JP2002134514A - シリコンウェーハおよびその製造方法 - Google Patents
シリコンウェーハおよびその製造方法Info
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- JP2002134514A JP2002134514A JP2000321044A JP2000321044A JP2002134514A JP 2002134514 A JP2002134514 A JP 2002134514A JP 2000321044 A JP2000321044 A JP 2000321044A JP 2000321044 A JP2000321044 A JP 2000321044A JP 2002134514 A JP2002134514 A JP 2002134514A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】表層から１０μｍまで実質的に無欠陥である窒
素をドープしたシリコンウェーハおよびその製造方法を
提供する。 【解決手段】窒素をドープしたシリコンウェーハにおい
て、水素雰囲気での水素アニール後の表層から１０μｍ
におけるＬＳＴＤ密度が４個／ｃｍ２以下であるシリコ
ンウェーハ。また、チョクラルスキー法によるシリコン
単結晶育成において、窒素をドープしたシリコン単結晶
インゴットを引き上げ、切断し、鏡面研磨し、しかる
後、水素雰囲気中、温度領域１０００〜１４００℃で、
２時間以上水素アニールするシリコンウェーハの製造方
法。
素をドープしたシリコンウェーハおよびその製造方法を
提供する。 【解決手段】窒素をドープしたシリコンウェーハにおい
て、水素雰囲気での水素アニール後の表層から１０μｍ
におけるＬＳＴＤ密度が４個／ｃｍ２以下であるシリコ
ンウェーハ。また、チョクラルスキー法によるシリコン
単結晶育成において、窒素をドープしたシリコン単結晶
インゴットを引き上げ、切断し、鏡面研磨し、しかる
後、水素雰囲気中、温度領域１０００〜１４００℃で、
２時間以上水素アニールするシリコンウェーハの製造方
法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシリコンウェーハお
よびその製造方法に係わり、特に窒素ドープしたシリコ
ンウェーハの表層から１０μｍにおける特性を制御した
シリコンウェーハおよびその製造方法に関する。
よびその製造方法に係わり、特に窒素ドープしたシリコ
ンウェーハの表層から１０μｍにおける特性を制御した
シリコンウェーハおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスに用いられるシリコンウ
エーハは、主としてポリシリコン融液からＣＺ法により
引上げられた単結晶インゴットをスライスして製造され
る。
エーハは、主としてポリシリコン融液からＣＺ法により
引上げられた単結晶インゴットをスライスして製造され
る。
【０００３】ＣＺ法は、石英ルツボ内に供給された原料
のポリシリコンを加熱溶融し、このシリコン融液に種結
晶の先端を接触させ、シリコン単結晶インゴットを育成
し引上げるものである。
のポリシリコンを加熱溶融し、このシリコン融液に種結
晶の先端を接触させ、シリコン単結晶インゴットを育成
し引上げるものである。
【０００４】このようにして製造されたシリコンウェー
ハは、このシリコンウェーハの結晶表面に存在する重金
属などの不純物をゲッタリングするため、酸素析出物を
利用したＩＧ法（Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ Ｇｅｔｔｅｒｉ
ｎｇ）が用いられている。
ハは、このシリコンウェーハの結晶表面に存在する重金
属などの不純物をゲッタリングするため、酸素析出物を
利用したＩＧ法（Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ Ｇｅｔｔｅｒｉ
ｎｇ）が用いられている。
【０００５】近年、半導体デバイスの高集積化、微細化
が進んでおり、これに伴ってシリコン単結晶インゴット
にも低酸素化が要求されており、一方、このシリコン単
結晶インゴットから製造されるシリコンウェーハ中の酸
素析出物はＩＧ法のために不可欠のものであるが、低酸
素化のために酸素析出物が低減している。
が進んでおり、これに伴ってシリコン単結晶インゴット
にも低酸素化が要求されており、一方、このシリコン単
結晶インゴットから製造されるシリコンウェーハ中の酸
素析出物はＩＧ法のために不可欠のものであるが、低酸
素化のために酸素析出物が低減している。
【０００６】そこで、ポリシリコン融液中に窒素をドー
プして、シリコンウェーハの結晶中に酸素の析出を促進
させることが行われているが、このようにして製造され
たシリコンウェーハが熱酸化処理を受けたときに、ＯＳ
Ｆリングと呼ばれるリング状の酸化誘起積層欠陥を生
じ、さらに、このＯＳＦリング領域の幅が広くなる。ま
た、このＯＳＦリングの内側には、酸素析出物の密度が
著しく低くなる範囲が存在し、酸素析出物の密度が著し
く低く、不均一な部分では、他の部分に比べてゲッタリ
ング能力が不足し、所定のゲッタリング能力が得られ
ず、酸化膜耐圧を低下させ、半導体デバイスの歩留を低
下させていた。
プして、シリコンウェーハの結晶中に酸素の析出を促進
させることが行われているが、このようにして製造され
たシリコンウェーハが熱酸化処理を受けたときに、ＯＳ
Ｆリングと呼ばれるリング状の酸化誘起積層欠陥を生
じ、さらに、このＯＳＦリング領域の幅が広くなる。ま
た、このＯＳＦリングの内側には、酸素析出物の密度が
著しく低くなる範囲が存在し、酸素析出物の密度が著し
く低く、不均一な部分では、他の部分に比べてゲッタリ
ング能力が不足し、所定のゲッタリング能力が得られ
ず、酸化膜耐圧を低下させ、半導体デバイスの歩留を低
下させていた。
【０００７】また、酸化膜の耐圧や経時絶縁破壊特性を
低下させ、半導体デバイスの歩留を低下させる要因とし
て、ＣＺ法により引上げられたシリコン単結晶インゴッ
トにＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥として存在するＣＯＰ（Ｃｒ
ｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌ
ｅ）、ＬＳＴＤ（Ｌａｓｅｒ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｔ
ｏｍｏｇｒａｐｈｙ Ｄｅｆｅｃｔ）、ＦＰＤ（Ｆｌｏ
ｗ ｐａｔｔｅｒｎ Ｄｅｆｅｃｔ）が考えられる。
低下させ、半導体デバイスの歩留を低下させる要因とし
て、ＣＺ法により引上げられたシリコン単結晶インゴッ
トにＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥として存在するＣＯＰ（Ｃｒ
ｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌ
ｅ）、ＬＳＴＤ（Ｌａｓｅｒ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｔ
ｏｍｏｇｒａｐｈｙ Ｄｅｆｅｃｔ）、ＦＰＤ（Ｆｌｏ
ｗ ｐａｔｔｅｒｎ Ｄｅｆｅｃｔ）が考えられる。
【０００８】すなわち、このＣＯＰは、空孔の凝集体
（転位ループまたは正八面体ボイド（ｖｏｉｄ欠陥））
と考えられており、このＣＯＰは鏡面研磨後のシリコン
ウェーハをアンモニアと過酸化水素の混合液でエッチン
グすると、シリコンウェーハの表面にピットを形成する
ものであり（エッチピット）、シリコンウェーハの酸化
膜の耐圧や経時絶縁破壊特性を劣化させ、また半導体デ
バイス製造プロセスにおける歩留低下の要因になってい
る。
（転位ループまたは正八面体ボイド（ｖｏｉｄ欠陥））
と考えられており、このＣＯＰは鏡面研磨後のシリコン
ウェーハをアンモニアと過酸化水素の混合液でエッチン
グすると、シリコンウェーハの表面にピットを形成する
ものであり（エッチピット）、シリコンウェーハの酸化
膜の耐圧や経時絶縁破壊特性を劣化させ、また半導体デ
バイス製造プロセスにおける歩留低下の要因になってい
る。
【０００９】さらに、半導体デバイスのプロセスの低温
度化が進んだ結果、０．１〜０．２μｍレベルのＣＯＰ
がプロセス中において、消滅しにくくなり、シリコンウ
ェーハの酸化膜の耐圧や経時絶縁破壊特性を劣化させて
いる。
度化が進んだ結果、０．１〜０．２μｍレベルのＣＯＰ
がプロセス中において、消滅しにくくなり、シリコンウ
ェーハの酸化膜の耐圧や経時絶縁破壊特性を劣化させて
いる。
【００１０】また、ＬＳＴＤは酸素析出物または酸素析
出物を含む八面体ボイドと考えられており、ＩＲレーザ
散乱トモグラフィーによって検出され、さらに、ＦＰＤ
はＳｅｃｃｏエッチングで出現するフローパターンを伴
ったピットであり、共にシリコンウェーハの酸化膜の耐
圧や経時絶縁破壊特性を劣化させている。
出物を含む八面体ボイドと考えられており、ＩＲレーザ
散乱トモグラフィーによって検出され、さらに、ＦＰＤ
はＳｅｃｃｏエッチングで出現するフローパターンを伴
ったピットであり、共にシリコンウェーハの酸化膜の耐
圧や経時絶縁破壊特性を劣化させている。
【００１１】そこで、従来、酸化膜の経時絶縁破壊特性
を低下させるエッチピットの原因になるＣＯＰを減少さ
せるために、窒素をドープしたシリコンウェーハを高温
アニールすることが有効であり、多くの方法が提案され
ている。
を低下させるエッチピットの原因になるＣＯＰを減少さ
せるために、窒素をドープしたシリコンウェーハを高温
アニールすることが有効であり、多くの方法が提案され
ている。
【００１２】例えば、特開平１１―３２２４９０号公報
には、チョクラルスキー法によって窒素をドープしたシ
リコン単結晶棒を育成し、この単結晶棒をスライスして
シリコン単結晶ウェーハに加工した後、このシリコン単
結晶ウェーハに急速加熱・急速冷却装置により熱処理を
加えるシリコンウェーハの製造方法が記載されている。
には、チョクラルスキー法によって窒素をドープしたシ
リコン単結晶棒を育成し、この単結晶棒をスライスして
シリコン単結晶ウェーハに加工した後、このシリコン単
結晶ウェーハに急速加熱・急速冷却装置により熱処理を
加えるシリコンウェーハの製造方法が記載されている。
【００１３】しかしながら、この公報記載の方法では、
窒素をドープしたシリコンウェーハに急速加熱・急速冷
却装置により熱処理を加えるので、ＣＺ法によって製造
されるシリコン単結晶中の結晶欠陥の成長を抑制すると
ともに、ウェーハの表面層の結晶欠陥を消滅させること
が出来るが、１〜６０秒という短時間の熱処理であり、
トレンチキャパシターを用いるデバイス工程で必要とさ
れる表層から１０μｍまでの無欠陥を確保するのが困難
である。
窒素をドープしたシリコンウェーハに急速加熱・急速冷
却装置により熱処理を加えるので、ＣＺ法によって製造
されるシリコン単結晶中の結晶欠陥の成長を抑制すると
ともに、ウェーハの表面層の結晶欠陥を消滅させること
が出来るが、１〜６０秒という短時間の熱処理であり、
トレンチキャパシターを用いるデバイス工程で必要とさ
れる表層から１０μｍまでの無欠陥を確保するのが困難
である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、表層から１０
μｍまで実質的に無欠陥である窒素をドープしたシリコ
ンウェーハおよびその製造方法が要望されていた。
μｍまで実質的に無欠陥である窒素をドープしたシリコ
ンウェーハおよびその製造方法が要望されていた。
【００１５】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、表層から１０μｍまで実質的に無欠陥である窒
素をドープしたシリコンウェーハおよびその製造方法を
提供することを目的とする。
もので、表層から１０μｍまで実質的に無欠陥である窒
素をドープしたシリコンウェーハおよびその製造方法を
提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本願請求項１の発明は、窒素をドープしたシ
リコンウェーハにおいて、水素雰囲気での水素アニール
後の表層から１０μｍにおけるＬＳＴＤ密度が４個／ｃ
ｍ２以下であることを特徴とするシリコンウェーハであ
ることを要旨としている。
になされた本願請求項１の発明は、窒素をドープしたシ
リコンウェーハにおいて、水素雰囲気での水素アニール
後の表層から１０μｍにおけるＬＳＴＤ密度が４個／ｃ
ｍ２以下であることを特徴とするシリコンウェーハであ
ることを要旨としている。
【００１７】本願請求項２の発明では、上記表層から１
０μｍにおけるＣＯＰ密度は、０．０３個／ｃｍ２以下
であることを特徴とする請求項１に記載のシリコンウェ
ーハであることを要旨としている。
０μｍにおけるＣＯＰ密度は、０．０３個／ｃｍ２以下
であることを特徴とする請求項１に記載のシリコンウェ
ーハであることを要旨としている。
【００１８】本願請求項３の発明は、チョクラルスキー
法によるシリコン単結晶育成において、窒素をドープし
たシリコン単結晶インゴットを引き上げ、切断し、鏡面
研磨し、しかる後、水素雰囲気中、温度領域１０００〜
１４００℃で、２時間以上水素アニールすることを特徴
とするシリコンウェーハの製造方法であることを要旨と
している。
法によるシリコン単結晶育成において、窒素をドープし
たシリコン単結晶インゴットを引き上げ、切断し、鏡面
研磨し、しかる後、水素雰囲気中、温度領域１０００〜
１４００℃で、２時間以上水素アニールすることを特徴
とするシリコンウェーハの製造方法であることを要旨と
している。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるシリコンウ
ェーハの製造方法の実施形態について添付図面を参照し
て説明する。
ェーハの製造方法の実施形態について添付図面を参照し
て説明する。
【００２０】図１に示すように、本発明に係わるシリコ
ンウェーハの製造方法に用いられるＣＺ法は、単結晶引
上装置１のチャンバ２内に設置した石英ガラスルツボ３
に原料であるポリシリコンを充填し、さらに、窒素Ｎを
ドーピングするためのドーパントとして、育成中の窒素
濃度が１×１０１３〜１．２×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ３になるように窒化珪素を所定量入れ、さらに酸素濃
度が所定濃度、例えば、酸素濃度は０．７×１０１８〜
１．２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３になるように調整
し、石英ガラスルツボ３の外周に設けたヒータ４によっ
てポリシリコンを加熱溶解し、しかる後、この窒素がド
ーピングされたシリコン融液５にシードチャック６に取
付けた種結晶７を浸漬し、シードチャック７および石英
ガラスルツボ４を同方向または逆方向に所定の回転数で
回転させながらシードチャック７を引上げてシリコン単
結晶インゴット８を成長させ、所定の引上げ速度で引上
げることにより行われる。
ンウェーハの製造方法に用いられるＣＺ法は、単結晶引
上装置１のチャンバ２内に設置した石英ガラスルツボ３
に原料であるポリシリコンを充填し、さらに、窒素Ｎを
ドーピングするためのドーパントとして、育成中の窒素
濃度が１×１０１３〜１．２×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ３になるように窒化珪素を所定量入れ、さらに酸素濃
度が所定濃度、例えば、酸素濃度は０．７×１０１８〜
１．２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３になるように調整
し、石英ガラスルツボ３の外周に設けたヒータ４によっ
てポリシリコンを加熱溶解し、しかる後、この窒素がド
ーピングされたシリコン融液５にシードチャック６に取
付けた種結晶７を浸漬し、シードチャック７および石英
ガラスルツボ４を同方向または逆方向に所定の回転数で
回転させながらシードチャック７を引上げてシリコン単
結晶インゴット８を成長させ、所定の引上げ速度で引上
げることにより行われる。
【００２１】上記のようにして引上げられたシリコン単
結晶インゴットを一般に用いられているようなワイヤソ
ーを用い、回転するローラ間を走行するワイヤにより所
定の厚さにスライスして製造する。
結晶インゴットを一般に用いられているようなワイヤソ
ーを用い、回転するローラ間を走行するワイヤにより所
定の厚さにスライスして製造する。
【００２２】次に、このシリコンウェーハを、水素雰囲
気の熱処理炉を用いて温度領域１０００〜１４００℃、
好ましくは１２００℃で、１２０分以上の水素アニール
を行う。
気の熱処理炉を用いて温度領域１０００〜１４００℃、
好ましくは１２００℃で、１２０分以上の水素アニール
を行う。
【００２３】上述したシリコンウェーハの製造工程にお
いて、窒素をドープしたシリコン融液からシリコン単結
晶インゴットを引上げるため、空孔の成長を抑制しＣＯ
Ｐを減少させる。さらに、残存した空孔が析出核とな
り、格子間酸素の析出が増大する。従って、窒素がドー
プされていないシリコンウェーハと同じ酸素濃度のもの
よりも析出物を多くすることができ、ＩＧ効果を向上さ
せることができる。
いて、窒素をドープしたシリコン融液からシリコン単結
晶インゴットを引上げるため、空孔の成長を抑制しＣＯ
Ｐを減少させる。さらに、残存した空孔が析出核とな
り、格子間酸素の析出が増大する。従って、窒素がドー
プされていないシリコンウェーハと同じ酸素濃度のもの
よりも析出物を多くすることができ、ＩＧ効果を向上さ
せることができる。
【００２４】また、窒素ドープにより欠陥形成温度帯が
変化するため、サイズが小さいＣＯＰを得ることができ
る。さらに、所定時間水素アニールされたシリコンウェ
ーハは、表層の結晶欠陥が減少され、また、ウェーハ内
部のＢＭＤ密度を高めることができる。
変化するため、サイズが小さいＣＯＰを得ることができ
る。さらに、所定時間水素アニールされたシリコンウェ
ーハは、表層の結晶欠陥が減少され、また、ウェーハ内
部のＢＭＤ密度を高めることができる。
【００２５】さらに、水素アニールによりシリコンウェ
ーハ１１の表面から表層７μｍにおけるＣＯＰがウェー
ハ当り０個／ｃｍ２となり、また、表層１０μｍまでは
０．０３個／ｃｍ２と実質的にＣＯＰが存在しない状態
にすることができ、半導体デバイスの酸化膜の経時絶縁
破壊特性を向上させることができる。
ーハ１１の表面から表層７μｍにおけるＣＯＰがウェー
ハ当り０個／ｃｍ２となり、また、表層１０μｍまでは
０．０３個／ｃｍ２と実質的にＣＯＰが存在しない状態
にすることができ、半導体デバイスの酸化膜の経時絶縁
破壊特性を向上させることができる。
【００２６】従って、このようにして製造された窒素を
ドープしたシリコンウェーハは、水素雰囲気での熱処理
後の表層から１０μｍにおけるＬＳＴＤ密度が４個／ｃ
ｍ２以下である。また、シリコンウェーハの表層から１
０μｍにおけるＬＳＴＤ散乱強度により分類されるスモ
ールＣＯＰの存在比が７０％以上となり、ＣＯＰ密度
は、０．０３個／ｃｍ２以下である。
ドープしたシリコンウェーハは、水素雰囲気での熱処理
後の表層から１０μｍにおけるＬＳＴＤ密度が４個／ｃ
ｍ２以下である。また、シリコンウェーハの表層から１
０μｍにおけるＬＳＴＤ散乱強度により分類されるスモ
ールＣＯＰの存在比が７０％以上となり、ＣＯＰ密度
は、０．０３個／ｃｍ２以下である。
【００２７】
【実施例】試験１：直径２２インチの石英ガラスルツボ
を用い、育成中の窒素濃度が１×１０１３〜１．２×１
０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３になるように窒化珪素を所定
量入れ、さらに酸素の所定濃度が０．７×１０１８〜
１．２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３になるように調整
し、引上速度１．１〜１．２ｍｍ／分でシリコン単結晶
インゴットを引上げ、これを切断して窒素をドープした
シリコンウェーハを作製した。このウェーハを１２００
℃水素雰囲気中で、２時間水素アニールを行い、試料を
作製し、表層深さとＬＳＴＤの関係を調べた（実施例
１）。
を用い、育成中の窒素濃度が１×１０１３〜１．２×１
０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３になるように窒化珪素を所定
量入れ、さらに酸素の所定濃度が０．７×１０１８〜
１．２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３になるように調整
し、引上速度１．１〜１．２ｍｍ／分でシリコン単結晶
インゴットを引上げ、これを切断して窒素をドープした
シリコンウェーハを作製した。このウェーハを１２００
℃水素雰囲気中で、２時間水素アニールを行い、試料を
作製し、表層深さとＬＳＴＤの関係を調べた（実施例
１）。
【００２８】また、１２００℃で６０分水素アニールを
行った比較例１、窒素をドープしないシリコンウェーハ
に１２００℃で６０分水素アニールを行った従来例１、
膜厚５μｍＥｐｉを施した従来例２についても同様の関
係を調べた。なお、測定は赤外トモグラフで観察された
赤外散乱欠陥をＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ
Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｏｒｏｓｃｏｐｙ）で測定し
た。
行った比較例１、窒素をドープしないシリコンウェーハ
に１２００℃で６０分水素アニールを行った従来例１、
膜厚５μｍＥｐｉを施した従来例２についても同様の関
係を調べた。なお、測定は赤外トモグラフで観察された
赤外散乱欠陥をＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ
Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｏｒｏｓｃｏｐｙ）で測定し
た。
【００２９】試験結果を図２に示す。
【００３０】・実施例１は各深さにおいて、ＬＳＴＤ密
度は小さく、表層から１２μｍにおいても４個／ｃｍ２
と極めて小さい値になっており、高集積化、微細化が要
求されるデバイスに使用できることがわかった。
度は小さく、表層から１２μｍにおいても４個／ｃｍ２
と極めて小さい値になっており、高集積化、微細化が要
求されるデバイスに使用できることがわかった。
【００３１】・これに対して、比較例１は、表層から１
０μｍではＬＳＴＤ密度は１８個／ｃｍ２と増加し、上
記デバイスに使用するには問題があることがわかった。
０μｍではＬＳＴＤ密度は１８個／ｃｍ２と増加し、上
記デバイスに使用するには問題があることがわかった。
【００３２】・従来例１、従来例２共、表層から７μｍ
でＬＳＴＤ密度は１９個／ｃｍ２以上と増加し、上記デ
バイスには使用できないことがわかった。
でＬＳＴＤ密度は１９個／ｃｍ２以上と増加し、上記デ
バイスには使用できないことがわかった。
【００３３】試験２：試験１で得られたシリコンウェー
ハを１２００℃水素雰囲気中で時間を変えアニールし、
水素アニール時間と表層深さとＣＯＰ密度の関係を調べ
た。評価は洗浄差分法（Ｔｅｎｃｏｒ社製ｓｆｓ６２０
０を用い、ＳＣ−１洗浄前後に同位置かつサイズの拡大
したｖｏｉｄをＣＯＰと定義）で行った。ＣＯＰの検出
下限は０．１１μｍとした。また、水素アニール後のシ
リコンウェーハを１〜１０μｍ再研磨する方法で、シリ
コンウェーハ表層の深さ方向の特性を評価した。
ハを１２００℃水素雰囲気中で時間を変えアニールし、
水素アニール時間と表層深さとＣＯＰ密度の関係を調べ
た。評価は洗浄差分法（Ｔｅｎｃｏｒ社製ｓｆｓ６２０
０を用い、ＳＣ−１洗浄前後に同位置かつサイズの拡大
したｖｏｉｄをＣＯＰと定義）で行った。ＣＯＰの検出
下限は０．１１μｍとした。また、水素アニール後のシ
リコンウェーハを１〜１０μｍ再研磨する方法で、シリ
コンウェーハ表層の深さ方向の特性を評価した。
【００３４】（結果）結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】・水素アニール時間が増加するほどＣＯＰ
が深い領域まで消滅していることがわかった。
が深い領域まで消滅していることがわかった。
【００３７】・水素アニール時間が１２０分の実施例２
では、深さ１０μｍまで、ＣＯＰが消滅していることが
わかった。
では、深さ１０μｍまで、ＣＯＰが消滅していることが
わかった。
【００３８】・水素アニール時間が１２０分未満の比較
例２〜４は、表層から１０μｍではＣＯＰが多く存在す
ることがわかった。
例２〜４は、表層から１０μｍではＣＯＰが多く存在す
ることがわかった。
【００３９】試験３ 上記試験１で用いられたと同一の試料を使い、図３に示
すようなＰＮ接合評価装置を用いて、不良数を調べた。
図３よりＰＮ接合リークは表層８μｍ程度までのシリコ
ンウェーハ品質を顕著に反映していることが推測され
る。
すようなＰＮ接合評価装置を用いて、不良数を調べた。
図３よりＰＮ接合リークは表層８μｍ程度までのシリコ
ンウェーハ品質を顕著に反映していることが推測され
る。
【００４０】結果を表２に示す。
【００４１】
【表２】
【００４２】・表２に水素アニール時間と深さ方向での
ＰＮ接合リーク不良数を示すが、表１と表２との比較に
より、深さ方向のＣＯＰ数が少ないほどＰＮ接合リーク
不良も減少、すなわちＣＯＰがＰＮ接合不良の原因にな
っていることが確認された。
ＰＮ接合リーク不良数を示すが、表１と表２との比較に
より、深さ方向のＣＯＰ数が少ないほどＰＮ接合リーク
不良も減少、すなわちＣＯＰがＰＮ接合不良の原因にな
っていることが確認された。
【００４３】・これらの結果より、実施例４および実施
例５からもわかるように、１２００℃で水素アニールを
行う場合、その水素アニール時間が１２０分以上であれ
ば、表層０〜１０μｍのＣＯＰが非常に低減され、その
結果ＰＮ接合リーク不良も低減することが確認された。
例５からもわかるように、１２００℃で水素アニールを
行う場合、その水素アニール時間が１２０分以上であれ
ば、表層０〜１０μｍのＣＯＰが非常に低減され、その
結果ＰＮ接合リーク不良も低減することが確認された。
【００４４】試験４：試験１で得られたシリコンウェー
ハを１２００℃水素雰囲気中で２時間アニールし、さら
に研磨装置により１２μｍ研磨し、散乱強度で分類した
スモールＣＯＰを含むシリコンウェーハ（実施例６）に
ついて、絶縁膜の破壊原因モード別に絶縁性を調べた。
同様に１２００℃水素雰囲気中で１時間アニールし、散
乱強度で分類したスモールＣＯＰを含むシリコンウェー
ハ（比較例８）およびラージＣＯＰを含むシリコンウェ
ーハ（比較例９）についても同様に調べた。
ハを１２００℃水素雰囲気中で２時間アニールし、さら
に研磨装置により１２μｍ研磨し、散乱強度で分類した
スモールＣＯＰを含むシリコンウェーハ（実施例６）に
ついて、絶縁膜の破壊原因モード別に絶縁性を調べた。
同様に１２００℃水素雰囲気中で１時間アニールし、散
乱強度で分類したスモールＣＯＰを含むシリコンウェー
ハ（比較例８）およびラージＣＯＰを含むシリコンウェ
ーハ（比較例９）についても同様に調べた。
【００４５】結果を図４に示す。
【００４６】・実施例６は、８３％が良品とされる酸化
膜の劣化による破壊（Ｃモード）であり、表層部の微小
酸素析出欠陥に起因する破壊（Ｂモード）の割合が小さ
いことがわかった。
膜の劣化による破壊（Ｃモード）であり、表層部の微小
酸素析出欠陥に起因する破壊（Ｂモード）の割合が小さ
いことがわかった。
【００４７】・これに対して、比較例８は、Ｃモードが
７５％、Ｂモードが２５％であり、表層部の微小酸素析
出欠陥に起因する破壊が多いことがわかった。
７５％、Ｂモードが２５％であり、表層部の微小酸素析
出欠陥に起因する破壊が多いことがわかった。
【００４８】・また、比較例９は、Ｃモードが５６％、
Ｂモードが４４％であり、表層部の微小酸素析出欠陥に
起因する破壊がさらに多いことがわかった。
Ｂモードが４４％であり、表層部の微小酸素析出欠陥に
起因する破壊がさらに多いことがわかった。
【００４９】
【発明の効果】本発明に係わるシリコンウェーハおよび
その製造方法によれば、表層から１０μｍまで実質的に
無欠陥である窒素をドープしたシリコンウェーハおよび
その製造方法を提供することができる。
その製造方法によれば、表層から１０μｍまで実質的に
無欠陥である窒素をドープしたシリコンウェーハおよび
その製造方法を提供することができる。
【００５０】すなわち、窒素をドープしたシリコンウェ
ーハにおいて、水素雰囲気での水素アニール後の表層か
ら１０μｍにおけるＬＳＴＤ密度が４個／ｃｍ２以下で
あるので、高集積化、微細化が要求されるデバイスに使
用できる。
ーハにおいて、水素雰囲気での水素アニール後の表層か
ら１０μｍにおけるＬＳＴＤ密度が４個／ｃｍ２以下で
あるので、高集積化、微細化が要求されるデバイスに使
用できる。
【００５１】また、表層から１０μｍにおけるＣＯＰ密
度は、０．０３個／ｃｍ２以下であるので、表層から１
０μｍまで実質的に無欠陥であり、高集積化、微細化が
要求されるデバイスに使用できる。
度は、０．０３個／ｃｍ２以下であるので、表層から１
０μｍまで実質的に無欠陥であり、高集積化、微細化が
要求されるデバイスに使用できる。
【００５２】また、チョクラルスキー法によるシリコン
単結晶育成において、窒素をドープしたシリコン単結晶
インゴットを引き上げ、切断し、鏡面研磨し、しかる
後、水素雰囲気中、温度領域１０００〜１４００℃で、
２時間以上水素アニールするシリコンウェーハの製造方
法であるので、表層から１０μｍまでを実質的に無欠陥
である窒素をドープしたシリコンウェーハを製造するこ
とができる。
単結晶育成において、窒素をドープしたシリコン単結晶
インゴットを引き上げ、切断し、鏡面研磨し、しかる
後、水素雰囲気中、温度領域１０００〜１４００℃で、
２時間以上水素アニールするシリコンウェーハの製造方
法であるので、表層から１０μｍまでを実質的に無欠陥
である窒素をドープしたシリコンウェーハを製造するこ
とができる。
【図１】本発明に係わるシリコンウェーハの製造に用い
られるシリコン単結晶引上装置の説明図。
られるシリコン単結晶引上装置の説明図。
【図２】本発明に係わるシリコンウェーハの実施例の深
さとＬＳＴＤ密度の関係を測定した結果図。
さとＬＳＴＤ密度の関係を測定した結果図。
【図３】本発明に係わるシリコンウェーハの実施例のＣ
ＯＰサイズ別分布図。
ＯＰサイズ別分布図。
【図４】本発明に係わるシリコンウェーハの実施例にお
いて、ＰＮ接合リーク評価装置の概念図。
いて、ＰＮ接合リーク評価装置の概念図。
１ シリコン単結晶引上げ装置 ２ チャンバ ３ 石英ガラスルツボ ４ ヒータ ５ シリコン融液 ６ チャック ７ 種結晶 ８ シリコン単結晶インゴット
Claims (3)
- 【請求項１】 窒素をドープしたシリコンウェーハにお
いて、水素雰囲気での水素アニール後の表層から１０μ
ｍにおけるＬＳＴＤ密度が４個／ｃｍ２以下であること
を特徴とするシリコンウェーハ。 - 【請求項２】 上記表層から１０μｍにおけるＣＯＰ密
度は、０．０３個／ｃｍ２以下であることを特徴とする
請求項１に記載のシリコンウェーハ。 - 【請求項３】 チョクラルスキー法によるシリコン単結
晶育成において、窒素をドープしたシリコン単結晶イン
ゴットを引き上げ、切断し、鏡面研磨し、しかる後、水
素雰囲気中、温度領域１０００〜１４００℃で、２時間
以上水素アニールすることを特徴とするシリコンウェー
ハの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000321044A JP2002134514A (ja) | 2000-10-20 | 2000-10-20 | シリコンウェーハおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000321044A JP2002134514A (ja) | 2000-10-20 | 2000-10-20 | シリコンウェーハおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002134514A true JP2002134514A (ja) | 2002-05-10 |
Family
ID=18799239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000321044A Pending JP2002134514A (ja) | 2000-10-20 | 2000-10-20 | シリコンウェーハおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002134514A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006093645A (ja) * | 2004-08-24 | 2006-04-06 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコンウェーハの製造方法 |
-
2000
- 2000-10-20 JP JP2000321044A patent/JP2002134514A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006093645A (ja) * | 2004-08-24 | 2006-04-06 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコンウェーハの製造方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040302 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |