JP2001240490A - 半導体シリコンウエーハの製造方法 - Google Patents
半導体シリコンウエーハの製造方法Info
- Publication number
- JP2001240490A JP2001240490A JP2000049643A JP2000049643A JP2001240490A JP 2001240490 A JP2001240490 A JP 2001240490A JP 2000049643 A JP2000049643 A JP 2000049643A JP 2000049643 A JP2000049643 A JP 2000049643A JP 2001240490 A JP2001240490 A JP 2001240490A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat treatment
- wafer
- defects
- defect
- single crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
ハの製造方法を提供する。 【解決手段】欠陥存在領域の直径dと、ウェーハの直径
の比が0.8以下のウェーハを、高温熱処理することに
より、欠陥が消滅する。好ましくは、窒素添加引き上
げ、引き上げ時急冷、熱処理を水素あるいはアルゴン中
で行う、さらにその後酸素中で熱処理することによりさ
らに欠陥の消滅が促進される。
Description
リコンウエーハの製造方法に関する。
るシリコンウエーハは、チョクラルスキー法(以下、C
Z法と記す)によって育成されたシリコン単結晶から加
工される。CZ法は石英坩堝に充填したシリコン多結晶
をヒーターで加熱溶融した後、この融液に種結晶を浸
し、これを回転させつつ上方に引き上げることによって
単結晶を成長させる方法である。
結晶育成中に過剰に導入された点欠陥(空孔)が凝集し
て生じる微小空洞欠陥(以下、単に欠陥と記す)が含ま
れている。この欠陥が、研磨によってウエーハ表面に露
出すると微小なピットになる。このピットはレーザーパ
ーティクルカウンターによって検出されることからCr
ystal Originated Particle
(COP)と呼ばれている。
ことが知られており、COP密度(単位面積当たりのC
OP数)を低減する必要がある。また、ウエーハ表面に
露出していない欠陥であっても、ウエーハ表面近傍のデ
バイス活性領域中に存在すれば、デバイスの特性を劣化
させることが知られている。従って、COPだけでな
く、ウエーハ表面近傍のデバイス活性領域に存在する欠
陥の密度も低減する必要がある。
形成温度範囲(1100℃前後)を徐冷することによっ
て欠陥を低減することが行われてきたが、この方法では
単位体積あたりの欠陥数は減少するが、欠陥のサイズは
肥大する。デバイスの高集積化に伴ってパターンサイズ
の微細化が進み、COPや欠陥のサイズが無視できなく
なり、表面及びデバイス活性領域において、COPや欠
陥が存在しないウエーハが求められるようになった。そ
の結果、先端デバイス用基板としては、エピタキシャル
ウエーハ(以下、エピウエーハと記す)やCOPを消滅
させた水素アニールウエーハが用いられている。エピ層
にはCOPや欠陥が存在しないため、エピウエーハは理
想的なウエーハであるが、高価である。また、エピウー
ハに比べると安価な水素アニールウエーハでは、表面の
COPは消滅しているが表面近傍には欠陥が残留してい
る。
低減するために、結晶育成時の冷却速度を速くするこ
と、または、結晶育成時に窒素を添加することが提案さ
れている(特願平9−201752)。この方法は、結
晶育成時に形成される欠陥のサイズを小さくすることに
よって、熱処理による欠陥の消滅を起こりやすくするも
のである。しかし、結晶の冷却速度を極端に速くすると
結晶が変形するため、結晶の育成が困難になる。また、
窒素を高濃度に添加すると結晶育成時に転位が発生し、
単結晶の育成が困難になる。単結晶が育成できたとして
もウエーハに加工された後の熱処理で過剰な酸素析出物
が発生し、デバイス特性に悪影響を与える。従って、結
晶の冷却速度の高速化と窒素の添加には上限がある。単
結晶の育成に悪影響を及ぼさず、過剰な酸素析出物の生
成が起きない範囲で、上記の方法を実施しても、表面下
のデバイス活性領域に存在する欠陥を十分に消滅させる
ことは困難であった。
結晶内の所定位置に定位させ、欠陥をOSFリング内側
の欠陥存在領域みに限定させ低COP密度の結晶を得る
方法があるが、その特性は近年の高精度化したデバイス
製造用としては、十分な特性とは言えないものであっ
た。
OPが存在せず、かつ表面近傍のデバイス活性領域に欠
陥が存在しないウエーハの製造方法を提供することを目
的としている。
次の通りである。
入されたOSFリング内側の欠陥存在領域の直径dの比
d/Dが0.8以下である単結晶から切り出されたウエ
ーハに、高温熱処理を施す。
℃迄を200分以内で冷却する。
cm3以上になるように、結晶育成時に窒素を添加す
る。
を含む雰囲気中1000〜1350℃で行う。
での熱処理後、酸素を含む雰囲気中800〜1350℃
で熱処理を行う。
成されるシリコン単結晶では、結晶引上の冷却過程にお
いて過剰に取り込まれた空孔が凝集し欠陥を形成する。
単結晶からウエーハを切り出して研磨すると、この欠陥
が表面に露出してCOPになる。
には、ウエーハ表面でのシリコン原子の再配列や、欠陥
の内壁酸化膜溶解後の格子間シリコン原子の注入によっ
て欠陥がシリコン原子で埋まることが必要である。これ
らの原理でCOPや欠陥を消滅させる場合には、COP
や欠陥のサイズが小さい方が有利であると考えられる。
件の影響を調査した結果、単結晶の直径Dに対する結晶
育成時に導入されるOSFリング内側の欠陥が存在する
領域の直径dの比の縮小によりウェーハ面内の欠陥密度
が減少すると同時に欠陥サイズが減小し、熱処理工程で
の欠陥消滅が起こりやすいことを見いだした。
時の1200℃から1000℃までの冷却時間が200
分以下の急冷とすると欠陥サイズが著しく縮小し、熱処
理での欠陥消滅が一層起こりやすくなることを見いだし
た。
窒素濃度が1013原子/cm3以上となるよう窒素を
添加した場合にも認められる。しかし、窒素濃度が、5
×1015原子/cm3を越えると結晶引き上げ時に多
結晶化することが認められた。このため、結晶中の窒素
濃度は、1013〜5×1015原子/cm3が好まし
い。窒素添加の場合も急冷と欠陥の消滅が起こりやすく
なる。なお、上記の急冷と窒素添加を併用するとその効
果はいっそう顕著となる。
料の多結晶シリコンあるいはシリコン融液への窒素化合
物粉の混合、窒素を添加したFZシリコン結晶や表面に
窒化珪素膜を形成したシリコンウエーハの原料への混
合、引上炉内へ窒素あるいは窒素化合物ガスを流しなが
らの単結晶育成、溶融前の高温においての原料への窒素
あるいは窒素化合物ガスの吹き付け、窒化物製坩堝の使
用等が使用できる。
に加工されるが、このウェーハに以下に述べる高温熱処
理を行うことで、さらに欠陥が縮小、消滅したウェーハ
が得られる。
素またアルゴンを含む雰囲気中1000℃から1350
℃で高温熱処理する。この熱処理ではウェーハ表面のC
OP及び表面近傍欠陥の内壁酸化膜を除去する。熱処理
温度1000℃以下では、欠陥の内壁酸化膜の溶解速度
が遅く、欠陥を消滅させることが困難である。一方、熱
処理温度が1350℃を超えると、熱処理時のスリップ
の発生がさけがたく好ましくない。内壁酸化膜の溶解に
要する時間は、処理温度が高いほど短時間となり、10
00℃では50時間程度要するが、1200℃では1時
間程度となる。この熱処理により、ウェーハ表面部の欠
陥の縮小、消滅が進む。
されたウェーハは、好ましくは、酸素を含む雰囲気中で
熱処理して、酸化熱処理によって生成した格子間シリコ
ン原子を欠陥に注入し、欠陥を消滅させる。酸化による
格子間シリコン原子の注入は800℃程度から起こる
が、格子間シリコン注入による欠陥消滅に要する時間は
高温ほど短くなる。具体的には、800℃では50時間
程度、1200℃では数時間で欠陥が消滅する。熱処理
温度が1350℃をこえると、欠陥消滅に要する時間は
短くなるが、スリップが発生するため好ましくない。以
下、実施例にもとづき、本発明を具体的に説明する。
0.5℃/分で、結晶の直径Dに対する欠陥が存在する
領域の直径dの比d/Dが0.95から0.5までの結
晶を引き上げ、これらの結晶をスライス後、鏡面研磨仕
上げして得たウエーハを、水素雰囲気中1200℃で1
時間の熱処理を行った。熱処理を行っていないウエーハ
の表面に存在するCOP数N0と、熱処理を行った後ウ
エーハ表面を5μm再研磨したウエーハのCOP数Na
を測定し、各ウエーハの表面近傍における欠陥残留率
((N0/Na)×100%)を求めた。その結果を図
1に示す。d/Dの0.8以下では、d/Dのが小さい
ほど欠陥残留率が小さくなることがわかる。
0.5℃/分から5℃/分、d/Dが0.95および
0.5で育成した結晶をスライス後、鏡面研磨仕上げし
て得たウエーハを、アルゴン雰囲気中1200℃で1時
間の熱処理を行った。このウェーハについて実施例1と
同じ方法で欠陥残留率を求めた結果を図2に示す。d/
Dが小さく、結晶育成時の1200℃から1000℃ま
での冷却速度が速いほど、欠陥残留率が減少する事がわ
かる。
14原子/cm3になるように窒素をドープし、120
0℃から1000℃迄の冷却速度0.5℃/分、d/D
が0.95および0.5で育成した結晶をスライス後、
鏡面研磨仕上げして得たウエーハを、水素雰囲気中12
00℃で1時間の熱処理を行った。実施例1と同様の方
法で欠陥残留率を求めた。その結果を図3に示す。d/
Dが小さく、結晶中の窒素濃度が高いほど、欠陥残留率
が減少する事がわかる。
窒素をドープし、1200℃から1000℃迄の冷却速
度0.5℃/分、d/Dが0.95および0.5で育成
した結晶をスライス後、鏡面研磨仕上げして得たウエー
ハを、水素雰囲気中1200℃で0.5時間の熱処理を
行った場合(a)と、その後、酸素雰囲気中1200℃
で0.5時間の熱処理を追加した場合(b)の両方につ
いて、表面から3、5、10、15μmの再研磨を行
い、ウエーハ表面近傍の欠陥残留率を評価した。図4に
その結果を示す。d/Dが小さく、酸素雰囲気中熱処理
を追加した方が、より深い位置まで欠陥が消滅すること
が分かる。
の直径の比d/Dが0.8以下の結晶から切り出したウ
エーハに水素またはアルゴン中で熱処理後、さらに好ま
しくは酸素含有雰囲気中で高温熱処理を施すことによっ
て、効果的にCOP及び欠陥を消滅させることが可能に
なった。
径dの比(d/D)と、深さ5μmの位置での欠陥残留
率との関係を示すグラフである。
冷却速度と深さ5μmの位置での欠陥残留率との関係を
示すグラフである。
残留率との関係を示すグラフである。
った場合の、表面からの深さと欠陥残留率の関係を示す
グラフである。
ったのち、さらに酸素雰囲気中0.5時間の熱処理を行
った場合の欠陥残留率の関係を示すグラフである。
Claims (5)
- 【請求項1】 単結晶の直径Dに対する結晶育成時に導
入された微小空洞欠陥が存在する領域の直径dの比d/
Dが0.8以下である単結晶から切り出されたウエーハ
に、高温熱処理を施すことを特徴とする単結晶シリコン
ウエーハの製造方法。 - 【請求項2】 結晶育成時の1200℃から1000℃
迄の冷却時間を200分以下とすることを特徴とする請
求項1項に記載の単結晶シリコンウエーハの製造方法。 - 【請求項3】 結晶中の窒素濃度が1013原子/cm
3以上になるように、結晶育成時に窒素を添加すること
を特徴とする請求項1〜2項に記載の単結晶シリコンウ
エーハの製造方法。 - 【請求項4】 ウェーハを水素あるいはアルゴンを含む
雰囲気中、1000〜1350℃で熱処理することを特
徴とする、請求項1〜3項に記載の単結晶シリコンウエ
ーハの製造方法。 - 【請求項5】 水素あるいはアルゴンを含む雰囲気中で
の熱処理後、酸素を含む雰囲気中で800〜1350℃
で熱処理を行うことを特徴とする、特許請求範囲第4項
に記載の単結晶シリコンウエーハの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000049643A JP3726622B2 (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | 半導体シリコンウエーハの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000049643A JP3726622B2 (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | 半導体シリコンウエーハの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001240490A true JP2001240490A (ja) | 2001-09-04 |
JP3726622B2 JP3726622B2 (ja) | 2005-12-14 |
Family
ID=18571548
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000049643A Expired - Fee Related JP3726622B2 (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | 半導体シリコンウエーハの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3726622B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004304095A (ja) * | 2003-04-01 | 2004-10-28 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp | シリコンウェーハおよびその製造方法 |
JP2019214488A (ja) * | 2018-06-12 | 2019-12-19 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶基板中の欠陥密度の制御方法 |
-
2000
- 2000-02-25 JP JP2000049643A patent/JP3726622B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004304095A (ja) * | 2003-04-01 | 2004-10-28 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp | シリコンウェーハおよびその製造方法 |
JP4670224B2 (ja) * | 2003-04-01 | 2011-04-13 | 株式会社Sumco | シリコンウェーハの製造方法 |
JP2019214488A (ja) * | 2018-06-12 | 2019-12-19 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶基板中の欠陥密度の制御方法 |
WO2019239762A1 (ja) * | 2018-06-12 | 2019-12-19 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶基板中の欠陥密度の制御方法 |
JP7006517B2 (ja) | 2018-06-12 | 2022-01-24 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶基板中の欠陥密度の制御方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3726622B2 (ja) | 2005-12-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6413310B1 (en) | Method for producing silicon single crystal wafer and silicon single crystal wafer | |
EP1909315A1 (en) | Silicon wafer and process for producing the same | |
JP2007329488A (ja) | シリコンウェーハの製造方法 | |
JP2000007486A (ja) | 単結晶の製造方法 | |
JP2002100632A (ja) | シリコンウエーハの製造方法およびシリコンウエーハ | |
JP2008028355A (ja) | シリコンウエーハの製造方法およびこれにより製造されたシリコンウエーハ | |
JP2004006615A (ja) | 高抵抗シリコンウエーハ及びその製造方法 | |
KR101822479B1 (ko) | 실리콘 웨이퍼의 제조 방법 | |
US20080292523A1 (en) | Silicon single crystal wafer and the production method | |
EP1391921A1 (en) | METHOD FOR PREPARING NITROGEN−DOPED AND ANNEALED WAFER AND NITROGEN−DOPED AND ANNEALED WAFER | |
JP2016152370A (ja) | シリコンウェーハの製造方法 | |
US10211066B2 (en) | Silicon epitaxial wafer and method of producing same | |
JP2007235153A (ja) | 高抵抗シリコンウエーハ及びその製造方法 | |
US20020127766A1 (en) | Semiconductor wafer manufacturing process | |
TW201245516A (en) | Method of manufacturing silicon substrate and silicon substrate | |
US6056931A (en) | Silicon wafer for hydrogen heat treatment and method for manufacturing the same | |
JP2003297839A (ja) | シリコンウエーハの熱処理方法 | |
KR102478531B1 (ko) | 실리콘 웨이퍼 및 그의 제조 방법 | |
KR100847925B1 (ko) | 어닐웨이퍼의 제조방법 및 어닐웨이퍼 | |
KR100526427B1 (ko) | 실리콘 반도체기판 및 그 제조방법 | |
JP3771737B2 (ja) | シリコン単結晶ウエーハの製造方法 | |
JPH11322490A (ja) | シリコン単結晶ウエ―ハの製造方法およびシリコン単結晶ウエ―ハ | |
JP2007242920A (ja) | 窒素ドープアニールウェーハの製造方法及び窒素ドープアニールウェーハ | |
JPH1192283A (ja) | シリコンウエハ及びその製造方法 | |
JP4038910B2 (ja) | 半導体シリコンウェーハの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050301 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050322 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20050407 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050520 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050906 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050919 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3726622 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081007 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091007 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091007 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101007 Year of fee payment: 5 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111007 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121007 Year of fee payment: 7 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131007 Year of fee payment: 8 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |