JP2002076005A - シリコン単結晶ウエハ - Google Patents
シリコン単結晶ウエハInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のＩＧゲッタリング実施の際にみられた
シリコン単結晶ウエハの強度低下等の不都合を招来する
ことなく、シリコン単結晶ウエハのデバイス形成表層に
存在する金属不純物を有効にゲッタリング除去するのに
必要な体積量のＢＭＤがゲッタリング領域中に生成され
たシリコン単結晶ウエハを提供する。 【解決手段】 チョクラルスキー法より作製され、その
酸素析出を利用したゲッタリング処理が施されたシリコ
ン単結晶ウエハであって、前記シリコン単結晶ウエハ
が、熱処理を受けた後の状態において、該ウエハの無欠
陥化表層部を除いた内層部の単位体積当たりに存在する
酸素析出物の体積合計量が８．８×１０-8cm 3 以上であ
ことを特徴とする。
シリコン単結晶ウエハの強度低下等の不都合を招来する
ことなく、シリコン単結晶ウエハのデバイス形成表層に
存在する金属不純物を有効にゲッタリング除去するのに
必要な体積量のＢＭＤがゲッタリング領域中に生成され
たシリコン単結晶ウエハを提供する。 【解決手段】 チョクラルスキー法より作製され、その
酸素析出を利用したゲッタリング処理が施されたシリコ
ン単結晶ウエハであって、前記シリコン単結晶ウエハ
が、熱処理を受けた後の状態において、該ウエハの無欠
陥化表層部を除いた内層部の単位体積当たりに存在する
酸素析出物の体積合計量が８．８×１０-8cm 3 以上であ
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体産業分野で用
いられるシリコン単結晶ウエハに関し、より詳細には、
内部に酸素析出物を特定量以上導入することにより金属
不純物に対して、所望のゲッタリング能力を得ることが
できるシリコン単結晶ウエハに関する。
いられるシリコン単結晶ウエハに関し、より詳細には、
内部に酸素析出物を特定量以上導入することにより金属
不純物に対して、所望のゲッタリング能力を得ることが
できるシリコン単結晶ウエハに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路等のデバイスを作製する
ための半導体ウエハとしては、チョクラルスキー法（以
下ＣＺ法と略称することがある）により引上げられたイ
ンゴットを加工して得られるシリコン単結晶ウエハが、
最も多く使用されている。また、このＣＺ法から得られ
たシリコン単結晶ウエハには、格子間酸素が過飽和に含
まれていることも知られている。
ための半導体ウエハとしては、チョクラルスキー法（以
下ＣＺ法と略称することがある）により引上げられたイ
ンゴットを加工して得られるシリコン単結晶ウエハが、
最も多く使用されている。また、このＣＺ法から得られ
たシリコン単結晶ウエハには、格子間酸素が過飽和に含
まれていることも知られている。
【０００３】また、前記シリコン単結晶ウエハの表面あ
るいはその近傍に不純物重金属や欠陥等が存在すると、
半導体デバイスを形成する際デバイス性能不良などの不
都合を引き起こすことも知られている。特に、最近の高
度集積化デバイスにおいてはパターン幅が非常に微細で
あるため、シリコン単結晶ウエハの表面やその近傍に極
微量の金属不純物や欠陥等が存在してもパターン不良の
原因となったり、デバイス性能不良を引き起こすことが
ある。
るいはその近傍に不純物重金属や欠陥等が存在すると、
半導体デバイスを形成する際デバイス性能不良などの不
都合を引き起こすことも知られている。特に、最近の高
度集積化デバイスにおいてはパターン幅が非常に微細で
あるため、シリコン単結晶ウエハの表面やその近傍に極
微量の金属不純物や欠陥等が存在してもパターン不良の
原因となったり、デバイス性能不良を引き起こすことが
ある。
【０００４】このようなシリコン単結晶ウエハのデバイ
ス形成表層をデバイス素子形成前に清浄化、無欠陥化す
るための方法には、水素ガス熱処理法、エピタキシャル
気相成長法、ＳＯＩウエハ作製法等種々の方法がある
が、前記ＣＺ法ウエハの場合には、ウエハの酸素析出を
利用した不純物金属捕獲法、即ち、イントリンシック・
ゲッタリング法（ＩＧ法）が古くから研究され、広く用
いられている。
ス形成表層をデバイス素子形成前に清浄化、無欠陥化す
るための方法には、水素ガス熱処理法、エピタキシャル
気相成長法、ＳＯＩウエハ作製法等種々の方法がある
が、前記ＣＺ法ウエハの場合には、ウエハの酸素析出を
利用した不純物金属捕獲法、即ち、イントリンシック・
ゲッタリング法（ＩＧ法）が古くから研究され、広く用
いられている。
【０００５】前記ＩＧ法は、ＣＺ法で引上られたシリコ
ン結晶中に存在する過飽和な格子間酸素が、素子形成工
程中等の熱処理により析出することを利用する方法であ
る。即ち、前記格子間酸素が、シリコン（Ｓｉ）と反応
して析出する際、ＳｉがＳｉＯ2 に変態するため、約２
倍体積膨張し余分なＳｉが格子間Ｓｉとして放出され、
転位や積層欠陥が結晶内部に二次欠陥として形成され
る。この酸素の析出物は、ＢＭＤ（Bulk Micro-Defect
）と呼ばれ、ＩＧ法ではこのＢＭＤがゲッタリング源
となる。
ン結晶中に存在する過飽和な格子間酸素が、素子形成工
程中等の熱処理により析出することを利用する方法であ
る。即ち、前記格子間酸素が、シリコン（Ｓｉ）と反応
して析出する際、ＳｉがＳｉＯ2 に変態するため、約２
倍体積膨張し余分なＳｉが格子間Ｓｉとして放出され、
転位や積層欠陥が結晶内部に二次欠陥として形成され
る。この酸素の析出物は、ＢＭＤ（Bulk Micro-Defect
）と呼ばれ、ＩＧ法ではこのＢＭＤがゲッタリング源
となる。
【０００６】このＩＧ法では、ゲッタリング処理すべき
ＣＺ法シリコン単結晶ウエハに特定の熱処理を施すこと
により、該ウエハに、酸素や欠陥等の存在しない表層
部、即ち、無欠陥領域（ＤＺ）と多数の酸素析出核を含
む内層部、即ちゲッタリング領域とを形成させる。この
熱処理は、一般に、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガ
ス雰囲気中で６００〜１２００℃で実施されている。こ
のようにして、ウエハ内部にＢＭＤが形成されると共に
表面近傍は酸素が外拡散されるため、無欠陥となる。
ＣＺ法シリコン単結晶ウエハに特定の熱処理を施すこと
により、該ウエハに、酸素や欠陥等の存在しない表層
部、即ち、無欠陥領域（ＤＺ）と多数の酸素析出核を含
む内層部、即ちゲッタリング領域とを形成させる。この
熱処理は、一般に、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガ
ス雰囲気中で６００〜１２００℃で実施されている。こ
のようにして、ウエハ内部にＢＭＤが形成されると共に
表面近傍は酸素が外拡散されるため、無欠陥となる。
【０００７】ゲッタリング法には上記ＩＧ法の他に、ウ
エハの裏面（デバイス形成面の反対側面）から不純物を
拡散させたり、裏面に歪みを与えたりするエクストリン
シック・ゲッタリング法（ＥＧ法）もあるが、ＩＧ法の
方がゲッタリング力の持続性が高い利点がある。
エハの裏面（デバイス形成面の反対側面）から不純物を
拡散させたり、裏面に歪みを与えたりするエクストリン
シック・ゲッタリング法（ＥＧ法）もあるが、ＩＧ法の
方がゲッタリング力の持続性が高い利点がある。
【０００８】しかし、その一方で、ＩＧ法ウエハは、結
晶内部にＢＭＤを積極的に作り、歪みが内在するため、
結晶的には機械的強度が低下すると共に、ＢＭＤは欠陥
の発生源として働く。また、ＢＭＤは少数キャリアの発
生・再結合中心として働くため、ＢＭＤが素子活性層
（デバイス形成側表層）中に導入されると接合リークの
原因となる。
晶内部にＢＭＤを積極的に作り、歪みが内在するため、
結晶的には機械的強度が低下すると共に、ＢＭＤは欠陥
の発生源として働く。また、ＢＭＤは少数キャリアの発
生・再結合中心として働くため、ＢＭＤが素子活性層
（デバイス形成側表層）中に導入されると接合リークの
原因となる。
【０００９】一般的に、より多く酸素析出物（ＢＭＤ）
を生成できる格子間酸素濃度の高いシリコン単結晶ウエ
ハほど素子形成工程でゲート酸化膜のＢモード不良率が
高くなる傾向があることが知られている。従って、ＩＧ
法では、酸素濃度や結晶熱履歴を適切に管理することに
よりシリコン単結晶ウエハ内部のＢＭＤの発生個数、分
布状態のみならず生成（体積）量をも適正に制御する必
要がある。
を生成できる格子間酸素濃度の高いシリコン単結晶ウエ
ハほど素子形成工程でゲート酸化膜のＢモード不良率が
高くなる傾向があることが知られている。従って、ＩＧ
法では、酸素濃度や結晶熱履歴を適切に管理することに
よりシリコン単結晶ウエハ内部のＢＭＤの発生個数、分
布状態のみならず生成（体積）量をも適正に制御する必
要がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ＩＧ法にお
けるゲッタリング領域でのＢＭＤの生成個数（個数密
度）とゲッタリング効果の関係に関しては、従来から検
討されてきたものの、ゲッタリング領域中に発生するＢ
ＭＤの体積量（体積発生密度）とゲッタリング能力の関
係、特に両者間の定量的関係に関しては、ほとんど注目
されていなかった。
けるゲッタリング領域でのＢＭＤの生成個数（個数密
度）とゲッタリング効果の関係に関しては、従来から検
討されてきたものの、ゲッタリング領域中に発生するＢ
ＭＤの体積量（体積発生密度）とゲッタリング能力の関
係、特に両者間の定量的関係に関しては、ほとんど注目
されていなかった。
【００１１】従って、これまでは、どの程度の量の金属
不純物にはどの程度の体積量のＢＭＤ析出が必要である
のか、量的関係が全く不明であった。そのため、闇雲に
多くのＢＭＤを析出させるような無駄な処理が行われる
場合も多く、かえって、シリコン単結晶ウエハの機械的
強度を低下させたり、素子形成工程で接合リークを生じ
させたりする等、種々の不都合を招くこともあった。
不純物にはどの程度の体積量のＢＭＤ析出が必要である
のか、量的関係が全く不明であった。そのため、闇雲に
多くのＢＭＤを析出させるような無駄な処理が行われる
場合も多く、かえって、シリコン単結晶ウエハの機械的
強度を低下させたり、素子形成工程で接合リークを生じ
させたりする等、種々の不都合を招くこともあった。
【００１２】本発明者等は、上記のような技術的課題を
解決するため、シリコン単結晶ウエハのゲッタリング領
域の単位体積中に析出させるＢＭＤの体積量（ＢＭＤ体
積密度）と素子活性層（デバイス形成側表層）中に存在
するＮｉ金属等の重金属不純物のゲッタリング除去量と
の関係に着目し、鋭意研究した結果、両者間の定量的関
係の解明に成功し、その知見に基づき本発明を完成する
に至った。
解決するため、シリコン単結晶ウエハのゲッタリング領
域の単位体積中に析出させるＢＭＤの体積量（ＢＭＤ体
積密度）と素子活性層（デバイス形成側表層）中に存在
するＮｉ金属等の重金属不純物のゲッタリング除去量と
の関係に着目し、鋭意研究した結果、両者間の定量的関
係の解明に成功し、その知見に基づき本発明を完成する
に至った。
【００１３】本発明は、従来のＩＧゲッタリング実施の
際にみられたシリコン単結晶ウエハの強度低下等の不都
合を招来することなく、シリコン単結晶ウエハのデバイ
ス形成表層に存在する金属不純物を有効にゲッタリング
除去するのに必要な体積量のＢＭＤがゲッタリング領域
中に生成されたシリコン単結晶ウエハを提供することを
目的とするものである。
際にみられたシリコン単結晶ウエハの強度低下等の不都
合を招来することなく、シリコン単結晶ウエハのデバイ
ス形成表層に存在する金属不純物を有効にゲッタリング
除去するのに必要な体積量のＢＭＤがゲッタリング領域
中に生成されたシリコン単結晶ウエハを提供することを
目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、チョク
ラルスキー法より作製され、その酸素析出を利用したゲ
ッタリング処理が施されたシリコン単結晶ウエハであっ
て、前記シリコン単結晶ウエハの表層部を除いた内層部
の単位体積当たりに存在する酸素析出物の体積合計量が
８．８×１０-8cm3 以上であることを特徴とするシリコ
ン単結晶ウエハが提供される。
ラルスキー法より作製され、その酸素析出を利用したゲ
ッタリング処理が施されたシリコン単結晶ウエハであっ
て、前記シリコン単結晶ウエハの表層部を除いた内層部
の単位体積当たりに存在する酸素析出物の体積合計量が
８．８×１０-8cm3 以上であることを特徴とするシリコ
ン単結晶ウエハが提供される。
【００１５】また、本発明によれば、上記シリコン単結
晶ウエハの一好適態様として、前記表層部の厚さが、ウ
エハ表面から５〜３０μｍであることを特徴とするシリ
コン単結晶ウエハが提供される。また、本発明によれ
ば、上記シリコン単結晶ウエハの他の好適態様として、
前記内層部の単位体積当たりに存在する酸素析出物の体
積合計量が８．８×１０-8cm3 〜２０×１０-8cm3 の範
囲にあることを特徴とするシリコン単結晶ウエハが提供
される。
晶ウエハの一好適態様として、前記表層部の厚さが、ウ
エハ表面から５〜３０μｍであることを特徴とするシリ
コン単結晶ウエハが提供される。また、本発明によれ
ば、上記シリコン単結晶ウエハの他の好適態様として、
前記内層部の単位体積当たりに存在する酸素析出物の体
積合計量が８．８×１０-8cm3 〜２０×１０-8cm3 の範
囲にあることを特徴とするシリコン単結晶ウエハが提供
される。
【００１６】更に、本発明によれば、上記シリコン単結
晶ウエハの更に他の好適態様として、前記ゲッタリング
処理が施される前のシリコン単結晶ウエハが、窒素ドー
プウエハであることを特徴とするシリコン単結晶ウエハ
が提供される。更にまた、本発明によれば、前記ゲッタ
リング処理が不活性ガス雰囲気中６００〜１２００℃で
の熱処理であることを特徴とするシリコン単結晶ウエ
ハ、及び、特に、前記ゲッタリング熱処理が高温処理、
低温処理の２段階熱処理であることを特徴とするシリコ
ン単結晶ウエハが夫々提供される。
晶ウエハの更に他の好適態様として、前記ゲッタリング
処理が施される前のシリコン単結晶ウエハが、窒素ドー
プウエハであることを特徴とするシリコン単結晶ウエハ
が提供される。更にまた、本発明によれば、前記ゲッタ
リング処理が不活性ガス雰囲気中６００〜１２００℃で
の熱処理であることを特徴とするシリコン単結晶ウエ
ハ、及び、特に、前記ゲッタリング熱処理が高温処理、
低温処理の２段階熱処理であることを特徴とするシリコ
ン単結晶ウエハが夫々提供される。
【００１７】本発明のシリコン単結晶ウエハは、熱処理
後のシリコン単結晶ウエハ内部（ゲッタリング領域）の
酸素析出物（ＢＭＤ）量がシリコン単位体積（cm3 ）あ
たり特定（体積）量存在する点が特徴であり、これによ
り、強度低下等の不都合を招来することなく、不純物金
属元素を熱処理中にほぼ完全にゲッタリングし、シリコ
ンウエハ表層部（デバイス形成層部）の金属不純物濃度
を１×１０13atoms/cm 3 （黒鉛炉原子吸光分析計（ＧＦ
ＡＡＳ）による検出下限）以下とする。本発明のシリコ
ンウエハ表層部の厚さは表面から５〜３０μｍであるこ
とが好ましい。
後のシリコン単結晶ウエハ内部（ゲッタリング領域）の
酸素析出物（ＢＭＤ）量がシリコン単位体積（cm3 ）あ
たり特定（体積）量存在する点が特徴であり、これによ
り、強度低下等の不都合を招来することなく、不純物金
属元素を熱処理中にほぼ完全にゲッタリングし、シリコ
ンウエハ表層部（デバイス形成層部）の金属不純物濃度
を１×１０13atoms/cm 3 （黒鉛炉原子吸光分析計（ＧＦ
ＡＡＳ）による検出下限）以下とする。本発明のシリコ
ンウエハ表層部の厚さは表面から５〜３０μｍであるこ
とが好ましい。
【００１８】また、上記本発明のＩＧウエハ作製用の基
板ウエハとして窒素ドープしたＣＺシリコン単結晶ウエ
ハを用いると、このウエハはグロ−ン・イン欠陥（grow
n-indefects）のサイズが小さく、高温熱処理時に酸素
析出物の核が消滅しづらいという特性を備えているた
め、本発明のゲッタリング効果をより良好に奏すること
ができる。また、本発明のゲッタリング処理（熱処理）
は、不活性ガス雰囲気中、あるいは還元雰囲気中６００
〜１２００℃で処理されて前記ゲッタリング領域を形成
したもの、特に、高温、低温の２段階熱処理して得られ
たシリコン単結晶ウエハは、ゲッタリング性能や強度に
優れ、デバイス歩留率が向上する等の点から好ましい。
板ウエハとして窒素ドープしたＣＺシリコン単結晶ウエ
ハを用いると、このウエハはグロ−ン・イン欠陥（grow
n-indefects）のサイズが小さく、高温熱処理時に酸素
析出物の核が消滅しづらいという特性を備えているた
め、本発明のゲッタリング効果をより良好に奏すること
ができる。また、本発明のゲッタリング処理（熱処理）
は、不活性ガス雰囲気中、あるいは還元雰囲気中６００
〜１２００℃で処理されて前記ゲッタリング領域を形成
したもの、特に、高温、低温の２段階熱処理して得られ
たシリコン単結晶ウエハは、ゲッタリング性能や強度に
優れ、デバイス歩留率が向上する等の点から好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下本発明を、図面を参照しなが
ら、より詳細かつ具体的に説明する。図１は本発明のシ
リコン単結晶ウエハ（ＤＺ−ＩＧウエハ）の断面構造を
示した模式図である。本発明のシリコン単結晶ウエハ１
は、図１に示されているように、無欠陥領域（ＤＺ）で
ある表層部２と、ゲッタリング領域を形成する内層部３
からなり、熱処理後の内層部３の酸素析出物（ＢＭＤ）
４がシリコン単位体積（cm3 ）あたり体積量で８．８×
１０-8cm3 以上、好ましくは、８．８〜２０×１０-8cm
3 の量範囲で存在する。
ら、より詳細かつ具体的に説明する。図１は本発明のシ
リコン単結晶ウエハ（ＤＺ−ＩＧウエハ）の断面構造を
示した模式図である。本発明のシリコン単結晶ウエハ１
は、図１に示されているように、無欠陥領域（ＤＺ）で
ある表層部２と、ゲッタリング領域を形成する内層部３
からなり、熱処理後の内層部３の酸素析出物（ＢＭＤ）
４がシリコン単位体積（cm3 ）あたり体積量で８．８×
１０-8cm3 以上、好ましくは、８．８〜２０×１０-8cm
3 の量範囲で存在する。
【００２０】これにより、従来のＩＧ法実施の際に生じ
る、過剰なＢＭＤ生成に基づく内在歪みの増大、シリコ
ンウエハ単結晶の強度低下やＢＭＤの一部がシリコンウ
エハ表層部２（素子活性層）中に導入されることにより
生ずる接合リーク等の不都合を生じさせることはない。
また、前記表層部２の不純物金属元素を熱処理中にほぼ
完全にゲッタリングして表層部２の金属不純物濃度を１
×１０13atoms/cm3 （黒鉛炉原子吸光分析計（ＧＦＡＡ
Ｓ）による検出下限）以下に抑制する。
る、過剰なＢＭＤ生成に基づく内在歪みの増大、シリコ
ンウエハ単結晶の強度低下やＢＭＤの一部がシリコンウ
エハ表層部２（素子活性層）中に導入されることにより
生ずる接合リーク等の不都合を生じさせることはない。
また、前記表層部２の不純物金属元素を熱処理中にほぼ
完全にゲッタリングして表層部２の金属不純物濃度を１
×１０13atoms/cm3 （黒鉛炉原子吸光分析計（ＧＦＡＡ
Ｓ）による検出下限）以下に抑制する。
【００２１】本発明のシリコン単結晶ウエハにおいて上
記表層部、即ち、ＤＺ層２の深さは、表面から５〜３０
μｍ迄、特に好ましくは１５μｍ迄、である。形成され
る表層部２の深さが表面から５μｍ未満の場合には、内
層部３との境界面近傍の欠陥がデバイス形成に影響を与
え、デバイス特性を劣化させる可能性があるため、好ま
しくない。また、３０μｍ以上の表層部２は必要がな
く、ゲッタリングが有効に機能しがたくなるため、好ま
しくない。
記表層部、即ち、ＤＺ層２の深さは、表面から５〜３０
μｍ迄、特に好ましくは１５μｍ迄、である。形成され
る表層部２の深さが表面から５μｍ未満の場合には、内
層部３との境界面近傍の欠陥がデバイス形成に影響を与
え、デバイス特性を劣化させる可能性があるため、好ま
しくない。また、３０μｍ以上の表層部２は必要がな
く、ゲッタリングが有効に機能しがたくなるため、好ま
しくない。
【００２２】この表層部（ＤＺ層部）２の下に存在する
内層部３が上記デバイス形成工程での熱処理等によっ
て、不純物ゲッタリング効果を発揮する。この内層部３
（ゲッタリング領域）は、通常は、シリコン単結晶ウエ
ハの全厚さから前記ＤＺ層２の厚さを除いた残りの部分
に形成されるが、該ＤＺ層２と内層部３との間に若干の
中間層部が介在していても差し支えない。
内層部３が上記デバイス形成工程での熱処理等によっ
て、不純物ゲッタリング効果を発揮する。この内層部３
（ゲッタリング領域）は、通常は、シリコン単結晶ウエ
ハの全厚さから前記ＤＺ層２の厚さを除いた残りの部分
に形成されるが、該ＤＺ層２と内層部３との間に若干の
中間層部が介在していても差し支えない。
【００２３】前記ＤＺ層２の表面上にデバイスパターン
を形成することにより、本発明のシリコン単結晶ウエハ
に不純物金属や結晶欠陥等に起因するパターン不良のな
い完全な微細デバイス素子群を形成することができる。
を形成することにより、本発明のシリコン単結晶ウエハ
に不純物金属や結晶欠陥等に起因するパターン不良のな
い完全な微細デバイス素子群を形成することができる。
【００２４】本発明のＩＧ処理（ゲッタリング処理）に
用いられるウエハには、単結晶引上げ法（チョクラルス
キー法、ＣＺ法）で引き上げられたシリコン単結晶イン
ゴットを通常の処理手順で処理し、鏡面研磨仕上げした
通常のプライムウエハを用いることができる。なお、単
結晶引上げ法（チョクラルスキー法、ＣＺ法）により引
上げられたウエハには、融液に磁場を印加するいわゆる
磁場印加引上げ法（ＭＣＺ法）等通常のＣＺ法の改良法
により得られたウエハも当然に包含される。
用いられるウエハには、単結晶引上げ法（チョクラルス
キー法、ＣＺ法）で引き上げられたシリコン単結晶イン
ゴットを通常の処理手順で処理し、鏡面研磨仕上げした
通常のプライムウエハを用いることができる。なお、単
結晶引上げ法（チョクラルスキー法、ＣＺ法）により引
上げられたウエハには、融液に磁場を印加するいわゆる
磁場印加引上げ法（ＭＣＺ法）等通常のＣＺ法の改良法
により得られたウエハも当然に包含される。
【００２５】本発明で、特に好適に用いられるウエハの
一例として、窒素ドープされ、微量の窒素原子を含有す
るシリコン単結晶ウエハを挙げることができる。この窒
素ドープウエハは、単結晶引き上げ時に生成するグロ−
ン・イン欠陥（grown-in defects）のサイズが小さく、
高温熱処理時に酸素析出物（ＢＭＤ）の生成の核が消滅
しづらいという特性を備え、ゲッタリング効果をより良
好に奏することができる点で、本発明で用いるウエハと
して好適である。また、通常のプライムウエハや前記窒
素ドープウエハを、水素ガス等の還元性ガス雰囲気中、
１１５０℃〜１２５０℃でアニーリング処理して得られ
た、いわゆる「ハイ（Ｈｉ）・ウエハ」も良好なＤＺ層
が形成でき、好適に用いることができる。
一例として、窒素ドープされ、微量の窒素原子を含有す
るシリコン単結晶ウエハを挙げることができる。この窒
素ドープウエハは、単結晶引き上げ時に生成するグロ−
ン・イン欠陥（grown-in defects）のサイズが小さく、
高温熱処理時に酸素析出物（ＢＭＤ）の生成の核が消滅
しづらいという特性を備え、ゲッタリング効果をより良
好に奏することができる点で、本発明で用いるウエハと
して好適である。また、通常のプライムウエハや前記窒
素ドープウエハを、水素ガス等の還元性ガス雰囲気中、
１１５０℃〜１２５０℃でアニーリング処理して得られ
た、いわゆる「ハイ（Ｈｉ）・ウエハ」も良好なＤＺ層
が形成でき、好適に用いることができる。
【００２６】前記ウエハにＩＧ処理（ゲッタリング処
理）を施すには、該ウエハを、例えば、アルゴンガス
（Ａｒ）、ヘリウムガス（Ｈｅ）等の不活性ガス雰囲気
中で、６００〜１２００℃の温度で熱処理する方法が用
いられる。このＩＧ熱処理（ゲッタリング処理）には、
一段熱処理法と２段熱処理法があるが、高温熱処理に次
いで低温熱処理を施す２段熱処理法が最も好適に用いら
れる。この処理法では、最初の１０００〜１１００℃程
度の高温処理でウエハの表層部の酸素を外拡散し、酸素
の存在しないデヌーデッドゾーン（ＤＺ）を形成する。
その後６００〜８００℃で低温熱処理を行いＢＭＤを形
成する。
理）を施すには、該ウエハを、例えば、アルゴンガス
（Ａｒ）、ヘリウムガス（Ｈｅ）等の不活性ガス雰囲気
中で、６００〜１２００℃の温度で熱処理する方法が用
いられる。このＩＧ熱処理（ゲッタリング処理）には、
一段熱処理法と２段熱処理法があるが、高温熱処理に次
いで低温熱処理を施す２段熱処理法が最も好適に用いら
れる。この処理法では、最初の１０００〜１１００℃程
度の高温処理でウエハの表層部の酸素を外拡散し、酸素
の存在しないデヌーデッドゾーン（ＤＺ）を形成する。
その後６００〜８００℃で低温熱処理を行いＢＭＤを形
成する。
【００２７】この工程の熱処理により、ウエハ内層部に
ＢＭＤが形成されると共に、表層部は酸素が外拡散され
ているため無欠陥となる。ウエハ内の酸素析出物（ＢＭ
Ｄ）発生は、ウエハの含有酸素濃度に依存することは当
然であるが、酸素以外の不純物や熱履歴、欠陥濃度等に
も強く依存する。ＢＭＤの形成に影響する酸素以外の不
純物としては、Ｆｅ、Ｃｕ等の金属不純物の他に、非金
属元素として炭素、窒素等が挙げられ、これらは核形成
と相関している。
ＢＭＤが形成されると共に、表層部は酸素が外拡散され
ているため無欠陥となる。ウエハ内の酸素析出物（ＢＭ
Ｄ）発生は、ウエハの含有酸素濃度に依存することは当
然であるが、酸素以外の不純物や熱履歴、欠陥濃度等に
も強く依存する。ＢＭＤの形成に影響する酸素以外の不
純物としては、Ｆｅ、Ｃｕ等の金属不純物の他に、非金
属元素として炭素、窒素等が挙げられ、これらは核形成
と相関している。
【００２８】また、結晶育成から熱処理までの熱履歴の
影響も大きく、特に５５０〜８００℃の温度領域で核発
生が起こるため、この温度領域での熱履歴がＢＭＤの形
成に強く影響を与える。従って、ウエハ内層部の単位体
積当たりに発現するＢＭＤ量を、本発明の規定範囲に制
御するには、例えば、シリコン単結晶ウエハ中の酸素及
び窒素濃度、単結晶引上げ時の熱履歴、熱処理等の諸因
子を夫々の処理ウエハの条件に応じて適宜選択し、それ
らを調整制御することにより容易に実現できる。また、
８．８×１０-8cm3 以上あれば充分であるから、必要量
以上のＢＭＤ析出を抑止することもできる。
影響も大きく、特に５５０〜８００℃の温度領域で核発
生が起こるため、この温度領域での熱履歴がＢＭＤの形
成に強く影響を与える。従って、ウエハ内層部の単位体
積当たりに発現するＢＭＤ量を、本発明の規定範囲に制
御するには、例えば、シリコン単結晶ウエハ中の酸素及
び窒素濃度、単結晶引上げ時の熱履歴、熱処理等の諸因
子を夫々の処理ウエハの条件に応じて適宜選択し、それ
らを調整制御することにより容易に実現できる。また、
８．８×１０-8cm3 以上あれば充分であるから、必要量
以上のＢＭＤ析出を抑止することもできる。
【００２９】
【実施例】「実施例１」ゲッタリング能力がウエハの含
有する酸素や窒素濃度でどのように変化するかを調べる
ため下記実験を実施した。即ち、夫々酸素濃度と窒素濃
度の異なる５種類の２００mm口径ＣＺシリコン単結晶ウ
エハ（表１参照）を用意した。
有する酸素や窒素濃度でどのように変化するかを調べる
ため下記実験を実施した。即ち、夫々酸素濃度と窒素濃
度の異なる５種類の２００mm口径ＣＺシリコン単結晶ウ
エハ（表１参照）を用意した。
【００３０】
【表１】
【００３１】そして、これらの表面に１×１０12atoms/
cm2 のＮｉを強制汚染し、アルゴン雰囲気中で１０００
℃×２ｈｒｓ＋８００℃×１０ｈｒｓの二段熱処理を行
い、その後のウエハ表層部（表面〜７．５μｍ）の汚染
濃度（測定は黒鉛炉原子吸光分析計（ＧＦＡＡＳ）によ
る）と、ウエハ内層部の酸素析出物のシリコン単位体積
当たりの析出（体積）量（体積測定はＬＳＴＤ（レーザ
ー散乱トモグラフ）密度と平均散乱強度測定とによる）
とを測定した。
cm2 のＮｉを強制汚染し、アルゴン雰囲気中で１０００
℃×２ｈｒｓ＋８００℃×１０ｈｒｓの二段熱処理を行
い、その後のウエハ表層部（表面〜７．５μｍ）の汚染
濃度（測定は黒鉛炉原子吸光分析計（ＧＦＡＡＳ）によ
る）と、ウエハ内層部の酸素析出物のシリコン単位体積
当たりの析出（体積）量（体積測定はＬＳＴＤ（レーザ
ー散乱トモグラフ）密度と平均散乱強度測定とによる）
とを測定した。
【００３２】その結果を図２に線図としてまとめて示し
た。図２より、酸素析出物体積量が８．８×１０-8cm3
以上であれば表層のＮｉ濃度はＧＦＡＡＳの検出限界下
限まで低下しており、充分なゲッタリング効果が発揮さ
れていることが認められた。
た。図２より、酸素析出物体積量が８．８×１０-8cm3
以上であれば表層のＮｉ濃度はＧＦＡＡＳの検出限界下
限まで低下しており、充分なゲッタリング効果が発揮さ
れていることが認められた。
【００３３】
【発明の効果】本発明のシリコン単結晶ウエハは、ＩＧ
熱処理時（ゲッタリング処理時）にウエハ内のゲッタリ
ング領域に適正量のＢＭＤが形成されているため、その
後の処理工程における熱処理、例えば、デバイス形成工
程における熱処理で、ウエハ表面層に存在する重金属不
純物をほぼ完全にゲッタリングでき、かつ、ウエハ強度
や酸化膜耐圧特性等のデバイス性能を阻害することはな
い。このため、形成されたデバイスの歩留まりを高水準
に制御でき、またプロセスの最適化を容易に行うことが
できる。
熱処理時（ゲッタリング処理時）にウエハ内のゲッタリ
ング領域に適正量のＢＭＤが形成されているため、その
後の処理工程における熱処理、例えば、デバイス形成工
程における熱処理で、ウエハ表面層に存在する重金属不
純物をほぼ完全にゲッタリングでき、かつ、ウエハ強度
や酸化膜耐圧特性等のデバイス性能を阻害することはな
い。このため、形成されたデバイスの歩留まりを高水準
に制御でき、またプロセスの最適化を容易に行うことが
できる。
【図１】本発明のシリコン単結晶ウエハの断面構造を模
式的に示した概略図である。
式的に示した概略図である。
【図２】不純物Ｎｉ強制汚染後のシリコン単位体積中の
酸素析出物の総体積量と表層Ｎｉ濃度との関係を示した
線図である。
酸素析出物の総体積量と表層Ｎｉ濃度との関係を示した
線図である。
１ シリコン単結晶ウエハ ２ 表層部 ３ 内層部 ４ ＢＭＤ
Claims (6)
- 【請求項１】 チョクラルスキー法より作製され、その
酸素析出を利用したゲッタリング処理が施されたシリコ
ン単結晶ウエハであって、 前記シリコン単結晶ウエハの表層部を除いた内層部の単
位体積当たりに存在する酸素析出物の体積合計量が、
８．８×１０-8cm3 以上であることを特徴とするシリコ
ン単結晶ウエハ。 - 【請求項２】 前記表層部の厚さが、ウエハ表面から５
〜３０μｍであることを特徴とする請求項１に記載され
たシリコン単結晶ウエハ。 - 【請求項３】 前記内層部の単位体積当たりに存在する
酸素析出物の体積合計量が８．８×１０-8cm3 〜２０×
１０-8cm3 の範囲に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単結晶ウエハ。 - 【請求項４】 前記ゲッタリング処理が施される前のシ
リコン単結晶ウエハが、窒素ドープウエハであることを
特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載され
たシリコン単結晶ウエハ。 - 【請求項５】 前記ゲッタリング処理が、不活性ガス雰
囲気中６００〜１２００℃での熱処理であることを特徴
とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載されたシ
リコン単結晶ウエハ。 - 【請求項６】 前記ゲッタリング熱処理が高温処理、低
温処理の２段階熱処理であることを特徴とする請求項５
に記載されたシリコン単結晶ウエハ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000253377A JP2002076005A (ja) | 2000-08-24 | 2000-08-24 | シリコン単結晶ウエハ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000253377A JP2002076005A (ja) | 2000-08-24 | 2000-08-24 | シリコン単結晶ウエハ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002076005A true JP2002076005A (ja) | 2002-03-15 |
Family
ID=18742479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000253377A Pending JP2002076005A (ja) | 2000-08-24 | 2000-08-24 | シリコン単結晶ウエハ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002076005A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005064057A (ja) * | 2003-08-18 | 2005-03-10 | Fujitsu Ltd | シリコン基板の評価方法、及び半導体装置の製造方法 |
| KR101364937B1 (ko) | 2013-01-08 | 2014-02-20 | 주식회사 엘지실트론 | 실리콘 단결정 웨이퍼의 결함 검출 방법 |
| WO2014109453A1 (en) * | 2013-01-08 | 2014-07-17 | Lg Siltron Inc. | Silicon single crystal wafer, manufacturing method thereof and method of detecting defects |
| JPWO2022163443A1 (ja) * | 2021-02-01 | 2022-08-04 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09223699A (ja) * | 1996-02-16 | 1997-08-26 | Sumitomo Sitix Corp | シリコンウェーハとその製造方法 |
| JPH11322491A (ja) * | 1998-03-09 | 1999-11-24 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 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 |
| JP2000044389A (ja) * | 1998-05-22 | 2000-02-15 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | エピタキシャルシリコン単結晶ウエ―ハの製造方法及びエピタキシャルシリコン単結晶ウエ―ハ |
| JP2000068280A (ja) * | 1998-08-24 | 2000-03-03 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 半導体シリコン基板におけるｉｇ能の評価方法、半導体シリコン基板及びその製造方法 |
-
2000
- 2000-08-24 JP JP2000253377A patent/JP2002076005A/ja active Pending
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| JP2018093205A (ja) * | 2013-01-08 | 2018-06-14 | エスケー シルトロン カンパニー リミテッド | シリコン単結晶ウェハの欠陥検出方法 |
| JPWO2022163443A1 (ja) * | 2021-02-01 | 2022-08-04 | ||
| JP7199611B2 (ja) | 2021-02-01 | 2023-01-05 | ナガセケムテックス株式会社 | 光硬化性樹脂組成物および三次元光造形物 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
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