JP2012049397A - Method of manufacturing silicon wafer - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silicon wafer that sufficiently improves gettering capability, and to provide a method of manufacturing the silicon wafer.SOLUTION: A method of manufacturing the silicon wafer comprises the steps of: irradiating a surface of a silicon wafer with laser to melt a surface layer part in the presence of at least one kind of elements of oxygen, carbon and nitrogen; and solidifying the melted surface layer part to dope with elements into the surface part. The silicon wafer obtained by the manufacturing method has a high concentration of at least one kind of elements of oxygen, carbon and nitrogen.

Description

本発明は、シリコンウェーハ、特に、ゲッタリング能力の高いシリコンウェーハの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a silicon wafer, particularly a silicon wafer having a high gettering capability.

近年、半導体デバイスの微細化が益々促進されている。例えばメモリデバイスに注目すると、シリコンウェーハ上における占有面積の縮小ばかりでなく、メモリデバイスを薄厚化して積層することにより小型化や大容量化が実現されている。   In recent years, miniaturization of semiconductor devices has been increasingly promoted. For example, paying attention to memory devices, not only the area occupied on the silicon wafer is reduced, but also the memory devices are thinned and stacked to realize miniaturization and large capacity.

こうした半導体デバイスの微細化に伴い、半導体デバイスの性能は、デバイス中に含まれるCuやNiに代表される金属不純物に大きく影響されるようになる。従って、デバイスの性能や歩留まりの向上を実現するためには、半導体デバイス層への金属不純物の混入を適切に抑制することが重要となる。   With such miniaturization of semiconductor devices, the performance of semiconductor devices is greatly influenced by metal impurities typified by Cu and Ni contained in the devices. Therefore, in order to realize improvement in device performance and yield, it is important to appropriately suppress the mixing of metal impurities into the semiconductor device layer.

従来、半導体デバイス層への金属不純物の混入を抑制する方法として、金属不純物を捕獲するゲッタリング法が一般に用いられている。
ゲッタリング法には、例えば、酸素析出物であるBMD(Bulk Micro Defect)をシリコンウェーハの内部に形成し、これをゲッタリングサイトとして用いる方法が知られており、BMD密度が大きい方がゲッタリング能力は高い。
Conventionally, a gettering method for capturing metal impurities is generally used as a method for suppressing the mixing of metal impurities into a semiconductor device layer.
In the gettering method, for example, a method is known in which BMD (Bulk Micro Defect), which is an oxygen precipitate, is formed inside a silicon wafer and used as a gettering site. A gettering method with a higher BMD density is known. Ability is high.

シリコンウェーハ中のBMD密度を増大させるには、シリコンウェーハ中の酸素濃度を高めることが有効である。このため、通常、チョクラルスキー法によりシリコン単結晶インゴットを育成する過程で、単結晶インゴット内に取り込まれる格子間酸素濃度を高めるように引き上げ条件を調整して単結晶インゴットを製造し、これを加工することにより高濃度に酸素がドープされたシリコンウェーハが製造される。
また、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶インゴットの成長時に、酸素析出を助長させる促進作用をもつ炭素をドープする方法や、熱的に安定な酸素析出核を形成させる作用をもつ窒素をドープする方法も知られている。
In order to increase the BMD density in the silicon wafer, it is effective to increase the oxygen concentration in the silicon wafer. For this reason, usually, in the process of growing a silicon single crystal ingot by the Czochralski method, a single crystal ingot is manufactured by adjusting the pulling conditions so as to increase the interstitial oxygen concentration taken into the single crystal ingot. By processing, a silicon wafer doped with oxygen at a high concentration is manufactured.
In addition, when growing a single crystal ingot by the Czochralski method, a method of doping carbon that promotes oxygen precipitation or a method of doping nitrogen that forms a thermally stable oxygen precipitation nucleus Is also known.

ところで、例えば特許文献1には、酸素と炭素とを同時にドープすることにより、Cuに対して、Cu−O−C複合体を形成することにより、Cuを捕獲できることが記載されている。
さらに、特許文献2には、酸素及び窒素がウェーハ中の空孔と結合して複合体を形成し、該複合体がCuなどの不純物を捕獲できることが記載されている。
このように、ウェーハ中の酸素、炭素、窒素は、複合体の形成により、Cuなどの金属不純物に対するゲッタリング能力を向上させることが知られている。
By the way, for example, Patent Document 1 describes that Cu can be captured by forming a Cu—O—C complex with respect to Cu by simultaneously doping oxygen and carbon.
Further, Patent Document 2 describes that oxygen and nitrogen are combined with vacancies in a wafer to form a complex, and the complex can capture impurities such as Cu.
As described above, it is known that oxygen, carbon, and nitrogen in a wafer improve the gettering ability for metal impurities such as Cu by forming a composite.

特開2003−209114号公報JP 2003-209114 A 特開2004−228139号公報JP 2004-228139 A

しかし、特許文献1に記載のチョクラルスキー法によるシリコン単結晶インゴットの成長時に酸素、炭素を同時にドープする方法では、チョクラルスキー法によってドープ可能な固溶限界濃度以下の濃度範囲に制限され、例えば、単結晶インゴット中に含まれる炭素濃度が3×1017atoms/cm3を超えるような固溶限界濃度にまで炭素をドープすると、単結晶構造が乱れ単結晶インゴットが多結晶化(有転位化)してしまう問題がある。
このため、特許文献1に記載の方法では、酸素、炭素の濃度が低いシリコン単結晶インゴットしか得られず、このインゴットから加工製造されるシリコンウェーハに十分なゲッタリング能力を発揮させることができない。また、特許文献2に記載の方法も特許文献1と同様に、単結晶インゴット中に含まれる窒素濃度が5×1015atoms/cm3を超えると単結晶インゴットが有転位化してしまうため、この濃度以下のドープ量に制限され、シリコンウェーハに十分なゲッタリング能力を発揮させることができない。
また、チョクラルスキー法によって、酸素、炭素、窒素などの不純物濃度を可能な限り高めた単結晶インゴットを育成し、この単結晶インゴットを加工してシリコンウェーハを製造した場合でも、ウェーハ全体に亘って不純物濃度が高められたウェーハが製造されることになる。シリコンウェーハ中に形成されたBMDは、CuやNiなどの金属不純物を捕獲するゲッタリングサイトとして機能するものの、BMDは欠陥の一種であり、デバイス作製領域として使用されるウェーハ表層部にBMDが存在すると、デバイス特性を悪化させてしまう。このため、デハイス作製領域として使用されるシリコンウェーハ表層部にはBMDが形成されないように、シリコンウェーハに対して表層部の不純物濃度を低下させるための高温熱処理(外方拡散熱処理)などを予め施しておかなければならないなどの問題もある。
However, in the method of simultaneously doping oxygen and carbon during the growth of a silicon single crystal ingot by the Czochralski method described in Patent Document 1, it is limited to a concentration range below the solid solution limit concentration that can be doped by the Czochralski method, For example, when carbon is doped to a solid solution limit concentration such that the concentration of carbon contained in the single crystal ingot exceeds 3 × 10 17 atoms / cm 3 , the single crystal structure is disturbed and the single crystal ingot becomes polycrystallized (dislocations). Problem).
For this reason, in the method described in Patent Document 1, only a silicon single crystal ingot having low oxygen and carbon concentrations can be obtained, and a silicon wafer processed and manufactured from this ingot cannot exhibit sufficient gettering ability. Similarly to Patent Document 1, the method described in Patent Document 2 causes dislocation of the single crystal ingot when the concentration of nitrogen contained in the single crystal ingot exceeds 5 × 10 15 atoms / cm 3. The amount of doping is less than the concentration, and the silicon wafer cannot exhibit sufficient gettering ability.
Even when a single-crystal ingot with oxygen, carbon, nitrogen, and other impurity concentrations increased as much as possible is grown by the Czochralski method and a silicon wafer is manufactured by processing this single-crystal ingot, the entire wafer is covered. Thus, a wafer having an increased impurity concentration is manufactured. BMD formed in a silicon wafer functions as a gettering site that captures metal impurities such as Cu and Ni, but BMD is a type of defect and exists in the surface layer of the wafer used as a device fabrication area Then, device characteristics are deteriorated. For this reason, a high temperature heat treatment (outward diffusion heat treatment) for reducing the impurity concentration of the surface layer portion is applied to the silicon wafer in advance so that BMD is not formed on the surface layer portion of the silicon wafer used as the de-high speed fabrication region. There are also problems such as having to keep it.

さらに、デバイス工程における後工程でゲッタリング能力の向上も求められている。すなわち、近年のデバイスの薄厚化に伴い、デバイス工程における後工程にて、デバイスが製作されないウェーハ裏面側を機械的に研削してウェーハを薄厚化した後、研削によって生じたウェーハ裏面表層部の加工歪みを除去するようにエッチングや研磨などの処理が行われる。このため、ウェーハ内部(例えばウェーハ厚みの中央部付近)にBMD密度を高くしたIG層(イントリンシックゲッタリング層)を形成したゲッタリング能力に優れるウェーハをデバイス工程に使用しても、上記したウェーハの薄厚化処理により、ウェーハ内部に形成したIG層までも削られてしまい、ウェーハの裏面の研削時や、この研削以降に実施されるシンタリングなどの各熱処理プロセス時での金属汚染を防止することができない。
しかも、薄厚化したウェーハは、高温熱処理を施すと反りや割れを生じるおそれがあり、ウェーハを薄厚化した以降に実施されるデバイス工程において、BMDが形成されるような高温熱処理は通常行われない。このため、ウェーハ薄厚化以後での、高温熱処理によるBMDの形成によらないゲッタリングの手法が希求されている。
Furthermore, an improvement in gettering ability is required in a subsequent process in the device process. In other words, with the recent thinning of devices, the wafer back surface layer part generated by grinding after mechanically grinding the wafer back side where the device is not manufactured in the subsequent process in the device process to thin the wafer Processes such as etching and polishing are performed so as to remove distortion. For this reason, even if a wafer with excellent gettering capability in which an IG layer (intrinsic gettering layer) with a high BMD density is formed inside the wafer (for example, near the center of the wafer thickness) is used in the device process, the wafer described above Due to the thinning process, even the IG layer formed inside the wafer is scraped, preventing metal contamination during grinding of the backside of the wafer and during each heat treatment process such as sintering performed after this grinding. I can't.
In addition, thinned wafers may be warped or cracked when subjected to high-temperature heat treatment, and high-temperature heat treatment that normally forms BMD is not performed in the device process that is performed after thinning the wafer. . For this reason, there is a need for a gettering technique that does not depend on the formation of BMD by high-temperature heat treatment after wafer thinning.

本発明は、上記の問題を解決しようとするものであり、その目的は、ゲッタリング能力を十分に向上させたシリコンウェーハの製造方法を提供することにある。   The present invention is intended to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a silicon wafer with sufficiently improved gettering capability.

ここで、発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた。
その結果、シリコンウェーハの表面に、酸素、炭素、窒素のうち何れか1つ以上の元素が存在する状態で、該表面にレーザーを照射して、ウェーハ表層部を溶融し、溶融させた該表層部を固化することにより、ウェーハ表層部にチョクラルスキー法によってドープ可能な固溶限界濃度以上の濃度にまで上記元素をドープすることができることを知見した。そして、このチョクラルスキー法では得られない濃度にまで不純物濃度が高められた高濃度ドープ層を有するシリコンウェーハは、デバイスプロセスの高温熱処理を受けてもウェーハ内にスリップが発生せず、ゲッタリング特性に優れるシリコンウェーハとして機能することを見出した。
Here, the inventor has intensively studied to solve the above problems.
As a result, the surface of the silicon wafer is irradiated with a laser in a state where one or more elements of oxygen, carbon, and nitrogen exist, and the surface layer of the wafer is melted and melted. It has been found that the above elements can be doped to a concentration equal to or higher than the solid solution limit concentration that can be doped by the Czochralski method by solidifying the portion. A silicon wafer having a highly doped layer whose impurity concentration is increased to a concentration that cannot be obtained by this Czochralski method does not cause slip in the wafer even when subjected to a high temperature heat treatment of the device process, and gettering It was found that it functions as a silicon wafer with excellent characteristics.

さらに、この方法によれば、レーザーによる溶融深さを、レーザー照射条件によって制御することができるため、シリコンウェーハの裏面を研削処理した後にもレーザー照射を行うことができ、薄厚化後のシリコンウェーハにも本発明の方法を適用できることの知見を得た。   Further, according to this method, since the melting depth by the laser can be controlled by the laser irradiation condition, the laser irradiation can be performed even after the back surface of the silicon wafer is ground, and the silicon wafer after being thinned. Furthermore, the present inventors have found that the method of the present invention can be applied.

本発明は、上記の知見に基づくもので、その要旨構成は、次の通りである。
(1)シリコンウェーハの両面のうち少なくとも何れか一方の面の表面に酸素、炭素、窒素のうち何れか1種類以上の元素が存在する状態にて、前記元素が存在する、前記シリコンウェーハの何れか一方の面の表面にレーザーを照射して、前記シリコンウェーハの表層部を溶融させた後、溶融させた前記表層部を固化させることにより、前記元素を前記表層部にドープすることを特徴とする、シリコンウェーハの製造方法。
This invention is based on said knowledge, The summary structure is as follows.
(1) Any of the silicon wafers in which the element is present in a state where one or more elements of oxygen, carbon, and nitrogen are present on the surface of at least one of both surfaces of the silicon wafer After irradiating the surface of one of the surfaces with a laser to melt the surface layer portion of the silicon wafer, the surface layer portion is doped by solidifying the melted surface layer portion. A method for manufacturing a silicon wafer.

(2)シリコンウェーハの両面のうち少なくとも何れか一方の面の表面に酸素、炭素、窒素のうち何れか1種類以上の元素が存在する状態にて、前記元素が存在する、前記シリコンウェーハの何れか一方の面の表面にレーザーを照射して、前記シリコンウェーハの表層部を溶融させた後、溶融させた前記表層部を固化させることにより、前記元素を前記表層部にドープし、次いで前記シリコンウェーハの何れか一方の面の表面にエピタキシャル膜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。   (2) Any of the silicon wafers in which the element is present in a state where one or more elements of oxygen, carbon, and nitrogen are present on the surface of at least one of both surfaces of the silicon wafer. The surface of the silicon wafer is irradiated with a laser to melt the surface layer portion of the silicon wafer, and the melted surface layer portion is solidified to dope the element into the surface layer portion, and then the silicon An epitaxial film is formed on the surface of any one surface of a wafer. A method for producing a silicon wafer.

(3)前記シリコンウェーハの前記レーザー照射を行った面の表面にエピタキシャル膜を形成することを特徴とする、上記(2)に記載のシリコンウェーハの製造方法。   (3) The method for producing a silicon wafer according to (2), wherein an epitaxial film is formed on a surface of the silicon wafer on which the laser irradiation has been performed.

(4)デバイス領域として使用されないシリコンウェーハの裏面を機械加工処理することにより、該シリコンウェーハを薄厚化した後、前記裏面に酸素、炭素、窒素のうち何れか1種類以上の元素が存在する状態で、前記裏面にレーザーを照射して、前記シリコンウェーハの裏面の表層部を溶融させた後、溶融させた前記表層部を固化させることにより、前記元素を前記表層部にドープすることを特徴とする、シリコンウェーハの製造方法。   (4) After thinning the silicon wafer by machining the back surface of the silicon wafer that is not used as a device region, a state in which one or more elements of oxygen, carbon, and nitrogen are present on the back surface Then, after irradiating the back surface with a laser to melt the surface layer portion on the back surface of the silicon wafer, the surface layer portion is doped by solidifying the melted surface layer portion. A method for manufacturing a silicon wafer.

本発明によれば、酸素、炭素、窒素のうち少なくとも1種類以上の元素を高濃度にドープすることができ、また、これらの元素のうち2種類以上の元素を同時にドープすることもできるため、ゲッタリング能力が十分に高いシリコンウェーハを実現することができる。
さらに、上記の元素をドープすることにより、強度の高いシリコンウェーハを実現することもできる。
According to the present invention, at least one of oxygen, carbon, and nitrogen can be doped at a high concentration, and more than two of these elements can be simultaneously doped. A silicon wafer having sufficiently high gettering capability can be realized.
Furthermore, a high-strength silicon wafer can also be realized by doping the above elements.

本発明の一実施形態を模式的に示す図である。It is a figure showing one embodiment of the present invention typically. 本発明の一実施形態を模式的に示す図である。It is a figure showing one embodiment of the present invention typically. 本発明の一実施形態を模式的に示す図である。It is a figure showing one embodiment of the present invention typically.

以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
図1(a)(b)は、本発明の第1の実施形態を模式的に示す図である。
本実施形態の方法においては、まず、シリコンウェーハ1の両面のうち少なくとも何れか一方の面の表面に、酸素、炭素、窒素の少なくとも1種類以上の元素が存在する状態にする。
次いで、ウェーハ1の表面に上記の元素が1種類以上存在する面にレーザー照射を行う。図1(a)(b)に示す例において、上記の元素がウェーハ1の両面の表面にある場合は、何れか一方の面に対してレーザーを照射する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 (a) and 1 (b) are diagrams schematically showing a first embodiment of the present invention.
In the method of the present embodiment, first, at least one element of oxygen, carbon, and nitrogen exists on the surface of at least one of both surfaces of the silicon wafer 1.
Next, laser irradiation is performed on the surface of the wafer 1 on which one or more of the above elements are present. In the example shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), when the above elements are present on both surfaces of the wafer 1, laser irradiation is performed on one of the surfaces.

レーザーを照射された面の表層部は溶融し、溶融した表層部が固化(再結晶化)する。
溶融させる表層部の厚さや不純物濃度は、レーザーの照射条件を調整することによって制御することができる。例えば、使用するレーザーの波長に応じて、エネルギー密度、パルス幅等を調整することにより、表層部の溶融させる厚さを0.1μm〜5μmの範囲で制御することができる。
ここで、「表面に元素が存在する」とは、元素がウェーハに付着するなどして、上記レーザー溶融により、当該元素が溶融シリコン中に取り込まれる状態にあることをいい、例えば、シリコンウェーハが大気雰囲気中、酸素雰囲気中、窒素雰囲気中などの、酸素、炭素、窒素のうち少なくとも1種類以上の元素を含む雰囲気中に置かれ、ウェーハ表面が当該雰囲気に晒される場合や、ウェーハの両面又は片面の表面に、酸素、炭素、窒素のいずれか1種類以上の元素を含む膜が付加されている場合などをいう。
The surface layer portion of the surface irradiated with the laser is melted, and the melted surface layer portion is solidified (recrystallized).
The thickness and impurity concentration of the surface layer portion to be melted can be controlled by adjusting the laser irradiation conditions. For example, by adjusting the energy density, pulse width, etc. according to the wavelength of the laser to be used, the thickness of the surface layer portion to be melted can be controlled in the range of 0.1 μm to 5 μm.
Here, “the element is present on the surface” means that the element is attached to the wafer and the element is taken into the molten silicon by the laser melting. Placed in an atmosphere containing at least one element of oxygen, carbon, and nitrogen, such as in an air atmosphere, an oxygen atmosphere, and a nitrogen atmosphere, and the wafer surface is exposed to the atmosphere, A case where a film containing one or more elements of oxygen, carbon, and nitrogen is added to the surface of one surface.

上記レーザー照射により、ウェーハ表面に存在していた元素が、溶融シリコン内に取り込まれ、これが固化することにより、シリコンウェーハ1内に上記元素を高濃度にドープすることができる。
レーザー照射によるウェーハ中の不純物濃度(ドープ量)は、ウェーハ表面に存在する元素の濃度、すなわち、雰囲気中の元素の濃度や膜に含まれる元素の濃度によって制御することができる。また、レーザー照射のパルス数を調整することによっても、レーザー照射により溶融させた溶融シリコン層への不純物拡散量を調整でき不純物濃度を制御することができる。
これにより、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶育成では達成不可能な濃度以上にまで、酸素、炭素、窒素の各濃度を高濃度化させたシリコンウェーハを製造することができる。具体的には、二次イオン質量分析(SIMS)による測定において、シリコンウェーハに酸素濃度1.0×1018〜2.0×1019atoms/cm3、炭素濃度1.0×1017〜1.0×1018atoms/cm3、窒素濃度1.0×1015〜1.0×1017atoms/cm3の範囲でドープすることができる。
By the laser irradiation, the elements present on the wafer surface are taken into the molten silicon and solidified, whereby the silicon wafer 1 can be doped with the elements at a high concentration.
The impurity concentration (doping amount) in the wafer by laser irradiation can be controlled by the concentration of the element present on the wafer surface, that is, the concentration of the element in the atmosphere or the concentration of the element contained in the film. Also, by adjusting the number of pulses of laser irradiation, the impurity diffusion amount into the molten silicon layer melted by laser irradiation can be adjusted, and the impurity concentration can be controlled.
This makes it possible to manufacture a silicon wafer in which the concentrations of oxygen, carbon, and nitrogen are increased to a concentration that cannot be achieved by silicon single crystal growth by the Czochralski method. Specifically, in the measurement by secondary ion mass spectrometry (SIMS), the oxygen concentration in the silicon wafer is 1.0 × 10 18 to 2.0 × 10 19 atoms / cm 3 , and the carbon concentration is 1.0 × 10 17 to 1.0 × 10 18 atoms / cm. 3. Doping can be performed in a nitrogen concentration range of 1.0 × 10 15 to 1.0 × 10 17 atoms / cm 3 .

図1(a)(b)に示すように、上記の如くして、酸素、炭素、窒素のいずれか1種類以上の元素がシリコンウェーハ1にドープされることにより、不純物ドープ層2が形成され、これがゲッタリング層となる。ゲッタリング層として機能する不純物ドープ層2は欠陥であるBMDが高密度に形成される領域であり、デバイス領域として使用することはできないため、不純物ドープ層2が形成された面1bと反対側の面1a側をデバイス層とする。
これにより、上述のように、不純物ドープ層2の酸素、炭素、窒素のいずれか1つ以上による、複合体の形成やデバイスプロセスの前工程での熱処理によって形成されるBMDにより、ゲッタリング能力が十分高いシリコンウェーハを製造することができる。
また、酸素、窒素はウェーハにドープされることによりウェーハ強度を増大させる効果があり、炭素は、ウェーハ中に酸素が存在する状態でドープされることにより、ウェーハ強度を増大させる効果がある。通常、シリコンウェーハは、チョクラルスキー法等によって製造された段階で、1.0〜1.5×1018atoms/cm3程度の格子間酸素濃度を有している。
従って、本発明によって、酸素、炭素、窒素のいずれか1種類以上の元素をドープすることにより、ウェーハ強度も増大させることができる。
また、デバイスプロセスの前工程での熱処理によりBMDが形成されることによってもウェーハ強度が増大する。
また、本発明の方法でドープする元素は、酸素、炭素、窒素であるため、ウェーハの電気抵抗率に影響を与えることもなく、さらに、本発明では、デバイス層として使用されるウェーハ表層部には酸素、炭素、窒素をドープしないため、デバイス特性を低下させることもない。
また、用いるシリコンウェーハ1の導電型や、抵抗率は任意のものとすることができるが、p型ウェーハの場合は、ボロンを高濃度にドープしたp+ウェーハとすることで、Cu−O−B複合体を形成させて、ウェーハにCuに対する高いゲッタリング能力をもたせることができる。
なお、シリコンウェーハ表面にレーザー照射を行う際、レーザー照射を施さない側の表面1aを真空吸着部材などで保持する必要があるため、レーザー照射を施さない表面1aの表面にパーティクル付着や接触傷が発生する恐れがある。このため、レーザー照射を施さない面側1aの表面をレーザー照射後に研磨するか、あるいは、レーザー照射を施さない面側1aの表面を酸化膜等の保護膜で覆った後、レーザー照射を行い、次いで、保護膜を除去することが好ましい。
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the impurity doped layer 2 is formed by doping the silicon wafer 1 with one or more elements of oxygen, carbon, and nitrogen as described above. This becomes the gettering layer. The impurity-doped layer 2 that functions as a gettering layer is a region where BMD, which is a defect, is formed at a high density, and cannot be used as a device region, so the side opposite to the surface 1b on which the impurity-doped layer 2 is formed The surface 1a side is a device layer.
Thereby, as described above, the gettering ability is achieved by the BMD formed by the heat treatment in the pre-process of the formation of the complex or the device process by any one or more of oxygen, carbon, and nitrogen of the impurity doped layer 2. A sufficiently high silicon wafer can be manufactured.
Moreover, oxygen and nitrogen are effective in increasing the wafer strength by being doped into the wafer, and carbon is effective in increasing the wafer strength by being doped in the presence of oxygen in the wafer. Usually, a silicon wafer has an interstitial oxygen concentration of about 1.0 to 1.5 × 10 18 atoms / cm 3 when it is manufactured by the Czochralski method or the like.
Therefore, according to the present invention, the wafer strength can be increased by doping one or more of oxygen, carbon, and nitrogen.
Also, the wafer strength is increased by forming the BMD by the heat treatment in the previous process of the device process.
In addition, since the elements to be doped by the method of the present invention are oxygen, carbon, and nitrogen, the electrical resistivity of the wafer is not affected, and in the present invention, the wafer surface layer portion used as a device layer is not affected. Is not doped with oxygen, carbon, or nitrogen, and does not degrade device characteristics.
In addition, the conductivity type and resistivity of the silicon wafer 1 to be used can be arbitrary, but in the case of a p-type wafer, a p + wafer doped with boron at a high concentration can be used as a Cu-O-B. A composite can be formed to give the wafer a high gettering ability for Cu.
When performing laser irradiation on the silicon wafer surface, it is necessary to hold the surface 1a on the side not subjected to laser irradiation with a vacuum suction member, etc., so that there is particle adhesion or contact damage on the surface of the surface 1a not subjected to laser irradiation. May occur. For this reason, the surface of the surface side 1a not subjected to laser irradiation is polished after laser irradiation, or the surface of the surface side 1a not subjected to laser irradiation is covered with a protective film such as an oxide film, and then laser irradiation is performed. Next, it is preferable to remove the protective film.

さらに、図2(a)に示すように、レーザー照射を行わなかった面1aの表面に対して、エピタキシャル層3を形成することにより、無欠陥で高品質のデバイス層を有し、且つ、ゲッタリング能力が十分に高く、ウェーハ強度を向上させたシリコンウェーハを製造することができる。   Furthermore, as shown in FIG. 2 (a), by forming the epitaxial layer 3 on the surface of the surface 1a that has not been irradiated with the laser, it has a defect-free and high-quality device layer, and has a getter. A silicon wafer having a sufficiently high ring ability and improved wafer strength can be manufactured.

ここで、図2(a)に示すシリコンウェーハ1は、エピタキシャル層3を形成するのに先立って、シリコンウェーハ1の裏面に上述のレーザー照射を行ってもよく、エピタキシャル層3を形成した後、シリコンウェーハ1の裏面に上述のレーザー照射を行ってもよい。
エピタキシャル層3を形成した後に、ウェーハ裏面にレーザー照射を行うと、レーザー照射の際に、エピタキシャル層3表面にパーティクル付着や傷発生が懸念されるため、レーザー照射を施した後にエピタキシャル成長処理を施すことが望ましい。エピタキシャル層3を形成した後にウェーハ裏面にレーザー照射を行う場合は、レーザー照射後にエピタキシャル層3の表面を研磨するか、あるいは、エピタキシャル層3を酸化膜等の保護膜で覆った後、レーザー照射を行い、次いで、保護膜を除去することが好ましい。
なお、ここでいう「ウェーハの裏面」とは、デバイス層を形成する面と反対側の面(エピタキシャル成長処理を施さない面側)を意味する。
Here, the silicon wafer 1 shown in FIG. 2 (a) may be subjected to the laser irradiation described above on the back surface of the silicon wafer 1 prior to forming the epitaxial layer 3, and after forming the epitaxial layer 3, The above laser irradiation may be performed on the back surface of the silicon wafer 1.
If laser irradiation is performed on the back surface of the wafer after the epitaxial layer 3 is formed, there is a risk of particle adhesion or scratching on the surface of the epitaxial layer 3 during laser irradiation. Is desirable. When laser irradiation is performed on the back surface of the wafer after the epitaxial layer 3 is formed, the surface of the epitaxial layer 3 is polished after the laser irradiation, or the epitaxial layer 3 is covered with a protective film such as an oxide film and then laser irradiation is performed. Preferably, the protective film is then removed.
Here, the “back surface of the wafer” means the surface opposite to the surface on which the device layer is formed (the surface side on which the epitaxial growth process is not performed).

上記エピタキシャル層の形成は、通常の方法で行うことができる。
例えば、エピタキシャル装置内で、ウェーハをサセプタに載置し、水素ガスを導入して水素ガス雰囲気下で1100℃〜1200℃に昇温して、ベークする。
次いで、原料ガスのトリクロロシランガス、キャリアガスの水素ガス、ドーパントガスのジボランガスをエピタキシャル炉内に導入して、ウェーハ表面にエピタキシャル層を形成することができる。
このようにして、厚さ1μm〜100μmのエピタキシャル層を形成することができる。
なお、以下の実施形態における、エピタキシャル膜の形成も同様に、通常のエピタキシャル成長方法を用いることができる。
The epitaxial layer can be formed by a usual method.
For example, in an epitaxial apparatus, a wafer is mounted on a susceptor, hydrogen gas is introduced, the temperature is raised to 1100 ° C. to 1200 ° C. in a hydrogen gas atmosphere, and baking is performed.
Next, a trichlorosilane gas as a source gas, a hydrogen gas as a carrier gas, and a diborane gas as a dopant gas can be introduced into an epitaxial furnace to form an epitaxial layer on the wafer surface.
In this way, an epitaxial layer having a thickness of 1 μm to 100 μm can be formed.
In the following embodiments, the epitaxial film can be formed using a normal epitaxial growth method.

本発明の別の実施形態として、図2(b)に示すように、上述のレーザー照射を行った面1aの表面に対して、エピタキシャル層3を形成することができる。
これにより、無欠陥で高品質なデバイス層となるエピタキシャル層3直下に、酸素、炭素、窒素のいずれか1種類以上の元素が高濃度にドープされた、不純物ドープ層2が存在することとなるため、より高いゲッタリング能力を有するシリコンウェーハ1を実現することができる。また、エピタキシャル層3直下に不純物ドープ層2が存在することにより、シリコンウェーハ1の裏面がデバイス後工程において研削により薄厚化された場合でも、当該不純物ドープ層が残存するため、ゲッタリング能力が低下することはない。
また、図1(a)(b)に示す実施形態の場合と同様に、高濃度の酸素、炭素、窒素がドープされることによるウェーハ強度の増大の効果もある。
なお、エピタキシャル層3の表面の平坦度を向上させるため、エピタキシャル層3を形成するのに先立って、レーザー照射された面の表面を研磨処理するなどして平坦化することが好ましい。
なお、デバイス後工程での裏面研削は、通常、デバイスが形成された表面から20〜100μmの厚さが残る範囲で研削する。
As another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2 (b), an epitaxial layer 3 can be formed on the surface 1a subjected to the laser irradiation described above.
As a result, an impurity-doped layer 2 in which one or more elements of oxygen, carbon, and nitrogen are doped at a high concentration exists immediately below the epitaxial layer 3 that is a defect-free and high-quality device layer. Therefore, the silicon wafer 1 having higher gettering capability can be realized. In addition, the presence of the impurity-doped layer 2 immediately below the epitaxial layer 3 reduces the gettering ability because the impurity-doped layer remains even when the back surface of the silicon wafer 1 is thinned by grinding in the device post-process. Never do.
Further, as in the case of the embodiment shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), there is an effect of increasing the wafer strength by doping with high concentrations of oxygen, carbon, and nitrogen.
In order to improve the flatness of the surface of the epitaxial layer 3, it is preferable to planarize the surface of the surface irradiated with the laser before the epitaxial layer 3 is formed.
Note that the back surface grinding in the device post-process is usually performed in a range in which a thickness of 20 to 100 μm remains from the surface on which the device is formed.

さらに、図2(c)に示すように、シリコンウェーハの両面に上述のレーザー照射をして、不純物ドープ層2a、2bを形成した後、該ウェーハのいずれかの面、図示例では不純物ドープ層2a側の表面にエピタキシャル層3を形成することができる。
これにより、図2(c)に示すシリコンウェーハ1は、ウェーハ裏面の研削前には、不純物ドープ層2bによるゲッタリング効果と、不純物ドープ層2aによる近接ゲッタリング効果を併せ持つ。
また、ウェーハ裏面の研削時に、不純物ドープ層2bが削られた場合であっても、裏面研削時及び研削後のCu汚染に対して、不純物ドープ層2aによる近接ゲッタリング効果を有する。
さらに、図1(a)(b)に示す実施形態の場合と同様に、ウェーハ強度の増大の効果もある。
ここで、ウェーハ両面にレーザーを照射するのは、両面に同時に照射しても、順次照射しても良く、ただし、レーザー照射時には、レーザーを照射する面の表面に上記元素が存在している必要がある。
なお、図2(c)に示すシリコンウェーハ1は、まず片面にレーザー照射を行ってゲッタリング層2aを形成した後、該ゲッタリング層2aの表面にエピタキシャル層3を形成し、その後、ウェーハ裏面にレーザー照射を行って、ゲッタリング層2bを形成することによって得ることもできる。この場合、上述のとおり、エピタキシャル膜の品質を低下させないように、レーザー照射後にエピタキシャル層3の表面を研磨するか、あるいは、エピタキシャル層3を酸化膜等の保護膜で覆った後、レーザー照射を行い、次いで、保護膜を除去することが好ましい。
Further, as shown in FIG. 2 (c), after laser irradiation is performed on both sides of the silicon wafer to form the impurity doped layers 2a and 2b, either side of the wafer, in the illustrated example, the impurity doped layer The epitaxial layer 3 can be formed on the surface on the 2a side.
Thereby, the silicon wafer 1 shown in FIG. 2 (c) has both the gettering effect by the impurity doped layer 2b and the proximity gettering effect by the impurity doped layer 2a before grinding the back surface of the wafer.
In addition, even when the impurity-doped layer 2b is removed during grinding of the wafer back surface, it has a proximity gettering effect by the impurity-doped layer 2a against Cu contamination during back-surface grinding and after grinding.
Further, as in the case of the embodiment shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), there is an effect of increasing the wafer strength.
Here, laser irradiation on both surfaces of the wafer may be performed on both surfaces simultaneously or sequentially. However, at the time of laser irradiation, the above elements must be present on the surface of the laser irradiation surface. There is.
The silicon wafer 1 shown in FIG. 2 (c) is formed by first irradiating a laser on one side to form a gettering layer 2a, and then forming an epitaxial layer 3 on the surface of the gettering layer 2a. It is also possible to obtain the gettering layer 2b by irradiating with laser. In this case, as described above, the surface of the epitaxial layer 3 is polished after the laser irradiation so as not to deteriorate the quality of the epitaxial film, or the epitaxial layer 3 is covered with a protective film such as an oxide film and then irradiated with the laser. Preferably, the protective film is then removed.

さらに、上述のレーザー照射は、図3に示すように、シリコンウェーハ1の裏面1bを研削しウェーハ1を薄厚化した後においても行うこともできる。
すなわち、ウェーハ1の裏面を研削して薄厚化した後、裏面1bの表面に、酸素、炭素、窒素のいずれか1つ以上の元素が存在する状態で、当該裏面1bに対してレーザー照射をし、裏面1bの表層部を溶融、固化して、上記元素をウェーハ1にドープすることができる。
これにより、この薄厚化されたウェーハ1は、デバイスが形成されるウェーハ表層部の直下に位置する裏面1b表層部に不純物ドープ層2を備えていることから、ゲッタンリング能力に優れ、例えばデバイスプロセスの後工程での裏面研削時又は研削後のCuの汚染に対しても十分なゲッタリング能力を有する。
また、図1(a)(b)の実施形態の場合と同様に、ウェーハの強度が増大する効果もある。
さらに、通常デバイスプロセスの後工程では、ウェーハ1の薄厚化のために実施される裏面研削によってウェーハ裏面1bに加工歪が生じるため、この加工歪みを研磨又はエッチングによって除去する工程を必要としていたが、これらの研磨やエッチング処理に代えてレーザー照射を実施することにより、表層部の溶融、固化によって加工歪が除去される。
このため、加工歪の除去によるウェーハ強度の増大や、上記の研磨又はエッチング工程が不要となるという利点もある。
Further, the laser irradiation described above can be performed even after the back surface 1b of the silicon wafer 1 is ground and the wafer 1 is thinned as shown in FIG.
That is, after the back surface of the wafer 1 is ground and thinned, the back surface 1b is irradiated with laser in a state where one or more elements of oxygen, carbon, and nitrogen are present on the surface of the back surface 1b. The element 1 can be doped into the wafer 1 by melting and solidifying the surface layer portion of the back surface 1b.
As a result, the thinned wafer 1 has the impurity doped layer 2 on the back surface 1b surface layer portion located immediately below the wafer surface layer portion on which the device is formed. Sufficient gettering capability is provided for Cu contamination during back surface grinding or after grinding in a later process.
Further, as in the case of the embodiment of FIGS. 1 (a) and 1 (b), there is an effect of increasing the strength of the wafer.
Furthermore, in the post-process of the normal device process, a processing strain is generated on the wafer back surface 1b by the back surface grinding performed to reduce the thickness of the wafer 1. Therefore, a process of removing the processing strain by polishing or etching is required. By applying laser irradiation instead of these polishing and etching processes, processing strain is removed by melting and solidifying the surface layer portion.
For this reason, there is an advantage that the wafer strength is increased by removing the processing strain and the above polishing or etching process is not required.

《実験1》
本発明の効果を確かめるため、以下の実験を行った。
まず、径300mm、厚さ780μmのp-シリコンウェーハ(ボロン濃度1.0×1015atoms/cm3、格子間酸素濃度1.2×1018atoms/cm3)を複数枚用意し、そのうち半数のウェーハの片面をレーザー照射し(発明例1)、他の半数のウェーハにはレーザー照射を行わなかった(比較例1)。
レーザー照射条件は、大気雰囲気中での照射とし、波長はYAGレーザーの2倍波(532nm)とし、エネルギー密度10J/cm2、パルス幅300ns、パルス数10回とした。
上記レーザーを照射されたウェーハ片面の表層部は、約2μmの深さまで溶融し、溶融した表層部を固化させた。
レーザー照射して溶融し、固化した表層部を電子顕微鏡(TEM)で観察した結果、欠陥は観察されなかった。このことから表層部は無欠陥で固化されたことがわかる。
Experiment 1
In order to confirm the effect of the present invention, the following experiment was conducted.
First, prepare a plurality of p-silicon wafers with a diameter of 300 mm and a thickness of 780 μm (boron concentration 1.0 × 10 15 atoms / cm 3 , interstitial oxygen concentration 1.2 × 10 18 atoms / cm 3 ). Was irradiated with laser (Invention Example 1), and the other half of the wafers were not irradiated with laser (Comparative Example 1).
The laser irradiation conditions were irradiation in the air atmosphere, the wavelength was a double wave (532 nm) of the YAG laser, the energy density was 10 J / cm 2 , the pulse width was 300 ns, and the number of pulses was 10 times.
The surface layer portion on one side of the wafer irradiated with the laser was melted to a depth of about 2 μm, and the melted surface layer portion was solidified.
As a result of observing the surface layer portion melted and solidified by laser irradiation with an electron microscope (TEM), no defects were observed. This indicates that the surface layer portion was solidified without any defects.

上記の発明例1及び比較例1にかかるウェーハに対し、二次イオン質量分析(SIMS)により、酸素、炭素、窒素の深さプロファイルを評価した。評価結果を以下の表1に示す。   For the wafers according to Invention Example 1 and Comparative Example 1, the depth profiles of oxygen, carbon, and nitrogen were evaluated by secondary ion mass spectrometry (SIMS). The evaluation results are shown in Table 1 below.

次いで、発明例1にかかるウェーハについて、レーザー照射した面の表面の表面粗さが大きいため、約1μm研磨して鏡面にし、ゲッタリング層を約1μm残存させた。また、レーザー照射しなかった面の表面も研磨して鏡面にした。
その後、発明例1及び比較例1にかかるウェーハに対して、不活性ガス雰囲気で1200℃の温度で1時間の高温熱処理(スリップ評価熱処理)を実施した後、酸化雰囲気で800℃の温度で4時間の熱処理に続けて、酸化雰囲気で1000℃の温度で16時間の熱処理を行う二段階熱処理(BMD密度評価熱処理)を施した。
Next, for the wafer according to Invention Example 1, since the surface roughness of the laser-irradiated surface was large, the surface was polished by about 1 μm to a mirror surface, and the gettering layer remained about 1 μm. The surface that was not irradiated with the laser was also polished into a mirror surface.
Thereafter, the wafer according to Invention Example 1 and Comparative Example 1 was subjected to a high-temperature heat treatment (slip evaluation heat treatment) for 1 hour at a temperature of 1200 ° C. in an inert gas atmosphere, and then at a temperature of 800 ° C. in an oxidizing atmosphere. Following the heat treatment for a period of time, a two-step heat treatment (BMD density evaluation heat treatment) was performed in which heat treatment was performed at 1000 ° C. for 16 hours in an oxidizing atmosphere.

上記熱処理を施した、発明例1及び比較例1にかかるウェーハに対し、X線トポグラフィーを用いて、スリップの発生を評価する試験を行った。
また、発明例1及び比較例1にかかるウェーハ表層部のBMD密度を赤外光散乱トモグラフィーで評価した。
さらに、発明例1及び比較例1にかかるウェーハのゲッタリング効果を確認するため、ウェーハ表層部1μmの範囲のCu濃度及びNi濃度を化学分析により評価した。
これらの評価結果も以下の表1に示す。
The wafer according to Invention Example 1 and Comparative Example 1 subjected to the heat treatment was subjected to a test for evaluating the occurrence of slip using X-ray topography.
Further, the BMD density of the wafer surface layer portion according to Invention Example 1 and Comparative Example 1 was evaluated by infrared light scattering tomography.
Furthermore, in order to confirm the gettering effect of the wafer according to Invention Example 1 and Comparative Example 1, the Cu concentration and Ni concentration in the range of 1 μm of the wafer surface layer portion were evaluated by chemical analysis.
These evaluation results are also shown in Table 1 below.

《実験2》
次に、径300mm、厚さ780μmのp+シリコンウェーハ(ボロン濃度1.0×1019atoms/cm3、格子間酸素濃度1.2×1018atoms/cm3)に対しても同様の実験を行った。
レーザー照射条件を、大気雰囲気中の照射とし、波長を308nmとし、エネルギー密度5J/cm2、パルス幅200ns、パルス数1回とした以外は実験1と同様である。
この評価結果を表1に示してある。
なお、表1において発明例2、比較例2とは、それぞれ実験2において上述のレーザー照射を行ったウェーハと行わなかったウェーハを意味する。
Experiment 2
Next, a similar experiment was performed on a p + silicon wafer (boron concentration: 1.0 × 10 19 atoms / cm 3 , interstitial oxygen concentration: 1.2 × 10 18 atoms / cm 3 ) having a diameter of 300 mm and a thickness of 780 μm.
The laser irradiation conditions are the same as those in Experiment 1 except that the irradiation is performed in the air, the wavelength is 308 nm, the energy density is 5 J / cm 2 , the pulse width is 200 ns, and the number of pulses is one.
The evaluation results are shown in Table 1.
In Table 1, Invention Example 2 and Comparative Example 2 mean the wafer that was subjected to the laser irradiation and the wafer that was not performed in Experiment 2, respectively.

Figure 2012049397
Figure 2012049397

表1に示すように、発明例1にかかるウェーハのレーザー照射した側の表面から約2μmの領域に、1.0×1019atoms/cm3の酸素、1.0×1018atoms/cm3の炭素、1.0×1016atoms/cm3の窒素が検出され、この領域に不純物ドープ層が形成されたことが確認できた。また、発明例2にかかるウェーハではウェーハのレーザー照射した側の表面から約0.2μmの領域に1.0×1019atoms/cm3の酸素、1.0×1018atoms/cm3の炭素、1.0×1016atoms/cm3の窒素が検出され、この領域に不純物ドープ層が形成されたことが確認できた。
一方、比較例1、2にかかるウェーハは、レーザー処理を施していないため、炭素、窒素は検出されず、ウェーハ表層部の酸素濃度は高温熱処理による酸素外方拡散により、酸素濃度の低下を招いていた。
また、比較例1にかかるウェーハでは、多数のスリップの発生が確認され、比較例2にかかるウェーハでは少数のスリップの発生が確認されたが、発明例1、2にかかるウェーハではスリップが見られなかった。
さらに、発明例1、2にかかるウェーハでは高密度のBMDが検出されたが、比較例1にかかるウェーハではBMDは検出されず、比較例2にかかるウェーハはBMD密度が低かった。
なお、BMD密度、スリップの発生に関し、比較例1と2とで差があるのは、比較例2の方のボロン濃度が高いため、ウェーハの強度が向上し、また酸素の析出が促進されたためであると考えられる。
また、比較例1にかかるウェーハは、約1.0×1014atoms/cm3のCu及び約1.0×1015atoms/cm3のNiが検出され、比較例2にかかるウェーハでは、約5.0×1013atoms/cm3のCu及び約5.0×1014atoms/cm3のNiが検出されたが、発明例1、2にかかるウェーハではCu及びNiは検出されなかった。
これらのことから、発明例1、2にかかるウェーハは、レーザー照射を行った結果、十分なゲッタリング能力を有し、またウェーハ強度が向上していることがわかる。
As shown in Table 1, 1.0 × 10 19 atoms / cm 3 of oxygen, 1.0 × 10 18 atoms / cm 3 of carbon, 1.0 in a region of about 2 μm from the laser-irradiated surface of the wafer according to Invention Example 1. × 10 16 atoms / cm 3 of nitrogen was detected, and it was confirmed that an impurity doped layer was formed in this region. Further, in the wafer according to Invention Example 2, 1.0 × 10 19 atoms / cm 3 of oxygen, 1.0 × 10 18 atoms / cm 3 of carbon, 1.0 × 10 16 in a region of about 0.2 μm from the surface of the wafer irradiated with laser. Atom / cm 3 nitrogen was detected, and it was confirmed that an impurity-doped layer was formed in this region.
On the other hand, since the wafers according to Comparative Examples 1 and 2 were not subjected to laser treatment, carbon and nitrogen were not detected, and the oxygen concentration in the surface layer of the wafer caused a decrease in oxygen concentration due to oxygen outward diffusion by high-temperature heat treatment. It was.
In addition, the occurrence of a large number of slips was confirmed in the wafer according to Comparative Example 1, and the occurrence of a small number of slips was confirmed in the wafer according to Comparative Example 2, but the slip was observed in the wafers according to Invention Examples 1 and 2. There wasn't.
Further, high-density BMD was detected in the wafers according to Invention Examples 1 and 2, but BMD was not detected in the wafer according to Comparative Example 1, and the BMD density of the wafer according to Comparative Example 2 was low.
Regarding the occurrence of BMD density and slip, there is a difference between Comparative Examples 1 and 2 because the boron concentration in Comparative Example 2 is higher, which improves the strength of the wafer and promotes the precipitation of oxygen. It is thought that.
Further, about 1.0 × 10 14 atoms / cm 3 of Cu and about 1.0 × 10 15 atoms / cm 3 of Ni were detected in the wafer according to Comparative Example 1, and about 5.0 × 10 13 in the wafer according to Comparative Example 2. Although atoms / cm 3 in Cu and about 5.0 × 10 14 atoms / cm 3 of Ni were detected, Cu and Ni in a wafer according to the invention examples 1 and 2 were not detected.
From these results, it can be seen that the wafers according to Invention Examples 1 and 2 have sufficient gettering capability and improved wafer strength as a result of laser irradiation.

《実験3》
径300mm、厚さ780μmのp-シリコンウェーハ(ボロン濃度1.0×1015atoms/cm3、格子間酸素濃度1.2×1018atoms/cm3)を複数枚用意し、そのうち半数のウェーハの片面を実験1と同様の条件でレーザー照射し(発明例3)、他の半数のウェーハにはレーザー照射を行わなかった(比較例3)。
ここで、SIMSによる酸素、炭素、窒素の深さプロファイルの評価を行ったが、評価結果は、実験1と同様であった。
次いで、発明例3にかかるウェーハのレーザー照射を行った面の表面を1μm研磨して、鏡面にして、ゲッタリング層を1μm残存させた後、該ゲッタリング層の上に約3μmのエピタキシャル層を形成した。比較例3にもウェーハの片面に約3μmのエピタキシャル層を形成した。
その後、発明例3及び比較例3にかかるウェーハに対し、実験1と同様のバッチ熱処理を施し、次いで、デバイスプロセスの後工程を模擬して、ウェーハの裏面を研削して、ウェーハの厚さを100μmとした。
この後工程を模擬した研削によるCu及びNi汚染に対するゲッタリング効果を確認するため、実験1と同様のゲッタリング効果の評価を行った。
Experiment 3
Prepare multiple p-silicon wafers with a diameter of 300 mm and a thickness of 780 μm (boron concentration 1.0 × 10 15 atoms / cm 3 , interstitial oxygen concentration 1.2 × 10 18 atoms / cm 3 ), and test one side of half of the wafers Laser irradiation was performed under the same conditions as in Example 1 (Invention Example 3), and the other half of the wafers were not irradiated with laser (Comparative Example 3).
Here, the depth profiles of oxygen, carbon, and nitrogen were evaluated by SIMS, and the evaluation results were the same as those in Experiment 1.
Next, the surface of the wafer subjected to laser irradiation according to Invention Example 3 is polished by 1 μm to be a mirror surface, and after leaving the gettering layer by 1 μm, an epitaxial layer of about 3 μm is formed on the gettering layer. Formed. In Comparative Example 3, an epitaxial layer of about 3 μm was formed on one side of the wafer.
Thereafter, the wafer according to Invention Example 3 and Comparative Example 3 was subjected to the same batch heat treatment as in Experiment 1, and then the back surface of the wafer was ground to simulate the post-process of the device process, and the wafer thickness was reduced. The thickness was 100 μm.
In order to confirm the gettering effect against Cu and Ni contamination by grinding simulating this post-process, the same gettering effect as in Experiment 1 was evaluated.

《実験4》
次に、厚さ780μmのp+シリコンウェーハ(ボロン濃度1.0×1019atoms/cm3、格子間酸素濃度1.2×1018atoms/cm3)に対しても実験3と同様の実験を行った。
なお、レーザー照射条件は実験2と同様とし、デバイスプロセスの後工程を模擬したウェーハの裏面の研削では、ウェーハの厚さを20μmとした。
実験3、4の評価結果を表2に示す。
ここで、表2において発明例4、比較例4とは、それぞれ実験4において上述のレーザー照射を行ったウェーハと行わなかったウェーハを意味する。
Experiment 4
Next, an experiment similar to Experiment 3 was performed on a p + silicon wafer having a thickness of 780 μm (boron concentration: 1.0 × 10 19 atoms / cm 3 and interstitial oxygen concentration: 1.2 × 10 18 atoms / cm 3 ).
The laser irradiation conditions were the same as in Experiment 2, and the wafer thickness was 20 μm in the grinding of the back surface of the wafer simulating the post-process of the device process.
The evaluation results of Experiments 3 and 4 are shown in Table 2.
Here, Invention Example 4 and Comparative Example 4 in Table 2 mean the wafer that was subjected to the laser irradiation and the wafer that was not performed in Experiment 4, respectively.

Figure 2012049397
Figure 2012049397

表2より、比較例3にかかるウェーハでは、1.0×1015atoms/cm3のCu、1.0×1015atoms/cm3のNiが検出され、比較例4にかかるウェーハでは、1.0×1014atoms/cm3のCu、5.0×1014atoms/cm3のNiが検出されたが、発明例3、4にかかるウェーハではCu及びNiは検出されなかった。
このことから、上述のレーザー照射を行った、発明例3、4にかかるウェーハは、後工程を模擬した研削によるCu及びNi汚染に対して十分なゲッタリング能力を有することがわかる。
From Table 2, 1.0 × 10 15 atoms / cm 3 of Cu and 1.0 × 10 15 atoms / cm 3 of Ni were detected in the wafer according to Comparative Example 3, and 1.0 × 10 14 atoms in the wafer according to Comparative Example 4. / cm 3 Cu and 5.0 × 10 14 atoms / cm 3 Ni were detected, but Cu and Ni were not detected in the wafers according to Invention Examples 3 and 4.
From this, it can be seen that the wafers according to Invention Examples 3 and 4 subjected to the laser irradiation described above have sufficient gettering ability against Cu and Ni contamination due to grinding simulating the post-process.

《実験5》
厚さ780μmのp-シリコンウェーハ(ボロン濃度1.0×1015atoms/cm3、格子間酸素濃度1.2×1018atoms/cm3)を複数枚用意し、該ウェーハ裏面を研削して、ウェーハの厚さを100μmに薄厚化した後、半数のウェーハの片面を実験1と同様の条件でレーザー照射し(発明例5)、他の半数のウェーハにはレーザー照射を行わなかった(比較例5)。
レーザー照射して溶融し、固化した表層部を電子顕微鏡(TEM)で観察した結果、欠陥は観察されなかった。このことから表層部は無欠陥で固化されたことがわかる。
Experiment 5
Prepare multiple p-silicon wafers with a thickness of 780 μm (boron concentration 1.0 × 10 15 atoms / cm 3 , interstitial oxygen concentration 1.2 × 10 18 atoms / cm 3 ), grind the back surface of the wafer, After the thickness was reduced to 100 μm, one side of half of the wafers were irradiated with laser under the same conditions as in Experiment 1 (Invention Example 5), and the other half of the wafers were not irradiated with laser (Comparative Example 5).
As a result of observing the surface layer portion melted and solidified by laser irradiation with an electron microscope (TEM), no defects were observed. This indicates that the surface layer portion was solidified without any defects.

その後、上記発明例5及び比較例5にかかるウェーハに対し、酸素、炭素、窒素の深さプロファイルの評価を実験1と同様に行い、また、後工程を模擬した研削によるCu汚染に対するゲッタリング効果の評価を実験3と同様に行った。   Thereafter, for the wafers according to Invention Example 5 and Comparative Example 5, evaluation of the depth profile of oxygen, carbon, and nitrogen was performed in the same manner as in Experiment 1, and the gettering effect against Cu contamination by grinding simulating the post-process Was evaluated in the same manner as in Experiment 3.

《実験6》
次に、厚さ780μmのp+シリコンウェーハ(ボロン濃度1.0×1019atoms/cm3、格子間酸素濃度1.2×1018atoms/cm3)に対しても実験5と同様の実験を行った。
なお、レーザー照射条件は実験2と同様とし、ウェーハ裏面研削は、ウェーハの厚さを20μmまで研削した。
実験5、6の評価結果を表3に示す。
ここで、表3において発明例6、比較例6とは、それぞれ実験6において、上述のレーザー照射を行ったウェーハと行わなかったウェーハを意味する。
Experiment 6
Next, an experiment similar to Experiment 5 was performed on a p + silicon wafer having a thickness of 780 μm (boron concentration: 1.0 × 10 19 atoms / cm 3 and interstitial oxygen concentration: 1.2 × 10 18 atoms / cm 3 ).
The laser irradiation conditions were the same as those in Experiment 2, and the wafer backside grinding was performed by grinding the wafer thickness to 20 μm.
The evaluation results of Experiments 5 and 6 are shown in Table 3.
Here, in Table 3, Invention Example 6 and Comparative Example 6 mean the wafer that was subjected to the laser irradiation and the wafer that was not performed in Experiment 6, respectively.

Figure 2012049397
Figure 2012049397

表3より、後工程での研削を模擬し、薄厚化したウェーハに対しても、レーザーの照射条件を調整することによって、酸素、炭素、窒素を高濃度にドープすることができ、後工程での研削によるCu汚染に対し、十分なゲッタリング能力を有するウェーハを実現できることがわかる。   From Table 3, it is possible to dope oxygen, carbon, and nitrogen at a high concentration by adjusting the laser irradiation conditions even for thinned wafers that simulate grinding in the subsequent process. It can be seen that a wafer having sufficient gettering ability can be realized against Cu contamination caused by grinding.

なお、上記の実験をn-ウェーハ、n+ウェーハで行った結果も同様に、上述のレーザー照射を行ったウェーハは、十分なゲッタリング能力を有し、ウェーハ強度が向上していた。
また、酸素雰囲気、窒素雰囲気中でレーザー照射を行った場合や、レーザーを照射する面の表面に酸化膜、窒化膜、炭化膜等を付加した状態でレーザー照射した結果も同様に十分なゲッタリング能力を有し、ウェーハ強度が向上していた。
Similarly, as a result of performing the above experiment on an n− wafer and an n + wafer, the wafer subjected to the laser irradiation described above had sufficient gettering ability and improved wafer strength.
In addition, when laser irradiation is performed in an oxygen atmosphere or nitrogen atmosphere, or the result of laser irradiation with an oxide film, nitride film, carbide film, etc. added to the surface of the laser irradiation surface, sufficient gettering is also achieved. The wafer strength was improved.

1 シリコンウェーハ
1a、1b シリコンウェーハの片面
2、2a、2b 不純物ドープ層(ゲッタリング層)
3 エピタキシャル層
1 Silicon wafer
1a, 1b One side of silicon wafer
2, 2a, 2b Impurity doped layer (gettering layer)
3 Epitaxial layer

Claims (4)

シリコンウェーハの両面のうち少なくとも何れか一方の面の表面に酸素、炭素、窒素のうち何れか1種類以上の元素が存在する状態にて、前記元素が存在する、前記シリコンウェーハの何れか一方の面の表面にレーザーを照射して、前記シリコンウェーハの表層部を溶融させた後、溶融させた前記表層部を固化させることにより、前記元素を前記表層部にドープすることを特徴とする、シリコンウェーハの製造方法。   In the state where one or more of oxygen, carbon, and nitrogen are present on the surface of at least one of both surfaces of the silicon wafer, the element is present, and one of the silicon wafers is present. The surface of the silicon wafer is irradiated with a laser to melt the surface layer portion of the silicon wafer, and then the molten surface layer portion is solidified to dope the element into the surface layer portion. Wafer manufacturing method. シリコンウェーハの両面のうち少なくとも何れか一方の面の表面に酸素、炭素、窒素のうち何れか1種類以上の元素が存在する状態にて、前記元素が存在する、前記シリコンウェーハの何れか一方の面の表面にレーザーを照射して、前記シリコンウェーハの表層部を溶融させた後、溶融させた前記表層部を固化させることにより、前記元素を前記表層部にドープし、次いで前記シリコンウェーハの何れか一方の面の表面にエピタキシャル膜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。   In the state where one or more of oxygen, carbon, and nitrogen are present on the surface of at least one of both surfaces of the silicon wafer, the element is present, and one of the silicon wafers is present. The surface of the silicon wafer is irradiated with a laser to melt the surface layer portion of the silicon wafer, and then the molten surface layer portion is solidified to dope the element into the surface layer portion, and then to any of the silicon wafers A method for producing a silicon wafer, comprising forming an epitaxial film on the surface of one of the surfaces. 前記シリコンウェーハの前記レーザー照射を行った面の表面にエピタキシャル膜を形成することを特徴とする、請求項2に記載の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 an epitaxial film is formed on a surface of the silicon wafer on which the laser irradiation has been performed. デバイス領域として使用されないシリコンウェーハの裏面を機械加工処理することにより、該シリコンウェーハを薄厚化した後、前記裏面に酸素、炭素、窒素のうち何れか1種類以上の元素が存在する状態で、前記裏面にレーザーを照射して、前記シリコンウェーハの裏面の表層部を溶融させた後、溶融させた前記表層部を固化させることにより、前記元素を前記表層部にドープすることを特徴とする、シリコンウェーハの製造方法。   By thinning the silicon wafer by machining the back surface of the silicon wafer that is not used as a device region, in the state where one or more elements of oxygen, carbon, nitrogen are present on the back surface, The back surface of the silicon wafer is irradiated with a laser to melt the surface layer portion of the silicon wafer, and then the molten surface layer portion is solidified to dope the element into the surface layer portion. Wafer manufacturing method.
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