JPH0741399A - シリコン単結晶の熱処理方法 - Google Patents

シリコン単結晶の熱処理方法

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JPH0741399A
JPH0741399A JP18854093A JP18854093A JPH0741399A JP H0741399 A JPH0741399 A JP H0741399A JP 18854093 A JP18854093 A JP 18854093A JP 18854093 A JP18854093 A JP 18854093A JP H0741399 A JPH0741399 A JP H0741399A
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JP
Japan
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single crystal
silicon single
heat treatment
silicon
temperature
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Application number
JP18854093A
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English (en)
Inventor
Toshio Iwasaki
俊夫 岩崎
Kiyoshi Kojima
清 小島
Shunta Naito
俊太 内藤
Tsuneo Nakashizu
恒夫 中靜
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Nippon Steel Corp
Siltronic Japan Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
NSC Electron Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、チョクラルスキー法(以下、CZ
法)により製造されたシリコン単結晶を用いて、該シリ
コン単結晶から切り出されたシリコンウェーハを鏡面加
工し、さらにアンモニア系洗浄を行った際に見られる
0.07μm以上のエッチピットの発生を抑制するシリ
コン単結晶の熱処理方法を提供することを目的とする。 【構成】 本発明においては、先に1200〜1400
℃で高温熱処理した後、室温までの冷却過程において1
100℃〜850℃の温度域を0.1℃/分〜100℃
/分の速度で冷却する。好ましくは1℃/分〜20℃/
分の速度で冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、チョクラルスキー法
(以下、CZ法)により製造されたシリコン単結晶を用
いて、該シリコン単結晶から切り出されたシリコンウェ
ーハを鏡面加工し、さらにアンモニア系洗浄を行った際
にみられる0.07μm以上のエッチピットの発生を抑
制するシリコン単結晶の熱処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】CZ法により製造されたシリコン単結晶
中には固溶酸素が含まれている。また、これらの固溶酸
素はシリコン単結晶の製造過程において析出し、微小酸
素析出物となる。さらに、シリコン単結晶の製造過程に
おいてこの微小酸素析出物からごくまれではあるが転位
ループ等の微小二次欠陥が発生することがある。該シリ
コン単結晶から切り出され、鏡面加工を施されたシリコ
ンウェーハの最表面に、この微小二次欠陥が存在する
と、その後のアンモニア系洗浄の際、0.07μm以上
のエッチピットが形成される。エッチピット上にLSI
等の素子が形成されると、電界集中等が発生し、素子に
とって有害な影響を及ぼす。従って、歩留良くLSIを
製造するにはアンモニア系洗浄の際にエッチピットを形
成する微小二次欠陥を、従来技術においてシリコン単結
晶から消去する技術が重要である。しかし、従来にはそ
のような技術は存在しなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、C
Z法により製造されたシリコン単結晶から得られたシリ
コンウェーハを鏡面加工し、さらにアンモニア系洗浄し
た際に発生するエッチピットを抑制する、シリコン単結
晶の熱処理方法を提供することを目的とするものであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明においては、先に1200〜1400℃で高温
熱処理した後、室温までの冷却過程において1100℃
〜850℃の温度域を0.1℃/分〜100℃/分の速
度で冷却する。好ましくは、1100℃〜850℃の温
度域を1℃/分〜20℃/分の速度で冷却する。120
0℃〜1400℃の高温処理は10分以上で効果がみら
れるが、好ましくは30分以上である。シリコン単結晶
はウェーハであっても、ブロックであってもインゴット
であっても良い。
【0005】
【作用】CZ法によるシリコン単結晶の製造過程におい
て、融点から1200℃までの高温域は、酸素析出の発
生核の導入を行う効果がある。1200〜1100℃の
温度域は、発生核の安定化を行う効果がある。1100
℃以下の温度域では、発生核を中心として酸素析出が進
行し、微小酸素析出物を形成される。特に、1100℃
〜850℃の温度域では、微小酸素析出物からごくまれ
に転位ループなどの微小二次欠陥が発生することがあ
る。
【0006】鏡面研磨されたシリコンウェーハの表面に
微小二次欠陥が存在した場合には、その後のアンモニア
系洗浄の際エッチングされて、0.07μm以上のエッ
チピットを形成する。
【0007】通常の方法で製造されるCZシリコン単結
晶は、1100℃〜850℃の温度域の滞在時間が長い
ため、微小酸素析出物から低密度の微小二次欠陥が発生
し、それがアンモニア系洗浄で見られる0.07μm以
上のエッチピットの原因となっていた。
【0008】一方、育成したままの状態の通常のシリコ
ン単結晶を、1200℃以上の高温に保持することによ
り、微小二次欠陥を溶解し、その後、1100℃〜85
0℃の温度域を0.1℃/分以上の冷却速度で冷却する
ことにより、微小二次欠陥の発生を完全に抑制すること
ができるため、アンモニア系洗浄後に発生する0.07
μm以上のエッチピットを抑制することができる。ま
た、1℃/分以上の冷却速度で冷却することによりその
効果はより強くなるため、1℃/分以上の冷却速度で冷
却することが好ましい。ただし、1400℃を越える温
度での熱処理は融点直下であるために危険であり、製造
技術としては不向きである。また、1100℃〜850
℃の温度域の冷却速度が20℃/分を越えると、急冷凍
結欠陥と呼ばれる非常に安定な異種の欠陥が発生しはじ
め、100℃/分を越えると著しく高密度に形成される
ため、冷却速度は100℃/分以下としなければならな
い。また、20℃/分以下の冷却速度で冷却することが
好ましい。
【0009】この一連の熱処理の効果は、シリコン単結
晶がウェーハである場合に最も大きいが、インゴットあ
るいはブロックであっても充分な効果を持つ。
【0010】
【実施例】以下に本発明の実施例を挙げて説明するが、
本発明がこれらの実施例の記載によって制限されるもの
でないことは言うまでもない。
【0011】実施例1 試料として、以下のシリコン単結晶を用意した。 (1)シリコンウェーハ 用いたシリコンウェーハは以下の通りである。 伝導型:p型(ボロンドープ) 結晶径(ウェーハ径):6インチ(150mm) 抵抗率:10Ω・cm 酸素濃度:9.3〜9.5×1017atoms/cc(日本電子
工業振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出) 炭素濃度:<1.0×1017atoms/cc (日本電子
工業振興協会による炭素濃度換算係数を用いて算出) 熱処理を施すウェーハの厚み:0.625(mm) (2)シリコンブロック 用いたシリコンブロックは以下の通りである。 伝導型:p型(ボロンドープ) 結晶サイズ:100×100×100mm 抵抗率:10Ω・cm 酸素濃度:7.2〜7.5×1017atoms/cc(日本電子
工業振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出) 炭素濃度:<1.0×1017atoms/cc (日本電子
工業振興協会による炭素濃度換算係数を用いて算出) (3)シリコンインゴット 用いたシリコンインゴットは以下の通りである。 伝導型:n型(Pドープ) 結晶径:6インチ用(160mm) 抵抗率:2Ω・cm 酸素濃度:9.8〜10.0×1017atoms/cc(日本電
子工業振興協会による酸素濃度換算係数を用いて算出) 炭素濃度:<1.0×1017atoms/cc (日本電子
工業振興協会による炭素濃度換算係数を用いて算出) インゴット直胴部長さ:700(mm) これらのウェーハあるいはブロックあるいはインゴット
に対し、それぞれに次の本発明熱処理を行った。 熱処理温度:1350℃ 熱処理時間:120分 熱処理雰囲気:Ar の条件で熱処理を行った後1100℃まで降温し、続い
て 1100℃〜850℃の温度域を 冷却速度:10℃/分 熱処理雰囲気:Ar の条件で熱処理を行った。このウェーハ、あるいはブロ
ックから切り出したウェーハ、あるいはインゴットから
切り出したウェーハの表面を鏡面加工した上でアンモニ
ア系洗浄液NH4OH:H2 2 :H2 O=1:1:5
を用いて洗浄し、周知のパーティクル測定装置にて0.
07μ以上のエッチピット密度を測定し、その結果を表
1に示した。表1に示されるように0.07μm以上の
エッチピット密度は低く、本発明熱処理を施したウェー
ハ、あるいはシリコンブロックないしインゴットから切
り出されたウェーハは、アンモニア系洗浄液で洗浄した
際に発生する0.07μm以上のエッチピットが抑制さ
れていることを示している。
【0012】実施例2 CZ法で育成されたシリコンインゴットの種結晶側から
液面側までの任意の部位から切り出されたシリコンウェ
ーハに対し、実施例1の熱処理条件の内、熱処理工程
の冷却速度を1℃/分とした以外は同様の条件で熱処理
を施し、表面を鏡面加工した上でアンモニア系洗浄液N
4 OH:H2 2 :H2 O=1:1:5を用いて洗浄
し、周知のパーティクル測定装置にて0.07μ以上の
エッチピット密度を測定し、その結果を実施例1にあわ
せて表1に示した。表1に示されるように0.07μm
以上のエッチピット密度はいずれも低く、エッチピット
の発生が抑制されていることを示している。
【0013】実施例3 CZ法で育成されたシリコンインゴットの種結晶側から
液面側までの任意の部位から切り出されたシリコンウェ
ーハに対し、実施例1の熱処理条件の内、熱処理工程
の冷却速度を20℃/分とした以外は同様の条件で熱処
理を施し、表面を鏡面加工した上でアンモニア系洗浄液
NH4 OH:H2 2 :H2 O=1:1:5を用いて洗
浄し、周知のパーティクル測定装置にて0.07μ以上
のエッチピット密度を測定し、その結果を実施例1にあ
わせて表1に示した。表1に示されるように0.07μ
m以上のエッチピット密度はいずれも低く、エッチピッ
トの発生が抑制されていることを示している。
【0014】実施例4 CZ法で育成されたシリコンインゴットの種結晶側から
液面側までの任意の部位から切り出されたシリコンウェ
ーハに対し、実施例1の熱処理条件の内、熱処理工程
の冷却速度を0.1℃/分とした以外は同様の条件で熱
処理を施し、表面を鏡面加工した上でアンモニア系洗浄
液NH4 OH:H2 2 :H2 O=1:1:5を用いて
洗浄し、周知のパーティクル測定装置にて0.07μ以
上のエッチピット密度を測定し、その結果を実施例1に
あわせて表1に示した。表1に示されるように0.07
μm以上のエッチピット密度はいずれも低く、エッチピ
ットの発生が抑制されていることを示している。
【0015】実施例5 CZ法で育成されたシリコンインゴットの種結晶側から
液面側までの任意の部位から切り出されたシリコンウェ
ーハに対し、実施例1の熱処理条件の内、熱処理工程
の冷却速度を100℃/分とした以外は同様の条件で熱
処理を施し、表面を鏡面加工した上でアンモニア系洗浄
液NH4 OH:H2 2 :H2 O=1:1:5を用いて
洗浄し、周知のパーティクル測定装置にて0.07μ以
上のエッチピット密度を測定し、その結果を実施例1に
あわせて表1に示した。表1に示されるように0.07
μm以上のエッチピット密度はいずれも低く、エッチピ
ットの発生が抑制されていることを示している。
【0016】比較例1 CZ法で育成されたシリコンインゴットの種結晶側から
液面側までの任意の部位から切り出されたシリコンウェ
ーハに対し、実施例1の熱処理工程および行わず、
表面を鏡面加工した上でアンモニア系洗浄液NH4
H:H2 2 :H2 O=1:1:5を用いて洗浄し、周
知のパーティクル測定装置にて0.07μ以上のエッチ
ピット密度を測定し、その結果を実施例1にあわせて表
1に示した。表1に示されるように0.07μm以上の
エッチピット密度はいずれも高く、エッチピットの発生
が抑制されていないことを示している。
【0017】比較例2 CZ法で育成されたシリコンインゴットの種結晶側から
液面側までの任意の部位から切り出されたシリコンウェ
ーハに対し、実施例1の熱処理条件の内、熱処理工程
の熱処理温度を1190℃とした以外は同様の条件で熱
処理を施し、表面を鏡面加工した上でアンモニア系洗浄
液NH4 OH:H2 2 :H2 O=1:1:5を用いて
洗浄し、周知のパーティクル測定装置にて0.07μ以
上のエッチピット密度を測定し、その結果を実施例1に
あわせて表1に示した。表1に示されるように0.07
μm以上のエッチピット密度はいずれも高く、エッチピ
ットの発生が抑制されていないことを示している。
【0018】比較例3 CZ法で育成されたシリコンインゴットの種結晶側から
液面側までの任意の部位から切り出されたシリコンウェ
ーハに対し、実施例1の熱処理条件の内、熱処理工程
の冷却速度を110℃/分とした以外は同様の条件で熱
処理を施し、表面を鏡面加工した上でアンモニア系洗浄
液NH4 OH:H2 2 :H2 O=1:1:5を用いて
洗浄し、周知のパーティクル測定装置にて0.07μ以
上のエッチピット密度を測定し、その結果を実施例1に
あわせて表1に示した。表1に示されるように0.07
μm以上のエッチピット密度はいずれも高く、エッチピ
ットの発生が抑制されていないことを示している。
【0019】比較例4 CZ法で育成されたシリコンインゴットの種結晶側から
液面側までの任意の部位から切り出されたシリコンウェ
ーハに対し、実施例1の熱処理条件の内、熱処理工程
の冷却速度を0.05℃/分とする以外は同様の条件で
熱処理を施し、表面を鏡面加工した上でアンモニア系洗
浄液NH4 OH:H2 2 :H2 O=1:1:5を用い
て洗浄し、周知のパーティクル測定装置にて0.07μ
以上のエッチピット密度を測定し、その結果を実施例1
にあわせて表1に示した。表1に示されるように0.0
7μm以上のエッチピット密度はいずれも高く、エッチ
ピットの発生が抑制されていないことを示している。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】本発明の熱処理方法を行なうことによ
り、シリコンウェーハを鏡面加工した後、さらにアンモ
ニア系洗浄を行った際にみられる0.07μm以上のエ
ッチピットの発生を抑制することができるため、表面凹
凸が少なくMOSデバイス用ウェーハに適する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内藤 俊太 山口県光市大字島田3434番地 ニッテツ電 子株式会社内 (72)発明者 中靜 恒夫 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チョクラルスキー法で製造されたシリコ
    ン単結晶を、先に1200〜1400℃で高温熱処理し
    た後、室温までの冷却過程において1100℃〜850
    ℃の温度域を0.1℃/分〜100℃/分の速度で冷却
    することを特徴とするシリコン単結晶の熱処理方法。
  2. 【請求項2】 チョクラルスキー法で製造されたシリコ
    ン単結晶を、先に1200〜1400℃で高温熱処理し
    た後、室温までの冷却過程において1100℃〜850
    ℃の温度域を1℃/分〜20℃/分の速度で冷却するこ
    とを特徴とするシリコン単結晶の熱処理方法。
  3. 【請求項3】 シリコン単結晶がシリコンウェーハであ
    ることを特徴とする請求項1記載のシリコン単結晶の熱
    処理方法。
  4. 【請求項4】 シリコン単結晶がシリコンインゴットあ
    るいはシリコンブロックであることを特徴とする請求項
    1記載のシリコン単結晶の熱処理方法。
  5. 【請求項5】 請求項1の方法で製造されたシリコン単
    結晶であって、該シリコン単結晶から切り出されたシリ
    コンウェーハを鏡面加工し、加えてアンモニア系洗浄を
    行った際に、0.07μm以上のエッチピットの発生が
    抑制されていることを特徴とするシリコン単結晶。
JP18854093A 1993-07-29 1993-07-29 シリコン単結晶の熱処理方法 Pending JPH0741399A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006315950A (ja) * 1996-09-12 2006-11-24 Siltronic Ag 低欠陥密度を有するシリコン半導体ウエハの製造方法
JP2009035481A (ja) * 2008-09-24 2009-02-19 Shin Etsu Handotai Co Ltd シリコン単結晶ウエーハ
JP2010030856A (ja) * 2008-07-30 2010-02-12 Sumco Corp シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法およびシリコンエピタキシャルウェーハ
JP2015191970A (ja) * 2014-03-27 2015-11-02 三菱マテリアル株式会社 プラズマ処理装置用電極板及びその製造方法

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