JP2002184781A - Silicon wafer and method of manufacturing the same - Google Patents

Silicon wafer and method of manufacturing the same

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JP2002184781A
JP2002184781A JP2000378220A JP2000378220A JP2002184781A JP 2002184781 A JP2002184781 A JP 2002184781A JP 2000378220 A JP2000378220 A JP 2000378220A JP 2000378220 A JP2000378220 A JP 2000378220A JP 2002184781 A JP2002184781 A JP 2002184781A
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wafer
silicon wafer
atmosphere
boron
heat treatment
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JP2000378220A
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Inventor
Yoshinori Shirakawa
義徳 白川
Tamio Motoyama
民雄 本山
Tatsumi Kusaba
辰己 草場
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silicon wafer which is most suitable as an integrated circuit of a semiconductor device having a controlled uniform boron concentration. SOLUTION: In the method for manufacturing a silicon wafer, the silicon wafer having boron doped therein is heat treated at a temperature of 1000 deg.C or more in an atmosphere of a mixture gas of hydrogen and diborane (B2H6) (1). It is desirable to set a mixture ratio of hydrogen in this atmosphere to diborane (B2H6) in a diborane (B2H6) mixture gas at 1% or more. In the silicon wafer obtained by the method (1) for manufacturing a silicon wafer, a difference in boron concentration between the outermost surface layer of the wafer and the central part thereof is set at 10% or less (2).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
集積回路を形成するために用いられるシリコンウェーハ
の製造方法、およびそれから作製されるシリコンウェー
ハに関するものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a method for manufacturing a silicon wafer used for forming an integrated circuit of a semiconductor device, and a silicon wafer manufactured therefrom.

【0002】 〔発明の詳細な説明〕[Detailed Description of the Invention]

【従来技術】半導体用の集積回路材料として使用される
シリコン単結晶は、主としてチョクラルスキー法(以
下、「CZ法」という)によって育成される。シリコン
ウェーハは、育成されたシリコン単結晶からスライス状
に切り出され、半導体デバイス用として、高集積回路の
形成に供される。
2. Description of the Related Art A silicon single crystal used as an integrated circuit material for a semiconductor is mainly grown by the Czochralski method (hereinafter referred to as "CZ method"). The silicon wafer is cut into slices from the grown silicon single crystal and used for forming a highly integrated circuit for a semiconductor device.

【0003】ところで、近年のデバイス工程では、高集
積回路の不良原因の大半がパーティクルに起因するもの
とされている。このパーティクルとして検出されるもの
にはプロセス装置単体から発生したり、実プロセスを行
うことによって発生するパーティクルのような、本来の
パーティクルの他に、単結晶の育成時に導入される結晶
欠陥も検出される。
In recent device processes, most of the causes of defects in highly integrated circuits are attributed to particles. In addition to the original particles, such as particles generated from the process apparatus alone or particles generated by performing an actual process, crystal defects introduced during the growth of a single crystal are also detected as particles. You.

【0004】通常、CZ法によって育成されたシリコン
単結晶から切り出されたウェーハでは、その面内に数種
類の微小欠陥が形成されるが、これらは単結晶の育成時
に導入された結晶欠陥であり、いわゆるGrown-in欠陥と
呼ばれる。これらのGrown-in欠陥のなかには、COP
( Crystal Originated Particle )と称され、点欠陥
(空孔)に関係する欠陥であって、内部が空洞の八面体
構造を基本とする結晶欠陥がある。
Normally, in a wafer cut out of a silicon single crystal grown by the CZ method, several kinds of minute defects are formed in the plane, and these are crystal defects introduced during the growth of the single crystal. This is called a so-called Grown-in defect. Some of these Grown-in defects include COP
(Crystal Originated Particle), which is a defect related to a point defect (vacancy) and having a crystal defect based on an octahedral structure having a hollow inside.

【0005】このCOPは、鏡面研磨後の繰り返し洗浄
によって、ウェーハ表面にピットを形成するので、CO
Pが存在するウェーハを表面検査機器で観察すると、こ
のピットはパーティクルとして検出される。しかし、C
OPは、本来のパーティクルとは発生要因、特性が相違
するため、明確にこれらと区別される。さらに、COP
は、MOS型デバイスのゲート膜耐圧特性を劣化させる
だけでなく、素子分離不良も生じさせ、デバイスの電気
特性を劣化させる要因となっていることから、区分した
管理が必要になる。
[0005] Since this COP forms pits on the wafer surface by repeated cleaning after mirror polishing, COP
When the wafer in which P exists is observed with a surface inspection device, these pits are detected as particles. But C
OPs are clearly distinguished from the original particles because they have different generation factors and characteristics. In addition, COP
This causes not only deterioration of the gate film breakdown voltage characteristic of the MOS device, but also causes element isolation failure, which is a factor of deteriorating the electric characteristics of the device.

【0006】特に、近年においては、半導体の集積回路
素子(デバイス)の集積高密度化の急速な進展に伴い、
シリコンウェーハの品質への要求がますます厳しくなっ
ており、パーティクルとして検出されるGrown-in欠陥の
低減が強く要請されるようになっている。このような要
請に対応すべく、結晶中のGrown-in欠陥の低減方法に関
して、種々の提案がなされている。
[0006] In particular, in recent years, with the rapid development of the integration density of semiconductor integrated circuit elements (devices),
Demands on silicon wafer quality are becoming more stringent, and there is a strong demand for reduction of Grown-in defects detected as particles. In order to respond to such demands, various proposals have been made on methods for reducing Grown-in defects in crystals.

【0007】例えば、特開平11-186277公報では、CZ
法で育成されたシリコン単結晶から切り出した単結晶ウ
ェーハを還元性雰囲気中で熱処理する方法が提案されて
いる。すなわち、この方法によれば、CZ法によって成
長速度を0.6mm/min以上として育成された、含有酸素濃
度が16ppma以下で、シングル型のCOPが高濃度で存在
するシリコン単結晶から切り出されたウェーハに対し、
急速加熱・急速冷却装置等を用いて、水素雰囲気中、ま
たは水素とアルゴンの混合雰囲気中で高温の熱処理を施
すことによって、ウェーハ表面および表層部のCOPを
著しく低減できるとしている。
[0007] For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No.
A method has been proposed in which a single crystal wafer cut from a silicon single crystal grown by a method is heat-treated in a reducing atmosphere. In other words, according to this method, a wafer grown from a silicon single crystal grown at a growth rate of 0.6 mm / min or more by the CZ method and having a concentration of oxygen of 16 ppma or less and a high concentration of single-type COP is present. Against
By performing a high-temperature heat treatment in a hydrogen atmosphere or a mixed atmosphere of hydrogen and argon using a rapid heating / cooling device or the like, the COP on the wafer surface and the surface layer can be significantly reduced.

【0008】また、特開平10-98047号公報では、結晶に
導入される欠陥密度を大きくすることによって、欠陥サ
イズを小さくし、その後の熱処理によって結晶欠陥の低
減を促進する方法が開示されている。具体的には、少な
くとも1×1014/cm3濃度の窒素ドープすることによっ
て、Grown-in欠陥のサイズ分布を微少化に有利にシフト
させ、希ガス、酸素、窒素、水素、アルゴン、または酸
素/窒素の組み合わせを用いた雰囲気中で、1000℃の温
度条件で、1Hr以上の熱処理を施すことによって、CO
Pの低減を図ろうとするものである。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-98047 discloses a method in which the defect size is reduced by increasing the density of defects introduced into the crystal, and the reduction of crystal defects is promoted by a subsequent heat treatment. . Specifically, by doping nitrogen at a concentration of at least 1 × 10 14 / cm 3 , the size distribution of Grown-in defects is advantageously shifted to miniaturization, and rare gas, oxygen, nitrogen, hydrogen, argon, or oxygen By performing a heat treatment of 1 hr or more at a temperature of 1000 ° C. in an atmosphere using a combination of
It is intended to reduce P.

【0009】上述したいずれの方法であっても、結晶中
のGrown-in欠陥の低減に有効であることが確認されてい
る。
It has been confirmed that any of the above-mentioned methods is effective for reducing the Grown-in defects in the crystal.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】シリコンウェーハのP
型ドーパントとして、ボロン(B)が多用され、通常、
5×1014/cm3〜2×1019/cm3の範囲で添加されている。
ボロンをドーパントしたウェーハでは、その電位特性、
例えば、抵抗値の均一化を確保するために、ボロン濃度
を制御することが必要になる。ボロン濃度の制御方法と
して、ボロンの外方拡散の熱処理(アニール)雰囲気へ
の依存性に基づく、ボロンを含むシリコンウェーハの表
面層のボロン濃度を制御する方法が提案されている(特
開平10-144697号公報参照)。
SUMMARY OF THE INVENTION Silicon wafer P
As the type dopant, boron (B) is frequently used, and usually,
It is added in the range of 5 × 10 14 / cm 3 to 2 × 10 19 / cm 3 .
For a boron-doped wafer, its potential characteristics,
For example, it is necessary to control the boron concentration in order to ensure uniform resistance. As a method of controlling the boron concentration, there has been proposed a method of controlling the boron concentration of the surface layer of a silicon wafer containing boron based on the dependence of the out-diffusion of boron on a heat treatment (annealing) atmosphere (Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-1998). No. 144697).

【0011】ところが、提案された方法は、ウェーハ表
面にエピタキシャル層を形成する際に、オートドーピン
グ現象を回避するための開発されたものであり、水素
中、水素とアルゴンの混合雰囲気中など、水素を含有し
た雰囲気中で、800℃〜1300℃の温度範囲で熱処理を行
うことによって、ウェーハ表面からボロンが外方拡散し
て表面近傍のボロン濃度を低減させようとするものであ
る。このため、ウェーハの全面、全層にわたって電位特
性の均質化を図ろうとする場合に、ボロン濃度の均一制
御が困難であり、この方法は採用することができない。
However, the proposed method has been developed to avoid the auto-doping phenomenon when forming an epitaxial layer on the wafer surface, and it has been proposed to use hydrogen in a hydrogen atmosphere or in a mixed atmosphere of hydrogen and argon. By performing heat treatment in a temperature range of 800 ° C. to 1300 ° C. in an atmosphere containing boron, boron is diffused outward from the wafer surface to reduce the boron concentration near the surface. Therefore, it is difficult to uniformly control the boron concentration when trying to homogenize the potential characteristics over the entire surface and all layers of the wafer, and this method cannot be adopted.

【0012】また、前述したGrown-in欠陥を低減する方
法は、COP低減に有効であるが、ボロンを含むシリコ
ンウェーハの処理を考慮していない。換言すれば、ボロ
ンの外方拡散は熱処理雰囲気への依存性があるため、使
用する雰囲気によって、ウェーハ特性の均質化が確保で
きなくなる。さらに、本発明者らの検討によれば、熱処
理の温度条件によっては、水素若しくは水素含有雰囲気
と、水素を含有しない不活性ガス(アルゴン)とでは、
COPの低減、消滅挙動に変化が生ずることが明らかに
なる。
The above-described method for reducing the Grown-in defect is effective for reducing the COP, but does not consider the treatment of a silicon wafer containing boron. In other words, since the outward diffusion of boron depends on the heat treatment atmosphere, it is not possible to secure uniform wafer characteristics depending on the atmosphere used. Furthermore, according to the study of the present inventors, depending on the temperature conditions of the heat treatment, hydrogen or a hydrogen-containing atmosphere and an inert gas (argon) containing no hydrogen can be used.
It becomes clear that a change occurs in COP reduction and annihilation behavior.

【0013】本発明は、上述した従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、ボロンを含有したシリコンウェー
ハであっても、ウェーハ全面にわたってボロン濃度を均
一に制御することができ、しかも、Grown-in欠陥のうち
COPを効果的に低減することができる、シリコンウェ
ーハの製造方法およびシリコンウェーハを提供すること
を目的としている。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems. Even if a silicon wafer contains boron, the boron concentration can be controlled uniformly over the entire surface of the wafer. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a silicon wafer and a silicon wafer capable of effectively reducing COP among -in defects.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、下記(1)のシ
リコンウェーハの製造方法、および(2)のシリコンウェ
ーハを要旨としている。 (1) ボロン(B)をドープしたシリコンウェーハを水素
とジボラン(B26)の混合ガスで構成された雰囲気中
で1000℃以上の温度で熱処理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。
The gist of the present invention is the following (1) a method for manufacturing a silicon wafer and (2) a silicon wafer. (1) A method for producing a silicon wafer, wherein a silicon wafer doped with boron (B) is heat-treated at a temperature of 1000 ° C. or more in an atmosphere composed of a mixed gas of hydrogen and diborane (B 2 H 6 ). It is.

【0015】上記シリコンウェーハの製造方法におい
て、雰囲気を構成する水素とジボラン(B26)混合ガ
ス中のジボランの混合比を1%以上とするのが望まし
い。 (2) 上記(1)のシリコンウェーハの製造方法によって得
られたシリコンウェーハであって、ウェーハ最表層のボ
ロン濃度とウェーハ中心部のボロン濃度との差異がウェ
ーハ中心部のボロン濃度の10%以下であることを特徴と
するシリコンウェーハである。
In the above-described method for manufacturing a silicon wafer, it is desirable that the mixing ratio of hydrogen and diborane in a mixed gas of diborane (B 2 H 6 ) constituting the atmosphere is 1% or more. (2) A silicon wafer obtained by the method for manufacturing a silicon wafer according to (1) above, wherein the difference between the boron concentration in the outermost layer of the wafer and the boron concentration in the center of the wafer is 10% or less of the boron concentration in the center of the wafer. A silicon wafer characterized by the following.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の方法では、ボロン(B)
をドープしたウェーハを、水素とジボランの混合ガス雰
囲気中で熱処理することによって、ウェーハ表面からボ
ロンが外方拡散して、ボロン濃度がウェーハ表面層で低
下することを防ぎ、同時にウェーハのデバイス活性領域
におけるCOPを効率的に消滅させることを特徴として
いる。以下、本発明の内容を順を追って説明するが、ま
ず、COPの低減挙動と熱処理温度との関係について説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In the method of the present invention, boron (B) is used.
Is heat-treated in a mixed gas atmosphere of hydrogen and diborane to prevent boron from diffusing outward from the wafer surface and prevent the boron concentration from lowering in the wafer surface layer. Is characterized by efficiently eliminating COP in the above. Hereinafter, the content of the present invention will be described step by step. First, the relationship between the COP reduction behavior and the heat treatment temperature will be described.

【0017】図1は、ボロンの初期濃度が1×1016/cm3
である8"φシリコンウェーハを1200℃×1Hrで熱処理
を行い、ウェーハ深さ方向に存在する0.083μm以上のサ
イズのCOP個数を測定した結果を示す図である。熱処
理の雰囲気としては、水素とジボラン混合ガス(B26
10%)、水素ガス、またはアルゴンガスを用いた3種の
雰囲気とした。熱処理後のCOP個数の測定は、テンコ
ール社製表面検査機器(商品名、Surfascan SP-1)を用
いて行い、ウェーハの深さ方向へ5μmずつ研磨し、ウ
ェーハ深さ0〜20μmの範囲でCOP個数を測定した。
FIG. 1 shows that the initial concentration of boron is 1 × 10 16 / cm 3
FIG. 9 is a diagram showing the results of measuring the number of COPs having a size of 0.083 μm or more existing in the depth direction of the wafer by performing a heat treatment on an 8 ″ φ silicon wafer at 1200 ° C. × 1 hr. Diborane mixed gas (B 2 H 6
10%), hydrogen gas, or argon gas. The number of COPs after the heat treatment was measured using a surface inspection device (trade name, Surfascan SP-1) manufactured by Tencor Co., Ltd., and polished in the depth direction of the wafer in increments of 5 μm. The number was measured.

【0018】図1から明らかなように、水素とジボラン
の混合雰囲気中で熱処理を行っても、水素ガス単独の雰
囲気中で熱処理を行った場合と同じようにCOPの低減
が図れ、また、アルゴン雰囲気中の熱処理でも、ほぼ同
様にCOPの低減が図れる。したがって、1200℃の高温
の熱処理であれば、雰囲気ガスの違いによってCOPの
低減挙動に大きな違いは見られなかった。
As is apparent from FIG. 1, even when the heat treatment is performed in a mixed atmosphere of hydrogen and diborane, the COP can be reduced in the same manner as in the case where the heat treatment is performed in an atmosphere of hydrogen gas alone. Even in a heat treatment in an atmosphere, COP can be reduced almost in the same manner. Therefore, if the heat treatment was performed at a high temperature of 1200 ° C., no significant difference was observed in the COP reduction behavior due to the difference in the atmosphere gas.

【0019】しかしながら、熱処理の温度が低温、例え
ば、1100℃以下の熱処理になると、アルゴン雰囲気のよ
うに水素を混合しない雰囲気中で熱処理を行うと、水素
雰囲気中で熱処理を行うよりもCOPの低減が困難にな
る。
However, if the heat treatment is performed at a low temperature, for example, 1100 ° C. or lower, the heat treatment performed in an atmosphere in which hydrogen is not mixed, such as an argon atmosphere, can reduce the COP more than the heat treatment performed in a hydrogen atmosphere. Becomes difficult.

【0020】図2は、ボロンの初期濃度が1×1016/cm3
である8"φシリコンウェーハを1100℃×1Hrで熱処理
を行い、ウェーハ深さ方向に存在する0.083μm以上のサ
イズのCOP個数を測定した結果を示す図である。前記
図1の場合と同様に、熱処理の雰囲気は、水素とジボラ
ン混合ガス(B2610%)、水素ガス、またはアルゴン
ガスを用いた3種として、熱処理後のCOP個数を同上
表面検査機器を用いて、ウェーハ深さ方向に測定した。
FIG. 2 shows that the initial concentration of boron is 1 × 10 16 / cm 3
FIG. 2 is a view showing the results of measuring the number of COPs having a size of 0.083 μm or more existing in the depth direction of the wafer by performing a heat treatment on an 8 ″ φ silicon wafer at 1100 ° C. × 1 Hr. The atmosphere of the heat treatment is hydrogen gas and diborane mixed gas (B 2 H 6 10%), hydrogen gas or argon gas, and the number of COP after heat treatment is the same as above. Measured in the direction.

【0021】図2に示す結果から、水素とジボランの混
合雰囲気中で熱処理を行っても、水素ガス単独の雰囲気
中で熱処理を行った場合と同じようにCOPの低減が図
れる。これに対し、アルゴンガス雰囲気での熱処理で
は、COPの低減が生じにくくなっている。すなわち、
1200℃の高温熱処理の場合と異なり、処理温度が1000℃
〜1100℃と低温になると、アルゴンガス雰囲気中でのC
OPの低減挙動が、水素単独または水素とジボランの混
合ガス雰囲気中でのそれと顕著な差が見られるようにな
る。
From the results shown in FIG. 2, even when the heat treatment is performed in a mixed atmosphere of hydrogen and diborane, the COP can be reduced in the same manner as in the case where the heat treatment is performed in an atmosphere containing only hydrogen gas. On the other hand, heat treatment in an argon gas atmosphere makes it difficult to reduce COP. That is,
Unlike the case of 1200 ℃ high temperature heat treatment, the processing temperature is 1000 ℃
When the temperature becomes as low as ~ 1100 ° C, C in an argon gas atmosphere
A remarkable difference in OP reduction behavior from that in an atmosphere of hydrogen alone or a mixed gas of hydrogen and diborane is observed.

【0022】図1および図2の結果から、COPを低減
させるには、熱処理温度が高温であるほど、または熱処
理時間が長時間であるほど望ましいことが予測される。
また、対象とするウェーハによっても、有効な熱処理条
件が相違する。例えば、前記特開平10-98047号公報で提
案された、窒素をドープして欠陥サイズを微細化した結
晶(高速引き上げ速度:2.0mm/min以上)から作製した
ウェーハの場合には、1000℃×1〜2minの熱処理でも
ウェーハ表面層のCOPを消滅できることを確認してい
る。したがって、本発明の方法では、1000℃以上の熱処
理を対象とし、処理時間は特に規定しないが、必要あれ
ば、1分以上と規定するのが望ましい。
From the results shown in FIGS. 1 and 2, it is predicted that the higher the heat treatment temperature or the longer the heat treatment time, the more desirable the COP is to be reduced.
The effective heat treatment conditions also differ depending on the target wafer. For example, in the case of a wafer manufactured from a crystal doped with nitrogen and having a reduced defect size (high-speed pulling speed: 2.0 mm / min or more) proposed in JP-A-10-98047, 1000 ° C. × It has been confirmed that the COP of the wafer surface layer can be eliminated even by heat treatment for 1 to 2 minutes. Therefore, in the method of the present invention, a heat treatment at a temperature of 1000 ° C. or more is targeted, and the treatment time is not particularly defined.

【0023】通常、アルゴンガス雰囲気中の熱処理で
は、ウェーハ表面からボロン原子は放出されないが、水
素を含有する雰囲気中の熱処理では、ボロン原子が雰囲
気中に放出されてウェーハ表面のボロン濃度が低下す
る。ウェーハ表面のボロン原子は雰囲気中の水素と結合
して、主にB26として雰囲気中に放出されるためであ
ると推測される。したがって、熱処理時間が長時間にな
り、また熱処理温度が高温になるにしたがって、ボロン
の放出反応が促進されるため、ウェーハ表面層でのボロ
ン濃度が低下することになる。
Normally, in the heat treatment in an argon gas atmosphere, boron atoms are not released from the wafer surface, but in the heat treatment in an atmosphere containing hydrogen, boron atoms are released into the atmosphere and the boron concentration on the wafer surface decreases. . It is presumed that this is because boron atoms on the wafer surface combine with hydrogen in the atmosphere and are mainly released into the atmosphere as B 2 H 6 . Therefore, as the heat treatment time becomes longer and the heat treatment temperature becomes higher, the boron release reaction is promoted, so that the boron concentration in the wafer surface layer decreases.

【0024】図3は、ボロンの初期濃度が1.4×1017/cm
3である8"φシリコンウェーハを1200℃×1Hrで熱処理
を行い、ウェーハ深さ方向のボロン濃度のプロファイル
を測定した結果を示す図である。熱処理の雰囲気として
は、水素とジボラン混合ガス(B2610%)、水素ガ
ス、またはアルゴンガスの3種の雰囲気とした。熱処理
後のウェーハ探さ方向0〜10μmのボロン濃度のプロフ
ァイルは、SIMS(Secondary Ion Mass Spectroscop
y)で測定した。
FIG. 3 shows that the initial concentration of boron is 1.4 × 10 17 / cm
8 is a view showing the result of measuring the boron concentration profile in the depth direction of the wafer by heat-treating an 8 ″ φ silicon wafer at 3 ° C. at 1200 ° C. × 1 hr. As a heat treatment atmosphere, a mixed gas of hydrogen and diborane (B 2 H 6 10%), hydrogen gas, or argon gas The boron concentration profile in the wafer search direction of 0 to 10 μm after the heat treatment is represented by SIMS (Secondary Ion Mass Spectroscop).
Measured in y).

【0025】図3に示すように、水素ガス単独の雰囲気
中で熱処理を行うと、ウェーハ最表層のボロン濃度が約
90%以上低下したが、アルゴンガス雰囲気中および水素
とジボランの混合雰囲気中ではボロン濃度の低下は生じ
なかった。
As shown in FIG. 3, when the heat treatment is performed in an atmosphere of hydrogen gas alone, the boron concentration in the outermost layer of the wafer is reduced to about
Although it decreased by 90% or more, the boron concentration did not decrease in an argon gas atmosphere or a mixed atmosphere of hydrogen and diborane.

【0026】次に、水素とジボランの混合ガスの雰囲気
中を用いる場合、ボロンのウェーハ表面からの放出反応
を抑制するのに必要とするジボラン濃度について検討す
る。
Next, when an atmosphere of a mixed gas of hydrogen and diborane is used, the concentration of diborane required to suppress the reaction of releasing boron from the wafer surface will be examined.

【0027】図4は、ボロンの初期濃度が1.4×1017/cm
3である8"φシリコンウェーハを各混合比の水素とジボ
ラン混合ガス雰囲気中で1200℃×1Hrで熱処理を行い、
ウェーハ深さ方向のボロン濃度のプロファイルを測定し
た結果を示す図である。混合ガス雰囲気中におけるジボ
ラン混合比は、0.1%、1%および10%の3種とし、ウ
ェーハ探さ方向のボロン濃度のプロファイルは、SIM
Sで測定した。
FIG. 4 shows that the initial concentration of boron is 1.4 × 10 17 / cm
3 ) 8 "φ silicon wafer is heat-treated at 1200 ° C x 1 hr in a mixed gas atmosphere of hydrogen and diborane at each mixing ratio.
FIG. 5 is a diagram showing a result of measuring a profile of a boron concentration in a wafer depth direction. The diborane mixture ratio in the mixed gas atmosphere is set to three types of 0.1%, 1% and 10%, and the profile of the boron concentration in the wafer search direction is SIM.
S was measured.

【0028】図4に示すように、ジボラン混合比が0.1
%の雰囲気中で熱処理を行うと、ウェーハ最表層のボロ
ン濃度が約70%以上低下したが、ジボラン混合比が1%
および10%の雰囲気中で熱処理する場合には、ボロン濃
度の低下は起こらなかった。
As shown in FIG. 4, the diborane mixture ratio was 0.1
%, The boron concentration in the outermost layer of the wafer decreased by about 70% or more, but the diborane mixture ratio was 1%.
When the heat treatment was performed in an atmosphere of 10% and 10%, the boron concentration did not decrease.

【0029】図3および図4の結果から明らかなよう
に、水素とジボランの混合ガス雰囲気中で熱処理する場
合には、水素とボロンの化合物(主にB26)が雰囲気
中に実際の濃度として存在するため、ウェーハ表面のボ
ロン原子が放出されるのが抑制される。このとき、必要
とされる混合ガス雰囲気中のジボラン混合比は1%とさ
れ、これ以上のジボラン混合比を有する混合ガス雰囲気
を用いれば、ウェーハ表面のボロン濃度が減少すること
を防ぐことができる。
As is clear from the results shown in FIGS. 3 and 4, when the heat treatment is performed in a mixed gas atmosphere of hydrogen and diborane, a compound of hydrogen and boron (mainly B 2 H 6 ) is actually contained in the atmosphere. Since it exists as a concentration, emission of boron atoms on the wafer surface is suppressed. At this time, the required diborane mixture ratio in the mixed gas atmosphere is set to 1%, and if a mixed gas atmosphere having a diborane mixture ratio higher than that is used, it is possible to prevent the boron concentration on the wafer surface from decreasing. .

【0030】本発明のシリコンウェーハは、ウェーハ最
表層におけるボロン濃度とウェーハ中心部におけるボロ
ン濃度の差異が10%以下と抑制されており、これによ
り、デバイス特性を一層向上させることができる。
In the silicon wafer of the present invention, the difference between the boron concentration in the outermost layer of the wafer and the boron concentration in the central portion of the wafer is suppressed to 10% or less, whereby the device characteristics can be further improved.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明のシリコンウェーハの製造方法に
よれば、ボロン(B)をドープしたウェーハを水素とジ
ボランの混合ガス雰囲気中で熱処理することによって、
ウェーハ表面からのボロン外方拡散による、ボロン濃度
の表面層での低下を防ぎ、ウェーハ全域にわたってボロ
ン濃度を均一に制御することができ、同時にウェーハの
デバイス活性領域におけるCOPを効率的に消滅させる
ことができる。これにより、半導体デバイスの集積回路
用として最適なシリコンウェーハを提供できる。
According to the method for manufacturing a silicon wafer of the present invention, a wafer doped with boron (B) is subjected to a heat treatment in a mixed gas atmosphere of hydrogen and diborane.
Prevents the boron concentration from decreasing in the surface layer due to boron out-diffusion from the wafer surface, enables uniform control of the boron concentration over the entire wafer, and efficiently eliminates COP in the device active region of the wafer. Can be. This makes it possible to provide an optimal silicon wafer for an integrated circuit of a semiconductor device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ボロンの初期濃度が1×1016/cm3である8"φ
シリコンウェーハを1200℃×1Hrで熱処理を行い、ウェ
ーハ深さ方向に存在する0.083μm以上のサイズのCOP
個数を測定した結果を示す図である。
FIG. 1 8 ″ φ where the initial concentration of boron is 1 × 10 16 / cm 3
Heat treatment of silicon wafer at 1200 ℃ × 1Hr, COP of 0.083μm or more existing in the depth direction of wafer
It is a figure showing the result of having measured the number.

【図2】ボロンの初期濃度が1×1016/cm3である8"φ
シリコンウェーハを1100℃×1Hrで熱処理を行い、ウェ
ーハ深さ方向に存在する0.083μm以上のサイズのCOP
個数を測定した結果を示す図である。
FIG. 2 8 ″ φ where the initial concentration of boron is 1 × 10 16 / cm 3
Heat treatment of silicon wafer at 1100 ℃ × 1Hr, COP of 0.083μm or more existing in the depth direction of wafer
It is a figure showing the result of having measured the number.

【図3】ボロンの初期濃度が1×1016/cm3である8"φ
シリコンウェーハを1200℃×1Hrで熱処理を行い、ウェ
ーハ深さ方向のボロン濃度のプロファイルを測定した結
果を示す図である。
FIG. 3: 8 ″ φ in which the initial concentration of boron is 1 × 10 16 / cm 3
FIG. 6 is a diagram showing the results of performing a heat treatment on a silicon wafer at 1200 ° C. × 1 Hr and measuring the boron concentration profile in the wafer depth direction.

【図4】ボロンの初期濃度が1×1016/cm3である8"φ
シリコンウェーハを各種の水素とジボラン混合ガス雰囲
気中で1200℃×1Hrで熱処理を行い、ウェーハ深さ方向
のボロン濃度のプロファイルを測定した結果を示す図で
ある。
FIG. 4: 8 ″ φ with an initial boron concentration of 1 × 10 16 / cm 3
FIG. 4 is a diagram showing the results of performing a heat treatment on a silicon wafer at 1200 ° C. × 1 Hr in various hydrogen and diborane mixed gas atmospheres, and measuring the boron concentration profile in the wafer depth direction.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 草場 辰己 佐賀県杵島郡江北町大字上小田2201番地 住友金属工業株式会社シチックス事業本部 内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tatsumi Kusaba 2201 Kamida, Oita, Kihoku-gun, Kishima-gun, Saga Pref.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ボロン(B)をドープしたシリコンウェー
ハを水素とジボラン(B26)の混合ガスで構成された
雰囲気中で1000℃以上の温度で熱処理することを特徴と
するシリコンウェーハの製造方法。
1. A silicon wafer doped with boron (B) is heat-treated at a temperature of 1000 ° C. or more in an atmosphere composed of a mixed gas of hydrogen and diborane (B 2 H 6 ). Production method.
【請求項2】上記雰囲気を構成する混合ガス中のジボラ
ン(B26)の混合比を1%以上とすることを特徴とす
る請求項1に記載のシリコンウェーハの製造方法。
2. The method for producing a silicon wafer according to claim 1, wherein the mixing ratio of diborane (B 2 H 6 ) in the mixed gas constituting said atmosphere is 1% or more.
【請求項3】請求項1または2の製造方法によって得ら
れたシリコンウェーハであって、ウェーハ最表層のボロ
ン濃度とウェーハ中心部のボロン濃度との差異がウェー
ハ中心部のボロン濃度の10%以下であることを特徴とす
るシリコンウェーハ。
3. A silicon wafer obtained by the method according to claim 1, wherein the difference between the boron concentration in the outermost layer of the wafer and the boron concentration in the center of the wafer is 10% or less of the boron concentration in the center of the wafer. A silicon wafer, characterized in that:
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