工工程で金属による汚染があったか否かをチェック(検査)することを意味する。   On the other hand, the “metal contamination evaluation wafer” is a wafer used for confirming the metal contamination state of the low resistance silicon single crystal to be evaluated. Here, “confirmation of metal contamination status” means checking (inspecting) whether or not there is metal contamination in the silicon single crystal ingot manufacturing process and wafer processing process.

本発明のシリコン単結晶の金属汚染評価方法において、金属汚染評価用ウェーハが、ライフタイム測定が可能な抵抗を有するウェーハであれば、低抵抗シリコン単結晶の金属汚染の評価を、安定して確実に行うことができる。   In the method for evaluating metal contamination of a silicon single crystal according to the present invention, if the wafer for metal contamination evaluation has a resistance capable of lifetime measurement, the evaluation of metal contamination of the low resistance silicon single crystal can be performed stably and reliably. Can be done.

また、本発明のシリコン単結晶の金属汚染評価方法において、低抵抗のシリコン単結晶から切り出したウェーハと金属汚染評価用ウェーハを重ね合わせて、または僅かに隙間を設けて、例えば2枚並べた状態で熱処理を行うこととすれば、汚染金属の汚染評価用ウェーハへの移行(転写)を容易に行わせることができる。   Further, in the method for evaluating metal contamination of a silicon single crystal according to the present invention, a wafer cut out from a low-resistance silicon single crystal and a metal contamination evaluation wafer are overlapped or slightly spaced, for example, in a state in which two wafers are arranged. If the heat treatment is performed in this step, the transfer (transfer) of the contaminated metal to the contamination evaluation wafer can be easily performed.

本発明のシリコン単結晶の金属汚染評価方法によれば、従来、ライフタイムの測定ができないため原子吸光分析法やSIMS法に依らざるを得ず、容易には行えなかった低抵抗のシリコン単結晶における金属汚染の評価を、短時間で、しかも低コストで簡便に行うことができる。   According to the method for evaluating metal contamination of a silicon single crystal according to the present invention, a low-resistance silicon single crystal that has not been able to be easily performed because the lifetime cannot be measured. The metal contamination can be easily evaluated in a short time and at a low cost.

本発明のシリコン単結晶の金属汚染評価方法は、ライフタイム測定ができない低抵抗のシリコン単結晶から切り出したウェーハを、金属汚染評価用ウェーハと同じ熱処理装置内で同時に熱処理を行って、金属汚染評価用ウェーハに低抵抗シリコン単結晶の汚染金属を拡散によりゲッタリングさせ、前記金属汚染評価用ウェーハのライフタイムを測定することにより低抵抗シリコン単結晶の金属汚染状況を確認することを特徴とする方法である。   In the method for evaluating metal contamination of a silicon single crystal according to the present invention, a wafer cut out from a low-resistance silicon single crystal whose lifetime cannot be measured is simultaneously heat-treated in the same heat treatment apparatus as the metal contamination evaluation wafer to evaluate metal contamination. A method for confirming a metal contamination state of a low resistance silicon single crystal by causing gettering of the contamination metal of the low resistance silicon single crystal to the wafer for diffusion by diffusion and measuring a lifetime of the wafer for metal contamination evaluation It is.

前記ライフタイム測定ができない低抵抗のシリコン単結晶から切り出したウェーハを金属汚染評価用ウェーハと同じ熱処理装置内で同時に熱処理を行うのは、汚染金属を低抵抗のシリコン単結晶から金属汚染評価用ウェーハに移行(転写)させるためである。同じ熱処理装置内で同時に高温処理することにより、低抵抗シリコン単結晶に含まれている汚染金属は評価用ウェーハにより短時間で容易にゲッタリングされる。   The wafer cut from the low-resistance silicon single crystal that cannot measure the lifetime is subjected to the heat treatment in the same heat treatment apparatus as the metal contamination evaluation wafer at the same time. This is for transferring (transferring) to. Contaminating metals contained in the low-resistance silicon single crystal are easily gettered in a short time by the evaluation wafer by performing high-temperature treatment simultaneously in the same heat treatment apparatus.

本発明の金属汚染評価方法では、前記のように汚染金属をゲッタリングさせた評価用ウェーハのライフタイムを測定することによって、単結晶インゴットの製造工程あるいはウェーハ加工工程での金属汚染の有無をチェックし、間接的に低抵抗シリコン単結晶の金属汚染状況を確認することができる。   In the metal contamination evaluation method of the present invention, the presence or absence of metal contamination in a single crystal ingot manufacturing process or wafer processing process is checked by measuring the lifetime of an evaluation wafer gettered with a contaminated metal as described above. Indirectly, the metal contamination status of the low resistance silicon single crystal can be confirmed.

熱処理温度について特に限定はない。温度の如何にかかわらず、熱処理することにより汚染金属の評価用ウェーハへの移行は進むので、低抵抗のシリコン単結晶の金属汚染状況を確認することが可能だからである。なお、従来からライフタイムの測定は1100℃程度の温度域で行われており、また、温度が高いほど汚染金属の低抵抗シリコン単結晶から評価用ウェーハへの移行が促進される。したがって、熱処理条件を、1000〜1200℃で、10分〜2時間保持することとするのが望ましい。保持時間が10分未満では表面酸化膜の成長と汚染金属の評価用ウェーハへの移行が必ずしも十分ではなく、2時間を超えると、処理に時間がかかる上に、酸化誘起積層欠陥(OSF)の発生によりキャリア発生速度が高められ、ライフタイムを低下させてしまう。   There is no particular limitation on the heat treatment temperature. This is because the transition of the contaminated metal to the wafer for evaluation proceeds by heat treatment regardless of the temperature, so that it is possible to confirm the metal contamination status of the low resistance silicon single crystal. Conventionally, the lifetime measurement has been performed in a temperature range of about 1100 ° C., and the higher the temperature, the more the transition of the contaminated metal from the low-resistance silicon single crystal to the evaluation wafer is promoted. Therefore, it is desirable to hold the heat treatment conditions at 1000 to 1200 ° C. for 10 minutes to 2 hours. When the holding time is less than 10 minutes, the growth of the surface oxide film and the transfer of the contaminated metal to the wafer for evaluation are not necessarily sufficient. When the holding time exceeds 2 hours, the processing takes time and oxidation-induced stacking fault (OSF) Occurrence increases the carrier generation speed and decreases the lifetime.

熱処理時の雰囲気についても特に限定はない。シリコン単結晶の製造工程、ウェーハ加工工程で通常使用されることが多いアルゴン雰囲気や、ドライ酸素(O2)雰囲気、その他、評価用ウェーハへの汚染が起こりにくい雰囲気であればよい。塩素(Cl2)や塩素化合物を含む雰囲気は避けるべきである。 There is no particular limitation on the atmosphere during the heat treatment. An argon atmosphere, a dry oxygen (O 2 ) atmosphere, or the like, which is usually used in a silicon single crystal manufacturing process or a wafer processing process, or any other atmosphere in which contamination to the evaluation wafer hardly occurs. An atmosphere containing chlorine (Cl 2 ) or chlorine compounds should be avoided.

熱処理装置内における低抵抗のシリコン単結晶から切り出したウェーハおよび汚染評価用ウェーハの配置(熱処理装置内における両ウェーハの位置関係)についても特に限定はない。金属の拡散(つまり、低抵抗シリコン単結晶から評価用ウェーハへの汚染金属の移行)は両ウェーハが非接触の状態でも起こるからである。   There is also no particular limitation on the arrangement of wafers cut out from a low-resistance silicon single crystal in the heat treatment apparatus and the wafer for contamination evaluation (positional relationship between both wafers in the heat treatment apparatus). This is because metal diffusion (that is, migration of contaminating metal from the low-resistance silicon single crystal to the evaluation wafer) occurs even when both wafers are not in contact with each other.

汚染評価用ウェーハは、前述のように、評価対象である低抵抗のシリコン単結晶の金属汚染状況を確認するために用いるウェーハであり、したがって、金属汚染がないことが明らかでありさえすればよく、どのようなウェーハを使用するかについて、何ら限定はない。例えば、評価用ウェーハは評価対象の低抵抗のシリコン単結晶から切り出したウェーハと同じサイズである必要はなく、ライフタイム測定が可能な大きさ、形状であればよい。ただ、ライフタイムを測定して低抵抗シリコン単結晶の汚染状況を評価するのであるから、使用する評価用ウェーハのライフタイムを事前に把握しておくことが必要である。   As described above, the contamination evaluation wafer is a wafer used for confirming the metal contamination state of the low-resistance silicon single crystal to be evaluated. Therefore, it is only necessary to clarify that there is no metal contamination. There is no limitation on what kind of wafer is used. For example, the evaluation wafer does not have to be the same size as the wafer cut out from the low-resistance silicon single crystal to be evaluated, and may be any size and shape that allows lifetime measurement. However, since the lifetime is measured to evaluate the contamination state of the low-resistance silicon single crystal, it is necessary to know in advance the lifetime of the evaluation wafer to be used.

本発明のシリコン単結晶の金属汚染評価方法においては、前記評価用ウェーハをライフタイム測定が可能な抵抗を有するウェーハとする実施形態(これを、実施形態1と記す)を採ることが望ましい。低抵抗のシリコン単結晶はエピタキシャルウェーハの基板など特定の用途に用いられることが多く、通常の抵抗率のシリコン単結晶とは区別して管理されているので、この低抵抗シリコン単結晶から切り出されたウェーハが評価用ウェーハとして使用されることはないが、評価用ウェーハとして、ライフタイム測定が可能な抵抗(すなわち、ここで言う低抵抗ではなく、それよりも高い抵抗)を有するウェーハを使用することとすれば、低抵抗シリコン単結晶の金属汚染の評価を、常時安定して確実に行うことができる。   In the method for evaluating metal contamination of a silicon single crystal according to the present invention, it is desirable to adopt an embodiment in which the evaluation wafer is a wafer having a resistance capable of lifetime measurement (this is referred to as Embodiment 1). Low-resistance silicon single crystals are often used for specific applications such as epitaxial wafer substrates, and are managed separately from normal resistivity silicon single crystals. Although a wafer is not used as an evaluation wafer, a wafer having a resistance capable of measuring a lifetime (that is, a resistance higher than that, not a low resistance mentioned here) is used as an evaluation wafer. Then, the metal contamination of the low resistance silicon single crystal can be constantly and reliably evaluated.

ライフタイム値の信頼性が高い、抵抗率が10Ωcm前後のものを評価用ウェーハとして使用すれば、低抵抗シリコン単結晶の汚染状況の評価の信頼性を高めることができるので、より望ましい。   It is more desirable to use a wafer having a high lifetime value reliability and a resistivity of around 10 Ωcm as an evaluation wafer, because the reliability of the evaluation of the contamination state of the low-resistance silicon single crystal can be increased.

ライフタイムの測定方法についても限定はない。例えば、非破壊で迅速な測定が可能な装置が市販され、ウェーハの品質評価等に広く使用されているマイクロ波PCD法を用いればよい。   There is no limitation on the method of measuring the lifetime. For example, a microwave PCD method that is commercially available for non-destructive and quick measurement and is widely used for quality evaluation of wafers may be used.

本発明の金属汚染評価方法ならびに前記の実施形態1の評価方法においては、さらに、低抵抗のシリコン単結晶から切り出したウェーハを汚染評価用ウェーハと同じ熱処理装置内で同時に熱処理するに際し、両ウェーハを重ね合わせて、または僅かに隙間を設けて、例えば2枚並べた状態で熱処理を行う実施形態(これを、実施形態2と記す)を採用することが望ましい。   In the metal contamination evaluation method of the present invention and the evaluation method of the first embodiment, the wafers cut from the low-resistance silicon single crystal are further heat-treated simultaneously in the same heat treatment apparatus as the contamination evaluation wafer. It is desirable to adopt an embodiment (this is referred to as Embodiment 2) in which heat treatment is performed in a state where two sheets are arranged, for example, in a stacked state or with a slight gap.

この実施形態2における両ウェーハの並べ方は、それぞれの面の一部または全部を対向させる並べ方、周縁を近接させる並べ方のいずれでもよい。熱処理装置内での金属の拡散は、両者が非接触状態でも起こるが、両ウェーハを重ね合わせて密着させ、または隙間ができるだけ少ない状態で2枚並べて熱処理を行う方が、汚染金属の拡散(つまり、評価用ウェーハへの吸収)がより促進され、評価用ウェーハへの汚染金属の転写を容易に行わせることができる。   The method for arranging both wafers in the second embodiment may be either an arrangement method in which part or all of the respective surfaces are opposed to each other, or an arrangement method in which the peripheral edges are close to each other. Diffusion of the metal in the heat treatment apparatus occurs even in a non-contact state. However, it is more difficult to disperse the contaminated metal (that is, when two wafers are overlapped and adhered to each other or heat treatment is performed with two gaps arranged as little as possible) , Absorption into the evaluation wafer) is further promoted, and the contamination metal can be easily transferred to the evaluation wafer.

本発明のシリコン単結晶の金属汚染評価方法(実施形態1および2の評価方法を含む)は、低抵抗シリコン単結晶の金属汚染状況を確認する方法、すなわち金属汚染の有無を判定する方法であり、生産ラインで使用することも可能である。本発明の評価方法を実際に適用するに際しては、例えば、ウェーハ加工工程におけるある段階(工程)で、評価対象であるシリコン単結晶から切り出したウェーハが「金属汚染有り」と評価された場合、該当するシリコン単結晶を工程ラインから外してライン自体の汚染を防ぐとともに、SIMS法等で該シリコン単結晶の汚染状況について定量評価を行うこととなる。   The silicon single-crystal metal contamination evaluation method (including the evaluation methods of Embodiments 1 and 2) of the present invention is a method for confirming the metal contamination status of a low-resistance silicon single crystal, that is, a method for determining the presence or absence of metal contamination. It can also be used in production lines. When actually applying the evaluation method of the present invention, for example, if a wafer cut out from the silicon single crystal to be evaluated is evaluated as “with metal contamination” at a certain stage (process) in the wafer processing process, The silicon single crystal to be removed is removed from the process line to prevent contamination of the line itself, and quantitative evaluation is performed on the contamination state of the silicon single crystal by the SIMS method or the like.

本発明のシリコン単結晶の金属汚染評価方法は、低抵抗シリコン単結晶の汚染金属を拡散により金属汚染評価用ウェーハにゲッタリングさせ、前記評価用ウェーハのライフタイムを測定することによって低抵抗シリコン単結晶の金属汚染状況を確認する方法である。この評価方法によれば、従来、低抵抗であるためライフタイムの測定ができず、原子吸光分析法やSIMS法に依らざるを得なかった低抵抗のシリコン単結晶における金属汚染の評価を、簡便に、しかも低コストで行うことができる。生産ラインでの適用も可能である。   According to the method for evaluating metal contamination of a silicon single crystal according to the present invention, the contamination metal of the low resistance silicon single crystal is gettered to the metal contamination evaluation wafer by diffusion and the lifetime of the evaluation wafer is measured. This is a method for confirming the metal contamination status of crystals. According to this evaluation method, the lifetime can not be measured because of its low resistance, and it is easy to evaluate metal contamination in a low resistance silicon single crystal that had to rely on atomic absorption spectrometry or SIMS. Moreover, it can be performed at low cost. Application in production lines is also possible.

したがって、本発明のシリコン単結晶の金属汚染評価方法は、半導体基板材料の製造分野において広く利用することができる。   Therefore, the method for evaluating metal contamination of a silicon single crystal according to the present invention can be widely used in the field of manufacturing semiconductor substrate materials.

Claims (3)

ライフタイム測定ができない低抵抗のシリコン単結晶から切り出したウェーハを、金属汚染評価用ウェーハと同じ熱処理装置内で同時に熱処理を行って、金属汚染評価用ウェーハに低抵抗シリコン単結晶の汚染金属を拡散によりゲッタリングさせ、前記金属汚染評価用ウェーハのライフタイムを測定することにより低抵抗シリコン単結晶の金属汚染状況を確認することを特徴とするシリコン単結晶の金属汚染評価方法。   A wafer cut from a low-resistance silicon single crystal, whose lifetime cannot be measured, is simultaneously heat-treated in the same heat treatment equipment as the metal contamination evaluation wafer, and the contamination metal of the low resistance silicon single crystal is diffused into the metal contamination evaluation wafer. A metal contamination evaluation method for a silicon single crystal, wherein the metal contamination state of the low resistance silicon single crystal is confirmed by measuring the lifetime of the wafer for metal contamination evaluation. 前記金属汚染評価用ウェーハはライフタイム測定が可能な抵抗を有するものであることを特徴とする請求項1に記載のシリコン単結晶の金属汚染評価方法。   2. The method for evaluating metal contamination of a silicon single crystal according to claim 1, wherein the metal contamination evaluation wafer has a resistance capable of lifetime measurement. 前記低抵抗のシリコン単結晶から切り出したウェーハと金属汚染評価用ウェーハを、重ね合わせて、または僅かに隙間を設けて熱処理を行うことを特徴とする請求項1または2に記載のシリコン単結晶の金属汚染評価方法。   3. The silicon single crystal according to claim 1, wherein the heat treatment is performed by superposing the wafer cut from the low-resistance silicon single crystal and the wafer for metal contamination evaluation or by providing a slight gap therebetween. Metal contamination assessment method.
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