JP2000277525A

JP2000277525A - 半導体用シリコンウエハ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000277525A
Application number: JP8416599A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sakagami; 裕之坂上; Ryuji Takeda; 隆二竹田; Akira Tanaka; 朗田中; Kenichi Takesako; 健一竹迫; Koichi Kondo; 浩一近藤
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】格子間酸素濃度［Ｏｉ］の低いウエハを高温
下で熱処理してもゲッタリング能力を失うことがなく、
且つ、スリップ等の欠陥発生が抑制されたゲッタリング
能力保持性及びスリップ発生抑止性に優れた裏面ポリシ
リコン膜付き半導体用シリコンウエハ及びそのシリコン
ウエハの製造方法を提供する。【解決手段】シリコンウエハ１の鏡面加工面の裏面側
に厚さ５乃至２０ｎｍのシリコン酸化膜２を介して０．
５乃至２．０μｍの厚さのポリシリコン膜３を形成した
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体用シリコンウ
エハ及びその製造方法に関し、特に、デバイスを作製す
る鏡面加工面の裏面側にシリコン酸化膜を介して特定の
ポリシリコン膜が形成された、ゲッタリング能力維持性
に優れ、結晶欠陥が少ない半導体用シリコンウエハ及び
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、デバイスプロセスの微細化に伴
い、半導体用シリコンウエハ表層に所謂ＣＯＰと呼ばれ
る結晶欠陥の存在が少ないもの、即ち、ウエハのデバイ
ス形成表層の完全性がより高いものが強く求められるよ
うになってきている。そして、表層にＣＯＰ（結晶欠
陥）の少ない半導体ウエハを得るため、一般に、ウエハ
を、Ｈ₂ ，Ａｒ、Ｎ₂ などの還元性乃至非酸化性雰囲気
中で、１０００乃至１２００℃、５乃至１２０分間程度
熱処理することが行われている。また、デバイスプロセ
ス側の要求により、最近では、シリコンウエハ中に存在
する格子間酸素の濃度［Ｏｉ］の低いウエハが使用され
る傾向にある。ところが、格子間酸素濃度［Ｏｉ］の低
いウエハは、素子性能に有害な影響を与える不純物、重
金属、点欠陥などをトッラップする能力、即ち、ゲッタ
リング性能が低い。この改善のため、従来、一般に、デ
バイスを作製する鏡面加工面の反対側、即ち裏面側にポ
リシリコン（多結晶シリコン）膜を成膜することが行わ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、格子間酸素
濃度［Ｏｉ］の低いシリコンウエハを、ＣＯＰの少ない
半導体ウエハを得るため等の目的で熱処理した場合、前
記ポリシリコン膜の再結晶化が起きがちである。即ち、
もともとポリシリコンは多結晶体で結晶化しているが、
その微細な結晶が、熱処理によって再結晶化され、粒径
が成長して粗大化してしまう。また、多結晶中の個々の
結晶の方向はランダムな配列になっているが、これが、
熱処理再結晶化により、シリコンバルク部分（シリコン
基板部分）を構成する単結晶の方向と同一方向に沿って
揃ってしまう。半導体用シリコンウエハのデバイス作製
途中でポリシリコン膜が完全に再結晶化されてしまう
と、膜中の多結晶の方向がほぼ完全に揃ってしまい、且
つ粒界もなくなり基板単結晶シリコンと一体化して区別
できなくなるため、結果としてゲッタリング能力が失わ
れてしまう。

【０００４】このため、それまでトラップしていた不純
物を再放出してしまい、これがデバイスプロセスに於け
る歩留まりを低下させる原因となっていた。従って、デ
バイス作製途中でゲッタリング能力がなくならない、ゲ
ッタリング能力保持寿命の長い裏面ポリシリコン膜付き
シリコンウエハの出現が強く望まれていた。

【０００５】また、格子間酸素濃度［Ｏｉ］の低いウエ
ハを１０００乃至１２００℃の高温下で熱処理した場
合、スリップと呼ばれる結晶欠陥が発生し易くなる。例
えば、図３に示したように、通常、シリコンウエハＷの
熱処理は、縦型熱処理炉中で、その外周部をウエハボー
ト６に支持された状態で行われるが、この場合支持部分
７を起点として応力がかかる。この時シリコンウエハの
格子間酸素濃度［Ｏｉ］が高いウエハの場合は、シリコ
ンウエハ自体の機械的強度が強いため、スリップの発生
はないが、格子間酸素濃度［Ｏｉ］が低いシリコンウエ
ハでは機械的強度が弱いためスリップが発生する。この
スリップと呼ばれる欠陥の生成もまた、上記ゲッタリン
グ能力消失の場合と同様にデバイスプロセスにおける歩
留まり低下の要因となる。

【０００６】本発明は上記技術的課題を解決するために
なされたものであり、例え、格子間酸素濃度［Ｏｉ］の
低いウエハを高温下で熱処理してもゲッタリング能力を
失うことがなく、且つ、スリップ等の欠陥発生が抑制さ
れたゲッタリング能力保持性及びスリップ発生抑止性に
優れた裏面ポリシリコン膜付き半導体用シリコンウエハ
を提供することにある。また、上記半導体用シリコンウ
エハの製造方法を提供するに有る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、デバイ
スを作製する鏡面加工面の裏面側に厚さ５乃至２０ｎｍ
のシリコン酸化膜を介して０．５乃至２．０μｍの厚さ
の多結晶シリコン膜を形成したことを特徴とする半導体
用シリコンウエハが提供される。

【０００８】また、本発明によれば、前記半導体用シリ
コンウエハの一好適態様として、前記多結晶シリコン膜
を構成するシリコン結晶の最大粒径が１μｍ以下で、平
均粒径が０．５μｍ以下であることを特徴とする半導体
用シリコンウエハが提供される。更に、前記シリコン酸
化膜が実質的に非晶質ＳｉＯ₂ から構成されていること
を特徴とする半導体用シリコンウエハが提供される。ま
た、本発明によれば、バルクでの酸素濃度が１×１０¹⁸
ATOMS/cm³ 以下であることを特徴とする半導体用シリコ
ンウエハが提供される。

【０００９】また、本発明によれば、シリコンウエハの
デバイス形成面の裏面側に厚さ５乃至２０ｎｍのシリコ
ン酸化膜を介して０．５乃至２０μｍ厚さのポリシリコ
ン膜を形成した後、１００乃至１２００℃の還元性雰囲
気中で熱処理することを特徴とする半導体用シリコンウ
エハの製造方法が提供される。また、上記半導体用シリ
コンウエハの製造方法における好適態様として、前記還
元性雰囲気が水素ガス雰囲気であることを特徴とする半
導体用シリコンウエハの製造方法、及び、前記シリコン
ウエハに於けるバルクでの酸素濃度が１×１０ ¹⁸ATOMS/
cm³ 以下であることを特徴とする半導体用シリコンウエ
ハの製造方法が夫々提供される。

【００１０】更に、本発明によれば、シリコンウエハの
両面に厚さ５乃至２０ｎｍシリコン酸化膜を形成し、次
いで、該酸化膜を介して、０．５乃至２０μｍのポリシ
リコン膜を両面に形成た後、片面の酸化膜およびポリシ
リコン膜を除去してシリコンウエハの表面を鏡面研磨
し、１０００乃至１２００℃の非酸化性雰囲気中で熱処
理することを特徴とする半導体用シリコンウエハの製造
方法が提供される。

【００１１】本発明の半導体用シリコンウエハは、シリ
コンウエハの裏面、即ちデバイスを作製する鏡面加工面
の反対側面に特定厚さのシリコン酸化膜層を介して特定
厚さの多結晶シリコン（ポリシリコン）膜を形成させた
点が構成上の顕著な特徴である。これにより本発明の半
導体用シリコンウエハは、シリコン基板裏面に直接ポリ
シリコン膜層を形成した従来の半導体用シリコンウエハ
に比べてそのゲッタリング性能を長期保持し、更にスリ
ップ欠陥発生抑止効果を顕著に向上させることができ
る。

【００１２】即ち、従来の半導体用シリコンウエハのよ
うにシリコン基板上に直接ポリシリコン膜を形成させた
ものは、高温で熱処理を受けた場合、基板（単結晶シリ
コン）がポリシリコン層に作用してポリシリコンを再結
晶化させ、既に前記したように該膜層を構成する多結晶
の結晶方位が揃えられ、そのゲッタリング性能を失わせ
てしまう。しかしながら、本発明の場合、シリコン基板
とポリシリコン膜との間にシリコン酸化物層が存在して
いることにより、デバイス作製過程において様々な熱処
理が実施されたとしても、ポリシリコン膜の再結晶化を
抑制することができ、従来よりも長期間ゲッタリング能
力を維持することができる。

【００１３】また、裏面処理を施さない通常の従来型シ
リコンウエハでは、１０００℃以上の高温で熱処理する
場合、シリコンウエハとウエハボート支持部との接触部
を起点として応力歪みが発生して熱処理後の降温中にウ
エハ中にスリップが発生する不都合を生じる。しかしな
がら、本発明のシリコンウエハの場合は、ポリシリコン
成膜時、下地に非晶質構造のシリコン酸化物層が存在し
ていることにより、該ポリシリコン膜層を構成する微細
多結晶は特定の結晶方位を持たないランダム配置のもの
となる。そして、上記のような高温熱処理を受け、その
処理中にポリシリコンとウエハボート支持部とが接触
し、例え、そこに応力が生じたとしても、ポリシリコン
膜の粒界が均等に応力を分散させるため、基板の単結晶
シリコンまではその応力が伝達されない。また、ポリシ
リコン膜、シリコン酸化物膜自体が緩衝材としての役割
を果たし生じた応力を吸収分散させる。その結果本発明
のシリコンウエハにおいては、シリコンウエハのスリッ
プ発生を抑制する。

【００１４】後述する実施例を参照することにより明ら
かなように、本発明において、上記半導体ウエハ裏面に
形成させるシリコン酸化膜及びポリシリコン膜の膜厚が
上記効果に及ぼす影響は臨界的である。本発明の半導体
用シリコンウエハは、そのシリコン基板（バルク部分）
の格子間酸素濃度が低いもの、即ち［Ｏｉ］濃度が１×
１０¹⁸atoms/cm³ 以下のものである場合、特に顕著な改
善効果を示す。

【００１５】なお、この様な本発明の半導体用シリコン
ウエハは、例えば、シリコン基板の裏面側を酸化する等
の方法で厚さ５乃至２０ｎｍのＳｉＯ₂ 、ＳｉＯ等から
なる非晶質シリコン酸化物膜層を形成させ、この層上に
厚さ０．５乃至２０μｍのポリシリコン（多結晶）膜を
形成させ、次いで１０００乃至１２００℃の還元性雰囲
気中（例えば水素ガス雰囲気中）で熱処理する方法、又
は、シリコン基板の両面に５乃至２０ｎｍの厚さの非晶
質シリコン酸化膜層を形成し、次いで、該酸化膜を介し
て０．５乃至２０μｍのポリシリコン膜を両面に形成
し、その後、片面の酸化膜層及びポリシリコン膜層を除
去して露出したシリコン基板面を鏡面研磨し、１０００
乃至１２００℃の非酸化性雰囲気中で熱処理する等の方
法で製造される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照して本発
明を更に詳細に説明する。図１は、裏面にシリコン酸化
物層を介してポリシリコン膜層を形成した本発明の半導
体用シリコンウエハの断面構造を模式的に示した図であ
り、図２は従来の半導体用シリコンウエハの断面構造を
示した模式図である。なお、図２において、（ａ）は裏
面側にポリシリコン等の膜層が形成されず、裏面が実質
的に単結晶シリコンからなる従来の普通のシリコンウエ
ハ１の図であり、（ｂ）は裏面にポリシリコン３が直接
積層された従来の裏面ポリシリコン付きウエハ１を示
す。尚、図中の符号４は鏡面加工面側を示し、符号５は
裏面側を示している。

【００１７】図２（ａ）示されているように裏面にポリ
シリコン膜が形成されたシリコンウエハは従来から存在
したが、本発明のシリコンウエハ１は図１に示すよう
に、裏面側に特定厚さのシリコン酸化層２を介して特定
厚さのポリシリコン膜層３が積層形成されていることが
特徴である。

【００１８】本発明の半導体用シリコンウエハにおい
て、バルク部分となるシリコン基板としては、ＦＺ法、
ＣＺ法等で作製されたシリコン単結晶から得られる８イ
ンチ、１２インチ等の通常のシリコンウエハ用基板が特
に限定されることなく用いられるが、基板（バルク部
分）の格子間酸素濃度が低いものを用いた場合、例え
ば、［Ｏｉ］濃度が１×１０¹⁸atoms/cm³ 以下のものの
場合に、この種の従来品に比較して顕著なゲッタリング
能力保持性及びスリップ発生抑止性の改善効果を発揮す
る。

【００１９】本発明における特徴部分であるシリコン酸
化物層の組成としては、例えばＳｉＯ₂ やＳｉＯ₂ とＳ
ｉＯとが混在したシリコン酸化物膜層等を挙げることが
でき、この様なシリコン酸化物層は、例えば、縦型熱処
理炉中で酸素又は酸素と水素の混合ガス雰囲気中で酸化
したり、常圧ＣＶＤ法を用いて成膜したりして作製され
る。該酸化物層は非晶質であることが、ポリシリコン膜
の再結晶化防止及びウエハのスリップ発生防止の観点か
ら特に好ましい。

【００２０】この酸化物層の膜厚は、本発明に於いては
５乃至２０ｎｍの範囲に限定される。本発明において該
膜厚が上記範囲に限定される理由は下記の通りである。
即ち、膜厚が５ｎｍ未満では、従来品と比較して、デバ
イス作製時の熱処理工程等におけるゲッタリング維持性
能を充分に発揮させることができない。このことは、デ
バイス作製経過時間（ウエハが熱処理を受ける時間にほ
ぼ比例）と、該シリコン酸化物層厚さと、その上に積層
されたポリシリコン膜が有するゲッタリング保持能力と
の関係を示した図４を参照することにより良く理解でき
る。即ち、シリコン酸化物層の厚さが厚くなる程、ゲッ
タリング能力が長時間にわたって維持されることになる
が、膜圧が５ｎｍ未満では期待されるゲッタリング維持
性能を得ることができない。

【００２１】また、この様なシリコン酸化物膜層は、例
えば１０００乃至１２００℃の高温下に於いて水素ガス
等の還元雰囲気中で熱処理された場合、処理途中でエッ
チング（還元）されて減少するため、この点をも考慮し
た膜厚とすることが必要となる。このことは、例えば、
シリコンウエハ（８インチサイズ、面方位［１００］、
［Ｏｉ］１×１０¹⁸atoms/cm³ 、裏面ポリシリコン厚さ
１．５μｍ）を、１０００℃（図８（ｃ））、１１００
℃（図８（ｂ））、１２００℃（図８（ａ））の各温
度、水素ガス雰囲気中で熱処理した場合の上記シリコン
酸化物層のエッチング量を示した図８（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）を参照することにより容易に理解される。即ち、
図８（ａ）に示すように、１２００℃の熱処理を１２０
ｍｉｎ行うとシリコン酸化物層はほとんどエッチングさ
れてしまう。

【００２２】一方、シリコン酸化物層の膜厚が、２０ｎ
ｍを越える場合、上記ゲッタリング性能に関しては特に
不都合はなく充分な効果を示す。しかしながら、図５
（厚さ７２５μｍの８インチサイズシリコンウエハにシ
リコン酸化物層の膜厚を変化させながら、その上に種々
の厚さのポリシリコン膜層を積層した際のウエハに生ず
る反り（Ｗａｒｐ）量の関係図）から明らかなように、
シリコン酸化物層の膜厚が２０ｎｍを越えるとウエハに
生ずる反りの量が極めて大きくなる。この反り量が４０
μｍを越えるとウエハ自体が不良品とされる。従って、
本発明の場合、前記シリコン酸化物層の膜厚は、２μｍ
程度の厚さのポリシリコン層を積層した場合にも比較的
反りが大きくならない２０ｎｍ以下の厚さであることが
必要である。

【００２３】次に、上記シリコン酸化物層上に形成され
るポリシリコン膜層は、通常ＬＰ−ＣＶＤ（Low Pressu
re Chemical Vapor Deposition）法を用いて、ＳｉＨ₄
を熱分解することにより成膜するが、本発明において
は、この膜厚が０．５乃至２．０μｍの範囲に限定され
る。即ち、ポリシリコン層の膜厚とウエハのゲッタリン
グ能力との関係図である図６に示されているように、該
膜の厚さが０．５μｍ以下ではウエハのゲッタリング能
力が乏しい。

【００２４】また、前記図５から明らかなようにウエハ
の反り量を４０μｍ以内にするにはポリシリコン層の膜
厚は２．０μｍ以内であることが必要で、好ましくは反
り量が３０μｍ程度内に収まる膜厚０．５乃至１．５μ
ｍ程度である。

【００２５】また、本発明のポリシリコン膜を構成する
シリコン多結晶は、その粒径が最大でも１μｍ以下であ
ることが好ましく、粒径が１μｍを越えると粒界面積の
減少、粒成長による粒界ストレスの緩和等によりゲッタ
リング能力が低下する傾向を示す。ウエハ製造工程、デ
バイス作製工程で熱処理を受けるとポリシリコンは粒成
長してゲッタリング能力が低下するため、作製するポリ
シリコン膜の結晶粒径は最大１μｍ以下で、且つ、ウエ
ハ作製時に受ける表面完全化熱処理の条件が、温度１０
００℃以上で１時間程度であることを考慮すれば、この
熱処理後になおゲッタリング能力を維持するには結晶粒
径が平均で０．５μｍ以下であることが好ましい。上記
の様な最大粒径、平均粒径の多結晶構造を有するポリシ
リコン膜の場合、還元雰囲気中で１２００℃、２時間の
熱処理を行っても平均粒径は０．８５μｍ、粒径１．０
μｍ以下の粒子が６０％以上を占め、充分なゲッタリン
グ能力を維持することができる。

【００２６】上記本発明の半導体用シリコンウエハを製
造する方法としては、例えば、シリコン基板の裏面側を
酸化する等の方法で厚さ５乃至２０ｎｍのＳｉＯ₂ 、Ｓ
ｉＯ等からなる非晶質シリコン酸化物膜層を形成させ、
この層上に厚さ０．５乃至２０μｍのポリシリコン（多
結晶）膜を形成させ、次いで１０００乃至１２００℃の
還元性雰囲気中（例えば水素ガス雰囲気中）で熱処理す
る方法、又は、シリコン基板の両面に５乃至２０ｎｍの
厚さの非晶質シリコン酸化膜層を形成し、次いで、該酸
化膜を介して０．５乃至２０μｍのポリシリコン膜を両
面に形成し、その後、片面の酸化膜層及びポリシリコン
膜層を除去して露出したシリコン基板面を鏡面研磨し、
１０００乃至１２００℃の非酸化性雰囲気中で熱処理す
る等の方法等で製造される。

【００２７】

【実施例】「実施例１」図１１に示した製作プロセスに
基づき本発明の半導体用シリコンウエハを作製した。シ
リコン基板として直径８インチ、面方位（１００）、Ｐ
タイプ、［Ｏｉ］1.1 〜1.2 ×１０¹⁸atoms/cm³ のシリ
コンウエハを用い、サンプルを作製した（図１１
（ａ））。上記シリコン基板を縦型熱処理炉で酸化処理
し、０、５，１０，２０ｎｍの各厚さのＳｉＯ₂ 膜を表
面に形成させた基板を作製した（図１１（ｂ））。次
に、このＳｉＯ₂ 膜上に厚さ１．５μｍのポリシリコン
膜を成膜した（図１１（ｃ））。ＳｉＯ₂ 膜とポリシリ
コン膜とを成膜したあとでは、シリコンウエハの両面
（鏡面加工側及びその裏面側）にわたり膜が形成されて
いるが、半導体シリコンウエハとしては鏡面加工面側の
みを除去する必要があるため、再度、鏡面加工、又はＨ
ＦとＨＮＯ₃ を含む水溶液でエッチングするなどして除
去した（図１１（ｄ））。

【００２８】次にこれ等を図３に示したウエハボートに
搭載し、縦型熱処理炉にて処理温度１２００℃、水素１
００％雰囲気中で１時間又は２時間熱処理した。上記処
理温度１２００℃での熱処理後のスリップ発生状況を表
１に示す。なお、スリップの評価は、Ｘ線トポグラフを
用いて行った。測定は透視トラバース法を用い、シリコ
ンの（４００）回折を出力５５ＫＶ、２９０ｍＡで、Ｍ
ｏのＫα1 回折を用い、観察した。

【００２９】

【表１】従来のシリコンウエハ（表１中の試料Ｎｏ．１〜４）で
は、熱処理後、大量のスリップが発生したが、本発明の
半導体用シリコンウエハ（試料Ｎｏ．５〜８）では、従
来の半分程度まで減少、あるいは全く発生しなかった。

【００３０】「実施例２」実施例１と同様のプロセスに
基づき本発明の半導体用シリコンウエハを作製した。バ
ルク基板として径８インチ、厚さ７２５μｍ、面方位
（１００）、Ｐタイプ、［Ｏｉ］１×１０¹⁸atoms/cm³
のシリコンウエハを用い、サンプルを作製した。シリコ
ン酸化膜（ＳｉＯ₂ 膜）は熱酸化により成膜し、膜厚は
０，５、１０，２０ｎｍの各厚さのものを作製した。次
にこれ等夫々にＬＰ−ＣＶＤ法により、１．５μｍのポ
リシリコン膜を成膜した。ＳｉＯ₂ 膜とポリシリコン膜
を成膜したあとでは、シリコンウエハの両面（鏡面加工
面側、及び裏面側）にわたり膜が形成されているが、半
導体用シリコンウエハとしては鏡面加工面側のみ除去す
る必要があるため、再度、鏡面加工、またはＨＦとＨＮ
Ｏ₃ を含む水溶液でエッチングして除去した。次に、上
記各サンプルウエハを、熱処理中にウエハに加わる応力
が少なくなるようウエハ直径の８０％の円周上の３点で
ウエハを支持する構造の縦型ウエハボートに搭載し、縦
型熱処理炉中で温度１２００℃、水素ガス１００％雰囲
気中で１，５，３０，６０、１２０分間熱処理を行っ
た。熱処理後のスリップ発生状況を図９に示す。なお、
スリップの評価は、Ｘ線トポグラフを用い実施例１と同
様に行った。

【００３１】従来のシリコンウエハ（ＳｉＯ₂ 膜厚０ｎ
ｍ、ポリシリコン膜厚０ｎｍ、図２（ａ）参照）では熱
処理後、スリップの発生が認められたが（図９）、本発
明のシリコンウエハ（ＳｉＯ₂ 膜厚５、１０、２０ｎ
ｍ、ポリシリコン膜厚１．５μｍ、図１参照）では、ス
リップの発生は認められなかった（図９）。

【００３２】また、ポリシリコン膜をバルクシリコン面
に直接形成させた従来型ウエハ（ＳｉＯ₂ 膜厚０ｎｍ、
図２（ｂ）参照）の場合でも、シリコン単結晶バルクの
みよりなる普通のウエハに比べるとスリップ発生は減少
していることが判る。又、上記各サンプルウエハを、デ
バイス形成過程を想定し、様々な条件での熱処理を連続
的に行った。前記デバイス過程想定熱処理後の各サンプ
ルウエハの再結晶化率を図７に示す。従来の裏面ポリシ
リコン付きシリコンウエハ（ＳｉＯ₂ 膜厚０ｎｍ）は熱
処理を行うと、すぐにポリシリコンの再結晶化が進行す
るのに対し、本発明のシリコンウエハでは５乃至２０ｎ
ｍのＳｉＯ₂ 膜がポリシリコン膜とバルクシリコン単結
晶との間に存在するため従来品に比べ顕著に完全再結晶
化までの期間が長くなっていることが判る。つまり、こ
のことは、ゲッタリング能力を従来よりも長時間維持し
続けることが可能であることを意味し、ひいてはデバイ
スプロセスに於ける歩留まりの向上を見込むことができ
る。

【００３３】次に、ポリシリコン膜を構成するシリコン
多結晶の粒界成長状況を測定するため、上記サンプルウ
エハの内、ＳｉＯ₂ 膜厚が５ｎｍ、ポリシリコン膜厚が
１．５μｍのサンプルをアルゴン雰囲気中、１２００℃
で６０分間及び１２０分間熱処理したものについて熱処
理前、６０分後、１２０分後の各時点でのポリシリコン
膜中の結晶粒径分布を測定評価した。結果を図１０
（ａ）〜（ｄ）に示した。この図からわかるように、ポ
リシリコンの粒径は熱処理を受けて成長することがわか
る。

【００３４】「実施例３」実施例２と同様のシリコンウ
エハを用い、熱酸化により５ｎｍのＳｉＯ₂ 膜を成膜
し、ＬＰ−ＣＶＤ法により０．５、２．０μｍのポリシ
リコン膜を成膜したサンプルを用い、縦型熱処理炉で処
理温度１０００，１１００，及び１２００℃、水素１０
０％雰囲気中、３０，６０，１２０分間熱処理を実施し
た。これ等サンプルをＸ線トポグラフで評価したとこ
ろ、スリップの発生は全く認められなかった。

【００３５】「実施例４」実施例２と同様のシリコンウ
エハを用い、常圧ＣＶＤ酸化により５，１０ｎｍのＳｉ
Ｏ₂ 膜を成膜し、ＬＰ−ＣＶＤ法により２．０μｍのポ
リシリコン膜を成膜したサンプルを、処理温度１２００
℃にて、水素１００％雰囲気中で６０，１２０分間熱処
理を行った。これ等サンプルをＸ線トポグラフにより評
価したが、スリップの発生は認められなかった。

【００３６】「実施例５」実施例２と同様のシリコンウ
エハを用い、熱酸化により９ｎｍのＳｉＯ₂ 膜を成膜
し、ＬＰ−ＣＶＤ法により１．０μｍのポリシリコン膜
を成膜したサンプルを、処理温度１２００℃にて、アル
ゴン１００％雰囲気中で６０分間熱処理を行った。この
サンプルをＸ線トポグラフにより評価したが、スリップ
の発生は認められなかった。

【００３７】

【発明の効果】本発明の半導体用シリコンウエハは、デ
バイスを作製する鏡面加工面の裏面側に特定厚さのシリ
コン酸化膜を介して特定厚さのポリシリコン膜が形成さ
れた構成を有しているため、高温、長時間の熱処理に対
しても優れたゲッタリング能力維持性を備え、且つ熱処
理時に於けるスリップ等の結晶欠陥の発生が少ない利点
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の半導体用シリコンウエハの断
面構造を模式的に示した図である。

【図２】図２は、従来の半導体用シリコンウエハの断面
構造を示した模式図であって、（ａ）は裏面が実質的に
単結晶シリコンからなる従来の普通のシリコンウエハの
図、（ｂ）は裏面にポリシリコンが直接積層された従来
の裏面ポリシリコン付きウエハの図である。

【図３】図３は、縦型熱処理炉中での縦型ウエハボート
によるシリコンウエハの支持状態を示す図である。

【図４】図４は、デバイス作製経過時間とゲッタリング
能力との関係を示す線図である。

【図５】図５は、ウエハ裏面に形成されたＳｉＯ₂ 膜
厚、ポリシリコン膜厚とウエハの熱処理時の反りとの関
係を示す線図である。

【図６】図６は、ポリシリコン膜厚とゲッタリング能力
との関係を示す線図である。

【図７】図７は、デバイス作製経過時間とウエハのＳｉ
Ｏ₂ 膜厚とポリシリコン膜結晶化率との関係を示す線図
である。

【図８】図８は、熱処理条件とＳｉＯ₂ 膜エッチング量
との関係を示す線図であって、（ａ）は熱処理温度１２
００℃、（ｂ）は１１００℃、（ｃ）は１０００℃の場
合を示す図である。

【図９】図９は、実施例２に於けるウエハの熱処理条件
とスリップ発生状況の関係を示した線図である。

【図１０】図１０は、本発明のシリコンウエハの熱処理
条件とポリシリコン膜の結晶粒径との関係を示す線図で
あって、（ａ）は熱処理前、（ｂ）は１２００℃×１ｈ
ｒ、（ｃ）は１２００℃×２ｈｒ、（ｄ）は１２００℃
×１ｈｒ、１２００℃×２ｈｒの推移を示した図であ
る。

【図１１】図１１は、本発明の裏面ポリシリコン付きシ
リコンウエハの製造工程を示す概略工程図である。

【符号の説明】

１シリコン基板（シリコンバルク部）２ＳｉＯ₂ 膜３ポリシリコン膜４鏡面加工面側５裏面側６ウエハボート７ウエハ支持部

フロントページの続き (72)発明者田中朗新潟県北蒲原郡聖籠町東港六丁目861番地５新潟東芝セラミックス株式会社内 (72)発明者竹迫健一新潟県北蒲原郡聖籠町東港六丁目861番地５新潟東芝セラミックス株式会社内 (72)発明者近藤浩一新潟県北蒲原郡聖籠町東港六丁目861番地５新潟東芝セラミックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】デバイスを作製する鏡面加工面の裏面側
に厚さ５乃至２０ｎｍのシリコン酸化膜を介して０．５
乃至２．０μｍの厚さのポリシリコン膜を形成したこと
を特徴とする半導体用シリコンウエハ。
【請求項２】前記ポリシリコン膜を構成するシリコン
多結晶の最大粒径が１μｍ以下で、平均粒径が０．５μ
ｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体用
シリコンウエハ。
【請求項３】前記シリコン酸化膜が実質的に非晶質Ｓ
ｉＯ₂ から構成されていることを特徴とする請求項１又
は請求項２記載の半導体用シリコンウエハ。
【請求項４】バルクでの酸素濃度が１×１０¹⁸ATOMS/
cm³ 以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３
のいずれかに記載の半導体用シリコンウエハ。
【請求項５】シリコンウエハのデバイス形成面の裏面
側に厚さ５乃至２０ｎｍのシリコン酸化膜を介して０．
５乃至２．０μｍ厚さのポリシリコン膜を形成した後、
１０００乃至１２００℃の還元性雰囲気中で熱処理する
ことを特徴とする半導体用シリコンウエハの製造方法。
【請求項６】前記還元性雰囲気が水素ガス雰囲気であ
ることを特徴とする請求項４記載の半導体用シリコンウ
エハの製造方法。
【請求項７】前記シリコンウエハに於けるバルクでの
酸素濃度が１×１０ ¹⁸ATOMS/cm³ 以下であることを特徴
とする請求項４又は請求項５記載のいずれかに記載の半
導体用シリコンウエハの製造方法。
【請求項８】シリコンウエハの両面に厚さ５乃至２０
ｎｍシリコン酸化膜を形成し、次いで、該酸化膜を介し
て、０．５乃至２．０μｍのポリシリコン膜を両面に形
成た後、片面の酸化膜およびポリシリコン膜を除去して
シリコンウエハの表面を鏡面研磨し、１０００乃至１２
００℃の非酸化性雰囲気中で熱処理することを特徴とす
る半導体用シリコンウエハの製造方法。