DE112011100479T5 - Siliziumwafer und Verfahren zur Herstellung desselben; und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements - Google Patents

Siliziumwafer und Verfahren zur Herstellung desselben; und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements Download PDF

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Abstract

Eine Aufgabe der vorliegende Erfindung ist es, einen Epitaxiewafer bereitzustellen, auf welchem eine Versetzung verhinderbar ist, selbst wenn eine LSA-Behandlung in Bauelementprozessen durchgeführt wird. Ein Epitaxiewafer gemäß der vorliegenden Erfinentration 1 × 1012 Atome/cm3 oder mehr ist, oder dessen spezifischer Widerstand durch Bordotierung 20 mΩ·cm oder weniger ist, und eine auf dem Wafer 11 bereitgestellte Epitaxieschicht 12. Auf dem Wafer 11 wachsen polyedrische Sauerstoffpräzipitate dominant gegenüber plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitaten, wenn eine thermische Behandlung bei 750°C für 5 Stunden und dann bei 1000°C für 4 Stunden durchgeführt wird. Daher können in den Bauelementprozessen plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate nicht einfach ausgebildet werden. Als Ergebnis ist es möglich, zu verhindern, dass die Versetzung, welche durch Sauerstoffpräzipitate ausgelöst wird, auftritt, selbst wenn die LSA-Behandlung nach verschiedenen thermischen Historien in den Bauelementprozessen durchgeführt wird.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Siliziumwafer und ein Herstellungsverfahren hierfür, und insbesondere auf einen Siliziumwafer, welcher für Bauelementprozesse umfassend eine LSA-Behandlung (Laser Spike Anneal) und ein Herstellungsverfahren hierfür. Zudem bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement und insbesondere auf ein Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement umfassend eine LSA-Behandlung.
  • BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
  • Bei Herstellungsprozessen (oder sogenannten Bauelementprozessen) eines Halbleiterbauelements werden verschiedene Arten thermischer Behandlung mit einem Wafer durchgeführt. Beispielsweise wird, um ein Source/Drain-Gebiet eines MOS-Transistors zu bilden, nachdem eine Ionenimplantation von Dotierstoffen in dem Siliziumwafer durchgeführt wurde, ein Tempern durchgeführt, um die Dotierstoffe zu aktivieren. Für das Tempern zum Aktivieren von Dotierstoffen wird ein Verfahren zum Erhitzen der gesamten Oberfläche des Wafers mit einem Lampenofen oder dergleichen allgemein benutzt.
  • In den letzten Jahren wurde eine Kanallänge eines MOS-Transistors jedoch entworfen, sehr kurz zu sein. Das Problem hieran ist ein Ansteigen von Strom unterhalb des Schwellenwertes aufgrund eines Kurzkanaleffekts. Um den Kurzkanaleffekt zu unterdrücken, ist ein Vorgang des Ausbildens eines Source/Drain-Gebietes durch einen ultraflachen Übergang mit einem steilen Verunreinigungsprofil effektiv. Als ein Temperverfahren zum Erhalten eines derartigen ultraflachen Übergangs wurde man auf die LSA-Behandlung (Laser Spike Anneal, Tempern durch Laserspikes) aufmerksam.
  • Die LSA-Behandlung unterscheidet sich von einem Verfahren des Erhitzen der gesamten Oberfläche des Wafers mit einem Lampenofen oder dergleichen und wird ausgeführt, indem der Wafer mit einem Laserstrahl abgerastert wird, dessen Strahldurchmesser um mehrere Millimeter herum liegt. Als Ergebnis erreicht ein mit dem Laserstrahl bestrahltes Gebiet in der Größenordnung von Millisekunden oder weniger eine Temperatur, welch größer oder gleich 1000°C und kleiner oder gleich einem Schmelzpunkt (1414°C) ist. Daher ist es möglich, ein steiles Störatomprofil zu erhalten. Bei der LSA-Behandlung wird ein steiler Temperaturgradient jedoch nicht nur in der Dickenrichtung des Wafers ausgebildet, sondern ebenso in der in der Ebene liegenden Richtung, was eine starke thermische Belastung innerhalb des Wafers verursacht. Wenn in dem Wafer eine starke thermische Belastung auftritt, können Sauerstoffpräzipitate ein Auslöser für Versetzungen sein. Wenn in den Bauelementprozessen eine Versetzung auftritt, entsteht eine Differenz hinsichtlich der Ausrichtung zwischen vor und nach der Versetzung. Als Ergebnis tritt in einem Photolithographieprozess ein sogenannter Overlay-Fehler auf.
  • Als ein Verfahren zum Verhindern der durch Sauerstoffpräzipitate ausgelösten Versetzung sind die Verfahren, welche in den Patentdokumenten 1–3 offenbart sind, bekannt. Was in Patentdokument 1 offenbart ist, ist ein Verfahren zum Einbeziehen von Kohlenstoff in einen Siliziumwafer, so dass die Form der Sauerstoffpräzipitate zu einem Polyeder und nicht einer Platte gemacht wird, was die mit der thermischen Belastung verknüpfte Versetzung verhindert. Was im Patentdokument 2 offenbart ist, ist ein Verfahren zum Freimachen eines Gebietes, welches sich zu einer Tiefe von 25 μm bis 1000 μm von der äußeren Schicht eines Siliziumwafers erstreckt, von lichtstreuenden Defekten, während bewirkt wird, dass ein Gebiet in einer Tiefe von 100 μm eine große Anzahl von lichtstreuenden Defekten enthält. Weiterhin ist das, was im Patentdokument 3 offenbart ist, ein Verfahren zum Festlegen der folgenden Faktoren innerhalb vorgegebener Bereiche: die Größe und Dichte von Sauerstoffpräzipitaten zu der Zeit der thermischen Behandlung, und durch die thermische Behandlung bewirkte thermische Belastung.
  • DOKUMENTE ZUM STAND DER TECHNIK
    • Patentdokument 1: japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer H10-150048
    • Patentdokument 2: japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2008-205024
    • Patentdokument 3: japanische nationale PCT-Neuveröffentlichung Nr. 2006-3812
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Von der Erfindung zu lösende Probleme
  • Unterdessen gibt es unter Siliziumwafern Epitaxiewafer, welche eine auf ihrer Oberfläche ausgebildete Epitaxieschicht aufweisen. Um die Getterfähigkeit des Epitaxiewafers zu erhöhen, ist es effektiv, dass hohe Konzentrationen von Stickstoff oder Bor in dem Wafer enthalten sind.
  • In dem mit hohen Konzentrationen von Stickstoff oder Bor dotierten Wafer werden jedoch verglichen mit einem typischen Wafer in Bauelementprozessen sehr leicht Sauerstoffpräzipitate ausgebildet. Der Grund ist, dass Stickstoff und Bor einen Effekt des Erhöhens der Stabilität der Präzipitatkerne aufweisen. Daher werden, wenn ein derartiger Epitaxiewafer in Bauelementprozessen verwendet wird, plattenähnliche feine Präzipitate leicht aufgrund einer Niedrigtemperaturbehandlung von etwa 750°C ausgebildet, welche in den Bauelementprozessen enthalten ist, die feinen Präzipitate wachsen dann, wenn eine thermische Behandlung bei etwa 1000°C durchgeführt wird, was zu großen, plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitaten führt. Nachdem plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate wie oben beschrieben gewachsen sind, kann eine Versetzung aufgrund der Sauerstoffpräzipitate, welche als Auslöser wirken, wenn die LSA-Behandlung durchgeführt wird, leicht auftreten. Das Problem ist, dass die Versetzung die Epitaxieschicht erreicht. Der Grund, warum die Versetzung leicht während der LSA-Behandlung auftritt, ist, dass, verglichen mit anderen Arten thermischer Behandlung, bei der LSA-Behandlung lokal eine sehr starke thermische Belastung wirkt. Dementsprechend ist es für einen Siliziumwafer, bei welchem plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate leicht wachsen können, wie einem mit hohen Konzentrationen von Stickstoff oder Bor dotierten Epitaxiewafer, besonders wichtig, die mit der LSA-Behandlung verknüpfte Versetzung zu verhindern.
  • Das obige Problem kann durch die in den obigen Patentdokumenten 1–3 offenbarten Verfahren nicht gelöst werden.
  • D. h. gemäß dem Patentdokument 1 kann, da Kohlenstoff in dem Siliziumwafer enthalten ist, die Form von Sauerstoffpräzipitaten in ein Polyeder gewandelt werden. Es bleibt jedoch abzuwarten, ob das Verfahren des Patentdokuments 1 für einen mit hohen Konzentrationen von Stickstoff oder Bor wie einem Epitaxiewafer dotierten Wafer effektiv ist. Zudem sollte, wie in Absatz [0004] des Patentdokuments 1 beschrieben, ein Stapelverarbeitungsofen oder dergleichen zur thermischen Behandlung benutzt werden; der Fall, in welchem eine starke thermische Belastung in der dicken Richtung und in der in der Ebene liegenden Richtung des Wafers auftreten könnte, wie im Fall der LSA-Behandlung, wurde nicht vorhergesehen. Daher wird angenommen, dass es schwierig wäre, eine Versetzung durch das in dem Patentdokument 1 offenbarte Verfahren zu verhindern, wenn eine LSA-Behandlung mit einem Epitaxiewafer durchgeführt wird, welcher mit hohen Konzentrationen von Stickstoff oder Bor dotiert wird.
  • Das gleiche trifft auf Patendokument 2 und 3 zu; es bleibt abzuwarten, ob eine Versetzung zu verhindern ist, wenn die LSA-Behandlung mit dem oben beschriebenen Epitaxiewafer durchgeführt wird. Es wird angenommen, dass die Versetzung unverhinderbar sein könnte.
  • Wie oben beschrieben, ist es herkömmlicherweise schwierig, eine Versetzung zu verhindern, wenn die LSA-Behandlung in den Bauelementprozessen für einen Epitaxiewafer durchgeführt werden, welcher einen mit hohen Konzentrationen von Stickstoff oder Bor dotierten Wafer aufweist. Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Epitaxiewafer mit einem mit hohen Konzentrationen von Stickstoff oder Bor dotierten Wafer und ein Herstellungsverfahren hierfür ebenso wie einen Siliziumwafer, auf welchem eine Versetzung verhinderbar ist, selbst wenn die LSA-Behandlung in den Bauelementprozessen durchgeführt wird, und ein Herstellungsverfahren hierfür bereitzustellen.
  • Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement bereitzustellen, welches einen derartigen Siliziumwafer benutzt, ebenso wie ein Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement, durch welches während der LSA-Behandlung eine Versetzung vermieden wird.
  • Währenddessen waren herkömmlicherweise die Bedingungen, unter welchen die LSA-Behandlung in einer Weise ausgeführt werden kann, welche eine Versetzung auf einem derartigen Epitaxiewafer ebenso wie auf einem Siliziumwafer, welcher plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate enthält, durchgeführt wird, unbekannt.
  • D. h. die Erfindung des Patentdokuments 1 ist zum Entfernen plattenähnlicher Sauerstoffpräzipitate. Gemäß dem Patentdokument 2 soll eine Blitzlampentempereinrichtung als Einrichtung zur schnellen thermischen Verarbeitung benutzt werden. Daher treten wenig Temperaturgradienten in der in der Ebene liegenden Richtung eines Wafers auf. Daher ist es unklar, an die in dem Patentdokument 2 offenbarte Erfindung effektiv für die LSA-Behandlung ist, welche einen steilen Temperaturgradienten in der in der Ebene gelegenen Richtung verursacht. Selbst wenn die Erfindung für die LSA-Behandlung effektiv ist, ist es aus dem Patentdokument 2 unklar, welche Bedingungen für die LSA-Behandlung für einen Siliziumwafer, welcher plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate enthält, festgelegt werden sollten, um eine Versetzung zu verhindern.
  • Das Patentdokument 3 offenbart die Bedingungen zum Durchführen eines Blitzlampentemperns und eines Spikelampentemperns. Wie bei dem Patentdokument 2 ist es jedoch unklar, ob die Bedingungen für die LSA-Behandlung effektiv sind. Selbst wenn die Bedingungen effektiv sind, ist es aus dem Patentdokument 3 heraus unklar, welche Bedingungen für die LSA-Behandlungen für einen Siliziumwafer, welcher plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate enthält, festgelegt werden sollten, um eine Versetzung zu verhindern.
  • Somit ist es noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Siliziumwafer, welcher plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate enthält, und ein Herstellungsverfahren hierfür ebenso wie einen Siliziumwafer, auf welchem eine Versetzung verhinderbar ist, selbst wenn die LSA-Behandlung in dem Bauelementprozess durchgeführt wird, und ein Herstellungsverfahren hierfür bereitzustellen.
  • Mittel zum Lösen der Probleme
  • Die vorliegenden Erfinder haben ausgedehnte Studien hinsichtlich der Frage durchgeführt, welche Bedingungen für Sauerstoffpräzipitate erfüllt sein sollten, um eine Versetzung zu einer Zeit auszulösen, wenn eine LSA-Behandlung mit einem Siliziumwafer oder insbesondere mit einem Epitaxiwafer, welcher mit hohen Konzentrationen von Stickstoff oder Bor dotiert ist, durch geführt werden. Als Ergebnis wurde herausgefunden, dass, ob eine Versetzung durch Sauerstoffpräzipitate ausgelöst wird oder nicht, stark von einem Zusammenhang zwischen der Maximaltemperatur der LSA-Behandlung und der Größe der plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate abhängt. Weiterhin können, wenn der Siliziumwafer einer vorgegebenen Art von thermischer Behandlung unterworfen wird, bevor er in die Bauelementprozesse kommt, plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate bei den Bauelementprozessen nicht einfach ausgebildet werden. Es wurde auch herausgefunden, dass, selbst wenn plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate als Ergebnis in den Bauelementprozessen ausgebildet werden, ihre durchschnittliche Größe signifikant verringert wird. Die vorliegende Erfindung wurde basierend auf den obigen technischen Erkenntnissen gemacht.
  • D. h. gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Siliziumwafer dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: einen Wafer, dessen Stickstoffkonzentration 1 × 1012 Atome/cm3 oder mehr ist oder dessen spezifischer Widerstand 20 mΩ × cm oder weniger durch Bordotierung ist, und eine Epitaxieschicht, welche auf einer Oberfläche des Wafers bereitgestellt ist, in welcher, wenn eine thermische Behandlung mit dem Wafer bei 750°C für 4 Stunden und dann bei 1000°C für 4 Stunden durchgeführt werden, polyedrische Sauerstoffpräzipitate dominierend gegenüber plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitaten wachsen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können bei den Bauelementprozessen plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate nicht leicht ausgebildet werden. Daher ist es, selbst wenn die LSA-Behandlung nach verschiedenen thermischen Historien in den Bauelementprozessen durchgeführt wird, möglich, die Versetzung, welche durch Sauerstoffpräzipitate ausgelöst wird, daran zu hindern, erzeugt zu werden. In diesem Fall ist der Grund, warum polyedrische Sauerstoffpräzipitate dominant gegenüber plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitaten zu einer Zeit wachsen, zu der eine thermische Behandlung bei 750°C für 4 Stunden und dann bei 1000°C für 4 Stunden durchgeführt wird, dass der Siliziumwafer der vorliegenden Erfindung größere Mengen von Präzipitatkernen einer Art, welche in polyedrische Sauerstoffpräzipitate wächst, als von Präzipitatkernen einer Art, welche in plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate wächst, enthält. Mit der derzeitigen Analysetechnologie ist es jedoch unmöglich, herauszufinden, von welchen Präzipitatkernen eine größere Menge enthalten ist als von der anderen, bevor Präzipitatkerne tatsächlich durch thermische Behandlung gewachsen werden. Wenn jedoch eine vorgegebene Behandlung im voraus auf den Siliziumwafer angewendet wird, können polyedrische Sauerstoffpräzipitate nach der obigen thermischen Behandlung dominant gegenüber plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitaten wachsen. Ein Herstellungsverfahren für eine Siliziumwafer der vorliegenden Erfindung weist den obigen Punkt als Merkmal auf.
  • D. h. gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Herstellungsverfahren eines Siliziumwafers dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: einen Prozess des Ausbildens einer Epitaxieschicht auf einer Oberfläche eines Wafers, dessen Stickstoffkonzentration 1 × 1012 Atome/cm3 oder mehr ist oder dessen spezifischer Widerstand 20 mΩ × cm oder weniger durch Bordotierung ist, und nach der Ausbildung der Epitaxieschicht ein Prozess des Ansteigenlassens einer Temperatur bei einer Rate von 5°C pro Minute oder mehr innerhalb eines Temperaturbereichs, welcher größer oder gleich mindestens 800°C ist, und Erhitzen bei einer Temperatur, welche größer oder gleich 1050°C und kleiner oder gleich einem Schmelzpunkt ist, für 5 Minuten oder mehr.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn die obige thermische Behandlung durchgeführt, eine größere Menge von Präzipitatkernen einer Art ausgebildet, welche in ein Polyeder wächst. Daher wird, selbst wenn die Bauelementprozesse durch verschiedene thermische Historien gehen, der Prozentsatz von plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitaten sehr klein. Somit ist es, selbst wenn die LSA-Behandlung durchgeführt wird, möglich, die Versetzung, welche durch Sauerstoffpräzipitate ausgelöst wird, daran zu hindern, erzeugt zu werden.
  • Ein Herstellungsverfahren eines Halbleiterbauelements der vorliegenden Erfindung, welches einen Waferprozess der Herstellung eines Siliziumwafers und eines Bauelementprozess eines Halbleiterbauelements auf dem Siliziumwafer umfasst, ist dadurch gekennzeichnet, dass: der Waferprozess einen Prozess des Ausbildens einer Epitaxieschicht auf einer Oberfläche eines Wafers, dessen Stickstoffkonzentration 1 × 1012 Atome/cm3 oder mehr oder dessen spezifischer Widerstand 20 mΩ × cm oder weniger durch Bordotierung ist, und nach der Ausbildung der Epitaxieschicht einen Prozess des Ansteigenlassens einer Temperatur bei einer Rate von 5°C pro Minute oder mehr innerhalb eines Temperaturbereichs, welcher größer oder gleich mindestens 800°C ist, und ein Erhitzen bei einer Temperatur, welche größer oder gleich 1050°C und kleiner oder gleich einem Schmelzpunkt ist, für 5 Minuten oder mehr, umfasst, und der Bauelementprozess einen Prozess des Durchführens einer LSA-(Laser Spike Anneal)-Behandlung, welche derart durchgeführt wird, dass sie die folgende Bedingung erfüllt, wenn eine diagonale Länge von in dem Wafer enthaltenen plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitaten durch S (nm) und eine maximale Temperatur durch T (°C) dargestellt wird, umfasst: T × S2 ≤ 9 × 106
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Versetzung, welche durch die plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitate ausgelöst wird, daran zu hindern, erzeugt zu werden, selbst wenn der Wafer plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate enthält, da die LSA-Behandlung unter der obigen Bedingung durchgeführt wird. In diesem Fall bedeutet die diagonale Länge der plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate den durchschnittlichen Wert der diagonalen Längen vieler in dem Wafer enthaltenen plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Siliziumwafer, welcher Bauelementprozessen einschließlich einer LSA-Behandlung (Laser Spike Anneal) unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass er die folgende Bedingung während der LSA-Behandlung erfüllt, wobei eine diagonale Länge von in dem Siliziumwafer enthaltenen plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitaten durch S (nm) und eine maximale Temperatur durch T (°C) repräsentiert wird: T × S2 ≤ 9 × 106
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Herstellungsverfahren eines Siliziumwafers, welcher Bauelementprozessen einschließlich einer LSA-Behandlung (Laser Spike Anneal) unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die folgende Bedingung während der LSA-Behandlung erfüllt wird, wobei eine diagonale Länge von in dem Siliziumwafer enthaltenen plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate durch S (nm) und eine maximale Temperatur durch T (°C) repräsentiert wird: T × S2 ≤ 9 × 106
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es durch Durchführen einer LSA-Behandlung unter der obigen Bedingung möglich, zu verhindern, dass die Versetzung, welche durch plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate ausgelöst wird, erzeugt wird.
  • Gemäß noch einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Siliziumwafer, welcher Bauelementprozessen einschließlich einer LSA-Behandlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: einen Wafer, dessen Stickstoffkonzentration 1 × 1012 Atome/cm3 oder mehr ist oder dessen spezifischer Widerstand durch Bordotierung 20 mΩ × cm oder weniger ist, und eine Epitaxischicht, welche auf einer Oberfläche des Wafers bereitgestellt ist, wobei eine anfängliche Sauerstoffkonzentration des Wafers kleiner oder gleich 14 × 1017 Atome/cm3 ist.
  • Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Herstellungsverfahren für einen Siliziumwafer, welcher Bauelementprozessen einschließlich einer LSA-Behandlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: einen Prozess des Benutzens eines Czochralski-Verfahrens, um einen Siliziumeinkristall zu wachsen, dessen Stickstoffkonzentration 1 × 1012 Atome/cm3 oder mehr ist oder dessen spezifischer Widerstand durch Bordotierung 20 mΩ × cm oder weniger ist, und dessen anfängliche Sauerstoffkonzentration 14 × 1017 Atome/cm3 oder weniger ist, und einen Prozess des Ausbildens einer Epitaxieschicht auf einer Oberfläche eines Wafers, welche aus dem Siliziumeinkristall geschnitten ist.
  • Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das Auftreten einer durch eine typische LSA-Behandlung, dessen maximale Temperatur etwa 1250°C ist, verursachten Versetzung zu verhindern, selbst wenn plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate vor der LSA-Behandlung aufgrund einer typischen thermischen Behandlung, welche vor der LSA-Behandlung durchgeführt wird, wachsen. Für die typische thermische Behandlung, welche vor der LSA-Behandlung durchgeführt wird, ist beispielsweise die folgende thermische Behandlung verfügbar: eine thermische Behandlung, welche für drei Stunden oder mehr bei einer Temperatur von 750°C oder mehr gehalten wird, enthaltend einen Prozess, bei dem sie in einem Temperaturbereich von 1000–1050°C für eine Stunde oder länger gehalten wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die anfängliche Sauerstoffkonzentration des Wafers kleiner oder gleich 12 × 1017 Atome/cm3 ist. Daher ist es möglich, das Auftreten der durch eine typische LSA-Behandlung, deren maximale Temperatur ungefähr 1250°C ist, verursachten Versetzung zu verhindern, selbst wenn eine thermische Behandlung für eine längere Zeitdauer vor der LSA-Behandlung durchgeführt wird. Als die thermische Behandlung längerer Zeitdauer ist beispielsweise die Folgende verfügbar: eine thermische Behandlung mit einer Temperatur von 750°C oder mehr für vier Stunden oder mehr, enthaltend einen Prozess des Gehaltenwerdens in einem Temperaturbereich von 1000–1050°C für zwei Stunden oder mehr.
  • Vorteile der Erfindung
  • Wie oben beschrieben ist es gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung möglich, einen Epitaxiewafer, welcher einen mit hohen Konzentrationen von Stickstoff oder Bor dotierten Wafer aufweist, ebenso wie einen Siliziumwafer, bei welchem eine Versetzung verhinderbar ist, selbst wenn die LSA-Behandlung in den Bauelementprozessen durchgeführt wird, bereitzustellen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Herstellungsverfahren eines Epitaxiewafers, welcher einen mit hohen Konzentrationen von Stickstoff oder Bor dotierten Wafer aufweist, ebenso wie ein Herstellungsverfahren eines Siliziumwafers, bei welchem eine Versetzung verhinderbar ist, selbst wenn die LSA-Behandlung in den Bauelementprozessen durchgeführt wird, bereitzustellen.
  • Weiterhin ist es gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung möglich, ein Herstellungsverfahren eines Halbleiterbauelements unter Benutzung eines Epitaxiwafers, welcher mit hohen Konzentrationen von Stickstoff oder Bor dotiert ist, ebenso wie ein Herstellungsverfahren eines Halbleiterbauelements, bei welchem die LSA-Behandlung keine Versetzung auslöst, bereitzustellen.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die LSA-Behandlung unter einer vorgegebenen Bedingung durchgeführt. Daher ist es möglich, die Versetzung, welche durch plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate ausgelöst wird, daran zu hindern, erzeugt zu werden.
  • Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das Auftreten einer durch die LSA-Behandlung verursachten Versetzung zu verhindern, selbst wenn plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate vor der LSA-Behandlung wachsen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche den Aufbau eines Siliziumwafers gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • 2 ist eine schematische Perspektivansicht zum Erklären einer Struktur eines plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitats,
  • 3 ist eine schematische Perspektivansicht zum Erklären einer Struktur eines polyedrischen Sauerstoffpräzipitats,
  • 4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Herstellungsverfahren (Waferprozess) des Siliziumwafers darstellt, und
  • 5 ist ein Flussdiagramm, welches einige der Bauelementprozesse zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden untenstehend detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche den Aufbau eines Siliziumwafers 10 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Wie in 1 gezeigt, umfasst der Siliziumwafer 10 der vorliegenden Erfindung einen Wafer 11 und eine Epitaxieschicht 12, welche auf einer Oberfläche des Wafers 11 ausgebildet ist. Der Wafer 11 ist ein mit dem Czochralski-Verfahren gewachsener Siliziumeinkristall, welcher beim Sicherstellen der mechanischen Stabilität des Siliziumwafers 10 eine Rolle spielt und als Getterquelle für Schwermetalle dient. Die Dicke des Wafers 11 ist nicht besonders eingeschränkt, solange die mechanische Stabilität sichergestellt ist, die Dicke des Wafers 11 ist beispielsweise ungefähr 750 μm.
  • Es ist bevorzugt, dass der Wafer 11 mit Stickstoff oder Bor dotiert ist. Wenn der Wafer 11 mit Stickstoff dotiert ist, ist dessen Konzentration bevorzugt 1 × 1012 Atome/cm3 oder mehr. Wenn es Bor ist, mit welchem der Wafer 11 dotiert ist, ist es bevorzugt, dass der spezifische Widerstand des Wafers 11 auf 20 mΩ × cm oder weniger als Ergebnis der Bordotierung festgelegt wird. Der Grund, warum der Wafer 11 mit den oben erwähnten Konzentrationen von Stickstoff oder Bor dotiert ist, ist, dass dem Wafer 11 eine hinreichende Getterfähigkeit verliehen wird. Die oberen Grenzen der Konzentrationen von Stickstoff oder Bor sind nicht besonders eingeschränkt. Für Stickstoff ist die obere Grenze jedoch bevorzugt 5 × 1014 Atome/cm3 oder weniger, was Bor betrifft, ist die obere Grenze bevorzugt auf 3 mΩ × cm oder mehr in Form eines spezifischen Widerstandes festgesetzt. Der Grund ist, dass, wenn die Konzentration von Stickstoff über 5 × 1014 Atome/cm3 ansteigt, Versetzungen während eines Einkristallwachstumsprozesses leicht auftreten könnten und das, wenn der spezifische Widerstand im Fall von Bor 3 mΩ × cm ist, aufgrund einer Fehlanpassung beim Wachsen der Epitaxieschicht eine Fehlanpassungsversetzung leicht auftreten könnte.
  • Es ist bevorzugt, dass die anfängliche Sauerstoffkonzentration des Wafers 11 größer oder gleich 7 × 1017 Atome/cm3 und kleiner oder gleich 2,4 × 1018 Atome/cm3 ist. der Grund ist, dass, wenn die Sauerstoffkonzentration geringer ist als 7 × 1017 Atome/cm3, die Ausbildungsdichte von Sauerstoffpräzipitaten, welche zum Gettern von Schwermetallen wie Ni erforderlich ist, unzureichend ist. Weiterhin ist es, wenn die Sauerstoffkonzentration über 2,4 × 1018 Atome/cm3 ist, schwierig, eine defektfreie Epitaxieschicht 12 auszubilden. Wenn jedoch Dotierung mit Stickstoff oder Bor durchgeführt wurde, fördert die Stickstoff- oder Bordotierung die Ausbildung von Sauerstoffpräzipitaten. Daher kann, solange wie Sauerstoffpräzipitate durch thermische Behandlung ausgebildet wurden, die anfängliche Sauerstoffkonzentration des Wafers 11 kleiner sein als 7 × 1017 Atome/cm3. Nebenbei bemerkt werden alle in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Sauerstoffkonzentrationen durch eine fouriertransformierte Infrarotspektroskopie (FT-IR) gemessen, standardisiert in ASTM F-121 (1979).
  • Angenommen weiterhin, dass in den Bauelementprozessen die folgende thermische Behandlung durchgeführt wird: die thermische Behandlung, durch die Präzipitatkerne vor der LSA-Behandlung wachsen können, welche beispielsweise eine thermische Behandlung ist, bei welcher eine Temperatur von 750°C oder mehr für drei Stunden oder mehr beibehalten wird und welche einen Prozess umfasst, in welchem ein Temperaturbereich von 1000–1050°C für eine Stunde oder mehr gehalten wird. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die anfängliche Sauerstoffkonzentration des Wafers kleiner oder gleich 14 × 1017 Atome/cm3 ist. Weiterhin angenommen, dass die folgende thermische Behandlung durchgeführt wird: die thermische Behandlung, welche für eine längere Zeitdauer vor der LSA-Behandlung vonstatten geht, welche beispielsweise eine thermische Behandlung ist, bei welcher eine Temperatur von 750°C oder mehr für vier Stunden oder länger beibehalten wird und welche einen Prozess umfasst, bei welchem ein Temperaturbereich von 1000–1050°C für zwei Stunden oder mehr beibehalten wird. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die anfängliche Sauerstoffkonzentration des Wafers 11 kleiner oder gleich 12 × 1017 Atome/cm3 ist. Der Grund ist, dass die Größe der durch die thermische Behandlung ausgebildeten plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitate durch die Bedingungen der thermischen Behandlung (Temperatur und Zeit) und die anfängliche Sauerstoffkonzentration des Wafers 11 bestimmt ist. Angenommen, dass die oben beschriebene typische thermische Behandlung durchgeführt wird. In diesem Fall kann, wenn die anfängliche Sauerstoffkonzentration des Wafers 11 auf 14 × 1017 Atome/cm3 oder weniger festgelegt wird, die Größe der plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitate direkt vor der LSA-Behandlung kleiner oder gleich einem vorgegebenen Wert gehalten werden. Weiterhin angenommen, dass die oben beschriebene thermische Behandlung längerer Dauer ausgeführt wird. In diesem Fall kann, wenn die anfängliche Sauerstoffkonzentration des Wafers 11 auf 12 × 1017 Atome/cm3 oder weniger festgesetzt wird, die Größe der plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitate direkt vor der LSA-Behandlung kleiner oder gleich einem vorgegebenen Wert gehalten werden. Die anfänglichen Sauerstoffkonzentrationen können durch Konvektionssteuerung der Siliziumschmelze oder dergleichen zu einer Zeit gesteuert werden, zu der der Siliziumeinkristall durch das Czochralski-Verfahren gewachsen wird. Die Korrelation zwischen der Größe der plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitate und der Frage, ob eine Versetzung auftritt oder nicht, wird später beschrieben.
  • Wenn der Wafer 11 mit hohen Konzentrationen von Stickstoff oder Bor dotiert ist, können Halbleiterbauelemente wie MOS-Transistoren nicht direkt auf dem Wafer 11 ausgebildet werden. Die Halbleiterbauelemente wie MOS-Transistoren werden auf der Epitaxieschicht 12 auf dem Wafer 11 ausgebildet. Der spezifische Widerstand der Epitaxieschicht 12 wird üblicherweise größer festgelegt als der spezifische Widerstand des Wafers 11. Die Schichtdicke der Epitaxieschicht 12 ist nicht besonders eingeschränkt, die Schichtdicke der Epitaxieschicht 12 kann derart eingestellt sein, dass sie größer oder gleich 1 μm und kleiner oder gleich etwa 10 μm ist.
  • Auf dem Siliziumwafer 10 mit einem derartigen Aufbau wachsen, wenn eine thermische Behandlung bei einer Temperatur von 750°C vier Stunden gefolgt durch eine weitere thermische Behandlung bei einer Temperatur von 1000°C für vier Stunden durchgeführt wird, polyedrische Sauerstoffpräzipitate dominant gegenüber plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitaten auf dem Wafer 11. Plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate sind hauptsächlich Sauerstoffpräzipitate, welche die in 2 dargestellte Struktur aufweisen; eine Hauptoberfläche 21 von diesen verläuft entlang einer [100]-Ebene, einer [010]-Ebene oder einer [001]-Ebene. Die Größe der plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitate ist durch eine diagonale Länge S definiert. Polyedrische Sauerstoffpräzipitate sind hauptsächlich oktaedrische Sauerstoffpräzipitate mit der in 3 gezeigten Struktur; jede Oberfläche 22 von diesen verläuft entlang einer [111]-Ebene. Die Größe der polyedrischen Sauerstoffpräzipitate ist durch die Länge einer Seite S bestimmt.
  • 4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Herstellungsverfahren (Waferprozess) des Siliziumwafers 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel darstellt.
  • Wie in 4 gezeigt, wird ein Wafer 11, welcher aus einem einkristallinen Siliziumingot geschnitten wird, hergestellt (Schritt S11), und eine Oberfläche hiervon wird hochglanzpoliert (Schritt S12). Der einkristalline Siliziumingot wird mit dem Czochralski-Verfahren gewachsen, der Wafer 11 enthält daher Sauerstoff in einer übersättigten Weise, welcher aus einem Quarzschmelztiegel eluiert. Wie oben beschrieben, wird die anfängliche Konzentration von Sauerstoff, welche in dem Wafer 11 enthalten ist, bevorzugt auf 14 × 1017 Atome/cm3 oder weniger oder bevorzugter auf 12 × 1017 Atome/cm3 oder weniger festgesetzt. Dann wird auf der hochglanzpolierten Oberfläche des Wafers 11 eine Epitaxieschicht 12 ausgebildet (Schritt S13).
  • Dann werden, wenn eine thermische Behandlung durchgeführt wird, Präzipitatkerne einer Art, welche in polyedrische Sauerstoffpräzipitate wachsen, ausgebildet (Schritt S14). Während der thermischen Behandlung steigt innerhalb eines Temperaturbereichs, welcher größer oder gleich mindestens 800°C ist, die Temperatur mit einer Rate von 5°C pro Minute oder mehr an, und dann wird die Temperatur für 5 Minuten oder länger größer oder gleich 1050°C und kleiner oder gleich des Schmelzpunkts gehalten. Als Ergebnis bildet der in dem Wafer 11 enthaltene Sauerstoff die Präzipitatkerne. Wenn jedoch zu einer Zeit, zu der die Präzipitatkerne ausgebildet werden, die Temperatur kleiner als 1050°C ist, werden dominant Präzipitatkerne einer Art, welche in plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate wächst, ausgebildet. Wenn Präzipitatkerne innerhalb des obigen Temperaturbereichs ausgebildet werden, werden Präzipitatkerne einer Art, welche in polyedrische Sauerstoffpräzipitate wächst, dominant ausgebildet. Mit der derzeitigen Technologie ist es jedoch unmöglich, eine Bestimmung vorzunehmen, welcher Art die Präzipitatkerne sind, bevor die Präzipitatkerne tatsächlich ausgewachsen sind.
  • Der Grund, warum die Zeit, während der die Temperatur größer oder gleich 1050°C und kleiner oder gleich dem Schmelzpunkt gehalten wird, 5 Minuten oder mehr ist, ist wie folgt: Wenn die Temperaturbeibehaltungszeit weniger als 5 Minuten ist, werden Präzipitatkerne einer Art, welche in polyedrische Sauerstoffpräzipitate wächst, nicht hinreichend ausgebildet. Es ist bevorzugt, dass die Temperaturbeibehaltungszeit 2 Stunden oder weniger ist. Der Grund ist, dass, selbst wenn die thermische Behandlung für mehr als 2 Stunden durchgeführt wird, keine verbesserten Effekte erhalten werden können, und die Herstellungskosten von Wafern steigen signifikant an, wenn die Temperaturbeibehaltungszeit mehr als 2 Stunden ist.
  • Der Grund, warum die Rate des Temperaturanstiegs auf 5°C pro Minute oder mehr innerhalb des Temperaturbereichs größer oder gleich 800°C gesetzt wird, ist, dass es notwendig ist, die Zeit zu verkürzen, welche nötig ist, um durch den Temperaturbereich, welcher größer oder gleich 800°C und kleiner als 1050°C ist, hindurchzugehen, d. h. den Temperaturbereich, in welchem Präzipitatkerne einer Art, welche in plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate wächst, dominant ausgebildet werden. Das heißt, dass, wenn die Anstiegsrate der Temperatur kleiner ist als 5°C pro Minute innerhalb des Temperaturbereichs größer oder gleich 800°C, eine große Menge von Präzipitatkernen einer Art, welche in plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate wächst, bis zu der Zeit, zu der die Beibehaltungstemperatur (größer oder gleich 1050°C und kleiner gleich dem Schmelzpunkt) erreicht wird, ausgebildet wird. Danach werden, selbst wenn die Temperatur größer oder gleich 1050°C und kleiner oder gleich dem Schmelzpunkt gehalten wird, Präzipitatkerne einer Art, welche in polyedrische Sauerstoffpräzipitate wächst, nicht dominant. Die obere Grenze der Anstiegsrate der Temperatur ist nicht besonders eingeschränkt, die obere Grenze ist jedoch bevorzugt kleiner oder gleich 10°C pro Minute. Der Grund ist, dass, wenn die Temperatur bei einer Rate von 10°C pro Minute ansteigt, die thermische Belastung aufgrund von in der Ebene liegenden Temperaturunterschieden des Wafers anwächst, was möglicherweise dazu führt, dass Gleitversetzungen signifikant auftreten. Der Temperaturbereich, in welchem die Anstiegsrate der Temperatur auf 5°C pro Minute oder mehr gesetzt wird, ist nicht besonders eingeschränkt, solange der Temperaturbereich mindestens 800°C ist; es ist bevorzugt, dass die Anstiegsrate der Temperatur auf 5°C pro Minute oder mehr innerhalb des Temperaturbereichs gesetzt wird, welcher größer oder gleich 700°C ist. Daher ist es möglich, die Ausbildung von Präzipitatkernen einer Art, welche in plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate wächst, effektiver zu verhindern.
  • Gemäß dem oben beschriebenen Verfahren wird der Siliziumwafer 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels fertiggestellt. Der durch die oben beschriebenen Waferprozesse hergestellte Siliziumwafer 10 wird in Bauelementprozesse eingebracht, in welchen Halbleiterbauelemente auf der Epitaxieschicht 12 ausgebildet werden.
  • 5 ist ein Flussdiagramm, welches einige der Bauelementprozesse zeigt.
  • Die Bauelementprozesse umfassen verschiedene Prozesse abhängig von der Art eines herzustellenden Halbleiterbauelements (ein logikbasiertes Bauelement, ein speicherbasiertes Bauelement oder dergleichen). Wie in 5 gezeigt, können die Bauelementprozesse einen thermischen Behandlungsprozess (Schritt S21), bei welchem die Temperatur bis zu einem Punkt erhöht wird, zu dem Präzipitatkerne wachsen können, und einen LSA-Behandlungsprozess (Schritt S22) umfassen. Ein Beispiel des thermischen Behandlungsprozesses bei Schritt S21 ist wie folgt: Ein Prozess des Erhitzens bei 850°C für 30 Minuten, gefolgt von einem Prozess des Erhitzens bei 900°C für 30 Minuten, einem Prozess des Erhitzens bei 1000°C für 100 Minuten und einem Prozess des Erhitzens bei 950°C für 30 Minuten, in dieser Reihenfolge. In diesem Fall ermöglicht es der thermische Behandlungsprozess bei Schritt S21 den in dem Wafer 11 enthaltenen Präzipitatkernen, zu Sauerstoffpräzipitaten zu wachsen. Die ausgebildeten Sauerstoffpräzipitate enthalten plattenähnliche und polyedrische Sauerstoffpräzipitate. Da jedoch der Siliziumwafer 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels dem thermischen Behandlungsprozess (Schritt S14) bei den Waferprozessen wie in 4 gezeigt unterworfen wurde und weil Präzipitatkerne einer Art, welche in polyedrische Sauerstoffpräzipitate wachsen, dominieren, sind die dominierenden Sauerstoffpräzipitate, welche durch den thermischen Behandlungsprozess bei Schritt S21 ausgebildet werden, polyedrische Sauerstoffpräzipitate. Wenn ein Vergleich zwischen den plattenähnlichen und den polyedrischen Sauerstoffpräzipitaten des gleichen Volumens gemacht wird, ist die Verspannung durch die polyedrischen Sauerstoffpräzipitate kleiner als diejenige der plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitate, die polyedrischen Sauerstoffpräzipitate sind wahrscheinlich kein Auslöser für eine Versetzung.
  • Nachdem durch den obigen thermischen Behandlungsprozess (Schritt S21) polyedrische Sauerstoffpräzipitate ausgebildet wurden, wird die LSA-Behandlung (Schritt S22) durchgeführt, wodurch eine starke thermische Belastung auf den Wafer 11 einwirkt. Als Ergebnis könnten die Sauerstoffpräzipitate eine Versetzung auslösen. Die LSA-Behandlung wird durchgeführt, indem die Epitaxieschicht 12 des Siliziumwafers 10 mit einem Laserstrahl mit einem Strahldurchlassmesser von mehreren Millimetern abgerastert wird, wobei der Siliziumwafer 10 anfänglich auf ungefähr 400 bis 600°C erwärmt wird. Als Ergebnis erreicht ein mit dem Laserstrahl bestrahltes Gebiet in der Größenordnung von Millisekunden oder weniger eine Temperatur, welche größer oder gleich 1000°C ist und kleiner oder gleich dem Schmelzpunkt ist. Daher ist es möglich, ein steiles Störatomprofil zu erhalten.
  • Bei der LSA-Behandlung wirkt eine starke thermische Belastung in der Tiefenrichtung und in den in der Ebene liegenden Richtungen auf den Wafer 11. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind jedoch die dominanten durch den thermischen Behandlungsprozess bei Schritt S21 ausgebildeten Sauerstoffpräzipitate polyedrische Sauerstoffpräzipitate. Daher wird, selbst wenn durch die LSA-Behandlung eine starke thermische Belastung ausgeübt wird, durch die Sauerstoffpräzipitate keine Versetzung ausgelöst. Sicherlich kann der Wafer 11 auch in gewissem Ausmaß plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate enthalten. Präzipitatkerne einer Art, welche in plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate wächst, sind jedoch nur in relativ kleiner Menge vorhanden. Daher ist, selbst wenn plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate ausgebildet werden, die Größe der plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitate klein, und die Ausbildungsdichte der plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitate ist hinreichend niedrig.
  • Selbst wenn der Wafer 11 plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate enthält, ist es möglich, die Versetzung, welche durch die plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitate ausgelöst wird, daran zu hindern, erzeugt zu werden, indem Bedingungen der LSA-Behandlung in einem vorgegebenen Bereich festgelegt werden. Genauer gesagt wird, wenn die diagonale Länge der plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitate, welche in dem Wafer 11 enthalten sind, durch S (nm) und die maximale Temperatur durch T (°C) repräsentiert ist, die LSA-Behandlung so durchgeführt, dass sie die folgende Bedingung erfüllt: T × S2 ≤ 9 × 106
  • Als Ergebnis wird wenig Versetzung durch plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate ausgelöst. Es ist hinsichtlich des Grunds unklar, warum der in der obigen Formel gezeigte Wert (= 9 × 106) ein Schwellenwert ist. Der Wert ist jedoch durch experimentelle Daten gestützt, welche später beschrieben werden.
  • Wenn die thermische Behandlung von Schritt S14, welche in 4 gezeigt ist, weggelassen wird, sind die durch den thermischen Behandlungsprozess des Schritts S21 ausgebildeten dominanten Sauerstoffpräzipitate plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate. Nachdem plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate durch den obigen thermischen Behandlungsprozess (Schritt S21) ausgebildet wurden, wird die LSA-Behandlung (Schritt S22) ausgeführt, wodurch eine starke thermische Belastung auf den Wafer 11 einwirkt. Als Ergebnis können die Sauerstoffpräzipitate eine Versetzung auslösen. Selbst in diesem Fall, wenn die diagonale Länge der plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitate, welche in einem Gebiet, welches sich zu einer Tiefe von 50 μm oder weniger von der äußeren Schicht des Wafers 11 erstreckt, enthalten sind, durch S (nm) und die maximale Temperatur durch T (°C) repräsentiert werden, wird die LSA-Behandlung so durchgeführt, dass sie die folgende Bedingung erfüllt: T × S2 ≤ 9 × 106
  • As Ergebnis wird geringe Versetzung durch plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate ausgelöst.
  • Das obige beschrieb das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Es ist überflüssig zu sagen, dass verschiedene Modifikationen durchgeführt werden können, ohne den Gegenstand der vorliegenden Erfindung zu verlassen, und auch innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung sind.
  • Beispielsweise wird bei dem obigen Ausführungsbeispiel ein Beispiel der Benutzung eines Epitaxiewafers beschrieben. Der Zielgegenstand, auf welchen die vorliegende Erfindung angewendet wird, ist jedoch nicht auf Epitaxiewafer beschränkt.
  • BEISPIELE
  • [Beispiel 1]
  • Eine Vielzahl polierter Wafer mit einer interstitiellen Sauerstoffkonzentration von 12,5 × 1017 Atomen/cm3 und einem Durchmesser von 300 mm wurden bereitet. Die Wafer wurden verschiedenen Arten thermischer Behandlungen unterworfen, und Sauerstoffpräzipitate verschiedener Größen und Formen wurden ausgebildet. Die Größen und Formen der Präzipitate wurden identifiziert, als verschiedene Proben, auf welche die gleichen Arten thermischer Behandlung angewendet wurden, unter einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) gemessen und beobachtet wurden. Eine Tabelle 1 zeigt die Größen und Formen der Präzipitate, welche in einem Gebiet existieren, welches sich zu einer Tiefe von 50 μm oder weniger von der äußeren Schicht des Wafers erstreckt.
  • Dann wurde die LSA-Behandlung auf jeden Wafer, in welchem Präzipitate ausgebildet wurden, angewendet. Die Maximaltemperatur auf der Waferoberfläche jeder Probe ist in Tabelle 1 gezeigt. Nach der LSA-Behandlung wurde eine Röntgentopographieeinrichtung benutzt, um zu bestätigen, ob eine Versetzung auftrat oder nicht.
  • Als Ergebnis trat, wie in Tabelle 1 gezeigt, in den Proben 1 bis 24, deren Sauerstoffpräzipitate in einer plattenähnlichen Form waren, eine Versetzung nicht auf, wenn der durch T × S2 gegebene Wert kleiner oder gleich 9 × 106 war. In den Proben 6, 12, 17, 18, 23 und 24, in welchen der durch T × S2 gegebene Wert über 9 × 106 war, trat jedoch eine Versetzung auf. Somit bewies das Experiment, dass, wenn die LSA-Behandlung derart durchgeführt wird, dass sie die folgende Bedingung erfüllt, eine Versetzung nicht durch plattenähnliche Sauerstoffpräzipitate ausgelöst wird: T × S2 ≤ 9 × 106
  • Unterdessen trat in den Proben 25 bis 33, deren Sauerstoffpräzipitate in einer Polyederform waren, unabhängig von dem Wert T × S2 keine Versetzung auf. TABELLE 1
    Größen der Sauerstoffpräzipitate S (nm) Formen der Präzipitate Maximaltemperatur der LSA-Behandlung T (°C) Versetzung S2 × T
    Probe 1 10 Plattenähnlich 1100 Nein 1,10E+05
    Probe 2 21 Plattenähnlich 1100 Nein 4,85E+05
    Probe 3 47 Plattenähnlich 1100 Nein 2,43E+06
    Probe 4 63 Plattenähnlich 1100 Nein 4,37E+06
    Probe 5 85 Plattenähnlich 1100 Nein 7,95E+06
    Probe 6 117 Plattenähnlich 1100 Ja 1,51E+07
    Probe 7 10 Plattenähnlich 1200 Nein 1,20E+05
    Probe 8 21 Plattenähnlich 1200 Nein 5,29E+05
    Probe 9 47 Plattenähnlich 1200 Nein 2,65E+06
    Probe 10 63 Plattenähnlich 1200 Nein 4,76E+06
    Probe 11 85 Plattenähnlich 1200 Nein 8,67E+06
    Probe 12 117 Plattenähnlich 1200 Ja 1,64E+07
    Probe 13 10 Plattenähnlich 1250 Nein 1,25E+05
    Probe 14 21 Plattenähnlich 1250 Nein 5,51E+05
    Probe 15 47 Plattenähnlich 1250 Nein 2,76E+06
    Probe 16 63 Plattenähnlich 1250 Nein 4,96E+06
    Probe 17 85 Plattenähnlich 1250 Ja 9,03E+06
    Probe 18 117 Plattenähnlich 1250 Ja 1,71E+07
    Probe 19 10 Plattenähnlich 1300 Nein 1,30E+05
    Probe 20 21 Plattenähnlich 1300 Nein 5,73E+05
    Probe 21 47 Plattenähnlich 1300 Nein 2,87E+06
    Probe 22 63 Plattenähnlich 1300 Nein 5,16E+06
    Probe 23 85 Plattenähnlich 1300 Ja 9,39E+06
    Probe 24 117 Plattenähnlich 1300 Ja 1,78E+07
    Probe 25 45 Polyeder 1100 Nein 2,23E+06
    Probe 26 67 Polyeder 1100 Nein 4,94E+06
    Probe 27 115 Polyeder 1100 Nein 1,45E+07
    Probe 28 45 Polyeder 1200 Nein 2,43E+06
    Probe 29 67 Polyeder 1200 Nein 5,39E+06
    Probe 30 115 Polyeder 1200 Nein 1,59E+07
    Probe 31 45 Polyeder 1250 Nein 2,53E+06
    Probe 32 67 Polyeder 1250 Nein 5,61E+06
    Probe 33 115 Polyeder 1250 Nein 1,65E+07
  • [Beispiel 2]
  • Die folgenden Wafer wurden bereitet: Ein 300 mm Epitaxiewafer, bei welchem eine Epitaxieschicht auf einem mit Stickstoff dotierten Wafer ausgebildet wurde, und ein 300 mm Epitaxiewafer, bei welchem eine Epitaxieschicht auf einem mit Bor dotierten Wafer ausgebildet wurde. Die Dotiermengen sind in Tabelle 2 gezeigt. Die interstitielle Sauerstoffkonzentration des Wafers jeder Probe war 11,5 × 1017 bis 13,6 × 1017 Atome/cm3.
  • Die Epitaxiewafer wurden in einen bei 700°C gehaltenen vertikalen Ofen eingesetzt. Nachdem die Temperatur bei einer vorgegebenen Rate auf eine vorgegebene Temperatur erhöht wurde, wurde die Temperatur für eine vorgegebene Zeitdauer beibehalten. Für jede Probe sind die Anstiegsrate der Temperatur, die Beibehaltungstemperatur und die Beibehaltungszeit in Tabelle 2 gezeigt. Nach der thermischen Behandlung wurde die Temperatur mit einer Temperaturabsinkrate von 3°C pro Minute auf 700°C abgesenkt, und die Wafer wurden herausgenommen. Auf diese Weise wurden Präzipitatkerne auf den Wafern ausgebildet. Die obige thermische Behandlung wurde jedoch für die Proben 34 und 41 weggelassen.
  • Dann wuchsen die Präzipitatkerne, als eine thermische Behandlung mit jeder Probe bei 850°C für 30 Minuten, bei 900°C für 30 Minuten, bei 1000°C für 100 Minuten und dann bei 950°C für 30 Minuten durchgeführt wurde. Die thermische Behandlung war hier nach einer thermischen Behandlung modelliert, welche in Herstellungsprozessen fortschrittlicher logikbasierter Bauelemente angewendet wird.
  • Mit jeder Probe wurde die LSA-Behandlung unter der folgenden Bedingung durchgeführt: T × S2 > 9 × 106
  • Nach der LSA-Behandlung wurden die Formen von Sauerstoffpräzipitaten unter einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) beobachtet. Zudem wurde eine Röntgentopographieeinrichtung benutzt, um zu bestätigen, ob eine Versetzung aufgetreten ist oder nicht.
  • Als Ergebnis waren, wie in Tabelle 2 gezeigt, in den Proben 34 und 41, für welche die thermische Behandlung zum Ausbilden von Präzipitatkernen weggelassen war, ebenso wie in den Proben 35 und 42, deren Anstiegsraten der Temperatur auf weniger als 5°C pro Minute bei der thermischen Behandlung, welche Präzipitatkerne ausbilden kann, gesetzt wurde, Sauerstoffpräzipitate in einer plattenähnlichen Form, und es wurde bestätigt, dass durch die LSA-Behandlung eine Versetzung verursacht wurde. In den anderen Proben, deren Anstiegsraten der Temperatur größer oder gleich 5°C pro Minute waren, waren die Sauerstoffpräzipitate in einer Polyederform, und es wurde bestätigt, dass selbst nach der LSA-Behandlung keine Versetzung auftrat. Das Experiment bewies daher dass, wenn die Anstiegsrate der Temperatur größer oder gleich 5°C pro Minute bei der thermischen Behandlung, welche Präzipitatkerne bilden kann, ist, polyedrische Sauerstoffpräzipitate dominant werden. TABELLE 2
    Waferart Anstiegsrate der Temperatur (°C/min) Beibehaltungstemperatur (°C) Beibehaltungszeit (min) Präzipitatart Versetzung
    Probe 34 Stickstoffdotiert (1,5 × 1013 Atome/cm3) - - - Plattenähnlich Ja
    Probe 35 Stickstoffdotiert (1,5 × 1013 Atome/cm3) 3,5 1050 60 Plattenähnlich Ja
    Probe 36 Stickstoffdotiert (1,5 × 1013 Atome/cm3) 5 1050 60 Polyeder Nein
    Probe 37 Stickstoffdotiert (1,5 × 1013 Atome/cm3) 5 1050 10 Polyeder Nein
    Probe 38 Stickstoffdotiert (1,5 × 1013 Atome/cm3) 10 1200 5 Polyeder Nein
    Probe 39 Stickstoffdotiert (3,4 × 1014 Atome/cm3) 5 1050 60 Polyeder Nein
    Probe 40 Stickstoffdotiert (3,4 × 1014 Atome/cm3) 10 1200 5 Polyeder Nein
    Probe 41 Bordotiert (18 mΩ·cm) - - - Plattenähnlich Ja
    Probe 42 Bordotiert (18 mΩ·cm) 3,5 1050 60 Plattenähnlich Ja
    Probe 43 Bordotiert (18 mΩ·cm) 5 1050 60 Polyeder Nein
    Probe 44 Bordotiert (6 mΩ·cm) 5 1050 60 Polyeder Nein
    Probe 45 Bordotiert (6 mΩ·cm) 10 1200 5 Polyeder Nein
  • [Beispiel 3]
  • Die folgenden Wafer wurden bereitet: Ein 300 mm Epitaxiewafer, bei welchem eine Epitaxieschicht auf einem mit Stickstoff dotierten Wafer ausgebildet wurde, und ein 300 mm Epitaxiewafer, bei welchem eine Epitaxieschicht auf einem mit Bor dotierten Wafer ausgebildet wurde. Die Dotiermengen sind in Tabelle 3 gezeigt. Die interstitielle Sauerstoffkonzentration des Wafers jeder Probe war 11,5 × 1017 bis 13,6 × 1017 Atome/cm3.
  • Die Epitaxiewafer wurden in einen vertikalen Ofen eingesetzt, welcher bei 700°C gehalten wurde. Nachdem die Temperatur mit einer Rate von 5°C pro Minute auf eine vorgegebene Temperatur erhöht wurde, wurde die Temperatur für 5 Minuten beibehalten. Für jede Probe ist die Beibehaltungstemperatur in Tabelle 3 gezeigt. Nach der thermischen Behandlung wurde die Temperatur bei einer Temperaturabsinkrate von 3°C pro Minute auf 700°C abgesenkt, und die Wafer wurden entnommen. Auf diese Weise wurden Präzipitatkerne auf den Wafern ausgebildet.
  • Dann wuchsen die Präzipitatkerne, als eine thermische Behandlung mit jeder Probe bei 850°C für 30 Minuten, bei 900°C für 30 Minuten, bei 1000°C für 100 Minuten und dann bei 950°C für 30 Minuten ausgeführt wurde.
  • Auf jede Probe wurde die LSA-Behandlung unter der folgenden Bedingung angewendet: T × S2 > 9 × 106
  • Nach der LSA-Behandlung wurden die Formen von Sauerstoffpräzipitaten unter einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) beobachtet. Weiterhin wurde eine Röntgentopographieeinrichtung benutzt, um zu bestätigen, ob eine Versetzung aufgetreten war oder nicht.
  • Als Ergebnis waren, wie in Tabelle 3 gezeigt, in den Proben 46, 47, 50 und 51, deren Beibehaltungstemperaturen kleiner sind als 1050°C, Sauerstoffpräzipitate in einer plattenähnlichen Form, und es wurde bestätigt, dass durch die LSA-Behandlung eine Versetzung verursacht wurde. Auf der anderen Seite waren in den Proben 48, 49, 52 und 53, deren Beibehaltungstemperaturen größer oder gleich 1050°C sind, Sauerstoffpräzipitate in einer Polyederform, und es wurde bestätigt, dass selbst nach der LSA-Behandlung keine Versetzung auftrat. Das Experiment bewies daher dass, wenn die Beibehaltungstemperatur größer oder gleich 1050°C bei der thermischen Behandlung, welche Präzipitatkerne ausbilden kann, ist, polyedrische Sauerstoffpräzipitate dominant werden. TABELLE 3
    Waferart Anstiegsrate der Temperatur (°C/min) Beibehaltungstemperatur (°C) Beibehaltungszeit (min) Präzipitatart Versetzung
    Probe 46 Stickstoffdotiert (1,5 × 1013 Atome/cm3) 5 950 5 Plattenähnlich Ja
    Probe 47 Stickstoffdotiert (1,5 × 1013 Atome/cm3) 5 1025 5 Plattenähnlich Ja
    Probe 48 Stickstoffdotiert (1,5 × 1013 Atome/cm3) 5 1050 5 Polyeder Nein
    Probe 49 Stickstoffdotiert (1,5 × 1013 Atome/cm3) 5 1075 5 Polyeder Nein
    Probe 50 Bordotiert (8 mΩ·cm) 5 950 5 Plattenähnlich Ja
    Probe 51 Bordotiert (8 mΩ·cm) 5 1025 5 Plattenähnlich Ja
    Probe 52 Bordotiert (8 mΩ·cm) 5 1050 5 Polyeder Nein
    Probe 53 Bordotiert (8 mΩ·cm) 5 1075 5 Polyeder Nein
  • [Beispiel 4]
  • Die folgenden Wafer wurden bereitet: ein 300 mm Epitaxiewafer, bei welchem eine Epitaxieschicht auf einem mit Stickstoff dotierten Wafer ausgebildet wurde, und ein 300 mm Epitaxiewafer, bei welchem eine Epitaxieschicht auf einem mit Bor dotierten Wafer ausgebildet wurde. Die Dotiermengen sind in Tabelle 4 gezeigt. Die interstitielle Sauerstoffkonzentration der Wafer jeder Probe war 11,5 × 1017 bis 13,6 × 1017 Atome/cm3.
  • Die Epitaxiewafer wurden in einen vertikalen Ofen eingesetzt, welcher bei 700°C gehalten wurde. Nachdem die Temperatur mit einer Rate von 5°C pro Minute auf 1050°C erhöht wurde, wurde die Temperatur für eine vorgegebene Zeitdauer beibehalten. Für jede Probe ist die Beibehaltungstemperatur in Tabelle 4 gezeigt. Nach der thermischen Behandlung wurde die Temperatur mit einer Temperaturabsinkrate von 3°C pro Minute auf 700°C abgesenkt, und die Wafer wurden entnommen. Auf diese Weise wurden Präzipitatkerne auf den Wafern ausgebildet.
  • Dann wuchsen die Präzipitatkerne, als eine thermische Behandlung mit jeder Probe bei 850°C für 30 Minuten, bei 900°C für 30 Minuten, bei 1000°C für 100 Minuten und dann bei 950°C für 30 Minuten durchgeführt wurde.
  • Auf jede Probe wurde die LSA-Behandlung unter der folgenden Bedingung angewendet: T × S2 > 9 × 106
  • Nach der LSA-Behandlung wurden die Formen von Sauerstoffpräzipitaten unter einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) beobachtet. Zudem wurde eine Röntgenstrahltopographieeinrichtung benutzt, um zu bestätigen, ob eine Versetzung aufgetreten war oder nicht.
  • Als Ergebnis waren, wie in Tabelle 4 gezeigt, bei den Proben 54, 55, 58 und 59, deren Beibehaltungszeiten kleiner als 5 Minuten sind, Sauerstoffpräzipitate in einer plattenähnlichen Form, und es wurde bestätigt, dass durch die LSA-Behandlung eine Versetzung verursacht wurde. Auf der anderen Seite waren in den Proben 56, 57, 60 und 61, deren Beibehaltungszeiten größer oder gleich 5 Minuten sind, Sauerstoffpräzipitate in einer Polyederform, und es wurde bestätigt, dass selbst nach der LSA-Behandlung keine Versetzungen auftraten. Das Experiment bewies daher dass, wenn die Beibehaltungszeit größer oder gleich 5 Minuten bei der thermischen Behandlung ist, welche Präzipitatkerne bilden kann, polyedrische Sauerstoffpräzipitate dominant werden. TABELLE 4
    Waferart Anstiegsrate der Temperatur (°C/min) Beibehaltungstemperatur (°C) Beibehaltungszeit (min) Präzipitatart Versetzung
    Probe 54 Stickstoffdotiert (1,5 × 1013 Atome/cm3) 5 1050 2 Plattenähnlich Ja
    Probe 55 Stickstoffdotiert (1,5 × 1013 Atome/cm3) 5 1050 4 Plattenähnlich Ja
    Probe 56 Stickstoffdotiert (1,5 × 1013 Atome/cm3) 5 1050 5 Polyeder Nein
    Probe 57 Stickstoffdotiert (1,5 × 1013 Atome/cm3) 5 1050 10 Polyeder Nein
    Probe 58 Bordotiert (8 mΩ·cm) 5 1050 2 Plattenähnlich Ja
    Probe 59 Bordotiert (8 mΩ·cm) 5 1050 4 Plattenähnlich Ja
    Probe 60 Bordotiert (8 mΩ·cm) 5 1050 5 Polyeder Nein
    Probe 61 Bordotiert (8 mΩ·cm) 5 1050 10 Polyeder Nein
  • [Beispiel 5]
  • Die folgenden Wafer wurden bereitet: ein 300 mm Epitaxiewafer, bei welchem eine Epitaxieschicht auf einem mit Stickstoff dotierten Wafer ausgebildet wurde, und ein 300 mm Epitaxiewafer, bei welchem eine Epitaxieschicht auf einem mit Bor dotierten Wafer ausgebildet wurde. Die Dotiermengen unterscheiden sich für jede Probe. Die interstitielle Sauerstoffkonzentration der Wafer jeder Probe war 11,5 × 1017 bis 13,6 × 1017 Atome/cm3.
  • Dann wuchsen die Präzipitatkerne, als eine thermische Behandlung mit jeder Probe bei 850° für 30 Minuten, bei 900°C für 30 Minuten, bei 1000°C für 100 Minuten und dann bei 950°C für 30 Minuten durchgeführt wurde. In diesem Beispiel wurde eine thermische Behandlung vor dem Wachsen der Präzipitatkerne weggelassen.
  • Auf jede Probe wurde die LSA-Behandlung unter der folgenden Bedingung angewandt: T × S2 > 9 × 106
  • Nach der LSA-Behandlung wurden die Formen von Sauerstoffpräzipitaten unter einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) beobachtet. Zudem wurde eine Röntgenstrahltopographieeinrichtung benutzt, um zu bestätigen, ob eine Versetzung aufgetreten war.
  • Als Ergebnis trat bei Proben, deren Stickstoffkonzentration niedriger als 1 × 102 Atome/cm3 war, ebenso wie in Proben, deren spezifischer Widerstand, welcher mit der Bordotierung verknüpft war, über 20 mΩ·cm war, trotz der Tatsache, dass Sauerstoffpräzipitate in einer plattenähnlichen Form waren, selbst nach der LSA-Behandlung keine Versetzung auf. In Proben, deren Stickstoffkonzentration größer oder gleich 1 × 102 Atome/cm3 war ebenso wie in Proben, deren mit der Bordotierung verknüpfter spezifischer Widerstand kleiner oder gleich 20 mΩ·cm war, trat eine Versetzung nach der LSA-Behandlung auf. Das Experiment bewies daher, dass nach der LSA-Behandlung eine Versetzung auf einem Siliziumwafer auftritt, dessen Stickstoffkonzentration größer oder gleich 1 × 102 Atome/cm3 ist oder einem Siliziumwafer, dessen spezifischer Widerstand, welcher mit einer Bordotierung verknüpft ist, kleiner oder gleich 20 mΩ·cm ist, und dass auf einem Siliziumwafer, dessen Stickstoffkonzentration kleiner als 1 × 102 Atome/cm3 ist oder einem Siliziumwafer, dessen mit Bordotierung verknüpfter spezifischer Widerstand über 20 mΩ·cm ist, selbst nach der LSA-Behandlung keine Versetzung auftritt.
  • [Beispiel 6]
  • Eine Vielzahl der folgenden Epitaxiewafer wurde bereitet: Ein Epitaxiewafer, bei welchem eine Epitaxieschicht auf einer Oberfläche eines Wafers ausgebildet wurde, dessen Stickstoffkonzentration 3 × 1013 bis 6 × 1013 Atome/cm3 war, und ein Epitaxiewafer, bei welchem eine Epitaxieschicht auf einer Oberfläche eines Wafers ausgebildet wurde, dessen mit Bordotierung verknüpfter spezifischer Widerstand 6 bis 8 mΩ cm war. Die anfängliche Sauerstoffkonzentration jedes Wafers ist in Tabelle 5 gezeigt.
  • Dann wuchsen Präzipitatkerne plattenähnlicher Sauerstoffpräzipitate, als eine thermische Behandlung mit manchen der Proben bei 850° für 30 Minuten, bei 900°C für 30 Minuten, bei 1000°C für 100 Minuten und dann bei 950°C für 30 Minuten ausgeführt wurde (thermische Behandlung A). Mit den verbleibenden Proben wurde eine thermische Behandlung bei 750°C für 45 Minuten, bei 900°C für 30 Minuten, bei 1050°C für 120 Minuten und dann bei 950°C für 45 Minuten ausgeführt (thermische Behandlung B), und als Ergebnis wuchsen Präzipitatkerne plattenähnlicher Sauerstoffpräzipitate. Die zwei Arten thermischer Behandlung, A und B, wurden nach einer thermischen Behandlung modelliert, welche in Herstellungsprozessen fortschrittlicher logikbasierter Bauelemente angewendet wird.
  • Dann wurde mit jeder Probe die LSA-Behandlung unter folgenden Bedingung durchgeführt. Maximale Temperatur T von 1250°C. Nach der LSA-Behandlung wurden die Größen der plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitate, welche in einem Gebiet existierten, welches sich von einer äußeren Schicht des Wafers zu einer Tiefe von 50 μm oder weniger erstreckt, unter einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) beobachtet. Zudem wurde eine Röntgenstrahltopographieeinrichtung benutzt, um zu bestätigen, ob eine Versetzung aufgetreten war oder nicht.
  • Als Ergebnis trat, wie in Tabelle 5 gezeigt, unabhängig von der Art des Wafers (stickstoff- oder bordotiert) ebenso von der Art der thermischen Behandlung, welche im Vornherein durchgeführt wurde (thermische Behandlung A oder B) keine Versetzung auf, wenn der durch T × S2 gegebene Wert kleiner oder gleich 9 × 106 war. Bei den Proben 67, 72 bis 74, 79 und 84, in welchem Fall der durch die T × S2 gegebene Wert über 9 × 106 war, trat jedoch eine Versetzung auf.
  • Unter den stickstoffdotierten Epitaxiewafern, welche der thermischen Behandlung A unterworfen wurden, trat in der Probe 66, deren anfängliche Sauerstoffkonzentration 13,6 × 1017 Atome/cm3 war, keine Versetzung auf, in der Probe 67, deren anfängliche Sauerstoffkonzentration 14,5 × 1017 Atome/cm3 war, trat jedoch eine Versetzung auf. Weiterhin trat unter den stickstoffdotierten Epitaxiewafern, welche der thermischen Behandlung B unterzogen wurden, bei der Probe 71, deren anfängliche Sauerstoffkonzentration 11,8 × 1017 Atome/cm3 war, keine Versetzung auf, in der Probe 72, deren anfängliche Sauerstoffkonzentration 12,5 × 1017 Atome/cm3 war, trat jedoch eine Versetzung auf.
  • Unter den bordotierten Epitaxiewafern, welche der thermischen Behandlung A unterworfen wurden, trat bei der Probe 78, deren anfängliche Sauerstoffkonzentration 13,0 × 1017 Atome/cm3 war, keine Versetzung auf, in der Probe 79, deren anfängliche Sauerstoffkonzentration 13,6 × 1017 Atome/cm3 war, trat jedoch eine Versetzung auf. Weiterhin trat unter den bordotierten Epitaxiewafern, welche der thermischen Behandlung B unterzogen wurden, bei der Probe 83, deren anfängliche Sauerstoffkonzentration 12,0 × 1017 Atome/cm3 war, keine Versetzung auf, in der Probe 84, deren anfängliche Sauerstoffkonzentration 12,6 × 1017 Atome/cm3 war, trat jedoch eine Versetzung auf.
  • Die obigen Ergebnisse haben bestätigt, dass, wenn der gleiche Grad thermischer Behandlung wie die thermische Behandlung A vor der LSA-Behandlung durchgeführt wird, keine Versetzung bei der LSA-Behandlung, deren maximale Temperatur 1250°C ist, auftritt, wenn die anfängliche Sauerstoffkonzentration kleiner oder gleich 14 × 1017 Atome/cm3 ist, unabhängig davon, ob die Wafer mit Stickstoff oder Bor dotiert sind. Die obigen Ergebnisse haben zudem bestätigt, dass, wenn der gleiche Grad thermischer Behandlung wie die thermische Behandlung B vor der LSA-Behandlung durchgeführt wird, bei der LSA-Behandlung, deren maximale Temperatur 1250°C ist, keine Versetzung auftritt, wenn die anfängliche Sauerstoffkonzentration kleiner oder gleich 12 × 1017 Atome/cm3 ist. TABELLE 5
    Waferart Anfängliche Sauerstoffkonzentration (× 1017 Atome/cm3) Art der thermischen Behandlung Größe der Sauerstoffpräzipitate S (nm) Maximale Temperatur der LSA-Behandlung T (°C) Versetzung S2 × T
    Probe 62 Stickstoffdotiert 9,3 A 31 1250 Nein 1,20E+06
    Probe 63 Stickstoffdotiert 10,5 A 42 1250 Nein 2,21E+06
    Probe 64 Stickstoffdotiert 11,8 A 54 1250 Nein 3,65E+06
    Probe 65 Stickstoffdotiert 12,5 A 62 1250 Nein 4,81E+06
    Probe 66 Stickstoffdotiert 13,6 A 78 1250 Nein 7,61E+06
    Probe 67 Stickstoffdotiert 14,5 A 86 1250 Ja 9,25E+06
    Probe 68 Stickstoffdotiert 8,2 B 42 1250 Nein 2,21E+06
    Probe 69 Stickstoffdotiert 9,3 B 53 1250 Nein 3,51E+06
    Probe 70 Stickstoffdotiert 10,5 B 59 1250 Nein 4,35E+06
    Probe 71 Stickstoffdotiert 11,8 B 68 1250 Nein 5,78E+06
    Probe 72 Stickstoffdotiert 12,5 B 85 1250 Ja 9,03E+06
    Probe 73 Stickstoffdotiert 13,6 B 98 1250 Ja 1,20E+07
    Probe 74 Stickstoffdotiert 14,5 B 123 1250 Ja 1,89E+07
    Probe 75 Bordotiert 8,3 A 11 1250 Nein 1,51E+05
    Probe 76 Bordotiert 10,1 A 35 1250 Nein 1,53E+06
    Probe 77 Bordotiert 12,6 A 56 1250 Nein 3,92E+06
    Probe 78 Bordotiert 13,0 A 64 1250 Nein 5,12E+06
    Probe 79 Bordotiert 13,6 A 86 1250 Ja 9,25E+06
    Probe 80 Bordotiert 8,3 B 14 1250 Nein 2,45E+05
    Probe 81 Bordotiert 10,1 B 42 1250 Nein 2,21E+06
    Probe 82 Bordotiert 11,5 B 52 1250 Nein 3,38E+06
    Probe 83 Bordotiert 12,0 B 69 1250 Nein 5,95E+06
    Probe 84 Bordotiert 12,6 B 89 1250 Ja 9,90E+06
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
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Claims (10)

  1. Siliziumwafer, umfassend: einen Wafer, bei welchem eine Stickstoffkonzentration 1 × 1012 Atome/cm3 oder mehr ist oder ein spezifischer Widerstand durch Bordotierung 20 mΩ·cm oder weniger ist, und eine auf dem Wafer bereitgestellte Epitaxieschicht, wobei polyedrische Sauerstoffpräzipitate dominant gegenüber plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitaten in dem Wafer wachsen, wenn eine thermische Behandlung mit dem Wafer bei 750°C für 4 Stunden und dann bei 1000°C für 4 Stunden durchgeführt wird.
  2. Siliziumwafer wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei der Siliziumwafer Bauelementprozessen umfassend eine LSA-Behandlung (Laser Spike Anneal) unterworfen wird, welche unter einer Bedingung durchgeführt wird, welche angegeben ist durch: T × S2 ≤ 9 × 106 wobei eine diagonale Länge von plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitaten, welche in dem Siliziumwafer enthalten ist, durch S (nm) und eine maximale Temperatur durch T (°C) repräsentiert ist.
  3. Siliziumwafer wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei eine anfängliche Sauerstoffkonzentration des Wafers kleiner oder gleich 14 × 1017 Atome/cm3 ist.
  4. Siliziumwafer wie in Anspruch 3 beansprucht, wobei eine anfängliche Sauerstoffkonzentration des Wafers kleiner oder gleich 12 × 1017 Atome/cm3 ist.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers, wobei das Verfahren umfasst: Ausbilden einer Epitaxieschicht auf einem Wafer, in welchem eine Stickstoffkonzentration 1 × 1012 Atome/cm3 oder mehr ist oder ein spezifischer Widerstand durch Bordotierung 20 mΩ cm oder weniger ist, um den Siliziumwafer auszubilden, Ansteigenlassen einer Temperatur des Siliziumwafers mit einer Rate von 5°C pro Minute oder mehr innerhalb eines Temperaturbereichs, welcher größer oder gleich mindestens 800°C ist, und Erhitzen des Siliziumwafers bei einer Temperatur, welche größer oder gleich 1050°C und kleiner oder gleich einem Schmelzpunkt von Silizium ist, für 5 Minuten oder mehr.
  6. Verfahren zur Herstellung des Siliziumwafers wie in Anspruch 5 beansprucht, wobei der Siliziumwafer Bauelementprozessen umfassend einer LSA-Behandlung (Laser Spike Anneal) unterworfen wird, welche unter einer Bedingung durchgeführt wird, welche angezeigt wird durch: T × S2 ≤ 9 × 106 wobei eine diagonale Länge von in dem Siliziumwafer enthaltenen plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitaten durch S (nm) und eine maximale Temperatur durch T (°C) repräsentiert ist.
  7. Verfahren zur Herstellung des Siliziumwafers wie in Anspruch 5 beansprucht, wobei das Verfahren weiter umfasst: Wachsen eines Siliziumeinkristalls, in welchem eine anfängliche Konzentration 14 × 1717 Atome/cm3 oder weniger ist, durch ein Czochralski-Verfahren, und Erhalten des Wafers durch Ausschneiden aus dem Siliziumeinkristall.
  8. Verfahren zur Herstellung des Siliziumwafers wie in Anspruch 7 beansprucht, wobei die anfängliche Sauerstoffkonzentration 12 × 1017 Atome/cm3 oder weniger ist.
  9. Verfahren zur Herstellung des Siliziumwafers wie in Anspruch 7 beansprucht, wobei der Siliziumwafer Bauelementprozessen umfassend eine LSA-Behandlung (Laser Spike Anneal) unterzogen wird, wobei die Bauelementprozesse weiter eine thermische Behandlung des Siliziumwafers mit einer Temperatur von 750°C oder mehr für 4 Stunden, welche vor der LSA-Behandlung durchgeführt wird, umfassen, wobei die thermische Behandlung einen Prozess umfasst, in welchem der Siliziumwafer in einem Temperaturbereich von 1000 bis 1050°C für 2 Stunden oder mehr gehalten wird.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements, wobei das Verfahren einen Waferprozess zum Ausbilden eines Siliziumwafers und einen Bauelementprozess zum Ausbilden des Halbleiterbauelements auf dem Siliziumwafer umfasst, wobei der Waferprozess umfasst: Ausbilden einer Epitaxieschicht auf einem Wafer, in welchem eine Stickstoffkonzentration 1 × 1012 Atome/cm3 oder mehr oder ein spezifischer Widerstand 20 mΩ·cm oder weniger durch Bordotierung ist, um den Siliziumwafer zu bilden, Ansteigenlassen einer Temperatur des Siliziumwafers mit einer Rate von 5°C pro Minute oder mehr innerhalb eines Temperaturbereichs, welcher größer oder gleich zumindest 800°C ist, und Erhitzen des Siliziumwafers bei einer Temperatur, welche größer oder gleich 1050°C und kleiner oder gleich einem Schmelzpunkt von Silizium ist, für 5 Minuten oder mehr, wobei die Bauelementprozesse eine LSA-Behandlung (Laser Spike Anneal) umfassen, welche unter einer Bedingung durchgeführt wird, welche angezeigt ist durch: T × S2 ≤ 9 × 106 wobei eine diagonale Länge der plattenähnlichen Sauerstoffpräzipitate, welche in dem Siliziumwafer enthalten sind, durch S (nm) und eine maximale Temperatur durch T (°C) repräsentiert ist.
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