DE112014006413T5 - Herstellungsverfahren für epitaktischen Siliciumwafer und epitaktischer Siliciumwafer - Google Patents

Herstellungsverfahren für epitaktischen Siliciumwafer und epitaktischer Siliciumwafer Download PDF

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Abstract

Ein Herstellungsverfahren für einen epitaktischen Siliciumwafer, umfassend einen mit Bor dotierten Siliciumwafer mit einem spezifischen Widerstand von 100 mΩ·cm oder weniger und einem auf einer Oberfläche des Siliciumwafers gebildeten epitaktischen Film, umfasst: Aufwachsen des epitaktischen Films auf dem Siliciumwafer (Schritt S2); sowie Anwenden einer Hitzebehandlung auf den epitaktischen Siliciumwafer bei einer Temperatur von weniger als 900°C (Schritt S3).

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen epitaktischen Siliciumwafer, sowie einen epitaktischen Siliciumwafer.
  • STAND DER TECHNIK
  • Ein epitaktischer Wafer, umfassend einen Siliciumwafer, erhalten durch Schneiden eines Siliciumeinkristalls, und einen epitaktischen Film, der durch Dampfphasenwachstum auf der Oberfläche des Siliciumwafers aufwachsen gelassen wird, ist bekannt. Der epitaktische Film wird durch CVD (eine Art Dampfphasenwachstum) gebildet. Es gibt theoretisch im epitaktischen Film keinen Sauerstoff, und die Sauerstoffkonzentration in dem epitaktischen Film ist tatsächlich null oder annähernd null.
  • Ist die Sauerstoffkonzentration in dem epitaktischen Film niedrig, wie oben beschrieben, so ergibt sich manchmal in dem epitaktischen Film eine Dislokation, zum Beispiel während einer Hitzebehandlung (zum Beispiel ein Vorrichtungsverfahren), und die Dislokation weitet sich in manchen Fällen aus. Es sind daher Studien durchgeführt worden, um das Auftreten einer solchen Dislokationsextension zu vermeiden (vgl. zum Beispiel Patentdruckschrift 1).
  • Gemäß Patentdruckschrift 1 ist offenbart worden, dass die Sauerstoffkonzentration an der Oberfläche des epitaktischen Films das Auftreten der Dislokation betrifft, und der Extension der Dislokation durch Festlegen der Sauerstoffkonzentration auf der Oberfläche des epitaktischen Films innerhalb eines Bereichs von 1,0 × 1017 bis 12 × 1017 Atomen/cm3 vorgebeugt werden kann (gemäß ASTM F-121, 1979). Patentdruckschrift 1 offenbart auch, dass ein die Sauerstoffkonzentration festlegender Hitzebehandlungsschritt, in welchem der Siliciumwafer einer Hitzebehandlung bei einer Hitzebehandlungstemperatur in einem Bereich von 900°C bis zum Schmelzpunkt von Silicium unterworfen wird, nach der Bildung des epitaktischen Films ausgeführt wird, um einen epitaktischen Wafer mit einer solchen Eigenschaft herzustellen. Die Hochtemperaturhitzebehandlung, die nach der Bildung des epitaktischen Films angewendet wird, diffundiert den im Siliciumwafer feststoffgelösten Sauerstoff in den epitaktischen Film unter Erhöhung der Sauerstoffkonzentration im epitaktischen Film.
  • LISTE DER DRUCKSCHRIFTEN
  • PATENTDRUCKSCHRIFT(EN)
    • Patentdruckschrift 1 JP 2010-141272 A
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABE(N)
  • Wird ein integrierter Schaltkreis auf einer Halbleitervorrichtung betätigt, so tritt ein Phänomen (ein sogenannter „Latch-Up”) manchmal auf, bei dem fließende Ladungen, die bei Betätigung des integrierten Schaltkreises einen unbeabsichtigten parasitären Transistor antreiben. Tritt das Latch-Up-Phänomen auf, so funktioniert die Halbleitervorrichtung nicht normal, und es ist manchmal erforderlich, die Stromversorgung der Halbleitervorrichtung abzuschalten, um den normalen Betrieb der Halbleitervorrichtung wiederherzustellen.
  • Um das Auftreten eines Latch-Up zu verhindern, ist ein epitaktischer p/p+-Wafer verwendet worden. Der epitaktische p/p+-Wafer ist ein Siliciumwafer mit niedrigem spezifischen Widerstand (p+-Siliciumwafer), der mit einer hohen Konzentration Bor dotiert ist, wobei auf einer Oberfläche desselben ein epitaktischer Film aufwachsen gelassen ist. Der epitaktische p/p+-Wafer ist aufgrund der Vorteile in der Verbesserung der Funktion der Vorrichtung (z. B. Vorbeugen der Expansion einer Verarmungsschicht gemäß der um einen Graben eines Grabenkondensators herum angelegten Spannung) ebenso wie der oben beschriebenen Vorbeugung gegen das Latch-Up-Phänomen weithin verwendet worden.
  • Wird jedoch die gemäß Patentdruckschrift 1 offenbarte Hochtemperaturhitzebehandlung auf einen epitaktischen p/p+-Wafer angewendet, so ist es wahrscheinlich, dass nicht nur der feststoffgelöste Sauerstoff im Siliciumwafer, sondern auch das Bor im Siliciumwafer thermisch in den epitaktischen Film diffundiert, sodass der spezifische Widerstand des epitaktischen Films sich ändern kann, sodass er außerhalb des gewünschten Bereichs für den spezifischen Widerstand fällt.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für einen epitaktischen Siliciumwafer, der in der Lage ist, eine Dislokationsextension einzuschränken, ohne den spezifischen Widerstand des epitaktischen Films zu ändern, selbst wenn ein Siliciumwafer mit niedrigem spezifischen Widerstand verwendet wird, sowie einen epitaktischen Siliciumwafer bereitzustellen.
  • MITTEL ZUR LÖSUNG DER AUFGABE(N)
  • Nach intensiven Studien haben die Erfinder herausgefunden, dass eine durchschnittliche Sauerstoffkonzentration in einem epitaktischen Film unter Verwendung eines verstärkten Sauerstoffdiffusionseffekts durch Bor erhöht werden kann, indem die Bedingungen der Hitzebehandlung, ausgeführt nach dem Bildungsschritt des epitaktischen Films in einem epitaktischen Siliciumwafer unter Verwendung eines Siliciumwafers mit niedrigem spezifischen Widerstand unter Einschränkung der Diffusion von Bor in den epitaktischen Film, reguliert werden, sodass der spezifische Widerstand des epitaktischen Films nicht beeinflusst wird.
  • Die Erfindung wurde aufgrund dieser Erkenntnisse fertiggestellt.
  • Das Herstellungsverfahren gemäß einem Aspekt der Erfindung betrifft die Herstellung eines epitaktischen Siliciumwafers, umfassend einen Siliciumwafer, der mit Bor dotiert ist, und einen spezifischen Widerstand von 100 mΩ·cm oder weniger aufweist; und einen epitaktischen Film, der auf einer Oberfläche des Siliciumwafers bereitgestellt ist, wobei das Verfahren umfasst: Aufwachsen des epitaktischen Films auf dem Siliciumwafer und Anwenden einer Hitzebehandlung auf den epitaktischen Siliciumwafer bei einer Temperatur von weniger als 900°C.
  • Gemäß dem Herstellungsverfahren für einen epitaktischen Siliciumwafer gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung kann ein verstärkter Diffusionseffekt von Sauerstoff in den epitaktischen Film durch Bor verursacht werden, da der Siliciumwafer mit niedrigem spezifischen Widerstand, dessen spezifischer Widerstand 100 mΩ·cm oder weniger beträgt, verwendet wird, und die Hitzebehandlung unter einer Temperatur von weniger als 900°C ausgeführt wird. Daher kann die durchschnittliche Sauerstoffkonzentration in dem epitaktischen Film in ausreichendem Maß verstärkt werden, und somit kann ein epitaktischer Siliciumwafer hergestellt werden, der in der Lage ist, die Dislokationsextension zu begrenzen. Da des Weiteren die Hitzebehandlung bei einer Temperatur von weniger als 900°C angewendet wird, kann die thermische Diffusion von Bor aus dem Siliciumwafer in den epitaktischen Film begrenzt werden.
  • Gemäß dem Herstellungsverfahren des obigen Aspekts der Erfindung wird es bevorzugt, dass die Sauerstoffkonzentration des Siliciumwafers, bevor er der Hitzebehandlung unterworfen wird, 8 × 1017 Atome/cm3 oder mehr und 18 × 1017 Atome/cm3 oder weniger (gemäß ASTM F-121, 1979) beträgt, und die Filmdicke des epitaktischen Films 0,5 μm oder mehr und 8,0 μm oder weniger beträgt.
  • Es wird gefunden, dass, selbst wenn Sauerstoff vom Siliciumwafer zum epitaktischen Film diffundiert, die Sauerstoffsubstratkonzentration (die Sauerstoffkonzentration im Siliciumwafer) vor und nach der Diffusion sich kaum verändert.
  • Bei Verwendung des Siliciumwafers, dessen Sauerstoffsubstratkonzentration so gewählt wird, dass sie innerhalb des obigen Bereichs liegt, und durch ein einfaches Verfahren der Kontrolle der Temperatur der Hitzebehandlung, die nach der Bildung des epitaktischen Films angewendet wird, kann eine für die Vorbeugung der Dislokationsextension ausreichende Menge Sauerstoff in den epitaktischen Film hineindiffundiert werden.
  • Des Weiteren kann die durchschnittliche Sauerstoffkonzentration des epitaktischen Films in ausreichendem Maß gesteigert werden, um der Dislokationsextension vorzubeugen, wenn die Filmdicke des epitaktischen Films innerhalb des obigen Bereichs liegt.
  • Im Herstellungsverfahren für einen epitaktischen Siliciumwafer gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung wird es bevorzugt, dass die durchschnittliche Sauerstoffkonzentration im epitaktischen Film nach der Hitzebehandlung 1,7 × 1017 Atome/cm3 (gemäß ASTM F-121, 1979) oder mehr beträgt.
  • Liegt die durchschnittliche Sauerstoffkonzentration des epitaktischen Films innerhalb des obigen Bereichs, kann einer Dislokationsextension vorgebeugt werden.
  • Im Herstellungsverfahren für einen epitaktischen Siliciumwafer gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung wird es bevorzugt, dass die Hitzebehandlung so ausgeführt wird, dass der folgenden Beziehung (1) genügt wird: t ≧ 3,71 × 1056 × X–7,03 × Y0,27 × Z3,34 × T–16,7 ... (1), worin X (× 1017 Atome/cm3) die Sauerstoffkonzentration des Siliciumwafers vor dem Aufwachsen des epitaktischen Films darstellt; Y (Ω·cm) den spezifischen Widerstand des Siliciumwafers vor dem Aufwachsen des epitaktischen Films darstellt; Z (μm) die Filmdicke des epitaktischen Films darstellt; T (°C) die Temperatur der Hitzebehandlung darstellt; und t (min) die Zeit für die Hitzebehandlung darstellt.
  • Durch ein einfaches Verfahren der Substitution der Sauerstoffkonzentration des Siliciumwafers, des spezifischen Widerstands des Siliciumwafers, der Filmdicke des epitaktischen Films und der Hitzebehandlungstemperatur in der obigen Beziehung (1) zur Errechnung der Hitzebehandlungszeit kann ein epitaktischer Wafer, der in der Lage ist, die Dislokationsextension zu begrenzen, hergestellt werden.
  • Ein epitaktischer Siliciumwafer gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst einen Siliciumwafer, der mit Bor dotiert ist, und einen spezifischen Widerstand von 100 mΩ·cm oder weniger aufweist; sowie einen epitaktischen Film, der auf einer Oberfläche des Siliciumwafers bereitgestellt wird, wobei die durchschnittliche Sauerstoffkonzentration des epitaktischen Films 1,7 × 1017 Atome/cm3 (gemäß ASTM F-121, 1979) oder mehr beträgt.
  • Gemäß dem epitaktischen Siliciumwafer des obigen Aspekts der Erfindung kann die Dislokationsextension in der Hitzebehandlung in einem Vorrichtungsverfahren in ausreichendem Maße begrenzt werden, da die durchschnittliche Sauerstoffkonzentration des epitaktischen Films wenigstens 1,7 × 1017 Atome/cm3 beträgt.
  • Beim epitaktischen Siliciumwafer gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung wird es bevorzugt, dass ein lokales Sauerstoffkonzentrations-Zunahmeprofil in der Umgebung einer Grenzfläche zwischen dem Siliciumwafer und dem epitaktischen Film beobachtet werden kann, wenn ein Sauerstoffkonzentrationsprofil in Tiefenrichtung bestimmt wird.
  • Wird ein lokales Sauerstoffkonzentrations-Zunahmeprofil nahe einer Grenzfläche zwischen dem Siliciumwafer und dem epitaktischen Film (manchmal einfacherweise als „Grenzfläche” im Folgenden bezeichnet) bei der Messung des Sauerstoffkonzentrationsprofils in Tiefenrichtung beobachtet, so ist es verständlich, dass ein verstärkter Diffusionseffekt von Sauerstoff zu dem epitaktischen Film durch Bor auftritt, und die durchschnittliche Sauerstoffkonzentration im epitaktischen Film verlässlich bei einem Wert liegt, der in der Lage ist, die Dislokationsextension zu begrenzen.
  • Der Ausdruck „lokales Sauerstoffkonzentrations-Zunahmeprofil” betrifft im vorliegenden Verfahren ein Tiefenprofil eines Tiefendifferenzials (Atome/cm4) der Sauerstoffkonzentration mit einem Peak von 2 × 1021 (Atome/cm4) in der Umgebung der Grenzfläche. Das Tiefenprofil des Tiefendifferenzials (Atome/cm4) der Sauerstoffkonzentration kann vorliegend durch eine Messung (SIMS-Messung) eines Sauerstoffkonzentrationsprofils in Tiefenrichtung des epitaktischen Siliciumwafers erhalten werden. Des Weiteren bedeutet der Ausdruck „die Umgebung der Grenzfläche” einen Bereich in Tiefenrichtung von einer Position 1 μm entfernt von der Grenzfläche in Richtung des epitaktischen Films zu einer Position 0,5 μm entfernt von der Grenzfläche in Richtung des Substrats.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG(EN)
  • 1 ist ein Fließdiagramm, welches das Herstellungsverfahren für einen epitaktischen Siliciumwafer gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt.
  • 2 ist ein Querschnitt, der den epitaktischen Siliciumwafer gemäß der obigen beispielhaften Ausführungsform zeigt.
  • 3 ist ein Schaubild, welches das Tiefenprofil der Sauerstoffkonzentration in einem Beispiel (Experiment 1) zeigt, wobei eine Hitzebehandlung bei 850°C angewandt wird.
  • 4 ist ein Schaubild, welches das Tiefenprofil der Sauerstoffkonzentration in einem Beispiel (Experiment 2) zeigt, wobei eine Hitzebehandlung bei 900°C angewandt wird.
  • 5 ist ein Schaubild, welches das Tiefenprofil eines Tiefendifferenzials der Sauerstoffkonzentration in dem Beispiel (Experiment 1) zeigt, wobei die Hitzebehandlung bei 850°C angewandt wird.
  • 6 ist ein Schaubild, welches das Tiefenprofil eines Tiefendifferenzials der Sauerstoffkonzentration in dem Beispiel (Experiment 2) zeigt, wobei die Hitzebehandlung bei 900°C angewandt wird.
  • 7 ist ein Schaubild, welches das Tiefenprofil der Borkonzentration in Experiment 3 zeigt.
  • 8 ist ein Schaubild, welches das Ergebnis eines Belastungstests in Experiment 4 zeigt.
  • 9 ist ein Schaubild, welches das Ergebnis eines Belastungstests in einem Beispiel (Experiment 5) zeigt, in welchem ein Siliciumwafer mit einem spezifischen Widerstand von 5 mΩ·cm verwendet wurde.
  • 10 ist ein Schaubild, welches das Ergebnis eines Belastungstests in einem Beispiel (Experiment 5) zeigt, in welchem ein Siliciumwafer mit einem spezifischen Widerstand von 10 mΩ·cm verwendet wurde.
  • 11 ist ein Schaubild, welches das Ergebnis eines Belastungstests in einem Beispiel (Experiment 5) zeigt, in welchem ein Siliciumwafer mit einem spezifischen Widerstand von 100 mΩ·cm verwendet wurde.
  • 12 ist ein Schaubild, welches das Ergebnis eines Belastungstests in einem Beispiel (Experiment 6) zeigt, in welchem ein Siliciumwafer mit einem spezifischen Widerstand von 5 mΩ·cm verwendet wurde.
  • 13 ist ein Schaubild, welches das Ergebnis eines Belastungstests in einem Beispiel (Experiment 6) zeigt, in welchem ein Siliciumwafer mit einem spezifischen Widerstand von 10 mΩ·cm verwendet wurde.
  • 14 ist ein Schaubild, welches das Ergebnis eines Belastungstests in einem Beispiel (Experiment 6) zeigt, in welchem ein Siliciumwafer mit einem spezifischen Widerstand von 100 mΩ·cm verwendet wurde.
  • 15 ist ein Schaubild, welches das Ergebnis eines Belastungstests in einem Beispiel (Experiment 7) zeigt, in welchem ein Siliciumwafer mit einem spezifischen Widerstand von 5 mΩ·cm verwendet wurde.
  • 16 ist ein Schaubild, welches das Ergebnis eines Belastungstests in einem Beispiel (Experiment 7) zeigt, in welchem ein Siliciumwafer mit einem spezifischen Widerstand von 10 mΩ·cm verwendet wurde.
  • 17 ist ein Schaubild, welches das Ergebnis eines Belastungstests in einem Beispiel (Experiment 7) zeigt, in welchem ein Siliciumwafer mit einem spezifischen Widerstand von 100 mΩ·cm verwendet wurde.
  • 18 ist ein Schaubild, welches das Ergebnis eines Belastungstests in Experiment 8 zeigt.
  • 19 ist ein Schaubild, welches das Ergebnis eines Belastungstests in Experiment 9 zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
  • Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist ein Fließdiagramm, welches ein Herstellungsverfahren für einen epitaktischen Siliciumwafer zeigt.
  • 2 ist ein Querschnitt, welcher den epitaktischen Siliciumwafer zeigt.
  • Wie in 1 gezeigt, wird zur Herstellung eines epitaktischen Siliciumwafers 1, gezeigt in 2, zunächst ein Siliciumwafer-Herstellungsschritt ausgeführt (Schritt S1).
  • Der Siliciumwafer-Herstellungsschritt umfasst alle für die Herstellung eines Siliciumwafers 2 mit einer spiegelpolierten Oberfläche 2 aus einem Einkristall-Ingot, gezogen durch das CZ-Verfahren, MCZ(Magnetfeld-angewandtes Czochralski)-Verfahren und dergleichen, erforderlichen Schritte, wobei die Schritte Schneiden, Abkanten, Schleifen, Läppen, Ätzen, Polieren und Waschen umfassen. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Sauerstoffkonzentration des Siliciumwafers 2 vorzugsweise 8 × 1017 Atome/cm3 oder mehr und 18 × 1017 Atome/cm3 oder weniger (gemäß ASTM F-121, 1979). Liegt die Sauerstoffkonzentration im Siliciumwafer innerhalb des obigen Bereichs, so kann die Sauerstoffkonzentration in dem epitaktischen Film auf den gewünschten Bereich im unten beschriebenen Hitzebehandlungsschritt erhöht werden.
  • Zu dem Siliciumwafer 2 wird Bor gegeben, sodass der spezifische Widerstand des Siliciumwafers 2 auf 100 mΩ·cm oder weniger eingestellt wird, vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 5 mΩ·cm bis 100 mΩ·cm.
  • Nachfolgend wird ein epitaktischer Filmbildungsschritt zur Bildung eines epitaktischen Films 2 auf dem Siliciumwafer 2 ausgeführt (Schritt S2).
  • Der Siliciumwafer 2 wird in einen Reaktionsbehälter einer epitaktischen Vorrichtung (nicht gezeigt) platziert, und die Temperatur innerhalb des Reaktionsbehälters wird von Umgebungstemperatur auf eine Zieltemperatur angehoben. Die Zieltemperatur wird vorzugsweise auf einen Bereich von 1050°C bis 1280°C eingestellt. Erreicht die Temperatur innerhalb des Reaktionsbehälters die obige Zieltemperatur, so wird der epitaktische Film 3 auf der Oberfläche 21 des Siliciumwafers 2 aufwachsen gelassen. Beispielsweise wird ein Wachstumsgas wie zum Beispiel Trichlorsilan in den Reaktionsbehälter eingeführt, und der epitaktische Film 3 wird in der Atmosphäre des Wachstumsgases gebildet. Es soll zur Kenntnis genommen werden, dass ein notwendiges Dotierungsmittel wie zum Beispiel Bor und Phosphor während der Filmbildung zugegeben werden können.
  • Es wird bevorzugt, dass der epitaktische Filmbildungsschritt ausgeführt wird, bis die Filmdicke T des epitaktischen Films 3 0,5 μm oder mehr und 8,0 μm oder weniger beträgt. Erreicht die Filmdicke T des epitaktischen Films 3 den obigen Bereich, so wird die Temperatur des epitaktischen Siliciumwafers 1 von der Temperatur, bei welcher der epitaktische Film 3 aufwachsen gelassen wird, auf Umgebungstemperatur erniedrigt.
  • Nachfolgend wird ein Hitzebehandlungsschritt zur thermischen Behandlung des epitaktischen Siliciumwafers 1 ausgeführt (Schritt S3). Im Hitzebehandlungsschritt werden die Hitzebehandlungsbedingungen so reguliert, dass die Temperatur weniger als 900°C beträgt.
  • Des Weiteren wird es bevorzugt, dass die Hitzebehandlungszeit in einem Zustand, in welchem die Temperatur innerhalb des obigen Bereichs liegt, reguliert wird.
  • Insbesondere wird die Hitzebehandlungszeit so reguliert, dass der Beziehung (1) unten genügt wird, wobei X (× 1017 Atome/cm3) die Sauerstoffkonzentration des Siliciumwafers vor dem Bildungsschritt des epitaktischen Films darstellt; Y (Ω·cm) den spezifischen Widerstand des Siliciumwafers 2 vor dem Bildungsschritt des epitaktischen Films darstellt; Z (μm) die Filmdicke des epitaktischen Films 3 darstellt; T (°C) die Temperatur der Hitzebehandlung darstellt; und t (min) die Zeit für die Hitzebehandlung darstellt. t ≧ 3,71 × 1056 × X–7,03 × Y0,27 × Z3,34 × T–16,7 (1)
  • Ist die Hitzebehandlungszeit gleich oder größer als dem in Beziehung (1) erhaltenen Wert t, so kann ein epitaktischer Siliciumwafer 1, bei welchem die durchschnittliche Sauerstoffkonzentration im epitaktischen Film 3 auf 1,7 × 1017 Atome/cm3 (gemäß ASTM F-121, 1979) oder mehr eingestellt ist, und die Dislokationsextension eliminiert wird, hergestellt werden.
  • Vorteil(e) der beispielhaften Ausführungsform(en) Die oben beschriebene beispielhafte Ausführungsform bietet die folgenden Wirkungen und Vorteile.
    • (1) Da ein Siliciumwafer mit niedrigem spezifischen Widerstand, dessen spezifischer Widerstand 100 mΩ·cm oder weniger ist, verwendet wird, und der Hitzebehandlungsschritt bei einer Temperatur von weniger als 900°C ausgeführt wird, kann der verstärkte Diffusionseffekt von Sauerstoff zu dem epitaktischen Film durch Bor verursacht werden. Daher kann die durchschnittliche Sauerstoffkonzentration in dem epitaktischen Film in ausreichendem Maße erhöht werden und somit ein Siliciumwafer, der in der Lage ist, die Dislokationsextension zu begrenzen, hergestellt werden.
    • (2) Da der Hitzebehandlungsschritt bei einer Temperatur von weniger als 900°C ausgeführt wird, kann die thermische Diffusion von Bor vom Siliciumwafer in den epitaktischen Film hinein begrenzt werden.
    • (3) Durch ein einfaches Verfahren der Substitution bzw. Einstellung der Sauerstoffkonzentration des Siliciumwafers 2, des spezifischen Widerstands des Siliciumwafers 2, der Filmdicke des epitaktischen Films 3 und der Hitzebehandlungstemperatur in der obigen Formel (1) zum Errechnen der Hitzebehandlungszeit kann der epitaktische Siliciumwafer 1, der in der Lage ist, die Dislokationsextension zu begrenzen, hergestellt werden.
  • Abwandlung(en)
  • Es soll zur Kenntnis genommen werden, dass der Schutzbereich der Erfindung nicht durch die obige(n) beispielhafte(n) Ausführungsform(en) beschränkt wird, sondern es sind verschiedenartige Verbesserungen und Aufbauveränderungen möglich, solange solche Verbesserungen und Aufbauveränderungen mit dem Gegenstand der Erfindung kompatibel sind.
  • Insbesondere können, ohne die auf der Beziehung (1) basierende Berechnung der Hitzebehandlungszeit zu verwenden, die Hitzebehandlungsbedingungen im Hitzebehandlungsschritt innerhalb des Temperaturbereichs von weniger als 900°C festgelegt werden, sodass der epitaktische Siliciumwafer 1, dessen durchschnittliche Sauerstoffkonzentration des epitaktischen Films 3 auf 1,7 × 1017 Atome/cm3 (gemäß ASTM F-121, 1979) oder mehr eingestellt wird, hergestellt werden kann, basierend auf den unter einer Mehrzahl von Bedingungen ausgeführten Experimenten.
  • Des Weiteren kann die Sauerstoffkonzentration des Siliciumwafers 2 geringer sein als 8 × 1017 Atome/cm3 oder kann 18 × 1017 Atome/cm3 überschreiten (gemäß ASTM F-121, 1979).
  • Beispiel
  • Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben. Es sollte jedoch zur Kenntnis genommen werden, dass der Schutzbereich der Erfindung in keiner Weise durch die Beispiele beschränkt wird.
  • Experiment 1
  • Ein Einkristall-Ingot wurde unter Verwendung des CZ-(Czochralski)-Verfahrens aus mit Bor dotierter Siliciumschmelze hergestellt. Ein Siliciumwafer wurde aus dem Einkristall-Ingot geschnitten. Die Sauerstoffkonzentration des Siliciumwafers (in manchen Fällen als „Substratsauerstoffkonzentration” im Folgenden bezeichnet) betrug 11 × 1017 Atome/cm3. Der spezifische Widerstand des Siliciumwafers (in manchen Fällen als „spezifischer Widerstand des Substrats” im Folgenden bezeichnet) betrug 5 mΩ·cm. Ein weiterer Siliciumwafer mit einem spezifischen Widerstand des Substrats von 10 Ω·cm wurde hergestellt.
  • Als nächstes wurde eine (100)-Oberfläche des Siliciumwafers bearbeitet unter Bereitstellung einer spiegelpolierten Oberfläche. Anschließend wurde ein epitaktischer Film vom 3 μm Filmdicke (in manchen Fällen als „epitaktische Filmdicke” im Folgenden bezeichnet) auf der spiegelpolierten Oberfläche aufwachsen gelassen. Der epitaktische Film wurde unter Gasatmosphäre (z. B. Trichlorsilan) bei einer Temperatur von etwa 1150°C aufwachsen gelassen.
  • Anschließend wurde an dem Wafer ein Hitzebehandlungsschritt ausgeführt, an dem der epitaktische Film aufwachsen gelassen wurde, wobei der Wafer 60 Minuten bei 850°C in einer nicht-sauren Atmosphäre gehalten wurde, wobei ein epitaktischer Siliciumwafer erhalten wurde.
  • Ein weiterer epitaktischer Siliciumwafer wurde ebenfalls hergestellt, ohne der Hitzebehandlung unterworfen zu werden.
  • Belastungstests wurden an den hergestellten epitaktischen Siliciumwafern ausgeführt. Zunächst wurden Messprobenkörper (Länge: 3 cm, Breite: 1,5 cm) von jedem der epitaktischen Siliciumwafer ausgeschnitten. Als nächstes wurde eine Last von 5 g (gemessen durch einen Mikro-Vickers-Härtetester) auf die Oberfläche von jedem der Messproben angelegt (Oberfläche des epitaktischen Films) und für 10 Sekunden gehalten, wodurch Eindruckstellen von 3 μm Tiefe bereitgestellt wurden. Anschließend wurden die Messproben einem Dreipunkt-Biegetest (Entfernung zwischen Stützpunkten: 2 cm, Testtemperatur 800°C) unterworfen. Zu diesem Zeitpunkt wurde eine Last von 5 N angelegt, sodass eine Zugkraft auf jede der Oberflächen der Messproben wirkte.
  • Nachfolgend wurde ein Wright-Ätzen von 2 μm auf jede der Messproben, die auf Umgebungstemperatur abgekühlt worden waren, angewendet, um die Anwesenheit von Dislokationsgruben, die von den auf dem epitaktischen Film bereitgestellten Eindruckstellen erzeugt worden waren, zu überprüfen, und diese wurden auf der Oberfläche des epitaktischen Films unter Verwendung eines optischen Mikroskops beobachtet. Die Messergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • Des Weiteren wurden die Tiefenprofile der Sauerstoffkonzentration für die hergestellten epitaktischen Siliciumwafer, die der Hitzebehandlung unterworfen worden waren, vermessen. Die Sauerstoffkonzentration wurde unter Verwendung eines SIMS (Sekundärionen-Massenspektroskop) bestimmt. Die Tiefenprofile sind in 3 gezeigt. Tabelle 1
    Epitaktischer Film Substrat Hitzebehandlungsschritt Dislokationsextension Nein: o Ja: x
    Filmdicke (μm) Sauerstoffkonzentration (× 1017 Atome/cm3) Spezifischer Widerstand Temperatur (°C) Zeit (Min.)
    3 11 5 mΩ·cm N/A N/A x
    3 11 5 mΩ·cm 850 60 o
    3 11 10 mΩ·cm N/A N/A x
    3 11 10 mΩ·cm 850 60 x
  • Wie in Tabelle 1 gezeigt, wird gefunden, dass die Dislokationsextension von den Eindruckstellen nicht auftrat, und die Festigkeit des epitaktischen Films erhöht wurde, wenn die Hitzebehandlung nach der Bildung des epitaktischen Films angewendet wurde, und der spezifische Widerstand des Substrats 5 mΩ·cm betrug. Andererseits wurde gefunden, dass sofern der spezifische Widerstand des Substrats 10 Ω·cm betrug, die Dislokationsextension von den Eindruckstellen beobachtet wurde und die Festigkeit des epitaktischen Films niedriger war, selbst nach dem Hitzebehandlungsschritt bei der selben Hitzebehandlungstemperatur.
  • Es sollte zur Kenntnis genommen werden, dass alle Wafer, die nicht dem Hitzebehandlungsschritt unterworfen worden waren, eine Dislokationsextension bei beiden Werten des spezifischen Widerstands zeigten, und es wurde gefunden, dass die Festigkeit des epitaktischen Films niedrig war.
  • Wie in 3 gezeigt, wurde gefunden, dass wenn zwei Beispiele verglichen wurden, obgleich die Sauerstoffkonzentration des Substrats in einem Fall, in welchem der spezifische Widerstand des Substrats 5 mΩ·cm betrug, ein abfallendes Profil zeigte, das Profil ebenso zeigt, dass die Sauerstoffkonzentration im epitaktischen Film lokal zunahm.
  • Experiment 2
  • Es wurde der epitaktische Siliciumwafer unter denselben Bedingungen wie in Experiment 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Hitzebehandlungstemperatur auf 900°C verändert wurde. Das Tiefenprofil der Sauerstoffkonzentration wurde für die hergestellten epitaktischen Siliciumwafer, welche dem Hitzebehandlungsschritt unterworfen worden waren, bestimmt.
  • Die Tiefenprofile sind in 4 gezeigt. Tabelle 2
    Epitaktischer Film Substrat Hitzebehandlungsschritt
    Filmdicke (μm) Sauerstoffkonzentration (× 1017 Atome/cm3) Spezifischer Widerstand Temperatur (°C) Zeit (Min.)
    3 11 5 mΩ·cm N/A N/A
    3 11 5 mΩ·cm 900 60
    3 11 10 mΩ·cm N/A N/A
    3 11 10 mΩ·cm 900 60
  • Wie in 4 gezeigt, zeigte das Sauerstoffkonzentrationsprofil des epitaktischen Films an einem Substrat mit niedrigem spezifischem Widerstand nicht das lokal zunehmende Sauerstoffkonzentrationsprofil, wenn die Hitzebehandlungstemperatur 900°C betrug.
  • Als nächstes wurden die Tiefenprofile der Tiefendifferenziale (Atome/cm4) der Sauerstoffkonzentration für die hergestellten epitaktischen Siliciumwafer, die der Hitzebehandlung in Experimenten 1 und 2 unterworfen worden waren, bestimmt. Die Tiefenprofile sind in 5 und 6 gezeigt.
  • Wie in 5 gezeigt wurde, wurde im Experiment 1, in welchem die Hitzebehandlung bei 850°C angewendet wurde, ein lokaler Peak des Tiefenprofils des Tiefendifferenzials der Sauerstoffkonzentration in der Umgebung einer Grenzfläche in einem Fall beobachtet, in welchem ein Siliciumwafer mit spezifischem Widerstand des Substrats von 5 mΩ·cm verwendet wurde. Der lokale Peak des Tiefenprofils des Tiefendifferenzials der Sauerstoffkonzentration zeigt, dass die Sauerstoffkonzentration lokal in der Umgebung der Grenzfläche zunimmt, und es wird angenommen, dass Tabelle 1 keine Dislokationsextension aufgrund der Eindruckstellen zeigt, und daher die Festigkeit des epitaktischen Films hoch war.
  • Andererseits zeigen beide in 5 dargestellten Fälle, in welchen ein Siliciumwafer mit einem spezifischen Widerstand des Substrats von 10 Ω·cm verwendet wurde, und der in 6 dargestellte Fall, in welchem die Hitzebehandlung bei 900°C angewendet wurde, in Experiment 2 breite Peaks.
  • Experiment 3
  • Ein epitaktischer Siliciumwafer wurde unter denselben Bedingungen wie in Experiment 1 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Hitzebehandlungstemperatur auf 1000°C verändert wurde. Des Weiteren wurde ein epitaktischer Siliciumwafer bei einer Hitzebehandlungstemperatur von 850°C in derselben Weise wie in Experiment 1 hergestellt. Das Tiefenprofil der Borkonzentration für den hergestellten epitaktischen Siliciumwafer wurde bestimmt. Das Tiefenprofil der Borkonzentration wurde unter Verwendung von SIMS (Sekundärionen-Massenspektroskop) bestimmt. Die Tiefenprofile sind in 7 gezeigt.
  • Wie in 7 dargestellt, zeigte, während der einer Hitzebehandlung bei 850°C unterworfene Wafer geringfügige Bordiffusion in Richtung des epitaktischen Films zeigte, der einer Hitzebehandlung bei 1000°C unterworfene Wafer eine große Bordiffusion in Richtung des epitaktischen Films.
  • Experiment 4
  • Es wurden epitaktische Siliciumwafer hergestellt, und ein Belastungstest wurde ausgeführt unter denselben Bedingungen wie in Experiment 1, mit der Ausnahme, dass die Dicke des epitaktischen Films, die Substratsauerstoffkonzentration und der spezifische Widerstand des Substrats gemäß Tabelle 3 unten gewählt wurden, die Hitzebehandlungstemperatur 8890°C betrug, und die Hitzebehandlungszeit in unterschiedlicher Weise verändert wurde, und die auf der Oberfläche des epitaktischen Films zu beobachtenden Dislokationsvertiefungen (pits) wurden vermessen. Die Messergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Die Ergebnisse des Belastungstests sind in 8 gezeigt. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, dass die Kurve in 8 eine Näherungskurve ist, die eine Grenze zwischen Anwesenheit/Abwesenheit der Dislokationsextension, abgeleitet aus der obigen Beziehung (1) zeigt. Tabelle 3
    Epitaktischer Film Substrat Hitzebehandlungsschritt Dislokationsextension Nein: o Ja: x
    Filmdicke (μm) Sauerstoffkonzentration (× 1017 Atome/cm3) Spezifischer Widerstand (mΩ·cm) Temperatur (°c) Zeit (Min.)
    3 8 5 890 30 x
    3 8 5 890 150 o
    3 9 5 890 30 x
    3 9 5 890 90 o
    3 9 5 890 150 o
    3 10 5 890 90 o
    3 11 5 890 30 o
  • Wie in Tabelle 3 gezeigt, wurde gefunden, dass die Dislokationsextension von den Eindruckstellen nicht auftrat, und die Festigkeit des epitaktischen Films verbessert wurde, wenn die Hitzebehandlungstemperatur 890 Grad betrug.
  • Wie darüber hinaus aus 8 deutlich wird, liegt die Grenze zwischen der Anwesenheit und der Abwesenheit der Dislokationsextension an der Näherungskurve, und es ist zu beobachten, dass die Dislokationsextension dazu neigt, aufzutreten, wenn die Hitzebehandlungszeit kürzer ist als die durch die Näherungskurve angezeigte.
  • Experiment 5
  • Mit der Ausnahme, dass die epitaktische Filmdicke, die Substratsauerstoffkonzentration und der spezifische Widerstand des Substrats wie in Tabelle 4 festgelegt wurden, die Hitzebehandlungstemperatur 850°C betrug und die Hitzebehandlungszeit in unterschiedlicher Weise variiert wurde, wurden epitaktische Siliciumwafer hergestellt, und der Belastungstest unter denselben Bedingungen wie in Experiment 1 durchgeführt, und die auf der Oberfläche des epitaktischen Films zu beobachtenden Dislokationsvertiefungen wurden vermessen.
  • In einem Fall, in welchem ein Siliciumwafer verwendet wurde, dessen spezifischer Widerstand des Substrats 5 mΩ·cm betrug, wurde die durchschnittliche Sauerstoffkonzentration des epitaktischen Films gemessen. Die Messergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. Die Ergebnisse des Belastungstests bzw. Stresstests sind in 9 bis 11 gezeigt. Es soll zur Kenntnis genommen werden, dass die Kurven in 9 bis 11 Näherungskurven sind, die von der obigen Beziehung (1) abgeleitet sind. Tabelle 4
    Epitaktischer Film Substrat Hitzebehandlungsschritt Dislokationsextension Nein: o Ja: x Durchschnittliche Sauerstoffkonzentration des epitaktischen Films (× 1017 Atome/cm3)
    Filmdicke (μm) Sauerstoffkonzentration (× 1017 Atome/cm3) Spezifischer Widerstand (mΩ·cm) Temperatur (°C) Zeit (Min.)
    3 8 5 850 90 x 1,48
    3 8 5 850 150 x 1,68
    3 8 5 850 240 o 1,93
    3 9 5 850 30 x 1,40
    3 9 5 850 90 x 1,67
    3 9 5 850 120 o 1,79
    3 10 5 850 30 x 1,57
    3 10 5 850 60 o 1,72
    3 10 5 850 90 o 1,87
    3 11 5 850 30 o 1,73
    3 8 10 850 180 x 1,51
    3 9 10 850 90 x 1,59
    3 9 10 850 120 o 1,71
    3 10 10 850 30 x 1,66
    3 10 10 850 60 x 1,67
    3 10 10 850 90 o 1,72
    3 11 10 850 30 x 1,69
    3 11 10 850 60 o 1,82
    3 12 10 850 30 o 1,82
    3 8 100 850 210 x 1,38
    3 8 100 850 270 x 1,52
    3 9 100 850 60 x 1,55
    3 9 100 850 180 x 1,58
    3 9 100 850 210 o 1,70
    3 10 100 850 60 x 1,67
    3 10 100 850 90 x 1,68
    3 10 100 850 120 o 1,71
    3 11 100 850 30 x ohne
    3 11 100 850 60 x ohne
    3 11 100 850 120 o ohne
    3 12 100 850 30 x ohne
    3 12 100 850 60 o ohne
    3 13 100 850 30 o ohne
  • Experiment 6
  • Mit der Ausnahme, dass die Dicke des epitaktischen Films, die Substratsauerstoffkonzentration und der spezifische Widerstand des Substrats wie in Tabelle 5 unten festgelegt wurden, betrug die Hitzebehandlungstemperatur 800°C, und die Hitzebehandlungszeit wurde in verschiedenartiger Weise verändert, die epitaktischen Siliciumwafer wurden hergestellt, und der Belastungstest bzw. Stresstest wurde unter denselben Bedingungen wie in Experiment 1 ausgeführt, und die auf der Oberfläche des epitaktischen Films zu beobachtenden Dislokationsvertiefungen wurden vermessen. Die Messergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt. Die Ergebnisse der Belastungstests sind in 12 bis 14 gezeigt. Es soll zur Kenntnis genommen werden, dass die Kurven in 12 bis 14 Näherungskurven sind, die von der obigen Beziehung (1) abgeleitet wurden. Tabelle 5
    Epitaktischer Film Substrat Hitzebehandlungsschritt Dislokationsextension Nein: o Ja: x
    Filmdicke (μm) Sauerstoffkonzentration (× 1017 Atome/cm3) Spezifischer Widerstand (mΩ·cm) Temperatur (°C) Zeit (Min.)
    3 9 5 800 300 x
    3 10 5 800 90 x
    3 10 5 800 210 o
    3 10 5 800 300 o
    3 11 5 800 60 x
    3 11 5 800 150 o
    3 12 5 800 30 x
    3 12 5 800 60 o
    3 13 5 800 30 o
    3 13 5 800 60 o
    3 10 10 800 120 x
    3 10 10 800 270 o
    3 10 10 800 300 o
    3 11 10 800 60 x
    3 11 10 800 150 o
    3 11 10 800 180 o
    3 11 10 800 300 o
    3 12 10 800 30 x
    3 12 10 800 90 o
    3 13 10 800 30 o
    3 13 10 800 60 o
    3 11 100 800 90 x
    3 11 100 800 120 x
    3 12 100 800 60 x
    3 12 100 800 210 o
    3 12 100 800 300 o
    3 13 100 800 30 x
    3 13 100 800 120 o
    3 14 100 800 30 o
    3 14 100 800 60 o
  • Experiment 7
  • Mit der Ausnahme, dass die epitaktische Filmdicke, die Substratsauerstoffkonzentration und der spezifische Widerstand des Substrats wie in Tabelle 6 unten festgelegt wurden, die Hitzebehandlungstemperatur 750°C betrug, und die zur Behandlungszeit in unterschiedlicher Weise verändert wurde, wurden die epitaktischen Siliciumwafer hergestellt, und der Belastungstest wurde unter denselben Bedingungen wie in Experiment 1 ausgeführt, und die auf der Oberfläche des epitaktischen Films zu beobachtenden Dislokationsvertiefungen wurden vermessen. Die Messergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt. Die Ergebnisse des Belastungstests sind in 15 bis 17 gezeigt. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, dass die Kurven in 15 bis 17 Näherungskurven sind, die aus der obigen Beziehung (1) abgeleitet wurden. Tabelle 6
    Epitaktischer Film Substrat Hitzebehandlungsschritt Disloka-tionsextension Nein: o Ja: x
    Filmdicke (μm) Sauerstoffkonzentration (× 1017 Atome/cm3) Spezifischer Widerstand (mΩ·cm) Temperatur (°C) Zeit (Min.)
    3 11 5 750 180 x
    3 11 5 750 210 x
    3 11 5 750 330 o
    3 12 5 750 30 x
    3 12 5 750 90 x
    3 12 5 750 180 o
    3 12 5 750 240 o
    3 13 5 750 30 x
    3 13 5 750 60 o
    3 13 5 750 90 o
    3 14 5 750 30 o
    3 12 10 750 60 x
    3 12 10 750 120 x
    3 12 10 750 270 o
    3 13 10 750 60 x
    3 13 10 750 120 o
    3 13 10 750 210 o
    3 14 10 750 30 o
    3 14 10 750 90 o
    3 12 100 750 120 x
    3 13 100 750 120 x
    3 13 100 750 180 o
    3 13 100 750 300 o
    3 14 100 750 30 x
    3 14 100 750 90 o
    3 14 100 750 180 o
    3 14 100 750 300 o
    3 15 100 750 30 o
  • Experiment 8
  • Mit der Ausnahme, dass die epitaktische Filmdicke 2 μm betrug, und die Substratsauerstoffkonzentration, der spezifische Widerstand des Substrats, die Hitzebehandlungstemperatur und die Hitzebehandlungszeit wie in Tabelle 7 unten gezeigt festgelegt wurden, wurden epitaktische Siliciumwafer unter denselben Bedingungen wie in Experiment 1 hergestellt. Des Weiteren wurde der Belastungstest unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt, mit der Ausnahme, dass die durch ein Mikro-Vickers-Härtetestgerät angelegte Last 3 g betrug, und die Tiefe der Eindruckstellen bei 2 μm lag, und die auf der Oberfläche des epitaktischen Films zu beobachtenden Dislokationsvertiefungen wurden vermessen. Die Messergebnisse sind in Tabelle 7 gezeigt. Die Ergebnisse der Belastungstests sind in 18 gezeigt. Es soll zur Kenntnis genommen werden, dass die Kurve in 18 eine Näherungskurve ist, welche aus der obigen Beziehung (1) abgeleitet ist. Tabelle 7
    Epitaktischer Film Substrat Hitzebehandlungsschritt Dislokationsextension Nein: o Ja: x
    Filmdicke (μm) Sauerstoffkonzentration (× 1017 Atome/cm3) Spezifischer Widerstand (mΩ·cm) Temperatur (°C) Zeit (Min.)
    2 8 5 850 30 x
    2 8 5 850 60 o
    2 8 5 850 60 o
    2 8 5 850 90 o
    2 8 5 850 120 o
    2 9 5 850 30 o
    2 10 5 850 30 o
  • Experiment 9
  • Mit der Ausnahme, dass die Dicke des epitaktischen Films 4 μm betrug, und die Substratsauerstoffkonzentration, der spezifische Widerstand des Substrats und die Hitzebehandlungstemperatur und die Hitzebehandlungszeit wie in Tabelle 8 unten festgelegt wurden, wurden epitaktische Siliciumwafer unter denselben Bedingungen wie in Experiment 1 hergestellt. Des Weiteren wurde der Belastungstest unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt, mit der Ausnahme, dass die durch ein Mikro-Vickers-Härtetestgerät angelegte Last 7 g betrug, und die Tiefe der Eindruckstellen bei 4 μm lag, und die auf der Oberfläche des epitaktischen Films zu beobachtenden Dislokationsvertiefungen wurden vermessen. Die Messergebnisse sind in Tabelle 8 gezeigt. Die Ergebnisse der Belastungstests sind in 19 gezeigt. Es soll zur Kenntnis genommen werden, dass die Kurve in 19 eine Näherungskurve ist, welche aus der obigen Beziehung (1) abgeleitet ist. Tabelle 8
    Epitaktischer Film Substrat Hitzebehandlungsschritt Dislokationsextension Nein: o Ja: x
    Filmdicke (μm) Sauerstoffkonzentration (× 1017 Atome/cm3) Spezifischer Widerstand (mΩ·) Temperatur (°C) Zeit (Min.)
    4 8 5 850 180 x
    4 8 5 850 240 x
    4 9 5 850 150 x
    4 9 5 850 210 o
    4 10 5 850 90 x
    4 10 5 850 120 o
    4 11 5 850 60 x
    4 11 5 850 90 o
    4 12 5 850 30 x
    4 12 5 850 60 o
    4 13 5 850 30 o
  • Wie aus Tabellen 4 bis 8 und 9 bis 19 deutlich wird, liegt die Grenze zwischen der Anwesenheit und der Abwesenheit von Dislokationsextensionen bei den Näherungskurven, und es ist zu beobachten, dass die Dislokationsextension dazu neigt, aufzutreten, wenn die Hitzebehandlungszeit geringer ist als die durch die Näherungskurve angezeigte Zeit.
  • Des Weiteren kann aus dem in Tabelle 4 gezeigten Verhältnis zwischen der Anwesenheit/Abwesenheit der Dislokationsextension und der durchschnittlichen Sauerstoffkonzentration des epitaktischen Films abgeleitet werden, dass die Dislokationsextension begrenzt werden kann, sofern die durchschnittliche Sauerstoffkonzentration des epitaktischen Films 1,7 × 1017 Atome/cm3 oder mehr beträgt.
  • Experiment 10
  • Die in Experimenten 5 bis 9 hergestellten epitaktischen Siliciumwafer wurden Hitzebehandlungen unterworfen, welche die Herstellungsprozesse für Halbleitervorrichtungen simulieren (gehalten bei 1000°C für eine Stunde, gehalten bei 800°C für zwei Stunden, gehalten bei 650°C für drei Stunden und gehalten bei 900°C für eine Stunde). Die Atmosphäre für die Hitzebehandlung war ein Gemisch aus N2 und O2 (enthaltend 3 Massen% O2).
  • Diejenigen Wafer, welche keine Dislokationsextension nach dem Belastungstest in den obigen Experimenten 5 bis 9 zeigten, wiesen auch keine Dislokationsextension in dem Festigkeitstest nach der Hitzebehandlung in Experiment 10 auf.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Epitaktischer Siliciumwafer
    2
    Siliciumwafer
    3
    Epitaktischer Film
    21
    Oberfläche des Siliciumwafers

Claims (6)

  1. Herstellungsverfahren für einen epitaktischen Siliciumwafer, umfassend einen mit Bor dotierten Siliciumwafer mit einem spezifischen Widerstand von 100 mΩ·cm oder weniger, und einen auf einer Oberfläche des Siliciumwafers bereitgestellten epitaktischen Film, wobei das Verfahren umfasst: Aufwachsen des epitaktischen Films auf dem Siliciumwafer; sowie Anwenden einer Hitzebehandlung auf den epitaktischen Siliciumwafer bei einer Temperatur von weniger als 900°C.
  2. Herstellungsverfahren für einen epitaktischen Siliciumwafer gemäß Anspruch 1, wobei die Sauerstoffkonzentration des Siliciumwafers vor dem Unterwerfen der Hitzebehandlung 8 × 1017 Atome/cm3 oder mehr und 18 × 1017 Atome/cm3 oder weniger (gemäß ASTM F-121, 1979) beträgt, und die Filmdicke des epitaktischen Films 0,5 μm oder mehr und 8,0 μm oder weniger ist.
  3. Herstellungsverfahren für einen epitaktischen Siliciumwafer gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die durchschnittliche Sauerstoffkonzentration des epitaktischen Films nach der Hitzebehandlung 1,7 × 1017 Atome/cm3 (gemäß ASTM F-121, 1979) oder mehr beträgt.
  4. Herstellungsverfahren für einen epitaktischen Siliciumwafer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Hitzebehandlung so ausgeführt wird, dass der Beziehung (1) t ≧ 3,71 × 1056 × X–7,03 × Y0.27 × Z3.34 × T–16,7 (1) genügt wird, worin X (× 1017 Atome/cm3) die Sauerstoffkonzentration des Siliciumwafers vor dem Aufwachsen des epitaktischen Films darstellt; Y (Ω·cm) den spezifischen Widerstand des Siliciumwafers vor dem Aufwachsen des epitaktischen Films darstellt; Z (μm) die Filmdicke des epitaktischen Films darstellt; T (°C) die Temperatur der Hitzebehandlung darstellt; und t (Minuten) die Zeit für die Hitzebehandlung darstellt.
  5. Epitaktischer Siliciumwafer, umfassend: einen mit Bor dotierten Siliciumwafer mit einem spezifischen Widerstand von 100 mΩ·cm oder weniger; sowie einen epitaktischen Film, der auf einer Oberfläche des Siliciumwafers bereitgestellt ist, wobei die durchschnittliche Sauerstoffkonzentration des epitaktischen Films 1,7 × 1017 Atome/cm3 (gemäß ASTM F-121, 1979) oder mehr beträgt.
  6. Epitaktischer Siliciumwafer gemäß Anspruch 5, wobei, wenn das Sauerstoffkonzentrationsprofil in Tiefenrichtung bestimmt wird, ein Sauerstoffkonzentrations-Zunahmeprofil in Umgebung einer Grenzfläche zwischen dem Siliciumwafer und dem epitaktischen Film beobachtet werden kann.
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