JP2001517871A - 酸素析出物核形成中心の制御された分布を有するシリコンウエハの製造方法 - Google Patents
酸素析出物核形成中心の制御された分布を有するシリコンウエハの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
酸素析出物核形成中心の不均一分布を有するシリコンウエハの製造方法。ウエハの厚みを横断する温度勾配を形成するようにウエハを所定時間で加熱することによって、酸素析出物核形成中心の制御分布を有するシリコンウエハを製造する。後の酸素析出熱処理の際に、約９００℃を越える温度に急速に加熱したウエハの領域は、デニューデッドゾーンを形成し、一方、急速加熱の間に約９００℃を越える温度に到達しなかったウエハの領域は、酸素析出物を形成する。
Description
【０００１】 （技術分野） 本発明は一般に、酸素析出物核形成中心の制御された分布を有するシリコンウ
エハの製造方法に関する。詳細には、本発明は、該分布が、後の酸素析出熱処理
の際に、ウエハがウエハの表面に近い領域にデニューデッドゾーンを形成し、お
よびデニューデッドゾーンの外側の領域に酸素が析出するような分布である、酸
素析出物核形成中心の不均一分布を有するウエハの製造方法に関する。
エハの製造方法に関する。詳細には、本発明は、該分布が、後の酸素析出熱処理
の際に、ウエハがウエハの表面に近い領域にデニューデッドゾーンを形成し、お
よびデニューデッドゾーンの外側の領域に酸素が析出するような分布である、酸
素析出物核形成中心の不均一分布を有するウエハの製造方法に関する。
【０００２】 （背景技術） 半導体電子部品の大部分の製造方法の出発物質である単結晶シリコンは一般に
、単一の種結晶を、溶融シリコンに浸漬し、次に、ゆっくり引き上げることによ
って成長させる、いわゆるチョクラルスキー法によって製造される。溶融塊の温
度におけるシリコン中の酸素の溶解度および凝固シリコンにおける酸素の実際の
凝離率（actual segregation coefficient）によって決まる所定濃度に達するま
で、シリコン溶融塊の温度において、シリコンを収容する石英ルツボから結晶格
子に酸素が入る。そのような濃度は、集積回路の製造法に一般的な温度における
固体シリコン中の酸素の溶解度より大きい。従って、溶融塊から結晶が成長し、
冷却する際に、その中の酸素の溶解度が急激に減少し、それによって、得られる
スライスまたはウエハにおいて、酸素が過飽和濃度で存在する。
、単一の種結晶を、溶融シリコンに浸漬し、次に、ゆっくり引き上げることによ
って成長させる、いわゆるチョクラルスキー法によって製造される。溶融塊の温
度におけるシリコン中の酸素の溶解度および凝固シリコンにおける酸素の実際の
凝離率（actual segregation coefficient）によって決まる所定濃度に達するま
で、シリコン溶融塊の温度において、シリコンを収容する石英ルツボから結晶格
子に酸素が入る。そのような濃度は、集積回路の製造法に一般的な温度における
固体シリコン中の酸素の溶解度より大きい。従って、溶融塊から結晶が成長し、
冷却する際に、その中の酸素の溶解度が急激に減少し、それによって、得られる
スライスまたはウエハにおいて、酸素が過飽和濃度で存在する。
【０００３】 電子デバイスの製造に一般に使用される熱処理サイクルは、酸素が過飽和のシ
リコンウエハに酸素の析出を生じる。ウエハにおけるそれらの位置に応じて、そ
の析出物は有害にも有益にもなり得る。ウエハのバルクに位置する酸素析出物は
、ウエハと接触する望ましくない金属不純物を捕捉することができる。金属を捕
捉するために、ウエハのバルクに位置する酸素析出物を使用することは、内部ま
たは真性ゲッタリング（internal or intrinsic gettering）（ＩＧ）と一般に 称される。しかし、ウエハの活性デバイス領域（ウエハの研磨表面の数ミクロン
以内）に位置する酸素析出物は、デバイス性能をかなり低下させる。従って、こ
れらの析出物の高度に不均一な分布を形成することが望ましい。シリコンウエハ
の前（研磨）表面に近い領域は、最少密度のこれらの酸素析出物を有さなければ
ならない。次に、表面からある距離で（約２０〜２００ミクロン）、析出物の密
度が急激に増加しなければならない。表面に近い無析出物領域は一般に「デニュ
ーデッドゾーン」と称される。このゾーンは集積回路（ＩＣ）の製造における重
要なパラメーターである。
リコンウエハに酸素の析出を生じる。ウエハにおけるそれらの位置に応じて、そ
の析出物は有害にも有益にもなり得る。ウエハのバルクに位置する酸素析出物は
、ウエハと接触する望ましくない金属不純物を捕捉することができる。金属を捕
捉するために、ウエハのバルクに位置する酸素析出物を使用することは、内部ま
たは真性ゲッタリング（internal or intrinsic gettering）（ＩＧ）と一般に 称される。しかし、ウエハの活性デバイス領域（ウエハの研磨表面の数ミクロン
以内）に位置する酸素析出物は、デバイス性能をかなり低下させる。従って、こ
れらの析出物の高度に不均一な分布を形成することが望ましい。シリコンウエハ
の前（研磨）表面に近い領域は、最少密度のこれらの酸素析出物を有さなければ
ならない。次に、表面からある距離で（約２０〜２００ミクロン）、析出物の密
度が急激に増加しなければならない。表面に近い無析出物領域は一般に「デニュ
ーデッドゾーン」と称される。このゾーンは集積回路（ＩＣ）の製造における重
要なパラメーターである。
【０００４】 これまでのところ、充分な量の酸素が、ウエハ表面に外方拡散（out-diffuse ）し、ウエハ内部にかなりの析出が生じ始める前に除去されることを確実にする
ことによって、酸素析出物の深さ分布が制御されている。この外方拡散法は、非
常に高い温度における比較的長時間の熱処理、例えば、１１００℃において約１
６時間を必要とする。一般に、この外方拡散段階の次に熱処理を行って（例えば
、７００℃において約４時間）、充分な量の酸素をまだ含有している領域におい
て酸素析出を促進させる。
ことによって、酸素析出物の深さ分布が制御されている。この外方拡散法は、非
常に高い温度における比較的長時間の熱処理、例えば、１１００℃において約１
６時間を必要とする。一般に、この外方拡散段階の次に熱処理を行って（例えば
、７００℃において約４時間）、充分な量の酸素をまだ含有している領域におい
て酸素析出を促進させる。
【０００５】 多くの電子デバイス製造者にとって重要な条件は、この熱シーケンスに暴露さ
れる全てのウエハが、均一で再現可能なデニューデッドゾーン、および、デニュ
ーデッドゾーンの外側の均一で再現可能な数密度の酸素析出物を有することであ
る。しかし、妥当なコストで均一性および再現性を得ることは困難である。所定
のＩＣ製造工程において所定のシリコンウエハに生じるオキシド析出物の密度に
影響を与えるいくつかパラメーターが存在し、それらは、（１）固溶体に初めに
存在する格子間酸素の濃度［Ｑi］i、（２）過飽和酸素の析出のための核形成部
位として作用する（ＩＣ製造工程に先立って）予め存在する酸素クラスターの密
度、（３）これらの予め存在するクラスターの高温における安定性、および（４
）電子デバイスの製造に使用される熱サイクルの詳細、を包含する。これらのパ
ラメーターは、各ウエハにおいてかなり変化し得る。
れる全てのウエハが、均一で再現可能なデニューデッドゾーン、および、デニュ
ーデッドゾーンの外側の均一で再現可能な数密度の酸素析出物を有することであ
る。しかし、妥当なコストで均一性および再現性を得ることは困難である。所定
のＩＣ製造工程において所定のシリコンウエハに生じるオキシド析出物の密度に
影響を与えるいくつかパラメーターが存在し、それらは、（１）固溶体に初めに
存在する格子間酸素の濃度［Ｑi］i、（２）過飽和酸素の析出のための核形成部
位として作用する（ＩＣ製造工程に先立って）予め存在する酸素クラスターの密
度、（３）これらの予め存在するクラスターの高温における安定性、および（４
）電子デバイスの製造に使用される熱サイクルの詳細、を包含する。これらのパ
ラメーターは、各ウエハにおいてかなり変化し得る。
【０００６】 ＩＣ製造工程の間に形成される酸素析出物の濃度範囲を制御することを試みる
１つの方法は、ウエハの酸素濃度範囲を狭くすることである。例えば、多くのＩ
Ｃ製造者は、酸素濃度範囲が１ｐｐｍａの目標値以内、またはそれよりさらに低
いことを要求する。しかし、この方法は、技術的能力を酷使し、他のパラメータ
ーを制御する結晶成長業者にとっての融通性を減少させ、コストを増加させる。
さらに良くないことに、酸素濃度規格を厳しくすることは、必ずしも成功を保証
しない；シリコンウエハの熱履歴が、酸素析出挙動に大きな影響を与える。従っ
て、同じ酸素濃度を有するが異なる熱履歴を有するウエハは、顕著に異なる析出
物密度を示す。
１つの方法は、ウエハの酸素濃度範囲を狭くすることである。例えば、多くのＩ
Ｃ製造者は、酸素濃度範囲が１ｐｐｍａの目標値以内、またはそれよりさらに低
いことを要求する。しかし、この方法は、技術的能力を酷使し、他のパラメータ
ーを制御する結晶成長業者にとっての融通性を減少させ、コストを増加させる。
さらに良くないことに、酸素濃度規格を厳しくすることは、必ずしも成功を保証
しない；シリコンウエハの熱履歴が、酸素析出挙動に大きな影響を与える。従っ
て、同じ酸素濃度を有するが異なる熱履歴を有するウエハは、顕著に異なる析出
物密度を示す。
【０００７】 酸素濃度規格を厳しくするだけでは、狭い範囲の酸素析出物密度に導かないと
いう事実を考慮して、酸素析出値を予測できる値を与える酸素濃度または他の規
準によって、ウエハを区分しようと努力している者もある。例えば、Millerの米
国特許第４８０９１９６号を参照。酸素析出に関するウエハとウエハの均一性は
、この方法によって向上するが、融通性は損なわれ、コストが増加する。
いう事実を考慮して、酸素析出値を予測できる値を与える酸素濃度または他の規
準によって、ウエハを区分しようと努力している者もある。例えば、Millerの米
国特許第４８０９１９６号を参照。酸素析出に関するウエハとウエハの均一性は
、この方法によって向上するが、融通性は損なわれ、コストが増加する。
【０００８】 Bischoffらは米国特許第４４３７９２２号において、高い析出物密度（＞１０ 12 ／ｃｍ3）を有する広いデニューデッドゾーン（＞１５μｍ）を有するウエハ を形成する方法を提案している。その方法において、１１００℃において４時間
にわたってウエハをアニールすることによってデニューデッドゾーンが初めに形
成される。デニューデッドゾーンの形成後、４００℃〜５００℃の温度において
ウエハをアニールして、高密度の非常に小さい析出物を成核し（nucleate）、例
えば９２５℃の後の加熱処理に耐え得るような寸法にそれらを成長させることを
Bischoffらは提案している。次に、２℃未満／分の速度において、ウエハを７５
０℃〜１０００℃の温度に加熱し、この温度において、後の処理に析出物が耐え
ることを確実にするのに充分な時間でウエハをアニールすることをBischoffらは
提案している。これらの段階はウエハに関して、かなりの労力およびコストを付
加する。
にわたってウエハをアニールすることによってデニューデッドゾーンが初めに形
成される。デニューデッドゾーンの形成後、４００℃〜５００℃の温度において
ウエハをアニールして、高密度の非常に小さい析出物を成核し（nucleate）、例
えば９２５℃の後の加熱処理に耐え得るような寸法にそれらを成長させることを
Bischoffらは提案している。次に、２℃未満／分の速度において、ウエハを７５
０℃〜１０００℃の温度に加熱し、この温度において、後の処理に析出物が耐え
ることを確実にするのに充分な時間でウエハをアニールすることをBischoffらは
提案している。これらの段階はウエハに関して、かなりの労力およびコストを付
加する。
【０００９】 （発明の開示） 従って、本発明の目的は、酸素析出物核形成中心の制御分布を有するシリコン
ウエハの製造方法を提供し；後の処理時に、ウエハが、ウエハの表面に近い領域
にデニューデッドゾーンを形成し、デニューデッドゾーンの外側の領域に酸素が
析出するような、酸素析出物核形成中心の不均一分布を、得られるウエハが有す
る、そのような方法を提供し；酸素の外方拡散に依存しない、そのような方法を
提供し；析出のための部位を再核形成する必要性を省く、そのような方法を提供
し；ならびに、デニューデッドゾーンの形成、およびウエハバルクにおける酸素
析出物の形成が、シリコンウエハがそれからスライスされる単結晶シリコンイン
ゴットの熱履歴および酸素濃度によって影響を受けない、そのような方法を提供
することである。
ウエハの製造方法を提供し；後の処理時に、ウエハが、ウエハの表面に近い領域
にデニューデッドゾーンを形成し、デニューデッドゾーンの外側の領域に酸素が
析出するような、酸素析出物核形成中心の不均一分布を、得られるウエハが有す
る、そのような方法を提供し；酸素の外方拡散に依存しない、そのような方法を
提供し；析出のための部位を再核形成する必要性を省く、そのような方法を提供
し；ならびに、デニューデッドゾーンの形成、およびウエハバルクにおける酸素
析出物の形成が、シリコンウエハがそれからスライスされる単結晶シリコンイン
ゴットの熱履歴および酸素濃度によって影響を受けない、そのような方法を提供
することである。
【００１０】 本発明は、追加熱処理時に、酸素析出物の別個の領域をシリコウエハに形成す
るような、酸素析出物核形成中心の不均一分布を有するシリコンウエハの製造方
法に関する。該方法は、ウエハの後表面を約９００℃未満に維持しながら、ウエ
ハの前表面を約９５０℃に加熱して、ウエハの厚みを横断する熱勾配を形成する
ことを含んで成る。
るような、酸素析出物核形成中心の不均一分布を有するシリコンウエハの製造方
法に関する。該方法は、ウエハの後表面を約９００℃未満に維持しながら、ウエ
ハの前表面を約９５０℃に加熱して、ウエハの厚みを横断する熱勾配を形成する
ことを含んで成る。
【００１１】 本発明の他の目的および特徴は、一部は明らかであり、一部は下記に記載され
る。
る。
【００１２】 本発明によって、酸素析出物核形成中心の制御分布を有するシリコンウエハの
製造方法が、見い出された。該方法において、シリコンウエハの前表面を加熱し
、ウエハの後表面をヒートシンク（heat sink）に接触させて、数秒程度にわた ってウエハの厚みを横断する温度勾配を形成することによって、酸素析出核形成
中心の２つの別個の領域が形成される。
製造方法が、見い出された。該方法において、シリコンウエハの前表面を加熱し
、ウエハの後表面をヒートシンク（heat sink）に接触させて、数秒程度にわた ってウエハの厚みを横断する温度勾配を形成することによって、酸素析出核形成
中心の２つの別個の領域が形成される。
【００１３】 本発明の方法の出発物質は、酸素析出熱処理にかける際に酸素の析出を可能に
する、充分な濃度の酸素を有する単結晶シリコンである。チョクラルスキー成長
シリコンは一般に、酸素の析出に充分な約６×１０17〜約８.５×１０17原子／ ｃｍ3（ＡＳＴＭ標準Ｆ−１２１−８３）の酸素濃度を有する。
する、充分な濃度の酸素を有する単結晶シリコンである。チョクラルスキー成長
シリコンは一般に、酸素の析出に充分な約６×１０17〜約８.５×１０17原子／ ｃｍ3（ＡＳＴＭ標準Ｆ−１２１−８３）の酸素濃度を有する。
【００１４】 例えば、約６５０℃〜約８７５℃、好ましくは約８００℃〜８７５℃の温度に
おいてシリコンをアニールして、シリコンに存在する酸素析出物核形成中心を安
定化させ、および、少なくとも約１０００℃の温度においてシリコンをアニール
して、安定化した核中心の部位に酸素を析出させることを含んで成る熱処理に、
シリコンを暴露することによって、シリコンから酸素を析出させることができる
。核形成中心を安定化するのに要する時間は、熱処理温度に依存し、一般に、温
度が高くなるほど、核形成中心を安定化させるのに要する時間が短くなる。例え
ば、約７.８×１０17原子／ｃｍ3の酸素濃度を有するシリコンにおいて、核形成
中心を安定化するために約６５０℃において少なくとも約６時間が必要であり、
一方、約８００℃の温度においては核形成中心を安定化させるのに約３０分が必
要であるに過ぎない。酸素を析出させるのに好ましい熱処理は、４時間で８００
℃に、次に、１６時間で１０００℃に、ウエハを加熱することを含んで成る。
おいてシリコンをアニールして、シリコンに存在する酸素析出物核形成中心を安
定化させ、および、少なくとも約１０００℃の温度においてシリコンをアニール
して、安定化した核中心の部位に酸素を析出させることを含んで成る熱処理に、
シリコンを暴露することによって、シリコンから酸素を析出させることができる
。核形成中心を安定化するのに要する時間は、熱処理温度に依存し、一般に、温
度が高くなるほど、核形成中心を安定化させるのに要する時間が短くなる。例え
ば、約７.８×１０17原子／ｃｍ3の酸素濃度を有するシリコンにおいて、核形成
中心を安定化するために約６５０℃において少なくとも約６時間が必要であり、
一方、約８００℃の温度においては核形成中心を安定化させるのに約３０分が必
要であるに過ぎない。酸素を析出させるのに好ましい熱処理は、４時間で８００
℃に、次に、１６時間で１０００℃に、ウエハを加熱することを含んで成る。
【００１５】 酸素析出物核形成中心は一般に、約３５０℃〜約７５０℃の温度においてアニ
ールされるシリコンにおいて形成される。従って、結晶成長後の結晶インゴット
の冷却の際、または、この範囲の温度においてインゴットまたはウエハ形態のシ
リコンを熱処理することによって、これらの中心が形成される場合もある。安定
化熱処理にかけられない場合は、少なくとも約８７５℃の温度にシリコンを急激
に加熱し、好ましくは継続して加熱して少なくとも１０００℃の温度に上昇させ
ることによって、これらの核形成中心をアニールによってシリコンから除去する
ことができる（can be annealed out of silicon）。シリコンが１０００℃に到
達するまでに、実質的に全て（例えば、＞９９％）のそのような欠陥がアニール
によって除去される。ウエハをこれらの温度に急激に加熱することが重要であり
、即ち、温度上昇速度は少なくとも約１０℃／分、より好ましくは少なくとも約
５０℃／分である。そうでなければ、いくらかのまたは全ての酸素析出物核形成
中心が、熱処理によって安定化される。比較的短時間、即ち、１分程度で、平衡
に達すると考えられる。従って、少なくとも８７５℃の温度において少なくとも
約３０秒間、好ましくは少なくとも約１０分間でシリコンをアニールすることに
よって、単結晶シリコン出発物質における酸素析出物核形成中心が溶解する。
ールされるシリコンにおいて形成される。従って、結晶成長後の結晶インゴット
の冷却の際、または、この範囲の温度においてインゴットまたはウエハ形態のシ
リコンを熱処理することによって、これらの中心が形成される場合もある。安定
化熱処理にかけられない場合は、少なくとも約８７５℃の温度にシリコンを急激
に加熱し、好ましくは継続して加熱して少なくとも１０００℃の温度に上昇させ
ることによって、これらの核形成中心をアニールによってシリコンから除去する
ことができる（can be annealed out of silicon）。シリコンが１０００℃に到
達するまでに、実質的に全て（例えば、＞９９％）のそのような欠陥がアニール
によって除去される。ウエハをこれらの温度に急激に加熱することが重要であり
、即ち、温度上昇速度は少なくとも約１０℃／分、より好ましくは少なくとも約
５０℃／分である。そうでなければ、いくらかのまたは全ての酸素析出物核形成
中心が、熱処理によって安定化される。比較的短時間、即ち、１分程度で、平衡
に達すると考えられる。従って、少なくとも８７５℃の温度において少なくとも
約３０秒間、好ましくは少なくとも約１０分間でシリコンをアニールすることに
よって、単結晶シリコン出発物質における酸素析出物核形成中心が溶解する。
【００１６】 図１は、この挙動のグラフである。シリコンの温度が約８００℃に近づくと、
酸素析出物核形成中心の部位密度が、それらがアニールによってシリコンから除
去される際に減少し始める。シリコンの温度が約９００℃に到達すると、酸素析
出物核形成中心が急激にアニールによってシリコンから除去され、約１０7部位 ／ｃｍ3のほぼ検出限界に到達する。温度が上昇し続けると、酸素析出物核形成 中心の部位密度が減少し続けて、約１０００℃において９９％より多い部位がア
ニールによってシリコンから除去される。平衡を得るために要する時間は非常に
短く、約１秒と見積もられる。しかし、これらの温度におけるより長い熱処理は
、図１に示す詳細を顕著に変化させることはない。
酸素析出物核形成中心の部位密度が、それらがアニールによってシリコンから除
去される際に減少し始める。シリコンの温度が約９００℃に到達すると、酸素析
出物核形成中心が急激にアニールによってシリコンから除去され、約１０7部位 ／ｃｍ3のほぼ検出限界に到達する。温度が上昇し続けると、酸素析出物核形成 中心の部位密度が減少し続けて、約１０００℃において９９％より多い部位がア
ニールによってシリコンから除去される。平衡を得るために要する時間は非常に
短く、約１秒と見積もられる。しかし、これらの温度におけるより長い熱処理は
、図１に示す詳細を顕著に変化させることはない。
【００１７】 本発明は、この挙動を利用して、酸素析出物核形成中心の２つの別個の領域を
シリコンウエハ中に形成する。１つの領域は、検出し得る酸素析出物核形成中心
を有さず（即ち、デニューデッドゾーン）、他の領域は、酸素析出物核形成中心
を有する（即ち、析出物領域）。
シリコンウエハ中に形成する。１つの領域は、検出し得る酸素析出物核形成中心
を有さず（即ち、デニューデッドゾーン）、他の領域は、酸素析出物核形成中心
を有する（即ち、析出物領域）。
【００１８】 数秒程度において、ウエハの厚みを横断する温度勾配を形成するようにシリコ
ンウエハを加熱することによって、これらの２つの領域が形成される。一般に、
ウエハの前（研磨）表面を少なくとも約９５０℃、好ましくは少なくとも約１０
００℃の温度に加熱する。同時に、ウエハの後表面を約９００℃未満、好ましく
は約８５０℃未満の温度に維持するヒートシンクに、ウエハの後面を接触させる
。その結果、ウエハの前表面および後表面の間に熱勾配が形成され、数秒程度で
定常状態条件（steady-state conditions）に到達する。
ンウエハを加熱することによって、これらの２つの領域が形成される。一般に、
ウエハの前（研磨）表面を少なくとも約９５０℃、好ましくは少なくとも約１０
００℃の温度に加熱する。同時に、ウエハの後表面を約９００℃未満、好ましく
は約８５０℃未満の温度に維持するヒートシンクに、ウエハの後面を接触させる
。その結果、ウエハの前表面および後表面の間に熱勾配が形成され、数秒程度で
定常状態条件（steady-state conditions）に到達する。
【００１９】 次に、図２を参照すると、前表面１２および後表面１４を有するウエハ１０を
、本発明の方法によって熱処理した。ウエハ１０は、酸素析出核形成中心に関し
て２つの別個の領域を有する。領域１３は、検出し得る酸素析出物核形成中心を
有さず、一方、領域１５は、酸素析出物核形成中心を有する。約９５０℃より高
い温度ＴOに前表面を加熱し、一方、約９００℃未満の温度Ｔ1に後表面を維持し
て、ウエハの厚みを横断する定常状態温度勾配１７を形成することによって、こ
れらの領域を形成した。温度勾配が９００℃限界と交差するウエハの位置は、領
域１３と１５の境界を規定する。その結果、領域１３および１５におけるシリコ
ンは、ウエハを酸素析出熱処理にかけた場合に明らかに異なる挙動を示す：デニ
ューデッドゾーンが領域１３に形成され、一方、酸素析出物が領域１５に形成さ
れる。重要なことに、デニューデッドゾーン境界２０が、９００℃に到達するシ
リコンの位置において生じ、外方拡散に基づく方法を使用する場合のように、酸
素濃度または既に存在する核形成部位の密度によって制御されない。従って、制
御された確実なデニューデッドゾーンを得るために、酸素濃度または結晶熱履歴
の特殊な制御が必要とされない。シリコンウエハの酸素規格を、外方拡散に基づ
く表面デニューデッド法に依存することから主として生じる現在の要求よりも実
質的に広くすることができる。酸素濃度を制御する必要性を除くことによって、
結晶成長生産性も向上する。
、本発明の方法によって熱処理した。ウエハ１０は、酸素析出核形成中心に関し
て２つの別個の領域を有する。領域１３は、検出し得る酸素析出物核形成中心を
有さず、一方、領域１５は、酸素析出物核形成中心を有する。約９５０℃より高
い温度ＴOに前表面を加熱し、一方、約９００℃未満の温度Ｔ1に後表面を維持し
て、ウエハの厚みを横断する定常状態温度勾配１７を形成することによって、こ
れらの領域を形成した。温度勾配が９００℃限界と交差するウエハの位置は、領
域１３と１５の境界を規定する。その結果、領域１３および１５におけるシリコ
ンは、ウエハを酸素析出熱処理にかけた場合に明らかに異なる挙動を示す：デニ
ューデッドゾーンが領域１３に形成され、一方、酸素析出物が領域１５に形成さ
れる。重要なことに、デニューデッドゾーン境界２０が、９００℃に到達するシ
リコンの位置において生じ、外方拡散に基づく方法を使用する場合のように、酸
素濃度または既に存在する核形成部位の密度によって制御されない。従って、制
御された確実なデニューデッドゾーンを得るために、酸素濃度または結晶熱履歴
の特殊な制御が必要とされない。シリコンウエハの酸素規格を、外方拡散に基づ
く表面デニューデッド法に依存することから主として生じる現在の要求よりも実
質的に広くすることができる。酸素濃度を制御する必要性を除くことによって、
結晶成長生産性も向上する。
【００２０】 再び図２を参照すると、領域１５（析出物領域）が、それ以外では処理によっ
て影響を受けず、処理の前に既にウエハに存在する部位の密度を有する。従って
、必要であれば、この領域における析出物部位の密度を、種々の手段によって、
正確に、およびデニューデッドゾーンの所望の深さから独立して、調節すること
ができる。
て影響を受けず、処理の前に既にウエハに存在する部位の密度を有する。従って
、必要であれば、この領域における析出物部位の密度を、種々の手段によって、
正確に、およびデニューデッドゾーンの所望の深さから独立して、調節すること
ができる。
【００２１】 図３は、１０００℃の前表面温度に関してウエハの後面が維持される温度の関
数として得ることができる可能なデニューデッドゾーンの深さを示す。ウエハの
前面が１０００℃に維持され、および後面が２００℃に維持される場合に、デニ
ューデッドゾーン（即ち、少なくとも９００℃に到達するゾーン）は、約１００
ミクロンの深さを有する。１０００℃の前面の温度に対して後面が６００℃に維
持される場合に、デニューデッドゾーンの深さが約２００ミクロンに増加する。
好ましい実施態様においては、ウエハの最も厚い状態において、およびウエハ研
磨の前に、該方法がウエハに実施される。従って、最終のデニューデッドゾーン
の深さは、研磨工程によって前表面から除去される物質の量に相当する量で、小
さくなる。
数として得ることができる可能なデニューデッドゾーンの深さを示す。ウエハの
前面が１０００℃に維持され、および後面が２００℃に維持される場合に、デニ
ューデッドゾーン（即ち、少なくとも９００℃に到達するゾーン）は、約１００
ミクロンの深さを有する。１０００℃の前面の温度に対して後面が６００℃に維
持される場合に、デニューデッドゾーンの深さが約２００ミクロンに増加する。
好ましい実施態様においては、ウエハの最も厚い状態において、およびウエハ研
磨の前に、該方法がウエハに実施される。従って、最終のデニューデッドゾーン
の深さは、研磨工程によって前表面から除去される物質の量に相当する量で、小
さくなる。
【００２２】 次に、図４を参照すると、ランプ３０によって発生される光のパルスを使用す
ることによって、温度勾配が薄いシリコンウエハ１０に急速に形成される。ある
いは、ラップのバンド（a band of laps）を使用することもできる。固体ヒート
シンク３６との良好な熱接触を確実にすることによって、ウエハの後表面１４を
温度（Ｔ1）に維持しながら、鏡３４によって光をウエハの前表面１２に反射さ せる。照らされた表面は、（１）照明ランプのスペクトル力分布（spectral pow
er）、（２）シリコンウエハの厚み、（３）温度Ｔ1、および（４）ヒートシン ク体へのシリコンウエハの熱接触の質、に依存する温度に到達する。
ることによって、温度勾配が薄いシリコンウエハ１０に急速に形成される。ある
いは、ラップのバンド（a band of laps）を使用することもできる。固体ヒート
シンク３６との良好な熱接触を確実にすることによって、ウエハの後表面１４を
温度（Ｔ1）に維持しながら、鏡３４によって光をウエハの前表面１２に反射さ せる。照らされた表面は、（１）照明ランプのスペクトル力分布（spectral pow
er）、（２）シリコンウエハの厚み、（３）温度Ｔ1、および（４）ヒートシン ク体へのシリコンウエハの熱接触の質、に依存する温度に到達する。
【００２３】 シリコンウエハに充分な温度勾配を形成するために、約１〜約５ｋＷ／ｃｍ2 程度の輻射力が一般に必要である。従って、２００ｍｍのウエハの表面に均一温
度分布を得るために、約３００ｋＷのピークランプ電力が一般に必要である。そ
のようなランプは、例えば、カナダのVortek Industries Limitedから商業的に 入手できる。
度分布を得るために、約３００ｋＷのピークランプ電力が一般に必要である。そ
のようなランプは、例えば、カナダのVortek Industries Limitedから商業的に 入手できる。
【００２４】 次に、図５を参照すると、本発明の選択的実施態様において、シリコンウエハ
１０の後面１４を液体ヒートシンク４０に接触させる。液体ヒートシンク４０は
、合致熱接触（conformal thermal contact）という利点を有し、ランプ３０に よる急速加熱の間にシリコンウエハ１０が自由に弾力的に曲がることを可能にす
る。この方法は、ウエハにおける剪断応力を減少させ、塑性変形の可能性を減少
させる。好適な液体ヒートシンクは、液体のナトリウム、リチウム、鉛、錫、ま
たは水銀である。
１０の後面１４を液体ヒートシンク４０に接触させる。液体ヒートシンク４０は
、合致熱接触（conformal thermal contact）という利点を有し、ランプ３０に よる急速加熱の間にシリコンウエハ１０が自由に弾力的に曲がることを可能にす
る。この方法は、ウエハにおける剪断応力を減少させ、塑性変形の可能性を減少
させる。好適な液体ヒートシンクは、液体のナトリウム、リチウム、鉛、錫、ま
たは水銀である。
【００２５】 前記に鑑みて、本発明のいくつかの目的が達成されることが理解される。
【００２６】 本発明の範囲を逸脱せずに種々の変更を前記方法に加えることができるので、
前記に記載された全ての内容は、例示的なものであり、制限的なものではないと
理解すべきである。
前記に記載された全ての内容は、例示的なものであり、制限的なものではないと
理解すべきである。
【図１】 種々の温度における酸素析出物核形成中心の安定性を示すグラフ
である。
である。
【図２】 温度勾配、およびこの勾配の結果として形成される異なる酸素析
出挙動の領域を示すシリコンウエハの断面図である。
出挙動の領域を示すシリコンウエハの断面図である。
【図３】 １０００℃の前表面温度に関して、ウエハの後面が維持される温
度の関数として得られる、可能なデニューデッドゾーンの深さを示すグラフであ
る。
度の関数として得られる、可能なデニューデッドゾーンの深さを示すグラフであ
る。
【図４】 シリコンウエハに温度勾配を形成する方法を示す図である。
【図５】 シリコンウエハに温度勾配を形成する別の方法を示す図である。
Claims (11)
- 【請求項１】 酸素析出物核形成中心の不均一分布を有するシリコンウエハ
の製造方法であって、 該ウエハが前表面および後表面を有し、該方法が、シリコンウエハの前表面を
少なくとも約９５０℃の温度に加熱し、一方、シリコンウエハの後表面を９００
℃未満の温度に維持して、ウエハの厚みを横断する温度勾配を形成することを含
んで成る方法。 - 【請求項２】 ウエアの前表面に光のパルスを適用し、一方、後表面をヒー
トシンクに接触させることによりウエハの後表面を一定温度に維持することによ
って、シリコンウエハにおける温度勾配を形成する請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 シリコンウエハの後表面を固体ヒートシンクに機械的に固定
して、該ウエハ表面を一定温度に維持する請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 シリコンウエハの後表面を液体ヒートシンクに接触させて、
該ウエハ表面を一定温度に維持する請求項２に記載の方法。 - 【請求項５】 液体ヒートシンクが、液体のナトリウム、リチウム、鉛、錫
、および水銀から成る群から選択される請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 光のパルスが、約１〜約５ｋＷ／ｃｍ2の輻射力を有する請 求項２に記載の方法。
- 【請求項７】 光のパルスが、約１ｋＷ／ｃｍ2の輻射力を有する請求項２ に記載の方法。
- 【請求項８】 光のパルスが、約１〜約５秒間である請求項２に記載の方法
。 - 【請求項９】 光のパルスが、約１秒間である請求項２に記載の方法。
- 【請求項１０】 ウエハの前表面を約１０００℃の温度に加熱する請求項１
に記載の方法。 - 【請求項１１】 ウエハの後表面を約８５０℃未満の温度に維持する請求項
１に記載の方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/934,946 | 1997-09-22 | ||
| US08/934,946 US5882989A (en) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | Process for the preparation of silicon wafers having a controlled distribution of oxygen precipitate nucleation centers |
| PCT/US1998/018213 WO1999016119A1 (en) | 1997-09-22 | 1998-09-02 | Process for the preparation of silicon wafers having a controlled distribution of oxygen precipitate nucleation centers |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001517871A true JP2001517871A (ja) | 2001-10-09 |
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ID=25466316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000513316A Expired - Fee Related JP4302879B2 (ja) | 1997-09-22 | 1998-09-02 | 酸素析出物核形成中心の制御された分布を有するシリコンウエハの製造方法 |
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| Country | Link |
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| WO (1) | WO1999016119A1 (ja) |
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1997
- 1997-09-22 US US08/934,946 patent/US5882989A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-09-02 EP EP98944673A patent/EP1023744A1/en not_active Ceased
- 1998-09-02 KR KR10-2000-7002428A patent/KR100491823B1/ko not_active IP Right Cessation
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