JP2005064405A - Silicon wafer and method of manufacturing the same - Google Patents

Silicon wafer and method of manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
JP2005064405A
JP2005064405A JP2003295835A JP2003295835A JP2005064405A JP 2005064405 A JP2005064405 A JP 2005064405A JP 2003295835 A JP2003295835 A JP 2003295835A JP 2003295835 A JP2003295835 A JP 2003295835A JP 2005064405 A JP2005064405 A JP 2005064405A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon wafer
wafer
silicon
oxygen
resistivity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003295835A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Ushio
聡 牛尾
Hirotoshi Yamagishi
浩利 山岸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Handotai Co Ltd filed Critical Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority to JP2003295835A priority Critical patent/JP2005064405A/en
Publication of JP2005064405A publication Critical patent/JP2005064405A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a silicon wafer which includes a high-quality DZ layer formed near the surface of the wafer and has an oxygen deposit of sufficient density formed in a bulk, hence having a high gettering capability, and which suppresses the generation of heat during the operation of a device and can efficiently diffuse generated heat. <P>SOLUTION: In the method of manufacturing the silicon wafer using a silicon polycrystalline material which contains isotope<SP>28</SP>Si by 92.3% or above, a silicon single crystal rod having a resistivity of 100Ω cm or above and an initial interstitial oxygen density of 8-25 ppma is grown at least by the Czochralski pulled method. The silicon single crystal rod is then sliced into wafers, and these wafers are heat-treated to make a residual interstitial oxygen density 8 ppma or less. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体デバイス製造用のシリコンウェーハの製造方法及びシリコンウェーハに関し、更に詳しくは、高抵抗率であってウェーハ表面近傍の欠陥密度が低くかつゲッタリング能力も高く、さらに熱伝導率も高いシリコンウェーハの製造方法及びシリコンウェーハに関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a silicon wafer for manufacturing semiconductor devices and a silicon wafer. More specifically, the present invention relates to a high resistivity, a low defect density near the wafer surface, a high gettering capability, and a high thermal conductivity. The present invention relates to a silicon wafer manufacturing method and a silicon wafer.

従来、半導体製造用のシリコンウェーハを作製するためのシリコン単結晶の製造方法には、チョクラルスキー法(CZ法)やフローティングゾーン(FZ法)がある。従来から高耐圧パワーデバイスやサイリスタ等のパワーデバイス製造用にFZ法により製造された高抵抗率のシリコンウェーハが使用されてきた。しかし、FZ法では直径200mm以上の大直径シリコンウェーハを作製することは困難であり、また、通常のFZウェーハの面内抵抗率分布はCZウェーハに比べて劣る。そのため、抵抗率の面内分布に優れたウェーハが作製できる上、直径が200mm以上の大直径ウェーハも十分に作製可能なCZ法によるシリコンウェーハが将来的に有望である。   Conventionally, there are a Czochralski method (CZ method) and a floating zone (FZ method) as a method for producing a silicon single crystal for producing a silicon wafer for semiconductor production. Conventionally, high resistivity silicon wafers manufactured by the FZ method have been used for manufacturing power devices such as high voltage power devices and thyristors. However, it is difficult to produce a large-diameter silicon wafer having a diameter of 200 mm or more by the FZ method, and the in-plane resistivity distribution of a normal FZ wafer is inferior to that of a CZ wafer. For this reason, a silicon wafer by the CZ method is promising in the future, which can produce a wafer excellent in in-plane resistivity distribution and can sufficiently produce a large-diameter wafer having a diameter of 200 mm or more.

近年、移動体通信用の半導体デバイスや、最先端のC−MOSデバイスでは寄生容量の低下が必要である。このために大直径で高抵抗率のシリコンウェーハが必要となる。また、信号の伝送ロスやショットキーバリアダイオードにおける寄生容量の低下に高抵抗率の基板を用いることの効果が報告されている。さらに、前記半導体デバイスを更に高性能にするために、いわゆるSOI(Silicon On Insulator)ウェーハが用いられることもあるが、SOIウェーハを用いて半導体デバイスを製造する場合においても、前述したウェーハの大直径化や信号の伝送ロス等の問題を解決するためには、CZ法による高抵抗率のウェーハをベースウェーハとして用いることが要求されている。   In recent years, it is necessary to reduce parasitic capacitance in semiconductor devices for mobile communication and the most advanced C-MOS devices. For this reason, a silicon wafer having a large diameter and a high resistivity is required. In addition, the effect of using a high resistivity substrate has been reported to reduce signal transmission loss and parasitic capacitance in a Schottky barrier diode. Furthermore, in order to make the semiconductor device have higher performance, a so-called SOI (Silicon On Insulator) wafer may be used. Even when a semiconductor device is manufactured using an SOI wafer, the above-described large diameter of the wafer is used. In order to solve the problems such as the increase in the signal transmission loss and the signal transmission loss, it is required to use a high resistivity wafer by the CZ method as a base wafer.

しかし、CZ法では、シリコン原料の融液を収容するために石英製のルツボを使用していることから、育成するシリコン結晶中にルツボから融け出す酸素(格子間酸素)が少なからず混入する。このような酸素原子は通常単独では電気的に中性であるが、350〜500℃程度の低温熱処理が施されると複数個の酸素原子が集まって電子を放出して電気的に活性な酸素ドナーとなる。そのため、CZ法により得られた高抵抗率ウェーハに、半導体デバイス製造工程等で350〜500℃程度の熱処理が施されると、この酸素ドナーの形成により高抵抗率CZウェーハの抵抗率が低下してしまう問題がある。   However, in the CZ method, since a quartz crucible is used to accommodate a silicon raw material melt, oxygen (interstitial oxygen) melted from the crucible is mixed in the silicon crystal to be grown. Such oxygen atoms are normally electrically neutral by themselves, but when subjected to a low temperature heat treatment of about 350 to 500 ° C., a plurality of oxygen atoms gather to emit electrons and electrically active oxygen. Become a donor. Therefore, when the high resistivity wafer obtained by the CZ method is subjected to a heat treatment of about 350 to 500 ° C. in a semiconductor device manufacturing process or the like, the resistivity of the high resistivity CZ wafer is reduced due to the formation of this oxygen donor. There is a problem.

上記のような酸素ドナーによる抵抗率の低下を防ぎ、高抵抗率のシリコンウェーハを得るために、磁場印加CZ法(MCZ法)により結晶育成の当初から格子間酸素濃度の低いシリコン単結晶を製造する方法が提案された(例えば特許文献1、特許文献2参照)。また、酸素ドナーが形成される現象を逆に利用して、低不純物濃度で低酸素濃度のP型シリコンウェーハに400〜500℃の熱処理を行って酸素ドナーを発生させ、この酸素ドナーによりP型シリコンウェーハ中のP型不純物を打ち消してN型化し、高抵抗率N型シリコンウェーハを製造する方法も提案された(例えば特許文献3参照)。   In order to prevent a decrease in resistivity due to oxygen donors as described above and to obtain a silicon wafer with a high resistivity, a silicon single crystal having a low interstitial oxygen concentration is manufactured from the beginning of crystal growth by a magnetic field application CZ method (MCZ method). Have been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). Further, by reversely utilizing the phenomenon of forming an oxygen donor, a low impurity concentration and low oxygen concentration P-type silicon wafer is subjected to a heat treatment at 400 to 500 ° C. to generate an oxygen donor. There has also been proposed a method for producing a high resistivity N-type silicon wafer by canceling P-type impurities in the silicon wafer to be N-type (see, for example, Patent Document 3).

しかし、上記のようにMCZ法等で、格子間酸素濃度が低いシリコン単結晶を製造すると、デバイス製造工程での熱処理により発生する内部欠陥の密度が低く、十分なゲッタリング効果が得られにくいという欠点がある。高集積度のデバイスでは、ある程度の酸素析出によるゲッタリング効果の付与は必須である。   However, when a silicon single crystal having a low interstitial oxygen concentration is manufactured by the MCZ method or the like as described above, the density of internal defects generated by heat treatment in the device manufacturing process is low, and a sufficient gettering effect is difficult to obtain There are drawbacks. In a highly integrated device, it is essential to provide a gettering effect by a certain amount of oxygen precipitation.

また、熱処理により酸素ドナーを発生させ、ウェーハ中のP型不純物を打ち消してN型化する方法は、長時間の熱処理が必要な煩雑な方法であり、またP型シリコンウェーハを得ることはできない。そして、その後の熱処理によっては、抵抗率が変動する欠点もあり、さらに、この方法では格子間酸素濃度を高くするとウェーハ抵抗率の制御が難しいために、シリコンウェーハの初期格子間酸素濃度は低いものにせざるを得ず、ウェーハのゲッタリング効果は低いものになってしまう欠点もある。   Further, the method of generating an oxygen donor by heat treatment and canceling P-type impurities in the wafer to be N-type is a complicated method that requires long-time heat treatment, and a P-type silicon wafer cannot be obtained. In addition, there is a drawback that the resistivity varies depending on the subsequent heat treatment. Further, since the wafer resistivity is difficult to control when the interstitial oxygen concentration is increased by this method, the initial interstitial oxygen concentration of the silicon wafer is low. In other words, the gettering effect of the wafer becomes low.

このような問題点を解決するため、高抵抗率のウェーハに窒素をドープした積極的ないわゆるDZ−IG処理を適用し、酸素析出物のない良質な表面無欠陥層(Denuded Zone層:DZ層)と、バルク部分の酸素析出物層と、DZ層と酸素析出物層の間の急峻なプロファイルをもつ遷移領域とからなる構造を有し、酸素ドナーによる抵抗率の変化を抑え、酸素析出物による内部ゲッタリング(Intrinsic Gettering:IG)により優れたゲッタリング能力を有したウェーハの製造方法が開示されている(例えば特許文献4参照)。この方法によれば、SOIウェーハと同等レベルの性能を有するウェーハを、SOIウェーハに比べて製造コストが安価なバルクウェーハで実現できるとしている。また、この方法では、窒素ドープによりCOP(Crystal Originated Particle)のようなGrown−in欠陥のサイズも極めて小さいものとすることができる。   In order to solve such problems, a positive so-called DZ-IG treatment in which nitrogen is doped to a high resistivity wafer is applied, and a high-quality surface-free layer without oxygen precipitates (Denuded Zone layer: DZ layer) ), A bulk oxygen precipitate layer, and a transition region having a steep profile between the DZ layer and the oxygen precipitate layer, suppressing changes in resistivity due to oxygen donors, Discloses a method for manufacturing a wafer having excellent gettering ability by internal gettering (IG) (see, for example, Patent Document 4). According to this method, a wafer having a performance equivalent to that of an SOI wafer can be realized by a bulk wafer whose manufacturing cost is lower than that of an SOI wafer. In this method, the size of a grown-in defect such as COP (Crystal Originated Particle) can also be made extremely small by nitrogen doping.

ところで、酸素ドナーの抑制については、シリコンの安定した同位体である28Si、29Si、30Siの組成比を、天然のシリコンにおける組成比であるところの28Siが92.23%、29Siが4.67%、30Siが3.10%から変化させることで、酸素ドナーの発生及びシリコン同位体の固まりが核となって引き起こされると考えられる酸素析出物の発生を制御できる可能性が示されている(例えば特許文献5参照)。 Incidentally, for the suppression of oxygen donors, a stable which is an isotope 28 Si, 29 Si, 30 Si composition ratio of the silicon, 28 Si where a composition ratio in the natural silicon 92.23%, 29 Si Of 4.67% and 30 Si from 3.10%, it is possible to control the generation of oxygen donors and the generation of oxygen precipitates that are thought to be caused by the formation of silicon isotope clusters as nuclei. (See, for example, Patent Document 5).

一方、近年では、シリコン集積回路素子における急速な高集積化、高速動作化及び高電力化による素子自体の発熱が問題となっている。集積回路の発熱はキャリア移動度の低下による素子の低速化を招き、或いは誤動作や破壊の原因となるため、発熱に対する対策は重要課題となっており、その解決策が求められている。これはシリコン基板を用いた上記のようなパワーデバイスにおいても同様である。   On the other hand, in recent years, heat generation of the element itself due to rapid high integration, high speed operation and high power in the silicon integrated circuit element has become a problem. Since heat generation in an integrated circuit causes a reduction in device speed due to a decrease in carrier mobility or causes malfunction or destruction, countermeasures against heat generation are an important issue, and a solution to that is required. The same applies to the above power device using a silicon substrate.

上記発熱の問題を解決するため、同位体28Siの含有率を天然のシリコンより高い98%にすることによってシリコンの熱伝導率を向上させ、放熱性を高めるという技術が開示されている(例えば特許文献6参照)。このように同位体の一種の含有率を高めたSiは、ガス拡散法、遠心分離法、レーザー分離法等により生産することができる(例えば特許文献7参照)。 In order to solve the problem of heat generation, a technique is disclosed in which the thermal conductivity of silicon is improved by increasing the content of isotope 28 Si to 98% higher than that of natural silicon, and heat dissipation is improved (for example, (See Patent Document 6). Si having an increased content of one kind of isotope can be produced by a gas diffusion method, a centrifugal separation method, a laser separation method, or the like (see, for example, Patent Document 7).

特公平8−10695号公報Japanese Patent Publication No. 8-10695 特開平5−58788号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-58788 特公平8−10695号公報Japanese Patent Publication No. 8-10695 特開2002−100632公報JP 2002-1000063 A 特許2701809号公報Japanese Patent No. 2701809 米国特許5144409号明細書US Pat. No. 5,144,409 特開2001−199792号公報JP 2001-199792 A

本発明はウェーハ表面近傍には高品質なDZ層が形成され、バルク中には十分な密度の酸素析出物が形成されているので高いゲッタリング能力が得られ、しかも、デバイス動作時において熱の発生が抑制され、発生した熱の拡散も効率的に行うことができるシリコンウェーハの製造方法を提供し、従来には存在しなかったSOIウェーハの代替となり得る高品質の高抵抗率DZ−IGウェーハを提供することを目的とする。   In the present invention, a high-quality DZ layer is formed in the vicinity of the wafer surface, and oxygen precipitates having a sufficient density are formed in the bulk. A high-quality, high-resistivity DZ-IG wafer that can be used as a substitute for an SOI wafer that does not exist in the past is provided. The purpose is to provide.

上記目的達成のため、本発明は、シリコンウェーハの製造方法であって、少なくとも、チョクラルスキー法により、同位体28Siの含有率が92.3%以上のシリコン多結晶原料を用いて、抵抗率が100Ω・cm以上、初期格子間酸素濃度が8〜25ppmaのシリコン単結晶棒を育成し、該シリコン単結晶棒をスライスしてウェーハに加工し、該ウェーハに熱処理を行なうことにより該ウェーハ中の残留格子間酸素濃度を8ppma以下とすることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法を提供する(請求項1)。 In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing a silicon wafer, comprising at least a silicon polycrystalline material having a content of isotope 28 Si of 92.3% or more by a Czochralski method. A silicon single crystal rod having a rate of 100 Ω · cm or more and an initial interstitial oxygen concentration of 8 to 25 ppma is grown, the silicon single crystal rod is sliced and processed into a wafer, and the wafer is heat-treated. A residual silicon interstitial oxygen concentration of 8 ppma or less is provided (claim 1).

このように、同位体28Siの含有率が92.3%以上のシリコン多結晶原料を用いて抵抗率が100Ω・cm以上、初期格子間酸素濃度が8〜25ppmaのシリコン単結晶棒を育成し、これをスライスしてウェーハに加工し、熱処理を行なうことにより残留格子間酸素濃度を8ppma以下とすれば、熱伝導やキャリア移動度が充分に高く放熱性も高いシリコンウェーハとできるし、熱処理により残留格子間酸素濃度を8ppma以下の低酸素濃度となるように格子間酸素を析出させることにより酸素ドナーの発生による抵抗率低下が抑制され、ウェーハ表面近傍の格子間酸素の外方拡散により酸素析出に関連した表面近傍の欠陥が低減されたDZ層が形成され、しかも酸素析出物層には酸素析出物が充分に存在するのでゲッタリング能力の高い高抵抗率のシリコンウェーハの製造が可能になる。
尚、熱伝導率やキャリア移動度をより高くするためには、28Siの含有率を94%以上とすることがより好ましく、さらに98%以上とすることが一層好ましい。
In this way, a silicon single crystal rod having a resistivity of 100 Ω · cm or more and an initial interstitial oxygen concentration of 8 to 25 ppma is grown using a silicon polycrystalline material having a content of isotope 28 Si of 92.3% or more. If the residual interstitial oxygen concentration is set to 8 ppma or less by slicing and processing this into a wafer, a silicon wafer having sufficiently high heat conduction and carrier mobility and high heat dissipation can be obtained. By precipitating interstitial oxygen so that the residual interstitial oxygen concentration is a low oxygen concentration of 8 ppma or less, the decrease in resistivity due to the generation of oxygen donors is suppressed, and oxygen precipitation is caused by outdiffusion of interstitial oxygen near the wafer surface. As a result, a DZ layer with reduced defects near the surface is formed, and oxygen precipitates are sufficiently present in the oxygen precipitate layer. Allowing high high resistivity manufacture of silicon wafers.
In order to further increase the thermal conductivity and carrier mobility, the 28 Si content is more preferably 94% or more, and even more preferably 98% or more.

このとき、前記シリコン単結晶棒を育成する際に、窒素をドープすることが好ましい(請求項2)。
このように、窒素をドープすれば、酸素析出物層における酸素析出物の発生が促進され、より高いゲッタリング能力をもつとともに、表面近傍のCOP等のGrown−in欠陥のサイズが極めて小さいシリコンウェーハの製造が可能になる。
At this time, it is preferable to dope nitrogen when growing the silicon single crystal rod.
Thus, if nitrogen is doped, the generation of oxygen precipitates in the oxygen precipitate layer is promoted, and a silicon wafer having a higher gettering capability and a very small size of grown-in defects such as COP in the vicinity of the surface. Can be manufactured.

この場合、前記ドープする窒素濃度を1×1013〜5×1015atoms/cmとするのが好ましい(請求項3)。
このように、窒素濃度を1×1013atoms/cm以上とすれば、窒素をドープすることによる酸素析出の効果が明らかであり、5×1015atoms/cm以下であれば、結晶引き上げ時の単結晶化の妨げになったり、連続操業の不安定化を引き起こすこともない。さらに、より好ましくは窒素濃度を1×1014atoms/cm未満とする。窒素濃度が1×1014atoms/cm以上となると600℃程度の熱処理により形成される酸素−窒素ドナーが多くなり、抵抗率を低下させる恐れがあるからである。すなわち、酸素−窒素ドナーの形成に寄与する窒素は、ドープされた窒素の10%程度であることが知られており、1×1014atoms/cmのドープ量では1×1013atoms/cmの酸素−窒素ドナーが形成される可能性がある。このドナーが全て活性化したとすると約数100Ω・cmの抵抗率の変動をもたらすが、逆にこれ以下のドナーの発生量であれば、ほとんど影響はないということができる。
In this case, it is preferable that the nitrogen concentration to be doped is 1 × 10 13 to 5 × 10 15 atoms / cm 3 (Claim 3).
Thus, if the nitrogen concentration is 1 × 10 13 atoms / cm 3 or more, the effect of oxygen precipitation by doping nitrogen is clear, and if it is 5 × 10 15 atoms / cm 3 or less, the crystal is pulled. There is no hindrance to single crystallization at the time, nor does it cause destabilization of continuous operation. More preferably, the nitrogen concentration is less than 1 × 10 14 atoms / cm 3 . This is because when the nitrogen concentration is 1 × 10 14 atoms / cm 3 or more, oxygen-nitrogen donors formed by heat treatment at about 600 ° C. increase, and the resistivity may be lowered. That is, it is known that the nitrogen contributing to the formation of the oxygen-nitrogen donor is about 10% of the doped nitrogen, and with a doping amount of 1 × 10 14 atoms / cm 3 , 1 × 10 13 atoms / cm 3. Three oxygen-nitrogen donors can be formed. If all of the donors are activated, the resistivity varies about several hundred Ω · cm. Conversely, if the amount of donors generated is less than this, it can be said that there is almost no influence.

また、前記熱処理として、水素ガスまたは不活性ガス、あるいは水素ガスと不活性ガスの混合ガス雰囲気下において、1000〜1200℃の温度で1〜20時間の熱処理を行なうことが好ましい(請求項4)。
このように、熱処理雰囲気を水素ガスまたはアルゴン等の不活性ガス、あるいはこれらの混合ガス雰囲気とすることにより、ウェーハ表面およびその近傍のCOPを効果的に消滅させると同時に、バルク中の酸素析出物を成長させることができる。この場合、熱処理温度が1000℃を下回ると、COPを充分に消滅させるためには20時間を越えるような長時間の熱処理が必要となる。また、熱処理が1200℃であれば1時間程度の熱処理でCOPを充分に消滅させることができるが、1200℃を超える温度では、結晶育成中に形成された酸素析出核が再溶解しやすくなり、熱処理後に十分な酸素析出物密度が得られにくくなる。そのため、熱処理温度は1000〜1200℃とすることが好ましい。
Further, as the heat treatment, heat treatment is preferably performed at a temperature of 1000 to 1200 ° C. for 1 to 20 hours in an atmosphere of hydrogen gas, an inert gas, or a mixed gas of hydrogen gas and an inert gas. .
Thus, by setting the heat treatment atmosphere to an inert gas such as hydrogen gas or argon, or a mixed gas atmosphere thereof, the wafer surface and the COP in the vicinity thereof are effectively eliminated, and at the same time, oxygen precipitates in the bulk Can grow. In this case, if the heat treatment temperature is lower than 1000 ° C., a long heat treatment exceeding 20 hours is required to sufficiently eliminate COP. In addition, if the heat treatment is 1200 ° C., COP can be sufficiently eliminated by heat treatment for about 1 hour, but if the temperature exceeds 1200 ° C., the oxygen precipitation nuclei formed during crystal growth are likely to be dissolved again. It becomes difficult to obtain a sufficient oxygen precipitate density after the heat treatment. Therefore, the heat treatment temperature is preferably set to 1000 to 1200 ° C.

そして、前記シリコンウェーハの直径を200mm以上にすることが好ましい(請求項5)。
このように、シリコンウェーハの直径を200mm以上にすれば、熱伝導率が高いので放熱効率が高く、キャリア移動度が高いので応答速度の速いデバイスを収率よく製造するのに適した高抵抗DZ−IGウェーハを製造することができ、特に近年需要が高まっている200mmや300mmの大口径シリコンウェーハを製造することができる。
The diameter of the silicon wafer is preferably 200 mm or more.
Thus, if the diameter of the silicon wafer is 200 mm or more, the thermal conductivity is high, so the heat dissipation efficiency is high, and the carrier mobility is high, so that the high resistance DZ suitable for manufacturing a device with a high response speed in a high yield. -IG wafers can be manufactured, and 200 mm and 300 mm large-diameter silicon wafers, in particular, whose demand has been increasing in recent years can be manufactured.

また、本発明は、上記の方法により製造されたものであることを特徴とするシリコンウェーハを提供する(請求項6)。
このように、上記の方法により製造されたシリコンウェーハは、抵抗率が100Ω・cm以上の高抵抗率を有し、格子間酸素濃度が8ppm以下と低いのでデバイス製造工程における酸素のドナー化による抵抗率の低下が発生せず、熱伝導率やキャリア移動度が十分高く、しかもウェーハ表層部のDZ層のCOP等のGrown−in欠陥が極めて少ない高品質の高抵抗DZ−IGウェーハとなる。
The present invention also provides a silicon wafer produced by the above method (claim 6).
As described above, the silicon wafer manufactured by the above method has a high resistivity of 100 Ω · cm or more and an interstitial oxygen concentration of 8 ppm or less, so that resistance due to oxygen donor formation in the device manufacturing process is low. Therefore, a high-quality, high-resistance DZ-IG wafer is obtained in which the thermal conductivity and carrier mobility are sufficiently high and there are very few grown-in defects such as COP in the DZ layer on the wafer surface layer.

また、本発明は、チョクラルスキー法により育成された抵抗率が100Ω・cm以上のシリコンウェーハであって、格子間酸素濃度が8ppma以下、内部欠陥密度が1×10〜2×1010個/cm、且つ同位体28Siの含有率が92.3%以上のものであることを特徴とするシリコンウェーハを提供する(請求項7)。 Further, the present invention is a silicon wafer having a resistivity of 100 Ω · cm or more grown by the Czochralski method, having an interstitial oxygen concentration of 8 ppma or less and an internal defect density of 1 × 10 8 to 2 × 10 10. / Cm 3 , and the content of the isotope 28 Si is 92.3% or more. A silicon wafer is provided (claim 7).

このように、近年要求されている100Ω・cm以上の高抵抗率を有し、格子間酸素濃度が8ppm以下と低く酸素ドナーの発生が抑えられ、酸素析出物が十分に存在して内部欠陥密度が1×10〜2×1010個/cmと十分な密度であるのでゲッタリング能力が高く、かつ同位体28Siの含有率が92.3%以上のものであるので、酸素析出に関連した表面近傍の欠陥が低減されるとともに、熱伝導率やキャリア移動度が十分高いシリコンウェーハとすることができる。 In this way, it has a high resistivity of 100 Ω · cm or more, which has been required in recent years, the interstitial oxygen concentration is as low as 8 ppm or less, and the generation of oxygen donors is suppressed, and there are sufficient oxygen precipitates and internal defect density. Is a sufficient density of 1 × 10 8 to 2 × 10 10 pieces / cm 3 , so that the gettering ability is high and the content of the isotope 28 Si is 92.3% or more. The related defects near the surface can be reduced, and a silicon wafer with sufficiently high thermal conductivity and carrier mobility can be obtained.

このとき、前記シリコンウェーハは窒素がドープされたものであることが好ましい(請求項8)。
このように、窒素がドープされたシリコンウェーハであれば、バルク部での酸素析出物の発生が促進され、より高いゲッタリング能力をもつとともに、COP等のGrown−in欠陥のサイズが極めて小さいシリコンウェーハとなる。
At this time, the silicon wafer is preferably doped with nitrogen.
As described above, in the case of a silicon wafer doped with nitrogen, the generation of oxygen precipitates in the bulk portion is promoted, silicon having higher gettering capability and extremely small size of grown-in defects such as COP. Become a wafer.

この場合、前記ドープされた窒素の濃度が1×1013〜5×1015atoms/cmのものであることが好ましい(請求項9)。
このように、窒素濃度が1×1013atoms/cm以上であれば、窒素ドープによる酸素析出の効果が高いものであり、5×1015atoms/cm以下であれば、良好に単結晶化された製造効率のよいシリコンウェーハである。さらに、より好ましくは窒素濃度を1×1014atoms/cm未満である。窒素濃度が1×1014atoms/cm以上となると600℃程度の熱処理により形成される酸素−窒素ドナーが多くなり、抵抗率を低下させる恐れがあるが、窒素濃度が1×1014atoms/cm未満であれば、ほとんど影響はないということができる。
In this case, it is preferable that the concentration of the doped nitrogen is 1 × 10 13 to 5 × 10 15 atoms / cm 3 .
Thus, if the nitrogen concentration is 1 × 10 13 atoms / cm 3 or more, the effect of oxygen precipitation by nitrogen doping is high, and if it is 5 × 10 15 atoms / cm 3 or less, a single crystal is excellent. It is a silicon wafer with high manufacturing efficiency. More preferably, the nitrogen concentration is less than 1 × 10 14 atoms / cm 3 . Oxygen nitrogen concentration is formed by the 1 × 10 14 atoms / cm 3 or more when it comes to about 600 ° C. heat treatment - nitrogen donors is increased, but the resistivity may deteriorate, the nitrogen concentration is 1 × 10 14 atoms / If it is less than cm 3, it can be said that there is almost no influence.

また、前記シリコンウェーハの表面における、直径0.12μm以上のサイズのCOP密度が0.05個/cm以下のものであることが好ましい(請求項10)。
このように、シリコンウェーハの表面における欠陥密度、特に直径0.12μm以上のサイズのCOP密度が0.05個/cm以下となるシリコンウェーハであれば、COP密度の極めて小さい、高品質のシリコンウェーハであり、低欠陥かつ高熱伝導率の半導体デバイスの作製に適するシリコンウェーハとなる。
The COP density having a diameter of 0.12 μm or more on the surface of the silicon wafer is preferably 0.05 / cm 2 or less (claim 10).
As described above, if the silicon wafer has a defect density on the surface of the silicon wafer, particularly a COP density having a diameter of 0.12 μm or more of 0.05 pieces / cm 2 or less, high-quality silicon having a very low COP density. The wafer is a silicon wafer suitable for the production of a semiconductor device having low defects and high thermal conductivity.

そして、前記シリコンウェーハは、直径が200mm以上のものであることが好ましい(請求項11)。
このように、シリコンウェーハの直径が200mm以上であれば、放熱効率が高く応答速度の速いデバイスを収率よく製造することが可能となり、特に近年需要が高まっている200mmや300mmの大口径シリコンウェーハとすることが好適である。
The silicon wafer preferably has a diameter of 200 mm or more.
As described above, when the diameter of the silicon wafer is 200 mm or more, it becomes possible to produce a device with high heat dissipation efficiency and a high response speed with a high yield. Particularly, the 200 mm and 300 mm large-diameter silicon wafers that have been increasing in demand in recent years. Is preferable.

本発明に従い、同位体28Siの含有率が92.3%以上のシリコン多結晶原料を用いて抵抗率が100Ω・cm以上、初期格子間酸素濃度が8〜25ppmaのシリコン単結晶棒を育成し、これをスライスしてウェーハに加工し、熱処理を行なうことにより残留格子間酸素濃度を8ppma以下とすれば、ウェーハ表面近傍には酸素析出物だけでなくCOP等の欠陥をも大幅に減少させた高品質なDZ層が形成され、バルク中には十分な密度の酸素析出物が形成され高いゲッタリング能力が得られ、しかも、デバイス動作時において熱の発生が抑制され、発生した熱の拡散も効率的に行うことができるとともに、酸素ドナーの発生が抑制されて抵抗率の変動が少ない高抵抗シリコンウェーハを製造することが可能となり、従来には存在しなかったSOIウェーハの代替となり得る高品質の高抵抗率DZ−IGウェーハを提供することが可能になる。 According to the present invention, a silicon single crystal rod having a resistivity of 100 Ω · cm or more and an initial interstitial oxygen concentration of 8 to 25 ppma is grown using a silicon polycrystalline raw material having a content of isotope 28 Si of 92.3% or more. If the residual interstitial oxygen concentration was reduced to 8 ppma or less by slicing and processing this into a wafer, not only oxygen precipitates but also defects such as COP were greatly reduced near the wafer surface. A high-quality DZ layer is formed, oxygen precipitates of sufficient density are formed in the bulk to obtain a high gettering ability, heat generation is suppressed during device operation, and the generated heat is also diffused It is possible to produce a high-resistance silicon wafer that can be efficiently performed and that the generation of oxygen donors is suppressed and the resistivity variation is small. Alternative will achieve high-quality high resistivity DZ-IG wafer of SOI wafer Tsu is possible to provide a.

以下では、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明者らは、デバイス製造工程での350℃〜500℃程度の熱処理で抵抗率の低下が起こる高抵抗率DZ−IGウェーハに対して角度研磨を行った後、選択エッチングを施して深さ方向の酸素析出物(エッチピット)の分布を観察した結果を図1に模式的に示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
The inventors performed angle polishing on a high resistivity DZ-IG wafer in which the resistivity is lowered by a heat treatment at about 350 ° C. to 500 ° C. in the device manufacturing process, and then performs selective etching to obtain a depth. The result of observing the distribution of oxygen precipitates (etch pits) in the direction is schematically shown in FIG.

図1より、表面から約20μmがDZ層であり、表面から約30μm以上の深い領域が酸素析出物層であり、この間にある、表面から深さ約20〜30μm程度の領域が、遷移領域(完全なDZ層になっておらず、酸素析出物が若干存在する領域)であることが判る。この遷移領域の近辺が、デバイス製造工程での熱処理で抵抗率が極端に低下している領域と一致しており、後にこの部分の格子間酸素濃度を赤外吸収法により確認したところ、格子間酸素濃度が8ppmaを超えている部分であることが判った。   From FIG. 1, about 20 μm from the surface is a DZ layer, a deep region of about 30 μm or more from the surface is an oxygen precipitate layer, and a region about 20 to 30 μm deep from the surface in between is a transition region ( It can be seen that the region is not a complete DZ layer and has a slight amount of oxygen precipitates). The vicinity of this transition region coincides with the region where the resistivity is extremely lowered by the heat treatment in the device manufacturing process. Later, when the interstitial oxygen concentration in this part was confirmed by infrared absorption, It was found that the oxygen concentration exceeded 8 ppma.

この結果から、ベースウェーハに高抵抗率ウェーハを用いた移動体通信用としてのSOIウェーハと同等レベルの性能をバルクウェーハで実現可能な「高抵抗率DZ−IGウェーハ」を確実に得るためには、DZ層及び酸素析出物層のみならず、その間の遷移領域における格子間酸素濃度も8ppma以下となるようにするか、または前記遷移領域幅ができるだけ急峻なプロファイルとすることができれば、遷移領域全体としての格子間酸素量は少ないものとなるため、酸素ドナー化による影響も少なくすることができると考えた。加えて、より高品質のDZ−IGウェーハとするには、DZ層中のCOPも低減することも必要であると考えた。   From these results, in order to reliably obtain a “high resistivity DZ-IG wafer” that can achieve the same level of performance as a bulk wafer with an SOI wafer for mobile communications using a high resistivity wafer as a base wafer. If not only the DZ layer and the oxygen precipitate layer but also the interstitial oxygen concentration in the transition region between them is 8 ppma or less, or the transition region width can be made as steep as possible, the entire transition region Since the amount of interstitial oxygen is less, the effect of oxygen donor formation can be reduced. In addition, in order to obtain a higher quality DZ-IG wafer, it was considered necessary to reduce the COP in the DZ layer.

この場合、前述のように、高抵抗のウェーハに窒素ドープとDZ−IGの熱処理を施すことによって表面近傍の結晶欠陥のないDZ層と、十分に酸素析出物が析出した酸素析出物層を有する高抵抗率DZ−IGウェーハを得ることができることが開示されているが、近年のより高抵抗かつ高品質のDZ−IGウェーハに対する要求に応えるために、さらに積極的に酸素ドナーの発生とCOP等の結晶欠陥を抑える必要があった。   In this case, as described above, a high resistance wafer is subjected to nitrogen doping and DZ-IG heat treatment to have a DZ layer having no crystal defects near the surface and an oxygen precipitate layer in which oxygen precipitates are sufficiently deposited. Although it has been disclosed that a high-resistivity DZ-IG wafer can be obtained, in order to meet the recent demand for higher-resistance and high-quality DZ-IG wafers, generation of oxygen donors, COP, etc. It was necessary to suppress crystal defects.

また、このような高抵抗且つ高品質のシリコンウェーハを用いて作製されたシリコン集積回路素子における急速な高集積化、高速動作化及び高電力化による素子自体の発熱が問題となっており、その解決策が求められていた。   In addition, heat generation of the element itself due to rapid high integration, high speed operation and high power in the silicon integrated circuit element manufactured using such a high resistance and high quality silicon wafer has become a problem. A solution was sought.

本発明者らは、抵抗率が100Ω・cm以上、初期格子間酸素濃度が8〜25ppmaのシリコン単結晶棒を育成し、これをスライスしてウェーハに加工し、熱処理を行なうことにより残留格子間酸素濃度を8ppma以下とし、さらにシリコン多結晶原料として同位体28Siの含有率が92.3%以上のものを用いてシリコンウェーハを作製すれば、酸素ドナーの発生とDZ層における結晶欠陥を抑えることができるとともに、熱伝導率やキャリア移動度が高くでき、放熱効果や動作速度も高くできることを見出し、本発明を完成させた。 The present inventors have grown a silicon single crystal rod having a resistivity of 100 Ω · cm or more and an initial interstitial oxygen concentration of 8 to 25 ppma, sliced this, processed into a wafer, and subjected to heat treatment, thereby performing residual interstitials. If a silicon wafer is produced using an oxygen concentration of 8 ppma or less and a silicon polycrystal raw material having an isotope 28 Si content of 92.3% or more, generation of oxygen donors and crystal defects in the DZ layer are suppressed. In addition, the present inventors have found that the thermal conductivity and carrier mobility can be increased, the heat dissipation effect and the operation speed can be increased, and the present invention has been completed.

以下では、本発明の実施形態について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。
まず、公知のCZ法あるいはこのCZ法においてシリコン融液に磁場を印加して融液の対流を制御して単結晶を引き上げる公知のMCZ法により所望の100Ω・cm以上の抵抗率を有し、初期格子間酸素濃度が10〜25ppmaとなるようにシリコン単結晶棒を引き上げる。このとき、原料となるシリコン多結晶には同位体28Siの含有量が92.3%以上のものを用いる。この場合の含有量は、熱伝導率やキャリア移動度を十分高いものとするには94%以上が好ましく、98%以上であれば一層好ましい。成長させる単結晶の同位体比はほぼ原料多結晶の同位体比で決まるため、石英ルツボ及び種結晶は天然の同位体比のシリコンからなるものを用いることができるが、これら石英ルツボ及び種結晶も同位体28Siの含有量が92.3%以上のものを用いれば、成長させる単結晶の28Siの含有量を確実に高いものとすることができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited thereto.
First, it has a desired resistivity of 100 Ω · cm or more by a known CZ method or a known MCZ method in which a magnetic field is applied to a silicon melt in this CZ method to control the convection of the melt to pull up a single crystal, The silicon single crystal rod is pulled up so that the initial interstitial oxygen concentration is 10 to 25 ppma. At this time, the silicon polycrystal used as a raw material has an isotope 28 Si content of 92.3% or more. The content in this case is preferably 94% or more, and more preferably 98% or more, in order to make the thermal conductivity and carrier mobility sufficiently high. Since the isotope ratio of the single crystal to be grown is almost determined by the isotope ratio of the raw material polycrystal, the quartz crucible and the seed crystal can be made of silicon having a natural isotope ratio. However, if the content of the isotope 28 Si is 92.3% or more, the content of 28 Si in the single crystal to be grown can be reliably increased.

CZ法及びMCZ法は、石英ルツボ中に収容された多結晶シリコン原料の融液に種結晶を接触させ、これを回転させながらゆっくりと引き上げて所望の直径の単結晶棒を育成する方法であるが、初期格子間酸素濃度を上記の所望の値にするためには、従来の方法を用いればよい。例えば、ルツボの回転数、導入ガス流量、雰囲気圧力、シリコン融液の温度分布及び対流、あるいは印加する磁場強度等のパラメータを適宜に調整することで、ルツボから融け出す酸素の量および結晶に取り込まれる酸素の量を調整することができるので、所望の酸素濃度の結晶を得ることができる。   The CZ method and the MCZ method are methods for growing a single crystal rod having a desired diameter by bringing a seed crystal into contact with a melt of a polycrystalline silicon raw material contained in a quartz crucible and slowly pulling it up while rotating it. However, a conventional method may be used to set the initial interstitial oxygen concentration to the desired value. For example, by appropriately adjusting parameters such as the number of revolutions of the crucible, the flow rate of the introduced gas, the atmospheric pressure, the temperature distribution and convection of the silicon melt, or the strength of the applied magnetic field, the amount of oxygen melted from the crucible and the crystals are taken into the crystal. Since the amount of oxygen produced can be adjusted, crystals having a desired oxygen concentration can be obtained.

育成するシリコン単結晶に窒素をドープするには、例えば石英ルツボの原料多結晶中に予め表面に窒化膜が形成されたシリコンウェーハ等の窒化物を投入しておくことにより容易に行うことができる。また、育成する結晶中にドープされる窒素の濃度は、原料多結晶やルツボに投入する窒化物の量、及び窒素の偏析係数などから計算により求めることができる。このとき、窒素濃度が1×1013〜5×1015atoms/cmとなるように窒化物を投入することが好ましい。 Doping nitrogen in the silicon single crystal to be grown can be easily performed by, for example, introducing a nitride such as a silicon wafer having a nitride film formed on the surface into a raw material polycrystal of a quartz crucible. . Further, the concentration of nitrogen doped in the crystal to be grown can be obtained by calculation from the amount of nitride introduced into the raw material polycrystal or the crucible, the segregation coefficient of nitrogen, and the like. At this time, it is preferable to introduce nitride so that the nitrogen concentration is 1 × 10 13 to 5 × 10 15 atoms / cm 3 .

こうして得られたCZシリコン単結晶棒を通常の方法に従い、ワイヤーソーあるいは内周刃スライサー等の切断装置でスライスした後、面取り、ラッピング、エッチング、研磨等の工程を経てCZシリコンウェーハに加工する。もちろんこれらの工程は、例示列挙したにとどまり、この他にも洗浄、熱処理等様々な工程が有り得るし、工程順の変更、一部省略等目的に応じて適宜工程は変更される。   The CZ silicon single crystal rod thus obtained is sliced by a cutting device such as a wire saw or an inner peripheral slicer according to a normal method, and then processed into a CZ silicon wafer through processes such as chamfering, lapping, etching, and polishing. Of course, these steps are merely exemplified and enumerated, and there are various other steps such as cleaning and heat treatment, and the steps are appropriately changed according to the purpose such as changing the order of the steps or partially omitting the steps.

次に、残留格子間酸素濃度が8ppma以下になるように熱処理を施す。ここで、残留格子間酸素濃度が8ppma以下となるような熱処理は、酸素析出量が熱処理されるウェーハの初期格子間酸素濃度や結晶成長時の熱履歴に依存するので必ずしも特定できないが、これら初期格子間酸素濃度や熱履歴等の条件に合わせて実験的に設定することができる。熱処理により酸素が析出し、熱処理後の格子間酸素濃度(残留格子間酸素濃度)が8ppma以下となるように、初期格子間酸素濃度および熱処理条件を設定し、酸素析出量を制御する。残留格子間酸素濃度を8ppma以下に減少させることによって、酸素ドナーの発生を抑制することができる。好ましくは残留格子間酸素濃度を6ppma以下にする。   Next, heat treatment is performed so that the residual interstitial oxygen concentration is 8 ppma or less. Here, the heat treatment in which the residual interstitial oxygen concentration is 8 ppma or less cannot necessarily be specified because the oxygen precipitation amount depends on the initial interstitial oxygen concentration of the wafer to be heat-treated and the thermal history during crystal growth. It can be set experimentally according to conditions such as interstitial oxygen concentration and thermal history. Oxygen is precipitated by the heat treatment, and the initial interstitial oxygen concentration and the heat treatment conditions are set so that the interstitial oxygen concentration (residual interstitial oxygen concentration) after the heat treatment is 8 ppma or less, and the oxygen precipitation amount is controlled. Oxygen donor generation can be suppressed by reducing the residual interstitial oxygen concentration to 8 ppma or less. Preferably, the residual interstitial oxygen concentration is 6 ppma or less.

尚、本発明においては、熱処理による酸素析出物の形成だけでなくCOPの消滅も考慮する必要がある。COPを消滅させる熱処理としては、水素ガスまたはアルゴンガス等の不活性ガス、あるいはこれらの混合ガス雰囲気下で高温の熱処理をすることが好ましいが、あまり高温にすると酸素析出物が形成されにくくなり、また、遷移領域の幅が広くなってしまうという弊害があるので、熱処理温度としては、1000〜1200℃が好ましい。このような比較的低温であっても、窒素がドープされている場合には、COPのサイズが小さくなっているので、十分に消滅させることができるし、窒素ノンドープでも、COPの大きさを十分に小さくすることができる。また、ウェーハ表面側では格子間酸素の外方拡散による低減も可能である。また、水素ガス又はアルゴンガス等の不活性ガス、あるいはこれらの混合ガスを用いることで、酸素の外方拡散プロファイルがウェーハ表面で急激に変化するため、より急峻な遷移領域を形成することができる。   In the present invention, it is necessary to consider not only the formation of oxygen precipitates by heat treatment but also the disappearance of COP. As a heat treatment for eliminating COP, it is preferable to perform a high-temperature heat treatment in an inert gas such as hydrogen gas or argon gas, or a mixed gas atmosphere thereof. Moreover, since there exists a bad effect that the width | variety of a transition area | region becomes wide, as heat processing temperature, 1000-1200 degreeC is preferable. Even at such a relatively low temperature, when the nitrogen is doped, the size of the COP is small, so that it can be sufficiently eliminated. Even when the nitrogen is not doped, the size of the COP is sufficiently large. Can be made smaller. Further, on the wafer surface side, reduction by out-diffusion of interstitial oxygen is also possible. Further, by using an inert gas such as hydrogen gas or argon gas, or a mixed gas thereof, the outward diffusion profile of oxygen changes abruptly on the wafer surface, so that a steeper transition region can be formed. .

この際、熱処理を例えば1200℃と1000℃の2段に分割し、初段の高温熱処理でCOPを十分に消滅または微小化させた後、2段目の低温熱処理で酸素析出物を十分に成長させるという処理も可能である。尚、これらの熱処理は、多数のウェーハを一度に熱処理することができる通常の縦型炉や横型炉(拡散炉)を用いて行うことができる。   At this time, the heat treatment is divided into two stages of, for example, 1200 ° C. and 1000 ° C., COP is sufficiently extinguished or miniaturized by the first high-temperature heat treatment, and then oxygen precipitates are sufficiently grown by the second low-temperature heat treatment. This process is also possible. In addition, these heat processing can be performed using the normal vertical furnace and horizontal furnace (diffusion furnace) which can heat-process many wafers at once.

以下に本発明の実施例および比較例をあげてさらに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)
28Siの含有率が98%の原料シリコン多結晶と表面に窒化膜が形成されたシリコンウェーハを石英ルツボに投入し、CZ法(磁場印加無し)により引き上げられた窒素ドープシリコン単結晶棒を通常の方法により加工し、直径200mm、初期格子間酸素濃度18ppma(JEIDA)、窒素濃度8×1013atoms/cm(計算値)、抵抗率2500Ω・cmのCZシリコンウェーハを作製した。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.
(Example 1)
The 28 Si silicon wafer content are formed is 98% of the raw material polycrystalline silicon and the surface of the nitride film was put into a quartz crucible, CZ method nitrogen-doped silicon single crystal ingot pulled by (without magnetic field application) Normal The CZ silicon wafer having a diameter of 200 mm, an initial interstitial oxygen concentration of 18 ppma (JEIDA), a nitrogen concentration of 8 × 10 13 atoms / cm 3 (calculated value), and a resistivity of 2500 Ω · cm was manufactured.

このウェーハを縦型熱処理炉により、アルゴン100%雰囲気下で1100℃で2時間+1000℃で16時間の熱処理を行い、さらに窒素雰囲気(3%酸素混合)下においてデバイス製造プロセスを仮定した熱処理(1200℃で1時間+450℃で5時間)を行った。こうして得られたシリコンウェーハについて、赤外吸収法によりウェーハ全体の残留格子間酸素濃度測定を行ったところ、ウェーハ中の残留格子間酸素濃度が8ppma以下であることを確認した。   This wafer was heat-treated in a vertical heat treatment furnace at 1100 ° C. for 2 hours and 1000 ° C. for 16 hours in a 100% argon atmosphere, and further heat treatment assuming a device manufacturing process in a nitrogen atmosphere (3% oxygen mixture) (1200 1 hour at 450C + 5 hours at 450 ° C). The silicon wafer thus obtained was subjected to measurement of the residual interstitial oxygen concentration of the whole wafer by the infrared absorption method, and it was confirmed that the residual interstitial oxygen concentration in the wafer was 8 ppma or less.

そして、これらの熱処理後のウェーハを角度研磨した後、広がり抵抗法により表面から深さ100μmまでの抵抗率を測定したところ、ウェーハ中のどの領域も2000Ω・cm以上の高い抵抗率を有することが確認された。次いで、角度研磨面を選択エッチングして光学顕微鏡観察した結果、遷移領域の幅は5μm程度と狭く急峻であり、酸素析出領域における欠陥密度は、5〜8×10個/cmと十分な値であった。すなわち実施例1のシリコンウェーハは、デバイス製造プロセスを仮定した熱処理を施しても酸素ドナーによる抵抗率低下の影響が極めて少なく、しかも十分なゲッタリング能力を持つDZ−IGウェーハであることがわかる。 Then, after angle-polishing these heat-treated wafers and measuring the resistivity from the surface to a depth of 100 μm by the spreading resistance method, any region in the wafer may have a high resistivity of 2000 Ω · cm or more. confirmed. Next, as a result of selectively etching the angle polished surface and observing with an optical microscope, the width of the transition region is as narrow and steep as about 5 μm, and the defect density in the oxygen precipitation region is sufficient as 5-8 × 10 9 pieces / cm 3. Value. In other words, it can be seen that the silicon wafer of Example 1 is a DZ-IG wafer having a very small gettering ability even when subjected to a heat treatment assuming a device manufacturing process, which is extremely less affected by the decrease in resistivity due to oxygen donors.

さらに熱処理後のウェーハ表面及び表面を3μm研磨した面に存在する直径0.12μm以上のサイズのCOP密度をパーティクルカウンター(KLAテンコール社製、SP1)により測定した。測定されたCOP密度は、いずれの面においても0.04個/cm以下であり、ウェーハ表面においても表面から3μmの深さの面においても低密度であった。この実施例で得られたシリコンウェーハにおける深さ方向の析出分布を図2に模式的に示した。 Further, the COP density having a diameter of 0.12 μm or more present on the surface of the wafer after the heat treatment and the surface polished by 3 μm was measured with a particle counter (SP1 manufactured by KLA Tencor). The measured COP density was 0.04 pieces / cm 2 or less on both sides, and the density was low both on the wafer surface and at a depth of 3 μm from the surface. The precipitation distribution in the depth direction in the silicon wafer obtained in this example is schematically shown in FIG.

(比較例1)
原料シリコン多結晶として天然の同位体組成比のものを用いた以外は、実施例1と同一条件により引き上げられたシリコン単結晶を通常の方法により加工し、直径200mm、初期格子間酸素濃度18ppma(JEIDA)、抵抗率2500Ω・cmのCZシリコンウェーハを作製した。
(Comparative Example 1)
A silicon single crystal pulled up under the same conditions as in Example 1 except that a raw material silicon polycrystal having a natural isotope composition ratio was used was processed by a normal method to obtain a diameter of 200 mm and an initial interstitial oxygen concentration of 18 ppma ( JEIDA), a CZ silicon wafer having a resistivity of 2500 Ω · cm was produced.

このウェーハを縦型熱処理炉により、アルゴン100%雰囲気下で1100℃で2時間+1000℃で16時間の熱処理を行い、さらに窒素雰囲気(3%酸素混合)下においてデバイス製造プロセスを仮定した熱処理(1200℃で1時間+450℃で5時間)を行った。こうして得られたシリコンウェーハについて、赤外吸収法によりウェーハ全体の残留格子間酸素濃度測定を行ったところ、ウェーハ中の残留格子間酸素濃度が8ppmaであることを確認した。   This wafer was heat-treated in a vertical heat treatment furnace at 1100 ° C. for 2 hours and 1000 ° C. for 16 hours in a 100% argon atmosphere, and further heat treatment assuming a device manufacturing process in a nitrogen atmosphere (3% oxygen mixture) (1200 1 hour at 450C + 5 hours at 450 ° C). The silicon wafer thus obtained was subjected to measurement of the residual interstitial oxygen concentration of the whole wafer by the infrared absorption method, and it was confirmed that the residual interstitial oxygen concentration in the wafer was 8 ppma.

そして、熱処理後のウェーハを角度研磨した後、広がり抵抗測定法により表面から深さ100μmまでの抵抗率を測定したところ、ウェーハ中のどの領域も1000Ω・cm以上の抵抗率であったが、深さ30μmから40μmにかけてやや抵抗率の減少傾向が見られることがわかった。   And after angle-polishing the wafer after the heat treatment, the resistivity from the surface to a depth of 100 μm was measured by a spreading resistance measurement method. As a result, every region in the wafer had a resistivity of 1000 Ω · cm or more. It was found that the resistivity decreased slightly from 30 μm to 40 μm.

さらに熱処理後のウェーハ表面及び表面を3μm研磨した面に存在する直径0.12μm以上のサイズのCOP密度をパーティクルカウンター(KLAテンコール社製、SP1)により測定した。測定されたCOP密度は、いずれの面においても0.06個/cm程度であり、実施例1よりもやや高密度であった。 Further, the COP density having a diameter of 0.12 μm or more present on the surface of the wafer after the heat treatment and the surface polished by 3 μm was measured with a particle counter (SP1 manufactured by KLA Tencor). The measured COP density was about 0.06 / cm 2 on either side, which was slightly higher than that in Example 1.

以上の結果から、28Siの比率を高めることにより、無欠陥層を広くできる効果が確認できた。また、放熱効果や動作速度についても高くすることが期待できる。
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。
From the above results, it was confirmed that the defect-free layer can be widened by increasing the ratio of 28 Si. Moreover, it can be expected that the heat dissipation effect and the operation speed are increased.
The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is merely an example, and the present invention has the same configuration as that of the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

従来のシリコンウェーハにおける深さ方向の析出分布を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the precipitation distribution of the depth direction in the conventional silicon wafer. 本発明の実施例1のシリコンウェーハにおける深さ方向の析出分布を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the precipitation distribution of the depth direction in the silicon wafer of Example 1 of this invention.

Claims (11)

シリコンウェーハの製造方法であって、少なくとも、チョクラルスキー法により、同位体28Siの含有率が92.3%以上のシリコン多結晶原料を用いて、抵抗率が100Ω・cm以上、初期格子間酸素濃度が8〜25ppmaのシリコン単結晶棒を育成し、該シリコン単結晶棒をスライスしてウェーハに加工し、該ウェーハに熱処理を行なうことにより該ウェーハ中の残留格子間酸素濃度を8ppma以下とすることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。 A silicon wafer manufacturing method using at least a Czochralski method, a silicon polycrystalline material having a content of isotope 28 Si of 92.3% or more, a resistivity of 100 Ω · cm or more, and an initial interstitial Growing a silicon single crystal rod having an oxygen concentration of 8 to 25 ppma, slicing the silicon single crystal rod into a wafer, and subjecting the wafer to a heat treatment, the residual interstitial oxygen concentration in the wafer is set to 8 ppma or less. A method for producing a silicon wafer, comprising: 前記シリコン単結晶棒を育成する際に、窒素をドープすることを特徴とする請求項1に記載されたシリコンウェーハの製造方法。   The method for producing a silicon wafer according to claim 1, wherein nitrogen is doped when growing the silicon single crystal rod. 前記ドープする窒素濃度を1×1013〜5×1015atoms/cmとすることを特徴とする請求項2に記載されたシリコンウェーハの製造方法。 3. The method for producing a silicon wafer according to claim 2, wherein the nitrogen concentration to be doped is 1 * 10 < 13 > to 5 * 10 < 15 > atoms / cm < 3 >. 前記熱処理として、水素ガスまたは不活性ガス、あるいは水素ガスと不活性ガスの混合ガス雰囲気下において、1000〜1200℃の温度で1〜20時間の熱処理を行なうことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載されたシリコンウェーハの製造方法。   The heat treatment is performed at a temperature of 1000 to 1200 ° C. for 1 to 20 hours in an atmosphere of hydrogen gas, an inert gas, or a mixed gas of hydrogen gas and an inert gas. Item 4. A method for producing a silicon wafer according to any one of Items 3 to 3. 前記シリコンウェーハの直径を200mm以上にすることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載されたシリコンウェーハの製造方法。   The silicon wafer manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein a diameter of the silicon wafer is 200 mm or more. 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載された製造方法により製造されたものであることを特徴とするシリコンウェーハ。   A silicon wafer manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 5. チョクラルスキー法により育成された抵抗率が100Ω・cm以上のシリコンウェーハであって、格子間酸素濃度が8ppma以下、内部欠陥密度が1×10〜2×1010個/cm、且つ同位体28Siの含有率が92.3%以上のものであることを特徴とするシリコンウェーハ。 A silicon wafer having a resistivity of 100 Ω · cm or more grown by the Czochralski method, having an interstitial oxygen concentration of 8 ppma or less, an internal defect density of 1 × 10 8 to 2 × 10 10 pieces / cm 3 , and an isotope Body 28 A silicon wafer having a Si content of 92.3% or more. 窒素がドープされたものであることを特徴とする請求項7に記載されたシリコンウェーハ。   The silicon wafer according to claim 7, wherein the silicon wafer is doped with nitrogen. 前記ドープされた窒素の濃度が1×1013〜5×1015atoms/cmのものであることを特徴とする請求項8に記載されたシリコンウェーハ。 The silicon wafer according to claim 8, wherein the concentration of the doped nitrogen is 1 × 10 13 to 5 × 10 15 atoms / cm 3 . 前記シリコンウェーハの表面における、直径0.12μm以上のサイズのCOP密度が0.05個/cm以下のものであることを特徴とする請求項7乃至請求項9のいずれか一項に記載されたシリコンウェーハ。 10. The COP density having a diameter of 0.12 μm or more on the surface of the silicon wafer is 0.05 pieces / cm 2 or less, and is described in any one of claims 7 to 9. Silicon wafer. 直径が200mm以上のものであることを特徴とする請求項7乃至請求項10のいずれか一項に記載されたシリコンウェーハ。   The silicon wafer according to any one of claims 7 to 10, wherein the diameter is 200 mm or more.
JP2003295835A 2003-08-20 2003-08-20 Silicon wafer and method of manufacturing the same Pending JP2005064405A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003295835A JP2005064405A (en) 2003-08-20 2003-08-20 Silicon wafer and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003295835A JP2005064405A (en) 2003-08-20 2003-08-20 Silicon wafer and method of manufacturing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005064405A true JP2005064405A (en) 2005-03-10

Family

ID=34371925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003295835A Pending JP2005064405A (en) 2003-08-20 2003-08-20 Silicon wafer and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005064405A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011054655A (en) * 2009-08-31 2011-03-17 Sumco Corp Silicon wafer for high-frequency device and manufacturing method thereof
WO2014189194A1 (en) * 2013-05-21 2014-11-27 주식회사 엘지실트론 Silicon single crystal ingot and wafer for semiconductor
US10163682B2 (en) 2016-05-25 2018-12-25 Soitec Methods of forming semiconductor structures

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011054655A (en) * 2009-08-31 2011-03-17 Sumco Corp Silicon wafer for high-frequency device and manufacturing method thereof
WO2014189194A1 (en) * 2013-05-21 2014-11-27 주식회사 엘지실트론 Silicon single crystal ingot and wafer for semiconductor
KR101472349B1 (en) * 2013-05-21 2014-12-12 주식회사 엘지실트론 Silicon monocrystalline ingot and wafer for semiconductor
CN105247113A (en) * 2013-05-21 2016-01-13 Lg矽得荣株式会社 Multiple displays for displaying workspaces
US10163682B2 (en) 2016-05-25 2018-12-25 Soitec Methods of forming semiconductor structures

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4463957B2 (en) Silicon wafer manufacturing method and silicon wafer
KR100588098B1 (en) Silicon single crystal wafer, epitaxial silicon wafer, and method for producing them
JP4605876B2 (en) Silicon wafer and silicon epitaxial wafer manufacturing method
JP3800006B2 (en) Manufacturing method of silicon single crystal wafer and silicon single crystal wafer
JP3626364B2 (en) Epitaxial silicon single crystal wafer manufacturing method and epitaxial silicon single crystal wafer
KR100581047B1 (en) Method for producing silicon single crystal wafer and silicon single crystal wafer
JP5076326B2 (en) Silicon wafer and manufacturing method thereof
JP2000272995A (en) Silicon single crystal, silicon wafer and epitaxial wafer
KR20100039291A (en) Suppression of oxygen precipitation in heavily doped single crystal silicon substrates
JP3975605B2 (en) Silicon single crystal wafer and method for producing silicon single crystal wafer
JP5103745B2 (en) High frequency diode and manufacturing method thereof
JP2003124219A (en) Silicon wafer and epitaxial silicon wafer
JP4529416B2 (en) Manufacturing method of silicon single crystal wafer and silicon single crystal wafer
JPH11314997A (en) Production of semiconductor silicon single crystal wafer
JP3771737B2 (en) Method for producing silicon single crystal wafer
JP2011054821A (en) Method of producing epitaxial wafer and epitaxial wafer
JP2007242920A (en) Nitrogen-doped and annealed wafer and method of manufacturing the same
JP2005064405A (en) Silicon wafer and method of manufacturing the same
JPH11204534A (en) Manufacture of silicon epitaxial wafer
JP4089137B2 (en) Method for producing silicon single crystal and method for producing epitaxial wafer
JP2011054655A (en) Silicon wafer for high-frequency device and manufacturing method thereof
JP5922858B2 (en) Manufacturing method of high resistance silicon wafer
JP2010016169A (en) Epitaxial wafer and method for manufacturing epitaxial wafer
JP2000072593A (en) Single silicon crystal wafer doped with antimony and epitaxial silicon wafer and their production
US6461447B1 (en) Substrate for epitaxial growth