JP2883752B2 - シリコンウェーハの製造方法 - Google Patents
シリコンウェーハの製造方法Info
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- JP2883752B2 JP2883752B2 JP3205395A JP20539591A JP2883752B2 JP 2883752 B2 JP2883752 B2 JP 2883752B2 JP 3205395 A JP3205395 A JP 3205395A JP 20539591 A JP20539591 A JP 20539591A JP 2883752 B2 JP2883752 B2 JP 2883752B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はシリコンウェーハの製
造方法、特に高酸素濃度のＭＣＺウェーハに所定の熱処
理を施すことにより、シリコンウェーハの強度を向上さ
せ、かつ、不純物のゲッタリング能力を増大したシリコ
ンウェーハの製造方法に関する。
造方法、特に高酸素濃度のＭＣＺウェーハに所定の熱処
理を施すことにより、シリコンウェーハの強度を向上さ
せ、かつ、不純物のゲッタリング能力を増大したシリコ
ンウェーハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、メガビットメモリの量産化に基づ
いてＤＲＡＭ等の半導体素子の高集積化が要求され、シ
リコンウェーハについてもより一層の高品質化が要望さ
れている。
いてＤＲＡＭ等の半導体素子の高集積化が要求され、シ
リコンウェーハについてもより一層の高品質化が要望さ
れている。
【０００３】従来のシリコンウェーハの製造方法として
は、ＣＺ法が知られていた。このＣＺ法で成長させたシ
リコン単結晶は、導電型、抵抗率を決定するために添加
されるドーパント以外にも、不純物として酸素を１０
１７〜１０１８ｃｍ−３程度の濃度で含んでいた。この
酸素は、結晶成長時に多結晶シリコンを溶融する容器で
ある石英るつぼから融液中に溶出し、成長した単結晶シ
リコンに含まれるものである。ＣＺ法の結晶では酸素が
デバイス製造プロセスで用いる通常の熱処理温度では過
飽和となり、その熱処理中に析出し、結晶欠陥の原因と
なっている。一方、この結晶欠陥が素子形成領域から離
れて結晶の内部に存在する場合は、その表面付近の重金
属等の汚染を除去するゲッタリング中心として働くもの
である。
は、ＣＺ法が知られていた。このＣＺ法で成長させたシ
リコン単結晶は、導電型、抵抗率を決定するために添加
されるドーパント以外にも、不純物として酸素を１０
１７〜１０１８ｃｍ−３程度の濃度で含んでいた。この
酸素は、結晶成長時に多結晶シリコンを溶融する容器で
ある石英るつぼから融液中に溶出し、成長した単結晶シ
リコンに含まれるものである。ＣＺ法の結晶では酸素が
デバイス製造プロセスで用いる通常の熱処理温度では過
飽和となり、その熱処理中に析出し、結晶欠陥の原因と
なっている。一方、この結晶欠陥が素子形成領域から離
れて結晶の内部に存在する場合は、その表面付近の重金
属等の汚染を除去するゲッタリング中心として働くもの
である。
【０００４】したがって、従来のＣＺウェーハにあって
は、ゲッタリング能力を増大させるため、含まれる酸素
濃度を高めることが行われていた。例えばその酸素濃度
［Ｏｉ］を、［Ｏｉ］≧１０１８ｃｍ−３としていた。
この結果、デバイス熱処理によりシリコンウェーハ中に
は結晶欠陥が多く存在することとなる。
は、ゲッタリング能力を増大させるため、含まれる酸素
濃度を高めることが行われていた。例えばその酸素濃度
［Ｏｉ］を、［Ｏｉ］≧１０１８ｃｍ−３としていた。
この結果、デバイス熱処理によりシリコンウェーハ中に
は結晶欠陥が多く存在することとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
ゲッタリング能力を高めたシリコンウェーハにあって
は、このシリコンウェーハ中に表面領域、内部領域を問
わずその全域に多数の結晶欠陥が略均一に分布すること
となっていた。このため、このシリコンウェーハの機械
的強度が弱いという問題が生じていた。そこで、ＣＺ法
により低酸素濃度のシリコンウェーハとして、ゲッタリ
ング能力をある程度犠牲にして機械的強度を高めていた
ものである。
ゲッタリング能力を高めたシリコンウェーハにあって
は、このシリコンウェーハ中に表面領域、内部領域を問
わずその全域に多数の結晶欠陥が略均一に分布すること
となっていた。このため、このシリコンウェーハの機械
的強度が弱いという問題が生じていた。そこで、ＣＺ法
により低酸素濃度のシリコンウェーハとして、ゲッタリ
ング能力をある程度犠牲にして機械的強度を高めていた
ものである。
【０００６】そこで、発明者は、ＭＣＺ法により単結晶
を引き上げ高酸素濃度のシリコンウェーハとし、これに
酸素析出物形成用の熱処理を施すことにより、結晶欠陥
の高濃度析出領域が縞状に形成されることを知見し、こ
れによりこのシリコンウェーハの機械的強度を高めると
ともに、高ゲッタリング能力を有するシリコンウェーハ
の製造方法を案出したものである。
を引き上げ高酸素濃度のシリコンウェーハとし、これに
酸素析出物形成用の熱処理を施すことにより、結晶欠陥
の高濃度析出領域が縞状に形成されることを知見し、こ
れによりこのシリコンウェーハの機械的強度を高めると
ともに、高ゲッタリング能力を有するシリコンウェーハ
の製造方法を案出したものである。
【０００７】
【発明の目的】この発明の目的は、その機械的強度を高
めるとともに、高ゲッタリング能力を有するシリコンウ
ェーハを得るためのシリコンウェーハの製造方法を提供
することである。また、他の目的は、さらに、デバイス
形成時の収率（歩留まり）を高めたシリコンウェーハの
製造方法を提供することである。
めるとともに、高ゲッタリング能力を有するシリコンウ
ェーハを得るためのシリコンウェーハの製造方法を提供
することである。また、他の目的は、さらに、デバイス
形成時の収率（歩留まり）を高めたシリコンウェーハの
製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
は、シリコン単結晶の成長を強磁界中で行うＭＣＺ法に
より１０１８ｃｍ−３以上の高酸素濃度を有するシリコ
ンウェーハを作製する工程と、このシリコンウェーハの
内部に酸素を縞状に析出させるための酸素析出熱処理を
施す工程と、この酸素析出熱処理の後、このシリコンウ
ェーハの内部に欠陥領域を形成するためのＩＧ熱処理を
施す工程とを備えたシリコンウェーハの製造方法であ
る。
は、シリコン単結晶の成長を強磁界中で行うＭＣＺ法に
より１０１８ｃｍ−３以上の高酸素濃度を有するシリコ
ンウェーハを作製する工程と、このシリコンウェーハの
内部に酸素を縞状に析出させるための酸素析出熱処理を
施す工程と、この酸素析出熱処理の後、このシリコンウ
ェーハの内部に欠陥領域を形成するためのＩＧ熱処理を
施す工程とを備えたシリコンウェーハの製造方法であ
る。
【０００９】
【作用】請求項１に記載の発明によれば、１０１８ｃｍ
−３程度以上の高酸素濃度を有するシリコンウェーハを
作製し、まず、このシリコンウェーハの内部に酸素を析
出させるための熱処理として、例えば８００℃に加熱
後、１０００℃に加熱する。この結果、シリコンウェー
ハにあっては、結晶欠陥が高濃度に析出した部分と、そ
うでない部分とが縞状に分布する。そして、この酸素析
出熱処理後、シリコンウェーハの内部に欠陥領域を形成
するためのＩＧ熱処理を行う。例えば、まず、このシリ
コンウェーハに１１００℃〜１２００℃の高温熱処理を
施す結果、酸素の外方拡散によりシリコンウェーハの表
面近傍の酸素濃度を低下させる。次に、６００℃〜９０
０℃程度の低温熱処理を行い、微小な酸素析出核を形成
する。そして、９５０℃〜１０００℃迄加熱する高温処
理を行う。これにより、欠陥を成長させ、内部に欠陥領
域を形成する。よって、シリコンウェーハの表面の素子
形成領域に無欠陥層（ＤＺ）が、そのバルク内部に縞状
の酸素高析出領域が形成される。その結果、シリコンウ
ェーハの機械的強度が従来に比較して高められ、ゲッタ
リング能力は増大するとともに、素子形成の場合の収率
も高められる。
−３程度以上の高酸素濃度を有するシリコンウェーハを
作製し、まず、このシリコンウェーハの内部に酸素を析
出させるための熱処理として、例えば８００℃に加熱
後、１０００℃に加熱する。この結果、シリコンウェー
ハにあっては、結晶欠陥が高濃度に析出した部分と、そ
うでない部分とが縞状に分布する。そして、この酸素析
出熱処理後、シリコンウェーハの内部に欠陥領域を形成
するためのＩＧ熱処理を行う。例えば、まず、このシリ
コンウェーハに１１００℃〜１２００℃の高温熱処理を
施す結果、酸素の外方拡散によりシリコンウェーハの表
面近傍の酸素濃度を低下させる。次に、６００℃〜９０
０℃程度の低温熱処理を行い、微小な酸素析出核を形成
する。そして、９５０℃〜１０００℃迄加熱する高温処
理を行う。これにより、欠陥を成長させ、内部に欠陥領
域を形成する。よって、シリコンウェーハの表面の素子
形成領域に無欠陥層（ＤＺ）が、そのバルク内部に縞状
の酸素高析出領域が形成される。その結果、シリコンウ
ェーハの機械的強度が従来に比較して高められ、ゲッタ
リング能力は増大するとともに、素子形成の場合の収率
も高められる。
【００１０】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１〜図５はこの発明に係るシリコンウェーハ
の製造方法の第１実施例を説明するためのものである。
明する。図１〜図５はこの発明に係るシリコンウェーハ
の製造方法の第１実施例を説明するためのものである。
【００１１】この実施例にあっては、サンプルとしての
シリコンウェーハは径が５インチ、面方位（１００）、
酸素濃度として１．７３×１０１８ｃｍ−３のＭＣＺシ
リコンウェーハを用いている。また、析出物形成用の熱
処理としては、８００℃×４時間、その後、１０００℃
×１６時間の熱処理を行う。また、ＩＧ熱処理として
は、ます、１１５０℃×５時間、次に、９００℃×１時
間、さらに、１０００℃×５時間の熱処理である。ま
た、上記ＭＣＺ法にあっては、石英るつぼに印加する磁
界強度は所定の範囲とし、低過ぎると（５００ガウス程
度）対流の抑止効果が作用せず、高すぎると（５０００
ガウス程度）酸素濃度が低くなり過ぎる。よって、上記
酸素濃度を得るのに十分な範囲の磁界強度を印加するも
のとする。
シリコンウェーハは径が５インチ、面方位（１００）、
酸素濃度として１．７３×１０１８ｃｍ−３のＭＣＺシ
リコンウェーハを用いている。また、析出物形成用の熱
処理としては、８００℃×４時間、その後、１０００℃
×１６時間の熱処理を行う。また、ＩＧ熱処理として
は、ます、１１５０℃×５時間、次に、９００℃×１時
間、さらに、１０００℃×５時間の熱処理である。ま
た、上記ＭＣＺ法にあっては、石英るつぼに印加する磁
界強度は所定の範囲とし、低過ぎると（５００ガウス程
度）対流の抑止効果が作用せず、高すぎると（５０００
ガウス程度）酸素濃度が低くなり過ぎる。よって、上記
酸素濃度を得るのに十分な範囲の磁界強度を印加するも
のとする。
【００１２】図１ではＩＧ熱処理を行っていない場合の
ＭＣＺシリコンウェーハの断面、（１１０）面を示す。
図２は上記ＩＧ熱処理を行った場合のＭＣＺシリコンウ
ェーハのそれを示している。図３、図４は共にＣＺシリ
コンウェーハのそれについての断面である。これらの図
からわかるように、シリコンウェーハの深さ方向に直線
状に延びる高析出領域がシリコンウェーハの半径方向に
縞状に形成されている。これは高酸素ＭＣＺシリコンウ
ェーハについて析出物形成用の上記熱処理によるもので
ある。また、ＩＧ熱処理によりＭＣＺシリコンウェーハ
の表面から所定深さ、例えば５０μｍ程度のＤＺ領域が
形成されている。このＤＺ領域が素子形成領域として使
用される。
ＭＣＺシリコンウェーハの断面、（１１０）面を示す。
図２は上記ＩＧ熱処理を行った場合のＭＣＺシリコンウ
ェーハのそれを示している。図３、図４は共にＣＺシリ
コンウェーハのそれについての断面である。これらの図
からわかるように、シリコンウェーハの深さ方向に直線
状に延びる高析出領域がシリコンウェーハの半径方向に
縞状に形成されている。これは高酸素ＭＣＺシリコンウ
ェーハについて析出物形成用の上記熱処理によるもので
ある。また、ＩＧ熱処理によりＭＣＺシリコンウェーハ
の表面から所定深さ、例えば５０μｍ程度のＤＺ領域が
形成されている。このＤＺ領域が素子形成領域として使
用される。
【００１３】図５は上記ＩＧ熱処理したＭＣＺシリコン
ウェーハの欠陥解析装置によるＢＭＤ（不純物）測定の
結果を模式的に示すグラフである。３種類の方法、すな
わち、画像処理装置、光顕微鏡、レーザトモグラフによ
る測定結果である。この場合のＤＺ領域は３０μｍ程度
である。画像処理装置による方法は、ウェーハ欠陥解析
装置（三菱化成株式会社製「ＧＸ−１１」）を用い、欠
陥エッチングを上記シリコンウェーハ断面に施した後に
測定したものである。また、光顕微鏡による場合も欠陥
エッチングが必要である。これに対して、レーザトモグ
ラフによる場合は欠陥エッチングは不必要である。
ウェーハの欠陥解析装置によるＢＭＤ（不純物）測定の
結果を模式的に示すグラフである。３種類の方法、すな
わち、画像処理装置、光顕微鏡、レーザトモグラフによ
る測定結果である。この場合のＤＺ領域は３０μｍ程度
である。画像処理装置による方法は、ウェーハ欠陥解析
装置（三菱化成株式会社製「ＧＸ−１１」）を用い、欠
陥エッチングを上記シリコンウェーハ断面に施した後に
測定したものである。また、光顕微鏡による場合も欠陥
エッチングが必要である。これに対して、レーザトモグ
ラフによる場合は欠陥エッチングは不必要である。
【００１４】なお、ＭＣＺ結晶のＩＧ処理晶の場合、Ｄ
Ｚ領域と高析出領域との隣接部分において、ＤＺ領域が
短くなる。これは、析出物再固溶の不均一性によるもの
と考えられる。また、ＣＺ結晶の場合、ＩＧ処理化によ
り形成されるＤＺ領域中に析出物が残る。これは、成長
に関する変動因子がＩＧ処理により取り除けていないか
らであるものと考えられる。
Ｚ領域と高析出領域との隣接部分において、ＤＺ領域が
短くなる。これは、析出物再固溶の不均一性によるもの
と考えられる。また、ＣＺ結晶の場合、ＩＧ処理化によ
り形成されるＤＺ領域中に析出物が残る。これは、成長
に関する変動因子がＩＧ処理により取り除けていないか
らであるものと考えられる。
【００１５】
【発明の効果】この発明によれば、シリコンウェーハの
機械的強度が高められる。かつ、そのゲッタリング能力
が増大する。さらに、素子形成の場合の収率も高められ
る。
機械的強度が高められる。かつ、そのゲッタリング能力
が増大する。さらに、素子形成の場合の収率も高められ
る。
【図１】この発明の第１実施例に係るＩＧ熱処理の無い
場合のＭＣＺシリコンウェーハの金属組織を示す図面代
用写真である。
場合のＭＣＺシリコンウェーハの金属組織を示す図面代
用写真である。
【図２】この発明の第１実施例に係るＩＧ熱処理を行っ
た場合のＭＣＺシリコンウェーハの金属組織を示す図面
代用写真である。
た場合のＭＣＺシリコンウェーハの金属組織を示す図面
代用写真である。
【図３】比較例に係るＩＧ熱処理を行っていないＣＺシ
リコンウェーハの金属組織を示す図面代用写真である。
リコンウェーハの金属組織を示す図面代用写真である。
【図４】比較例に係るＩＧ熱処理を行ったＣＺシリコン
ウェーハの金属組織を示す図面代用写真である。
ウェーハの金属組織を示す図面代用写真である。
【図５】この発明の第１実施例に係る各測定法によるＤ
Ｚ領域の検出結果を示すグラフである。
Ｚ領域の検出結果を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀岡 佑吉 東京都千代田区岩本町３丁目８番16号 日本シリコン株式会社内 審査官 宮崎 園子 (56)参考文献 特開 昭60−140716（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−175300（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/322 H01L 21/324
Claims (1)
- 【請求項１】 シリコン単結晶の成長を強磁界中で行う
ＭＣＺ法により１０ １８ ｃｍ −３ 以上の高酸素濃度を有
するシリコンウェーハを作製する工程と、 このシリコンウェーハの内部に酸素を縞状に析出させる
ための酸素析出熱処理を施す工程と、 この酸素析出熱処理の後、 このシリコンウェーハの内部
に欠陥領域を形成するためのＩＧ熱処理を施す工程とを
備えたシリコンウェーハの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3205395A JP2883752B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | シリコンウェーハの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3205395A JP2883752B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | シリコンウェーハの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0529326A JPH0529326A (ja) | 1993-02-05 |
| JP2883752B2 true JP2883752B2 (ja) | 1999-04-19 |
Family
ID=16506119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3205395A Expired - Fee Related JP2883752B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | シリコンウェーハの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2883752B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60140716A (ja) * | 1983-12-27 | 1985-07-25 | Nec Corp | シリコンウエ−ハ |
| JPH04175300A (ja) * | 1990-11-06 | 1992-06-23 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコン単結晶の熱処理方法 |
-
1991
- 1991-07-22 JP JP3205395A patent/JP2883752B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0529326A (ja) | 1993-02-05 |
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