JP5119677B2 - シリコンウェーハ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
シリコン単結晶インゴットからスライスしたウェーハを、90°光散乱法による光散乱欠陥がゼロである層が、ウェーハ表面から25μm以上、100μm未満の深さ領域に形成され、かつ、90°光散乱法による光散乱欠陥の密度が1×108/cm3以上存在する層が、ウェーハ表面から100μmの深さ領域に形成されるように熱処理すると、この熱処理ウェーハを半導体デバイスの製造プロセスにて、最高温度が1100℃以上、昇温速度が300℃/秒以上の条件で熱処理しても、Slip転位が発生することがなく、かつゲッタリング効果を奏することを、比較例及び参考例とともに確認した。
直径200mmのシリコン単結晶インゴットからスライスしたシリコンウェーハ(初期酸素濃度が10.8〜11.9×1017atoms/cc(Old-ASTM))に、非酸化性雰囲気中で、熱処理温度1200℃、熱処理時間2時間、熱処理過程中700℃〜1000℃の温度範囲の昇温速度7.5℃/分、1000℃〜1200℃の温度範囲の昇温速度1℃/分の条件で熱処理を施した。
直径200mmのシリコン単結晶インゴットからスライスしたシリコンウェーハ(初期酸素濃度が12.1〜13.2×1017atoms/cc(Old-ASTM))に、非酸化性雰囲気中で、熱処理温度1200℃、熱処理時間2時間、熱処理過程中700℃〜1000℃の温度範囲の昇温速度7.5℃/分、1000℃〜1200℃の温度範囲の昇温速度1℃/分の条件で熱処理を施した。
直径200mmのシリコン単結晶インゴットからスライスしたシリコンウェーハ(初期酸素濃度が12.1〜13.2×1017atoms/cc(Old-ASTM))に、非酸化性雰囲気中で、熱処理温度1200℃、熱処理時間2時間、熱処理過程中700℃〜1000℃の温度範囲の昇温速度7.5℃/分、1000℃〜1200℃の温度範囲の昇温速度1℃/分の条件で熱処理を施した。
実施例1及び2の比較例として、直径200mmのシリコン単結晶インゴットからスライスしたシリコンウェーハ(初期酸素濃度が12.1〜13.2×1017atoms/cc(Old-ASTM))に、非酸化性雰囲気中で、熱処理温度1200℃、熱処理時間1時間、熱処理過程中700℃〜1000℃の温度範囲の昇温速度7.5℃/分、1000℃〜1200℃の温度範囲の昇温速度1℃/分の条件で熱処理を施した。
実施例1及び2の比較例として、直径200mmのシリコン単結晶インゴットからスライスしたシリコンウェーハ(初期酸素濃度が12.1〜13.2×1017atoms/cc(Old-ASTM))に、非酸化性雰囲気中で、熱処理温度1200℃、熱処理時間0.5時間、熱処理過程中700℃〜1000℃の温度範囲の昇温速度7.5℃/分、1000℃〜1200℃の温度範囲の昇温速度1℃/分の条件で熱処理を施した。
実施例1及び2の比較例として、直径200mmのシリコン単結晶インゴットからスライスしたシリコンウェーハ(初期酸素濃度が12.1〜13.2×1017atoms/cc(Old-ASTM))に、非酸化性雰囲気中で、熱処理温度1200℃、熱処理時間1時間、熱処理過程中700℃〜1000℃の温度範囲の昇温速度7.5℃/分、1000℃〜1200℃の温度範囲の昇温速度1℃/分の条件で熱処理を施した。
実施例1及び2の比較例として、直径200mmのシリコン単結晶インゴットからスライスしたシリコンウェーハ(初期酸素濃度が9.6〜10.3×1017atoms/cc(Old-ASTM))に、非酸化性雰囲気中で、熱処理温度1200℃、熱処理時間2時間、熱処理過程中700℃〜1000℃の温度範囲の昇温速度7.5℃/分、1000℃〜1200℃の温度範囲の昇温速度1℃/分の条件で熱処理を施した。
実施例1,2及び比較例1〜4の参考例として、直径200mmのシリコン単結晶インゴットからスライスしたシリコンウェーハ(初期酸素濃度が12.1〜13.2×1017atoms/cc(Old-ASTM))に、非酸化性雰囲気中で、熱処理温度1200℃、熱処理時間1時間、熱処理過程中700℃〜1000℃の温度範囲の昇温速度7.5℃/分、1000℃〜1200℃の温度範囲の昇温速度1℃/分の条件で熱処理を施した。
実施例1,2及び比較例1〜4の参考例として、直径200mmのシリコン単結晶インゴットからスライスしたシリコンウェーハ(初期酸素濃度が12.1〜13.2×1017atoms/cc(Old-ASTM))に、非酸化性雰囲気中で、熱処理温度1200℃、熱処理時間3時間、熱処理過程中700℃〜1000℃の温度範囲の昇温速度7.5℃/分、1000℃〜1200℃の温度範囲の昇温速度1℃/分の条件で熱処理を施した。
実施例1,2及び比較例1〜4の参考例として、直径200mmのシリコン単結晶インゴットからスライスしたシリコンウェーハ(初期酸素濃度が12.1〜13.2×1017atoms/cc(Old-ASTM))に、非酸化性雰囲気中で、熱処理温度1200℃、熱処理時間1時間、熱処理過程中700℃〜1000℃の温度範囲の昇温速度7.5℃/分、1000℃〜1200℃の温度範囲の昇温速度1℃/分の条件で熱処理を施した。
実施例1,2及び比較例1〜4の参考例として、直径200mmのシリコン単結晶インゴットからスライスしたシリコンウェーハ(初期酸素濃度が12.1〜13.2×1017atoms/cc(Old-ASTM))に、非酸化性雰囲気中で、熱処理温度1200℃、熱処理時間1時間、熱処理過程中700℃〜1000℃の温度範囲の昇温速度7.5℃/分、1000℃〜1200℃の温度範囲の昇温速度1℃/分の条件で熱処理を施した。
比較例1及び参考例1〜4の結果から、デバイス製造工程で行われる急速昇降温熱処理の条件が、最高温度が1100℃以上で、しかも昇温速度が300℃/秒以上でないと、X線トポグラフィー観察によるSlip転位は発生しないことが確認された。
チョクラルスキー法により、直胴部にGrown−in欠陥が存在しないように育成されたシリコン単結晶インゴットからスライスしたシリコンウェーハであって、90°光散乱法による光散乱欠陥の密度が、2×105/cm3以下である層が、ウェーハ表面より50μm以上の深さ領域に形成されていれば、このウェーハを半導体デバイスの製造プロセスにて、最高温度が1100℃以上、昇温速度が300℃/秒以上の条件で熱処理しても、Slip転位が発生することがないことを、比較例及び参考例とともに確認した。
図2に模式的に示した断面構造の装置を用いて、シリコン単結晶6の育成実験を実施した。同図において、熱遮蔽体7は、黒鉛で外殻を作り、内部に黒鉛フェルトを充填した構造である。
実施例3と同様のシリコンウェーハに、デバイス製造工程で行われる急速昇降温熱処理を、最高温度1150℃、昇温速度300℃/秒の条件で3回繰り返して実施した。その後にX線トポグラフィー観察により、ウェーハ表面に向かい運動したSlip転位の有無を観察したが、Slip転位の発生は観察されなかった。
実施例3にて得られた単結晶をスライスし、空孔優勢無欠陥領域と格子間シリコン優勢無欠陥領域が混在する部位から切り出されたウェーハを実施例5のウェーハとした。
実施例5と同様のシリコンウェーハに、デバイス製造工程で行われる急速昇降温熱処理を、最高温度1150℃、昇温速度300℃/秒の条件で3回繰り返して実施した。その後にX線トポグラフィー観察により、ウェーハ表面に向かい運動したSlip転位の有無を観察したが、Slip転位の発生は観察されなかった。
実施例3と実施例5と同様のシリコンウェーハに、デバイス製造工程で行われる急速昇降温熱処理(フラッシュランプアニール)を、最高温度1200℃、昇温速度250000℃/秒の条件で3回繰り返して実施した。その後にX線トポグラフィー観察により、ウェーハ表面に向かい運動したSlip転位の有無を観察したが、Slip転位の発生は観察されなかった。
実施例3及び5の比較例として、実施例3にて得られた単結晶をスライスし、空孔優勢無欠陥領域として育成された部位から切り出されたウェーハを比較例5のウェーハとした。
実施例4及び6の比較例として、比較例5と同様のシリコンウェーハに、デバイス製造工程で行われる急速昇降温熱処理を、最高温度1150℃、昇温速度300℃/秒の条件で3回繰り返して実施した。その後にX線トポグラフィー観察により、ウェーハ表面に向かい運動したSlip転位の有無を観察したところ、Slip転位の発生が観察された。
実施例3及び5の比較例として、実施例3にて得られた単結晶をスライスし、空孔優勢無欠陥領域と格子間シリコン優勢無欠陥領域が混在する部位から切り出されたウェーハを実施例7のウェーハとした。
実施例4及び6の比較例として、比較例7と同様のシリコンウェーハに、デバイス製造工程で行われる急速昇降温熱処理を、最高温度1150℃、昇温速度300℃/秒の条件で3回繰り返して実施した。その後にX線トポグラフィー観察により、ウェーハ表面に向かい運動したSlip転位の有無を観察したところ、Slip転位の発生が観察された。
実施例3〜6及び比較例5〜8の参考例として、実施例3のシリコンウェーハに、デバイス製造工程で行われる急速昇降温熱処理を、最高温度1075℃、昇温速度300℃/秒の条件で3回繰り返して実施した。その後にX線トポグラフィー観察により、ウェーハ表面に向かい運動したSlip転位の有無を観察したが、Slip転位の発生は観察されなかった。
実施例3〜6及び比較例5〜8の参考例として、実施例5のシリコンウェーハに、デバイス製造工程で行われる急速昇降温熱処理を、最高温度1075℃、昇温速度300℃/秒の条件で3回繰り返して実施した。その後にX線トポグラフィー観察により、ウェーハ表面に向かい運動したSlip転位の有無を観察したが、Slip転位の発生は観察されなかった。
実施例3〜6及び比較例5〜8の参考例として、実施例5のシリコンウェーハに、デバイス製造工程で行われる急速昇降温熱処理を、最高温度1100℃、昇温速度250℃/秒の条件で3回繰り返して実施した。その後にX線トポグラフィー観察により、ウェーハ表面に向かい運動したSlip転位の有無を観察したが、Slip転位の発生は観察されなかった。
実施例3〜6及び比較例5〜8の参考例として、比較例5のシリコンウェーハに、デバイス製造工程で行われる急速昇降温熱処理を、最高温度1075℃、昇温速度300℃/秒の条件で3回繰り返して実施した。その後にX線トポグラフィー観察により、ウェーハ表面に向かい運動したSlip転位の有無を観察したが、Slip転位の発生は観察されなかった。
実施例3〜6及び比較例5〜8の参考例として、比較例5のシリコンウェーハに、デバイス製造工程で行われる急速昇降温熱処理を、最高温度1100℃、昇温速度250℃/秒の条件で3回繰り返して実施した。その後にX線トポグラフィー観察により、ウェーハ表面に向かい運動したSlip転位の有無を観察したが、Slip転位の発生は観察されなかった。
実施例3〜6及び比較例5〜8の参考例として、比較例7のシリコンウェーハに、デバイス製造工程で行われる急速昇降温熱処理を、最高温度1075℃、昇温速度300℃/秒の条件で3回繰り返して実施した。その後にX線トポグラフィー観察により、ウェーハ表面に向かい運動したSlip転位の有無を観察したが、Slip転位の発生は観察されなかった。
比較例5〜8及び参考例5〜10の結果から、デバイス製造工程で行われる急速昇降温熱処理の条件が、最高温度が1100℃以上で、しかも昇温速度が300℃/秒以上でないと、X線トポグラフィー観察によるSlip転位は発生しないことが確認された。
1a…るつぼ保持容器
1b…るつぼ支持軸
2…ヒータ
3…シリコン溶融液
4…引き上げ軸
5…シードチャック
6…単結晶
7…熱遮蔽体
Claims (4)
- シリコンウェーハを鏡面加工した後に、最高温度が1100℃以上、昇温速度が300℃/秒以上の条件で熱処理される、半導体デバイスの製造プロセスに用いられるシリコンウェーハであって、
シリコン単結晶インゴットからスライスしたのち、
90°光散乱法による光散乱欠陥がゼロである層が、ウェーハ表面から25μm以上、100μm未満の深さ領域に形成され、かつ
ウェーハ表面から100μmの深さ領域に、90°光散乱法による光散乱欠陥の密度が1×108/cm3以上存在する層が形成されるように、
熱処理されていることを特徴とするシリコンウェーハ。 - シリコンウェーハを鏡面加工した後に、最高温度が1100℃以上、昇温速度が300℃/秒以上の条件で熱処理される、半導体デバイスの製造プロセスに用いられるシリコンウェーハの製造方法であって、
シリコン単結晶インゴットからスライスしたのち、
90°光散乱法による光散乱欠陥がゼロである層が、ウェーハ表面から25μm以上、100μm未満の深さ領域に形成され、かつ
ウェーハ表面から100μmの深さ領域に、90°光散乱法による光散乱欠陥の密度が1×108/cm3以上存在する層が形成されるように、
熱処理することを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。 - チョクラルスキー法により、直胴部にGrown−in欠陥が存在しないように育成されたシリコン単結晶インゴットからスライスしたシリコンウェーハであって、シリコンウェーハを鏡面加工した後に、最高温度が1100℃以上、昇温速度が300℃/秒以上の条件で熱処理される、半導体デバイスの製造プロセスに用いられるシリコンウェーハにおいて、
90°光散乱法による光散乱欠陥の密度が、2×105/cm3以下である層が、ウェーハ表面より50μm以上の深さ領域に形成されていることを特徴とするシリコンウェーハ。 - シリコンウェーハを鏡面加工した後に、最高温度が1100℃以上、昇温速度が300℃/秒以上の条件で熱処理される、半導体デバイスの製造プロセスに用いられるシリコンウェーハの製造方法において、
チョクラルスキー法により、直胴部にGrown−in欠陥が存在しないように育成されたシリコン単結晶インゴットからスライスする工程を有し、
このスライスしたシリコンウェーハの、90°光散乱法による光散乱欠陥の密度が2×105/cm3以下である層が、ウェーハ表面より50μm以上の深さ領域に形成されていることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
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