JPH08330199A - シリコン基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 酸素を含むシリコン基板１１の表面１１ｂ近
傍に１．０〜８．０×１０⁶ ｄｙｎ／ｃｍ² の引張応力
が働いているシリコン基板１１。 【効果】 ＤＺ層を形成するための特別の高温熱処理を
施すことなく、シリコン基板１１における表面荒れや不
純物の混入をなくすことができると共に、ＬＳＩの製造
過程で施される通常の熱処理の際、シリコン基板１１の
表面１１ｂ近傍に酸素析出やこれに伴う微小欠陥が発生
するのを確実に抑制することができる。この結果、歩留
りを高めてコストを削減することができ、高品質のＬＳ
Ｉの安定的な生産を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシリコン基板及びその製
造方法に関し、より詳細にはＬＳＩ等のデバイス作製用
基板として用いられ、表面近傍における酸素析出やこれ
に伴う微小欠陥の発生が抑制されたシリコン基板及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、この種のシリコン基板の大部分
は、チョクラルスキー法（以下、ＣＺ法と記す）と呼ば
れる単結晶引き上げ法で形成された単結晶シリコン（以
下、ＣＺシリコンと記す）を用いて製造されている。

【０００３】このＣＺ法では石英（ＳｉＯ₂ ）坩堝内に
充填したシリコン溶融液を回転させながらＣＺシリコン
を引き上げており、前記シリコン溶融液中には前記石英
坩堝より酸素が溶出している。このため前記ＣＺシリコ
ンを引き上げる際、この固液界面において約１０¹⁸ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ³ の濃度の酸素がこのＣＺシリコン中に取
り込まれる。

【０００４】一方、ＬＳＩの製造過程で施される通常の
熱処理温度は１０００℃以下であり、この温度領域にお
けるＣＺシリコン中の酸素の固溶度は約３×１０¹⁷ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ³ 以下であるので、ＣＺシリコンから形成
されたシリコン基板中には酸素が常に過飽和状態となっ
ている。このため、前記シリコン基板に熱処理を施すと
この過飽和状態の酸素がシリコン基板中でシリコン原子
と化合してＳｉＯ_X という構造で析出する（以下、この
構造変化を酸素析出、また析出したものを酸素析出物と
記す）。

【０００５】シリコン基板中に前記酸素析出物が形成さ
れると、該酸素析出物の近傍に転位や酸化誘起積層欠陥
（ＯＳＦ）等の微小欠陥が発生する。これらの微小欠陥
がデバイスの活性領域となる前記シリコン基板の表面近
傍に発生・存在すると、酸化膜耐圧、リーク電流等のデ
バイス特性に悪影響を及ぼし、有害となる。

【０００６】この問題に対処するため、前記シリコン基
板に不活性ガスまたは還元ガス雰囲気中、高温の熱処理
等を施し、この表面近傍にいわゆるＤＺ（Denuded Zon
e ）層を形成する方法（特開昭６１−１９３４５８号公
報、特開平５−２９１０９７号公報、特開平５−４７７
７２号公報）が採用されている。これらの方法では、前
記シリコン基板の表面近傍における酸素が熱処理により
外方へ拡散し、あるいは還元反応が促進されることによ
り、この表面近傍の酸素濃度が低下して前記ＤＺ層が形
成される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記したＤＺ層を形成
する従来の方法においては、不活性ガスまたは還元ガス
中、高温の熱処理を施しており、前記シリコン基板に表
面荒れや不純物の混入等が発生して品質が劣化し易く、
製品の歩留りが低下するという課題があった。また、Ｄ
Ｚ層の厚さを安定的に制御するのが難しいという課題が
あった。

【０００８】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、シリコン基板における表面荒れや不純物の混
入をなくすと共に、その表面近傍における酸素析出やＯ
ＳＦの発生を確実に抑制することができ、歩留りを高め
てコストを削減し、高品質のＬＳＩの安定的な生産を図
ることができるシリコン基板及びその製造方法を提供す
ることを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るシリコン基板は、酸素を含むシリコン基
板の表面近傍に１．０〜８．０×１０⁶ ｄｙｎ／ｃｍ²
の圧縮応力が働いていることを特徴としている（１）。

【００１０】また本発明に係るシリコン基板は、酸素を
含むシリコン基板の表面近傍に１．０〜８．０×１０⁶
ｄｙｎ／ｃｍ² の引張応力が働いていることを特徴とし
ている（２）。

【００１１】また本発明に係るシリコン基板の製造方法
は、酸素を含むシリコン基板を４００℃以下の温度範囲
に維持し、スパッタ法またはＣＶＤ法により前記シリコ
ン基板の表面または裏面の全体あるいは一部に所定の内
部応力を有する薄膜を形成することを特徴としている
（３）。

【００１２】

【作用】図１は本発明に係るシリコン基板（１）に作用
する応力分布状態を説明するために示した模式図であ
り、（ａ）は応力の分布図、（ｂ）はシリコン基板の断
面図を示している。酸素を含んだシリコン基板１１は厚
さがｔ_s であり、この裏面１１ａ全体には厚さがｔ_f の
薄膜１２が形成されており、薄膜１２内には例えばシリ
コン基板１１に平行な圧縮応力＋σ_f が発生している。
するとシリコン基板１１の裏面１１ａ近傍にはシリコン
基板１１に平行な引張応力−σ_s が発生する一方、シリ
コン基板１１の表面１１ｂ近傍にはシリコン基板１１に
平行な圧縮応力＋σ_s ／２が発生することとなり、また
裏面１１ａからの深さが厚さｔ_s の２／３の箇所におい
て応力のシリコン基板１１に平行な成分の大きさがゼロ
となる。また図示しないが、薄膜１２内にシリコン基板
１１に平行な引張応力−σ_f が発生している場合、シリ
コン基板１１の裏面１１ａ近傍にはシリコン基板１１に
平行な圧縮応力＋σ_s が発生する一方、シリコン基板１
１の表面１１ｂ近傍にはシリコン基板１１に平行な引張
応力−σ_s ／２が発生することとなる。そしてこれら薄
膜１２の内部応力σ_f とシリコン基板１１中に発生する
シリコン基板１１に平行な応力σ_s との関係は、下記の
数１式で示されることとなる。

【００１３】

【数１】 σ_s ＝−４σ_f ×ｔ_f ／ｔ_s また図２は本発明に係るシリコン基板（２）に作用する
応力分布状態を説明するために示した模式図であり、
（ａ）は応力の分布図、（ｂ）はシリコン基板の断面図
を示している。酸素を含んだシリコン基板２１は厚さが
ｔ_s であり、この表面２１ｂの一部には厚さがｔ_f の薄
膜２２が形成されており、薄膜２２内には例えばシリコ
ン基板２１に平行な圧縮応力＋σ_f が発生している。す
るとシリコン基板表面２１ｂにおける薄膜２２近傍には
シリコン基板２１に平行な引張応力−σ_s が発生する一
方、シリコン基板２１の裏面２１ａ近傍にはシリコン基
板２１に平行な圧縮応力＋σ_s ／２が発生することとな
り、また表面２１ｂからの深さが厚さｔ_s の２／３の箇
所において応力のシリコン基板２１に平行な成分の大き
さがゼロとなる。また図示しないが、薄膜２２内にシリ
コン基板２１に平行な引張応力−σ_f が発生している場
合、シリコン基板表面２１ｂにおける薄膜２２近傍には
シリコン基板２１に平行な圧縮応力＋σ_s が発生する一
方、シリコン基板２１の裏面２１ａ近傍にはシリコン基
板２１に平行な引張応力−σ_s ／２が発生することとな
る。そしてこれら薄膜２２のシリコン基板２１に平行な
内部応力σ_f とシリコン基板２１中に発生するシリコン
基板２１に平行な応力σ_s との関係は、上記の数１式で
示されることとなる。

【００１４】したがって、酸素を含むシリコン基板１
１、２１の表面１１ｂ、２１ｂに働いているシリコン基
板１１、２１に平行な応力の向きと大きさとは、この裏
面１１ａまたは表面２１ｂに形成された薄膜１２、２２
中のシリコン基板１１、２１に平行な内部応力σ_f によ
り制御されることとなる。このシリコン基板１１、２１
に平行な内部応力σ_f の向き（引張または圧縮）と大き
さとは、形成する薄膜１２、２２の種類、形成条件（形
成方法、形成時の基板温度、膜厚ｔ_f 等）により制御し
得る。

【００１５】一方、酸素を含むシリコン基板１１、２１
の表面１１ｂ、２１ｂに１．０〜８．０×１０⁶ ｄｙｎ
／ｃｍ² の引っ張りまたは圧縮応力が働いていると、こ
の表面１１ｂ、２１ｂに前記酸素析出や前記ＯＳＦが発
生し難くなる。この理由は定かでないが、表面近傍に所
定の引張応力が働いていると、熱処理中における格子間
酸素の外方拡散が促進されて、表面近傍の格子間酸素濃
度が低下し、表面近傍の酸素析出やＯＳＦの発生が抑制
されると推定される。また、表面近傍に所定の圧縮応力
が働いていると、表面近傍の格子が歪んで、酸素析出や
ＯＳＦが発生する空間が減少するので、表面近傍の酸素
析出やＯＳＦの発生が抑制されると考えられる。ただし
形成する薄膜１２、２２の膜厚ｔ_f 、シリコン基板１
１、２１の平坦度や反り、薄膜１２、２２の形成時間等
の制約上、直径が約６インチ以下のシリコン基板１１、
２１の場合、表面１１ｂ、２１ｂに働く圧縮応力または
引張応力の大きさは１．０〜３．０×１０⁶ ｄｙｎ／ｃ
ｍ² の範囲が望ましい。

【００１６】また、４００℃を超える温度に維持したシ
リコン基板１１、２１に薄膜を形成させると、電気的に
活性なサーマルドナー、ニューサーマルドナー、ニュー
ドナー等がシリコン基板１１、２１内に発生し易く、デ
バイス特性に悪影響を及ぼすので、薄膜形成時のシリコ
ン基板１１、１２の温度は４００℃以下が好ましい。ま
た２００℃を超える温度に維持したシリコン基板１１、
２１に薄膜を形成させた場合、シリコン基板１１、２１
中に不純物としてＦｅが固溶し、Ｆｅと他の不純物との
複合体が形成されていると、この複合体の解離、それに
続くＦｅの拡散、及びＦｅがシリコン原子と反応してＦ
ｅシリサイドを形成する反応が促進され易い。このＦｅ
シリサイドの析出はデバイス特性に悪影響を及ぼすの
で、薄膜形成時のシリコン基板１１、２１の温度は２０
０℃以下が望ましい。

【００１７】４００℃以下の温度範囲に維持したシリコ
ン基板１１、２１に内部応力を有する薄膜１２、２２を
形成する場合、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等を
適用することが可能である。ＣＶＤ法としては、シリコ
ン基板を４００℃以下の温度範囲に維持して薄膜を形成
させることが可能なプラズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法などの低温Ｃ
ＶＤ法が好ましい。またスパッタ法は、形成する薄膜１
２、２２と同じ組成のターゲットを使用し、シリコン基
板１１、２１を加熱する必要がなく、シリコン基板１
１、２１を２００℃以下の温度範囲に維持して薄膜を形
成することが可能であるため、薄膜を形成する方法とし
てもっとも望ましい。

【００１８】また薄膜１２、２２にはＳｉＯ₂ 膜、Ｓｉ
Ｏ−ＳｉＯ₂ 膜、多結晶シリコン膜、アモルファスシリ
コン膜、ＳｉＣ膜等のような内部応力を有する薄膜であ
れば、半導体膜、絶縁体膜、金属膜等いかなる種類の膜
でも用いることが可能である。ただし、形成する薄膜１
２、２２の膜厚ｔ_f 、形成時間、デバイス特性への影響
等の制約上、薄膜１２、２２としては大きな内部応力を
有する窒化シリコン膜が望ましい。

【００１９】上記構成のシリコン基板（１）によれば、
酸素を含むシリコン基板の表面近傍に１．０〜８．０×
１０⁶ ｄｙｎ／ｃｍ² の圧縮応力が働いているので、Ｄ
Ｚ層を形成するための特別の高温熱処理を施すことな
く、前記シリコン基板における表面荒れや不純物の混入
をなくし得ると共に、ＬＳＩの製造過程で施される通常
の熱処理の際、前記シリコン基板の表面近傍における酸
素析出及びこれに伴う微小欠陥の発生を確実に抑制し得
ることとなる。この結果、歩留りを高めてコストを削減
し得ることとなり、高品質のＬＳＩの安定的な生産を図
り得ることとなる。

【００２０】また上記構成のシリコン基板（２）によれ
ば、酸素を含むシリコン基板の表面近傍に１．０〜８．
０×１０⁶ ｄｙｎ／ｃｍ² の引張応力が働いているの
で、ＤＺ層を形成するための特別の高温熱処理を施すこ
となく、前記シリコン基板における表面荒れや不純物の
混入をなくし得ると共に、ＬＳＩの製造過程で施される
通常の熱処理の際、前記シリコン基板の表面近傍におけ
る酸素析出及びこれに伴う微小欠陥の発生を確実に抑制
し得ることとなる。この結果、歩留りを高めてコストを
削減し得ることとなり、高品質のＬＳＩの安定的な生産
を図り得ることとなる。

【００２１】また上記構成のシリコン基板の製造方法
（３）によれば、酸素を含むシリコン基板を４００℃以
下の温度範囲に維持し、スパッタ法またはＣＶＤ法によ
り前記シリコン基板の表面または裏面の全体あるいは一
部に所定の内部応力を有する薄膜を形成するので、前記
シリコン基板の加熱温度が比較的低く、また還元ガスを
使用していないため、前記シリコン基板における表面荒
れや不純物の混入をなくし得ると共に、内部応力の大き
さ及び向きが制御された薄膜を確実に形成し得ることと
なる。このため、前記シリコン基板の表面近傍に１．０
〜８．０×１０⁶ｄｙｎ／ｃｍ² の圧縮応力または引張
応力を容易に働かせ得ることとなり、酸素析出やこれに
伴う微小欠陥が発生するのを確実に抑制し、歩留りを高
めてコストを削減し得ることとなる。

【００２２】

【実施例及び比較例】以下、本発明に係るシリコン基板
及びその製造方法の実施例を図面に基づいて説明する。
図１（ｂ）は作用の欄で説明した本発明の実施例に係る
基板１０を示しており、このような構成の基板１０を製
造する場合、まず窒素が約５ｌ／ｍｉｎの速度で供給さ
れている横型拡散炉を用い、約８００℃の温度で約１６
時間の熱処理を施し、酸素を含むシリコン基板１１に酸
素析出核及び微小欠陥核を意図的に形成しておく。次に
シリコン基板１１の温度を４００℃以下の所定温度範囲
に維持し、スパッタ法またはＣＶＤ法によりシリコン基
板１１の裏面１１ａ全体に内部応力として圧縮応力を有
する厚さがｔ_f の薄膜１２を形成する。するとシリコン
基板１１の表面１１ｂ近傍に１．０〜８．０×１０⁶ ｄ
ｙｎ／ｃｍ² の圧縮応力が働く基板１０が形成される。

【００２３】以下に本実施例に係る基板１０を用い、酸
素析出及びこれに伴う微小欠陥を意図的に発生させる熱
処理（以下、この熱処理を酸素析出熱処理と記す）を施
した後、酸素析出物及びＯＳＦの発生状態の評価を行な
った結果について説明する。シリコン基板１１としては
酸素を約１．４×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ 含み、また
薄膜１２として窒化シリコン膜が形成されたものを用い
た。この窒化シリコン膜を形成する場合、ターゲットが
下側に配設され、シリコン基板１１が上側に載置された
スパッタアップ方式の平行平板型高周波二極スパッタ装
置を使用した。このターゲットとしては窒化シリコン膜
と同様の組成を有する窒化シリコン化合物の焼結体を用
い、このターゲットとシリコン基板１１との間隔を約９
０ｍｍに設定した。またスパッタ処理用のガスには純度
が約９９．９９５％のＡｒガスを用い、装置内の全圧は
約２Ｐａに設定した。またシリコン基板１１の温度を２
００℃以下、回転速度を約２．５ｒｐｍ、供給する高周
波電力を約４００Ｗに設定した。そして約０．８μｍ／
ｈｏｕｒの速度でシリコン基板１１の裏面１１ａに膜厚
ｔ_f が約０．２〜１．６μｍの窒化シリコン膜を形成し
た。この場合のシリコン基板表面１１ｂには、膜厚に対
応して約１．０〜８．０×１０⁶ ｄｙｎ／ｃｍ² の圧縮
応力が働いていた。実施例１に係るシリコン基板１１と
しては約１．２×１０⁶ ｄｙｎ／ｃｍ² の圧縮応力、実
施例２に係るシリコン基板１１としては約２．４×１０
⁶ ｄｙｎ／ｃｍ² の圧縮応力が働いているものを選ん
だ。この後、酸素が約５ｌ／ｍｉｎの速度で供給されて
いる横型拡散炉内において、約１１００℃で約１６時間
の酸素析出熱処理を施した。なお比較例１としては薄膜
１２が形成されていない（応力が約ゼロ）もの、比較例
２としては裏面１１ａに膜厚ｔ_f が約２．４μｍの窒化
シリコン膜を形成することにより、シリコン基板表面１
１ｂに約９．５×１０⁶ ｄｙｎ／ｃｍ² の圧縮応力が働
いているものを用いた。

【００２４】図３はシリコン基板の各表面から約２００
μｍまでの範囲の酸素析出物を赤外線トモグラフィー法
により観察した結果を示した図であり、（ａ）は実施例
１のもの、（ｂ）は実施例２のもの、（ｃ）は比較例１
のもの、（ｄ）は比較例２のものを示している。図中、
表面近傍の帯状の部分以外に見られる黒い点は酸素析出
物であり、比較例１のものでは酸素析出物の個数が多
く、かつサイズも大きい一方、実施例１〜２及び比較例
２のものでは、比較例１のものに比べて表面近傍におけ
る酸素析出物のサイズが小さく、かつ約２００μｍの深
さにいたるまで全体的に個数が少なくなっている。また
比較例２のものではシリコン基板１１の反りが大きい一
方、実施例１〜２のものでは反りはほとんどなかった。

【００２５】図４はライトエッチング法によりシリコン
基板の表面におけるＯＳＦの分布状態について観察を行
なった結果を示した図であり、（ａ）は実施例１のも
の、（ｂ）は実施例２のもの、（ｃ）は比較例１のも
の、（ｄ）は比較例２のものを示している。図中白い点
はＯＳＦであり、比較例１のものではＯＳＦが多く、特
に中心部にリング状に発生していたが、実施例１〜２及
び比較例２のものでは、比較例１のものに比べてリング
状のＯＳＦが少なかった。また比較例２のものは、他の
ものに比べてシリコン基板の反りが大きかった。

【００２６】なお、実施例のものでは圧縮応力が約１．
２〜２．４×１０⁶ ｄｙｎ／ｃｍ²の場合について説明
したが、圧縮応力が約３．０〜８．０×１０⁶ ｄｙｎ／
ｃｍ² の場合も略同様の結果が得られることを確認して
いる。

【００２７】上記結果から明らかなように、実施例に係
る基板１０では、酸素を含むシリコン基板１１の表面１
１ｂ近傍に１．０〜８．０×１０⁶ ｄｙｎ／ｃｍ² の圧
縮応力が働いているので、ＤＺ層を形成するための特別
の高温熱処理を施すことなく、シリコン基板１１におけ
る表面荒れや不純物の混入をなくすことができると共
に、ＬＳＩの製造過程で施される通常の熱処理の際、シ
リコン基板１１の表面１１ｂ近傍における酸素析出及び
これに伴う微小欠陥の発生を確実に抑制することができ
る。この結果、歩留りを高めてコストを削減することが
でき、高品質のＬＳＩの安定的な生産を図ることができ
る。

【００２８】また実施例に係る基板１０の製造方法で
は、酸素を含むシリコン基板１１を２００℃以下の温度
範囲に維持し、スパッタ法によりシリコン基板１１の裏
面１１ａの全体に所定の内部応力として圧縮応力を有す
る薄膜１２を形成するので、シリコン基板１１の加熱温
度が比較的低く、還元ガスを使用していないため、シリ
コン基板１１における表面荒れや不純物の混入をなくす
ことができると共に、内部応力の大きさ及び向きが制御
された薄膜１２を確実に形成することができる。このた
め、シリコン基板１１の表面１１ｂ近傍に１．０〜８．
０×１０⁶ ｄｙｎ／ｃｍ² の圧縮応力を容易に働かせる
ことができ、酸素析出やこれに伴う微小欠陥の発生を確
実に抑制し、歩留りを高めてコストを削減することがで
きる。

【００２９】なお、抜き取り検査等により表面１１ｂ近
傍に酸素析出物やＯＳＦが発見された際、この欠陥シリ
コンウエハの裏面に薄膜１２を形成させ、表面１１ｂ近
傍に圧縮応力を働かせると、前記酸素析出物やＯＳＦの
発生量が減少するため、欠陥シリコンウエハを製品レベ
ルの規格に再生させることも可能である。

【００３０】また、上記した実施例に係る基板１０及び
その製造方法では、シリコン基板１１の表面１１ｂ近傍
に１．０〜８．０×１０⁶ ｄｙｎ／ｃｍ² の圧縮応力を
働かせるため、シリコン基板１１の裏面１１ａ全体に圧
縮応力を有する窒化シリコン膜を形成した場合について
説明したが、シリコン基板１１の表面１１ｂの一部に引
張応力を有する薄膜を形成した場合でも、同様の結果を
得ることができる。

【００３１】図２は作用の欄で説明した本発明の実施例
に係る基板２０を示しており、このような構成の基板２
０を製造する場合、まず窒素を約５ｌ／ｍｉｎの割合で
送り込んでいる横型拡散炉を用い、８００℃の温度で１
６時間の熱処理を施し、酸素を含むシリコン基板２１に
酸素析出核及び微小欠陥核を意図的に形成しておく。次
にシリコン基板２１の温度を４００℃以下の所定温度範
囲に維持し、スパッタ法またはＣＶＤ法によりシリコン
基板２１の表面２１ｂの周辺部に内部応力として圧縮応
力を有する厚さがｔ_f の薄膜２２を形成する。するとシ
リコン基板表面２１ｂ近傍に１．０〜８．０×１０⁶ ｄ
ｙｎ／ｃｍ² の引張応力が働く基板２０が形成される。

【００３２】以下に本実施例に係る基板２０を用い、酸
素析出熱処理を施した後、酸素析出物及びＯＳＦの発生
状態の評価を行なった結果について説明する。実験条件
としては基板１０の場合と略同様の条件で行ない、シリ
コン基板２１の表面２１ｂの周辺部に膜厚ｔ_f が約０．
２〜１．６μｍの窒化シリコン膜を形成させた。この場
合のシリコン基板表面２１ｂには、膜厚ｔ_f に対応して
約１．０〜８．０×１０⁶ ｄｙｎ／ｃｍ² の引張応力が
働いていた。実施例３に係るシリコン基板２１としては
約１．０×１０⁶ ｄｙｎ／ｃｍ² の引張応力、実施例４
に係るシリコン基板２１としては約２．４×１０⁶ ｄｙ
ｎ／ｃｍ² の引張応力が働いているものを選んだ。この
後、酸素が約５ｌ／ｍｉｎの速度で供給されている横型
拡散炉内において、約１１００℃で約１６時間の酸素析
出熱処理を施した。なお比較例１としては薄膜２２が形
成されていない（応力が約ゼロ）もの、比較例３として
は表面２１ｂの周辺部に膜厚ｔ_f が約２．４μｍの窒化
シリコン膜を形成することにより、シリコン基板表面２
１ｂに約９．５×１０⁶ ｄｙｎ／ｃｍ² の引張応力が働
いているものを用いた。

【００３３】図５はシリコン基板の各表面から約２００
μｍまでの範囲の酸素析出物を赤外線トモグラフィー法
により観察した結果を示した図であり、（ａ）は実施例
３のもの、（ｂ）は実施例４のもの、（ｃ）は比較例１
のもの、（ｄ）は比較例３のものを示している。図中の
黒い点は酸素析出物であり、比較例１のもの（ｃ）では
酸素析出物の個数が多く、かつサイズも大きい一方、実
施例３〜４及び比較例３のものでは、比較例１のものに
比べて表面近傍における酸素析出物のサイズが小さく、
かつ約２００μｍの深さにいたるまで全体的に個数が減
少している。また比較例３のものはシリコン基板２１の
表面２１ｂに多数のひびが入ると共に大きい反りが発生
する一方、実施例３〜４のものではひびの発生が皆無で
あり、反りもほとんどなかった。

【００３４】図６はライトエッチング法によりシリコン
基板の表面におけるＯＳＦの分布状態について観察した
結果を示した図であり、（ａ）は実施例３のもの、
（ｂ）は実施例４のもの、（ｃ）は比較例１のもの、
（ｄ）は比較例３のものを示している。図中白い点はＯ
ＳＦであり、比較例１のもの（ｃ）では、ＯＳＦが多く
発生していたが、実施例３〜４及び比較例３のもので
は、比較例１のものと比べて全体的にＯＳＦが少なかっ
た。

【００３５】上記結果から明らかなように、実施例に係
る基板２０では、酸素を含むシリコン基板２１の表面２
１ｂ近傍に１．０〜８．０×１０⁶ ｄｙｎ／ｃｍ² の引
張応力が働いているので、ＤＺ層を形成するための特別
の高温熱処理を施すことなく、シリコン基板２１におけ
る表面荒れや不純物の混入をなくすことができると共
に、ＬＳＩの製造過程で施される通常の熱処理の際、シ
リコン基板２１の表面２１ｂ近傍に酸素析出やこれに伴
う微小欠陥が発生するのを確実に抑制することができ
る。この結果、歩留りを高めてコストを削減することが
でき、高品質のＬＳＩの安定的な生産を図ることができ
る。

【００３６】また実施例に係る基板２０の製造方法で
は、酸素を含むシリコン基板２１を２００℃以下の温度
範囲に維持し、スパッタ法によりシリコン基板２１の表
面２１ｂの一部に所定の内部応力として圧縮応力を有す
る薄膜２２を形成するので、シリコン基板２１の加熱温
度が比較的低く、また還元ガスを使用していないため、
シリコン基板２１における表面荒れや不純物の混入をな
くすことができると共に、内部応力の大きさ及び向きが
制御された薄膜２２を確実に形成することができる。こ
のため、シリコン基板２１の表面２１ｂ近傍に１．０〜
８．０×１０⁶ ｄｙｎ／ｃｍ² の引張応力を容易に働か
せることができ、酸素析出やこれに伴う微小欠陥の発生
を確実に抑制し、歩留りを高めてコストを削減すること
ができる。

【００３７】なお、抜き取り検査等により表面２１ｂ近
傍に酸素析出やＯＳＦが発見された際、この欠陥シリコ
ンウエハの表面に薄膜２２を形成して表面２１ｂ近傍に
引張応力を働かせると、前記酸素析出やＯＳＦの発生量
が減少するため、欠陥シリコンウエハを製品レベルの規
格に再生させることも可能である。

【００３８】また、上記した実施例に係る基板２０及び
その製造方法では、シリコン基板２１の表面近傍に１．
０〜８．０×１０⁶ ｄｙｎ／ｃｍ² の引張応力を働かせ
るため、シリコン基板２１の表面２１ｂの一部に圧縮応
力を有する窒化シリコン膜を形成した場合について説明
したが、シリコン基板２１の裏面２１ａの全体に引張応
力を有する薄膜を形成した場合でも、同様の結果を得る
ことができる。

【００３９】また、上記実施例ではいずれも薄膜１２、
２２として窒化シリコン膜が形成された場合について説
明したが、シリコン基板１１、２１の表面近傍に働かせ
る応力の大きさや向き、あるいは形成する薄膜１２、２
２の膜厚ｔ_f 等の要求に応じてＳｉＯ₂ 膜、ＳｉＯ−Ｓ
ｉＯ₂ 膜等のＳｉＯ_X 膜、多結晶シリコン膜、アモルフ
ァスシリコン膜、ＳｉＣ膜等の半導体膜、絶縁体膜、金
属膜等が形成された場合でも同様の結果を得ることがで
きる。

【００４０】また、上記実施例ではいずれも二極スパッ
タ法により薄膜１２、２２を形成した場合について説明
したが、シリコン基板１１、２１を４００℃以下の温度
範囲に維持して薄膜を形成する方法であれば、プラズマ
ＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、レー
ザＣＶＤ法、イオンビームスパッタ法、マグネトロンス
パッタ法、真空蒸着法等を用いてもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係るシリコ
ン基板（１）にあっては、酸素を含むシリコン基板の表
面近傍に１．０〜８．０×１０⁶ ｄｙｎ／ｃｍ² の圧縮
応力が働いているので、ＤＺ層を形成するための特別の
高温熱処理を施すことなく、前記シリコン基板における
表面荒れや不純物の混入をなくすことができると共に、
ＬＳＩの製造過程で施される通常の熱処理の際、前記シ
リコン基板の表面近傍に酸素析出やこれに伴う微小欠陥
の発生を確実に抑制することができる。この結果、歩留
りを高めてコストを削減することができ、高品質のＬＳ
Ｉの安定的な生産を図ることができる。

【００４２】また本発明に係るシリコン基板（２）にあ
っては、酸素を含むシリコン基板の表面近傍に１．０〜
８．０×１０⁶ ｄｙｎ／ｃｍ² の引張応力が働いている
ので、ＤＺ層を形成するための特別の高温熱処理を施す
ことなく、前記シリコン基板における表面荒れや不純物
の混入をなくすことができると共に、ＬＳＩの製造過程
で施される通常の熱処理の際、前記シリコン基板の表面
近傍に酸素析出やこれに伴う微小欠陥の発生を確実に抑
制することができる。この結果、歩留りを高めてコスト
を削減することができ、高品質のＬＳＩの安定的な生産
を図ることができる。

【００４３】また本発明に係るシリコン基板の製造方法
（３）にあっては、酸素を含むシリコン基板を４００℃
以下の温度範囲に維持し、スパッタ法またはＣＶＤ法に
より前記シリコン基板の表面または裏面の全体あるいは
一部に所定の内部応力を有する薄膜を形成するので、前
記シリコン基板の加熱温度が比較的低く、また還元ガス
を使用していないため、前記シリコン基板における表面
荒れや不純物の混入をなくすことができると共に、内部
応力の大きさ及び向きが制御された薄膜を確実に形成す
ることができる。このため、前記シリコン基板の表面近
傍に１．０〜８．０×１０⁶ ｄｙｎ／ｃｍ² の圧縮応力
または引張応力を容易に働かせることができ、酸素析出
やこれに伴う微小欠陥の発生を確実に抑制し、歩留りを
高めてコストを削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシリコン基板（１）に作用する応
力分布状態を説明するために示した模式図であり、
（ａ）は応力の分布図、（ｂ）はシリコン基板の断面図
を示している。

【図２】本発明に係るシリコン基板（２）に作用する応
力分布状態を説明するために示した模式図であり、
（ａ）は応力の分布図、（ｂ）はシリコン基板の断面図
を示している。

【図３】シリコン基板の各表面から約２００μｍまでの
範囲の酸素析出物を赤外線トモグラフィー法により観察
した結果を示した図であり、（ａ）は実施例１のもの、
（ｂ）は実施例２のもの、（ｃ）は比較例１のもの、
（ｄ）は比較例２のものを示している。

【図４】ライトエッチング法によりシリコン基板の表面
におけるＯＳＦの分布状態について観察した結果を示し
た図であり、（ａ）は実施例１のもの、（ｂ）は実施例
２のもの、（ｃ）は比較例１のもの、（ｄ）は比較例２
のものを示している。

【図５】シリコン基板の各表面から約２００μｍまでの
範囲の酸素析出物を赤外線トモグラフィー法により観察
した結果を示した図であり、（ａ）は実施例３のもの、
（ｂ）は実施例４のもの、（ｃ）は比較例１のもの、
（ｄ）は比較例３のものを示している。

【図６】ライトエッチング法によりシリコン基板の表面
におけるＯＳＦの分布状態について観察した結果を示し
た図であり、（ａ）は実施例３のもの、（ｂ）は実施例
４のもの、（ｃ）は比較例１のもの、（ｄ）は比較例３
のものを示している。

【符号の説明】

１０ 基板 １１ シリコン基板 １１ｂ 表面

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年１１月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】 シリコン基板の各表面から約２００μｍまで
の範囲の酸素析出物を光学顕微鏡で観察した赤外線トモ
グラフィー像を示した顕微鏡写真であり、（ａ）は実施
例１のもの、（ｂ）は実施例２のもの、（ｃ）は比較例
１のもの、（ｄ）は比較例２のものを示している。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】 ライトエッチング法によりシリコン基板の表
面におけるＯＳＦの分布状態について観察した結果を示
した顕微鏡写真であり、（ａ）は実施例１のもの、
（ｂ）は実施例２のもの、（ｃ）は比較例１のもの、
（ｄ）は比較例２のものを示している。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】 シリコン基板の各表面から約２００μｍまで
の範囲の酸素析出物を光学顕微鏡で観察した赤外線トモ
グラフィー像を示した顕微鏡写真であり、（ａ）は実施
例３のもの、（ｂ）は実施例４のもの、（ｃ）は比較例
１のもの、（ｄ）は比較例３のものを示している。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】 ライトエッチング法によりシリコン基板の表
面におけるＯＳＦの分布状態について観察した結果を示
した顕微鏡写真であり、（ａ）は実施例３のもの、
（ｂ）は実施例４のもの、（ｃ）は比較例１のもの、
（ｄ）は比較例３のものを示している。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/322 Ｈ０１Ｌ 21/322 Ｑ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸素を含むシリコン基板の表面近傍に
   １．０〜８．０×１０⁶ ｄｙｎ／ｃｍ² の圧縮応力が働
   いていることを特徴とするシリコン基板。
2. 【請求項２】 酸素を含むシリコン基板の表面近傍に
   １．０〜８．０×１０⁶ ｄｙｎ／ｃｍ² の引張応力が働
   いていることを特徴とするシリコン基板。
3. 【請求項３】 酸素を含むシリコン基板を４００℃以下
   の温度範囲に維持し、スパッタ法またはＣＶＤ法により
   前記シリコン基板の表面または裏面の全体あるいは一部
   に所定の内部応力を有する薄膜を形成することを特徴と
   するシリコン基板の製造方法。