JP5730688B2 - Silicon substrate manufacturing method - Google Patents

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本発明は、シリコン基板の製造方法およびシリコン基板に関し、詳しくはチョクラルスキー法に製造されたシリコン単結晶体から切り出されたシリコン基板の製造方法およびそれにより得られたシリコン基板に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a silicon substrate and a silicon substrate, and more particularly to a method of manufacturing a silicon substrate cut out from a silicon single crystal manufactured by the Czochralski method and a silicon substrate obtained thereby.

シリコンウェーハ(シリコン基板)の中には、無欠陥層を有するシリコンウェーハがある(以下単にウェーハという場合もシリコンウェーハのことである)。ここでいう無欠陥層とは、いわゆるDZ(Denuted Zone)のことであり、酸化シリコン析出物による欠陥(BMD:Bulk Micro Defect)の存在しない層(あるいは少ない層)のことである。   Among silicon wafers (silicon substrates), there is a silicon wafer having a defect-free layer (hereinafter also simply referred to as a wafer). The defect-free layer referred to here is a so-called DZ (Dented Zone), which is a layer (or a layer with few defects) free from defects (BMD: Bulk Micro Defect) caused by silicon oxide precipitates.

無欠陥層を有するシリコンウェーハの従来の製造方法の一つとして張り合わせ法を用いた技術がある。この技術は、デバイス形成を行う側のウェーハに、フローティングゾーン(FZ)法により成長させたシリコン単結晶体から切り出したシリコンウェーハ(FZウェーハという)を用い、支持ウェーハ側にチョクラルスキー(CZ)法により成長させたシリコン単結晶体から切り出したシリコンウェーハ(CZウェーハという)を用いている(たとえば特許文献1)。これをFZ−CZ張り合わせウェーハと称する。この特許文献1によるFZ−CZ張り合わせウェーハは、無欠陥層を有すると共に高抵抗基板が提供できるものとされている。   One of the conventional methods for manufacturing a silicon wafer having a defect-free layer is a technique using a bonding method. This technology uses a silicon wafer (referred to as an FZ wafer) cut out from a silicon single crystal grown by a floating zone (FZ) method as the device forming side wafer, and Czochralski (CZ) on the support wafer side. A silicon wafer (referred to as a CZ wafer) cut out from a silicon single crystal grown by the method is used (for example, Patent Document 1). This is referred to as an FZ-CZ bonded wafer. The FZ-CZ bonded wafer according to Patent Document 1 has a defect-free layer and can provide a high-resistance substrate.

また、他の従来の張り合わせ方法によるシリコンウェーハとして、デバイス形成側も、支持側も共にCZウェーハを用いたシリコンウェーハがある(たとえば特許文献2)。これをCZ−CZ張り合わせウェーハと称する。この特許文献2によるCZ−CZ張り合わせウェーハは、CZ特有の欠陥をライフタイムキラーとして活用したうえで、高抵抗基板が提供できるものとされている。   Further, as a silicon wafer obtained by another conventional bonding method, there is a silicon wafer using a CZ wafer on both the device forming side and the support side (for example, Patent Document 2). This is referred to as a CZ-CZ bonded wafer. The CZ-CZ bonded wafer according to Patent Document 2 can provide a high-resistance substrate after utilizing defects peculiar to CZ as a lifetime killer.

特許3573243号公報Japanese Patent No. 3573243 特許3947953号公報Japanese Patent No. 3947953 特開2010−21394号公報JP 2010-21394 A 特開2010−208894号公報の段落0011Paragraph 0011 of JP2010-208894A

倍風館アドバンストエレクトロニクスシリーズ、川圭吾編著、バルク結晶成長技術(初版1994年5月20日)の第9頁Page 9 of Baifukan Advanced Electronics Series, edited by Kawamata, Bulk Crystal Growth Technology (First Edition, May 20, 1994)

FZ−CZ張り合わせウェーハおよびCZ−CZ張り合わせウェーハは、それぞれに長所短所がある。   Each of the FZ-CZ bonded wafer and the CZ-CZ bonded wafer has advantages and disadvantages.

FZ−CZ張り合わせウェーハは、FZウェーハそのものの酸素濃度が低いためBMDができにくく、無欠陥層を形成しやすいという長所がある。しかし、近年、半導体デバイス製造用のウェーハは、直径200や300mm規格のウェーハが多く出回るようになり、さらに450mm以上の大口径ウェーハも登場している(大口径ウェーハについてたとえば特許文献3)。しかしながら、FZ法では、このような大口径結晶の安定的な製造は難しいため、大口径FZウェーハを十分に提供することが困難であるという問題がある。   The FZ-CZ bonded wafer has the advantages that it is difficult to perform BMD because the oxygen concentration of the FZ wafer itself is low, and it is easy to form a defect-free layer. However, in recent years, a large number of wafers with a diameter of 200 or 300 mm have been widely used as wafers for manufacturing semiconductor devices, and a large-diameter wafer having a diameter of 450 mm or more has also appeared (for example, Patent Document 3). However, the FZ method has a problem that it is difficult to sufficiently provide a large-diameter FZ wafer because stable production of such a large-diameter crystal is difficult.

一方、CZ−CZ張り合わせウェーハは、CZウェーハそのものがすでに大口径ウェーハに対応しており、しかも半導体デバイス製造用のウェーハとしては主流である。したがって、FZウェーハに比べてコスト的に優位であり、量産化に向いている。しかし、CZウェーハは、その製造過程において酸素が単結晶体中に含まれてしまい、この酸素が元になってBMDが発生する(たとえば特許文献4)。このため無欠陥層の形成が難しいという問題がある。   On the other hand, as for the CZ-CZ bonded wafer, the CZ wafer itself already corresponds to a large-diameter wafer, and it is the mainstream as a wafer for manufacturing semiconductor devices. Therefore, it is superior in cost compared with the FZ wafer and is suitable for mass production. However, in the CZ wafer, oxygen is contained in the single crystal during the manufacturing process, and BMD is generated based on this oxygen (for example, Patent Document 4). For this reason, there is a problem that it is difficult to form a defect-free layer.

また、CZウェーハ中の酸素は、450℃付近での熱処理により、酸素ドナーを生じ、CZウェーハの抵抗率を大きく変えてしまうことが知られている。このような酸素ドナーは650℃程度の熱処理で消滅させることができるとされている(非特許文献1)。   In addition, it is known that oxygen in the CZ wafer generates oxygen donors by heat treatment at around 450 ° C. and greatly changes the resistivity of the CZ wafer. Such oxygen donors are said to be extinguished by heat treatment at about 650 ° C. (Non-patent Document 1).

しかしながら、本発明者らの研究によって、デバイス製造工程において、再び長時間の450℃程度での低温アニールが施されると、CZウェーハ中の酸素の一部が再び酸素ドナーとなる場合があり、これが精密な抵抗率設計が必要となるパワーデバイスでは、致命的な欠点となるという問題があることがわかってきた。すなわちパワーデバイス用の活性層としてのCZウェーハには、BMDの発生をさらに抑制すると共に、酸素ドナーの発生も抑制することが必要である。   However, according to the research of the present inventors, when low-temperature annealing at about 450 ° C. is performed again for a long time in the device manufacturing process, a part of oxygen in the CZ wafer may become an oxygen donor again. It has been found that this is a fatal drawback in power devices that require precise resistivity design. That is, in the CZ wafer as an active layer for power devices, it is necessary to further suppress the generation of BMD and the generation of oxygen donors.

そこで、本発明の目的は、チョクラルスキー法により製造されたシリコン単結晶体から切り出したシリコン基板を用いて、酸素濃度を低減させたシリコン基板を製造するためのシリコン基板の製造方法を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a silicon substrate manufacturing method for manufacturing a silicon substrate with a reduced oxygen concentration using a silicon substrate cut out from a silicon single crystal manufactured by the Czochralski method. That is.

また、他の目的は、チョクラルスキー法により製造されたシリコン単結晶体から切り出したシリコン基板を用いて、酸素濃度を低減させたシリコン基板を提供することである。   Another object is to provide a silicon substrate with a reduced oxygen concentration using a silicon substrate cut out from a silicon single crystal produced by the Czochralski method.

上記目的を達成するための本発明によるシリコン基板の製造方法は、チョクラルスキー法により製造されたシリコン単結晶体から切り出されたシリコン基板の初期酸素濃度Oi(原子個/cm)が5.0×1017〜9.0×1017原子個/cmである当該シリコン基板の少なくともデバイス形成予定領域部分の厚さTsi(μm)を50〜200μmに加工する段階(a)と、前記50〜200μmに加工したシリコン基板をアニール温度T(℃)、アニール時間t(秒)、シリコン基板の初期酸素濃度Oi(原子個/cm)としたとき、以下の式(1)
t=f(Oi)(Tsi/200)/{[0.52exp[−2.94×10/(273+T)]} …(1)
(ただし式中、f(Oi)=1.43×10−69Oi−3.35×10−51Oi+2.51×10−33Oi−3.99×10−16Oi−83.43である)で与えられる温度T(℃)以上の温度で、時間t(秒)以上の時間アニールする段階(b)と、を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the silicon substrate manufacturing method according to the present invention is such that the initial oxygen concentration Oi (atomic number / cm 3 ) of the silicon substrate cut out from the silicon single crystal manufactured by the Czochralski method is 5. A step (a) of processing a thickness Tsi (μm) of at least a device formation scheduled region portion of the silicon substrate of 0 × 10 17 to 9.0 × 10 17 atoms / cm 3 to 50 to 200 μm; When the silicon substrate processed to ˜200 μm is assumed to have an annealing temperature T (° C.), an annealing time t (seconds), and an initial oxygen concentration Oi (atomic number / cm 3 ) of the silicon substrate, the following formula (1)
t = f (Oi) 2 (Tsi / 200) 2 /{[0.52exp[-2.94×10 4 / (273 + T)]} (1)
(In the formula, f (Oi) = 1.43 × 10 −69 Oi 4 −3.35 × 10 −51 Oi 3 + 2.51 × 10 −33 Oi 2 −3.99 × 10 −16 Oi−83. And (b) a step of annealing at a temperature equal to or higher than a temperature T (° C.) given by (T. 43) for a time longer than t (seconds).

本発明によれば、チョクラルスキー法により製造されたシリコン単結晶から切り出したシリコン基板を50〜200μmの厚さに加工した後、あらかじめ求められた式(1)を満足するアニール温度とアニール時間によってアニールすることにより、基板内部の酸素を減少させて、シリコン基板単独として酸素濃度を低下させることができる。その結果、酸素濃度を低くしたことでBMDを少なくすることができるようになり、無欠陥層を有するシリコン基板を提供することができる。   According to the present invention, after processing a silicon substrate cut out from a silicon single crystal manufactured by the Czochralski method to a thickness of 50 to 200 μm, an annealing temperature and annealing time satisfying the formula (1) obtained in advance. By annealing, the oxygen inside the substrate can be reduced and the oxygen concentration can be lowered as a silicon substrate alone. As a result, the BMD can be reduced by reducing the oxygen concentration, and a silicon substrate having a defect-free layer can be provided.

ウェーハの周囲をリング状凸形状にした薄化ウェーハの模式図であり、図1(a)は平面図、図1(b)は、(a)図におけるB−B線に沿う断面図である。It is a schematic diagram of the thinned wafer which made the circumference | surroundings of the wafer into the ring-shaped convex shape, FIG. 1 (a) is a top view, FIG.1 (b) is sectional drawing which follows the BB line in (a) figure. . シリコンウェーハの厚さが200μmにおいて、アニール後の平均酸素濃度が4.5×1017原子個/cmとなるシリコンウェーハの初期酸素濃度Oiと酸素原子の拡散長の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the initial oxygen concentration Oi of the silicon wafer in which the average oxygen concentration after annealing becomes 4.5 × 10 17 atoms / cm 3 and the diffusion length of oxygen atoms when the thickness of the silicon wafer is 200 μm. 張り合わせウェーハの一例を示す断面図であるIt is sectional drawing which shows an example of a bonded wafer. ウェーハ深さ方向における酸素濃度のシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result of the oxygen concentration in a wafer depth direction. 実施例3における劈開面の画像写真から写し描いたBMDの発生状況を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the generation | occurrence | production situation of BMD copied from the image photograph of the cleavage plane in Example 3.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、各図は実施形態を説明するためのものであり、その大きさや縮尺などが誇張または省略して描かれているため、実際の部材や装置の大きさや縮尺とは異なる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Each drawing is for explaining the embodiment, and its size and scale are exaggerated or omitted, so that it is different from the size and scale of actual members and devices.

本実施形態によるシリコンウェーハ(シリコン基板)の製造方法は、まず、通常のCZ法によって製造されたシリコン単結晶体から切り出されたシリコンウェーハを用意する。   In the method of manufacturing a silicon wafer (silicon substrate) according to the present embodiment, first, a silicon wafer cut out from a silicon single crystal manufactured by a normal CZ method is prepared.

ここで用意するシリコンウェーハは、高抵抗ウェーハの場合、抵抗率約30〜200Ωcm程度(通常のIC用のシリコンウェーハでは約1〜15Ωcm程度が一般的である)、酸素濃度は7×1017〜8×1017原子個/cmである。ウェーハ厚さはウェーハ口径により異なるが、たとえば直径150mmウェーハでは約625μm、200mmでは約725μm、300mmでは約775μm、450mmでは約925μmが一般的な厚さである。なお、ウェーハ厚さは、半導体デバイス製造用ウェーハとして直径に対応して標準化(標準化検討段階を含む)されている。したがって、本実施形態においても、最初に用意するウェーハは、標準化されたとおりに製造された厚さのウェーハを用いればよい。 When the silicon wafer prepared here is a high-resistance wafer, the resistivity is about 30 to 200 Ωcm (generally about 1 to 15 Ωcm in a normal IC silicon wafer), and the oxygen concentration is 7 × 10 17 to 8 × 10 17 atoms / cm 3 . The wafer thickness varies depending on the wafer diameter. For example, a typical thickness is about 625 μm for a 150 mm diameter wafer, about 725 μm for 200 mm, about 775 μm for 300 mm, and about 925 μm for 450 mm. The wafer thickness is standardized (including the standardization study stage) corresponding to the diameter of a semiconductor device manufacturing wafer. Therefore, also in the present embodiment, the wafer prepared first may be a wafer having a thickness manufactured as standardized.

また、ここで用意するウェーハは、インゴットから切り出した後、荒仕上げ研磨(ミラーポリッシュ前の研磨)のみでミラーポリッシュ(鏡面研磨)を行っていないウェーハを用いてもよい。これは、後述するように、酸素濃度を低減させた後、デバイス形成面を決めて、その面をミラーポリッシュしてデバイス形成用ウェーハとして提供すればよいためである。もちろん、ミラーポリッシュされたウェーハを用意してもよい。同様に、裏面ゲッタリング層(ウェーハの裏面に機械的ダメージを与えてIG(Intrinsic Gettering)層としたもの)もあってもなくてもよい。   Further, the wafer prepared here may be a wafer that is cut out from an ingot and is not subjected to mirror polishing (mirror polishing) only by rough finishing polishing (polishing before mirror polishing). This is because, as will be described later, after reducing the oxygen concentration, a device forming surface is determined, and the surface is mirror-polished to provide a device forming wafer. Of course, a mirror-polished wafer may be prepared. Similarly, there may or may not be a back surface gettering layer (an IG (Intrinsic Gettering) layer that mechanically damages the back surface of the wafer).

次に、このウェーハをデバイスの設計から必要とされる50〜200μm程度の厚さにまで薄くする。これには、機械的研磨やサンドブラスト法、CMP(Chemical Mechanical Polishing)など既存の研磨方法を用いればよいので詳細な説明は省略する。   Next, the wafer is thinned to a thickness of about 50 to 200 μm required from the device design. For this purpose, an existing polishing method such as mechanical polishing, sandblasting, or CMP (Chemical Mechanical Polishing) may be used, and detailed description thereof is omitted.

ウェーハの厚さを50〜200μm程度とした場合、ウェーハの厚さが薄いため、そのままでは割れやすく、また反ってしまいやすくなる。また、ハンドリング性もよくない。一般的にウェーハを薄くするのはデバイス形成後に行うため、薄くしたウェーハの支持と共にデバイス形成面を保護する意味もあって、デバイス形成面に樹脂製保護シートやガラスを密着(または接着)させた後に、裏面(デバイスが形成された面の反対側の面)を研磨して行っている。   When the thickness of the wafer is about 50 to 200 μm, since the thickness of the wafer is thin, the wafer is easily broken and easily warped. Also, handling is not good. Since wafer thinning is generally performed after device formation, there is also a meaning of protecting the device forming surface along with supporting the thinned wafer, and a protective sheet made of resin or glass is adhered (or bonded) to the device forming surface. Later, the back surface (the surface opposite to the surface on which the device is formed) is polished.

しかし、本実施形態では、後述するように、薄くしたウェーハ(薄化ウェーハという)を高温でアニールするため樹脂製シートを用いることはできない。また、ガラスを用いる場合でも樹脂製の接着剤を用いることができない。また、ガラスを直接接着した場合は、後述するアニール工程における酸素除去能力が低下するため利用できない。そこで、本実施形態では、ウェーハを薄くする際に、ウェーハの周囲を、内部よりも厚く残してリング状凸形状となるようにした。このようなリング状凸形状となるようにウェーハを加工する技術は、たとえば、特開2007−019461号公報、2010−194680号公報などの技術がある。   However, in this embodiment, as will be described later, since a thinned wafer (referred to as a thinned wafer) is annealed at a high temperature, a resin sheet cannot be used. Further, even when glass is used, a resin adhesive cannot be used. Further, when glass is directly bonded, oxygen removal ability in an annealing process described later is lowered, so that it cannot be used. Therefore, in this embodiment, when the wafer is thinned, the periphery of the wafer is left thicker than the inside so as to have a ring-like convex shape. As a technique for processing a wafer so as to have such a ring-shaped convex shape, there are techniques such as Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2007-019461 and 2010-194680.

これら公報の技術は、デバイス形成後の技術であるが、ウェーハの主要部を薄くし、かつ、リング状凸形状となったウェーハを得るためには本実施形態として採用可能である。   The techniques of these publications are techniques after device formation, but can be adopted as this embodiment in order to obtain a wafer having a thin main part and a ring-like convex shape.

図1は、ウェーハの周囲をリング状凸形状にした薄化ウェーハの模式図であり、図1(a)は平面図、図1(b)は、図1(a)におけるB−B線に沿う断面図である。   1A and 1B are schematic views of a thinned wafer having a ring-like convex shape around the wafer. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a BB line in FIG. It is sectional drawing which follows.

図示するように、周囲をリング状凸形状に薄くしたウェーハ1は、ウェーハの周囲にリング状凸部2が存在する。一方、リング状凸部2の内側(図1(a)のC部分)は、デバイス形成予定領域となる部分であり、厚さ(図1(b)のt)を50〜200μmまで薄くしたものである。   As shown in the figure, a wafer 1 having a thin periphery with a ring-shaped convex shape has a ring-shaped convex portion 2 around the wafer. On the other hand, the inner side (C portion in FIG. 1A) of the ring-shaped convex portion 2 is a portion to be a device formation scheduled region, and the thickness (t in FIG. 1B) is reduced to 50 to 200 μm. It is.

リング状凸部2の幅(図1(b)のA部分)は、ウェーハの直径が小さければ、小さくてよく、直径が大きければそれに合わせて大きく取るようにする。   The width of the ring-shaped convex portion 2 (portion A in FIG. 1B) may be small if the diameter of the wafer is small, and large if the diameter is large.

たとえば、ウェーハの直径が300〜450mmの場合、幅Aは2〜5mmが好ましい。この幅Aが2mm未満であると、ウェーハを研磨した後、その形状を保持することが難しくなり、リング状凸部2を形成した意味がない。一方、5mm程度あれば、300〜450mmウェーハであっても十分に形状を保持することができる。この幅Aはあまり大きな幅を取ってしまうと、デバイス形成予定領域が少なくなり好ましくないので、この程度の幅を上限とすることが好ましい。   For example, when the diameter of the wafer is 300 to 450 mm, the width A is preferably 2 to 5 mm. If the width A is less than 2 mm, it becomes difficult to hold the shape of the wafer after polishing, and there is no point in forming the ring-shaped convex portion 2. On the other hand, if it is about 5 mm, even if it is a 300-450 mm wafer, a shape can fully be hold | maintained. If the width A is too large, the device formation scheduled area decreases, which is not preferable. Therefore, it is preferable to set this width as the upper limit.

リング状凸部2の厚さ(図1(b)のh)は、300〜1000μmである。ただしこの厚さhはウェーハが提供されたときの元々の厚さ以上になることはない。リング状凸部2の厚さhは、ウェーハが提供されたときの厚さのままであってもよいし、必要に応じて薄くしてもよい。リング状凸部2の厚さhを300μm未満としてしまうと、その内側を研削して薄くした際に全体の形状保持能力がなくなるおそれがあるため好ましくない。   The thickness of the ring-shaped convex part 2 (h in FIG. 1B) is 300 to 1000 μm. However, this thickness h does not exceed the original thickness when the wafer was provided. The thickness h of the ring-shaped convex portion 2 may be the same thickness as when the wafer is provided, or may be thinned as necessary. If the thickness h of the ring-shaped convex portion 2 is less than 300 μm, there is a possibility that the entire shape retaining ability may be lost when the inner side is ground and thinned.

このリング状凸部2を有するウェーハ1の具体的な製造は、既存の方法(たとえば上記特開2007−019461号公報)を用いる。   For the specific manufacture of the wafer 1 having the ring-shaped convex portion 2, an existing method (for example, the above-mentioned JP-A-2007-019461) is used.

まず研削するウェーハとして、上記のようにデバイス形成工程前のウェーハを用意する。そして、研削装置のチャックテーブルにウェーハを載せて、吸着保持する。その後、チャックテーブルごとウェーハを回転させつつ、研削砥石をウェーハの研削面に押し当て、砥石を回転移動させて研削を行う。砥石部は、その回転軌道の最外周の直径がウェーハを薄く加工する部分の半径より大きく、ウェーハを薄く加工する部分の直径より小さくなるように、かつ、回転軌道の最内周の直径がウェーハを薄く加工する部分の半径より小さくなるように形成されている。これにより、ウェーハ周囲にリング状凸部2が残り、その内側が研削されて薄くなる。   First, as a wafer to be ground, a wafer before the device forming process is prepared as described above. Then, the wafer is placed on the chuck table of the grinding apparatus and held by suction. Then, while rotating the wafer together with the chuck table, the grinding wheel is pressed against the grinding surface of the wafer, and the grinding wheel is rotated to perform grinding. The grindstone is such that the diameter of the outermost circumference of the rotating track is larger than the radius of the portion where the wafer is thinned and smaller than the diameter of the portion where the wafer is thinned, and the diameter of the innermost circumference of the rotating track is the wafer Is formed to be smaller than the radius of the portion to be processed thinly. Thereby, the ring-shaped convex part 2 remains around the wafer, and the inside thereof is ground and thinned.

ウェーハの回転速度、研削砥石の回転速度や押圧力などの諸条件は、ウェーハが研削中に割れたり欠けたりしないように調整すればよい。また、研削加工自体を2段階以上に分けて行うようにしてもよい。   Various conditions such as the rotation speed of the wafer, the rotation speed of the grinding wheel, and the pressing force may be adjusted so that the wafer does not crack or chip during grinding. Further, the grinding process itself may be performed in two or more stages.

上記各公報の技術は、デバイス形成後のウェーハを加工するものであるため、デバイスが形成されていない裏面側を研削するものである。この点、本実施形態ではデバイス形成前であるので、どちらの面から研削してもよい。このため、後述するように、酸素濃度を低減させた薄化ウェーハ単独で提供する場合や、そのほか張り合わせウェーハ、酸化膜付ウェーハ、SOI(Silicon On Insulator)ウェーハなどとして提供する場合に応じて研削する側を決定すればよい。この研削する側についてはリング状凸部2を形成しない場合も同様である。   Since the techniques of the above publications process the wafer after the device is formed, the back side where no device is formed is ground. In this respect, in this embodiment, since the device is not formed, it may be ground from either surface. For this reason, as will be described later, grinding is performed depending on whether a thin wafer with a reduced oxygen concentration is provided alone or as a bonded wafer, a wafer with an oxide film, an SOI (Silicon On Insulator) wafer, or the like. You just have to decide the side. The same applies when the ring-shaped convex portion 2 is not formed on the side to be ground.

このようにリング状凸部2を有するウェーハ1によって、保護シートや保護ガラスを採用しなくても、薄化ウェーハ単独での形状維持が可能となり、高温アニールを容易に実施することができる。したがって、アニールの際には、通常のアニール炉などを用いて、ボートに複数の薄化ウェーハを立てた状態で載置してアニールすることが可能となる。   Thus, the wafer 1 having the ring-shaped convex portion 2 can maintain the shape of the thinned wafer alone without using a protective sheet or protective glass, and can easily perform high-temperature annealing. Therefore, during annealing, it is possible to use a normal annealing furnace or the like to place a plurality of thinned wafers in a state where they are standing on the boat for annealing.

また、薄化ウェーハのアニールは、アニール炉内における支持方法を工夫することで、薄化ウェーハにリング状凸部を形成しなくても実施可能である。たとえば、SiC製、石英製などでできていて、その表面にストライプ状の山形または複数の点在する山形突起を有する皿または簀状の支持具などの上に、リング状凸部を有しない薄化ウェーハを平面的に載せてアニールしてもよい。   Further, annealing of the thinned wafer can be performed without forming a ring-shaped convex portion on the thinned wafer by devising a support method in the annealing furnace. For example, it is made of SiC, quartz, etc., and has a striped chevron or a plate or bowl-shaped support having a plurality of scattered chevron projections on its surface. Annealed wafer may be annealed by placing it on a plane.

この場合は、ウェーハ全体を薄く研削すればよいので、リング状凸部を有するウェーハを製作するよりも薄化加工が容易になる。   In this case, since the whole wafer may be ground thinly, the thinning process becomes easier than manufacturing a wafer having a ring-shaped convex portion.

次に、薄化ウェーハを高温アニールする。アニール温度と処理時間は、薄化ウェーハの厚さおよび初期の平均酸素濃度によって異なる。後述する実験結果から、アニール後の平均酸素濃度が4.5×1017原子個/cm以下であればBMD個数および抵抗率変動に対して良好な結果が得られた。 Next, the thinned wafer is annealed at a high temperature. The annealing temperature and processing time depend on the thickness of the thinned wafer and the initial average oxygen concentration. From the experimental results to be described later, when the average oxygen concentration after annealing was 4.5 × 10 17 atoms / cm 3 or less, good results were obtained with respect to the BMD number and resistivity variation.

図2は、シリコンウェーハの厚さが200μmにおいて、アニール後の平均酸素濃度が上述した4.5×1017原子個/cmとなるシリコンウェーハの初期酸素濃度Oiと酸素原子の拡散長の関係を示すグラフである。図中丸印の「実測値」は厚さが200μmのシリコンウェーハにおいて初期酸素濃度が8.0×1017原子個/cmの時であり、その他もの(図中菱形)はシミュレーションより得られた結果である。 FIG. 2 shows the relationship between the initial oxygen concentration Oi of a silicon wafer in which the average oxygen concentration after annealing is 4.5 × 10 17 atoms / cm 3 and the oxygen atom diffusion length when the thickness of the silicon wafer is 200 μm. It is a graph which shows. “Measured values” indicated by circles in the figure are when the initial oxygen concentration is 8.0 × 10 17 atoms / cm 3 in a silicon wafer having a thickness of 200 μm, and the others (diamonds in the figure) were obtained by simulation. It is a result.

なお、実測値を出したウェーハサンプルは、後述する実施例のサンプルと同様にして作成したものである。また、シミュレーションは下記のようにして行った。   Incidentally, the wafer sample from which the actual measurement value was obtained was prepared in the same manner as the sample of the example described later. The simulation was performed as follows.

シリコン基板内の酸素濃度C(原子個/cm)としたときの一次元の拡散方程式は以下で与えられる。 A one-dimensional diffusion equation when the oxygen concentration C (atomic number / cm 3 ) in the silicon substrate is given as follows.

∂C(x,t)/∂t=D(T)∂C(x,t)/∂
ここでD(T(℃))はアニール温度Tに依存した酸素原子の拡散定数で以下の式で求められる。
∂C (x, t) / ∂t = D (T) ∂ 2 C (x, t) / ∂ 2 x
Here, D (T (° C.)) is a diffusion constant of oxygen atoms depending on the annealing temperature T and is obtained by the following equation.

D(T)=0.13exp[−2.94×10/(273+T)]…単位(cm/s)
上述した方程式は陽解法によってシミュレーションが可能で以下の計算式を用いる。
D (T) = 0.13exp [-2.94 × 10 4 / (273 + T)]... Unit (cm 2 / s)
The above equation can be simulated by the explicit method, and the following calculation formula is used.

C(x,tn+1)=C(x,t)+D(T)(Δt/Δx)[C(xj+1,t)−2C(x,t)+C(xj−1,t)]
初期酸素濃度Oiを有するシリコン基板表面をx=0(cm)とし基板中心方向を正方向とする場合、この時の初期条件として、時間t=0(s)でC(x,0)=Oi、およびx=0でC(0,t)=0(原子個/cm)とする。なお、ΔtおよびΔxは任意に設定でき、本シミュレーションではΔt=1200(秒)、Δx(cm)は図4のシミュレーション結果に示すようにシリコン基板中心までの距離を10等分した値を使用した。平均酸素濃度は、上述したシミュレーションから得られた結果をシリコン基板表面から厚み中心までの酸素濃度の総和を2倍にしてその厚さで除した値(平均値)で求められる。
C (x j , t n + 1 ) = C (x j , t n ) + D (T) (Δt / Δx 2 ) [C (x j + 1 , t n ) −2C (x j , t n ) + C (x j− 1 , t n )]
When the surface of the silicon substrate having the initial oxygen concentration Oi is x = 0 (cm) and the substrate center direction is a positive direction, the initial condition at this time is C (x, 0) = Oi at time t = 0 (s). , And x = 0 and C (0, t) = 0 (atomic number / cm 3 ). Δt and Δx can be arbitrarily set. In this simulation, Δt = 1200 (seconds) and Δx (cm) are values obtained by dividing the distance to the center of the silicon substrate by 10 as shown in the simulation results of FIG. . The average oxygen concentration is obtained by a value (average value) obtained by dividing the result obtained from the above-described simulation by doubling the total oxygen concentration from the silicon substrate surface to the thickness center and dividing the result by the thickness.

図2の導出方法を以下に述べる。初期酸素濃度8×1017原子個/cmを有し200μmの厚さに薄化したシリコンウェーハを温度1100℃、時間60時間にてアニールを行い、その後、後述する実施例と同様な手法で平均酸素濃度で測定し4.5×1017原子個/cmを得た。当該酸素濃度は後述する実験結果からBMD個数および抵抗率変動に対して良好な結果が得られており、シリコンウェーハの初期酸素濃度に関わらずアニール後に当該酸素濃度以下であれば同様に良好な結果が得られることがわかる。シリコンウェーハの初期酸素濃度が5×1017原子個/cm、6×1017原子個/cm、7×1017原子個/cmおよび9×1017原子個/cmと異なる場合について上述したシミュレーションを行い、それぞれの初期酸素濃度を有する200μmの厚さのシリコンウェーハを60時間アニールを行ったときのアニール後の平均酸素濃度が4.5×1017原子個/cmとなるアニール温度Tを求め、それぞれの初期酸素濃度におけるアニール後の酸素原子の拡散長L(cm)を以下の式より算出し、
L=2√(D(T)t)
実測値とシミュレーション結果から得られたアニール後の酸素原子の拡散長をそれぞれの初期酸素濃度について作図すると図2が得られる。
The derivation method of FIG. 2 will be described below. A silicon wafer having an initial oxygen concentration of 8 × 10 17 atoms / cm 3 and thinned to a thickness of 200 μm is annealed at a temperature of 1100 ° C. for 60 hours, and then the same method as in the examples described later. Measurement was performed with an average oxygen concentration to obtain 4.5 × 10 17 atoms / cm 3 . As for the oxygen concentration, good results have been obtained for the number of BMDs and resistivity fluctuations from the experimental results described later, and similarly good results if the oxygen concentration is equal to or lower than the oxygen concentration after annealing regardless of the initial oxygen concentration of the silicon wafer. It can be seen that When the initial oxygen concentration of the silicon wafer is different from 5 × 10 17 atoms / cm 3 , 6 × 10 17 atoms / cm 3 , 7 × 10 17 atoms / cm 3, and 9 × 10 17 atoms / cm 3 Annealing in which the average oxygen concentration after annealing is 4.5 × 10 17 atoms / cm 3 when the above-described simulation is performed and a 200 μm-thick silicon wafer having each initial oxygen concentration is annealed for 60 hours. The temperature T is obtained, and the diffusion length L (cm) of the oxygen atom after annealing at each initial oxygen concentration is calculated from the following equation:
L = 2√ (D (T) t)
FIG. 2 is obtained by plotting the diffusion length of oxygen atoms after annealing obtained from the actually measured values and the simulation results for each initial oxygen concentration.

図2中破線はシミュレーション結果による近似曲線であり、以下の式で表される。   The broken line in FIG. 2 is an approximate curve based on the simulation result and is expressed by the following equation.

f(Oi)=1.43×10−69Oi−3.35×10−51Oi+2.51×10−33Oi−3.99×10−16Oi−83.43
この式に、200μ以下に薄化したシリコンウェーハの厚さをTsi(μm)としたときの効果を加えると、初期酸素濃度Oi(原子個/cm)、アニール温度T(℃)ならびにアニール時間t(秒)との関係式である式(1)が以下のように得られる。
t=f(Oi)(Tsi/200)/[4D(T)] …(2)
ただし(1)式中、D(T)はアニール温度に依存した酸素原子の拡散定数(単位;cm/s)で、以下の式(3)で与えられる。
f (Oi) = 1.43 × 10 −69 Oi 4 −3.35 × 10 −51 Oi 3 + 2.51 × 10 −33 Oi 2 −3.99 × 10 −16 Oi−83.43
This equation, adding effect when the thickness of the silicon wafer which is thinned below 200 [mu] m and Tsi ([mu] m), the initial oxygen concentration Oi (atoms pieces / cm 3), the annealing temperature T (° C.) and annealing Expression (1), which is a relational expression with time t (seconds), is obtained as follows.
t = f (Oi) 2 (Tsi / 200) 2 / [4D (T)] (2)
However, in the formula (1), D (T) is a diffusion constant (unit: cm 2 / s) of oxygen atoms depending on the annealing temperature, and is given by the following formula (3).

D(T)=0.13exp[−2.94×10/(273+T)] …(3)
これら式(2)および式(3)から下記式(1)が得られる。
D (T) = 0.13exp [-2.94 × 10 4 / (273 + T)] (3)
From these formulas (2) and (3), the following formula (1) is obtained.

t=f(Oi)(Tsi/200)/{[0.52exp[−2.94×10/(273+T)]} …(1)
以上のことからシリコンウェーハの初期酸素濃度Oi(原子個/cm)、薄化したシリコンウェーハの厚さTsi(μm)ならびにアニール温度T(℃)を任意に選択すれば、式(1)より得られるt(秒)以上アニールすればアニール後の平均酸素濃度が4.5×1017原子個/cm以下となるシリコンウェーハを得られることができる。
t = f (Oi) 2 (Tsi / 200) 2 /{[0.52exp[-2.94×10 4 / (273 + T)]} (1)
From the above, if the initial oxygen concentration Oi (atomic number / cm 3 ) of the silicon wafer, the thickness Tsi (μm) of the thinned silicon wafer and the annealing temperature T (° C.) are arbitrarily selected, the equation (1) If annealing is performed for t (seconds) or more, a silicon wafer having an average oxygen concentration after annealing of 4.5 × 10 17 atoms / cm 3 or less can be obtained.

また、アニール時間を先に決めておいて式(1)を逆算することによりシリコンウェーハの条件にあったアニール温度を求めることもできる。たとえば、60時間を越えてアニール時間を長くした場合、シリコンウェーハ内部の酸素濃度の低下およびアニール温度の低減に効果はあるが、操業時間やコストとの兼ね合いからも、あまり長い時間をかけることは好ましくない。したがって、任意のウェーハの厚さおよび初期酸素濃度に対して最長60時間アニールしたときの最低アニール温度とすることができる。   Also, the annealing temperature suitable for the conditions of the silicon wafer can be obtained by determining the annealing time in advance and calculating the equation (1) in reverse. For example, if the annealing time is increased beyond 60 hours, it is effective for lowering the oxygen concentration inside the silicon wafer and lowering the annealing temperature. It is not preferable. Therefore, the minimum annealing temperature when annealing is performed for up to 60 hours with respect to an arbitrary wafer thickness and initial oxygen concentration can be achieved.

一方、上限温度については薄化ウェーハが温度によって損傷しない温度であればよいが、1250℃を超えて高温になると炉内からの金属汚染の影響を受け易く歩留まりが低下する。上限温度における処理時間は、式(1)よりシリコンウェーハの条件にあった時間を決めることができる。   On the other hand, the upper limit temperature may be any temperature at which the thinned wafer is not damaged by the temperature. However, when the temperature exceeds 1250 ° C., the yield is likely to be affected by metal contamination from the furnace. The processing time at the upper limit temperature can be determined according to the condition of the silicon wafer from the equation (1).

アニール中のアニール炉内雰囲気は、アルゴンガス(Ar)や窒素(N)など非酸化性雰囲気とすることが必要である。これは、アニール中の薄化ウェーハのシリコンが酸化されて酸化膜になってしまうのを防止するためである。 The atmosphere in the annealing furnace during annealing needs to be a non-oxidizing atmosphere such as argon gas (Ar) or nitrogen (N 2 ). This is to prevent the silicon of the thinned wafer being annealed from being oxidized into an oxide film.

以上の処理、すなわち、ウェーハの薄化とその後のアニール処理によって、CZ法により作成された単結晶体から切り出されたウェーハを用いて、酸素濃度が低いウェーハを、ウェーハ単独として提供することができる。後述する実施例によれば、デバイス形成予定領域内の厚さが50〜200μmの場合に、ウェーハ内の平均酸素濃度を4.5×10 17 原子個/cm以下とすることができる。 A wafer having a low oxygen concentration can be provided as a single wafer by using the wafer cut from the single crystal formed by the CZ method by the above process, that is, the wafer thinning and the subsequent annealing process. . According to an example described later, when the thickness in the device formation planned region is 50 to 200 μm, the average oxygen concentration in the wafer can be 4.5 × 10 17 atoms / cm 3 or less.

そして、このように酸素濃度を低減させたことで、ウェーハ内のシリコン酸化物に起因する欠陥であるBMDを低減させることに成功した。後述する実施例のように、BMDは、平均8.5×10個/cm未満とすることができる。 And it succeeded in reducing BMD which is a defect resulting from the silicon oxide in a wafer by reducing oxygen concentration in this way. As in Examples described later, the average BMD can be less than 8.5 × 10 6 pieces / cm 3 .

このようにして出来上がった酸素濃度低減後の薄化ウェーハ(酸素濃度低減ウェーハという)は、そのままの形態でデバイス形成用ウェーハとして提供することも可能である。酸素濃度低減ウェーハ単独でユーザーに提供する場合は、元々のウェーハがミラーポリッシュしていない場合は、後からミラーポリッシュする。元々のウェーハがミラーポリッシュで鏡面仕上げされている場合は裏面側を研削する。   The thinned wafer after oxygen concentration reduction (referred to as oxygen concentration reduced wafer) thus completed can be provided as a device forming wafer as it is. When providing an oxygen concentration reduced wafer alone to a user, if the original wafer is not mirror-polished, it is mirror-polished later. If the original wafer is mirror-finished with mirror polish, the back side is ground.

酸素濃度低減ウェーハは、デバイス形成予定領域が非常に薄いため、デバイス形成工程中に割れたり欠けたりするおそれもある。そこで、形成するデバイスの用途に応じてさらに加工して提供することができる。   The oxygen concentration-reduced wafer has a very thin device formation region, and may be cracked or chipped during the device formation process. Therefore, it can be further processed and provided according to the application of the device to be formed.

たとえば、酸素濃度低減ウェーハに通常のシリコンウェーハを張り合わせた張り合わせウェーハである。   For example, it is a bonded wafer in which an ordinary silicon wafer is bonded to an oxygen concentration reduced wafer.

図3は、張り合わせウェーハの一例を示す断面図である。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a bonded wafer.

張り合わせウェーハは、図3(a)に示すように、酸素濃度低減ウェーハ10を製造する際にリング状凸部2を設けて薄化した場合、図3(b)に示すように、リング状凸部2がない側の面12に、シリコンウェーハ13を直接張り合わせる。ここで張り合わせるシリコンウェーハ13は、通常の半導体装置製造用ウェーハでよく、たとえば厚さ300〜1000μmであり、ウェーハの直径と共に規格された厚さのままでもよいし、必要に応じて薄くしたウェーハであってもよい。酸素濃度は通常の半導体装置製造用途ウェーハのままである。すなわち、7〜8×1017原子個/cm程度存在する。抵抗率は高抵抗ウェーハの場合、張り合わせ側のウェーハは0.9〜100mΩcmとする。 When the bonded wafer is thinned by providing the ring-shaped convex portion 2 when the oxygen concentration reduced wafer 10 is manufactured as shown in FIG. 3A, as shown in FIG. The silicon wafer 13 is directly bonded to the surface 12 where the portion 2 is not present. The silicon wafer 13 to be bonded here may be a normal wafer for manufacturing a semiconductor device, for example, a thickness of 300 to 1000 μm, which may be a standard thickness along with the diameter of the wafer, or a wafer that is thinned as necessary. It may be. The oxygen concentration remains as a normal wafer for manufacturing semiconductor devices. That is, there are about 7 to 8 × 10 17 atoms / cm 3 . In the case of a high-resistance wafer, the resistivity is 0.9 to 100 mΩcm for the bonded wafer.

張り合わせは、一般的に知られているシリコンウェーハ同士の直接接合により実現できる。一例を挙げれば、下記のように行うことができる。まず、ウェーハ表面付着物を除去するためにRCA洗浄を行う。ただしこの時の希フッ酸洗浄はシリコンウェーハ表面を親水性化するためにオゾン溶融水を添加する。乾燥後、両シリコンウェーハを無加圧で張り合わせて、直ちに窒素雰囲気中で900〜1100℃にて約1時間の熱処理を行う。   Bonding can be realized by direct bonding of generally known silicon wafers. For example, it can be performed as follows. First, RCA cleaning is performed to remove deposits on the wafer surface. However, in this cleaning with dilute hydrofluoric acid, ozone water is added to make the silicon wafer surface hydrophilic. After drying, both silicon wafers are bonded together without pressure, and immediately heat-treated at 900-1100 ° C. for about 1 hour in a nitrogen atmosphere.

張り合わせた後、図3(c)に示すように、リング状凸部2がある側の面11を研磨およびミラーポリッシュ仕上げを行って、リング状凸部2を取り去ると共に、面11を鏡面仕上げする。なお、リング状凸部2の除去には、リング状凸部2がある側の面11全体を研磨して除去してもよいが、通常のウェーハ製造工程におけるベベル加工技術を用いて、張り合わせ後のウェーハの周囲からリング状凸部2を除去してもよい(この場合、ベベル加工工程後、ミラーポリッシュ仕上げを行うことになる)。   After bonding, as shown in FIG. 3C, the surface 11 on the side where the ring-shaped convex portion 2 is provided is polished and mirror-polished to remove the ring-shaped convex portion 2, and the surface 11 is mirror-finished. . The ring-shaped convex portion 2 may be removed by polishing and removing the entire surface 11 on the side where the ring-shaped convex portion 2 is present, but after bonding using a bevel processing technique in a normal wafer manufacturing process. The ring-shaped convex portion 2 may be removed from the periphery of the wafer (in this case, mirror polishing is performed after the bevel processing step).

これにより、酸素濃度4.5×10 17 原子個/cm以下、厚さ50〜200μmの無欠陥(DZ)シリコン層21を有する張り合わせウェーハ20となる。 As a result, the bonded wafer 20 having the defect-free (DZ) silicon layer 21 having an oxygen concentration of 4.5 × 10 17 atoms / cm 3 or less and a thickness of 50 to 200 μm is obtained.

このような張り合わせウェーハ20とする場合、酸素濃度低減ウェーハ10を製造する際の元になるウェーハとして、張り合わせる側となる面に、機械的ダメージを与えたゲッタリング層を形成したウェーハを用いることで張り合わせの界面においてゲッタリング層(IG)を有する張り合わせ基板とすることができる。この場合、ゲッタリング層を形成していない表面側から研削を行って薄化ウェーハとする。そして、張り合わせの際にゲッタリング層側に支持ウェーハを張り合わせる。   When such a bonded wafer 20 is used, a wafer having a gettering layer with mechanical damage formed on the surface to be bonded is used as a base wafer for manufacturing the oxygen concentration reduced wafer 10. Thus, a bonded substrate having a gettering layer (IG) at the bonding interface can be obtained. In this case, a thinned wafer is obtained by grinding from the surface side where the gettering layer is not formed. Then, a support wafer is bonded to the gettering layer side during bonding.

なお、酸素濃度低減ウェーハ10を製造する際にリング状凸部2を形成しなかった場合も、同様にして張り合わせウェーハを形成することができる。リング状凸部を形成しなかった場合は、元になるシリコンウェーハとして、鏡面仕上げしたウェーハを用いた場合、薄化のための研削加工は裏面側(鏡面仕上げしていない側)から行って、研削加工した面をミラーポリッシュして、両面を鏡面仕上げとする。張り合わせは、どちらか一方の面に支持ウェーハを張り合わせるとよい。このようにすれば、張り合わせ後のミラーポリッシュ加工は不要となる。   Even when the ring-shaped convex portion 2 is not formed when the oxygen concentration reduced wafer 10 is manufactured, a bonded wafer can be formed in the same manner. When the ring-shaped convex part is not formed, as the original silicon wafer, when a mirror-finished wafer is used, grinding for thinning is performed from the back side (side that is not mirror-finished), The ground surface is mirror-polished and both surfaces are mirror-finished. The bonding may be performed by bonding a support wafer to either one of the surfaces. In this way, mirror polishing after pasting becomes unnecessary.

厚さの異なるシリコンのサンプルウェーハを作成して、デバイス工程に相当する熱処理として450℃でのアニール処理を行い、各ウェーハの酸素濃度を確認すると共に、BMD個数と、450℃熱処理による抵抗率の変化を測定した。   Sample silicon wafers with different thicknesses were prepared and annealed at 450 ° C. as a heat treatment corresponding to the device process. The oxygen concentration of each wafer was confirmed, and the number of BMDs and the resistivity of the 450 ° C. heat treatment were Changes were measured.

(サンプル作成)
サンプルウェーハに加工する元のシリコンウェーハは、直径8インチ(200mm)、厚さ725μm、導電型p型、抵抗率約10Ωcm、平均酸素濃度(後述の酸素濃度測定参照)8.0×1017原子個/cm、主面鏡面仕上げ、である。
(Sample creation)
The original silicon wafer to be processed into a sample wafer has a diameter of 8 inches (200 mm), a thickness of 725 μm, a p-type conductivity, a resistivity of about 10 Ωcm, and an average oxygen concentration (see oxygen concentration measurement described later) 8.0 × 10 17 atoms. Pieces / cm 3 , main surface mirror finish.

このシリコンウェーハを、裏面側(主面の反対側の面)から研削した。研削方法は、粗削りと仕上げ削りの2段階で行った。粗削りでは所望の厚さまで研削するための総削り量の80%を研削し、残りを仕上げ削りとした。粗削りには#400、仕上げ削りには#8000を使用し、どちらも集中度80以上とし、レジボンドタイプのダイヤモンドホイールにて研削を行った。   This silicon wafer was ground from the back side (the surface opposite to the main surface). The grinding method was performed in two stages, rough cutting and finishing. In rough cutting, 80% of the total amount for grinding to a desired thickness was ground, and the rest was finished. # 400 was used for roughing and # 8000 was used for finishing, both of which had a concentration of 80 or more, and grinding was performed with a register bond type diamond wheel.

なお、リング状凸部は形成せず、ウェーハ全体を、誤差±2μm程度で均一な厚さとなるように研削した。   In addition, the ring-shaped convex part was not formed, and the whole wafer was ground so as to have a uniform thickness with an error of about ± 2 μm.

各サンプルウェーハの厚さは、実施例1が100μm、実施例2が150μm、実施例3が200μm、比較例1が300μmである。   The thickness of each sample wafer is 100 μm in Example 1, 150 μm in Example 2, 200 μm in Example 3, and 300 μm in Comparative Example 1.

実施例1〜3および比較例1の各サンプルウェーハについてアニールを行った。アニールは、アニール炉内をアルゴンパージして(アニール中は常にアルゴン雰囲気とする)、アニール炉内温度700℃で各サンプルウェーハを投入、700℃から5℃/分の割合でランプアップ(昇温)させて、1100℃になった時点でこの温度を60時間維持した。その後、700℃になるまで3℃/分の割合で温度を下げて、炉内温度700℃になった後、サンプルウェーハをアニール炉から取り出し、室温で放置した。   The sample wafers of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were annealed. In the annealing, the inside of the annealing furnace is purged with argon (always in an argon atmosphere during annealing), each sample wafer is charged at 700 ° C. in the annealing furnace, and ramped up at a rate of 700 ° C. to 5 ° C./min. The temperature was maintained at 1100 ° C. for 60 hours. Thereafter, the temperature was lowered at a rate of 3 ° C./min until 700 ° C., and the furnace temperature reached 700 ° C. Then, the sample wafer was taken out of the annealing furnace and left at room temperature.

アニールの際、各サンプルウェーハは、表面(ウェーハを載置する面)が山形簀形状となっているSiC製の皿に載せてアニールした。   At the time of annealing, each sample wafer was annealed by placing it on a SiC dish whose surface (surface on which the wafer is placed) has a chevron shape.

(酸素濃度測定)
実施例1〜3および比較例1のサンプルウェーハについて酸素濃度を測定した。
(Oxygen concentration measurement)
The oxygen concentrations of the sample wafers of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were measured.

酸素濃度の測定は、フーリエ変換赤外分光法(FTIR:Fourier Transform Infrared Spectroscopy)にて行った。各サンプルの中心、半径/2、外周位置の3点を測定してその平均を代表値とした。この方法は、各サンプルウェーハの内部の平均的酸素濃度のみの測定となり、図4で示す表面から厚み中心までの酸素濃度の総和を2倍にしてその厚さで除した値(平均値)に相当する。   The measurement of the oxygen concentration was performed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR: Fourier Transform Infrared Spectroscopy). Three points of the center, radius / 2, and outer peripheral position of each sample were measured, and the average was used as a representative value. This method measures only the average oxygen concentration inside each sample wafer, and doubles the sum of oxygen concentrations from the surface to the thickness center shown in FIG. 4 to divide by the thickness (average value). Equivalent to.

FTIRの測定結果は、実施例3が4.5×1017原子個/cmであり、比較例1が4.9×1017原子個/cmであった(図4中の実測値)。実施例1および2は、シリコン基板の薄化の影響を受けて測定が不安定となり酸素濃度を得られなかった。このためシミュレーションによる値を示した(図4中の予測値)。 The measurement results of FTIR were 4.5 × 10 17 atoms / cm 3 in Example 3 and 4.9 × 10 17 atoms / cm 3 in Comparative Example 1 (actual value in FIG. 4). . In Examples 1 and 2, measurement was unstable due to the influence of thinning of the silicon substrate, and oxygen concentration could not be obtained. For this reason, the value by simulation was shown (predicted value in FIG. 4).

図4は、実施例1〜3および比較例1のサンプルウェーハの深さ方向における酸素濃度のシミュレーション結果を示すグラフである。   FIG. 4 is a graph showing the simulation results of the oxygen concentration in the depth direction of the sample wafers of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.

ウェーハの深さ(厚さ)方向における酸素濃度のシミュレーションについて説明する。このような酸素濃度のシミュレーションは、通常行われている方法であるためここでは本実施例において行った方法を簡単に説明する。   A simulation of the oxygen concentration in the depth (thickness) direction of the wafer will be described. Since the simulation of such oxygen concentration is a commonly performed method, the method performed in this embodiment will be briefly described here.

シリコン基板内の酸素濃度C(原子個/cm)としたときの一次元の拡散方程式は以下で与えられる。 A one-dimensional diffusion equation when the oxygen concentration C (atomic number / cm 3 ) in the silicon substrate is given as follows.

∂C(x,t)/∂t=D(T)∂C(x,t)/∂
ここでD(T)はアニール温度Tに依存した酸素原子の拡散定数で以下の式で求められる。
∂C (x, t) / ∂t = D (T) ∂ 2 C (x, t) / ∂ 2 x
Here, D (T) is a diffusion constant of oxygen atoms depending on the annealing temperature T and is obtained by the following equation.

D(T)=0.13exp[−2.94×10/(273+T)]
上述した方程式は陽解法によってシミュレーションが可能で以下の計算式を用いる。
D (T) = 0.13exp [-2.94 × 10 4 / (273 + T)]
The above equation can be simulated by the explicit method, and the following calculation formula is used.

C(x,tn+1)=C(x,t)+D(T)(Δt/Δx)[C(xj+1,tn)−2C(x,t)+C(xj−1,t)]
初期酸素濃度Oiを有するシリコン基板表面をx=0とし基板中心方向を正方向とする場合、この時の初期条件として、時間t=0でC(x,0)=Oi、およびx=0でC(0,t)=0とする。なお、ΔtおよびΔxは任意に設定でき、本シミュレーションではΔt=1200(秒)、Δxは図4のシミュレーション結果に示すようにシリコン基板中心までの距離を10等分した値を使用した。
C (x j , t n + 1 ) = C (x j , t n ) + D (T) (Δt / Δx 2 ) [C (x j + 1 , tn) −2C (x j , t n ) + C (x j−1) , T n )]
When the surface of the silicon substrate having the initial oxygen concentration Oi is x = 0 and the substrate center direction is the positive direction, the initial condition at this time is C (x, 0) = Oi at time t = 0 and x = 0. Let C (0, t) = 0. Δt and Δx can be arbitrarily set. In this simulation, Δt = 1200 (seconds), and Δx is a value obtained by dividing the distance to the center of the silicon substrate by 10 as shown in the simulation result of FIG.

FTIRの結果とシミュレーションから得られた平均酸素濃度に概ね一致しており、シミュレーション結果が実施例1〜3および比較例1のサンプルウェーハの実際の深さ方向の酸素濃度分布を表していることがわかる。   The FTIR result and the average oxygen concentration obtained from the simulation are almost the same, and the simulation result represents the oxygen concentration distribution in the actual depth direction of the sample wafers of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. Recognize.

そして図4に示すように、アニールを行った厚さ100〜300μmの実施例1〜3および比較例1は、いずれも深さが浅い位置の方が酸素濃度が低くなっている。したがって、ウェーハの厚さを薄くしてからアニールすることにより、ウェーハ内の酸素を低減させることができることがわかる。   And as shown in FIG. 4, as for Example 1-3 and the comparative example 1 of thickness 100-300 micrometers which annealed, the direction where the depth is shallow has a low oxygen concentration. Therefore, it can be seen that the oxygen in the wafer can be reduced by annealing after reducing the thickness of the wafer.

(BMD測定)
実施例3(厚さ200μm、アニール有)を用いて、ウェーハ面のほぼ中心を通る断面が出るにように劈開して、劈開面におけるBMDの個数を計測した。計測位置は、ウェーハのほぼ中心位置、半径の半分(半径/2)の位置、外周位置(エッジから10mmの位置)である。
(BMD measurement)
Using Example 3 (thickness: 200 μm, with annealing), the wafer surface was cleaved so that a cross-section passing through the approximate center was obtained, and the number of BMDs on the cleaved surface was measured. The measurement positions are approximately the center position of the wafer, a half radius (radius / 2) position, and an outer peripheral position (position 10 mm from the edge).

BMD個数の計測は、三井金属製のBMDアナライザーMO−4にて劈開面を画像化して、得られた視野領域内に映し出された酸素析出物の総数を単位体積当りに換算して、自動的にBMD個数が算出される。   The number of BMDs is automatically measured by imaging the cleavage plane with BMD analyzer MO-4 made by Mitsui Kinzoku Co., Ltd., and converting the total number of oxygen precipitates projected in the obtained visual field area per unit volume. The number of BMDs is calculated.

図5は、実施例3のサンプルウェーハにおける劈開面のBMDアナライザーMO−4の画像写真から写し描いたBMDの発生状況を示す模式図である。   FIG. 5 is a schematic diagram showing the occurrence of BMD copied from the image photograph of the BMD analyzer MO-4 on the cleaved surface of the sample wafer of Example 3.

BMD個数は、中心位置で1.7×10個/cm、半径の半分の位置で4.2×10個/cm、外周位置で4.2×10個/cmであり、平均8.5×10個/cmであった。しかも、図5のように、ウェーハ表面から約50μm以内では、BMDを確認できなかった。 BMD number is, 1.7 × 10 7 cells at the center position / cm 3, 4.2 × 10 6 cells at the position of the radius of the half / cm 3, be 4.2 × 10 6 cells / cm 3 at the outer peripheral position The average value was 8.5 × 10 6 pieces / cm 3 . In addition, as shown in FIG. 5, BMD could not be confirmed within about 50 μm from the wafer surface.

なお、参考のため、これら各位置で酸素濃度の測定も行った。測定方法は、上述した酸素濃度の測定と同じである。実施例3のサンプルウェーハにおいて上述のアニール処理前の平均酸素濃度は中心位置で8.0×1017原子個/cm、半径の半分の位置で8.2×1017原子個/cm、外周位置で7.8×1017原子個/cmであり、3箇所の平均8.0×1017原子個/cmであった。 For reference, the oxygen concentration was also measured at each of these positions. The measurement method is the same as the measurement of the oxygen concentration described above. In the sample wafer of Example 3, the average oxygen concentration before the annealing treatment described above was 8.0 × 10 17 atoms / cm 3 at the center position, and 8.2 × 10 17 atoms / cm 3 at the half radius position. The outer peripheral position was 7.8 × 10 17 atoms / cm 3 , and the average of three locations was 8.0 × 10 17 atoms / cm 3 .

一方、アニール処理後の実施例3のサンプルウェーハの平均酸素濃度は、中心位置で4.8×1017原子個/cm、半径の半分の位置で4.5×1017原子個/cm、外周位置で4.1×1017原子個/cmであり、3箇所の平均4.5×1017原子個/cmであった。この結果から、実施例3では、酸素濃度がウェーハ全面にわたり均等に減少していることがわかる。 On the other hand, the average oxygen concentration of the sample wafer of Example 3 after the annealing treatment is 4.8 × 10 17 atoms / cm 3 at the center position and 4.5 × 10 17 atoms / cm 3 at the half radius position. The outer peripheral position was 4.1 × 10 17 atoms / cm 3 , and the average of three locations was 4.5 × 10 17 atoms / cm 3 . From this result, it can be seen that in Example 3, the oxygen concentration was uniformly reduced over the entire wafer surface.

このように、200μmにしたウェーハをアニールしたことで、BMDの個数を減らして、無欠陥層(DZ)を形成することができることがわかった。また、BMDは、シリコンウェーハ中の酸素析出核に起因して発生するものであるため、上記酸素濃度の測定結果を合わせれば、300μm未満の厚さに加工した後、アニールすることで酸素濃度を低減させたウェーハにおいても、BMDの発生は、このような処理をしないウェーハよりも少なくなることが推定される。したがって、300μm未満の厚さに加工した後、アニールした酸素濃度低減ウェーハは、ウェーハ単独で無欠陥層ウェーハとして提供できることがわかる。   Thus, it was found that the defect-free layer (DZ) can be formed by reducing the number of BMDs by annealing the wafer having a thickness of 200 μm. In addition, since BMD is generated due to oxygen precipitation nuclei in the silicon wafer, if the measurement result of the oxygen concentration is combined, the oxygen concentration is reduced by annealing after processing to a thickness of less than 300 μm. Even in a reduced wafer, it is estimated that the occurrence of BMD is less than that in a wafer not subjected to such processing. Therefore, it can be seen that the oxygen concentration-reduced wafer annealed after being processed to a thickness of less than 300 μm can be provided as a defect-free layer wafer by itself.

(抵抗率測定)
実施例1〜3および比較例1の各サンプルウェーハ(アニール後のサンプルウェーハ)をそれぞれ1枚、450℃、48時間の加熱加速試験を行って、0時間目(加熱前)、4時間目(4hrs)、24時間目(24hrs)、48時間目(48hrs)における抵抗率を計測し、基板抵抗率の熱処理時間依存性を評価した。結果を表1に示す。表1において、抵抗率の値は、450℃熱処理前の(経過0時間)抵抗率であり、このウェーハを450℃で表1の各時間だけアニール処理した後の抵抗率を測定し、450℃熱処理前の抵抗率に対する変化の割合を算出して百分率で表した。
(Resistivity measurement)
One sample wafer of each of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 (sample wafer after annealing) was subjected to a heating acceleration test at 450 ° C. for 48 hours, and the 0th hour (before heating) and 4th hour ( 4 hrs), 24 hours (24 hrs), and 48 hours (48 hrs) of resistivity were measured, and the heat treatment time dependency of the substrate resistivity was evaluated. The results are shown in Table 1. In Table 1, the value of resistivity is the resistivity before 450 ° C. heat treatment (elapsed 0 hours). The resistivity after the wafer was annealed at 450 ° C. for each time in Table 1 was measured. The ratio of change relative to the resistivity before heat treatment was calculated and expressed as a percentage.

抵抗率の計測位置は、各サンプルのウェーハ面内の中心位置、半径の半分(半径/2)の位置、外周位置(エッジから10mmの位置)で計測した。   The measurement position of the resistivity was measured at the center position of each sample in the wafer surface, the half radius (radius / 2) position, and the outer peripheral position (position 10 mm from the edge).

最初の450℃熱処理前に各サンプルの抵抗率計測位置での厚さを接触式厚さ計にて計測しておき、450℃熱処理前ならびに各熱処理終了ごと、計測した厚さを使用して四探針法にて抵抗率の測定を行った。   Before the first 450 ° C heat treatment, the thickness of each sample at the resistivity measurement position is measured with a contact-type thickness meter, and the measured thickness is used before and after each 450 ° C heat treatment. The resistivity was measured by the probe method.

この評価は、本実施例2、3および比較例1に、その後デバイス製造工程で加えられる可能性のある熱処理に相当する熱処理の影響を評価するものである。このようなデバイス製造工程と同様の低温熱処理による評価は、デバイス製造工程中に行われる可能性のある低温(450℃付近)熱処理によって酸素ドナーがどの程度発生し、抵抗が変化するかを評価するものである。酸素ドナーはドナー不純物(=n型不純物)として振る舞うので、それが発生するとウェーハの抵抗を変化させる。特にパワーデバイスなどでは基板の抵抗率が直接デバイスの耐圧特性に影響するために、この制御が重要である。このため、低温での長時間熱処理後のウェーハの抵抗率を測ることにより酸素ドナーの発生を評価することが必要である。   This evaluation is to evaluate the influence of the heat treatment corresponding to the heat treatment that may be added to the present Examples 2 and 3 and Comparative Example 1 in the device manufacturing process. Evaluation by low-temperature heat treatment similar to such device manufacturing process evaluates how much oxygen donors are generated and resistance changes due to low-temperature (around 450 ° C.) heat treatment that may be performed during the device manufacturing process. Is. Since the oxygen donor behaves as a donor impurity (= n-type impurity), when it occurs, the resistance of the wafer is changed. This control is particularly important for power devices and the like because the resistivity of the substrate directly affects the breakdown voltage characteristics of the device. For this reason, it is necessary to evaluate the generation of oxygen donors by measuring the resistivity of the wafer after long-time heat treatment at a low temperature.

また、比較例2として、実施例の元となったウェーハ(直径8インチ(200mm)、厚さ725μm、導電型p型、抵抗率10Ωcm、平均酸素濃度8.0×1017原子個/cm、主面鏡面仕上げあり)を、通常のドナーキラー処理(不活性ガス雰囲気、650℃、20分のアニール処理)を行った後、上記同様に450℃の熱処理を行って抵抗率を測定した。結果を表2に示す。 Further, as Comparative Example 2, the wafer (diameter 8 inches (200 mm), thickness 725 μm, conductivity type p-type, resistivity 10 Ωcm, average oxygen concentration 8.0 × 10 17 atoms / cm 3 as the basis of the example) The main surface mirror finished) was subjected to normal donor killer treatment (inert gas atmosphere, annealing at 650 ° C. for 20 minutes), followed by heat treatment at 450 ° C. in the same manner as above to measure the resistivity. The results are shown in Table 2.

表1に示すように、実施例2(厚さ150μm)では、抵抗率はほとんど変化せず、48時間の熱処理でもその抵抗率の変化率は0%(0.5%未満)であった、また実施例3(厚さ200μm)の場合でも、抵抗率の変化は10%以内に抑制することができた。これは酸素ドナーの増分が、約1.5×1014原子個/cm以下に抑制できていることを示している。 As shown in Table 1, in Example 2 (thickness 150 μm), the resistivity hardly changed, and the resistivity change rate was 0% (less than 0.5%) even after the heat treatment for 48 hours. Even in the case of Example 3 (thickness 200 μm), the change in resistivity could be suppressed within 10%. This indicates that the oxygen donor increment can be suppressed to about 1.5 × 10 14 atoms / cm 3 or less.

一方、比較例1(厚さ300μm、アニールあり)では、4時間経過後以降抵抗率が16%程度上昇している。この理由は、300μm厚では酸素が抜け切れていないため、ウェーハ中の酸素の一部が450℃熱処理で酸素ドナーになって、P型ウェーハのアクセプタを打ち消す働きをしてウェーハ抵抗が上昇することによる。この場合、450℃、48時間アニールでは365%増と抵抗率が大きく変化してしまうことから、このような長時間の熱処理を伴うデバイス製造に、このウェーハを使うことはできない。   On the other hand, in Comparative Example 1 (thickness 300 μm, with annealing), the resistivity has increased by about 16% after 4 hours. The reason for this is that oxygen does not escape at a thickness of 300 μm, so that part of the oxygen in the wafer becomes an oxygen donor during the 450 ° C. heat treatment, which works to cancel the acceptor of the P-type wafer and increase the wafer resistance. by. In this case, when the annealing is performed at 450 ° C. for 48 hours, the resistivity greatly changes with an increase of 365%. Therefore, this wafer cannot be used for device manufacturing involving such a long-time heat treatment.

また、表2の結果から、比較例2(厚さ725μm)でも大きく抵抗率の値が変化していることがわかる。このウェーハはp型のボロンで抵抗率を調整している。このため酸素ドナーが発生すると、最初ドナーが少ないうち(初期p型ボロンより濃度が薄い間)は、抵抗率を増やす方向に変化し、ドナー濃度がさらに増えてn型に逆転すると、今度は酸素ドナー発生量と共に抵抗が減ってくる。この表2の結果はこれをよくあらわしたものとなっている。   Moreover, it can be seen from the results of Table 2 that the resistivity value is greatly changed even in Comparative Example 2 (thickness: 725 μm). The resistivity of this wafer is adjusted with p-type boron. For this reason, when oxygen donors are generated, while the initial donors are small (while the concentration is lower than that of the initial p-type boron), the resistivity changes in the direction of increasing, and when the donor concentration further increases and reverses to n-type, this time oxygen Resistance decreases with the amount of donors generated. The results in Table 2 are a good representation of this.

以上の結果から、薄く加工した後、高温アニールを行っても抵抗率が変化することはない。したがって、元々のシリコンウェーハとして、チョクラルスキー法によってシリコン単結晶体を形成する際に、高抵抗のシリコン単結晶体を形成すれば、それをそのまま利用して、高抵抗で、かつ無欠陥のシリコンウェーハを提供することができる。特に、高抵抗が要求されるパワーデバイス、たとえば、パワーMOSFET、IGBTなどに好適なシリコンウェーハとして提供することができる。   From the above results, the resistivity does not change even if high temperature annealing is performed after thin processing. Therefore, when a silicon single crystal body is formed by the Czochralski method as an original silicon wafer, if a silicon single crystal body with high resistance is formed, it can be used as it is and has high resistance and no defects. A silicon wafer can be provided. In particular, it can be provided as a silicon wafer suitable for power devices that require high resistance, such as power MOSFETs, IGBTs, and the like.

以上の実施例の結果から、200μm以下の厚さに加工した後、アニールを行うことで、ウェーハ単独で無欠陥層ウェーハとして提供できることがわかる。   From the results of the above examples, it can be seen that the wafer alone can be provided as a defect-free layer wafer by annealing after processing to a thickness of 200 μm or less.

以上説明した実施形態および実施例によれば、シリコンウェーハ単独として、無欠陥層を有するシリコンウェーハを提供することができる。しかも、デバイス製造工程中の熱処理によっても抵抗値がほとんど変化しない、パワーデバイス用途に好適なウェーハを提供することができる。また、元になるシリコンウェーハはチョクラススキー法により製造されたシリコン単結晶体から切り出したものを使用するため、小口径から大口径までさまざまな口径の無欠陥シリコンウェーハを、(FZ法と比較して)低コストで作ることができる。   According to the embodiments and examples described above, a silicon wafer having a defect-free layer can be provided as a silicon wafer alone. In addition, it is possible to provide a wafer suitable for power device applications in which the resistance value hardly changes even by heat treatment during the device manufacturing process. In addition, since the original silicon wafer is cut from a silicon single crystal produced by the Chocrasky method, defect-free silicon wafers with various diameters from small to large diameters (compared with FZ method) And can be made at low cost.

以上本発明の実施形態および実施例を説明したが、本発明はこれら実施形態や実施例に限定されない。たとえば、上述した実施形態および実施例では、円盤形状のシリコンウェーハを例に説明した。しかし、本発明のシリコン基板としては、円盤形状のシリコンウェーハに限らず、チョクラススキー法により製造されたシリコン単結晶体から切り出された基板を用いたものであれば、たとえば、四角形板形状や四角形の四隅を斜めにカットした八角形板形状などそのほかの形状のシリコン基板であっても適用可能である。   Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments and examples. For example, in the above-described embodiments and examples, a disk-shaped silicon wafer has been described as an example. However, the silicon substrate of the present invention is not limited to a disk-shaped silicon wafer, and any substrate using a substrate cut from a silicon single crystal produced by the Chocrasky method, for example, a rectangular plate shape, The present invention can also be applied to a silicon substrate having other shapes such as an octagonal plate shape obtained by obliquely cutting four corners of a quadrangle.

また、高抵抗基板に限らず、元になるシリコン基板を、形成するデバイス用途に合わせた抵抗率のものを選択することで、どのような抵抗率のシリコン基板であっても、無欠陥シリコン基板または無欠陥層を有するシリコン基板とすることができる。   In addition to a high-resistance substrate, a silicon substrate as a base is selected to have a resistivity suitable for the device application to be formed, so that any silicon substrate having any resistivity can be used. Alternatively, a silicon substrate having a defect-free layer can be obtained.

そのほか、本発明は特許請求の範囲によって規定された範囲においてさまざまな変形形態が実施可能であることはいうまでもない。   In addition, it goes without saying that the present invention can be implemented in various modifications within the scope defined by the claims.

1 ウェーハ、
2 リング状凸部、
13、41シリコンウェーハ、
10 酸素濃度低減ウェーハ、
20 張り合わせウェーハ、
21 無欠陥(DZ)シリコン層。
1 wafer,
2 ring-shaped convex parts,
13, 41 silicon wafer,
10 Oxygen concentration reduced wafer,
20 bonded wafers,
21 Defect-free (DZ) silicon layer.

Claims (2)

チョクラルスキー法により製造されたシリコン単結晶体から切り出されたシリコン基板の初期酸素濃度Oi(原子個/cm)が5.0×1017〜9.0×1017原子個/cmである当該シリコン基板の少なくともデバイス形成予定領域部分の厚さTsi(m)を50×10 −4 〜200×10 −4 mに加工する段階(a)と、
前記50×10 −4 〜200×10 −4 mに加工したシリコン基板をアニール温度T(℃)、アニール時間t(秒)、シリコン基板の初期酸素濃度Oi(原子個/cm)としたとき、以下の式(1),(2)
t=f(Oi)(Tsi/200)/[4D(T)]…(1)
ここで、式(1)におけるD(T)はアニール温度に依存した酸素原子の熱拡散係数(単位:cm/s)であり、下記式(2)により与えられ、
D(T)=0.13exp[−2.94×10/(273+T)]…(2)
上記式(1)中のf(Oi)は、1.43×10−69Oi−3.35×10−51Oi+2.51×10−33Oi−3.99×10−16Oi−83.43であり、
で与えられる450℃〜1250℃の範囲内の温度T(℃)で、時間t(秒)以上の時間アニールする段階(b)と、
を有することを特徴とするシリコン基板の製造方法。
The initial oxygen concentration Oi (atomic number / cm 3 ) of the silicon substrate cut out from the silicon single crystal produced by the Czochralski method is 5.0 × 10 17 to 9.0 × 10 17 atomic number / cm 3 . and step (a) to working thickness Tsi of at least the device forming region portion of a said silicon substrate (c m) to 50 × 10 -4 ~200 × 10 -4 c m,
The 50 × 10 -4 ~200 × 10 -4 c m in processed silicon substrate annealing temperature T (° C.), annealing time t (seconds), and the silicon substrate initial oxygen concentration Oi (atoms pieces / cm 3) When the following equations (1), (2)
t = f (Oi) 2 (Tsi / 200) 2 / [4D (T)] (1)
Here, D (T) in the formula (1) is a thermal diffusion coefficient (unit: cm 2 / s) of oxygen atoms depending on the annealing temperature, and is given by the following formula (2).
D (T) = 0.13exp [-2.94 × 10 4 / (273 + T)] ... (2)
F (Oi) in the above formula (1) is 1.43 × 10 −69 Oi 4 −3.35 × 10 −51 Oi 3 + 2.51 × 10 −33 Oi 2 −3.99 × 10 −16 Oi -83.43,
(B) annealing at a temperature T (° C.) in the range of 450 ° C. to 1250 ° C.
A method for producing a silicon substrate, comprising:
前記段階(a)は、前記加工前のシリコン基板の外周部を厚さ300×10 −4 m〜1000×10 −4 mの加工前シリコン基板の厚さとしたリング状凸部を形成して、その内側に前記デバイス形成予定領域となる部分を厚さ50×10 −4 〜200×10 −4 mに加工することを特徴とする請求項1記載のシリコン基板の製造方法。 Said step (a) forms a ring-shaped convex portion and the thickness of the unprocessed silicon substrate of the outer peripheral portion thickness 300 × 10 -4 c m~1000 × 10 -4 c m of the silicon substrate before the processing Te method of manufacturing a silicon substrate according to claim 1, wherein processing the portion serving as the device forming region on the inner side in the thickness 50 × 10 -4 ~200 × 10 -4 c m.
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