JP2005515633A5

JP2005515633A5 -

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Publication number: JP2005515633A5
Application number: JP2003560976A
Authority: JP
Filing date: 2002-12-23
Publication date: 2006-01-05

Claims

一方はウエハの前方表面であり、他方はウエハの後方表面である、全体として平行な２つの主表面、前記前方表面と後方表面との間の中央平面、並びに、前記前方表面と後方表面とを連絡する外周縁部を有する単結晶シリコンウエハであって、
前記ウエハは、窒素及び炭素からなる群から選ばれるドーパントを含んでなり、前記ドーパントの濃度はウエハを第１の温度Ｔ_１から第２の温度Ｔ_２へ速度Ｒにて冷却する際に、安定化された酸素析出核形成中心の生成を促進するのに十分な濃度であって、前記安定化された酸素析出核形成中心は１１５０℃以下の温度では溶解し得ないが、約１１５０℃〜約１３００℃の範囲の温度では溶解することができ、温度Ｔ_１は約１１５０℃〜約１３００℃の範囲にあり、温度Ｔ_２はシリコン内において結晶格子空孔が比較的移動し得ない温度であり、速度Ｒは少なくとも約５℃／秒であって；
前記前方表面から中央平面へ向かって測定して距離Ｄの部分と前記前方表面との間のウエハの領域を有する表面層は、安定化された酸素析出核形成中心を有しておらず；並びに
中央平面と表面層との間のウエハの第２の領域を有するバルク層は安定化された酸素析出核形成中心を有している単結晶シリコンウエハ。
ドーパントが窒素であり、窒素の濃度が約１×１０^１２〜約５×１０^１４原子／ｃｍ^３の範囲である請求項１記載の単結晶シリコンウエハ。
ドーパントが窒素であり、ウエハ内の窒素の濃度が約１×１０^１２〜約１×１０^１３原子／ｃｍ^３の範囲である請求項１記載の単結晶シリコンウエハ。
ドーパントが炭素であり、炭素の濃度が約１×１０^１６〜約４×１０^１７原子／ｃｍ^３の範囲である請求項１記載の単結晶シリコンウエハ。
ドーパントが炭素であり、ウエハ内の炭素の濃度が約１．５×１０^１６〜約３×１０^１７原子／ｃｍ^３の範囲である請求項１記載の単結晶シリコンウエハ。
バルク層内の安定化された酸素析出核形成中心は、ピーク濃度が中央平面若しくはその付近に存在し、ウエハの前方表面の向きに全体として低下する濃度プロファイルを有する請求項１記載の単結晶シリコンウエハ。
バルク層内の安定化された酸素析出核形成中心は、ピーク密度が中央平面付近と表面層との間の特定の部分にある濃度プロファイルを有する請求項１記載の単結晶シリコンウエハ。
距離Ｄは少なくとも約１０マイクロメートルである請求項１記載の単結晶シリコンウエハ。
距離Ｄは少なくとも約２０マイクロメートルである請求項１記載の単結晶シリコンウエハ。
距離Ｄは少なくとも約５０マイクロメートルである請求項１記載の単結晶シリコンウエハ。
距離Ｄは約３０〜約１００マイクロメートルの範囲である請求項１記載の単結晶シリコンウエハ。
ウエハは、その少なくとも１つの表面にエピタキシャル層を有する請求項１記載の単結晶シリコンウエハ。
温度Ｔ_１は少なくとも約１１５０℃である請求項１記載の単結晶シリコンウエハ。
温度Ｔ_１は約１２００℃〜約１３００℃の範囲にある請求項１記載の単結晶シリコンウエハ。
速度Ｒが少なくとも約１０℃／秒である請求項１記載の単結晶シリコンウエハ。
速度Ｒが少なくとも約２０℃／秒である請求項１記載の単結晶シリコンウエハ。
速度Ｒが少なくとも約５０℃／秒である請求項１記載の単結晶シリコンウエハ。
一方はウエハの前方表面であり、他方はウエハの後方表面である、全体として平行な２つの主表面、前記前方表面と後方表面との間の中央平面、並びに、前記前方表面と後方表面とを連絡する外周縁部を有する単結晶シリコンウエハであって、
前記ウエハは、窒素及び炭素からなる群から選ばれるドーパントを含んでなり、窒素がドーパントである場合に、窒素の濃度は約１×１０^１２〜約５×１０^１４原子／ｃｍ^３の範囲であり、炭素がドーパントである場合に、炭素の濃度は約１×１０^１６〜約４×１０^１７原子／ｃｍ^３の範囲であって；
前記前方表面から中央平面へ向かって測定して距離Ｄの部分と前記前方表面との間のウエハの領域を有する表面層は、安定化された酸素析出核形成中心を有しておらず；並びに
中央平面と表面層との間のウエハの第２の領域を有するバルク層は安定化された酸素析出核形成中心を有している単結晶シリコンウエハ。
一方はウエハの前方表面であり、他方はウエハの後方表面である、全体として平行な２つの主表面、前記前方表面と後方表面との間の中央平面、並びに、前記前方表面と後方表面とを連絡する外周縁部を有しており、窒素及び炭素からなる群から選ばれるドーパントを含んでなり、前記ドーパントの濃度は、ウエハを第１の温度Ｔ_１から第２の温度Ｔ_２へ速度Ｒにて冷却する際に、安定化された酸素析出核形成中心の生成を促進するのに十分な濃度であり、前記安定化された酸素析出核形成中心は１１５０℃以下の温度では溶解し得ないが、約１１５０℃〜約１３００℃の範囲の温度では溶解することができ、温度Ｔ_１は約１１５０℃〜約１３００℃の範囲の温度であり、温度Ｔ_２は結晶格子空孔がシリコン内で比較的移動し得ない温度であり、速度Ｒは少なくとも約５℃／秒であって、更に、前記前方表面から中央平面へ向かって測定して距離Ｄの部分と前記前方表面との間のウエハの領域を有し、安定化された酸素析出核形成中心を有していない表面層、並びに、前記中央平面と表面層との間のウエハの第２の領域を有し、安定化された酸素析出核形成中心を有するバルク層を有してなる単結晶シリコンハンドルウエハ；
単結晶シリコンデバイス層；並びに
前記ハンドルウエハとデバイス層との間の絶縁層
を有するシリコン・オン・インシュレータ構造。
制御された酸素析出物挙動を有する単結晶シリコンウエハを製造する方法であって、
チョクラルスキー法によって成長させた単結晶シリコンインゴットからスライスされたウエハであって、前方表面、後方表面、前記前方表面と後方表面との間の中央平面、前記前方表面から中央平面へ向かって測定して距離Ｄの部分と前記前方表面との間のウエハの領域を有する前方表面層、中央平面と前方表面層との間のウエハの領域を有するバルク層、並びに窒素及び炭素からなる群から選ばれるドーパントを有しており、前記ドーパントの濃度はウエハを第１の温度Ｔ_１から第２の温度Ｔ_２へ速度Ｒにて冷却する際に、安定化された酸素析出核形成中心の生成を促進するのに十分な濃度であり、安定化された酸素析出核形成中心は１１５０℃以下の温度では溶解し得ないが、約１１５０℃〜約１３００℃の範囲の温度で溶解することができ、温度Ｔ_１は約１１５０℃〜約１３００℃の範囲の温度であり、温度Ｔ_２は結晶格子空孔がシリコン内で比較的移動し得ない温度であり、速度Ｒは少なくとも約５℃／秒であるウエハを選択すること；
前記ウエハを少なくとも約１１５０℃の温度へ加熱して、前方表面層及びバルク層に結晶格子空孔を生じさせること；
空孔ピーク密度がバルク層に存在し、その濃度はウエハのピーク密度の位置からウエハの前方表面の向きに全体として低下して、前方表面層における空孔濃度とバルク層における空孔濃度との差が、安定化された酸素析出核形成中心が前方表面層には生成せず、安定化された酸素析出核形成中心がバルク層には生成するような空孔濃度プロファイルをウエハ内に生じさせる速度にて、前記加熱されたウエハを冷却すること；並びに
前記加熱されたウエハを冷却する際に、バルク層内の安定化された酸素析出核形成中心の濃度を主として空孔の濃度に依存させて、バルク層内に安定化された酸素析出核形成中心を生成させること
を含んでなる方法。
ドーパントが窒素であり、ウエハ内の窒素の濃度が約１×１０^１２〜約５×１０^１４原子／ｃｍ^３である請求項２０記載の方法。
ドーパントが窒素であり、ウエハ内の窒素の濃度が約１×１０^１２〜約１×１０^１３原子／ｃｍ^３である請求項２０記載の方法。
ドーパントが炭素であり、ウエハ内の炭素の濃度が約１×１０^１６〜約４×１０^１７原子／ｃｍ^３である請求項２０記載の方法。
ドーパントが炭素であり、ウエハ内の炭素の濃度が約１．５×１０^１６〜約３×１０^１７原子／ｃｍ^３である請求項２０記載の方法。
ウエハを少なくとも約１１７５℃の温度まで加熱する請求項２０記載の方法。
ウエハを少なくとも約１２００℃の温度まで加熱する請求項２０記載の方法。
ウエハを約１２００℃〜約１２７５℃の範囲の温度まで加熱する請求項２０記載の方法。
ウエハを、加熱しながら、アルゴン、ヘリウム、ネオン、二酸化炭素及び窒素又は窒素含有ガスからなる群から選ばれる１種又はそれ以上のガスを含む雰囲気に曝す請求項２０記載の方法。
雰囲気がアルゴンを含んでなる請求項２８記載の方法。
雰囲気が窒素又は窒素含有ガスを含んでなる請求項２８記載の方法。
雰囲気がアルゴン及び窒素又は窒素含有ガスを含んでなる請求項２８記載の方法。
雰囲気が約０．０１気圧以下の酸素の分圧を有する請求項２８記載の方法。
雰囲気が約０．００５気圧以下の酸素の分圧を有する請求項２８記載の方法。
雰囲気が約０．００２気圧以下の酸素の分圧を有する請求項２８記載の方法。
雰囲気が約０．００１気圧以下の酸素の分圧を有する請求項２８記載の方法。
雰囲気が約０．０００１〜０．０１気圧の範囲の酸素の分圧を有する請求項２８記載の方法。
雰囲気が約０．０００２〜０．００１気圧の範囲の酸素の分圧を有する請求項２８記載の方法。
ウエハの前方表面を、加熱しながら、第１の雰囲気に曝し、及び前記第１の雰囲気はアルゴン、ヘリウム、ネオン、二酸化炭素及び窒素又は窒素含有ガスからなる群から選ばれる１種又はそれ以上のガスを含んでなり、並びに、ウエハの後方表面を、加熱しながら、第２の雰囲気に曝し、及び前記第２の雰囲気はアルゴン、ヘリウム、ネオン、二酸化炭素及び窒素又は窒素含有ガスからなる群から選ばれる１種又はそれ以上のガスを含んでなり、前記第１の雰囲気と第２の雰囲気とは少なくとも１種の共通しないガスを含む請求項２０記載の方法。
結晶格子空孔を生じさせる熱処理の前に、ウエハを酸素含有雰囲気内で少なくとも約７００℃の温度へ加熱して、結晶格子空孔のためのシンクとして機能することができる表面二酸化ケイ素層を形成する請求項２０記載の方法。
冷却速度は、結晶格子空孔がシリコン内で比較的移動し得る温度範囲を通って、少なくとも約５℃／秒である請求項２０記載の方法。
冷却速度は、結晶格子空孔がシリコン内で比較的移動し得る温度範囲を通って、少なくとも約２０℃／秒である請求項２０記載の方法。
冷却速度は、結晶格子空孔がシリコン内で比較的移動し得る温度範囲を通って、少なくとも約５０℃／秒である請求項２０記載の方法。
冷却速度は、結晶格子空孔がシリコン内で比較的移動し得る温度範囲を通って、少なくとも約１００℃／秒である請求項２０記載の方法。
安定化された酸素析出核形成中心がバルク層に生成した後、ウエハの少なくとも１つの表面にエピタキシャル層をデポジットすることを含んでなる請求項２０記載の方法。
制御された酸素析出物挙動を有する単結晶シリコンウエハを製造する方法であって、
チョクラルスキー法によって成長させた単結晶シリコンインゴットからスライスされたウエハであって、前方表面、後方表面、前記前方表面と後方表面との間の中央平面、前記前方表面から中央平面へ向かって測定して距離Ｄの部分と前記前方表面との間のウエハの領域を有する前方表面層、中央平面と前方表面層との間のウエハの領域を有するバルク層、並びに窒素及び炭素からなる群から選ばれるドーパントを有しており、窒素がドーパントである場合に、窒素の濃度は約１×１０^１２〜約５×１０^１４原子／ｃｍ^３の範囲であり、炭素がドーパントである場合に、炭素の濃度は約１×１０^１６〜約４×１０^１７原子／ｃｍ^３の範囲であるウエハを選択すること；
前記ウエハを熱処理に付して、バルク層及び前方表面層に結晶格子空孔を生じさせること；
前記加熱されたウエハを、空孔ピーク密度がバルク層に存在し、その濃度はウエハのピーク密度の位置からウエハの前方表面の向きに全体として低下して、前方表面層における空孔濃度とバルク層における空孔濃度との差が、安定化された酸素析出核形成中心が前方表面層には生成せず、安定化された酸素析出核形成中心がバルク層には生成するように、空孔濃度プロファイルをウエハ内に生じさせる速度にて冷却すること；並びに
前記加熱されたウエハを冷却する際に、バルク層内の安定化された酸素析出核形成中心の濃度を主として空孔の濃度に依存させて、バルク層内に安定化された酸素析出核形成中心を生成させること
を含んでなる方法。