JP2001237247A - エピタキシャルウエーハの製造方法及びエピタキシャルウエーハ、並びにエピタキシャル成長用ｃｚシリコンウエーハ - Google Patents
エピタキシャルウエーハの製造方法及びエピタキシャルウエーハ、並びにエピタキシャル成長用ｃｚシリコンウエーハInfo
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- JP2001237247A JP2001237247A JP2000048461A JP2000048461A JP2001237247A JP 2001237247 A JP2001237247 A JP 2001237247A JP 2000048461 A JP2000048461 A JP 2000048461A JP 2000048461 A JP2000048461 A JP 2000048461A JP 2001237247 A JP2001237247 A JP 2001237247A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡易な方法により結晶性に優れ、ＩＧ能力の
高いエピタキシャルウエーハを提供する。 【解決手段】 炭素がドープされたＣＺシリコンウエー
ハに１０００℃未満の温度でエピタキシャル成長を行う
エピタキシャルウエーハの製造方法。及び、炭素がドー
プされたＣＺシリコンウエーハである基板と、１０００
℃未満の温度で成長されたエピタキシャル層からなるエ
ピタキシャルウエーハ。並びに、１０００℃未満の温度
でエピタキシャル成長を行うためのエピタキシャル成長
用ＣＺシリコンウエーハであって、該ＣＺシリコンウエ
ーハは炭素がドープされたものであるエピタキシャル成
長用ＣＺシリコンウエーハ。
高いエピタキシャルウエーハを提供する。 【解決手段】 炭素がドープされたＣＺシリコンウエー
ハに１０００℃未満の温度でエピタキシャル成長を行う
エピタキシャルウエーハの製造方法。及び、炭素がドー
プされたＣＺシリコンウエーハである基板と、１０００
℃未満の温度で成長されたエピタキシャル層からなるエ
ピタキシャルウエーハ。並びに、１０００℃未満の温度
でエピタキシャル成長を行うためのエピタキシャル成長
用ＣＺシリコンウエーハであって、該ＣＺシリコンウエ
ーハは炭素がドープされたものであるエピタキシャル成
長用ＣＺシリコンウエーハ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、優れたＩＧ能力を
有する、エピタキシャルウエーハの製造方法およびエピ
タキシャルウエーハ並びにエピタキシャル成長用ＣＺシ
リコンウエーハに関する。
有する、エピタキシャルウエーハの製造方法およびエピ
タキシャルウエーハ並びにエピタキシャル成長用ＣＺシ
リコンウエーハに関する。
【０００２】
【従来の技術】チョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓ
ｋｉ；ＣＺ）法により製造されたエピタキシャル成長用
ＣＺシリコンウエーハ（以下、単に基板と呼ぶことがあ
る。）にエピタキシャル（以下、単にエピと呼ぶことあ
る。）成長を行って作製したエピタキシャルウエーハ
（以下、単にエピウエーハと呼ぶことがある。）は、そ
のエピタキシャル層の良好な結晶性から、高集積デバイ
スの作製に広く用いられている。
ｋｉ；ＣＺ）法により製造されたエピタキシャル成長用
ＣＺシリコンウエーハ（以下、単に基板と呼ぶことがあ
る。）にエピタキシャル（以下、単にエピと呼ぶことあ
る。）成長を行って作製したエピタキシャルウエーハ
（以下、単にエピウエーハと呼ぶことがある。）は、そ
のエピタキシャル層の良好な結晶性から、高集積デバイ
スの作製に広く用いられている。
【０００３】しかし、このようなエピタキシャルウエー
ハは、エピタキシャル成長を行う際に、通常１０００℃
以上の高温プロセスを施されて製造される。そのため酸
素析出の核が高温プロセス中に溶解してしまい、その後
のデバイスプロセスにてバルク中に酸素が析出せず、充
分な量のＢＭＤ（Ｂｕｌｋ Ｍｉｃｒｏ Ｄｅｆｅｃ
ｔ：内部微小欠陥）を得ることができないことから、Ｉ
Ｇ（インターナルゲッタリング）能力不足となるという
問題があった。
ハは、エピタキシャル成長を行う際に、通常１０００℃
以上の高温プロセスを施されて製造される。そのため酸
素析出の核が高温プロセス中に溶解してしまい、その後
のデバイスプロセスにてバルク中に酸素が析出せず、充
分な量のＢＭＤ（Ｂｕｌｋ Ｍｉｃｒｏ Ｄｅｆｅｃ
ｔ：内部微小欠陥）を得ることができないことから、Ｉ
Ｇ（インターナルゲッタリング）能力不足となるという
問題があった。
【０００４】そこで、上記問題を解決するために以下の
ような対策がとられている。第１に、基板となるＣＺシ
リコンウエーハの酸素濃度を高くすることにより酸素を
析出させる。第２に、エピタキシャル成長プロセスを低
温化し、析出核の溶解を抑制することにより、析出不足
を防ぐ。第３に、エピ前又はエピ後に熱処理を施すこと
により、前者は析出核を高温で安定なサイズまで成長さ
せ、後者は新たに析出核を作り出すことにより酸素析出
を確保する。
ような対策がとられている。第１に、基板となるＣＺシ
リコンウエーハの酸素濃度を高くすることにより酸素を
析出させる。第２に、エピタキシャル成長プロセスを低
温化し、析出核の溶解を抑制することにより、析出不足
を防ぐ。第３に、エピ前又はエピ後に熱処理を施すこと
により、前者は析出核を高温で安定なサイズまで成長さ
せ、後者は新たに析出核を作り出すことにより酸素析出
を確保する。
【０００５】しかし、これらの対策では以下の問題点が
あった。第１の酸素濃度を高くする、すなわち高酸素結
晶の育成を行った場合は、チョクラルスキー法において
ルツボの劣化速度を速めるため、ルツボの耐久性が低下
し、結晶が有転位化しやすくなっていた。第２の１００
０℃未満の低温にて成長したエピタキシャルウエーハ
は、高温成長と比較すれば、その後のデバイスプロセス
において確かに析出は起こりやすいが、ゲッタリングサ
イトとしては密度がまだ不十分である。第３のエピ前後
の熱処理は、低温（６００〜１０００oC）で長時間（４
時間以上）の熱処理が必要でコストアップとなる。
あった。第１の酸素濃度を高くする、すなわち高酸素結
晶の育成を行った場合は、チョクラルスキー法において
ルツボの劣化速度を速めるため、ルツボの耐久性が低下
し、結晶が有転位化しやすくなっていた。第２の１００
０℃未満の低温にて成長したエピタキシャルウエーハ
は、高温成長と比較すれば、その後のデバイスプロセス
において確かに析出は起こりやすいが、ゲッタリングサ
イトとしては密度がまだ不十分である。第３のエピ前後
の熱処理は、低温（６００〜１０００oC）で長時間（４
時間以上）の熱処理が必要でコストアップとなる。
【０００６】また、上記対策とは別に、シリコン単結晶
中に酸素析出を助長するドーパントを添加してＩＧ能力
を向上させる試みもなされた。このような酸素析出特性
に影響を与える不純物としては、窒素および炭素が良く
知られている。中でも窒素がドープされたＣＺシリコン
ウエーハは、高温で安定な酸素析出核が形成されるた
め、１０００℃以上の高温のエピタキシャル成長を行っ
てもその酸素析出核は消滅せず、その後のデバイスプロ
セスにおいて十分な酸素析出物を確保できる利点があ
る。しかしながら、極めて高い酸素析出物密度が要求さ
れる場合には、窒素を高濃度にドープする必要があるた
め、このような高濃度に窒素がドープされたウエーハに
エピタキシャル成長を行うと、エピタキシャル層に結晶
欠陥が発生する場合があった。
中に酸素析出を助長するドーパントを添加してＩＧ能力
を向上させる試みもなされた。このような酸素析出特性
に影響を与える不純物としては、窒素および炭素が良く
知られている。中でも窒素がドープされたＣＺシリコン
ウエーハは、高温で安定な酸素析出核が形成されるた
め、１０００℃以上の高温のエピタキシャル成長を行っ
てもその酸素析出核は消滅せず、その後のデバイスプロ
セスにおいて十分な酸素析出物を確保できる利点があ
る。しかしながら、極めて高い酸素析出物密度が要求さ
れる場合には、窒素を高濃度にドープする必要があるた
め、このような高濃度に窒素がドープされたウエーハに
エピタキシャル成長を行うと、エピタキシャル層に結晶
欠陥が発生する場合があった。
【０００７】一方、炭素がドープされたＣＺシリコンウ
エーハも、酸素析出を促進する働きがあることが知られ
ていた。例えば、特開平１０−２２９０９３号公報及び
特開平１１−２０４５３４号公報には、シリコン単結晶
中に炭素をドープすることにより、ＩＧ能力を向上させ
る発明が記載されている。しかし、炭素がドープされた
シリコンウエーハを基板としてエピタキシャル成長を行
うと、窒素をドープしたシリコンウエーハを基板として
エピタキシャル成長を行った場合に比べて、酸素析出を
促進する働きが劣り、十分なＩＧ能力を得ることができ
ないという欠点があった。
エーハも、酸素析出を促進する働きがあることが知られ
ていた。例えば、特開平１０−２２９０９３号公報及び
特開平１１−２０４５３４号公報には、シリコン単結晶
中に炭素をドープすることにより、ＩＧ能力を向上させ
る発明が記載されている。しかし、炭素がドープされた
シリコンウエーハを基板としてエピタキシャル成長を行
うと、窒素をドープしたシリコンウエーハを基板として
エピタキシャル成長を行った場合に比べて、酸素析出を
促進する働きが劣り、十分なＩＧ能力を得ることができ
ないという欠点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するためになされたもので、特別な工程を付加し
てコストを高めてしまうことなく、簡易な方法により結
晶性に優れ、ＩＧ能力の高いエピタキシャルウエーハを
製造することを目的とする。
を解決するためになされたもので、特別な工程を付加し
てコストを高めてしまうことなく、簡易な方法により結
晶性に優れ、ＩＧ能力の高いエピタキシャルウエーハを
製造することを目的とする。
【０００９】
【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、炭素がドープされたＣＺシリコンウエーハ
に１０００℃未満の温度でエピタキシャル成長を行うこ
とを特徴とするエピタキシャルウエーハの製造方法であ
る（請求項１）。このように、炭素がドープされたＣＺ
シリコンウエーハに１０００℃未満の低温エピタキシャ
ル成長を行うことにより、従来の炭素ドープシリコンウ
エーハにエピタキシャル成長を行った場合に比べて多く
の酸素析出を得ることができ、より良好なＩＧ能力を得
ることができる。
の本発明は、炭素がドープされたＣＺシリコンウエーハ
に１０００℃未満の温度でエピタキシャル成長を行うこ
とを特徴とするエピタキシャルウエーハの製造方法であ
る（請求項１）。このように、炭素がドープされたＣＺ
シリコンウエーハに１０００℃未満の低温エピタキシャ
ル成長を行うことにより、従来の炭素ドープシリコンウ
エーハにエピタキシャル成長を行った場合に比べて多く
の酸素析出を得ることができ、より良好なＩＧ能力を得
ることができる。
【００１０】この場合、前記ＣＺシリコンウエーハの炭
素濃度を１．０ｐｐｍａ以上とすることが好ましい（請
求項２）。このように、基板とするＣＺシリコンウエー
ハの炭素濃度を１．０ｐｐｍａ以上とすれば、比較的低
酸素濃度のウエーハであっても、確実に酸素析出を促進
する効果を得ることができ、ＩＧ能力を向上させること
ができるからである。尚、ＣＺ単結晶引上げ時の単結晶
化の妨げとなる場合があるので、炭素濃度は５ｐｐｍａ
以下とするのが好ましい。
素濃度を１．０ｐｐｍａ以上とすることが好ましい（請
求項２）。このように、基板とするＣＺシリコンウエー
ハの炭素濃度を１．０ｐｐｍａ以上とすれば、比較的低
酸素濃度のウエーハであっても、確実に酸素析出を促進
する効果を得ることができ、ＩＧ能力を向上させること
ができるからである。尚、ＣＺ単結晶引上げ時の単結晶
化の妨げとなる場合があるので、炭素濃度は５ｐｐｍａ
以下とするのが好ましい。
【００１１】この場合、前記エピタキシャル成長前のＣ
Ｚシリコンウエーハに、６００〜１０００℃の温度で、
少なくとも１時間の熱処理を行うことが好ましい（請求
項３）。このように、エピタキシャル成長前に、６００
〜１０００℃の低温熱処理を行うことにより、酸素析出
核を安定なサイズにまで成長させることができ、より多
くのＢＭＤを得ることができる。さらに、本発明ではエ
ピタキシャル成長を行うＣＺシリコンウエーハに炭素が
ドープされているため、従来から行われていたエピタキ
シャル成長前熱処理のように、長時間の熱処理は要しな
い。
Ｚシリコンウエーハに、６００〜１０００℃の温度で、
少なくとも１時間の熱処理を行うことが好ましい（請求
項３）。このように、エピタキシャル成長前に、６００
〜１０００℃の低温熱処理を行うことにより、酸素析出
核を安定なサイズにまで成長させることができ、より多
くのＢＭＤを得ることができる。さらに、本発明ではエ
ピタキシャル成長を行うＣＺシリコンウエーハに炭素が
ドープされているため、従来から行われていたエピタキ
シャル成長前熱処理のように、長時間の熱処理は要しな
い。
【００１２】この場合、前記エピタキシャル成長後のエ
ピタキシャルウエーハに、６００〜１０００℃の温度
で、少なくとも１時間の熱処理を行うことが好ましい
（請求項４）。このように、エピタキシャル成長後の６
００〜１０００℃の低温熱処理によっても、新たな析出
核を作り出すことができ、ＢＭＤ密度を増大させること
ができる。この場合も本発明ではエピタキシャルウエー
ハに炭素がドープされているので、従来から行われてい
たエピタキシャル成長後の熱処理のように、長時間の熱
処理は要しない。
ピタキシャルウエーハに、６００〜１０００℃の温度
で、少なくとも１時間の熱処理を行うことが好ましい
（請求項４）。このように、エピタキシャル成長後の６
００〜１０００℃の低温熱処理によっても、新たな析出
核を作り出すことができ、ＢＭＤ密度を増大させること
ができる。この場合も本発明ではエピタキシャルウエー
ハに炭素がドープされているので、従来から行われてい
たエピタキシャル成長後の熱処理のように、長時間の熱
処理は要しない。
【００１３】そして、このような本発明の製造方法で製
造されたエピタキシャルウエーハ（請求項５）は、例え
ば、炭素がドープされたＣＺシリコンウエーハである基
板と、１０００℃未満の温度で成長されたエピタキシャ
ル層からなることを特徴とするエピタキシャルウエーハ
である（請求項６）。このように、本発明の炭素がドー
プされたＣＺシリコンウエーハである基板に、１０００
℃未満の温度でエピタキシャル層が成長されたエピタキ
シャルウエーハは、高いＩＧ能力を有する上に、窒素を
ドープされた基板を用いたエピタキシャルウエーハのよ
うにエピタキシャル層に結晶欠陥が生じることもなく、
極めて高品質のエピタキシャルウエーハである。
造されたエピタキシャルウエーハ（請求項５）は、例え
ば、炭素がドープされたＣＺシリコンウエーハである基
板と、１０００℃未満の温度で成長されたエピタキシャ
ル層からなることを特徴とするエピタキシャルウエーハ
である（請求項６）。このように、本発明の炭素がドー
プされたＣＺシリコンウエーハである基板に、１０００
℃未満の温度でエピタキシャル層が成長されたエピタキ
シャルウエーハは、高いＩＧ能力を有する上に、窒素を
ドープされた基板を用いたエピタキシャルウエーハのよ
うにエピタキシャル層に結晶欠陥が生じることもなく、
極めて高品質のエピタキシャルウエーハである。
【００１４】また本発明は、１０００℃未満の温度でエ
ピタキシャル成長を行うためのエピタキシャル成長用Ｃ
Ｚシリコンウエーハであって、該ＣＺシリコンウエーハ
は炭素がドープされたものであることを特徴とするエピ
タキシャル成長用ＣＺシリコンウエーハである（請求項
７）。このように、炭素がドープされたＣＺシリコンウ
エーハを、１０００℃未満の温度でエピタキシャル成長
を行うためのエピタキシャル成長用ＣＺシリコンウエー
ハとして供すれば、従来に比べてはるかに大きいＩＧ能
力を有するエピタキシャルウエーハを得ることができ
る。
ピタキシャル成長を行うためのエピタキシャル成長用Ｃ
Ｚシリコンウエーハであって、該ＣＺシリコンウエーハ
は炭素がドープされたものであることを特徴とするエピ
タキシャル成長用ＣＺシリコンウエーハである（請求項
７）。このように、炭素がドープされたＣＺシリコンウ
エーハを、１０００℃未満の温度でエピタキシャル成長
を行うためのエピタキシャル成長用ＣＺシリコンウエー
ハとして供すれば、従来に比べてはるかに大きいＩＧ能
力を有するエピタキシャルウエーハを得ることができ
る。
【００１５】この場合、前記ＣＺシリコンウエーハの炭
素濃度が１．０ｐｐｍａ以上であることが好ましい（請
求項８）。前述のように、このような炭素濃度であれ
ば、比較的低酸素濃度であっても充分なＩＧ効果を得る
ことができるからである。
素濃度が１．０ｐｐｍａ以上であることが好ましい（請
求項８）。前述のように、このような炭素濃度であれ
ば、比較的低酸素濃度であっても充分なＩＧ効果を得る
ことができるからである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、さらに詳細に説明するが本発明はこれに限定される
ものではない。まず本発明者らは、炭素がドープされた
ＣＺ結晶のＯＳＦ（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ−ｉｎｄｕｃｅ
ｄ Ｓｔａｃｋｉｎｇ Ｆａｕｌｔ）やＧｒｏｗｎ−ｉ
ｎ欠陥に及ぼす影響を詳細に調査した。その結果、炭素
ドープ結晶は窒素ドープ結晶とは違い、ＯＳＦリングが
発生しやすくなったり、又その位置に転位ループが発生
することは無いということが確認できた。すなわち、エ
ピタキシャル成長により発生するエピタキシャル層の結
晶欠陥の発生源となる、エピタキシャル成長用ＣＺシリ
コンウエーハの結晶欠陥がない（少ない）ことになり、
この点に関しては炭素ドープウエーハは、基板として適
した材料といえる事が分かった。
て、さらに詳細に説明するが本発明はこれに限定される
ものではない。まず本発明者らは、炭素がドープされた
ＣＺ結晶のＯＳＦ（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ−ｉｎｄｕｃｅ
ｄ Ｓｔａｃｋｉｎｇ Ｆａｕｌｔ）やＧｒｏｗｎ−ｉ
ｎ欠陥に及ぼす影響を詳細に調査した。その結果、炭素
ドープ結晶は窒素ドープ結晶とは違い、ＯＳＦリングが
発生しやすくなったり、又その位置に転位ループが発生
することは無いということが確認できた。すなわち、エ
ピタキシャル成長により発生するエピタキシャル層の結
晶欠陥の発生源となる、エピタキシャル成長用ＣＺシリ
コンウエーハの結晶欠陥がない（少ない）ことになり、
この点に関しては炭素ドープウエーハは、基板として適
した材料といえる事が分かった。
【００１７】しかし、前述のように炭素ドープウエーハ
にエピタキシャル成長を行うと、窒素をドープしたウエ
ーハにエピタキシャル成長を行った場合に比べて、その
後のデバイスプロセスで酸素析出があまり促進されず、
ＩＧ能力が低いという欠点がある。
にエピタキシャル成長を行うと、窒素をドープしたウエ
ーハにエピタキシャル成長を行った場合に比べて、その
後のデバイスプロセスで酸素析出があまり促進されず、
ＩＧ能力が低いという欠点がある。
【００１８】そこで、本発明者らは炭素ドープウエーハ
のＩＧ能力を向上させるべく、炭素ドープウエーハの酸
素析出特性を調査した。図１は、炭素が低濃度（図１
（ａ）：狙い値０．１ｐｐｍａ）および高濃度（図１
（ｂ）：狙い値１．０ｐｐｍａ）にドープされ、酸素濃
度が１０〜１９ｐｐｍａ−ＪＥＩＤＡ（日本電子工業振
興協会規格）の範囲で引き上げられた６インチ、結晶方
位＜１００＞、ｐ型、１０Ω・ｃｍのＣＺ単結晶から作
製されたウエーハに対して８００℃／４ｈ＋１０００℃
／１６ｈと１０００℃／１６ｈの２種類の熱処理を行
い、酸素析出特性を調査した結果を示したものである。
のＩＧ能力を向上させるべく、炭素ドープウエーハの酸
素析出特性を調査した。図１は、炭素が低濃度（図１
（ａ）：狙い値０．１ｐｐｍａ）および高濃度（図１
（ｂ）：狙い値１．０ｐｐｍａ）にドープされ、酸素濃
度が１０〜１９ｐｐｍａ−ＪＥＩＤＡ（日本電子工業振
興協会規格）の範囲で引き上げられた６インチ、結晶方
位＜１００＞、ｐ型、１０Ω・ｃｍのＣＺ単結晶から作
製されたウエーハに対して８００℃／４ｈ＋１０００℃
／１６ｈと１０００℃／１６ｈの２種類の熱処理を行
い、酸素析出特性を調査した結果を示したものである。
【００１９】尚、炭素ドープ結晶の引き上げは、１８イ
ンチの石英ルツボを使用し、ルツボ内のシリコン融液に
炭素棒を浸漬することにより行った。ルツボ回転速度、
結晶回転速度をそれぞれ２ｒｐｍ、１５ｒｐｍとして、
炭素棒は表面積約２５００ｍｍ２の領域を浸漬し、浸漬
時間は、１５分（０．１ｐｐｍａ）または１２０分
（１．０ｐｐｍａ）とした。
ンチの石英ルツボを使用し、ルツボ内のシリコン融液に
炭素棒を浸漬することにより行った。ルツボ回転速度、
結晶回転速度をそれぞれ２ｒｐｍ、１５ｒｐｍとして、
炭素棒は表面積約２５００ｍｍ２の領域を浸漬し、浸漬
時間は、１５分（０．１ｐｐｍａ）または１２０分
（１．０ｐｐｍａ）とした。
【００２０】図１（ａ）より、低炭素濃度（０．１ｐｐ
ｍａ）のウエーハサンプルに８００＋１０００℃の熱処
理を施した場合には、通常の１５ｐｐｍａ−ＪＥＩＤＡ
程度以上の酸素濃度を有するウエーハにおいて、約１×
１０１０（個／ｃｍ３）程度あるいはそれ以上のＢＭＤ
が観察されたことが判る。
ｍａ）のウエーハサンプルに８００＋１０００℃の熱処
理を施した場合には、通常の１５ｐｐｍａ−ＪＥＩＤＡ
程度以上の酸素濃度を有するウエーハにおいて、約１×
１０１０（個／ｃｍ３）程度あるいはそれ以上のＢＭＤ
が観察されたことが判る。
【００２１】また、図１（ｂ）より、高炭素濃度（１．
０ｐｐｍａ）のウエーハサンプルに８００＋１０００℃
の熱処理を施した場合には、１２ｐｐｍａ−ＪＥＩＤＡ
程度以上の酸素濃度を有するウエーハにおいて、約１×
１０１０（個／ｃｍ３）程度あるいはそれ以上のＢＭＤ
が観察されたことが判る。
０ｐｐｍａ）のウエーハサンプルに８００＋１０００℃
の熱処理を施した場合には、１２ｐｐｍａ−ＪＥＩＤＡ
程度以上の酸素濃度を有するウエーハにおいて、約１×
１０１０（個／ｃｍ３）程度あるいはそれ以上のＢＭＤ
が観察されたことが判る。
【００２２】一方、図１（ａ）（ｂ）が示すように、１
０００℃／１６ｈの熱処理を施した場合のＢＭＤは非常
に少なく、特に酸素濃度１４ｐｐｍａ−ＪＥＩＤＡ以下
では、低炭素濃度あるいは高炭素濃度とした場合のいず
れも約１×１０７（個／ｃｍ ３）程度のＢＭＤしか観察
されなかった。
０００℃／１６ｈの熱処理を施した場合のＢＭＤは非常
に少なく、特に酸素濃度１４ｐｐｍａ−ＪＥＩＤＡ以下
では、低炭素濃度あるいは高炭素濃度とした場合のいず
れも約１×１０７（個／ｃｍ ３）程度のＢＭＤしか観察
されなかった。
【００２３】つまり、炭素ドープにより酸素析出が促進
されるのは、初段熱処理の８００℃前後の温度において
安定な（消滅しない）析出核のみであり、初段が１００
０℃以上の高温では析出核が消滅しやすいため、あまり
析出しないことが確認された。これは、炭素ドープをし
た基板上に通常の１０００℃以上の高温工程でエピタキ
シャル層を成長させても、酸素析出核が消滅してしま
い、その後のデバイスプロセスで高いＩＧ能力は期待で
きないことを意味する。
されるのは、初段熱処理の８００℃前後の温度において
安定な（消滅しない）析出核のみであり、初段が１００
０℃以上の高温では析出核が消滅しやすいため、あまり
析出しないことが確認された。これは、炭素ドープをし
た基板上に通常の１０００℃以上の高温工程でエピタキ
シャル層を成長させても、酸素析出核が消滅してしま
い、その後のデバイスプロセスで高いＩＧ能力は期待で
きないことを意味する。
【００２４】また、これらの炭素ドープウエーハに対
し、Ｓｅｃｃｏエッチングを３０分行い、ＬＥＰ（Ｌａ
ｒｇｅ Ｅｔｃｈ Ｐｉｔ）と呼ばれるエッチピットを
観察した。ＬＥＰは転位クラスターに起因する欠陥であ
り、ＬＥＰが存在するウエーハにエピタキシャル層を形
成すると、ＬＥＰが存在する領域にエピ層欠陥が発生す
ることがわかっている（特願平１１−２９４５２３号公
報参照）。観察の結果、炭素ドープされたウエーハには
このようなＬＥＰは全く観察されないことが確認でき
た。したがって、炭素ドープウエーハにエピタキシャル
層を形成すれば、窒素ドープウエーハのような２次欠陥
が発生することがないことが確認された。
し、Ｓｅｃｃｏエッチングを３０分行い、ＬＥＰ（Ｌａ
ｒｇｅ Ｅｔｃｈ Ｐｉｔ）と呼ばれるエッチピットを
観察した。ＬＥＰは転位クラスターに起因する欠陥であ
り、ＬＥＰが存在するウエーハにエピタキシャル層を形
成すると、ＬＥＰが存在する領域にエピ層欠陥が発生す
ることがわかっている（特願平１１−２９４５２３号公
報参照）。観察の結果、炭素ドープされたウエーハには
このようなＬＥＰは全く観察されないことが確認でき
た。したがって、炭素ドープウエーハにエピタキシャル
層を形成すれば、窒素ドープウエーハのような２次欠陥
が発生することがないことが確認された。
【００２５】以上より、本発明者らは、炭素ドープ基板
の酸素析出に対する上記特性を実験的に初めて把握し
た。そして、この特性を生かし、高いＢＭＤ密度、すな
わち高いＩＧ能力を有するエピタキシャウエーハを得る
ことを検討した結果、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明は、炭素ドープした結晶をエピタキシ
ャルウエーハの基板に用い、高いＢＭＤを得るため、１
０００℃未満の低温のエピ成長を行うものである。この
温度でエピ成長させれば、その後のデバイスプロセスに
おいて約１×１０１０（個／ｃｍ３）程度あるいはそれ
以上のＢＭＤ密度が得られ、かつ、２次欠陥の発生もな
い優れたエピタキシャルウエーハを、特別な工程を付加
することなく得ることが出来る。ただし、６００℃未満
の温度ではエピ成長中に酸素析出核の成長が十分におこ
らない場合があり、その後の熱処理条件によっては溶解
してしまう場合があるので、エピ成長温度は６００℃以
上とするのが好ましい。
の酸素析出に対する上記特性を実験的に初めて把握し
た。そして、この特性を生かし、高いＢＭＤ密度、すな
わち高いＩＧ能力を有するエピタキシャウエーハを得る
ことを検討した結果、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明は、炭素ドープした結晶をエピタキシ
ャルウエーハの基板に用い、高いＢＭＤを得るため、１
０００℃未満の低温のエピ成長を行うものである。この
温度でエピ成長させれば、その後のデバイスプロセスに
おいて約１×１０１０（個／ｃｍ３）程度あるいはそれ
以上のＢＭＤ密度が得られ、かつ、２次欠陥の発生もな
い優れたエピタキシャルウエーハを、特別な工程を付加
することなく得ることが出来る。ただし、６００℃未満
の温度ではエピ成長中に酸素析出核の成長が十分におこ
らない場合があり、その後の熱処理条件によっては溶解
してしまう場合があるので、エピ成長温度は６００℃以
上とするのが好ましい。
【００２６】尚、従来技術と同様にエピ成長前後に６０
０〜１０００℃の低温熱処理を行い、酸素析出核を成長
させる処理を加えることにより、よりＢＭＤ密度を多く
することが出来るのでより好ましい。この場合、基板に
炭素がドープされているため、熱処理時間は１時間程度
の短時間の熱処理でも十分に酸素析出が促進されるの
で、熱処理のコストは安くすむ。
０〜１０００℃の低温熱処理を行い、酸素析出核を成長
させる処理を加えることにより、よりＢＭＤ密度を多く
することが出来るのでより好ましい。この場合、基板に
炭素がドープされているため、熱処理時間は１時間程度
の短時間の熱処理でも十分に酸素析出が促進されるの
で、熱処理のコストは安くすむ。
【００２７】次に、ＢＭＤ密度の炭素濃度依存性を調査
するため、上記実験で得られた炭素ドープサンプルか
ら、酸素濃度が１３．５〜１５．５ｐｐｍａ（ＪＥＩＤ
Ａ）のサンプルを抜き出して炭素濃度とＢＭＤ密度との
関係を図２にプロットした。
するため、上記実験で得られた炭素ドープサンプルか
ら、酸素濃度が１３．５〜１５．５ｐｐｍａ（ＪＥＩＤ
Ａ）のサンプルを抜き出して炭素濃度とＢＭＤ密度との
関係を図２にプロットした。
【００２８】図２より、炭素が１．０ｐｐｍａ以上ドー
プされ、初段に１０００℃未満の熱処理を行った場合に
は、比較的低酸素濃度のウエーハでも、約１×１０１０
（個／ｃｍ３）以上の極めて高密度のＢＭＤ密度が得ら
れることが判る。すなわち、このようなウエーハに１０
００℃未満でエピ成長を行えば、その後のデバイスプロ
セスにおいて高密度のＢＭＤを生ずることができるエピ
ウエーハが得られることが期待できる。さらに、特定の
ＢＭＤ密度を有するウエーハ用の結晶を引き上げる際の
酸素濃度に大きなマージンを与えることになり、引き上
げ結晶の酸素濃度バラツキの制限が緩和される。また、
この波及効果として単結晶の高速成長が可能になり、生
産コストダウンにつながる。
プされ、初段に１０００℃未満の熱処理を行った場合に
は、比較的低酸素濃度のウエーハでも、約１×１０１０
（個／ｃｍ３）以上の極めて高密度のＢＭＤ密度が得ら
れることが判る。すなわち、このようなウエーハに１０
００℃未満でエピ成長を行えば、その後のデバイスプロ
セスにおいて高密度のＢＭＤを生ずることができるエピ
ウエーハが得られることが期待できる。さらに、特定の
ＢＭＤ密度を有するウエーハ用の結晶を引き上げる際の
酸素濃度に大きなマージンを与えることになり、引き上
げ結晶の酸素濃度バラツキの制限が緩和される。また、
この波及効果として単結晶の高速成長が可能になり、生
産コストダウンにつながる。
【００２９】
【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）１８インチの石英ルツボを使用してルツボ内
に原料多結晶を投入して溶融し、ルツボ内のシリコン融
液に炭素棒を浸漬することにより、直径６インチ、結晶
方位＜１００＞、ｐ型、１０〜２０Ω・ｃｍの炭素ドー
プＣＺシリコン単結晶棒を引き上げた。
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）１８インチの石英ルツボを使用してルツボ内
に原料多結晶を投入して溶融し、ルツボ内のシリコン融
液に炭素棒を浸漬することにより、直径６インチ、結晶
方位＜１００＞、ｐ型、１０〜２０Ω・ｃｍの炭素ドー
プＣＺシリコン単結晶棒を引き上げた。
【００３０】結晶の引き上げ速度は１．０ｍｍ／ｍｉ
ｎ、ルツボ回転速度、結晶回転速度をそれぞれ２ｒｐ
ｍ、１５ｒｐｍとして、炭素棒は面積約２５００ｍｍ２
の領域を１２０分浸漬した。この単結晶棒の直胴部のト
ップから３０ｃｍの位置からウエーハを切り出し通常の
加工方法により鏡面研磨ウエーハを複数枚作製し、炭素
濃度および酸素濃度をＦＴ−ＩＲ法（フーリエ変換赤外
分光法）により測定した。その結果、炭素濃度は約１．
１ｐｐｍａ、酸素濃度は約１５．３ｐｐｍａ（ＪＥＩＤ
Ａ）であった。
ｎ、ルツボ回転速度、結晶回転速度をそれぞれ２ｒｐ
ｍ、１５ｒｐｍとして、炭素棒は面積約２５００ｍｍ２
の領域を１２０分浸漬した。この単結晶棒の直胴部のト
ップから３０ｃｍの位置からウエーハを切り出し通常の
加工方法により鏡面研磨ウエーハを複数枚作製し、炭素
濃度および酸素濃度をＦＴ−ＩＲ法（フーリエ変換赤外
分光法）により測定した。その結果、炭素濃度は約１．
１ｐｐｍａ、酸素濃度は約１５．３ｐｐｍａ（ＪＥＩＤ
Ａ）であった。
【００３１】そして、これらの鏡面研磨ウエーハ４枚
（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）に下記処理を施した後、１０００℃
／１６ｈの熱処理を行って析出核を成長させ、ウエーハ
中のＢＭＤ密度を赤外散乱トモグラフ法（測定装置ＭＯ
−４０１：三井金属鉱業社製）により測定した。結果を
表１に示す。
（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）に下記処理を施した後、１０００℃
／１６ｈの熱処理を行って析出核を成長させ、ウエーハ
中のＢＭＤ密度を赤外散乱トモグラフ法（測定装置ＭＯ
−４０１：三井金属鉱業社製）により測定した。結果を
表１に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】表１より、本発明の炭素がドープされたＣ
Ｚウエーハである基板と、１０００℃未満の温度で成長
されたエピタキシャル層からなるエピタキシャルウエー
ハは、高いＢＭＤ密度を有し、ＩＧ能力の高いウエーハ
であることが判る。また、このＩＧ能力は、エピタキシ
ャル成長の前後に低温短時間の熱処理を加えることによ
りさらに向上することも判る。さらに、これらのウエー
ハ（Ａ〜Ｄ）に対し、Ｓｅｃｃｏエッチングを３０分行
い、ＬＥＰを観察した結果、これらの炭素ドープされた
ウエーハにはそのようなＬＥＰは全く観察されないこと
を確認した。
Ｚウエーハである基板と、１０００℃未満の温度で成長
されたエピタキシャル層からなるエピタキシャルウエー
ハは、高いＢＭＤ密度を有し、ＩＧ能力の高いウエーハ
であることが判る。また、このＩＧ能力は、エピタキシ
ャル成長の前後に低温短時間の熱処理を加えることによ
りさらに向上することも判る。さらに、これらのウエー
ハ（Ａ〜Ｄ）に対し、Ｓｅｃｃｏエッチングを３０分行
い、ＬＥＰを観察した結果、これらの炭素ドープされた
ウエーハにはそのようなＬＥＰは全く観察されないこと
を確認した。
【００３４】（比較例）炭素をドープして実施例と同一
条件で鏡面研磨ウエーハを作製後、１１２５℃、５μm
のエピタキシャル成長熱処理によりエピタキシャル層を
形成し、エピタキシャルウエーハを作製した。このウエ
ーハＥについて実施例と同様にＢＭＤ密度を測定し、そ
の結果を表１に併記した。表１より、ウエーハＥのＢＭ
Ｄ密度は６．０×１０６（個／ｃｍ３）であり、炭素を
ドープされたＣＺシリコンウエーハを基板としているに
もかかわらず、ＩＧ能力は実施例のエピタキシャルウエ
ーハに比べてはるかに劣ることが判る。
条件で鏡面研磨ウエーハを作製後、１１２５℃、５μm
のエピタキシャル成長熱処理によりエピタキシャル層を
形成し、エピタキシャルウエーハを作製した。このウエ
ーハＥについて実施例と同様にＢＭＤ密度を測定し、そ
の結果を表１に併記した。表１より、ウエーハＥのＢＭ
Ｄ密度は６．０×１０６（個／ｃｍ３）であり、炭素を
ドープされたＣＺシリコンウエーハを基板としているに
もかかわらず、ＩＧ能力は実施例のエピタキシャルウエ
ーハに比べてはるかに劣ることが判る。
【００３５】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。
【００３６】例えば、上記実施形態においては、直径６
インチのエピタキシャルウエーハを育成する場合につき
例を挙げて説明したが、本発明はこれには限定されず、
直径８〜１６インチあるいはそれ以上のエピタキシャル
ウエーハにも適用でき、より有効に作用し得る。
インチのエピタキシャルウエーハを育成する場合につき
例を挙げて説明したが、本発明はこれには限定されず、
直径８〜１６インチあるいはそれ以上のエピタキシャル
ウエーハにも適用でき、より有効に作用し得る。
【００３７】
【発明の効果】以上より明らかなように本発明によれ
ば、比較的低酸素濃度のウエーハからも高いＩＧ能力を
有するエピタキシャルウエーハを製造することができ
る。また、この事は初期酸素濃度幅に大きなマージンを
与えることにつながり、引き上げ結晶の酸素濃度バラツ
キの制限が緩和され、この波及効果として単結晶の高速
成長が可能になり、生産コストダウンにつながる。加え
て、窒素ドープウエーハを基板に使用した場合に見られ
るようなエピタキシャル層の欠陥が発生することがな
く、結晶性に優れたエピタキシャル層を有するエピタキ
シャルウエーハを得ることができる。
ば、比較的低酸素濃度のウエーハからも高いＩＧ能力を
有するエピタキシャルウエーハを製造することができ
る。また、この事は初期酸素濃度幅に大きなマージンを
与えることにつながり、引き上げ結晶の酸素濃度バラツ
キの制限が緩和され、この波及効果として単結晶の高速
成長が可能になり、生産コストダウンにつながる。加え
て、窒素ドープウエーハを基板に使用した場合に見られ
るようなエピタキシャル層の欠陥が発生することがな
く、結晶性に優れたエピタキシャル層を有するエピタキ
シャルウエーハを得ることができる。
【図１】（ａ）（ｂ）は、炭素ドープウエーハを基板と
したエピタキシャルウエーハの炭素濃度、酸素濃度、熱
処理温度とＢＭＤ密度との関係を示した図である。
したエピタキシャルウエーハの炭素濃度、酸素濃度、熱
処理温度とＢＭＤ密度との関係を示した図である。
【図２】炭素ドープウエーハを基板としたエピタキシャ
ルウエーハの炭素濃度とＢＭＤ密度との関係を示した図
である。
ルウエーハの炭素濃度とＢＭＤ密度との関係を示した図
である。
Claims (8)
- 【請求項１】 炭素がドープされたＣＺシリコンウエー
ハに１０００℃未満の温度でエピタキシャル成長を行う
ことを特徴とするエピタキシャルウエーハの製造方法。 - 【請求項２】 前記ＣＺシリコンウエーハの炭素濃度を
１．０ｐｐｍａ以上とすることを特徴とする請求項１に
記載したエピタキシャルウエーハの製造方法。 - 【請求項３】 前記エピタキシャル成長前のＣＺシリコ
ンウエーハに、６００〜１０００℃の温度で、少なくと
も１時間の熱処理を行うことを特徴とする請求項１また
は請求項２に記載したエピタキシャルウエーハの製造方
法。 - 【請求項４】 前記エピタキシャル成長後のエピタキシ
ャルウエーハに、６００〜１０００℃の温度で、少なく
とも１時間の熱処理を行うことを特徴とする請求項１な
いし請求項３のいずれか１項に記載したエピタキシャル
ウエーハの製造方法。 - 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれか１項
に記載の方法で製造されたエピタキシャルウエーハ。 - 【請求項６】 炭素がドープされたＣＺシリコンウエー
ハである基板と、１０００℃未満の温度で成長されたエ
ピタキシャル層からなることを特徴とするエピタキシャ
ルウエーハ。 - 【請求項７】 １０００℃未満の温度でエピタキシャル
成長を行うためのエピタキシャル成長用ＣＺシリコンウ
エーハであって、該ＣＺシリコンウエーハは炭素がドー
プされたものであることを特徴とするエピタキシャル成
長用ＣＺシリコンウエーハ。 - 【請求項８】 前記ＣＺシリコンウエーハの炭素濃度が
１．０ｐｐｍａ以上であることを特徴とする請求項７に
記載したエピタキシャル成長用ＣＺシリコンウエーハ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000048461A JP2001237247A (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | エピタキシャルウエーハの製造方法及びエピタキシャルウエーハ、並びにエピタキシャル成長用ｃｚシリコンウエーハ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000048461A JP2001237247A (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | エピタキシャルウエーハの製造方法及びエピタキシャルウエーハ、並びにエピタキシャル成長用ｃｚシリコンウエーハ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001237247A true JP2001237247A (ja) | 2001-08-31 |
Family
ID=18570544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000048461A Pending JP2001237247A (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | エピタキシャルウエーハの製造方法及びエピタキシャルウエーハ、並びにエピタキシャル成長用ｃｚシリコンウエーハ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001237247A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003065439A1 (fr) * | 2002-01-25 | 2003-08-07 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | Plaquette epitaxiale en silicium et son procede de production |
| US6776841B2 (en) * | 2001-10-30 | 2004-08-17 | Hynix Semiconductor Inc. | Method for fabricating a semiconductor epitaxial wafer having doped carbon and a semiconductor epitaxial wafer |
| JP2006073580A (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Sumco Corp | シリコンエピタキシャルウェーハ及びその製造方法 |
| JP2006165462A (ja) * | 2004-12-10 | 2006-06-22 | Canon Inc | 固体撮像装置用の半導体基板とその製造方法 |
| JP2011096979A (ja) * | 2009-11-02 | 2011-05-12 | Sumco Corp | シリコンウェーハ及びその製造方法 |
| JP2012124531A (ja) * | 2012-03-14 | 2012-06-28 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法 |
| KR20140084049A (ko) | 2011-10-20 | 2014-07-04 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 에피택셜 웨이퍼 및 그 제조방법 |
-
2000
- 2000-02-25 JP JP2000048461A patent/JP2001237247A/ja active Pending
Cited By (11)
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| WO2003065439A1 (fr) * | 2002-01-25 | 2003-08-07 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | Plaquette epitaxiale en silicium et son procede de production |
| US7229501B2 (en) | 2002-01-25 | 2007-06-12 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Silicon epitaxial wafer and process for manufacturing the same |
| JP2006073580A (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Sumco Corp | シリコンエピタキシャルウェーハ及びその製造方法 |
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| JP4667030B2 (ja) * | 2004-12-10 | 2011-04-06 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置用の半導体基板とその製造方法 |
| JP2011096979A (ja) * | 2009-11-02 | 2011-05-12 | Sumco Corp | シリコンウェーハ及びその製造方法 |
| KR20140084049A (ko) | 2011-10-20 | 2014-07-04 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 에피택셜 웨이퍼 및 그 제조방법 |
| US9425345B2 (en) | 2011-10-20 | 2016-08-23 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Epitaxial wafer and manufacturing method thereof |
| DE112012003985B4 (de) | 2011-10-20 | 2022-06-30 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Epitaxialwafer und Herstellungsverfahren dafür |
| JP2012124531A (ja) * | 2012-03-14 | 2012-06-28 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法 |
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