[go: up one dir, main page]

JP5742742B2 - Metal contamination assessment method - Google Patents

Metal contamination assessment method Download PDF

Info

Publication number
JP5742742B2
JP5742742B2 JP2012025395A JP2012025395A JP5742742B2 JP 5742742 B2 JP5742742 B2 JP 5742742B2 JP 2012025395 A JP2012025395 A JP 2012025395A JP 2012025395 A JP2012025395 A JP 2012025395A JP 5742742 B2 JP5742742 B2 JP 5742742B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat treatment
metal contamination
value
measured value
silicon substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012025395A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013162094A (en
Inventor
竹野 博
博 竹野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Handotai Co Ltd filed Critical Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority to JP2012025395A priority Critical patent/JP5742742B2/en
Publication of JP2013162094A publication Critical patent/JP2013162094A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5742742B2 publication Critical patent/JP5742742B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Description

本発明は、シリコン基板製造プロセス又はデバイス製造プロセスにおいて用いられる種々の熱処理炉の金属汚染を評価する金属汚染評価方法に関する。   The present invention relates to a metal contamination evaluation method for evaluating metal contamination of various heat treatment furnaces used in a silicon substrate manufacturing process or a device manufacturing process.

半導体シリコン基板(ウェーハ)の製造プロセスや半導体デバイスの製造プロセスにおいて、ウェーハが金属不純物などで汚染されると製品の性能に悪影響が生じるので、金属汚染の低減は極めて重要な課題である。   In the manufacturing process of a semiconductor silicon substrate (wafer) and the manufacturing process of a semiconductor device, if the wafer is contaminated with metal impurities or the like, the performance of the product is adversely affected. Therefore, reduction of metal contamination is a very important issue.

シリコン基板製造プロセス又はデバイス製造プロセス中の金属汚染を評価する方法として、マイクロ波光導電減衰法(μ―PCD法)による再結合ライフタイムの測定が広く用いられている。このμ―PCD法では、まずシリコン単結晶のバンドギャップよりも大きなエネルギーの光パルスを照射し、ウェーハ中に過剰キャリアを発生させる。発生した過剰キャリアによりウェーハの導電率が増加するが、その後、時間経過に伴い過剰キャリアが再結合によって消滅することで導電率が減少する。この変化を反射マイクロ波パワーの時間変化として検出し、解析することにより再結合ライフタイムを求めることができる。再結合ライフタイムは、禁制帯中に再結合中心となる準位を形成する金属不純物や欠陥などが存在すると短くなる。このことから、再結合ライフタイムの測定により、ウェーハ中の金属不純物や結晶欠陥などを評価することができる(例えば、非特許文献1)。   As a method for evaluating metal contamination during a silicon substrate manufacturing process or a device manufacturing process, measurement of a recombination lifetime by a microwave photoconductive decay method (μ-PCD method) is widely used. In this μ-PCD method, a light pulse having an energy larger than the band gap of a silicon single crystal is first irradiated to generate excess carriers in the wafer. The electrical conductivity of the wafer increases due to the generated excess carriers, but thereafter, the electrical conductivity decreases with the lapse of time because excess carriers disappear due to recombination. By detecting this change as a time change of the reflected microwave power and analyzing it, the recombination lifetime can be obtained. The recombination lifetime is shortened when there are metal impurities or defects that form a level that becomes a recombination center in the forbidden band. From this, metal impurities, crystal defects, and the like in the wafer can be evaluated by measuring the recombination lifetime (for example, Non-Patent Document 1).

評価対象の試料がウェーハ形状の場合、光パルスによって発生した過剰キャリアは、ウェーハ内部で再結合して消滅するだけではなく、ウェーハ表面及び裏面に拡散し、表面再結合により消滅する。従って、ウェーハ内部の金属汚染を評価するためには、表面及び裏面での表面再結合を抑制する必要がある。表面再結合を抑制する方法として、熱酸化処理(酸化膜パシベーション)や電解溶液処理(ケミカルパシベーション処理、CP処理と略称されることがある)が一般的に用いられている。酸化膜パシベーションでは、酸化膜を形成するための熱処理工程において、金属汚染や結晶欠陥を発生させないように注意する必要がある。そのため、酸化炉以外の熱処理炉、例えばエピタキシャルウェーハを製造するためのエピタキシャル成長炉の金属汚染を評価する場合は、ケミカルパシベーション処理が用いられる。   When the sample to be evaluated has a wafer shape, excess carriers generated by the light pulse are not only recombined inside the wafer and disappear, but also diffused to the front and back surfaces of the wafer and disappear due to surface recombination. Therefore, in order to evaluate metal contamination inside the wafer, it is necessary to suppress surface recombination on the front surface and the back surface. As a method for suppressing surface recombination, thermal oxidation treatment (oxide film passivation) and electrolytic solution treatment (sometimes abbreviated as chemical passivation treatment or CP treatment) are generally used. In oxide film passivation, care must be taken not to generate metal contamination or crystal defects in a heat treatment process for forming an oxide film. Therefore, when evaluating metal contamination in a heat treatment furnace other than the oxidation furnace, for example, an epitaxial growth furnace for manufacturing an epitaxial wafer, a chemical passivation treatment is used.

ケミカルパシベーション処理用の溶液としては、ヨウ素アルコール溶液(例えば、非特許文献2)とキンヒドロンアルコール溶液(例えば、特許文献1)が知られている。キンヒドロンアルコール溶液の場合は、表面パシベーション効果が安定するまでに時間がかかる(例えば、非特許文献3)。そのため、金属汚染の評価結果をできるだけ早く得たい場合には、ヨウ素アルコール溶液が用いられる。   Known solutions for chemical passivation treatment include iodine alcohol solution (for example, Non-Patent Document 2) and quinhydrone alcohol solution (for example, Patent Document 1). In the case of a quinhydrone alcohol solution, it takes time until the surface passivation effect is stabilized (for example, Non-Patent Document 3). Therefore, iodine alcohol solution is used when it is desired to obtain the evaluation result of metal contamination as soon as possible.

特開2002−329692号公報JP 2002-329692 A

JEIDA−53−1997“シリコンウェーハの反射マイクロ波光導電減衰法による再結合ライフタイム測定方法”JEIDA-53-1997 “Method for measuring recombination lifetime of silicon wafer by reflection microwave photoconductive decay method” T. S. Horanyi et al., Appl. Surf. Sci. 63(1993)306.T. T. et al. S. Horanyi et al. , Appl. Surf. Sci. 63 (1993) 306. H. takato et al., Jpn. J. Appl. Phys. 41(2002)L870.H. Takato et al. , Jpn. J. et al. Appl. Phys. 41 (2002) L870.

半導体デバイスの高性能化に伴い、微量な金属汚染でもデバイス性能に悪影響を及ぼすようになり、金属汚染を低減することが極めて重要な課題となっている。特に、CCD(電荷結合素子)やCIS(CMOSイメージセンサ)などの撮像素子においては、受光感度や解像度の向上に伴い、微弱な白キズや暗電流などが問題となり、極微量の金属汚染が悪影響を及ぼすことが懸念されている。そのため、撮像素子用基板として広く用いられているエピタキシャルウェーハでは、デバイス製造プロセスにおける金属汚染のみならず、エピタキシャルウェーハを製造するプロセスにおける金属汚染も低減することが強く望まれている。   As the performance of semiconductor devices increases, even a small amount of metal contamination has an adverse effect on device performance, and reducing metal contamination is an extremely important issue. In particular, in an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) or CIS (CMOS Image Sensor), a weak white flaw or dark current becomes a problem as the light receiving sensitivity and resolution are improved, and a very small amount of metal contamination is adversely affected. Is concerned. For this reason, in an epitaxial wafer widely used as a substrate for an image sensor, it is strongly desired to reduce not only metal contamination in the device manufacturing process but also metal contamination in the process of manufacturing the epitaxial wafer.

シリコン基板製造プロセス又はデバイス製造プロセスにおける金属汚染を低減するためには、極微量な金属汚染を高感度、かつ高精度で評価する方法が必要である。   In order to reduce metal contamination in a silicon substrate manufacturing process or a device manufacturing process, a method for evaluating a very small amount of metal contamination with high sensitivity and high accuracy is required.

前述したように、金属汚染を評価する方法として、μ―PCD法による再結合ライフタイム測定が広く用いられている。この方法により金属汚染を高感度で評価するためには、金属汚染前の段階での再結合ライフタイムの初期値が高いシリコン基板を、金属汚染評価用シリコン基板として用いることが望ましい。これは、同じ金属汚染量であっても、再結合ライフタイムの初期値が高いほど、金属汚染による再結合ライフタイムの低下度合が大きくなるからである。   As described above, the recombination lifetime measurement by the μ-PCD method is widely used as a method for evaluating metal contamination. In order to evaluate metal contamination with high sensitivity by this method, it is desirable to use a silicon substrate having a high initial value of the recombination lifetime at a stage before metal contamination as a silicon substrate for metal contamination evaluation. This is because even when the amount of metal contamination is the same, the higher the initial value of the recombination lifetime, the greater the degree of decrease in the recombination lifetime due to metal contamination.

従来は、金属汚染評価方法として、例えば抵抗率を限定した金属汚染評価用シリコン基板を評価対象の熱処理炉で熱処理して、その熱処理後の再結合ライフタイムの測定値により金属汚染を評価していた。しかし、熱処理後の再結合ライフタイムの測定値は、金属汚染濃度が同じでも初期値によって異なるため、熱処理後の再結合ライフタイムの測定値のみから金属汚染を厳密に評価することはできないという問題があった。また、金属汚染を厳密に評価するためには、評価対象となる熱処理の前後での変化量を求める必要があった。   Conventionally, as a metal contamination evaluation method, for example, a silicon substrate for metal contamination evaluation with a limited resistivity is heat-treated in a heat treatment furnace to be evaluated, and metal contamination is evaluated based on the measured recombination lifetime after the heat treatment. It was. However, the measurement value of the recombination lifetime after the heat treatment differs depending on the initial value even if the metal contamination concentration is the same, so that the metal contamination cannot be strictly evaluated only from the measurement value of the recombination lifetime after the heat treatment. was there. Moreover, in order to evaluate metal contamination strictly, it was necessary to obtain | require the variation | change_quantity before and behind the heat processing used as evaluation object.

しかし、シリコン基板の再結合ライフタイムの初期値は、抵抗率のみで決まるわけではなく、結晶育成中に形成されたGrown−in欠陥(結晶成長導入欠陥)がキャリアの再結合中心となることにより、低下する場合がある(以下、結晶育成中に形成された再結合中心をGrown−in再結合中心と称する場合がある)。そのため、熱処理後の測定値に対して基準とすべき熱処理前の初期値が結晶ロットにより異なる(すなわち、別々に育成されたシリコン単結晶インゴットから作製されたシリコン基板同士では熱処理前の初期値が異なる)という問題があった。   However, the initial value of the recombination lifetime of the silicon substrate is not determined only by the resistivity, but the grown-in defect (crystal growth introduction defect) formed during crystal growth becomes a carrier recombination center. (Hereinafter, recombination centers formed during crystal growth may be referred to as grown-in recombination centers). Therefore, the initial value before the heat treatment to be used as a reference for the measured value after the heat treatment differs depending on the crystal lot (that is, the initial value before the heat treatment is different between silicon substrates manufactured from silicon single crystal ingots grown separately). There was a problem of different).

一方、Grown−in再結合中心は、熱的に不安定なため、金属汚染を評価する対象の熱処理工程で消滅する場合がある。そのため、例えばエピタキシャル成長工程において、Grown−in再結合中心が消滅することにより再結合ライフタイムの測定値が向上して、金属汚染が評価できない場合があった。もちろん、Grown−in再結合中心の密度が極めて低いシリコン結晶を製造すれば問題はないが、そのようなシリコン結晶を製造するには、製造条件が極めて限定的になり、生産性が低くなってコスト高となるという問題が生じる。   On the other hand, the grown-in recombination center is thermally unstable and may disappear in the heat treatment process for evaluating metal contamination. Therefore, for example, in the epitaxial growth process, the grown-in recombination center disappears, so that the measured value of the recombination lifetime is improved, and metal contamination may not be evaluated. Of course, there is no problem if a silicon crystal having a very low density of grown-in recombination centers is produced. However, in order to produce such a silicon crystal, the production conditions are extremely limited, and the productivity is lowered. The problem of high costs arises.

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、シリコン基板製造プロセス又はデバイス製造プロセスにおいて用いられる熱処理炉の金属汚染を高感度かつ高精度で評価することができる金属汚染評価方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and provides a metal contamination evaluation method capable of evaluating metal contamination of a heat treatment furnace used in a silicon substrate manufacturing process or a device manufacturing process with high sensitivity and high accuracy. The purpose is to provide.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、金属汚染評価用シリコン基板の再結合ライフタイムの測定値を用いて、評価対象の熱処理炉の金属汚染を評価する方法であって、同一のシリコン単結晶インゴットから複数のシリコン基板を作製することにより複数の前記金属汚染評価用シリコン基板を準備する工程と、前記複数の金属汚染評価用シリコン基板のうち1枚を、評価対象ではない熱処理炉で熱処理する熱処理Aを行う工程と、前記複数の金属汚染評価用シリコン基板のうち前記熱処理Aを行わないシリコン基板を、前記評価対象の熱処理炉で熱処理する熱処理Bを行う工程と、前記熱処理A又は前記熱処理Bを行った後の各々のシリコン基板の表面に対して表面パシベーション処理を行う工程と、前記熱処理A及び前記表面パシベーション処理を行った後のシリコン基板の再結合ライフタイムを、マイクロ波光導電減衰法により測定して測定値Aを得る工程と、前記熱処理B及び前記表面パシベーション処理を行った後のシリコン基板の再結合ライフタイムを、マイクロ波光導電減衰法により測定して測定値Bを得る工程と、前記測定値Aを基準として、前記測定値Bを比較することにより前記評価対象の熱処理炉の金属汚染を評価する工程とを含むことを特徴とする金属汚染評価方法を提供する。   The present invention was made in order to solve the above problems, and is a method for evaluating metal contamination of a heat treatment furnace to be evaluated using a measurement value of a recombination lifetime of a silicon substrate for metal contamination evaluation, A step of preparing a plurality of metal contamination evaluation silicon substrates by producing a plurality of silicon substrates from the same silicon single crystal ingot, and one of the plurality of metal contamination evaluation silicon substrates is not an evaluation target. A step of performing a heat treatment A in which heat treatment is performed in a heat treatment furnace; a step of performing a heat treatment B in which the silicon substrate not subjected to the heat treatment A among the plurality of metal contamination evaluation silicon substrates is heat treated in the heat treatment furnace to be evaluated; Performing a surface passivation treatment on the surface of each silicon substrate after the heat treatment A or the heat treatment B, and the heat treatment A and the table The step of obtaining the measurement value A by measuring the recombination lifetime of the silicon substrate after the passivation treatment by the microwave photoconductive decay method, and the recombination of the silicon substrate after the heat treatment B and the surface passivation treatment are performed. The metal lifetime of the heat treatment furnace to be evaluated is evaluated by comparing the measured value B with the step of obtaining the measured value B by measuring the coupling lifetime by the microwave photoconductive decay method and the measured value A A metal contamination evaluation method characterized by comprising the steps of:

上記のような金属汚染評価方法であれば、熱的に不安定なGrown−in再結合中心を熱処理Aにより消滅させたシリコン基板の再結合ライフタイムの測定値(測定値A)を基準として、測定値Aと測定値Bを比較するので、Grown−in再結合中心による再結合ライフタイムへの影響を排除して、評価対象の熱処理炉の金属汚染を正確に評価できる。   If the metal contamination evaluation method is as described above, based on the measurement value (measurement value A) of the recombination lifetime of the silicon substrate in which the thermally unstable Grown-in recombination center is extinguished by the heat treatment A, Since the measurement value A and the measurement value B are compared, the influence on the recombination lifetime due to the grown-in recombination center can be eliminated, and the metal contamination of the heat treatment furnace to be evaluated can be accurately evaluated.

この場合、前記熱処理Aを、熱処理温度を1000℃以上1200℃以下とし、熱処理時間を1分以上60分以下の範囲として行うことが好ましい。   In this case, the heat treatment A is preferably performed at a heat treatment temperature of 1000 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower and a heat treatment time of 1 minute or longer and 60 minutes or shorter.

このような熱処理条件とした熱処理を施すことにより、熱処理AにおいてGrown−in再結合中心を効果的に消滅させることができる。   By performing heat treatment under such heat treatment conditions, the grown-in recombination centers can be effectively eliminated in the heat treatment A.

また、本発明に係る金属汚染評価方法では、前記測定値Aを基準とした測定値Bの比較による金属汚染の評価を、測定値B−測定値A、測定値B/測定値A、又は(1/測定値B)−(1/測定値A)の計算により得られた計算値に基づいて行うことができる。   Moreover, in the metal contamination evaluation method according to the present invention, the evaluation of metal contamination by comparison of the measurement value B with the measurement value A as a reference is performed as measurement value B−measurement value A, measurement value B / measurement value A, or ( It can be performed based on the calculated value obtained by the calculation of 1 / measured value B) − (1 / measured value A).

これらのような計算により、Grown−in再結合中心の影響を排除した計算値を得ることができる。   By such calculation, a calculated value excluding the influence of the Grown-in recombination center can be obtained.

また、前記表面パシベーション処理を、ケミカルパシベーション処理により、又は、前記シリコン基板の表面に酸化膜を形成することにより行うことができる。   The surface passivation treatment can be performed by chemical passivation treatment or by forming an oxide film on the surface of the silicon substrate.

ケミカルパシベーション処理はパシベーション効果が高いので、表面パシベーション処理をケミカルパシベーション処理で行うことにより、表面再結合の影響をより効果的に抑制できるので好ましい。また、表面パシベーション処理をシリコン基板の表面に酸化膜を形成することにより行うこともできる。また、前記の熱処理(熱処理A又は熱処理B)によりシリコン基板の表面に酸化膜が形成されている場合は、その酸化膜を表面パシベーション用の酸化膜としても利用できる。   Since the chemical passivation treatment has a high passivation effect, it is preferable to perform the surface passivation treatment by the chemical passivation treatment because the influence of surface recombination can be more effectively suppressed. The surface passivation treatment can also be performed by forming an oxide film on the surface of the silicon substrate. Further, when an oxide film is formed on the surface of the silicon substrate by the heat treatment (heat treatment A or heat treatment B), the oxide film can also be used as an oxide film for surface passivation.

また、表面パシベーション処理をケミカルパシベーション処理で行う場合は、前記ケミカルパシベーション処理を、ヨウ素アルコール溶液を用いて行うことが好ましい。   Moreover, when performing a surface passivation process by a chemical passivation process, it is preferable to perform the said chemical passivation process using an iodine alcohol solution.

このようなケミカルパシベーション処理であれば、パシベーション効果が高く、処理後早く安定するので、再結合ライフタイムを迅速に測定することができる。   Such a chemical passivation treatment has a high passivation effect and stabilizes soon after the treatment, so that the recombination lifetime can be measured quickly.

本発明に係る金属汚染評価方法により、熱的に不安定なGrown−in再結合中心による影響を排除して、評価対象の熱処理炉の金属汚染を評価できる。その結果、シリコン基板製造プロセスやデバイス製造プロセスにおいて、熱処理炉の金属汚染を高感度かつ高精度で評価することができる。   With the metal contamination evaluation method according to the present invention, it is possible to evaluate the metal contamination of the heat treatment furnace to be evaluated by eliminating the influence of thermally unstable grown-in recombination centers. As a result, metal contamination of the heat treatment furnace can be evaluated with high sensitivity and high accuracy in the silicon substrate manufacturing process and the device manufacturing process.

本発明に係る金属汚染評価方法の概略の一例を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed an example of the outline of the metal contamination evaluation method concerning this invention. 実験例における熱処理温度と再結合ライフタイムとの関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the heat processing temperature and recombination lifetime in an experiment example. 実験例における熱処理時間と再結合ライフタイムとの関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the heat processing time and recombination lifetime in an experiment example. 実施例1における、再結合ライフタイムの測定値Aと、測定値B−測定値Aとの関係を示したグラフである。4 is a graph showing a relationship between a measured value A of recombination lifetime and measured value B−measured value A in Example 1. FIG. 比較例1における、再結合ライフタイムの初期値と、測定値B−初期値との関係を示したグラフである。6 is a graph showing a relationship between an initial value of a recombination lifetime and a measured value B-initial value in Comparative Example 1. 実施例1における、再結合ライフタイムの測定値Aと、測定値B/測定値Aとの関係を示したグラフである。4 is a graph showing a relationship between a recombination lifetime measurement value A and a measurement value B / measurement value A in Example 1. FIG. 比較例1における、再結合ライフタイムの初期値と、測定値B/初期値との関係を示したグラフである。6 is a graph showing a relationship between an initial value of a recombination lifetime and a measured value B / initial value in Comparative Example 1.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.

図1に、本発明に係る金属汚染評価方法の概略の一例を示した。   FIG. 1 shows an example of an outline of the metal contamination evaluation method according to the present invention.

まず、図1(a)に示したように、同一のシリコン単結晶インゴットから複数のシリコン基板を作製することにより複数の金属汚染評価用シリコン基板を準備する(工程a)。ここで準備する金属汚染評価用シリコン基板の直径は、評価対象となる熱処理炉で処理されるウェーハの直径と同じにすることが好ましく、例えば6〜12インチ(150〜300mm)とすることができる。この金属汚染評価用シリコン基板の厚みは標準的な厚みで良く、例えば0.5〜1.0mmとすることができる。この金属汚染評価用シリコン基板の表面の加工条件は標準的な条件で良いが、サンドブラスト処理や多結晶シリコン膜の形成など、再結合ライフタイムを低下させる処理は避けることが好ましい。   First, as shown in FIG. 1A, a plurality of silicon substrates for metal contamination evaluation are prepared by preparing a plurality of silicon substrates from the same silicon single crystal ingot (step a). The diameter of the silicon substrate for metal contamination evaluation prepared here is preferably the same as the diameter of the wafer processed in the heat treatment furnace to be evaluated, for example, 6 to 12 inches (150 to 300 mm). . The thickness of the metal contamination evaluation silicon substrate may be a standard thickness, for example, 0.5 to 1.0 mm. The processing conditions on the surface of the metal contamination evaluation silicon substrate may be standard conditions, but it is preferable to avoid a process that lowers the recombination lifetime, such as a sandblast process or a formation of a polycrystalline silicon film.

本発明において、シリコン基板を切断する前のシリコン単結晶インゴットを準備する方法は特に限定されない。例えば、チョクラルスキー法(CZ法)やフローティングゾーン法(FZ法)により作製することができる。なお、本発明における「シリコン単結晶インゴット」とは、シリコン単結晶からなるインゴット状の単結晶棒のことを指し、このインゴットからウェーハ形状のシリコン基板を切り出して作製できるものであればよい。例えば、本発明における「シリコン単結晶インゴット」は、CZ法やFZ法により作製したシリコン単結晶インゴットを分割した状態の単結晶棒(しばしばシリコン単結晶ブロックと呼ばれるもの)を含む概念である。   In the present invention, the method for preparing the silicon single crystal ingot before cutting the silicon substrate is not particularly limited. For example, it can be produced by the Czochralski method (CZ method) or the floating zone method (FZ method). The “silicon single crystal ingot” in the present invention refers to an ingot-shaped single crystal rod made of a silicon single crystal, as long as it can be produced by cutting a wafer-shaped silicon substrate from the ingot. For example, the “silicon single crystal ingot” in the present invention is a concept including a single crystal rod (often referred to as a silicon single crystal block) in a state where a silicon single crystal ingot produced by the CZ method or the FZ method is divided.

なお、この同一のシリコン単結晶インゴットから作製される複数のシリコン基板は、必ずしも同時に作製される必要はなく、同一のシリコン単結晶インゴットから作製するのであれば、それぞれ別途に作製されてもよい。   Note that the plurality of silicon substrates manufactured from the same silicon single crystal ingot are not necessarily manufactured at the same time, and may be manufactured separately as long as they are manufactured from the same silicon single crystal ingot.

以上のように金属汚染評価用シリコン基板を準備した後、図1(b)に示したように、複数の金属汚染評価用シリコン基板のうち少なくとも1枚を、評価対象ではない熱処理炉で熱処理する(熱処理A、工程b)。この熱処理Aにおいて用いる熱処理炉は、半導体基板を熱処理することができる種々の熱処理炉を用いることができ、エピタキシャル成長炉を用いることもできる。この熱処理Aにより、熱的に不安定なGrown−in再結合中心を消滅させる。熱処理Aにおいて用いる熱処理炉は金属汚染レベルが低いものであることが好ましい。   After the metal contamination evaluation silicon substrate is prepared as described above, as shown in FIG. 1B, at least one of the plurality of metal contamination evaluation silicon substrates is heat-treated in a heat treatment furnace that is not an evaluation target. (Heat treatment A, step b). As the heat treatment furnace used in the heat treatment A, various heat treatment furnaces that can heat-treat the semiconductor substrate can be used, and an epitaxial growth furnace can also be used. By this heat treatment A, thermally unstable Grown-in recombination centers are eliminated. The heat treatment furnace used in the heat treatment A preferably has a low metal contamination level.

この熱処理Aにおいては、熱処理温度を1000℃以上1200℃以下とし、熱処理時間を1分以上60分以下の範囲として行うことが好ましい。また、この熱処理Aは酸化性雰囲気下で行うことがより好ましい。熱処理Aにおいてこのような熱処理条件が好ましいことは、後述する実験例により得られた知見に基づくものである。   In the heat treatment A, the heat treatment temperature is preferably set to 1000 ° C. or more and 1200 ° C. or less, and the heat treatment time is preferably set in a range of 1 minute or more and 60 minutes or less. The heat treatment A is more preferably performed in an oxidizing atmosphere. The fact that such heat treatment conditions are preferable in the heat treatment A is based on knowledge obtained by experimental examples described later.

熱処理Aにおいて、熱処理温度が1000℃以上であれば、Grown−in再結合中心を効果的に消滅させることができる。熱処理温度が1200℃以下であれば、その熱処理により新たに金属汚染や格子欠陥が導入されることによる再結合ライフタイムの低下を抑制することができる。熱処理時間が1分以上であれば、Grown−in再結合中心を効果的に消滅させることができる。熱処理時間が長くても問題ないが、長すぎると効率的ではなくなるため、60分以下とすることが好ましい。   In the heat treatment A, if the heat treatment temperature is 1000 ° C. or higher, the grown-in recombination centers can be effectively eliminated. If heat processing temperature is 1200 degrees C or less, the fall of the recombination lifetime by metal contamination and a lattice defect being newly introduce | transduced by the heat processing can be suppressed. If the heat treatment time is 1 minute or longer, the grown-in recombination centers can be effectively eliminated. There is no problem even if the heat treatment time is long, but if it is too long, it becomes inefficient, and therefore it is preferably 60 minutes or less.

熱処理Aにおいて、熱処理雰囲気を酸化性雰囲気とした場合は、シリコン基板の表面に酸化膜が形成される。酸化膜が形成されることにより、シリコン基板内に格子間シリコンが注入され、空孔起因のGrown−in再結合中心を効果的に消滅させることができる。また、酸化膜が形成されることにより、その熱処理における金属汚染を抑制でき、さらには、その酸化膜をパシベーション用の酸化膜として使用することができるので、後述のように、独立したケミカルパシベーション処理を行うことなく、再結合ライフタイムを測定できる。   In the heat treatment A, when the heat treatment atmosphere is an oxidizing atmosphere, an oxide film is formed on the surface of the silicon substrate. By forming the oxide film, interstitial silicon is injected into the silicon substrate, and Grown-in recombination centers caused by vacancies can be effectively eliminated. In addition, by forming an oxide film, metal contamination in the heat treatment can be suppressed, and further, the oxide film can be used as an oxide film for passivation, so that an independent chemical passivation treatment is performed as described later. The recombination lifetime can be measured without performing

また、工程aで準備した複数の金属汚染評価用シリコン基板のうち熱処理Aを行わないシリコン基板を、金属汚染を評価する対象である熱処理炉で熱処理する(熱処理B、工程c)。本発明に係る金属汚染評価方法は、半導体基板を熱処理することができる種々の熱処理炉を評価する場合に適用することができ、エピタキシャル成長炉に適用することもできる。   In addition, a silicon substrate that is not subjected to the heat treatment A among the plurality of metal contamination evaluation silicon substrates prepared in the step a is subjected to a heat treatment in a heat treatment furnace that is an object for evaluating the metal contamination (heat treatment B, step c). The metal contamination evaluation method according to the present invention can be applied to the evaluation of various heat treatment furnaces capable of heat treating a semiconductor substrate, and can also be applied to an epitaxial growth furnace.

評価対象の熱処理炉がエピタキシャル成長炉の場合、この熱処理Bの際に、金属汚染評価用シリコン基板の表面にエピタキシャル層を成長させることが好ましい。エピタキシャル層の厚み、導電型、抵抗率などは、特に限定されないが、例えば、ノンドープのエピタキシャル層を1〜10μm程度の厚みで成長させることができ、又は、製造する製品の仕様と同じにすることができる。また、エピタキシャル層を成長させずに熱処理だけを施すこともできる。   When the heat treatment furnace to be evaluated is an epitaxial growth furnace, an epitaxial layer is preferably grown on the surface of the metal substrate for metal contamination evaluation during the heat treatment B. The thickness, conductivity type, resistivity, etc. of the epitaxial layer are not particularly limited. For example, a non-doped epitaxial layer can be grown with a thickness of about 1 to 10 μm, or the specification of the manufactured product should be the same. Can do. Further, only the heat treatment can be performed without growing the epitaxial layer.

次に、図1(d)に示したように、熱処理A又は熱処理Bを行った後の各々のシリコン基板の表面に対して表面パシベーション処理を行う(工程d)。この表面パシベーション処理は、ケミカルパシベーション処理により行うことが好ましいが、シリコン基板の表面に酸化膜を形成すること(酸化膜パシベーション)により行うこともできる。酸化膜パシベーションにより表面パシベーションを行う場合には、熱処理A(工程b)又は熱処理B(工程c)と表面パシベーション処理(工程d)を同時に行うこともできる。   Next, as shown in FIG. 1D, a surface passivation treatment is performed on the surface of each silicon substrate after the heat treatment A or the heat treatment B (step d). This surface passivation treatment is preferably performed by chemical passivation treatment, but can also be performed by forming an oxide film on the surface of the silicon substrate (oxide film passivation). When performing surface passivation by oxide film passivation, the heat treatment A (step b) or the heat treatment B (step c) and the surface passivation treatment (step d) can be performed simultaneously.

この表面パシベーション処理では、熱処理Aを行った後のシリコン基板と、熱処理Bを行った後のシリコン基板とを同時に処理しても良いし、個別に処理しても構わない。   In this surface passivation treatment, the silicon substrate after the heat treatment A and the silicon substrate after the heat treatment B may be treated simultaneously or individually.

ケミカルパシベーションは、酸化膜パシベーションよりもパシベーション効果が高く、表面再結合の影響をより効果的に抑制できるので、この表面パシベーション処理工程においてケミカルパシベーション処理を採用することにより、金属汚染による再結合ライフタイムの低下をより高感度で評価できる。また、熱処理A又は熱処理Bにおいて、エピタキシャル成長炉による熱処理の場合など、酸化膜が形成されない熱処理を行った場合には、後から酸化膜を形成する酸化膜パシベーションよりもケミカルパシベーションの方が容易であり、酸化膜を形成するための熱処理の影響を受けないという利点がある。   Chemical passivation has a higher passivation effect than oxide film passivation and can suppress the effects of surface recombination more effectively. By adopting chemical passivation in this surface passivation treatment process, the recombination lifetime due to metal contamination is achieved. Can be evaluated with higher sensitivity. In addition, in the heat treatment A or the heat treatment B, when a heat treatment in which an oxide film is not formed is performed, such as a heat treatment using an epitaxial growth furnace, chemical passivation is easier than oxide film passivation in which an oxide film is formed later. There is an advantage that it is not affected by the heat treatment for forming the oxide film.

ケミカルパシベーション処理は、ヨウ素アルコール溶液を用いて行うことが好ましい。このように、ヨウ素アルコール溶液を用いたケミカルパシベーション処理であれば、パシベーション効果が高く、処理後早く安定するので、再結合ライフタイムを迅速に測定することができる。   The chemical passivation treatment is preferably performed using an iodine alcohol solution. Thus, the chemical passivation treatment using an iodine alcohol solution has a high passivation effect and stabilizes quickly after the treatment, so that the recombination lifetime can be measured quickly.

熱処理A又は熱処理Bを行う熱処理炉が酸化膜を形成できる熱処理炉の場合は、熱処理により酸化膜を形成し、その酸化膜をパシベーション用の酸化膜として、ケミカルパシベーション処理を行うことなく、再結合ライフタイムを測定できる。酸化膜パシベーションはケミカルパシベーション処理よりもパシベーション効果が低いものの、それが影響しない程度の評価であれば酸化膜パシベーションを表面パシベーション処理として採用することもできる。特に、酸化が可能な熱処理炉の場合には、熱処理により酸化膜を形成して、その酸化膜をパシベーション膜として用いることにより、ケミカルパシベーション処理をすることなく、そのまま再結合ライフタイムを測定することができる。   When the heat treatment furnace for performing the heat treatment A or the heat treatment B is a heat treatment furnace capable of forming an oxide film, an oxide film is formed by the heat treatment, and the oxide film is used as an oxide film for passivation and recombination without performing chemical passivation treatment. Lifetime can be measured. Although the oxide film passivation has a lower passivation effect than the chemical passivation process, the oxide film passivation can also be adopted as the surface passivation process if the evaluation does not affect the oxide film passivation. In particular, in the case of a heat treatment furnace that can be oxidized, an oxide film is formed by heat treatment, and the oxide film is used as a passivation film, so that the recombination lifetime can be measured as it is without chemical passivation treatment. Can do.

次に、図1(e)に示したように、熱処理A及び表面パシベーション処理を行った後のシリコン基板の再結合ライフタイムを、マイクロ波光導電減衰法(μ―PCD法)により測定して測定値Aを得る(工程e)。また、図1(f)に示したように、熱処理B及び表面パシベーション処理を行った後のシリコン基板の再結合ライフタイムを、マイクロ波光導電減衰法により測定して測定値Bを得る(工程f)。これらのμ―PCD法における測定条件は、一般的に用いられている条件で良く、例えば非特許文献1に記載された条件により測定することができる。測定装置は市販されているものを用いることができる。なお、表面パシベーション処理をケミカルパシベーション処理で行う際に、金属汚染評価用シリコン基板の表面に自然酸化膜が形成されている場合は、ケミカルパシベーション処理の前にフッ酸水溶液により自然酸化膜を除去する。熱処理A又は熱処理Bで用いた熱処理炉がエピタキシャル成長炉の場合は、エピタキシャル成長後の金属汚染評価用シリコン基板の再結合ライフタイムを測定することができる。   Next, as shown in FIG. 1 (e), the recombination lifetime of the silicon substrate after the heat treatment A and the surface passivation treatment is measured by the microwave photoconductive decay method (μ-PCD method). The value A is obtained (step e). Further, as shown in FIG. 1 (f), the recombination lifetime of the silicon substrate after the heat treatment B and the surface passivation treatment is measured by the microwave photoconductive decay method to obtain a measurement value B (step f ). The measurement conditions in these μ-PCD methods may be those generally used. For example, the measurement can be performed under the conditions described in Non-Patent Document 1. A commercially available measuring apparatus can be used. When the surface passivation treatment is performed by the chemical passivation treatment, if a natural oxide film is formed on the surface of the silicon substrate for metal contamination evaluation, the natural oxide film is removed with a hydrofluoric acid aqueous solution before the chemical passivation treatment. . When the heat treatment furnace used in the heat treatment A or the heat treatment B is an epitaxial growth furnace, the recombination lifetime of the silicon substrate for metal contamination evaluation after epitaxial growth can be measured.

熱処理Aを行ったシリコン基板のライフタイム測定(工程e)と熱処理Bを行ったシリコン基板のライフタイム測定(工程f)とは、同時に測定しても良いし、個別に測定しても構わない。また、後述の工程gにおける評価の基準とする、熱処理Aを行ったシリコン基板のライフタイム測定は、一つのシリコン単結晶インゴットに対して、少なくとも1枚のシリコン基板で、少なくとも1回測定しておけば良い。   The lifetime measurement of the silicon substrate subjected to the heat treatment A (step e) and the lifetime measurement of the silicon substrate subjected to the heat treatment B (step f) may be measured simultaneously or individually. . Moreover, the lifetime measurement of the silicon substrate which performed heat processing A used as the reference | standard of evaluation in the below-mentioned process g measured at least once with at least one silicon substrate with respect to one silicon single crystal ingot. It ’s fine.

次に、図1(g)に示したように、工程eで得られた測定値Aを基準として、工程fで得られた測定値Bを比較することにより評価対象の熱処理炉の金属汚染を評価する(工程g)。ここで、熱処理Aを行ったシリコン基板の測定値(測定値A)を基準とした熱処理Bを行ったシリコン基板の測定値(測定値B)の比較による金属汚染の評価を、測定値B−測定値A、測定値B/測定値A、又は(1/測定値B)−(1/測定値A)の計算により得られた計算値に基づいて行うことができる。このような計算により、Grown−in再結合中心の影響を排除した計算値を得ることができる。   Next, as shown in FIG. 1 (g), the metal contamination of the heat treatment furnace to be evaluated is compared by comparing the measurement value B obtained in step f with the measurement value A obtained in step e as a reference. Evaluate (step g). Here, the evaluation of metal contamination by comparison of the measured value (measured value B) of the silicon substrate subjected to the heat treatment B on the basis of the measured value (measured value A) of the silicon substrate subjected to the heat treatment A is described as a measured value B−. Measurement value A, measurement value B / measurement value A, or (1 / measurement value B) − (1 / measurement value A) can be performed based on the calculated value. By such calculation, a calculated value excluding the influence of the Grown-in recombination center can be obtained.

熱処理Aを行い、熱的に不安定なGrown−in再結合中心を消滅させたシリコン基板の再結合ライフタイムの測定値(測定値A)を基準として、測定値Aと測定値Bを比較するので、Grown−in再結合中心による再結合ライフタイムへの影響を排除して、評価対象の熱処理炉の金属汚染を評価できる。このようにして、本発明に係る金属汚染評価方法によれば、近年の高性能デバイスの性能に悪影響を及ぼす極微量の金属汚染を高感度かつ高精度で評価できる。   The measured value A is compared with the measured value B with reference to the measured value (measured value A) of the recombination lifetime of the silicon substrate in which the thermally unstable Grown-in recombination center is eliminated by performing the heat treatment A. Therefore, the influence of the grown-in recombination center on the recombination lifetime can be eliminated, and the metal contamination of the heat treatment furnace to be evaluated can be evaluated. As described above, according to the metal contamination evaluation method according to the present invention, a very small amount of metal contamination that adversely affects the performance of recent high-performance devices can be evaluated with high sensitivity and high accuracy.

次に、本発明において、Grown−in再結合中心を消滅させることを目的とする熱処理Aにおいて、熱処理温度は1000℃以上1200℃以下とし、熱処理時間は1分以上60分以下の範囲とするのが好ましい理由は、以下のような実験により得られた知見によることを説明する。   Next, in the present invention, in the heat treatment A aiming to eliminate the grown-in recombination centers, the heat treatment temperature is set to 1000 ° C. or more and 1200 ° C. or less, and the heat treatment time is set in the range of 1 minute or more and 60 minutes or less. The reason why is preferable is explained by the knowledge obtained by the following experiment.

(実験例)
フローティングゾーン法により、導電型がp型で、抵抗率が4500Ω・cm(結晶a)と導電型がn型で、抵抗率が43Ω・cm(結晶b)のシリコン単結晶インゴットを育成した。それぞれのシリコン単結晶インゴットの直径は200mm、結晶軸方位は<100>である。そして、これらのシリコン単結晶インゴットから、標準的なウェーハ加工プロセスにより、鏡面研磨仕上げのシリコン基板を作製した。
(Experimental example)
By a floating zone method, a silicon single crystal ingot having a conductivity type of p-type, a resistivity of 4500 Ω · cm (crystal a), a conductivity type of n-type, and a resistivity of 43 Ω · cm (crystal b) was grown. Each silicon single crystal ingot has a diameter of 200 mm and a crystal axis orientation of <100>. Then, from these silicon single crystal ingots, a mirror-polished silicon substrate was produced by a standard wafer processing process.

次に、作製したシリコン基板において、熱処理前の再結合ライフタイムの値を調べるため、自然酸化膜をフッ酸水溶液により除去し、表面再結合を抑制するためにヨウ素エタノール溶液を用いたケミカルパシベーション処理を施した後、μ―PCD法により再結合ライフタイムを測定した。その結果、結晶aの再結合ライフタイムは1067μsec、結晶bの再結合ライフタイムは619μsecであった。   Next, in order to investigate the value of the recombination lifetime before the heat treatment on the fabricated silicon substrate, the chemical passivation treatment using iodine ethanol solution to remove the natural oxide film with hydrofluoric acid aqueous solution and suppress the surface recombination Then, the recombination lifetime was measured by the μ-PCD method. As a result, the recombination lifetime of crystal a was 1067 μsec, and the recombination lifetime of crystal b was 619 μsec.

次に、同一のシリコン単結晶インゴットから作製したシリコン基板に対して、熱処理時間を30分に固定し、熱処理温度を500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃と変えて、酸素雰囲気下の熱処理を施した。また、熱処理温度を1000℃に固定して、熱処理時間を10秒、1分、10分、30分、60分と変えて、酸素雰囲気下の熱処理を施した。   Next, the heat treatment time is fixed to 30 minutes for the silicon substrates manufactured from the same silicon single crystal ingot, and the heat treatment temperatures are 500 ° C., 600 ° C., 700 ° C., 800 ° C., 900 ° C., 1000 ° C., 1100 ° C. The temperature was changed to 1200 ° C. and heat treatment was performed in an oxygen atmosphere. The heat treatment temperature was fixed at 1000 ° C., and the heat treatment time was changed to 10 seconds, 1 minute, 10 minutes, 30 minutes, and 60 minutes, and the heat treatment was performed in an oxygen atmosphere.

次に、熱処理を施したシリコン基板の表面に形成された酸化膜をフッ酸水溶液により除去し、表面再結合を抑制するためにヨウ素エタノール溶液を用いたケミカルパシベーション処理を施した後、μ―PCD法により再結合ライフタイムを測定した。熱処理条件が1000℃、30分の場合については、酸化膜を除去する前にも、熱処理で形成された酸化膜をパシベーション用の酸化膜として再結合ライフタイムを測定した。   Next, the oxide film formed on the surface of the heat-treated silicon substrate is removed with a hydrofluoric acid aqueous solution and subjected to chemical passivation using an iodine ethanol solution to suppress surface recombination, and then μ-PCD. The recombination lifetime was measured by the method. When the heat treatment condition was 1000 ° C. for 30 minutes, the recombination lifetime was measured using the oxide film formed by the heat treatment as an oxide film for passivation before removing the oxide film.

熱処理時間を30分に固定して、熱処理温度を変えた場合の再結合ライフタイムの測定結果を図2(a)と(b)に示した。図2(a)のグラフは結晶aに対応し、図2(b)のグラフは結晶bに対応する。   The measurement results of the recombination lifetime when the heat treatment time is fixed at 30 minutes and the heat treatment temperature is changed are shown in FIGS. The graph in FIG. 2A corresponds to the crystal a, and the graph in FIG. 2B corresponds to the crystal b.

図2(a)に示したように、結晶aの場合は、熱処理温度が1000℃以上になると、再結合ライフタイムの値が熱処理前よりも高くなることがわかった。この結果は、1000℃以上の熱処理により、Grown−in再結合中心が消滅したことを示している。結晶bの場合は、図2(b)に示したように、熱処理温度が900℃以上になると、再結合ライフタイムの値が熱処理前よりも高くなることがわかった。結晶bの方が結晶aよりも低い温度から再結合ライフタイムが高くなったのは、結晶bのGrown−in再結合中心の方が熱的に不安定であったためと考えられる。   As shown in FIG. 2A, in the case of the crystal a, it was found that when the heat treatment temperature was 1000 ° C. or higher, the recombination lifetime value was higher than that before the heat treatment. This result shows that the grown-in recombination centers disappeared by heat treatment at 1000 ° C. or higher. In the case of the crystal b, as shown in FIG. 2B, it was found that when the heat treatment temperature was 900 ° C. or higher, the recombination lifetime value was higher than that before the heat treatment. The reason why the recombination lifetime of the crystal b is higher than the temperature of the crystal a is considered to be that the grown-in recombination center of the crystal b is thermally unstable.

1000℃、30分の熱処理条件で熱処理を施したシリコン基板において、酸化膜を除去する前にライフタイムを測定した結果、結晶aの場合は6320μsec、結晶bの場合は2368μsecとなった。いずれの場合も、酸化膜をフッ酸水溶液により除去した後にケミカルパシベーション処理を施して測定した再結合ライフタイムの値よりも若干低くなったものの、再結合ライフタイムの値が熱処理前よりも高くなっていることがわかった。   As a result of measuring the lifetime before removing the oxide film on a silicon substrate subjected to heat treatment at 1000 ° C. for 30 minutes, the result was 6320 μsec for crystal a and 2368 μsec for crystal b. In either case, although the recombination lifetime was slightly lower than the recombination lifetime measured by removing the oxide film with a hydrofluoric acid solution and then performing chemical passivation, the recombination lifetime was higher than before the heat treatment. I found out.

熱処理温度を1000℃に固定して、熱処理時間を変えた場合の再結合ライフタイムの測定結果を図3(a)と(b)に示した。図3(a)のグラフは結晶aに対応し、図3(b)のグラフは結晶bに対応する。   The measurement results of the recombination lifetime when the heat treatment temperature is fixed at 1000 ° C. and the heat treatment time is changed are shown in FIGS. The graph in FIG. 3A corresponds to the crystal a, and the graph in FIG. 3B corresponds to the crystal b.

図3に示したように、いずれの結晶の場合も、熱処理時間が1分以上の場合に再結合ライフタイムの値が熱処理前よりも高くなることがわかった。この結果は、熱処理時間が1分以上であれば、Grown−in再結合中心を十分に消滅させることができることを示している。   As shown in FIG. 3, it was found that for any crystal, when the heat treatment time was 1 minute or longer, the recombination lifetime value was higher than that before the heat treatment. This result shows that the Grown-in recombination center can be sufficiently eliminated if the heat treatment time is 1 minute or longer.

これらの結果から、少なくとも熱処理温度を1000℃以上とし、熱処理時間を1分以上とすれば、より効果的にGrown−in再結合中心を消滅させることができ、再結合ライフタイムの値が高くなることがわかった。   From these results, when the heat treatment temperature is at least 1000 ° C. and the heat treatment time is 1 minute or longer, the grown-in recombination centers can be more effectively eliminated, and the value of the recombination lifetime is increased. I understood it.

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated further more concretely, these do not limit this invention.

(実施例1)
チョクラルスキー法(CZ法)又はフローティングゾーン法(FZ法)により、導電型や抵抗率、酸素濃度が異なる5本のシリコン単結晶インゴットを育成した。結晶直径は全て200mm、結晶軸方位は全て<100>である。そして、これらのシリコン単結晶インゴットから、標準的なウェーハ加工プロセスにより、鏡面研磨仕上げのシリコン基板を作製した。
Example 1
Five silicon single crystal ingots having different conductivity types, resistivity, and oxygen concentration were grown by the Czochralski method (CZ method) or the floating zone method (FZ method). The crystal diameters are all 200 mm and the crystal axis orientations are all <100>. Then, from these silicon single crystal ingots, a mirror-polished silicon substrate was produced by a standard wafer processing process.

次に、作製したシリコン基板に対して、評価対象ではない熱処理炉内で、1130℃で3分間、水素雰囲気下の熱処理(熱処理A)を施した。その後、自然酸化膜をフッ酸水溶液により除去し、表面再結合を抑制するためにヨウ素エタノール溶液を用いたケミカルパシベーション処理を施した後、μ―PCD法により再結合ライフタイムを測定した。測定は、ウェーハ全面で2mm間隔のマッピング測定を行い、その平均値を測定値Aとした。   Next, the manufactured silicon substrate was subjected to a heat treatment (heat treatment A) in a hydrogen atmosphere at 1130 ° C. for 3 minutes in a heat treatment furnace that is not an evaluation target. Thereafter, the natural oxide film was removed with an aqueous hydrofluoric acid solution, and after chemical passivation treatment using an iodine ethanol solution was performed to suppress surface recombination, the recombination lifetime was measured by the μ-PCD method. In the measurement, mapping measurement at intervals of 2 mm was performed on the entire surface of the wafer, and the average value was defined as a measurement value A.

また、準備した他のシリコン基板を、金属汚染を評価する対象となるエピタキシャル成長炉内に入れて、ノンドープで厚み約10μmのエピタキシャル層を成長させた(熱処理B)。その後、自然酸化膜をフッ酸水溶液により除去し、ヨウ素エタノール溶液を用いてケミカルパシベーション処理を行い、μ―PCD法により再結合ライフタイムを測定した。測定は、ウェーハ全面で2mm間隔のマッピング測定を行い、その平均値を測定値Bとした。   Further, the other prepared silicon substrate was placed in an epitaxial growth furnace to be subjected to metal contamination evaluation, and an undoped epitaxial layer having a thickness of about 10 μm was grown (heat treatment B). Thereafter, the natural oxide film was removed with an aqueous hydrofluoric acid solution, a chemical passivation treatment was performed using an iodine ethanol solution, and the recombination lifetime was measured by the μ-PCD method. In the measurement, mapping measurement was performed at intervals of 2 mm on the entire surface of the wafer, and the average value was defined as a measurement value B.

測定値Aと測定値B−測定値Aとの関係を図4に示した。いずれの測定値Aに対しても、測定値B−測定値Aの値は負であり、熱処理Bにおける金属汚染により再結合ライフタイムの値が低下していることがわかる。また、測定値Aが高いほど測定値B−測定値Aの絶対値が大きくなっていることから、Grown−in再結合中心を消滅させた後の再結合ライフタイムの値が高いほど金属汚染を高感度で評価できることがわかる。   The relationship between measured value A and measured value B−measured value A is shown in FIG. For any measured value A, the value of measured value B-measured value A is negative, and it can be seen that the value of recombination lifetime is reduced due to metal contamination in heat treatment B. Moreover, since the absolute value of measured value B-measured value A is larger as measured value A is higher, the higher the value of recombination lifetime after extinguishing the Grown-in recombination center, the more metal contamination occurs. It can be seen that it can be evaluated with high sensitivity.

測定値Aと測定値B/測定値Aとの関係を図6に示した。いずれの測定値Aに対しても、測定値B/測定値Aの値は1よりも小さくなり、熱処理Bにおける金属汚染により再結合ライフタイムの値が低下していることがわかる。また、測定値Aが高いほど測定値B/測定値Aの値が小さくなっていることから、Grown−in再結合中心を消滅させた後の再結合ライフタイムの値が高いほど金属汚染を高感度で評価できることがわかる。   The relationship between measured value A and measured value B / measured value A is shown in FIG. For any measured value A, the value of measured value B / measured value A is smaller than 1, and it can be seen that the value of recombination lifetime is reduced due to metal contamination in heat treatment B. Moreover, since the value of measured value B / measured value A is smaller as measured value A is higher, the higher the value of recombination lifetime after extinguishing the Grown-in recombination center, the higher the metal contamination. It can be seen that the sensitivity can be evaluated.

(1/測定値B)−(1/測定値A)の値を計算した結果、5×10−5〜8×10−5となった。(1/測定値B)−(1/測定値A)の値は、熱処理Bにおける金属汚染の濃度を相対的に示す値であり、その値が正であることは、金属汚染を評価できていることを示している。 As a result of calculating the value of (1 / measured value B) − (1 / measured value A), it was 5 × 10 −5 to 8 × 10 −5 . The value of (1 / measured value B) − (1 / measured value A) is a value relatively indicating the concentration of metal contamination in heat treatment B, and the positive value indicates that metal contamination can be evaluated. It shows that.

(比較例1)
実施例1と同じシリコン単結晶インゴットから作製されたシリコン基板において、熱処理を施さない場合の再結合ライフタイムの初期値を測定するため、自然酸化膜をフッ酸水溶液により除去し、表面再結合を抑制するためにヨウ素エタノール溶液を用いたケミカルパシベーション処理を施した後、μ―PCD法により再結合ライフタイムを測定した。測定は、ウェーハ全面で2mm間隔のマッピング測定を行い、その平均値を初期値とした。そして、実施例1の熱処理B後の測定値Bと比較した。
(Comparative Example 1)
In order to measure the initial value of the recombination lifetime when heat treatment is not performed on a silicon substrate manufactured from the same silicon single crystal ingot as in Example 1, the natural oxide film is removed with a hydrofluoric acid aqueous solution, and surface recombination is performed. In order to suppress, chemical passivation treatment using iodine ethanol solution was performed, and then recombination lifetime was measured by μ-PCD method. In the measurement, mapping measurement at intervals of 2 mm was performed on the entire surface of the wafer, and the average value was used as the initial value. And it compared with the measured value B after the heat treatment B of Example 1.

初期値と測定値B−初期値との関係を図5に示した。この結果から、“測定値B−初期値”の値が正となる場合があり、熱処理Bにおける金属汚染を評価できない場合があることがわかる。   The relationship between the initial value and the measured value B-initial value is shown in FIG. From this result, it can be seen that the value of “measured value B−initial value” may be positive, and metal contamination in the heat treatment B may not be evaluated.

初期値と測定値B/初期値との関係を図7に示した。この結果から、“測定値B/初期値”の値が1よりも大きくなる場合があり、熱処理Bにおける金属汚染を評価できない場合があることがわかる。   The relationship between the initial value and the measured value B / initial value is shown in FIG. From this result, it is understood that the value of “measured value B / initial value” may be greater than 1, and metal contamination in the heat treatment B may not be evaluated.

(1/測定値B)−(1/初期値)の値を計算した結果、−4×10−4〜6×10−5となり、負の値となる場合があることから、熱処理Bにおける金属汚染を評価できない場合があることがわかる。 As a result of calculating the value of (1 / measured value B) − (1 / initial value), it is −4 × 10 −4 to 6 × 10 −5 , which may be a negative value. It can be seen that contamination may not be evaluated.

以上の実施例及び比較例の結果から、本発明によれば、熱処理炉の金属汚染を高感度かつ高精度に評価できることがわかった。   From the results of the above Examples and Comparative Examples, it was found that according to the present invention, metal contamination of the heat treatment furnace can be evaluated with high sensitivity and high accuracy.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

Claims (4)

金属汚染評価用シリコン基板の再結合ライフタイムの測定値を用いて、評価対象の熱処理炉の金属汚染を評価する方法であって、
同一のシリコン単結晶インゴットから複数のシリコン基板を作製することにより複数の前記金属汚染評価用シリコン基板を準備する工程と、
前記複数の金属汚染評価用シリコン基板のうち1枚を、評価対象ではない熱処理炉で熱処理してGrown−in再結合中心を消滅させる熱処理Aを、熱処理温度を1000℃以上1200℃以下とし、熱処理時間を1分以上60分以下の範囲として行う工程と、
前記複数の金属汚染評価用シリコン基板のうち前記熱処理Aを行わないシリコン基板を、前記評価対象の熱処理炉で熱処理する熱処理Bを行う工程と、
前記熱処理A又は前記熱処理Bを行った後の各々のシリコン基板の表面に対して表面パシベーション処理を行う工程と、
前記熱処理A及び前記表面パシベーション処理を行った後のシリコン基板の再結合ライフタイムを、マイクロ波光導電減衰法により測定して測定値Aを得る工程と、
前記熱処理B及び前記表面パシベーション処理を行った後のシリコン基板の再結合ライフタイムを、マイクロ波光導電減衰法により測定して測定値Bを得る工程と、
前記測定値Aを基準として、前記測定値Bを比較することにより前記評価対象の熱処理炉の金属汚染を評価する工程と
を含むことを特徴とする金属汚染評価方法。
A method for evaluating metal contamination of a heat treatment furnace to be evaluated using a measurement value of a recombination lifetime of a silicon substrate for metal contamination evaluation,
Preparing a plurality of silicon substrates for metal contamination evaluation by preparing a plurality of silicon substrates from the same silicon single crystal ingot;
A heat treatment A in which one of the plurality of silicon contamination evaluation silicon substrates is heat-treated in a heat treatment furnace that is not the object of evaluation and the grown-in recombination centers disappear, and the heat treatment temperature is set to 1000 ° C. to 1200 ° C. Performing the time as a range of 1 minute to 60 minutes ;
Performing a heat treatment B in which the silicon substrate not subjected to the heat treatment A among the plurality of metal contamination evaluation silicon substrates is subjected to a heat treatment in the heat treatment furnace to be evaluated;
Performing a surface passivation treatment on the surface of each silicon substrate after performing the heat treatment A or the heat treatment B;
Measuring the recombination lifetime of the silicon substrate after performing the heat treatment A and the surface passivation treatment by a microwave photoconductive decay method to obtain a measurement value A;
Measuring the recombination lifetime of the silicon substrate after the heat treatment B and the surface passivation treatment by a microwave photoconductive decay method to obtain a measurement value B;
A method for evaluating metal contamination of the heat treatment furnace to be evaluated by comparing the measurement value B with the measurement value A as a reference.
前記測定値Aを基準とした測定値Bの比較による金属汚染の評価を、測定値B−測定値A、測定値B/測定値A、又は(1/測定値B)−(1/測定値A)の計算により得られた計算値に基づいて行うことを特徴とする請求項1に記載の金属汚染評価方法。 Evaluation of metal contamination by comparison of the measured value B with the measured value A as a reference is measured value B−measured value A, measured value B / measured value A, or (1 / measured value B) − (1 / measured value. The metal contamination evaluation method according to claim 1, wherein the metal contamination evaluation method is performed based on a calculated value obtained by the calculation of A). 前記表面パシベーション処理を、ケミカルパシベーション処理により、又は、前記シリコン基板の表面に酸化膜を形成することにより行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の金属汚染評価方法。 The metal contamination evaluation method according to claim 1 or 2 , wherein the surface passivation treatment is performed by chemical passivation treatment or by forming an oxide film on the surface of the silicon substrate. 前記ケミカルパシベーション処理を、ヨウ素アルコール溶液を用いて行うことを特徴とする請求項に記載の金属汚染評価方法。 The metal contamination evaluation method according to claim 3 , wherein the chemical passivation treatment is performed using an iodine alcohol solution.
JP2012025395A 2012-02-08 2012-02-08 Metal contamination assessment method Active JP5742742B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012025395A JP5742742B2 (en) 2012-02-08 2012-02-08 Metal contamination assessment method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012025395A JP5742742B2 (en) 2012-02-08 2012-02-08 Metal contamination assessment method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013162094A JP2013162094A (en) 2013-08-19
JP5742742B2 true JP5742742B2 (en) 2015-07-01

Family

ID=49174070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012025395A Active JP5742742B2 (en) 2012-02-08 2012-02-08 Metal contamination assessment method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5742742B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6083412B2 (en) * 2014-04-01 2017-02-22 信越半導体株式会社 Method for controlling recombination lifetime and method for manufacturing silicon substrate
JP6361482B2 (en) * 2014-11-26 2018-07-25 株式会社Sumco Contamination management method for vapor phase growth apparatus and epitaxial silicon wafer manufacturing method
JP7057122B2 (en) * 2017-12-22 2022-04-19 グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 Metal pollution evaluation method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05129404A (en) * 1991-11-05 1993-05-25 Kawasaki Steel Corp Method of evaluating wafer
JPH06177222A (en) * 1992-12-03 1994-06-24 Sony Corp Evaluating method for contamination quantity from susceptor
JP2009302240A (en) * 2008-06-12 2009-12-24 Sumco Corp Preprocessing method for recombination lifetime evaluation

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013162094A (en) 2013-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5764937B2 (en) Manufacturing method of silicon single crystal wafer
CN102768134B (en) Method for displaying and detecting void type defects in Czochralski silicon wafer
JP5742742B2 (en) Metal contamination assessment method
JP5590002B2 (en) Metal contamination evaluation method and epitaxial wafer manufacturing method
KR102188589B1 (en) Heat-treatment method for single-crystal silicon wafer
JP6651134B2 (en) Method for detecting crystal defects in semiconductor single crystal substrate
JP5742761B2 (en) Metal contamination detection method and silicon epitaxial wafer manufacturing method using the same
JP6025070B2 (en) Quality evaluation method of silicon single crystal
JP5678211B2 (en) Annealed wafer manufacturing method
TWI525729B (en) Measuring method of re-coupling life time of silicon substrate
JP2010040688A (en) Method of evaluating silicon substrate, method of detecting contamination, and method of manufacturing epitaxial substrate
JP2009302337A (en) Monitor wafer for contamination detection, contamination detection method, and method of manufacturing epitaxial wafer
JP5742739B2 (en) Screening method of silicon substrate for metal contamination assessment
JP6822375B2 (en) Manufacturing method of silicon epitaxial wafer
KR102192287B1 (en) Heat-treatment method for single-crystal silicon wafer
JP5949303B2 (en) Epitaxial growth furnace evaluation method and epitaxial wafer manufacturing method
JP6713493B2 (en) Epitaxial silicon wafer manufacturing method and epitaxial silicon wafer
JP2008227060A (en) Annealed wafer manufacturing method
JP6369388B2 (en) Evaluation method of silicon single crystal substrate
JP5471359B2 (en) Epitaxial wafer manufacturing method
JP3731553B2 (en) Evaluation method of nitrogen concentration in silicon wafer
TW201802305A (en) Silicon wafer
WO2024009659A1 (en) Silicon wafer and manufacturing method therefor
JP2017183471A (en) Evaluation method for point detect region
JP2006005017A (en) Method for evaluating annealing wafer and method for assuring quality

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140219

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140905

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140909

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141104

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150407

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150420

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5742742

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250