JP2002538070A - エピタクシー珪素薄層を有する半導体ディスク及び製造法 - Google Patents
エピタクシー珪素薄層を有する半導体ディスク及び製造法Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明の対象は、珪素とその上に析出させられたエピタクシー珪素層とからなる基板ディスクからなる半導体ディスクである。基板ディスクは、０．１から５Ωｃｍの固有抵抗、７．５＊１０１７ａｔｃｍ- ３未満の酸素濃度及び１＊１０ １３から５＊１０１５ａｔｃｍ- ３の窒素濃度を有している。該エピタクシー層は、０．２から１．０μｍの厚さであり、０．０８５μｍを上回る大きさを有する３０未満のＬＬＳｓ欠陥が検出可能である表面を有している。又、本発明の対象は、該半導体ディスクの製造法でもある。これは、前記の性質を有する基板ディスクの準備；少なくとも１１２０℃の析出温度への析出反応器中での基板ディスクの加熱；及び該析出温度の達成直後に、０．２から１．０μｍの厚さを有するエピタクシー層の析出を含む工程の順序を特徴とする。
Description
【０００１】 本発明は、エピタクシー薄層を有する半導体ディスク及び珪素からなる基板デ
ィスク上での層の析出による半導体ディスクの製造法に関するものである。
ィスク上での層の析出による半導体ディスクの製造法に関するものである。
【０００２】 目下、現行のＣＭＯＳ素子の製造のための基礎材料として評価するために、エ
ピタクシー層を有する半導体ディスクがどのような特徴を有していなければなら
ないのかを突き止めることになる研究が鋭意行われている。Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．第３６巻（１９９７年）、第２５６５〜２５７０頁の開示によれ
ば、ｐ-−ドープされた基板ディスクと、１μｍの厚さを有する同様にｐ-−ドー
プされたエピタクシー層とからなる半導体ディスクは、高度に集積されたＣＭＯ
Ｓ用途に特に適している。この評価は、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏ
ｃｉｅｔｙ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、第９８−１巻、第８５５〜８６１頁の開
示によって裏付けられている。確かに前記の紙面では、表面上の光散乱欠陥（光
点欠陥）を指摘しているが、これらは、エピタクシー薄層を有する半導体ディス
クの場合に現れるのであって、ＧＯＩ（ゲート酸化物結合性（ｇａｔｅ ｏｘｉ
ｄｅ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ））には不利な作用を及ぼさない。前記の欠陥は、専
門家の間では、ＬＬＳｓ（局所化された光散乱体（ｌｏｃａｌｉｚｅｄ ｌｉｇ
ｈｔ ｓｃａｔｔｅｒｅｒｓ））と呼ばれている。ＧＯＩに関する中立的な挙動
にもかかわらず、ＬＬＳｓは、集積回路の製造の際には望ましくないが、これは
、０．０８５μｍより大きいか又は同じ大きさを有するＬＬＳｓの個数が、エピ
タクシー層を有する半導体ディスク１個当たり３８個以下であることを、ＩＴＲ
Ｓ（国際半導体技術ロードマップ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｏａｄｍａ
ｐ Ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）が求めていることでも明らかであ
る。前記の要求は、０．１８μｍ技術には有効であるが、これから始まって、更
に進んだ小型化（０．１３μｍ以下）とともに、ＬＬＳの個数に対して更に厳し
い要求が設定されている。その上更に、３８個のＬＬＳの極限値は、最大値であ
り、工業的処理能力に要求される個数は明らかにこれを下回っていなければなら
ないことに注意すべきである。
ピタクシー層を有する半導体ディスクがどのような特徴を有していなければなら
ないのかを突き止めることになる研究が鋭意行われている。Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．第３６巻（１９９７年）、第２５６５〜２５７０頁の開示によれ
ば、ｐ-−ドープされた基板ディスクと、１μｍの厚さを有する同様にｐ-−ドー
プされたエピタクシー層とからなる半導体ディスクは、高度に集積されたＣＭＯ
Ｓ用途に特に適している。この評価は、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏ
ｃｉｅｔｙ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、第９８−１巻、第８５５〜８６１頁の開
示によって裏付けられている。確かに前記の紙面では、表面上の光散乱欠陥（光
点欠陥）を指摘しているが、これらは、エピタクシー薄層を有する半導体ディス
クの場合に現れるのであって、ＧＯＩ（ゲート酸化物結合性（ｇａｔｅ ｏｘｉ
ｄｅ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ））には不利な作用を及ぼさない。前記の欠陥は、専
門家の間では、ＬＬＳｓ（局所化された光散乱体（ｌｏｃａｌｉｚｅｄ ｌｉｇ
ｈｔ ｓｃａｔｔｅｒｅｒｓ））と呼ばれている。ＧＯＩに関する中立的な挙動
にもかかわらず、ＬＬＳｓは、集積回路の製造の際には望ましくないが、これは
、０．０８５μｍより大きいか又は同じ大きさを有するＬＬＳｓの個数が、エピ
タクシー層を有する半導体ディスク１個当たり３８個以下であることを、ＩＴＲ
Ｓ（国際半導体技術ロードマップ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｏａｄｍａ
ｐ Ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）が求めていることでも明らかであ
る。前記の要求は、０．１８μｍ技術には有効であるが、これから始まって、更
に進んだ小型化（０．１３μｍ以下）とともに、ＬＬＳの個数に対して更に厳し
い要求が設定されている。その上更に、３８個のＬＬＳの極限値は、最大値であ
り、工業的処理能力に要求される個数は明らかにこれを下回っていなければなら
ないことに注意すべきである。
【０００３】 本発明の課題は、現代のＣＭＯＳ−用途に適し、特に少ない個数ののＬＬＳｓ
を有し、比較的少ない製造コストを必要とするエピタクシー層を有する半導体デ
ィスクを提供することにあった。その上更に、本発明の課題は、半導体ディスク
の製造のための方法を記載することである。
を有し、比較的少ない製造コストを必要とするエピタクシー層を有する半導体デ
ィスクを提供することにあった。その上更に、本発明の課題は、半導体ディスク
の製造のための方法を記載することである。
【０００４】 本発明の対象は、基板ディスクが、０．１〜５０Ωｃｍの固有抵抗、７．５＊
１０１７ａｔｃｍ- ３未満の酸素濃度及び１＊１０１３から５＊１０１５ａｔｃ
ｍ- ３の窒素濃度を有し、エピタクシー層が、０．２から１．０μｍの厚さであ
り、０．０８５μｍを上回る大きさを有する３０未満のＬＬＳｓ欠陥が検出可能
である表面を有することを特徴とする、珪素とその上に析出させられたエピタク
シー層とからなる基板ディスクからなる半導体ディスクである。
１０１７ａｔｃｍ- ３未満の酸素濃度及び１＊１０１３から５＊１０１５ａｔｃ
ｍ- ３の窒素濃度を有し、エピタクシー層が、０．２から１．０μｍの厚さであ
り、０．０８５μｍを上回る大きさを有する３０未満のＬＬＳｓ欠陥が検出可能
である表面を有することを特徴とする、珪素とその上に析出させられたエピタク
シー層とからなる基板ディスクからなる半導体ディスクである。
【０００５】 また、本発明の対象は、 基板ディスクの準備、その際、基板ディスクは、０．１から５０Ωｃｍの固有抵
抗、７．５＊１０１７ａｔｃｍ- ３未満の酸素濃度及び１＊１０１３から５＊１
０１５ａｔｃｍ- ３の窒素濃度を有し； 少なくとも１１２０℃の析出温度への析出反応器中での基板ディスクの加熱；及
び 該析出温度の達成直後に、０．２から１．０μｍの厚さを有するエピタクシー層
の析出 を含む工程の順序を特徴とする、珪素からなる基板ディスク上への層の析出によ
るエピタクシー層を有する半導体ディスクの製造法でもある。
抗、７．５＊１０１７ａｔｃｍ- ３未満の酸素濃度及び１＊１０１３から５＊１
０１５ａｔｃｍ- ３の窒素濃度を有し； 少なくとも１１２０℃の析出温度への析出反応器中での基板ディスクの加熱；及
び 該析出温度の達成直後に、０．２から１．０μｍの厚さを有するエピタクシー層
の析出 を含む工程の順序を特徴とする、珪素からなる基板ディスク上への層の析出によ
るエピタクシー層を有する半導体ディスクの製造法でもある。
【０００６】 発明者らの試験により、前記の処理工程の組合せ及び前記物質パラメーターの
顧慮が、規定の要求を全面的に充足するエピタクシー層を有する半導体ディスク
を入手できるようにすることが判明した。できるだけ熱いエピタクシー層（≧３
μｍ）によってのみ、ＬＬＳｓの数を、少数に保持することができるという前記
の公知技術水準から導き出される推測に関連して、０．２〜１μｍの層厚を有す
る極めて少ないＬＬＳｓ密度も可能であるので、試験の結果は驚異的なものであ
る。少ない層厚と、提案された方法が、エピタクシー層の析出の前にいわゆる焼
付け工程を用いずに行われるという事実とは、公知の方法に比して明らかなコス
ト的利点を説明している。従って、１時間当たりの半導体ディスクの装入量を３
倍まで増大させることができる。
顧慮が、規定の要求を全面的に充足するエピタクシー層を有する半導体ディスク
を入手できるようにすることが判明した。できるだけ熱いエピタクシー層（≧３
μｍ）によってのみ、ＬＬＳｓの数を、少数に保持することができるという前記
の公知技術水準から導き出される推測に関連して、０．２〜１μｍの層厚を有す
る極めて少ないＬＬＳｓ密度も可能であるので、試験の結果は驚異的なものであ
る。少ない層厚と、提案された方法が、エピタクシー層の析出の前にいわゆる焼
付け工程を用いずに行われるという事実とは、公知の方法に比して明らかなコス
ト的利点を説明している。従って、１時間当たりの半導体ディスクの装入量を３
倍まで増大させることができる。
【０００７】 ＬＬＳｓ密度に関連して必要とされる性質を達成するためには、０．１から５
０Ωｃｍの固有抵抗、７．５＊１０１７ａｔｃｍ- ３未満、特に有利に６．５＊
１０１７ａｔｃｍ- ３未満の酸素濃度及び１＊１０１３から５＊１０１５ａｔｃ
ｍ- ３、特に有利に１＊１０１４から５＊１０１４ａｔｃｍ- ３の窒素濃度を有し
、有利にチョクラルスキー法により引き上げられた単結晶体から切り出される基
板ディスクが必要とされる。エピタクシー層の析出に関する限り、基板ディスク
のタイプを顧慮して、１１２０から１２００℃の析出温度で析出させることが重
要である。
０Ωｃｍの固有抵抗、７．５＊１０１７ａｔｃｍ- ３未満、特に有利に６．５＊
１０１７ａｔｃｍ- ３未満の酸素濃度及び１＊１０１３から５＊１０１５ａｔｃ
ｍ- ３、特に有利に１＊１０１４から５＊１０１４ａｔｃｍ- ３の窒素濃度を有し
、有利にチョクラルスキー法により引き上げられた単結晶体から切り出される基
板ディスクが必要とされる。エピタクシー層の析出に関する限り、基板ディスク
のタイプを顧慮して、１１２０から１２００℃の析出温度で析出させることが重
要である。
【０００８】 この場合、高められた析出温度には、いわゆる「エリアカウント（ＡｒｅａＣ
ｏｕｎｔｓ）」、即ち、半導体素子製造の際の収量損失につながることのあるエ
ピタクシー層上の大きな欠陥の削減の原理的な利点がある。
ｏｕｎｔｓ）」、即ち、半導体素子製造の際の収量損失につながることのあるエ
ピタクシー層上の大きな欠陥の削減の原理的な利点がある。
【０００９】 前記の性質を有する基板ディスクから分離することができる単結晶体は、例え
ばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８２３９６２号明細書に記載されている
方法により製造することができる。この方法の場合、単結晶体をチョクラルスキ
ー法により溶融液から引き上げ、その間、付加的に窒素をドープしている。本発
明の１つの実施態様によれば、単結晶体の結晶化したばかりの材料が１０５０か
ら９００℃の温度範囲を通り抜けるまでに９０分間経過する。これは、通常、単
結晶体が自発的に冷却する、即ち、単結晶体の強制冷却を不要にする場合の事例
である。エピタクシー層を、上記のように引き上げた単結晶体に由来するもので
あり、以下にタイプＩの基板ディスクとする基板ディスク上に、１１２０から１
１７０℃、有利に１１３０から１１６０℃の析出温度で析出させる。
ばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８２３９６２号明細書に記載されている
方法により製造することができる。この方法の場合、単結晶体をチョクラルスキ
ー法により溶融液から引き上げ、その間、付加的に窒素をドープしている。本発
明の１つの実施態様によれば、単結晶体の結晶化したばかりの材料が１０５０か
ら９００℃の温度範囲を通り抜けるまでに９０分間経過する。これは、通常、単
結晶体が自発的に冷却する、即ち、単結晶体の強制冷却を不要にする場合の事例
である。エピタクシー層を、上記のように引き上げた単結晶体に由来するもので
あり、以下にタイプＩの基板ディスクとする基板ディスク上に、１１２０から１
１７０℃、有利に１１３０から１１６０℃の析出温度で析出させる。
【００１０】 本発明のもう１つの実施態様によれば、単結晶体をチョクラルスキー法により
引き上げ、その際に強制的に冷却している。これによって、単結晶体の結晶化し
たばかりの材料が１０５０から９００℃の温度範囲を通り抜けるまでに多くとも
４０分間が経過する。引き上げ装置は、単結晶体の迅速な冷却を保証するために
、強制冷却器を備えている。有利に、欧州特許出願公開第７２５１６９号明細書
に記載の冷却装置が、単結晶体の引き上げの際に使用される。エピタクシー層を
、上記のように引き上げた単結晶体に由来するものであり、以下にタイプＩＩの
基板ディスクとする基板ディスク上に、１１２０から１２００℃、有利に１１３
０から１１９０℃の析出温度で析出させるが、これは、Ｅｐｉ析出における、タ
イプＩに比して明らかに広いプロセス窓に相応し、ひいては、経済性に関する最
適化を明らかに軽減している。
引き上げ、その際に強制的に冷却している。これによって、単結晶体の結晶化し
たばかりの材料が１０５０から９００℃の温度範囲を通り抜けるまでに多くとも
４０分間が経過する。引き上げ装置は、単結晶体の迅速な冷却を保証するために
、強制冷却器を備えている。有利に、欧州特許出願公開第７２５１６９号明細書
に記載の冷却装置が、単結晶体の引き上げの際に使用される。エピタクシー層を
、上記のように引き上げた単結晶体に由来するものであり、以下にタイプＩＩの
基板ディスクとする基板ディスク上に、１１２０から１２００℃、有利に１１３
０から１１９０℃の析出温度で析出させるが、これは、Ｅｐｉ析出における、タ
イプＩに比して明らかに広いプロセス窓に相応し、ひいては、経済性に関する最
適化を明らかに軽減している。
【００１１】 エピタクシー層の析出のために、基板ディスクを、析出反応器の中に装填する
。自動ディスク装填及び排出機構を有する単独ディスク反応器が有利である。反
応器中の温度は、装填の際に既に比較的高い値、しかし少なくとも８００℃を有
していなければならない。有利に少なくとも８５０℃の温度、特に有利に少なく
とも９００℃の温度である。
。自動ディスク装填及び排出機構を有する単独ディスク反応器が有利である。反
応器中の温度は、装填の際に既に比較的高い値、しかし少なくとも８００℃を有
していなければならない。有利に少なくとも８５０℃の温度、特に有利に少なく
とも９００℃の温度である。
【００１２】 引き続き、基板ディスクを、ガス雰囲気中で析出温度にまで加熱する。このガ
ス雰囲気を、有利に、水素、アルゴン、ヘリウム及び前記ガスの任意の混合物を
含むガスのグループから選択する。水素からなるガス雰囲気が特に有利である。
ス雰囲気を、有利に、水素、アルゴン、ヘリウム及び前記ガスの任意の混合物を
含むガスのグループから選択する。水素からなるガス雰囲気が特に有利である。
【００１３】 析出温度に到達すると直ちに、ガス雰囲気に析出ガス及びドープ物質ガスの雰
囲気を加えることによって、０．２から１μｍ、有利に０．３から０．６μｍの
厚さを有するエピタクシー層の析出が開始する。基板ディスクをガス雰囲気中で
若干の時間、例えば５〜６０秒間、析出温度で保持するいわゆる焼付け工程は実
施しない。析出ガスを、有利に、トリクロルシラン、シラン、ジクロルシラン、
テトラクロルシラン及び前記ガスの任意の混合物を含むガスのグループから選択
する。ドープ物質ガスを、有利に、ジボラン、ホスフィン及びアルシンを含むガ
スのグループから選択する。特にジボランが有利である。
囲気を加えることによって、０．２から１μｍ、有利に０．３から０．６μｍの
厚さを有するエピタクシー層の析出が開始する。基板ディスクをガス雰囲気中で
若干の時間、例えば５〜６０秒間、析出温度で保持するいわゆる焼付け工程は実
施しない。析出ガスを、有利に、トリクロルシラン、シラン、ジクロルシラン、
テトラクロルシラン及び前記ガスの任意の混合物を含むガスのグループから選択
する。ドープ物質ガスを、有利に、ジボラン、ホスフィン及びアルシンを含むガ
スのグループから選択する。特にジボランが有利である。
【００１４】 析出時間は、有利に１から１０秒間、特に有利に１から５秒間である。更に、
エピタクシー層の固有抵抗を、０．５から５０Ωｃｍに調節することが有利であ
る。
エピタクシー層の固有抵抗を、０．５から５０Ωｃｍに調節することが有利であ
る。
【００１５】 エピタクシー層の析出後に、半導体ディスクを、有利に水素からなる雰囲気下
で、有利に８５０から９５０℃の排出温度にし、析出反応器から排出させる。
で、有利に８５０から９５０℃の排出温度にし、析出反応器から排出させる。
【００１６】 少なくとも５０、有利に２００までの基板ディスクを順に被覆できるが、その
後に、析出反応器をエッチングガス又はプラズマで洗浄しなければならない。
後に、析出反応器をエッチングガス又はプラズマで洗浄しなければならない。
【００１７】 本発明により製造された半導体ディスクを、ＬＬＳｓに関して、従来のように
製造した半導体ディスクと比較した。
製造した半導体ディスクと比較した。
【００１８】 実施例： 本発明により製造された半導体ディスクは、０．５μｍの層厚及び１．５Ωｃ
ｍの固有抵抗を有するエピタクシー層を成長させた１２Ωｃｍの固有抵抗を有す
る珪素製の基板ディスク（ｐ-ドーピング）であった。析出温度は、１１３０か
ら１１９０℃であった。基板ディスクは、タイプＩ及びタイプＩＩのものであっ
た。
ｍの固有抵抗を有するエピタクシー層を成長させた１２Ωｃｍの固有抵抗を有す
る珪素製の基板ディスク（ｐ-ドーピング）であった。析出温度は、１１３０か
ら１１９０℃であった。基板ディスクは、タイプＩ及びタイプＩＩのものであっ
た。
【００１９】 従来のように製造した半導体ディスクでは、基板ディスクは、チョクラルスキ
ー法により引き上げられた単結晶体からなり、窒素を用いるドーピングを行わな
かった。こうして引き上げられた単結晶体からなる基板ディスクは、単結晶体を
強制冷却せずに冷却した場合、以下に参考例Ｉの基板ディスクとする。参考例Ｉ
Ｉの基板ディスクとした基板ディスクの場合、相応する単結晶体を強制冷却した
。エピタクシー層の析出を、本発明により製造した半導体ディスクの場合と同じ
条件下で行った。
ー法により引き上げられた単結晶体からなり、窒素を用いるドーピングを行わな
かった。こうして引き上げられた単結晶体からなる基板ディスクは、単結晶体を
強制冷却せずに冷却した場合、以下に参考例Ｉの基板ディスクとする。参考例Ｉ
Ｉの基板ディスクとした基板ディスクの場合、相応する単結晶体を強制冷却した
。エピタクシー層の析出を、本発明により製造した半導体ディスクの場合と同じ
条件下で行った。
【００２０】 以下の表１及び２は、基板ディスクと析出温度の組み合わせた選択が、ＬＬＳ
ｓの数を最小にするのに問題である場合に、決定的な意味を有すること裏付けて
いる。
ｓの数を最小にするのに問題である場合に、決定的な意味を有すること裏付けて
いる。
【００２１】
【表１】
【００２２】＊） ＋／−：最新の素子世代の要求を充足する／充足しない その上更に、従来のエピタクシーディスクに比して、本発明により製造された
ディスクの装入量の著しい利点は、表３から明らかである。装入量の利点は、直
接的に、相応するコスト的利点となる。
ディスクの装入量の著しい利点は、表３から明らかである。装入量の利点は、直
接的に、相応するコスト的利点となる。
【００２３】
【表２】
【００２４】＊＊） ３室の単独ディスク反応器について＊＊＊） ３μｍの標準的Ｅｐｉ
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年１月４日（２００１．１．４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】 欧州特許出願公開第８２９５５９号明細書は、少ない欠陥密度を有する半導体
ディスクの製造法を開示しているが、この場合、強制冷却下に引き上げられなけ
ればならないか又は特定の酸素濃度及び窒素濃度を有していなければならない単
結晶体を準備し、慨嘆結晶体から取得された半導体ディスクを熱処理しなければ
ならない。欧州特許出願公開第６４４５８８号明細書は、少ない欠陥密度を有し
、多くとも０．６ｍｍ／分の引き上げ速度で引き上げられた単結晶体に由来する
エピタクシー層を有する半導体ディスクに関するものである。 目下、現行のＣＭＯＳ素子の製造のための基礎材料として評価するために、エ
ピタクシー層を有する半導体ディスクがどのような特徴を有していなければなら
ないのかを突き止めることになる研究が鋭意行われている。Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．第３６巻（１９９７年）、第２５６５〜２５７０頁の開示によれ
ば、ｐ-−ドープされた基板ディスクと、１μｍの厚さを有する同様にｐ-−ドー
プされたエピタクシー層とからなる半導体ディスクは、高度に集積されたＣＭＯ
Ｓ用途に特に適している。この評価は、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏ
ｃｉｅｔｙ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、第９８−１巻、第８５５〜８６１頁の開
示によって裏付けられている。確かに前記の紙面では、表面上の光散乱欠陥（光
点欠陥）を指摘しているが、これらは、エピタクシー薄層を有する半導体ディス
クの場合に現れるのであって、ＧＯＩ（ゲート酸化物結合性（ｇａｔｅ ｏｘｉ
ｄｅ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ））には不利な作用を及ぼさない。前記の欠陥は、専
門家の間では、ＬＬＳｓ（局所化された光散乱体（ｌｏｃａｌｉｚｅｄ ｌｉｇ
ｈｔ ｓｃａｔｔｅｒｅｒｓ））と呼ばれている。ＧＯＩに関する中立的な挙動
にもかかわらず、ＬＬＳｓは、集積回路の製造の際には望ましくないが、これは
、０．０８５μｍより大きいか又は同じ大きさを有するＬＬＳｓの個数が、エピ
タクシー層を有する半導体ディスク１個当たり３８個以下であることを、ＩＴＲ
Ｓ（国際半導体技術ロードマップ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｏａｄｍａ
ｐ Ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）が求めていることでも明らかであ
る。前記の要求は、０．１８μｍ技術には有効であるが、これから始まって、更
に進んだ小型化（０．１３μｍ以下）とともに、ＬＬＳの個数に対して更に厳し
い要求が設定されている。その上更に、３８個のＬＬＳの極限値は、最大値であ
り、工業的処理能力に要求される個数は明らかにこれを下回っていなければなら
ないことに注意すべきである。
ディスクの製造法を開示しているが、この場合、強制冷却下に引き上げられなけ
ればならないか又は特定の酸素濃度及び窒素濃度を有していなければならない単
結晶体を準備し、慨嘆結晶体から取得された半導体ディスクを熱処理しなければ
ならない。欧州特許出願公開第６４４５８８号明細書は、少ない欠陥密度を有し
、多くとも０．６ｍｍ／分の引き上げ速度で引き上げられた単結晶体に由来する
エピタクシー層を有する半導体ディスクに関するものである。 目下、現行のＣＭＯＳ素子の製造のための基礎材料として評価するために、エ
ピタクシー層を有する半導体ディスクがどのような特徴を有していなければなら
ないのかを突き止めることになる研究が鋭意行われている。Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．第３６巻（１９９７年）、第２５６５〜２５７０頁の開示によれ
ば、ｐ-−ドープされた基板ディスクと、１μｍの厚さを有する同様にｐ-−ドー
プされたエピタクシー層とからなる半導体ディスクは、高度に集積されたＣＭＯ
Ｓ用途に特に適している。この評価は、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏ
ｃｉｅｔｙ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、第９８−１巻、第８５５〜８６１頁の開
示によって裏付けられている。確かに前記の紙面では、表面上の光散乱欠陥（光
点欠陥）を指摘しているが、これらは、エピタクシー薄層を有する半導体ディス
クの場合に現れるのであって、ＧＯＩ（ゲート酸化物結合性（ｇａｔｅ ｏｘｉ
ｄｅ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ））には不利な作用を及ぼさない。前記の欠陥は、専
門家の間では、ＬＬＳｓ（局所化された光散乱体（ｌｏｃａｌｉｚｅｄ ｌｉｇ
ｈｔ ｓｃａｔｔｅｒｅｒｓ））と呼ばれている。ＧＯＩに関する中立的な挙動
にもかかわらず、ＬＬＳｓは、集積回路の製造の際には望ましくないが、これは
、０．０８５μｍより大きいか又は同じ大きさを有するＬＬＳｓの個数が、エピ
タクシー層を有する半導体ディスク１個当たり３８個以下であることを、ＩＴＲ
Ｓ（国際半導体技術ロードマップ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｏａｄｍａ
ｐ Ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）が求めていることでも明らかであ
る。前記の要求は、０．１８μｍ技術には有効であるが、これから始まって、更
に進んだ小型化（０．１３μｍ以下）とともに、ＬＬＳの個数に対して更に厳し
い要求が設定されている。その上更に、３８個のＬＬＳの極限値は、最大値であ
り、工業的処理能力に要求される個数は明らかにこれを下回っていなければなら
ないことに注意すべきである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】 本発明の対象は、基板ディスクが、０．１〜５０Ωｃｍの固有抵抗、７．５＊
１０１７ａｔｃｍ- ３未満の酸素濃度及び１＊１０１３から５＊１０１５ａｔｃ
ｍ- ３の窒素濃度を有し、エピタクシー層が、０．２から１．０μｍの厚さであ
り、０．０８５μｍを上回る大きさを有する３０未満のＬＬＳｓ欠陥が検出可能
である表面を有することを特徴とする、単結晶性珪素とその上に析出させられた
エピタクシー層とからなる基板ディスクからなる半導体ディスクである。
１０１７ａｔｃｍ- ３未満の酸素濃度及び１＊１０１３から５＊１０１５ａｔｃ
ｍ- ３の窒素濃度を有し、エピタクシー層が、０．２から１．０μｍの厚さであ
り、０．０８５μｍを上回る大きさを有する３０未満のＬＬＳｓ欠陥が検出可能
である表面を有することを特徴とする、単結晶性珪素とその上に析出させられた
エピタクシー層とからなる基板ディスクからなる半導体ディスクである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】 また、本発明の対象は、請求項４又は５に記載の半導体ディスクの製造法でも
ある。
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＫＲ，Ｕ Ｓ (72)発明者 ヴィルフリート フォン アモン オーストリア国 ホーホブルク／アハ ヴ ァングハウゼン 111 (72)発明者 リューディガー シュモルケ ドイツ連邦共和国 ブルクハウゼン ヴィ ントハーガー シュトラーセ 10 Ｆターム(参考） 4G077 AA02 AA03 BA04 CF10 DB04 EA02 EB01 EH09 HA06 HA12 5F045 AA03 AB02 AC01 AC05 AC16 AC17 AC19 AD15 AF03 CA05 5F052 GC01 GC03 JA01 KA01 KA05
Claims (12)
- 【請求項１】 珪素とその上に析出させられたエピタクシー層とからなる基
板ディスクからなる半導体ディスクにおいて、基板ディスクが、０．１〜５０Ω
ｃｍの固有抵抗、７．５＊１０１７ａｔｃｍ- ３未満の酸素濃度及び１＊１０１
３から５＊１０１５ａｔｃｍ- ３の窒素濃度を有し、エピタクシー層が、０．２
から１．０μｍの厚さであり、０．０８５μｍを上回る大きさを有する３０未満
のＬＬＳｓ欠陥が検出可能である表面を有することを特徴とする、半導体ディス
ク。 - 【請求項２】 基板ディスクの酸素濃度が、６．５＊１０１７ａｔｃｍ- ３
未満である、請求項１に記載の半導体ディスク。 - 【請求項３】 基板ディスクの窒素濃度が、１＊１０１４から５＊１０１４ ａｔｃｍ- ３の範囲内である、請求項１又は２に記載の半導体ディスク。
- 【請求項４】 基板ディスクの準備、その際、基板ディスクは、０．１から
５０Ωｃｍの固有抵抗、７．５＊１０１７ａｔｃｍ- ３未満の酸素濃度及び１＊
１０１３から５＊１０１５ａｔｃｍ- ３の窒素濃度を有し； 少なくとも１１２０℃の析出温度への析出反応器中での基板ディスクの加熱；及
び 該析出温度の達成直後に、０．２から１．０μｍの厚さを有するエピタクシー層
の析出 を含む工程の順序を特徴とする、珪素からなる基板ディスク上での層の析出によ
ってエピタクシー層を有する半導体ディスクを製造するための方法。 - 【請求項５】 単結晶体をチョクラルスキー法により溶融液から引き上げ、
単結晶体が１０５０から９００℃の温度範囲を通り抜けるまで少なくとも９０分
間経過するが、その際、該単結晶体は、基板ディスクの準備のための源として用
いられ、エピタクシー層の析出の際の析出温度が１１２０から１１７０℃である
、請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 析出温度が１１３０から１１６０℃である、請求項５に記載
の方法。 - 【請求項７】 単結晶体をチョクラルスキー法により溶融液から引き上げ、
単結晶体が、強制冷却の使用下に、１０５０から９００℃の温度範囲を通り抜け
るまでに経過するのは４０分間を上回らないが、その際、該単結晶体は、基板デ
ィスクの準備のための源として用いられ、エピタクシー層の析出の際の析出温度
が１１２０から１２００℃である、請求項４に記載の方法。 - 【請求項８】 析出温度が、１１３０から１１９０℃である、請求項７に記
載の方法。 - 【請求項９】 基板ディスクを、気体雰囲気中で析出温度にまで加熱するが
、その際、気体雰囲気は、水素、アルゴン、ヘリウム及び前記ガスの任意の混合
物を含むガスのグループから選択されている、請求項４から８までのいずれか１
項に記載の方法。 - 【請求項１０】 エピタクシー層を、析出ガス及びドープ物質ガスを含有す
るが、その際、トリクロロシラン、シラン、ジクロロシラン、テトラクロロシラ
ン及び前記ガスの任意の混合物を含むガスのグループから選択されており、ドー
プ物質ガスは、ジボラン、ホスフィン及びアルシンを含むガスのグループから選
択されている析出雰囲気で析出させる請求項４から９までのいずれか１項に記載
の方法。 - 【請求項１１】 エピタクシー層を１〜１０秒の析出時間内で析出させる、
請求項４から１０までのいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１２】 析出反応器に「、先に、エッチガス又はプラズマを用いる
精製を施し、その後に、５０個の基板ディスク上にエピタクシー層を析出させる
、請求項４から１１までのいずれか１項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19909557.4 | 1999-03-04 | ||
| DE19909557 | 1999-03-04 | ||
| DE10004623A DE10004623A1 (de) | 1999-03-04 | 2000-02-03 | Halbleiterscheibe mit dünner epitaktischer Schicht und Verfahren zur Herstellung der Halbleiterscheibe |
| DE10004623.1 | 2000-02-03 | ||
| PCT/EP2000/001800 WO2000052234A1 (de) | 1999-03-04 | 2000-03-02 | Halbleiterscheibe mit dünner epitaktischer siliciumschicht und herstellungsverfahren |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002538070A true JP2002538070A (ja) | 2002-11-12 |
Family
ID=26004161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000602841A Pending JP2002538070A (ja) | 1999-03-04 | 2000-03-02 | エピタクシー珪素薄層を有する半導体ディスク及び製造法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1163379B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002538070A (ja) |
| WO (1) | WO2000052234A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006524429A (ja) * | 2003-03-28 | 2006-10-26 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Ｎドープシリコン層のエピタキシャル成長のための方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6703290B2 (en) | 1999-07-14 | 2004-03-09 | Seh America, Inc. | Growth of epitaxial semiconductor material with improved crystallographic properties |
| JP4463957B2 (ja) * | 2000-09-20 | 2010-05-19 | 信越半導体株式会社 | シリコンウエーハの製造方法およびシリコンウエーハ |
| JP4646440B2 (ja) * | 2001-05-28 | 2011-03-09 | 信越半導体株式会社 | 窒素ドープアニールウエーハの製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3274246B2 (ja) * | 1993-08-23 | 2002-04-15 | コマツ電子金属株式会社 | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
| DE19637182A1 (de) * | 1996-09-12 | 1998-03-19 | Wacker Siltronic Halbleitermat | Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben aus Silicium mit geringer Defektdichte |
| EP0959154B1 (en) * | 1998-05-22 | 2010-04-21 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd | A method for producing an epitaxial silicon single crystal wafer and the epitaxial single crystal wafer |
-
2000
- 2000-03-02 JP JP2000602841A patent/JP2002538070A/ja active Pending
- 2000-03-02 WO PCT/EP2000/001800 patent/WO2000052234A1/de active IP Right Grant
- 2000-03-02 EP EP00910756A patent/EP1163379B1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006524429A (ja) * | 2003-03-28 | 2006-10-26 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Ｎドープシリコン層のエピタキシャル成長のための方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2000052234A1 (de) | 2000-09-08 |
| EP1163379A1 (de) | 2001-12-19 |
| EP1163379B1 (de) | 2002-07-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041217 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050525 |