JP2000272997A - Growth of silicon single crystal and silicon wafer using the same and estimation of amount of nitrogen doped in the silicon wafer - Google Patents

Growth of silicon single crystal and silicon wafer using the same and estimation of amount of nitrogen doped in the silicon wafer

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JP2000272997A
JP2000272997A JP8388299A JP8388299A JP2000272997A JP 2000272997 A JP2000272997 A JP 2000272997A JP 8388299 A JP8388299 A JP 8388299A JP 8388299 A JP8388299 A JP 8388299A JP 2000272997 A JP2000272997 A JP 2000272997A
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英一 浅山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for growing a silicon single crystal, making it possible to expand an OSF area on the whole surface of a wafer and inhibit the generation of a Grown-in defect in a simple production process. SOLUTION: In this method for growing a silicon single crystal by CZ method, the characteristic comprises doping the single crystal with nitrogen so that oxidation- induced stacking faults are generated on the whole surface of the wafer or so that the wafer surface comprises the oxidation-induced stacking faults, oxygen-depositing areas and, if necessary, further oxygen deposit-controlling areas, when a high temperature oxidation treatment is applied. The silicon single crystal is preferably grown at a pulling speed of 0.4 to 0.8 time the maximum pulling speed. In order to improve the electric characteristics of the silicon single crystal, the silicon single crystal is preferably grown in a crystal oxygen concentration of <=9×1017 atoms/cm3. It is preferable to apply a treatment for outward diffusing oxygen to the silicon wafer made from the silicon single crystal. The silicon wafer is cut out from the silicon single crystal grown by the CZ method and doped with the nitrogen, and generates the oxidation-induced stacking faults in a density of >=103/cm2 on the surface, when a high temperature oxidation treatment is applied.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

〔発明の詳細な説明〕[Detailed description of the invention]

【0002】[0002]

【従来技術】半導体の高集積回路用材料として使用され
るシリコン単結晶は、主としてチョクラルスキー法(以
下、「CZ法」という)によって育成される。
2. Description of the Related Art A silicon single crystal used as a material for a semiconductor integrated circuit is grown mainly by the Czochralski method (hereinafter referred to as "CZ method").

【0003】図1は、CZ法による単結晶の育成方法を
説明する単結晶育成装置の模式的断面図である。図1に
示すように、坩堝1は石英製の内層保持容器1aと、この
内層保持容器1aの外側に嵌合された黒鉛製の外層保持容
器1bとから構成されている。このような構成からなる坩
堝1は、所定の速度で回転する支持軸1cに支持され、坩
堝1の外側にはヒーター2が同心円筒状に配設されてい
る。この坩堝1の内部には、前記ヒーター2の加熱によ
って溶融された原料の溶融液3が充填されており、坩堝
1の中心にはワイヤー等からなる引上げ軸4が配設され
ている。この引上げ軸4の先には種結晶5が取り付けら
れており、単結晶6を育成するため、この種結晶5を溶
融液3の表面に接触させる。さらに引上げ軸4を、支持
軸1cによって回転される坩堝1と反対方向に所定の速度
で回転させながら種結晶5を引き上げることによって、
種結晶5の先端に溶融液3を凝固させて単結晶6を成長
させていく。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a single crystal growing apparatus for explaining a method of growing a single crystal by the CZ method. As shown in FIG. 1, the crucible 1 includes an inner layer holding container 1a made of quartz and an outer layer holding container 1b made of graphite fitted to the outside of the inner layer holding container 1a. The crucible 1 having such a configuration is supported by a support shaft 1c that rotates at a predetermined speed, and a heater 2 is arranged concentrically on the outside of the crucible 1. The inside of the crucible 1 is filled with a melt 3 of a raw material melted by the heating of the heater 2, and a pulling shaft 4 made of a wire or the like is provided at the center of the crucible 1. A seed crystal 5 is attached to the tip of the pulling shaft 4, and the seed crystal 5 is brought into contact with the surface of the melt 3 to grow a single crystal 6. Further, by pulling the seed crystal 5 while rotating the pulling shaft 4 at a predetermined speed in a direction opposite to the crucible 1 rotated by the support shaft 1c,
The melt 3 is solidified at the tip of the seed crystal 5 to grow the single crystal 6.

【0004】このようにして育成されたシリコン単結晶
から切り出されて、シリコンウェーハが作製され、高集
積回路の形成に供される。ところが、この高集積回路の
不良原因の大半がパーティクルに起因するものとされて
いる。このパーティクルは市販される表面検査機器によ
って検査されるが、検出されるものにはプロセス装置単
体から発生したり、実プロセスを行うことによって発生
するパーティクルだけでなく、結晶育成時に生成する結
晶欠陥も検出される。
The silicon single crystal thus grown is cut out to produce a silicon wafer, which is used for forming a highly integrated circuit. However, it is said that most of the causes of the failure of this highly integrated circuit are caused by particles. These particles are inspected by commercially available surface inspection equipment, but not only those that are generated from the process equipment alone or those that are generated by performing the actual process, but also the crystal defects that are generated during crystal growth. Is detected.

【0005】近年、半導体の集積回路素子(デバイス)
の集積高密度化の急速な進展により、シリコンウェーハ
の品質への要求は、ますます厳しくなっている。そし
て、デザインルールの一層の微細化にともない、製造ラ
インでのパーティクルを厳しく管理することが求められ
る。製造ラインにおけるパーティクル管理を徹底するた
め、ラインには製品用のウェーハだけでなく、パーティ
クルのモニター用として使われるダミーウェーハも投入
される。当然ながら、このパーティクルモニターウェー
ハでは、表面検査機器によってパーティクルとして検出
される結晶欠陥が低密度であることが要求されている。
In recent years, semiconductor integrated circuit elements (devices)
Due to the rapid development of integration density of silicon wafers, the demands on the quality of silicon wafers are becoming more stringent. With the further miniaturization of design rules, it is required to strictly control particles on a production line. In order to ensure thorough particle management on the production line, not only product wafers but also dummy wafers used for particle monitoring are put into the line. Naturally, in the particle monitor wafer, it is required that crystal defects detected as particles by the surface inspection device have a low density.

【0006】CZ法によって製造されたシリコン単結晶
または切り出されたウェーハを、酸化雰囲気で高温熱処
理を施すと、単結晶の引上げ軸を中心とするリング状の
酸化誘起積層欠陥( ring likely distributed oxidati
on-induced stacking faults:以下、「OSFリング」
という)が発生することがある。その他に、その面内に
数種類の微小欠陥が形成されるが、これらは単結晶の育
成時に形成された結晶欠陥であって、いわゆるGrown-in
欠陥と呼ばれる。
When a silicon single crystal or a cut wafer manufactured by the CZ method is subjected to a high-temperature heat treatment in an oxidizing atmosphere, a ring-like oxidation-induced stacking fault (ring likely distributed oxidati) centered on the pulling axis of the single crystal.
on-induced stacking faults: Hereafter, "OSF ring"
May occur). In addition, several types of minute defects are formed in the plane, and these are crystal defects formed during the growth of the single crystal, and are called so-called Grown-in.
Called a defect.

【0007】OSFリングが発生した単結晶では、その
内側領域と外側領域では結晶物性は異なり、検出される
Grown-in欠陥も相違する。OSFリングの内側領域に
は、MOS型デバイスのゲート膜耐圧特性を劣化させる
点欠陥(空孔)に関係するGrown-in欠陥が105〜106個/c
m3程度存在している。このGrown-in欠陥はCOPと称さ
れ、内部が空洞の八面体構造を基本としている。0.35μ
m以下のデザインルールによるULSIデバイスでは、
COPはゲート膜耐圧特性だけでなく、素子分離不良も
生じさせる。
In a single crystal in which an OSF ring has occurred, the crystal properties are different between an inner region and an outer region and are detected.
Grown-in defects are also different. In the region inside the OSF ring, there are 10 5 to 10 6 grown-in defects / c related to point defects (vacancies) that deteriorate the gate film breakdown voltage characteristics of the MOS device.
m 3 is present. This Grown-in defect is called COP and is based on an octahedral structure with a hollow interior. 0.35μ
For ULSI devices with design rules of m or less,
The COP causes not only the gate film breakdown voltage characteristic but also an element isolation failure.

【0008】一方、OSFリングの外側領域には、デバ
イスのリ一ク電流特性を悪化させる点欠陥(格子間シリ
コン)に関係したGrown-in欠陥として、転位クラスター
が103〜から104個/cm3程度存在している。
On the other hand, in the region outside the OSF ring, as a Grown-in defect related to a point defect (interstitial silicon) which deteriorates the leakage current characteristics of the device, from 10 3 to 10 4 dislocation clusters /. There are about 3 cm3.

【0009】図2は、育成されたシリコン単結晶を引上
げ軸と垂直な面と平行に切り出して、高温酸化処理を施
したのち結晶面を観察した結果を模式的に示した図であ
る。シリコン単結晶の中心部にはCOP領域があり、そ
の外側にOSFリング領域が拡がり、OSFリング領域
の外側に酸素析出領域が位置する。さらに、酸素析出領
域の外側には酸素析出抑制領域が拡がり、最外周に転位
クラスター領域が拡がっている。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a result obtained by cutting a grown silicon single crystal in parallel with a plane perpendicular to the pulling axis, performing a high-temperature oxidation treatment, and observing the crystal plane. There is a COP region at the center of the silicon single crystal, an OSF ring region extends outside the COP region, and an oxygen precipitation region is located outside the OSF ring region. Further, the oxygen precipitation suppressing region extends outside the oxygen precipitation region, and the dislocation cluster region extends toward the outermost periphery.

【0010】図2に示す結晶面において、OSFリング
領域とこれに外接する酸素析出領域および酸素析出抑制
領域には、微細なサイズ若しくは極低密度の酸素析出物
以外にはGrown-in欠陥が存在しない領域である。前述の
通り、OSFリング領域は高温の酸化処理によって、酸
化誘起積層欠陥(Oxidation-induced stacking fault:
以下単に「OSF」という)を誘起する領域であるが、
その核は酸素析出物である。しかし、高温酸化処理前の
育成ままの状態、すなわち、as-grownの状態では、OS
Fリング領域において核を直接検出することは極めて困
難であることから、上記の表面検査機器による評価で
は、Grown-in欠陥が観察されない領域として認識され
る。
In the crystal plane shown in FIG. 2, in the OSF ring region, the oxygen precipitation region circumscribing the OSF ring region, and the oxygen precipitation suppression region, Grown-in defects are present in addition to the fine size or extremely low density oxygen precipitates. It is an area that does not. As described above, the OSF ring region is subjected to the oxidation treatment at a high temperature, resulting in an oxidation-induced stacking fault (Oxidation-induced stacking fault:
(Hereinafter simply referred to as “OSF”).
The nuclei are oxygen precipitates. However, in the state as grown before the high-temperature oxidation treatment, that is, in the state of as-grown, the OS
Since it is extremely difficult to directly detect a nucleus in the F-ring region, it is recognized as a region where no Grown-in defect is observed in the evaluation by the above-described surface inspection device.

【0011】OSFリングの発生位置は、育成中の引上
げ速度の影響を受け、育成されるシリコン単結晶内の融
点から1300℃近傍までの温度勾配Gとし、引上げ速度を
∨とした場合に、∨/Gの関係によって制御される。し
たがって、単結晶の育成中に∨/G値を所定の範囲に設
定することによって、結晶面内の任意位置にOSFリン
グを現すことができる。
The position where the OSF ring is generated is affected by the pulling rate during the growth, and the temperature gradient G from the melting point in the grown silicon single crystal to about 1300 ° C. is obtained. / G. Therefore, by setting the ∨ / G value to a predetermined range during the growth of the single crystal, the OSF ring can appear at an arbitrary position in the crystal plane.

【0012】このようにOSFリングを任意位置に発生
できるので、発生位置を制御して、ウェーハ面の同心円
状に発生するGrown-in欠陥を低減する方法が、従来から
提案されている。まず、OSFリングをウェーハの外周
部に発生させて、OSFリング領域の内側に発生するC
OPの密度を低減させる方法として、次の提案がある。
As described above, since the OSF ring can be generated at an arbitrary position, a method of controlling the generation position to reduce the Grown-in defect which is generated concentrically on the wafer surface has been conventionally proposed. First, an OSF ring is generated on the outer peripheral portion of the wafer, and C is generated inside the OSF ring region.
As a method of reducing the density of OP, there is the following proposal.

【0013】特公平3−80338号公報では、シリコンウ
ェーハの表面に熱酸化膜を形成する工程の直前で、水素
ガスを含む非酸化性雰囲気中で1100℃以上の熱処理で、
表層のCOPを消滅する方法が提案されている。また、
特開平10−208987公報では、COPの欠陥密度を高くす
ることによって、欠陥サイズを微細化させ、微細になっ
た欠陥を熱処理により消滅させるとしている。さらに、
特開平10−098047号公報では、窒素をドープすることに
よって、COPのサイズ分布を小さい方にシフトさせる
方法が開示されている。しかし、上述のCOPを低減さ
せる方法では、いずれも欠陥低減のために熱処理が必要
になることから、工程増加が必須となり、製造コストの
増大を招くことになる。
In Japanese Patent Publication No. 3-80338, a heat treatment at 1100 ° C. or more is performed in a non-oxidizing atmosphere containing hydrogen gas immediately before a step of forming a thermal oxide film on the surface of a silicon wafer.
A method of extinguishing the surface COP has been proposed. Also,
Japanese Patent Laid-Open No. 10-208987 discloses that by increasing the defect density of COP, the defect size is reduced, and the reduced defects are eliminated by heat treatment. further,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-098047 discloses a method of shifting the size distribution of COP to a smaller one by doping with nitrogen. However, in any of the above-described methods of reducing the COP, heat treatment is required to reduce defects, so that an increase in the number of steps is indispensable, resulting in an increase in manufacturing cost.

【0014】また、添加した窒素濃度が育成された結晶
中にどの程度ドープされたかを検証する方法が確立され
ておらず、保証の点で問題が残る。特に、窒素ガスでド
ープする場合には、シリコン原料とともに窒化物を溶融
する固体ドープ法よりもドープ量を把握しにくい。
Further, no method has been established for verifying how much the added nitrogen concentration is doped in the grown crystal, and a problem remains in terms of guarantee. In particular, when doping with nitrogen gas, it is more difficult to grasp the doping amount than in a solid doping method in which a nitride is melted together with a silicon raw material.

【0015】一方、OSFリングをウェーハの内側に発
生させて、欠陥部分を中心部に集中させるか、若しくは
欠陥部分を中心部で消滅させる方法も提案されている。
しかし、この方法では、引上げ速度を著しく低下させる
必要があるため、生産性が低下する。さらに品質的に
も、OSFリングを結晶内側に収縮させることによる転
位発生の恐れがある。
On the other hand, there has been proposed a method in which an OSF ring is generated inside a wafer so that a defective portion is concentrated at a central portion or a defective portion is eliminated at the central portion.
However, in this method, since the pulling speed needs to be significantly reduced, productivity is reduced. Further, in terms of quality, there is a possibility that dislocation may occur due to contraction of the OSF ring inside the crystal.

【0016】また、OSFリング領域の外側に位置する
酸素析出領域および酸素析出抑制領域をウェーハ全面に
わたって形成させ、結晶軸の方向にも維持させる方法が
提案されている。しかし、この方法を実効あるものにす
るには、欠陥分布が面内均一になるようなホットゾーン
を作製すること、および前述の∨/G値を厳密に制御さ
せながらの結晶育成を行う必要があることから、作業性
の維持が困難になる。
Further, a method has been proposed in which an oxygen precipitation region and an oxygen precipitation suppression region located outside the OSF ring region are formed over the entire surface of the wafer and are also maintained in the direction of the crystal axis. However, in order to make this method effective, it is necessary to create a hot zone in which the defect distribution is uniform in the plane and to grow a crystal while strictly controlling the ∨ / G value. This makes it difficult to maintain workability.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】前述の通り、OSFリ
ングの発生位置を制御して、COP領域、OSFリング
領域の欠陥を低減したり、酸素析出領域および酸素析出
抑制領域をウェハ全面に拡げようとしても、工程の増加
となり、製造コストの増大を招いたり、作業性が著しく
低下するという問題が発生する。特に、パーティクルモ
ニターウェーハとして使用する場合には、なるべく簡単
に製造が可能で、さらに製造工程を増加させることな
く、製造コストを低減させる必要がある。
As described above, the position where the OSF ring is generated is controlled to reduce defects in the COP region and the OSF ring region, and to expand the oxygen precipitation region and the oxygen precipitation suppression region over the entire surface of the wafer. In this case, the number of steps is increased, which causes an increase in manufacturing cost and a problem that workability is significantly reduced. In particular, when used as a particle monitor wafer, it is necessary to make the production as simple as possible and to reduce the production cost without increasing the number of production steps.

【0018】本発明は、上述した従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、製造コストの増大をともなうこと
なく、簡易な製造工程で、ウェーハ全面に亘りOSFリ
ング領域を拡張し、Grown-in欠陥の発生を効果的に抑制
することができるシリコン単結晶およびシリコンウェー
ハを提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and expands the OSF ring region over the entire surface of a wafer by a simple manufacturing process without increasing the manufacturing cost. An object of the present invention is to provide a silicon single crystal and a silicon wafer that can effectively suppress occurrence of in-defects.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】CZ法によって製造され
たシリコン単結晶ウェーハは、酸化性雰囲気で、1000〜
1200℃、1〜20時間の高温酸化処理を施すと、OSFリ
ングが発生する場合がある。OSFは1200℃以上の高温
でも消滅し難い安定な酸素析出物を核とし、上記の高温
酸化処理によって誘起される。しかし、高温酸化処理を
施さず、育成直後のas-grownの状態で、OSFの核を検
出することは極めて困難である。言い換えると、as-gro
wn状態のOSFリング領域は、Grown-in欠陥が存在しな
い領域と言うことができる。
SUMMARY OF THE INVENTION A silicon single crystal wafer manufactured by the CZ method can be used in an oxidizing atmosphere at a temperature of 1000-1000.
When the high-temperature oxidation treatment is performed at 1200 ° C. for 1 to 20 hours, an OSF ring may be generated. OSF has stable nuclei of oxygen precipitates which are hardly extinguished even at a high temperature of 1200 ° C. or more, and is induced by the above-described high-temperature oxidation treatment. However, it is extremely difficult to detect OSF nuclei in an as-grown state immediately after growth without performing high-temperature oxidation treatment. In other words, as-gro
The OSF ring region in the wn state can be said to be a region where no Grown-in defect exists.

【0020】通常、ウェーハ面に現れるOSFリング
は、数〜10数mmの幅を有するが、本発明者らは、CZ法
で単結晶を育成する過程で、窒素をドープすることによ
ってOSFリングの幅を拡大させることが可能であり、
ウェーハ全面をOSFからなる領域にできることを見い
だした。
Normally, the OSF ring appearing on the wafer surface has a width of several to several tens of mm. However, the inventors of the present invention dope nitrogen into the OSF ring during the process of growing a single crystal by the CZ method. It is possible to increase the width,
It has been found that the entire surface of the wafer can be formed into an OSF region.

【0021】前述の通り、OSFリングは極僅かな密度
の酸素析出物が存在するが、それ以外のGrown-in欠陥が
殆ど存在しない領域であるから、ウェーハ全面をOSF
リング領域とすれば、パーティクルモニターウェーハと
して用いるのに最適なウェーハを得ることができる。ま
た、OSFリング領域の外側には酸素析出領域とその外
側には酸素析出抑制領域が存在しているが、これらの領
域でもGrown-in欠陥が殆ど検出されないことから、これ
らの領域からなるウェーハであれば、パーティクルモニ
ターウェーハとして有効である。
As described above, the OSF ring has a very small density of oxygen precipitates, but is a region in which other Grown-in defects hardly exist.
With the ring region, a wafer optimal for use as a particle monitor wafer can be obtained. In addition, an oxygen precipitation region exists outside the OSF ring region and an oxygen precipitation suppression region exists outside the OSF ring region. However, almost no Grown-in defects are detected in these regions. If there is, it is effective as a particle monitor wafer.

【0022】図3は、パーティクルモニターウェーハと
して用いるのに有効なウェーハ表面の構成を模式的に示
した図である。図3(a)は全面にOSFリング領域が拡
張されたウェーハを、同(b)はOSFリング領域とそれ
に外接する酸素析出領域からなるウェーハを、同(c)は
OSFリング領域、酸素析出領域および酸素析出抑制領
域からなるウェーハをそれぞれ示している。図に示す表
面構成からなるウェーハであれば、Grown-in欠陥が殆ど
検出されないことから、パーティクルのモニター用とし
て最適なものとなる。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of a wafer surface effective for use as a particle monitor wafer. 3 (a) shows a wafer having an OSF ring region extended over the entire surface, FIG. 3 (b) shows a wafer comprising an OSF ring region and an oxygen precipitation region circumscribing it, and FIG. 3 (c) shows an OSF ring region and an oxygen precipitation region. And a wafer comprising an oxygen precipitation suppression region. A wafer having the surface configuration shown in the figure is most suitable for monitoring particles, since almost no Grown-in defects are detected.

【0023】さらに、OSFリング上に存在する低密度
の酸素析出物は、酸素濃度を低減させることによって、
OSFの誘起が抑制される。したがって、酸素濃度が低
い状態で結晶育成を行うか、またはウェーハに酸素の外
方拡散処理を施して、酸素濃度を低減すれば、電気特性
の改善が図れ、デバイス特性に優れたシリコンウェーハ
を得ることができる。
Furthermore, low-density oxygen precipitates present on the OSF ring can be reduced by reducing the oxygen concentration.
The induction of OSF is suppressed. Therefore, if the crystal growth is performed in a state where the oxygen concentration is low or the wafer is subjected to oxygen outward diffusion treatment to reduce the oxygen concentration, the electrical characteristics can be improved, and a silicon wafer having excellent device characteristics can be obtained. be able to.

【0024】また、高温酸化処理を施す際に生成するO
SF密度と窒素ドープ量には良好な相関があることを明
らかにした。すなわち、OSF密度と窒素ドープ量とは
互いに正の相関があり、OSF密度を検出することで結
晶中のドープ量を推定することが可能になる。特に、窒
素をガスドープする場合のドープ量の推定に有効であ
る。
Further, O generated when high-temperature oxidation treatment is performed
It was revealed that there is a good correlation between SF density and nitrogen doping amount. That is, the OSF density and the nitrogen doping amount have a positive correlation with each other, and it becomes possible to estimate the doping amount in the crystal by detecting the OSF density. In particular, it is effective for estimating the doping amount when gas is doped with nitrogen.

【0025】本発明は、上記の知見に基づいて完成され
たものであり、下記(1)のシリコン単結晶の育成方法、
(2)、(3)のシリコンウェーハ、および(4)の窒素ドープ
量の推定方法を要旨としている。
The present invention has been completed on the basis of the above findings, and has the following (1) a method for growing a silicon single crystal,
The gist is a method for estimating the amount of nitrogen doping in (2) and (3) and the amount of nitrogen doping in (4).

【0026】(1) CZ法によってシリコン単結晶を育成
する方法において、育成された単結晶からウェーハを切
り出して高温酸化処理を施した場合に、ウェーハ全面に
酸化誘起積層欠陥が発生するように、またはウェーハ表
面が酸化誘起積層欠陥および酸素析出領域、若しくはこ
れらの領域に加え酸素析出抑制領域からなるように単結
晶中に窒素をドープすることを特徴とするシリコン単結
晶の育成方法である。
(1) In a method of growing a silicon single crystal by the CZ method, when a wafer is cut out from the grown single crystal and subjected to a high-temperature oxidation treatment, oxidation-induced stacking faults are generated on the entire surface of the wafer. Alternatively, the present invention is a method for growing a silicon single crystal, characterized by doping nitrogen into a single crystal so that the wafer surface is composed of an oxidation-induced stacking fault and an oxygen precipitation region, or an oxygen precipitation suppression region in addition to these regions.

【0027】上記のシリコン単結晶の育成方法は、育成
された結晶の最大外径をDmaxとし、最小外径をDminとし
たとき、(Dmax−Dmin)/Dmin×lOO(%)で表される
結晶変形率が1.5〜2.0%となる速度を最大引上げ速度と
して、この最大引上げ速度の0.4倍〜0.8倍の引上げ速度
で育成するのが望ましい。さらに、電気特性の改善を図
るために、結晶内に含有される酸素濃度が9×1017atom
s/cm3以下で育成するのが望ましい。
In the above method for growing a silicon single crystal, when the maximum outer diameter of the grown crystal is Dmax and the minimum outer diameter is Dmin, it is expressed by (Dmax−Dmin) / Dmin × 100 (%). It is desirable to grow at a pulling rate of 0.4 to 0.8 times the maximum pulling rate, with the rate at which the crystal deformation rate becomes 1.5 to 2.0% as the maximum pulling rate. Furthermore, in order to improve the electrical characteristics, the concentration of oxygen contained in the crystal was 9 × 10 17 atom
It is desirable to grow at s / cm 3 or less.

【0028】(2) 上記(1)の育成方法によって製造され
たシリコン単結晶から切り出して作製されることを特徴
とするシリコンウェーハである。このシリコンウェーハ
は、電気特性を向上するために、酸素外方拡散処理を施
すのが望ましい。
(2) A silicon wafer characterized by being cut out from a silicon single crystal manufactured by the growing method of (1). This silicon wafer is desirably subjected to an oxygen outward diffusion process in order to improve electrical characteristics.

【0029】(3) 高温酸化処理により誘起されたOSF
の密度を測定することにより、結晶中へのドープ量が簡
単に把握できることから、CZ法によって窒素をドープ
して育成されたシリコン単結晶から切り出され、高温酸
化処理を施した場合にその表面に103/cm2以上の酸化誘
起積層欠陥が発生することを特徴とするシリコンウェー
ハである。
(3) OSF induced by high-temperature oxidation
By measuring the density of the crystal, the amount of doping into the crystal can be easily grasped. Therefore, when the silicon single crystal grown by doping with nitrogen by the CZ method is cut out and subjected to a high-temperature oxidation treatment, A silicon wafer characterized in that oxidation-induced stacking faults of 10 3 / cm 2 or more occur.

【0030】(4) CZ法によって窒素をドープして育
成されたシリコン単結晶から切り出されたウェーハに高
温酸化処理を施した場合に、ウェーハ表面で検出される
酸化誘起積層欠陥の密度に基づいてドープ量を推測する
ことを特徴とするシリコンウェーハ中の窒素ドープ量の
推定方法である。
(4) When a wafer cut from a silicon single crystal grown by doping with nitrogen by the CZ method is subjected to a high-temperature oxidation treatment, the density of oxidation-induced stacking faults detected on the wafer surface is determined. This is a method for estimating the amount of nitrogen doping in a silicon wafer, which is characterized by estimating the amount of doping.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】本発明では、育成中に窒素をドー
プし、育成された単結晶からウェーハを切り出して高温
酸化処理を施した場合に、ウェーハ結晶面の全域がOS
Fからなる領域、またはOSFおよび酸素析出領域、若
しくはこれらの領域に加え酸素析出抑制領域で構成され
ることを特徴としている。このとき、シリコン単結晶の
窒素ドープ量が1×1012atoms/cm3でOSFリング領域
の拡張効果が現れてくるが、1×1014atoms/cm3以上と
するのが望ましい。窒素添加によるOSFリング領域を
拡張する作用を充分に発揮させるためである。窒素ドー
プ量の上限も特に規定しないが、極端に高濃度となると
有転位化しやすくなるため、5×1015atoms/cm3を上限に
するのが望ましい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS According to the present invention, when a wafer is cut from a grown single crystal and subjected to a high-temperature oxidation treatment by doping nitrogen during the growth, the entire area of the wafer crystal plane is subjected to OS.
It is characterized by comprising a region made of F, an OSF and an oxygen precipitation region, or an oxygen precipitation suppression region in addition to these regions. At this time, the effect of expanding the OSF ring region appears when the nitrogen doping amount of the silicon single crystal is 1 × 10 12 atoms / cm 3 , but it is preferable that the amount be 1 × 10 14 atoms / cm 3 or more. This is to sufficiently exert the effect of expanding the OSF ring region by adding nitrogen. Although the upper limit of the nitrogen doping amount is not particularly specified, it is preferable to set the upper limit to 5 × 10 15 atoms / cm 3 , since dislocation is likely to occur when the concentration is extremely high.

【0032】ここで、ウェーハにドープした窒素濃度
は、引上げ前のシリコンに対するドープした窒素量、シ
リコンの融液並びに固相とでの窒素の分配係数、および
結晶の固化率から計算される。すなわち、シリコン中の
窒素の初期濃度C0は、原料シリコンの原子量と添加し
た窒素原子数とから計算され、結晶中の窒素濃度CN
下記(a)式で計算される。
Here, the concentration of nitrogen doped in the wafer is calculated from the amount of nitrogen doped into silicon before pulling, the distribution coefficient of nitrogen with the silicon melt and the solid phase, and the solidification rate of the crystal. That is, the initial nitrogen concentration C 0 in silicon is calculated from the atomic weight of the raw material silicon and the number of added nitrogen atoms, and the nitrogen concentration C N in the crystal is calculated by the following equation (a).

【0033】 CN=C0k(1−x)k-1 ・・・ (a) 上記(a)式で、kは窒素の平行偏析係数であり、7×10
-4を使用できる。xは固化率であり、結晶引上げ重量を
初期チャージ量で割ったものとして表される。
C N = C 0 k (1-x) k -1 (a) In the above equation (a), k is a parallel segregation coefficient of nitrogen, and is 7 × 10
-4 can be used. x is the solidification rate, expressed as the crystal pulling weight divided by the initial charge.

【0034】一般的に高速引上げで単結晶を育成する
と、OSFリングがウェーハの外周部に現れるようにな
り、低速引上げで育成すると、現れる領域が外周側から
内側に収縮する。OSFリングがウェーハ内部に現れる
場合に、窒素ドープによるOSFリング領域の拡張作用
を有効に機能させることができる。したがって、OSF
リングがウェーハ最外周部、またはウェーハ外に現れた
り、OSFリングが中心部で消滅するような引上げ条件
では、窒素ドープの効果は低減する。そのため、本発明
においては、OSFリングがウェーハ最外周部に位置し
たり、ウェーハ中心部で消滅することのない引上げ条件
を前提にするのが望ましい。
In general, when a single crystal is grown by high-speed pulling, an OSF ring appears on the outer peripheral portion of the wafer. When the OSF ring appears inside the wafer, the effect of expanding the OSF ring region by nitrogen doping can be effectively functioned. Therefore, OSF
Under pulling conditions where the ring appears at the outermost periphery of the wafer or outside the wafer, or the OSF ring disappears at the center, the effect of nitrogen doping is reduced. Therefore, in the present invention, it is desirable to assume a pulling condition in which the OSF ring is not located at the outermost periphery of the wafer or disappears at the center of the wafer.

【0035】具体的には、育成された結晶の最大外径を
Dmaxとし、最小外径をDminとしたとき、(Dmax−Dmin)
/Dmin×lOO(%)で表される結晶変形率が1.5〜2.0%
となる速度を最大引上げ速度として、この最大引上げ速
度の0.4倍〜0.8倍の引上げ速度で育成するのが望まし
い。引上げ速度の下限を最大引上げ速度の0.4倍にする
ことにより、OSFリングを中心部に消滅させることが
ない。一方、引上げ速度の上限を最大引上げ速度の0.8
倍にすることにより、ウェーハ最外周部に位置したり、
またはウェーハ外に出てしまうようなことがない。
Specifically, the maximum outer diameter of the grown crystal is
When Dmax and Dmin are the minimum outer diameter, (Dmax-Dmin)
/ Dmin × 100 (%) Crystal deformation rate is 1.5 ~ 2.0%
It is desirable that the growth be performed at a pulling speed of 0.4 to 0.8 times the maximum pulling speed, where the maximum pulling speed is the maximum pulling speed. By setting the lower limit of the pulling speed to 0.4 times the maximum pulling speed, the OSF ring does not disappear at the center. On the other hand, the upper limit of the pulling speed is 0.8
By doubling, it is located at the outermost periphery of the wafer,
In addition, there is no possibility that it goes out of the wafer.

【0036】モニターウェーハとして使用する場合に
は、結晶中に含有される酸素濃度を特に規定しないが、
酸素濃度の低い条件で引上げることにより、OSFの核
を低減することが可能になる。本発明者らの研究によれ
ば、OSFリング領域が全面に広がり、かつ含有される
酸素濃度が9×1017atoms/cm3以下であるウェーハは、
良好な電気特性を有し、モニターウェーハとしてだけで
なく、製品ウェーハとしても使用可能であることが明ら
かになる。
When used as a monitor wafer, the concentration of oxygen contained in the crystal is not particularly specified.
By pulling up under conditions of low oxygen concentration, it becomes possible to reduce the nuclei of OSF. According to the study of the present inventors, a wafer in which the OSF ring region spreads over the entire surface and the oxygen concentration contained is 9 × 10 17 atoms / cm 3 or less,
It shows that it has good electrical properties and can be used not only as a monitor wafer but also as a product wafer.

【0037】また、9×1017atoms/cm3を超えた酸素濃
度で育成された単結晶であっても、ウェーハに酸素外方
拡散処理を施すことによって、OSFの発生は抑制さ
れ、電気特性の改善が図れる。ここでいう酸素外方拡散
処理とは、後述する実施例で示すように、酸素析出物の
サイズを収縮する熱処理であり、1200℃、さらに1300℃
以上の高温処理が望ましい。
Further, even if a single crystal is grown at an oxygen concentration exceeding 9 × 10 17 atoms / cm 3 , the generation of OSF is suppressed by subjecting the wafer to the oxygen outward diffusion treatment, and the electrical characteristics are reduced. Can be improved. The oxygen outward diffusion treatment here is a heat treatment for shrinking the size of the oxygen precipitate, as shown in the examples described later, 1200 ° C., and further 1300 ° C.
The above high temperature treatment is desirable.

【0038】さらに、本発明者らの研究によって、見込
みドープ量と、高温酸化処理を施した際に生成するOS
F密度と良い相関を持つことが明らかになる。すなわ
ち、高温酸化処理により誘起されるOSF密度を測定す
ることによって、結晶中への窒素ドープ量を簡易に把握
できる。このような観点から種々検討した結果、窒素ド
ープによるOSFリング領域の拡張作用を有効に発揮さ
せるには、高温酸化処理を施した場合に、ウェーハの表
面に103/cm2以上の酸化誘起積層欠陥が発生するのが望
ましい。この評価方法は、特に窒素ガスによるドープの
場合に有効である。
Further, according to the study by the present inventors, the expected doping amount and the OS generated when high-temperature oxidation treatment is performed
It becomes clear that it has a good correlation with the F density. That is, by measuring the OSF density induced by the high-temperature oxidation treatment, the nitrogen doping amount in the crystal can be easily grasped. As a result of various studies from this point of view, in order to effectively exert the effect of expanding the OSF ring region by nitrogen doping, when high-temperature oxidation treatment is performed, oxidation-induced lamination of 10 3 / cm 2 or more on the wafer surface It is desirable that defects occur. This evaluation method is particularly effective for doping with nitrogen gas.

【0039】窒素ドープ方法としては、原料中または溶
融液中への窒化物の混合や、炉内に窒素または窒素化合
物ガスを流しながら単結晶を育成したり、溶融前に高温
多結晶シリコンに窒素ガスまたは窒素化合物ガスを吹き
付けるなどの慣用されている方法であればよい。さら
に、原料として窒素を添加したFZシリコン結晶、また
は表面に窒化珪素膜を形成したウェーハを原料シリコン
に添加して単結晶引上げを行う方法や、窒素または窒素
化合物ガス雰囲気中で多結晶シリコンを溶融することに
より原料シリコンに窒素を添加する方法や、窒化物製に
するか、または石英坩堝に窒素を添加したものを坩堝と
して用いて単結晶の育成を行う方法なども採用すること
ができる。
As the nitrogen doping method, a nitride is mixed in a raw material or a melt, a single crystal is grown while flowing nitrogen or a nitrogen compound gas in a furnace, or nitrogen is added to high-temperature polycrystalline silicon before melting. Any method may be used as long as it is a commonly used method such as spraying a gas or a nitrogen compound gas. Further, a single crystal pulling method by adding an FZ silicon crystal to which nitrogen is added as a raw material or a wafer having a silicon nitride film formed on its surface to raw silicon, or melting polycrystalline silicon in a nitrogen or nitrogen compound gas atmosphere Then, a method of adding nitrogen to the raw silicon, a method of growing a single crystal using a nitride crucible or a quartz crucible using nitrogen as a crucible can also be adopted.

【0040】[0040]

【実施例】本発明の効果を確認するため、次の4つの実
験を実施した。
EXAMPLES In order to confirm the effects of the present invention, the following four experiments were performed.

【0041】(実施例1)図1に示す単結晶育成装置を
用い、坩堝内で高純度多結晶シリコン100kgを溶融さ
せ、ボロンをドーバントとして直径200mm、結晶方位<10
0>の単結晶を育成した。育成時の引上げ速度は、最大引
上げ速度の0.6倍または0.9倍とした。酸素濃度は13〜15
×1017atoms/cm3となるように育成した。
(Example 1) Using a single crystal growing apparatus shown in FIG. 1, 100 kg of high-purity polycrystalline silicon was melted in a crucible, and boron was used as a doughant with a diameter of 200 mm and a crystal orientation of <10.
0> single crystal was grown. The pulling speed at the time of raising was 0.6 times or 0.9 times the maximum pulling speed. Oxygen concentration is 13-15
It was grown to be × 10 17 atoms / cm 3 .

【0042】窒素の添加効果を調べるため、単結晶が肩
下100mmまで成長したところから、窒素ガスを装置炉内
に10l/minで流した。育成後の単結晶から、結晶軸に平
行に試験片を切り出し、酸素雰囲気中で800℃×4Hr+1
000℃×16Hrの熱酸化処理を施した。その後X線トポグ
ラフ写真を撮影した。
In order to examine the effect of adding nitrogen, a nitrogen gas was flowed into the furnace at a rate of 10 l / min from the point where the single crystal grew to 100 mm below the shoulder. A test piece was cut out from the grown single crystal in parallel to the crystal axis, and the temperature was 800 ° C × 4 hr + 1 in an oxygen atmosphere.
A thermal oxidation treatment at 000 ° C. × 16 hours was performed. Thereafter, X-ray topographic photographs were taken.

【0043】図4はトポグラフ写真で観察した結果を模
式的に図示したものであり、同図(a)、(b)は最大引上げ
速度の0.6倍または0.9倍で窒素ドープした場合を、(c)
は最大引上げ速度の0.9倍で窒素ドープしない場合の結
果を示している。同図(c)に示すように、窒素ドープを
せずに、引上げ速度を最大引上げ速度の0.9倍で育成す
ると、OSFリングは単結晶の外周部に発生している。
FIGS. 4A and 4B schematically show the results of observation with a topographic photograph. FIGS. 4A and 4B show the results obtained when nitrogen doping was performed at 0.6 or 0.9 times the maximum pulling speed. )
Shows the results when nitrogen was not doped at 0.9 times the maximum pulling rate. As shown in FIG. 3 (c), when the growth rate is 0.9 times the maximum pulling rate without nitrogen doping, the OSF ring is generated on the outer periphery of the single crystal.

【0044】同図(a)から、最大引上げ速度の0.6倍の速
度で引上げた結晶では、窒素をドープした位置からOS
Fリングの幅が拡大し、徐々に全面がリング領域に変化
していく過程が分かる。一方、同図(b)では、引上げ速
度が最大引上げ速度の0.9倍になると、窒素をドープし
ているにも拘わらず、リング領域はそれほど大きな拡大
を見せていない。したがって、窒素をドープした場合で
あっても、OSFリング幅の拡張挙動に引上げ速度が影
響を及ぼすことなる。
As shown in FIG. 3A, in the crystal pulled at a rate 0.6 times the maximum pulling rate, the OS
It can be seen that the width of the F-ring increases and the entire surface gradually changes to a ring region. On the other hand, in FIG. 3B, when the pulling speed becomes 0.9 times the maximum pulling speed, the ring region does not show so large expansion despite the nitrogen doping. Therefore, even when nitrogen is doped, the pulling speed affects the expansion behavior of the OSF ring width.

【0045】(実施例2)前記図3(a)に示す単結晶と
同じ育成条件、すなわち、育成時の引上げ速度を最大引
上げ速度の0.6倍とし、窒素ガスを炉内に10l/minで流
して結晶育成を行った。比較例として、窒素ガスを流さ
ずに育成した単結晶も準備した(試験No.1)。
Example 2 The same growth conditions as for the single crystal shown in FIG. 3A were used, that is, the pulling rate during growth was 0.6 times the maximum pulling rate, and nitrogen gas was flowed into the furnace at 10 l / min. To grow crystals. As a comparative example, a single crystal grown without flowing nitrogen gas was also prepared (Test No. 1).

【0046】育成後の単結晶から、結晶軸に垂直な面に
平行にウェーハ状の試験片を切り出し、市販の表面検査
機器(レーザーパーティクルカウンター)を用いて、G
rown−in欠陥の密度を測定した。その結果を表1
に示す。
From the grown single crystal, a wafer-shaped test piece was cut out in parallel with a plane perpendicular to the crystal axis, and G was cut using a commercially available surface inspection device (laser particle counter).
The density of the row-in defects was measured. Table 1 shows the results.
Shown in

【0047】[0047]

【表1】 [Table 1]

【0048】表1から分かるように、窒素ドープした結
晶(試験No.2)は、窒素ドープしない結晶(試験No.
1)に比べGrown-in欠陥数が極めて低い。このことか
ら、OSFリング領域がほぼ全面に拡がったウェーハは
モニターウェーハとして有効であるといえる。さらに、
酸素雰囲気中にて1100℃×16Hrの熱酸化処理を行って、
OSF密度を測定したが、窒素ドープした結晶(試験N
o.2)では、104/cm2程度のOSFをカウントした。
As can be seen from Table 1, the nitrogen-doped crystal (Test No. 2) was the same as the nitrogen-doped crystal (Test No. 2).
The number of Grown-in defects is extremely low as compared to 1). From this, it can be said that a wafer in which the OSF ring region has spread over almost the entire surface is effective as a monitor wafer. further,
Perform a thermal oxidation treatment at 1100 ° C x 16Hr in an oxygen atmosphere,
The OSF density was measured, and the nitrogen-doped crystal (test N
In o.2), about 10 4 / cm 2 of OSF was counted.

【0049】次いで、酸素低減の効果を確認するため、
窒素ドープしたウェーハに、Ar雰囲気で1200℃×4Hrの
熱処理による酸素外方拡散処理を施して、Grown-in欠陥
の密度を測定した。その後、酸素雰囲気中にて1100℃×
16Hrの熱酸化処理を行って、OSF密度をカウントした
(試験No.3)。その結果も表1に示すが、酸素外方拡
散処理を施すことにより、ウェーハ表面のOSF密度が
著しく低減していることが分かる。このことは、熱処理
を施したことにより、パーティクルモニター用としてだ
けでなく、製品ウェーハとしても充分に使用できること
を意味している。なお、この効果は、Ar以外の不活性ガ
ス、水素または窒素若しくはそれらの混合ガスでも認め
られ、処理温度に関しては、さらに高温が適し、1300℃
以上であることが望ましい。
Next, in order to confirm the effect of reducing oxygen,
The nitrogen-doped wafer was subjected to an oxygen outward diffusion treatment by a heat treatment at 1200 ° C. × 4 hours in an Ar atmosphere, and the density of Grown-in defects was measured. Then, at 1100 ° C in an oxygen atmosphere
A 16-hour thermal oxidation treatment was performed, and the OSF density was counted (Test No. 3). The results are also shown in Table 1, and it can be seen that the OSF density on the wafer surface is significantly reduced by performing the oxygen outward diffusion treatment. This means that the heat treatment can be sufficiently used not only for particle monitoring but also as a product wafer. This effect is also observed with inert gases other than Ar, hydrogen or nitrogen or a mixed gas thereof. Regarding the processing temperature, a higher temperature is more suitable, and 1300 ° C.
It is desirable that this is the case.

【0050】(実施例3)低酸素レベルで育成された単
結晶の特性を確認するため、育成時の引上げ速度を最大
引上げ速度の0.6倍とし、窒素ガスを炉内に10l/minで
流して、酸素濃度を8×lO17atoms/cm3である結晶を育成
した。このシリコン単結晶から切り出したウェーハにつ
いて市販の表面検査枚器(レーザーパーティクルカウン
ター)を用いてGrown−in欠陥密度の評価を行った。さ
らに、酸素雰囲気中にて1100℃×16Hrの熱酸化処理を行
って、OSF密度を測定した(試験No.4)。その結果
を、表1に示す。
Example 3 In order to confirm the characteristics of a single crystal grown at a low oxygen level, the pulling speed during growth was set to 0.6 times the maximum pulling speed, and nitrogen gas was flowed into the furnace at 10 l / min. A crystal having an oxygen concentration of 8 × 10 17 atoms / cm 3 was grown. The wafer cut out of this silicon single crystal was evaluated for Grown-in defect density using a commercially available surface inspection apparatus (laser particle counter). Further, a thermal oxidation treatment was performed at 1100 ° C. × 16 hours in an oxygen atmosphere, and the OSF density was measured (Test No. 4). Table 1 shows the results.

【0051】表1から明らかなように、比較例の窒素ド
ープしない結晶(試験No.1)に比べ、実施例3で窒素
ドープした結晶(試験No.4)は、Grown−in欠陥、OS
Fともに極めて低い。特に、OSFは、高温酸化処理に
よって殆ど誘起されていない。このことから、OSFリ
ング領域がウェーハ全面に拡がったウェーハでも、結晶
中の酸素濃度が低い場合には、OSFを誘起しないこと
が分かる。
As is clear from Table 1, the crystal doped with nitrogen in Example 3 (Test No. 4) has a Grown-in defect and an OS in comparison with the crystal not doped with nitrogen in the comparative example (Test No. 1).
Both F are extremely low. In particular, OSF is hardly induced by the high-temperature oxidation treatment. From this, it can be seen that even in a wafer in which the OSF ring region has spread over the entire surface of the wafer, OSF is not induced when the oxygen concentration in the crystal is low.

【0052】(実施例4)実施例1と同様に、図1に示
す育成装置を用いて、さらに単結晶の育成を行った。ド
ープ量を見積もりやすくするために、窒素ガスドープ方
式でなく、窒化膜を形成したシリコンウェーハを原料と
共に仕込む方式とした。窒素濃度が1013〜から1015atom
s/cm3の範囲で種々の濃度となるように窒化膜付きウェ
ーハの投入量を調整した。
Example 4 In the same manner as in Example 1, a single crystal was further grown using the growth apparatus shown in FIG. In order to make it easy to estimate the doping amount, a method is adopted in which a silicon wafer on which a nitride film is formed is charged together with a raw material, instead of the nitrogen gas doping method. Nitrogen concentration from 10 13 to 10 15 atom
The input amount of the wafer with the nitride film was adjusted so as to have various concentrations in the range of s / cm 3 .

【0053】育成後の単結晶から、結晶軸に垂直な面に
平行にウェーハ状の試験片を切り出し、酸素雰囲気中で
1100℃×16hrの熱酸化処理を施した。その後ライトエッ
チング液で2分間選択エッチングした後、光学顕微鏡に
てOSF密度を測定した。
From the grown single crystal, a wafer-shaped test piece was cut out in parallel with a plane perpendicular to the crystal axis, and the cut piece was placed in an oxygen atmosphere.
A thermal oxidation treatment was performed at 1100 ° C. for 16 hours. Then, after selective etching with a light etching solution for 2 minutes, the OSF density was measured with an optical microscope.

【0054】図5は、ウェーハの中心から40mmの距離ま
でに測定されたOSF密度の平均値である。同図から、
ドープ量が増大するとOSF密度が増大しており、OS
F密度と仕込みの窒素濃度との間には良好な相関関係が
あることが明らかである。このことは、高温酸化処理に
より誘起されたOSFの密度を測定すれば、仕込みの窒
素濃度を推定できることを示している。したがって、ウ
ェーハ表面で103/cm2以上のOSFをカウントすれば、
育成された単結晶の窒素ドープ量は1×1014atoms/cm3
以上であると推定することができる。
FIG. 5 shows the average OSF density measured up to a distance of 40 mm from the center of the wafer. From the figure,
As the doping amount increases, the OSF density increases.
It is clear that there is a good correlation between the F density and the nitrogen concentration of the charge. This indicates that by measuring the density of the OSF induced by the high-temperature oxidation treatment, it is possible to estimate the nitrogen concentration of the charge. Therefore, if OSF of 10 3 / cm 2 or more is counted on the wafer surface,
The nitrogen doping amount of the grown single crystal is 1 × 10 14 atoms / cm 3
It can be estimated that this is the case.

【0055】[0055]

【発明の効果】本発明のシリコン単結晶およびシリコン
ウェーハによれば、製造コストの増大をともなうことな
く、簡易な製造工程で、ウェーハ全面に亘りOSFリン
グ領域を拡張し、Grown-in欠陥の発生を効果的に抑制す
ることができる。これにより、パーティクルモニター用
として最適なウェーハを提供でき、さらに含有される酸
素濃度を低減することによって、製品ウェーハとしても
充分に使用できる。
According to the silicon single crystal and the silicon wafer of the present invention, the OSF ring region can be expanded over the entire surface of the wafer by a simple manufacturing process without increasing the manufacturing cost, and the generation of a grown-in defect can be achieved. Can be effectively suppressed. As a result, an optimal wafer for particle monitoring can be provided, and by reducing the concentration of oxygen contained, the wafer can be sufficiently used as a product wafer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】CZ法による単結晶の育成方法を説明する単結
晶育成装置の模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a single crystal growing apparatus illustrating a single crystal growing method by a CZ method.

【図2】育成されたシリコン単結晶を引上げ軸と垂直な
面と平行に切り出して、高温酸化処理を施したのち結晶
面を観察した結果を模式的に示した図である。
FIG. 2 is a view schematically showing a result obtained by cutting a grown silicon single crystal in parallel with a plane perpendicular to a pulling axis, performing a high-temperature oxidation treatment, and observing a crystal plane.

【図3】パーティクルモニターウェーハとして用いるの
に有効なウェーハ表面の構成を模式的に示した図であ
る。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of a wafer surface effective for use as a particle monitor wafer.

【図4】トポグラフ写真で観察した結果を模式的に図示
したものであり、同図(a)、(b)は窒素ドープした場合
を、(c)は窒素ドープしない場合の結果を示している。
FIGS. 4A and 4B schematically show the results of observation with topographic photographs, wherein FIGS. 4A and 4B show the results when nitrogen is doped, and FIG. 4C shows the results when nitrogen is not doped. .

【図5】ウェーハの中心から40mmの距離までに測定され
たOSF密度の平均値である。
FIG. 5 is an average of OSF densities measured up to a distance of 40 mm from the center of the wafer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:ルツボ、 1a:内層保持容器 1b:外層保持容器、 1c:支持軸 2:ヒーター、 3:溶融液 4:引上げ軸、 5:種結晶 6:単結晶 1: Crucible, 1a: Inner layer holding container 1b: Outer layer holding container, 1c: Support shaft 2: Heater, 3: Melt 4: Pull-up shaft, 5: Seed crystal 6: Single crystal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宝来 正隆 佐賀県杵島郡江北町大字上小田2201番地住 友金属工業株式会社シチックス事業本部内 Fターム(参考) 4G077 AA02 AB01 BA04 CF00 EB01 EB04 EB05 EH04 EH05 EH09 FB01 FE01 FE03 HA12 PA06 4M106 AA01 CB03 CB19 DB01 DJ32 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Masataka Horai 2201 Kamioda, Kokita-cho, Kishima-gun, Saga Prefecture Sumitomo Metal Industries Co., Ltd. Sichix Business Unit F-term (reference) 4G077 AA02 AB01 BA04 CF00 EB01 EB04 EB05 EH04 EH05 EH09 FB01 FE01 FE03 HA12 PA06 4M106 AA01 CB03 CB19 DB01 DJ32

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】チョクラルスキー法によってシリコン単結
晶を育成する方法において、育成された単結晶からウェ
ーハを切り出して高温酸化処理を施した場合に、ウェー
ハ全面に酸化誘起積層欠陥が発生するように単結晶中に
窒素をドープすることを特徴とするシリコン単結晶の育
成方法。
In a method for growing a silicon single crystal by the Czochralski method, when a wafer is cut out from the grown single crystal and subjected to a high-temperature oxidation treatment, oxidation-induced stacking faults are generated on the entire surface of the wafer. A method for growing a silicon single crystal, comprising doping nitrogen into the single crystal.
【請求項2】チョクラルスキー法によってシリコン単結
晶を育成する方法において、育成された単結晶からウェ
ーハを切り出して高温酸化処理を施した場合に、ウェー
ハ表面が酸化誘起積層欠陥および酸素析出領域、または
これらの領域に加え酸素析出抑制領域からなるように単
結晶中に窒素をドープすることを特徴とするシリコン単
結晶の育成方法。
2. A method for growing a silicon single crystal by the Czochralski method, wherein when a wafer is cut out from the grown single crystal and subjected to a high-temperature oxidation treatment, the wafer surface has an oxidation-induced stacking fault and an oxygen precipitation region; Alternatively, a method for growing a silicon single crystal, characterized by doping nitrogen into a single crystal so as to comprise an oxygen precipitation suppressing region in addition to these regions.
【請求項3】育成された結晶の最大外径をDmaxとし、最
小外径をDminとしたとき、(Dmax−Dmin)/Dmin×lOO
(%)で表される結晶変形率が1.5〜2.0%となる速度を
最大引上げ速度として、この最大引上げ速度の0.4倍〜
0.8倍の引上げ速度で育成されることを特徴とする請求
項1または請求項2に記載のシリコン単結晶の育成方
法。
3. When the maximum outer diameter of the grown crystal is Dmax and the minimum outer diameter is Dmin, (Dmax−Dmin) / Dmin × 100
The rate at which the crystal deformation rate expressed in (%) is 1.5 to 2.0% is defined as the maximum pulling rate, and 0.4 times or more of this maximum pulling rate.
3. The method for growing a silicon single crystal according to claim 1, wherein the silicon single crystal is grown at a pulling rate of 0.8 times.
【請求項4】結晶内に含有される酸素濃度が9×1017at
oms/cm3以下で育成されることを特徴とする請求項1ま
たは請求項2に記載のシリコン単結晶の育成方法。
4. The method according to claim 1, wherein the concentration of oxygen contained in the crystal is 9 × 10 17 at.
The method for growing a silicon single crystal according to claim 1, wherein the silicon single crystal is grown at oms / cm 3 or less.
【請求項5】請求項1乃至4のいずれかに記載のシリコ
ン単結晶の育成方法によって製造されたシリコン単結晶
から切り出して作製されることを特徴とするシリコンウ
ェーハ。
5. A silicon wafer cut from a silicon single crystal produced by the method for growing a silicon single crystal according to claim 1.
【請求項6】酸素外方拡散処理を施したことを特徴とす
る請求項5に記載のシリコンウェーハ。
6. The silicon wafer according to claim 5, wherein an oxygen outward diffusion process is performed.
【請求項7】チヨクラルスキー法によって窒素をドープ
して育成されたシリコン単結晶から切り出され、高温酸
化処理を施した場合にその表面に103/cm2以上の酸化誘
起積層欠陥が発生することを特徴とするシリコンウェー
ハ。
7. Oxidation-induced stacking faults of 10 3 / cm 2 or more are cut out of a silicon single crystal grown by doping with nitrogen by the Czochralski method and subjected to a high-temperature oxidation treatment. A silicon wafer characterized by the above-mentioned.
【請求項8】チヨクラルスキー法によって窒素をドープ
して育成されたシリコン単結晶から切り出されたウェー
ハに高温酸化処理を施した場合に、ウェーハ表面で検出
される酸化誘起積層欠陥の密度に基づいてドープ量を推
測することを特徴とするシリコンウェーハ中の窒素ドー
プ量の推定方法。
8. When a high-temperature oxidation treatment is performed on a wafer cut out of a silicon single crystal grown by doping nitrogen with the Czochralski method, the density is based on the density of oxidation-induced stacking faults detected on the wafer surface. A method for estimating the amount of nitrogen doping in a silicon wafer by estimating the amount of doping using a silicon wafer.
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