JP2001080992A - シリコンウエーハ及びその製造方法 - Google Patents
シリコンウエーハ及びその製造方法Info
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- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ｐ／ｐ＋エピタキシャルウエーハの代替とし
て用いることのできるシリコンウエーハとその製造方法
を提供する。 【解決手段】 ボロンおよび窒素をドープしたシリコン
ウエーハであって、該シリコンウエーハの表面から少な
くとも０．２μｍの深さまでの表層部におけるボロン濃
度がバルク部のボロン濃度の１／２以下であり、前記表
層部における大きさ０．０９μｍ以上の欠陥密度が１．
０×１０４個／ｃｍ３以下であり、かつ酸素析出熱処理
後の前記バルク部における内部微小欠陥密度が１×１０
８〜２×１０１０個／ｃｍ３であるシリコンウエーハ。
およびチョクラルスキー法によってボロンおよび窒素を
ドープしたシリコン単結晶棒を育成し、該単結晶棒をス
ライスしてシリコンウエーハに加工した後、該シリコン
ウエーハに水素含有雰囲気で熱処理を加えてウエーハ表
面のボロンを外方拡散させるシリコンウエーハの製造方
法。
て用いることのできるシリコンウエーハとその製造方法
を提供する。 【解決手段】 ボロンおよび窒素をドープしたシリコン
ウエーハであって、該シリコンウエーハの表面から少な
くとも０．２μｍの深さまでの表層部におけるボロン濃
度がバルク部のボロン濃度の１／２以下であり、前記表
層部における大きさ０．０９μｍ以上の欠陥密度が１．
０×１０４個／ｃｍ３以下であり、かつ酸素析出熱処理
後の前記バルク部における内部微小欠陥密度が１×１０
８〜２×１０１０個／ｃｍ３であるシリコンウエーハ。
およびチョクラルスキー法によってボロンおよび窒素を
ドープしたシリコン単結晶棒を育成し、該単結晶棒をス
ライスしてシリコンウエーハに加工した後、該シリコン
ウエーハに水素含有雰囲気で熱処理を加えてウエーハ表
面のボロンを外方拡散させるシリコンウエーハの製造方
法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
製造に用いられるシリコンエピタキシャルウエーハの代
替として用いることのできるシリコンウエーハおよびそ
の製造方法に関する。
製造に用いられるシリコンエピタキシャルウエーハの代
替として用いることのできるシリコンウエーハおよびそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体デバイスの著しい高集積
化、高性能化に伴い、その基板として用いられるシリコ
ンウエーハの結晶性に対する要求も厳しいものとなって
いる。従来よりＤＲＡＭやＭＰＵ用の基板としては、大
口径化が容易なチョクラルスキー法（ＣＺ法）で作製さ
れたＣＺウエーハが主に用いられていたが、ＣＺウエー
ハ中にはシリコン単結晶育成時に導入される、いわゆる
Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が存在しており、その影響により
デバイス特性の劣化や歩留低下という問題点が顕在化し
てきた。そこで最近では、ＣＺ法の育成条件を工夫して
Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を低減する技術が開発され、Ｇｒ
ｏｗｎ−ｉｎ欠陥の少ないＣＺ単結晶から得られたウエ
ーハが用いられたり、Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の存在しな
いエピタキシャルウエーハが用いられるようになってき
た。
化、高性能化に伴い、その基板として用いられるシリコ
ンウエーハの結晶性に対する要求も厳しいものとなって
いる。従来よりＤＲＡＭやＭＰＵ用の基板としては、大
口径化が容易なチョクラルスキー法（ＣＺ法）で作製さ
れたＣＺウエーハが主に用いられていたが、ＣＺウエー
ハ中にはシリコン単結晶育成時に導入される、いわゆる
Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が存在しており、その影響により
デバイス特性の劣化や歩留低下という問題点が顕在化し
てきた。そこで最近では、ＣＺ法の育成条件を工夫して
Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を低減する技術が開発され、Ｇｒ
ｏｗｎ−ｉｎ欠陥の少ないＣＺ単結晶から得られたウエ
ーハが用いられたり、Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の存在しな
いエピタキシャルウエーハが用いられるようになってき
た。
【０００３】しかしながら、Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の少
ないＣＺ単結晶を育成するためには、その引上げ条件を
極めて厳しく管理した状態で引上げなければならないた
め、ＣＺウエーハ自体の歩留まりが低下し、結果として
コストアップにつながるという問題があった。また、Ｇ
ｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を有するＣＺウエーハに高温の還元
性雰囲気で熱処理を行うことにより、ＣＺウエーハ表面
近傍のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を消滅させ、ＣＺウエーハ
表面に低欠陥層を形成する技術が開発されているが、こ
の様な熱処理を行っても、ある程度の欠陥低減効果はあ
るものの、必ずしも十分に欠陥を消滅できないことが明
らかになってきた。
ないＣＺ単結晶を育成するためには、その引上げ条件を
極めて厳しく管理した状態で引上げなければならないた
め、ＣＺウエーハ自体の歩留まりが低下し、結果として
コストアップにつながるという問題があった。また、Ｇ
ｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を有するＣＺウエーハに高温の還元
性雰囲気で熱処理を行うことにより、ＣＺウエーハ表面
近傍のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を消滅させ、ＣＺウエーハ
表面に低欠陥層を形成する技術が開発されているが、こ
の様な熱処理を行っても、ある程度の欠陥低減効果はあ
るものの、必ずしも十分に欠陥を消滅できないことが明
らかになってきた。
【０００４】一方、エピタキシャルウエーハの場合、通
常の条件で作製されたＣＺウエーハ上にエピタキシャル
層を形成するので、その結晶性は極めて優れたものが得
られ、作製されるデバイス特性や歩留まりを大きく向上
させることができる可能性があるという利点がある一方
で、高価なエピタキシャル成長装置を使用したエピタキ
シャル層の形成という工程が追加されるため、同様にコ
ストアップは避けられなかった。
常の条件で作製されたＣＺウエーハ上にエピタキシャル
層を形成するので、その結晶性は極めて優れたものが得
られ、作製されるデバイス特性や歩留まりを大きく向上
させることができる可能性があるという利点がある一方
で、高価なエピタキシャル成長装置を使用したエピタキ
シャル層の形成という工程が追加されるため、同様にコ
ストアップは避けられなかった。
【０００５】加えて、エピタキシャル成長時の熱処理に
より、ＣＺウエーハのバルク中に存在した酸素析出核が
溶体化してしまい、デバイスプロセス熱処理が行われて
もバルク中での酸素析出物の形成が不十分となり、プロ
セス中で発生する重金属不純物のゲッタリング能力が不
足する問題があった。従って、従来エピタキシャルウエ
ーハの製造は、ゲッタリング効果の高い、高ボロン濃度
のｐ＋ウエーハ（例えば、３×１０１８個／ｃｍ３以
上、０．０２Ω・ｃｍ以下）を用いて、その上に比較的
ボロン濃度の低いｐ型エピタキシャル層を形成した、ｐ
／ｐ＋エピタキシャルウエーハが用いられることが多か
った。
より、ＣＺウエーハのバルク中に存在した酸素析出核が
溶体化してしまい、デバイスプロセス熱処理が行われて
もバルク中での酸素析出物の形成が不十分となり、プロ
セス中で発生する重金属不純物のゲッタリング能力が不
足する問題があった。従って、従来エピタキシャルウエ
ーハの製造は、ゲッタリング効果の高い、高ボロン濃度
のｐ＋ウエーハ（例えば、３×１０１８個／ｃｍ３以
上、０．０２Ω・ｃｍ以下）を用いて、その上に比較的
ボロン濃度の低いｐ型エピタキシャル層を形成した、ｐ
／ｐ＋エピタキシャルウエーハが用いられることが多か
った。
【０００６】しかし、このようなｐ／ｐ＋エピタキシャ
ルウエーハを製造する際には、エピタキシャル成長中に
ｐ＋ウエーハから気化したボロンが再びエピタキシャル
層に取り込まれたり、ボロンがｐ＋ウエーハ表面からエ
ピタキシャル層内に固相外方拡散によって取り込まれる
オートドーピング現象が発生し易くなるという問題があ
った。このオートドーピングによりエピタキシャル層の
抵抗率が変化してしまうため、ｐ＋ウエーハの裏面をＣ
ＶＤ法で形成したＳｉＯ２によりコーティングする等の
対策が必要であり、生産性およびコストを一層悪化させ
る原因となっていた。
ルウエーハを製造する際には、エピタキシャル成長中に
ｐ＋ウエーハから気化したボロンが再びエピタキシャル
層に取り込まれたり、ボロンがｐ＋ウエーハ表面からエ
ピタキシャル層内に固相外方拡散によって取り込まれる
オートドーピング現象が発生し易くなるという問題があ
った。このオートドーピングによりエピタキシャル層の
抵抗率が変化してしまうため、ｐ＋ウエーハの裏面をＣ
ＶＤ法で形成したＳｉＯ２によりコーティングする等の
対策が必要であり、生産性およびコストを一層悪化させ
る原因となっていた。
【０００７】また、最近はＣＭＯＳデバイス用のエピタ
キシャルシリコンウエーハとして、比較的低ボロン濃度
（例えば０．１〜５０Ω・ｃｍ程度）のｐ−ウエーハ上
にｐ型エピタキシャル層を形成した、ｐ／ｐ−エピタキ
シャルウエーハが用いられる傾向がある。しかし、この
ようなウエーハはオートドーピングの問題はないもの
の、ｐ／ｐ＋エピタキシャルウエーハに比べてゲッタリ
ング能力が低いという問題が生じている。
キシャルシリコンウエーハとして、比較的低ボロン濃度
（例えば０．１〜５０Ω・ｃｍ程度）のｐ−ウエーハ上
にｐ型エピタキシャル層を形成した、ｐ／ｐ−エピタキ
シャルウエーハが用いられる傾向がある。しかし、この
ようなウエーハはオートドーピングの問題はないもの
の、ｐ／ｐ＋エピタキシャルウエーハに比べてゲッタリ
ング能力が低いという問題が生じている。
【０００８】一方、ボロンを含むシリコンウエーハに水
素雰囲気での熱処理を行うことにより、ウエーハ表層の
ボロン濃度を制御する方法が開示されている（特開平１
０−１４４６９７号公報参照）。この方法によれば、高
ボロン濃度のｐ＋ウエーハの表層部に比較的ボロン濃度
の低いｐ型層を形成した、例えばシリコンウエーハの表
面から少なくとも０．２μｍの深さまでの表層部におけ
るボロン濃度がバルク部のボロン濃度の１／２以下であ
るようなｐ／ｐ＋ウエーハを得ることができ、ボロン濃
度分布に関してはｐ／ｐ＋エピタキシャルウエーハと同
様のウエーハを得ることができる。
素雰囲気での熱処理を行うことにより、ウエーハ表層の
ボロン濃度を制御する方法が開示されている（特開平１
０−１４４６９７号公報参照）。この方法によれば、高
ボロン濃度のｐ＋ウエーハの表層部に比較的ボロン濃度
の低いｐ型層を形成した、例えばシリコンウエーハの表
面から少なくとも０．２μｍの深さまでの表層部におけ
るボロン濃度がバルク部のボロン濃度の１／２以下であ
るようなｐ／ｐ＋ウエーハを得ることができ、ボロン濃
度分布に関してはｐ／ｐ＋エピタキシャルウエーハと同
様のウエーハを得ることができる。
【０００９】しかし、このようなｐ／ｐ＋ウエーハの表
層部には、前記のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が残留してお
り、水素雰囲気での熱処理等を行っても十分に欠陥を消
滅させることはできなかった。そのため、このままの状
態では、エピタキシャルウエーハと同じ条件で使用する
ことはできず、同じ条件で使用するには、このｐ／ｐ＋
ウエーハの表面にエピタキシャル層を形成しなければな
らないため、生産性およびコストの悪化は避けられなか
った。
層部には、前記のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が残留してお
り、水素雰囲気での熱処理等を行っても十分に欠陥を消
滅させることはできなかった。そのため、このままの状
態では、エピタキシャルウエーハと同じ条件で使用する
ことはできず、同じ条件で使用するには、このｐ／ｐ＋
ウエーハの表面にエピタキシャル層を形成しなければな
らないため、生産性およびコストの悪化は避けられなか
った。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題点に鑑みてなされたもので、半導体デバイスの製造に
用いられるｐ／ｐ＋エピタキシャルウエーハの代替とし
て用いることのできるシリコンウエーハとその極めて低
コストでかつ簡便な製造方法を提供することを目的とす
る。
題点に鑑みてなされたもので、半導体デバイスの製造に
用いられるｐ／ｐ＋エピタキシャルウエーハの代替とし
て用いることのできるシリコンウエーハとその極めて低
コストでかつ簡便な製造方法を提供することを目的とす
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、ボロンおよび窒素をドープしたシリコンウ
エーハであって、該シリコンウエーハの表面から少なく
とも０．２μｍの深さまでの表層部におけるボロン濃度
がバルク部のボロン濃度の１／２以下であり、前記表層
部における大きさ０．０９μｍ以上の欠陥密度が１．０
×１０４個／ｃｍ３以下であり、かつ酸素析出熱処理後
の前記バルク部における内部微小欠陥密度が１×１０８
〜２×１０１０個／ｃｍ３であることを特徴とするシリ
コンウエーハである。
の本発明は、ボロンおよび窒素をドープしたシリコンウ
エーハであって、該シリコンウエーハの表面から少なく
とも０．２μｍの深さまでの表層部におけるボロン濃度
がバルク部のボロン濃度の１／２以下であり、前記表層
部における大きさ０．０９μｍ以上の欠陥密度が１．０
×１０４個／ｃｍ３以下であり、かつ酸素析出熱処理後
の前記バルク部における内部微小欠陥密度が１×１０８
〜２×１０１０個／ｃｍ３であることを特徴とするシリ
コンウエーハである。
【００１２】このようにボロンおよび窒素をドープした
シリコンウエーハであって、該シリコンウエーハの表層
部におけるボロン濃度がバルク部のボロン濃度の１／２
以下であり、表層部における大きさ０．０９μｍ以上の
欠陥密度が１．０×１０４個／ｃｍ３以下であり、かつ
酸素析出熱処理後の前記バルク部における内部微小欠陥
密度が１×１０８〜２×１０１０個／ｃｍ３であるシリ
コンウエーハは、表層部においてＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥
が少ないので、エピタキシャル層並みのデバイス特性が
得られ、しかもボロン濃度がバルク部の１／２以下なの
で、表層部をｐ／ｐ＋エピタキシャルウエーハのエピタ
キシャル層と同等に扱うことができる。また、バルク部
には高温の熱処理でも消滅しない酸素析出核が存在する
ので、ゲッタリング熱処理やデバイスプロセス等の熱処
理が行われると十分な内部微小欠陥を形成することがで
き、重金属等の汚染に優れたゲッタリング効果を示す。
シリコンウエーハであって、該シリコンウエーハの表層
部におけるボロン濃度がバルク部のボロン濃度の１／２
以下であり、表層部における大きさ０．０９μｍ以上の
欠陥密度が１．０×１０４個／ｃｍ３以下であり、かつ
酸素析出熱処理後の前記バルク部における内部微小欠陥
密度が１×１０８〜２×１０１０個／ｃｍ３であるシリ
コンウエーハは、表層部においてＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥
が少ないので、エピタキシャル層並みのデバイス特性が
得られ、しかもボロン濃度がバルク部の１／２以下なの
で、表層部をｐ／ｐ＋エピタキシャルウエーハのエピタ
キシャル層と同等に扱うことができる。また、バルク部
には高温の熱処理でも消滅しない酸素析出核が存在する
ので、ゲッタリング熱処理やデバイスプロセス等の熱処
理が行われると十分な内部微小欠陥を形成することがで
き、重金属等の汚染に優れたゲッタリング効果を示す。
【００１３】この場合、前記シリコンウエーハの窒素濃
度が１×１０１０〜５×１０１５個／ｃｍ３であること
が好ましい。これは、窒素によりボロンドープシリコン
ウエーハ中のサイズの大きなＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の形
成を抑制するとともに、酸素析出を充分に促進する効果
をもたせるには、１×１０１０個／ｃｍ３以上にするの
が望ましいことと、チョクラルスキー法におけるシリコ
ン単結晶の単結晶化の妨げにならないようにするために
は、５×１０１５個／ｃｍ３以下とするのが好ましいか
らである。
度が１×１０１０〜５×１０１５個／ｃｍ３であること
が好ましい。これは、窒素によりボロンドープシリコン
ウエーハ中のサイズの大きなＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の形
成を抑制するとともに、酸素析出を充分に促進する効果
をもたせるには、１×１０１０個／ｃｍ３以上にするの
が望ましいことと、チョクラルスキー法におけるシリコ
ン単結晶の単結晶化の妨げにならないようにするために
は、５×１０１５個／ｃｍ３以下とするのが好ましいか
らである。
【００１４】さらに、前記シリコンウエーハのバルク部
におけるボロン濃度が１×１０１７個／ｃｍ３以上であ
ることが好ましい。これは、ウエーハバルク部のボロン
濃度が高ければ、ゲッタリング効果がさらに増し、ウエ
ーハ表層部の重金属不純物を除去する効果が大きいから
である。
におけるボロン濃度が１×１０１７個／ｃｍ３以上であ
ることが好ましい。これは、ウエーハバルク部のボロン
濃度が高ければ、ゲッタリング効果がさらに増し、ウエ
ーハ表層部の重金属不純物を除去する効果が大きいから
である。
【００１５】また本発明は、チョクラルスキー法によっ
てボロンおよび窒素をドープしたシリコン単結晶棒を育
成し、該単結晶棒をスライスしてシリコンウエーハに加
工した後、該シリコンウエーハに水素含有雰囲気で熱処
理を加えてウエーハ表面のボロンを外方拡散させること
を特徴とするシリコンウエーハの製造方法である。
てボロンおよび窒素をドープしたシリコン単結晶棒を育
成し、該単結晶棒をスライスしてシリコンウエーハに加
工した後、該シリコンウエーハに水素含有雰囲気で熱処
理を加えてウエーハ表面のボロンを外方拡散させること
を特徴とするシリコンウエーハの製造方法である。
【００１６】このように、チョクラルスキー法によって
ボロンおよび窒素をドープしたシリコン単結晶棒を育成
し、該単結晶棒をスライスしてシリコンウエーハに加工
した後、該シリコンウエーハに水素含有雰囲気で熱処理
を加えてウエーハ表面のボロンを外方拡散させてシリコ
ンウエーハを製造すれば、ウエーハ表層部においてはＧ
ｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が少なく、ボロン濃度がバルク部よ
りも低いウエーハを製造することができ、このウエーハ
はゲッタリング効果にも優れるため、十分にｐ／ｐ＋ま
たはｐ／ｐ−エピタキシャルシリコンウエーハの代替と
して用いることができるシリコンウエーハを製造するこ
とができる。また、この方法でシリコンウエーハを製造
すれば、エピタキシャル成長熱処理は不要となるため、
ウエーハ製造コストを大幅に向上させることができる。
ボロンおよび窒素をドープしたシリコン単結晶棒を育成
し、該単結晶棒をスライスしてシリコンウエーハに加工
した後、該シリコンウエーハに水素含有雰囲気で熱処理
を加えてウエーハ表面のボロンを外方拡散させてシリコ
ンウエーハを製造すれば、ウエーハ表層部においてはＧ
ｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が少なく、ボロン濃度がバルク部よ
りも低いウエーハを製造することができ、このウエーハ
はゲッタリング効果にも優れるため、十分にｐ／ｐ＋ま
たはｐ／ｐ−エピタキシャルシリコンウエーハの代替と
して用いることができるシリコンウエーハを製造するこ
とができる。また、この方法でシリコンウエーハを製造
すれば、エピタキシャル成長熱処理は不要となるため、
ウエーハ製造コストを大幅に向上させることができる。
【００１７】この場合、前記チョクラルスキー法によっ
てボロンおよび窒素をドープしたシリコン単結晶棒を育
成する際に、該単結晶棒にドープする窒素濃度を１×１
０１ ０〜５×１０１５個／ｃｍ３にすることが好まし
い。Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が、熱処理により十分に消滅
することのできるサイズにするには窒素濃度は１×１０
１０個／ｃｍ３以上にすることが好ましく、５×１０
１５以上となると単結晶化を妨げる恐れがあるからであ
る。
てボロンおよび窒素をドープしたシリコン単結晶棒を育
成する際に、該単結晶棒にドープする窒素濃度を１×１
０１ ０〜５×１０１５個／ｃｍ３にすることが好まし
い。Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が、熱処理により十分に消滅
することのできるサイズにするには窒素濃度は１×１０
１０個／ｃｍ３以上にすることが好ましく、５×１０
１５以上となると単結晶化を妨げる恐れがあるからであ
る。
【００１８】また、前記チョクラルスキー法によってボ
ロンおよび窒素をドープしたシリコン単結晶棒を育成す
る際に、該単結晶棒にドープするボロン濃度を１×１０
１７個／ｃｍ３以上とすることが好ましい。このよう
に、高ボロン濃度であれば、ゲッタリング効果はさらに
増大するからである。
ロンおよび窒素をドープしたシリコン単結晶棒を育成す
る際に、該単結晶棒にドープするボロン濃度を１×１０
１７個／ｃｍ３以上とすることが好ましい。このよう
に、高ボロン濃度であれば、ゲッタリング効果はさらに
増大するからである。
【００１９】さらに、前記水素含有雰囲気が水素１００
％雰囲気であり、かつ前記熱処理温度が１１００℃以上
であることが好ましい。このように、水素含有雰囲気が
水素１００％雰囲気であり、熱処理温度が１１００℃以
上であれば、ウエーハ表面のボロンの外方拡散をより効
果的に行うことができるとともに、確実に表層部のＧｒ
ｏｗｎ−ｉｎ欠陥を消滅させることができる。
％雰囲気であり、かつ前記熱処理温度が１１００℃以上
であることが好ましい。このように、水素含有雰囲気が
水素１００％雰囲気であり、熱処理温度が１１００℃以
上であれば、ウエーハ表面のボロンの外方拡散をより効
果的に行うことができるとともに、確実に表層部のＧｒ
ｏｗｎ−ｉｎ欠陥を消滅させることができる。
【００２０】以下、本発明についてさらに詳述するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。本発明は、
ＣＺ法によってシリコン単結晶育成中に窒素をドープす
る技術によって得られたシリコンウエーハに熱処理を加
えるとシリコンウエーハ表面のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を
極めて効率よく消滅させることができるという知見を、
ボロンがドープされたウエーハに水素含有雰囲気で熱処
理を施してウエーハ表面近傍のボロンを外方拡散させる
という技術に応用すれば、例えばｐ／ｐ＋エピタキシャ
ルウエーハの代替として用いることのできるシリコンウ
エーハを極めて低コストでかつ簡便に製造できることを
発想し、諸条件を精査して完成させたものである。
本発明はこれらに限定されるものではない。本発明は、
ＣＺ法によってシリコン単結晶育成中に窒素をドープす
る技術によって得られたシリコンウエーハに熱処理を加
えるとシリコンウエーハ表面のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を
極めて効率よく消滅させることができるという知見を、
ボロンがドープされたウエーハに水素含有雰囲気で熱処
理を施してウエーハ表面近傍のボロンを外方拡散させる
という技術に応用すれば、例えばｐ／ｐ＋エピタキシャ
ルウエーハの代替として用いることのできるシリコンウ
エーハを極めて低コストでかつ簡便に製造できることを
発想し、諸条件を精査して完成させたものである。
【００２１】すなわち、窒素をシリコン単結晶中にドー
プすると、シリコン中の原子空孔の凝集が抑制されるこ
とが指摘されている（T.Abe and H.Takeno,Mat.Res.So
c. Symp.Proc.Vol.262,3,1992）。この効果は原子空孔
の凝集過程が、均一核形成から不均一核形成に移行する
ためであると考えられる。従って、ＣＺ法によりシリコ
ン単結晶を育成する際に窒素をドープすれば、原子空孔
の凝集体で形成されるＶｏｉｄ欠陥等のＧｒｏｗ−ｉｎ
欠陥のサイズを非常に小さくすることができ、このよう
なサイズの小さい結晶欠陥は熱処理により容易に消滅さ
せることができる。
プすると、シリコン中の原子空孔の凝集が抑制されるこ
とが指摘されている（T.Abe and H.Takeno,Mat.Res.So
c. Symp.Proc.Vol.262,3,1992）。この効果は原子空孔
の凝集過程が、均一核形成から不均一核形成に移行する
ためであると考えられる。従って、ＣＺ法によりシリコ
ン単結晶を育成する際に窒素をドープすれば、原子空孔
の凝集体で形成されるＶｏｉｄ欠陥等のＧｒｏｗ−ｉｎ
欠陥のサイズを非常に小さくすることができ、このよう
なサイズの小さい結晶欠陥は熱処理により容易に消滅さ
せることができる。
【００２２】さらに、シリコン単結晶中に窒素がドープ
されていると、酸素析出を助長する効果があり、酸素析
出物密度が高くなることも知られている（例えば、F.Sh
imura and R.S.Hockett,Appl.Phys.Lett. 48,224,198
6）。従って、熱処理を施すことにより、ウエーハ表面
の酸素析出物は酸素の外方拡散により消滅し、かつバル
ク部では高密度の酸素析出物を有し、ゲッタリング能力
の高いシリコンウエーハを形成することができる。
されていると、酸素析出を助長する効果があり、酸素析
出物密度が高くなることも知られている（例えば、F.Sh
imura and R.S.Hockett,Appl.Phys.Lett. 48,224,198
6）。従って、熱処理を施すことにより、ウエーハ表面
の酸素析出物は酸素の外方拡散により消滅し、かつバル
ク部では高密度の酸素析出物を有し、ゲッタリング能力
の高いシリコンウエーハを形成することができる。
【００２３】ところで、前述の特開平１０−１４４６９
７号公報には、ボロンを含むシリコンウエーハに水素雰
囲気での熱処理を行うことにより、ウエーハ表層のボロ
ン濃度を制御する方法が記載されている。これは、アル
ゴン雰囲気で熱処理してもボロンの外方拡散はほとんど
発生せず、水素含有雰囲気で熱処理することによりウエ
ーハ表層部のボロンを外方拡散できることを見い出し、
この現象を利用して高ボロン濃度のウエーハに水素含有
雰囲気での熱処理を施し、表層部に低ボロン濃度層を形
成したｐ／ｐ＋シリコンウエーハを提供するものであ
る。
７号公報には、ボロンを含むシリコンウエーハに水素雰
囲気での熱処理を行うことにより、ウエーハ表層のボロ
ン濃度を制御する方法が記載されている。これは、アル
ゴン雰囲気で熱処理してもボロンの外方拡散はほとんど
発生せず、水素含有雰囲気で熱処理することによりウエ
ーハ表層部のボロンを外方拡散できることを見い出し、
この現象を利用して高ボロン濃度のウエーハに水素含有
雰囲気での熱処理を施し、表層部に低ボロン濃度層を形
成したｐ／ｐ＋シリコンウエーハを提供するものであ
る。
【００２４】したがって、高ボロン濃度のｐ＋ウエーハ
に、水素含有雰囲気下で熱処理を施すことにより、オー
トドーピングの問題が生じることなくｐ／ｐ＋ウエーハ
を製造することができる。しかし、この技術ではウエー
ハ表層部のボロン濃度を制御して所望の抵抗率にするこ
とはできるものの、ウエーハ表層部には、水素含有雰囲
気での熱処理後もＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が残留している
ことが予想された。
に、水素含有雰囲気下で熱処理を施すことにより、オー
トドーピングの問題が生じることなくｐ／ｐ＋ウエーハ
を製造することができる。しかし、この技術ではウエー
ハ表層部のボロン濃度を制御して所望の抵抗率にするこ
とはできるものの、ウエーハ表層部には、水素含有雰囲
気での熱処理後もＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が残留している
ことが予想された。
【００２５】そこで本発明者らは、通常のＣＺ法により
ボロン濃度が約１×１０１８個／ｃｍ３のシリコンウエ
ーハを作製し、このウエーハに水素雰囲気下、１２００
℃、６０分の熱処理を行い、その表面から約０．５μｍ
の深さの領域における酸化膜耐圧特性としてＴＺＤＢ
（Time Zero Dielectric Breakdown）の累積不良率を測
定した。その結果を図２に記載する。
ボロン濃度が約１×１０１８個／ｃｍ３のシリコンウエ
ーハを作製し、このウエーハに水素雰囲気下、１２００
℃、６０分の熱処理を行い、その表面から約０．５μｍ
の深さの領域における酸化膜耐圧特性としてＴＺＤＢ
（Time Zero Dielectric Breakdown）の累積不良率を測
定した。その結果を図２に記載する。
【００２６】図２の曲線Ａから、Ｂモード不良と言われ
る電界強度が３〜６ＭＶ／ｃｍの領域での破壊頻度が高
いことがわかる。すなわちこれは、水素雰囲気下で１２
００℃、６０分の熱処理を行っても、ウエーハ表面から
約０．５μｍの深さの領域においてはＧｒｏｗｎ−ｉｎ
欠陥が残留していることを示すものである。つまり、通
常のＣＺ法により作製されたボロンをドープしたウエー
ハに対して、特開平１０−１４４６９７号公報に開示さ
れた技術を適用しても、ウエーハ表面近傍のＧｒｏｗｎ
−ｉｎ欠陥は十分に消滅していないことが確認できたこ
とを意味している。
る電界強度が３〜６ＭＶ／ｃｍの領域での破壊頻度が高
いことがわかる。すなわちこれは、水素雰囲気下で１２
００℃、６０分の熱処理を行っても、ウエーハ表面から
約０．５μｍの深さの領域においてはＧｒｏｗｎ−ｉｎ
欠陥が残留していることを示すものである。つまり、通
常のＣＺ法により作製されたボロンをドープしたウエー
ハに対して、特開平１０−１４４６９７号公報に開示さ
れた技術を適用しても、ウエーハ表面近傍のＧｒｏｗｎ
−ｉｎ欠陥は十分に消滅していないことが確認できたこ
とを意味している。
【００２７】そこで、本発明者らは、前述の窒素をドー
プしたＣＺシリコンウエーハに、特開平１０−１４４６
９７号の技術を適用することを発想した。こうすれば、
窒素をドープすることによりシリコン単結晶中のＧｒｏ
ｗｎ−ｉｎ欠陥のサイズは小さくなっているため、水素
含有雰囲気下での熱処理により欠陥が消滅しやすくなる
ことが予想される。
プしたＣＺシリコンウエーハに、特開平１０−１４４６
９７号の技術を適用することを発想した。こうすれば、
窒素をドープすることによりシリコン単結晶中のＧｒｏ
ｗｎ−ｉｎ欠陥のサイズは小さくなっているため、水素
含有雰囲気下での熱処理により欠陥が消滅しやすくなる
ことが予想される。
【００２８】本発明者は、ＣＺ法により窒素をドープさ
れた窒素濃度が１×１０１４個／ｃｍ３で、前述したも
のと同じくボロン濃度が約１×１０１８個／ｃｍ３のシ
リコンウエーハを作製し、このウエーハに同様に水素雰
囲気下、１２００℃、６０分の熱処理を行い、その表面
から約０．５μｍの深さの領域における酸化膜耐圧特性
としてＴＺＤＢの累積不良率を測定した。その結果を図
２に併記する。
れた窒素濃度が１×１０１４個／ｃｍ３で、前述したも
のと同じくボロン濃度が約１×１０１８個／ｃｍ３のシ
リコンウエーハを作製し、このウエーハに同様に水素雰
囲気下、１２００℃、６０分の熱処理を行い、その表面
から約０．５μｍの深さの領域における酸化膜耐圧特性
としてＴＺＤＢの累積不良率を測定した。その結果を図
２に併記する。
【００２９】図２の曲線Ｂから、窒素をドープしたウエ
ーハは、Ｃモード不良といわれる電界強度が８ＭＶ／ｃ
ｍ以上の領域での破壊頻度が高く、Ｃモード収率が高い
ことが判る。すなわち、これは、窒素をドープして熱処
理することにより、ウエーハ表層部のＧｒｏｗｎ−ｉｎ
欠陥が消滅していることを示すものである。つまり、Ｃ
Ｚ法によりボロン、さらに窒素をドープしたシリコン単
結晶を育成し、この単結晶から得られたウエーハに水素
含有雰囲気で熱処理を加えてウエーハ表面のボロンを外
方拡散させることにより、ｐ／ｐ＋ウエーハであってウ
エーハ表層部の結晶欠陥密度がエピタキシャルウエーハ
と同等に少ないウエーハを得ることができる。
ーハは、Ｃモード不良といわれる電界強度が８ＭＶ／ｃ
ｍ以上の領域での破壊頻度が高く、Ｃモード収率が高い
ことが判る。すなわち、これは、窒素をドープして熱処
理することにより、ウエーハ表層部のＧｒｏｗｎ−ｉｎ
欠陥が消滅していることを示すものである。つまり、Ｃ
Ｚ法によりボロン、さらに窒素をドープしたシリコン単
結晶を育成し、この単結晶から得られたウエーハに水素
含有雰囲気で熱処理を加えてウエーハ表面のボロンを外
方拡散させることにより、ｐ／ｐ＋ウエーハであってウ
エーハ表層部の結晶欠陥密度がエピタキシャルウエーハ
と同等に少ないウエーハを得ることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】本発明において、チョクラルスキ
ー法によってボロンをドープするとともに窒素をドープ
したシリコン単結晶棒を育成するには、例えば特開昭６
０−２５１１９０号に記載されているような公知の方法
によれば良い。
ー法によってボロンをドープするとともに窒素をドープ
したシリコン単結晶棒を育成するには、例えば特開昭６
０−２５１１９０号に記載されているような公知の方法
によれば良い。
【００３１】すなわち、チョクラルスキー法は、石英ル
ツボ中に収容された多結晶シリコン原料の融液に種結晶
を接触させ、これを回転させながらゆっくりと引き上げ
て所望直径のシリコン単結晶棒を育成する方法である
が、あらかじめ石英ルツボ内にボロンがドープされた多
結晶シリコン原料を入れておくとともに、石英ルツボ内
に窒化物を入れておくか、シリコン融液中に窒化物を投
入するか、雰囲気ガスを窒素を含む雰囲気等とすること
によって、引き上げ結晶中に窒素をドープすることがで
きる。この際、窒化物の量あるいは窒素ガスの濃度ある
いは導入時間等を調整することによって、結晶中の窒素
ドープ量を制御することが出来る。
ツボ中に収容された多結晶シリコン原料の融液に種結晶
を接触させ、これを回転させながらゆっくりと引き上げ
て所望直径のシリコン単結晶棒を育成する方法である
が、あらかじめ石英ルツボ内にボロンがドープされた多
結晶シリコン原料を入れておくとともに、石英ルツボ内
に窒化物を入れておくか、シリコン融液中に窒化物を投
入するか、雰囲気ガスを窒素を含む雰囲気等とすること
によって、引き上げ結晶中に窒素をドープすることがで
きる。この際、窒化物の量あるいは窒素ガスの濃度ある
いは導入時間等を調整することによって、結晶中の窒素
ドープ量を制御することが出来る。
【００３２】窒素をシリコン単結晶中にドープすると、
シリコン中の酸素原子の凝集が助長され、酸素析出物濃
度が高くなる理由は、前述の通り酸素原子の凝集過程
が、均一核形成から不純物窒素を核とした不均一核形成
に移行するためであると考えられる。従って、ドープす
る窒素の濃度は、十分に不均一核形成を引き起こす、１
×１０１０個／ｃｍ３以上とするのが好ましい。これに
よって酸素析出物濃度を充分に高くすることができる。
一方、窒素濃度が、シリコン単結晶中の固溶限界である
５×１０１５個／ｃｍ３を越えると、シリコン単結晶の
単結晶化そのものが阻害されることがあるので、この濃
度を越えないようにすることが好ましい。
シリコン中の酸素原子の凝集が助長され、酸素析出物濃
度が高くなる理由は、前述の通り酸素原子の凝集過程
が、均一核形成から不純物窒素を核とした不均一核形成
に移行するためであると考えられる。従って、ドープす
る窒素の濃度は、十分に不均一核形成を引き起こす、１
×１０１０個／ｃｍ３以上とするのが好ましい。これに
よって酸素析出物濃度を充分に高くすることができる。
一方、窒素濃度が、シリコン単結晶中の固溶限界である
５×１０１５個／ｃｍ３を越えると、シリコン単結晶の
単結晶化そのものが阻害されることがあるので、この濃
度を越えないようにすることが好ましい。
【００３３】さらに、ドープするボロンの濃度は、１×
１０１７個／ｃｍ３以上となるようにすることが好まし
い。これは、このような高ボロン濃度であればウエーハ
バルク部での酸素析出がさらに助長されるからである。
また、この程度のボロン濃度であれば、後に施す水素含
有雰囲気での熱処理で容易にウエーハ表層部のボロンを
外方拡散することができる。
１０１７個／ｃｍ３以上となるようにすることが好まし
い。これは、このような高ボロン濃度であればウエーハ
バルク部での酸素析出がさらに助長されるからである。
また、この程度のボロン濃度であれば、後に施す水素含
有雰囲気での熱処理で容易にウエーハ表層部のボロンを
外方拡散することができる。
【００３４】こうして、チョクラルスキー法においてボ
ロンをドープするとともに所望濃度の窒素がドープさ
れ、結晶欠陥のサイズが小さいシリコン単結晶棒が得ら
れる。これを通常の方法にしたがい、内周刃スライサあ
るいはワイヤソー等の切断装置でスライスした後、面取
り、ラッピング、エッチング、研磨等の工程を経てシリ
コン単結晶ウエーハに加工する。もちろん、これらの工
程は例示列挙したにとどまり、この他にも洗浄、熱処理
等種々の工程があり得るし、工程順の変更、一部省略等
目的に応じ適宜工程は変更使用することができる。
ロンをドープするとともに所望濃度の窒素がドープさ
れ、結晶欠陥のサイズが小さいシリコン単結晶棒が得ら
れる。これを通常の方法にしたがい、内周刃スライサあ
るいはワイヤソー等の切断装置でスライスした後、面取
り、ラッピング、エッチング、研磨等の工程を経てシリ
コン単結晶ウエーハに加工する。もちろん、これらの工
程は例示列挙したにとどまり、この他にも洗浄、熱処理
等種々の工程があり得るし、工程順の変更、一部省略等
目的に応じ適宜工程は変更使用することができる。
【００３５】次に、得られたボロン及び窒素をドープし
たシリコンウエーハに水素含有雰囲気下での熱処理を加
える。この熱処理により、ウエーハ表層部のボロンを外
方拡散することができ、容易にｐ／ｐ＋ウエーハを製造
することができる。この場合、水素１００％雰囲気で１
１００℃以上で熱処理を施せば、ボロンの外方拡散をよ
り効果的に行うことができるし、表面の欠陥を確実に消
滅させることができる。
たシリコンウエーハに水素含有雰囲気下での熱処理を加
える。この熱処理により、ウエーハ表層部のボロンを外
方拡散することができ、容易にｐ／ｐ＋ウエーハを製造
することができる。この場合、水素１００％雰囲気で１
１００℃以上で熱処理を施せば、ボロンの外方拡散をよ
り効果的に行うことができるし、表面の欠陥を確実に消
滅させることができる。
【００３６】一方、ウエーハのバルク部のボロン濃度は
高いままであることに加えて、窒素がドープされている
ため、酸素析出熱処理により適当な密度の内部微小欠陥
が誘起され、高いゲッタリング効果を発揮するものとな
る。
高いままであることに加えて、窒素がドープされている
ため、酸素析出熱処理により適当な密度の内部微小欠陥
が誘起され、高いゲッタリング効果を発揮するものとな
る。
【００３７】
【実施例】以下、本発明の実施例および比較例を挙げて
具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。 （実施例）直径２４インチの石英ルツボに、抵抗率が
０．１〜０．０１Ω・ｃｍとなるように所定の濃度のボ
ロンを添加した原料多結晶シリコンをチャージし、なお
かつ原料多結晶シリコンと一緒に窒化珪素膜を有するシ
リコンウエーハをチャージして溶融し、ＣＺ法により直
径８インチ、ｐ型、方位＜１００＞の単結晶棒を引上げ
た。この単結晶棒から、偏析係数による計算で窒素濃度
が１×１０１４個／ｃｍ３となる位置からスライスした
ウエーハを加工し、鏡面研磨ウエーハを作製した。作製
されたウエーハの抵抗率は約０．０７Ω・ｃｍ（ボロン
濃度は約１×１０１８個／ｃｍ３）であった。
具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。 （実施例）直径２４インチの石英ルツボに、抵抗率が
０．１〜０．０１Ω・ｃｍとなるように所定の濃度のボ
ロンを添加した原料多結晶シリコンをチャージし、なお
かつ原料多結晶シリコンと一緒に窒化珪素膜を有するシ
リコンウエーハをチャージして溶融し、ＣＺ法により直
径８インチ、ｐ型、方位＜１００＞の単結晶棒を引上げ
た。この単結晶棒から、偏析係数による計算で窒素濃度
が１×１０１４個／ｃｍ３となる位置からスライスした
ウエーハを加工し、鏡面研磨ウエーハを作製した。作製
されたウエーハの抵抗率は約０．０７Ω・ｃｍ（ボロン
濃度は約１×１０１８個／ｃｍ３）であった。
【００３８】このウエーハを１００％水素雰囲気で１２
００℃、６０分の条件で熱処理を行った後、ウエーハ表
面に熱酸化膜を形成し、その酸化膜上からパーティクル
カウンター（ＫＬＡテンコール社製、ＳＰ−１）を用い
てＬＰＤ（Light PatternDefect）を測定することによ
り、深さ方向のＶｏｉｄ欠陥密度（大きさ０．０９μｍ
以上）を測定した。測定結果を図１に示す。
００℃、６０分の条件で熱処理を行った後、ウエーハ表
面に熱酸化膜を形成し、その酸化膜上からパーティクル
カウンター（ＫＬＡテンコール社製、ＳＰ−１）を用い
てＬＰＤ（Light PatternDefect）を測定することによ
り、深さ方向のＶｏｉｄ欠陥密度（大きさ０．０９μｍ
以上）を測定した。測定結果を図１に示す。
【００３９】尚、深さ方向の測定に際しては、同一ウエ
ーハに熱酸化処理を繰り返し行い、熱酸化膜とシリコン
との界面の位置が、元のウエーハ表面からの深さが約５
０ｎｍ、１２０ｎｍ、１８０ｎｍ、２７０ｎｍに達した
状態でＬＰＤを測定し、得られた測定値を単位体積当た
りの個数に換算して表記した。図１より、測定した深さ
全領域にわたり、大きさ０．０９μｍ以上のＶｏｉｄ欠
陥密度は１×１０４個／ｃｍ３以下であることがわかっ
た。
ーハに熱酸化処理を繰り返し行い、熱酸化膜とシリコン
との界面の位置が、元のウエーハ表面からの深さが約５
０ｎｍ、１２０ｎｍ、１８０ｎｍ、２７０ｎｍに達した
状態でＬＰＤを測定し、得られた測定値を単位体積当た
りの個数に換算して表記した。図１より、測定した深さ
全領域にわたり、大きさ０．０９μｍ以上のＶｏｉｄ欠
陥密度は１×１０４個／ｃｍ３以下であることがわかっ
た。
【００４０】次に、表面に形成した酸化膜厚が約１μｍ
になったところでこの酸化膜をＨＦ水溶液で除去し、ウ
エーハの表面から深さ約０．５μｍにおける酸化膜耐圧
特性（ＴＺＤＢ特性）を測定した。ＴＺＤＢ特性の測定
条件は、酸化膜厚：２５ｎｍ、測定電極：リンドープポ
リシリコン、電極面積：８ｍｍ、判定電流：１ｍＡ／ｃ
ｍ２とした。測定結果を図２中の曲線Ｂとして示した。
になったところでこの酸化膜をＨＦ水溶液で除去し、ウ
エーハの表面から深さ約０．５μｍにおける酸化膜耐圧
特性（ＴＺＤＢ特性）を測定した。ＴＺＤＢ特性の測定
条件は、酸化膜厚：２５ｎｍ、測定電極：リンドープポ
リシリコン、電極面積：８ｍｍ、判定電流：１ｍＡ／ｃ
ｍ２とした。測定結果を図２中の曲線Ｂとして示した。
【００４１】図２の曲線Ｂより、Ｃモード良品率（絶縁
破壊電界が８ＭＶ以上の割合）は９５％以上であること
がわかる。これは、通常のエピタキシャルウエーハとほ
ぼ同一のＴＺＤＢ特性を示している。従って、本発明の
ウエーハは、表面から深さ約０．５μｍにおいてもエピ
タキシャルウエーハとほぼ同一のＴＺＤＢ特性を有する
ことがわかった。
破壊電界が８ＭＶ以上の割合）は９５％以上であること
がわかる。これは、通常のエピタキシャルウエーハとほ
ぼ同一のＴＺＤＢ特性を示している。従って、本発明の
ウエーハは、表面から深さ約０．５μｍにおいてもエピ
タキシャルウエーハとほぼ同一のＴＺＤＢ特性を有する
ことがわかった。
【００４２】また、このウエーハの表面近傍のボロン濃
度、すなわち、元のウエーハの表面から深さ約０．５μ
ｍにおけるボロン濃度を２次イオン質量分析装置により
測定したところ、ボロン濃度は約１×１０１７個／ｃｍ
３であった。従って、水素雰囲気での熱処理後の表面近
傍のボロン濃度は、バルク部に比べて十分に低下してい
ることが確認できた。
度、すなわち、元のウエーハの表面から深さ約０．５μ
ｍにおけるボロン濃度を２次イオン質量分析装置により
測定したところ、ボロン濃度は約１×１０１７個／ｃｍ
３であった。従って、水素雰囲気での熱処理後の表面近
傍のボロン濃度は、バルク部に比べて十分に低下してい
ることが確認できた。
【００４３】さらに、このウエーハのゲッタリング能力
を確認するため、窒素雰囲気下、８００℃、４時間およ
び酸素雰囲気下、１０００℃、１６時間の酸素析出熱処
理を行い、バルク部の内部微小欠陥密度をＯＰＰ（Opti
cal Precipitate Profiler）法により測定した。
を確認するため、窒素雰囲気下、８００℃、４時間およ
び酸素雰囲気下、１０００℃、１６時間の酸素析出熱処
理を行い、バルク部の内部微小欠陥密度をＯＰＰ（Opti
cal Precipitate Profiler）法により測定した。
【００４４】このＯＰＰ法は、ノルマルスキータイプ微
分干渉顕微鏡を応用したもので、まず光源からでたレー
ザ光を偏光プリズムで２本の互いに直交する９０°位相
が異なる直線偏光のビームに分離して、ウエーハ鏡面側
から入射させる。この時１つのビームが欠陥を横切ると
位相シフトが生じ、もう１つのビームとの位相差が生じ
る。この位相差をウエーハ裏面透過後に、偏光アナライ
ザーにより検出することにより欠陥を検出する。
分干渉顕微鏡を応用したもので、まず光源からでたレー
ザ光を偏光プリズムで２本の互いに直交する９０°位相
が異なる直線偏光のビームに分離して、ウエーハ鏡面側
から入射させる。この時１つのビームが欠陥を横切ると
位相シフトが生じ、もう１つのビームとの位相差が生じ
る。この位相差をウエーハ裏面透過後に、偏光アナライ
ザーにより検出することにより欠陥を検出する。
【００４５】その結果、内部微小欠陥密度は５×１０９
個／ｃｍ３であった。従って本発明のウエーハは水素雰
囲気で１２００℃、６０分の条件で熱処理を行ったにも
かかわらず、ａｓ−ｇｒｏｗｎ時に形成されていた酸素
析出核が消滅することなく、その後の熱処理によりゲッ
タリングに十分な内部微小欠陥密度（１×１０８〜２×
１０１０個／ｃｍ３）を形成することができることがわ
かった。
個／ｃｍ３であった。従って本発明のウエーハは水素雰
囲気で１２００℃、６０分の条件で熱処理を行ったにも
かかわらず、ａｓ−ｇｒｏｗｎ時に形成されていた酸素
析出核が消滅することなく、その後の熱処理によりゲッ
タリングに十分な内部微小欠陥密度（１×１０８〜２×
１０１０個／ｃｍ３）を形成することができることがわ
かった。
【００４６】（比較例）窒素ドープを行わずに、実施例
と同一条件で鏡面研磨ウエーハを作製し、このウエーハ
を用いて実施例と同一の水素熱処理を行ったウエーハ
と、水素熱処理を行わないウエーハについて、深さ方向
のＶｏｉｄ欠陥密度を測定し、図１に併記した。図１よ
り、窒素ドープを行わないウエーハでも水素熱処理を行
うことにより深さ５０ｎｍ程度までは０．０９μｍ以上
のＶｏｉｄ欠陥がある程度低減できているが、それ以上
の深さでは、水素熱処理を行わないウエーハと同等であ
ることがわかる。
と同一条件で鏡面研磨ウエーハを作製し、このウエーハ
を用いて実施例と同一の水素熱処理を行ったウエーハ
と、水素熱処理を行わないウエーハについて、深さ方向
のＶｏｉｄ欠陥密度を測定し、図１に併記した。図１よ
り、窒素ドープを行わないウエーハでも水素熱処理を行
うことにより深さ５０ｎｍ程度までは０．０９μｍ以上
のＶｏｉｄ欠陥がある程度低減できているが、それ以上
の深さでは、水素熱処理を行わないウエーハと同等であ
ることがわかる。
【００４７】また、水素熱処理を行ったウエーハについ
て、実施例と同様に深さ約０．５μｍのＴＺＤＢ特性を
調査し、図２に曲線Ａとして併記した。曲線Ａより、窒
素ドープを行わずに水素熱処理を行ったウエーハの表面
から深さ約０．５μｍにおけるＣモード良品率は６０％
程度であり、通常のエピタキシャルウエーハに比べてか
なり劣ることがわかった。
て、実施例と同様に深さ約０．５μｍのＴＺＤＢ特性を
調査し、図２に曲線Ａとして併記した。曲線Ａより、窒
素ドープを行わずに水素熱処理を行ったウエーハの表面
から深さ約０．５μｍにおけるＣモード良品率は６０％
程度であり、通常のエピタキシャルウエーハに比べてか
なり劣ることがわかった。
【００４８】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００４９】例えば、本発明においてチョクラルスキー
法によって窒素をドープしたシリコン単結晶棒を育成す
るに際しては、融液に磁場が印加されているか否かは問
われないものであり、本発明のチョクラルスキー法には
いわゆる磁場を印加するＭＣＺ法も含まれる。
法によって窒素をドープしたシリコン単結晶棒を育成す
るに際しては、融液に磁場が印加されているか否かは問
われないものであり、本発明のチョクラルスキー法には
いわゆる磁場を印加するＭＣＺ法も含まれる。
【００５０】また、上記実施形態では、ｐ／ｐ＋ウエー
ハであってウエーハ表層部の結晶欠陥密度がエピタキシ
ャルウエーハと同等に少ないウエーハを中心に説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、ｐ／ｐ−
ウエーハであっても、ボロンおよび窒素をドープしたシ
リコンウエーハであって、該シリコンウエーハの表面か
ら少なくとも０．２μｍの深さまでの表層部におけるボ
ロン濃度がバルク部のボロン濃度の１／２以下であり、
前記表層部における大きさ０．０９μｍ以上の欠陥密度
が１．０×１０４個／ｃｍ３以下であり、かつ酸素析出
熱処理後の前記バルク部における内部微小欠陥密度が１
×１０８〜２×１０１０個／ｃｍ３であるシリコンウエ
ーハであれば、本発明のシリコンウエーハに含まれる。
ハであってウエーハ表層部の結晶欠陥密度がエピタキシ
ャルウエーハと同等に少ないウエーハを中心に説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、ｐ／ｐ−
ウエーハであっても、ボロンおよび窒素をドープしたシ
リコンウエーハであって、該シリコンウエーハの表面か
ら少なくとも０．２μｍの深さまでの表層部におけるボ
ロン濃度がバルク部のボロン濃度の１／２以下であり、
前記表層部における大きさ０．０９μｍ以上の欠陥密度
が１．０×１０４個／ｃｍ３以下であり、かつ酸素析出
熱処理後の前記バルク部における内部微小欠陥密度が１
×１０８〜２×１０１０個／ｃｍ３であるシリコンウエ
ーハであれば、本発明のシリコンウエーハに含まれる。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、チョ
クラルスキー法によりボロン及び窒素をドープしたシリ
コン単結晶を育成し、この単結晶から得られたウエーハ
に水素含有雰囲気での熱処理を施し、ウエーハ表面のボ
ロンを外方拡散させることにより、ｐ／ｐ＋エピタキシ
ャルシリコンウエーハの代替として用いることができる
シリコンウエーハを、高生産性でかつ簡単に製造するこ
とができる。
クラルスキー法によりボロン及び窒素をドープしたシリ
コン単結晶を育成し、この単結晶から得られたウエーハ
に水素含有雰囲気での熱処理を施し、ウエーハ表面のボ
ロンを外方拡散させることにより、ｐ／ｐ＋エピタキシ
ャルシリコンウエーハの代替として用いることができる
シリコンウエーハを、高生産性でかつ簡単に製造するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ボロンをドープされたウエーハにおいて、ア
ニールの有無、窒素ドープの有無によるウエーハ表層部
の欠陥密度を比較した図である。
ニールの有無、窒素ドープの有無によるウエーハ表層部
の欠陥密度を比較した図である。
【図２】 ボロンをドープされたウエーハにおいて、窒
素ドープの有無によるＴＺＤＢ特性を比較した図であ
る。
素ドープの有無によるＴＺＤＢ特性を比較した図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉塚 正郎 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越半 導体株式会社半導体磯部研究所内 (72)発明者 篠宮 勝 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越半 導体株式会社半導体磯部研究所内 Ｆターム(参考） 4G077 AA03 AB01 AB03 BA04 CF10 EB01 EB03 EB04 ED06 FE05 FE20 GA01
Claims (7)
- 【請求項１】 ボロンおよび窒素をドープしたシリコン
ウエーハであって、該シリコンウエーハの表面から少な
くとも０．２μｍの深さまでの表層部におけるボロン濃
度がバルク部のボロン濃度の１／２以下であり、前記表
層部における大きさ０．０９μｍ以上の欠陥密度が１．
０×１０４個／ｃｍ３以下であり、かつ酸素析出熱処理
後の前記バルク部における内部微小欠陥密度が１×１０
８〜２×１０１０個／ｃｍ３であることを特徴とするシ
リコンウエーハ。 - 【請求項２】 前記シリコンウエーハの窒素濃度が１×
１０１０〜５×１０ １５個／ｃｍ３であることを特徴と
する請求項１に記載されたシリコンウエーハ。 - 【請求項３】 前記シリコンウエーハのバルク部におけ
るボロン濃度が１×１０１７個／ｃｍ３以上であること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載されたシリ
コンウエーハ。 - 【請求項４】 チョクラルスキー法によって窒素および
ボロンをドープしたシリコン単結晶棒を育成し、該単結
晶棒をスライスしてシリコンウエーハに加工した後、該
シリコンウエーハに水素含有雰囲気で熱処理を加えてウ
エーハ表面のボロンを外方拡散させることを特徴とする
シリコンウエーハの製造方法。 - 【請求項５】 前記チョクラルスキー法によって窒素お
よびボロンをドープしたシリコン単結晶棒を育成する際
に、該単結晶棒にドープする窒素濃度を１×１０１０〜
５×１０１５個／ｃｍ３にすることを特徴とする請求項
４に記載されたシリコンウエーハの製造方法。 - 【請求項６】 前記チョクラルスキー法によって窒素お
よびボロンをドープしたシリコン単結晶棒を育成する際
に、該単結晶棒にドープするボロン濃度を１×１０１７
個／ｃｍ３以上とすることを特徴とする請求項４または
請求項５に記載されたシリコンウエーハの製造方法。 - 【請求項７】 前記水素含有雰囲気が水素１００％雰囲
気であり、かつ前記熱処理温度が１１００℃以上である
ことを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１
項に記載されたシリコンウエーハの製造方法。
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP25148299A JP3861524B2 (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | シリコンウエーハ及びその製造方法 |
| KR1020017005539A KR100704945B1 (ko) | 1999-09-06 | 2000-08-30 | 실리콘 웨이퍼 및 그 제조방법 |
| PCT/JP2000/005872 WO2001018285A1 (fr) | 1999-09-06 | 2000-08-30 | Plaquette et procede de fabrication de la plaquette |
| EP00956804A EP1138809A4 (en) | 1999-09-06 | 2000-08-30 | SILICON WAFER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25148299A JP3861524B2 (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | シリコンウエーハ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3861524B2 JP3861524B2 (ja) | 2006-12-20 |
Family
ID=17223473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25148299A Expired - Lifetime JP3861524B2 (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | シリコンウエーハ及びその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3861524B2 (ja) |
| KR (1) | KR100704945B1 (ja) |
| TW (1) | TW576876B (ja) |
| WO (1) | WO2001018285A1 (ja) |
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| KR100939299B1 (ko) * | 2005-07-27 | 2010-01-28 | 가부시키가이샤 사무코 | 실리콘 웨이퍼 및 그 제조 방법 |
| KR100793607B1 (ko) * | 2006-06-27 | 2008-01-10 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 에피텍셜 실리콘 웨이퍼 및 그 제조방법 |
| CN105332061A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-02-17 | 阳光能源（青海）有限公司 | 一种消除单晶棒氧施主效应对电阻率影响的热处理工艺 |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH10144697A (ja) * | 1996-11-06 | 1998-05-29 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコンウエーハ及びその製造方法 |
| JP3516200B2 (ja) * | 1997-12-25 | 2004-04-05 | 三菱住友シリコン株式会社 | シリコン単結晶およびエピタキシャルウェーハ |
| TW505709B (en) * | 1998-05-22 | 2002-10-11 | Shinetsu Handotai Kk | A method for producing an epitaxial silicon single crystal wafer and the epitaxial silicon single crystal wafer |
| WO2000012787A1 (en) * | 1998-08-31 | 2000-03-09 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Silicon single crystal wafer, epitaxial silicon wafer, and method for producing them |
| JP4750916B2 (ja) * | 1999-03-26 | 2011-08-17 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | シリコン単結晶インゴットの育成方法およびそれを用いたシリコンウェーハ |
-
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- 1999-09-06 JP JP25148299A patent/JP3861524B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-08-30 EP EP00956804A patent/EP1138809A4/en not_active Withdrawn
- 2000-08-30 WO PCT/JP2000/005872 patent/WO2001018285A1/ja not_active Application Discontinuation
- 2000-08-30 KR KR1020017005539A patent/KR100704945B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2000-09-05 TW TW089118378A patent/TW576876B/zh not_active IP Right Cessation
Also Published As
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| EP1138809A4 (en) | 2006-11-29 |
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| KR20010089391A (ko) | 2001-10-06 |
| TW576876B (en) | 2004-02-21 |
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