JP4826993B2 - Method for producing p-type silicon single crystal wafer - Google Patents
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Description
本発明は、デバイス動作に悪影響を及ぼす重金属不純物、特にCuを効果的に除去できるようにしたp型シリコン単結晶ウェーハの製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a p-type silicon single crystal wafer that can effectively remove heavy metal impurities that adversely affect device operation, particularly Cu.
半導体装置の高密度化、高集積化に伴い、半導体装置動作の安定化がさらに望まれている。この安定化を阻害するのがシリコン単結晶ウェーハや半導体装置内に存在する重金属不純物である。製造工程中においてシリコン単結晶ウェーハや半導体装置内に侵入する、例えば、鉄,銅等の重金属不純物は、Si中の格子位置或いは格子間位置に固溶或いは化合物として析出する。この結果、少数キャリアの生成消滅中心の形成,pn接合のリーク電流の増大,過剰キャリア寿命の短命化等が起こり、半導体装置の電気的特性が劣化する。 As the density and integration of semiconductor devices increase, stabilization of semiconductor device operations is further desired. It is heavy metal impurities present in the silicon single crystal wafer and the semiconductor device that hinder this stabilization. For example, heavy metal impurities such as iron and copper, which enter the silicon single crystal wafer and the semiconductor device during the manufacturing process, precipitate as a solid solution or a compound at a lattice position or an interstitial position in Si. As a result, the formation and disappearance centers of minority carriers, the increase in the leakage current of the pn junction, the shortening of the excess carrier lifetime, and the like occur, and the electrical characteristics of the semiconductor device deteriorate.
例えば、MOS型メモリ素子においては、発生した過剰電子又は過剰正孔がシリコン基板内を拡散するため、電荷蓄積セル内に蓄積された電荷が減少し、これにより蓄積電荷が臨界電荷以下になると、メモリセルの状態が1から0へ反転し、蓄積情報が失われる。 For example, in the MOS type memory device, the generated excess electrons or excess holes diffuse in the silicon substrate, so that the charge accumulated in the charge accumulation cell decreases, and when the accumulated charge becomes below the critical charge, The state of the memory cell is inverted from 1 to 0 and the stored information is lost.
また、CCDにおいては、生成消滅中心から発生した過剰キャリアが、入射光による過剰キャリアと同様に信号電荷として検出される。この結果、生成消滅中心から発生した過剰キャリアが異常に強い信号(白傷)となって画質が低下する。 In the CCD, excess carriers generated from the generation / annihilation center are detected as signal charges in the same manner as excess carriers due to incident light. As a result, the excess carriers generated from the generation / annihilation center become an abnormally strong signal (white scratch), and the image quality is deteriorated.
バイポーラ素子においては、生成消滅中心はpn接合のリーク電流を増大させる。また、ベース領域に発生した過剰キャリアは、異常な信号として外部に伝わるため、低周波ノイズが増大するなどの不都合が生じる。このように重金属不純物汚染は、素子の電気的特性の劣化を引き起こしLSIの生産歩留まりを低下させる。このような汚染物質に対して、従来から2つの対策が行なわれている。 In the bipolar device, the generation / annihilation center increases the leakage current of the pn junction. In addition, since excess carriers generated in the base region are transmitted to the outside as an abnormal signal, inconveniences such as an increase in low-frequency noise occur. As described above, heavy metal impurity contamination causes deterioration of the electrical characteristics of the device and reduces the production yield of LSI. Conventionally, two countermeasures have been taken against such contaminants.
1つは、汚染源を極力なくすことである。汚染源としては、弗酸、硝酸、塩酸、過酸化水素、弗化アンモニウム、硫酸等の化学薬品、超純水、クリーンルーム内のダスト、作業者、レジスト、各種微細加工装置内で発生する微粒子等、枚挙に暇がない。これらの純度を改善し、微粒子汚染を低減する技術は超クリーン化技術として開発が行われている。 One is to eliminate pollution sources as much as possible. Contamination sources include chemicals such as hydrofluoric acid, nitric acid, hydrochloric acid, hydrogen peroxide, ammonium fluoride, sulfuric acid, ultrapure water, dust in clean rooms, workers, resists, fine particles generated in various fine processing equipment, etc. There is no time for enumeration. The technology for improving the purity and reducing the particulate contamination has been developed as an ultra-cleaning technology.
しかしながら、超LSIの製造環境、使用材料の清浄化及び製造装置からの汚染の低減など超クリーン技術の開発が進んでも、数百工程に及ぶ超LSI製造工程を必要な清浄度で完璧に管理することは困難である。統計的にもある確率で汚染が発生することが続いてきた。このように、超LSI製造工程の全工程において、汚染物質の管理を行っているが、製造工程数の増大と共に汚染される可能性はかなり高く、幾つかの工程において汚染が生じるのは避けられないことである。 However, even if the development of ultra-clean technology such as the production environment of VLSI, the cleaning of materials used, and the reduction of contamination from production equipment is advanced, hundreds of VLSI manufacturing processes are perfectly managed with the required cleanliness. It is difficult. Contamination has been occurring with a certain probability statistically. In this way, contaminants are managed in all steps of the VLSI manufacturing process. However, there is a high possibility that contamination will occur with the increase in the number of manufacturing processes, and contamination in some processes is unavoidable. It is not.
もう1つの対策は、重金属不純物等の汚染物質を素子の活性領域から取り除いてしまうこと、即ち、ゲッタリングである。このゲッタリングを行うゲッタリング領域を形成する技術には、IG(Internal Gettering)法、EG(External Gettering)法がある。 Another countermeasure is to remove contaminants such as heavy metal impurities from the active region of the device, that is, gettering. As a technique for forming a gettering region for performing the gettering, there are an IG (Internal Gettering) method and an EG (External Gettering) method.
IG法は、CZ法で製造されたシリコン単結晶中に含まれる酸素原子を析出させ、その析出物周囲の歪みに重金属不純物をゲッタリングする技術であり、例えば650℃〜750℃の低温熱処理によって酸素の析出核を形成した後、1000℃〜1100℃の高温熱処理で酸素を析出させ、この酸素析出物周囲の歪みに重金属不純物をゲッタリングする。また、表面近傍の素子の活性領域内に析出物が形成するのを防ぐために、1200℃程度の高温熱処理を低温熱処理の前に行うことも多い。通常、上記低温熱処理はウェーハ製造工程で行い、上記高温熱処理は超LSI製造工程で行っている。 The IG method is a technique for precipitating oxygen atoms contained in a silicon single crystal produced by the CZ method, and gettering heavy metal impurities to the strain around the precipitate, for example, by low-temperature heat treatment at 650 ° C. to 750 ° C. After the formation of oxygen precipitation nuclei, oxygen is precipitated by high-temperature heat treatment at 1000 ° C. to 1100 ° C., and heavy metal impurities are gettered to the strain around the oxygen precipitate. Further, in order to prevent the formation of precipitates in the active region of the device in the vicinity of the surface, a high temperature heat treatment at about 1200 ° C. is often performed before the low temperature heat treatment. Usually, the low temperature heat treatment is performed in the wafer manufacturing process, and the high temperature heat treatment is performed in the VLSI manufacturing process.
一方、EG法にはウェーハ裏面ダメ−ジゲッタリング法と、いわゆるPBS(Poly Back Seal)法がある。ウェーハ裏面ダメ−ジゲッタリング法では、ウェーハ裏面に故意に機械的歪みを形成する。その結果、この機械的歪みを核にして、ウェーハ酸化工程での熱処理により酸化誘起積層欠陥が発生し、そこに重金属不純物が析出する。機械的歪みは、例えば、SiO2微粉をウェーハ裏面に吹き付ければ形成できる。酸化誘起積層欠陥は、1100℃程度の酸化工程で最も成長が速いので、このゲッタリングは高温熱処理通過の必要がある。また、PBS法は、シリコン単結晶ウェーハの裏面に多結晶シリコン膜を形成し、その多結晶粒界の歪みに不純物を捕獲する方法である。 On the other hand, the EG method includes a wafer backside damage gettering method and a so-called PBS (Poly Back Seal) method. In the wafer backside damage gettering method, mechanical strain is intentionally formed on the backside of the wafer. As a result, oxidation induced stacking faults are generated by the heat treatment in the wafer oxidation process with the mechanical strain as a nucleus, and heavy metal impurities are deposited there. The mechanical strain can be formed, for example, by spraying SiO 2 fine powder on the back surface of the wafer. Since the oxidation-induced stacking fault grows most rapidly in the oxidation process at about 1100 ° C., this gettering needs to pass through a high-temperature heat treatment. The PBS method is a method in which a polycrystalline silicon film is formed on the back surface of a silicon single crystal wafer, and impurities are captured in the distortion of the polycrystalline grain boundary.
しかしながら、上記ゲッタリングには次のような問題があった。まず、ウェーハ裏面ダメ−ジゲッタリングは、SiO2微粉をウェーハ裏面に吹き付けるため、ウェーハ表面側にSiO2が回りこんで、素子形成領域であるウェーハ表面を汚染してしまうという問題がある。さらに、超LSIの微細化が進むにつれて、各素子間の距離が短くなるので、リン、砒素、ボロン等によるpn接合形成やVthコントロール等のための局所的ドーピングは、1000℃以下、例えば、800〜850℃程度の低温熱処理、または、1000℃以上でも数秒から数分程度の短時間高速加熱冷却処理で行う必要がある。しかし、ウェーハ裏面ダメ−ジゲッタリングでは、酸化誘起積層欠陥の成長のために約1000℃以上の高温熱処理を必要とし、この高温熱処理を通過しないと、それより低い温度でのゲッタリングで汚染物質を十分に取り除くことができないという問題があった。 However, the gettering has the following problems. First, the wafer rear surface useless - Jigettaringu is for blowing SiO 2 fine powder back surface of the wafer, elaborate SiO 2 is about the wafer surface, there is a problem that contaminate the wafer surface which is an element formation region. Further, as the miniaturization of the VLSI progresses, the distance between the elements becomes shorter. Therefore, local doping for pn junction formation, Vth control, etc. by phosphorus, arsenic, boron, etc. is 1000 ° C. or less, for example, 800 It is necessary to perform low-temperature heat treatment at about 850 ° C. or high-speed heating / cooling for a short time of several seconds to several minutes even at 1000 ° C. or higher. However, wafer backside damage gettering requires high-temperature heat treatment of about 1000 ° C. or higher for growth of oxidation-induced stacking faults, and if this high-temperature heat treatment is not passed, gettering at a lower temperature is sufficient to remove contaminants. There was a problem that could not be removed.
そして、このような低温熱処理や、1000℃以上でも数秒から数分程度の短時間の高速加熱冷却処理がデバイス作製過程における主流となってきている状況では、重金属不純物を捕獲層まで移動させるだけの拡散時間が足りず、不純物を裏面まで拡散させる必要のあるウェーハ裏面ダメ−ジゲッタリングやPBS法などのEG法は不利になってきている。その点IG法は、長距離拡散が必要ないためEG法より有利であるが、低温短時間熱処理では酸素析出物を形成させることも難しいため、デバイス工程投入前に酸素析出物を予め形成しておいたウェーハを使用することで、ゲッタリング能力を高める手法が取られはじめてきた。実際にそのようなウェーハは、従来のウェーハより安定した高い重金属不純物ゲッタリング能力を発揮することが確認されている。 And in the situation where such low-temperature heat treatment and high-speed heating and cooling treatment in a short time of several seconds to several minutes even at 1000 ° C. or more have become the mainstream in the device manufacturing process, only the heavy metal impurities are moved to the trapping layer. EG methods such as wafer backside damage gettering and PBS method, which have insufficient diffusion time and require impurities to diffuse to the backside, are becoming disadvantageous. The IG method is advantageous over the EG method because it does not require long-distance diffusion, but it is difficult to form oxygen precipitates by low-temperature and short-time heat treatment. Techniques have been started to increase gettering capability by using a placed wafer. In fact, it has been confirmed that such wafers exhibit a higher heavy metal impurity gettering capability that is more stable than conventional wafers.
しかるに、p型シリコン単結晶ウェーハ内部において、IG法があまり有効でない金属不純物も存在する。その一例として銅(Cu)をモデルに説明する。p型シリコン単結晶ウェーハ内部のCuは正の電荷を持った状態で固溶しているが、IG法でゲッタリングする際には、酸素析出物周辺でCu3Siというシリサイド析出物の形態に変化させ、さらにそのシリサイド析出物にCu原子を集め、成長させなければ高いIG能力は望めない。Cuに限らず、他の金属不純物のIGも固溶原子から析出物の形態へ変化させる機構は同一であり、一般にIG能力は目的金属不純物の析出物成長速度によって、その優劣が決定されると言って良い。しかしCuの場合、Cu3Siというシリサイド析出物も正の電荷を帯びているため、仮に小さなCu3Siが形成されてもその後、IG能力を高めるのに大きく寄与する析出物の成長が望めない。なぜなら同一電荷を持っている固溶Cu原子とCu3Siシリサイド析出物の両者には斥力が働くからである。このような場合、Cuのゲッタリングには、PBSなどのEG法を適用せざるを得なかった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、p型シリコン単結晶ウェーハ内部においてIG法ではゲッタリングされにくい重金属不純物をゲッタリングさせることのできるp型シリコン単結晶ウェーハの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and a method for manufacturing a p-type silicon single crystal wafer capable of gettering heavy metal impurities that are difficult to getter by the IG method inside the p-type silicon single crystal wafer. The purpose is to provide.
本発明者は、p型シリコン単結晶ウェーハ内部に存在する重金属不純物のゲッタリングについて検討した結果、p型シリコン単結晶ウェーハ内部で重金属不純物とそのシリサイド析出物が同じ型の電荷を持った場合、IG法によって酸素析出物周囲の歪に捕獲した重金属不純物のシリサイド析出物にその重金属不純物をゲッタリングしようとしても、重金属不純物とそのシリサイド析出物との間にはたらく斥力によって、重金属不純物のシリサイド析出物への析出がほとんど進まず、ゲッタリング効果がほとんどないこと、特にCuの場合それが顕著であるという知見を得た。また、本発明者は、Cuを含むこれらの重金属不純物がn型シリコン単結晶ウェーハ内部において中性電荷となり、そのシリサイド析出物との間に斥力がはたらかなくなるため、重金属不純物のシリサイド析出物への析出が進行し、ゲッタリング効果が得られるという知見も得た。これらの知見からIG法を行ってもほとんどゲッタリングされないp型シリコン単結晶ウェーハ内部の重金属不純物を、p型シリコン単結晶ウェーハの裏面に形成したn型シリコン膜内部に形成した酸素析出物によってゲッタリングできることに想到し、本発明を完成させた。 As a result of examining the gettering of heavy metal impurities existing inside the p-type silicon single crystal wafer, the present inventor has found that the heavy metal impurities and the silicide precipitates have the same type of charge inside the p-type silicon single crystal wafer. Even if an attempt is made to get the heavy metal impurity to the silicide precipitate of the heavy metal impurity trapped in the strain around the oxygen precipitate by the IG method, the silicide precipitate of the heavy metal impurity is caused by the repulsive force acting between the heavy metal impurity and the silicide precipitate. As a result, it was found that precipitation into the metal hardly progresses and that there is almost no gettering effect, particularly in the case of Cu. Further, the present inventor has found that these heavy metal impurities including Cu become neutral charges inside the n-type silicon single crystal wafer, and no repulsive force acts on the silicide precipitates. It was also found that precipitation progressed and a gettering effect was obtained. From these findings, heavy metal impurities inside the p-type silicon single crystal wafer that are hardly gettered even when the IG method is performed are obtained by oxygen precipitates formed inside the n-type silicon film formed on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer. The present invention was completed by conceiving that it can be ringed.
上記課題を解決するため、本p型シリコン単結晶ウェーハは、p型シリコン単結晶ウェーハ本体と、該ウェーハ本体の裏面に形成されるn型シリコン膜とを備え、前記n型シリコン膜はその内部に形成された酸素析出物を有しており、該酸素析出物が前記p型シリコン単結晶ウェーハ本体内部に存在する金属不純物をゲッタリングするようにしたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present p-type silicon single crystal wafer includes a p-type silicon single crystal wafer main body and an n-type silicon film formed on the back surface of the wafer main body, and the n-type silicon film has an internal structure. The oxygen precipitates are formed on the p-type silicon single crystal wafer main body, and the oxygen precipitates getter the metal impurities.
このようにp型シリコン単結晶ウェーハ本体の裏面にn型シリコン膜を備え、該シリコン膜内部に酸素析出物が形成されていれば、p型シリコン単結晶ウェーハ本体内部ではゲッタリングされにくい重金属不純物であっても、効果的に素子活性領域から除去することができる。前述した場合と同様にCuを例に挙げれば、n型シリコン膜内部においては、Cuは中性電荷となって固溶するため、析出物成長の阻害要因となっていた斥力は働かず、CuはCu3Siのようなシリサイド析出物に容易に析出する。これによりCuは効果的かつ完全に素子活性領域から除去される。 In this way, if an n-type silicon film is provided on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer body and oxygen precipitates are formed inside the silicon film, heavy metal impurities that are difficult to getter inside the p-type silicon single crystal wafer body. However, it can be effectively removed from the device active region. As in the case described above, Cu is taken as an example. Inside the n-type silicon film, since Cu becomes a neutral charge and dissolves, the repulsive force that has hindered the growth of precipitates does not work. Easily deposits on silicide deposits such as Cu 3 Si. Thereby, Cu is effectively and completely removed from the device active region.
そして、前記n型シリコン膜は、エピタキシャル成長法により形成されることが好ましい。また、前記n型シリコン膜は、CVD法により形成されるものであってもよい。このように、前記n型シリコン膜形成にエピタキシャル成長もしくはCVD法を用いれば、リン、アンチモン、ヒ素等のn型不純物をドーピングしながら簡便にn型シリコン膜をp型シリコン単結晶ウェーハ本体の裏面に形成することができるので、好適である。 The n-type silicon film is preferably formed by an epitaxial growth method. The n-type silicon film may be formed by a CVD method. As described above, when epitaxial growth or CVD is used for forming the n-type silicon film, the n-type silicon film can be easily formed on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer body while doping n-type impurities such as phosphorus, antimony, and arsenic. Since it can form, it is suitable.
本p型シリコン単結晶ウェーハにおいては、前記n型シリコン膜中に酸素をイオン注入した後、前記n型シリコン膜が裏面に形成されたn型シリコン膜付きp型シリコン単結晶ウェーハを熱処理して前記n型シリコン膜及び前記p型シリコン単結晶ウェーハの内部に酸素析出物を形成することが好ましい。このように、前記p型シリコン単結晶ウェーハ本体の裏面に形成された前記n型シリコン膜中に酸素をイオン注入し、前記n型シリコン膜が裏面に形成されたn型シリコン膜付きp型シリコン単結晶ウェーハを熱処理して前記n型シリコン膜及び前記p型シリコン単結晶ウェーハ本体の内部に酸素析出物を形成すれば、重金属不純物をゲッタリングする酸素析出物がp型シリコン単結晶ウェーハ本体の内部にも、n型シリコン膜の内部にも形成されるため、より効果的に重金属不純物をゲッタリングすることができる。 In this p-type silicon single crystal wafer, oxygen is ion-implanted into the n-type silicon film, and then the p-type silicon single crystal wafer with the n-type silicon film having the n-type silicon film formed on the back surface is subjected to heat treatment. It is preferable to form oxygen precipitates inside the n-type silicon film and the p-type silicon single crystal wafer. As described above, oxygen is ion-implanted into the n-type silicon film formed on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer body, and the n-type silicon film-attached p-type silicon with the n-type silicon film formed on the back surface is formed. If oxygen precipitates are formed inside the n-type silicon film and the p-type silicon single crystal wafer body by heat-treating the single crystal wafer, the oxygen precipitates for gettering heavy metal impurities are formed in the p-type silicon single crystal wafer body. Since it is formed inside and inside the n-type silicon film, heavy metal impurities can be gettered more effectively.
また、本p型シリコン単結晶ウェーハにおいて、ノンドープのシリコン膜をp型シリコン単結晶ウェーハ本体の裏面に成長させ、該シリコン膜にn型不純物と酸素をイオン注入し、その後、該シリコン膜が裏面に形成されたシリコン膜付きp型シリコン単結晶ウェーハを熱処理することによりn型シリコン膜を形成するとともに、前記n型シリコン膜及び前記p型シリコン単結晶ウェーハ本体の内部に酸素析出物を形成してもよい。さらに、本発明のp型シリコン単結晶ウェーハにおいて、ノンドープのシリコン膜をp型シリコン単結晶ウェーハ本体の裏面に成長させ、該シリコン膜に酸素をイオン注入し、かつ、該シリコン膜表面にn型不純物を塗布し、その後、該n型シリコン膜が裏面に形成されたシリコン膜付きp型シリコン単結晶ウェーハを熱処理することによりn型シリコン膜を形成するとともに、前記n型シリコン膜及び前記p型シリコン単結晶ウェーハ本体の内部に酸素析出物を形成してもよい。 In the present p-type silicon single crystal wafer, a non-doped silicon film is grown on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer body, and n-type impurities and oxygen are ion-implanted into the silicon film. An n-type silicon film is formed by heat-treating a p-type silicon single crystal wafer with a silicon film formed on the substrate, and oxygen precipitates are formed inside the n-type silicon film and the p-type silicon single crystal wafer body. May be. Furthermore, in the p-type silicon single crystal wafer of the present invention, a non-doped silicon film is grown on the back surface of the main body of the p-type silicon single crystal wafer, oxygen is ion-implanted into the silicon film, and n-type is formed on the silicon film surface. Then, an n-type silicon film is formed by heat-treating a p-type silicon single crystal wafer with a silicon film on which the n-type silicon film is formed on the back surface, and an n-type silicon film and the p-type silicon film are formed. Oxygen precipitates may be formed inside the silicon single crystal wafer body.
そして、本p型シリコン単結晶ウェーハにおいては、前記n型シリコン膜内部に金属不純物をゲッタリングした後、前記p型シリコン単結晶ウェーハ本体の裏面に形成された前記n型シリコン膜を除去することが好ましい。このように、金属不純物をゲッタリングしたn型シリコン膜を除去すれば、ゲッタリングされた金属不純物を永久に除去できるため、最も理想的なゲッター手法となる。 In the present p-type silicon single crystal wafer, after the metal impurity is gettered inside the n-type silicon film, the n-type silicon film formed on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer body is removed. Is preferred. In this way, removing the n-type silicon film gettered with the metal impurity can permanently remove the gettered metal impurity, which is the most ideal getter method.
このとき、前記n型シリコン膜の内部にゲッタリングされる金属不純物がCuであるとより効果的である。従来からシリコン単結晶ウェーハ内部において高速拡散種であるCuはその大きい拡散係数ゆえ、素子活性領域まで拡散しやすく、その素子活性領域に形成される半導体装置の電気的特性を劣化させる大きな要因の一つであった。このように、Cuをゲッタリングしたn型シリコン膜を除去すれば、p型シリコン単結晶ウェーハからCuを完全に除去することができるため、より半導体装置の歩留りが高いp型シリコン単結晶ウェーハを提供することができる。本p型シリコン単結晶ウェーハにおいては、前記n型シリコン膜は前記p型シリコン単結晶ウェーハ本体の裏面にあるため、素子活性領域から最も遠い位置にあるが、Cuは最も高速な拡散種であるため、低温短時間熱処理工程であっても裏面までの拡散が十分可能であり、有効にゲッタリングすることができる。 At this time, it is more effective that the metal impurity gettered inside the n-type silicon film is Cu. Conventionally, Cu, which is a high-speed diffusion species inside a silicon single crystal wafer, has a large diffusion coefficient, so that it easily diffuses to the element active region, and is one of the major factors that deteriorate the electrical characteristics of the semiconductor device formed in the element active region. It was one. As described above, if the n-type silicon film obtained by gettering Cu is removed, Cu can be completely removed from the p-type silicon single crystal wafer. Therefore, a p-type silicon single crystal wafer having a higher yield of semiconductor devices can be obtained. Can be provided. In this p-type silicon single crystal wafer, the n-type silicon film is on the back surface of the main body of the p-type silicon single crystal wafer, so it is farthest from the element active region, but Cu is the fastest diffusion species. Therefore, even in the low-temperature and short-time heat treatment step, the diffusion to the back surface is sufficiently possible and effective gettering can be performed.
本発明のp型シリコン単結晶ウェーハの製造方法の第1の態様は、
p型シリコン単結晶ウェーハ本体を準備する工程と、該p型シリコン単結晶ウェーハ本体の裏面にn型シリコン膜を形成しn型シリコン膜付きp型シリコン単結晶ウェーハとする工程と、前記n型シリコン膜及び前記p型シリコン単結晶ウェーハ本体の内部に酸素析出物を形成する工程と、前記n型シリコン膜内部に金属不純物をゲッタリングした後、前記p型シリコン単結晶ウェーハ本体の裏面に形成された前記n型シリコン膜を除去する工程と、を含み、
前記n型シリコン膜を前記p型シリコン単結晶ウェーハ本体の裏面に成長させる工程は、エピタキシャル工程によってn型シリコン単結晶膜を成長させる工程であり、
前記酸素析出物を形成する工程は、前記n型シリコン膜中に酸素をイオン注入する工程と、該n型シリコン膜が裏面に形成されたn型シリコン膜付きp型シリコン単結晶ウェーハを熱処理する工程とを含むことを特徴とする。
このようなp型シリコン単結晶ウェーハの製造方法であれば、簡単に本p型シリコン単結晶ウェーハを製造できる。
The first aspect of the method for producing a p-type silicon single crystal wafer of the present invention is:
a step of preparing a p-type silicon single crystal wafer main body, a step of forming an n-type silicon film on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer main body to form a p-type silicon single crystal wafer with an n-type silicon film, and the n-type Forming an oxygen precipitate inside the silicon film and the p-type silicon single crystal wafer main body, and forming a metal impurity inside the n-type silicon film and then forming the back surface of the p-type silicon single crystal wafer main body; Removing the n-type silicon film formed,
The step of growing the n-type silicon film on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer body is a step of growing the n-type silicon single crystal film by an epitaxial process.
The step of forming the oxygen precipitate includes a step of ion-implanting oxygen into the n-type silicon film, and a heat treatment of the p-type silicon single crystal wafer with the n-type silicon film having the n-type silicon film formed on the back surface. And a process.
If it is the manufacturing method of such a p-type silicon single crystal wafer, this p-type silicon single crystal wafer can be manufactured easily.
このとき、前記n型シリコン膜を形成する工程は、エピタキシャル工程、もしくはCVD工程であることが好ましい。このように、n型シリコン膜を形成する工程としてエピタキシャル工程、もしくはCVD工程を用いれば、リン、アンチモン、ヒ素等のn型不純物をドーピングしながら簡便にn型シリコン膜をp型シリコン単結晶ウェーハ本体の裏面に形成することができる。 At this time, the step of forming the n-type silicon film is preferably an epitaxial step or a CVD step. Thus, if an epitaxial process or a CVD process is used as a process for forming an n-type silicon film, an n-type silicon film can be easily converted into a p-type silicon single crystal wafer while doping an n-type impurity such as phosphorus, antimony or arsenic. It can be formed on the back surface of the main body.
前記酸素析出物を形成する工程としては、n型シリコン膜中に酸素をイオン注入する工程と、該n型シリコン膜が裏面に形成されたn型シリコン膜付きp型シリコン単結晶ウェーハを熱処理する工程とを含むことが好ましい。このような酸素析出物形成工程が本発明のp型シリコン単結晶ウェーハの製造方法の第1の態様に含まれれば、n型シリコン膜とp型シリコン単結晶ウェーハ本体の双方に酸素析出物が形成されるため、Cuがn型シリコン膜内部にゲッタリングされるだけでなく、その他の重金属不純物もp型シリコン単結晶ウェーハ本体の内部にゲッタリングされるため、より多種の重金属不純物を効果的に素子活性領域から除去することができる。 As the step of forming the oxygen precipitates, a step of ion-implanting oxygen into the n-type silicon film, and a heat treatment of the p-type silicon single crystal wafer with the n-type silicon film having the n-type silicon film formed on the back surface are heat-treated. It is preferable to include a process. If such an oxygen precipitate formation step is included in the first aspect of the method for producing a p-type silicon single crystal wafer of the present invention, oxygen precipitates are present in both the n-type silicon film and the p-type silicon single crystal wafer body. As a result, Cu is not only gettered inside the n-type silicon film, but also other heavy metal impurities are gettered inside the p-type silicon single crystal wafer body. It can be removed from the device active region.
本発明のp型シリコン単結晶ウェーハの製造方法の第2の態様は、
p型シリコン単結晶ウェーハ本体を準備する工程と、ノンドープのシリコン膜を前記p型シリコン単結晶ウェーハ本体の裏面に成長させる工程と、該シリコン膜にn型不純物をイオン注入する工程と、該シリコン膜に酸素をイオン注入する工程と、前記シリコン膜が裏面に形成されたシリコン膜付きp型シリコン単結晶ウェーハを熱処理することによってn型シリコン膜を形成するとともに前記n型シリコン膜及び前記p型シリコン単結晶ウェーハ本体の内部に酸素析出物を形成する工程と、前記n型シリコン膜内部に金属不純物をゲッタリングした後、前記p型シリコン単結晶ウェーハ本体の裏面に形成された前記n型
シリコン膜を除去する工程と、を含み、
前記ノンドープのシリコン膜を前記p型シリコン単結晶ウェーハ本体の裏面に成長させる工程は、エピタキシャル工程によってシリコン単結晶膜を成長させる工程であることを特徴とする。
The second aspect of the method for producing a p-type silicon single crystal wafer of the present invention is:
a step of preparing a p-type silicon single crystal wafer main body, a step of growing a non-doped silicon film on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer main body, a step of ion-implanting n-type impurities into the silicon film, and the silicon A step of ion-implanting oxygen into the film; and heat-treating a p-type silicon single crystal wafer with a silicon film on which the silicon film is formed on the back surface to form an n-type silicon film and the n-type silicon film and the p-type A step of forming oxygen precipitates inside the silicon single crystal wafer body; and the n-type silicon formed on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer body after gettering metal impurities inside the n-type silicon film. Removing the film, and
The step of growing the non-doped silicon film on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer body is a step of growing a silicon single crystal film by an epitaxial process.
本発明のp型シリコン単結晶ウェーハの製造方法の第3の態様は、
p型シリコン単結晶ウェーハ本体を準備する工程と、ノンドープのシリコン膜を前記p型シリコン単結晶ウェーハ本体の裏面に成長させる工程と、該シリコン膜に酸素をイオン注入する工程と、該シリコン膜の表面にn型不純物を塗布する工程と、前記シリコン膜が裏面に形成されたシリコン膜付きp型シリコン単結晶ウェーハを熱処理することによってn型シリコン膜を形成するとともに前記n型シリコン膜及び前記p型シリコン単結晶ウェーハ本体の内部に酸素析出物を形成する工程と、前記n型シリコン膜内部に金属不純物をゲッタリングした後、前記p型シリコン単結晶ウェーハ本体の裏面に形成された前記n型
シリコン膜を除去する工程と、を含み、
前記ノンドープのシリコン膜を前記p型シリコン単結晶ウェーハ本体の裏面に成長させる工程は、エピタキシャル工程によってシリコン単結晶膜を成長させる工程であることを特徴とする。
The third aspect of the method for producing a p-type silicon single crystal wafer of the present invention is:
a step of preparing a p-type silicon single crystal wafer main body, a step of growing a non-doped silicon film on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer main body, a step of ion-implanting oxygen into the silicon film, An n-type silicon film is formed by applying an n-type impurity on the surface, and heat-treating a p-type silicon single crystal wafer with a silicon film on which the silicon film is formed on the back surface, and the n-type silicon film and the p-type Forming an oxygen precipitate in the inside of the p-type silicon single crystal wafer main body; and, after gettering metal impurities in the n-type silicon film, the n-type formed on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer main body. Removing the silicon film, and
The step of growing the non-doped silicon film on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer body is a step of growing a silicon single crystal film by an epitaxial process.
本発明の製造方法の第2及び第3の態様において、前記ノンドープのシリコン膜を前記p型シリコン単結晶ウェーハ本体の裏面に成長させる工程としては、エピタキシャル工程又はCVD工程を適用することができる。 In the second and third aspects of the manufacturing method of the present invention, an epitaxial process or a CVD process can be applied as the process of growing the non-doped silicon film on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer body.
さらに、本発明の製造方法の第1〜第3の態様において、前記n型シリコン膜内部に金属不純物をゲッタリングした後、前記p型シリコン単結晶ウェーハの裏面に形成された前記n型シリコン膜を除去する工程を含んでいるので、ゲッタリングした金属不純物を除去できる。 Furthermore, in the first to third aspects of the manufacturing method of the present invention, the n-type silicon film formed on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer after gettering metal impurities inside the n-type silicon film Since the step of removing is included, gettered metal impurities can be removed.
このような、p型シリコン単結晶ウェーハの製造方法であれば、IG法でもっとも除去しにくいCuを簡便にn型シリコン膜内部の酸素析出物を用いてゲッタリングでき、さらにそのn型シリコン膜を除去することによりCuを完全に除去することができる。 With such a method of manufacturing a p-type silicon single crystal wafer, Cu that is most difficult to remove by the IG method can be easily gettered using oxygen precipitates inside the n-type silicon film, and the n-type silicon film By removing Cu, Cu can be completely removed.
本p型シリコン単結晶ウェーハによれば、近年重要性が増してきているIG法ではゲッタリングされにくいp型シリコン単結晶ウェーハ中の重金属不純物であっても、効果的にゲッタリングして素子活性領域から除去することができる。また、本p型シリコン単結晶ウェーハにおけるゲッタリングは、リンゲッタリングのような偏析型ゲッタリングではなく、緩和析出型のゲッタリングであるため、重金属不純物に大量汚染されたp型シリコン単結晶ウェーハの重金属不純物にも対応できる。本発明の製造方法によれば、本p型シリコン単結晶ウェーハを効率よく製造することができる。 According to the present p-type silicon single crystal wafer, even the heavy metal impurities in the p-type silicon single crystal wafer, which are difficult to getter by the IG method, which has been increasingly important in recent years, are effectively gettered to activate the device. It can be removed from the area. In addition, the gettering in this p-type silicon single crystal wafer is not a segregation-type gettering such as a ring gettering but a relaxed precipitation type gettering, so that the p-type silicon single crystal wafer is heavily contaminated with heavy metal impurities. It can cope with heavy metal impurities. According to the manufacturing method of the present invention, the present p-type silicon single crystal wafer can be efficiently manufactured.
以下、本発明のp型シリコン単結晶ウェーハの製造方法の実施の形態を添付図面を参照してさらに詳細に説明するが、本発明の技術思想から逸脱しない限り図示例以外にも種々の変形が可能であることはいうまでもない。図1は本p型シリコン単結晶ウェーハの製造過程の一例を模式的に示す断面説明図である。図2は本発明方法の第1の態様の工程順の一例を示すフローチャートである。 Hereinafter, embodiments of the method for producing a p-type silicon single crystal wafer of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, various modifications other than the illustrated examples are possible without departing from the technical idea of the present invention. It goes without saying that it is possible. FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view schematically showing an example of a manufacturing process of the p-type silicon single crystal wafer. FIG. 2 is a flowchart showing an example of the order of steps in the first aspect of the method of the present invention.
本発明では、まずp型シリコン単結晶ウェーハ本体10を準備する〔図1(a)及び図2のステップ100〕。このp型シリコン単結晶ウェーハ本体10の初期酸素濃度や抵抗率、結晶方位等に特に規定はなく、その表面状態も主表面のみが研磨されたもの、あるいは表裏面ともに研磨されたもののいずれであってもよいが、初期酸素濃度については金属不純物をゲッタリングできる酸素析出物が形成できるだけの濃度以上であることが必要である。
In the present invention, first, a p-type silicon single
そして、上記p型シリコン単結晶ウェーハ本体10の裏面にn型シリコン膜12を形成、即ちn型シリコン膜付きp型シリコン単結晶ウェーハ10aを形成する〔図1(b)及び図2のステップ102〕。上記n型シリコン膜12の形成方法としてはエピタキシャル成長法を用いてもよいし、CVD法を用いてもよい。また、シリコン膜へのn型ドーパントの導入は、エピタキシャル成長やCVD成長の際、シリコン成長ガスとともにn型ドーパントガスを流すことによって行う。あるいは、後述するようにエピタキシャル成長やCVD成長においてはノンドープでシリコン膜を成長させ、その後n型ドーパントをイオン注入でシリコン膜中に導入し、熱処理を行ってシリコン膜中のn型ドーパントを活性化してもよいし、ノンドープシリコン膜表面にn型ドーパントを塗布した後、シリコン膜付きp型シリコン単結晶ウェーハに熱処理を行って、該ノンドープシリコン膜内部にn型ドーパントを拡散してもよい。
Then, an n-
次に、上記n型シリコン膜12の内部に酸素析出物14、及び上記p型シリコン単結晶ウェーハ本体10の内部に酸素析出物16を形成する〔図1(c)及び図2のステップ104〕。エピタキシャル成長法やCVD法ではシリコン成長ガスやドーパントガスのキャリアガスとして水素を用いるため、これらの成長法で形成されたシリコン膜中に酸素は存在しない。そのため、上記n型シリコン膜12の成長後に酸素を該膜中に導入する必要がある。上記n型シリコン膜12の内部に酸素を導入するためには、該n型シリコン膜12中に酸素をイオン注入する方法が簡便である。しかも、たとえn型シリコン膜12の厚さが薄くてもイオン注入法は注入するイオンの飛程距離を精密に制御できるので非常に有利である。
Next, an oxygen precipitate 14 is formed inside the n-
そして、酸素が導入されたn型シリコン膜12を裏面に有するn型シリコン膜付きp型シリコン単結晶ウェーハ10aに対して酸素析出物熱処理を行うことにより、n型シリコン膜12の内部に酸素析出物14を形成することができる。このとき、酸素析出物熱処理の雰囲気は特に限定されない。また、熱処理温度や熱処理時間も重金属不純物をゲッタリングする酸素析出物が十分形成される条件であれば特に限定されない。また、この酸素析出物熱処理を行えば、p型シリコン単結晶ウェーハ本体10の内部にも酸素析出物16が形成される。
Then, oxygen precipitation heat treatment is performed on the p-type silicon
なお、イオン注入によってシリコン膜に導入されたドーパントや酸素は熱処理によって活性化する必要があるが、この熱処理は上記酸素析出物熱処理と兼ねてもよいし、別々に行ってもよい。また、n型ドーパントの塗布拡散熱処理も同様で、上記酸素析出物熱処理と兼ねてもよいし、別々に行ってもよい。 Note that the dopant and oxygen introduced into the silicon film by ion implantation must be activated by heat treatment, but this heat treatment may be combined with the oxygen precipitate heat treatment or may be performed separately. Also, the n-type dopant coating diffusion heat treatment is the same, and may be combined with the oxygen precipitate heat treatment or may be performed separately.
さらに、エピタキシャル成長法やCVD法でシリコン膜を形成する際に、同時にドーパントを導入する場合を除いて、上記ドーパント導入工程と酸素導入工程は、どちらを先に行っても差し支えない。 Furthermore, when the silicon film is formed by the epitaxial growth method or the CVD method, either the dopant introduction step or the oxygen introduction step may be performed first, except when the dopant is introduced at the same time.
このように酸素析出物処理を受けて作製されたn型シリコン膜12を有するn型シリコン膜付きp型シリコン単結晶ウェーハ10bは、n型シリコン膜12及びp型シリコン単結晶ウェーハ本体10の双方に酸素析出物14,16が形成されているため、重金属不純物を効果的にゲッタリングすることができる。特にp型シリコン単結晶ウェーハ本体10の内部の酸素析出物16ではゲッタリングすることが困難なCuのような重金属不純物をn型シリコン膜12の内部の酸素析出物14にゲッタリングすることができる。
As described above, the p-type silicon
さらに、重金属不純物をゲッタリングしたn型シリコン膜12をp型シリコン単結晶ウェーハ本体10の裏面から除去して最終のp型シリコン単結晶ウェーハ10cを作製することにより、n型シリコン膜12内部にゲッタリングされた重金属不純物をp型シリコン単結晶ウェーハ10cから完全に除去することができる〔図1(d),図2のステップ106〕。なお、このn型シリコン膜12の除去方法に特別の限定はなく、研磨、研削、ウェットエッチング、ドライエッチング等、保有している装置や半導体装置製造工程の都合により所望の装置を用いて行えばよい。
Further, the n-
前述したように、図2に示した本発明の製造方法の第1の態様においては、酸素析出物の形成(図2のステップ104)をn型シリコン膜12中に酸素をイオン注入し、酸素析出熱処理を行うことにより実現することができるが、図2のステップ104をさらに具体的な工程として示したフローチャートを図3に示した。図3において、ステップ100,102及び106は図2の場合と同様であるので再度の説明は省略する。図3における酸素析出物の形成は、n型シリコン膜に酸素を注入し(図3のステップ104a)、n型シリコン膜付きp型シリコン単結晶ウェーハ10aの熱処理による酸素析出物の形成(図3のステップ104b)によって達成される。
As described above, in the first embodiment of the manufacturing method of the present invention shown in FIG. 2, oxygen precipitates are formed (
前述したように、n型シリコン膜12の形成は、ノンドープでシリコン膜を成長させ、その後n型ドーパントをイオン注入でシリコン膜中に導入し、ドーパントを活性化する熱処理を行ってもよいし、ノンドープシリコン膜表面にn型ドーパントを塗布した後、シリコン膜付きp型シリコン単結晶ウェーハに熱処理を行って、該ノンドープシリコン膜内部にn型ドーパントを拡散してもよいものであり、また、ドーパント導入工程と酸素導入工程はどちらを先に行っても差し支えないものである。以下に本発明方法のその他の態様について添付図面を参照して説明する。
As described above, the n-
図4は本発明の製造方法の第2の態様の工程順の一例を示すフローチャートである。本発明の製造方法の第2の態様においても、まず、p型シリコン単結晶ウェーハ本体10を準備する(図4のステップ200)。次に、ノンドープのシリコン膜をp型シリコン単結晶ウェーハ本体の裏面に形成する(図4のステップ202)。続いて、上記シリコン膜にn型不純物をイオン注入する(図4のステップ204)。さらに、上記シリコン膜に酸素をイオン注入する(図4のステップ206)。上記シリコン膜付きp型シリコン単結晶ウェーハ10aを熱処理することによって、n型シリコン膜12を形成するとともにn型シリコン膜12及びp型シリコン単結晶ウェーハ本体10の内部に酸素析出物14,16を形成する(図4のステップ208)。さらに、前述した場合と同様に、重金属不純物をゲッタリングしたn型シリコン膜12をp型シリコン単結晶ウェーハ本体10の裏面から除去して最終のp型シリコン単結晶ウェーハ10cを作製する(図4のステップ210)。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of the process order of the second aspect of the manufacturing method of the present invention. Also in the second aspect of the manufacturing method of the present invention, first, a p-type silicon single
図5は本発明の製造方法の第3の態様の工程順の一例を示すフローチャートである。本発明の製造方法の第3の態様において、p型シリコン単結晶ウェーハ本体10の準備(図5のステップ300)及びノンドープのシリコン膜の形成(図5のステップ302)は本発明の製造方法の第2の態様と同様である。次に、上記シリコン膜に酸素をイオン注入する(図5のステップ304)。さらに、上記シリコン膜表面にn型不純物を塗布する(図5のステップ306)。上記シリコン膜付きp型シリコン単結晶ウェーハ10aを熱処理することによって、n型シリコン膜12を形成するとともに前記n型シリコン膜12及びp型シリコン単結晶ウェーハ本体10の内部に酸素析出物14,16を形成する(図5のステップ308)。さらに、n型シリコン膜12をp型シリコン単結晶ウェーハ本体10の裏面から除去して最終のp型シリコン単結晶ウェーハ10cを作製する(図5のステップ310)。上記した図4及び図5のフローチャートにおいて、ノンドープのシリコン膜をp型シリコン単結晶ウェーハ本体の裏面に形成する工程としては、エピタキシャル工程又はCVD工程が好適に用いられる。
FIG. 5 is a flowchart showing an example of the process order of the third aspect of the manufacturing method of the present invention. In the third aspect of the manufacturing method of the present invention, the preparation of the p-type silicon single crystal wafer body 10 (
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、下記実施例は例示的に示されるもので、限定的に解釈されるべきものでないことはいうまでもない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, it is needless to say that the following examples are illustrative and should not be construed as limiting.
(実施例1)
CZ法により、直径6インチ、p型、初期酸素濃度14ppmaJEIDA、方位<100>の結晶棒を、通常の引き上げ速度(1.2mm/min)で引き上げた。この結晶棒を加工してウェーハとし、その裏面にエピタキシャル成長法でリン添加のn型シリコン膜を厚さ10μm形成した。
Example 1
A crystal rod having a diameter of 6 inches, a p-type, an initial oxygen concentration of 14 ppma JEIDA, and an orientation <100> was pulled at a normal pulling rate (1.2 mm / min) by the CZ method. This crystal rod was processed into a wafer, and a phosphorus-added n-type silicon film having a thickness of 10 μm was formed on the back surface thereof by epitaxial growth.
このウェーハ裏面、つまりn型シリコン膜中に酸素をイオンインプランテーションし、1100℃、4時間の熱処理で酸素を均一拡散させた。その後、700℃、8時間と1000℃、16時間の酸素析出用の熱処理を施し、裏面n型シリコン膜中に酸素析出物を形成した。酸素析出物密度は表面側p型シリコン単結晶ウェーハ本体の表面層とウェーハ裏面に形成されているn型シリコン膜で変わらず、共に約109cm-3であった。 Oxygen was ion-implanted into the back surface of the wafer, that is, the n-type silicon film, and oxygen was uniformly diffused by heat treatment at 1100 ° C. for 4 hours. Thereafter, heat treatment for oxygen precipitation at 700 ° C. for 8 hours and 1000 ° C. for 16 hours was performed to form oxygen precipitates in the back surface n-type silicon film. The oxygen precipitate density did not change between the surface layer of the front-side p-type silicon single crystal wafer main body and the n-type silicon film formed on the back surface of the wafer, and both were about 10 9 cm −3 .
このように作製したp型シリコン単結晶ウェーハの表面層側にCuを1×1013cm-2の濃度で塗布し、800℃、4分の均一拡散熱処理後、室温まで冷却した。その後、全反射蛍光X線分析法(TXRF法)にて、表面残留Cu濃度を測定したところ、Cuは検出下限以下であった。 Cu was applied to the surface layer side of the p-type silicon single crystal wafer thus produced at a concentration of 1 × 10 13 cm −2 , and after a uniform diffusion heat treatment at 800 ° C. for 4 minutes, it was cooled to room temperature. Then, when the surface residual Cu density | concentration was measured with the total reflection X-ray fluorescence analysis method (TXRF method), Cu was below the detection minimum.
(比較例1)
CZ法により、直径6インチ、p型、初期酸素濃度14ppmaJEIDA、方位<100>の結晶棒を、通常の引き上げ速度(1.2mm/min)で引き上げた。この結晶棒を加工してウェーハとし、その裏面にエピタキシャル成長法でボロン添加のp型シリコン膜を厚さ10μm形成した。
(Comparative Example 1)
A crystal rod having a diameter of 6 inches, a p-type, an initial oxygen concentration of 14 ppma JEIDA, and an orientation <100> was pulled at a normal pulling rate (1.2 mm / min) by the CZ method. This crystal rod was processed into a wafer, and a boron-added p-type silicon film having a thickness of 10 μm was formed on the back surface thereof by epitaxial growth.
このウェーハ裏面、つまりp型シリコン膜中に酸素をイオンインプランテーションし、1100℃、4時間の熱処理で酸素を均一拡散させた。その後、700℃、8時間と1000℃、16時間の酸素析出用の熱処理を施し、p型シリコン膜中に酸素析出物を形成した。酸素析出物密度はp型シリコン単結晶ウェーハの表面層と該ウェーハの裏面に形成されたp型シリコン膜で変わらず、共に約109cm-3であった。 Oxygen was ion-implanted into the back surface of the wafer, that is, the p-type silicon film, and oxygen was uniformly diffused by heat treatment at 1100 ° C. for 4 hours. Thereafter, heat treatment for oxygen precipitation at 700 ° C. for 8 hours and 1000 ° C. for 16 hours was performed to form oxygen precipitates in the p-type silicon film. The oxygen precipitate density was unchanged between the surface layer of the p-type silicon single crystal wafer and the p-type silicon film formed on the back surface of the wafer, and both were about 10 9 cm -3 .
このように作製したp型シリコン単結晶ウェーハの表面層側にCuを1×1013cm-2の濃度で塗布し、800℃、4分の均一拡散熱処理後、室温まで冷却した。その後、全反射蛍光X線分析法(TXRF法)にて、表面残留Cu濃度を測定したところ、1012cm-2の濃度で検出された。 Cu was applied to the surface layer side of the p-type silicon single crystal wafer thus produced at a concentration of 1 × 10 13 cm −2 , and after a uniform diffusion heat treatment at 800 ° C. for 4 minutes, it was cooled to room temperature. Then, when the surface residual Cu density | concentration was measured with the total reflection X-ray fluorescence analysis method (TXRF method), it was detected with the density | concentration of 10 < 12 > cm <-2 >.
(比較例2)
CZ法により、直径6インチ、p型、初期酸素濃度14ppmaJEIDA、方位<100>の結晶棒を、通常の引き上げ速度(1.2mm/min)で引き上げた。この結晶棒を加工してウェーハとし、実施例1と同一の熱処理を施した。具体的には、1100℃、4時間、700℃、8時間と1000℃、16時間の三つの熱処理を実施した。酸素析出物密度は、実施例とほとんど変わらず、約109cm-3であった。
(Comparative Example 2)
A crystal rod having a diameter of 6 inches, a p-type, an initial oxygen concentration of 14 ppma JEIDA, and an orientation <100> was pulled at a normal pulling rate (1.2 mm / min) by the CZ method. The crystal rod was processed into a wafer and subjected to the same heat treatment as in Example 1. Specifically, three heat treatments of 1100 ° C., 4 hours, 700 ° C., 8 hours and 1000 ° C., 16 hours were performed. The density of oxygen precipitates was almost the same as that of the example, and was about 10 9 cm −3 .
このように作製したウェーハの表面側にCuを1×1013cm-2の濃度で塗布し、800℃、4分の均一拡散熱処理後、室温まで冷却した。その後、全反射蛍光X線分析法(TXRF法)にて、表面残留Cu濃度を測定したところ、Cuは1012cm-2の濃度で検出された。 Cu was applied to the surface side of the wafer thus produced at a concentration of 1 × 10 13 cm −2 , and after 800 ° C. for 4 minutes of uniform diffusion heat treatment, it was cooled to room temperature. Then, when the surface residual Cu density | concentration was measured with the total reflection X-ray fluorescence analysis method (TXRF method), Cu was detected by the density | concentration of 10 < 12 > cm <-2 >.
(比較例3)
CZ法により、直径6インチ、p型、初期酸素濃度14ppmaJEIDA、方位<100>の結晶棒を、通常の引き上げ速度(1.2mm/min)で引き上げた。この結晶棒を加工して基板ウェーハとするが、実施例1のような熱処理は施さず、そのままウェーハの表面側にCuを1×1013cm-2の濃度で塗布し、800℃、4分の均一拡散熱処理後、室温まで冷却した。その後、全反射蛍光X線分析法(TXRF法)にて、表面残留Cu濃度を測定したところ、Cuは約1013cm-2の濃度で検出され、初期汚染量とほぼ変わらなかった。
(Comparative Example 3)
A crystal rod having a diameter of 6 inches, a p-type, an initial oxygen concentration of 14 ppma JEIDA, and an orientation <100> was pulled at a normal pulling rate (1.2 mm / min) by the CZ method. This crystal rod is processed into a substrate wafer, but heat treatment as in Example 1 is not performed, and Cu is applied to the surface side of the wafer as it is at a concentration of 1 × 10 13 cm −2 at 800 ° C. for 4 minutes. After the uniform diffusion heat treatment, it was cooled to room temperature. Thereafter, when the surface residual Cu concentration was measured by a total reflection fluorescent X-ray analysis method (TXRF method), Cu was detected at a concentration of about 10 13 cm −2 , which was almost the same as the initial contamination amount.
このように、実施例1と比較例1〜3により、p型シリコン単結晶ウェーハの裏面に形成されたn型シリコン膜とその内部に形成された酸素析出物がCuに対する高いIG能力を持っていることがわかる。 Thus, according to Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, the n-type silicon film formed on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer and the oxygen precipitate formed therein have a high IG capability for Cu. I understand that.
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、かつ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。例えば、本発明において、p型シリコン単結晶ウェーハの裏面にn型シリコン膜を形成する方法として、エピタキシャル成長法やCVD法を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、p型シリコン単結晶ウェーハとn型シリコン単結晶ウェーハを貼り合わせた後、n型シリコン単結晶ウェーハを研磨して該ウェーハの裏面にn型シリコン膜を形成する方法や、いわゆるスマートカット法を行ってp型シリコン単結晶ウェーハの裏面にn型シリコン膜を形成する方法も本発明の範囲に含まれる。また、本発明のようなn型シリコン膜を裏面に備えたp型シリコン単結晶ウェーハを製造した後の裏面のn型シリコン膜の除去は、前記p型シリコン単結晶ウェーハの主表面に半導体装置を形成する前に行ってもよいし、形成後に行ってもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope. For example, in the present invention, the epitaxial growth method and the CVD method are exemplified as the method for forming the n-type silicon film on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer, but the present invention is not limited to this. For example, a method of bonding a p-type silicon single crystal wafer and an n-type silicon single crystal wafer and then polishing the n-type silicon single crystal wafer to form an n-type silicon film on the back surface of the wafer, so-called smart cut method A method of forming an n-type silicon film on the back surface of a p-type silicon single crystal wafer by performing the above is also included in the scope of the present invention. Further, after the p-type silicon single crystal wafer having the n-type silicon film on the back surface as in the present invention is manufactured, the removal of the n-type silicon film on the back surface is performed on the main surface of the p-type silicon single crystal wafer. May be performed before or after the formation.
10:p型シリコン単結晶ウェーハ本体、10a:n型シリコン膜付きp型シリコン単結晶ウェーハ、10b:酸素析出物を形成したn型シリコン膜付きp型シリコン単結晶ウェーハ、10c:最終のp型シリコン単結晶ウェーハ、12:n型シリコン膜、14,16:酸素析出物。
10: p-type silicon single crystal wafer body, 10a: p-type silicon single crystal wafer with n-type silicon film, 10b: p-type silicon single crystal wafer with n-type silicon film on which oxygen precipitates are formed, 10c: final p-type Silicon single crystal wafer, 12: n-type silicon film, 14, 16: oxygen precipitate.
Claims (3)
前記n型シリコン膜を前記p型シリコン単結晶ウェーハ本体の裏面に成長させる工程は、エピタキシャル工程によってn型シリコン単結晶膜を成長させる工程であり、
前記酸素析出物を形成する工程は、前記n型シリコン膜中に酸素をイオン注入する工程と、該n型シリコン膜が裏面に形成されたn型シリコン膜付きp型シリコン単結晶ウェーハを熱処理する工程とを含むことを特徴とするp型シリコン単結晶ウェーハの製造方法。 a step of preparing a p-type silicon single crystal wafer main body, a step of forming an n-type silicon film on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer main body to form a p-type silicon single crystal wafer with an n-type silicon film, and the n-type Forming an oxygen precipitate inside the silicon film and the p-type silicon single crystal wafer main body, and forming a metal impurity inside the n-type silicon film and then forming the back surface of the p-type silicon single crystal wafer main body; Removing the n-type silicon film formed,
The step of growing the n-type silicon film on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer body is a step of growing the n-type silicon single crystal film by an epitaxial process.
The step of forming the oxygen precipitate includes a step of ion-implanting oxygen into the n-type silicon film, and a heat treatment of the p-type silicon single crystal wafer with the n-type silicon film having the n-type silicon film formed on the back surface. And a process for producing a p-type silicon single crystal wafer.
シリコン膜を除去する工程と、を含み、
前記ノンドープのシリコン膜を前記p型シリコン単結晶ウェーハ本体の裏面に成長させる工程は、エピタキシャル工程によってシリコン単結晶膜を成長させる工程であることを特徴とするp型シリコン単結晶ウェーハの製造方法。 a step of preparing a p-type silicon single crystal wafer main body, a step of growing a non-doped silicon film on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer main body, a step of ion-implanting n-type impurities into the silicon film, and the silicon A step of ion-implanting oxygen into the film; and heat-treating a p-type silicon single crystal wafer with a silicon film on which the silicon film is formed on the back surface to form an n-type silicon film and the n-type silicon film and the p-type A step of forming oxygen precipitates inside the silicon single crystal wafer body; and the n-type silicon formed on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer body after gettering metal impurities inside the n-type silicon film. Removing the film, and
The method for producing a p-type silicon single crystal wafer, wherein the step of growing the non-doped silicon film on the back surface of the main body of the p-type silicon single crystal wafer is a step of growing a silicon single crystal film by an epitaxial process.
シリコン膜を除去する工程と、を含み、
前記ノンドープのシリコン膜を前記p型シリコン単結晶ウェーハ本体の裏面に成長させる工程は、エピタキシャル工程によってシリコン単結晶膜を成長させる工程であることを特徴とするp型シリコン単結晶ウェーハの製造方法。 a step of preparing a p-type silicon single crystal wafer main body, a step of growing a non-doped silicon film on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer main body, a step of ion-implanting oxygen into the silicon film, An n-type silicon film is formed by applying an n-type impurity on the surface, and heat-treating a p-type silicon single crystal wafer with a silicon film on which the silicon film is formed on the back surface, and the n-type silicon film and the p-type Forming an oxygen precipitate in the inside of the p-type silicon single crystal wafer main body; and, after gettering metal impurities in the n-type silicon film, the n-type formed on the back surface of the p-type silicon single crystal wafer main body. Removing the silicon film, and
The method for producing a p-type silicon single crystal wafer, wherein the step of growing the non-doped silicon film on the back surface of the main body of the p-type silicon single crystal wafer is a step of growing a silicon single crystal film by an epitaxial process.
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