JPH08203912A - Semiconductor wafer, semiconductor device using the same, manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor wafer, semiconductor device using the same, manufacturing method thereof

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JPH08203912A
JPH08203912A JP1358895A JP1358895A JPH08203912A JP H08203912 A JPH08203912 A JP H08203912A JP 1358895 A JP1358895 A JP 1358895A JP 1358895 A JP1358895 A JP 1358895A JP H08203912 A JPH08203912 A JP H08203912A
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semiconductor
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semiconductor wafer
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Hiroji Saida
広二 斉田
Akira Kanai
明 金井
Masayoshi Kobayashi
正義 小林
Satoshi Meguro
怜 目黒
Eiji Yanokura
栄二 矢ノ倉
Tetsuo Iijima
哲郎 飯島
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Abstract

PURPOSE: To avoid the deterioration in the junction characteristics at the pn junction part of a semiconductor device by avoiding the dislocation of thermal stress imposed on the inside of a bulk crystal and the dislocation caused on the surface of an epitaxial layer. CONSTITUTION: Within a semiconductor wafer composed of an n+type semiconductor substrate 1 wherein arsenic is introduced to a single crystal silicon or another semiconductor wafer composed of n+type semiconductor substrate 1 and n-type epitaxial layer 2, the inter-lattice oxygen concentration of the n+type semiconductor substrate 1 is set not to exceed 9×10<17> [atoms/cm<3> ]. Besides, within a semiconductor device composed of the n+type substrate 1 and the n-type epitaxial layer 2, the interlattice oxygen concentration of the n+type semiconductor substrate 1 is set not to exceed 9×10<17> [atoms/cm<3> ].

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、単結晶珪素に砒素(A
s)が導入された半導体基板で構成される半導体ウエー
ハ及びそれを用いた半導体装置並びにそれを用いた半導
体装置の製造方法に適用して有効な技術に関するもので
ある。
The present invention relates to arsenic (A
The present invention relates to a semiconductor wafer composed of a semiconductor substrate having s) introduced therein, a semiconductor device using the same, and a technique effectively applied to a method for manufacturing a semiconductor device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】複数個のMOSFET(etal xide
emiconductor ield ffect ransistor)の夫々を
並列に接続して高い電力を得る半導体装置(パワーMO
SFET)として、例えばnチャネル導電型の縦型MO
SFETを有する半導体装置の開発が行なわれている。
このnチャネル導電型の縦型MOSFETのドレイン領
域はn型半導体基板及びその主面上に形成されたn型エ
ピタキシャル層で構成される。
2. Description of the Related Art A plurality of MOSFETs (MetalOxide
SemiconductorFieldEffectTransistor)
Semiconductor devices connected in parallel to obtain high power (Power MO
SFET), for example, a vertical MO of n-channel conductivity type
Semiconductor devices having SFETs have been developed.
The drain region of this n-channel conductivity type vertical MOSFET
The area is an n-type semiconductor substrate and an n-type semiconductor formed on the main surface thereof.
It is composed of a epitaxial layer.

【0003】前記半導体装置は、その製造プロセスにお
いて半導体ウエーハに構成される。半導体ウエーハは、
n型半導体基板及びその主面上に形成されたn型エピタ
キシャル層で構成される。
The semiconductor device is formed into a semiconductor wafer in its manufacturing process. The semiconductor wafer is
It is composed of an n-type semiconductor substrate and an n-type epitaxial layer formed on the main surface thereof.

【0004】前記n型半導体基板はアンチモン(Sb)が
導入された単結晶珪素で形成され、縦型MOSFETの
オン抵抗を低減する目的として高不純物濃度で構成され
る。縦型MOSFETのオン抵抗の低減は半導体装置の
電力利得を高める重要な技術課題である。そこで、縦型
MOSFETのオン抵抗を更に低減する技術が例えば特
開平3−236225号公報に開示されている。この技
術は、単結晶珪素に対する固溶限度がアンチモンに比べ
て高い砒素(As)を使用し、n型半導体基板の不純物濃
度を更に高めて縦型MOSFETのオン抵抗を低減して
いる。
The n-type semiconductor substrate is made of single crystal silicon containing antimony (Sb) and has a high impurity concentration for the purpose of reducing the on-resistance of the vertical MOSFET. Reducing the on-resistance of a vertical MOSFET is an important technical issue for increasing the power gain of a semiconductor device. Therefore, a technique for further reducing the on-resistance of the vertical MOSFET is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-236225. This technique uses arsenic (As), which has a higher solid solubility limit in single crystal silicon than antimony, and further increases the impurity concentration of the n-type semiconductor substrate to reduce the on-resistance of the vertical MOSFET.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者は、前述の砒素を使用したn型半導体基板(主面が(1
00)結晶面に設定された半導体基板)について検討し
た結果、以下の問題点を見出した。
However, the present inventor has found that the above-mentioned n-type semiconductor substrate using arsenic (having a main surface of (1
As a result of studying (00) a semiconductor substrate set on a crystal plane), the following problems were found.

【0006】図12(模式平面図)及び図13(模式断面
図)に示すように、単結晶珪素に砒素が導入された高不
純物濃度のn型半導体基板14には、10〜12×10
17[atoms/cm3]程度の格子間酸素(Oi)が多く含まれ
る。このため、酸素析出による結晶欠陥15がバルク結
晶内部に多く発生し、半導体装置の製造プロセス中の熱
処理工程において、半導体ウエーハ12の周辺領域に熱
応力転位(スリップライン)16が多く発生する。この
熱応力転位16は、例えばnチャネル導電型の縦型MO
SFETの場合、ソース領域(n型半導体領域)とチャネ
ル形成領域(p型半導体領域)とで形成されるpn接合
部又はチャネル形成領域(p型半導体領域)とドレイン領
域(n型エピタキシャル層)とで形成されるpn接合部の
接合特性を劣化させ、リーク電流の増加をもたらす。
As shown in FIG. 12 (schematic plan view) and FIG. 13 (schematic cross-sectional view), a high impurity concentration n-type semiconductor substrate 14 in which arsenic is introduced into single crystal silicon has 10 to 12 × 10.
It contains a large amount of interstitial oxygen (Oi) of about 17 [atoms / cm 3 ]. Therefore, many crystal defects 15 due to oxygen precipitation are generated inside the bulk crystal, and many thermal stress dislocations (slip lines) 16 are generated in the peripheral region of the semiconductor wafer 12 in the heat treatment step in the manufacturing process of the semiconductor device. This thermal stress dislocation 16 is, for example, a vertical MO of n-channel conductivity type.
In the case of SFET, a pn junction formed by a source region (n-type semiconductor region) and a channel formation region (p-type semiconductor region) or a channel formation region (p-type semiconductor region) and a drain region (n-type epitaxial layer) The junction characteristics of the pn junction formed in step S4 are deteriorated, resulting in an increase in leak current.

【0007】また、酸素析出による結晶欠陥15の発生
により、n型エピタキシャル層13の表面に転位17が
多く発生する。この転位は縦型MOSFETのゲート絶
縁膜(熱酸化膜)の絶縁耐性を劣化させ、リーク電流の増
加をもたらす。
Further, due to the generation of crystal defects 15 due to oxygen precipitation, many dislocations 17 are generated on the surface of the n-type epitaxial layer 13. This dislocation deteriorates the insulation resistance of the gate insulating film (thermal oxide film) of the vertical MOSFET and causes an increase in leak current.

【0008】本発明の目的は、単結晶珪素に砒素が導入
された半導体基板で構成される半導体ウエーハにおい
て、バルク結晶内部に生じる熱応力転位の発生を防止す
る半導体ウエーハを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor wafer which is composed of a semiconductor substrate in which arsenic is introduced into single crystal silicon and which prevents generation of thermal stress dislocations generated inside the bulk crystal.

【0009】また、本発明の他の目的は、単結晶珪素に
砒素が導入された半導体基板及びその主面上に形成され
たエピタキシャル層で構成される半導体ウエーハにおい
て、バルク結晶内部に生じる熱応力転位の発生を防止す
ると共に、エピタキシャル層の表面に生じる転位の発生
を防止する半導体ウエーハを提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor wafer having arsenic introduced into single crystal silicon and a semiconductor wafer composed of an epitaxial layer formed on the main surface thereof with a thermal stress generated inside the bulk crystal. It is intended to provide a semiconductor wafer which prevents generation of dislocations and also prevents generation of dislocations generated on the surface of an epitaxial layer.

【0010】また、本発明の他の目的は、単結晶珪素に
砒素が導入された半導体基板及びその主面上に形成され
たエピタキシャル層で構成され、前記エピタキシャル層
と、このエピタキシャル層に形成された半導体領域とで
構成されるpn接合部を備えた半導体素子を有する半導
体装置において、半導体素子のpn接合部における接合
特性の劣化を防止する半導体装置を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to include a semiconductor substrate in which arsenic is introduced into single crystal silicon and an epitaxial layer formed on the main surface thereof. The epitaxial layer and the epitaxial layer are formed on the epitaxial layer. Another object of the present invention is to provide a semiconductor device having a semiconductor element having a pn junction formed of a semiconductor region and preventing deterioration of junction characteristics at the pn junction of the semiconductor element.

【0011】また、本発明の他の目的は、エピタキシャ
ル層の表面上に形成される熱酸化膜の絶縁耐性の劣化を
防止する半導体装置の製造方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device which prevents deterioration of insulation resistance of a thermal oxide film formed on the surface of an epitaxial layer.

【0012】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
Of the inventions disclosed in the present application, a representative one will be briefly described below.
It is as follows.

【0014】(1)単結晶珪素に砒素が導入された半導
体基板で構成される半導体ウエーハにおいて、前記半導
体基板の格子間酸素濃度を9×1017[atoms/cm3]以
下に設定する。
(1) In a semiconductor wafer composed of a semiconductor substrate in which arsenic is introduced into single crystal silicon, the interstitial oxygen concentration of the semiconductor substrate is set to 9 × 10 17 [atoms / cm 3 ] or less.

【0015】(2)単結晶珪素に砒素が導入された半導
体基板及びその主面上に形成されたエピタキシャル層で
構成される半導体ウエーハにおいて、半導体基板の格子
間酸素濃度を9×1017[atoms/cm3]以下に設定す
る。
(2) In a semiconductor wafer composed of a semiconductor substrate in which arsenic is introduced into single crystal silicon and an epitaxial layer formed on its main surface, the interstitial oxygen concentration of the semiconductor substrate is 9 × 10 17 [atoms]. / Cm 3 ] or less.

【0016】(3)前記手段(1)及び手段(2)に記
載の半導体基板の主面と対向するその裏面に、重金属汚
染物質を捕獲するエクストリンシックゲッタリング層を
形成する。エクストリンシックゲッタリング層は多結晶
珪素膜又は窒化珪素膜或は結晶欠陥層で形成される。
(3) An extrinsic gettering layer for trapping heavy metal contaminants is formed on the rear surface of the semiconductor substrate, which faces the main surface of the means (1) and (2). The extrinsic gettering layer is formed of a polycrystalline silicon film, a silicon nitride film, or a crystal defect layer.

【0017】(4)単結晶珪素に砒素が導入された半導
体基板及びその主面上に形成されたエピタキシャル層で
構成され、前記エピタキシャル層とこのエピタキシャル
層に形成された半導体領域とで形成されるpn接合部を
備えた半導体素子を有する半導体装置において、前記半
導体基板の格子間酸素濃度を9×1017[atoms/cm3
以下に設定する。
(4) It is composed of a semiconductor substrate in which arsenic is introduced into single crystal silicon and an epitaxial layer formed on the main surface thereof, and is formed of the epitaxial layer and a semiconductor region formed in this epitaxial layer. In a semiconductor device having a semiconductor element having a pn junction, the interstitial oxygen concentration of the semiconductor substrate is 9 × 10 17 [atoms / cm 3 ].
Set as follows.

【0018】(5)半導体装置の製造方法において、単
結晶珪素に砒素が導入され、かつその格子間酸素濃度が
9×1017[atoms/cm3]以下に設定された半導体基板
及びその主面上に形成されたエピタキシャル層で構成さ
れる半導体ウエーハを用意する工程と、前記エピタキシ
ャル層の主面上に熱酸化膜を形成する工程とを備える。
(5) In the method of manufacturing a semiconductor device, arsenic is introduced into single crystal silicon, and the interstitial oxygen concentration is set to 9 × 10 17 [atoms / cm 3 ] or less and its main surface. The method includes the steps of preparing a semiconductor wafer composed of the epitaxial layer formed above, and forming a thermal oxide film on the main surface of the epitaxial layer.

【0019】[0019]

【作用】上述した手段(1)によれば、酸素析出による
バルク結晶内部の結晶欠陥の量を低減することができる
ので、半導体装置の製造プロセス中の熱処理工程におい
て、バルク結晶内部に生じる熱応力転位の発生を防止す
ることができる。
According to the above-mentioned means (1), the amount of crystal defects inside the bulk crystal due to oxygen precipitation can be reduced, so that the thermal stress generated inside the bulk crystal in the heat treatment step in the manufacturing process of the semiconductor device. Generation of dislocation can be prevented.

【0020】上述した手段(2)によれば、酸素析出に
よるバルク結晶内部の結晶欠陥の量を低減することがで
きるので、半導体装置の製造プロセス中の熱処理工程に
おいて、半導体ウエーハに生じる熱応力転位の発生を防
止することができる。
According to the above-mentioned means (2), the amount of crystal defects inside the bulk crystal due to the oxygen precipitation can be reduced, so that the thermal stress dislocation generated in the semiconductor wafer in the heat treatment step in the manufacturing process of the semiconductor device. Can be prevented.

【0021】また、酸素析出によるバルク結晶内部の結
晶欠陥の量を低減することができるので、半導体装置の
製造プロセス中の熱処理工程において、バルク結晶内部
の結晶欠陥がエピタキシャル層に伝播するのを防止で
き、エピタキシャル層の表面に生じる転位の発生を防止
することができる。
Further, since the amount of crystal defects inside the bulk crystal due to oxygen precipitation can be reduced, it is possible to prevent the crystal defects inside the bulk crystal from propagating to the epitaxial layer in the heat treatment step in the manufacturing process of the semiconductor device. It is possible to prevent the generation of dislocations on the surface of the epitaxial layer.

【0022】上述した手段(3)によれば、重金属物質
を捕獲するエクストリンシックゲッタリング効果を備え
ることができる。
According to the above-mentioned means (3), it is possible to provide the extrinsic gettering effect for capturing the heavy metal substance.

【0023】上述した手段(4)によれば、酸素析出に
よるバルク結晶内部の結晶欠陥の量を低減することがで
き、半導体装置の製造プロセス中の熱処理工程におい
て、バルク結晶内部に生じる熱応力転位の発生を防止す
ることができるので、半導体素子のpn接合部における
接合特性の劣化を防止することができる。
According to the above-mentioned means (4), the amount of crystal defects inside the bulk crystal due to oxygen precipitation can be reduced, and thermal stress dislocations occurring inside the bulk crystal in the heat treatment step in the semiconductor device manufacturing process. Since it is possible to prevent the occurrence of the above, it is possible to prevent the deterioration of the junction characteristics at the pn junction of the semiconductor element.

【0024】上述した手段(5)によれば、酸素析出に
よるバルク結晶内部の結晶欠陥の量を低減することがで
き、半導体装置の製造プロセス中の熱処理工程におい
て、エピタキシャル層の表面に生じる転位の発生を防止
することができるので、エピタキシャル層の表面上に形
成される熱酸化膜の絶縁耐性の劣化を防止することがで
きる。
According to the above-mentioned means (5), the amount of crystal defects inside the bulk crystal due to oxygen precipitation can be reduced, and dislocations generated on the surface of the epitaxial layer in the heat treatment step in the manufacturing process of the semiconductor device can be reduced. Since it can be prevented from occurring, deterioration of the insulation resistance of the thermal oxide film formed on the surface of the epitaxial layer can be prevented.

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明の構成について、実施例ととも
に説明する。
EXAMPLES The structure of the present invention will be described below with reference to examples.

【0026】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。
In all the drawings for explaining the embodiments, parts having the same functions are designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

【0027】(実 施 例 1)図1は、本発明の実施例1
である半導体ウエーハの平面図であり、図2は前記半導
体ウエーハの要部拡大断面図である。
Example 1 FIG. 1 shows Example 1 of the present invention.
2 is a plan view of the semiconductor wafer, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the semiconductor wafer.

【0028】図1及び図2に示すように、半導体ウエー
ハは、単結晶珪素に例えば3×1019[atoms/cm3]程
度の砒素(As)が導入された高不純物濃度のn+型半導
体基板1で構成される。このn+型半導体基板1の格子間
酸素濃度は例えば9×1017[atoms/cm3]程度に設定
される。n+型半導体基板1の主面は(100)結晶面で形
成され、その結晶面での抵抗値は約0.006[Ωcm]
程度に設定される。砒素は単結晶珪素に対する固溶限度
がアンチモン(Sb)に比べて高いので、n+型半導体基板
1の不純物濃度をアンチモンに比べて高めることができ
る。
As shown in FIGS. 1 and 2, a semiconductor wafer is a high impurity concentration n + type semiconductor substrate in which arsenic (As) of about 3 × 10 19 [atoms / cm 3 ] is introduced into single crystal silicon. It consists of 1. The interstitial oxygen concentration of the n + type semiconductor substrate 1 is set to, for example, about 9 × 10 17 [atoms / cm 3 ]. The main surface of the n + type semiconductor substrate 1 is formed of a (100) crystal plane, and the resistance value on the crystal plane is about 0.006 [Ωcm].
It is set to a degree. Since the solid solution limit of arsenic in single crystal silicon is higher than that of antimony (Sb), the impurity concentration of the n + type semiconductor substrate 1 can be increased as compared with antimony.

【0029】前記n+型半導体基板1の主面と対向するそ
の裏面には重金属汚染物質を捕獲するエクストリンシッ
クゲッタリング層3が形成される。エクストリンシック
ゲッタリング層3は例えば多結晶珪素膜又は窒化珪素膜
で形成される。また、エクストリンシックゲッタリング
層3は結晶欠陥層(ダメージ層)で形成してもよい。結晶
欠陥層はn+型半導体基板1の裏面を研磨で荒すことによ
り形成される。つまり、半導体ウエーハは、重金属汚染
物質を捕獲するエクストリンシックゲッタリング効果を
備えている。
An extrinsic gettering layer 3 for trapping heavy metal contaminants is formed on the back surface of the n + type semiconductor substrate 1 which faces the main surface. The extrinsic gettering layer 3 is formed of, for example, a polycrystalline silicon film or a silicon nitride film. The extrinsic gettering layer 3 may be formed of a crystal defect layer (damage layer). The crystal defect layer is formed by roughening the back surface of the n + type semiconductor substrate 1 by polishing. That is, the semiconductor wafer has an extrinsic gettering effect of capturing heavy metal contaminants.

【0030】前記半導体ウエーハは、半導体装置の製造
プロセスで使用され、その製造プロセスにおいて数回の
熱処理工程が施される。そこで、本発明は、800〜1
000[℃]程度の温度条件下において、前記半導体ウ
エーハに熱処理を数回に渡って施す実験を試み、その
後、X線トポグラフで観察してみたところ、図3(模式
平面図)及び図4(模式断面図)に示すように、バルク結
晶内部に発生する結晶欠陥15の量が減少し、熱応力転
位の発生が無かった。そこで、本発明者は、n+型半導体
基板1の格子間酸素濃度を9×1017[atoms/cm3]に
設定すれば、熱応力転位の発生を防止できると考察す
る。
The semiconductor wafer is used in a manufacturing process of a semiconductor device, and a heat treatment step is performed several times in the manufacturing process. Therefore, the present invention is 800-1
An experiment in which the semiconductor wafer was subjected to heat treatment for several times under a temperature condition of about 000 [° C.] was attempted, and then observed with an X-ray topography. As a result, FIG. 3 (schematic plan view) and FIG. As shown in the schematic cross-sectional view), the amount of crystal defects 15 generated inside the bulk crystal was reduced and no thermal stress dislocation was generated. Therefore, the present inventors consider that the occurrence of thermal stress dislocations can be prevented by setting the interstitial oxygen concentration of the n + type semiconductor substrate 1 to 9 × 10 17 [atoms / cm 3 ].

【0031】このように、単結晶珪素に砒素が導入され
たn+型半導体基板1で構成される半導体ウエーハにおい
て、前記n+型半導体基板1の格子間酸素濃度を9×10
17[atoms/cm3]以下に設定することにより、酸素析出
によるバルク結晶内部の結晶欠陥(15)の量を低減する
ことができるので、半導体装置の製造プロセス中の熱処
理工程において、バルク結晶内部に生じる熱応力転位の
発生を防止することができる。
As described above, in the semiconductor wafer composed of the n + type semiconductor substrate 1 in which arsenic is introduced into the single crystal silicon, the interstitial oxygen concentration of the n + type semiconductor substrate 1 is 9 × 10.
By setting it to 17 [atoms / cm 3 ] or less, it is possible to reduce the amount of crystal defects (15) inside the bulk crystal due to oxygen precipitation. Therefore, in the heat treatment step during the semiconductor device manufacturing process, the inside of the bulk crystal can be reduced. It is possible to prevent the occurrence of thermal stress dislocation that occurs in the above.

【0032】また、前記n+型半導体基板1の裏面にエク
ストリンシックゲッタリング層3を形成することによ
り、重金属汚染物質を捕獲するエクストリンシックゲッ
タリング効果を備えることができるので、結晶欠陥の低
減に伴ってイントリンシックゲッタリング効果が低下し
ても、重金属汚染物質を捕獲することができ、重金属汚
染物質による熱酸化膜の絶縁耐圧の劣化を防止すること
ができる。
Further, by forming the extrinsic gettering layer 3 on the back surface of the n + type semiconductor substrate 1, an extrinsic gettering effect for trapping heavy metal contaminants can be provided, so that crystal defects are reduced. Even if the intrinsic gettering effect is reduced, heavy metal contaminants can be captured, and deterioration of the dielectric strength of the thermal oxide film due to heavy metal contaminants can be prevented.

【0033】(実 施 例 2)図5は、本発明の実施例
2である半導体ウエーハの要部断面図である。
(Embodiment 2) FIG. 5 is a cross-sectional view of essential parts of a semiconductor wafer according to Embodiment 2 of the present invention.

【0034】図5に示すように、半導体ウエーハは、単
結晶珪素に例えば3×1019[atoms/cm3]程度の砒素
(As)が導入された高不純物濃度のn+型半導体基板1及
びそのn+型半導体基板1の主面上に形成されたn型エピ
タキシャル層2で構成される。n+型半導体基板1の格子
間酸素濃度は、例えば9×1017[atoms/cm3]程度に
設定される。n+型半導体基板1の主面は(100)結晶面
で形成され、その結晶面での抵抗値は約0.006[Ω
cm]程度に設定される。n型エピタキシャル層2はn+型
半導体基板1の主面上にその結晶性に基づいて成長させ
た単結晶珪素で構成される。このn型エピタキシャル層
2は、n+型半導体基板1に比べて低い不純物濃度例えば
1×1016[atoms/cm3]程度のn型不純物が導入さ
れ、約0.6[Ωcm]程度の抵抗値に設定される。
As shown in FIG. 5, the semiconductor wafer is made of single crystal silicon, for example, arsenic of about 3 × 10 19 [atoms / cm 3 ].
It is composed of a high impurity concentration n + type semiconductor substrate 1 into which (As) is introduced and an n type epitaxial layer 2 formed on the main surface of the n + type semiconductor substrate 1. The interstitial oxygen concentration of the n + type semiconductor substrate 1 is set to, for example, about 9 × 10 17 [atoms / cm 3 ]. The main surface of the n + type semiconductor substrate 1 is formed of a (100) crystal plane, and the resistance value on the crystal plane is about 0.006 [Ω
cm] is set. N type epitaxial layer 2 is composed of single crystal silicon grown on the main surface of n + type semiconductor substrate 1 based on its crystallinity. The n-type epitaxial layer 2 is doped with an n-type impurity having a lower impurity concentration, for example, about 1 × 10 16 [atoms / cm 3 ] than the n + type semiconductor substrate 1, and has a resistance value of about 0.6 [Ωcm]. Is set to.

【0035】前記n+型半導体基板1の主面と対向するそ
の裏面には、前述の実施例1と同様に、重金属汚染物質
を捕獲するエクストリンシックゲッタリング層3が形成
される。つまり、本実施例の半導体ウエーハは、前述の
実施例1と同様に、重金属汚染物質を捕獲するエクスト
リンシックゲッタリング効果を備えている。
An extrinsic gettering layer 3 for trapping heavy metal contaminants is formed on the back surface of the n + type semiconductor substrate 1 which faces the main surface, as in the first embodiment. That is, the semiconductor wafer of this embodiment has the extrinsic gettering effect of trapping heavy metal pollutants, as in the first embodiment.

【0036】前記半導体ウエーハは、半導体装置の製造
プロセスで使用され、その製造プロセスにおいて数回の
熱処理工程が施される。そこで、本発明は、800〜1
000[℃]程度の温度条件下において、前記半導体ウ
エーハに熱処理を数回に渡って施す実験を試み、その
後、前述の実施例1と同様に、X線トポグラフで観察し
てみたところ、バルク結晶内部に発生する結晶欠陥の量
が減少し、熱応力転位の発生が無かった。また、n型エ
ピタキシャル層2の表面にも転位の発生が無かった。そ
こで、前述の実施例1と同様に、n+型半導体基板1の格
子間酸素濃度を9×1017[atoms/cm3]に設定すれ
ば、熱応力転位の発生を防止できると共に、n型エピタ
キシャル層2の表面に生じる転位の発生も防止できると
考察する。
The semiconductor wafer is used in a manufacturing process of a semiconductor device, and a heat treatment step is performed several times in the manufacturing process. Therefore, the present invention is 800-1
An experiment was conducted in which the semiconductor wafer was subjected to heat treatment several times under a temperature condition of about 000 [° C.], and then, observation with an X-ray topography was carried out in the same manner as in Example 1 above, and it was found that a bulk crystal was obtained. The amount of crystal defects generated inside was reduced and no thermal stress dislocation was generated. Further, no dislocation was generated on the surface of the n-type epitaxial layer 2. Therefore, similarly to the first embodiment described above, if the interstitial oxygen concentration of the n + type semiconductor substrate 1 is set to 9 × 10 17 [atoms / cm 3 ], the occurrence of thermal stress dislocations can be prevented and the n type epitaxial substrate can be formed. It is considered that dislocations generated on the surface of the layer 2 can be prevented.

【0037】このように、単結晶珪素に砒素が導入され
たn+型半導体基板1及びその主面上に形成されたn型エ
ピタキシャル層2で構成される半導体ウエーハにおい
て、前記n+型半導体基板1の格子間酸素濃度を9×10
17[atoms/cm3]以下に設定することにより、酸素析出
によるバルク結晶内部の結晶欠陥の量を低減することが
できるので、半導体装置の製造プロセス中の熱処理工程
において、バルク結晶内部に生じる熱応力転位の発生を
防止することができる。
As described above, in the semiconductor wafer composed of the n + type semiconductor substrate 1 in which arsenic is introduced into the single crystal silicon and the n type epitaxial layer 2 formed on the main surface thereof, the n + type semiconductor substrate 1 is Interstitial oxygen concentration 9 × 10
By setting it to 17 [atoms / cm 3 ] or less, the amount of crystal defects inside the bulk crystal due to oxygen precipitation can be reduced, so that the heat generated inside the bulk crystal during the heat treatment step during the semiconductor device manufacturing process can be reduced. Occurrence of stress dislocation can be prevented.

【0038】また、酸素析出によるバルク結晶内部の結
晶欠陥の量を低減することができるので、半導体装置の
製造プロセス中の熱処理工程において、バルク結晶内部
の結晶欠陥がn型エピタキシャル層に伝播するのを防止
でき、n型エピタキシャル層3の表面に生じる転位の発
生を防止することができる。
Since the amount of crystal defects inside the bulk crystal due to oxygen precipitation can be reduced, the crystal defects inside the bulk crystal propagate to the n-type epitaxial layer in the heat treatment step in the semiconductor device manufacturing process. It is possible to prevent the occurrence of dislocations on the surface of the n-type epitaxial layer 3.

【0039】また、前記n+型半導体基板1の裏面に重金
属汚染物質を捕獲するエクストリンシックゲッタリング
層3を形成することにより、前述の実施例1と同様の効
果が得られる。
Further, by forming the extrinsic gettering layer 3 which captures heavy metal contaminants on the back surface of the n + type semiconductor substrate 1, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

【0040】なお、本発明は、単結晶珪素に砒素が導入
されたn+型半導体基板1及びその主面上に形成されたp
型エピタキシャル層で構成される半導体ウエーハにも適
用できる。
According to the present invention, the n + type semiconductor substrate 1 in which arsenic is introduced into single crystal silicon and the p formed on the main surface thereof are used.
It can also be applied to a semiconductor wafer composed of a type epitaxial layer.

【0041】(実 施 例 3)図6は、本発明の実施例
3である縦型MOSFETを有する半導体装置の概略構
成を示す要部断面図である。
(Embodiment 3) FIG. 6 is a cross-sectional view of an essential part showing a schematic structure of a semiconductor device having a vertical MOSFET which is Embodiment 3 of the present invention.

【0042】図6に示すように、縦型MOSFETQn
を有する半導体装置は、単結晶珪素に例えば3×1019
[atoms/cm3]程度の砒素(As)が導入され、かつ格子
間酸素濃度が例えば9×1017[atoms/cm3]程度に設
定されたn+型半導体基板1及びその主面上に形成された
n型エピタキシャル層2で構成される。n+型半導体基板
1の主面は(100)結晶面で形成され、その結晶面での
抵抗値は約0.006[Ωcm]程度に設定される。n型
エピタキシャル層2は、n+型半導体基板1の主面上にそ
の結晶性に基づいて成長させた単結晶珪素で構成され
る。このn型エピタキシャル層2は、n+型半導体基板1
に比べて低い不純物濃度例えば1×1016[atoms/c
m3]程度のn型不純物が導入され、約0.6[Ωcm]程
度の抵抗値に設定される。
As shown in FIG. 6, the vertical MOSFET Qn
A semiconductor device having a single crystal silicon has, for example, 3 × 10 19
Arsenic (As) of about [atoms / cm 3 ] is introduced and formed on the n + type semiconductor substrate 1 and its main surface in which the interstitial oxygen concentration is set to about 9 × 10 17 [atoms / cm 3 ] for example. The formed n-type epitaxial layer 2 is formed. The main surface of the n + type semiconductor substrate 1 is formed of a (100) crystal plane, and the resistance value on the crystal plane is set to about 0.006 [Ωcm]. The n-type epitaxial layer 2 is composed of single crystal silicon grown on the main surface of the n + type semiconductor substrate 1 based on its crystallinity. This n-type epitaxial layer 2 is an n + type semiconductor substrate 1
Impurity concentration lower than that of, for example, 1 × 10 16 [atoms / c
An n-type impurity of about m 3 ] is introduced, and the resistance value is set to about 0.6 [Ωcm].

【0043】前記縦型MOSFETQnは、主に、チャ
ネル形成領域、ゲート絶縁膜4、ゲート電極5、ソース
領域及びドレイン領域で構成される。チャネル形成領域
はn型エピタキシャル層2の主面に形成されたp型半導
体領域6で形成される。ゲート絶縁膜4はn型エピタキ
シャル層2の主面上に形成された熱酸化珪素膜で形成さ
れる。ゲート電極5はゲート絶縁膜4の主面上に形成さ
れた多結晶珪素膜で形成される。ソース領域はチャネル
形成領域であるp型半導体領域6の主面に形成されたn+
型半導体領域7で形成される。ドレイン領域はn+型半導
体基板1及びn型エピタキシャル層2で形成される。即
ち、縦型MOSFETQnは、ソース領域(n+型半導体
領域7)とチャネル形成領域(p型半導体領域6)とで形
成されるpn接合部及びチャネル形成領域(p型半導体
領域6)とドレイン領域(n型エピタキシャル層2)とで
形成されるpn接合部を備える。
The vertical MOSFET Qn is mainly composed of a channel forming region, a gate insulating film 4, a gate electrode 5, a source region and a drain region. The channel formation region is formed by the p-type semiconductor region 6 formed on the main surface of the n-type epitaxial layer 2. Gate insulating film 4 is formed of a thermal silicon oxide film formed on the main surface of n type epitaxial layer 2. Gate electrode 5 is formed of a polycrystalline silicon film formed on the main surface of gate insulating film 4. The source region is n + formed on the main surface of the p-type semiconductor region 6 which is a channel formation region.
It is formed of the type semiconductor region 7. The drain region is formed by the n + type semiconductor substrate 1 and the n type epitaxial layer 2. That is, in the vertical MOSFET Qn, the pn junction formed by the source region (n + type semiconductor region 7) and the channel forming region (p type semiconductor region 6), the channel forming region (p type semiconductor region 6), and the drain region ( It comprises a pn junction formed with the n-type epitaxial layer 2).

【0044】前記チャネル形成領域であるp型半導体領
域6、ソース領域であるn+型半導体領域7の夫々には、
層間絶縁膜8に形成された接続孔9を通して配線10が
電気的に接続される。この配線10は例えばアルミニウ
ム膜又はアルミニウム合金膜で形成される。
Each of the p-type semiconductor region 6 which is the channel forming region and the n + -type semiconductor region 7 which is the source region,
The wiring 10 is electrically connected through the connection hole 9 formed in the interlayer insulating film 8. The wiring 10 is formed of, for example, an aluminum film or an aluminum alloy film.

【0045】なお、前記配線10の主面上には、図示し
ていないが、最終保護膜が形成される。また、前記n+型
半導体基板1の主面と対向するその裏面には電極11が
形成される。
Although not shown, a final protective film is formed on the main surface of the wiring 10. An electrode 11 is formed on the back surface of the n + type semiconductor substrate 1 which faces the main surface.

【0046】次に、前記縦型MOSFETQnを有する
半導体装置の製造方法について説明する。
Next, a method of manufacturing a semiconductor device having the vertical MOSFET Qn will be described.

【0047】まず、図5に示す半導体ウエーハを用意す
る。この半導体ウエーハは、バルク結晶内部に生じる熱
応力転位の発生を防止する効果、n型エピタキシャル層
2の表面に生じる転位の発生を防止する効果及びエクス
トリンシックゲッタリング効果を備えている。
First, the semiconductor wafer shown in FIG. 5 is prepared. This semiconductor wafer has the effect of preventing the generation of thermal stress dislocations that occur inside the bulk crystal, the effect of preventing the generation of dislocations that occur at the surface of the n-type epitaxial layer 2, and the extrinsic gettering effect.

【0048】次に、熱酸化処理を施し、前記n型エピタ
キシャル層2の主面上に熱酸化珪素膜からなるゲート絶
縁膜4を形成する。
Next, a thermal oxidation process is performed to form a gate insulating film 4 made of a thermal silicon oxide film on the main surface of the n-type epitaxial layer 2.

【0049】次に、前記ゲート絶縁膜4の主面上の全面
に例えばCVD法で堆積された多結晶珪素膜を形成す
る。この多結晶珪素膜には、抵抗値を低減する不純物が
その堆積中又は堆積後に導入される。
Next, a polycrystalline silicon film deposited by, eg, CVD method is formed on the entire main surface of the gate insulating film 4. Impurities that reduce the resistance value are introduced into the polycrystalline silicon film during or after the deposition.

【0050】次に、前記多結晶珪素膜にパターンニング
を施し、ゲート絶縁膜4の素子形成領域の主面上にゲー
ト電極5を形成する。
Then, the polycrystalline silicon film is patterned to form a gate electrode 5 on the main surface of the element formation region of the gate insulating film 4.

【0051】次に、前記ゲート電極5を不純物導入用マ
スクとして使用し、前記n型エピタキシャル層2の主面
にイオン打込み法でp型不純物(例えば硼素(B))を選択
的に導入する。
Next, using the gate electrode 5 as a mask for introducing impurities, p-type impurities (for example, boron (B)) are selectively introduced into the main surface of the n-type epitaxial layer 2 by an ion implantation method.

【0052】次に、熱拡散処理を施し、前記p型不純物
を拡散して、図7(要部断面図)に示すように、n型エピ
タキシャル層2の主面にチャネル形成領域であるp型半
導体領域6を形成する。この熱拡散処理は約1000
[℃]程度の温度雰囲気中で行なわれる。
Next, a thermal diffusion process is performed to diffuse the p-type impurities, and as shown in FIG. 7 (a cross-sectional view of an essential part), a p-type channel region, which is a channel forming region, is formed on the main surface of the n-type epitaxial layer 2. The semiconductor region 6 is formed. This thermal diffusion process is about 1000
It is performed in an atmosphere of a temperature of about [° C].

【0053】次に、前記p型半導体領域6の主面にイオ
ン打込み法でn型不純物(例えば砒素(As))を選択的
に導入する。
Next, an n-type impurity (for example, arsenic (As)) is selectively introduced into the main surface of the p-type semiconductor region 6 by an ion implantation method.

【0054】次に、熱拡散処理を施し、前記n型不純物
を拡散して、図8(要部断面図)に示すように、p型半導
体領域6の主面にソース領域であるn+型半導体領域7を
形成する。この熱拡散処理は約950[℃]程度の温度
雰囲気中で行なわれる。この工程において、縦型MOS
FETQnがほぼ完成する。
Next, a thermal diffusion process is performed to diffuse the n-type impurities, and as shown in FIG. 8 (main part sectional view), the main surface of the p-type semiconductor region 6 is an n + -type semiconductor that is a source region. Region 7 is formed. This thermal diffusion process is performed in an atmosphere of a temperature of about 950 [° C.]. In this process, vertical MOS
The FET Qn is almost completed.

【0055】次に、前記ゲート電極5の主面上を含む基
板の主面上の全面に層間絶縁膜8を形成する。層間絶縁
膜8は例えばCVD法で堆積した酸化珪素膜で形成され
る。
Next, an interlayer insulating film 8 is formed on the entire main surface of the substrate including the main surface of the gate electrode 5. The interlayer insulating film 8 is formed of, for example, a silicon oxide film deposited by the CVD method.

【0056】次に、前記層間絶縁膜8にn+型半導体領域
7、p型半導体領域6の夫々の一部の表面を露出する接
続孔9を形成する。
Next, a connection hole 9 is formed in the interlayer insulating film 8 to expose the surface of a part of each of the n + type semiconductor region 7 and the p type semiconductor region 6.

【0057】次に、図9(要部断面図)に示すように、前
記n+型半導体領域7、p型半導体領域6の夫々の一部の
表面上を含む層間絶縁膜8の主面上の全面に配線10を
形成する。この配線10は例えばアルミニウム膜又はア
ルミニウム合金膜で形成される。
Next, as shown in FIG. 9 (main part sectional view), on the main surface of the interlayer insulating film 8 including the surface of a part of each of the n + type semiconductor region 7 and the p type semiconductor region 6. The wiring 10 is formed on the entire surface. The wiring 10 is formed of, for example, an aluminum film or an aluminum alloy film.

【0058】次に、配線10の主面上に最終保護膜(図
示せず)を形成する。最終保護膜は例えばポリイミド系
の樹脂膜で形成される。
Next, a final protective film (not shown) is formed on the main surface of the wiring 10. The final protective film is formed of, for example, a polyimide resin film.

【0059】次に、前記n+型半導体基板1の裏面を例え
ばポリッシング技術で研削し、n+型半導体基板1の厚さ
を薄くする。この工程において、エクストリンシックゲ
ッタリング層3は除去される。
Next, the back surface of the n + type semiconductor substrate 1 is ground by, for example, a polishing technique to reduce the thickness of the n + type semiconductor substrate 1. In this step, the extrinsic gettering layer 3 is removed.

【0060】次に、前記n+型半導体基板1の裏面に電極
11を形成する。電極11は例えばニッケル(Ni)
膜、チタン(Ti)膜、ニッケル(Ni)膜、銀(Ag)膜の
夫々を順次積層した積層膜で形成される。この工程によ
り、図6に示す縦型MOSFETQnを有する半導体装
置がほぼ完成する。
Next, an electrode 11 is formed on the back surface of the n + type semiconductor substrate 1. The electrode 11 is, for example, nickel (Ni)
It is formed of a laminated film in which a film, a titanium (Ti) film, a nickel (Ni) film, and a silver (Ag) film are sequentially laminated. By this step, the semiconductor device having the vertical MOSFET Qn shown in FIG. 6 is almost completed.

【0061】このように、縦型MOSFETQnを有す
る半導体装置の製造プロセスには数回の熱処理工程が含
まれているが、n+型半導体基板1の格子間酸素濃度が9
×1017[atoms/cm3]に設定されているので、酸素析
出によるバルク結晶内部の結晶欠陥の量を低減でき、製
造プロセス中の熱処理工程において、バルク結晶内部に
生じる熱応力転位の発生を防止することができる。この
結果、ソース領域(n+型半導体領域7)とチャネル形成
領域(p型半導体領域6)とで形成されるpn接合部及び
チャネル形成領域(p型半導体領域6)とドレイン領域
(n型エピタキシャル層2)とで形成されるpn接合部
の接合特性の劣化を防止することができる。
As described above, the manufacturing process of the semiconductor device having the vertical MOSFET Qn includes several heat treatment steps, but the interstitial oxygen concentration of the n + type semiconductor substrate 1 is 9 times.
Since it is set to × 10 17 [atoms / cm 3 ], the amount of crystal defects inside the bulk crystal due to oxygen precipitation can be reduced, and the occurrence of thermal stress dislocations inside the bulk crystal during the heat treatment step in the manufacturing process. Can be prevented. As a result, the pn junction formed by the source region (n + type semiconductor region 7) and the channel forming region (p type semiconductor region 6), the channel forming region (p type semiconductor region 6), and the drain region (n type epitaxial layer) 2) It is possible to prevent the deterioration of the junction characteristics of the pn junction formed by and.

【0062】また、n+型半導体基板1の格子間酸素濃度
が9×1017[atoms/cm3]に設定されているので、酸
素析出によるバルク結晶内部の結晶欠陥の量を低減で
き、製造プロセス中の熱処理工程において、n型エピタ
キシャル層2の表面に生じる転位の発生を防止すること
ができる。この結果、n型エピタキシャル層2の表面上
に形成されるゲート絶縁膜(熱酸化珪素膜)4の絶縁耐圧
の劣化を防止することができる。
Further, since the interstitial oxygen concentration of the n + type semiconductor substrate 1 is set to 9 × 10 17 [atoms / cm 3 ], the amount of crystal defects inside the bulk crystal due to oxygen precipitation can be reduced and the manufacturing process It is possible to prevent dislocation from occurring on the surface of the n-type epitaxial layer 2 in the heat treatment step. As a result, it is possible to prevent the breakdown voltage of the gate insulating film (thermal silicon oxide film) 4 formed on the surface of the n-type epitaxial layer 2 from being deteriorated.

【0063】さらに、n+型半導体基板1の裏面に、重金
属汚染物質を捕獲するエクストリンシックゲッタリング
層3が形成されているので、重金属汚染物質によるゲー
ト絶縁膜4の絶縁耐性の劣化を防止することができる。
Further, since the extrinsic gettering layer 3 for capturing heavy metal contaminants is formed on the back surface of the n + type semiconductor substrate 1, it is possible to prevent the deterioration of the insulation resistance of the gate insulating film 4 due to the heavy metal contaminants. You can

【0064】また、前記縦型MOSFETQnは、図1
1(電圧−電流特性図)に示すデータAのVD−ID特性
が得られ、ソース領域とドレイン領域との間におけるリ
ーク電流量を低減できる。また、縦型MOSFETQn
は、図12(電圧−電流特性図)に示すデータCのよう
なVG−IG特性が得られ、ゲート絶縁膜4のリーク電
流量を低減できる。なお、図11に示すデータBは従来
の半導体ウエーハを使用した時のVD−ID特性であ
る。また、図12に示すデータDは従来の半導体ウエー
ハを使用した時のVG−IG特性である。
The vertical MOSFET Qn has the structure shown in FIG.
The VD-ID characteristic of the data A shown in 1 (voltage-current characteristic diagram) can be obtained, and the amount of leak current between the source region and the drain region can be reduced. In addition, the vertical MOSFET Qn
Shows the VG-IG characteristic like the data C shown in FIG. 12 (voltage-current characteristic diagram), and the amount of leak current of the gate insulating film 4 can be reduced. The data B shown in FIG. 11 is the VD-ID characteristic when a conventional semiconductor wafer is used. Further, data D shown in FIG. 12 is a VG-IG characteristic when a conventional semiconductor wafer is used.

【0065】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。
As described above, the invention made by the present inventor is:
Although the present invention has been specifically described based on the above-mentioned embodiments, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

【0066】例えば、本発明は、IGBT(nsulated
ate ipolar ransistor)を有する半導体装置に適
用することができる。
[0066] For example, the present invention is, IGBT (I nsulated
It can be applied to a semiconductor device having a G ate B ipolar T ransistor).

【0067】また、本発明は、バリアキップダイオード
素子を有する半導体装置に適用することができる。
Further, the present invention can be applied to a semiconductor device having a barrier Kip diode element.

【0068】[0068]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0069】単結晶珪素に砒素が導入された半導体基板
で構成される半導体ウエーハにおいて、バルク結晶内部
に生じる熱応力転位の発生を防止することができる。
In a semiconductor wafer composed of a semiconductor substrate in which arsenic is introduced into single crystal silicon, it is possible to prevent thermal stress dislocations occurring inside the bulk crystal.

【0070】単結晶珪素に砒素が導入された半導体基板
及びその主面上に形成されたエピタキシャル層で構成さ
れる半導体ウエーハにおいて、バルク結晶内部に生じる
熱応力転位の発生を防止することができると共に、エピ
タキシャル層の表面に生じる転位の発生を防止すること
ができる。
In a semiconductor wafer composed of a semiconductor substrate in which arsenic is introduced into single crystal silicon and an epitaxial layer formed on the main surface thereof, generation of thermal stress dislocations occurring inside the bulk crystal can be prevented and at the same time. It is possible to prevent dislocations from occurring on the surface of the epitaxial layer.

【0071】単結晶珪素に砒素が導入された半導体基板
及びその主面上に形成されたエピタキシャル層で構成さ
れ、前記エピタキシャル層とこのエピタキシャル層に形
成された半導体領域とで構成されるpn接合部を備えた
半導体素子を有する半導体装置において、前記半導体素
子のpn接合部における接合特性の劣化を防止すること
ができる。
A pn junction composed of a semiconductor substrate in which arsenic is introduced into single crystal silicon and an epitaxial layer formed on the main surface thereof, and composed of the epitaxial layer and a semiconductor region formed in the epitaxial layer. In a semiconductor device having a semiconductor element provided with, it is possible to prevent deterioration of the junction characteristics at the pn junction of the semiconductor element.

【0072】半導体装置の製造方法において、エピタキ
シャル層の表面上に形成される熱酸化膜の絶縁耐性の劣
化を防止することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device, it is possible to prevent the insulation resistance of the thermal oxide film formed on the surface of the epitaxial layer from deteriorating.

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

【図1】本発明の実施例1である半導体ウエーハの概略
構成を示す平面図。
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a semiconductor wafer that is Embodiment 1 of the present invention.

【図2】前記半導体ウエーハの要部拡大断面図。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the semiconductor wafer.

【図3】前記半導体ウエーハの模式平面図。FIG. 3 is a schematic plan view of the semiconductor wafer.

【図4】前記半導体ウエーハの模式断面図。FIG. 4 is a schematic sectional view of the semiconductor wafer.

【図5】本発明の実施例2である半導体ウエーハの概略
構成を示す要部断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view of essential parts showing a schematic configuration of a semiconductor wafer that is Embodiment 2 of the present invention.

【図6】本発明の実施例3である縦型MOSFETを有
する半導体装置の概略構成を図示す要部断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view of an essential part showing a schematic configuration of a semiconductor device having a vertical MOSFET that is Embodiment 3 of the present invention.

【図7】前記半導体装置の製造方法を説明するための要
部断面図。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part for explaining a method for manufacturing the semiconductor device.

【図8】前記半導体装置の製造方法を説明するための要
部断面図。
FIG. 8 is a fragmentary cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device.

【図9】前記半導体装置の製造方法を説明するための要
部断面図。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part for explaining a method for manufacturing the semiconductor device.

【図10】前記半導体装置に塔載される縦型MOSFE
Tの電圧−電流特性図。
FIG. 10 is a vertical MOSFE mounted on the semiconductor device.
The voltage-current characteristic view of T.

【図11】前記半導体装置に塔載される縦型MOSFE
Tの電圧−電流特性図。
FIG. 11 is a vertical MOSFE mounted on the semiconductor device.
The voltage-current characteristic view of T.

【図12】従来の問題点を説明するための半導体ウエー
ハの模式平面図。
FIG. 12 is a schematic plan view of a semiconductor wafer for explaining conventional problems.

【図13】従来の問題点を説明するための半導体ウエー
ハの模式断面図。
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor wafer for explaining conventional problems.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…n+型半導体基板、2…n型エピタキシャル層、3…
エクストリンシックゲッタリング層、4…ゲート絶縁
膜、5…ゲート電極、6…p型半導体領域、7…n+型半
導体領域、8…層間絶縁膜、9…接続孔、10…配線、
11…電極。
1 ... n + type semiconductor substrate, 2 ... n type epitaxial layer, 3 ...
Extrinsic gettering layer, 4 ... Gate insulating film, 5 ... Gate electrode, 6 ... P-type semiconductor region, 7 ... N + type semiconductor region, 8 ... Interlayer insulating film, 9 ... Connection hole, 10 ... Wiring,
11 ... Electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 目黒 怜 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 矢ノ倉 栄二 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 飯島 哲郎 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Rei Meguro 5-20-1, Josuihonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Inside the Semiconductor Division, Hitachi, Ltd. (72) Eiji Yanokura, Kodaira, Kodaira-shi, Tokyo 5-20-1 Honmachi, Ltd. Semiconductor Division, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Tetsuro Iijima 5-2-1, Josui Honcho, Kodaira-shi, Tokyo Inside Semiconductor Division, Hitachi Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 単結晶珪素に砒素が導入された半導体基
板で構成される半導体ウエーハにおいて、前記半導体基
板の格子間酸素濃度を9×1017[atoms/cm3]以下に
設定したことを特徴とする半導体ウエーハ。
1. A semiconductor wafer composed of a semiconductor substrate in which arsenic is introduced into single crystal silicon, wherein the interstitial oxygen concentration of the semiconductor substrate is set to 9 × 10 17 [atoms / cm 3 ] or less. Semiconductor wafer.
【請求項2】 単結晶珪素に砒素が導入された半導体基
板及びその主面上に形成されたエピタキシャル層で構成
される半導体ウエーハにおいて、前記半導体基板の格子
間酸素濃度を9×1017[atoms/cm3]以下に設定した
ことを特徴とする半導体ウエーハ。
2. A semiconductor wafer composed of a semiconductor substrate in which arsenic is introduced into single crystal silicon and an epitaxial layer formed on the main surface thereof, wherein the interstitial oxygen concentration of the semiconductor substrate is 9 × 10 17 [atoms]. / Cm 3 ], the semiconductor wafer is characterized by being set below.
【請求項3】 前記半導体基板の主面と対向するその裏
面に、重金属汚染物質を捕獲するエクストリンシックゲ
ッタリング層を形成したことを特徴とする請求項1又は
請求項2に記載の半導体ウエーハ。
3. The semiconductor wafer according to claim 1, wherein an extrinsic gettering layer for capturing heavy metal contaminants is formed on the back surface of the semiconductor substrate, which is opposite to the main surface of the semiconductor substrate.
【請求項4】 前記エクストリンシックゲッタリング層
は、多結晶珪素膜又は窒化珪素膜或は結晶欠陥層で形成
されることを特徴とする請求項3に記載の半導体ウエー
ハ。
4. The semiconductor wafer according to claim 3, wherein the extrinsic gettering layer is formed of a polycrystalline silicon film, a silicon nitride film, or a crystal defect layer.
【請求項5】 単結晶珪素に砒素が導入された半導体基
板及びその主面上に形成されたエピタキシャル層で構成
され、前記エピタキシャル層と、このエピタキシャル層
に形成された半導体領域とで形成されるpn接合部を備
えた半導体素子を有する半導体装置において、前記半導
体基板の格子間酸素濃度を9×1017[atoms/cm3]以
下に設定したことを特徴とする半導体装置。
5. A semiconductor substrate in which arsenic is introduced into single crystal silicon and an epitaxial layer formed on the main surface of the semiconductor substrate. The epitaxial layer and a semiconductor region formed in the epitaxial layer. A semiconductor device having a semiconductor element having a pn junction, wherein the interstitial oxygen concentration of the semiconductor substrate is set to 9 × 10 17 [atoms / cm 3 ] or less.
【請求項6】 半導体装置の製造方法において、単結晶
珪素に砒素が導入され、かつその格子間酸素濃度が9×
1017[atoms/cm3]以下に設定された半導体基板及び
その主面上に形成されたエピタキシャル層で構成される
半導体ウエーハを用意する工程と、前記エピタキシャル
層の主面上に熱酸化膜を形成する工程とを備えたことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
6. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein arsenic is introduced into single crystal silicon and the interstitial oxygen concentration is 9 ×.
10 17 [atoms / cm 3 ] or less, a step of preparing a semiconductor wafer composed of a semiconductor substrate and an epitaxial layer formed on the main surface thereof, and a thermal oxide film formed on the main surface of the epitaxial layer. And a step of forming the semiconductor device.
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