JP4710603B2 - Annealed wafer and its manufacturing method - Google Patents

Annealed wafer and its manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP4710603B2
JP4710603B2 JP2005377988A JP2005377988A JP4710603B2 JP 4710603 B2 JP4710603 B2 JP 4710603B2 JP 2005377988 A JP2005377988 A JP 2005377988A JP 2005377988 A JP2005377988 A JP 2005377988A JP 4710603 B2 JP4710603 B2 JP 4710603B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
nitrogen
carbon
region
concentration
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
Application number
JP2005377988A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006188423A (en
Inventor
誠 飯田
雅規 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Handotai Co Ltd filed Critical Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority to JP2005377988A priority Critical patent/JP4710603B2/en
Publication of JP2006188423A publication Critical patent/JP2006188423A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4710603B2 publication Critical patent/JP4710603B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

本発明は、CZシリコン単結晶に対してドープした炭素および窒素の影響を有効に利用した高品質のシリコンウエーハ、エピタキシャルウエーハおよびアニールウエーハならびにそれらの製造方法に関する。   The present invention relates to a high-quality silicon wafer, an epitaxial wafer, an annealed wafer, and a manufacturing method thereof, which effectively use the influence of carbon and nitrogen doped on a CZ silicon single crystal.

デバイスプロセスの高集積化・微細化に伴い、ベースとなるシリコンウエーハのグローンイン(Grown−in)欠陥の低減が強く要求されている。そこで、チョクラルスキー(Czochralski;CZ)法により製造されたCZシリコン単結晶の成長条件を改良して開発された、全面N(ニュートラル)−領域ウエーハや、通常のシリコンウエーハ上に新たにシリコンを成長させたシリコンエピタキシャルウエーハ(以下、エピタキシャルウエーハ或いはエピウエーハと言うことがある)、そして、水素やアルゴン雰囲気中で高温熱処理を施したアニールウエーハ等、グローンイン欠陥の少ない数種類のウエーハが開発されている。   With the high integration and miniaturization of device processes, there is a strong demand for reduction of grown-in defects in a silicon wafer as a base. Therefore, a new silicon is added to the whole surface N (neutral) -region wafer, which is developed by improving the growth conditions of the CZ silicon single crystal manufactured by the Czochralski (CZ) method, or a normal silicon wafer. Several types of wafers with few grown-in defects have been developed, such as a grown silicon epitaxial wafer (hereinafter sometimes referred to as an epitaxial wafer or an epi wafer) and an annealed wafer subjected to high-temperature heat treatment in a hydrogen or argon atmosphere.

ここで、全面N−領域ウエーハの製造方法について説明しておく。
先ず、シリコン単結晶に取り込まれるベイカンシイ(Vacancy、以下Vと略記することがある)と呼ばれる空孔型の点欠陥と、インタースティシアル−シリコン(Interstitial−Si、以下Iと略記することがある)と呼ばれる格子間型シリコン点欠陥のそれぞれの取り込まれる濃度を決定する因子について、一般的に知られていることを説明する。
Here, a method for manufacturing the entire N-region wafer will be described.
First, a vacancy-type point defect called vacancy (hereinafter may be abbreviated as V) incorporated into a silicon single crystal, and interstitial-silicon (hereinafter abbreviated as I). What is generally known about the factor that determines the concentration of each interstitial-type silicon point defect, called, will be described.

シリコン単結晶において、V−領域とは、Vacancy、つまりシリコン原子の不足から発生する凹部、穴のようなものが多い領域であり、I−領域とは、シリコン原子が余分に存在することにより発生する転位や余分なシリコン原子の塊が多い領域のことであり、そしてV−領域とI−領域の間には、原子の不足や余分が無い(少ない)ニュートラル領域(Neutral領域、以下N−領域と略記することがある)が存在していることになる。そして、前記グローンイン欠陥(FPD、LSTD、COP等)というのは、あくまでもVやIが過飽和な状態の時に発生するものであり、多少の原子の偏りがあっても、飽和以下であれば、欠陥としては存在しないことが判ってきた。   In a silicon single crystal, the V-region is a vacancy, that is, a region having many recesses and holes generated due to a shortage of silicon atoms, and the I-region is generated by the presence of extra silicon atoms. A neutral region (Neutral region, hereinafter referred to as an N-region) that has a shortage of atoms and no (or few) atoms between the V-region and the I-region. May be abbreviated). The grown-in defects (FPD, LSTD, COP, etc.) are generated only when V and I are in a supersaturated state. It has been found that it does not exist.

この両点欠陥の濃度は、CZ法における結晶の引上げ速度(成長速度)Vと結晶中の固液界面近傍の温度勾配Gとの関係から決まることが知られている。また、V−領域とI−領域との間のN−領域には、OSF(酸化誘起積層欠陥、Oxidation Indused Stacking Fault)と呼ばれるリング状に発生する欠陥の存在が確認されている。   It is known that the concentration of these two point defects is determined by the relationship between the crystal pulling rate (growth rate) V in the CZ method and the temperature gradient G near the solid-liquid interface in the crystal. In addition, in the N-region between the V-region and the I-region, it has been confirmed that there is a ring-shaped defect called OSF (Oxidation Induced Stacking Fault).

これら結晶成長起因の欠陥を分類すると、例えば成長速度が0.6mm/min前後以上と比較的高速の場合には、空孔タイプの点欠陥が集合したボイド起因とされているFPD、LSTD、COP等のグローンイン欠陥が結晶径方向全域に高密度に存在し、これら欠陥が存在する領域はV−リッチ領域と呼ばれている。また、成長速度が0.6mm/min以下の場合は、成長速度の低下に伴い、上記したOSFリングが結晶の周辺から発生し、このリングの外側に格子間シリコンタイプの点欠陥が集合した転位ループ起因と考えられているL/D(Large Dislocation:格子間転位ループの略号、LSEPD、LFPD等)の欠陥が低密度に存在し、これら欠陥が存在する領域はI−リッチ領域と呼ばれている。さらに、成長速度を0.4mm/min前後以下に低速にすると、OSFリングがウエーハの中心に凝集して消滅し、全面がI−リッチ領域となる。   When these defects due to crystal growth are classified, for example, when the growth rate is relatively high, such as about 0.6 mm / min or more, FPD, LSTD, and COP that are attributed to voids in which vacancy-type point defects are gathered. Groin-in defects such as these are present at high density throughout the crystal diameter direction, and a region where these defects exist is called a V-rich region. When the growth rate is 0.6 mm / min or less, the OSF ring is generated from the periphery of the crystal as the growth rate is reduced, and interstitial silicon type point defects are gathered outside the ring. L / D (Large Dislocation: Abbreviation of interstitial dislocation loop, LSEPD, LFPD, etc.) defects that are thought to be caused by loops exist at low density, and the region where these defects exist is called an I-rich region Yes. Furthermore, when the growth rate is lowered to about 0.4 mm / min or less, the OSF ring aggregates and disappears at the center of the wafer, and the entire surface becomes an I-rich region.

また、最近V−リッチ領域とI−リッチ領域の中間でOSFリングの外側に、ボイド起因のFPD、LSTD、COPも、転位ループ起因のLSEPD、LFPDも、さらにはOSFも存在しないN−領域の存在が発見されている。この領域はOSFリングの外側にあり、そして、酸素析出熱処理を施し、X−ray観察等で析出のコントラストを確認した場合に、酸素析出がほとんどなく、かつ、LSEPD、LFPDが形成されるほどリッチではないI−リッチ領域側である。 さらに、OSFリングの内側にも、ボイド起因の欠陥も、転位ループ起因の欠陥も存在せず、OSFも存在しないN−領域の存在が確認されている。   Further, in the middle of the V-rich region and the I-rich region, outside of the OSF ring, there is no void-induced FPD, LSTD, COP, dislocation loop-induced LSEPD, LFPD, or even an N-region of OSF. Existence has been discovered. This region is outside the OSF ring, and when oxygen precipitation heat treatment is performed and the contrast of the precipitation is confirmed by X-ray observation or the like, there is almost no oxygen precipitation and is so rich that LSEPD and LFPD are formed. It is not the I-rich region side. Further, the existence of an N-region in which neither a defect caused by a void nor a defect caused by a dislocation loop exists and no OSF exists is confirmed inside the OSF ring.

これらのN−領域は、通常の方法では、成長速度を下げた時に成長軸方向に対して斜めにしか存在しないため、ウエーハ面内では一部分にしか存在しなかった。   In the normal method, these N-regions exist only at an angle with respect to the growth axis direction when the growth rate is lowered.

このN−領域について、ボロンコフ理論(例えば、非特許文献1参照)では、引上げ速度Vと結晶固液界面軸方向温度勾配Gの比であるV/Gというパラメータが点欠陥のトータルな濃度を決定すると唱えている。このことから考えると、面内で引上げ速度は一定のはずであるから、面内でGが分布を持つために、例えば、ある引上げ速度では中心がV−リッチ領域でN−領域を挟んで周辺でI−リッチ領域となるような結晶しか得られなかった。   With respect to this N-region, in the Boronkov theory (see, for example, Non-Patent Document 1), the parameter V / G, which is the ratio of the pulling speed V and the temperature gradient G in the crystal solid-liquid interface axial direction, determines the total concentration of point defects. Then she chants. Considering this, since the pulling speed should be constant in the plane, since G has a distribution in the plane, for example, at a certain pulling speed, the center is the V-rich region and the N-region is sandwiched around it. Only crystals that would be in the I-rich region were obtained.

そこで最近、面内のGの分布を改良して、この斜めでしか存在しなかったN−領域を、例えば、引上げ速度Vを徐々に下げながら引上げた時に、ある引上げ速度でN−領域が横全面に広がった結晶が製造できるようになった。また、この全面N−領域の結晶を長さ方向へ拡大するには、このN−領域が横に広がった時の引上げ速度を維持して引上げればある程度達成できる。また、結晶が成長するに従ってGが変化することを考慮し、それを補正して、あくまでもV/Gが一定になるように、引上げ速度を調節すれば、それなりに成長方向にも、全面N−領域となる結晶が拡大できるようになった。   Therefore, recently, when the distribution of G in the plane has been improved, the N-region that has existed only at an oblique angle, for example, when the pull-up speed V is gradually lowered, the N-region is laterally moved at a certain pull-up speed. Crystals spread over the entire surface can be manufactured. Further, in order to expand the crystal of the entire N-region in the length direction, it can be achieved to some extent if the pulling rate is maintained while the N-region is expanded laterally. Also, considering that G changes as the crystal grows, if it is corrected and the pulling rate is adjusted so that V / G is constant, the entire surface N− The area crystal can be enlarged.

また、最近ではデバイスプロセス中における不純物の影響を取り除くため、ゲッタリング能力の強いウエーハも要求されている。これに対しては、熱処理を追加したり、窒素の酸素析出促進効果を利用するためCZ法によりシリコン単結晶引上げ中に窒素をドープしながらN−領域で引上げた窒素ドープN−領域ウエーハや、窒素ドープしたウエーハ上にエピタキシャル成長を行った窒素ドープエピタキシャルウエーハ、あるいは窒素ドープしたウエーハにアニールを行った窒素ドープアニールウエーハを作製することにより、バルク中のBMD(Bulk Micro Defect:酸素析出物による内部微小欠陥)密度を増加させ、IG(Internal Gettering)効果を持たせたウエーハ等が開発されている。   Recently, a wafer having a strong gettering capability is also required to remove the influence of impurities in the device process. For this, a nitrogen-doped N-region wafer that is pulled up in the N-region while doping silicon during the pulling of the silicon single crystal by the CZ method in order to add heat treatment or to utilize the oxygen precipitation promoting effect of nitrogen, By producing a nitrogen-doped epitaxial wafer epitaxially grown on a nitrogen-doped wafer or a nitrogen-doped annealed wafer obtained by annealing a nitrogen-doped wafer, a BMD (Bulk Micro Defect) in the bulk is formed by an internal micro-deposition due to oxygen precipitates. Wafers and the like having an increased IG (Internal Gettering) effect have been developed.

近年、デバイスを作製するメーカーのゲッタリング能力に対する要求は非常に強く、使用されるウエーハの付加価値としてのゲッタリング能力は欠かせないものとなってきている。しかしながら、従来のN−領域ウエーハ、エピウエーハおよびアニールウエーハでは、デバイスプロセス中の酸素析出によるBMD密度は十分とはいえない。   In recent years, the demand for the gettering ability of manufacturers producing devices is very strong, and the gettering ability as an added value of the wafer used has become indispensable. However, conventional N-region wafers, epi wafers, and annealed wafers do not have sufficient BMD density due to oxygen precipitation during the device process.

そこで、窒素の酸素析出促進効果を利用した窒素をドープしたウエーハが開発された。窒素をドープすることにより、N−領域が得られる引上速度の範囲を拡大できるので安定した結晶成長が望めるが、N−領域ウエーハを作製するためにはその引上げ速度を0.5mm/min程度に低下させなければならないことに変わりがなく、生産性の低下、コストアップを招いていた。   Therefore, a wafer doped with nitrogen utilizing the effect of promoting oxygen precipitation of nitrogen was developed. By doping nitrogen, the range of pulling speed at which the N-region can be obtained can be expanded so that stable crystal growth can be expected. However, in order to fabricate an N-region wafer, the pulling speed is about 0.5 mm / min. However, there was no change in the amount that had to be reduced, leading to a decrease in productivity and an increase in cost.

また、ドープする窒素濃度を高くするとOSF領域が拡大されたり、その領域内に転位クラスター等の2次欠陥(以下、LEP(Large Etch Pit)と呼ぶことがある)が発生する場合があり、これがエピタキシャル層の欠陥の元となるため、あまり高い窒素濃度を採用できないのが現状である。そのため、窒素ドープウエーハによって得られるBMD密度は窒素ノンドープウエーハに比べれば多いものの、程々の密度に抑えられている。ここで、本発明でいう2次欠陥とは、高濃度の窒素ドープに起因して拡大されるOSF領域に発生する欠陥であって、その代表的なものとして転位クラスター(LEP)や転位ループが挙げられる。   Further, when the concentration of nitrogen to be doped is increased, the OSF region may be enlarged, or secondary defects such as dislocation clusters (hereinafter, sometimes referred to as LEP (Large Etch Pit)) may occur in the region. Since it is a source of defects in the epitaxial layer, it is currently impossible to employ a very high nitrogen concentration. Therefore, although the BMD density obtained by the nitrogen doped wafer is larger than that of the nitrogen non-doped wafer, it is suppressed to a moderate density. Here, the secondary defects referred to in the present invention are defects generated in the OSF region that is enlarged due to the high concentration of nitrogen doping, and typical examples thereof include dislocation clusters (LEP) and dislocation loops. Can be mentioned.

さらに、窒素は高温で安定な酸素析出核を作ることが知られている(例えば、非特許文献2参照)が、低温からの析出核形成には少しも関与しておらず、低温熱処理による酸素析出核形成の促進は期待できない等の問題点があった。   Further, nitrogen is known to form oxygen precipitation nuclei that are stable at high temperatures (see, for example, Non-Patent Document 2), but it is not involved in the formation of precipitation nuclei from low temperatures. There is a problem that the formation of precipitation nuclei cannot be expected.

V.V.Voronkov;Journal of Crystal Growth,59(1982)625〜643V. V. Voronkov; Journal of Crystal Growth, 59 (1982) 625-643. 1999年春季第46回応用物理学関係連合講演会講演予稿集No.1、p.461、29a−ZB−5、相原他Proceedings of the 46th Joint Lecture on Applied Physics in Spring 1999 No. 1, p. 461, 29a-ZB-5, Aihara et al.

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、グローンイン欠陥が少ないとともに、IG能力の高いシリコン単結晶を、高速で成長させることを可能とするシリコン単結晶育成技術を開発し、結晶全面N−領域でIG能力の高いシリコンウエーハ、あるいは優れた結晶性とIG能力を有するエピタキシャルウエーハ、アニールウエーハを提供することを主たる目的とする。   The present invention was made in order to solve such problems, and developed a silicon single crystal growth technique that allows a silicon single crystal having a high IG capability to be grown at a high speed while having few grow-in defects. The main object is to provide a silicon wafer having high IG capability over the entire crystal N-region, or an epitaxial wafer and annealed wafer having excellent crystallinity and IG capability.

上記課題を解決するための本発明は、チョクラルスキー法によりシリコン単結晶を育成する際に、炭素をドープし、V/G(V:結晶引上げ速度、G:結晶固液界面における結晶軸方向温度勾配)を結晶全面がN−領域となるように制御しながら結晶を引上げることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法である。   The present invention for solving the above-mentioned problems is that when a silicon single crystal is grown by the Czochralski method, carbon is doped and V / G (V: crystal pulling speed, G: crystal axis direction at the crystal solid-liquid interface) The silicon single crystal manufacturing method is characterized in that the crystal is pulled while controlling the temperature gradient so that the entire surface of the crystal becomes an N-region.

このように炭素をドープすることによりN−領域の単結晶を、炭素ノンドープの場合よりも高速で引上げることができ、グローンイン欠陥のないシリコン単結晶の生産性の向上とコストダウンを図ることができる。   By doping carbon in this way, it is possible to pull up a single crystal in the N-region at a higher speed than in the case of carbon non-doping, and it is possible to improve the productivity and reduce the cost of a silicon single crystal without a grow-in defect. it can.

この場合、CZシリコン単結晶育成時に、炭素とともに窒素をドープすることができる。
このように炭素とともに窒素をドープすれは、N−領域となる引上げ速度が上昇するとともに、N−領域を拡大させることができるので、結晶全面がN−領域のシリコン単結晶の生産性と歩留りを同時に向上させることができる。
In this case, nitrogen can be doped together with carbon during CZ silicon single crystal growth.
In this way, doping nitrogen with carbon increases the pulling speed to become the N-region and can enlarge the N-region, so that the entire crystal surface can improve the productivity and yield of the silicon single crystal in the N-region. It can be improved at the same time.

そしてこの場合、ドープする炭素濃度を0.1ppma以上とし、V/Gを0.183〜0.177mm2 /K・minの範囲内で制御しながら引上げることが好ましい。
このようにすれば、より一層安定的に高速で結晶全面N−領域のシリコン単結晶を確実に製造することができる。
In this case, it is preferable that the carbon concentration to be doped is 0.1 ppma or more, and the V / G is pulled up while being controlled within the range of 0.183 to 0.177 mm 2 / K · min.
In this way, a silicon single crystal in the entire N-region of the crystal can be reliably manufactured at a higher speed and more stably.

そして、本発明に係るシリコンウエーハの製造方法は、上記のような方法で製造されたシリコン単結晶をウエーハに加工した後、600〜1000℃の温度で熱処理を施すことを特徴としている。
このように炭素、炭素および窒素をドープした単結晶をウエーハに加工し、600〜1000℃で熱処理を施せば、ウエーハに炭素がドープされているので、バルク部では低温における酸素析出核の形成が促進され、表面は全面N−領域であるウエーハであって、ウエーハ面内で高レベルでIG能力を有するウエーハを製造することができる。
The silicon wafer manufacturing method according to the present invention is characterized in that after the silicon single crystal manufactured by the above method is processed into a wafer, heat treatment is performed at a temperature of 600 to 1000 ° C.
Thus, if a single crystal doped with carbon, carbon and nitrogen is processed into a wafer and heat-treated at 600 to 1000 ° C., the wafer is doped with carbon. It is possible to manufacture a wafer whose surface is the entire N-region and which has a high level of IG capability in the wafer plane.

また本発明のシリコンウエーハは、炭素を0.1ppma以上含有し、全面N−領域からなるものである。
このように、炭素を0.1ppma以上含有することによって、低温で安定な酸素析出核が増加し、全面がN−領域であるとともに、十分なIG能力を有するシリコンウエーハとなる。
Further, the silicon wafer of the present invention contains 0.1 ppma or more of carbon and consists of the entire N-region.
Thus, by containing 0.1 ppma or more of carbon, oxygen precipitation nuclei that are stable at low temperatures increase, and the entire surface is an N-region and a silicon wafer having sufficient IG capability is obtained.

この場合、本発明のシリコンウエーハは、窒素を1×1013個/cm3 以上含有することが好ましい。
このように、窒素も炭素も含有することによって、適度の酸素濃度であれば、高温熱処理でも低温熱処理でも十分に高密度のBMDを有し、IG能力の極めて高いシリコンウエーハとなる。
In this case, the silicon wafer of the present invention preferably contains 1 × 10 13 pieces / cm 3 or more of nitrogen.
Thus, by containing both nitrogen and carbon, a silicon wafer having a sufficiently high density BMD and an extremely high IG ability can be obtained at a high temperature heat treatment and a low temperature heat treatment at an appropriate oxygen concentration.

そして本発明に係るエピタキシャルウエーハの製造方法は、CZシリコン単結晶育成時に炭素および窒素をドープして引上げられたCZシリコン単結晶から作製されたシリコンウエーハ表面にエピタキシャル層を形成するシリコンエピタキシャルウエーハの製造方法において、CZシリコン単結晶の炭素濃度、窒素濃度、酸素濃度がそれぞれ0.1〜1ppma、1×1013〜1×1014個/cm3 、15〜25ppma、または、それぞれ1〜3ppma、1×1014〜5×1015個/cm3 、10〜15ppmaとなるようにCZシリコン単結晶を引上げることを特徴としている。 The method for producing an epitaxial wafer according to the present invention is a method for producing a silicon epitaxial wafer in which an epitaxial layer is formed on the surface of a silicon wafer produced from a CZ silicon single crystal that has been pulled by doping carbon and nitrogen during CZ silicon single crystal growth. In the method, the carbon concentration, nitrogen concentration, and oxygen concentration of the CZ silicon single crystal are 0.1 to 1 ppma, 1 × 10 13 to 1 × 10 14 pieces / cm 3 , 15 to 25 ppma, or 1 to 3 ppma, 1 respectively. It is characterized in that the CZ silicon single crystal is pulled up so as to be × 10 14 to 5 × 10 15 pieces / cm 3 and 10 to 15 ppma.

このように、エピウエーハの基板となるシリコンウエーハを得るのに、上記規定内の炭素、窒素、酸素濃度になるように炭素、窒素および酸素をドープして単結晶を引上げれば、これを加工して十分なIG能力を有し、2次欠陥のないシリコンウエーハ上にエピタキシャル層を形成することができ、高品質なエピウエーハを容易に得ることができる。   Thus, in order to obtain a silicon wafer as an epiwafer substrate, if a single crystal is pulled by doping carbon, nitrogen, and oxygen so that the concentration of carbon, nitrogen, and oxygen is within the above specified range, this is processed. Therefore, an epitaxial layer can be formed on a silicon wafer having sufficient IG capability and free of secondary defects, and a high quality epi wafer can be easily obtained.

さらに本発明に係るエピウエーハは、CZシリコン単結晶育成時に炭素および窒素をドープして引上げられたCZシリコン単結晶から作製されたシリコンウエーハ表面に、エピタキシャル層を形成したシリコンエピタキシャルウエーハであって、シリコンウエーハ中の炭素濃度、窒素濃度、酸素濃度がそれぞれ0.1〜1ppma、1×1013〜1×1014個/cm3 、15〜25ppma、または、それぞれ1〜3ppma、1×1014〜5×1015個/cm3 、10〜15ppmaであることを特徴としている。 Furthermore, an epitaxial wafer according to the present invention is a silicon epitaxial wafer in which an epitaxial layer is formed on a silicon wafer surface produced from a CZ silicon single crystal pulled by doping carbon and nitrogen during CZ silicon single crystal growth. The carbon concentration, nitrogen concentration, and oxygen concentration in the wafer are 0.1 to 1 ppma, 1 × 10 13 to 1 × 10 14 pieces / cm 3 , 15 to 25 ppma, or 1 to 3 ppma and 1 × 10 14 to 5 respectively. × 10 15 pieces / cm 3 , 10 to 15 ppma.

上記規定値内に炭素濃度、窒素濃度、酸素濃度を制御したシリコンウエーハを基板として、エピ層を形成したエピウエーハは、基板に2次欠陥もないのでこの上に形成されるエピ層の結晶性に優れ、高いIG能力を有する極めて高品質のエピタキシャルウエーハである。   An epitaxial wafer in which an epitaxial layer is formed using a silicon wafer in which the carbon concentration, nitrogen concentration, and oxygen concentration are controlled within the above specified values as a substrate has no secondary defects, so that the crystallinity of the epitaxial layer formed thereon is improved. It is an excellent high quality epitaxial wafer with excellent IG capability.

加えて本発明に係るアニールウエーハの製造方法は、CZシリコン単結晶育成時に炭素および窒素をドープして引上げられたCZシリコン単結晶から作製されたCZシリコンウエーハに熱処理を行うことにより、該CZシリコンウエーハの表層部に無欠陥層を形成し、バルク部に1 ×109 個/cm3 以上の酸素析出物を有するアニールウエーハを製造するに際し、CZシリコン単結晶の炭素濃度、窒素濃度、酸素濃度がそれぞれ、0.1〜1ppma、1×1013〜1×1014個/cm3 、15〜25ppma、または、それぞれ1〜3ppma、1×1014〜5×1015個/cm3 、10〜15ppmaとなるようにCZシリコン単結晶を引上げることを特徴とするものである。 In addition, the method for producing an annealed wafer according to the present invention includes a step of performing heat treatment on a CZ silicon wafer produced from a CZ silicon single crystal pulled by doping carbon and nitrogen during CZ silicon single crystal growth. When an annealed wafer having a defect-free layer formed on the surface portion of the wafer and oxygen precipitates of 1 × 10 9 pieces / cm 3 or more in the bulk portion is produced, the carbon concentration, nitrogen concentration, oxygen concentration of the CZ silicon single crystal Are 0.1 to 1 ppma, 1 × 10 13 to 1 × 10 14 pieces / cm 3 , 15 to 25 ppma, or 1 to 3 ppma, 1 × 10 14 to 5 × 10 15 pieces / cm 3 , 10 The CZ silicon single crystal is pulled up to 15 ppma.

このように、アニールウエーハの元になるシリコンウエーハを得るのに、上記規定内の炭素、窒素、酸素濃度になるように炭素および窒素をドープしてCZ法により単結晶を引上げれば、十分なBMD密度を有し、2次欠陥の発生のないアニールウエーハを容易に得ることができる。   Thus, in order to obtain a silicon wafer as a base of the annealed wafer, it is sufficient to dope carbon and nitrogen so that the concentration of carbon, nitrogen, and oxygen is within the above specified range and pull up the single crystal by the CZ method. An annealed wafer having a BMD density and no secondary defects can be easily obtained.

そして本発明に係るアニールウエーハは、炭素濃度、窒素濃度、酸素濃度がそれぞれ、0.1〜1ppma、1×1013〜1×1014個/cm3 、15〜25ppma、または、それぞれ1〜3ppma、1×1014〜5×1015個/cm3 、10〜15ppmaであるCZシリコンウエーハに熱処理を施したアニールウエーハであって、バルク部のBMD密度が1×109 個/cm3 以上であることを特徴としている。 The annealed wafer according to the present invention has a carbon concentration, a nitrogen concentration, and an oxygen concentration of 0.1 to 1 ppma, 1 × 10 13 to 1 × 10 14 pieces / cm 3 , 15 to 25 ppma, or 1 to 3 ppma, respectively. An annealed wafer obtained by heat-treating a CZ silicon wafer having a density of 1 × 10 14 to 5 × 10 15 pieces / cm 3 and 10 to 15 ppma, and a BMD density in a bulk portion is 1 × 10 9 pieces / cm 3 or more. It is characterized by being.

このように、上記規定値内に炭素濃度、窒素濃度、酸素濃度を制御したシリコンウエーハに熱処理を施して作製したアニールウエーハは、十分に高密度のBMDを有し高いIG能力を有するとともに、ウエーハ表面に欠陥が少なく、2次欠陥もない結晶性に優れた、高品質のアニールウエーハである。   As described above, an annealed wafer manufactured by performing heat treatment on a silicon wafer in which the carbon concentration, nitrogen concentration, and oxygen concentration are controlled within the specified values described above has a sufficiently high density BMD, a high IG capability, and a wafer. It is a high-quality annealed wafer with excellent surface quality with few defects on the surface and no secondary defects.

以上のように本発明によれば、面内全面N−領域で2次欠陥の発生がないとともに、高いIG能力を有する単結晶を高速で引上げることができる。従って、このようなCZシリコン単結晶の生産性と歩留りの向上を図ることができるとともに、生産コストを大幅に低減することができる。また、結晶位置やデバイスプロセスに依存せずに安定した酸素析出が得られるので、酸素析出物密度のバラツキが少なく安定したゲッタリング能力を有するCZシリコンウエーハを得ることができる。さらに、本発明のように炭素、窒素、酸素濃度が適切な範囲のCZシリコンウエーハを作製することにより、その表面に高温のエピタキシャル成長を行っても酸素析出が消滅することはなく、結晶性に優れ、IG能力の高いエピタキシャルウエーハを製造することができる。同様にそのようなCZシリコンウエーハに熱処理を施せば、表層部に無欠陥層を形成し、バルク部に十分に高密度のBMDを有するアニールウエーハを作製することができ、高集積デバイス用として極めて有用である。   As described above, according to the present invention, it is possible to pull up a single crystal having high IG capability at high speed without generating secondary defects in the entire in-plane N− region. Therefore, the productivity and yield of such a CZ silicon single crystal can be improved, and the production cost can be greatly reduced. Further, since stable oxygen precipitation can be obtained without depending on the crystal position and device process, it is possible to obtain a CZ silicon wafer having a stable gettering ability with little variation in oxygen precipitate density. Furthermore, by producing a CZ silicon wafer with carbon, nitrogen, and oxygen concentrations in appropriate ranges as in the present invention, oxygen precipitation does not disappear even when high-temperature epitaxial growth is performed on the surface, and crystallinity is excellent. An epitaxial wafer having a high IG ability can be manufactured. Similarly, if heat treatment is performed on such a CZ silicon wafer, a defect-free layer can be formed in the surface layer portion, and an annealed wafer having a sufficiently high density BMD in the bulk portion can be produced. Useful.

以下、本発明の実施の形態について、さらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明者等は、バルク部の酸素析出を促進させるために窒素をドープするだけでなく、炭素をドープすることを発想し、これについて調査、検討した。
Hereinafter, although an embodiment of the present invention is described in detail, the present invention is not limited to this.
The present inventors have conceived not only doping nitrogen in order to promote oxygen precipitation in the bulk part but also doping carbon, and investigated and examined this.

(N−領域ウエーハについて)
先ず、N−領域ウエーハへの炭素ドープの影響を調査した。
直径8インチのCZシリコン単結晶を育成する際に、炭素が0.1ppma程度結晶に入るようにドープし、CZシリコン単結晶引上げ装置を全面N−領域ウエーハの育成可能なHZ(Hot Zone:炉内構造)にして、引上速度を0.8〜0.5mm/minに徐々に変化させて引上げを行った(窒素ドープなし)。
(About N-region wafers)
First, the influence of carbon doping on the N-region wafer was investigated.
When growing a CZ silicon single crystal having a diameter of 8 inches, carbon is doped so as to enter about 0.1 ppma crystal, and a CZ silicon single crystal pulling apparatus can be used to grow an entire N-region wafer in an HZ (Hot Zone: furnace) The inner structure was pulled up by gradually changing the pulling speed from 0.8 to 0.5 mm / min (no nitrogen doping).

その結果、炭素ノンドープの際には引上速度が0.54mm/minにてOSFリングが消滅し、0.52mm/minで転位ループ起因の欠陥が発生したのに対して、炭素をドープした場合は0.65mm/minにてOSFリングが消滅し、0.63mm/minにて転位ループ起因の欠陥が発生した。つまり、炭素をドープすることによりN−領域がより高速で得られると言うことを発見した。このときの、V/Gの範囲は0.183〜0.177mm2 /K・minであった。これは炭素ドープによって全面N−領域ウエーハの生産性が向上することを意味する。ただし、炭素濃度が3ppmaを超えると、デバイス特性への悪影響が懸念されるので、3ppma以下にするのが好ましい。 As a result, in the case of carbon non-doping, the OSF ring disappears at a pulling speed of 0.54 mm / min, and defects due to dislocation loops occur at 0.52 mm / min, whereas carbon is doped. The OSF ring disappeared at 0.65 mm / min, and defects due to dislocation loops occurred at 0.63 mm / min. In other words, it was discovered that the N-region can be obtained at higher speed by doping carbon. At this time, the range of V / G was 0.183 to 0.177 mm 2 / K · min. This means that the productivity of the entire N-region wafer is improved by carbon doping. However, if the carbon concentration exceeds 3 ppma, there is a concern about adverse effects on device characteristics, so it is preferable to set the carbon concentration to 3 ppma or less.

通常N−領域には2種類あって、空孔型欠陥が優勢なV−リッチ領域側に位置するN(V)領域と、格子間シリコンが優勢な転位ループ起因の欠陥が存在する領域であるI−リッチ領域側に位置するN(I)領域が混在しており、この2つの領域は酸素析出量が異なることが知られている(特願平11−322242号参照)。すなわち、ウエーハの面内位置や結晶からの切り出し位置によってIG能力も異なり、問題となっていた。   Usually, there are two types of N-regions, an N (V) region located on the V-rich region side where vacancy-type defects are dominant, and a region due to dislocation loops where interstitial silicon is dominant. It is known that N (I) regions located on the I-rich region side coexist, and these two regions have different amounts of oxygen precipitation (see Japanese Patent Application No. 11-322242). In other words, the IG ability differs depending on the in-plane position of the wafer and the cutting position from the crystal.

このことは、窒素ドープ結晶においても同様であった。しかし、炭素をドープした場合は、低温(600〜1000℃)における酸素析出核の形成を促進することが別の実験から確認されたため(特願2000−048461号参照)、炭素をドープしたウエーハにこのような低温の熱処理を施すことにより、N(V)領域とN(I)領域との両領域の析出の差を殆どなくすことができた。これは、炭素ドープによる全面N−領域ウエーハは、ウエーハ面内の全面が高いレベルでIG能力が安定していることを示している。   The same was true for nitrogen-doped crystals. However, when carbon was doped, it was confirmed from another experiment that the formation of oxygen precipitation nuclei at a low temperature (600 to 1000 ° C.) was confirmed (see Japanese Patent Application No. 2000-048461). By performing such a low-temperature heat treatment, the difference in precipitation between the N (V) region and the N (I) region can be almost eliminated. This indicates that the entire N-region wafer by carbon doping has a stable IG capability at a high level throughout the wafer surface.

次に、炭素に加えて窒素もドープし上記と同様な実験を行った。その結果、N−領域となる引上速度は上昇するとともに拡大した。窒素はもともとN−領域の拡大効果はあったが、N−領域となる引上げ速度は上昇しなかったので、この2つのドープ剤により、全面N−領域ウエーハは生産性と歩留りを同時に向上させたことを示す。また、酸素析出に対する効果も顕著に得られ、窒素により高温で安定な酸素析出核が増加し、又炭素により低温で安定な析出核も増加した。このことは、様々な温度帯で酸素析出の促進効果が強いことを示す。従って、デバイス工程における熱処理がどのようなものであっても、高いIG能力を発揮できることになる。尚、窒素の効果を確実に得るためには1×1010個/cm3 以上の濃度が必要であり、単結晶化の妨げにならないようにするには、5×1015個/cm3 以下とすることが好ましい。 Next, nitrogen was doped in addition to carbon, and an experiment similar to the above was performed. As a result, the pulling speed for the N-region increased and expanded. Nitrogen originally had the effect of expanding the N-region, but the pulling speed to become the N-region did not increase, so with these two dopants, the entire N-region wafer simultaneously improved productivity and yield. It shows that. In addition, the effect on oxygen precipitation was remarkably obtained. Nitrogen increased the number of stable oxygen precipitation nuclei at high temperatures, and carbon increased the number of stable precipitation nuclei at low temperatures. This indicates that the effect of promoting oxygen precipitation is strong at various temperature zones. Therefore, regardless of the heat treatment in the device process, high IG capability can be exhibited. Note that a concentration of 1 × 10 10 pieces / cm 3 or more is necessary to surely obtain the effect of nitrogen, and 5 × 10 15 pieces / cm 3 or less so as not to hinder single crystallization. It is preferable that

これらの実験事実を考慮した上で、上記の実験と同じHZを使用して、今度は結晶の長い範囲で同様な結晶を得るために、まず炭素を0.1ppma、窒素を3×1013個/cm3 となるようにドープし、引上速度を0.65〜0.62mm/minの範囲で引上げを行った。その結果、結晶の上部(種結晶側)から直胴20cmの位置より下側がN−領域となった。この結晶から切り出したウエーハに600℃で1時間の熱処理を施して酸素析出核の形成を促進させた後、800℃/4Hr+1000℃/16Hrの熱処理を施して酸素析出物を成長させてOPP(Optical Precipitate Profiler)法により観察したところ、ウエーハ全面において1×109 個/cm3 以上の密度でBMDがバルク中に存在していた。 Taking these experimental facts into consideration, using the same HZ as in the above experiment, this time, in order to obtain a similar crystal in a long range of crystals, first, 0.1 ppma of carbon and 3 × 10 13 nitrogen / Cm 3, and the pulling-up speed was raised in the range of 0.65 to 0.62 mm / min. As a result, the lower side of the straight cylinder 20 cm from the upper part (seed crystal side) of the crystal became the N-region. The wafer cut out from this crystal was subjected to a heat treatment at 600 ° C. for 1 hour to promote the formation of oxygen precipitate nuclei, and then subjected to a heat treatment of 800 ° C./4Hr+1000° C./16 Hr to grow oxygen precipitates to grow OPP (Optical When observed by the Precipitate Profiler method, BMD was present in the bulk at a density of 1 × 10 9 pieces / cm 3 or more over the entire wafer surface.

(エピタキシャルウエーハについて)
次に、エピタキシャル成長用のシリコンウエーハについて、炭素と窒素をドープした場合のBMD密度に対する影響を調査し、実験した。
窒素濃度は1×1014個/cm3 を越えるとOSF領域の拡大が大きく、またLEPも発生し易いため、まずは窒素濃度5×1013個/cm3 となるようにドープし、炭素を0.1ppmaとなるようにドープして、結晶を引上げた。そして、その結晶からウエーハを作製し、800℃/4Hr+1000℃/16Hrの熱処理を施して酸素析出物を顕在化した後にBMD密度をOPP法により評価した。
(About epitaxial wafers)
Next, the influence on the BMD density when carbon and nitrogen were doped was investigated and experimented on a silicon wafer for epitaxial growth.
If the nitrogen concentration exceeds 1 × 10 14 atoms / cm 3 , the OSF region expands greatly, and LEP is likely to occur. First, doping is performed so that the nitrogen concentration becomes 5 × 10 13 atoms / cm 3, and carbon is reduced to 0. The crystals were pulled up by doping to 1 ppma. And the wafer was produced from the crystal | crystallization, after performing the heat processing of 800 degreeC / 4Hr + 1000 degreeC / 16Hr and revealing an oxygen precipitate, BMD density was evaluated by OPP method.

その結果、ウエーハ中の初期格子間酸素濃度の依存性が強く、15ppma(日本電子工業振興協会(JEIDA)規格)以上でないとBMD密度は109 台の数で発生しないことがわかった。ただし、この窒素濃度(5×1013個/cm3 )は、窒素ドープによる2次欠陥は殆ど発生することなく、しかも高温(1000℃以上)で安定な酸素析出核が形成されるので、高温のエピタキシャル成長が行なわれても酸素析出核が消滅することがない。従って、このように窒素濃度が5×1013個/cm3 であり、炭素濃度が低濃度(0.1ppma)であっても、初期格子間酸素濃度が15ppma以上であれば、十分なBMD密度と2次欠陥の発生のないエピタキシャル成長用のシリコンウエーハが得られることになる。酸素濃度が15ppma以上であれば、窒素濃度は1×1013以上あれば必要十分なBMD密度が得られるが、酸素濃度が25ppmaを超えると、析出過多となり、ウエーハ強度に影響を及ぼすので25ppma以下とすることが好ましい。なお、炭素による酸素析出効果を高めるために、エピタキシャル成長前に600〜1000℃程度の低温熱処理を加えることが好ましい。 As a result, it was found that the initial interstitial oxygen concentration in the wafer is strongly dependent, and the BMD density does not occur in the number of 10 9 units unless it is 15 ppma (Japan Electronics Industry Promotion Association (JEIDA) standard) or more. However, this nitrogen concentration (5 × 10 13 / cm 3 ) is almost free from secondary defects due to nitrogen doping, and stable oxygen precipitation nuclei are formed at high temperatures (1000 ° C. or higher). Even if this epitaxial growth is performed, oxygen precipitation nuclei will not disappear. Therefore, even if the nitrogen concentration is 5 × 10 13 atoms / cm 3 and the carbon concentration is low (0.1 ppma), if the initial interstitial oxygen concentration is 15 ppma or more, a sufficient BMD density is obtained. As a result, a silicon wafer for epitaxial growth free from secondary defects can be obtained. If the oxygen concentration is 15 ppma or more, a necessary and sufficient BMD density can be obtained if the nitrogen concentration is 1 × 10 13 or more. However, if the oxygen concentration exceeds 25 ppma, excessive precipitation occurs and the wafer strength is affected. It is preferable that In order to enhance the effect of oxygen precipitation by carbon, it is preferable to perform a low-temperature heat treatment at about 600 to 1000 ° C. before epitaxial growth.

続いて窒素高濃度(1×1014個/cm3 以上)を使用するために、初期格子間酸素濃度を下げたサンプルを作製した。このように、窒素濃度が高くても酸素濃度を15ppma未満に下げれば、2次欠陥の発生を抑制することができるが、実際に酸素析出は起こりにくい結果(BMD密度<1×109 個/cm3 )となった。 Subsequently, in order to use a high nitrogen concentration (1 × 10 14 atoms / cm 3 or more), a sample with a reduced initial interstitial oxygen concentration was prepared. As described above, even if the nitrogen concentration is high, if the oxygen concentration is lowered to less than 15 ppma, the occurrence of secondary defects can be suppressed, but the actual oxygen precipitation hardly occurs (BMD density <1 × 10 9 / cm 3 ).

そこで、炭素濃度を1.0ppmaまで引上げた。すると、酸素濃度が12ppmaという低酸素においても、800℃/4Hr+1000℃/16Hr後のBMD密度は、109 台前半の数は存在した。つまり、この組み合わせ(窒素濃度1×1014個/cm3 、炭素濃度1.0ppma)の場合は、初期酸素濃度が低酸素であれば2次欠陥が発生せず、そして高いBMD密度が得られることになる。ただし、炭素濃度が3ppmaを超えると作製されるデバイス特性に悪影響を及ぼす恐れがあるので、炭素濃度は3ppma以下が好ましい。また、十分なBMDを得るための酸素濃度は、10ppma以上が必要である。窒素濃度については引上げ結晶の単結晶化の妨げにならないようにするためには、5×1015個/cm3 以下にすることが好ましい。この場合も、炭素による酸素析出効果を高めるために、エピタキシャル成長前に600〜1000℃程度の低温熱処理を加えることが好ましい。 Therefore, the carbon concentration was increased to 1.0 ppma. As a result, the BMD density after 800 ° C./4Hr+1000° C./16 Hr was in the lower half of the 10 9 range even at low oxygen concentration of 12 ppma. That is, in the case of this combination (nitrogen concentration of 1 × 10 14 atoms / cm 3 and carbon concentration of 1.0 ppma), if the initial oxygen concentration is low, secondary defects do not occur and a high BMD density is obtained. It will be. However, if the carbon concentration exceeds 3 ppma, the device characteristics to be produced may be adversely affected. Therefore, the carbon concentration is preferably 3 ppma or less. Further, the oxygen concentration for obtaining sufficient BMD needs to be 10 ppma or more. The nitrogen concentration is preferably 5 × 10 15 atoms / cm 3 or less so as not to hinder single crystallization of the pulled crystal. Also in this case, in order to enhance the oxygen precipitation effect by carbon, it is preferable to perform a low-temperature heat treatment at about 600 to 1000 ° C. before epitaxial growth.

これに対し、低炭素濃度(0.1ppma)および高窒素濃度1×1014個/cm3 の結晶では、十分なBMD密度(109 台)を得るためには初期酸素濃度を15ppma未満に下げられないため、結局2次欠陥が発生する結果となった。 On the other hand, in the case of crystals with a low carbon concentration (0.1 ppma) and a high nitrogen concentration of 1 × 10 14 atoms / cm 3 , the initial oxygen concentration is lowered to less than 15 ppma in order to obtain a sufficient BMD density (10 9 units). As a result, secondary defects eventually occurred.

そして、高炭素濃度(1.0ppma)および低窒素濃度(5×1013個/cm3 )の場合は、得られるBMD密度に関しては、高炭素濃度の影響により初段熱処理温度の依存性が強くなり過ぎるので、初段の熱処理温度次第でBMD密度のバラツキが大きくなってしまう。従って、やはり窒素をある程度高くドープして高温で安定な酸素析出核を形成しておくことが望ましいということになる。 In the case of a high carbon concentration (1.0 ppma) and a low nitrogen concentration (5 × 10 13 pieces / cm 3 ), the BMD density obtained is strongly dependent on the first-stage heat treatment temperature due to the effect of the high carbon concentration. Therefore, the variation in the BMD density increases depending on the heat treatment temperature at the first stage. Therefore, it is desirable to dope nitrogen to a certain extent to form oxygen precipitate nuclei that are stable at high temperatures.

上記のように、ある程度以上の窒素(例えば1×1014個/cm3 )を加えることにより、炭素単独よりは初段熱処理温度依存性は弱まるため、初段の熱処理温度によるBMD密度のバラツキは少ない。しかし、あまり高温のプロセス熱処理を通過すると、炭素による析出促進効果が大幅に弱まってしまう。そこで、高いBMD密度を得るためのエピ工程の温度としては、低温(1000℃以下)であることが望ましいと言える。 As described above, by adding a certain amount of nitrogen (for example, 1 × 10 14 atoms / cm 3 ), the dependence on the first-stage heat treatment temperature is weaker than that of carbon alone, so that the variation in BMD density due to the first-stage heat treatment temperature is small. However, if it passes through a process heat treatment at a very high temperature, the effect of promoting precipitation by carbon is significantly weakened. Therefore, it can be said that the temperature of the epi process for obtaining a high BMD density is desirably a low temperature (1000 ° C. or less).

同様にエピタキシャル工程の前又は後に低温熱処理を加えたほうが、酸素析出核の成長又は新たな析出核が形成されるため、その後のエピ成長やその他のデバイスプロセス中のBMD密度は高くなる。
そして、エピ前又は後に加えられる熱処理としては、このような低温熱処理に限らず、いわゆるIG熱処理(例えば、初段に1100℃以上の高温熱処理を含むもの)やRTA装置(Rapid Thermal Annealer;急速加熱・急速冷却装置)による高温短時間の熱処理を適用することもできる。これらの熱処理プロセスを行えば、ウエーハ表面に発生している2次欠陥の低減も可能なので、炭素、窒素および酸素の濃度を広い範囲で選択することが出来るようになるという効果が得られる。
Similarly, when the low-temperature heat treatment is applied before or after the epitaxial process, oxygen precipitate nuclei grow or new precipitate nuclei are formed, so that the BMD density during the subsequent epi-growth and other device processes increases.
The heat treatment applied before or after the epi is not limited to such a low temperature heat treatment, but a so-called IG heat treatment (for example, a heat treatment including a high temperature heat treatment of 1100 ° C. or higher in the first stage) or an RTA apparatus (Rapid Thermal Annealer; It is also possible to apply high-temperature and short-time heat treatment using a rapid cooling device. If these heat treatment processes are performed, secondary defects generated on the wafer surface can be reduced, so that the carbon, nitrogen and oxygen concentrations can be selected in a wide range.

(アニールウエーハについて)
最後に、炭素と窒素をドープした結晶のアニールウエーハへの影響を調査、実験した。
アニールウエーハの場合も、基本的には上記のエピタキシャル成長用のシリコンウエーハについての調査と同様に、低炭素+低窒素+高酸素、および高炭素+高窒素+低酸素の組み合わせが高BMD密度および2次欠陥の抑制には大変有効であった。また、ウエーハ表面に2次欠陥が発生してもアニールによりその2次欠陥を消滅させることも可能であるため、直接エピタキシャル成長を行う場合とは異なり、低炭素+高窒素+高酸素、および高炭素+高窒素+高酸素の組み合わせでも十分に高密度のBMDを有し、ウエーハ表面に欠陥が少ないアニールウエーハが得られることがわかった。さらに、このようなアニールウエーハであれば、エピタキシャル層を形成してもエピ層に欠陥を発生させることもないし、十分なBMD密度も得られることがわかった。
(About annealed wafers)
Finally, we investigated and experimented on the effect of crystals doped with carbon and nitrogen on the annealed wafer.
Also in the case of the annealed wafer, basically, the combination of low carbon + low nitrogen + high oxygen and high carbon + high nitrogen + low oxygen has a high BMD density and 2 as in the above-described investigation of the silicon wafer for epitaxial growth. It was very effective in suppressing secondary defects. In addition, even if secondary defects occur on the wafer surface, the secondary defects can be eliminated by annealing, so unlike direct epitaxial growth, low carbon + high nitrogen + high oxygen, and high carbon. It was found that an annealed wafer having a sufficiently high density BMD and few defects on the wafer surface can be obtained even in the combination of + high nitrogen + high oxygen. Further, it was found that such an annealed wafer does not cause defects in the epi layer even when the epitaxial layer is formed, and a sufficient BMD density can be obtained.

なお、炭素の特性を生かすために、低温熱処理を加えたり、アニール中の昇温速度を5℃/min以下に抑えることにより、析出核を増加させることもでき、これらにより、800℃/4Hr+1000℃/16Hr後の観察で109 台後半から1010台のBMD密度を確保することが出来た。 In order to take advantage of the characteristics of carbon, precipitation nuclei can be increased by applying a low-temperature heat treatment or by suppressing the temperature rising rate during annealing to 5 ° C./min or less, whereby 800 ° C./4Hr+1000° C. In the observation after / 16 Hr, BMD density of 10 10 units from the latter 10 9 units could be secured.

以上のように、炭素と窒素を両方ドープすることにより、炭素と窒素のそれぞれの欠点を打ち消すように働かせることが出来るので、炭素のみ、窒素のみよりも、様々なデバイスプロセスに対して、十分なBMD密度を稼ぐことが出来る。
表1は、エピタキシャルウエーハとアニールウエーハに用いられる窒素および炭素がドープされたウエーハについての上記実験結果をまとめたものである。
As described above, by doping both carbon and nitrogen, it is possible to work to counteract the respective disadvantages of carbon and nitrogen, so it is sufficient for various device processes rather than carbon alone and nitrogen alone. You can earn BMD density.
Table 1 summarizes the above experimental results for nitrogen and carbon doped wafers used for epitaxial wafers and annealed wafers.

Figure 0004710603
Figure 0004710603

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

例えば、上記実施形態においては、直径8インチのシリコン単結晶を育成する場合につき例を挙げて説明したが、本発明はこれには限定されず、直径6インチ以下、直径10〜16インチあるいはそれ以上のシリコン単結晶にも適用できる。   For example, in the above-described embodiment, the case where a silicon single crystal having a diameter of 8 inches is grown has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to the above silicon single crystal.

Claims (4)

CZシリコン単結晶育成時に炭素および窒素をドープして引上げられたCZシリコン単結晶から作製されたCZシリコンウエーハに熱処理を行うことにより、該CZシリコンウエーハの表層部に無欠陥層を形成し、バルク部に1×10個/cm以上の酸素析出物を有するアニールウエーハの製造方法において、前記CZシリコン単結晶の炭素濃度、窒素濃度、酸素濃度がそれぞれ、0.1〜1ppma、1×1013〜1×1014個/cm、15〜25ppmaとなるように前記CZシリコン単結晶を引上げることを特徴とするアニールウエーハの製造方法。 By performing heat treatment on a CZ silicon wafer produced from CZ silicon single crystal pulled by doping with carbon and nitrogen during CZ silicon single crystal growth, a defect-free layer is formed on the surface layer portion of the CZ silicon wafer, In the method of manufacturing an annealed wafer having 1 × 10 9 pieces / cm 3 or more of oxygen precipitates in the part, the carbon concentration, nitrogen concentration, and oxygen concentration of the CZ silicon single crystal are 0.1 to 1 ppma, 1 × 10, respectively. A method for producing an annealed wafer, wherein the CZ silicon single crystal is pulled up to 13 to 1 × 10 14 pieces / cm 3 and 15 to 25 ppma. 請求項に記載のアニールウエーハの製造方法であって、前記CZシリコン単結晶を2次欠陥が発生しないように引上げることを特徴とするアニールウエーハの製造方法。 2. The method of manufacturing an annealed wafer according to claim 1 , wherein the CZ silicon single crystal is pulled up so as not to generate secondary defects. 炭素濃度、窒素濃度、酸素濃度がそれぞれ、0.1〜1ppma、1×1013〜1×1014個/cm、15〜25ppmaであるCZシリコンウエーハに熱処理を施し表層部に無欠陥層を形成したアニールウエーハであって、バルク部のBMD密度が1×10個/cm3 以上であることを特徴とするアニールウエーハ。 A CZ silicon wafer having a carbon concentration, a nitrogen concentration, and an oxygen concentration of 0.1 to 1 ppma, 1 × 10 13 to 1 × 10 14 pieces / cm 3 , and 15 to 25 ppma, respectively, is subjected to heat treatment to form a defect-free layer on the surface layer portion. An annealed wafer formed, wherein the BMD density in the bulk portion is 1 × 10 9 pieces / cm 3 or more. 請求項に記載のアニールウエーハであって、ウエーハ中に2次欠陥がないことを特徴とするアニールウエーハ。 4. An annealed wafer according to claim 3 , wherein the wafer is free of secondary defects.
JP2005377988A 2000-04-14 2005-12-28 Annealed wafer and its manufacturing method Expired - Lifetime JP4710603B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005377988A JP4710603B2 (en) 2000-04-14 2005-12-28 Annealed wafer and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000113297 2000-04-14
JP2000113297 2000-04-14
JP2005377988A JP4710603B2 (en) 2000-04-14 2005-12-28 Annealed wafer and its manufacturing method

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001576973A Division JP3846627B2 (en) 2000-04-14 2001-04-10 Silicon wafer, silicon epitaxial wafer, annealed wafer, and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006188423A JP2006188423A (en) 2006-07-20
JP4710603B2 true JP4710603B2 (en) 2011-06-29

Family

ID=36795969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005377988A Expired - Lifetime JP4710603B2 (en) 2000-04-14 2005-12-28 Annealed wafer and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4710603B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5276863B2 (en) 2008-03-21 2013-08-28 グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 Silicon wafer
JP2010016169A (en) * 2008-07-03 2010-01-21 Shin Etsu Handotai Co Ltd Epitaxial wafer and method for manufacturing epitaxial wafer
US8476149B2 (en) 2008-07-31 2013-07-02 Global Wafers Japan Co., Ltd. Method of manufacturing single crystal silicon wafer from ingot grown by Czocharlski process with rapid heating/cooling process
JP6861471B2 (en) * 2015-06-12 2021-04-21 キヤノン株式会社 Imaging device and its manufacturing method and camera
JP6729411B2 (en) * 2016-01-22 2020-07-22 株式会社Sumco Method for producing silicon single crystal
JP6862129B2 (en) * 2016-08-29 2021-04-21 キヤノン株式会社 Photoelectric converter and imaging system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000344598A (en) * 1999-03-26 2000-12-12 Nippon Steel Corp Silicon semiconductor substrate and its production
JP2001274166A (en) * 2000-03-27 2001-10-05 Wacker Nsce Corp Single-crystal silicon substrate and its manufacturing method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000344598A (en) * 1999-03-26 2000-12-12 Nippon Steel Corp Silicon semiconductor substrate and its production
JP2001274166A (en) * 2000-03-27 2001-10-05 Wacker Nsce Corp Single-crystal silicon substrate and its manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006188423A (en) 2006-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3846627B2 (en) Silicon wafer, silicon epitaxial wafer, annealed wafer, and manufacturing method thereof
KR100788988B1 (en) Silicon single-crystal wafer for epitaxial wafer, epitaxial wafer, methods for producing them, and evaluating method
WO2010119614A1 (en) Anneal wafer, method for manufacturing anneal wafer, and method for manufacturing device
EP1785511A1 (en) Silicon wafer, process for producing the same and method of growing silicon single crystal
JP2001181090A (en) Method for producing single crystal
JP6044660B2 (en) Silicon wafer manufacturing method
JP2006261632A (en) Method of thermally treating silicon wafer
JP4853027B2 (en) Method for producing silicon single crystal wafer
JP2004006615A (en) High resistance silicon wafer and its manufacturing method
JP3975605B2 (en) Silicon single crystal wafer and method for producing silicon single crystal wafer
JP4699675B2 (en) Annealed wafer manufacturing method
JP2007022863A (en) Method for growing silicon single crystal and method for manufacturing silicon wafer
KR20140001815A (en) Method of manufacturing silicon substrate, and silicon substrate
JP4710603B2 (en) Annealed wafer and its manufacturing method
JP2008066357A (en) Silicon single crystal wafer and method of manufacturing the same
JP2007194232A (en) Process for producing silicon single crystal wafer
JP2019206451A (en) Manufacturing method of silicon single crystal and epitaxial silicon wafer and silicon single crystal substrate
JP2007235153A (en) High-resistance silicon wafer, and manufacturing method thereof
JP2003059932A (en) Silicon single crystal wafer and production method therefor
KR100847925B1 (en) Anneal wafer manufacturing method and anneal wafer
JP2005142434A (en) Silicon single crystal wafer and method for manufacturing same
WO2003019647A1 (en) Epitaxial wafer and production method therefor
JP2003243404A (en) Method of manufacturing annealed wafer and annealed wafer
JP2007242920A (en) Nitrogen-doped and annealed wafer and method of manufacturing the same
JP4715402B2 (en) Single crystal silicon wafer manufacturing method, single crystal silicon wafer, and wafer inspection method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070316

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100914

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101013

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110222

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110307

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4710603

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

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

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250