特許 6471710 単結晶ウェーハの評価方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6471710

(24)【登録日】2019年2月1日

(45)【発行日】2019年2月20日

(54)【発明の名称】単結晶ウェーハの評価方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20190207BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/66 N

【請求項の数】6

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-33607(P2016-33607)

(22)【出願日】2016年2月24日

(65)【公開番号】特開2017-152544(P2017-152544A)

(43)【公開日】2017年8月31日

【審査請求日】2018年2月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000190149

【氏名又は名称】信越半導体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102532

【弁理士】

【氏名又は名称】好宮 幹夫

(74)【代理人】

【識別番号】100194881

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 俊弘

(72)【発明者】

【氏名】曲 偉峰

(72)【発明者】

【氏名】田原 史夫

【審査官】 小池 英敏

(56)【参考文献】

【文献】 特開平７−１４２２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−１９９５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０７９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／１２９１２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平４−１９２３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１５４０６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｎｉ領域とＮｖ領域が混在する単結晶ウェーハを評価する方法であって、
前記単結晶ウェーハに対して、予め、酸素析出物を顕在化させるＥＯＳＦ熱処理を施した後、選択エッチングを施すことにより検出されるＥＯＳＦの最大密度と、前記単結晶ウェーハにＲＴＡ熱処理を施してＴＤＤＢ特性を評価することにより得られるＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率とを求め、前記ＥＯＳＦの最大密度と前記ＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率との相関関係に基づいて、前記ＥＯＳＦの最大密度から前記ＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率を算出する近似式を求める予備評価工程と、
評価対象の単結晶ウェーハに前記ＥＯＳＦ熱処理を施した後、選択エッチングを施すことにより検出されたＥＯＳＦの最大密度から、予め求めておいた前記近似式を用いて、前記評価対象の単結晶ウェーハに前記ＲＴＡ熱処理を施したときの前記ＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率を推定して合否を判定する工程と
を有することを特徴とする単結晶ウェーハの評価方法。

【請求項2】

前記ＥＯＳＦ熱処理として、乾燥酸素ガス雰囲気中、９００℃以上１０５０℃以下の温度で３０分以上６００分以下の第１段熱処理を施し、次いで水蒸気を含む酸素ガス雰囲気中、１１００℃以上１２００℃以下の温度で３０分以上２００分以下の第２段熱処理を施すことを特徴とする請求項１に記載の単結晶ウェーハの評価方法。

【請求項3】

前記評価対象の単結晶ウェーハの酸素濃度を、１０ｐｐｍａ（ＪＥＩＴＡ）以上とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載する単結晶ウェーハの評価方法。

【請求項4】

前記ＲＴＡ熱処理として、窒化性雰囲気下、１０００℃以上１３５０℃以下、１０秒以上３０秒以下の熱処理を施すことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の単結晶ウェーハの評価方法。

【請求項5】

前記近似式を、
ＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率［％］＝２．０４４４×（ＥＯＳＦの最大密度［／ｃｍ^２］）^{−０．１８４}
とすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の単結晶ウェーハの評価方法。

【請求項6】

前記推定されたＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率が９０％以上である単結晶ウェーハを合格と判定することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の単結晶ウェーハの評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、単結晶ウェーハの評価方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＭＯＳ−ＬＳＩの高集積化に伴い、ゲート酸化膜は薄膜化されている。この薄い酸化膜の信頼性を得るため、シリコンウェーハの基板の品質が重要視されている。
その酸化膜の信頼性評価には、ＴＺＤＢ（Ｔｉｍｅ Ｚｅｒｏ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ：酸化膜耐圧）評価、ＴＤＤＢ（Ｔｉｍｅ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ：経時絶縁破壊特性）評価等が一般的に用いられている。

【0003】

さらに、製造工程中の汚染に対する対策として、Ｎｖ領域（無欠陥ではあるが、飽和濃度以下のＶａ（ベイカンシー）が優勢な領域）やＮｉ領域（無欠陥ではあるが、飽和濃度以下のＩ（インタースティシャルシリコン）が優勢な領域）の無欠陥ウェーハにゲッタリング能力を付与するため、ＲＴＡ処理が施されているが、Ｎｖ領域のウェーハにＲＴＡ処理をするとＢＭＤ（酸素析出欠陥）が過剰に形成されて、ＴＤＤＢ特性が著しく低下する。

【0004】

このため、高いゲッタリング能力と高いＴＤＤＢ特性の両方を満足させるように、Ｎｉ領域、または、Ｎｉ領域とＮｖ領域の混在するウェーハを対象としてＲＴＡ熱処理を行っている。

【0005】

しかし、特許文献１には、このようなＮｉ領域とＮｖ領域の混在するＮ領域のウェーハであっても、１０００℃で３時間の熱処理と１１５０℃で１００分の熱処理からなる２段の熱処理を施して行う高感度のＯＳＦ検査を行った場合に欠陥（ＥＯＳＦ：Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ−ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｔａｃｋｉｎｇ Ｆａｕｌｔ）が検出される領域では、ＲＴＡ熱処理を施すとＴＤＤＢ特性が低下してしまう場合があることが記載されている。
そして、特許文献１では、径方向の全面がＮｉ領域およびＮｖ領域が混在するＮ領域のシリコン単結晶ウェーハを９００−１２５０℃で１０−３０秒間、酸化性雰囲気下で急速熱処理し、ＯＳＦ核を消滅または不活性化させ、該酸化性雰囲気下の急速熱処理で形成された酸化膜を除去してから、９００−１２５０℃で１０−３０秒間、窒化性雰囲気、Ａｒ雰囲気、またはこれらの混合雰囲気下で急速熱処理することでウェーハ内にＶａを注入してＢＭＤを形成することにより、ゲッタリング能力を付与することが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００８−２０７９９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記方法を用いればＲＴＡ熱処理後に高いゲッタリング能力と高いＴＤＤＢ特性の両方を満足させることができるが、多くの煩雑な工程（例えば、酸化性雰囲気による急速熱処理、酸化膜除去、窒化性雰囲気による急加速熱処理）を経る必要があり、非常に時間とコストが掛かるという問題があった。

【0008】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、精度良く短時間で簡便にウェーハ表面の結晶欠陥を評価できる単結晶ウェーハの評価方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するために、本発明は、Ｎｉ領域とＮｖ領域が混在する単結晶ウェーハを評価する方法であって、前記単結晶ウェーハに対して、予め、酸素析出物を顕在化させるＥＯＳＦ熱処理を施した後、選択エッチングを施すことにより検出されるＥＯＳＦの最大密度と、前記単結晶ウェーハにＲＴＡ熱処理を施してＴＤＤＢ特性を評価することにより得られるＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率とを求め、前記ＥＯＳＦの最大密度と前記ＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率との相関関係に基づいて、前記ＥＯＳＦの最大密度から前記ＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率を算出する近似式を求める予備評価工程と、評価対象の単結晶ウェーハに前記ＥＯＳＦ熱処理を施した後、選択エッチングを施すことにより検出されたＥＯＳＦの最大密度から、予め求めておいた前記近似式を用いて、前記評価対象の単結晶ウェーハに前記ＲＴＡ熱処理を施したときの前記ＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率を推定して合否を判定する工程とを有することを特徴とする単結晶ウェーハの評価方法を提供する。

【0010】

このように、予備評価工程において予めＥＯＳＦの最大密度からＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率を算出する近似式を求めておき、それを利用することで、実際の単結晶ウェーハの評価ではＴＤＤＢ特性を測定することなく、精度よくＴＤＤＢ特性を推定することができる。従って、精度良く短時間で簡便にウェーハ表面の結晶欠陥を評価することが可能になる。また、これにより、優れたＴＤＤＢ特性が得られる単結晶ウェーハのみを次工程に投入することができるので、次工程における不良の発生を未然に防ぐことができる。

【0011】

このとき、前記ＥＯＳＦ熱処理として、乾燥酸素ガス雰囲気中、９００℃以上１０５０℃以下の温度で３０分以上６００分以下の第１段熱処理を施し、次いで水蒸気を含む酸素ガス雰囲気中、１１００℃以上１２００℃以下の温度で３０分以上２００分以下の第２段熱処理を施すことが好ましい。

【0012】

ＥＯＳＦ熱処理を上記の範囲の条件で行うことにより、単結晶ウェーハの酸素析出物をより効果的にバラツキなく顕在化させることができるので、ＥＯＳＦの最大密度とＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率の相関をより確実に得ることができる。

【0013】

このとき、前記評価対象の単結晶ウェーハの酸素濃度を、１０ｐｐｍａ（ＪＥＩＴＡ）以上とすることが好ましい。

【0014】

評価対象の単結晶ウェーハの酸素濃度が上記の範囲であれば、酸素析出物を顕在化させる熱処理（ＥＯＳＦ熱処理）を行うことで、十分にＥＯＳＦのサイズを検出できるサイズまで大きくすることができるので、ＥＯＳＦの最大密度とＴＤＤＢ特性の相関をより確実に得ることができる。

【0015】

このとき、前記ＲＴＡ熱処理として、窒化性雰囲気下、１０００℃以上１３５０℃以下、１０秒以上３０秒以下の熱処理を施すことが好ましい。

【0016】

単結晶ウェーハにＲＴＡ処理を施す熱処理条件が上記の範囲であれば、Ｖａが効率よく注入されることで、Ｎｖ領域ではＢＭＤが過剰に形成されてＴＤＤＢ特性が劣化するので、ＴＤＤＢ特性のバラツキが大きくなり、ＥＯＳＦの最大密度とＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率の相関をより確実に得ることができる。

【0017】

このとき、前記近似式を、ＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率［％］＝２．０４４４×（ＥＯＳＦの最大密度［／ｃｍ^２］）^{−０．１８４}とすることができる。

【0018】

このような近似式を好適に用いることができる。

【0019】

このとき、前記推定されたＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率が９０％以上である単結晶ウェーハを合格と判定することができる。

【0020】

このような合否判定基準を好適に用いることができる。

【発明の効果】

【0021】

以上のように、本発明の単結晶ウェーハの評価方法であれば、予備評価工程においてＥＯＳＦの最大密度からＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率を算出する近似式を予め求めておき、それを利用することで、実際の単結晶ウェーハの評価ではＴＤＤＢ特性を測定することなく、精度よくＴＤＤＢ特性を推定することができる。従って、精度良く短時間で簡便にウェーハ表面の結晶欠陥を評価することが可能になる。また、これにより、優れたＴＤＤＢ特性が得られる単結晶ウェーハのみを次工程に投入することができるので、次工程における不良の発生を未然に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の単結晶ウェーハの評価方法の実施形態の一例を示すフローチャート図である。

【図2】Ｐ−０〜Ｐ−２０におけるＲＴＡ熱処理を施した単結晶ウェーハのＴＤＤＢ特性マップ、及び、ＥＯＳＦ熱処理・選択エッチングを施した単結晶ウェーハのＥＯＳＦ密度のウェーハ面内分布を示す図である。

【図3】Ｐ−３０〜Ｐ−５０におけるＲＴＡ熱処理を施した単結晶ウェーハのＴＤＤＢ特性マップ、及び、ＥＯＳＦ熱処理・選択エッチングを施した単結晶ウェーハのＥＯＳＦ密度のウェーハ面内分布を示す図である。

【図4】ＥＯＳＦの最大密度を求める一例、及び、ＥＯＳＦの最大密度とＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率との相関関係から近似式を求める一例を示す図である。

【図5】実施例において得られたＥＯＳＦの最大密度とＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0024】

上述したように、Ｎｉ領域とＮｖ領域の混在するウェーハにＲＴＡ熱処理を施すと、Ｎｖ領域、あるいは通常の検査ではＯＳＦが検出されない領域であっても、特許文献１のような２段の熱処理を施して行う高感度のＯＳＦ検査を行った場合に欠陥が検出される領域では、ＴＤＤＢ特性が低下してしまう場合があった。そして、このようなＮｉ領域とＮｖ領域の混在するウェーハにＲＴＡ熱処理を施した場合でも、高いゲッタリング能力と高いＴＤＤＢ特性の両方を満足させるためには、多くの煩雑な工程を経る必要があり、非常に時間とコストが掛かるという問題があった。

【0025】

そこで、本発明者らは、精度良く短時間で簡便にウェーハ表面の結晶欠陥を評価できる単結晶ウェーハの評価方法について鋭意検討を重ねた。その結果、予備評価工程において予めＥＯＳＦの最大密度からＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率を算出する近似式を求めておくことで、実際の単結晶ウェーハの評価ではＴＤＤＢ特性を測定することなく、この近似式を用いて精度よくＴＤＤＢ特性を推定することができるので、精度良く短時間で簡便にウェーハ表面の結晶品質（表面の結晶欠陥）を評価することが可能になることを見出し、本発明をなすに至った。

【0026】

まず、図１を参照しながら本発明の予備評価工程について説明する。

【0027】

まず、単結晶ウェーハの酸素析出物を顕在化させるＥＯＳＦ熱処理を施した後、選択エッチングを施すことによりＥＯＳＦを検出し、検出したＥＯＳＦの最大密度を求める（図１のＳ１１参照）。ここで、単結晶ウェーハは、評価対象の単結晶ウェーハと同様にＮｉ領域とＮｖ領域の混在するもの（径方向全面がＮｉ領域とＮｖ領域からなるもの）を用いる。ここでは、直径３００ｍｍのシリコン単結晶ウェーハを用いた。

【0028】

ＥＯＳＦの最大密度の求め方について、図２〜図４を参照しながら説明する。
図２（ｂ）、図３（ｂ）にＥＯＳＦ熱処理・選択エッチングを施した単結晶ウェーハのＥＯＳＦ密度のウェーハ面内分布を示す。なお、図２（ｂ）はシリコン単結晶インゴットから切り出したときに隣り合う位置にあった単結晶ウェーハのペアＰ−０、Ｐ−１０、Ｐ−２０の一方のウェーハについてそれぞれ測定した結果を示すものであり、図３（ｂ）はシリコン単結晶インゴットから切り出したときに隣り合う位置にあった単結晶ウェーハのペアＰ−３０、Ｐ−４０、Ｐ−５０の一方のウェーハについて測定した結果を示すものである。
図４（ａ）にＥＯＳＦ密度のウェーハ面内分布の典型的な例を示す。図４（ａ）に示すように、ＥＯＳＦ密度は、ウェーハセンターからの距離に応じて同心円状に変化する分布を有しており、Ｓで示される領域（すなわち、ウェーハのセンター領域およびウェーハのエッジから少し内側に入ったリング状領域）において、ＥＯＳＦ密度が高くなっている。このＳ領域の中で最もＥＯＳＦ密度が高い箇所のＥＯＳＦ密度を「ＥＯＳＦの最大密度」とする（図４（ａ）参照）。図２（ｂ）、図３（ｂ）でも、センター領域とセンターから１２０ｍｍ付近がＥＯＳＦ密度が高くなっている。

【0029】

次に、単結晶ウェーハにＲＴＡ熱処理を施してＴＤＤＢ特性を評価することによりＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率を求める（図１のＳ１２参照）。

【0030】

ＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率の求め方について、図２、３を参照しながら説明する。
図２（ａ）、図３（ａ）にＲＴＡ熱処理を施した単結晶ウェーハのＴＤＤＢ特性マップを示す。なお、図２（ａ）はシリコン単結晶インゴットから切り出したときに隣り合う位置にあった単結晶ウェーハのペアＰ−０、Ｐ−１０、Ｐ−２０の他方のウェーハについてそれぞれ測定した結果を示すものであり、図３（ａ）はシリコン単結晶インゴットから切り出したときに隣り合う位置にあった単結晶ウェーハのペアＰ−３０、Ｐ−４０、Ｐ−５０の他方のウェーハについてそれぞれ測定した結果を示すものである。図２（ａ）、図３（ａ）のＴＤＤＢ特性マップにおいて、各測定点はα−ｍｏｄｅ（初期不良）、β−ｍｏｄｅ（酸化膜を通過した電荷量が５Ｃ／ｃｍ^２未満で絶縁破壊）、γ−ｍｏｄｅ（酸化膜を通過した電荷量が５Ｃ／ｃｍ^２以上で絶縁破壊）に分類され、γ−ｍｏｄｅの全体に対する割合を「ＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率」とする。例えば、ペアＰ−０においては、γ−ｍｏｄｅの全体に対する割合は８４．０％であり、ＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率は８４．０％となる。なお、図２（ａ）、図３（ａ）において、灰色で表示されている測定点はα−ｍｏｄｅであり、白で表示されている測定点はβ−ｍｏｄｅであり、黒で表示されている測定点はγ−ｍｏｄｅである。

【0031】

次に、図１のＳ１１で求めたＥＯＳＦの最大密度と、図１のＳ１２で求めたＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率との相関関係に基づいて、ＥＯＳＦの最大密度からＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率を算出する近似式を求める（図１のＳ１３参照）。

【0032】

ＥＯＳＦの最大密度からＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率を算出する近似式の求め方について、図４を参照しながら説明する。
図４（ｂ）にＥＯＳＦの最大密度とＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率との関係を示す。図４（ｂ）において、上記のようにして別途実測した１１点の実測値がプロットされており、これらの実測値から相関曲線を引くと、例えば、ｙ＝２．０４４４×ｘ^{−０．１８４}という近似式を得ることができる。ここで、ｙはＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率（％）であり、ｘはＥＯＳＦの最大密度（／ｃｍ^２）である。

【0033】

次に、上述した予備評価工程の結果（近似式）を利用して評価対象の単結晶ウェーハの評価を行う。具体的には、まず、図１のＳ１１において行ったのと同様にして、評価対象の単結晶ウェーハのＥＯＳＦの最大密度を求める。そして求めたＥＯＳＦの最大密度から、図１のＳ１３において予め求めておいた近似式を用いて評価対象の単結晶ウェーハにＲＴＡ熱処理を施したときのＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率を推定する（図１のＳ１４参照）。

【0034】

次に、図１のＳ１４において推定されたＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率に基づいて合否を判定する（図１のＳ１５参照）。

【0035】

上記の予備評価用や評価対象の単結晶ウェーハに施すＥＯＳＦ熱処理の例を挙げる。この酸素析出物を顕在化させるＥＯＳＦ熱処理として、乾燥酸素ガス雰囲気中、９００℃以上１０５０℃以下の温度で３０分以上６００分以下の第１段熱処理を施し、次いで水蒸気を含む酸素ガス雰囲気中、１１００℃以上１２００℃以下の温度で３０分以上２００分以下の第２段熱処理を施すことが好ましい。
このように温度、時間を上記の下限値以上で行うことにより、酸素析出物をより十分に析出させることができる。また、温度、時間を上記の上限値以下で行うことにより、ＥＯＳＦの最大密度のバラツキを小さくすることができ、相関を得やすく、またより安定した評価が可能である。

【0036】

上記のＲＴＡ熱処理として、窒化性雰囲気下、１０００℃以上１３５０℃以下、１０秒以上３０秒以下の熱処理を施すことが好ましい。
ＲＴＡ熱処理の熱処理温度を１０００℃以上、熱処理時間を１０秒以上とすることで、単結晶ウェーハにＶａが効率よく注入されることで、Ｎｖ領域ではＢＭＤが過剰に形成されてＴＤＤＢ特性が劣化するので、ＴＤＤＢ特性のバラツキが大きくなり、ＥＯＳＦの最大密度とＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率との相関が得やすくなる。
また、ＲＴＡ熱処理の熱処理温度を１３５０℃以下とすることで、熱処理炉からの汚染やスリップ転位の発生を防止することができる。

【0037】

上記の単結晶ウェーハの評価方法において、評価対象の単結晶ウェーハの酸素濃度を、１０ｐｐｍａ（ＪＥＩＴＡ：日本電子情報技術産業協会）以上とすることが好ましい。
評価対象の単結晶ウェーハの酸素濃度が上記の範囲であれば、酸素析出物を顕在化させる熱処理（ＥＯＳＦ熱処理）を行うことで、十分にＥＯＳＦのサイズを検出できるサイズまで大きくすることができるので、ＥＯＳＦの最大密度とＴＤＤＢ特性の相関をより確実に得ることができる。
また、評価対象の単結晶ウェーハの酸素濃度の上限は特に限定されないが、２０ｐｐｍａ（ＪＥＩＴＡ）以下とすることが好ましい。これはＥＯＳＦの最大密度とＴＤＤＢ特性の相関をより確実に得ることができるからである。

【0038】

上記の単結晶ウェーハの評価方法において、推定されたＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率が９０％以上である単結晶ウェーハを合格と判定することができる。
このような合否判定基準を好適に用いることができる。合否判定基準はもちろんこれに限定されず、求められる品質に応じて適宜決定できる。

【実施例】

【0039】

以下、実施例を示して本発明をより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。

【0040】

（実施例）
予備評価用試料として、評価対象と同様に、Ｎｉ領域とＮｖ領域が混在し（径方向全面がＮｉ領域とＮｖ領域からなり）、酸素濃度が１２〜１３ｐｐｍａ（ＪＥＩＴＡ）の直径３００ｍｍのシリコン単結晶ウェーハ４枚（それぞれ作製条件が異なる）を用いて、１０００℃で９時間のドライ酸化、１１５０℃で１００分のウェット酸化を順次行う、酸素析出物を顕在化させる熱処理（すなわち、ＥＯＳＦ熱処理）及び選択エッチングを行い、ＥＯＳＦの最大密度を検出した。その結果を表１に示す。
一方、それぞれ上記と同一条件で作製されたシリコン単結晶ウェーハ４枚を用いて、窒素＋アルゴン雰囲気で１１００℃、２０秒のＲＴＡ熱処理を行った後に、ウェーハのＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率の評価を行った。その結果を表１に示す。
なお、ＴＤＤＢ特性の評価に用いたＭＯＳ構造は、ゲート酸化膜厚さが２５ｎｍ、電極面積が４ｍｍ^２であり、α、β、γモードの判定基準はそれぞれ、初期破壊、酸化膜を通過した電荷量が５Ｃ／ｃｍ^２未満で絶縁破壊、酸化膜を通過した電荷量が５Ｃ／ｃｍ^２以上で絶縁破壊とした。

【0041】

【表1】

【0042】

上記のようにして求めたＥＯＳＦの最大密度とＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率との相関関係から、ＥＯＳＦの最大密度からＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率を算出する近似式を求めた（図５参照）。

【0043】

求められた近似式は、
ＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率［％］＝２．０４４４×（ＥＯＳＦの最大密度［／ｃｍ^２］）^{−０．１８４}
となった。

【0044】

次に、Ｎｉ領域とＮｖ領域が混在する評価対象のシリコン単結晶ウェーハを用意し、該評価対象のシリコン単結晶ウェーハに対して１０００℃で９時間のドライ酸化、１１５０℃で１００分のウェット酸化を順次行う、酸素析出物を顕在化させる熱処理及び選択エッチングを行い、ＥＯＳＦの最大密度を検出した。
その後、予め求めておいた上記の近似式を用いて、ＥＯＳＦの最大密度からＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率を求め、ＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率が９０％以上のシリコン単結晶ウェーハを合格と判定した。このような手順で２０枚評価し、１０枚が合格、他の１０枚が不合格と評価された。

【0045】

この評価結果の妥当性を確認するため、合格と判定したシリコン単結晶ウェーハと同条件で作製したシリコン単結晶ウェーハと、不合格と判定したシリコン単結晶ウェーハと同条件で作製したシリコン単結晶ウェーハについて、それぞれ１０枚ずつ実施例と同じ条件の熱処理を施した後、実際のＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率を評価したところ、全て正しく評価されていることが確認された。
以上の結果から、本発明の単結晶ウェーハの評価方法によれば、予備評価で求めた近似式を利用して、Ｎｉ領域とＮｖ領域が混在する無欠陥の評価対象のウェーハのＥＯＳＦの最大密度のみから、ＴＤＤＢ特性のγ−ｍｏｄｅ合格率を正確に推定することが可能であることが確認できた。

【0046】

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。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】