JP2001509319A - 理想的な酸素析出シリコンウエハおよびそれのための酸素外方拡散の無い方法 - Google Patents
理想的な酸素析出シリコンウエハおよびそれのための酸素外方拡散の無い方法Info
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Abstract
Description
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.一方はウエハの前表面であり、他方はウエハの裏面である一般的に平行な 2つの主表面、前表面と裏面の間の中央面、前表面と裏面とをつなぐ周縁部、前 表面と、前表面から中央面に向かって測定して少なくとも約10μmの距離D1と の間にあるウエハの領域を含んでなる表面層、および中央面と第1領域との間に あるウエハの第2領域を含んでなるバルク層を有する単結晶シリコンウエハであ って、 ウエハは、バルク層中の空格子点濃度が表面層中の空格子点濃度よりも高く、 空格子点が空格子点ピーク密度は中央面上またはその近傍にある濃度分布を有し 、該濃度が一般にピーク密度位置からウエハの前表面の方向に減少するという結 晶空格子点の非均一分布を有していることを特徴とする単結晶シリコンウエハ。 2.D1は少なくとも約20μmである請求項1に記載のウエハ。 3.D1は少なくとも約50μmである請求項1に記載のウエハ。 4.D1は約30〜約100μmである請求項1に記載のウエハ。 5.ウエハ表面から3μmを越える距離にある格子間酸素の濃度は、バルク層 中の格子間酸素の濃度の少なくとも50%である請求項1に記載のウエハ。 6.ウエハ表面から10μmを越える距離にある格子間酸素の濃度は、バルク 層中の格子間酸素の濃度の少なくとも80%である請求項1に記載のウエハ。 7.D1は少なくとも約20μmである請求項6に記載のウエハ。 8.D1は少なくとも約50μmである請求項6に記載のウエハ。 9.D1は約30〜約100μmである請求項6に記載のウエハ。 10.ウエハ表面から15μmを越える距離にある格子間酸素の濃度は、バル ク層中の格子間酸素の濃度の少なくとも90%である請求項1に記載のウエハ。 11.ウエハ表面上にエピタキシャル層をさらに有する請求項1に記載のウエ ハ。 12.一方はウエハの前表面であり、他方はウエハの裏面である一般的に平行 な2つの主表面、前表面と裏面の間の中央面、前表面と裏面とをつなぐ周縁部、 前表面から約15μmを越えない距離D2内にあるウエハ領域からなる前表面層、 および中央面と前表面層との間のウエハ領域を含んでなるバルク層を有してなる 単結晶シリコンウエハであって、バルク層は実質的に均一な酸素濃度と、以下の ような結晶空格子点濃度を有する単結晶シリコンウエハ: ウエハを800℃で4時間、次いで1000℃で16時間アニールすることか ら本質的になる酸素析出熱処理に付した場合に、ウエハは、バルク層中の酸素析 出物のピーク密度が中央面またはその近傍にあり、バルク層中の酸素析出物の濃 度が前表面層の方向に一般に減少する濃度分布を持つ酸素析出物を含む。 13.D2は約10μmを越えない請求項12に記載のウエハ。 14.D2は約5μmを越えない請求項12に記載のウエハ。 15.D2は約3μmを越えない請求項12に記載のウエハ。 16.ウエハ表面上にエピタキシャル層をさらに有する請求項12に記載のウ エハ。 17.一方はウエハの前表面であり、他方はウエハの裏面である一般的に平行 な2つの主表面、前表面と裏面の間の中央面、前表面と裏面とをつなぐ周縁部、 前表面から中央面の方向で測定して少なくとも約10μmの距離D1までにあるウ エハの領域を含んでなり、格子間酸素を含むデニューデッドゾーンを有する単結 晶シリコンウエハであって、 D1の2分の1に等しい距離におけるデニューデッドゾーン中の格子間酸素の 濃度は、デニューデッドゾーン中の最大格子間酸素濃度の少なくとも約75%で ある単結晶シリコンウエハ。 18.D1は少なくとも約20μmである請求項17に記載のウエハ。 19.D1の2分の1に等しい距離におけるデニューデッドゾーン中の格子間 酸素の濃度は、デニューデッドゾーン中の最大格子間酸素濃度の少なくとも約8 0%である請求項18に記載のウエハ。 20.D1の2分の1に等しい距離におけるデニューデッドゾーン中の格子間 酸素の濃度は、デニューデッドゾーン中の最大格子間酸素濃度の少なくとも約9 0%である請求項18に記載のウエハ。 21.D1は少なくとも約50μmである請求項17に記載のウエハ。 22.D1の2分の1に等しい距離におけるデニューデッドゾーン中の格子間 酸素の濃度は、デニューデッドゾーン中の最大格子間酸素濃度の少なくとも約8 5%である請求項21に記載のウエハ。 23.D1の2分の1に等しい距離におけるデニューデッドゾーン中の格子間 酸素の濃度は、デニューデッドゾーン中の最大格子間酸素濃度の少なくとも約9 5%である請求項21に記載のウエハ。 24.D1は約30〜約100μmである請求項17に記載のウエハ。 25.D1の2分の1に等しい距離におけるデニューデッドゾーン中の格子間 酸素の濃度は、デニューデッドゾーン中の最大格子間酸素濃度の少なくとも約8 5%である請求項24に記載のウエハ。 26.ウエハ表面上にエピタキシャル層をさらに有する請求項17に記載のウ エハ。 27.前表面、裏面、前表面と裏面の間の中央面、前表面と、前表面から中央 面に向かって測定した距離Dとの間にあるウエハの領域を含んでなる表面層、お よび中央面と表面層との間にあるウエハの領域を含んでなるバルク層を有する単 結晶シリコンウエハを、後の熱処理工程におけるウエハ中の酸素の析出挙動に影 響を与えるように熱処理する方法であって、 非窒素化雰囲気中でウエハを熱処理して表面層およびバルク層中に結晶空格子 点を形成する工程、 熱処理されたウエハの冷却速度を制御して、空格子点ピーク密度は中央面上ま たはその近傍にある空格子点濃度分布を有し、該濃度は一般にピーク密度位置か らウエハの前表面の方向に減少し、表面層とバルク層との間の空格子点濃度の差 は、750℃を越える温度でのウエハの熱処理によって表面層中にデニューデッ ドゾーンおよびバルク層中に酸素クラスターまたは析出物を形成することができ 、バルク層中の酸素クラスターまたは析出物の濃度は主として空格子点濃度に依 存しているような差であるウエハを製造する工程 を含んでなる方法。 28.該熱処理は、酸素含有雰囲気中で約1175℃を超える温度において、 約5000ppma未満の酸素分圧下、60秒未満の時間、ウエハを加熱することか らなる請求項27に記載の方法。 29.該雰囲気は主としてアルゴンまたはヘリウムである請求項28に記載の 方法。 30.該冷却速度は、結晶空格子点がシリコン中で比較的移動しやすい温度範 囲を通して、少なくとも約50℃/秒である請求項28に記載の方法。 31.該冷却速度は、結晶空格子点がシリコン中で比較的移動しやすい温度範 囲を通して、少なくとも約100℃/秒である請求項28に記載の方法。 32.該加熱処理は、酸素分圧が約5000ppma未満である酸素含有雰囲気中 、約1200℃を越える温度でウエハを加熱することからなる請求項27に記載 の方法。 33.該雰囲気は主としてアルゴンまたはヘリウムである請求項32に記裁の 方法。 34.該冷却速度は、結晶空格子点がシリコン中で比較的移動しやすい温度範 囲を通して、少なくとも約50℃/秒である請求項32に記載の方法。 35.該冷却速度は、結晶空格子点がシリコン中で比較的移動しやすい温度範 囲を通して、少なくとも約100℃/秒である請求項32に記載の方法。 36.該加熱処理は、酸素分圧が約1000ppma未満である酸素含有雰囲気中 、約1175℃を越える温度でウエハを加熱することからなる請求項27に記載 の方法。 37.該雰囲気は主としてアルゴンまたはヘリウムである請求項36に記載の 方法。 38.該冷却速度は、結晶空格子点がシリコン中で比較的移動しやすい温度範 囲を通して、少なくとも約50℃/秒である請求項36に記載の方法。 39.該冷却速度は、結晶空格子点がシリコン中で比較的移動しやすい温度範 囲を通して、少なくとも約100℃/秒である請求項36に記載の方法。 40.該加熱処理は、酸素分圧が約1000ppma未満である酸素含有雰囲気中 、約1200℃を越える温度でウエハを加熱することからなる請求項27に記載 の方法。 41.該雰囲気は主としてアルゴンまたはヘリウムである請求項40に記載の 方法。 42.該冷却速度は、結晶空格子点がシリコン中で比較的移動しやすい温度範 囲を通して、少なくとも約50℃/秒である請求項40に記載の方法。 43.該冷却速度は、結晶空格子点がシリコン中で比較的移動しやすい温度範 囲を通して、少なくとも約100℃/秒である請求項40に記載の方法。 44.前表面、裏面、前表面と裏面の間の中央面、前表面と、前表面から中央 面に向かって測定した距離Dとの間にあるウエハの領域を含んでなる表面層、お よび中央面と表面層との間にあるウエハの領域を含んでなるバルク層を有する、 チョクラルスキー法により成長された単結晶シリコンインゴットから切り出され た単結晶シリコンウエハを、後の熱処理工程におけるウエハ中の酸素の析出挙動 に影響を与えるように熱処理する方法であって、 ウエハを酸素含有雰囲気の存在下に加熱することにより、ウエハ前表面上に酸 化物層を成長させる工程、 酸化されたウエハを少なくとも約1150℃の温度で加熱処理して、表面層お よびバルク層に結晶空格子点を形成する工程、 900℃未満の温度にウエハを冷却する工程、 加熱温度と900℃との間で加熱処理されたウエハの冷却速度を制御して、空 格子点ピーク密度は中央面上またはその近傍にある空格子点濃度分布を有し、該 濃度は、ウエハの前表面の方向に一般に減少し、表面層とバルク層との間の空格 子点濃度の差は、750℃を越える温度でのウエハの熱処理によって表面層中に デニューデッドゾーンおよびバルク層中に酸素クラスターまたは析出物を形成す ることができ、バルク層中の酸素クラスターまたは析出物の濃度は主として空格 子点濃度に依存しているような差であるウエハを製造する工程 を含んでなる方法。 45.冷却速度は、少なくとも50℃/秒である請求項44に記載の方法。 46.該加熱処理は、酸素分圧が約5000ppma未満である酸素含有雰囲気中 、約1200℃を越える温度でウエハを加熱することからなる請求項45に記載 の方法。 47.該加熱処理は、酸素分圧が約1000ppma未満である酸素含有雰囲気中 、約1200℃を越える温度でウエハを加熱することからなる請求項45に記載 の方法。 48.該雰囲気は主としてアルゴンまたはヘリウムである請求項45に記載の 方法。 49.該雰囲気は主として窒素である請求項45に記載の方法。 50.冷却速度は、少なくとも100℃/秒である請求項44に記載の方法。 51.該加熱処理は、酸素分圧が約5000ppma未満である酸素含有雰囲気中 、約1200℃を越える温度でウエハを加熱することからなる請求項50に記載 の方法。 52.該加熱処理は、酸素分圧が約1000ppma未満である酸素含有雰囲気中 、約1200℃を越える温度でウエハを加熱することからなる請求項50に記載 の方法。 53.該雰囲気は主としてアルゴンまたはヘリウムである請求項50に記載の 方法。 54.該雰囲気は主として窒素である請求項50に記載の方法。 55.前表面、裏面、前表面と裏面の間の中央面、前表面と、前表面から中央 面に向かって測定した距離Dとの間にあるウエハの領域を含んでなる表面層、お よび中央面と表面層との間にあるウエハの領域を含んでなるバルク層を有する、 チョクラルスキー法により成長された単結晶シリコンインゴットから切り出され た単結晶シリコンウエハを、後の熱処理工程におけるウエハ中の酸素の析出挙動 に影響を与えるように熱処理する方法であって、 ウエハを酸素含有雰囲気中で加熱することにより、表面層およびバルク層に結 晶空格子点を形成する工程、 加熱処理されたウエハの冷却速度を制御して、空格子点ピーク密度は中央面上 またはその近傍にある空格子点濃度分布を有し、該濃度は、ウエハの前表面の方 向に一般に減少し、表面層とバルク層との間の空格子点濃度の差は、750℃を 越える温度でのウエハの熱処理によって表面層中にデニューデッドゾーンおよび バルク層中に酸素クラスターまたは析出物を形成することができ、酸素クラスタ ーまたは析出物の濃度は主として空格子点濃度に依存しているような差であるウ エハを製造する工程 を含んでなる方法。 56.該加熱処理は、酸素分圧が約5000ppma未満である酸素含有雰囲気中 、約1175℃を越える温度でウエハを加熱することからなる請求項55に記載 の方法。 57.該雰囲気は主としてアルゴンまたはヘリウムである請求項56に記載の 方法。 58.雰囲気は主として窒素である請求項56に記載の方法。 59.冷却速度は、少なくとも50℃/秒である請求項56に記載の方法。 60.冷却速度は、少なくとも100℃/秒である請求項56に記載の方法。 61.該加熱処理は、酸素分圧が約1000ppma未満である酸素含有雰囲気中 、約1175℃を越える温度でウエハを加熱することからなる請求項55に記載 の方法。 62.該雰囲気は主としてアルゴンまたはヘリウムである請求項61に記載の 方法。 63.雰囲気は主として窒素である請求項61に記載の方法。 64.冷却速度は、少なくとも50℃/秒である請求項61に記載の方法。 65.冷却速度は、少なくとも100℃/秒である請求項61に記載の方法。 66.加熱処理は、約1200℃を越える温度にウエハを加熱することを含む 請求項61に記載の方法。 67.デニューデッドゾーンを含む近表面領域および酸素析出物を含むバルク 領域を有する単結晶シリコンウエハを製造する方法であって、 前表面、裏面、前表面と裏面の間の中央面、前表面と裏面とをつなぐ周縁部、 前表面と、前表面から中央面に向かって測定して少なくとも約10μmの距離D1 との間にあるウエハの領域を含んでなる表面層、および中央面と第1領域との間 にあるウエハの第2領域を含んでなるバルク層を有し、バルク層中の空格子点濃 度は、表面層中の空格子点濃度よりも高い不均一な結晶空格子点分布を持つ単結 晶シリコンウエハを、少なくとも約800℃の温度でウエハをアニールする酸素 析出加熱処理に付す工程を含んでなる方法において、デニューデッドゾーンが表 面層中に形成され、酸素析出物がバルク層中に形成され、ウエハバルク中でのデ ニューデッドゾーンの形成および酸素析出物の形成は、ウエハのこれら領域中 の酸素濃度の差に依存しない方法。
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