JP2002353225A - 窒素ドープアニールウエーハの製造方法及び窒素ドープアニールウエーハ - Google Patents
窒素ドープアニールウエーハの製造方法及び窒素ドープアニールウエーハInfo
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリコン単結晶にドープされた窒素濃度に影
響されることなく、シリコン単結晶の各部位からスライ
スされたシリコン単結晶ウエーハにおけるアニール後の
ＢＭＤ密度のばらつきが緩和された窒素ドープアニール
ウエーハ及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 窒素ドープしたシリコン単結晶からスラ
イスされ、少なくとも研磨されたウェーハに、アルゴ
ン、水素またはこれらの混合ガス雰囲気中で１１００〜
１３５０℃の高温熱処理を施す前に、前記高温熱処理の
処理温度未満の温度で滞留させる工程を行なうことによ
り、前記高温熱処理では消滅するサイズの酸素析出核を
前記高温熱処理では消滅しないサイズに成長させ、その
後前記高温熱処理を行う窒素ドープアニールウェーハの
製造方法。
響されることなく、シリコン単結晶の各部位からスライ
スされたシリコン単結晶ウエーハにおけるアニール後の
ＢＭＤ密度のばらつきが緩和された窒素ドープアニール
ウエーハ及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 窒素ドープしたシリコン単結晶からスラ
イスされ、少なくとも研磨されたウェーハに、アルゴ
ン、水素またはこれらの混合ガス雰囲気中で１１００〜
１３５０℃の高温熱処理を施す前に、前記高温熱処理の
処理温度未満の温度で滞留させる工程を行なうことによ
り、前記高温熱処理では消滅するサイズの酸素析出核を
前記高温熱処理では消滅しないサイズに成長させ、その
後前記高温熱処理を行う窒素ドープアニールウェーハの
製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒素をドープした
シリコン単結晶を用いた窒素ドープアニールウェーハの
製造方法に関する。
シリコン単結晶を用いた窒素ドープアニールウェーハの
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、デバイスプロセスの高集積化・微
細化及びプロセス温度の低温下が促進されており、シリ
コンウェーハに対して、表層のデバイス活性領域の完全
性と、バルク中における酸素析出物（核）からなる内部
微小欠陥（ＢＭＤ）の増加等による金属などの不純物を
捕獲するゲッタリング能力の向上が求められている。
細化及びプロセス温度の低温下が促進されており、シリ
コンウェーハに対して、表層のデバイス活性領域の完全
性と、バルク中における酸素析出物（核）からなる内部
微小欠陥（ＢＭＤ）の増加等による金属などの不純物を
捕獲するゲッタリング能力の向上が求められている。
【０００３】これらの要求に対し、様々なアプローチが
試みられている。例えば、チョクラルスキー法（ＣＺ
法）によってシリコン単結晶を育成する際に、窒素をド
ープすることが行われており、それによって、ｇｒｏｗ
ｎ−ｉｎ欠陥の成長が抑制されまた酸素析出が促進され
たシリコン単結晶インゴットを製造することができる。
そして、この窒素をドープしたシリコン単結晶からスラ
イスされ、研磨された鏡面ウエーハに対してアルゴンガ
スや水素ガスなどを用いて高温（１１００〜１３５０
℃）で長時間熱処理を施す高温アニールを行うことによ
り、表層の完全性とバルク中の酸素析出核密度増加の両
方を実現させたウェーハ（アニールウェーハ）を製造す
ることができる。
試みられている。例えば、チョクラルスキー法（ＣＺ
法）によってシリコン単結晶を育成する際に、窒素をド
ープすることが行われており、それによって、ｇｒｏｗ
ｎ−ｉｎ欠陥の成長が抑制されまた酸素析出が促進され
たシリコン単結晶インゴットを製造することができる。
そして、この窒素をドープしたシリコン単結晶からスラ
イスされ、研磨された鏡面ウエーハに対してアルゴンガ
スや水素ガスなどを用いて高温（１１００〜１３５０
℃）で長時間熱処理を施す高温アニールを行うことによ
り、表層の完全性とバルク中の酸素析出核密度増加の両
方を実現させたウェーハ（アニールウェーハ）を製造す
ることができる。
【０００４】ＣＺ法により窒素をドープしたシリコン単
結晶を育成する場合、窒素はシリコン融液中より偏析し
ながら結晶に取り込まれるが、このとき、窒素の偏析係
数は０．０００７と極めて小さいため、単結晶インゴッ
ト中の窒素濃度は肩部近傍では低く、尾部近傍では高
く、その窒素濃度比は３〜７倍程度である。そのため、
結晶中に存在する酸素析出核のサイズにもスライスされ
る単結晶部位でばらつきが発生し、低窒素濃度であるイ
ンゴット肩部近傍からスライスされたウエーハでは酸素
析出核のサイズが小さく、また高窒素濃度の尾部近傍で
は比較的サイズの大きい酸素析出核を有している。
結晶を育成する場合、窒素はシリコン融液中より偏析し
ながら結晶に取り込まれるが、このとき、窒素の偏析係
数は０．０００７と極めて小さいため、単結晶インゴッ
ト中の窒素濃度は肩部近傍では低く、尾部近傍では高
く、その窒素濃度比は３〜７倍程度である。そのため、
結晶中に存在する酸素析出核のサイズにもスライスされ
る単結晶部位でばらつきが発生し、低窒素濃度であるイ
ンゴット肩部近傍からスライスされたウエーハでは酸素
析出核のサイズが小さく、また高窒素濃度の尾部近傍で
は比較的サイズの大きい酸素析出核を有している。
【０００５】また、前記アルゴンアニールのような高温
熱処理を鏡面ウエーハに施す場合、比較的サイズの大き
い酸素析出核は熱処理後も残存するが、一方サイズの小
さい酸素析出核は溶解する。そのため、窒素をドープし
た一本のシリコン単結晶インゴットからスライスされた
各結晶部位のアニールウェーハのＢＭＤ密度を比較する
と、スライスされる単結晶インゴット位置でばらつきが
ある状態となっていた。このように、窒素ドープアニー
ルウエーハのＢＭＤ密度にばらつきが存在していると、
ウエーハのゲッタリング能力にも差を生じさせることに
なり、結果的にデバイスの歩留り、生産性を低下させる
原因の一つになっていた。
熱処理を鏡面ウエーハに施す場合、比較的サイズの大き
い酸素析出核は熱処理後も残存するが、一方サイズの小
さい酸素析出核は溶解する。そのため、窒素をドープし
た一本のシリコン単結晶インゴットからスライスされた
各結晶部位のアニールウェーハのＢＭＤ密度を比較する
と、スライスされる単結晶インゴット位置でばらつきが
ある状態となっていた。このように、窒素ドープアニー
ルウエーハのＢＭＤ密度にばらつきが存在していると、
ウエーハのゲッタリング能力にも差を生じさせることに
なり、結果的にデバイスの歩留り、生産性を低下させる
原因の一つになっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、シリコン
単結晶にドープされた窒素濃度に影響されることなく、
シリコン単結晶の各部位からスライスされたシリコン単
結晶ウエーハにおけるアニール後のＢＭＤ密度のばらつ
きが緩和された窒素ドープアニールウエーハ及びその製
造方法を提供することにある。
鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、シリコン
単結晶にドープされた窒素濃度に影響されることなく、
シリコン単結晶の各部位からスライスされたシリコン単
結晶ウエーハにおけるアニール後のＢＭＤ密度のばらつ
きが緩和された窒素ドープアニールウエーハ及びその製
造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、窒素ドープアニールウエーハの製
造方法であって、少なくとも窒素ドープしたシリコン単
結晶からスライスされ、研磨されたウェーハに、アルゴ
ン、水素またはこれらの混合ガス雰囲気中で１１００〜
１３５０℃の高温熱処理を施す前に、前記高温熱処理の
処理温度未満の温度で滞留させる工程を行なうことによ
り、前記高温熱処理では消滅するサイズの酸素析出核を
前記高温熱処理では消滅しないサイズに成長させ、その
後前記高温熱処理を行うことを特徴とする窒素ドープア
ニールウェーハの製造方法が提供される（請求項１）。
に、本発明によれば、窒素ドープアニールウエーハの製
造方法であって、少なくとも窒素ドープしたシリコン単
結晶からスライスされ、研磨されたウェーハに、アルゴ
ン、水素またはこれらの混合ガス雰囲気中で１１００〜
１３５０℃の高温熱処理を施す前に、前記高温熱処理の
処理温度未満の温度で滞留させる工程を行なうことによ
り、前記高温熱処理では消滅するサイズの酸素析出核を
前記高温熱処理では消滅しないサイズに成長させ、その
後前記高温熱処理を行うことを特徴とする窒素ドープア
ニールウェーハの製造方法が提供される（請求項１）。
【０００８】このように、窒素ドープしたシリコン単結
晶ウエーハに対して、高温熱処理を施す前にその処理温
度未満の温度で滞留させる工程を行なうことによって、
前記高温熱処理では消滅するサイズの酸素析出核を前記
高温熱処理では消滅しないサイズに成長させることがで
き、その後前記高温熱処理を行うことによって、スライ
スされる単結晶インゴットの部位によらず、一様なＢＭ
Ｄ密度を有する窒素ドープアニールウェーハを製造する
ことができる。
晶ウエーハに対して、高温熱処理を施す前にその処理温
度未満の温度で滞留させる工程を行なうことによって、
前記高温熱処理では消滅するサイズの酸素析出核を前記
高温熱処理では消滅しないサイズに成長させることがで
き、その後前記高温熱処理を行うことによって、スライ
スされる単結晶インゴットの部位によらず、一様なＢＭ
Ｄ密度を有する窒素ドープアニールウェーハを製造する
ことができる。
【０００９】高温熱処理の温度範囲を１１００〜１３５
０℃としているのは、１１００℃未満ではウエーハ表面
近傍の欠陥を十分に消滅することができない一方、１３
５０℃を超える温度では熱処理による金属汚染や炉の耐
久性の問題が発生するからである。尚、高温熱処理で消
滅するサイズまたは消滅しないサイズとは、その高温熱
処理条件（温度、時間）によって定まるものである。
０℃としているのは、１１００℃未満ではウエーハ表面
近傍の欠陥を十分に消滅することができない一方、１３
５０℃を超える温度では熱処理による金属汚染や炉の耐
久性の問題が発生するからである。尚、高温熱処理で消
滅するサイズまたは消滅しないサイズとは、その高温熱
処理条件（温度、時間）によって定まるものである。
【００１０】この場合、前記高温熱処理の処理温度未満
の温度で滞留させる工程を、前記高温熱処理の処理温度
へ昇温する過程で行なうことが好ましい（請求項２）。
このように、前記高温熱処理の処理温度未満の温度で滞
留させる工程を、前記高温熱処理の処理温度へ昇温する
過程で行なうことにより、全体として熱処時間を短縮す
ることができ、効率良く酸素析出核を成長させることが
できる。
の温度で滞留させる工程を、前記高温熱処理の処理温度
へ昇温する過程で行なうことが好ましい（請求項２）。
このように、前記高温熱処理の処理温度未満の温度で滞
留させる工程を、前記高温熱処理の処理温度へ昇温する
過程で行なうことにより、全体として熱処時間を短縮す
ることができ、効率良く酸素析出核を成長させることが
できる。
【００１１】さらにこの場合、前記高温熱処理の処理温
度未満の温度で滞留させる工程が、７００〜９００℃の
温度範囲で６０分以上滞留させる工程であることが好ま
しい（請求項３）。
度未満の温度で滞留させる工程が、７００〜９００℃の
温度範囲で６０分以上滞留させる工程であることが好ま
しい（請求項３）。
【００１２】このように、前記高温熱処理を施す前に７
００〜９００℃の温度範囲で６０分以上滞留させること
によって、前記高温熱処理では消滅するサイズの酸素析
出核を消滅しないサイズに確実に成長させることがで
き、その結果、一本のシリコン単結晶インゴットの各部
位からスライスされたウエーハにおけるアニール後のＢ
ＭＤ密度のバラツキを緩和することができる。
００〜９００℃の温度範囲で６０分以上滞留させること
によって、前記高温熱処理では消滅するサイズの酸素析
出核を消滅しないサイズに確実に成長させることがで
き、その結果、一本のシリコン単結晶インゴットの各部
位からスライスされたウエーハにおけるアニール後のＢ
ＭＤ密度のバラツキを緩和することができる。
【００１３】この時、前記７００〜９００℃の温度範囲
で６０分以上滞留させる工程が、７００℃から９００℃
までの昇温速度を３℃／ｍｉｎ以下で行なうことが好ま
しい（請求項４）。このように、前記７００〜９００℃
の温度範囲で６０分以上滞留させる工程が、３℃／ｍｉ
ｎ以下の昇温速度で行われることによって、サイズの小
さい酸素析出核を十分にかつ効率的に成長させることが
できる。
で６０分以上滞留させる工程が、７００℃から９００℃
までの昇温速度を３℃／ｍｉｎ以下で行なうことが好ま
しい（請求項４）。このように、前記７００〜９００℃
の温度範囲で６０分以上滞留させる工程が、３℃／ｍｉ
ｎ以下の昇温速度で行われることによって、サイズの小
さい酸素析出核を十分にかつ効率的に成長させることが
できる。
【００１４】そして、本発明によれば、前記製造方法に
よってシリコン単結晶の各部位における酸素析出特性の
バラツキが緩和された高品質の窒素ドープアニールウエ
ーハを提供することができる（請求項５）。
よってシリコン単結晶の各部位における酸素析出特性の
バラツキが緩和された高品質の窒素ドープアニールウエ
ーハを提供することができる（請求項５）。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳細に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。通
常、アルゴンなどを用いて行われる高温アニールでは、
ウエーハにスリップ転位が入らないように、低温で熱処
理炉内に投入した後、徐々に昇温させて所定の熱処理温
度まで温度を上昇させる。このとき、昇温時間がより速
い方が、処理時間を短縮させ処理量を向上させることが
でき、結果として製造コストの低下につながる。そのた
め、熱処理温度までの昇温速度をウェーハにスリップ転
位が生じないできる限り高速に設定してアニールを行う
ことが一般的であった。
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。通
常、アルゴンなどを用いて行われる高温アニールでは、
ウエーハにスリップ転位が入らないように、低温で熱処
理炉内に投入した後、徐々に昇温させて所定の熱処理温
度まで温度を上昇させる。このとき、昇温時間がより速
い方が、処理時間を短縮させ処理量を向上させることが
でき、結果として製造コストの低下につながる。そのた
め、熱処理温度までの昇温速度をウェーハにスリップ転
位が生じないできる限り高速に設定してアニールを行う
ことが一般的であった。
【００１６】図１に示すアニールレシピはその一例であ
り、７００℃でウェーハを投入し、１０００℃までは昇
温速度を５℃／ｍｉｎとし、１０００〜１２００℃は３
℃／ｍｉｎの昇温速度というプロセスを用いて、アルゴ
ン雰囲気（アルゴンガス１００％）でアニールが行われ
ている。
り、７００℃でウェーハを投入し、１０００℃までは昇
温速度を５℃／ｍｉｎとし、１０００〜１２００℃は３
℃／ｍｉｎの昇温速度というプロセスを用いて、アルゴ
ン雰囲気（アルゴンガス１００％）でアニールが行われ
ている。
【００１７】しかしながら、窒素ドープしたシリコン単
結晶から得られたウエーハに上記従来のアニールレシピ
による高温熱処理を施した場合、同一のシリコン単結晶
インゴットからスライスされた鏡面ウェーハを用いてい
るにも関わらず、得られるアニールウエーハのＢＭＤ密
度に大きなバラツキが存在していた。特に、結晶の肩側
に近い直胴部からスライスされたウェーハ（すなわち、
低窒素濃度）ほどＢＭＤ密度が小さい傾向にあることが
わかった。
結晶から得られたウエーハに上記従来のアニールレシピ
による高温熱処理を施した場合、同一のシリコン単結晶
インゴットからスライスされた鏡面ウェーハを用いてい
るにも関わらず、得られるアニールウエーハのＢＭＤ密
度に大きなバラツキが存在していた。特に、結晶の肩側
に近い直胴部からスライスされたウェーハ（すなわち、
低窒素濃度）ほどＢＭＤ密度が小さい傾向にあることが
わかった。
【００１８】その原因について調査を行った結果、ウエ
ーハの窒素濃度が低いほど熱処理前に存在する酸素析出
核のサイズが小さいため、高温アニールにより溶解して
消滅しやすいことがわかった。そこで本発明者らは、高
温アニールが行われる温度に到達する前に、サイズの小
さい酸素析出核を高温アニールで溶解しないサイズに成
長させることができれば、同一の単結晶インゴットの低
窒素濃度側（肩部近傍）からスライスされたウェーハで
あっても、高窒素濃度側（尾部近傍）のウェーハと同レ
ベルのＢＭＤ密度が得られることを発想し、鋭意検討を
重ねることにより本発明を完成するに至った。
ーハの窒素濃度が低いほど熱処理前に存在する酸素析出
核のサイズが小さいため、高温アニールにより溶解して
消滅しやすいことがわかった。そこで本発明者らは、高
温アニールが行われる温度に到達する前に、サイズの小
さい酸素析出核を高温アニールで溶解しないサイズに成
長させることができれば、同一の単結晶インゴットの低
窒素濃度側（肩部近傍）からスライスされたウェーハで
あっても、高窒素濃度側（尾部近傍）のウェーハと同レ
ベルのＢＭＤ密度が得られることを発想し、鋭意検討を
重ねることにより本発明を完成するに至った。
【００１９】すなわち、窒素ドープしたシリコン単結晶
インゴットからスライスされ、研磨されたウエーハに、
アルゴン、水素またはこれらの混合ガス雰囲気中で１１
００℃〜１３５０℃の高温熱処理を施す前に、高温熱処
理温度未満の低温領域である程度の時間滞留させる工程
を行うことにより、従来の高温熱処理温度では消滅して
しまうサイズの酸素析出核を従来の高温熱処理温度では
消滅しないサイズにまで成長させ、その後高温熱処理を
行うようにすれば良い。このように低温領域で酸素析出
核を成長させることによって、インゴットの低窒素濃度
側（肩部近傍）からスライスされたウエーハに高温熱処
理を施しても、ウエーハ中の酸素析出核が溶解すること
なく残存させることができ、その結果、インゴットのど
の位置から切り出されたウエーハであっても、ＢＭＤ密
度が一様な窒素ドープアニールウエーハを得ることがで
きる。
インゴットからスライスされ、研磨されたウエーハに、
アルゴン、水素またはこれらの混合ガス雰囲気中で１１
００℃〜１３５０℃の高温熱処理を施す前に、高温熱処
理温度未満の低温領域である程度の時間滞留させる工程
を行うことにより、従来の高温熱処理温度では消滅して
しまうサイズの酸素析出核を従来の高温熱処理温度では
消滅しないサイズにまで成長させ、その後高温熱処理を
行うようにすれば良い。このように低温領域で酸素析出
核を成長させることによって、インゴットの低窒素濃度
側（肩部近傍）からスライスされたウエーハに高温熱処
理を施しても、ウエーハ中の酸素析出核が溶解すること
なく残存させることができ、その結果、インゴットのど
の位置から切り出されたウエーハであっても、ＢＭＤ密
度が一様な窒素ドープアニールウエーハを得ることがで
きる。
【００２０】この時、高温熱処理温度未満の低温領域で
滞留させる工程を高温熱処理温度への昇温過程中に行う
ことによって、全体として熱処理時間を短縮することが
できる。それにより、ウエーハのアニール処理量を増加
させ、製造コストの低下にもつながる。
滞留させる工程を高温熱処理温度への昇温過程中に行う
ことによって、全体として熱処理時間を短縮することが
できる。それにより、ウエーハのアニール処理量を増加
させ、製造コストの低下にもつながる。
【００２１】以下、本発明の具体的な実施の形態につい
て図面を参照しながら詳述する。まずＣＺ法により、窒
素ドープしたシリコン単結晶インゴットを育成したとこ
ろ、肩部と尾部近傍で窒素濃度比が５倍あるシリコン単
結晶インゴットを得た。この窒素ドープしたシリコン単
結晶をスライスし、研磨してインゴットの各部位におけ
る鏡面ウエーハを作製し、それぞれのウエーハに高温熱
処理を施す前に、高温熱処理温度未満の低温領域で滞留
させる工程、より具体的に説明すると、７００〜９００
℃の低温領域での昇温速度を従来の５℃／ｍｉｎから２
℃／ｍｉｎまで減少させたアニールレシピ（図２）によ
るアルゴン雰囲気でのアニールを施した。その後、それ
らのウェーハに対して、析出熱処理を施してＢＭＤ密度
を測定した。
て図面を参照しながら詳述する。まずＣＺ法により、窒
素ドープしたシリコン単結晶インゴットを育成したとこ
ろ、肩部と尾部近傍で窒素濃度比が５倍あるシリコン単
結晶インゴットを得た。この窒素ドープしたシリコン単
結晶をスライスし、研磨してインゴットの各部位におけ
る鏡面ウエーハを作製し、それぞれのウエーハに高温熱
処理を施す前に、高温熱処理温度未満の低温領域で滞留
させる工程、より具体的に説明すると、７００〜９００
℃の低温領域での昇温速度を従来の５℃／ｍｉｎから２
℃／ｍｉｎまで減少させたアニールレシピ（図２）によ
るアルゴン雰囲気でのアニールを施した。その後、それ
らのウェーハに対して、析出熱処理を施してＢＭＤ密度
を測定した。
【００２２】図１のアニールレシピ（従来のアニールレ
シピ）で熱処理を行なったウェーハのＢＭＤ密度に対し
て、図２のアニールレシピ（本発明のアニールレシピ）
で熱処理を行なったウェーハのＢＭＤ密度の比（図２／
図１）を図３に示す。
シピ）で熱処理を行なったウェーハのＢＭＤ密度に対し
て、図２のアニールレシピ（本発明のアニールレシピ）
で熱処理を行なったウェーハのＢＭＤ密度の比（図２／
図１）を図３に示す。
【００２３】この結果より、従来のアニールレシピによ
り熱処理が施されたアニールウェーハと、本発明により
製造したアニールウェーハでは、ＢＭＤ密度が大きく異
なることが確認できた。特に、窒素濃度が１．０×１０
１４／ｃｍ３未満の低窒素濃度のウエーハにおいて、昇
温速度の影響が大きく、高窒素濃度では、あまりＢＭＤ
密度が変化しないことも確認できた。熱処理をアルゴン
ガスと水素ガスの混合ガス雰囲気、または水素ガス１０
０％雰囲気で行っても、同一傾向の結果が得られた。
り熱処理が施されたアニールウェーハと、本発明により
製造したアニールウェーハでは、ＢＭＤ密度が大きく異
なることが確認できた。特に、窒素濃度が１．０×１０
１４／ｃｍ３未満の低窒素濃度のウエーハにおいて、昇
温速度の影響が大きく、高窒素濃度では、あまりＢＭＤ
密度が変化しないことも確認できた。熱処理をアルゴン
ガスと水素ガスの混合ガス雰囲気、または水素ガス１０
０％雰囲気で行っても、同一傾向の結果が得られた。
【００２４】このことは、図４に示すように、アニール
を行うことによって成長する酸素析出核のサイズについ
て考察することにより説明できる。すなわち、本発明の
アニールレシピに示したように、７００〜９００℃の低
温領域で昇温速度を遅くすることによって、この温度帯
での滞留時間が長くなる。その結果、サイズの小さい酸
素析出核を成長させることができるため、低窒素濃度
（１０１３／ｃｍ３台以下）のウエーハでも、成長した
析出核がその後に行われる高温熱処理によって溶解せず
に、残留する酸素析出核の密度が増加する。それに対し
て高窒素濃度（１×１０１４／ｃｍ３以上）のウエーハ
では、従来のアニールレシピにおける熱処理を行って
も、殆どの酸素析出核が溶解しない大きいサイズの核で
あったため、本発明のアニールレシピに変更しても、さ
ほどＢＭＤ密度の増加がなかったと考えられる。
を行うことによって成長する酸素析出核のサイズについ
て考察することにより説明できる。すなわち、本発明の
アニールレシピに示したように、７００〜９００℃の低
温領域で昇温速度を遅くすることによって、この温度帯
での滞留時間が長くなる。その結果、サイズの小さい酸
素析出核を成長させることができるため、低窒素濃度
（１０１３／ｃｍ３台以下）のウエーハでも、成長した
析出核がその後に行われる高温熱処理によって溶解せず
に、残留する酸素析出核の密度が増加する。それに対し
て高窒素濃度（１×１０１４／ｃｍ３以上）のウエーハ
では、従来のアニールレシピにおける熱処理を行って
も、殆どの酸素析出核が溶解しない大きいサイズの核で
あったため、本発明のアニールレシピに変更しても、さ
ほどＢＭＤ密度の増加がなかったと考えられる。
【００２５】尚、高温熱処理温度未満の温度で滞留させ
る工程は、上記のように昇温速度を２℃／ｍｉｎにする
方法に限られるものではなく、１１００〜１３５０℃の
高温熱処理で消滅するサイズの酸素析出核を予め消滅し
ないサイズに十分成長させることができる工程であれば
どのような方法であっても良い。例えば、高温熱処理温
度未満の温度で滞留させる工程として、７００〜９００
℃の温度範囲で６０分以上滞留する工程をある一定温度
で所定時間保持した後に、再度昇温して高温熱処理を施
す二段階熱処理としても良い。温度範囲についても、析
出核を成長させるためには７００〜９００℃が好適であ
るが、厳密に７００〜９００℃に限定されるものではな
く、析出核を成長できる温度であれば良い。
る工程は、上記のように昇温速度を２℃／ｍｉｎにする
方法に限られるものではなく、１１００〜１３５０℃の
高温熱処理で消滅するサイズの酸素析出核を予め消滅し
ないサイズに十分成長させることができる工程であれば
どのような方法であっても良い。例えば、高温熱処理温
度未満の温度で滞留させる工程として、７００〜９００
℃の温度範囲で６０分以上滞留する工程をある一定温度
で所定時間保持した後に、再度昇温して高温熱処理を施
す二段階熱処理としても良い。温度範囲についても、析
出核を成長させるためには７００〜９００℃が好適であ
るが、厳密に７００〜９００℃に限定されるものではな
く、析出核を成長できる温度であれば良い。
【００２６】また、７００〜９００℃の温度範囲で滞留
する工程において、昇温速度を遅く、また滞留時間を長
くした方が酸素析出核をより成長させることができる。
しかし、あまりに昇温速度を遅く、滞留時間を長くして
も、アニール処理時間の増加による生産性の低下とコス
ト高を招くし、酸素析出核の成長には十分であるので、
昇温速度は１℃／ｍｉｎ以上、また滞留時間は２００分
以下とするのが望ましい。
する工程において、昇温速度を遅く、また滞留時間を長
くした方が酸素析出核をより成長させることができる。
しかし、あまりに昇温速度を遅く、滞留時間を長くして
も、アニール処理時間の増加による生産性の低下とコス
ト高を招くし、酸素析出核の成長には十分であるので、
昇温速度は１℃／ｍｉｎ以上、また滞留時間は２００分
以下とするのが望ましい。
【００２７】
【実施例】以下、実施例及び比較例を示して本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。 （実施例１）直径２４インチ（６００ｍｍ）の石英ルツ
ボに原料多結晶シリコンを１２０ｋｇチャージし、直径
２００ｍｍのシリコン単結晶を１２０ｃｍ程度引上げ
た。窒素ドープは、窒化膜付きシリコンウェーハを原料
中に所定量投入することにより行った。単結晶インゴッ
トの肩部近傍での窒素濃度は計算上２．０×１０
１３[／ｃｍ３]であり、直胴部の後半での窒素濃度は最
大で１０．０×１０１３[／ｃｍ３]と算出された。この
単結晶インゴットから、ウェーハをスライスし、ラッピ
ング、面取り、研磨を施して鏡面ウエーハを作製した。
その後、単結晶インゴットの肩部近傍、直胴部中央、直
胴部の下端（尾部近傍）からスライスして得られた鏡面
ウエーハついて、７００〜９００℃の昇温速度を２℃／
ｍｉｎとして１００分間滞留させた後、アルゴン雰囲気
中で１２００℃、１時間のアニールを施した。インゴッ
トの各部位から得られた窒素ドープアニールウエーハに
対して、８００℃で４時間＋１０００℃で１６時間の標
準的な酸素析出熱処理を施して酸素析出物を検出可能な
サイズに成長させた後、バイオラッド社製ＯＰＰを用い
てＢＭＤ密度の測定を行った。
り具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。 （実施例１）直径２４インチ（６００ｍｍ）の石英ルツ
ボに原料多結晶シリコンを１２０ｋｇチャージし、直径
２００ｍｍのシリコン単結晶を１２０ｃｍ程度引上げ
た。窒素ドープは、窒化膜付きシリコンウェーハを原料
中に所定量投入することにより行った。単結晶インゴッ
トの肩部近傍での窒素濃度は計算上２．０×１０
１３[／ｃｍ３]であり、直胴部の後半での窒素濃度は最
大で１０．０×１０１３[／ｃｍ３]と算出された。この
単結晶インゴットから、ウェーハをスライスし、ラッピ
ング、面取り、研磨を施して鏡面ウエーハを作製した。
その後、単結晶インゴットの肩部近傍、直胴部中央、直
胴部の下端（尾部近傍）からスライスして得られた鏡面
ウエーハついて、７００〜９００℃の昇温速度を２℃／
ｍｉｎとして１００分間滞留させた後、アルゴン雰囲気
中で１２００℃、１時間のアニールを施した。インゴッ
トの各部位から得られた窒素ドープアニールウエーハに
対して、８００℃で４時間＋１０００℃で１６時間の標
準的な酸素析出熱処理を施して酸素析出物を検出可能な
サイズに成長させた後、バイオラッド社製ＯＰＰを用い
てＢＭＤ密度の測定を行った。
【００２８】（実施例２）実施例１と同様の方法で単結
晶インゴットを育成し、該単結晶インゴットの肩部近
傍、直胴部中央、直胴部の尾部近傍からウェーハをスラ
イスし、研磨を行い鏡面ウエーハを作製した。得られた
鏡面ウエーハついて、７００〜９００℃の昇温速度を３
℃／ｍｉｎとして６７分間滞留させた後、アルゴン雰囲
気中で１２００℃、１時間のアニールを施した。その
後、得られた窒素ドープアニールウエーハに対して、実
施例１と同様の酸素析出熱処理を施して、ＢＭＤ密度を
測定した。
晶インゴットを育成し、該単結晶インゴットの肩部近
傍、直胴部中央、直胴部の尾部近傍からウェーハをスラ
イスし、研磨を行い鏡面ウエーハを作製した。得られた
鏡面ウエーハついて、７００〜９００℃の昇温速度を３
℃／ｍｉｎとして６７分間滞留させた後、アルゴン雰囲
気中で１２００℃、１時間のアニールを施した。その
後、得られた窒素ドープアニールウエーハに対して、実
施例１と同様の酸素析出熱処理を施して、ＢＭＤ密度を
測定した。
【００２９】（比較例１）実施例１と同様の方法で単結
晶インゴットを育成し、該単結晶インゴットの肩部近
傍、直胴部中央、直胴部の尾部近傍からウェーハをスラ
イスし、研磨を行い鏡面ウエーハを作製した。得られた
鏡面ウエーハついて、７００〜９００℃の昇温速度５℃
／ｍｉｎで昇温した後（滞留時間４０分）、アルゴン雰
囲気中で１２００℃、１時間のアニールを施した。その
後、得られた窒素ドープアニールウエーハに対して、実
施例１と同様の酸素析出熱処理を施して、ＢＭＤ密度を
測定した。
晶インゴットを育成し、該単結晶インゴットの肩部近
傍、直胴部中央、直胴部の尾部近傍からウェーハをスラ
イスし、研磨を行い鏡面ウエーハを作製した。得られた
鏡面ウエーハついて、７００〜９００℃の昇温速度５℃
／ｍｉｎで昇温した後（滞留時間４０分）、アルゴン雰
囲気中で１２００℃、１時間のアニールを施した。その
後、得られた窒素ドープアニールウエーハに対して、実
施例１と同様の酸素析出熱処理を施して、ＢＭＤ密度を
測定した。
【００３０】実施例１，２及び比較例１において、単結
晶インゴットの各部位から得られた窒素ドープアニール
ウエーハのＢＭＤ密度を測定した結果を表１に示す。
晶インゴットの各部位から得られた窒素ドープアニール
ウエーハのＢＭＤ密度を測定した結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】表１に示した測定結果より、３℃／ｍｉｎ
以下の昇温速度であれば、結晶部位に対するＢＭＤ密度
のばらつきは十分に緩和されていることが分かる。さら
に、昇温速度を低速化することによって、肩近傍のＢＭ
Ｄ密度が十分に増加していることが分かる。
以下の昇温速度であれば、結晶部位に対するＢＭＤ密度
のばらつきは十分に緩和されていることが分かる。さら
に、昇温速度を低速化することによって、肩近傍のＢＭ
Ｄ密度が十分に増加していることが分かる。
【００３３】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本
発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的
に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、
いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含され
る。
るものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本
発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的
に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、
いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含され
る。
【００３４】例えば、上記実施例では高温熱処理の雰囲
気をアルゴンとする場合を例に挙げたが、本発明は水素
あるいは水素とアルゴンの混合雰囲気中で高温熱処理す
る場合にも、全く同様に適用できる。
気をアルゴンとする場合を例に挙げたが、本発明は水素
あるいは水素とアルゴンの混合雰囲気中で高温熱処理す
る場合にも、全く同様に適用できる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
窒素ドープしたシリコン単結晶からスライスされ、研磨
されたウェーハに、高温熱処理を施す前に、高温熱処理
温度未満の温度で滞留させる工程を行なうことにより、
前記高温熱処理では消滅するサイズの酸素析出核を前記
高温熱処理では消滅しないサイズに成長させることがで
きる。それにより、シリコン単結晶インゴットの各部位
から作製されたウエーハの酸素析出特性のバラツキが緩
和され、低窒素濃度のウエーハでも高いＢＭＤ密度を有
する窒素ドープアニールウエーハを得ることができる。
窒素ドープしたシリコン単結晶からスライスされ、研磨
されたウェーハに、高温熱処理を施す前に、高温熱処理
温度未満の温度で滞留させる工程を行なうことにより、
前記高温熱処理では消滅するサイズの酸素析出核を前記
高温熱処理では消滅しないサイズに成長させることがで
きる。それにより、シリコン単結晶インゴットの各部位
から作製されたウエーハの酸素析出特性のバラツキが緩
和され、低窒素濃度のウエーハでも高いＢＭＤ密度を有
する窒素ドープアニールウエーハを得ることができる。
【図１】従来のアニールにおけるアニールレシピを示し
た図である。
た図である。
【図２】本発明のアニールにおけるアニールレシピを示
した図である。
した図である。
【図３】本発明のアニールレシピで熱処理を行なったウ
ェーハと従来のアニールレシピで熱処理を行なったウェ
ーハのＢＭＤ密度の比を示した図である。
ェーハと従来のアニールレシピで熱処理を行なったウェ
ーハのＢＭＤ密度の比を示した図である。
【図４】酸素析出核密度・サイズに対する窒素濃度の影
響を示した図である。
響を示した図である。
Claims (5)
- 【請求項１】 窒素ドープアニールウエーハの製造方法
であって、少なくとも窒素ドープしたシリコン単結晶か
らスライスされ、研磨されたウェーハに、アルゴン、水
素またはこれらの混合ガス雰囲気中で１１００〜１３５
０℃の高温熱処理を施す前に、前記高温熱処理の処理温
度未満の温度で滞留させる工程を行なうことにより、前
記高温熱処理では消滅するサイズの酸素析出核を前記高
温熱処理では消滅しないサイズに成長させ、その後前記
高温熱処理を行うことを特徴とする窒素ドープアニール
ウェーハの製造方法。 - 【請求項２】 前記高温熱処理の処理温度未満の温度で
滞留させる工程を、前記高温熱処理の処理温度へ昇温す
る過程で行なうことを特徴とする請求項１に記載された
窒素ドープアニールウェーハの製造方法。 - 【請求項３】 前記高温熱処理の処理温度未満の温度で
滞留させる工程が、７００〜９００℃の温度範囲で６０
分以上滞留させる工程であることを特徴とする請求項１
または請求項２に記載された窒素ドープアニールウェー
ハの製造方法。 - 【請求項４】 前記７００〜９００℃の温度範囲で６０
分以上滞留させる工程が、７００℃から９００℃までの
昇温速度を３℃／ｍｉｎ以下で行なう工程であることを
特徴とする請求項３に記載された窒素ドープアニールウ
ェーハの製造方法。 - 【請求項５】 請求項１から請求項４のいずれか一項に
記載の方法で製造された窒素ドープアニールウェーハ。
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|---|---|---|---|
| JP2001158516A JP4646440B2 (ja) | 2001-05-28 | 2001-05-28 | 窒素ドープアニールウエーハの製造方法 |
| CNB028018559A CN1302526C (zh) | 2001-05-28 | 2002-05-22 | 掺杂氮的退火晶片的制造方法以及掺杂氮的退火晶片 |
| EP02728102A EP1391921A4 (en) | 2001-05-28 | 2002-05-22 | PROCESS FOR THE PREPARATION OF A NITROGEN-DOPED WAFER AND RECOVERY AND NITROGEN DOPED WAFER AND RECOVERY |
| US10/333,771 US7326658B2 (en) | 2001-05-28 | 2002-05-22 | Method for preparing nitrogen-doped annealed wafer and nitrogen-doped and annealed wafer |
| KR1020037001197A KR100853001B1 (ko) | 2001-05-28 | 2002-05-22 | 질소도프 어닐웨이퍼의 제조방법 및 질소도프 어닐웨이퍼 |
| PCT/JP2002/004940 WO2002097875A1 (en) | 2001-05-28 | 2002-05-22 | Method for preparing nitrogen-doped and annealed wafer and nitrogen-doped and annealed wafer |
| TW091111189A TW541625B (en) | 2001-05-28 | 2002-05-27 | Method for preparing nitrogen-doped annealed wafer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001158516A JP4646440B2 (ja) | 2001-05-28 | 2001-05-28 | 窒素ドープアニールウエーハの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002353225A true JP2002353225A (ja) | 2002-12-06 |
| JP4646440B2 JP4646440B2 (ja) | 2011-03-09 |
Family
ID=19002224
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001158516A Expired - Lifetime JP4646440B2 (ja) | 2001-05-28 | 2001-05-28 | 窒素ドープアニールウエーハの製造方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7326658B2 (ja) |
| EP (1) | EP1391921A4 (ja) |
| JP (1) | JP4646440B2 (ja) |
| KR (1) | KR100853001B1 (ja) |
| CN (1) | CN1302526C (ja) |
| TW (1) | TW541625B (ja) |
| WO (1) | WO2002097875A1 (ja) |
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| WO2005117122A1 (ja) * | 2004-05-25 | 2005-12-08 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corporation | Ｓｉｍｏｘ基板の製造方法及び該方法により得られるｓｉｍｏｘ基板 |
| WO2007148490A1 (ja) | 2006-06-20 | 2007-12-27 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | シリコンウエーハの製造方法およびこれにより製造されたシリコンウエーハ |
| US7875117B2 (en) | 2004-08-12 | 2011-01-25 | Sumco Techxiv Corporation | Nitrogen doped silicon wafer and manufacturing method thereof |
| US8211228B2 (en) | 2004-12-16 | 2012-07-03 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for producing single crystal and a method for producing annealed wafer |
| KR20140109945A (ko) | 2012-01-11 | 2014-09-16 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 실리콘 단결정 웨이퍼의 제조방법 및 전자 디바이스 |
| CN113862777A (zh) * | 2021-09-30 | 2021-12-31 | 西安奕斯伟材料科技有限公司 | 一种用于制造单晶硅棒的拉晶炉、方法及单晶硅棒 |
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|---|---|---|---|---|
| KR100500394B1 (ko) * | 2002-12-09 | 2005-07-07 | 주식회사 실트론 | 에피택셜 실리콘웨이퍼의 제조 방법 |
| JP2005051040A (ja) * | 2003-07-29 | 2005-02-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法及び半導体基板 |
| JP4854936B2 (ja) * | 2004-06-15 | 2012-01-18 | 信越半導体株式会社 | シリコンウエーハの製造方法及びシリコンウエーハ |
| WO2006000643A1 (en) * | 2004-06-24 | 2006-01-05 | Beneq Oy | Method for doping material and doped material |
| 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 |
| JP5121139B2 (ja) * | 2005-12-27 | 2013-01-16 | ジルトロニック アクチエンゲゼルシャフト | アニールウエハの製造方法 |
| JP5072460B2 (ja) * | 2006-09-20 | 2012-11-14 | ジルトロニック アクチエンゲゼルシャフト | 半導体用シリコンウエハ、およびその製造方法 |
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