JP3080501B2 - 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
- Publication number
- JP3080501B2 JP3080501B2 JP05040177A JP4017793A JP3080501B2 JP 3080501 B2 JP3080501 B2 JP 3080501B2 JP 05040177 A JP05040177 A JP 05040177A JP 4017793 A JP4017793 A JP 4017793A JP 3080501 B2 JP3080501 B2 JP 3080501B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wafer
- bmd
- oxygen
- temperature
- depth
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイスの製造に
使用されるシリコンウェーハに関する。
使用されるシリコンウェーハに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイス製造ラインでは、シリコ
ンウェーハの金属汚染が問題となる。このような汚染金
属をゲッター（捕獲）してその影響を低減するために、
種々のゲッタリング技術が開発されている。
ンウェーハの金属汚染が問題となる。このような汚染金
属をゲッター（捕獲）してその影響を低減するために、
種々のゲッタリング技術が開発されている。
【０００３】一般的に採用されている方法として、ウェ
ーハの裏面に汚染金属をゲッターするためのバックサイ
ド・ダメージ（ＢＳＤ）またはバックサイド・ポリシリ
コンを形成するエクストリンシック・ゲッタリング（Ｅ
Ｇ）法が知られている。
ーハの裏面に汚染金属をゲッターするためのバックサイ
ド・ダメージ（ＢＳＤ）またはバックサイド・ポリシリ
コンを形成するエクストリンシック・ゲッタリング（Ｅ
Ｇ）法が知られている。
【０００４】また、ウェーハを高温熱処理することによ
り、デバイス活性領域となる表層部に欠陥のない無欠陥
層（ｄｅｎｕｄｅｄ ｚｏｎｅ）を、バルク部にゲッタ
ー・サイトとして酸素析出核から成長した微小欠陥（Ｂ
ｕｌｋ Ｍｉｃｒｏ Ｄｅｆｅｃｔ、以下ＢＭＤと記
す）を形成するイントリンシック・ゲッタリング（Ｉ
Ｇ）法が知られている。また、上記無欠陥層の形成を水
素等の還元性雰囲気中で行うことも報告されている。さ
らに、ウェーハ表面にエピタキシャル層を形成したエピ
タキシャルウェーハを用いる場合もある。
り、デバイス活性領域となる表層部に欠陥のない無欠陥
層（ｄｅｎｕｄｅｄ ｚｏｎｅ）を、バルク部にゲッタ
ー・サイトとして酸素析出核から成長した微小欠陥（Ｂ
ｕｌｋ Ｍｉｃｒｏ Ｄｅｆｅｃｔ、以下ＢＭＤと記
す）を形成するイントリンシック・ゲッタリング（Ｉ
Ｇ）法が知られている。また、上記無欠陥層の形成を水
素等の還元性雰囲気中で行うことも報告されている。さ
らに、ウェーハ表面にエピタキシャル層を形成したエピ
タキシャルウェーハを用いる場合もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＥＧ法、特にバックサ
イド・ダメージでは、エッチング後にホーニングするた
めウェーハをよごすおそれがあり、しかも不適切なホー
ニングによるウェーハ裏面からのＳｉクズの発塵の危険
性がある。同様にバックサイド・ポリシリコンでも、発
塵が問題視されている。また、これらのシリコンウェー
ハでは格子間酸素濃度は表層部でもバルク部でも同一で
あり、表層部にも結晶育成に依存する微小欠陥が存在し
ているため、良好な特性のデバイスを得るには不都合で
ある。
イド・ダメージでは、エッチング後にホーニングするた
めウェーハをよごすおそれがあり、しかも不適切なホー
ニングによるウェーハ裏面からのＳｉクズの発塵の危険
性がある。同様にバックサイド・ポリシリコンでも、発
塵が問題視されている。また、これらのシリコンウェー
ハでは格子間酸素濃度は表層部でもバルク部でも同一で
あり、表層部にも結晶育成に依存する微小欠陥が存在し
ているため、良好な特性のデバイスを得るには不都合で
ある。
【０００６】ＩＧ法では、高温熱処理を施して表層部の
酸素を外方拡散させるが、バルク部に十分な量のＢＭＤ
等のゲッター・サイトを形成するという要求と、表層部
の格子間酸素濃度を十分低下させるという要求とを同時
に満たすことは極めて困難である。通常、高温での固溶
酸素の外方拡散を行う雰囲気はＮ2 であるが、高温では
ウェーハのミラー面に面荒れが起き易く、これを防ぐた
めに微量のＯ2 を混合した雰囲気で高温アニールを行う
ので、表面の固溶酸素濃度を十分に下げることができな
い。また、不活性ガスであるＡｒガス雰囲気中でのアニ
ールは、Ａｒガスの高純度化が難しく、ウェーハに不純
物が入るおそれがある。このため、表層部にもＢＭＤ等
が形成され、デバイス活性領域で汚染金属がゲッターさ
れるという問題が生じる。また、最表面の酸素濃度を下
げるために水素等の還元性雰囲気中で熱処理を行う技術
も提案されている。しかし、従来報告されている還元性
雰囲気中の熱処理では確かに表面領域の酸素濃度を低減
させることができるが、逆に内部に十分なゲッタリング
機能をもたせるために別の熱処理等を施さねばならず、
そのような熱処理工程において表面の無欠陥層に新たな
微小欠陥を生じたり、不純物の汚染を生じるおそれがあ
った。さらにそのような還元性雰囲気中の熱処理は表面
の無欠陥層を低減させることが目的であり、その工程に
おけるスループットを向上させるためにウェーハにスリ
ップ等の欠陥を生じない程度の温度管理しかなされてい
なかった。しかも、これまでに提案されているＩＧ法は
再現性に乏しく、実用化されるまでには至っていない。
酸素を外方拡散させるが、バルク部に十分な量のＢＭＤ
等のゲッター・サイトを形成するという要求と、表層部
の格子間酸素濃度を十分低下させるという要求とを同時
に満たすことは極めて困難である。通常、高温での固溶
酸素の外方拡散を行う雰囲気はＮ2 であるが、高温では
ウェーハのミラー面に面荒れが起き易く、これを防ぐた
めに微量のＯ2 を混合した雰囲気で高温アニールを行う
ので、表面の固溶酸素濃度を十分に下げることができな
い。また、不活性ガスであるＡｒガス雰囲気中でのアニ
ールは、Ａｒガスの高純度化が難しく、ウェーハに不純
物が入るおそれがある。このため、表層部にもＢＭＤ等
が形成され、デバイス活性領域で汚染金属がゲッターさ
れるという問題が生じる。また、最表面の酸素濃度を下
げるために水素等の還元性雰囲気中で熱処理を行う技術
も提案されている。しかし、従来報告されている還元性
雰囲気中の熱処理では確かに表面領域の酸素濃度を低減
させることができるが、逆に内部に十分なゲッタリング
機能をもたせるために別の熱処理等を施さねばならず、
そのような熱処理工程において表面の無欠陥層に新たな
微小欠陥を生じたり、不純物の汚染を生じるおそれがあ
った。さらにそのような還元性雰囲気中の熱処理は表面
の無欠陥層を低減させることが目的であり、その工程に
おけるスループットを向上させるためにウェーハにスリ
ップ等の欠陥を生じない程度の温度管理しかなされてい
なかった。しかも、これまでに提案されているＩＧ法は
再現性に乏しく、実用化されるまでには至っていない。
【０００７】エピタキシャルウェーハでは、エピタキシ
ャル層を形成しなければならないため、必然的に製造コ
ストが高騰する。しかも、エピタキシャル成長層に特有
の各種結晶欠陥が残存する。
ャル層を形成しなければならないため、必然的に製造コ
ストが高騰する。しかも、エピタキシャル成長層に特有
の各種結晶欠陥が残存する。
【０００８】以上のように従来のシリコンウェーハは、
デバイス活性領域において金属汚染に対する影響を十分
になくすことはできない。特に、６４ＭｂｉｔＤＲＡＭ
や、Ｅ2 ＰＲＯＭ等のフラッシュメモリに代表される高
集積かつ微細な次世代の半導体デバイスでは、ウェーハ
表面に形成される薄い絶縁膜に汚染金属が取り込まれる
結果、信頼性が大幅に低下するという問題が生じる。
デバイス活性領域において金属汚染に対する影響を十分
になくすことはできない。特に、６４ＭｂｉｔＤＲＡＭ
や、Ｅ2 ＰＲＯＭ等のフラッシュメモリに代表される高
集積かつ微細な次世代の半導体デバイスでは、ウェーハ
表面に形成される薄い絶縁膜に汚染金属が取り込まれる
結果、信頼性が大幅に低下するという問題が生じる。
【０００９】本発明は以上のような課題を解決するため
になされたものであり、金属汚染の影響を十分に除去す
ることができ、信頼性の高い半導体デバイスを製造する
ことができるシリコンウェーハを提供することを目的と
する。
になされたものであり、金属汚染の影響を十分に除去す
ることができ、信頼性の高い半導体デバイスを製造する
ことができるシリコンウェーハを提供することを目的と
する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のシリコンウェー
ハの製造方法は、チョクラルスキー法により引き上げら
れたシリコン単結晶から切り出されたシリコンウェーハ
を、水素雰囲気または水素と不活性ガスとの混合ガス雰
囲気中で、少なくとも１０００℃以上の温度領域におい
て昇温レートを３．５℃／ｍｉｎ以下として昇温し、１
１００℃以上の温度領域においてウェーハを３０分以上
滞留させて熱処理することを特徴とする。
ハの製造方法は、チョクラルスキー法により引き上げら
れたシリコン単結晶から切り出されたシリコンウェーハ
を、水素雰囲気または水素と不活性ガスとの混合ガス雰
囲気中で、少なくとも１０００℃以上の温度領域におい
て昇温レートを３．５℃／ｍｉｎ以下として昇温し、１
１００℃以上の温度領域においてウェーハを３０分以上
滞留させて熱処理することを特徴とする。
【００１１】本発明のシリコンウェーハはデバイス活性
領域となる表層部の格子間酸素濃度が酸素のシリコン中
への固溶限界以下であり、デバイス製造過程における種
々の熱処理を受けてもデバイス不良の原因となる微小欠
陥等を生じない。また、ウェーハ表層部は微小欠陥が少
ない無欠陥層であるので、デバイス製造領域として好ま
しい。無欠陥層中の微小欠陥は１０3 個／ｃｍ3 以下で
あることがより好ましく、さらには実質的に０（検出限
界以下）であることが好ましい。また、無欠陥層の下に
は微小欠陥が形成されたインターナル・ゲッタリング層
（ＩＧ層）が形成されており、デバイス製造工程での金
属汚染に対するゲッター層としての役割を果たす。この
ＩＧ層中のＢＭＤ密度は１０9 個／ｃｍ3 以上であれば
より効果的である。本発明のシリコンウェーハは以下の
方法で製造することができる。
領域となる表層部の格子間酸素濃度が酸素のシリコン中
への固溶限界以下であり、デバイス製造過程における種
々の熱処理を受けてもデバイス不良の原因となる微小欠
陥等を生じない。また、ウェーハ表層部は微小欠陥が少
ない無欠陥層であるので、デバイス製造領域として好ま
しい。無欠陥層中の微小欠陥は１０3 個／ｃｍ3 以下で
あることがより好ましく、さらには実質的に０（検出限
界以下）であることが好ましい。また、無欠陥層の下に
は微小欠陥が形成されたインターナル・ゲッタリング層
（ＩＧ層）が形成されており、デバイス製造工程での金
属汚染に対するゲッター層としての役割を果たす。この
ＩＧ層中のＢＭＤ密度は１０9 個／ｃｍ3 以上であれば
より効果的である。本発明のシリコンウェーハは以下の
方法で製造することができる。
【００１２】通常のＣＺ法によりシリコン単結晶を引上
げ、スライス・研磨したシリコンウェーハを１１５０℃
以上、好ましくは１２００〜１３００℃の範囲で、水素
または水素と不活性ガスとを混合した還元性雰囲気中で
熱処理する。この際、１１００℃以上の温度領域にウェ
ーハが３０分以上滞留するようにする。本発明のウェー
ハを得るためには、少なくとも１０００℃以上の温度領
域において昇温レートを低く保つことが不可欠である。
この昇温レートは、好ましくは３．５℃／ｍｉｎ、さら
に好ましくは３℃／ｍｉｎ以下である。
げ、スライス・研磨したシリコンウェーハを１１５０℃
以上、好ましくは１２００〜１３００℃の範囲で、水素
または水素と不活性ガスとを混合した還元性雰囲気中で
熱処理する。この際、１１００℃以上の温度領域にウェ
ーハが３０分以上滞留するようにする。本発明のウェー
ハを得るためには、少なくとも１０００℃以上の温度領
域において昇温レートを低く保つことが不可欠である。
この昇温レートは、好ましくは３．５℃／ｍｉｎ、さら
に好ましくは３℃／ｍｉｎ以下である。
【００１３】このように特定領域での昇温レートを緩や
かにすることによって、ウェーハ内部に深さ方向および
表面に平行な面内で均一に、従来のウェーハ以上の十分
な量の析出核が生成する。さらに、核が成長することに
よって均一に十分な量のＢＭＤを析出させることができ
る。その後、１１５０℃以上の還元性雰囲気中の熱処理
によって表層部のＢＭＤの周りの格子間酸素が低濃度と
なると、そのＢＭＤは容易に再溶解し消滅することが明
らかとなった。これは、高温Ｈ2 アニールにより酸素が
外方拡散することにより表層部の酸素濃度が低下するた
めに、ＢＭＤを形成する酸素が再溶解するものである。
表層部のＢＭＤが再溶解し、溶解によって生じた格子間
酸素が更に外方拡散することによって得られたウェーハ
の表層部の酸素濃度は２×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以
下の非常に低濃度となり、十分な厚さの無欠陥層が形成
されるとともに、ウェーハ内部の深い部分には１０8 個
／ｃｍ3 以上もの十分な量のＢＭＤが形成される。
かにすることによって、ウェーハ内部に深さ方向および
表面に平行な面内で均一に、従来のウェーハ以上の十分
な量の析出核が生成する。さらに、核が成長することに
よって均一に十分な量のＢＭＤを析出させることができ
る。その後、１１５０℃以上の還元性雰囲気中の熱処理
によって表層部のＢＭＤの周りの格子間酸素が低濃度と
なると、そのＢＭＤは容易に再溶解し消滅することが明
らかとなった。これは、高温Ｈ2 アニールにより酸素が
外方拡散することにより表層部の酸素濃度が低下するた
めに、ＢＭＤを形成する酸素が再溶解するものである。
表層部のＢＭＤが再溶解し、溶解によって生じた格子間
酸素が更に外方拡散することによって得られたウェーハ
の表層部の酸素濃度は２×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以
下の非常に低濃度となり、十分な厚さの無欠陥層が形成
されるとともに、ウェーハ内部の深い部分には１０8 個
／ｃｍ3 以上もの十分な量のＢＭＤが形成される。
【００１４】このようにウェーハ内部に金属不純物をゲ
ッターするのに十分な量のＢＭＤが形成されているので
ウェーハ裏面にＢＳＤ処理やバックサイド・ポリシリコ
ン等を形成するＥＧ処理は不要となる。
ッターするのに十分な量のＢＭＤが形成されているので
ウェーハ裏面にＢＳＤ処理やバックサイド・ポリシリコ
ン等を形成するＥＧ処理は不要となる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 実施例１
【００１６】直径６インチ、ｎ型（約１．５Ω・ｃ
ｍ）、面方位（１００）のＣＺウェーハを、１２００
℃、１時間、高純度Ｈ2 ガス雰囲気中で熱処理した。熱
処理シーケンスを図１に示す。
ｍ）、面方位（１００）のＣＺウェーハを、１２００
℃、１時間、高純度Ｈ2 ガス雰囲気中で熱処理した。熱
処理シーケンスを図１に示す。
【００１７】図２にこのシリコンウェーハについて、Ｓ
ＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐ
ｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、二次イオン質量分析法）によっ
て格子間酸素濃度［Ｏｉ］の深さ方向分布（ｄｅｐｔｈ
ｐｒｏｆｉｌｅ）を測定した結果を示す。
ＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐ
ｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、二次イオン質量分析法）によっ
て格子間酸素濃度［Ｏｉ］の深さ方向分布（ｄｅｐｔｈ
ｐｒｏｆｉｌｅ）を測定した結果を示す。
【００１８】図２から明らかなように、ウェーハの表面
から約５０μｍ以上深いバルク部の［Ｏｉ］は約１．２
×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 であるが、表面の［Ｏｉ］
は約１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 である。なお、最表
面には、自然酸化膜や吸着物が存在するので、これらが
スパッタされないと、信頼性の高い測定ができない。図
２の測定結果でも、深さ約１μｍから、信頼できるプロ
ファイルが得られる。このプロファイルを深さ０μｍに
外挿すると、最表面の［Ｏｉ］は１×１０17ａｔｏｍｓ
／ｃｍ3 以下であることがわかる。
から約５０μｍ以上深いバルク部の［Ｏｉ］は約１．２
×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 であるが、表面の［Ｏｉ］
は約１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 である。なお、最表
面には、自然酸化膜や吸着物が存在するので、これらが
スパッタされないと、信頼性の高い測定ができない。図
２の測定結果でも、深さ約１μｍから、信頼できるプロ
ファイルが得られる。このプロファイルを深さ０μｍに
外挿すると、最表面の［Ｏｉ］は１×１０17ａｔｏｍｓ
／ｃｍ3 以下であることがわかる。
【００１９】このように還元性のＨ2 ガス雰囲気での高
温アニールにより、ウェーハ表面に自然酸化膜等の極薄
の被膜が還元されてシリコンが露出するので、固溶酸素
の外方拡散にとって理想に近い状態になり、さらに表層
部の［Ｏｉ］を非常に低いレベルまで下げることができ
る。
温アニールにより、ウェーハ表面に自然酸化膜等の極薄
の被膜が還元されてシリコンが露出するので、固溶酸素
の外方拡散にとって理想に近い状態になり、さらに表層
部の［Ｏｉ］を非常に低いレベルまで下げることができ
る。
【００２０】また、表層部からバルク部に近づくと、ス
パイク状のプロファイルが観測されるが、これはＢＭＤ
等の微小欠陥である。すなわち、本実施例のように昇温
速度が遅い場合には、ＢＭＤ等の成長速度が臨界核半径
の増大速度よりも速いため、ＢＭＤ等の微小欠陥が成長
する。
パイク状のプロファイルが観測されるが、これはＢＭＤ
等の微小欠陥である。すなわち、本実施例のように昇温
速度が遅い場合には、ＢＭＤ等の成長速度が臨界核半径
の増大速度よりも速いため、ＢＭＤ等の微小欠陥が成長
する。
【００２１】さらに、酸素の外方拡散理論に基づいて、
酸素析出物（ＢＭＤ）がＨ2 アニールにより成長および
溶解する過程をシミュレートした結果を図３および図４
に示す。縦軸はＢＭＤの大きさ、横軸は時間を示す。熱
処理条件は、９００℃から１２００℃まで３℃／ｍｉｎ
で１００分かけて昇温し、１２００℃で１時間または２
時間保持し、１２００℃から９００℃まで３℃／ｍｉｎ
で１００分かけて降温する、という条件である。
酸素析出物（ＢＭＤ）がＨ2 アニールにより成長および
溶解する過程をシミュレートした結果を図３および図４
に示す。縦軸はＢＭＤの大きさ、横軸は時間を示す。熱
処理条件は、９００℃から１２００℃まで３℃／ｍｉｎ
で１００分かけて昇温し、１２００℃で１時間または２
時間保持し、１２００℃から９００℃まで３℃／ｍｉｎ
で１００分かけて降温する、という条件である。
【００２２】なお、結晶中の酸素濃度は、図３の場合が
８．７５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 、図４の場合が
１．０６×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 である。また、図
３および図４中の各プロットについて、ＢＭＤの表面か
らの深さ（図３においては数値で示している）および１
２００℃での保持時間を、それぞれ表１（図３対応）お
よび表２（図４対応）に示す。
８．７５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 、図４の場合が
１．０６×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 である。また、図
３および図４中の各プロットについて、ＢＭＤの表面か
らの深さ（図３においては数値で示している）および１
２００℃での保持時間を、それぞれ表１（図３対応）お
よび表２（図４対応）に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】図３および図４の結果から、以下のような
ことがわかる。まず、昇温過程では昇温レートが遅いた
めにＢＭＤが成長する。また、１２００℃での高温アニ
ールでは、ウェーハの表層部とウェーハ内部（バルク
部）とで挙動が異なる。すなわち、ウェーハの表層部で
は、ＢＭＤの周囲の格子間酸素が外方拡散して濃度［Ｏ
ｉ］が低下するために、ＢＭＤが再溶解して小さくな
り、消滅すると考えられる。これに対し、バルク部では
格子間酸素が外方拡散しないため、ＢＭＤの周囲の酸素
濃度が低下せず、ＢＭＤが再溶解せずに残ると考えられ
る。
ことがわかる。まず、昇温過程では昇温レートが遅いた
めにＢＭＤが成長する。また、１２００℃での高温アニ
ールでは、ウェーハの表層部とウェーハ内部（バルク
部）とで挙動が異なる。すなわち、ウェーハの表層部で
は、ＢＭＤの周囲の格子間酸素が外方拡散して濃度［Ｏ
ｉ］が低下するために、ＢＭＤが再溶解して小さくな
り、消滅すると考えられる。これに対し、バルク部では
格子間酸素が外方拡散しないため、ＢＭＤの周囲の酸素
濃度が低下せず、ＢＭＤが再溶解せずに残ると考えられ
る。
【００２６】これらの現象を図５（ａ）〜（ｄ）に模式
的に示す。図５（ａ）〜（ｄ）において、グラフの横軸
はウェーハ表面からの深さ、縦軸はウェーハに含まれる
全酸素濃度（格子間酸素、析出物中の酸素を問わない）
を示す。図５（ａ）は初期状態を示しており、酸素濃度
は深さ方向にわたって均一である。図５（ｂ）は昇温中
にある深さの点ＡおよびＢにＢＭＤが形成された状態を
示す。ＢＭＤは析出物であるので酸素が濃縮され高濃度
となる。
的に示す。図５（ａ）〜（ｄ）において、グラフの横軸
はウェーハ表面からの深さ、縦軸はウェーハに含まれる
全酸素濃度（格子間酸素、析出物中の酸素を問わない）
を示す。図５（ａ）は初期状態を示しており、酸素濃度
は深さ方向にわたって均一である。図５（ｂ）は昇温中
にある深さの点ＡおよびＢにＢＭＤが形成された状態を
示す。ＢＭＤは析出物であるので酸素が濃縮され高濃度
となる。
【００２７】図５（ｃ）は１２００℃でのアニール開始
直前の状態を示している。この状態では、ある程度格子
間酸素の外方拡散が生じており、ウェーハ表層に近いほ
ど酸素濃度が低くなっているが、ＢＭＤが形成されてい
る点Ａ、Ｂでは酸素濃度の変化はほとんどなく、ＢＭＤ
は溶解していない。
直前の状態を示している。この状態では、ある程度格子
間酸素の外方拡散が生じており、ウェーハ表層に近いほ
ど酸素濃度が低くなっているが、ＢＭＤが形成されてい
る点Ａ、Ｂでは酸素濃度の変化はほとんどなく、ＢＭＤ
は溶解していない。
【００２８】図５（ｄ）は１２００℃のアニール終了後
を示している。（ｃ）のＡ点に形成されていたＢＭＤは
その周りの酸素濃度が低いために再溶解し、消滅する。
これに対しＢ点の深さは深いため、ＢＭＤの周りの酸素
濃度が外方拡散せず高濃度に維持されるため、ＢＭＤは
そのまま残っている。
を示している。（ｃ）のＡ点に形成されていたＢＭＤは
その周りの酸素濃度が低いために再溶解し、消滅する。
これに対しＢ点の深さは深いため、ＢＭＤの周りの酸素
濃度が外方拡散せず高濃度に維持されるため、ＢＭＤは
そのまま残っている。
【００２９】さらに、本発明では還元性ガスである水素
雰囲気でのアニールするので、酸素析出物等であるＢＭ
Ｄの核が還元され、表層部のＢＭＤ核の消滅は更に加速
される。その結果、表面直下の表層部は固溶酸素濃度が
表面で１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以下まで下がり、
ＢＭＤなどの発生核となる微小核も通常のウェーハに比
べて極めて少ない、理想的な無欠陥層が形成される。 実施例２ １２００℃における保持時間を４時間とした以外は実施
例１と同様に熱処理をして酸素濃度が減少したウェーハ
を得た（ｄ）。
雰囲気でのアニールするので、酸素析出物等であるＢＭ
Ｄの核が還元され、表層部のＢＭＤ核の消滅は更に加速
される。その結果、表面直下の表層部は固溶酸素濃度が
表面で１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以下まで下がり、
ＢＭＤなどの発生核となる微小核も通常のウェーハに比
べて極めて少ない、理想的な無欠陥層が形成される。 実施例２ １２００℃における保持時間を４時間とした以外は実施
例１と同様に熱処理をして酸素濃度が減少したウェーハ
を得た（ｄ）。
【００３０】比較のために、ＣＺ法により引上げられた
単結晶から切り出され、通常のドナーキラー熱処理を施
した、酸素濃度［Ｏｉ］が１．０４×１０18ａｔｏｍｓ
／ｃｍ3 のウェーハ（ａ）、および［Ｏｉ］が０．９１
×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 のウェーハ（ｂ）を得た。
また、同様の［Ｏｉ］が０．９１×１０18ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3 のウェーハに、昇温レート１０〜１５℃／ｍｉｎ
の条件で、１２００℃において１時間、水素雰囲気中で
熱処理したウェーハ（ｃ）を得た。
単結晶から切り出され、通常のドナーキラー熱処理を施
した、酸素濃度［Ｏｉ］が１．０４×１０18ａｔｏｍｓ
／ｃｍ3 のウェーハ（ａ）、および［Ｏｉ］が０．９１
×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 のウェーハ（ｂ）を得た。
また、同様の［Ｏｉ］が０．９１×１０18ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3 のウェーハに、昇温レート１０〜１５℃／ｍｉｎ
の条件で、１２００℃において１時間、水素雰囲気中で
熱処理したウェーハ（ｃ）を得た。
【００３１】得られた各ウェーハに、ＣＭＯＳの製造に
相当する熱処理を施した。すなわち、まずＮ2 ＋微量Ｏ
2 中、１２００℃で３時間、次にＮ2 中、８００℃で３
時間、さらにＯ2 中、１０００℃で１０時間の熱処理を
施した。
相当する熱処理を施した。すなわち、まずＮ2 ＋微量Ｏ
2 中、１２００℃で３時間、次にＮ2 中、８００℃で３
時間、さらにＯ2 中、１０００℃で１０時間の熱処理を
施した。
【００３２】これらのウェーハの表面からの深さが１５
μｍで表面と平行な面内におけるＢＭＤ密度分布を赤外
線トモグラフ法によって測定した結果を図６に示す。ま
た、これらのウェーハの表面から深さ３０μｍまでの深
さ方向のＢＭＤ密度分布を赤外線トモグラフ法によって
測定した結果を図７に示す。
μｍで表面と平行な面内におけるＢＭＤ密度分布を赤外
線トモグラフ法によって測定した結果を図６に示す。ま
た、これらのウェーハの表面から深さ３０μｍまでの深
さ方向のＢＭＤ密度分布を赤外線トモグラフ法によって
測定した結果を図７に示す。
【００３３】図６から、表面から深さ１５μｍの面内で
のＢＭＤの面内分布は以下のようになっていることがわ
かる。すなわち、水素雰囲気中で４時間熱処理したウェ
ーハ（ｄ、実施例２）および水素雰囲気中で１時間熱処
理したウェーハ（ｃ）にはＢＭＤは検出されず、良好な
無欠陥層が形成されている。これに対し、比較例（ａ、
ｂ）のウェーハは１０5 から１０6 個／ｃｍ3 程度のＢ
ＭＤが存在し、しかも同じ深さにおいてもウェーハの周
辺部へいくほどＢＭＤ密度が高くなっていることがわか
る。
のＢＭＤの面内分布は以下のようになっていることがわ
かる。すなわち、水素雰囲気中で４時間熱処理したウェ
ーハ（ｄ、実施例２）および水素雰囲気中で１時間熱処
理したウェーハ（ｃ）にはＢＭＤは検出されず、良好な
無欠陥層が形成されている。これに対し、比較例（ａ、
ｂ）のウェーハは１０5 から１０6 個／ｃｍ3 程度のＢ
ＭＤが存在し、しかも同じ深さにおいてもウェーハの周
辺部へいくほどＢＭＤ密度が高くなっていることがわか
る。
【００３４】また、図７から、ＢＭＤの深さ方向分布は
以下のようになっていることがわかる。すなわち、実施
例２のウェーハは表面から深さ１５μｍ程度までの領域
ではＢＭＤのない良好な無欠陥層が形成されており、そ
れ以上の深さにおいては逆にＢＭＤの密度は急激に増大
し、比較例のウェーハよりも高い密度のＢＭＤが形成さ
れる。このＢＭＤは良好なイントリンシック・ゲッタリ
ング層として機能する。
以下のようになっていることがわかる。すなわち、実施
例２のウェーハは表面から深さ１５μｍ程度までの領域
ではＢＭＤのない良好な無欠陥層が形成されており、そ
れ以上の深さにおいては逆にＢＭＤの密度は急激に増大
し、比較例のウェーハよりも高い密度のＢＭＤが形成さ
れる。このＢＭＤは良好なイントリンシック・ゲッタリ
ング層として機能する。
【００３５】これに対し、（ａ）および（ｂ）のウェー
ハはその表面にもＢＭＤが形成されてしまっている。ま
た、（ｃ）のウェーハは、その熱処理過程においてＢＭ
Ｄが形成・成長するような、緩やかな昇降温での処理が
されていないため、表面から３０μｍの深さでもＢＭＤ
が形成されていない。また、それ以上の深さにおいても
ＢＭＤの成長が不十分であり、デバイス製造工程で不純
物をトラップするのに十分な量のＢＭＤが形成されなか
った。
ハはその表面にもＢＭＤが形成されてしまっている。ま
た、（ｃ）のウェーハは、その熱処理過程においてＢＭ
Ｄが形成・成長するような、緩やかな昇降温での処理が
されていないため、表面から３０μｍの深さでもＢＭＤ
が形成されていない。また、それ以上の深さにおいても
ＢＭＤの成長が不十分であり、デバイス製造工程で不純
物をトラップするのに十分な量のＢＭＤが形成されなか
った。
【００３６】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、金
属汚染の影響を十分に除去することができ、信頼性の高
い半導体デバイスを製造することができるシリコンウェ
ーハを提供することができる。
属汚染の影響を十分に除去することができ、信頼性の高
い半導体デバイスを製造することができるシリコンウェ
ーハを提供することができる。
【図１】本発明の実施例１における熱処理シーケンスを
示す図。
示す図。
【図２】本発明の実施例１におけるシリコンウェーハの
格子間酸素濃度の深さ方向のプロファイルを示す特性
図。
格子間酸素濃度の深さ方向のプロファイルを示す特性
図。
【図３】本発明の実施例１において、結晶中の初期酸素
濃度が８．７５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 であるウェ
ーハの酸素析出物（ＢＭＤ）がＨ2 アニールにより成長
および溶解する過程をシミュレートした結果を示す図。
濃度が８．７５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 であるウェ
ーハの酸素析出物（ＢＭＤ）がＨ2 アニールにより成長
および溶解する過程をシミュレートした結果を示す図。
【図４】本発明の実施例１において、結晶中の初期酸素
濃度が１．０６×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 であるウェ
ーハの酸素析出物（ＢＭＤ）がＨ2 アニールにより成長
および溶解する過程をシミュレートした結果を示す図。
濃度が１．０６×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 であるウェ
ーハの酸素析出物（ＢＭＤ）がＨ2 アニールにより成長
および溶解する過程をシミュレートした結果を示す図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、ＢＭＤの成長・溶解の様子
を示す模式図。
を示す模式図。
【図６】本発明の実施例２におけるウェーハの表面から
の深さが１５μｍで表面と平行な面内におけるＢＭＤ密
度分布を示す図。
の深さが１５μｍで表面と平行な面内におけるＢＭＤ密
度分布を示す図。
【図７】本発明の実施例２におけるウェーハの表面から
深さ３０μｍまでの深さ方向のＢＭＤ密度分布を示す
図。
深さ３０μｍまでの深さ方向のＢＭＤ密度分布を示す
図。
フロントページの続き (72)発明者 栗原 誠司 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミ ックス株式会社中央研究所内 (72)発明者 鹿島 一日兒 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミ ックス株式会社中央研究所内 (72)発明者 泉妻 宏治 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミ ックス株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 平４−69937（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−202640（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−61341（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−87833（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/322
Claims (1)
- 【請求項１】 チョクラルスキー法により引き上げられ
たシリコン単結晶から切り出されたシリコンウェーハ
を、水素雰囲気または水素と不活性ガスとの混合ガス雰
囲気中で、少なくとも１０００℃以上の温度領域におい
て昇温レートを３．５℃／ｍｉｎ以下として昇温し、１
１００℃以上の温度領域においてウェーハを３０分以上
滞留させて熱処理することを特徴とするシリコンウェー
ハの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05040177A JP3080501B2 (ja) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | シリコンウェーハの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05040177A JP3080501B2 (ja) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | シリコンウェーハの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06252154A JPH06252154A (ja) | 1994-09-09 |
| JP3080501B2 true JP3080501B2 (ja) | 2000-08-28 |
Family
ID=12573499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05040177A Expired - Lifetime JP3080501B2 (ja) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | シリコンウェーハの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3080501B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7311775B2 (en) | 2004-02-09 | 2007-12-25 | Sumco Corporation | Method for heat-treating silicon wafer and silicon wafer |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3294723B2 (ja) * | 1994-09-26 | 2002-06-24 | 東芝セラミックス株式会社 | シリコンウェーハの製造方法およびシリコンウェーハ |
| JPH08264552A (ja) * | 1995-03-24 | 1996-10-11 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコンウエーハの製造方法 |
| WO2000041227A1 (fr) * | 1998-12-28 | 2000-07-13 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | Procede de recuit thermique d'une plaquette de silicium, et plaquette de silicium |
| JP4567251B2 (ja) * | 2001-09-14 | 2010-10-20 | シルトロニック・ジャパン株式会社 | シリコン半導体基板およびその製造方法 |
| JP4549589B2 (ja) * | 2001-09-14 | 2010-09-22 | シルトロニック・ジャパン株式会社 | シリコン半導体基板およびその製造方法 |
| JP5276863B2 (ja) * | 2008-03-21 | 2013-08-28 | グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 | シリコンウェーハ |
| JP2010123588A (ja) * | 2008-11-17 | 2010-06-03 | Sumco Corp | シリコンウェーハ及びその熱処理方法 |
-
1993
- 1993-03-01 JP JP05040177A patent/JP3080501B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7311775B2 (en) | 2004-02-09 | 2007-12-25 | Sumco Corporation | Method for heat-treating silicon wafer and silicon wafer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06252154A (ja) | 1994-09-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6958092B2 (en) | Epitaxial silicon wafer with intrinsic gettering and a method for the preparation thereof | |
| JP3800006B2 (ja) | シリコン単結晶ウエーハの製造方法及びシリコン単結晶ウエーハ | |
| JP2000044389A (ja) | エピタキシャルシリコン単結晶ウエ―ハの製造方法及びエピタキシャルシリコン単結晶ウエ―ハ | |
| JPH05102162A (ja) | 半導体ウエーハの製造方法 | |
| KR20000057350A (ko) | 반도체 실리콘 에피택셜 웨이퍼 및 반도체 디바이스의 제조 방법 | |
| JP3381816B2 (ja) | 半導体基板の製造方法 | |
| JP4473571B2 (ja) | シリコンウェーハの製造方法 | |
| JP3080501B2 (ja) | シリコンウェーハの製造方法 | |
| JPH11168106A (ja) | 半導体基板の処理方法 | |
| JP3022044B2 (ja) | シリコンウエハの製造方法およびシリコンウエハ | |
| TW201542894A (zh) | 由矽構成的半導體晶圓和其製造方法 | |
| KR100625822B1 (ko) | 실리콘 웨이퍼 및 그의 제조 방법 | |
| JP2002184779A (ja) | アニールウェーハの製造方法及びアニールウェーハ | |
| JP4465141B2 (ja) | シリコンエピタキシャルウェーハ及びその製造方法 | |
| WO2023098675A1 (zh) | 消除间隙型缺陷B-swirl的方法、硅片及电子器件 | |
| JPS60247935A (ja) | 半導体ウエハの製造方法 | |
| JP3022045B2 (ja) | シリコンウエハの製造方法及びシリコンウエハ | |
| JP2010003922A (ja) | シリコンウェーハの製造方法 | |
| JP3294723B2 (ja) | シリコンウェーハの製造方法およびシリコンウェーハ | |
| JP3294722B2 (ja) | シリコンウェーハの製造方法及びシリコンウェーハ | |
| JP5211550B2 (ja) | シリコン単結晶ウェーハの製造方法 | |
| JPH0555233A (ja) | 半導体基板の製造方法 | |
| JP3238957B2 (ja) | シリコンウェーハ | |
| JP2003100759A (ja) | エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法 | |
| JP2002299344A (ja) | シリコン単結晶ウェーハの熱処理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080623 Year of fee payment: 8 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080623 Year of fee payment: 8 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080623 Year of fee payment: 8 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080623 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090623 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100623 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100623 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110623 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110623 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120623 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120623 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130623 Year of fee payment: 13 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |