JP7200919B2 - エピタキシャルウェーハのゲッタリング能力評価方法およびエピタキシャルウェーハの製造方法 - Google Patents
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Description
[1]炭素を含むイオンを1×1014atoms/cm2以上のドーズ量でシリコンウェーハの表面に注入して前記シリコンウェーハの表面部にゲッタリング層を形成し、次いで前記シリコンウェーハの表面上にシリコンエピタキシャル層を形成して作製された評価対象のエピタキシャルウェーハの表面に、シリコンウェーハのバンドギャップよりも大きなエネルギーを有する励起光を照射して、前記評価対象のエピタキシャルウェーハの表面から発光されるフォトルミネッセンス光の強度を評価対象の強度として測定する評価強度測定工程と、
前記炭素を含むイオンが注入されていない以外は前記評価対象のエピタキシャルウェーハと同一品種である基準となるエピタキシャルウェーハに対して前記励起光を照射した際のフォトルミネッセンス光の強度を予め評価基準の強度として測定する基準強度測定工程と、
前記基準強度に対する前記評価強度の比に基づいて、前記評価対象のエピタキシャルウェーハのゲッタリング能力を評価する評価工程と、
を含むことを特徴とするエピタキシャルウェーハのゲッタリング能力評価方法。
まず、本発明の評価方法に供する評価対象のエピタキシャルウェーハについて説明する。評価対象のエピタキシャルウェーハの基板であるシリコンウェーハとしては、例えばシリコン単結晶からなる単結晶シリコンウェーハを用いることができる。単結晶シリコンウェーハは、チョクラルスキー(Czochralski、CZ)法や浮遊帯域溶融(Floating Zone、FZ)法により育成された単結晶シリコンインゴットに対してウェーハ加工処理を施して得られたものを用いることができる。また、シリコンウェーハに炭素および/または窒素を添加してもよく、シリコンウェーハにリン(P)やホウ素(B)などの適切なドーパントを用いて、n型あるいはp型としてもよい。
まず、評価強度測定工程において、上述のように作製された評価対象のエピタキシャルウェーハの表面に、シリコンのバンドギャップよりも大きなエネルギーを有する励起光を照射して、評価対象のエピタキシャルウェーハの表面(以下、単に「ウェーハ表面」とも言う。)から発光されるフォトルミネッセンス光の強度を評価対象の強度(評価強度)として測定する。
また、基準強度測定工程において、炭素を含むイオンが注入されていない以外は評価対象のエピタキシャルウェーハと同一品種である基準となるエピタキシャルウェーハに対して励起光を照射した際のフォトルミネッセンス光の強度を予め評価基準の強度として測定する。
続いて、評価工程において、基準強度に対する評価強度の比に基づいて、評価対象のエピタキシャルウェーハのゲッタリング能力を評価する。上述のように、基準強度に対する評価強度の比(評価強度/基準強度)をゲッタリング能力を評価する指標として用いることによって、不純物の種類や濃度が異なるエピタキシャルウェーハ間についても、同一の指標でゲッタリング能力を評価することができる。
本発明によるエピタキシャルウェーハの製造方法は、上述した本発明によるエピタキシャルウェーハのゲッタリング能力評価方法による評価結果に基づいて、目標のゲッタリング能力を有するエピタキシャルウェーハが得られる炭素を含むイオンの注入条件を決定し、決定した注入条件で炭素を含むイオンをシリコンウェーハの表面に注入し、次いで前記表面の上にシリコンエピタキシャル層を形成して、目標のゲッタリング能力を有するエピタキシャルウェーハを得ることを特徴とする。
評価に供するエピタキシャルウェーハを作製するに当り、基板として、下記の表1に示す3つの異なる水準のシリコンウェーハを用意した。その際、シリコンウェーハA(以下、「基板A」と言う。)については4枚、シリコンウェーハB(以下、「基板B」と言う。)については2枚、シリコンウェーハC(以下、「基板C」と言う。)については3枚用意した。
基板Aの表面に、クラスターイオン注入装置(日新イオン機器株式会社製、CLARIS)を用いて、C3H5のクラスターイオンを、加速エネルギー80keV、ドーズ量1×1014atoms/cm2で注入した後、厚み5μmのシリコンエピタキシャル層を形成して、エピタキシャルウェーハを作製した。
発明例1と同様に、エピタキシャルウェーハを作製した。ただし、ドーズ量を5×1014atoms/cm2とした。その他の条件は、発明例1と全て同じである。
発明例1と同様に、エピタキシャルウェーハを作製した。ただし、ドーズ量を1×1015atoms/cm2とした。その他の条件は、発明例1と全て同じである。
発明例1と同様に、エピタキシャルウェーハを作製した。ただし、注入するイオンをCH3Oとし、ドーズ量を5×1014atoms/cm2とした。その他の条件は、発明例1と全て同じである。
発明例4と同様に、エピタキシャルウェーハを作製した。ただし、ドーズ量を7×1014atoms/cm2とした。その他の条件は、発明例4と全て同じである。
発明例4と同様に、エピタキシャルウェーハを作製した。ただし、ドーズ量を1×1015atoms/cm2とした。その他の条件は、発明例4と全て同じである。
発明例1と同様に、エピタキシャルウェーハを作製した。ただし、エピタキシャルウェーハの基板として基板Bを用い、ドーズ量を5×1014atoms/cm2とした。その他の条件は、発明例1と全て同じである。
発明例7と同様に、エピタキシャルウェーハを作製した。ただし、ドーズ量を1×1015atoms/cm2とした。その他の条件は、発明例7と全て同じである。
発明例1と同様に、エピタキシャルウェーハを作製した。ただし、エピタキシャルウェーハの基板として基板Cを用いた。その他の条件は、発明例1と全て同じである。
発明例9と同様に、エピタキシャルウェーハを作製した。ただし、ドーズ量を5×1014atoms/cm2とした。その他の条件は、発明例9と全て同じである。
発明例9と同様に、エピタキシャルウェーハを作製した。ただし、ドーズ量を1×1015atoms/cm2とした。その他の条件は、発明例9と全て同じである。
発明例1と同様に、エピタキシャルウェーハを作製した。ただし、炭素を含むイオンを注入しなかった。その他の条件は、発明例1と全て同じである。作製されたエピタキシャルウェーハは、発明例1~6のエピタキシャルウェーハのゲッタリング能力を評価するための基準となるエピタキシャルウェーハである。
発明例7と同様に、エピタキシャルウェーハを作製した。ただし、炭素を含むイオンを注入しなかった。その他の条件は、発明例7と全て同じである。作製されたエピタキシャルウェーハは、発明例7、8のエピタキシャルウェーハのゲッタリング能力を評価するための基準となるエピタキシャルウェーハである。
発明例9と同様に、エピタキシャルウェーハを作製した。ただし、炭素を含むイオンを注入しなかった。その他の条件は、発明例9と全て同じである。作製されたエピタキシャルウェーハは、発明例9~11のエピタキシャルウェーハのゲッタリング能力を評価するための基準となるエピタキシャルウェーハである。
上述のように得られた発明例1~11、比較例1~3のエピタキシャルウェーハについて、室温PL装置(Nanometrics社製、SiPHER)を用いて、波長832nmのレーザ光をエピタキシャルウェーハの表面に照射し、エピタキシャルウェーハの表面から発光されるPL光の強度をウェーハ表面全体について測定した。
発明例1~11のエピタキシャルウェーハについて、ゲッタリング能力の評価を行った。まず、発明例1~11のエピタキシャルウェーハの各々を強制汚染した。具体的には、まず各エピタキシャルウェーハのシリコンエピタキシャル層の表面にFe・HNO3(0.2mol/l)溶液をスピンコート法により塗布し、次いで窒素雰囲気中で1050℃、2時間の拡散熱処理を施して、Feの表面濃度を1.0×1013atoms/cm2に調整した。
次に、各エピタキシャルウェーハについて、二次イオン質量分析法(Secondary Ion Mass Spectrometry、SIMS)により、金属不純物であるFeの濃度プロファイルを得て、Feの濃度を求めた。このFeの濃度は、濃度プロファイルを積分して得られた値であり、濃度の値が大きいほど、ゲッタリング能力が高いことを示している。
Claims (5)
- 炭素を含むイオンを1×1014atoms/cm2以上のドーズ量でシリコンウェーハの表面に注入して前記シリコンウェーハの表面部にゲッタリング層を形成し、次いで前記シリコンウェーハの表面上にシリコンエピタキシャル層を形成して作製された評価対象のエピタキシャルウェーハの表面に、シリコンのバンドギャップよりも大きなエネルギーを有する励起光を照射して、前記評価対象のエピタキシャルウェーハの表面から発光されるフォトルミネッセンス光の強度を評価対象の強度として測定する評価強度測定工程と、
前記炭素を含むイオンが注入されていない以外は前記評価対象のエピタキシャルウェーハと同一品種である基準となるエピタキシャルウェーハに対して前記励起光を照射した際のフォトルミネッセンス光の強度を予め評価基準の強度として測定する基準強度測定工程と、
前記基準強度に対する前記評価強度の比に基づいて、前記評価対象のエピタキシャルウェーハのゲッタリング能力を評価する評価工程と、
を含むことを特徴とするエピタキシャルウェーハのゲッタリング能力評価方法。 - 前記評価工程は、前記基準強度に対する前記評価強度の比と、エピタキシャルウェーハのゲッタリング能力との関係を示す検量線を予め求めておき、該検量線を用いて前記評価対象のエピタキシャルウェーハのゲッタリング能力を評価する、請求項1に記載のエピタキシャルウェーハのゲッタリング能力評価方法。
- 前記検量線は、前記基準強度に対する前記評価強度の比と、前記評価対象のエピタキシャルウェーハと同一品種のエピタキシャルウェーハの表面を不純物金属で汚染した後、前記同一品種のエピタキシャルウェーハのゲッタリング層に捕獲される前記不純物金属の濃度との関係を示す検量線である、請求項2に記載のエピタキシャルウェーハのゲッタリング能力評価方法。
- 前記検量線は、複数の異なる品種のエピタキシャルウェーハに対するデータで構成されている、請求項2または3に記載のエピタキシャルウェーハのゲッタリング能力評価方法。
- 請求項1~4のいずれか一項に記載のエピタキシャルウェーハのゲッタリング能力評価方法による評価結果に基づいて、目標のゲッタリング能力を有するエピタキシャルウェーハが得られる炭素を含むイオンの注入条件を決定し、決定した注入条件で炭素を含むイオンをシリコンウェーハの表面に注入し、次いで前記表面の上にシリコンエピタキシャル層を形成して、目標のゲッタリング能力を有するエピタキシャルウェーハを得ることを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
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