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TW201007865A - Silicon single crystal wafer, process for producing silicon single crystal wafer, and method for evaluating silicon single crystal wafer - Google Patents

Silicon single crystal wafer, process for producing silicon single crystal wafer, and method for evaluating silicon single crystal wafer Download PDF

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Publication number
TW201007865A
TW201007865A TW098115889A TW98115889A TW201007865A TW 201007865 A TW201007865 A TW 201007865A TW 098115889 A TW098115889 A TW 098115889A TW 98115889 A TW98115889 A TW 98115889A TW 201007865 A TW201007865 A TW 201007865A
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TW
Taiwan
Prior art keywords
single crystal
wafer
oxide film
substrate
substrates
Prior art date
Application number
TW098115889A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI427721B (zh
Inventor
Fumio Tahara
Tsuyoshi Ohtsuki
Takatoshi Nagoya
Kiyoshi Mitani
Original Assignee
Shinetsu Handotai Kk
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 Shinetsu Handotai Kk filed Critical Shinetsu Handotai Kk
Publication of TW201007865A publication Critical patent/TW201007865A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI427721B publication Critical patent/TWI427721B/zh

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    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
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    • C30B29/06Silicon
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    • C30B33/00After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B33/02Heat treatment
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Description

201007865 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種單晶♦晶圓、單晶碎晶圓的製造 方法以及其評價方法,具體上,是有關於一種即便閘極氧 化膜的厚度是5奈米(nm)左右的薄膜,氧化膜耐壓(g〇i) 亦無劣化之單晶矽晶圓及其製造方法、以及其評價方法。
【先前技術】 最近的CMOS等’其閘極氧化膜的厚度被要求將氧化 膜的厚度極薄化至數奈米。如此薄的氧化膜時,即便是在 氧化膜形成後,晶圓表面的凹凸亦會相似地被傳達而成為 氧化膜的凹凸。 因此,對於先前的25奈米(nm)的氧化膜厚度(SEMI 規格)之晶圓,在進行測定G〇I評價時無法檢出之Q〇i的 劣化在如上述般的薄閑極氧化棋巾,會被檢出。因為 疋日日圓表面的平坦性越高,均勻性越提升所以必須
盡力使晶圓表面平★曰(春昭g太杜0目T 丁 - I歹…、曰本特開平6_14〇377號公報)。 例如,對於举半 不木以下的氧化膜所測定的晶圓的 GOI疋依存於表面粗輪片 aj. ^ , 祖捷度右利用AFM(原子力顯微鏡) 所測定的Ra值為〇丨夺乎 ^ 常卞以下時,可認為是GOI無劣化 的晶圓。 【發明内容】 201007865 厚度為數本t於評價技術的提升,近年來亦確立了氧化膜 ⑽的評價技術。但是,利用該新的 °曰術來評㈣氧化膜的單晶心日日圓的⑽時,即便 曰曰圓的Ra值小的情況,亦有觀察到⑽產生劣化。 例如,對於Ra幾乎相同且整個面為n區域的無缺陷 曰曰矽晶圓及氮摻雜單晶矽晶圓退火晶圓,當閘極氧化膜 ❹ 的厚度為25奈米時,若利用TDDB法來進行評價,至到 達絕緣破壞㈣荷量(Qbd),幾乎未觀察到不同但是閉 極氧化膜的厚度為5奈米時,得知在晶圓的本徵(intrinsic) 區域’其Qbd值的差異變大,且氮摻雜單晶硬晶圓退火 晶圓’相較於無缺陷單晶石夕晶圓,其Qbd值較小。又, 亦有即便是Ra為(M奈米以上的晶圓,纟⑽值亦無劣 化之情形》 、 此處,TDDB (Time Dependent Dielectric Breakd〇wn; 時間相依介電崩潰)法,是指對絕緣膜連續地施加一定的 • t壓或電流,並以規定的時間間隔,檢測電流或電壓而求 取經時性的變化’來詳細地評價達到絕緣破壞為止之時間 及其經過等之方法。 如此’即便是Ra值小的晶圓,當閘極氧化膜的厚度 是較薄時,也會觀察到G0I劣化。亦即,得知閉極氧化 膜的厚度較薄時,Ra值與GOI的劣化似乎完全無關聯。 於是,若未在表面上實際形成MOS結構來進行評價時, 是無法完全地評價GOI的劣化,但是,此種方法(實際形 成MOS結構來進行評價的方法),因為花費時間且是破壞 201007865 檢查,所以成本昂貴。 本發明是鑒於上述的問題而開發出來,其目的是提供 一種即便閘極氧化膜的厚度為薄至數奈米時,⑽亦益劣 化的單晶矽晶圓及其製造方法;以及提供一種評價方法, 當閘極氧化媒薄時,相較於TDDB &,能夠容易地評價 GOI無劣化之評價方法。 為了解決上述課題,本發明提供一種單晶矽晶圓,其 鲁特徵在於··使用AFM來對該單晶梦晶圓的表面測定表面 粗輪度時,對應波長20奈米〜5〇奈米的頻帶的振幅(強 度)’將使用AFM來測定前述表面粗糙度時的測定值的波 形進行傅立葉變換(Fourier transf〇rmati〇n),並將頻率作 為XOim’、前述振幅(強度)作為y(nm2)時滿足 Υ<0·00096β·15Χ的關係。 詳細是如後述,得知閘極氧化膜的厚度為數奈米時的 GOI ’是依存於表面粗糙度,但不是僅以Ra值來表示, •且亦依存於對應波長20奈米〜50奈米的頻帶的振幅(強 度)。而且’將使用APM來測定表面粗糙度時的波形進行 傅立葉變換,並將頻率作為x(nm-i)、前述振幅(強度)作 為y(nm2)時,若是滿足y<0 〇〇〇96e-i5x的關係之單晶矽晶 圓’即便閘極氧化膜為薄至數奈米時,亦能作成已強力地 抑制GOI的劣化之單晶矽晶圓。 又’前述單晶石夕晶圓,可以是使用縱型熱處理爐退火 而成者。 使用縱型熱處理爐退火而成之晶圓,在從熱處理爐取 201007865 出時,在表面所形成的氧化膜的4度,多半較薄且變為不 均勻。而且’具有此種不均勻的氧化膜之晶圓,在退火後 的洗淨中,氧化膜被蝕刻時,在氧化膜的較薄部分,會被 ㈣至石夕’其表面粗輪度會變差。而且,該表面粗链度的 變差,當閘極氧化膜變薄時,會造成重大的影響。但是, 本發明的單晶矽晶圓,即便閘極氧化膜變薄時,亦可強力 地抑制G〇I的劣化,並且,即便是使用縱型熱處理爐而 參容易於表面形成不均勻的氧化膜之晶圓,亦成為可抑制 GOI的劣化之晶圓。 又,本發明提供一種單晶矽晶圓的製造方法,其特徵 在於至少包含以下步驟:準備單晶矽晶錠之步驟;將該單 晶矽晶錠切片而製造出複數片切片基板之步驟;對該複數 片切片基板進行拋光、蝕刻、研磨之中的至少1種而加工 成複數片基板之加工步驟;從該複數片基板抽取至少i 片之步驟;使用AFM(原子力顯微鏡)來測定在該抽取步驟 Φ 中所抽取的基板的表面粗糙度,並求取對應波長20奈米 〜50奈米的頻帶的振幅(強度),且判定是否合格之步騍; 以及若前述判定為合格時送至下個步驟,若不合格時進行 再加工之步驟。 如前述,閘極氧化臈的厚度為數奈米時的G〇I,是依 存於表面粗糙度,但不是僅以尺珏值來表示,且亦依存於 對應波長20奈米〜50奈米的頻帶的振幅(強度卜而且, _在裝單曰曰梦晶圓時,從複數片基板抽取至少1片,並使 用AFM來測疋抽取的基板的表面粗輪度,求取對應波長 201007865 20奈米〜50奈米的頻帶的振幅(強度),來進行判定。而 且,若判定為合格時,將抽取時所剩餘的基板送至下個步 驟右不合袼時對剩餘的基板進行再加工,能狗蜂實地製 造出即便閘極氧化膜薄亦無G〇i的劣化之單晶矽晶圓。 此時’前述是否合格的判定,理想是將使用Afm來 測定前述表面粗糙度時的測定值的波形進行傅立葉變 換,並將頻率作為x(nm-i)、前述振幅(強度)作為y(nm2) ❹時,將滿足y<0.00096e-i5x的關係時判定為合格,未滿足 時判定為不合格。 因為將使用AFM來測定前述表面粗糙度時的測定值 的波形進行傅立葉變換,並將頻率作為χ(ηπΓΐ)、前述振 幅(強度)作為y(nm2)時,滿足y<〇〇〇〇96e-i5x的關係之單 晶梦晶圓,是即便閘極氧化膜的厚度薄至數奈米時,〇〇1 亦無劣化的晶圓’藉由滿足或未滿足該關係式來判定是否 合格’能夠從步驟中容易地判斷所製造的單晶矽晶圓是否 • 是G01無劣化者。因此,所製造的單晶矽晶圓能夠作為 可抑制GOI劣化者。 又’前述再加工’較佳是在前述複數片加工基板上形 成犧牲氧化膜後,使用HF溶液除去該犧牲氧化膜之處理。 如此’藉由形成犧牲氧化膜並使用HF溶液來加以除 去’能夠完全且容易地除去例如退火而成的加工基板表面 之不均勻的氧化膜。又,藉由形成犧牲氧化膜,能夠緩和 表面形狀。因此’能夠改善對應波長2〇奈来〜5〇奈米的 頻帶的振幅(強度)’而且即便第丨次判定不合格者亦不必 201007865 將不合格基板毁棄,藉由再加工能夠作成可抑制g⑴劣 化之單晶矽晶圓。 而且,本發明,較佳是應用於在前述加工步斑 抽取步驟之間,使用縱型熱處理爐進行退火熱處理的情 況。 通常,使用縱型熱處理爐退火而成之基板,從熱處理 爐取出時,在表面所形成的氧化膜的厚度容易變薄且容易 鲁變為不均勻。而且’若將具有此種不均勾的氧化膜之晶 圓,在退火後進行洗淨,則該不均勻的氧化膜被钱刻時, 部分較薄處會被蝕刻至矽,因此表面粗糙度會變差,而對 G〇1造成影響。 但是,即便是此種在縱型熱處理爐退火而成之單晶矽 晶圓,若依照本發明的製造方法,能夠只將可抑制G〇I 的劣化者送至下傭步驟。又,藉由在縱型熱處理爐中進行 退火,能夠對應近年來的大口徑晶圓,同時能夠消滅在表 春 層附近的結晶缺陷。 而且,本發明提供一種單晶矽晶圓的評價方法,其特 徵在於:使用AFM來測定該單晶矽晶圓的表面粗糙度, 並計算對應波長20奈米〜50奈米的頻帶的振幅(強度), 來評價氧化膜耐壓有無劣化。 因為閘極氧化膜的厚度為數奈米時的G〇I,是依存於 使用aFM來測定表面粗糙度時對應波長2〇奈米〜5〇奈 来的頻帶的振幅’藉此來評價G0I有無劣化,因為現實 上即便未在表面形成MOS結構亦能夠藉由AFM來測定單 201007865 晶矽晶圓表面’而能以代替的方式來評價G〇i的劣化, 所以能夠非常簡單地評價GOI有無劣化。 此時,前述評價,是將使用AFM來測定前述表面粗 链度時的測定值的波形進行傅立葉變換,並將頻率作為 ΑηηΤ1)、前述振幅(強度)作為y(nm2)時,將滿足 y<0.00096e的關係時評價為無劣化,未滿足時評價為 有劣化為佳。 φ 使用AFM來測定表面粗糙度並將波形進行傅立葉變. 換時,對應波長20奈米〜50奈米的頻帶的振幅y(nm2), 在將頻率作為Xhm-1)的情況,滿足y<〇⑽⑽以·^的關係 時,該單晶砍晶圓,《即便纟閉極氧化膜薄時亦能夠抑制 GOI的劣化者。相反地,未滿足前述關係的單晶矽晶圓, 會發生GOI的劣化。因此’能夠藉由是否滿足此關係式 而容易地評價單晶矽晶圓有無劣化。 如以上說明,若依照本發明,能夠提供一種即便閘極 ❿氧化膜的厚度薄至數奈米時,GOI亦無劣化之單晶矽晶圓 及其製造方法;以及提供一種相較於TDDB法能夠容 易且尚精確度地評價GOI無劣化之評價方法。 【實施方式】 以下,更具體地說明本發明。 如則述’近年來,即便是Ra值小的晶圓’其閑極氧 化膜的厚度薄時,也會觀察到GOI的劣化,而期待有 決該問題之對策。 201007865 因此,本發明人,針對閘極氧化膜的厚度為薄至數夺 米時的G01的劣化之原因,進行如下的研討。 首先,針對4片使用縱型熱處理爐進行^退火而成 之表面粗糙度良好(Ra=0.10奈米)的氣推雜單晶錢火晶 ® A(以下亦記載為條件A晶圓);3片表面粗錄度良好 ⑽=0.08奈米)的無缺陷單㈣晶圓B(以下亦記載為條件 B晶圓);及3片使用縱型熱處理爐進行Ar退火後,進行 φ犧牲氧化、HF、溶劑洗淨而成之表面粗糖度為通常水準 (Ra=(M2奈米)的象換雜單晶秒退火晶圓c(以下亦記載為 條件c晶圓),進行G0I評價並測定Qbd值,來進行調查 GOI的劣化的原因及與劣化有關聯之參數。 如則述’以往認為,若Ra值為〇. 1奈米以下,即便 閑極氧化膜薄時,亦能夠作為G〇I無劣化的晶圓。 但疋’本發明人,以5奈米的閘極氧化膜的條件,對 使用縱型熱處理爐進行AriE火而成之條件A晶圓,評價 ❿GOI時,發現儘管Ra值良好而為奈米,亦會產生劣 化又,同樣地使用縱型熱處理爐進行Ar退火處理而成 之條件C晶圓,儘管Ra值並不是〇」奈米以下發現亦 未產生GOI的劣化。又,亦得知條件B晶圓是如先前, 其Ra良好且能夠抑制GOI的劣化。 因此,本發明人認為與Ra值不同的參數是與GOI的 劣化有關聯’並進行各式各樣的研討後的結果,發現表面 步糙度之中,某特定的頻帶的振幅強度與值有關聯。 具體而5,是參照第1〜ό圖來說明。第1圖是表示 10 201007865 先使用AFM來測定條件A〜C的單晶矽晶圓的表面粗糙 度’並將波形進行傅立葉變換時,對應波長1〇奈米的頻 率的振幅強度及Qbd值之圖。第2圖是表示波長20奈米、 第3圖是表示波長3 0奈米、第4圖是表示波長5 〇奈米、 第5圖是表示波長100奈米、第6圖是表示波長500奈米 時的頻率的振幅強度及Qbd值之圖。 如第1圖所示,得知A〜C的單晶矽晶圓之對應波長 1〇奈米的頻率的振幅強度,任一晶圓幾乎相同,但是條 件A晶圓的Qbd值小且GOI的劣化激烈。相對於此,得 知條件B、C的晶圓是Qbd值大且劣化不大。 而且,如第2圖所示,得知Qbd值小之條件a晶圓, 相較於條件B、C晶圓,對應波長20奈米的振幅為較大。 同樣地’如第3、4圖所示,得知可認為對應波長3〇奈米、 波長50奈米的頻率的振幅強度為較小的條件B、c晶圓, 是Qbd未變小而能夠抑制G〇I的劣化者。 • 對應波長進一步變長的100奈米的頻率的振幅強 度儘管條件C晶圓的值為較大,但是Qbd值未變小, 可認為沒有關聯。而且,條件c晶圓,其對應波長5〇〇 奈米的頻率的振幅強度,儘管是大致與Qbd值較小的條 件A晶圓大致相同,但是未產生GOI的劣化。 根據以上的結果可知,發現:與Qbd值變小亦即產生 G01的劣化有關者並非Ra值,而是使用AFM來評價表 面粗輪度時對應波長2〇奈米〜5〇奈米的頻率的振幅,偌 該頻帶的振幅小,則即便閘極氧化膜是較薄的情況,亦能 201007865 夠認定是GOI無劣化的單晶矽晶圓。 而且,對應波長20奈米〜5〇奈米的頻率(頻率為 〜U5[nm,)的振幅,是小至毅何種關係的程度時才 成為G〇I無劣化者’本發明人,對此進行更詳細的研討。 此時,G01的評價,是進行評價在1〇代施加lmA/em2 的電流時之TDDB特性,並將在累積故障率為9㈣時的 Qbd值為〇.18c/cm2以上,評價為合格。 〇 結果,如第7圖所示,發現:將横軸作為頻率數 XUnT1),將縱軸作為振幅(強度)y(nm2),並將無劣化 的晶圓標緣為□’將G0I有劣化的晶圓標綠為X時⑽ 無劣化的晶圓的強度,以相當的精確度滿足 y<0.00096e-15X的關係。 而且’基於以上的知識’本發明人想到了以下的技術 而完成卷發明,亦即:先使用AFM來測定表面粗糙度, 並求取對應波長20奈米〜50奈米的頻帶的振幅(強度)來 ® 進行是否合格的判定,籍此,未形成表面MOS結構亦能 夠容易地評價GOI有無劣化;又,在製造過程中,將進 行上述判定的步驟組入製程中,便能夠製造出已抑制G〇I 劣化後之單晶矽晶圓。 以下’詳細地說明本發明,但是本發明未限定於這些 實施方式。 本發明的單晶矽晶圓,是使用AFM對單晶矽晶圓的 表面測定表面粗糙度時,其對應波長20奈米〜50奈米的 頻帶的振幅(強度)’當將波形進行傅立葉變換,致將頻率 12 201007865 作為Wnm·1)、振幅(強度)作為y(nm2)時,滿足 y<0.00096e-15X 的關係者。 上述使用AFM來測定表面粗糙度時,對應波長 〇不米50奈米的頻帶的振幅(強度),將波形進行傅立 葉變換’並將頻率作為Wnm·1)、振幅(強度)作為y(nm2) 時滿足y<0.00096e 15X的關係之本發明的單晶碎晶圓, 即便其閘極氧化膜較薄時,亦幾乎無依存於表面粗糙度之 GOI的劣化。 此處,本發明的單晶硬晶圓,可以是使.用縱型熱處理 爐進行退火而成者 如此,從熱處理爐取出時,在表面容易薄薄地形成不 均句的氧化膜之藉由縱型熱處理爐退火而成者,是在洗淨 時表面粗誠容㈣差之退火晶0,但是,若是滿足本發 明所規定之先前的關係者;即便其間極氧化膜較薄時,亦 能夠作為GOI無劣化的單晶石夕晶圓。 而且,此種本發明的單晶矽晶圓,能夠藉由以下所示 的製造方法來製造。但是當然未限定於此^ 首先’準備單晶梦晶錢(單晶梦晶棒)。該單晶石夕晶键 是準備通常者即可’例如可以是依照切克勞斯基 (Czochralski)法所培育而成者。 接著,將所準備的單晶石夕晶錠切片而作成複數片切片 基板。該切片亦是通常者即可,例如崎藉由關刀式切 割器或線鑛等的切斷褒置來進行切_片.。 然後,對所得到的複數片切片基板,進行拋光蝕刻、 13 201007865 研磨之中的至少1種 是以通常的條件進行 規格而適當地選擇_。 而作為基板。該拋光、蝕刻、研磨亦 即可,能夠按照要製造單晶矽晶圓的 處能夠對所製造的複數片切片基板,使用縱型熱 處理爐進仃退火熱處理。該退火熱處理是⑽ 為佳。 現 使用縱型熱處理爐進行退火熱處理,在從熱處理爐取 ©出時’在基板表面容易形成膜厚度不均勻且較薄的氧化 膜。對此種退火後的基板進行RCA洗淨時,不僅钮刻氧 化膜而且钕刻至基板㈣,致使表面粗糖度變差。因為先 前的閘極氡化膜為25奈米左右,所以該表面粗链度不會 成為門題但是薄化至數奈米時’由於該表面粗链度的變 2 GOI會產生劣化。但是,即便進行退火,本發明的製 W方法目為對G〇I的劣化進行判定,·所以能夠製造 出可抑制GCH的劣化之單晶♦晶圓。又,藉由在氯環境 •下熱處理矽晶圓’能夠進行除去晶圓表面的結晶缺陷等之 改良。 隨後,為了使用AFM來評價表面粗糙度,從複數片 加工後的基板,至少抽取j片。此時的抽取基板可以選擇 從阳錠的任意位置抽取的基板,而不必特別地特定位置。 隨後’使用AFM來評價所抽取的基板的表面粗糙度。 而且,從該評價值求取對應波長20奈米〜50奈米的 頰帶的振幅(強度),來進行判定基板是否合格。 此時’在判定是否合格,能夠將使用AFM來測定表 201007865 面粗糙度時的測定值的波形進行傅 丁得立葉變換,並將頻率作 為XCnm·1)、前述振幅(強度 及)作為y(nm2)時,滿足 y<0.00096e-15X的關係時判定A人故 + $ 』疋為合格,未滿足時判定為不 合格。 閘極氧化膜是薄至數奈米時之⑽Σ的劣化能_ 用將制麗來取表面㈣㈣的敎值的波形進行 傅立葉變換,並將頻率作為前述振幅(強度)作 為y(nm2)時’是否滿足y<〇.〇〇〇96e•丨sx的關係來評價。因 此,在製造過程中,能夠容以短時間地評價在單晶秒晶 圓完成時⑽有無劣化。又,所製造的單晶石夕晶圓,是 即便閘極氧化膜薄至數奈米時亦能夠作為可抑冑G⑴的 劣化者。 然後,判定合格時是移至下個步驟,不合格時是進行 再加工。該再加工,較佳是進行用以改良表面粗糙度的處 理。而且’藉此能夠製造單晶矽晶圓。
此處,較佳是:在進行再加工後,抽取至少丨片以上 來評價表面粗糙度,而在判斷合格後,送至一個步驟。 又,再加工,可以是在複數片加工後的基板,形成犧 牲氧化膜後,使用HF溶液來除去該犧牲氧化膜之處理。 如此’藉由形成犧牲氧化膜並使用HF溶液除去,能 夠緩和表面形狀,且閘極氧化膜為較薄時,能夠降低會對 G〇I的劣化造成影響之表面粗糙度。 如此’若依照本發明的單晶矽晶圓的製造方法,即便 閉極氧化膜薄至數奈米時,亦能夠製造出G〇i未產生劣 15 201007865 化的單晶矽晶圓。 又’以下說明本發明的單晶梦晶圓,但是當然未限定 於此。 首先,準備要進行評價之單晶矽晶圓。 然後’使用AFM來測定前述所準備的單晶矽晶圓的 表面粗糙度。然後’計算對應波長20奈米〜5〇奈米的頻 帶的振幅(強度),來評價氧化膜耐壓有無劣化。 瘳 此處’有無劣化之判定’是將波形進行傅立葉變換, 並將頻率作為XhnT1)、前述振幅(強度)作為y(nm2)時, 滿足y<0.00096e-15X的關係時,評價為無劣化,未滿足時 評價為有劣化。 如前述,使用AFM來測定表面粗糙度並將波形進行 傅立葉變換後,對應波長20奈米〜50奈米的頻帶的振幅 y(nm ) ’將頻率作為x(nmJ)時’滿足y<〇_〇〇〇96e-i5x的關 係之單晶矽晶圓’是即便閘極氧化膜較薄,G〇I亦無劣化 籲之單晶石夕晶圓。因此,藉由使用該關係式來評價GOI有 無劣化’能夠容易且高精確度地評價GOI有無劣化。 若依照此種本發明的單晶矽晶圓的評價方法,相較於 必須在表面形成M0S結構之GOI法,能夠藉由使用AFM 進行評價,來評價GOI的劣化。因此,能夠容易且在短 時間内高精確度地評價GOI的劣化。 [實施例] 以下’表示實施例來更具體地說明本發明,但是本發 16 201007865 明當然未限定於這些例子。 (實施例) 首先,依照切克勞斯基(Czochralski)法,來準備直徑 為200毫米的氮摻雜單晶矽晶錠及調整提拉速度而成為 整個面是N區域的無缺陷單晶矽晶錠。然後,將各自晶 錠使用線鋸切斷,來製造複數片切片基板。隨後,對切片 基板進行蝕刻及研磨。 接著,只有對由氮摻雜單晶矽晶錠製成的基板,在 • Ar環境下,以1200°C使用縱型爐進行熱處理1小時。 隨後,抽取1片退火後的基板及無缺陷單晶矽基板, 並使用AFM來進行測定表面粗糙度。然後,將波形進行 傅立葉變換並計算各頻率的振幅(強度)。結果是如表1所 示0 [表1] 波長 _ 退火基板[nm2] 無缺陷單晶矽 基板[nm2] 犧牲氧化+HF後 的退火基板[nm2] 7=0.00096615x[mn2] 50.0 0.001352 0.000520 0.000522 0.000711 30.3 0.000928 0.000387 0.000422 0.000585 20.0 0.000606 0.000246 0.000365 0.000453 從其結果得知,無缺陷單晶矽基板,其波長20奈米 〜50奈米的頻帶的振幅,全部滿足y<0.00096e-15X的關 係。相對於此,得知本次製造之退火後的基板,其波長 20奈米〜50 奈米的頻帶的振幅,全部未滿足 y<0.00096e_15X 的關係。 因此,對抽取時未被抽取的退火基板的一部分,在高 17 201007865 溫(Pyr〇genie)環境下,藉由95(TC的高溫氧化形成150奈 米的犧牲氧化膜’且隨後使進行犧牲氧化膜形成後的基板 浸潰在濃度5%的HF溶液中,來除去犧牲氧化膜。 然後,再次抽取1片基板,使用AFm來進行測定表 面粗糙度且進行同樣的計算,結果如表丨所示。 從其結果,得知除去犧牲氧化膜後的基板,其波長 20奈米〜50奈米的頻帶的振幅,全部滿足y<〇.〇〇〇96e-15X 的關係。 然後,對所製造的基板進行最後精加工,作成單晶矽 晶圓。 為了判斷該製造出來的單晶矽晶圓的G〇i有無劣 化對退火BB圓(無犧牲氧化)、無缺陷單晶矽晶圓、犧牲 氧化膜除去晶圓,先形成5奈米厚度的閘極氧化膜,且為 了評價其氧化膜耐壓而進行TDDB純的評價。此時, GOI的評價疋進行s平價在1〇〇〇c施加的電流時之 • ™DB特性’並將在累積故障率為90%時的Qbd值為 0.18C/Cm2以上,評價為合格。 結果,雖然退火晶圓的GOI劣化,但是無缺陷單晶 石夕晶圓及犧牲氧化膜除去晶圓,其⑽無劣化且氧化膜 耐壓良好。 另外,本發明未限定於上述實施形態。JL述實施形態 是例示性’凡是具有與本發明之申請專利範圍所記載之指 術思想實質上相同構成,且達成相同作用效果者,無論何 者,都包含在本發明的技術範圍内。 18 201007865 【圖式簡單說明】 第1圖是表示使用AFM來測定條件A〜c的單晶石夕 晶圓的表面粗糙度’並將波形進行傅立葉變換時,對應波 長10奈米的頻率的振幅強度及Qbd值之圖。 第2圖是表示使用AFM來測定條件A〜c的單晶矽 晶圓的表面粗糙度,並將波形進行傅立葉變換時對應波 長20奈米的頻率的振幅強度及Qbd值之圖。 φ 第3圖是表示使用AFM來測定條件A〜c的單晶矽 晶圓的表面粗糙度,並將波形進行傅立葉變換時,對應波 長30奈米的頻率的振幅強度及Qbd值之圖。 第4圖是表示使用AFM來測定條件A〜c的單晶矽 晶圓的表面粗糙度,並將波形進行傅立葉變換時,對應波 長50奈米的頻率的振幅強度及Qbd值之囷。 第5圖是表示使用AFM來測定條件A〜c的單晶矽 晶圓的表面粗糙度,並將波形進行傅立葉變換時,對應波 籲長100奈米的頻率的振幅強度及Qbd值之圖。 第6圖是表示使用AFM來測定條件A〜c的單晶矽 曰曰圓的表面粗糙度,並將波形進行傅立葉變換時,對應波 長500奈米的頻率的振幅強度及Qbd值之圖。 第7圖疋表示將藉由AFM來評價表面粗糙度時的波 長進行傅立葉變換時的頻率與振幅之關係、及該等與GOI 有無關係之圖。 【主要元件符號說明】 無 19

Claims (1)

  1. 201007865 七、申請專利範圍: 1· 一種單晶矽晶圓,其特徵在於: 使用AFM(原子力顯微鏡)來對該單晶矽晶圓的表面 測定表面粗糙度時,對應波長2〇奈米〜5〇奈米的頻帶的 振幅(強度)’將使用AFM來測定前述表面粗糙度時的測 定值的波形進行傅立葉變換(F〇urier transf〇rinati〇n),並將 頻率作為Xbm·1)、前述振幅(強度)作為y(nm2)時,滿足 # 5^0.00096^^ 的關係。 2.如申請專利範圍第丨項所述的單晶矽晶圓,其中前述 單晶矽晶圓,是使用縱型熱處理爐退火而成者。 3· 一種單晶矽晶圓的製造方法,其特徵在於至少包含以 下步驟: 準備單晶發晶鍵之步驟; 驟 .將該單晶石夕晶錠切片*製造出複數片切片基板之步 鲁 ^十該複數片切片基板進行搬光、餘刻、研磨之中的至 ^1種而加工成複數片基板之加工步驟; 從該複數片基板抽取至少片之步驟; 面粗來測定在該抽取步財所抽取的基板的表 幅2 應波長20奈米〜50奈米的頻帶的振 X)且判定是否合格之步驟;以及 再加合格時送至下個步驟合格時進行 4·如申請專利範圍第3項所述的單晶梦晶圓的製造方 20 201007865 辻表:::述疋否合格之判定’是將使用AFM來測定前 y<o 00096 ,5X則述振幅(強度)作為y(nm2)時,將滿足 =嶋&的關係時判定為合格,未滿足時判定為不 5法如:中2=第/項所述的單晶揭的製造方 疋在前述複數片加工基板上形成犧 Γ:由么,使用HF溶液除去該犧牲氧化膜之處理。 圍“項所述的單晶揭的製造方 氧化:彳/j i ’疋在前述複數片加工基板形成犧牲 料除去該犧牲氧賴之處理。 圓的製、:U範:第3至6項中任一項所述的單晶破晶 ^ 、、中在前述加工步驟與前述抽取步驟之 間’使用縱型熱處理爐進行退火熱處理。 8. -種單晶梦晶圓的評價方法,其特徵在於:- ❹ 笪科:::FM來測疋該單晶矽晶圓的表面粗糙度,並計 算對應波長20奈米〜5〇太 價氧化膜賴有無劣如㈣帶的振爾度),來評 9生如申1專利範圍第8項所述的單W晶圓的評價方 择吐其中^㈣’疋將使用AFM來測^前述表面粗糙 :測疋值的波形進行傅立葉變換,並將頻率作為 (nm )、^述振幅(強度)作為y(·2)時,將滿足 y<0.0_6e的關係時評價為無劣化,未滿足時評 有劣化。 21
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