JPH10247731A - Semiconductor wafer, and manufacture thereof, and semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor wafer, and manufacture thereof, and semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof

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JPH10247731A
JPH10247731A JP9050087A JP5008797A JPH10247731A JP H10247731 A JPH10247731 A JP H10247731A JP 9050087 A JP9050087 A JP 9050087A JP 5008797 A JP5008797 A JP 5008797A JP H10247731 A JPH10247731 A JP H10247731A
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JP
Japan
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wafer
epitaxial layer
conductivity type
integrated circuit
circuit device
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Tomomi Sato
友美 佐藤
Hirobumi Shimizu
博文 清水
Norio Suzuki
範夫 鈴木
Shigeaki Saitou
滋晃 斎藤
Yasushi Matsuda
安司 松田
Yushi Sugino
雄史 杉野
Toshihide Tanaka
利秀 田中
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Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an epitaxial wafer for a MIS(metal insulator semiconductor) device at a low cost, wherein the wafer is improved in gettering capacity and possessed of a gate oxide film (GOI) excellent in properties. SOLUTION: An epitaxial layer is made to grow on the main surface of a single crystal silicon wafer which is so tilted as to cross at right angles a crystal axis within an angle of 35 deg. from one of axes in the [010] direction in the (100) plane as a main plane and within an angle of 2.5 deg. to 15 deg. from a 100 crystal axis. By this setup, OSF(oxidation induced stacking fault) is restrained (a reduction in OSF dislocation density) from being induced on the surface (MISFET formation region) of the epitaxial layer, so that the silicon wafer of this constitution can be possessed of a heavy metal gettering capacity.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハおよ
びその製造方法、ならびにそれを用いた半導体集積回路
装置およびその製造方法に関し、特に、単結晶シリコン
(Si)ウエハの主面上に成長させたエピタキシャル層
にMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field
Effect Transistor) で構成された集積回路を形成する
半導体集積回路装置に適用して有効な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor wafer and a method of manufacturing the same, and a semiconductor integrated circuit device and a method of manufacturing the same using the same, and more particularly, to a semiconductor wafer grown on a main surface of a single crystal silicon (Si) wafer. MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field)
The present invention relates to a technology that is effective when applied to a semiconductor integrated circuit device that forms an integrated circuit configured by an effect transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、集積回路をMISFETで構成す
るMISデバイスの分野においては、ゲート酸化膜の耐
圧改善やpn接合のリーク電流低減を図るために、CZ
(Czochralski) 法によって製造した単結晶シリコンウエ
ハ(CZウエハ)の主面上にエピタキシャル層を成長さ
せた半導体ウエハ(エピタキシャルウエハ)の導入が進
められている。
2. Description of the Related Art In recent years, in the field of MIS devices in which an integrated circuit is composed of MISFETs, CZ is required to improve the breakdown voltage of a gate oxide film and to reduce the leakage current of a pn junction.
The introduction of a semiconductor wafer (epitaxial wafer) in which an epitaxial layer is grown on the main surface of a single crystal silicon wafer (CZ wafer) manufactured by the (Czochralski) method is in progress.

【0003】シリコンウエハ(以下、CZウエハとい
う)は、石英るつぼ(坩堝)中で溶融させたシリコンを
引き上げて作製するために、るつぼから溶出した過剰な
酸素が結晶格子間に取り込まれる(〜20ppma(JEI
DA換算))。この格子間酸素濃度が高くなると酸素析
出が助長され、ゲート酸化膜耐圧が劣化したり、接合リ
ーク電流が増大したりする。そのため、CZウエハの主
面にMISFETを形成する場合には、基板の酸素濃度
を下げることによってウエハ表面付近の酸素析出物を低
減させる必要がある。
Since a silicon wafer (hereinafter referred to as a CZ wafer) is made by pulling up silicon melted in a quartz crucible (crucible), excess oxygen eluted from the crucible is taken in between crystal lattices (up to 20 ppma). (JEI
DA conversion)). When the interstitial oxygen concentration is increased, oxygen precipitation is promoted, and the breakdown voltage of the gate oxide film is deteriorated and the junction leak current is increased. Therefore, when forming a MISFET on the main surface of a CZ wafer, it is necessary to reduce oxygen precipitates near the wafer surface by lowering the oxygen concentration of the substrate.

【0004】これに対して、CZウエハ上に形成される
エピタキシャル層は、CZウエハのように成長過程で酸
素が取り込まれることがない。また、CZウエハには多
数(〜20ppma(JEIDA換算))存在するグローイ
ン欠陥もエピタキシャル層中には極めて少ない。そのた
め、エピタキシャル層の表面を熱酸化して得られるMI
SFETのゲート酸化膜は、CZウエハの表面を熱酸化
して得られるゲート酸化膜よりも高品質で、信頼性が高
い。すなわち、エピタキシャルウエハを使用することに
より、MISFETのゲート酸化膜特性(Gate Oxide in
tegrity;GOI) を向上させることができる。
[0004] On the other hand, the epitaxial layer formed on the CZ wafer does not take in oxygen during the growth process unlike the CZ wafer. In addition, many glow-in defects (up to 20 ppma (in terms of JEIDA)) present on the CZ wafer are extremely small in the epitaxial layer. Therefore, the MI obtained by thermally oxidizing the surface of the epitaxial layer
The gate oxide film of the SFET has higher quality and higher reliability than the gate oxide film obtained by thermally oxidizing the surface of the CZ wafer. That is, by using an epitaxial wafer, the gate oxide film characteristics (Gate Oxide in
tegrity (GOI) can be improved.

【0005】しかし、CZウエハ上に形成されたエピタ
キシャル層自体は、グローイン欠陥や酸素析出物が少な
い分、重金属などの汚染物質を捕獲する核となる欠陥も
少ないことから、CZウエハに比べてゲッタリング能力
の低下が予想される。また、CZウエハ上にエピタキシ
ャル層を形成するときには、あらかじめCZウエハの表
面の自然酸化膜を除去する目的で950℃〜1100
℃、数十分程度の水素アニールを行う必要があるが、こ
の熱処理を行うとCZウエハ中のグローイン欠陥が溶解
・消失し、酸素析出が抑制される結果、CZウエハ自体
のゲッタリング能力も低下してしまう。
However, since the epitaxial layer itself formed on the CZ wafer has few glow-in defects and oxygen precipitates, and has few defects serving as nuclei for capturing contaminants such as heavy metals, the epitaxial layer has a gettering property as compared with the CZ wafer. A drop in ring capacity is expected. When an epitaxial layer is formed on a CZ wafer, a temperature of 950 ° C. to 1100 ° C. is set in advance to remove a natural oxide film on the surface of the CZ wafer.
It is necessary to perform hydrogen annealing at about ℃ and several tens of minutes. However, if this heat treatment is performed, the glow-in defect in the CZ wafer dissolves and disappears, and the oxygen precipitation is suppressed. Resulting in.

【0006】バイポーラトランジスタ用エピタキシャル
ウエハの場合は、製造プロセスの途中でエピタキシャル
層が形成される。従って、CZウエハは、エピタキシャ
ル成長工程に先立って低温(例えば650〜750℃)
の熱処理を受け、その際に析出核が形成されるので、エ
ピタキシャル成長時の高温熱処理を受けてもウエハ内部
で酸素析出が起こり、ゲッタリング能力が失われない。
これに対し、MISデバイス用エピタキシャルウエハの
場合は、このような熱処理を受けずにエピタキシャル成
長時の高温に晒されるため、析出核の収縮、消失が起こ
り、その後の熱処理において酸素析出物の成長が抑制さ
れる。
In the case of an epitaxial wafer for a bipolar transistor, an epitaxial layer is formed during the manufacturing process. Therefore, the CZ wafer is kept at a low temperature (for example, 650 to 750 ° C.) prior to the epitaxial growth step.
, A precipitation nucleus is formed at that time, so that even if a high temperature heat treatment is performed during epitaxial growth, oxygen precipitation occurs inside the wafer, and the gettering ability is not lost.
In contrast, an epitaxial wafer for a MIS device is exposed to a high temperature during epitaxial growth without being subjected to such a heat treatment, so that precipitation nuclei shrink and disappear, and the growth of oxygen precipitates is suppressed in the subsequent heat treatment. Is done.

【0007】半導体製造プロセスにおける重金属汚染
は、ゲート酸化膜の劣化や接合リーク電流の増大を招
き、かつ酸化誘起積層欠陥(OSF;Oxidation Induce
d Stacking-fault) の核にもなる。従って、MISFE
Tの信頼性、製造歩留まりを向上させるためには、MI
SFETの電気特性に関わる領域(ウエハの表面領域)
から重金属を除去する対策が不可欠である。
[0007] Heavy metal contamination in a semiconductor manufacturing process causes deterioration of a gate oxide film and an increase in junction leak current, and an oxidation induced stacking fault (OSF).
d Stacking-fault). Therefore, MISFE
To improve the reliability of T and the production yield, MI
Areas related to SFET electrical characteristics (surface area of wafer)
Measures to remove heavy metals from water are indispensable.

【0008】このような理由から、MISデバイス用の
エピタキシャルウエハは、ゲッタリング能力の向上を目
的として高濃度(例えば1×1018〜1×1020atoms/
cm3)の不純物を添加した低抵抗(例えば比抵抗0.01
〜0.001Ωcm)のCZウエハを使用する。特に、ホウ
素(B)を高濃度に添加したCZウエハ(p+ CZウエ
ハ)は、鉄(Fe)などの重金属に対するゲッタリング
能力の向上に有効と考えられている。また、低抵抗のC
Zウエハ上にエピタキシャル層を成長させたエピタキシ
ャルウエハを使用することは、MISデバイスの耐ラッ
チアップ特性や耐α線強度を改善する対策としても有効
である。
For these reasons, an epitaxial wafer for a MIS device has a high concentration (for example, 1 × 10 18 to 1 × 10 20 atoms / cm) for the purpose of improving the gettering ability.
cm 3 ) of low resistance (for example, specific resistance of 0.01)
A CZ wafer of about 0.001 Ωcm) is used. In particular, a CZ wafer to which boron (B) is added at a high concentration (p + CZ wafer) is considered to be effective in improving the gettering ability for heavy metals such as iron (Fe). In addition, low resistance C
The use of an epitaxial wafer in which an epitaxial layer is grown on a Z wafer is effective as a measure to improve the latch-up resistance and the α-ray resistance of the MIS device.

【0009】なお、p型の低抵抗CZウエハ上にp型の
エピタキシャル層を形成したエピタキシャルウエハ(p
/pエピタキシャルウエハ)については、応用物理学
会、1991年8月10日発行、「応用物理 第60巻
第8号」p762〜p763および特開平1−260
832号公報に記載がある。
An epitaxial wafer (p) having a p-type epitaxial layer formed on a p-type low resistance CZ wafer
/ P epitaxial wafer), published by the Japan Society of Applied Physics, August 10, 1991, "Applied Physics Vol. 60, No. 8," p. 762-p.
No. 832.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところが、不純物を高
濃度に添加したCZウエハ上にエピタキシャル層を形成
すると、エピタキシャル成長時(あるいは製造プロセス
途中)の熱処理でCZウエハ中の不純物がその裏面から
外方拡散(Out Diffuse) してエピタキシャル層の表面に
ドーピング(オートドーピング)したり、CZウエハの
主面からエピタキシャル層に不純物が湧き上がったりす
るために、素子形成領域の不純物濃度プロファイルが変
動してしきい値電圧(Vth)がばらつくなど、MISF
ETの特性が劣化する虞れがある。
However, when an epitaxial layer is formed on a CZ wafer to which impurities are added at a high concentration, the impurities in the CZ wafer are moved outward from the back surface by heat treatment during epitaxial growth (or during the manufacturing process). The doping (auto-doping) of the surface of the epitaxial layer due to diffusion (Out Diffuse), or the impurity rising from the main surface of the CZ wafer to the epitaxial layer causes a change in the impurity concentration profile of the element formation region. MISF, such as variation in value voltage (Vth)
ET characteristics may be degraded.

【0011】他方、上記の問題を回避するために、例え
ばエピタキシャル層を厚く(例えば8〜10μm程度)
成長させてCZウエハからの不純物の湧き上りの影響を
低減したり、エピタキシャル層形成前にCZウエハの裏
面(および側面)を酸化シリコンなどの絶縁膜で覆って
不純物の外方拡散を防止したりすると、エピタキシャル
ウエハの製造コストが高くなってしまう。また、不純物
を高濃度に添加した低抵抗(例えば比抵抗0.01〜0.0
01Ωcm程度)のCZウエハは、それ自体、比抵抗が1
0Ωcm程度の通常のCZウエハに比べて製造コストが高
い。
On the other hand, in order to avoid the above problem, for example, the epitaxial layer is thickened (for example, about 8 to 10 μm).
The growth may be performed to reduce the influence of the rise of impurities from the CZ wafer, or the back surface (and the side surface) of the CZ wafer may be covered with an insulating film such as silicon oxide before the epitaxial layer is formed to prevent out-diffusion of impurities. Then, the manufacturing cost of the epitaxial wafer increases. Further, low resistance (for example, specific resistance of 0.01 to 0.0) in which impurities are added at a high concentration.
A CZ wafer of about 01 Ωcm) itself has a specific resistance of 1
The manufacturing cost is higher than a normal CZ wafer of about 0 Ωcm.

【0012】このように、従来のMISデバイス用エピ
タキシャルウエハは、高品質で、しかもゲッタリング能
力の向上したエピタキシャル層を得ようとすると、その
製造コストが増加し、結果的にMISデバイスの製造コ
ストが増加してしまうという問題があった。
As described above, the production cost of the conventional epitaxial wafer for a MIS device increases when an attempt is made to obtain an epitaxial layer having high quality and improved gettering ability. As a result, the production cost of the MIS device is increased. There was a problem that would increase.

【0013】本発明の目的は、ゲッタリング能力および
ゲート酸化膜特性(GOI)の向上したMISデバイス
用エピタキシャルウエハを低コストで提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide, at low cost, an epitaxial wafer for a MIS device having improved gettering ability and gate oxide film characteristics (GOI).

【0014】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0015】[0015]

【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、
次のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0016】(1)本発明の半導体ウエハは、チョクラ
ルスキ法によって製造したCZウエハの主面上にエピタ
キシャル層を成長させたエピタキシャルウエハであっ
て、前記CZウエハの主面を(100)面とし、その面
内において[010]方向のいずれか1つの軸から35
°の範囲内で、かつ100結晶軸から2.5°〜15°の
範囲内の結晶軸と直行するように傾斜させたものであ
る。
(1) The semiconductor wafer of the present invention is an epitaxial wafer in which an epitaxial layer is grown on a main surface of a CZ wafer manufactured by the Czochralski method, wherein the main surface of the CZ wafer is a (100) plane, 35 from any one axis in the [010] direction in that plane.
The angle is inclined so as to be perpendicular to the crystal axis within the range of 2.5 ° to 15 ° from the 100 crystal axis.

【0017】(2)本発明のエピタキシャルウエハは、
前記エピタキシャル層の膜厚が0.3〜5μmである。
(2) The epitaxial wafer of the present invention comprises:
The thickness of the epitaxial layer is 0.3 to 5 μm.

【0018】(3)本発明のエピタキシャルウエハは、
前記CZウエハの初期酸素濃度が17ppma(JEIDA
換算)以上である。
(3) The epitaxial wafer of the present invention comprises:
The initial oxygen concentration of the CZ wafer is 17 ppma (JEIDA
Conversion).

【0019】(4)本発明のエピタキシャルウエハは、
前記CZウエハに所定の導電型の不純物が1×1015at
oms/cm3 以上、3×1016atoms/cm3 未満の濃度範囲で
ドープされ、前記エピタキシャル層に前記不純物と同一
導電型の不純物が前記濃度範囲とほぼ同一またはそれ以
下の濃度でドープされている。
(4) The epitaxial wafer of the present invention comprises:
An impurity of a predetermined conductivity type is added to the CZ wafer at 1 × 10 15 at.
oms / cm 3 or more and less than 3 × 10 16 atoms / cm 3 , and the epitaxial layer is doped with an impurity of the same conductivity type as the impurity at a concentration substantially equal to or less than the concentration range. I have.

【0020】(5)本発明のエピタキシャルウエハは、
前記CZウエハの直径が8インチ以上である。
(5) The epitaxial wafer of the present invention comprises:
The diameter of the CZ wafer is 8 inches or more.

【0021】(6)本発明のエピタキシャルウエハの製
造方法は、(a)(100)面を主面とし、その面内に
おいて[010]方向のいずれか1つの軸から35°の
範囲内で、かつ100結晶軸から2.5°〜15°の範囲
内の結晶軸と直行するように傾斜させたCZウエハを用
意する工程、(b)前記CZウエハの少なくとも裏面に
不純物の外方拡散を防止するための絶縁膜を形成するこ
となく、前記CZウエハの主面上にエピタキシャル層を
成長させる工程、を含んでいる。
(6) In the method of manufacturing an epitaxial wafer of the present invention, (a) the (100) plane is a principal plane, and within that plane, at an angle of 35 ° from any one axis in the [010] direction. A step of preparing a CZ wafer inclined so as to be perpendicular to a crystal axis within a range of 2.5 ° to 15 ° from the 100 crystal axis, and (b) preventing outward diffusion of impurities on at least the back surface of the CZ wafer. Growing an epitaxial layer on the main surface of the CZ wafer without forming an insulating film for performing the process.

【0022】(7)本発明のエピタキシャルウエハの製
造方法は、(100)面内において[010]方向のい
ずれか1つの軸から35°の範囲内で、かつ100結晶
軸から2.5°〜15°の範囲内の結晶軸と直行するよう
に傾斜させた種結晶を使用してインゴットの引き上げを
行った後、前記インゴットを引き上げ方向に対して直交
する面でスライスすることによって、前記CZウエハを
形成する。
(7) The method of manufacturing an epitaxial wafer according to the present invention is characterized in that the (100) plane is within a range of 35 ° from any one axis in the [010] direction and 2.5 ° from a 100 crystal axis. After raising the ingot using a seed crystal tilted so as to be perpendicular to the crystal axis within the range of 15 °, the CZ wafer is sliced on a plane orthogonal to the pulling direction. To form

【0023】(8)本発明のエピタキシャルウエハの製
造方法は、(100)面を主面とする種結晶を使用して
インゴットの引き上げを行った後、前記インゴットを
[010]方向のいずれか1つの軸から35°の範囲内
で、かつ100結晶軸から2.5°〜15°の範囲内の結
晶軸と直行するように傾斜させた(100)面が露出す
るようにスライスすることによって、前記CZウエハを
形成する。
(8) In the method of manufacturing an epitaxial wafer according to the present invention, after the ingot is pulled up using a seed crystal having the (100) plane as a main surface, the ingot is placed in one of the [010] directions. By slicing to expose a (100) plane that is inclined at 35 ° from one axis and perpendicular to a crystal axis within a range of 2.5 ° to 15 ° from the 100 crystal axis, The CZ wafer is formed.

【0024】(9)本発明のエピタキシャルウエハの製
造方法は、前記(a)工程の後、前記(b)工程に先立
って、前記CZウエハを少なくとも600℃以上、かつ
少なくとも30分以上アニールすることによって、前記
CZウエハ中の酸素ドナーを消去する処理を行う。
(9) In the method of manufacturing an epitaxial wafer according to the present invention, after the step (a), prior to the step (b), the CZ wafer is annealed at least 600 ° C. for at least 30 minutes. Thus, a process for erasing the oxygen donor in the CZ wafer is performed.

【0025】(10)本発明のエピタキシャルウエハの
製造方法は、前記エピタキシャル層の膜厚を0.3〜5μ
mとする。
(10) In the method of manufacturing an epitaxial wafer according to the present invention, the thickness of the epitaxial layer may be 0.3 to 5 μm.
m.

【0026】(11)本発明のエピタキシャルウエハの
製造方法は、前記CZウエハには、インゴットの引き上
げ時に所定の導電型の不純物を1×1015atoms/cm3
上、3×1016atoms/cm3 未満の濃度範囲でドープし、
前記エピタキシャル層には、エピタキシャル成長時に前
記不純物と同一導電型の不純物を前記濃度範囲とほぼ同
一またはそれ以下の濃度でドープする。
(11) In the method of manufacturing an epitaxial wafer according to the present invention, the CZ wafer may contain an impurity of a predetermined conductivity type at 1 × 10 15 atoms / cm 3 or more and 3 × 10 16 atoms / cm 3 when the ingot is pulled up. Doping in a concentration range of less than 3 ,
The epitaxial layer is doped with an impurity having the same conductivity type as that of the impurity at a concentration substantially equal to or less than the concentration range during the epitaxial growth.

【0027】(12)本発明の半導体集積回路装置は、
前記エピタキシャル層の表面を熱酸化して形成したMI
SFETのゲート酸化膜を有している。
(12) The semiconductor integrated circuit device of the present invention
MI formed by thermally oxidizing the surface of the epitaxial layer
It has an SFET gate oxide film.

【0028】(13)本発明の半導体集積回路装置は、
前記エピタキシャル層の不純物濃度が前記MISFET
のチャネル領域の不純物濃度よりも低い。
(13) The semiconductor integrated circuit device of the present invention
The impurity concentration of the epitaxial layer is the MISFET
Is lower than the impurity concentration of the channel region.

【0029】(14)本発明の半導体集積回路装置は、
前記エピタキシャル層の一部に形成された第1導電型ウ
エルに第2導電型MISFETが形成され、前記エピタ
キシャル層の他の一部に形成された第2導電型ウエルに
第1導電型MISFETが形成されている。
(14) The semiconductor integrated circuit device of the present invention
A second conductivity type MISFET is formed in a first conductivity type well formed in a part of the epitaxial layer, and a first conductivity type MISFET is formed in a second conductivity type well formed in another part of the epitaxial layer. Have been.

【0030】(15)本発明の半導体集積回路装置は、
前記第1導電型ウエルと前記第2導電型ウエルとが、そ
の内部の不純物濃度が表面の不純物濃度よりも高いレト
ログレード構造で構成されている。
(15) The semiconductor integrated circuit device of the present invention
The first conductivity type well and the second conductivity type well have a retrograde structure in which the impurity concentration inside is higher than the impurity concentration on the surface.

【0031】(16)本発明の半導体集積回路装置は、
前記第1導電型ウエルと前記第2導電型ウエルとが、前
記エピタキシャル層に形成された素子分離溝によって互
いに分離されている。
(16) The semiconductor integrated circuit device of the present invention
The first conductivity type well and the second conductivity type well are separated from each other by an element isolation groove formed in the epitaxial layer.

【0032】(17)本発明の半導体集積回路装置は、
前記第1導電型ウエルの一部にDRAMのメモリセルを
構成する第2導電型MISFETが形成され、前記第1
導電型ウエルの他の一部と前記第2導電型ウエルとに前
記DRAMの周辺回路を構成する相補型MISFETが
形成されている。
(17) The semiconductor integrated circuit device according to the present invention
A second conductivity type MISFET forming a memory cell of a DRAM is formed in a part of the first conductivity type well, and
A complementary MISFET forming a peripheral circuit of the DRAM is formed in another part of the conductive well and the second conductive well.

【0033】(18)本発明の半導体集積回路装置は、
前記第1導電型ウエルの一部にSRAMのメモリセルの
一部を構成する第2導電型MISFETが形成され、前
記第1導電型ウエルの他の一部と前記第2導電型ウエル
とに前記SRAMの周辺回路を構成する相補型MISF
ETが形成されている。
(18) The semiconductor integrated circuit device according to the present invention
A second conductivity type MISFET forming a part of a memory cell of the SRAM is formed in a part of the first conductivity type well, and the other part of the first conductivity type well and the second conductivity type well are connected to the second conductivity type MISFET. Complementary MISF Constituting Peripheral Circuit of SRAM
ET is formed.

【0034】(19)本発明の半導体集積回路装置は、
前記第1導電型ウエルの一部に不揮発性メモリのメモリ
セルを構成する第2導電型MISFETが形成され、前
記第1導電型ウエルの他の一部と前記第2導電型ウエル
とに前記不揮発性メモリの周辺回路を構成する相補型M
ISFETが形成されている。
(19) The semiconductor integrated circuit device of the present invention
A second conductivity type MISFET forming a memory cell of a nonvolatile memory is formed in a part of the first conductivity type well, and the non-volatile memory is formed in another part of the first conductivity type well and the second conductivity type well. M forming the peripheral circuit of the non-volatile memory
An ISFET is formed.

【0035】(20)本発明の半導体集積回路装置の製
造方法は、以下の工程(a)〜(c)を含んでいる。
(20) A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes the following steps (a) to (c).

【0036】(a)(100)面を主面とし、その面内
において[010]方向のいずれか1つの軸から35°
の範囲内で、かつ100結晶軸から2.5°〜15°の範
囲内の結晶軸と直行するように傾斜させたCZウエハを
用意する工程、(b)前記CZウエハの少なくとも裏面
に不純物の外方拡散を防止するための絶縁膜を形成する
ことなく、前記CZウエハの主面上にエピタキシャル層
を成長させる工程、(c)前記エピタキシャル層の表面
を熱酸化してMISFETのゲート酸化膜を形成する工
程。
(A) The (100) plane is defined as a main surface, and 35 ° from any one axis in the [010] direction within that plane.
Preparing a CZ wafer tilted so as to be perpendicular to the crystal axis within a range of 2.5 ° to 15 ° from the 100 crystal axis, and (b) at least the back surface of the CZ wafer Growing an epitaxial layer on the main surface of the CZ wafer without forming an insulating film for preventing out-diffusion; and (c) thermally oxidizing the surface of the epitaxial layer to form a gate oxide film of the MISFET. Forming step.

【0037】(21)本発明の半導体集積回路装置の製
造方法は、以下の工程(a)〜(d)を含んでいる。
(21) A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes the following steps (a) to (d).

【0038】(a)(100)面を主面とし、その面内
において[010]方向のいずれか1つの軸から35°
の範囲内で、かつ100結晶軸から2.5°〜15°の範
囲内の結晶軸と直行するように傾斜させたCZウエハを
用意する工程、(b)前記CZウエハを少なくとも60
0℃以上、かつ少なくとも30分以上アニールすること
によって、前記CZウエハ中の酸素ドナーを消去する処
理を行う工程、(c)前記CZウエハの少なくとも裏面
に不純物の外方拡散を防止するための絶縁膜を形成する
ことなく、前記CZウエハの主面上にエピタキシャル層
を成長させる工程、(d)前記エピタキシャル層の表面
を熱酸化してMISFETのゲート酸化膜を形成する工
程。
(A) The (100) plane is defined as the principal plane, and 35 ° from any one axis in the [010] direction within the plane.
Preparing a CZ wafer tilted so as to be perpendicular to the crystal axis within a range of 2.5 ° to 15 ° from the 100 crystal axis, and (b) the CZ wafer is at least 60
A step of erasing oxygen donors in the CZ wafer by annealing at 0 ° C. or more for at least 30 minutes or more; (c) insulation for preventing outward diffusion of impurities on at least the back surface of the CZ wafer Growing an epitaxial layer on the main surface of the CZ wafer without forming a film, and (d) forming a gate oxide film of the MISFET by thermally oxidizing the surface of the epitaxial layer.

【0039】(22)本発明の半導体集積回路装置の製
造方法は、前記エピタキシャル層の膜厚を0.3〜5μm
とする。
(22) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, the epitaxial layer may have a thickness of 0.3 to 5 μm.
And

【0040】(23)本発明の半導体集積回路装置の製
造方法は、前記CZウエハには、インゴットの引き上げ
時に所定の導電型の不純物を1×1015atoms/cm3
上、3×1016atoms/cm3 未満の濃度範囲でドープし、
前記エピタキシャル層には、エピタキシャル成長時に前
記不純物と同一導電型の不純物を前記濃度範囲とほぼ同
一またはそれ以下の濃度でドープする。
(23) In the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, the CZ wafer may contain a predetermined conductivity type impurity of 1 × 10 15 atoms / cm 3 or more and 3 × 10 16 atoms when the ingot is pulled up. doped with a concentration range of less than / cm 3,
The epitaxial layer is doped with an impurity having the same conductivity type as that of the impurity at a concentration substantially equal to or less than the concentration range during the epitaxial growth.

【0041】(24)本発明の半導体集積回路装置の製
造方法は、前記エピタキシャル層の一部に第1導電型の
不純物をイオン打ち込みして第1導電型ウエルを形成
し、前記エピタキシャル層の他の一部に第2導電型の不
純物をイオン打ち込みして第2導電型ウエルを形成す
る。
(24) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, a first conductivity type well is formed by ion-implanting a first conductivity type impurity into a part of the epitaxial layer. Are ion-implanted with a second conductivity type impurity to form a second conductivity type well.

【0042】[0042]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一機能を有するものは同一の符
号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

【0043】(実施の形態1)図1および図2を用いて
本実施の形態のエピタキシャルウエハ(半導体ウエハ)
の製造方法を説明する。
(Embodiment 1) Referring to FIGS. 1 and 2, an epitaxial wafer (semiconductor wafer) of this embodiment will be described.
Will be described.

【0044】まず、図1(a)に示すように、チョクラ
ルスキ(CZ)法を用いて単結晶シリコンのインゴット
100を製造する。このインゴット100の引き上げに
は、(100)面内において[010]方向のいずれか
1つの軸から35°の範囲内で、かつ100結晶軸から
2.5°〜15°の範囲内の結晶軸と直行するような傾斜
角を有する種結晶を使用する。
First, as shown in FIG. 1A, an ingot 100 of single crystal silicon is manufactured by using the Czochralski (CZ) method. This ingot 100 is pulled up within a range of 35 ° from any one axis in the [010] direction in the (100) plane and from the 100 crystal axis.
A seed crystal having an inclination angle that is perpendicular to the crystal axis in the range of 2.5 ° to 15 ° is used.

【0045】また、引き上げ時にドーパントとして、例
えばホウ素(B)を添加し、上記インゴット100の不
純物(ホウ素)濃度を約1.5×1015atoms/cm3(比抵抗
=約10Ω・cm)とする。インゴット100の不純物
(ホウ素)濃度は、後のエピタキシャル層形成時にウエ
ハから外方拡散する不純物によって、エピタキシャル層
の素子形成領域の不純物濃度プロファイルが変動しない
範囲であれば上記の濃度より高くてもよいが、エピタキ
シャルウエハの裏面に不純物の外方拡散を防止するため
の絶縁膜を形成する工程を不要とするためには、1015
atoms/cm3 のオーダーを大幅に超えない濃度とするのが
適当である。
Further, for example, boron (B) is added as a dopant at the time of pulling, and the impurity (boron) concentration of the ingot 100 is set to about 1.5 × 10 15 atoms / cm 3 (specific resistance = about 10 Ω · cm). I do. The impurity (boron) concentration of the ingot 100 may be higher than the above concentration as long as the impurity concentration profile of the element formation region of the epitaxial layer does not fluctuate due to impurities diffused outward from the wafer during the later formation of the epitaxial layer. However, in order to eliminate the need for a step of forming an insulating film for preventing out-diffusion of impurities on the back surface of the epitaxial wafer, 10 15
It is appropriate to set the concentration not to greatly exceed the order of atoms / cm 3 .

【0046】すなわち、不純物(ホウ素)濃度は、後述
するMISFETのチャネル濃度(例えば1×1017at
oms/cm3)よりも1桁程度低い3×1016atoms/cm3(比抵
抗=約0.5Ωcm)以下であればよく、またMISFET
のデバイス特性を決定しているウエルの不純物濃度(例
えば約6×1017atoms/cm3)に影響を及ぼさない範囲で
あればよい。
That is, the impurity (boron) concentration is determined by the channel concentration (for example, 1 × 10 17 at) of the MISFET described later.
oms / cm 3 ) which is lower than 3 × 10 16 atoms / cm 3 (specific resistance = approximately 0.5 Ωcm) which is lower by about one digit than MISFET
Any range may be used as long as it does not affect the impurity concentration (for example, about 6 × 10 17 atoms / cm 3 ) of the well which determines the device characteristics of the above.

【0047】なお、インゴット100の引き上げ時に
は、石英るつぼからの酸素溶解量、溶融シリコンの対流
および表面からの蒸発量などを制御することによって、
インゴット100に取り込まれる酸素濃度の設定を行う
のが通常であるが、本実施の形態ではこのような制御は
不要である。すなわち、インゴット100の初期酸素濃
度は、例えば17ppma(JEIDA換算)以上の高濃度
となっても構わないし、それ以下であっても構わない。
When the ingot 100 is lifted, the amount of oxygen dissolved from the quartz crucible, the convection of the molten silicon and the amount of evaporation from the surface are controlled.
Usually, the concentration of oxygen taken into the ingot 100 is set, but in the present embodiment, such control is unnecessary. That is, the initial oxygen concentration of the ingot 100 may be, for example, a high concentration of 17 ppma (in JEIDA conversion) or higher, or may be lower than that.

【0048】次に、同図(b)に示すように、インゴッ
ト100の一部を切断し、不純物濃度が上記した範囲内
にある領域のインゴット100のみを残す。
Next, as shown in FIG. 3B, a part of the ingot 100 is cut, leaving only the ingot 100 in the region where the impurity concentration is within the above-mentioned range.

【0049】次に、同図(c)に示すように、インゴッ
ト100の外周研削加工およびオリエンテーションフラ
ット(またはオリエンテーションノッチ)加工を行った
後、同図(d)に示すように、インゴット100を引き
上げ方向に対して直交する面で薄くスライスしてシリコ
ンウエハ(CZウエハ)1を作製し、次いでチッピング
を防止するために、CZウエハ1の外周部の面取り加工
を行う。
Next, as shown in FIG. 5C, after the outer periphery is ground and the orientation flat (or orientation notch) is formed on the ingot 100, the ingot 100 is lifted as shown in FIG. A silicon wafer (CZ wafer) 1 is prepared by slicing thinly on a surface perpendicular to the direction, and then, the outer peripheral portion of the CZ wafer 1 is chamfered to prevent chipping.

【0050】次に、同図(e)に示すように、厚さおよ
び平坦度を整えるためにCZウエハ1の両面をラッピン
グした後、このラッピングによって生じた機械歪みを除
去するために、酸またはアルカリ液を用いてCZウエハ
1の両面をウェットエッチングする。
Next, as shown in FIG. 4E, after lapping both sides of the CZ wafer 1 to adjust the thickness and flatness, an acid or an acid is removed to remove mechanical strain caused by the lapping. Both surfaces of the CZ wafer 1 are wet-etched using an alkaline solution.

【0051】次に、同図(f)に示すように、CZウエ
ハ1を例えば窒素雰囲気中、約600℃、30分程度ア
ニールすることによって、インゴット100の引き上げ
中に混入した酸素によって生じる酸素ドナーを消去する
熱処理を行う。これは、結晶引き上げの冷却中、450
℃付近で酸素のドナー化が起こり、ウエハ面内の抵抗率
が大きく変動するため、所望の抵抗率を得るためには上
記酸素ドナーを消去する熱処理が必要となるからであ
る。
Next, as shown in FIG. 5F, the CZ wafer 1 is annealed at, for example, about 600 ° C. for about 30 minutes in a nitrogen atmosphere, so that an oxygen donor generated by oxygen mixed in during the lifting of the ingot 100 is formed. Is performed. This is due to the fact that during the cooling of the crystal pull, 450
This is because oxygen is converted into a donor at around 0 ° C., and the resistivity in the wafer surface greatly changes, so that a heat treatment for erasing the oxygen donor is required to obtain a desired resistivity.

【0052】次に、同図(g)に示すように、CZウエ
ハ1のエピタキシャル層形成面を鏡面研磨加工すること
により、(100)面を主面とし、この(100)面内
において[010]方向のいずれか1つの軸から35°
の範囲内で、かつ100結晶軸から2.5°〜15°の範
囲内の結晶軸と直行するような傾斜角を持つp型のCZ
ウエハ1が得られる。なお、インゴット100の引き上
げ時にドーパントとしてn型不純物(例えばリン
(P))を添加すれば、n型の単結晶CZウエハ(CZ
ウエハ)が得られる。
Next, as shown in FIG. 3G, the surface on which the epitaxial layer is formed of the CZ wafer 1 is mirror-polished to make the (100) plane the main surface, and [010] in the (100) plane. 35 ° from any one axis in the direction
And a p-type CZ having an inclination angle perpendicular to the crystal axis within a range of 2.5 ° to 15 ° from the 100 crystal axis.
The wafer 1 is obtained. If an n-type impurity (for example, phosphorus (P)) is added as a dopant when the ingot 100 is pulled up, an n-type single crystal CZ wafer (CZ
Wafer) is obtained.

【0053】CZウエハ1の他の製造方法として、上記
のような傾斜角を持たない(傾斜角=0゜の)種結晶を
使用してインゴット100を作製した後、前記図1
(d)の工程で前記のような傾斜角を持った(100)
面が露出するようにインゴット100をスライスしても
よい。
As another method of manufacturing the CZ wafer 1, an ingot 100 is manufactured using a seed crystal having no tilt angle (tilt angle = 0 °) as described above,
(100) having the above-mentioned inclination angle in the step (d)
The ingot 100 may be sliced so that the surface is exposed.

【0054】次に、図2に示すように、上記CZウエハ
1の表面にCZウエハ1と同じ導電型(p型)のエピタ
キシャル層2を成長させてエピタキシャルウエハ(p/
pエピタキシャルウエハ)2EWを作製する。CZウエ
ハ1の主面に前記のような傾斜角を持たせたことによ
り、その主面上に成長したエピタキシャル層2の主面も
同じ傾斜角を持つ。すなわち、(100)面を主面と
し、この(100)面内において[010]方向のいず
れか1つの軸から35°の範囲内で、かつ100結晶軸
から2.5°〜15°の範囲内の結晶軸と直行するような
傾斜角を持ったp型のエピタキシャル層2を有するエピ
タキシャルウエハ2EWが得られる。
Next, as shown in FIG. 2, an epitaxial layer 2 of the same conductivity type (p-type) as that of the CZ wafer 1 is grown on the surface of the CZ wafer 1 so that the epitaxial wafer (p /
(p epitaxial wafer) 2EW is produced. Since the main surface of the CZ wafer 1 has the inclination angle as described above, the main surface of the epitaxial layer 2 grown on the main surface also has the same inclination angle. That is, the (100) plane is defined as a main surface, and within this (100) plane, within a range of 35 ° from any one axis in the [010] direction, and within a range of 2.5 ° to 15 ° from the 100 crystal axis. Thus, epitaxial wafer 2EW having p-type epitaxial layer 2 having an inclination angle perpendicular to the crystal axis inside is obtained.

【0055】上記エピタキシャル層2を形成するには、
例えばまずCZウエハ1をエピタキシャル成長炉に投入
し、約950〜1100℃の水素雰囲気中、10分程度
のアニールを行って表面の自然酸化膜を除去した後、炉
内の温度を上記アニール温度よりも低い温度(約900
〜1000℃)に設定し、次いでモノシラン+B2 6
を約10分間流してエピタキシャル成長を行う。
To form the epitaxial layer 2,
For example, first, the CZ wafer 1 is put into an epitaxial growth furnace, and annealing is performed in a hydrogen atmosphere at about 950 to 1100 ° C. for about 10 minutes to remove a natural oxide film on the surface. Low temperature (about 900
10001000 ° C.) and then monosilane + B 2 H 6
For about 10 minutes to perform epitaxial growth.

【0056】エピタキシャル層2を成長させる時間を短
縮してエピタキシャルウエハ2EWの製造コストを低減
するためには、エピタキシャル層2の膜厚の上限を5〜
6μm以下、好ましくは3μm以下とするのが適当であ
る。一方、エピタキシャル層2の膜厚の下限は、ゲート
酸化膜形成までの熱酸化による削れ量や熱処理条件など
を考慮して決めればよいが、後述する理由から、少なく
とも0.3μm以上とするのが適当である。
In order to shorten the time for growing the epitaxial layer 2 and reduce the manufacturing cost of the epitaxial wafer 2EW, the upper limit of the thickness of the epitaxial layer 2 is set to 5 to 5.
It is appropriate that the thickness be 6 μm or less, preferably 3 μm or less. On the other hand, the lower limit of the thickness of the epitaxial layer 2 may be determined in consideration of the shaved amount due to thermal oxidation up to the formation of the gate oxide film, the heat treatment conditions, and the like. Appropriate.

【0057】また、エピタキシャル層2の不純物(ホウ
素)濃度は、CZウエハ1とほぼ同じ値(約1.5×10
15atoms/cm3)もしくはそれ以下とするが、MISFET
のチャネル濃度(例えば1×1017atoms/cm3)よりも一
桁程度低ければ、すなわち3×1016atoms/cm3 以下で
あれば支障はない。
The impurity (boron) concentration of the epitaxial layer 2 is almost the same as that of the CZ wafer 1 (about 1.5 × 10 5).
15 atoms / cm 3 ) or less, but MISFET
If it is lower by about one digit than the channel concentration (for example, 1 × 10 17 atoms / cm 3 ), that is, 3 × 10 16 atoms / cm 3 or less, there is no problem.

【0058】図3は、CZウエハ1の初期酸素濃度[O
i]とゲート酸化膜欠陥密度との関係を示すグラフであ
る。横軸は初期酸素濃度(ppma(JEIDA換算))、
縦軸はゲート酸化膜欠陥密度(相対値)を示す。初期酸
素濃度が18ppma(JEIDA換算)のゲート酸化膜欠
陥密度を1とすると、酸素濃度の低下と共にゲート酸化
膜欠陥密度が低下することが分かる。従って、CZウエ
ハ1の場合は、その表面に形成されるゲート酸化膜の欠
陥密度を低減するためには、初期酸素濃度を17ppma
(JEIDA換算)以下に設定する必要がある。
FIG. 3 shows the initial oxygen concentration [O
6 is a graph showing the relationship between i] and the gate oxide film defect density. The horizontal axis is the initial oxygen concentration (ppma (JEIDA conversion)),
The vertical axis indicates the gate oxide film defect density (relative value). Assuming that the gate oxide film defect density at an initial oxygen concentration of 18 ppma (in JEIDA) is 1, the gate oxide film defect density decreases as the oxygen concentration decreases. Therefore, in the case of the CZ wafer 1, the initial oxygen concentration is set to 17 ppma in order to reduce the defect density of the gate oxide film formed on the surface thereof.
(JEIDA conversion) It is necessary to set below.

【0059】図4は、エピタキシャル層2の膜厚とゲー
ト酸化膜欠陥密度との関係を示すグラフである。横軸は
エピタキシャル層2の膜厚(μm)、縦軸はゲート酸化
膜欠陥密度(CZウエハに対する相対値)を示す。エピ
タキシャル層2の初期酸素濃度は、15、16.5、1
9、20ppma(JEIDA換算)である。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the thickness of the epitaxial layer 2 and the defect density of the gate oxide film. The abscissa indicates the thickness (μm) of the epitaxial layer 2 and the ordinate indicates the gate oxide defect density (relative value with respect to the CZ wafer). The initial oxygen concentration of the epitaxial layer 2 is 15, 16.5, 1
It is 9, 20 ppma (in JEIDA conversion).

【0060】このグラフから、ゲート酸化膜欠陥密度は
CZウエハ1の初期酸素濃度に依存しない、またエピタ
キシャル層2の膜厚が増えるに従って減少し、膜厚が0.
3μm以上になるとCZウエハ1の約30分の1になる
ことが分かる。すなわち、エピタキシャルウエハ2EW
の場合は、初期酸素濃度を17ppma(JEIDA換算)
より高くしてもゲート酸化膜欠陥密度が増えることはな
い。従って、エピタキシャル層2の膜厚は、少なくとも
0.3μm以上とするのが適当である。
From this graph, it is found that the gate oxide film defect density does not depend on the initial oxygen concentration of the CZ wafer 1 and decreases as the thickness of the epitaxial layer 2 increases.
It can be seen that when the thickness is 3 μm or more, the thickness becomes about 1/30 of that of the CZ wafer 1. That is, the epitaxial wafer 2EW
In the case of, the initial oxygen concentration is 17 ppma (JEIDA conversion)
A higher density does not increase the gate oxide defect density. Therefore, the thickness of the epitaxial layer 2 is at least
It is appropriate that the thickness be 0.3 μm or more.

【0061】以上のことから、エピタキシャルウエハ2
EWにおいては、初期酸素濃度を17ppma(JEIDA
換算)以上に高くしても、熱処理によるCZウエハ1か
らの酸素の湧き出しによってエピタキシャル層2の表面
のゲート酸化膜の耐圧が劣化することはない。
From the above, the epitaxial wafer 2
In EW, the initial oxygen concentration was 17 ppma (JEIDA
Even if it is higher than (converted), the breakdown voltage of the gate oxide film on the surface of the epitaxial layer 2 does not deteriorate due to the springing of oxygen from the CZ wafer 1 due to the heat treatment.

【0062】次に、酸化膜の形成後に残るエピタキシャ
ル層の厚さとゲート酸化膜特性(GOI)との関係を検
討した。図5は、エピタキシャル層2の膜厚を一定(1
μm)にして、所定の酸化膜形成によって故意にエピタ
キシャル層2を表面から削り、エピタキシャル層2の残
りの膜厚を0.1μm(図中の△印)と0μm(図中の□
印)にした場合の破壊電圧と累積不良率との関係を示し
ている。また、膜厚1μmのエピタキシャル層2につい
てのデータも示した(図中の○印)。
Next, the relationship between the thickness of the epitaxial layer remaining after the formation of the oxide film and the gate oxide film characteristics (GOI) was examined. FIG. 5 shows that the thickness of the epitaxial layer 2 is constant (1
μm), the epitaxial layer 2 is intentionally shaved from the surface by forming a predetermined oxide film, and the remaining film thickness of the epitaxial layer 2 is set to 0.1 μm (△ in the figure) and 0 μm (□ in the figure).
3 shows the relationship between the breakdown voltage and the cumulative failure rate in the case of ()). The data for the epitaxial layer 2 having a thickness of 1 μm is also shown (indicated by a circle in the figure).

【0063】このグラフから、酸化によってエピタキシ
ャル層2が消滅してしまうと(図中の□印)、ゲート酸
化膜特性(GOI)は、膜厚1μmのエピタキシャル層
2(図中の○印)に比べて劣化することが判明した。ま
た、エピタキシャル層2の残りの膜厚が0.1μmある場
合(図中の△印)でも、膜厚1μmのエピタキシャル層
2に比べて劣化する。この結果は、エピタキシャル層2
の膜厚が〜0.3μm以上になるとゲート酸化膜特性(G
OI)が向上することを裏付けている(エピタキシャル
層2の膜厚が〜0.3μm以上あれば、ゲート酸化膜形成
工程までエピタキシャル層2が残っている)。
From this graph, when the epitaxial layer 2 disappears due to oxidation (indicated by □ in the figure), the gate oxide film characteristic (GOI) is changed to the 1 μm-thick epitaxial layer 2 (indicated by ○ in the figure). It turned out that it deteriorated compared with. Further, even when the remaining film thickness of the epitaxial layer 2 is 0.1 μm (indicated by a mark in the figure), it is deteriorated as compared with the epitaxial layer 2 having a film thickness of 1 μm. This result indicates that the epitaxial layer 2
When the film thickness of the gate oxide film becomes 0.3 μm or more, the gate oxide film characteristics (G
OI) is improved (if the thickness of the epitaxial layer 2 is 0.3 μm or more, the epitaxial layer 2 remains until the gate oxide film forming step).

【0064】図6は、エピタキシャルウエハ2EWのC
Zウエハ1中における微小欠陥密度(BMD;Bulk Mic
ro Defect)と初期酸素濃度との関係を示すグラフであ
る。横軸は初期酸素濃度(ppma(JEIDA換算))、
縦軸はBMD濃度(個/cm3)を示す。比較のため、この
エピタキシャルウエハ2EW(図中の黒丸)と同一の酸
素濃度を持つCZウエハ1(図中の白丸)についても示
した。
FIG. 6 shows the C of the epitaxial wafer 2EW.
Micro defect density (BMD; Bulk Mic) in Z wafer 1
7 is a graph showing the relationship between the initial oxygen concentration and the initial oxygen concentration. The horizontal axis is the initial oxygen concentration (ppma (JEIDA conversion)),
The vertical axis indicates the BMD concentration (pieces / cm 3 ). For comparison, a CZ wafer 1 (white circle in the figure) having the same oxygen concentration as that of the epitaxial wafer 2EW (black circle in the figure) is also shown.

【0065】微小欠陥密度の観察は、JEIDA−24
「シリコン鏡面ウエハの外観検査に関する標準仕様」
(昭和49年3月制定)に準じて行った。観察精度を上
げるために、ウエハ(エピタキシャルウエハおよび比較
用CZウエハ)に酸素析出用アニール(窒素雰囲気中、
800℃、4時間+1000℃、16時間)を施した
後、ウエハを劈開し、劈開面をエッチング液(K2 Cr
2 7 11g+HF500ml+H2 2 50ml)に1分
間浸して1μmエッチングした。その後、ウエハの深さ
方向の約250μm付近を顕微鏡で観察して微小欠陥密
度を計測した。
Observation of the density of minute defects was carried out using JEIDA-24.
"Standard Specification for Visual Inspection of Silicon Mirror Wafer"
(Established in March 1974). In order to increase observation accuracy, annealing for oxygen precipitation (in a nitrogen atmosphere,
After 800 ° C., 4 hours + 1000 ° C., 16 hours, the wafer is cleaved and the cleaved surface is etched with an etching solution (K 2 Cr).
( 11 g of 2 O 7 +500 ml of HF + 50 ml of H 2 O 2 ) for 1 minute and etched at 1 μm. Thereafter, the vicinity of about 250 μm in the depth direction of the wafer was observed with a microscope to measure the minute defect density.

【0066】製造ラインの汚染レベルにも依存するが、
通常、BMD濃度が1×106 個/cm3未満になると、ゲ
ッタリング能力の低下によりゲート耐圧が劣化し、一
方、1×109 個/cm3を超えると、結晶強度の低下によ
り熱処理工程でウエハに反りが発生し易くなる。
Although depending on the contamination level of the production line,
Usually, the BMD density becomes less than 1 × 10 6 cells / cm 3, the gate breakdown voltage is deteriorated by lowering the gettering capability, while when it exceeds 1 × 10 9 pieces / cm 3, the heat treatment step by degradation of the crystal strength As a result, the wafer is easily warped.

【0067】CZウエハ1ではBMD濃度が大きくなる
につれてゲート耐圧が劣化する(すなわち、前記図3に
示すように、CZウエハ1では初期酸素濃度が14ppma
(JEIDA換算)でゲート耐圧が劣化する)が、p/
pエピタキシャルウエハ2EWの場合は、エピタキシャ
ル層2のBMD濃度は増加せず、支持基板であるCZウ
エハ1のゲッタリング能力に注目したBMD濃度範囲
は、1×106 〜1×109 個/cm3であることが望まし
いといえる。すなわち、エピタキシャルウエハ2EWで
はこのBMD濃度範囲においても、前記図4に示すよう
に、ゲート耐圧は劣化せず、ゲート酸化膜特性(GO
I)は向上する。
In the CZ wafer 1, as the BMD concentration increases, the gate breakdown voltage deteriorates (that is, as shown in FIG. 3, the initial oxygen concentration in the CZ wafer 1 is 14 ppma
(The gate breakdown voltage is degraded by JEIDA conversion), but p /
In the case of the p epitaxial wafer 2EW, the BMD concentration of the epitaxial layer 2 does not increase, and the BMD concentration range focusing on the gettering ability of the CZ wafer 1 as a supporting substrate is 1 × 10 6 to 1 × 10 9 / cm. It can be said that 3 is desirable. That is, in the epitaxial wafer 2EW, even in this BMD concentration range, as shown in FIG. 4, the gate breakdown voltage does not deteriorate and the gate oxide film characteristics (GO
I) is improved.

【0068】図7は、サイズが20nm以上の微小欠陥の
密度をウエハの深さ方向5μmまでの集積密度として観
察できるOSDA装置(Optical Shallow Defect Analyz
er)を用いて観察した微小欠陥密度と初期酸素濃度との
関係を示すグラフである。横軸は初期酸素濃度(ppma
(JEIDA換算))、縦軸は微小欠陥密度(個/cm3
である。以下、OSDA装置を用いて観察した微小欠陥
密度をOSDA欠陥、その密度をOSDA欠陥密度とい
う。
FIG. 7 shows an OSDA apparatus (Optical Shallow Defect Analyz) which can observe the density of minute defects having a size of 20 nm or more as the integration density up to 5 μm in the depth direction of the wafer.
5 is a graph showing the relationship between the density of micro defects and the initial oxygen concentration observed using er). The horizontal axis is the initial oxygen concentration (ppma
(JEIDA conversion)), the vertical axis is the micro defect density (pieces / cm 3 )
It is. Hereinafter, a micro defect density observed using an OSDA apparatus is referred to as an OSDA defect, and the density is referred to as an OSDA defect density.

【0069】製造ラインの汚染レベルにも依存するが、
通常、p/pエピタキシャルウエハ2EWにおいては、
OSDA欠陥密度が6×106 個/cm3以上であれば、汚
染によるゲート耐圧の劣化は生じないが、その上限はウ
エハの反りによって規定される。
Although depending on the contamination level of the production line,
Usually, in the p / p epitaxial wafer 2EW,
If the OSDA defect density is 6 × 10 6 / cm 3 or more, the gate breakdown voltage does not deteriorate due to contamination, but the upper limit is defined by the warpage of the wafer.

【0070】これにより、p/pエピタキシャルウエハ
2EWのOSDA欠陥密度範囲は、6×106 〜2×1
8 個/cm3が望ましいといえる。すなわち、エピタキシ
ャルウエハ2EWではこのOSDA欠陥密度範囲におい
ても、前記図4に示すように、ゲート耐圧は劣化せず、
ゲート酸化膜特性(GOI)は向上する。
Thus, the OSDA defect density range of the p / p epitaxial wafer 2EW is from 6 × 10 6 to 2 × 1
It can be said that 0 8 pieces / cm 3 is desirable. That is, in the epitaxial wafer 2EW, even in this OSDA defect density range, as shown in FIG.
Gate oxide film properties (GOI) are improved.

【0071】上記OSDA装置の概要を図8(OSDA
装置の光学系を示す図)を用いて簡単に説明する。
The outline of the OSDA device is shown in FIG.
This will be briefly described with reference to FIG.

【0072】図示のように、OSDA装置は、ウエハを
回転させながら各領域に順次2種類の波長(532nmお
よび810nm)のレーザ光を照射し、光が散乱する様子
を解析する。光は、欠陥のある部分でのみ散乱し、それ
以外の欠陥のない部分では減衰してウエハに吸収され
る。散乱した光を532nm用と810nm用の2種類の検
出器で検出し、それらのデータを解析することで欠陥の
平面分布、深さ、大きさを識別することができる。これ
により、サイズが20nm以上の微小欠陥(OSDA欠
陥)をウエハの深さ方向5μmまで観察することができ
る。
As shown in the figure, the OSDA apparatus sequentially irradiates each region with laser light of two wavelengths (532 nm and 810 nm) while rotating the wafer, and analyzes how light is scattered. The light is scattered only at the defective portion, and is attenuated and absorbed by the wafer in the other defect-free portions. The scattered light is detected by two types of detectors, one for 532 nm and the other for 810 nm, and by analyzing those data, the plane distribution, depth and size of the defect can be identified. As a result, minute defects (OSDA defects) having a size of 20 nm or more can be observed up to 5 μm in the depth direction of the wafer.

【0073】本発明者がこのOSDA装置を用いてCZ
ウエハ1およびエピタキシャルウエハ2EWのOSDA
欠陥を調べたところ、前記図7に示すように、エピタキ
シャルウエハ2EWはCZウエハ1に比べてOSDA欠
陥が少ないことが明らかになった。
The inventor uses the OSDA device to perform CZ
OSDA of wafer 1 and epitaxial wafer 2EW
Inspection of the defects revealed that the epitaxial wafer 2EW had less OSDA defects than the CZ wafer 1, as shown in FIG.

【0074】なお、OSDA装置については、例えば"E
xtended Abstract of the 1996 International Confere
nce on Solid State Devices and Material, 1996," p1
51に記載されている。
As for the OSDA device, for example, “E
xtended Abstract of the 1996 International Confere
nce on Solid State Devices and Material, 1996, "p1
51.

【0075】図9は、初期酸素濃度と酸素析出量との関
係を示すグラフである。サンプルウエハは、CZウエハ
1とエピタキシャルウエハ2EWである。酸素析出を促
進するために、酸素析出用アニール(窒素雰囲気中、8
00℃、4時間+1000℃、16時間)を行った。酸
素析出量は、フーリエ変換型赤外分光光度計により、熱
処理前後の酸素濃度の差分で求めた。図示のように、C
Zウエハ1では初期酸素濃度の増加と共に酸素析出量が
増大するが、エピタキシャルウエハ2EWではわずかで
ある。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the initial oxygen concentration and the amount of precipitated oxygen. The sample wafers are the CZ wafer 1 and the epitaxial wafer 2EW. In order to promote oxygen precipitation, annealing for oxygen precipitation (in a nitrogen atmosphere, 8
(00 ° C., 4 hours + 1000 ° C., 16 hours). The amount of oxygen precipitation was determined by a Fourier transform infrared spectrophotometer as the difference between the oxygen concentrations before and after the heat treatment. As shown, C
In the Z wafer 1, the amount of precipitated oxygen increases as the initial oxygen concentration increases, but slightly in the epitaxial wafer 2 EW.

【0076】また、このグラフには、エピタキシャル成
長工程の前加熱(自然酸化膜除去のための前加熱)まで
の熱処理を施したCZウエハ1の酸素析出量についても
示してある。前加熱までの熱処理で酸素析出が抑制され
ることが分かる。これは、前加熱までの高温熱処理によ
ってCZウエハ1中のグローイン欠陥が溶解・消失し、
酸素析出が抑制されるためであると考えられる。
This graph also shows the amount of precipitated oxygen on the CZ wafer 1 that has been subjected to the heat treatment up to the preheating (preheating for removing the natural oxide film) in the epitaxial growth step. It can be seen that oxygen precipitation is suppressed by heat treatment up to preheating. This is because the glow-in defect in the CZ wafer 1 dissolves and disappears due to the high-temperature heat treatment until the pre-heating,
It is considered that this is because oxygen precipitation is suppressed.

【0077】図10は、ウエハ中の酸素濃度を1000
℃、30分熱処理した前後でSIMS(Secondary Ion M
ass Spectroscopy) 分析した結果を示すグラフである。
ここで用いたエピタキシャルウエハ2EWの膜厚は1μ
mである。比較のため、このエピタキシャルウエハ2E
Wと同一の酸素濃度を持つCZウエハ1についても示し
た。
FIG. 10 shows that the oxygen concentration in the wafer is 1000
SIMS (Secondary Ion M
4 is a graph showing the results of analysis (ass Spectroscopy).
The thickness of the epitaxial wafer 2EW used here is 1 μm.
m. For comparison, this epitaxial wafer 2E
The CZ wafer 1 having the same oxygen concentration as W is also shown.

【0078】図示のように、熱処理前ではエピタキシャ
ルウエハ2EWの酸素濃度はCZウエハ1に比べて低い
が、1000℃、30分の熱処理を行うだけで、エピタ
キシャルウエハ2EWとCZウエハ1の酸素濃度分布に
差はなくなる。従って、製造プロセス中の熱処理でCZ
ウエハ1からエピタキシャルウエハ2EWへ酸素が涌き
出してくるが、エピタキシャルウエハ2EW中の酸素の
存在そのものがゲート酸化膜耐圧を劣化させていないこ
とが分かる。
As shown in the figure, before the heat treatment, the oxygen concentration of the epitaxial wafer 2EW is lower than that of the CZ wafer 1, but the oxygen concentration distribution of the epitaxial wafer 2EW and the CZ wafer 1 can be obtained only by performing the heat treatment at 1000 ° C. for 30 minutes. There is no difference. Therefore, CZ during heat treatment during the manufacturing process
Although oxygen flows from the wafer 1 to the epitaxial wafer 2EW, it can be seen that the presence of oxygen in the epitaxial wafer 2EW itself does not deteriorate the gate oxide film breakdown voltage.

【0079】図11は、前記のような傾斜角を持った本
実施の形態のエピタキシャルウエハ2EW(○印:傾斜
ウエハ)と、傾斜角が0のエピタキシャルウエハ(△
印:justウエハ)の不純物ドーズ量と酸化誘起積層欠陥
(OSF) による転位密度との関係を示すグラフであ
る。横軸は、エピタキシャル層2の表面(MISFET
形成領域)にイオン打ち込みした不純物(ホウ素)のド
ーズ量、縦軸は、この領域のOSF転位密度を示してい
る。
FIG. 11 shows an epitaxial wafer 2EW (marked with a circle: inclined wafer) of the present embodiment having the above-described inclination angle and an epitaxial wafer (△) having an inclination angle of 0.
4 is a graph showing the relationship between the impurity dose amount of a mark (just wafer) and the dislocation density due to oxidation-induced stacking fault (OSF). The horizontal axis is the surface of the epitaxial layer 2 (MISFET).
The dose amount of the impurity (boron) ion-implanted into the formation region), and the vertical axis indicates the OSF dislocation density in this region.

【0080】図示のように、傾斜ウエハとjustウエハと
では転位密度に有意な差が認められた。すなわち、傾斜
ウエハは、justウエハに比べてMISFET形成領域の
OSF欠陥が抑制されるため、OSF発生の一要因であ
る重金属に対するゲッタリング効果が高いことが判明し
た。
As shown in the figure, a significant difference was found in the dislocation density between the inclined wafer and the just wafer. In other words, it has been found that the inclined wafer suppresses OSF defects in the MISFET formation region as compared with the just wafer, and thus has a high gettering effect on heavy metal, which is a factor of OSF generation.

【0081】このように、(100)面を主面とし、こ
の(100)面内において[010]方向のいずれか1
つの軸から35°の範囲内で、かつ100結晶軸から2.
5°〜15°の範囲内の結晶軸と直行するような傾斜角
を持った本実施の形態のエピタキシャルウエハ2EWに
よれば、後の工程でエピタキシャル層2の表面に形成さ
れるゲート酸化膜の特性(GOI)が向上すると共に、
重金属汚染に対するゲッタリング効果が向上する。
As described above, the (100) plane is set as the main surface, and any one of the [010] directions in the (100) plane is
2.35 ° from one axis and 2.
According to epitaxial wafer 2EW of the present embodiment having an inclination angle perpendicular to the crystal axis within the range of 5 ° to 15 °, the gate oxide film formed on the surface of epitaxial layer 2 in a later step is formed. The characteristic (GOI) improves,
The gettering effect on heavy metal contamination is improved.

【0082】また、エピタキシャル層2の不純物(ホウ
素)濃度をCZウエハ1とほぼ同じ値(約1.5×1015
atoms/cm3)もしくはそれ以下とすると共に、エピタキシ
ャル層2の膜厚を約0.3μm〜5μmとした本実施の形
態のエピタキシャルウエハ2EWによれば、その製造コ
ストを低減することができる。
The impurity (boron) concentration of the epitaxial layer 2 is substantially the same as that of the CZ wafer 1 (about 1.5 × 10 15).
atoms / cm 3 ) or less, and according to the epitaxial wafer 2EW of the present embodiment in which the thickness of the epitaxial layer 2 is about 0.3 μm to 5 μm, the manufacturing cost can be reduced.

【0083】すなわち、本実施の形態によれば、ゲート
酸化膜特性(GOI)が向上すると共に、重金属汚染に
対するゲッタリング効果が向上したエピタキシャルウエ
ハ2EWを低コストで実現することができる。
That is, according to the present embodiment, the epitaxial wafer 2EW with improved gate oxide film characteristics (GOI) and improved gettering effect against heavy metal contamination can be realized at low cost.

【0084】本実施の形態のエピタキシャルウエハ2E
Wのゲッタリング効果をさらに向上させるためには、イ
ンゴット100の引き上げ中に混入した酸素によって生
じる酸素ドナーを消去する前記の熱処理(図1(f)参
照)をより長時間(例えば700℃、3時間程度)行う
ことが有効である。このようにすると、その後の高温熱
処理で酸素析出が促進されるため、不純物濃度の低いp
/pエピタキシャルウエハ2EWであっても、ゲッタリ
ング効果が向上する。なお、ここでは酸素ドナー消去の
熱処理温度を700℃としたが、酸素ドナーが消去さ
れ、かつ析出核が成長する温度(例えば600℃〜85
0℃)であればゲッタリング効果の向上が期待できる。
Epitaxial wafer 2E of the present embodiment
In order to further improve the gettering effect of W, the heat treatment (see FIG. 1 (f)) for erasing oxygen donors generated by oxygen mixed during pulling of the ingot 100 is performed for a longer time (for example, 700 ° C., 3 ° C.). Time) is effective. In this case, oxygen precipitation is promoted by the subsequent high-temperature heat treatment, so that p with a low impurity concentration is used.
Even with the / p epitaxial wafer 2EW, the gettering effect is improved. Here, the heat treatment temperature for erasing the oxygen donor was set at 700 ° C.
0 ° C.), an improvement in the gettering effect can be expected.

【0085】図12は、上記エピタキシャル層2の主面
に相補型MISFET(CMOSFET)を形成した半
導体集積回路装置の要部断面図である。
FIG. 12 is a sectional view of a principal part of a semiconductor integrated circuit device in which a complementary MISFET (CMOSFET) is formed on the main surface of the epitaxial layer 2.

【0086】エピタキシャル層2にはn型ウエル3nと
p型ウエル3pとが形成されている。特に限定はされな
いが、n型ウエル3nとp型ウエル3pのそれぞれは、
CMOSのラッチアップ耐性を向上させるために、エピ
タキシャル層2に形成された素子分離溝4を介して互い
に分離されている。
The epitaxial layer 2 has an n-type well 3n and a p-type well 3p. Although not particularly limited, each of the n-type well 3n and the p-type well 3p is
In order to improve the latch-up resistance of the CMOS, they are separated from each other via an element isolation groove 4 formed in the epitaxial layer 2.

【0087】エピタキシャル層2に形成されたn型ウエ
ル3nにはpチャネル型MISFETQpが形成され、
p型ウエル3pにはnチャネル型MISFETQnが形
成されている。pチャネル型MISFETQpは、主と
してn型ウエル3nに形成された一対のp型半導体領域
(ソース領域、ドレイン領域)6、6と、n型ウエル3
nの表面に形成されたゲート酸化膜7と、このゲート酸
化膜7上に形成されたゲート電極8とで構成されてい
る。nチャネル型MISFETQnは、主としてp型ウ
エル3pに形成された一対のn型半導体領域(ソース領
域、ドレイン領域)9、9と、p型ウエル3pの表面に
形成されたゲート酸化膜7と、このゲート酸化膜7上に
形成されたゲート電極8とで構成されている。ゲート電
極8は、例えばn型多結晶シリコン膜上にW(タングス
テン)シリサイド膜を積層したポリサイド膜などで構成
されている。ゲート電極8の上部には、例えば酸化シリ
コン膜10が形成され、側壁には酸化シリコン膜からな
るサイドウォールスペーサ11が形成されている。酸化
シリコン膜10およびサイドウォールスペーサ11は、
ゲート電極8とその上層に形成された配線(13a〜1
3d)とを電気的に分離する絶縁膜である。
In the n-type well 3n formed in the epitaxial layer 2, a p-channel MISFET Qp is formed.
An n-channel MISFET Qn is formed in the p-type well 3p. The p-channel type MISFET Qp mainly includes a pair of p-type semiconductor regions (source and drain regions) 6 and 6 formed in an n-type well 3n and an n-type well 3
A gate oxide film 7 formed on the surface of n and a gate electrode 8 formed on the gate oxide film 7 are formed. The n-channel MISFET Qn mainly includes a pair of n-type semiconductor regions (source and drain regions) 9 and 9 formed in the p-type well 3p, a gate oxide film 7 formed on the surface of the p-type well 3p, A gate electrode 8 formed on the gate oxide film 7. The gate electrode 8 is composed of, for example, a polycide film in which a W (tungsten) silicide film is laminated on an n-type polycrystalline silicon film. For example, a silicon oxide film 10 is formed on the gate electrode 8, and a sidewall spacer 11 made of a silicon oxide film is formed on a side wall. The silicon oxide film 10 and the sidewall spacer 11
The gate electrode 8 and the wirings (13a-1
3d).

【0088】pチャネル型MISFETQpとnチャネ
ル型MISFETQnのそれぞれの上部には、酸化シリ
コン膜12を介して第1層目の配線13a〜13dが形
成されている。配線13aは、酸化シリコン膜12に開
孔された接続孔14aを通じてpチャネル型MISFE
TQpの一方のp型半導体領域6と電気的に接続され、
配線13bは、接続孔14bを通じてpチャネル型MI
SFETQpの他方のp型半導体領域6と電気的に接続
されている。また、配線13cは、接続孔14cを通じ
てnチャネル型MISFETQnの一方のn型半導体領
域9と電気的に接続され、配線13dは、接続孔14d
を通じてnチャネル型MISFETQnの他方のn型半
導体領域9と電気的に接続されている。配線13a〜1
3dは、例えばSi(シリコン)とCu(銅)とが添加
されたAl(アルミニウム)合金で構成されている。
First-layer wirings 13 a to 13 d are formed above the p-channel MISFET Qp and the n-channel MISFET Qn with a silicon oxide film 12 interposed therebetween. The wiring 13a is connected to a p-channel MISFE through a connection hole 14a formed in the silicon oxide film 12.
Electrically connected to one p-type semiconductor region 6 of TQp,
The wiring 13b is connected to the p-channel type MI through the connection hole 14b.
It is electrically connected to the other p-type semiconductor region 6 of the SFET Qp. The wiring 13c is electrically connected to one n-type semiconductor region 9 of the n-channel MISFET Qn through the connection hole 14c, and the wiring 13d is connected to the connection hole 14d.
And is electrically connected to the other n-type semiconductor region 9 of the n-channel type MISFET Qn. Wirings 13a-1
3d is made of, for example, an Al (aluminum) alloy to which Si (silicon) and Cu (copper) are added.

【0089】第1層目の配線13a〜13dの上部に
は、酸化シリコン膜などからなる層間絶縁膜15を介し
て第2層目の配線16a、16bが形成されている。配
線16aは、層間絶縁膜15に開孔された接続孔17a
を通じて第1層目の配線13bと電気的に接続され、配
線16bは、接続孔17bを通じて第1層目の配線13
cと電気的に接続されている。配線16a、16bは、
例えばSiとCuとが添加されたAl合金で構成されて
いる。
Second-layer wirings 16a and 16b are formed above the first-layer wirings 13a to 13d via an interlayer insulating film 15 made of a silicon oxide film or the like. The wiring 16a has a connection hole 17a formed in the interlayer insulating film 15.
The wiring 16b is electrically connected to the first layer wiring 13b through the connection hole 17b.
c and is electrically connected. The wirings 16a and 16b are
For example, it is composed of an Al alloy to which Si and Cu are added.

【0090】配線16a、16bの上部には、酸化シリ
コン膜と窒化シリコン膜との積層膜などで構成されたパ
ッシベーション膜18が形成されている。
A passivation film 18 composed of a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film is formed on the wirings 16a and 16b.

【0091】次に、上記した半導体集積回路装置の製造
方法を図13〜図22を用いて説明する。
Next, a method of manufacturing the above-described semiconductor integrated circuit device will be described with reference to FIGS.

【0092】まず、図13に示すように、p型の単結晶
シリコンからなるCZウエハ1の上部にp型のエピタキ
シャル層2を形成したエピタキシャルウエハ(図2参
照)を用意する。前記のように、CZウエハ1およびエ
ピタキシャル層2は、(100)面を主面とし、この
(100)面内において[010]方向のいずれか1つ
の軸から35°の範囲内で、かつ100結晶軸から2.5
°〜15°の範囲内の結晶軸と直行するような傾斜角を
持っている。エピタキシャル層2の膜厚は、例えば1μ
mであり、不純物(ホウ素)濃度は、CZウエハ1とほ
ぼ同じ約1.5×1015atoms/cm3 である。
First, as shown in FIG. 13, an epitaxial wafer (see FIG. 2) in which a p-type epitaxial layer 2 is formed on a CZ wafer 1 made of p-type single crystal silicon is prepared. As described above, the CZ wafer 1 and the epitaxial layer 2 have the (100) plane as a main surface, and within the (100) plane, within 35 ° from any one axis in the [010] direction, and 2.5 from crystal axis
It has a tilt angle that is perpendicular to the crystal axis within the range of 15 ° to 15 °. The thickness of the epitaxial layer 2 is, for example, 1 μm.
m, and the impurity (boron) concentration is about 1.5 × 10 15 atoms / cm 3, which is almost the same as that of the CZ wafer 1.

【0093】次に、図14に示すように、エピタキシャ
ル層2の上部にCVD(chemical Vapor Deposition) 法
で酸化シリコン膜22(膜厚=約40nm)と窒化シリコ
ン膜23(膜厚=約50nm)とを堆積し、次いでフォト
レジストをマスクにして窒化シリコン膜23をパターニ
ングした後、窒化シリコン膜23をマスクにして酸化シ
リコン膜22とエピタキシャル層2とを順次エッチング
して溝4aを形成する。続いて900〜1150℃の熱
酸化処理を施して溝4aの内壁に酸化シリコン膜(図示
せず)を形成する。
Next, as shown in FIG. 14, a silicon oxide film 22 (film thickness = about 40 nm) and a silicon nitride film 23 (film thickness = about 50 nm) are formed on the epitaxial layer 2 by CVD (chemical vapor deposition). Then, after patterning the silicon nitride film 23 using a photoresist as a mask, the silicon oxide film 22 and the epitaxial layer 2 are sequentially etched using the silicon nitride film 23 as a mask to form a groove 4a. Subsequently, a thermal oxidation treatment at 900 to 1150 ° C. is performed to form a silicon oxide film (not shown) on the inner wall of the groove 4a.

【0094】次に、図15に示すように、エピタキシャ
ル層2の上部にCVD法で酸化シリコン膜24を堆積
し、約1000℃の熱処理を施して膜をデンシファイし
た後、エッチバックあるいは化学的機械研磨で酸化シリ
コン膜24を平坦化し、溝4aの内部に残すことによ
り、素子分離溝4を形成する。
Next, as shown in FIG. 15, a silicon oxide film 24 is deposited on the epitaxial layer 2 by a CVD method and subjected to a heat treatment at about 1000 ° C. to densify the film. The silicon oxide film 24 is flattened by polishing and is left inside the groove 4a to form the element isolation groove 4.

【0095】次に、図16に示すように、エピタキシャ
ル層2の表面の一部にn型不純物(例えばP)をイオン
打ち込みし、他の一部にp型不純物(例えばB)をイオ
ン打ち込みした後、不純物引き伸ばし用の熱処理を12
00℃、数時間行って不純物をエピタキシャル層2の内
部に熱拡散させることにより、n型ウエル3nとp型ウ
エル3pとを形成する。n型ウエル3nおよびp型ウエ
ル3pの不純物濃度は、例えば6×1016atoms/cm3
する。
Next, as shown in FIG. 16, an n-type impurity (eg, P) is ion-implanted into a part of the surface of the epitaxial layer 2 and a p-type impurity (eg, B) is ion-implanted into another part. Thereafter, a heat treatment for elongating impurities is performed 12 times.
The n-type well 3n and the p-type well 3p are formed by thermally diffusing impurities into the inside of the epitaxial layer 2 at a temperature of 00 ° C. for several hours. The impurity concentration of the n-type well 3n and the p-type well 3p is, for example, 6 × 10 16 atoms / cm 3 .

【0096】図17は、エピタキシャル層2の表面から
不純物をイオン打ち込みして形成したウエル領域の不純
物濃度プロファイルを示している(ここでは、代表的に
p型ウエル3pの不純物濃度プロファイルを示す)。図
示のように、ウエル領域の不純物濃度は、エピタキシャ
ル層2の表面から深さ方向に沿って単調に減少し、ウエ
ルの底部はCZウエハ1の一部にまで延びている。
FIG. 17 shows an impurity concentration profile of a well region formed by ion-implanting impurities from the surface of epitaxial layer 2 (here, the impurity concentration profile of p-type well 3p is representatively shown). As shown, the impurity concentration in the well region monotonously decreases from the surface of the epitaxial layer 2 in the depth direction, and the bottom of the well extends to a part of the CZ wafer 1.

【0097】このとき、n型不純物とp型不純物を高加
速電圧でイオン打ち込みすることによって、n型ウエル
3nとp型ウエル3pとを、内部の不純物濃度が表面の
不純物濃度よりも高いレトログレード構造で構成しても
よい。このようにすると、CMOSのラッチアップ耐性
をさらに向上させることができる。
At this time, n-type impurities and p-type impurities are ion-implanted at a high accelerating voltage, so that the n-type well 3n and the p-type well 3p are retrograde so that the internal impurity concentration is higher than the surface impurity concentration. It may be constituted by a structure. By doing so, the latch-up resistance of the CMOS can be further improved.

【0098】次に、図18に示すように、エピタキシャ
ル層2を熱酸化して活性領域の表面にゲート酸化膜7を
形成した後、ゲート酸化膜7の上部にゲート電極8を形
成する。ゲート酸化膜7は、OSF転位密度の低いエピ
タキシャル層2の表面に形成されるので、膜の信頼性が
高い。ゲート電極8は、このゲート酸化膜7を形成した
エピタキシャル層2の上部にCVD法でn型多結晶シリ
コン膜、W(タングステン)シリサイド膜および酸化シ
リコン膜10を順次堆積し、フォトレジストをマスクに
したドライエッチングでこれらの膜をパターニングして
形成する。ゲート電極8は、n型多結晶シリコン膜の上
部にWシリサイド膜を積層したポリサイド膜などで構成
されている。ゲート電極8は、n型多結晶シリコンの単
層膜またはn型多結晶シリコン膜、TiN(チタンナイ
トライド膜)、W膜を積層した3層膜などで構成しても
よい。
Next, as shown in FIG. 18, after the epitaxial layer 2 is thermally oxidized to form a gate oxide film 7 on the surface of the active region, a gate electrode 8 is formed on the gate oxide film 7. Since the gate oxide film 7 is formed on the surface of the epitaxial layer 2 having a low OSF dislocation density, the reliability of the film is high. The gate electrode 8 is formed by sequentially depositing an n-type polycrystalline silicon film, a W (tungsten) silicide film and a silicon oxide film 10 on the epitaxial layer 2 on which the gate oxide film 7 is formed by a CVD method, using a photoresist as a mask. These films are patterned and formed by the dry etching. The gate electrode 8 is composed of a polycide film in which a W silicide film is laminated on an n-type polycrystalline silicon film. The gate electrode 8 may be formed of a single-layer film of n-type polycrystalline silicon or an n-type polycrystalline silicon film, a three-layer film in which a TiN (titanium nitride film), a W film is laminated, or the like.

【0099】次に、図19に示すように、ゲート電極8
の両側のp型ウエル3pにn型不純物をイオン打ち込み
してn型半導体領域9、9(ソース、ドレイン)を形成
し、n型ウエル3nにp型不純物をイオン打ち込みして
p型半導体領域6、6(ソース、ドレイン)を形成する
ことにより、nチャネル型MISFETQnおよびpチ
ャネル型MISFETQpを形成する。n型半導体領域
9、9は、例えば1015atoms/cm2 程度のヒ素(As)
をイオン打ち込みして形成し、p型半導体領域6、6
は、例えば1015atoms/cm2 程度のBF2 をイオン打ち
込みして形成する。その後、エピタキシャル層2の上部
にCVD法で堆積した酸化シリコン膜を異方性エッチン
グで加工してゲート電極8の側壁にサイドウォールスペ
ーサ11を形成する。nチャネル型MISFETQnの
ソース、ドレインおよびpチャネル型MISFETQp
のソース、ドレインは、二重拡散ドレイン(Double Diff
usedDrain) 構造あるいはLDD(Lightly Doped Drain)
構造で構成することもできる。
Next, as shown in FIG.
N-type impurities are ion-implanted into the p-type wells 3p on both sides of the n-type well to form n-type semiconductor regions 9 and 9 (source and drain). , 6 (source, drain) to form an n-channel MISFET Qn and a p-channel MISFET Qp. The n-type semiconductor regions 9 are made of, for example, arsenic (As) of about 10 15 atoms / cm 2.
Is formed by ion implantation, and p-type semiconductor regions 6 and 6 are formed.
Is formed by ion-implanting, for example, BF 2 of about 10 15 atoms / cm 2 . After that, the silicon oxide film deposited on the epitaxial layer 2 by the CVD method is processed by anisotropic etching to form the sidewall spacer 11 on the side wall of the gate electrode 8. Source and drain of n-channel MISFET Qn and p-channel MISFET Qp
The source and drain of the
usedDrain) Structure or LDD (Lightly Doped Drain)
It can also be constituted by a structure.

【0100】次に、図20に示すように、nチャネル型
MISFETQnおよびpチャネル型MISFETQp
を形成したエピタキシャル層2の上部にCVD法で酸化
シリコン膜12を堆積した後、フォトレジストをマスク
にしたドライエッチングで酸化シリコン膜12の一部を
開孔することにより、pチャネル型MISFETQpの
p型半導体領域6、6の上部に接続孔14a、14bを
形成し、nチャネル型MISFETQnのn型半導体領
域9、9の上部に接続孔14c、14dを形成する。
Next, as shown in FIG. 20, an n-channel MISFET Qn and a p-channel MISFET Qp
A silicon oxide film 12 is deposited on the epitaxial layer 2 on which the silicon oxide film 12 is formed by CVD, and a part of the silicon oxide film 12 is opened by dry etching using a photoresist as a mask, thereby forming a p-type MISFET Qp. Connection holes 14a and 14b are formed above the type semiconductor regions 6 and 6, and connection holes 14c and 14d are formed above the n-type semiconductor regions 9 and 9 of the n-channel MISFET Qn.

【0101】次に、図21に示すように、接続孔14a
〜14dを形成した酸化シリコン膜12の上部に例えば
スパッタリング法でAl合金膜を堆積した後、フォトレ
ジストをマスクにしたドライエッチングでAl合金膜を
パターニングすることにより、pチャネル型MISFE
TQpのp型半導体領域6、6と電気的に接続された配
線13a、13b、およびnチャネル型MISFETQ
nのn型半導体領域9、9と電気的に接続された配線1
3c、13dを形成する。
Next, as shown in FIG.
After depositing an Al alloy film on the silicon oxide film 12 on which the layers .about.14d have been formed by, for example, a sputtering method, the Al alloy film is patterned by dry etching using a photoresist as a mask, thereby forming a p-channel type MISFE.
Wirings 13a and 13b electrically connected to p-type semiconductor regions 6 and 6 of TQp, and n-channel MISFET Q
Wiring 1 electrically connected to n n-type semiconductor regions 9
3c and 13d are formed.

【0102】次に、図22に示すように、配線13a〜
13dの上部にCVD法で酸化シリコン膜などを堆積し
て層間絶縁膜15を形成した後、フォトレジストをマス
クにしたドライエッチングで層間絶縁膜15の一部を開
孔することにより、配線13bの上部に接続孔17aを
形成し、配線13cの上部に接続孔17bを形成する。
続いて、層間絶縁膜15の上部に例えばスパッタリング
法でAl合金膜を堆積した後、フォトレジストをマスク
にしたドライエッチングでこのAl合金膜をパターニン
グすることにより、配線13bと電気的に接続された配
線16a、および配線13cと電気的に接続された配線
16bを形成する。
Next, as shown in FIG.
A silicon oxide film or the like is deposited on the upper part of 13d by a CVD method to form an interlayer insulating film 15, and a part of the interlayer insulating film 15 is opened by dry etching using a photoresist as a mask, thereby forming the wiring 13b. A connection hole 17a is formed in the upper part, and a connection hole 17b is formed in the upper part of the wiring 13c.
Subsequently, after an Al alloy film was deposited on the interlayer insulating film 15 by, for example, a sputtering method, the Al alloy film was patterned by dry etching using a photoresist as a mask, thereby being electrically connected to the wiring 13b. A wiring 16b electrically connected to the wiring 16a and the wiring 13c is formed.

【0103】その後、配線16a、16bの上部にCV
D法で酸化シリコン膜と窒化シリコン膜とを堆積してパ
ッシベーション膜18を形成することにより、本実施の
形態1の相補型MISFETを有する半導体集積回路装
置が完成する。
Thereafter, the CV is applied to the upper portions of the wirings 16a and 16b.
By depositing a silicon oxide film and a silicon nitride film by the method D to form the passivation film 18, the semiconductor integrated circuit device having the complementary MISFET of the first embodiment is completed.

【0104】本実施の形態によれば、ゲート酸化膜7の
耐圧および膜質を向上でき、かつゲッタリング能力の向
上したエピタキシャルウエハ2EWを使用することによ
り、相補型MISFETを有する半導体集積回路装置の
信頼性および製造歩留まりを向上させることができる。
According to the present embodiment, the breakdown voltage and film quality of gate oxide film 7 can be improved, and the reliability of semiconductor integrated circuit device having complementary MISFET can be improved by using epitaxial wafer 2EW with improved gettering ability. Properties and manufacturing yield can be improved.

【0105】本実施の形態によれば、上記エピタキシャ
ルウエハ2EWを安価に製造することができるので、相
補型MISFETを有する半導体集積回路装置の製造コ
ストを低減することができる。
According to the present embodiment, since the epitaxial wafer 2EW can be manufactured at low cost, the manufacturing cost of a semiconductor integrated circuit device having a complementary MISFET can be reduced.

【0106】なお、本実施の形態では、p型のCZウエ
ハ1の表面にp型のエピタキシャル層を成長させたp/
pエピタキシャルウエハ2EWを使用したが、n型のC
Zウエハの表面にn型エピタキシャル層を成長させたn
/nエピタキシャルウエハとしてもよいことは勿論であ
る。
In the present embodiment, p / type epitaxial layer is grown on the surface of p-type CZ wafer 1 by p /
Although the p epitaxial wafer 2EW was used, the n-type C
An n-type epitaxial layer grown on the surface of a Z wafer
/ N epitaxial wafer.

【0107】(実施の形態2)図23は、本実施の形態
2の半導体集積回路装置を示す要部断面図である。
(Second Embodiment) FIG. 23 is a cross-sectional view of a principal part showing a semiconductor integrated circuit device of a second embodiment.

【0108】本実施の形態2の半導体集積回路装置は、
前記実施の形態1のエピタキシャルウエハ2EWの主面
にDRAM(Dynamic Random Access Memory)を形成した
ものである。
The semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment is
A DRAM (Dynamic Random Access Memory) is formed on the main surface of the epitaxial wafer 2EW of the first embodiment.

【0109】エピタキシャル層2に形成されたp型ウエ
ル3pの一部には、DRAMのメモリセルを構成するn
チャネル型のメモリセル選択用MISFETQsが形成
されており、他の一部には周辺回路のnチャネル型MI
SFETQnが形成されている。また、エピタキシャル
層2に形成されたn型ウエル3nには周辺回路のpチャ
ネル型MISFETQpが形成されている。メモリセル
選択用MISFETQt、nチャネル型MISFETQ
nおよびpチャネル型MISFETQpは、エピタキシ
ャル層2の表面にLOCOS(Local Oxidation of Sili
con)法で形成したフィールド酸化膜28によって互いに
分離されている。
A part of the p-type well 3p formed in the epitaxial layer 2 includes n forming a memory cell of the DRAM.
A channel-type memory cell selecting MISFET Qs is formed, and an n-channel type
The SFET Qn is formed. A p-channel MISFET Qp of a peripheral circuit is formed in the n-type well 3n formed in the epitaxial layer 2. MISFET Qt for memory cell selection, n channel type MISFET Q
The n- and p-channel MISFETs Qp are provided on the surface of the epitaxial layer 2 with LOCOS (Local Oxidation of Silicon).
are separated from each other by a field oxide film 28 formed by the (con) method.

【0110】メモリセル選択用MISFETQtとnチ
ャネル型MISFETQnは、主としてp型ウエル3p
に形成された一対のn型半導体領域(ソース、ドレイ
ン)9、9と、p型ウエル3pの表面に形成されたゲー
ト酸化膜7と、このゲート酸化膜7上に形成されたゲー
ト電極8とで構成されている。pチャネル型MISFE
TQpは、主としてn型ウエル3nに形成された一対の
p型半導体領域(ソース、ドレイン)6、6と、n型ウ
エル3nの表面に形成されたゲート酸化膜7と、このゲ
ート酸化膜7上に形成されたゲート電極8とで構成され
ている。ゲート電極8は、n型多結晶シリコン膜上にW
(タングステン)シリサイド膜を積層したポリサイド膜
などで構成されている。
The memory cell selecting MISFET Qt and the n-channel MISFET Qn are mainly composed of a p-type well 3p
A gate oxide film 7 formed on the surface of the p-type well 3p; a gate electrode 8 formed on the gate oxide film 7; It is composed of p-channel type MISFE
TQp is mainly composed of a pair of p-type semiconductor regions (source and drain) 6 and 6 formed in the n-type well 3n, a gate oxide film 7 formed on the surface of the n-type well 3n, and And the gate electrode 8 formed on the substrate. The gate electrode 8 is formed by forming W on the n-type polycrystalline silicon film.
It is composed of a polycide film formed by stacking (tungsten) silicide films.

【0111】メモリセル選択用MISFETQtの上部
にはビット線BL1 、BL2 が形成されており、周辺回
路のpチャネル型MISFETQpとnチャネル型MI
SFETQnのそれぞれの上部には第1層目の配線13
e、13fが形成されている。ビット線BL1 、BL2
の上部には下部電極25と容量絶縁膜26と上部電極2
7とからなる情報蓄積用容量素子Cが形成され、さらに
その上部には、第2層目の配線16c〜16fが形成さ
れている。
The bit lines BL 1 and BL 2 are formed above the memory cell selecting MISFET Qt, and the p-channel MISFET Qp and the n-channel MI
The first layer wiring 13 is provided on each of the SFETs Qn.
e, 13f are formed. Bit lines BL 1 , BL 2
The lower electrode 25, the capacitor insulating film 26 and the upper electrode 2
7 is formed, and further thereon, second layer wirings 16c to 16f are formed.

【0112】本実施の形態によれば、ゲート酸化膜7の
耐圧および膜質を向上でき、かつゲッタリング能力の向
上したエピタキシャルウエハ2EWを使用することによ
り、DRAMの信頼性および製造歩留まりを向上させる
ことができる。
According to the present embodiment, the reliability and manufacturing yield of the DRAM can be improved by using epitaxial wafer 2EW having improved withstand voltage and film quality of gate oxide film 7 and improved gettering ability. Can be.

【0113】本実施の形態によれば、上記エピタキシャ
ルウエハ2EWを安価に製造することができるので、D
RAMの製造コストを低減することができる。
According to the present embodiment, the epitaxial wafer 2EW can be manufactured at low cost.
The manufacturing cost of the RAM can be reduced.

【0114】(実施の形態3)図24は、本実施の形態
3の半導体集積回路装置を示す要部断面図である。
(Embodiment 3) FIG. 24 is a cross-sectional view of a principal part showing a semiconductor integrated circuit device of Embodiment 3 of the present invention.

【0115】本実施の形態3の半導体集積回路装置は、
前記実施の形態1のエピタキシャルウエハ2EWの主面
にフラッシュメモリを形成したものである。エピタキシ
ャル層2に形成されたp型ウエル3pの一部には、フラ
ッシュメモリのメモリセルを構成するnチャネル型MI
SFETQmと転送用MISFETを構成するnチャネ
ル型MISFETQtとが形成されており、他の一部に
は周辺回路のnチャネル型MISFETQnが形成され
ている。メモリセルはAND型で構成され、そのドレイ
ン領域は、転送用MISFET(nチャネル型MISF
ETQtr)のソース、ドレインのパスを介してデータ
線13iと電気的に接続されている。
The semiconductor integrated circuit device according to the third embodiment is
The flash memory is formed on the main surface of the epitaxial wafer 2EW of the first embodiment. A part of the p-type well 3p formed in the epitaxial layer 2 has an n-channel type MI that constitutes a memory cell of the flash memory.
An SFET Qm and an n-channel MISFET Qt constituting a transfer MISFET are formed, and an n-channel MISFET Qn of a peripheral circuit is formed in another part. The memory cell is of an AND type, and its drain region is provided with a transfer MISFET (n-channel MISF).
ETQtr) is electrically connected to the data line 13i via the source and drain paths.

【0116】また、エピタキシャル層2に形成されたn
型ウエル3nには周辺回路のpチャネル型MISFET
Qpが形成されている。nチャネル型MISFETQ
m、nチャネル型MISFETQnおよびpチャネル型
MISFETQpは、エピタキシャル層2の表面にLO
COS法で形成したフィールド酸化膜28によって互い
に分離されている。
Further, n formed in the epitaxial layer 2
In the well 3n, a p-channel MISFET of a peripheral circuit is provided.
Qp is formed. n-channel type MISFETQ
The m and n channel MISFET Qn and the p channel MISFET Qp
They are separated from each other by a field oxide film 28 formed by the COS method.

【0117】メモリセルのnチャネル型MISFETQ
mは、主としてp型ウエル3pに形成された一対のn型
半導体領域(ソース、ドレイン)9、9と、p型ウエル
3pの表面に形成されたゲート酸化膜7と、ゲート酸化
膜7上に形成されたゲート電極(フローティングゲー
ト)8と、ゲート電極8上に形成された第2ゲート酸化
膜29と、第2ゲート酸化膜29上に形成されたコント
ロールゲート30とで構成されている。周辺回路のnチ
ャネル型MISFETQnは、主としてp型ウエル3p
に形成された一対のn型半導体領域(ソース、ドレイ
ン)9、9と、p型ウエル3pの表面に形成されたゲー
ト酸化膜7と、このゲート酸化膜7上に形成されたゲー
ト電極8とで構成されている。pチャネル型MISFE
TQpは、主としてn型ウエル3nに形成された一対の
p型半導体領域(ソース、ドレイン)6、6と、n型ウ
エル3nの表面に形成されたゲート酸化膜7と、このゲ
ート酸化膜7上に形成されたゲート電極8とで構成され
ている。
Memory cell n-channel MISFET Q
m denotes a pair of n-type semiconductor regions (source, drain) 9 and 9 formed mainly in the p-type well 3p, a gate oxide film 7 formed on the surface of the p-type well 3p, and A gate electrode (floating gate) 8 is formed, a second gate oxide film 29 is formed on the gate electrode 8, and a control gate 30 is formed on the second gate oxide film 29. The n-channel MISFET Qn of the peripheral circuit is mainly composed of a p-type well 3p
A gate oxide film 7 formed on the surface of the p-type well 3p; a gate electrode 8 formed on the gate oxide film 7; It is composed of p-channel type MISFE
TQp is mainly composed of a pair of p-type semiconductor regions (source and drain) 6 and 6 formed in the n-type well 3n, a gate oxide film 7 formed on the surface of the n-type well 3n, and And the gate electrode 8 formed on the substrate.

【0118】メモリセルのnチャネル型MISFETQ
mの上部には第1層目の配線13g〜13iが形成され
ており、さらにその上部には、第2層目の配線16gが
形成されている。周辺回路のpチャネル型MISFET
Qpとnチャネル型MISFETQnのそれぞれの上部
には第1層目の配線13jが形成されており、さらにそ
の上部には、第2層目の配線16hが形成されている。
Memory cell n-channel MISFET Q
Above m, first-layer wirings 13g to 13i are formed, and further thereon, a second-layer wiring 16g is formed. Peripheral circuit p-channel MISFET
A first layer wiring 13j is formed above each of the Qp and the n-channel MISFET Qn, and a second layer wiring 16h is further formed thereon.

【0119】本実施の形態によれば、ゲート酸化膜7の
耐圧および膜質を向上でき、かつゲッタリング能力の向
上したエピタキシャルウエハ2EWを使用することによ
り、フラッシュメモリの信頼性および製造歩留まりを向
上させることができる。
According to the present embodiment, the breakdown voltage and film quality of gate oxide film 7 can be improved, and the reliability and manufacturing yield of the flash memory can be improved by using epitaxial wafer 2EW with improved gettering ability. be able to.

【0120】本実施の形態によれば、上記エピタキシャ
ルウエハ2EWを安価に実現することができるので、フ
ラッシュメモリの製造コストを低減することができる。
According to the present embodiment, since the epitaxial wafer 2EW can be realized at low cost, the manufacturing cost of the flash memory can be reduced.

【0121】(実施の形態4)図25は、本実施の形態
4の半導体集積回路装置を示す要部断面図である。
(Embodiment 4) FIG. 25 is a cross-sectional view showing a main part of a semiconductor integrated circuit device according to Embodiment 4 of the present invention.

【0122】本実施の形態4の半導体集積回路装置は、
前記実施の形態1のエピタキシャルウエハ2EWの主面
にSRAM(Static Random Access Memory) を形成した
ものである。このSRAMのメモリセルは、エピタキシ
ャル層2の主面のフィールド絶縁膜28で周囲を囲まれ
た活性領域に形成されている。メモリセルを構成する6
個のMISFETのうち、nチャネル型で構成される一
対の駆動用MISFETと一対の転送用MISFETは
p型ウエル3pの活性領域に形成され、pチャネル型で
構成される一対の負荷用MISFETは駆動用MISF
ETの上部に形成されている。
The semiconductor integrated circuit device of the fourth embodiment is
An SRAM (Static Random Access Memory) is formed on the main surface of the epitaxial wafer 2EW of the first embodiment. The memory cell of this SRAM is formed in an active region surrounded by a field insulating film 28 on the main surface of the epitaxial layer 2. 6 that constitutes a memory cell
Among the MISFETs, a pair of n-channel type driving MISFETs and a pair of transfer MISFETs are formed in the active region of the p-type well 3p, and a pair of p-channel type loading MISFETs are driven. MISF for
It is formed above the ET.

【0123】一対の転送用MISFETは、p型ウエル
3nの活性領域に形成されたn+ 型半導体領域38およ
びn- 型半導体領域45(ソース、ドレイン)と、この
活性領域の表面に形成された酸化シリコン膜からなるゲ
ート酸化膜41と、このゲート酸化膜41上に形成され
たポリサイドからなるゲート電極42とで構成されてい
る。転送用MISFETのゲート電極42は、ワード線
WLと一体に構成されている。
A pair of transfer MISFETs are formed on the n + -type semiconductor region 38 and the n -type semiconductor region 45 (source and drain) formed in the active region of the p-type well 3n, and formed on the surface of the active region. A gate oxide film 41 made of a silicon oxide film and a gate electrode 42 made of polycide formed on the gate oxide film 41 are formed. The gate electrode 42 of the transfer MISFET is formed integrally with the word line WL.

【0124】一対の駆動用MISFETは、p型ウエル
3nの活性領域に形成されたn+ 型半導体領域38およ
びn- 型半導体領域37(ソース、ドレイン)と、この
活性領域の表面に形成されたゲート酸化膜35と、この
ゲート酸化膜35上に形成された多結晶シリコンからな
るゲート電極36とで構成されている。
The pair of driving MISFETs are formed on the surface of the active region of the n + -type semiconductor region 38 and the n -type semiconductor region 37 (source and drain) formed in the active region of the p-type well 3n. It is composed of a gate oxide film 35 and a gate electrode 36 made of polycrystalline silicon formed on the gate oxide film 35.

【0125】一対の負荷用MISFETは、駆動用MI
SFETの上部に形成された多結晶シリコンからなるゲ
ート電極47と、ゲート電極47の上部に形成されたゲ
ート酸化膜46と、ゲート酸化膜46のさらに上部に形
成された多結晶シリコンからなるp型半導体領域48
(ソース、ドレイン)とで構成されている。
The pair of load MISFETs includes a driving MI
A gate electrode 47 made of polycrystalline silicon formed on the SFET; a gate oxide film 46 formed on the gate electrode 47; and a p-type made of polycrystalline silicon formed on the gate oxide film 46 Semiconductor region 48
(Source, drain).

【0126】なお、符号34はp型のチャネルストッパ
層、Vccは電源線、VssはGND線、DLはデータ線、
49〜51は第1層目のメタル配線である。
Reference numeral 34 denotes a p-type channel stopper layer, Vcc denotes a power supply line, Vss denotes a GND line, DL denotes a data line,
49 to 51 are first-layer metal wirings.

【0127】本実施の形態によれば、ゲート酸化膜3
5、41の耐圧および膜質を向上でき、かつゲッタリン
グ能力の向上したエピタキシャルウエハ2EWを使用す
ることにより、 SRAMのデータリテンション不良を
低減して信頼性および製造歩留まりを向上させることが
できる。
According to the present embodiment, gate oxide film 3
By using the epitaxial wafer 2EW having improved breakdown voltage and film quality of 5, 41 and improved gettering ability, it is possible to reduce the data retention failure of the SRAM and to improve the reliability and the production yield.

【0128】本実施の形態によれば、上記エピタキシャ
ルウエハ2EWを安価に実現することができるので、S
RAMの製造コストを低減することができる。
According to the present embodiment, the epitaxial wafer 2EW can be realized at low cost.
The manufacturing cost of the RAM can be reduced.

【0129】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments and can be variously modified without departing from the gist thereof. Needless to say,

【0130】[0130]

【発明の効果】本願によっ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、
以下の通りである。
Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed by the present application will be briefly described as follows.
It is as follows.

【0131】本発明によれば、(100)面を主面と
し、その面内において[010]方向のいずれか1つの
軸から35°の範囲内で、かつ100結晶軸から2.5°
〜15°の範囲内の結晶軸と直行するように傾斜させた
CZウエハの主面上にエピタキシャル層を成長させるこ
とにより、エピタキシャル層の表面(MISFET形成
領域)のOSF欠陥が抑制され、重金属などに対するゲ
ッタリング効果が向上する。
According to the present invention, the (100) plane is defined as the principal plane, and within that plane, 35 ° from any one axis in the [010] direction, and 2.5 ° from the 100 crystal axis.
By growing the epitaxial layer on the main surface of the CZ wafer inclined so as to be perpendicular to the crystal axis within the range of 15 °, OSF defects on the surface of the epitaxial layer (MISFET formation region) are suppressed, and heavy metal Gettering effect is improved.

【0132】本発明によれば、エピタキシャルウエハの
主面にMISFETを形成することにより、MISFE
Tのゲート酸化膜特性(Gate Oxide integrity;GOI)
を向上させることができる。
According to the present invention, the MISFET is formed on the main surface of the epitaxial wafer to form the MISFET.
Gate Oxide integrity (GOI) of T
Can be improved.

【0133】本発明によれば、CZウエハおよびエピタ
キシャル層の不純物濃度を低くすることにより、エピタ
キシャルウエハの製造コストを低減できる。また、エピ
タキシャル層形成時にCZウエハの裏面から不純物が外
方拡散したりオートドーピングしたりするのを防止する
目的でCZウエハ裏面に酸化シリコン膜を形成する工程
が不要となる。さらに、CZウエハからの不純物の涌き
上がり量が低減されるため、エピタキシャル層の膜厚を
薄くできると共に、エピタキシャル層に形成されるウエ
ルやチャネル領域の不純物濃度プロファイルの変動を防
止できる。
According to the present invention, the manufacturing cost of the epitaxial wafer can be reduced by lowering the impurity concentration of the CZ wafer and the epitaxial layer. In addition, a step of forming a silicon oxide film on the back surface of the CZ wafer is not required for the purpose of preventing impurities from diffusing out and auto-doping from the back surface of the CZ wafer when forming the epitaxial layer. Furthermore, since the amount of impurities from the CZ wafer is reduced, the thickness of the epitaxial layer can be reduced, and the fluctuation of the impurity concentration profile of wells and channel regions formed in the epitaxial layer can be prevented.

【0134】本発明によれば、エピタキシャル層を薄く
形成することにより、エピタキシャルウエハの製造コス
トを低減できる。また、エピタキシャル層を薄く形成す
ることにより、低い成長速度でもコスト的に見合うの
で、低温成長が可能となる。これにより、スリップフリ
ーを実現できるため、8インチあるいはそれ以上の大口
径ウエハに適用した場合でもエピタキシャル成長時の熱
によるウエハの反りを防止できる。
According to the present invention, the manufacturing cost of the epitaxial wafer can be reduced by forming the epitaxial layer thin. In addition, by forming the epitaxial layer thinly, it is possible to achieve low-temperature growth because the cost is commensurate even at a low growth rate. As a result, since slip-free can be realized, warping of the wafer due to heat during epitaxial growth can be prevented even when applied to a large-diameter wafer of 8 inches or more.

【0135】本発明によれば、インゴットの引き上げ中
に石英るつぼ(坩堝)から溶け込む酸素量を制御するた
めの処理が不要となる。
According to the present invention, there is no need to perform a process for controlling the amount of oxygen dissolved from the quartz crucible during the lifting of the ingot.

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

【図1】(a)〜(g)は、本発明の実施の形態1であ
るCZウエハの製造方法を示す説明図である。
FIGS. 1A to 1G are explanatory diagrams showing a method for manufacturing a CZ wafer according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態1であるエピタキシャルウ
エハの要部断面図である。
FIG. 2 is a fragmentary cross-sectional view of the epitaxial wafer according to the first embodiment of the present invention;

【図3】CZウエハの初期酸素濃度とゲート酸化膜欠陥
密度との関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between an initial oxygen concentration of a CZ wafer and a gate oxide film defect density.

【図4】CZウエハ上に形成したエピタキシャル層の膜
厚とゲート酸化膜欠陥密度との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a thickness of an epitaxial layer formed on a CZ wafer and a defect density of a gate oxide film.

【図5】エピタキシャルウエハに形成した酸化膜の破壊
耐圧と累積不良率との関係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a breakdown voltage of an oxide film formed on an epitaxial wafer and a cumulative failure rate.

【図6】ウエハの初期酸素濃度と微小欠陥(BMD)密
度との関係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the initial oxygen concentration of a wafer and the density of minute defects (BMD).

【図7】ウエハの初期酸素濃度とOSDA装置を用いて
観察した微小欠陥密度との関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the initial oxygen concentration of a wafer and the density of minute defects observed using an OSDA apparatus.

【図8】OSDA装置の光学系を示す概略説明図であ
る。
FIG. 8 is a schematic explanatory view showing an optical system of the OSDA device.

【図9】ウエハの初期酸素濃度と酸素析出量との関係を
示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the initial oxygen concentration of a wafer and the amount of precipitated oxygen.

【図10】ウエハ表面からの深さと酸素濃度との関係を
熱処理の前後でSIMS分析したグラフである。
FIG. 10 is a graph in which the relationship between the depth from the wafer surface and the oxygen concentration is analyzed by SIMS before and after the heat treatment.

【図11】エピタキシャルウエハの不純物ドーズ量とO
SF転位密度との関係を示すグラフである。
FIG. 11 shows an impurity dose amount and O of an epitaxial wafer.
4 is a graph showing a relationship with SF dislocation density.

【図12】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の要部断面図である。
FIG. 12 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention;

【図13】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す要部断面図である。
FIG. 13 is a fragmentary cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention;

【図14】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す要部断面図である。
FIG. 14 is a fragmentary cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention;

【図15】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す要部断面図である。
FIG. 15 is a fragmentary cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention;

【図16】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す要部断面図である。
FIG. 16 is a fragmentary cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention;

【図17】エピタキシャル層の表面から不純物をイオン
打ち込みして形成したウエル領域の不純物濃度プロファ
イルを示すグラフである。
FIG. 17 is a graph showing an impurity concentration profile of a well region formed by ion-implanting impurities from the surface of an epitaxial layer.

【図18】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す要部断面図である。
FIG. 18 is a fragmentary cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention.

【図19】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す要部断面図である。
FIG. 19 is an essential part cross sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment of the present invention.

【図20】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す要部断面図である。
FIG. 20 is an essential part cross sectional view illustrating the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment of the present invention;

【図21】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す要部断面図である。
FIG. 21 is an essential part cross sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment of the present invention.

【図22】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す要部断面図である。
FIG. 22 is an essential part cross sectional view illustrating the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment of the present invention;

【図23】本発明の実施の形態2である半導体集積回路
装置を示す要部断面図である。
FIG. 23 is a fragmentary cross-sectional view showing a semiconductor integrated circuit device according to a second embodiment of the present invention;

【図24】本発明の実施の形態3である半導体集積回路
装置を示す要部断面図である。
FIG. 24 is a fragmentary cross-sectional view showing a semiconductor integrated circuit device according to a third embodiment of the present invention;

【図25】本発明の実施の形態4である半導体集積回路
装置を示す要部断面図である。
FIG. 25 is a fragmentary cross-sectional view showing a semiconductor integrated circuit device according to a fourth embodiment of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコンウエハ(CZウエハ) 2 エピタキシャル層 2EW エピタキシャルウエハ 3n n型ウエル 3p p型ウエル 4 素子分離溝 4a 溝 6 p型半導体領域(ソース領域、ドレイン領域) 7 ゲート酸化膜 8 ゲート電極 9 n型半導体領域(ソース領域、ドレイン領域) 10 酸化シリコン膜 11 サイドウォールスペーサ 12 酸化シリコン膜 13a〜13j 配線 14a〜14d 接続孔 15 層間絶縁膜 16a〜16h 配線 17a 接続孔 17b 接続孔 18 パッシベーション膜 20 酸化シリコン膜 21 酸化シリコン膜 22 酸化シリコン膜 23 窒化シリコン膜 24 酸化シリコン膜 25 下部電極 26 容量絶縁膜 27 上部電極 28 フィールド酸化膜 29 第2ゲート酸化膜 30 コントロールゲート 34 チャネルストッパ層 35 ゲート酸化膜 36 ゲート電極 37 n- 型半導体領域 38 n+ 型半導体領域 41 ゲート酸化膜 42 ゲート電極 45 n- 型半導体領域 46 ゲート酸化膜 47 ゲート電極 48 p型半導体領域 49〜51 メタル配線 100 インゴット BL1 、BL2 ビット線 DL データ線 C 情報蓄積用容量素子 Qm nチャネル型MISFET Qn nチャネル型MISFET Qp pチャネル型MISFET Qs メモリセル選択用MISFET Qt 転送用MISFET Vcc 電源線 Vss GND WL ワード線REFERENCE SIGNS LIST 1 silicon wafer (CZ wafer) 2 epitaxial layer 2 EW epitaxial wafer 3 n n-type well 3 pp p-type well 4 element isolation groove 4 a groove 6 p-type semiconductor region (source region, drain region) 7 gate oxide film 8 gate electrode 9 n-type semiconductor Region (source region, drain region) 10 silicon oxide film 11 side wall spacer 12 silicon oxide film 13a to 13j wiring 14a to 14d connection hole 15 interlayer insulating film 16a to 16h wiring 17a connection hole 17b connection hole 18 passivation film 20 silicon oxide film Reference Signs List 21 silicon oxide film 22 silicon oxide film 23 silicon nitride film 24 silicon oxide film 25 lower electrode 26 capacitance insulating film 27 upper electrode 28 field oxide film 29 second gate oxide film 30 control gate 34 channel stopper 35 a gate oxide film 36 gate electrode 37 n - -type semiconductor region 38 n + -type semiconductor region 41 a gate oxide film 42 gate electrode 45 n - -type semiconductor region 46 a gate oxide film 47 gate electrode 48 p-type semiconductor regions 49 to 51 metal wiring 100 Ingot BL 1 , BL 2 Bit line DL Data line C Information storage capacitor Qm n-channel MISFET Qn n-channel MISFET Qp p-channel MISFET Qs MISFET for memory cell selection Qt MISFET for transfer Vcc Power supply line Vss GND WL word line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C30B 29/06 504 C30B 29/06 504K 31/22 31/22 33/02 33/02 H01L 21/20 H01L 21/20 21/322 G 21/322 27/10 481 21/8244 21/205 27/11 27/10 381 27/10 481 681F 27/108 21/8242 // H01L 21/205 (72)発明者 清水 博文 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 鈴木 範夫 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 斎藤 滋晃 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 松田 安司 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 杉野 雄史 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 田中 利秀 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI C30B 29/06 504 C30B 29/06 504K 31/22 31/22 33/02 33/02 H01L 21/20 H01L 21/20 21 / 322 G 21/322 27/10 481 21/8244 21/205 27/11 27/10 381 27/10 481 681F 27/108 21/8242 // H01L 21/205 (72) Inventor Hirofumi Shimizu Kodaira, Tokyo 5-20-1, Kamizu Honcho Semiconductor Division, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Norio Suzuki 5-20-1, Kamizu Honmachi, Kodaira City, Tokyo Semiconductor Division, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Shigeaki Saito 5-2-1, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Inside Semiconductor Division, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Yasushi Matsuda 5-2-1, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Semiconductors Within the business division (72) Inventor Yuji Sugino 5-2-1 Kamizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo Inside the Semiconductor Division, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Toshihide Tanaka 5-2-1 Kamimihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Hitachi Semiconductor Co., Ltd.

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チョクラルスキ法によって製造した単結
晶シリコンウエハの主面上にエピタキシャル層を成長さ
せた半導体ウエハであって、前記単結晶シリコンウエハ
の主面を(100)面とし、その面内において[01
0]方向のいずれか1つの軸から35°の範囲内で、か
つ100結晶軸から2.5°〜15°の範囲内の結晶軸と
直行するように傾斜させたことを特徴とする半導体ウエ
ハ。
1. A semiconductor wafer in which an epitaxial layer is grown on a main surface of a single crystal silicon wafer manufactured by a Czochralski method, wherein the main surface of the single crystal silicon wafer is a (100) plane, and [01
A semiconductor wafer tilted within a range of 35 ° from any one of the 0] directions and perpendicular to a crystal axis within a range of 2.5 ° to 15 ° from the 100 crystal axis. .
【請求項2】 請求項1記載の半導体ウエハであって、
前記エピタキシャル層の膜厚が0.3〜5μmであること
を特徴とする半導体ウエハ。
2. The semiconductor wafer according to claim 1, wherein
A semiconductor wafer, wherein the thickness of the epitaxial layer is 0.3 to 5 μm.
【請求項3】 請求項1記載の半導体ウエハであって、
前記単結晶シリコンウエハの初期酸素濃度が17ppma
(JEIDA換算)以上であることを特徴とする半導体
ウエハ。
3. The semiconductor wafer according to claim 1, wherein
The initial oxygen concentration of the single crystal silicon wafer is 17 ppma
(Equivalent to JEIDA) or more.
【請求項4】 請求項1記載の半導体ウエハであって、
前記単結晶シリコンウエハには、所定の導電型の不純物
が1×1015atoms/cm3 以上、3×1016atoms/cm3
満の濃度範囲でドープされており、前記エピタキシャル
層には、前記不純物と同一導電型の不純物が前記濃度範
囲とほぼ同一またはそれ以下の濃度でドープされている
ことを特徴とする半導体ウエハ。
4. The semiconductor wafer according to claim 1, wherein
The single crystal silicon wafer is doped with impurities of a predetermined conductivity type in a concentration range of 1 × 10 15 atoms / cm 3 or more and less than 3 × 10 16 atoms / cm 3 , and the epitaxial layer includes A semiconductor wafer, wherein an impurity of the same conductivity type as the impurity is doped at a concentration substantially equal to or lower than the concentration range.
【請求項5】 請求項1記載の半導体ウエハであって、
前記単結晶シリコンウエハの直径が8インチ以上である
ことを特徴とする半導体ウエハ。
5. The semiconductor wafer according to claim 1, wherein
A semiconductor wafer, wherein the diameter of the single crystal silicon wafer is 8 inches or more.
【請求項6】 チョクラルスキ法によって製造した単結
晶シリコンウエハの主面上にエピタキシャル層を成長さ
せた半導体ウエハの製造方法であって、(a)(10
0)面を主面とし、その面内において[010]方向の
いずれか1つの軸から35°の範囲内で、かつ100結
晶軸から2.5°〜15°の範囲内の結晶軸と直行するよ
うに傾斜させた単結晶シリコンウエハを用意する工程、
(b)前記単結晶シリコンウエハの少なくとも裏面に不
純物の外方拡散を防止するための絶縁膜を形成すること
なく、前記単結晶シリコンウエハの主面上にエピタキシ
ャル層を成長させる工程、を含むことを特徴とする半導
体ウエハの製造方法。
6. A method for manufacturing a semiconductor wafer in which an epitaxial layer is grown on a main surface of a single crystal silicon wafer manufactured by a Czochralski method, wherein (a) (10)
0) A plane is a principal plane, and in that plane, is perpendicular to a crystal axis within a range of 35 ° from any one axis in the [010] direction and within a range of 2.5 ° to 15 ° from a 100 crystal axis. Preparing a single-crystal silicon wafer tilted so that
(B) growing an epitaxial layer on a main surface of the single crystal silicon wafer without forming an insulating film for preventing outward diffusion of impurities on at least the back surface of the single crystal silicon wafer. A method for manufacturing a semiconductor wafer, comprising:
【請求項7】 請求項6記載の半導体ウエハの製造方法
であって、前記単結晶シリコンウエハは、(100)面
内において[010]方向のいずれか1つの軸から35
°の範囲内で、かつ100結晶軸から2.5°〜15°の
範囲内の結晶軸と直行するように傾斜させた種結晶を使
用してインゴットの引き上げを行った後、前記インゴッ
トを引き上げ方向に対して直交する面でスライスして形
成することを特徴とする半導体ウエハの製造方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor wafer according to claim 6, wherein the single-crystal silicon wafer is 35 degrees away from any one axis in the [010] direction in the (100) plane.
The ingot is pulled up using a seed crystal that is tilted so as to be perpendicular to the crystal axis within a range of 2.5 ° to 15 ° from the 100 crystal axis within the range of 100 °, and then the ingot is pulled up. A method for manufacturing a semiconductor wafer, wherein the semiconductor wafer is formed by slicing on a plane orthogonal to a direction.
【請求項8】 請求項6記載の半導体ウエハの製造方法
であって、前記単結晶シリコンウエハは、(100)面
を主面とする種結晶を使用してインゴットの引き上げを
行った後、前記インゴットを[010]方向のいずれか
1つの軸から35°の範囲内で、かつ100結晶軸から
2.5°〜15°の範囲内の結晶軸と直行するように傾斜
させた(100)面が露出するようにスライスして形成
することを特徴とする半導体ウエハの製造方法。
8. The method for manufacturing a semiconductor wafer according to claim 6, wherein the single crystal silicon wafer is pulled up using a seed crystal having a (100) plane as a main surface, and then the ingot is pulled up. The ingot is positioned within 35 ° from any one axis in the [010] direction and from 100 crystal axes.
2. A method for manufacturing a semiconductor wafer, comprising: slicing a wafer so that a (100) plane inclined so as to be perpendicular to a crystal axis within a range of 2.5 ° to 15 ° is exposed.
【請求項9】 請求項6、7または8記載の半導体ウエ
ハの製造方法であって、前記(a)工程の後、前記
(b)工程に先立って、前記単結晶シリコンウエハを少
なくとも600℃以上、かつ少なくとも30分以上アニ
ールすることによって、前記単結晶シリコンウエハ中の
酸素ドナーを消去する処理を行うことを特徴とする半導
体ウエハの製造方法。
9. The method for manufacturing a semiconductor wafer according to claim 6, wherein the single crystal silicon wafer is heated to at least 600 ° C. after the step (a) and prior to the step (b). A method for erasing oxygen donors in the single crystal silicon wafer by annealing for at least 30 minutes or more.
【請求項10】 請求項6〜9のいずれか1項に記載の
半導体ウエハの製造方法であって、前記エピタキシャル
層の膜厚を0.3〜5μmとすることを特徴とする半導体
ウエハの製造方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor wafer according to claim 6, wherein said epitaxial layer has a thickness of 0.3 to 5 μm. Method.
【請求項11】 請求項6〜10のいずれか1項に記載
の半導体ウエハの製造方法であって、前記単結晶シリコ
ンウエハには、インゴットの引き上げ時に所定の導電型
の不純物を1×1015atoms/cm3 以上、3×1016atom
s/cm3 未満の濃度範囲でドープし、前記エピタキシャル
層には、エピタキシャル成長時に前記不純物と同一導電
型の不純物を前記濃度範囲とほぼ同一またはそれ以下の
濃度でドープすることを特徴とする半導体ウエハの製造
方法。
11. The method for manufacturing a semiconductor wafer according to claim 6, wherein said single-crystal silicon wafer contains 1 × 10 15 impurities of a predetermined conductivity type when the ingot is pulled up. atoms / cm 3 or more, 3 × 10 16 atom
doped in a concentration range of less than s / cm 3, wherein the epitaxial layer, a semiconductor wafer, characterized by doping with substantially the same or less concentration with the concentration range of the impurity of the same conductivity type impurities during epitaxial growth Manufacturing method.
【請求項12】 請求項1〜5のいずれか1項に記載の
半導体ウエハのエピタキシャル層の表面を熱酸化して形
成したMISFETのゲート酸化膜を有することを特徴
とする半導体集積回路装置。
12. A semiconductor integrated circuit device comprising a gate oxide film of a MISFET formed by thermally oxidizing a surface of an epitaxial layer of the semiconductor wafer according to claim 1. Description:
【請求項13】 請求項12記載の半導体集積回路装置
であって、前記エピタキシャル層の不純物濃度は、前記
MISFETのチャネル領域の不純物濃度よりも低いこ
とを特徴とする半導体集積回路装置。
13. The semiconductor integrated circuit device according to claim 12, wherein an impurity concentration of said epitaxial layer is lower than an impurity concentration of a channel region of said MISFET.
【請求項14】 請求項12記載の半導体集積回路装置
であって、前記エピタキシャル層の一部に形成された第
1導電型ウエルに第2導電型MISFETが形成され、
前記エピタキシャル層の他の一部に形成された第2導電
型ウエルに第1導電型MISFETが形成されているこ
とを特徴とする半導体集積回路装置。
14. The semiconductor integrated circuit device according to claim 12, wherein a second conductivity type MISFET is formed in a first conductivity type well formed in a part of the epitaxial layer,
A semiconductor integrated circuit device, wherein a first conductivity type MISFET is formed in a second conductivity type well formed in another part of the epitaxial layer.
【請求項15】 請求項14記載の半導体集積回路装置
であって、前記第1導電型ウエルと前記第2導電型ウエ
ルとは、その内部の不純物濃度が表面の不純物濃度より
も高いレトログレード構造で構成されていることを特徴
とする半導体集積回路装置。
15. The semiconductor integrated circuit device according to claim 14, wherein said first conductivity type well and said second conductivity type well have a retrograde structure in which the impurity concentration inside is higher than the surface impurity concentration. A semiconductor integrated circuit device comprising:
【請求項16】 請求項14記載の半導体集積回路装置
であって、前記第1導電型ウエルと前記第2導電型ウエ
ルとは、前記エピタキシャル層に形成された素子分離溝
によって互いに分離されていることを特徴とする半導体
集積回路装置。
16. The semiconductor integrated circuit device according to claim 14, wherein said first conductivity type well and said second conductivity type well are separated from each other by an element isolation groove formed in said epitaxial layer. A semiconductor integrated circuit device characterized by the above-mentioned.
【請求項17】 請求項14、15または16記載の半
導体集積回路装置であって、前記第1導電型ウエルの一
部には、DRAMのメモリセルを構成する第2導電型M
ISFETが形成され、前記第1導電型ウエルの他の一
部と前記第2導電型ウエルとには、前記DRAMの周辺
回路を構成する相補型MISFETが形成されているこ
とを特徴とする半導体集積回路装置。
17. The semiconductor integrated circuit device according to claim 14, 15 or 16, wherein a part of said first conductivity type well has a second conductivity type M constituting a memory cell of a DRAM.
A semiconductor integrated circuit, wherein an ISFET is formed, and a complementary MISFET forming a peripheral circuit of the DRAM is formed in another part of the first conductivity type well and the second conductivity type well. Circuit device.
【請求項18】 請求項14、15または16記載の半
導体集積回路装置であって、前記第1導電型ウエルの一
部には、SRAMのメモリセルの一部を構成する第2導
電型MISFETが形成され、前記第1導電型ウエルの
他の一部と前記第2導電型ウエルとには、前記SRAM
の周辺回路を構成する相補型MISFETが形成されて
いることを特徴とする半導体集積回路装置。
18. The semiconductor integrated circuit device according to claim 14, 15 or 16, wherein a part of said first conductivity type well is provided with a second conductivity type MISFET constituting a part of a memory cell of an SRAM. The other part of the well of the first conductivity type and the well of the second conductivity type are formed with the SRAM.
A semiconductor integrated circuit device, wherein a complementary MISFET constituting a peripheral circuit of the above is formed.
【請求項19】 請求項14、15または16記載の半
導体集積回路装置であって、前記第1導電型ウエルの一
部には、不揮発性メモリのメモリセルを構成する第2導
電型MISFETが形成され、前記第1導電型ウエルの
他の一部と前記第2導電型ウエルとには、前記不揮発性
メモリの周辺回路を構成する相補型MISFETが形成
されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
19. The semiconductor integrated circuit device according to claim 14, 15 or 16, wherein a second conductivity type MISFET forming a memory cell of a nonvolatile memory is formed in a part of said first conductivity type well. And a complementary MISFET forming a peripheral circuit of the nonvolatile memory is formed in another part of the first conductivity type well and the second conductivity type well. apparatus.
【請求項20】 以下の工程(a)〜(c)を含むこと
を特徴とする半導体集積回路装置の製造方法; (a)(100)面を主面とし、その面内において[0
10]方向のいずれか1つの軸から35°の範囲内で、
かつ100結晶軸から2.5°〜15°の範囲内の結晶軸
と直行するように傾斜させた単結晶シリコンウエハを用
意する工程、(b)前記単結晶シリコンウエハの少なく
とも裏面に不純物の外方拡散を防止するための絶縁膜を
形成することなく、前記単結晶シリコンウエハの主面上
にエピタキシャル層を成長させる工程、(c)前記エピ
タキシャル層の表面を熱酸化してMISFETのゲート
酸化膜を形成する工程。
20. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising the following steps (a) to (c): (a) a (100) plane as a main surface, and [0]
10] within 35 ° from any one axis in the direction
A step of preparing a single-crystal silicon wafer tilted so as to be perpendicular to a crystal axis within a range of 2.5 ° to 15 ° from the 100-crystal axis, and (b) at least the back surface of the single-crystal silicon wafer is free from impurities. Growing an epitaxial layer on the main surface of the single-crystal silicon wafer without forming an insulating film for preventing diffusion, (c) thermally oxidizing the surface of the epitaxial layer to form a gate oxide film of the MISFET Forming a.
【請求項21】 以下の工程(a)〜(d)を含むこと
を特徴とする半導体集積回路装置の製造方法; (a)(100)面を主面とし、その面内において[0
10]方向のいずれか1つの軸から35°の範囲内で、
かつ100結晶軸から2.5°〜15°の範囲内の結晶軸
と直行するように傾斜させた単結晶シリコンウエハを用
意する工程、(b)前記単結晶シリコンウエハを少なく
とも600℃以上、かつ少なくとも30分以上アニール
することによって、前記単結晶シリコンウエハ中の酸素
ドナーを消去する処理を行う工程、(c)前記単結晶シ
リコンウエハの少なくとも裏面に不純物の外方拡散を防
止するための絶縁膜を形成することなく、前記単結晶シ
リコンウエハの主面上にエピタキシャル層を成長させる
工程、(d)前記エピタキシャル層の表面を熱酸化して
MISFETのゲート酸化膜を形成する工程。
21. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising the following steps (a) to (d): (a) a (100) plane as a main surface, and [0]
10] within 35 ° from any one axis in the direction
And preparing a single-crystal silicon wafer inclined so as to be perpendicular to a crystal axis within a range of 2.5 ° to 15 ° from the 100-crystal axis, (b) the single-crystal silicon wafer is at least 600 ° C. or higher, and A step of erasing oxygen donors in the single-crystal silicon wafer by annealing for at least 30 minutes or more; (c) an insulating film for preventing out-diffusion of impurities on at least the back surface of the single-crystal silicon wafer Growing an epitaxial layer on the main surface of the single-crystal silicon wafer without forming, and (d) forming a gate oxide film of a MISFET by thermally oxidizing the surface of the epitaxial layer.
【請求項22】 請求項20または21記載の半導体集
積回路装置の製造方法であって、前記エピタキシャル層
の膜厚を0.3〜5μmとすることを特徴とする半導体集
積回路装置の製造方法。
22. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 20, wherein said epitaxial layer has a thickness of 0.3 to 5 μm.
【請求項23】 請求項20または21記載の半導体集
積回路装置の製造方法であって、前記単結晶シリコンウ
エハには、インゴットの引き上げ時に所定の導電型の不
純物を1×1015atoms/cm3 以上、3×1016atoms/cm
3 未満の濃度範囲でドープし、前記エピタキシャル層に
は、エピタキシャル成長時に前記不純物と同一導電型の
不純物を前記濃度範囲とほぼ同一またはそれ以下の濃度
でドープすることを特徴とする半導体集積回路装置の製
造方法。
23. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 20, wherein said single-crystal silicon wafer contains impurities of a predetermined conductivity type at 1 × 10 15 atoms / cm 3 at the time of lifting the ingot. 3 × 10 16 atoms / cm
Doped with a concentration range of less than 3, the epitaxial layer, the semiconductor integrated circuit device characterized by doping with substantially the same or less concentration with the concentration range of the impurity of the same conductivity type impurities during epitaxial growth Production method.
【請求項24】 請求項20〜23のいずれか1項に記
載の半導体集積回路装置の製造方法であって、前記エピ
タキシャル層の一部に第1導電型の不純物をイオン打ち
込みして第1導電型ウエルを形成し、前記エピタキシャ
ル層の他の一部に第2導電型の不純物をイオン打ち込み
して第2導電型ウエルを形成することを特徴とする半導
体集積回路装置の製造方法。
24. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 20, wherein a first conductivity type impurity is ion-implanted into a part of said epitaxial layer. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising: forming a mold well; and ion-implanting a second conductivity type impurity into another part of the epitaxial layer to form a second conductivity type well.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7439112B2 (en) 2001-12-27 2008-10-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device using partial SOI substrate and manufacturing method thereof
JP2012507150A (en) * 2008-10-23 2012-03-22 サンディスク スリーディー,エルエルシー Carbon-based memory device exhibiting reduced delamination characteristics and method for forming the same
JP2017117974A (en) * 2015-12-25 2017-06-29 信越半導体株式会社 Epitaxial wafer and method of manufacturing epitaxial wafer
US10685820B2 (en) 2017-02-06 2020-06-16 Jx Nippon Mining & Metals Corporation Monocrystalline silicon sputtering target

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