JPH08225396A - シリコンウェーハ - Google Patents
シリコンウェーハInfo
- Publication number
- JPH08225396A JPH08225396A JP7309779A JP30977995A JPH08225396A JP H08225396 A JPH08225396 A JP H08225396A JP 7309779 A JP7309779 A JP 7309779A JP 30977995 A JP30977995 A JP 30977995A JP H08225396 A JPH08225396 A JP H08225396A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- interstitial oxygen
- silicon
- oxygen concentration
- measured
- silicon wafer
- Prior art date
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- Pending
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 酸素成長縞による格子間酸素濃度のばらつき
の小さいシリコンウェーハを工業的に得る。 【解決手段】 チョクラルスキー法で製造したシリコン
単結晶から作られたシリコンウェーハにおいて、その中
に含まれる格子間酸素濃度の変動を０．４ｐｐｍａ（１
９７９年 ＡＳＴＭ換算）以下とする。
の小さいシリコンウェーハを工業的に得る。 【解決手段】 チョクラルスキー法で製造したシリコン
単結晶から作られたシリコンウェーハにおいて、その中
に含まれる格子間酸素濃度の変動を０．４ｐｐｍａ（１
９７９年 ＡＳＴＭ換算）以下とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸素濃度のばらつ
きの少ないシリコンウェーハに関する。
きの少ないシリコンウェーハに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣ製造の産業においてはシリコンウェ
ーハが広く使われており、その中でも酸素を含有したい
わゆるチョクラルスキー法（ＣＺ法）ウェーハが多く使
われている。その理由として成長中に取り込まれた過飽
和のシリコンウェーハ中の格子間酸素がＩＣ製造におけ
る高温熱処理プロセスで析出を起こし重金属のゲッター
源となったり、また、シリコンウェーハの機械的な強度
を増す作用があり、工業的には重要な利点を与えてい
る。
ーハが広く使われており、その中でも酸素を含有したい
わゆるチョクラルスキー法（ＣＺ法）ウェーハが多く使
われている。その理由として成長中に取り込まれた過飽
和のシリコンウェーハ中の格子間酸素がＩＣ製造におけ
る高温熱処理プロセスで析出を起こし重金属のゲッター
源となったり、また、シリコンウェーハの機械的な強度
を増す作用があり、工業的には重要な利点を与えてい
る。
【０００３】ところで、このようなシリコンウェーハ中
の格子間酸素に関しては、石英ルツボ中にシリコンポリ
ナゲットを電気抵抗率を調節するためのドーパントと一
緒に充填し、黒鉛ヒーターで加熱溶融し、種結晶を浸し
てシリコン単結晶棒を引き上げるいわゆるＣＺ法におい
て、石英ルツボから溶出する酸素がシリコン単結晶棒中
に混入され、格子間酸素不純物として取り込まれること
がよく知られている。かかる格子間酸素不純物は、シリ
コン融液中の対流による不均一温度変動のために単結晶
棒中に不均一に取り込まれ、いわゆる成長縞を引き起こ
す。かかる成長縞にはドーパント不純物と酸素不純物の
２種類が起因してくるが特に酸素起因のものが酸素成長
縞といわれている。
の格子間酸素に関しては、石英ルツボ中にシリコンポリ
ナゲットを電気抵抗率を調節するためのドーパントと一
緒に充填し、黒鉛ヒーターで加熱溶融し、種結晶を浸し
てシリコン単結晶棒を引き上げるいわゆるＣＺ法におい
て、石英ルツボから溶出する酸素がシリコン単結晶棒中
に混入され、格子間酸素不純物として取り込まれること
がよく知られている。かかる格子間酸素不純物は、シリ
コン融液中の対流による不均一温度変動のために単結晶
棒中に不均一に取り込まれ、いわゆる成長縞を引き起こ
す。かかる成長縞にはドーパント不純物と酸素不純物の
２種類が起因してくるが特に酸素起因のものが酸素成長
縞といわれている。
【０００４】酸素成長縞はＩＣ製造工程において高温熱
処理により酸素析出物を作り、縞状になり酸素析出量の
多いところと少ないところを現出させ酸素析出縞とな
る。ＩＣ製造にとっては、不純物のゲッタリングなどの
ためには析出は均一になった方が好ましい。
処理により酸素析出物を作り、縞状になり酸素析出量の
多いところと少ないところを現出させ酸素析出縞とな
る。ＩＣ製造にとっては、不純物のゲッタリングなどの
ためには析出は均一になった方が好ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みなされたもので、その目的は、不純物のゲッタリン
グ効果などに優れ、半導体装置の製造工程に有効に供す
ることができるシリコンウェーハを提供することにあ
る。
鑑みなされたもので、その目的は、不純物のゲッタリン
グ効果などに優れ、半導体装置の製造工程に有効に供す
ることができるシリコンウェーハを提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、チョクラルスキー法で製造したシリコン単結
晶から作られたシリコンウェーハで、その中に含まれる
格子間酸素濃度の変動が０．４ｐｐｍａ（１９７９年
ＡＳＴＭ換算）以下であることを特徴とするシリコンウ
ェーハである。
本発明は、チョクラルスキー法で製造したシリコン単結
晶から作られたシリコンウェーハで、その中に含まれる
格子間酸素濃度の変動が０．４ｐｐｍａ（１９７９年
ＡＳＴＭ換算）以下であることを特徴とするシリコンウ
ェーハである。
【０００７】前記格子間酸素濃度の変動は、以下の方
法、すなわち：チョクラルスキー法により成長させたシ
リコン単結晶棒をいくつかの部分に丸切りし、さらに成
長軸方向に平行に切断してシリコンスラブを作成し、そ
のスラブの両面を化学研磨した後、フーリエトランスフ
ォーム計算機能の付いた赤外分光機に顕微鏡を付けた顕
微ＦＴＩＲを用いて、試料の成長軸方向に微小ステップ
で走査することにより、１１０７ｃｍ-1の格子間酸素と
シリコンのＳｉ−Ｏ結合から発せられるピークを使用し
て格子間酸素濃度を測定し、この測定値のピークの山と
谷の部分の濃度差を算出する方法、により測定すること
が好ましい。
法、すなわち：チョクラルスキー法により成長させたシ
リコン単結晶棒をいくつかの部分に丸切りし、さらに成
長軸方向に平行に切断してシリコンスラブを作成し、そ
のスラブの両面を化学研磨した後、フーリエトランスフ
ォーム計算機能の付いた赤外分光機に顕微鏡を付けた顕
微ＦＴＩＲを用いて、試料の成長軸方向に微小ステップ
で走査することにより、１１０７ｃｍ-1の格子間酸素と
シリコンのＳｉ−Ｏ結合から発せられるピークを使用し
て格子間酸素濃度を測定し、この測定値のピークの山と
谷の部分の濃度差を算出する方法、により測定すること
が好ましい。
【０００８】上記測定方法を採用することにより、シリ
コンウェーハの格子間酸素濃度の均一性が高いかどうか
を確認することができるので、シリコン単結晶棒から、
格子間酸素濃度の均一性に優れたシリコンウェーハを抽
出して半導体装置の製造工程に有効に供することができ
る。
コンウェーハの格子間酸素濃度の均一性が高いかどうか
を確認することができるので、シリコン単結晶棒から、
格子間酸素濃度の均一性に優れたシリコンウェーハを抽
出して半導体装置の製造工程に有効に供することができ
る。
【０００９】上記測定方法において酸素成長縞を定量的
に測定する手段はフーリエトランスフォーム計算機能の
付いた赤外分光器に顕微鏡を付けたいわゆる顕微ＦＴＩ
Ｒである。本発明の実施例では、顕微ＦＴＩＲを最適の
状態にセッティングし空間分解能を５０μｍ×５０μｍ
とし、酸素濃度の測定ばらつきを０．０１ｐｐｍａ（１
９７９年ＡＳＴＭ基準）以下に抑えることを可能にし測
定に供した。
に測定する手段はフーリエトランスフォーム計算機能の
付いた赤外分光器に顕微鏡を付けたいわゆる顕微ＦＴＩ
Ｒである。本発明の実施例では、顕微ＦＴＩＲを最適の
状態にセッティングし空間分解能を５０μｍ×５０μｍ
とし、酸素濃度の測定ばらつきを０．０１ｐｐｍａ（１
９７９年ＡＳＴＭ基準）以下に抑えることを可能にし測
定に供した。
【００１０】ＣＺ法で成長させた多数のシリコン単結晶
を成長方向に平行に切断し、かかる顕微ＦＴＩＲでその
格子間酸素の変動を測定し、変動幅の少ないシリコン単
結晶棒があるかどうかを探索し、工業的に供せないかど
うかを種々検討した。
を成長方向に平行に切断し、かかる顕微ＦＴＩＲでその
格子間酸素の変動を測定し、変動幅の少ないシリコン単
結晶棒があるかどうかを探索し、工業的に供せないかど
うかを種々検討した。
【００１１】次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明する。
に説明する。
【００１２】
【実施例】石英ルツボ中に１００ｋｇのシリコン単結晶
棒を充填し、直径２００ｍｍで引上方位が＜１００＞の
長さ７０ｃｍのシリコン単結晶棒を成長させた。成長条
件については種々ふることにより、成長縞が変化するよ
うにした。成長させた単結晶棒を幾つかの部位に丸切り
し、さらに成長軸方向に平行に切断し、シリコンスラブ
を製作した。そのスラブの両面を化学研磨し最終的に２
ｍｍの厚さを持つシリコンスラブを作成し、格子間酸素
測定用の試料に供した。顕微ＦＴＩＲのアパーチュアサ
イズを５０μｍ×５０μｍに調整し、かかるシリコンス
ラブを載せ測定した。
棒を充填し、直径２００ｍｍで引上方位が＜１００＞の
長さ７０ｃｍのシリコン単結晶棒を成長させた。成長条
件については種々ふることにより、成長縞が変化するよ
うにした。成長させた単結晶棒を幾つかの部位に丸切り
し、さらに成長軸方向に平行に切断し、シリコンスラブ
を製作した。そのスラブの両面を化学研磨し最終的に２
ｍｍの厚さを持つシリコンスラブを作成し、格子間酸素
測定用の試料に供した。顕微ＦＴＩＲのアパーチュアサ
イズを５０μｍ×５０μｍに調整し、かかるシリコンス
ラブを載せ測定した。
【００１３】試料の成長軸方向に約７ｍｍ幅１００μｍ
ステップで走査し、さらにその直角方向に５０μｍずつ
４回ずらし同様に測定を行なった。測定には１１０７ｃ
ｍ-1の格子間酸素とシリコンのＳｉ−Ｏ結合から発せら
れるピークを使用し格子間酸素濃度の測定を行なった。
かかる測定値のピークの山と谷の部分の濃度差を算出し
格子間酸素の成長縞の評価の指標とした。
ステップで走査し、さらにその直角方向に５０μｍずつ
４回ずらし同様に測定を行なった。測定には１１０７ｃ
ｍ-1の格子間酸素とシリコンのＳｉ−Ｏ結合から発せら
れるピークを使用し格子間酸素濃度の測定を行なった。
かかる測定値のピークの山と谷の部分の濃度差を算出し
格子間酸素の成長縞の評価の指標とした。
【００１４】また、かかるウェーハを８００℃で４時間
窒素雰囲気中で焼鈍した後１０００℃で１６時間酸素雰
囲気中で熱処理し、室温まで冷却した後、酸化膜を弗酸
ではがしＸ線トポクラフで析出の状態を観察した。Ｘ線
トポグラフで析出が均一に起こっていることは、酸素析
出縞がほぼ見えなくなることから判断した。
窒素雰囲気中で焼鈍した後１０００℃で１６時間酸素雰
囲気中で熱処理し、室温まで冷却した後、酸化膜を弗酸
ではがしＸ線トポクラフで析出の状態を観察した。Ｘ線
トポグラフで析出が均一に起こっていることは、酸素析
出縞がほぼ見えなくなることから判断した。
【００１５】図１に平均格子間酸素濃度が２７ｐｐｍａ
（１９７９年ＡＳＴＭ基準）のウェーハの例を示した。
その測定値のピークの山（Ａ）と谷（Ｂ）の部分の濃度
差は０．７ｐｐｍａであることがわかった。図２に平均
格子間酸素濃度が２７ｐｐｍａ（１９７９年ＡＳＴＭ基
準）のウェーハでその測定値のピークの山（Ａ）と谷
（Ｂ）の部分の濃度差が０．４ｐｐｍａとなるものの例
を示した。
（１９７９年ＡＳＴＭ基準）のウェーハの例を示した。
その測定値のピークの山（Ａ）と谷（Ｂ）の部分の濃度
差は０．７ｐｐｍａであることがわかった。図２に平均
格子間酸素濃度が２７ｐｐｍａ（１９７９年ＡＳＴＭ基
準）のウェーハでその測定値のピークの山（Ａ）と谷
（Ｂ）の部分の濃度差が０．４ｐｐｍａとなるものの例
を示した。
【００１６】図１と図２の例から明らかにわかるよう
に、図１の例では酸素成長縞に沿って格子間酸素濃度の
変動が大きくＩＣデバイス製造に悪影響を与えることが
予見される。かかるシリコンスラブを直接前記の熱処理
を施したところ、Ｘ線トポクラフでは、図１ははっきり
と酸素析出縞が見られ、図２では見られなかったことか
ら図２の試料では酸素析出が均一に起こるに十分足りる
酸素成長縞中の格子間酸素のばらつきになっていること
がわかった。例えば、その測定値のピークの山（Ａ）と
谷（Ｂ）の部分の濃度差が０．４ｐｐｍａより大である
ようなシリコン単結晶では、かかる熱処理後のＸ線トポ
グラフ上で酸素析出縞が認められるようになり、半導体
装置の製造工程に有効に供することができるシリコンウ
ェーハではないことが判った。
に、図１の例では酸素成長縞に沿って格子間酸素濃度の
変動が大きくＩＣデバイス製造に悪影響を与えることが
予見される。かかるシリコンスラブを直接前記の熱処理
を施したところ、Ｘ線トポクラフでは、図１ははっきり
と酸素析出縞が見られ、図２では見られなかったことか
ら図２の試料では酸素析出が均一に起こるに十分足りる
酸素成長縞中の格子間酸素のばらつきになっていること
がわかった。例えば、その測定値のピークの山（Ａ）と
谷（Ｂ）の部分の濃度差が０．４ｐｐｍａより大である
ようなシリコン単結晶では、かかる熱処理後のＸ線トポ
グラフ上で酸素析出縞が認められるようになり、半導体
装置の製造工程に有効に供することができるシリコンウ
ェーハではないことが判った。
【００１７】以上の結果は成長させたシリコンの単結晶
棒を縦切りにしたシリコンスラブの結果であるが、微小
な格子間酸素のムラを測定するために便宜的に製造した
ものである。実際に工業的に供されるウェーハは成長軸
方向に垂直に切断されてポリッシュウェーハとされる。
本実施例で示した格子間酸素の成長縞はほぼ同心円状に
かかるウェーハ内に分布することとなり、その濃度や性
状は引き継がれる。したがって、格子間酸素の微小な変
動幅は０．４ｐｐｍａ以下が望ましく、実際に熱処理を
行ない、前記のごとくＸ線トポグラフで検査し析出が均
一になったウェーハであれば、これが、不純物のゲッタ
リング効果等に優れたシリコンウェーハであることを保
証することができる。
棒を縦切りにしたシリコンスラブの結果であるが、微小
な格子間酸素のムラを測定するために便宜的に製造した
ものである。実際に工業的に供されるウェーハは成長軸
方向に垂直に切断されてポリッシュウェーハとされる。
本実施例で示した格子間酸素の成長縞はほぼ同心円状に
かかるウェーハ内に分布することとなり、その濃度や性
状は引き継がれる。したがって、格子間酸素の微小な変
動幅は０．４ｐｐｍａ以下が望ましく、実際に熱処理を
行ない、前記のごとくＸ線トポグラフで検査し析出が均
一になったウェーハであれば、これが、不純物のゲッタ
リング効果等に優れたシリコンウェーハであることを保
証することができる。
【００１８】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、チョクラルスキー法で製造したシリコン単結晶
棒から、格子間酸素濃度の変動が０．４ｐｐｍａ（１９
７９年ＡＳＴＭ換算）以下であり、したがって不純物の
ゲッタリング効果などに優れ、半導体装置の製造工程に
有効に供することができるシリコンウェーハを提供する
ことができる。
よれば、チョクラルスキー法で製造したシリコン単結晶
棒から、格子間酸素濃度の変動が０．４ｐｐｍａ（１９
７９年ＡＳＴＭ換算）以下であり、したがって不純物の
ゲッタリング効果などに優れ、半導体装置の製造工程に
有効に供することができるシリコンウェーハを提供する
ことができる。
【図１】ＣＺ単結晶棒中の格子間酸素の微小分布を示す
グラフである。山（Ａ）と谷（Ｂ）の濃度差は０．７ｐ
ｐｍａ。
グラフである。山（Ａ）と谷（Ｂ）の濃度差は０．７ｐ
ｐｍａ。
【図２】ＣＺ単結晶棒中の格子間酸素の微小分布を示す
グラフである。山（Ａ）と谷（Ｂ）の濃度差は０．４ｐ
ｐｍａ。
グラフである。山（Ａ）と谷（Ｂ）の濃度差は０．４ｐ
ｐｍａ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岸 浩利 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越半 導体株式会社半導体磯部研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 チョクラルスキー法で製造したシリコン
単結晶から作られたシリコンウェーハで、その中に含ま
れる格子間酸素濃度の変動が０．４ｐｐｍａ（１９７９
年 ＡＳＴＭ換算）以下であることを特徴とするシリコ
ンウェーハ。 - 【請求項２】 前記格子間酸素濃度の変動は、以下の方
法、すなわち：チョクラルスキー法により成長させたシ
リコン単結晶棒をいくつかの部分に丸切りし、さらに成
長軸方向に平行に切断してシリコンスラブを作成し、そ
のスラブの両面を化学研磨した後、フーリエトランスフ
ォーム計算機能の付いた赤外分光機に顕微鏡を付けた顕
微ＦＴＩＲを用いて、試料の成長軸方向に微小ステップ
で走査することにより、１１０７ｃｍ-1の格子間酸素と
シリコンのＳｉ−Ｏ結合から発せられるピークを使用し
て格子間酸素濃度を測定し、この測定値のピークの山と
谷の部分の濃度差を算出する方法、 により測定されたものであることを特徴とする請求項１
に記載のシリコンウェーハ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7309779A JPH08225396A (ja) | 1995-11-04 | 1995-11-04 | シリコンウェーハ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7309779A JPH08225396A (ja) | 1995-11-04 | 1995-11-04 | シリコンウェーハ |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28918091A Division JP2528406B2 (ja) | 1991-10-07 | 1991-10-07 | シリコンの格子間酸素の成長縞の評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08225396A true JPH08225396A (ja) | 1996-09-03 |
Family
ID=17997154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7309779A Pending JPH08225396A (ja) | 1995-11-04 | 1995-11-04 | シリコンウェーハ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08225396A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002174593A (ja) * | 2000-12-06 | 2002-06-21 | Memc Japan Ltd | 単結晶インゴットの評価方法及びこれを用いた単結晶インゴットの切断方法 |
| TWI670488B (zh) * | 2014-10-22 | 2019-09-01 | 原子能與替代能源公署 | 半導體錠中之間隙氧濃度的特性分析方法 |
-
1995
- 1995-11-04 JP JP7309779A patent/JPH08225396A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002174593A (ja) * | 2000-12-06 | 2002-06-21 | Memc Japan Ltd | 単結晶インゴットの評価方法及びこれを用いた単結晶インゴットの切断方法 |
| TWI670488B (zh) * | 2014-10-22 | 2019-09-01 | 原子能與替代能源公署 | 半導體錠中之間隙氧濃度的特性分析方法 |
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