JP2010283022A - Silicon wafer and method of manufacturing the same - Google Patents

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Kazunao Torigoe
和尚 鳥越
Hisashi Adachi
尚志 足立
Hidekazu Asayama
英一 浅山
Tamio Motoyama
民雄 本山
Akira Nagabuchi
暁 永渕
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To secure sufficient gettering capability even when a device is made thinner and to prevent injection atoms from affecting a device active layer and deteriorating device characteristics. <P>SOLUTION: A method of manufacturing a silicon wafer includes: an injection step; and an injection peak layer removal step of removing an injection peak layer from the surface of the wafer up to a peak layer including a peak position where the concentration of injection elements injected is at its peak in the direction of wafer thickness and containing 50-98% of the injection element. A gettering layer is formed which has the peak of the gettering capability corresponding to a depth position deeper than the peak position of the concentration of the injection element. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、シリコンウェーハおよびその製造方法に係り、特に、ゲッタリング能を向上し、薄厚のデバイス製造に供されるシリコンウェーハに用いて好適な技術に関する。   The present invention relates to a silicon wafer and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a technique suitable for use in a silicon wafer that improves gettering ability and is used for manufacturing a thin device.

シリコンからなる薄厚の半導体デバイスは、CZ(チョクラルスキー)法等により引き上げられたシリコン単結晶からスライスしたシリコンウェーハに回路を形成することにより製造されるものである。シリコンウェーハに重金属が不純物混入した場合、デバイス特性が著しく劣化することになる。   A thin semiconductor device made of silicon is manufactured by forming a circuit on a silicon wafer sliced from a silicon single crystal pulled by a CZ (Czochralski) method or the like. When heavy metal is mixed with impurities in the silicon wafer, the device characteristics are remarkably deteriorated.

シリコンウェーハに重金属が不純物混入する要因としては、第一に、単結晶引き上げ、スライス、面取り、および、研磨、研削、エッチング等の表面処理からなるシリコンウェーハの製造工程における金属汚染、第二にシリコンウェーハに回路を形成する、回路形成後にウェーハ裏面を削って50μm程度まで薄厚化する等の工程であるデバイスの製造工程における重金属汚染があげられる。   Factors causing heavy metal impurities in silicon wafers include, firstly, metal contamination in the manufacturing process of silicon wafers consisting of single crystal pulling, slicing, chamfering, and surface treatment such as polishing, grinding, and etching, and second, silicon There is heavy metal contamination in the device manufacturing process, which is a process of forming a circuit on a wafer, shaving the back surface of the wafer after circuit formation, and reducing the thickness to about 50 μm.

従来からシリコンウェーハに酸素析出物を形成するIG(イントリンシックゲッタリング)法、シリコンウェーハの裏面にバックサイドダメージなどのゲッタリングサイトを形成するEG(エキシントリックゲッタリング)法が利用されている。
特許文献1には、IG処理する技術が提案されている。
特許文献2には、0005段にEG法の例が、また、炭素イオン注入に関する技術が記載されている。
Conventionally, an IG (intrinsic gettering) method for forming oxygen precipitates on a silicon wafer and an EG (exotic tricktering) method for forming gettering sites such as backside damage on the back surface of the silicon wafer have been used. .
Patent Document 1 proposes a technique for performing IG processing.
Patent Document 2 describes an example of the EG method in 0005 and a technique related to carbon ion implantation.

特開平6−338507号公報JP-A-6-338507 特開2006−313922号公報JP 2006-313922 A

このように、デバイス製造に用いられるシリコンウェーハとして、エピタキシャル成長前に酸素析出熱処理を実施し酸素析出物を形成するイントリンシックゲッタリング法あるいはシリコンウェーハに炭素イオンなどのイオンをイオン注入するイオン注入法が用いられている。   As described above, silicon wafers used for device manufacture include an intrinsic gettering method in which oxygen precipitation heat treatment is performed before epitaxial growth to form oxygen precipitates, or an ion implantation method in which ions such as carbon ions are implanted into a silicon wafer. It is used.

しかしながら、最近デバイスの薄厚化が進み、素子となるシリコンウェーハの厚みとして50μmから40μm以下、30μm程度が要求されすとともに、重金属汚染の発生は、特に、デバイス製造最終工程の薄厚化工程において最も発生するため、上記のような従来のIG(イントリンシックゲッタリング)法の場合は、デバイスの薄厚化がこの程度になると、その薄厚化工程でIG効果を奏するIG層の大部分が除去されてしまうため、充分なゲッタリング能を呈さなくなって、デバイスの不良要因を形成するという問題があった。     However, with the recent progress of thinning of devices, the thickness of silicon wafers as elements is required to be 50 μm to 40 μm or less and about 30 μm, and heavy metal contamination occurs most particularly in the thinning process of the final device manufacturing process. Therefore, in the case of the conventional IG (intrinsic gettering) method as described above, when the device is thinned to this extent, most of the IG layer exhibiting the IG effect is removed in the thinning step. Therefore, there has been a problem that a sufficient cause of the gettering ability is not exhibited and a cause of device failure is formed.

また、上記のような従来のEG(エキシントリックゲッタリング)法の場合は、上述した薄厚化にともなって、シリコンウェーハが割れや欠けが発生しやすくなるうえ、この薄厚化工程は機械研磨等の加工であるため、ハンドリングが悪くなり作業性が低下して製造時間が増大するとともに、結果的にデバイスの収率(歩留まり)が低下するという問題があった。このように最終工程で発生する収率の悪化は、多大な工程、時間およびコストをかけた最終段階での発生であるため、デバイス製造効率への影響が最も大きく、なんとしても防止したいという要求があった。   Further, in the case of the conventional EG (exotic trick gettering) method as described above, the silicon wafer is likely to be cracked or chipped with the above-mentioned thinning, and this thinning process is performed by mechanical polishing or the like. Therefore, there is a problem that handling is deteriorated, workability is lowered, manufacturing time is increased, and device yield (yield) is lowered as a result. As described above, the deterioration of the yield generated in the final process is generated in the final stage with a great deal of process, time and cost, so it has the greatest impact on the device manufacturing efficiency, and there is a demand to prevent anything. was there.

また、近年、小型化が進むモバイル機器に対応するため、MCP(Multi Chip Package)やSiP(System in Package)などの需要が高まっている。半導体チップを積層する構造のため、その厚みは年々減少しており、2010年以降には10μm以下、数μm程度(1〜10μm)になると予想される。
この程度まで薄厚化した半導体チップでは、汚染によって導入される不純物金属に対して、さらに、ゲッタリング能力が不足することが懸念されている。そのため、従来よりも強力なゲッタリング層をデバイス活性層直下に形成する必要がある。
In recent years, demands for MCP (Multi Chip Package), SiP (System in Package), etc. are increasing in order to cope with mobile devices that are becoming smaller in size. Due to the structure in which semiconductor chips are stacked, the thickness thereof is decreasing year by year, and is expected to be 10 μm or less and about several μm (1 to 10 μm) after 2010.
In the semiconductor chip thinned to this extent, there is a concern that the gettering capability is further insufficient with respect to the impurity metal introduced by contamination. For this reason, it is necessary to form a stronger gettering layer than in the prior art directly under the device active layer.

この手段として、デバイス活性層直下にイオン注入を行い、その注入層に不純物金属をゲッタリングさせた場合には、注入した原子とデバイス領域との厚さ方向距離がさらに近接しているために、デバイスプロセスなどにおける熱処理などによって注入した原子がデバイス活性層に拡散してしまい、デバイス特性に悪影響を与える可能性があるという問題が生じてきた。   As this means, when ion implantation is performed directly under the device active layer and the impurity metal is gettered into the implanted layer, the distance in the thickness direction between the implanted atom and the device region is closer, A problem has arisen that atoms implanted by a heat treatment in a device process or the like diffuse into the device active layer, which may adversely affect device characteristics.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、デバイスの薄厚化によっても、充分なゲッタリング能を有するとともに、注入原子がデバイス活性層に影響を及ぼしてデバイス特性が低下することを防止可能なシリコンウェーハおよびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and has sufficient gettering capability even when the device is thinned, and prevents the device characteristics from being deteriorated due to the influence of implanted atoms on the device active layer. An object of the present invention is to provide a silicon wafer and a method for manufacturing the same.

本発明の本発明のシリコンウェーハの製造方法は、シリコンウェーハに加速エネルギー50keV以上800keV以下で注入元素を5×1019cm−3以下のピーク濃度で注入する注入工程と、
前記注入工程で注入した注入元素の濃度がウェーハ厚さ方向においてピークとなるピーク位置を含み、かつ、注入元素の50%以上98%以下を含有するピーク層までウェーハ表面から除去する注入ピーク層除去工程と、
を有し、前記注入元素濃度ピーク位置よりも深い深さ位置に対応してゲッタリング能のピークを有するゲッタリング層を形成することにより上記課題を解決した。
本発明本発明において、注入元素が、C,B,O,N,As,P,Sb,Si,Ge,H,Ar,Heから選択される1以上であることができる。
本発明本発明の前記注入工程後に、残存する注入元素を外方拡散する外方拡散熱処理を有する外方拡散熱処理工程を有することができる。
また、また、本発明において、前記注入工程後に、注入ダメージを回復するためのダメージ回復熱処理工程を有することができる。
また、また、前記ウェーハ表面にエピタキシャル層を形成するエピタキシャル工程を有することができる。
本発明本発明においては、前記注入工程とは異なる第2注入元素を前記ピーク位置よりも深い第2ピーク位置に濃度ピークを有するように注入する第2注入工程を有することができる。
さらにさらに、前記ウェーハに他のシリコンウェーハを貼り着ける貼り合わせ工程を有することができる。
また、また、前記注入ピーク層除去工程は、研削処理、研磨処理、または、エッチング処理とされることができる。
本発明本発明のシリコンウェーハにおいては、上記のいずれか記載の製造方法により製造されたシリコンウェーハことであることができる。
The method for producing a silicon wafer of the present invention includes an implantation step of implanting an implantation element into a silicon wafer with an acceleration energy of 50 keV to 800 keV at a peak concentration of 5 × 10 19 cm −3 or less,
Implantation peak layer removal which removes from the wafer surface to a peak layer containing a peak position where the concentration of the implanted element implanted in the implantation step includes a peak in the wafer thickness direction and containing 50% to 98% of the implanted element. Process,
The above problem has been solved by forming a gettering layer having a peak of gettering capability corresponding to a depth position deeper than the peak position of the implanted element concentration.
In the present invention, the implanted element may be one or more selected from C, B, O, N, As, P, Sb, Si, Ge, H, Ar, and He.
The present invention can have an outward diffusion heat treatment step having an outward diffusion heat treatment for outward diffusion of the remaining implanted elements after the implantation step of the present invention.
Moreover, in this invention, it can have the damage recovery heat processing process for recovering injection | pouring damage after the said injection | pouring process.
Moreover, an epitaxial process for forming an epitaxial layer on the wafer surface can be provided.
The present invention may include a second implantation step of implanting a second implantation element different from the implantation step so as to have a concentration peak at a second peak position deeper than the peak position.
Furthermore, it can have the bonding process which adheres another silicon wafer to the said wafer.
Further, the implantation peak layer removing step can be a grinding process, a polishing process, or an etching process.
The silicon wafer of the present invention can be a silicon wafer manufactured by any one of the manufacturing methods described above.

本発明の本発明のシリコンウェーハの製造方法は、シリコンウェーハに加速エネルギー50keV以上800keV以下で注入元素を5×1019cm−3以下のピーク濃度で注入する注入工程と、
前記注入工程で注入した注入元素の濃度がウェーハ厚さ方向においてピークとなるピーク位置を含み、かつ、注入元素の50%以上98%以下を含有するピーク層までウェーハ表面から除去する注入ピーク層除去工程と、
を有し、前記注入元素濃度ピーク位置よりも深い深さ位置に対応してゲッタリング能のピークを有するゲッタリング層となる欠陥層をイオン注入に伴うダメージ発生によって形成することにより、イオン注入・原子注入によりこのようなゲッタリング層を最も効果の高いデバイス領域に近接したすぐ下側付近に形成し、10μm程度まで薄厚化した場合でも、充分なゲッタリング能を有することを可能とするとともに、ピーク層に含まれる注入元素をピーク位置を含むようにその大部分を除去することで、ウェーハに残留する注入元素を低減しこのような注入元素が後工程における熱処理でデバイス領域側に拡散してデバイス特性に悪影響を及ぼしてしまうことを低減することができる。
The method for producing a silicon wafer of the present invention includes an implantation step of implanting an implantation element into a silicon wafer with an acceleration energy of 50 keV to 800 keV at a peak concentration of 5 × 10 19 cm −3 or less,
Implantation peak layer removal which removes from the wafer surface to a peak layer containing a peak position where the concentration of the implanted element implanted in the implantation step includes a peak in the wafer thickness direction and containing 50% to 98% of the implanted element. Process,
And forming a defect layer to be a gettering layer having a peak of gettering ability corresponding to a depth position deeper than the peak position of the implanted element concentration by the occurrence of damage due to ion implantation. Even when such a gettering layer is formed in the vicinity of the lower side in the vicinity of the most effective device region by atomic implantation and thinned to about 10 μm, it is possible to have sufficient gettering ability, By removing most of the implanted elements contained in the peak layer so as to include the peak position, the implanted elements remaining on the wafer are reduced, and such implanted elements are diffused to the device region side by the heat treatment in the subsequent process. It is possible to reduce adverse effects on device characteristics.

ここで、注入速エネルギーは、加速エネルギー50keV以上800keV以下、50〜200keV、200〜400keVとすることができ、上記の範囲とは異なった範囲とされると、所定の深さ位置に注入することができず好ましくない。また、ピーク濃度が上記の範囲から異なった範囲とされると、必要なゲッタリング能を有するEOR欠陥層を形成することができないか、注入ダメージが大きくなり過ぎて好ましくない。   Here, the injection speed energy can be acceleration energy of 50 keV or more and 800 keV or less, 50 to 200 keV, or 200 to 400 keV. If the range is different from the above range, injection is performed at a predetermined depth position. This is not preferable. On the other hand, if the peak concentration is in a range different from the above range, an EOR defect layer having the necessary gettering ability cannot be formed, or implantation damage becomes too large.

本発明本発明において、注入元素が、C,B,O,N,As,P,Sb,Si,Ge,H,Ar,Heから選択される1以上であることができ、C,Bは、イオン注入、それ以外は、原子注入とすることができる。これらの元素を注入することにより、ゲッタリング層となるイオン注入によって発生したダメージ欠陥層を形成することができる。
この注入処理条件は、注入元素の種類によってその条件が異なり、各元素に対して、それぞれ、加速エネルギー、ピーク濃度は、次のように設定することが好ましい。
C;50〜200keV、1×1018〜1×1020cm−3
B;50〜200keV、1×1016〜5×1019cm−3
O;50〜200keV、1×1016〜1×1021cm−3
N;50〜200keV、1×1016〜1×1021cm−3
As;50〜200keV、1×1016〜5×1019cm−3
P;50〜200keV、1×1016〜5×1019cm−3
Sb;50〜200keV、1×1016〜5×1019cm−3
Si;50〜200keV、1×1016〜5×1019cm−3
Ge;50〜200keV、1×1016〜1×1021cm−3
H;50〜200keV、1×1016〜1×1021cm−3
Ar;50〜200keV、1×1016〜5×1019cm−3
He;50〜200keV、1×1016〜1×1021cm−3
In the present invention, the implanted element may be one or more selected from C, B, O, N, As, P, Sb, Si, Ge, H, Ar, and He, Other than that, ion implantation can be performed. By implanting these elements, it is possible to form a damaged defect layer generated by ion implantation to be a gettering layer.
The conditions for this implantation process vary depending on the type of implanted element, and it is preferable to set the acceleration energy and peak concentration for each element as follows.
C; 50 to 200 keV, 1 × 10 18 to 1 × 10 20 cm −3
B; 50 to 200 keV, 1 × 10 16 to 5 × 10 19 cm −3
O: 50 to 200 keV, 1 × 10 16 to 1 × 10 21 cm −3
N: 50 to 200 keV, 1 × 10 16 to 1 × 10 21 cm −3
As; 50~200keV, 1 × 10 16 ~5 × 10 19 cm -3
P: 50 to 200 keV, 1 × 10 16 to 5 × 10 19 cm −3
Sb: 50 to 200 keV, 1 × 10 16 to 5 × 10 19 cm −3
Si; 50 to 200 keV, 1 × 10 16 to 5 × 10 19 cm −3
Ge; 50 to 200 keV, 1 × 10 16 to 1 × 10 21 cm −3
H; 50 to 200 keV, 1 × 10 16 to 1 × 10 21 cm −3
Ar; 50 to 200 keV, 1 × 10 16 to 5 × 10 19 cm −3
He; 50 to 200 keV, 1 × 10 16 to 1 × 10 21 cm −3

本発明本発明の前記注入工程後に、残存する注入元素を外方拡散する外方拡散熱処理を有する外方拡散熱処理工程を有することにより、前記注入ピーク層除去工程で除去されずに残留している注入元素を外方拡散して低減し、デバイスプロセスにおいて、デバイス領域に影響を与える注入元素を低減して、デバイス特性に悪影響を与える可能性を低減することが可能となる。
この外方拡散熱処理工程における処理条件は、注入元素の種類によってその条件が異なり、各元素に対して、それぞれ、処理温度、処理時間、昇降温速度、処理雰囲気は、次のように設定することが好ましい。
C;800〜1200℃、10〜120min、昇温速度0.1〜0.2℃/秒、降温速度0.02〜0.1℃/秒、処理雰囲気;Nガス
B;800〜1200℃、10〜120min、昇温速度0.1〜0.2℃/秒、降温速度0.02〜0.1℃/秒、処理雰囲気;Nガス、
O;800〜1200℃、10〜120min、昇温速度0.1〜0.2℃/秒、降温速度0.02〜0.1℃/秒、処理雰囲気;Nガス
N;800〜1200℃、10〜120min、昇温速度0.1〜0.2℃/秒、降温速度0.02〜0.1℃/秒、処理雰囲気;Nガス
As;800〜1200℃、10〜120min、昇温速度0.1〜0.2℃/秒、降温速度0.02〜0.1℃/秒、処理雰囲気;Nガス
P;800〜1200℃、10〜120min、昇温速度0.1〜0.2℃/秒、降温速度0.02〜0.1℃/秒、処理雰囲気;Nガス
Sb;800〜1200℃、10〜120min、昇温速度0.1〜0.2℃/秒、降温速度0.02〜0.1℃/秒、処理雰囲気;Nガス
Si;800〜1200℃、10〜120min、昇温速度0.1〜0.2℃/秒、降温速度0.02〜0.1℃/秒、処理雰囲気;Nガス
Ge;800〜1200℃、10〜120min、昇温速度0.1〜0.2℃/秒、降温速度0.02〜0.1℃/秒、処理雰囲気;Nガス
H;800〜1200℃、10〜120min、昇温速度0.1〜0.2℃/秒、降温速度0.02〜0.1℃/秒、処理雰囲気;Nガス
Ar;800〜1200℃、10〜120min、昇温速度0.1〜0.2℃/秒、降温速度0.02〜0.1℃/秒、処理雰囲気;Nガス
He;800〜1200℃、10〜120min、昇温速度0.1〜0.2℃/秒、降温速度0.02〜0.1℃/秒、処理雰囲気;Nガス
The present invention has an outer diffusion heat treatment step having an outer diffusion heat treatment for outward diffusion of the remaining implanted elements after the implantation step of the present invention, so that it remains without being removed in the implantation peak layer removal step. It is possible to reduce the amount of implanted elements by outward diffusion and reduce the possibility of adversely affecting device characteristics by reducing implanted elements that affect the device region in the device process.
The processing conditions in this outward diffusion heat treatment process vary depending on the type of implanted element, and for each element, the processing temperature, processing time, temperature increase / decrease rate, and processing atmosphere should be set as follows: Is preferred.
C: 800-1200 ° C., 10-120 min, temperature increase rate 0.1-0.2 ° C./second, temperature decrease rate 0.02-0.1 ° C./second, treatment atmosphere; N 2 gas B; 800-1200 ° C. 10 to 120 min, temperature increase rate 0.1 to 0.2 ° C./second, temperature decrease rate 0.02 to 0.1 ° C./second, treatment atmosphere; N 2 gas,
O: 800-1200 ° C., 10-120 min, temperature increase rate 0.1-0.2 ° C./second, temperature decrease rate 0.02-0.1 ° C./second, treatment atmosphere; N 2 gas N; 800-1200 ° C. 10 to 120 min, temperature rising rate 0.1 to 0.2 ° C./s, temperature decreasing rate 0.02 to 0.1 ° C./s, treatment atmosphere; N 2 gas As; 800 to 1200 ° C., 10 to 120 min, rising Temperature rate 0.1-0.2 ° C./second, temperature drop rate 0.02-0.1 ° C./second, treatment atmosphere; N 2 gas P; 800-1200 ° C., 10-120 min, temperature increase rate 0.1 0.2 ° C./sec, temperature drop rate 0.02-0.1 ° C./sec, treatment atmosphere; N 2 gas Sb; 800-1200 ° C., 10-120 min, temperature rise rate 0.1-0.2 ° C./sec , cooling rate 0.02 to 0.1 ° C. / sec, the treatment atmosphere; N 2 gas Si; 800 to 1200 ° C., 1 ~120Min, heating rate 0.1 to 0.2 ° C. / sec, cooling rate 0.02 to 0.1 ° C. / sec, the treatment atmosphere; N 2 gas Ge; 800~1200 ℃, 10~120min, heating rate 0.1 to 0.2 ° C./second, temperature decrease rate 0.02 to 0.1 ° C./second, treatment atmosphere; N 2 gas H; 800 to 1200 ° C., 10 to 120 min, temperature increase rate 0.1 to 0. 2 ° C./second, temperature drop rate 0.02-0.1 ° C./second, treatment atmosphere; N 2 gas Ar; 800-1200 ° C., 10-120 min, temperature rise rate 0.1-0.2 ° C./second, temperature drop Speed 0.02 to 0.1 ° C./second, treatment atmosphere; N 2 gas He; 800 to 1200 ° C., 10 to 120 min, temperature increase rate 0.1 to 0.2 ° C./second, temperature decrease rate 0.02 to 0 .1 ° C./second, treatment atmosphere; N 2 gas

また、また、本発明において、前記注入工程後に、注入ダメージを回復するためのダメージ回復熱処理工程を有することにより、注入ダメージによってデバイス領域に影響を及ぼしてデバイス特性に悪影響を与える可能性を低減することができる。
このダメージ回復熱処理工程における処理条件は、注入元素の種類によってその条件が異なり、各元素に対して、それぞれ、処理温度、処理時間、昇降温速度、処理雰囲気は、次のように設定することが好ましい。
C;500〜1200℃、0.1〜60min、昇温速度0.1〜20℃/秒、降温速度0.02〜10℃/秒、処理雰囲気;Nガス、
B;500〜1200℃、0.1〜60min、昇温速度0.1〜20℃/秒、降温速度0.02〜10℃/秒、処理雰囲気;Nガス、
O;500〜1200℃、0.1〜60min、昇温速度0.1〜20℃/秒、降温速度0.02〜10℃/秒、処理雰囲気;Nガス、
N;500〜1200℃、0.1〜60min、昇温速度0.1〜20℃/秒、降温速度0.02〜10℃/秒、処理雰囲気;Nガス、
As;500〜1200℃、0.1〜60min、昇温速度0.1〜20℃/秒、降温速度0.02〜10℃/秒、処理雰囲気;Nガス、
P;500〜1200℃、0.1〜60min、昇温速度0.1〜20℃/秒、降温速度0.02〜10℃/秒、処理雰囲気;Nガス、
Sb;500〜1200℃、0.1〜60min、昇温速度0.1〜20℃/秒、降温速度0.02〜10℃/秒、処理雰囲気;Nガス、
Si;500〜1200℃、0.1〜60min、昇温速度0.1〜20℃/秒、降温速度0.02〜10℃/秒、処理雰囲気;Nガス、
Ge;500〜1200℃、0.1〜60min、昇温速度0.1〜20℃/秒、降温速度0.02〜10℃/秒、処理雰囲気;Nガス、
H;500〜1200℃、0.1〜60min、昇温速度0.1〜20℃/秒、降温速度0.02〜10℃/秒、処理雰囲気;Nガス、
Ar;500〜1200℃、0.1〜60min、昇温速度0.1〜20℃/秒、降温速度0.02〜10℃/秒、処理雰囲気;Nガス、
He;500〜1200℃、0.1〜60min、昇温速度0.1〜20℃/秒、降温速度0.02〜10℃/秒、処理雰囲気;Nガス
Further, in the present invention, by having a damage recovery heat treatment step for recovering the implantation damage after the implantation step, the possibility of affecting the device region due to the implantation damage and adversely affecting the device characteristics is reduced. be able to.
The treatment conditions in this damage recovery heat treatment process vary depending on the type of implanted element, and for each element, the treatment temperature, treatment time, heating / cooling speed, and treatment atmosphere can be set as follows. preferable.
C: 500 to 1200 ° C., 0.1 to 60 min, temperature increase rate 0.1 to 20 ° C./second, temperature decrease rate 0.02 to 10 ° C./second, treatment atmosphere; N 2 gas,
B; 500~1200 ℃, 0.1~60min, heating rate 0.1 to 20 ° C. / sec, cooling rate 0.02 to 10 ° C. / sec, the treatment atmosphere; N 2 gas,
O: 500 to 1200 ° C., 0.1 to 60 min, temperature increase rate 0.1 to 20 ° C./second, temperature decrease rate 0.02 to 10 ° C./second, treatment atmosphere; N 2 gas,
N: 500 to 1200 ° C., 0.1 to 60 min, temperature increase rate 0.1 to 20 ° C./second, temperature decrease rate 0.02 to 10 ° C./second, treatment atmosphere; N 2 gas,
As: 500 to 1200 ° C., 0.1 to 60 min, temperature rising rate 0.1 to 20 ° C./second, temperature decreasing rate 0.02 to 10 ° C./second, treatment atmosphere; N 2 gas,
P: 500 to 1200 ° C., 0.1 to 60 min, temperature increase rate 0.1 to 20 ° C./second, temperature decrease rate 0.02 to 10 ° C./second, treatment atmosphere; N 2 gas,
Sb: 500 to 1200 ° C., 0.1 to 60 min, temperature increase rate 0.1 to 20 ° C./second, temperature decrease rate 0.02 to 10 ° C./second, treatment atmosphere; N 2 gas,
Si: 500 to 1200 ° C., 0.1 to 60 min, temperature rising rate 0.1 to 20 ° C./second, temperature decreasing rate 0.02 to 10 ° C./second, treatment atmosphere; N 2 gas,
Ge: 500 to 1200 ° C., 0.1 to 60 min, temperature increase rate 0.1 to 20 ° C./second, temperature decrease rate 0.02 to 10 ° C./second, treatment atmosphere; N 2 gas,
H: 500 to 1200 ° C., 0.1 to 60 min, temperature rising rate 0.1 to 20 ° C./second, temperature decreasing rate 0.02 to 10 ° C./second, treatment atmosphere; N 2 gas,
Ar: 500 to 1200 ° C., 0.1 to 60 min, temperature increase rate 0.1 to 20 ° C./second, temperature decrease rate 0.02 to 10 ° C./second, treatment atmosphere; N 2 gas,
He; 500~1200 ℃, 0.1~60min, heating rate 0.1 to 20 ° C. / sec, cooling rate 0.02 to 10 ° C. / sec, the treatment atmosphere; N 2 gas

また、また、前記ウェーハ表面にエピタキシャル層を形成するエピタキシャル工程を有することにより、注入元素を低減したウェーハ表面に良好なデバイス領域となるエピタキシャル層を成膜してDZ層とし、よりいそうデバイス特性を向上したウェーハを提供することが可能となる。
この場合の、エピタキシャル層の膜厚は、注入ピーク層除去工程における除去量によって適宜設定することが可能であり、注入元素の除去量Jが全注入量の0.5〜0.98であって、この除去量Jと、DZ層に追加するエピタキシャル層の膜厚T(μm)との積が
J・T≧1.3
を満たすように設定することが好ましい。
In addition, by having an epitaxial process for forming an epitaxial layer on the wafer surface, an epitaxial layer that forms a good device region is formed on the wafer surface with reduced implanted elements to form a DZ layer. It is possible to provide a wafer with improved performance.
In this case, the thickness of the epitaxial layer can be appropriately set according to the removal amount in the implantation peak layer removal step, and the removal amount J of the implanted element is 0.5 to 0.98 of the total implantation amount. The product of the removal amount J and the film thickness T (μm) of the epitaxial layer added to the DZ layer is J · T ≧ 1.3.
It is preferable to set so as to satisfy.

本発明本発明においては、前記注入工程とは異なる第2注入元素を前記ピーク位置よりも深い第2ピーク位置に濃度ピークを有するように注入する第2注入工程を有することにより、前記注入工程とは別の原子として、特定の不純物原子のゲッタリングに有効なもの、例えば、不純物銅原子に対してはボロン等を選択して注入し、特定の不純物原子に対するゲッタリング能力を強化するように、第2ゲッタリング層を有するシリコンウェーハを製造することができる。
ここで、第2注入元素が、C,B,O,N,As,P,Sb,Si,Ge,H,Ar,Heから選択される1以上であることができ、C,Bは、イオン注入、それ以外は、原子注入とすることができる。これらの元素を注入することにより、ゲッタリング層となるイオン注入によって発生したダメージ欠陥層を形成することができる。
この注入処理条件は、前述の第1の注入元素に対する第2注入元素の種類によってその条件が異なり、各元素に対して、それぞれ、第2/第1注入元素、第2注入元素加速エネルギー、ピーク濃度、第1注入元素加速エネルギー、ピーク濃度は、次のように設定することが好ましい。
B/C;100〜400keV、1×1016〜5×1019cm−3、50〜200keV、1×1016〜1×1020cm−3
In the present invention, there is provided a second injection step of injecting a second injection element different from the injection step so as to have a concentration peak at a second peak position deeper than the peak position. As another atom, effective for gettering of a specific impurity atom, for example, boron or the like is selectively implanted for an impurity copper atom, and the gettering ability for a specific impurity atom is enhanced. A silicon wafer having a second gettering layer can be manufactured.
Here, the second implantation element may be one or more selected from C, B, O, N, As, P, Sb, Si, Ge, H, Ar, and He, and C and B are ions. Implantation, otherwise, it can be atomic implantation. By implanting these elements, it is possible to form a damaged defect layer generated by ion implantation to be a gettering layer.
The implantation process conditions differ depending on the type of the second implanted element with respect to the first implanted element described above, and for each element, the second / first implanted element, the second implanted element acceleration energy, and the peak, respectively. The concentration, the first implanted element acceleration energy, and the peak concentration are preferably set as follows.
B / C; 100 to 400 keV, 1 × 10 16 to 5 × 10 19 cm −3 , 50 to 200 keV, 1 × 10 16 to 1 × 10 20 cm −3

さらにさらに、前記ウェーハに他のシリコンウェーハを貼り着ける貼り合わせ工程を有することができ、具体的には、次のようにおこなうことができる。
図7 は、貼り合わせ工程を示すフローシートである。
上記のように、CZ法により引き上げられた単結晶シリコンインゴットに、ブロック切断、ノッチ加工、スライスを施してシリコンウェーハを形成し、さらに得られたウェーハを面取りし、ラッピング、研磨して、鏡面に仕上げられた2枚のノッチn付きのシリコンウェーハ101,102を用意する(図7(a))。このうち、活性層用ウェーハ101には、熱酸化処理により、その露出面の全体に絶縁性のシリコン酸化膜101aを形成しておく。
次いで、それぞれのノッチnを位置合わせ用のガイドにして、活性層用ウェーハ101と、支持基板用ウェーハ102とを常温で重ね合わせ、貼り合わせウェーハ103を作製する。これにより、2枚のウェーハ101,102の間に埋め込み酸化膜101bが現出される。その後、この貼り合わせウェーハ103に所定の貼り合わせ熱処理を施す(図7(b))。これにより、貼り合わせウェーハ103の露出面全体にシリコン酸化膜103aが形成される。
次に、面取りされた両ウェーハ101,102の外周部形状に起因した貼り合わせ不良部分を除去するため、活性層用ウェーハ101の外周部が研削される(図7(c))。この外周研削は、貼り合わせ界面に達しない程度に止められる。その結果、活性層用ウェーハ101の外周部に若干量の削り残し部101cが現出する。
続いて、貼り合わせウェーハ103が、KOHなどのアルカリ性エッチング液と接触し、その削り残し部101cが溶かされる(図7(d))。この結果、支持基板用ウェーハ102の外周部上の、埋め込み酸化膜101bの外周部が露出される。この露出領域をテラス部という。
次に、活性層用ウェーハ101を表面研削し、さらに表面研磨することで、薄いSOI層101Aがその裏面側から支持基板用ウェーハ102により支持された貼り合わせSOI
基板が作製される(図7(e))。
Furthermore, it can have the bonding process which adheres another silicon wafer to the said wafer, Specifically, it can carry out as follows.
FIG. 7 is a flow sheet showing the bonding process.
As described above, a single crystal silicon ingot pulled up by the CZ method is subjected to block cutting, notching and slicing to form a silicon wafer, and the resulting wafer is chamfered, lapped, polished, and mirrored Two finished silicon wafers 101 and 102 having notches n are prepared (FIG. 7A). Of these, an insulating silicon oxide film 101a is formed on the entire exposed surface of the active layer wafer 101 by thermal oxidation.
Next, using each notch n as an alignment guide, the active layer wafer 101 and the support substrate wafer 102 are superposed at room temperature to produce a bonded wafer 103. As a result, the buried oxide film 101b appears between the two wafers 101 and 102. Thereafter, a predetermined bonding heat treatment is performed on the bonded wafer 103 (FIG. 7B). Thereby, a silicon oxide film 103 a is formed on the entire exposed surface of the bonded wafer 103.
Next, the outer peripheral portion of the wafer 101 for active layer is ground in order to remove a bonding failure portion caused by the outer peripheral shape of both the chamfered wafers 101 and 102 (FIG. 7C). This peripheral grinding is stopped to the extent that it does not reach the bonding interface. As a result, a small amount of uncut portion 101 c appears on the outer peripheral portion of the active layer wafer 101.
Subsequently, the bonded wafer 103 comes into contact with an alkaline etching solution such as KOH, and the uncut portion 101c is melted (FIG. 7D). As a result, the outer peripheral portion of the buried oxide film 101b on the outer peripheral portion of the support substrate wafer 102 is exposed. This exposed area is called a terrace portion.
Next, the bonded SOI in which the thin SOI layer 101A is supported by the support substrate wafer 102 from the back surface side by subjecting the active layer wafer 101 to surface grinding and further surface polishing.
A substrate is produced (FIG. 7E).

また、また、前記注入ピーク層除去工程は、研削処理、研磨処理、または、エッチング処理とされることができ、研削処理、または、エッチング処理の後には研磨工程を有することが好ましい。
これらの工程の条件としては、以下のようにすることができる。
研削工程;#2000番以上のレジノイド研削砥石を採用した研削装置によって、1000rpm以下の回転数、0.2μm/秒以下の下降速度(研削速度)として研削をおこなう。
エッチング工程;酸エッチング、アルカリエッチングもしくは酸とアルカリの複合エッチングの何れでもよい。エッチング液としては、例えば酸エッチングの場合、HF/HNO系の混酸などの酸性エッチング液を採用することができる。一例として、濃度1〜10%のフッ酸と、濃度20〜60%の硝酸を含む溶液により、70〜90℃で、ピーク層を除去するのに適当な時間処理する。また、アルカリエッチングの場合には、KOH,NaOHなどのアルカリ性エッチング液を採用することができる。さらに、枚葉エッチングとして、片面のみ、つまり、裏面は処理せず表面のみ処理することができる。
研磨工程;研磨工程で用いられる研磨布の種類は、例えば硬質研磨布でよく、また、軟質研磨布でもよい。硬質研磨布の場合、例えば硬質発泡ウレタンフォームパッド、不織布に高濃度のウレタン樹脂を含浸・硬化させたパッドなどがある。硬質研磨布としては、例えばSUBA1200(ローデルニッタ株式会社製)などがある。研磨装置は、上面に研磨布が展張された研磨定盤と、この研磨定盤の上方に配置され、下面に半導体ウェーハがワックス貼着された研磨ヘッドとを有している。装置は、半導体ウェーハを1枚ずつ研磨する枚葉式研磨装置でよく。また、複数枚の半導体ウェーハを同時に研磨するバッチ式研磨装置でもよい。例えば枚葉式の場合、研磨定盤を20rpm以上で高速回転させる。一方、研磨ヘッドを所定の回転速度で回転する。この状態を保ちながら、研磨液を所定の流量で研磨布上に供給し、半導体ウェーハの表面を研磨布に押し付け、研磨する。
Moreover, the said injection | pouring peak layer removal process can be made into a grinding process, a grinding | polishing process, or an etching process, and it is preferable to have a grinding | polishing process after a grinding process or an etching process.
The conditions for these steps can be as follows.
Grinding process: Grinding is performed at a rotational speed of 1000 rpm or less and a lowering speed (grinding speed) of 0.2 μm / second or less by a grinding apparatus employing a # 2000 or higher resinoid grinding wheel.
Etching process: Any of acid etching, alkali etching, or acid and alkali combined etching may be used. As the etching solution, for example, in the case of acid etching, an acidic etching solution such as a mixed acid of HF / HNO 3 system can be employed. As an example, a solution containing hydrofluoric acid having a concentration of 1 to 10% and nitric acid having a concentration of 20 to 60% is treated at 70 to 90 ° C. for an appropriate time to remove the peak layer. In the case of alkaline etching, an alkaline etching solution such as KOH or NaOH can be employed. Furthermore, as a single wafer etching, only one surface, that is, only the front surface can be processed without processing the back surface.
Polishing process; The type of polishing cloth used in the polishing process may be, for example, a hard polishing cloth or a soft polishing cloth. In the case of a hard polishing cloth, for example, there are a hard foamed urethane foam pad, a pad in which a non-woven fabric is impregnated with a high concentration of urethane resin and cured. As the hard polishing cloth, for example, SUBA1200 (manufactured by Rodel Nitta Co., Ltd.) is available. The polishing apparatus includes a polishing platen having a polishing cloth spread on the upper surface, and a polishing head disposed above the polishing platen and having a semiconductor wafer wax-bonded on the lower surface. The apparatus may be a single wafer polishing apparatus for polishing semiconductor wafers one by one. Further, a batch type polishing apparatus that simultaneously polishes a plurality of semiconductor wafers may be used. For example, in the case of a single wafer type, the polishing platen is rotated at a high speed at 20 rpm or more. On the other hand, the polishing head is rotated at a predetermined rotation speed. While maintaining this state, the polishing liquid is supplied onto the polishing cloth at a predetermined flow rate, and the surface of the semiconductor wafer is pressed against the polishing cloth and polished.

本発明本発明のシリコンウェーハにおいては、上記のいずれか記載の製造方法により製造されることができる。   The silicon wafer of the present invention can be produced by any of the production methods described above.

本発明によれば、注入原子の濃度がピークとなる層を除去することで、注入原子の大半を除去することができるため、注入原子がデバイス特性に影響を与えることがないとともに、ゲッタリングとしては、濃度ピーク層直下に残存するイオン注入によって発生したダメージ欠陥層にておこなうことを可能とするので、デバイス工程におけるウェーハ薄厚化に対応して、充分なゲッタリング能を有するとともに、注入元素による影響を低減することができるという効果を奏することができる。   According to the present invention, since most of the implanted atoms can be removed by removing the layer where the concentration of implanted atoms reaches a peak, the implanted atoms do not affect the device characteristics, and gettering is performed. Can be performed in the damaged defect layer generated by the ion implantation remaining immediately under the concentration peak layer, so that it has sufficient gettering capability in response to wafer thinning in the device process and depends on the implanted element. The effect that influence can be reduced can be produced.

本発明に係るシリコンウェーハの製造方法における第1実施形態を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows 1st Embodiment in the manufacturing method of the silicon wafer which concerns on this invention. 本発明に係るシリコンウェーハの製造方法における第1実施形態を示す工程図である。It is process drawing which shows 1st Embodiment in the manufacturing method of the silicon wafer which concerns on this invention. 本発明に係るシリコンウェーハの製造方法における第2実施形態を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows 2nd Embodiment in the manufacturing method of the silicon wafer which concerns on this invention. 本発明に係るシリコンウェーハの製造方法における第2実施形態を示す工程図である。It is process drawing which shows 2nd Embodiment in the manufacturing method of the silicon wafer which concerns on this invention. 本発明の実施例を示すグラフである。It is a graph which shows the Example of this invention. 本発明の実施例を示すグラフである。It is a graph which shows the Example of this invention. 貼り合わせ工程を示す図である。It is a figure which shows a bonding process.

以下、本発明に係るシリコンウェーハの製造方法の第1実施形態を、図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態におけるシリコンウェーハの製造方法を示すフローチャートであり、図において、図2は、本実施形態におけるシリコンウェーハの製造方法を示す工程図であり、符号W0は、シリコンウェーハである。
Hereinafter, a first embodiment of a method for producing a silicon wafer according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a flowchart showing a method for manufacturing a silicon wafer according to the present embodiment. In the figure, FIG. 2 is a process diagram showing a method for manufacturing a silicon wafer according to the present embodiment. Symbol W0 is a silicon wafer. .

本実施形態においては、図1に示すように、ウェーハ準備工程S0と、イオン注入工程S1、注入ピーク層除去工程S2と、ダメージ回復熱処理工程S3と、外方拡散熱処理工程S4と、エピタキシャル層成膜工程S5とを有するものとされる。   In this embodiment, as shown in FIG. 1, wafer preparation step S0, ion implantation step S1, implantation peak layer removal step S2, damage recovery heat treatment step S3, outward diffusion heat treatment step S4, and epitaxial layer formation And a film process S5.

図1に示すウェーハ準備工程S0においては、図2(a)に示すように、シリコンウェーハW0を準備する。このシリコンウェーハW0は、CZ(チョクラルスキー)法による引き上げあるいは、FZ法によって得られたシリコン単結晶からスライス、面取り、ラッピング、エッチング、研削、研磨、等の各処理を施すことによって準備されたものとされる。   In the wafer preparation step S0 shown in FIG. 1, a silicon wafer W0 is prepared as shown in FIG. The silicon wafer W0 was prepared by pulling up by a CZ (Czochralski) method or by performing various processes such as slicing, chamfering, lapping, etching, grinding, and polishing from a silicon single crystal obtained by the FZ method. It is supposed to be.

図1に示すイオン注入工程(注入工程)S1においては、図2(b)に示すように、加速エネルギ50keV以上800keV以下で炭素とされる注入元素を5×1019cm−3以下のピーク濃度で注入する炭素注入層Wcを形成されたシリコンウェーハW1とする。同時にこのイオン注入により、炭素注入層Wcの下側(奥側)に、欠陥層Wg0に対応する層を形成する。このEOR欠陥層Wg0においては、イオン注入により、点欠陥である格子間原子、または、それに起因した欠陥が生じていると考えられる。 In the ion implantation step (implantation step) S1 shown in FIG. 1, as shown in FIG. 2B, the peak concentration of 5 × 10 19 cm −3 or less of an implantation element that is made into carbon at an acceleration energy of 50 keV to 800 keV is shown. The silicon wafer W1 on which the carbon implantation layer Wc to be implanted is formed. At the same time, a layer corresponding to the defect layer Wg0 is formed on the lower side (back side) of the carbon implantation layer Wc by this ion implantation. In this EOR defect layer Wg0, it is considered that interstitial atoms that are point defects or defects caused by the defects are generated by ion implantation.

図1に示す注入ピーク層除去工程S2においては、研削処理あるいは研磨処理あるいはエッチング処理により、図2(c)に示すように、注入工程S1で注入した炭素注入層Wcにおける炭素の濃度がウェーハ厚さ方向においてピークとなるピーク位置Cpを含み、かつ、炭素注入層Wcにおけるカーボンの50%以上98%以下を含有するピーク層Wpまでウェーハ表面から除去してシリコンウェーハW2とする。
具体的には、0.1〜2μm程度の表面研削処理をおこなうことができる。
In the implantation peak layer removal step S2 shown in FIG. 1, the concentration of carbon in the carbon implantation layer Wc implanted in the implantation step S1 is changed to the wafer thickness by grinding processing, polishing processing, or etching processing, as shown in FIG. A silicon wafer W2 is formed by removing from the wafer surface a peak layer Wp including a peak position Cp that is a peak in the vertical direction and containing 50% or more and 98% or less of carbon in the carbon injection layer Wc.
Specifically, a surface grinding process of about 0.1 to 2 μm can be performed.

図1に示すダメージ回復熱処理工程S3においては、処理条件が、
1000℃、1時間、窒素ガス雰囲気とされる熱処理をおこない注入ダメージを回復するとともに、図1に示す外方拡散熱処理工程S4においては、処理条件が、1100℃、60〜120min、処理雰囲気;Nガスとされる熱処理をおこない、図2(d)に示すように、注入ピーク層除去工程S2において除去されなかった炭素を外方拡散させて低減した低炭素層Wc2を有するシリコンウェーハW3とする。
なお、処理条件が、1100℃、60〜120min、処理雰囲気;Nガスとされる熱処理をおこない、ダメージ回復熱処理工程S3および外方拡散熱処理工程S4を同時におこなうことも可能である。
この際、欠陥層Wg0においても、これらの熱処理により微小析出物が析出して、ゲッタリング層Wg1となる。
In the damage recovery heat treatment step S3 shown in FIG.
In addition to recovering the implantation damage by performing a heat treatment in a nitrogen gas atmosphere at 1000 ° C. for 1 hour, in the outward diffusion heat treatment step S4 shown in FIG. 1, the treatment conditions are 1100 ° C., 60 to 120 minutes, treatment atmosphere; N As shown in FIG. 2D, a silicon wafer W3 having a low carbon layer Wc2 reduced by outward diffusion of carbon that has not been removed in the implantation peak layer removal step S2 is obtained. .
In addition, it is also possible to perform the heat treatment with the treatment conditions of 1100 ° C., 60 to 120 min, treatment atmosphere; N 2 gas, and simultaneously perform the damage recovery heat treatment step S3 and the outward diffusion heat treatment step S4.
At this time, also in the defect layer Wg0, fine precipitates are deposited by these heat treatments to form the gettering layer Wg1.

図1に示すエピタキシャル層成膜工程S5においては、図2(e)に示すように、エピタキシャル層Weを成膜して、デバイス領域となる部分を形成DZ層とする。
この際、エピタキシャル層Weとしては、1〜8μmの厚さで成膜することができる。
これにより、本実施形態におけるシリコンウェーハW4を製造することが可能となる。
In the epitaxial layer film forming step S5 shown in FIG. 1, as shown in FIG. 2E, the epitaxial layer We is formed, and a portion to be a device region is formed as a formed DZ layer.
At this time, the epitaxial layer We can be formed with a thickness of 1 to 8 μm.
Thereby, the silicon wafer W4 in the present embodiment can be manufactured.

さらに、本実施形態におけるシリコンウェーハW4は、図2(f)に示すように、デバイス製造工程に供されて、その裏面を研削等により10μm程度にまで薄厚化されることができる。この場合においても、ゲッタリング層Wg1を有していることにより、充分なゲッタリング能を有することが可能となる。   Furthermore, as shown in FIG. 2F, the silicon wafer W4 in the present embodiment can be subjected to a device manufacturing process, and the back surface thereof can be thinned to about 10 μm by grinding or the like. Even in this case, by having the gettering layer Wg1, it is possible to have sufficient gettering ability.

以下、本発明に係るシリコンウェーハの製造方法の第2実施形態を、図面に基づいて説明する。
図3は、本実施形態におけるシリコンウェーハの製造方法を示すフローチャートであり、図において、本実施形態において前述の第1実施形態と異なる点は第2注入工程に関する点であり、対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
Hereinafter, a second embodiment of a method for producing a silicon wafer according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 3 is a flowchart showing a method for manufacturing a silicon wafer in the present embodiment. In the figure, the difference from the first embodiment described above in the present embodiment is a point related to the second implantation step, and corresponding components are shown in FIG. Are given the same reference numerals and their description is omitted.

図3に示す第2イオン注入工程(第2注入工程)S12は、図3に示すイオン注入工程(第1注入工程)S1の前におこなわれ、図4に示すように、第1注入工程よりも高い加速エネルギー100keV以上800keV以下でボロンとされる注入元素を1×1019cm−3以下のピーク濃度で注入するボロン注入層Wbを形成されたシリコンウェーハW10とする。同時にこの第2イオン注入により、EOR欠陥層Wg0となる位置に対応する部分の下側に、ボロン注入層Wbを形成することになる。
このボロン注入層Wbにおいては、注入されたボロンに起因する欠陥が特にCuに対するゲッタリング能を呈すると考えられる。
The second ion implantation step (second implantation step) S12 shown in FIG. 3 is performed before the ion implantation step (first implantation step) S1 shown in FIG. 3, and as shown in FIG. 4, from the first implantation step. It is assumed that the silicon wafer W10 is formed with the boron implantation layer Wb in which an implantation element which is boron at a high acceleration energy of 100 keV to 800 keV is implanted at a peak concentration of 1 × 10 19 cm −3 or less. At the same time, by this second ion implantation, the boron implantation layer Wb is formed below the portion corresponding to the position to be the EOR defect layer Wg0.
In this boron implanted layer Wb, it is considered that defects caused by implanted boron exhibit a gettering ability for Cu in particular.

これにより、Cuに対するゲッタリング能を特に向上しつつ、ボロン自体のデバイス領域への拡散は低減したシリコンウェーハを提供することが可能となる。   As a result, it is possible to provide a silicon wafer in which the gettering capability for Cu is particularly improved and the diffusion of boron itself into the device region is reduced.

なお、本発明において、図7に示すように、貼り合わせウェーハとすることができる。   In the present invention, a bonded wafer can be obtained as shown in FIG.

以下本発明に係る実施例を説明する。   Examples according to the present invention will be described below.

<実施例1>
CZ法で成長させたシリコンウェーハであるCZウェーハを準備する。このCZウェーハでは、<100>面を鏡面研磨面(ミラー表面)としてあり、抵抗率が1〜10Ωcmであり、酸素濃度が1.1×1018原子atoms/cm である。そして、このCZウェーハを、まずNHOH/H水溶液で洗浄し、更にHCl/H水溶液で洗浄する。
<Example 1>
A CZ wafer, which is a silicon wafer grown by the CZ method, is prepared. In this CZ wafer, the <100> plane is a mirror-polished surface (mirror surface), the resistivity is 1 to 10 Ωcm, and the oxygen concentration is 1.1 × 10 18 atoms / cm 3 . Then, this CZ wafer is first washed with an NH 4 OH / H 2 O 2 aqueous solution, and further with an HCl / H 2 O 2 aqueous solution.

次に、ミラー表面から、100keVの加速エネルギ及び1×1015atoms/cm のドーズ量で、炭素をウェーハにイオン注入する。 Next, carbon is ion-implanted into the wafer from the mirror surface with an acceleration energy of 100 keV and a dose of 1 × 10 15 atoms / cm 2 .

次に、N雰囲気中で1000℃、1時間のアニールを施した後、HF水溶液でSiO膜を除去する。そして、SiHClガスを用いて、1130℃程度の温度で、抵抗率が20〜30Ωcm程度のSiエピタキシャル層を、ミラー表面上に6μmの厚さに成長させて、シリコンエピタキシャルウェーハを得た。 Next, after annealing at 1000 ° C. for 1 hour in an N 2 atmosphere, the SiO 2 film is removed with an HF aqueous solution. Then, an Si epitaxial layer having a resistivity of about 20 to 30 Ωcm was grown on the mirror surface to a thickness of 6 μm at a temperature of about 1130 ° C. using SiHCl 3 gas to obtain a silicon epitaxial wafer.

この後、得られたウェーハ表面に1×1013atoms/cm の濃度でNi汚染を強制的におこない、900℃、30分のドライブインをおこなった。 Thereafter, Ni contamination was forcibly performed at a concentration of 1 × 10 13 atoms / cm 2 on the obtained wafer surface, and drive-in was performed at 900 ° C. for 30 minutes.

このウェーハをSIMS(Secondary Ion Mass Spectroscopy) によって、これらの炭素濃度、Ni濃度、および酸素濃度のウェーハ表面からの深さ方向による濃度分布を測定した。その結果を図5に示す。この結果から、Cのピーク位置よりも、数100nm深い位置にNiのピークが存在し、カーボンではなく、注入で発生した欠陥が、ゲッタリングに関与していることがわかる。なお図5には、注入で発生した欠陥のTEM画像を記載しておく。   The concentration distribution of the carbon concentration, Ni concentration, and oxygen concentration in the depth direction from the wafer surface was measured by SIMS (Secondary Ion Mass Spectroscopy). The result is shown in FIG. From this result, it can be seen that a Ni peak exists at a position several hundreds of nanometers deeper than the C peak position, and defects generated by implantation, not carbon, are involved in gettering. FIG. 5 shows a TEM image of defects generated by implantation.

<実施例2>
FZ法により得られたFZウェーハを準備し、それ以降の処理は実施例1と同様にして、炭素濃度、Ni濃度、および酸素濃度のウェーハ表面からの深さ方向による濃度分布を測定した。その結果を図6に示す。この結果から、Cのピーク位置よりも、数100nm深い位置にNiのピークが存在し、カーボンではなく、注入で発生した欠陥が、ゲッタリングに関与していることがわかる。
<Example 2>
An FZ wafer obtained by the FZ method was prepared, and the subsequent processing was performed in the same manner as in Example 1, and the concentration distribution of the carbon concentration, Ni concentration, and oxygen concentration in the depth direction from the wafer surface was measured. The result is shown in FIG. From this result, it can be seen that a Ni peak exists at a position several hundreds of nanometers deeper than the C peak position, and defects generated by implantation, not carbon, are involved in gettering.

W…シリコンウェーハ、Wg1…ゲッタリング層 W ... silicon wafer, Wg1 ... gettering layer

Claims (9)

シリコンウェーハに加速エネルギー50keV以上800keV以下で注入元素を5×1019cm−3以下のピーク濃度で注入する注入工程と、
前記注入工程で注入した注入元素の濃度がウェーハ厚さ方向においてピークとなるピーク位置を含み、かつ、注入元素の50%以上98%以下を含有するピーク層までウェーハ表面から除去する注入ピーク層除去工程と、
を有し、前記注入元素濃度ピーク位置よりも深い深さ位置に対応してゲッタリング能のピークを有するゲッタリング層を形成することを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
An implantation step of implanting an implanted element at a peak concentration of 5 × 10 19 cm −3 or less at an acceleration energy of 50 keV to 800 keV in a silicon wafer;
Implantation peak layer removal which removes from the wafer surface to a peak layer containing a peak position where the concentration of the implanted element implanted in the implantation step includes a peak in the wafer thickness direction and containing 50% to 98% of the implanted element. Process,
And a gettering layer having a peak of gettering capability corresponding to a depth position deeper than the peak position of the implanted element concentration is formed.
注入元素が、C,B,O,N,As,P,Sb,Si,Ge,H,Ar,Heから選択される1以上であることを特徴とする請求項1記載のシリコンウェーハの製造方法。   2. The method for producing a silicon wafer according to claim 1, wherein the implanted element is one or more selected from C, B, O, N, As, P, Sb, Si, Ge, H, Ar, and He. . 前記注入工程後に、残存する注入元素を外方拡散する外方拡散熱処理を有する外方拡散熱処理工程を有することを特徴とする請求項1または2記載のシリコンウェーハの製造方法。   3. The method for manufacturing a silicon wafer according to claim 1, further comprising an outward diffusion heat treatment step including an outward diffusion heat treatment for outwardly diffusing a remaining implanted element after the implantation step. 前記注入工程後に、注入ダメージを回復するためのダメージ回復熱処理工程を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか記載のシリコンウェーハの製造方法。   4. The method for manufacturing a silicon wafer according to claim 1, further comprising a damage recovery heat treatment step for recovering the injection damage after the injection step. 前記ウェーハ表面にエピタキシャル層を形成するエピタキシャル工程を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか記載のシリコンウェーハの製造方法。   5. The method for producing a silicon wafer according to claim 1, further comprising an epitaxial step of forming an epitaxial layer on the wafer surface. 前記注入工程とは異なる第2注入元素を前記ピーク位置よりも深い第2ピーク位置に濃度ピークを有するように注入する第2注入工程を有することを特徴とする請求項1から5のいずれか記載のシリコンウェーハの製造方法。   6. The method according to claim 1, further comprising a second implantation step of implanting a second implantation element different from the implantation step so as to have a concentration peak at a second peak position deeper than the peak position. Silicon wafer manufacturing method. 前記ウェーハに他のシリコンウェーハを貼り着ける貼り合わせ工程を有することを特徴とする請求項1から6のいずれか記載のシリコンウェーハの製造方法。   The method for producing a silicon wafer according to claim 1, further comprising a bonding step of attaching another silicon wafer to the wafer. 前記注入ピーク層除去工程は、研削処理、研磨処理、または、エッチング処理とされることを特徴とする請求項1から7のいずれか記載のシリコンウェーハの製造方法。   8. The method of manufacturing a silicon wafer according to claim 1, wherein the implantation peak layer removing step is a grinding process, a polishing process, or an etching process. 請求項1から9のいずれか記載の製造方法により製造された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 claim 1.
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