JPH03270210A - Silicon wafer - Google Patents

Silicon wafer

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JPH03270210A
JPH03270210A JP7237790A JP7237790A JPH03270210A JP H03270210 A JPH03270210 A JP H03270210A JP 7237790 A JP7237790 A JP 7237790A JP 7237790 A JP7237790 A JP 7237790A JP H03270210 A JPH03270210 A JP H03270210A
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JP
Japan
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silicon wafer
concentration
silicon
boron
oxygen
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JP7237790A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Fukuda
哲生 福田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To facilitate photolithography process and prevent the electric characteristic deterioration of an element caused by dislocation by incorporating boron and germanium which is 2-11 times of the boron concentration in a silicon wafer. CONSTITUTION:A silicon wafer contains boron and germanium which is 2-11 times of the boron concentration (1X10<18>cm<-3> or more is preferable). Therefore, crystal strength can be improved compared with the conventional silicon wafer. Thus, even when high temperature heat process is repeated, especially for the large diameter silicon wafer, camber is suppressed, photolithography process is facilitated and deterioration of the electric characteristic of an element caused by dislocation is prevented so as to improve the yield.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 高強度シリコンウェハに関し、 特に大口径シリコンウェハにおいて、高温での熱処理を
繰り返し行っても反りを発生し難くすることができ、も
ってフォトリソグラフィ工程を容易にすることができ、
かつ転位の発生による素子の電気的特性劣化を防止して
歩留りを向上させることができる高強度なシリコンウェ
ハを提供することを目的とし、 ボロンと該ボロン濃度の2〜11倍のゲルマニウムとを
含有するように構威し、又はボロンと該ボロン濃度の0
.4〜2倍のスズとを含有するように構威し、又はボロ
ンと該ボロン濃度の0.3〜2倍の鉛とを含有するよう
に構威し、又はボロンと該ボロン濃度の1〜7倍のアル
ミニウム又はガリウムとを含有するように構威し、又は
インジウムと該インジウム濃度の1〜5倍のボロンとを
含有するように構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding high-strength silicon wafers, especially large-diameter silicon wafers, warping can be made difficult even when heat treatment is repeatedly performed at high temperatures, thereby facilitating the photolithography process. It is possible,
The purpose is to provide a high-strength silicon wafer that can prevent deterioration of the electrical characteristics of elements due to the generation of dislocations and improve yields. or boron and the boron concentration of 0
.. 4 to 2 times the concentration of tin, or boron and lead 0.3 to 2 times the boron concentration, or boron and 1 to 2 times the boron concentration. It is constructed to contain 7 times as much aluminum or gallium, or it is constructed as to contain indium and boron that is 1 to 5 times as high as the indium concentration.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、シリコンウェハzlこ係り、特に大口径ウェ
ハにおいて、高温での熱処理を繰り返し行っても反りを
発生し難くすることができるシリコンウェハに関する。
The present invention relates to silicon wafers, particularly large-diameter wafers, which can be made less likely to warp even when subjected to repeated heat treatments at high temperatures.

半導体集積回路(超LSI)の基板として用いられるシ
リコンウェハは、酸化膜の形成、ゲッタリング、不純物
の拡散、エピタキシャル層の形成等のために、高温で繰
り返し熱処理される。この時、シリコンウェハ全体を同
一の温度に保ちつつ加熱・冷却することが現在の熱処理
技術では不可能なためにシリコンウェハ面内に温度分布
を生し、これが原因で熱応力が発生する。この熱応力の
ためにシリコンウェハ内に転位が発生し、シリコンウェ
ハは塑性変形を起こし反りとして観察される。
Silicon wafers used as substrates for semiconductor integrated circuits (VLSIs) are repeatedly heat-treated at high temperatures for the formation of oxide films, gettering, diffusion of impurities, formation of epitaxial layers, and the like. At this time, because it is impossible with current heat treatment technology to heat and cool the entire silicon wafer while keeping it at the same temperature, a temperature distribution occurs within the surface of the silicon wafer, which causes thermal stress. Due to this thermal stress, dislocations occur within the silicon wafer, causing plastic deformation of the silicon wafer, which is observed as warping.

このようにシリコンウェハに反りが発生すると、フォト
リソグラフィ工程の実施が困難になる。また、塑性変形
したシリコンウェハ中には10’ cm−2以上の転位
が存在するため、素子の電気的特性を劣化させ歩留りが
低下する。今後LSIの開発により推進されているシリ
コンウェハの大口径化や素子の高集積化に伴って、シリ
コンウェハに許容される反りは増々小さくなっており、
転位が発生し難い高強度シリコンウェハの要求は今後増
々厳しくなっている。
When a silicon wafer is warped in this way, it becomes difficult to perform a photolithography process. Further, dislocations of 10' cm -2 or more are present in the plastically deformed silicon wafer, which deteriorates the electrical characteristics of the device and lowers the yield. As silicon wafers become larger in diameter and devices become more highly integrated, which will be promoted by the development of LSIs, the allowable warpage of silicon wafers will become smaller and smaller.
The requirements for high-strength silicon wafers that are less likely to generate dislocations will become increasingly strict in the future.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

シリコンウェハは、チョクラルスキー法(以下、CZ法
と略す)やフローティング・ゾーン法(以下FZ法と略
す)によって成長したシリコン単結晶を加工することに
よって製造される。現在、基板用シリコン結晶の約90
%はCZ法で成長している。この理由は次のようなもの
である。CZシリコンは、石英るつぼ中で融解した原材
料シリコンに種結晶を浸漬し連続的に引き上げることに
よって成長する。石英るつぼの主成分は5iOzであり
、また石英るつぼはシリコン融液と反応して溶解するの
で、必然的にシリコン融液は高酸素濃度になる。従って
、CZシリコン結晶も酸素を含有し、その濃度は〜10
18C13である。CZシリコンウェハ中の酸素は転位
を固着し強度を上げて反りを抑制することが知られてお
り1〉・2)、このために、CZシリコンウェハは酸素
をほとんど含まないFZシリコンウェハより多量に用い
られている。
Silicon wafers are manufactured by processing silicon single crystals grown by the Czochralski method (hereinafter referred to as the CZ method) or the floating zone method (hereinafter referred to as the FZ method). Currently, there are approximately 90 silicon crystals for substrates.
% is growing using the CZ method. The reason for this is as follows. CZ silicon is grown by dipping a seed crystal into melted raw material silicon in a quartz crucible and continuously pulling it up. The main component of the quartz crucible is 5 iOz, and since the quartz crucible reacts with and dissolves the silicon melt, the silicon melt inevitably has a high oxygen concentration. Therefore, CZ silicon crystals also contain oxygen, whose concentration is ~10
It is 18C13. It is known that oxygen in CZ silicon wafers fixes dislocations, increases strength, and suppresses warpage1>, 2).For this reason, CZ silicon wafers contain a higher amount of oxygen than FZ silicon wafers, which contain almost no oxygen. It is used.

1)垂井康夫編、“ウェハの反りと変形”、超LSI技
術、オーム社(1981) 211゜2) H,Shi
mizu et at、、 Jpn、J、Appl、P
hys、+ 25(1986) 68゜ 第8図は垂井ら13によって測定されたシリコンウェハ
中の酸素濃度と反りとの関係を示す図である。第8図か
ら明らかなように、酸素をほとんど含まないFZシリコ
ンウェハより酸素を多量に含むCzシリコンウェハの方
が反りは圧倒的に小さく、また、CZシリコンウェハは
高酸素濃度のウェハ程良りが小さい。このため、シリコ
ンウェハは高酸素濃度のウェハ程転位が固着され強度が
向上し反りが小さくなることが判る。
1) Yasuo Tarui (ed.), “Wafer Warpage and Deformation”, VLSI Technology, Ohmsha (1981) 211°2) H, Shi
mizu et at,, Jpn, J, Appl, P
hys, +25 (1986) 68° FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the oxygen concentration in a silicon wafer and warpage measured by Tarui et al. 13. As is clear from Figure 8, the warpage of the CZ silicon wafer containing a large amount of oxygen is overwhelmingly smaller than that of the FZ silicon wafer that contains almost no oxygen, and the CZ silicon wafer is better than the wafer with a high oxygen concentration. is small. Therefore, it can be seen that the higher the oxygen concentration of a silicon wafer, the more dislocations are fixed, the stronger the silicon wafer, and the smaller the warpage.

しかし、第8図のデータは、反りを発生させるための熱
処理条件として1150°Cでわずか30分における測
定結果である。一般に1000°C付近で数時間熱処理
するとシリコンウェハ中の酸素が酸素析出物を形成し、
この析出物はシリコンウェハの反りを増大させることが
よく知られている2′。即ち、第8図に示したようなわ
ずか30分の熱処理では酸素がほとんど析出しないので
、反りは酸素濃度の増加と共に減少するが、長時間熱処
理して酸素析出物を形成すると、第9図に示すように2
)、酸素析出物密度の増加と共にシリコンウェハの反り
は著しく増大する。この反りは酸素析出物が形成されて
体積膨張し、これにより新たに転位が発生することによ
るものである。このため、強度が小さくなり反りが増加
するのである。実際の超LSIプロセスでは1000℃
前後の熱処理が長時間続くので、注意深く酸素濃度と熱
処理条件やウェハの寸法(直径、厚さ)等を強度の低下
と歩留りの許せる範囲で適宜調整しなければならない3
)3) Ca5e S、&J、、 et al、、 E
P−137914−A。
However, the data shown in FIG. 8 is the result of measurement under heat treatment conditions of 1150° C. for only 30 minutes to cause warping. Generally, when heat-treated at around 1000°C for several hours, oxygen in the silicon wafer forms oxygen precipitates.
This precipitate is well known to increase warpage of silicon wafers2'. In other words, with heat treatment for just 30 minutes as shown in Figure 8, almost no oxygen precipitates, so the warpage decreases as the oxygen concentration increases; 2 as shown
), the warpage of silicon wafers increases significantly with increasing oxygen precipitate density. This warpage is caused by the formation of oxygen precipitates, which expand in volume, and thereby generate new dislocations. For this reason, the strength decreases and warpage increases. In actual VLSI process, the temperature is 1000℃.
Since the heat treatment before and after the process lasts for a long time, the oxygen concentration, heat treatment conditions, and wafer dimensions (diameter, thickness) must be carefully adjusted to the extent that strength reduction and yield can be tolerated3.
)3) Ca5e S, &J,, et al,,E
P-137914-A.

J−60062107−^。J-60062107-^.

以上から、高濃度の酸素を含有し、かつこの酸素が析出
し難いという性質を持つシリコン結晶から加工したシリ
コンウェハは、極めて反り難いと考えられる。岸野等4
〉や5uzuki等5)はこの観点から各々独自に、酸
素の析出し難い高酸素濃度シリコンウェハを開発した。
From the above, it is considered that a silicon wafer processed from a silicon crystal that contains a high concentration of oxygen and has a property that this oxygen is difficult to precipitate is extremely difficult to warp. Kishino et al. 4
From this point of view, each of these authors independently developed a high oxygen concentration silicon wafer in which oxygen is difficult to precipitate.

4)岸野正剛、金森克、末広同次、松下嘉明、公開特許
公報、昭55−77170゜ 5) T、5uzuki、 N、Isawa+ K、H
o5hi+ Y、0kubo。
4) Masatake Kishino, Katsu Kanamori, Doji Suehiro, Yoshiaki Matsushita, Published Patent Publication, 1977-77170゜5) T, 5uzuki, N, Isawa + K, H
o5hi+ Y, 0kubo.

and Y、Kato、 Fifth Interna
tional Sy+npo−siua+  on  
5ilicon  Materials  5cien
ce  andTechnology、13B  (1
986)。
and Y, Kato, Fifth International
tional Sy+npo-siua+ on
5ilicon Materials 5cien
ce and Technology, 13B (1
986).

まず、岸野らの方法は高酸素濃度シリコンウェハを10
00″C以上の高温から室温まで急冷することによって
酸素が析出し難く高強度なウェハを得ようというもので
ある。しかしながら、直径4インチ程度の小口径シリコ
ンウェハには急冷時に発生する熱応力がほとんど問題と
ならず対応できるが、直径6インチ以上の大口径のシリ
コンウェハに対して行うと急冷時に発生する熱応力が大
きくなるためにシリコンウェハに転位が発生し、逆に反
りが増大し、かつ素子の歩留りが低下する。一方、5u
zuki等の方法は、CZ法で結晶を通常の2倍の高速
で成長させて成長中に発生する酸素析出動画を減少させ
ようというものである。しかしながら、直径を一定に制
御した安定な成長を行うためには大口径結晶になる程成
長速度を低下させざるを得ずく例えば直径4インチウェ
ハの場合1.0〜1.4mm1n−’であるのに対し、
直径8インチウェハの場合0.5〜0.8 ++uo 
win−’に低下する)、また、高速で成長すると長尺
になり難い。以上のような理由から岸野等や5uzuk
i等の方法は大口径シリコンウェハ等には適用し難い。
First, the method of Kishino et al.
The idea is to rapidly cool the wafer from a high temperature of 00"C or higher to room temperature to obtain a high-strength wafer that is difficult for oxygen to precipitate. However, small-diameter silicon wafers with a diameter of about 4 inches are susceptible to thermal stress that occurs during rapid cooling. It can be handled without much problem, but if this is done on a silicon wafer with a large diameter of 6 inches or more, the thermal stress generated during quenching will increase, causing dislocations in the silicon wafer and conversely increasing warpage. In addition, the yield of devices decreases.On the other hand, 5u
The method of Zuki et al. uses the CZ method to grow crystals at twice the normal speed in order to reduce the oxygen precipitation that occurs during growth. However, in order to achieve stable growth with a constant diameter control, the growth rate must be lowered as the diameter of the crystal becomes larger. For,
0.5 to 0.8 ++uo for 8 inch diameter wafer
In addition, when growing at high speed, it is difficult to obtain a long length. For the above reasons, Kishino et al.
Methods such as i are difficult to apply to large diameter silicon wafers.

また、Ito等6′は、窒素を添加したFZシリコン結
晶から加工したFZシリコンウェハは通常のCZシリコ
イ結晶から加工したCZシリコンウェハよりも熱処理に
よる反りが小さいことを報告した。
Furthermore, Ito et al. 6' reported that FZ silicon wafers processed from nitrogen-doped FZ silicon crystals have less warpage due to heat treatment than CZ silicon wafers processed from ordinary CZ silicon crystals.

6)  Ito T、 et al、、 εP−284
107−A、 J−63239200−A。
6) Ito T, et al, εP-284
107-A, J-63239200-A.

しかし、高温のシリコンウェハにおける窒素の拡散速度
は非常に速く、例えば1200’Cに於ける窒素の拡散
係数は約10− ’cm ”5ec−’なので7)、1
200″Cで30分熱処理を行うと、窒素は、 2JI下t = 210−’X30X60=850 、
!/ m拡散する。ここでDは拡散係数、tは拡散時間
である。
However, the diffusion rate of nitrogen in high-temperature silicon wafers is very fast; for example, the diffusion coefficient of nitrogen at 1200'C is approximately 10-'cm"5ec-'7), 1
When heat-treated at 200″C for 30 minutes, the nitrogen under 2JI t = 210-’
! / m spread. Here, D is the diffusion coefficient and t is the diffusion time.

7) Itoh and T、Abe、^pp1.Ph
ys、Lett、、 53(1988) 39゜ シリコンウェハの厚さは通常600〜800amである
から、1200″C130分の熱処理でシリコンウェハ
中の窒素は全てシリコンウェハ外に抜けてしまい反りの
抑制効果がなくなってしまう。実際の超LSIプロセス
では、より長時間の熱処理(例えばCCDプロセスでは
1200’C13時間)を行うのでこの窒素添加FZシ
リコンウェハは実用性に乏しい。
7) Itoh and T, Abe, ^pp1. Ph
ys, Lett, 53 (1988) 39゜The thickness of a silicon wafer is usually 600 to 800 am, so by heat treatment at 1200"C for 130 minutes, all the nitrogen in the silicon wafer escapes to the outside of the silicon wafer, which has the effect of suppressing warpage. In an actual VLSI process, a longer heat treatment is performed (for example, 1200'C for 13 hours in a CCD process), so this nitrogen-doped FZ silicon wafer is of little practical use.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記のように従来のシリコンウェハでは、特に大口径シ
リコンウェハになる程高温での熱処理を繰り返し行うと
転位が発生し易く、強度が弱くなり反りが発生し易いと
いう問題があった。このため、特に大口径シリコンウェ
ハになる程、フォトリソグラフィ工程の実施が困難にな
ったり、転位発生により素子の電気的特性が劣化して歩
留りが低下したりするという問題があった。
As mentioned above, conventional silicon wafers have a problem in that dislocations are more likely to occur when heat treatment is repeatedly performed at high temperatures, especially as the silicon wafer becomes larger in diameter, resulting in weakened strength and warpage. For this reason, there have been problems in that, especially as silicon wafers have larger diameters, it becomes more difficult to carry out the photolithography process, and the electrical characteristics of the elements deteriorate due to the occurrence of dislocations, resulting in lower yields.

そこで、本発明は、特に大口径シリコンウェハにおいて
、高温での熱処理を繰り返し行っても反りを発生し難く
することができ、もってフォトリソグラフィ工程を容易
にすることができ、かつ転位の発生による素子の電気的
特性の劣化を防止して歩留りを向上させることができる
高強度なシリコンウェハを提供することを目的としてい
る。
Therefore, the present invention makes it possible to make it difficult to cause warping even when heat treatment is repeatedly performed at high temperatures, especially in large-diameter silicon wafers, thereby making it possible to facilitate the photolithography process, and to reduce the possibility of warpage due to the occurrence of dislocations. The purpose of the present invention is to provide a high-strength silicon wafer that can prevent deterioration of the electrical characteristics of the silicon wafer and improve the yield.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明はボロンと該ボロン濃度(1×IQI8cII−
3以上が好ましい)の2〜11倍のゲルマニウムとを含
有するシリコンウェハによって上記課題が解決される。
The present invention provides boron and the boron concentration (1×IQI8cII-
The above problem is solved by a silicon wafer containing 2 to 11 times as much germanium (preferably 3 or more).

ここで、ゲルマニウム濃度をボロン濃度の2〜11倍と
したのは以下による。
Here, the reason why the germanium concentration is set to 2 to 11 times the boron concentration is as follows.

■ボロンとゲルマニウムの場合 ボロン起因の格子歪をGeの添加によって緩和するには
、後述する文献15の弐によりGe濃度がB1度の4.
3倍必要と計算される。しかし、実際には強度向上の効
果は、第3図に示すようにゲルマニウム濃度が4.3倍
の前後でも現われる。
■ In the case of boron and germanium, in order to alleviate the lattice strain caused by boron by adding Ge, the Ge concentration is set to 4.
It is calculated that 3 times as much is required. However, in reality, the effect of improving strength appears even when the germanium concentration is around 4.3 times, as shown in FIG.

そこでQe添加の効果が、 計算値(4,3倍)xo、5〜計算値(4,3倍) X
2.5=2.15倍〜10.75倍 の範囲において現れると第3図から読み取ることにする
。すなわち、ゲルマニウム濃度の請求範囲をボロン濃度
の2〜11倍とする。
Therefore, the effect of Qe addition is calculated value (4.3 times) xo, 5 ~ calculated value (4.3 times)
It can be read from FIG. 3 that it appears in the range of 2.5=2.15 times to 10.75 times. That is, the claimed range of germanium concentration is 2 to 11 times the boron concentration.

また、本発明はボロンと該ボロン濃度(1×1018 
Cm −’以上が好ましい)の0.4〜2倍のスズとを
含有スるシリコンウェハ、ボロンと該ボロン濃度(I 
X 10”am−”以上が好ましい)の0.3〜2倍の
鉛とを含有するシリコンウェハ、ボロンと該ボロン濃度
(3,8X10Iffe11−”以上が好ましい)の1
〜7倍のアルミニウム又はガリウムとを含有するシリコ
ンウェハ、インジウムと該インジウム濃度(5,2×1
017cm−’以上が好ましい)の1〜5倍のボロンと
を含有するシリコンウェハによっても上記課題が解決さ
れる。ここでの不純物添加においても上記ボロンとゲル
マニウムの組み合わせの場合と同様に考える。すなわち ■ボロンとスズの場合 0.81X0.5〜0.81 X 2.5=0.405
〜2.025 すなわち、5nf3度の請求範囲をB f74度の0.
4〜2倍とする。
The present invention also provides boron and the boron concentration (1×1018
A silicon wafer containing 0.4 to 2 times as much tin as Cm −' or higher), boron and the boron concentration (I
A silicon wafer containing 0.3 to 2 times the lead of X 10"am-" or more), boron and 1 of the boron concentration (preferably 3.8X10Iffe11-" or more)
Silicon wafer containing ~7 times as much aluminum or gallium, indium and the indium concentration (5.2 x 1
The above-mentioned problem can also be solved by a silicon wafer containing 1 to 5 times as much boron (preferably 0.17 cm-' or more). The impurity addition here is also considered in the same manner as in the case of the above-mentioned combination of boron and germanium. In other words, ■ In the case of boron and tin, 0.81X0.5~0.81X2.5=0.405
~2.025 That is, the claim range of 5nf3 degrees is B f74 degrees of 0.
Increase the amount by 4 to 2 times.

■ポロンと鉛の場合 0.61 X O,5〜0.61 x 2.5=0.3
05〜1.525 すなわち、pb濃度の請求範囲をB濃度の0.3〜2倍
とする。
■For poron and lead 0.61 x O, 5 ~ 0.61 x 2.5 = 0.3
05 to 1.525 In other words, the claimed range of PB concentration is 0.3 to 2 times the B concentration.

■ボロンとアルミニウム、ボロンとガリウムの場合2.
6 xo、s〜2.6 X2−5 =1.3  〜6.5 すなわち、アルミニウム(またはガリウム)の請求範囲
をボロン濃度の1〜7倍とする。
■For boron and aluminum, boron and gallium 2.
6 xo, s~2.6 X2-5 =1.3~6.5 That is, the claimed range of aluminum (or gallium) is 1~7 times the boron concentration.

■インジウムとボロンの場合 1.9 xo、s〜1.9 X2.5 =0.95 〜4.75 すなわち、ボロンの請求範囲をインジウム濃度の1〜5
倍とする。
■In the case of indium and boron, 1.9 xo, s ~ 1.9
Double it.

本発明においては、上記各C4様のシリコンウェハに濃
度が5.2 ×1017C11−’以上の酸素を含有さ
せるようにしてもよく、この場合、更に転位が発生し難
くなり強度が向上し、反りが発生し難くなり好ましい。
In the present invention, each of the C4-like silicon wafers may contain oxygen at a concentration of 5.2 × 1017C11-' or more, and in this case, dislocations are more difficult to occur, the strength is improved, and the warpage is improved. is less likely to occur, which is preferable.

〔作用〕[Effect]

まず、ウェハの反りとその抑制について結晶工学的に述
べた後に、本発明の原理を詳細に説明する。
First, wafer warpage and its suppression will be described in terms of crystal engineering, and then the principle of the present invention will be explained in detail.

結晶の塑性変形は、転位と呼ばれる格子欠陥の運動が根
本的な原因である。転位は応力が負荷された状態で結晶
中を特定方向に移動したりその密度が増加する(転位の
増殖と言う)ことが知られている。1本の転位が結晶内
部から結晶表面へ到達するとそこの表面に1原子分の断
層が現れる。
The fundamental cause of plastic deformation in crystals is the movement of lattice defects called dislocations. It is known that dislocations move in a specific direction in a crystal under stress and their density increases (referred to as dislocation multiplication). When one dislocation reaches the crystal surface from the inside of the crystal, a fault of one atom appears on the surface.

当然のことながらこの断層は歪エネルギーを持っている
。転位は移動中に真人な数に増殖するので、この断層も
大きなものになりエツチング法によって光学顕微鏡で観
察することができる。薄い円板であるシリコンウェハで
このような現象が起こると、一方の側の表面に蓄えられ
た歪と他方の側の表面に蓄積した歪のバランスがくずれ
るために、ウェハが全体として反ることになる。従って
、反ったシリコンウェハの表面を原始的尺度で観察する
と、真人な数の“原子の断層”が存在する。
Naturally, this fault has strain energy. Since dislocations multiply in large numbers during movement, these faults also become large and can be observed with an optical microscope using the etching method. When this phenomenon occurs with a silicon wafer, which is a thin disk, the balance between the strain accumulated on one side of the surface and the strain accumulated on the other side is lost, causing the wafer to warp as a whole. become. Therefore, when observing the surface of a warped silicon wafer on a primitive scale, there are a veritable number of "atomic fault lines".

さて、以上の説明から判るように、シリコンウェハの反
りを低減するには転位の発生を押さえることがまず第一
に考えられる。しかしながら、これは現在のシリコン結
晶技術では不可能である。
Now, as can be seen from the above explanation, in order to reduce the warpage of silicon wafers, the first consideration is to suppress the occurrence of dislocations. However, this is not possible with current silicon crystal technology.

一つにはCZ、FZ法によって育成された結晶が一応無
転位とは言われているものの、最近の研究によってA欠
陥と呼ばれる欠陥を含むことが明らかになった1 8) J、Chikawa et al、、  ”Se
m1conductor 5i1icon 1986’
″、61゜ このA欠陥は微小転位ループであることが確かめられて
おりI)、成長直後のシリコン結晶でさえも微小転位ル
ープが多数形成されている。二つ目は、シリコンウェハ
の加工技術が原子オーダーで平坦な加工表面を形成する
ことができる程充放されたものではないということであ
る。特にシリコンウェハ周辺の丸みの部分くベベリング
部分ともいう〉を鏡面に仕上げる技術は未だなく、シリ
コンウェハにおいても最も加工歪が蓄積されている部分
である。従って、シリコンウェハを熱処理するときの炉
への出し入れによって生じる熱応力が作用すると、シリ
コンウェハ周辺部分から転位が導入される可能性が極め
て高い。以上、主として二つの理由により転位の発生を
完全になくすことは不可能である。
For one thing, although crystals grown by the CZ and FZ methods are said to be dislocation-free, recent research has revealed that they contain defects called A defects18) J. Chikawa et al. ,, “Se
m1conductor 5i1icon 1986'
'', 61° It has been confirmed that this A defect is a micro dislocation loop I), and many micro dislocation loops are formed even in a silicon crystal immediately after growth.The second is the processing technology of silicon wafers. This means that the surface of the silicon wafer is not sufficiently charged to form a flat processed surface on the order of atoms.In particular, there is still no technology to finish the rounded part (also called beveled part) around the silicon wafer to a mirror surface. This is the part where the most processing strain is accumulated in the silicon wafer.Therefore, when a silicon wafer is subjected to thermal stress caused by taking it in and out of the furnace during heat treatment, there is an extremely high possibility that dislocations will be introduced from the peripheral part of the silicon wafer. As described above, it is impossible to completely eliminate the occurrence of dislocations mainly for two reasons.

次に考えられる反りの低減法としては、熱応力が負荷さ
れた状態での既存の転位の運動を可能な限り抑制するこ
とである。運動を抑制することによって増殖も抑制され
る。前述の酸素および窒素が反りを低減すると述べたが
、この効果を結晶工学的立場から述べると次のようにな
る。角野等によれば、酸素や窒素は高温下で転位を固着
し応力が作用しても転位の運動を阻止する作用を持つ9
)10)+  II)+  If) 9)  K、5aino et al、、  Jpn、
J、Appl、Phys、+  19(1980)L7
63゜ 10)  K、Su+++ino et al、、  
J、Appl、Phys、、  54(1983)50
16゜ 11)  1.Yonenaga  and  K、S
amino、  J、Appl、Phys、。
The next possible method for reducing warpage is to suppress the movement of existing dislocations as much as possible under thermal stress. By inhibiting movement, proliferation is also inhibited. It was mentioned above that oxygen and nitrogen reduce warpage, but this effect can be described from the standpoint of crystal engineering as follows. According to Kadono et al., oxygen and nitrogen have the effect of fixing dislocations at high temperatures and inhibiting their movement even when stress is applied9.
) 10) + II) + If) 9) K,5aino et al,, Jpn,
J, Appl, Phys, + 19 (1980) L7
63゜10) K, Su+++ino et al.
J. Appl, Phys., 54 (1983) 50
16°11) 1. Yonenaga and K.S.
amino, J., Appl., Phys.

56  (1984)  2346゜ 22)  1.Yonenaga and K、Sum
ino、  Jpn、J、Appl−Phys、、23
  (1984)  1590゜従って、CZシリコン
ウェハや窒素添加FZシリコンウェハは反りが小さい。
56 (1984) 2346°22) 1. Yonenaga and K, Sum.
ino, Jpn, J. Appl-Phys,, 23
(1984) 1590° Therefore, CZ silicon wafers and nitrogen-added FZ silicon wafers have small warpage.

しかし、長時間の熱処理によって酸素を析出させたCZ
シリコンウェハに応力を負荷すると、析出物から転位ル
ープがパンチ・アウト13) され、この転位が増殖し
てシリコンウェハの塑性変形を引き起こす。
However, CZ with oxygen precipitated by long-term heat treatment
When stress is applied to a silicon wafer, dislocation loops are punched out from the precipitates13), and these dislocations multiply, causing plastic deformation of the silicon wafer.

13) 1.Yonenaga and K、Sumi
no、 Jpn、J、Appl。
13) 1. Yonenaga and K, Sumi
no, Jpn, J, Appl.

Phys、、 21 (1982) 47゜また、窒素
の高温における拡散係数は極めて大きいので、窒素ドー
プFZシリコンウェハが高温熱処理を受けると転位を固
着する以前にウェハの外に窒素が逃げてしまう。このた
めに、窒素ドープFZシリコンウェハもまた長時間の熱
処理の結果反りが現れてくる。このように、結晶を高強
度にするためには転位の運動を抑制しなければならない
Phys., 21 (1982) 47° Furthermore, since the diffusion coefficient of nitrogen at high temperatures is extremely large, when a nitrogen-doped FZ silicon wafer is subjected to high-temperature heat treatment, nitrogen escapes from the wafer before fixing dislocations. For this reason, nitrogen-doped FZ silicon wafers also become warped as a result of long-term heat treatment. In this way, in order to make the crystal high in strength, it is necessary to suppress the movement of dislocations.

本発明は、BとこのB濃度の2〜11倍のゲルマニウム
Geとを含有するシリコンウェハによって、結晶強度を
従来のシリコンウェハより増大させた点を特徴とする。
The present invention is characterized in that the crystal strength is increased compared to conventional silicon wafers by using a silicon wafer containing B and germanium Ge at a concentration of 2 to 11 times the B concentration.

なお、以下、BとGeが含有されたシリコンウェハを例
示して説明する。
Hereinafter, a silicon wafer containing B and Ge will be described as an example.

詳細な原理は次の通りである。IC用のシリコン結晶の
酸素濃度は通常(1,0〜2.0 ) ×1017am
−’であり、各メーカーは酸素の析出による強度の低下
が最小となるようにこの範囲内で適切な酸素濃度を選択
している(酸素濃度の換算係数として本特許では旧AS
TM値4,3XIQ17am−’を用いる。
The detailed principle is as follows. The oxygen concentration of silicon crystal for IC is usually (1.0 to 2.0) × 1017 am
-', and each manufacturer selects an appropriate oxygen concentration within this range to minimize the decrease in strength due to oxygen precipitation.
A TM value of 4,3XIQ17am-' is used.

以下同様。また本特許の中に出てくる不純物の濃度はす
べて原子数濃度とする)、、そこで、この範囲の酸素濃
度をもつシリコン結晶を用い、後述のように更にBとG
eを添加することによって更なる高強度化を実現するこ
とができる好ましいS様の場合について説明する。まず
、第1図に示すように、酸素を1.5X10”am−’
含むシリコン結晶にBをl ×1017C!11−’以
上添加すると強度が増大し始め約1”O”C11−”で
最大強度になJ、= (I ×1017am−’を越え
るB添加量では単結晶の成長が不可能になるので、B添
加のみによる強度の改良は1×10”ell−”の添加
が限界である)。なお、この強度測定法は圧痕法と呼ば
れるもであり、次のようにして強度を測定する。高温(
本実験では900℃)に加熱した試料の表面にダイヤモ
ンド針を圧入して圧痕を形成する。圧痕周辺は変形によ
る歪が蓄積されているので、試料が高温に保持されてい
ると自然に転位が導入されてこの歪を緩和しようとする
。この転位は選択エツチングによってエッチビットとし
て観察することができるので、圧痕からの転位の拡がり
を定量的に測定することができる。また、このエッチピ
ントの拡がりは第2図に示すように、結晶方位に依存し
た特定の形を取りロゼツト・パターンと呼ばれている。
Same below. In addition, all impurity concentrations that appear in this patent are atomic number concentrations), so we used a silicon crystal with an oxygen concentration in this range, and added B and G as described later.
A preferable S-like case in which further increase in strength can be achieved by adding e will be described. First, as shown in Figure 1, oxygen was added at 1.5
B in the silicon crystal containing l ×1017C! If the amount of B added exceeds 11-', the strength begins to increase and reaches the maximum strength at about 1"O"C11-', J = (I x 1017 am-'), since single crystal growth becomes impossible. The limit for improving strength by adding B only is 1 x 10"ell-" addition.) This strength measurement method is called the indentation method, and the strength is measured as follows: High temperature (
In this experiment, a diamond needle is pressed into the surface of a sample heated to 900° C. to form an indentation. Strain due to deformation is accumulated around the indentation, so when the sample is kept at a high temperature, dislocations are naturally introduced to try to alleviate this strain. Since these dislocations can be observed as etch bits by selective etching, the spread of dislocations from the indentation can be quantitatively measured. Further, as shown in FIG. 2, the spread of this etch focus takes a specific shape depending on the crystal orientation and is called a rosette pattern.

先に述べたように、転位の運動を抑制する程高強度の結
晶になるからロゼツト・パターンの小さい結晶はど高強
度である。Bがシリコン結晶の強度に影響を与えること
は知られていたが10、転位の運動に対するB濃度の影
響を系統的に調べたのは本発明者の第1図に示すデータ
が初めてである。
As mentioned above, the more the movement of dislocations is suppressed, the stronger the crystal becomes, so the crystal with a small rosette pattern has a higher strength. Although it has been known that B affects the strength of silicon crystals10, the data shown in FIG. 1 by the present inventors is the first to systematically investigate the effect of B concentration on the movement of dislocations.

14) M−G、Milvidskii et al、
、 5oviet PhysicsSolid 5ta
te、6  (1965)2531゜Bの共有結合半径
は0.88にでシリコンの共有結合半径1.17人より
約25%も小さいので、多量に添加されたBは結晶内に
格子歪を蓄積する。Bを1X10”c+a−’以上添加
すると単結晶成長が不可能になるのは、この格子歪が増
大したためと考えられる。
14) M-G, Milvidskii et al.
, 5oviet PhysicsSolid 5ta
te, 6 (1965) The covalent bond radius of 2531°B is 0.88, which is about 25% smaller than the covalent bond radius of silicon, 1.17°, so a large amount of B added accumulates lattice strain in the crystal. do. The reason why single crystal growth becomes impossible when B is added in an amount of 1×10″c+a−′ or more is considered to be because this lattice strain increases.

Geの共有結合半径は1622人でシリコンのそれよも
約4%大きい。そこでBと同時にQeを添加することに
よりBの歪を緩和すればさらに強度が増大すると考えら
れる。シリコンウェハ表面付近の局所的な場所やシリコ
ン薄膜に異なる共有結合半径を持つ不純物を同時に添加
して、一方の不純物起因の格子歪を他方の不純物によっ
て緩和する技術は多数知られているIs)〜20)15
) H,J、Herzog eL al、、 J、El
ectrochem、Soc、。
The covalent bond radius of Ge is 1622, which is about 4% larger than that of silicon. Therefore, it is thought that if Qe is added at the same time as B to alleviate the strain of B, the strength will further increase. There are many known techniques in which impurities with different covalent bond radii are simultaneously added to a local area near the surface of a silicon wafer or to a silicon thin film, and the lattice strain caused by one impurity is alleviated by the other impurity. 20)15
) H, J, Herzog eL al,, J, El
electrochem, Soc.

131 (1984) 2969゜ 16) G、A、Rozgonyi et al、+ 
J、Crystal Growth。
131 (1984) 2969°16) G, A, Rozgonyi et al, +
J, Crystal Growth.

85 (1987) 300゜ 17) T−H−Yeh et al、、 J、Ele
ctrochem、Soc、+ 116(1969) 
 73゜ 18)  Y、T、Lee et al、、  J、E
lectrochem、Soc、、  122(197
5)530゜ 19)中村源四部、公開特許公報 51−49674゜
20)中村源四部、公開特許公報 51−84577゜
しかし、15)〜20)の方法はイオン注入法や気相成
長法によって実行されるが、本発明のウェハは後述する
ように、CZ成長法によってウェハ全体に不純物を添加
するものであり、シリコンウェハ全体に添加したものは
本発明が最初である。
85 (1987) 300°17) T-H-Yeh et al, J, Ele
ctrochem, Soc, +116 (1969)
73゜18) Y, T., Lee et al., J.E.
lectrochem, Soc, 122 (197
5) 530゜19) Gen Shibu Nakamura, Published Patent Publication 51-49674゜20) Gen Shibu Nakamura, Published Patent Publication 51-84577゜However, methods 15) to 20) are carried out by ion implantation method or vapor phase growth method. However, as will be described later, in the wafer of the present invention, impurities are added to the entire wafer by the CZ growth method, and the present invention is the first in which impurities are added to the entire silicon wafer.

第3図はBをI X 101 Q 値−2添加したシリ
コン結晶に更にGeを添加したときの強度の変化を示す
図である。第3図から明らかなように、GeをB濃度の
2〜11倍添加することによって結晶の強度が更に増大
する。
FIG. 3 is a diagram showing the change in strength when Ge is further added to a silicon crystal to which B is added at an I x 101 Q value of -2. As is clear from FIG. 3, the strength of the crystal is further increased by adding Ge to 2 to 11 times the B concentration.

酸素の析出を抑制することも結晶強度を維持するために
重要である。ただし、第9図から明らかなように、酸素
析出物密度が10’C11−’以下ならば反りへの影響
はほとんどない。本発明のB、Ge同時添加のシリコン
ウェハを700℃、30時間−1100℃、2時間熱処
理したところ、形成された酸素析出物の密度は最大でも
5 XIQ6am−”であったので(Btffi度I 
XIO19am−”、Ge濃度1.5 X 1020C
111−3なるシリコンウェハ)、反りへの影響はほと
んどない。
Suppressing oxygen precipitation is also important for maintaining crystal strength. However, as is clear from FIG. 9, if the oxygen precipitate density is 10'C11-' or less, there is almost no effect on warpage. When the silicon wafer with simultaneous addition of B and Ge of the present invention was heat treated at 700°C for 30 hours - 1100°C for 2 hours, the density of the formed oxygen precipitates was at most 5XIQ6am-'' (Btffi degree I
XIO19am-”, Ge concentration 1.5 x 1020C
111-3 silicon wafer), there is almost no effect on warping.

〔実施例〕〔Example〕

尖廠班上 CZ法によって結晶を成長する際にBとGeを同時に添
加して結晶を成長する。代表的な酸素含有量は1.5x
lO”an−’、また代表的なり及びQe添加量はB 
: I X10X10l9’、G e : 7 xIQ
I9an−3である。成長の際には通常のCZ成長より
も(多量の添加のために)不純物ガスの蒸発が激しくな
る。そこで第4図に示すように、パージ・チューブを設
けて効率よく排気するのが好ましい。成長後は通常の加
工工程と同様にシリコン結晶を加工することによって本
発明のシリコンウェハを得ることができる。
When growing a crystal by the CZ method on a tip, B and Ge are added simultaneously to grow the crystal. Typical oxygen content is 1.5x
lO”an-’, and the typical amount of L and Qe added are B
: I X10X10l9', G e: 7 xIQ
It is I9an-3. During growth, impurity gas evaporates more rapidly than in normal CZ growth (due to the large amount of addition). Therefore, as shown in FIG. 4, it is preferable to provide a purge tube for efficient exhaustion. After the growth, the silicon wafer of the present invention can be obtained by processing the silicon crystal in the same manner as in normal processing steps.

本発明においては、Geの添加以外に、Geと同族のS
n、Pbの添加もまた本発明の効果を期待できる。そこ
で実施例1以外に次のような実施例が考えられる。
In the present invention, in addition to the addition of Ge, S
The effects of the present invention can also be expected by adding n and Pb. Therefore, in addition to the first embodiment, the following embodiments may be considered.

■酸素I X1Q”cm−’以上とBとSnを添加■酸
素I XIQ”cm−”以上とBとPbを添加具なる共
有結合半径を持つ2種類の不純物を同時に添加して、一
方の不純物が生じた歪を他方の不純物で緩和する場合の
添加量の求め方は理論的に次のようにして計算できる1
5′ 。そこで実施例2゜3について不純物の添加量を
計算で求めて以下に示す。
■ Oxygen I X1Q"cm-" or more and B and Sn added ■ Oxygen I The amount of addition when relaxing the strain caused by the other impurity can be calculated theoretically as follows1
5′. Therefore, the amount of impurities added in Example 2.3 was determined by calculation and is shown below.

裏見班2BとSnの添加 B濃度が1 x I Q l m cm −3以上で本
発明の効果がある。B濃度がI ×1017cm−3の
ときに生じた歪を緩和するのに必要なSnの濃度をN 
s nとすると、が戒り立つ。ここでrε%rgn、r
tiはB % S n・シリコンの共有結合半径である
。r、 =0.88人、rsr+=1.40人、rsi
=1.17人を代入すると、Ns+s=0.81X10
”cm−’ 従って、Snの添加量はBの添加量0.81倍となる。
The effect of the present invention is obtained when the concentration of added B in the back-scanning group 2B and Sn is 1 x IQ l m cm -3 or more. The Sn concentration necessary to alleviate the strain that occurs when the B concentration is I × 1017 cm-3 is N
If we say s n, we will stand up. Here rε%rgn, r
ti is the covalent bond radius of B%Sn.Silicon. r, =0.88 people, rsr+=1.40 people, rsi
=1.17 people, Ns+s=0.81X10
"cm-" Therefore, the amount of Sn added is 0.81 times the amount of B added.

そこで、実施例2は酸素を1,0×1017ell−”
以上含有しかつBを1 ×io”cm−’以上かつSn
をB濃度の0.81倍添加したシリコンウェハとなる。
Therefore, in Example 2, oxygen was
or more and contains B of 1 x io"cm-' or more and Sn
This results in a silicon wafer in which B is added at a concentration 0.81 times the B concentration.

実施例3についても計算方法は同じなので結果のみを示
す。
Since the calculation method is the same for Example 3, only the results are shown.

裏豊脳主 酸素を1.0X10”Ca1−’以上含有しかつBを1
×10目C111−’組以上つpbをB1度の0.61
倍添加したシリコンウェハ。
Contains 1.0x10"Ca1-' or more of the main oxygen of the brain and contains 1 B
×10th C111-' group or more pb is 0.61 of B1 degree
Double doped silicon wafer.

本発明の実施例を次のように発展的に考えることもでき
る。実施例1〜3ではBの歪を緩和するために第4族の
不純物を用いたが、同じ第3族のAl、Ge、Inでも
Bの歪を緩和することができるはずである。しかも、B
の濃度が必ずしも常にl x l Q I l all
−3以上である必要のないことが次のようにして判る。
The embodiments of the present invention can also be considered in the following way. In Examples 1 to 3, a group 4 impurity was used to alleviate the strain of B, but the same group 3 impurities such as Al, Ge, and In should also be able to alleviate the strain of B. Moreover, B
The concentration of is not necessarily always l x l Q I l all
It can be seen as follows that it does not need to be -3 or more.

例えばBとAfの添加を例にとると、 ■l x l Q I @ cI+−2のBが生じる歪
を緩和するにはA1が2.6X10”値−3必要と計算
で求まる。
For example, taking the addition of B and Af as an example, it is calculated that 2.6 x 10'' value -3 of A1 is required to alleviate the strain caused by B in l x l Q I @ cI+-2.

しかし、 ■A/濃度がl xlQ”cm−”以上であっても本発
明の効果を期待でき、このときAI!の歪を緩和するの
に必要なりの添加量は計算によって3.8X10”値−
3以上と求まる。
However, the effects of the present invention can be expected even when the A/concentration is lxlQ"cm-" or more, and in this case, AI! The amount of addition necessary to alleviate the strain is calculated as 3.8X10'' value -
It is found to be 3 or more.

■、■の状況を図示すると第5図に示すようになり1.
lの添加量が常にBの濃度の2.6/ 1 =10/ 
3.8=2.6倍であれば、Br3度が3.8xlO1
7cm以上のときに本発明の効果があると考えられる。
The situation of ■ and ■ is illustrated in Figure 5. 1.
The amount of L added is always 2.6/1 of the concentration of B = 10/
If 3.8=2.6 times, Br3 degree is 3.8xlO1
It is considered that the present invention is effective when the length is 7 cm or more.

そこで、 実m 酸素を1.0X10”a!I−”以上含有しかつBを3
.8X101cm−’以上かつAlをB濃度の2.6倍
添加したシリコンウェハとする。
Therefore, if the actual m contains 1.0x10"a!I-" or more of oxygen and 3
.. A silicon wafer having a size of 8×10 1 cm −′ or more and containing Al 2.6 times the concentration of B is used.

GeはAAと共有結合半径が同じなので、裏胤狙i 酸素を1.0X10”■−3以上含有しかつBを3.8
×lQl’1C111−2以上かつGeをB濃度の2.
6倍添加したシリコンウェハとする。同様にBとInに
ついても、 実10通生 酸素を1.0X10”C111−’以上含有しかつIn
ヲ5.2XIQ17cm−’以上かつBをIn濃度の1
.9倍添加したシリコンウェハとする。
Since Ge has the same covalent bond radius as AA, it must contain more than 1.0X10"■-3 of oxygen and 3.8
×lQl'1C111-2 or more and Ge is 2.0% of B concentration.
A silicon wafer with 6 times the amount added is used. Similarly, regarding B and In, it is necessary to use B and In containing 1.0X10"C111-' or more of live oxygen and In
wo5.2XIQ17cm-' or more and B is 1 of the In concentration
.. A silicon wafer with 9 times the amount added is used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

酸素を1.5X10”am−’、 Bをl X10I9
C!l−’、Geを7 X1019ell−’含有した
直径6インチの本発明によるシリコンウェハと通常のC
Zシリコンウェハ(酸素濃度1.5xlO”am−3)
に対し、窒素雰囲気中で1050℃、100時間熱処理
後、室温時1100℃、30分保持時室温なる熱サイク
ルを1〜5回繰り返した。炉への出し入れ速度は6秒で
ある。熱サイクルの回数に対する両シリコンウェハの反
りを第6図に示す。第6図から明らかなように、本発明
によるシリコンウェハは従来シリコンウェハよりも反り
が約1/3に低減された。
Oxygen 1.5X10"am-', B 1X10I9
C! A silicon wafer according to the present invention with a diameter of 6 inches containing 7 x 1019ell-' of Ge and a conventional C
Z silicon wafer (oxygen concentration 1.5xlO”am-3)
After heat treatment at 1050°C for 100 hours in a nitrogen atmosphere, a thermal cycle of 1100°C at room temperature and 30 minutes of holding at room temperature was repeated 1 to 5 times. The speed of loading and unloading into the furnace is 6 seconds. FIG. 6 shows the warpage of both silicon wafers with respect to the number of thermal cycles. As is clear from FIG. 6, the warpage of the silicon wafer according to the present invention was reduced to about ⅓ compared to the conventional silicon wafer.

本発明なるシリコンウェハの応用例として最も効果があ
るのは、SOrデバイスの支持基板である。このデバイ
スは、2枚のシリコンウェハを酸化膜を介してはり合わ
せることによって作製される。そのため、通常のCZシ
リコンウェハを用いると熱プロセスを経る間にウェハの
反りが著しく大きくなり割れてしまうのもある。しかし
ながら、本発明のシリコンウェハを用いたところ、1枚
も割れはなく熱プロセスを終了した時点での反りは、通
常のCZシリコンウェハを用いた場合と比較して約17
2に低減された。
The most effective application example of the silicon wafer of the present invention is as a support substrate for an SOr device. This device is fabricated by gluing two silicon wafers together via an oxide film. Therefore, when a normal CZ silicon wafer is used, the wafer warps significantly during the thermal process and may even break. However, when the silicon wafer of the present invention was used, there was no cracking at all, and the warpage at the end of the thermal process was about 17 mm compared to when a normal CZ silicon wafer was used.
Reduced to 2.

本発明のシリコンウェハはエピタキシャル層成長用のP
゛低抵抗基板としても従来のシリコンウェハより有用で
ある。すなわち、CCD用の基板ウェハとして10− 
”Ω値程度の低抵抗ウェハを用いることがある。このと
き、基板ウェハのB ’1M度は〜101″ell−”
になるために歪がかなり蓄積されている。この基板の表
面に通常10Ω国程度の(B濃度IQ”cm−’程度)
のシリコン層がCVD法によって成長されるが、基板と
エピタキシャル層の間の極端な濃度差のために生じた格
子定数の不整合が原因で、エピタキシャル層中にミス・
フィント転位が導入される。本発明のシリコンウェハと
して、例えばBをI X10”C111−3、Geを7
XIQ”an−3それぞれ含有するシリコンウェハを基
板として用いると、抵抗は約10−2Ω国であり、かつ
基板中に格子歪はほとんど存在しないので、エピタキシ
ャル層と格子不整合を起こすことのない高品質のP゛基
板得る。第7図(a)に従来のP″基板基板油添加〉の
エピタキシャル層に生した兆ス・フィント転位が原因で
あるスリップを、第7図(b)に本発明のシリコンウェ
ハをP゛基板用いたときにエピタキシャル層に発生した
スリップをそれぞれ示す。第7図(a)、(b)から明
らかなように、本発明のシリコンウェハは多ス・フィン
ト転位を大幅に減少する。また、エピタキシャル成長後
に発生したシリコンウェハの反すについても、本発明の
シリコンウェハを用いると従来シリコンウェハを用いた
場合の約1/2に減少した。
The silicon wafer of the present invention has P for epitaxial layer growth.
``It is also more useful as a low-resistance substrate than conventional silicon wafers. That is, as a substrate wafer for CCD, 10-
"A low resistance wafer of about Ω value may be used. In this case, the B'1M degree of the substrate wafer is ~101"ell-"
A considerable amount of distortion has accumulated in order to The surface of this board is usually about 10Ω (B concentration IQ "cm-'")
silicon layers are grown by CVD, but mismatches occur in the epitaxial layer due to the lattice constant mismatch caused by the extreme concentration difference between the substrate and the epitaxial layer.
A Fint dislocation is introduced. As the silicon wafer of the present invention, for example, B is IX10''C111-3, Ge is 7
When a silicon wafer containing each of Obtain a high-quality P'' substrate. Figure 7(a) shows the slip caused by trillions-fint dislocations generated in the epitaxial layer of the conventional P'' substrate with oil addition, and Figure 7(b) shows the slip caused by the present invention. The slips that occur in the epitaxial layer when a silicon wafer of 200 nm is used as a P' substrate are shown. As is clear from FIGS. 7(a) and 7(b), the silicon wafer of the present invention greatly reduces the number of multi-spint dislocations. Further, when the silicon wafer of the present invention was used, the amount of warping of the silicon wafer that occurred after epitaxial growth was reduced to about 1/2 of that when a conventional silicon wafer was used.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明のボロン濃度とロゼツト・パターン長さ
との関係を示す図、 第2図は従来ウェハの(100)面と(1111面での
ロゼツト・パターンを示す図、 第3図は本発明のG e ffH度とロゼツト・パター
ン長さとの関係を示す図、 第4図は本発明の結晶の成長方法を説明する図、第5図
は本発明のBとAfの添加量の関係を示す図、 第6図及び第7図は本発明の詳細な説明する図、第8図
は従来例のシリコンウェハ中の酸素濃度と反りの変化分
との関係を示す図、 第9図は従来例のシリコンウェハ中の酸素析出物密度と
反りとの関係を示す図である。 + 本 キー 一〒σ″ □二二ン 本発明のボロン濃度とロゼツト・パターン長さとの関係
を示す図第1図 (100)面 (6’) 1m)面 (b) 従来ウェハの(100)面と(111)面でのロゼツト
・パターンを示す開本発明のGe濃度とロゼツト・パタ
ーン長さとの関係を示す開本発明のBとA4の添加量の
関係を示す間第5図 本発明の結晶の成長方法を説明する図 第4図 本発明の詳細な説明する図 第6図 本発明の詳細な説明する図 第7図 手続補正書(方式) 平底・ビア月13日 1、事件の表示 平成2年特許願第72377号 2、発明の名称 シリコンウェハ 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 神奈川県用崎市中原区上小田中1015番地名称
(522)富士通株式会社 4、代理人 郵便番号 211 住所 神奈川県用崎市中原区上小田中1015番地6、
補正の対象 図面の第2図(a) 7、補正の内容 図面の第2図<a)を別紙の通り補正する。 (第2図(b)の内容に変更なし。) 8、添付書類の目録 (1)  補正図面(第2図) 以上 (1oo)面 (Q) 従来ウェハの(100)面と(111)面でのロゼ7)
・パターンを示す図第2図
Figure 1 is a diagram showing the relationship between boron concentration and rosette pattern length of the present invention, Figure 2 is a diagram showing rosette patterns on the (100) plane and (1111 plane) of a conventional wafer, and Figure 3 is a diagram showing the rosette pattern length of the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating the crystal growth method of the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the amounts of B and Af added in the present invention. FIGS. 6 and 7 are diagrams explaining the present invention in detail, FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the oxygen concentration in a conventional silicon wafer and the change in warpage, and FIG. FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the density of oxygen precipitates and warpage in a silicon wafer according to an example. Figure (100) plane (6') 1m) plane (b) Shows the rosette pattern on the (100) plane and (111) plane of a conventional wafer. Shows the relationship between the Ge concentration and the rosette pattern length of the disclosed invention. Fig. 5 shows the relationship between the amounts of B and A4 added according to the invention Fig. 4 shows a detailed explanation of the invention Fig. 6 shows a detailed explanation of the invention Figure 7 Procedural amendment (method) Flat bottom/via Month 13th 1, Display of the case 1990 Patent Application No. 72377 2, Name of the invention Silicon wafer 3, Person making the amendment Relationship to the case Patent applicant address 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Yozaki City, Kanagawa Prefecture Name (522) Fujitsu Ltd. 4, Agent Postal Code 211 Address 1015-6 Kamiodanaka, Nakahara Ward, Yozaki City, Kanagawa Prefecture
Figure 2 (a) of the drawing to be corrected 7. Contents of correction Figure 2 <a) of the drawing will be corrected as shown in the attached sheet. (There is no change in the contents of Figure 2 (b).) 8. List of attached documents (1) Corrected drawings (Figure 2) Above (1oo) plane (Q) (100) plane and (111) plane of conventional wafer Rosé 7)
・Figure 2 showing the pattern

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ボロンと該ボロン濃度の2〜11倍のゲルマニウ
ムとを含有することを特徴とするシリコンウエハ。
(1) A silicon wafer characterized by containing boron and germanium at a concentration 2 to 11 times that of boron.
(2)ボロンと該ボロン濃度の0.4〜2倍のスズとを
含有することを特徴とするシリコンウエハ。
(2) A silicon wafer characterized by containing boron and tin at a concentration of 0.4 to 2 times the boron concentration.
(3)ボロンと該ボロン濃度の0.3〜2倍の鉛とを含
有することを特徴とするシリコンウエハ。
(3) A silicon wafer containing boron and lead at a concentration of 0.3 to 2 times the boron concentration.
(4)ボロンと該ボロン濃度の1〜7倍のアルミニウム
又はガリウムとを含有することを特徴とするシリコンウ
エハ。
(4) A silicon wafer characterized by containing boron and aluminum or gallium at a concentration of 1 to 7 times the boron concentration.
(5)インジウムと該インジウム濃度の1〜5倍のボロ
ンとを含有することを特徴とするシリコンウエハ。
(5) A silicon wafer containing indium and boron at a concentration of 1 to 5 times the indium concentration.
(6)ボロンの濃度が1×10^1^8cm^−^3以
上であることを特徴とする請求項1〜3記載のシリコン
ウエハ。
(6) The silicon wafer according to any one of claims 1 to 3, wherein the concentration of boron is 1 x 10^1^8 cm^-^3 or more.
(7)ボロン濃度が3.8×10^1^7cm^−^3
以上であることを特徴とする請求項4記載のシリコンウ
エハ。
(7) Boron concentration is 3.8 x 10^1^7cm^-^3
The silicon wafer according to claim 4, wherein the silicon wafer is as follows.
(8)インジウム濃度が5.2×10^1^7cm^−
^3以上であることを特徴とする請求項5記載のシリコ
ンウエハ。
(8) Indium concentration is 5.2 x 10^1^7 cm^-
6. The silicon wafer according to claim 5, wherein the silicon wafer is ^3 or more.
(9)濃度が5×10^1^7cm^−^3以上の酸素
を含有することを特徴とする請求項1〜8記載のシリコ
ンウエハ。
(9) The silicon wafer according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it contains oxygen at a concentration of 5 x 10^1^7 cm^-^3 or more.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2304804A2 (en) * 2008-06-16 2011-04-06 Calisolar, Inc. Germanium-enriched silicon material for making solar cells
US8758507B2 (en) 2008-06-16 2014-06-24 Silicor Materials Inc. Germanium enriched silicon material for making solar cells

Cited By (3)

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