JPH11147789A - シリコン単結晶中の酸素析出挙動を割り出す方法、およびシリコン単結晶ウエーハ製造工程の決定方法、並びにシリコン単結晶中の酸素析出挙動を割り出すためのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
シリコン単結晶中の酸素析出挙動を割り出す方法、およびシリコン単結晶ウエーハ製造工程の決定方法、並びにシリコン単結晶中の酸素析出挙動を割り出すためのプログラムを記録した記録媒体Info
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- JPH11147789A JPH11147789A JP9325429A JP32542997A JPH11147789A JP H11147789 A JPH11147789 A JP H11147789A JP 9325429 A JP9325429 A JP 9325429A JP 32542997 A JP32542997 A JP 32542997A JP H11147789 A JPH11147789 A JP H11147789A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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-
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 初期酸素濃度や熱処理条件等のファクタが分
かれば、プログラムされたコンピュータにて数値計算す
ることにより、きわめて短時間で、簡単かつ正確に熱処
理中あるいは熱処理後のシリコン中の酸素析出量、内部
欠陥密度を割り出すことが出来る方法を提供する。 【解決手段】 プログラムされたコンピュータによって
シリコン単結晶中の酸素析出挙動を割り出す方法におい
て、シリコン単結晶中の初期酸素濃度と、単結晶中の不
純物濃度または抵抗率と、シリコン単結晶に加えられる
熱処理条件を入力し、該熱処理後のシリコン単結晶中の
酸素析出量、内部欠陥密度を算出する方法。および、こ
の方法によって、各ファクタ依存性を求めておき、これ
を用いて特定ウエーハ工程中あるいは工程後において所
望酸素析出量、内部欠陥密度となるように、用いるシリ
コン単結晶ウエーハの初期酸素濃度、不純物濃度、抵抗
率、結晶熱履歴を決定する方法。
かれば、プログラムされたコンピュータにて数値計算す
ることにより、きわめて短時間で、簡単かつ正確に熱処
理中あるいは熱処理後のシリコン中の酸素析出量、内部
欠陥密度を割り出すことが出来る方法を提供する。 【解決手段】 プログラムされたコンピュータによって
シリコン単結晶中の酸素析出挙動を割り出す方法におい
て、シリコン単結晶中の初期酸素濃度と、単結晶中の不
純物濃度または抵抗率と、シリコン単結晶に加えられる
熱処理条件を入力し、該熱処理後のシリコン単結晶中の
酸素析出量、内部欠陥密度を算出する方法。および、こ
の方法によって、各ファクタ依存性を求めておき、これ
を用いて特定ウエーハ工程中あるいは工程後において所
望酸素析出量、内部欠陥密度となるように、用いるシリ
コン単結晶ウエーハの初期酸素濃度、不純物濃度、抵抗
率、結晶熱履歴を決定する方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン単結晶中
の酸素析出挙動を割り出す方法、およびシリコン単結晶
ウエーハ製造工程の決定方法、並びにシリコン単結晶中
の酸素析出挙動を割り出すためのプログラムを記録した
記録媒体に関する。
の酸素析出挙動を割り出す方法、およびシリコン単結晶
ウエーハ製造工程の決定方法、並びにシリコン単結晶中
の酸素析出挙動を割り出すためのプログラムを記録した
記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般にＩＣやＬＳＩ等の半導体装
置を作製する半導体ウエーハとしては、チョクラルスキ
ー法（ＣＺ法）によって成長させたシリコン単結晶を用
いるが、この単結晶中には、過飽和の格子間酸素が含ま
れている。この格子間酸素を含んだシリコンウエーハ
に、上記ＩＣ等の製造工程において熱処理が施される
と、格子間酸素はシリコン酸化物として析出され、ウエ
ーハ内部に微小欠陥が多数発生する。
置を作製する半導体ウエーハとしては、チョクラルスキ
ー法（ＣＺ法）によって成長させたシリコン単結晶を用
いるが、この単結晶中には、過飽和の格子間酸素が含ま
れている。この格子間酸素を含んだシリコンウエーハ
に、上記ＩＣ等の製造工程において熱処理が施される
と、格子間酸素はシリコン酸化物として析出され、ウエ
ーハ内部に微小欠陥が多数発生する。
【０００３】このような酸素析出物による微小欠陥は、
ウエーハの内部領域（バルク領域）に存在する場合に
は、いわゆるイントリンシックゲッタリング（Intrinsi
c Getterring：ＩＧ）により重金属不純物等を捕獲する
ゲッターサイトとして働き好適であるが、ウエーハの表
面近傍の半導体デバイスの作製領域に存在すると、半導
体装置の動作を阻害して、デバイス特性の劣化が生じ、
歩留りに直接悪影響を及ぼすことが知られている。そし
て、このような事情は、半導体デバイスをシリコン鏡面
ウエーハに作製する場合であっても、シリコン鏡面ウエ
ーハ上に単結晶シリコンを堆積させた、エピタキシャル
ウエーハであっても同様である。
ウエーハの内部領域（バルク領域）に存在する場合に
は、いわゆるイントリンシックゲッタリング（Intrinsi
c Getterring：ＩＧ）により重金属不純物等を捕獲する
ゲッターサイトとして働き好適であるが、ウエーハの表
面近傍の半導体デバイスの作製領域に存在すると、半導
体装置の動作を阻害して、デバイス特性の劣化が生じ、
歩留りに直接悪影響を及ぼすことが知られている。そし
て、このような事情は、半導体デバイスをシリコン鏡面
ウエーハに作製する場合であっても、シリコン鏡面ウエ
ーハ上に単結晶シリコンを堆積させた、エピタキシャル
ウエーハであっても同様である。
【０００４】したがって、チョクラルスキー法によって
作製された、シリコンウエーハ上に半導体デバイスを作
製する場合にあっては、シリコン単結晶中の酸素析出挙
動を割り出し、これに従ってシリコン単結晶ウエーハの
製造工程を決定する等の制御をすることは、所望特性の
半導体デバイスを所望歩留りで得るために極めて重要で
ある。
作製された、シリコンウエーハ上に半導体デバイスを作
製する場合にあっては、シリコン単結晶中の酸素析出挙
動を割り出し、これに従ってシリコン単結晶ウエーハの
製造工程を決定する等の制御をすることは、所望特性の
半導体デバイスを所望歩留りで得るために極めて重要で
ある。
【０００５】そこで、上記シリコンウエーハのイントリ
ンシックゲッタリング能力を知る必要があるが、このＩ
Ｇ能力を表す指標としては、熱処理工程における析出に
より減少した格子間酸素濃度である酸素析出量や、熱処
理工程で形成された内部欠陥密度が用いられる。この酸
素析出量や内部欠陥密度は、熱処理が加えられるシリコ
ンウエーハ中の格子間酸素濃度（ＣＺ法で製造されたシ
リコン単結晶中の初期酸素濃度）、シリコンウエーハに
加わった熱処理条件（ＣＺ法で単結晶育成中の熱履歴、
及びデバイス工程におけるシリコンウエーハに加わった
熱処理等、シリコンに加わった全ての熱履歴を含む）に
強く依存することが知られている。
ンシックゲッタリング能力を知る必要があるが、このＩ
Ｇ能力を表す指標としては、熱処理工程における析出に
より減少した格子間酸素濃度である酸素析出量や、熱処
理工程で形成された内部欠陥密度が用いられる。この酸
素析出量や内部欠陥密度は、熱処理が加えられるシリコ
ンウエーハ中の格子間酸素濃度（ＣＺ法で製造されたシ
リコン単結晶中の初期酸素濃度）、シリコンウエーハに
加わった熱処理条件（ＣＺ法で単結晶育成中の熱履歴、
及びデバイス工程におけるシリコンウエーハに加わった
熱処理等、シリコンに加わった全ての熱履歴を含む）に
強く依存することが知られている。
【０００６】したがって従来は、特定のデバイス工程中
あるいはデバイス工程後に所望のゲッタリング能力を具
備し、デバイス歩留りを向上させるシリコンウエーハ中
の適正な酸素析出量、内部欠陥密度となるように、用い
るシリコンウエーハ中の適正初期酸素濃度あるいは加わ
る熱処理条件を実際に調べる必要があった。初期酸素濃
度や加える熱処理条件を変更した多量のウエーハに、対
象となるデバイス工程の熱処理あるいはこれを模擬した
熱処理を実際に施し、酸素析出量や内部欠陥密度を測定
して、適正なシリコン中の初期酸素濃度や熱処理条件を
決定していた。そして、この決定された初期酸素濃度や
熱処理条件に合致するように、ＣＺ法によりシリコン単
結晶を製造したり、加わる熱処理条件を決定していた。
あるいはデバイス工程後に所望のゲッタリング能力を具
備し、デバイス歩留りを向上させるシリコンウエーハ中
の適正な酸素析出量、内部欠陥密度となるように、用い
るシリコンウエーハ中の適正初期酸素濃度あるいは加わ
る熱処理条件を実際に調べる必要があった。初期酸素濃
度や加える熱処理条件を変更した多量のウエーハに、対
象となるデバイス工程の熱処理あるいはこれを模擬した
熱処理を実際に施し、酸素析出量や内部欠陥密度を測定
して、適正なシリコン中の初期酸素濃度や熱処理条件を
決定していた。そして、この決定された初期酸素濃度や
熱処理条件に合致するように、ＣＺ法によりシリコン単
結晶を製造したり、加わる熱処理条件を決定していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の方法であると、初期酸素濃度や熱履歴の異なる多量
のウエーハが必要であるし、長時間の熱処理も必要とな
る。さらに、熱処理条件は、作製される半導体デバイス
の種類や製造メーカによっても異なるため、その都度実
際に熱処理をして、酸素析出量や内部欠陥密度を調べる
必要があり、適正な酸素析出量、内部欠陥密度を得るた
めの初期酸素濃度、熱処理条件等を決定するまでに、大
変な時間とコストがかかってしまう。
来の方法であると、初期酸素濃度や熱履歴の異なる多量
のウエーハが必要であるし、長時間の熱処理も必要とな
る。さらに、熱処理条件は、作製される半導体デバイス
の種類や製造メーカによっても異なるため、その都度実
際に熱処理をして、酸素析出量や内部欠陥密度を調べる
必要があり、適正な酸素析出量、内部欠陥密度を得るた
めの初期酸素濃度、熱処理条件等を決定するまでに、大
変な時間とコストがかかってしまう。
【０００８】その上、場当たり的で、経験的に決定され
ているために、精度が悪く、実際の製造工程にウエーハ
を流してみると、種々のファクタの影響（例えば、結晶
製造装置、熱処理装置等の相違）を受けて、所望特性が
得られないことも多く、真に所望の初期酸素濃度、熱処
理条件を求めるのが困難になることもあった。
ているために、精度が悪く、実際の製造工程にウエーハ
を流してみると、種々のファクタの影響（例えば、結晶
製造装置、熱処理装置等の相違）を受けて、所望特性が
得られないことも多く、真に所望の初期酸素濃度、熱処
理条件を求めるのが困難になることもあった。
【０００９】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
もので、初期酸素濃度や熱処理条件等のファクタが分か
れば、プログラムされたコンピュータにて数値計算する
ことにより、きわめて短時間で、簡単かつ正確に熱処理
中あるいは熱処理後のシリコン中の酸素析出量、内部欠
陥密度を割り出すことが出来る方法を提供することを目
的とする。また、上記方法によって、酸素析出量、内部
欠陥密度等の各ファクタ依存性を求め、特定工程中ある
いは工程後に所望酸素析出量、内部欠陥密度となるよう
に、シリコン単結晶中の初期酸素濃度、熱処理条件等の
ファクタを決定することが出来るシリコン単結晶ウエー
ハ製造工程の決定方法を提供することをも目的とする。
もので、初期酸素濃度や熱処理条件等のファクタが分か
れば、プログラムされたコンピュータにて数値計算する
ことにより、きわめて短時間で、簡単かつ正確に熱処理
中あるいは熱処理後のシリコン中の酸素析出量、内部欠
陥密度を割り出すことが出来る方法を提供することを目
的とする。また、上記方法によって、酸素析出量、内部
欠陥密度等の各ファクタ依存性を求め、特定工程中ある
いは工程後に所望酸素析出量、内部欠陥密度となるよう
に、シリコン単結晶中の初期酸素濃度、熱処理条件等の
ファクタを決定することが出来るシリコン単結晶ウエー
ハ製造工程の決定方法を提供することをも目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸素析出挙
動、すなわち酸素析出量、内部欠陥密度が、シリコン単
結晶中の初期酸素濃度、加わった熱処理条件、および単
結晶中の不純物濃度または抵抗率によって強く依存する
ことを見出し、この関係をコンピュータにプログラム
し、数値計算することによって、簡単かつ正確に酸素析
出挙動を割り出すことが出来るようにしたものである。
動、すなわち酸素析出量、内部欠陥密度が、シリコン単
結晶中の初期酸素濃度、加わった熱処理条件、および単
結晶中の不純物濃度または抵抗率によって強く依存する
ことを見出し、この関係をコンピュータにプログラム
し、数値計算することによって、簡単かつ正確に酸素析
出挙動を割り出すことが出来るようにしたものである。
【００１１】すなわち、上記課題を解決するため、本発
明の請求項１に記載した発明は、プログラムされたコン
ピュータによってシリコン単結晶中の酸素析出挙動を割
り出す方法において、シリコン単結晶中の初期酸素濃度
と、単結晶中の不純物濃度または抵抗率と、シリコン単
結晶に加えられる熱処理条件を入力し、該熱処理後のシ
リコン単結晶中の酸素析出量、内部欠陥密度を算出する
ことを特徴とする、シリコン単結晶中の酸素析出挙動を
割り出す方法である。
明の請求項１に記載した発明は、プログラムされたコン
ピュータによってシリコン単結晶中の酸素析出挙動を割
り出す方法において、シリコン単結晶中の初期酸素濃度
と、単結晶中の不純物濃度または抵抗率と、シリコン単
結晶に加えられる熱処理条件を入力し、該熱処理後のシ
リコン単結晶中の酸素析出量、内部欠陥密度を算出する
ことを特徴とする、シリコン単結晶中の酸素析出挙動を
割り出す方法である。
【００１２】このように、コンピュータを用いて数値計
算をすることによって、実際にシリコンウエーハに熱処
理等を施す実験をしなくとも、迅速かつ正確に酸素析出
挙動を割り出すことが出来る。特に、本発明では、初期
酸素濃度、熱処理条件の他、シリコン単結晶中の不純物
濃度あるいは抵抗率を加味することによって、数値計算
の精度を格段に向上している。
算をすることによって、実際にシリコンウエーハに熱処
理等を施す実験をしなくとも、迅速かつ正確に酸素析出
挙動を割り出すことが出来る。特に、本発明では、初期
酸素濃度、熱処理条件の他、シリコン単結晶中の不純物
濃度あるいは抵抗率を加味することによって、数値計算
の精度を格段に向上している。
【００１３】また、本発明の請求項２に記載した発明
は、前記プログラムは、酸素析出は、酸素濃度と熱処理
の温度、時間の関数となるとともに、酸素析出物の形成
にともなう自由エネルギーが、シリコン単結晶中の不純
物濃度に依存するというモデルに基づくものであること
を特徴とする、請求項１記載のシリコン単結晶中の酸素
析出挙動を割り出す方法である。
は、前記プログラムは、酸素析出は、酸素濃度と熱処理
の温度、時間の関数となるとともに、酸素析出物の形成
にともなう自由エネルギーが、シリコン単結晶中の不純
物濃度に依存するというモデルに基づくものであること
を特徴とする、請求項１記載のシリコン単結晶中の酸素
析出挙動を割り出す方法である。
【００１４】このように、用いるプログラムを、酸素析
出は、酸素濃度と熱処理の温度、時間の関数となるとと
もに、酸素析出物の形成にともなう自由エネルギーが、
シリコン単結晶中の不純物濃度に依存するというモデル
に基づくものとすれば、実際に熱処理をした場合との誤
差が少なく、きわめて精度良くシリコン単結晶中の酸素
析出挙動を割り出すことができる。
出は、酸素濃度と熱処理の温度、時間の関数となるとと
もに、酸素析出物の形成にともなう自由エネルギーが、
シリコン単結晶中の不純物濃度に依存するというモデル
に基づくものとすれば、実際に熱処理をした場合との誤
差が少なく、きわめて精度良くシリコン単結晶中の酸素
析出挙動を割り出すことができる。
【００１５】特に、本発明の最良形態では、請求項３に
記載したように、前記不純物濃度に依存する自由エネル
ギーは、歪みエネルギーであるとしてシリコン単結晶中
の酸素析出挙動を割り出すようにした。
記載したように、前記不純物濃度に依存する自由エネル
ギーは、歪みエネルギーであるとしてシリコン単結晶中
の酸素析出挙動を割り出すようにした。
【００１６】次に、本発明の請求項４に記載した発明
は、前記請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の方
法によって、酸素析出量、内部欠陥密度の初期酸素濃度
依存性、不純物濃度または抵抗率依存性、結晶熱履歴依
存性を求めておき、これを用いて特定ウエーハ工程中あ
るいは工程後において所望酸素析出量、内部欠陥密度と
なるように、用いるシリコン単結晶ウエーハの初期酸素
濃度、不純物濃度、抵抗率、結晶熱履歴を決定すること
を特徴とする、シリコン単結晶ウエーハ製造工程の決定
方法である。
は、前記請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の方
法によって、酸素析出量、内部欠陥密度の初期酸素濃度
依存性、不純物濃度または抵抗率依存性、結晶熱履歴依
存性を求めておき、これを用いて特定ウエーハ工程中あ
るいは工程後において所望酸素析出量、内部欠陥密度と
なるように、用いるシリコン単結晶ウエーハの初期酸素
濃度、不純物濃度、抵抗率、結晶熱履歴を決定すること
を特徴とする、シリコン単結晶ウエーハ製造工程の決定
方法である。
【００１７】このように、上記本発明の請求項１〜請求
項３のいずれか１項に記載の方法によって、種々の酸素
濃度、不純物濃度または抵抗率、熱処理条件等を入力し
て、酸素析出量、内部欠陥密度の初期酸素濃度依存性、
不純物濃度または抵抗率依存性、結晶熱履歴依存性を求
めておけば、特定ウエーハ工程中あるいは工程後におい
て所望酸素析出量、内部欠陥密度となるシリコン単結晶
ウエーハ中の初期酸素濃度、不純物濃度、抵抗率、結晶
熱履歴等を簡単に決定することができる。したがって、
こうして求めた初期酸素濃度のシリコン単結晶をＣＺ法
によって製造すれば良いし、単結晶育成工程あるいはそ
の後に加わる熱処理条件を、上記計算結果に合致するよ
うにシリコン単結晶ウエーハ製造工程を決めれば良い。
項３のいずれか１項に記載の方法によって、種々の酸素
濃度、不純物濃度または抵抗率、熱処理条件等を入力し
て、酸素析出量、内部欠陥密度の初期酸素濃度依存性、
不純物濃度または抵抗率依存性、結晶熱履歴依存性を求
めておけば、特定ウエーハ工程中あるいは工程後におい
て所望酸素析出量、内部欠陥密度となるシリコン単結晶
ウエーハ中の初期酸素濃度、不純物濃度、抵抗率、結晶
熱履歴等を簡単に決定することができる。したがって、
こうして求めた初期酸素濃度のシリコン単結晶をＣＺ法
によって製造すれば良いし、単結晶育成工程あるいはそ
の後に加わる熱処理条件を、上記計算結果に合致するよ
うにシリコン単結晶ウエーハ製造工程を決めれば良い。
【００１８】そして、本発明の請求項５に記載した発明
は、コンピュータによってシリコン単結晶中の酸素析出
挙動を割り出すためのプログラムを記録した記録媒体で
あって、該プログラムはコンピュータに、シリコン単結
晶中の初期酸素濃度と、単結晶中の不純物濃度または抵
抗率と、シリコン単結晶に加えられる熱処理条件を入力
することによって、該熱処理後のシリコン単結晶中の酸
素析出量、内部欠陥密度を算出させるものであることを
特徴とする、シリコン単結晶中の酸素析出挙動を割り出
すためのプログラムを記録した記録媒体である。
は、コンピュータによってシリコン単結晶中の酸素析出
挙動を割り出すためのプログラムを記録した記録媒体で
あって、該プログラムはコンピュータに、シリコン単結
晶中の初期酸素濃度と、単結晶中の不純物濃度または抵
抗率と、シリコン単結晶に加えられる熱処理条件を入力
することによって、該熱処理後のシリコン単結晶中の酸
素析出量、内部欠陥密度を算出させるものであることを
特徴とする、シリコン単結晶中の酸素析出挙動を割り出
すためのプログラムを記録した記録媒体である。
【００１９】このように、本発明を実行するためのモデ
ルに基づくプログラムは、迅速且つ正確に酸素析出挙動
を割り出すことが出来るものであるから、これを記録媒
体に記録しておけば、必要時に必要な場所において、各
コンピュータに入力して使用することが出来るので、極
めて便利である。
ルに基づくプログラムは、迅速且つ正確に酸素析出挙動
を割り出すことが出来るものであるから、これを記録媒
体に記録しておけば、必要時に必要な場所において、各
コンピュータに入力して使用することが出来るので、極
めて便利である。
【００２０】以下、本発明につき更に詳細に説明する。
本発明者等は、従来は、低酸素濃度から高酸素濃度まで
の種々の初期酸素濃度をもったウエーハを、種々の熱処
理条件で、実際に多量のウエーハに長時間の熱処理を施
すことによって、適正初期酸素濃度や熱処理条件を経験
的に模索していたのを、もっと簡単に数値計算により割
り出すことが出来ないか、種々検討した結果本発明を開
発したものである。
本発明者等は、従来は、低酸素濃度から高酸素濃度まで
の種々の初期酸素濃度をもったウエーハを、種々の熱処
理条件で、実際に多量のウエーハに長時間の熱処理を施
すことによって、適正初期酸素濃度や熱処理条件を経験
的に模索していたのを、もっと簡単に数値計算により割
り出すことが出来ないか、種々検討した結果本発明を開
発したものである。
【００２１】すなわち、本発明は、初期酸素濃度、不純
物濃度あるいは抵抗率、熱処理条件を入力するだけで数
値計算により短時間に、低コストで、かつ高精度で、酸
素析出量や内部欠陥密度を知ることを可能とした。特
に、本発明では、従来のシリコン単結晶中の酸素析出の
モデルに対し、シリコン酸化物が形成される際の自由エ
ネルギー、より具体的には歪みエネルギーが不純物濃度
あるいは抵抗率に依存するというモデルを付加したモデ
ルを用いた数値計算プログラムを有し、これによって精
度を格段に向上させている点に特徴を有する。
物濃度あるいは抵抗率、熱処理条件を入力するだけで数
値計算により短時間に、低コストで、かつ高精度で、酸
素析出量や内部欠陥密度を知ることを可能とした。特
に、本発明では、従来のシリコン単結晶中の酸素析出の
モデルに対し、シリコン酸化物が形成される際の自由エ
ネルギー、より具体的には歪みエネルギーが不純物濃度
あるいは抵抗率に依存するというモデルを付加したモデ
ルを用いた数値計算プログラムを有し、これによって精
度を格段に向上させている点に特徴を有する。
【００２２】そして、上記のような方法によって、種々
の数値を代入すれば、予め酸素析出量、内部欠陥密度の
初期酸素濃度依存性、不純物濃度または抵抗率依存性、
結晶熱履歴依存性を求めることができる。したがって、
これを用いれば特定ウエーハ工程中あるいは工程後にお
いて所望酸素析出量、内部欠陥密度となるように、用い
るシリコン単結晶ウエーハの初期酸素濃度、不純物濃
度、抵抗率、結晶熱履歴を決定することができるので、
決定した初期酸素濃度、不純物濃度あるいは抵抗率、熱
処理条件となるように、チョクラルスキー法による単結
晶製造工程あるいはその後のウエーハ加工工程、デバイ
ス工程の条件を決定すれば、簡単かつ確実に所望ゲッタ
リング能力を有するシリコンウエーハを得ることが出来
る。
の数値を代入すれば、予め酸素析出量、内部欠陥密度の
初期酸素濃度依存性、不純物濃度または抵抗率依存性、
結晶熱履歴依存性を求めることができる。したがって、
これを用いれば特定ウエーハ工程中あるいは工程後にお
いて所望酸素析出量、内部欠陥密度となるように、用い
るシリコン単結晶ウエーハの初期酸素濃度、不純物濃
度、抵抗率、結晶熱履歴を決定することができるので、
決定した初期酸素濃度、不純物濃度あるいは抵抗率、熱
処理条件となるように、チョクラルスキー法による単結
晶製造工程あるいはその後のウエーハ加工工程、デバイ
ス工程の条件を決定すれば、簡単かつ確実に所望ゲッタ
リング能力を有するシリコンウエーハを得ることが出来
る。
【００２３】なお、ここで、不純物濃度あるいは抵抗率
としているのは、通常ＩＣ等の製造に用いられる高純度
シリコンウエーハ中で問題となるような不純物は、ドー
パントであり、抵抗率に直結するためこのような表現と
している。
としているのは、通常ＩＣ等の製造に用いられる高純度
シリコンウエーハ中で問題となるような不純物は、ドー
パントであり、抵抗率に直結するためこのような表現と
している。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
的なプログラムするモデルの内容を例示して説明する
が、本発明はこれらに限定されるものではない。従来、
酸素析出挙動の公式化には、Schrems が報告したFokker
-Planck の式がある。そこで、ここではこの式に基づい
たモデルを用いた例を説明する。
的なプログラムするモデルの内容を例示して説明する
が、本発明はこれらに限定されるものではない。従来、
酸素析出挙動の公式化には、Schrems が報告したFokker
-Planck の式がある。そこで、ここではこの式に基づい
たモデルを用いた例を説明する。
【００２５】このモデルでは、酸素析出挙動は、析出物
のサイズ分布関数ｆ（ｒ，ｔ）で統計的に記述される。
ここで、ｒは酸素析出物の形状を球状と仮定した場合の
半径、ｔは熱処理時間である。ｆ（ｒ，ｔ）の時間に対
する偏微分は、次の（１）、（２）式のFokker-Planck
の式で記述される。
のサイズ分布関数ｆ（ｒ，ｔ）で統計的に記述される。
ここで、ｒは酸素析出物の形状を球状と仮定した場合の
半径、ｔは熱処理時間である。ｆ（ｒ，ｔ）の時間に対
する偏微分は、次の（１）、（２）式のFokker-Planck
の式で記述される。
【数１】
【数２】
【００２６】ここで、Ａ（ｒ，ｔ）とＢ（ｒ，ｔ）は、
下記の（３）式の関係を満たす。
下記の（３）式の関係を満たす。
【数３】 （ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。）
【００２７】半径ｒの析出物に対するＧｉｂｂｓの自由
エネルギー△Ｇ（ｒ，ｔ）は、下記（４）式のように体
積エネルギーと界面エネルギーの和で与えられる。
エネルギー△Ｇ（ｒ，ｔ）は、下記（４）式のように体
積エネルギーと界面エネルギーの和で与えられる。
【数４】 ここで、Ｃ0 eq はシリコン中での酸素の熱平衡濃度、σ
はマトリックスと酸素析出物の界面における界面エネル
ギー、Ｖ0 はＳｉＯ2 １分子の半分の体積である。△Ｇ
の標記において、（４）式では真性点欠陥や析出物のス
トレスの影響は、簡略化のために考慮していない。
はマトリックスと酸素析出物の界面における界面エネル
ギー、Ｖ0 はＳｉＯ2 １分子の半分の体積である。△Ｇ
の標記において、（４）式では真性点欠陥や析出物のス
トレスの影響は、簡略化のために考慮していない。
【００２８】残存格子間酸素濃度Ｃ0(t)は、酸素原子の
総濃度ＣT の維持によって、下記（５）式で計算され
る。
総濃度ＣT の維持によって、下記（５）式で計算され
る。
【数５】 ここで、ｒmin は、ＳｉＯ2 １分子の半径である。
【００２９】Ａ（ｒ，ｔ）は、およそ析出物成長速度ｄ
ｒ／ｄｔであり、下記（６）式で表される。
ｒ／ｄｔであり、下記（６）式で表される。
【数６】 ここで、Ｄ0 はシリコン中の酸素の拡散係数である。
【００３０】マトリックスと析出物の界面における酸素
濃度Ｃ0 if(r)は、界面における熱力学的平衡条件∂△Ｇ
／∂ｒ＝０を仮定することにより得られ、下記（７）式
で表される。
濃度Ｃ0 if(r)は、界面における熱力学的平衡条件∂△Ｇ
／∂ｒ＝０を仮定することにより得られ、下記（７）式
で表される。
【数７】
【００３１】Fokker-Planck の式の初期条件と境界条件
を記述するために、擬平衡分布関数ｆ0 （ｒ，ｔ）を導
入する。この関数を用いて、初期条件はｆ（ｒ，０）＝
ｆ0（ｒ，０）δｒｒmin と記述できる。ここで、δは
デルタ関数である。境界条件は、ｆ（ｒmin ，ｔ）＝ｆ
0 （ｒmin ，ｔ）およびｆ（∞，ｔ）＝０となる。
を記述するために、擬平衡分布関数ｆ0 （ｒ，ｔ）を導
入する。この関数を用いて、初期条件はｆ（ｒ，０）＝
ｆ0（ｒ，０）δｒｒmin と記述できる。ここで、δは
デルタ関数である。境界条件は、ｆ（ｒmin ，ｔ）＝ｆ
0 （ｒmin ，ｔ）およびｆ（∞，ｔ）＝０となる。
【００３２】ここで、ｆ0 （ｒ，ｔ）は、下記（８）式
で与えられる。
で与えられる。
【数８】
【００３３】ここまでが、Schrems の報告したFokker-P
lanck の式に基づいたモデルである。（M.Schrems,in O
xygen in Silicon,Semiconductors and Semimetals,Cha
p.10,Vol.42,R.K.Willardson,A.C.Beer,and E.R.Weber,
Series Editors,F.Shimura,Volume Editor,p.391,Acade
mic Press,New York(1994)参照）。
lanck の式に基づいたモデルである。（M.Schrems,in O
xygen in Silicon,Semiconductors and Semimetals,Cha
p.10,Vol.42,R.K.Willardson,A.C.Beer,and E.R.Weber,
Series Editors,F.Shimura,Volume Editor,p.391,Acade
mic Press,New York(1994)参照）。
【００３４】しかし、このSchrems のモデルでは、
（８）式中のＰは、結晶引上げ工程での熱履歴や酸素以
外の不純物に影響される変数であると考えて、計算結果
を実験結果に合わせ込むためのフィッテイングパラメー
ターとして扱う。したがって、このＰを求めるため結局
実際に実験を行なう必要がある上に、その条件にしか合
致しないものであるため、条件を変更する場合には、そ
の都度Ｐを求める必要があり、大変な手間がかかること
に変わりがなく、得られる結果も誤差が大きくて、不正
確になりがちである。
（８）式中のＰは、結晶引上げ工程での熱履歴や酸素以
外の不純物に影響される変数であると考えて、計算結果
を実験結果に合わせ込むためのフィッテイングパラメー
ターとして扱う。したがって、このＰを求めるため結局
実際に実験を行なう必要がある上に、その条件にしか合
致しないものであるため、条件を変更する場合には、そ
の都度Ｐを求める必要があり、大変な手間がかかること
に変わりがなく、得られる結果も誤差が大きくて、不正
確になりがちである。
【００３５】そこで、本発明者らは種々検討した結果、
下記（９）、（１０）式のように、上記Ｐを熱処理温度
Ｔと格子間酸素濃度Ｃ0(t)の関数にすることによって、
フィテイングパラメーターによる調整なしに、種々の実
験結果を表現できることを見出した。
下記（９）、（１０）式のように、上記Ｐを熱処理温度
Ｔと格子間酸素濃度Ｃ0(t)の関数にすることによって、
フィテイングパラメーターによる調整なしに、種々の実
験結果を表現できることを見出した。
【００３６】
【数９】
【数１０】 ここで、ａ＝１．９２ｅＶ、Ｃ0(t)＞７×１０17ｃｍ-3
の場合は、ｂ＝２．９７×１０-18 ，ｃ＝５．４５×１
０17ｃｍ-3とし、Ｃ0(t)≦７×１０17ｃｍ-3の場合は、
Ｐ0 ＝１．４６×１０-19 とする。（H.Takeno,T.Otoga
wa and Y.Kitagawara,J.Electrochem.Soc.144,4340(199
7)参照）。
の場合は、ｂ＝２．９７×１０-18 ，ｃ＝５．４５×１
０17ｃｍ-3とし、Ｃ0(t)≦７×１０17ｃｍ-3の場合は、
Ｐ0 ＝１．４６×１０-19 とする。（H.Takeno,T.Otoga
wa and Y.Kitagawara,J.Electrochem.Soc.144,4340(199
7)参照）。
【００３７】このように、酸素析出を酸素濃度と熱処理
温度、熱処理時間の関数とすることによって、上記フィ
ッテイングパラメーターのような実験で求める必要のあ
るパラメーターを用いることなく、酸素析出挙動を割り
出すことが可能となった。
温度、熱処理時間の関数とすることによって、上記フィ
ッテイングパラメーターのような実験で求める必要のあ
るパラメーターを用いることなく、酸素析出挙動を割り
出すことが可能となった。
【００３８】しかし、上記方法では、実際に熱処理を行
なった場合と良く一致することもあるが、かなりの誤差
を伴うこともあり、実際と正確に一致する酸素析出挙動
を割り出すには不十分であることが分かった。
なった場合と良く一致することもあるが、かなりの誤差
を伴うこともあり、実際と正確に一致する酸素析出挙動
を割り出すには不十分であることが分かった。
【００３９】そこで、本発明者らは、この誤差が生じる
原因を調査した所、シリコン単結晶中の不純物濃度（ド
ーパント濃度）が大きく影響していることが分かった。
すなわち、上記方法で誤差が生じるのは、特にエピタキ
シャル用のウエーハのような高濃度に不純物をドープし
た場合に著しい。そこで、上記モデルに不純物濃度依存
性を加味したモデル（自由エネルギーの不純物濃度依存
性を考慮したモデル）に修正することによって、実際の
熱処理をした場合に良く一致するプログラムを組むこと
に成功した。以下、これについて説明する。
原因を調査した所、シリコン単結晶中の不純物濃度（ド
ーパント濃度）が大きく影響していることが分かった。
すなわち、上記方法で誤差が生じるのは、特にエピタキ
シャル用のウエーハのような高濃度に不純物をドープし
た場合に著しい。そこで、上記モデルに不純物濃度依存
性を加味したモデル（自由エネルギーの不純物濃度依存
性を考慮したモデル）に修正することによって、実際の
熱処理をした場合に良く一致するプログラムを組むこと
に成功した。以下、これについて説明する。
【００４０】シリコン結晶中での酸素析出反応に対し
て、一般的に下記（１１）式が広く受け入れられてい
る。
て、一般的に下記（１１）式が広く受け入れられてい
る。
【数１１】 ここで、Ｓｉはシリコン原子、Ｏi は格子間酸素原子、
Ｖは空孔、ＳｉＯ2 は酸化シリコン１分子、Ｉは格子間
シリコン原子である。αはＳｉＯ2 １分子当たりに放出
される格子間Ｓｉ原子の割合、βはＳｉＯ2 １分子当た
りに吸収される空孔の割合である。
Ｖは空孔、ＳｉＯ2 は酸化シリコン１分子、Ｉは格子間
シリコン原子である。αはＳｉＯ2 １分子当たりに放出
される格子間Ｓｉ原子の割合、βはＳｉＯ2 １分子当た
りに吸収される空孔の割合である。
【００４１】ＳｉＯ2 １分子の体積は、Ｓｉ１原子の体
積のおよそ２．２倍大きいために、ＳｉＯ2 の形成に伴
うストレスは、空孔の吸収や格子間Ｓｉ原子の放出によ
って緩和される。ボロンドープ結晶においては、ボロン
原子体積がＳｉ原子体積よりも小さいので、ストレスを
緩和するためにボロン原子がＳｉＯ2 中に吸収されると
考えられる。この考えから、本発明者らはボロンドープ
結晶に対して（１１）式の代わりに下記（１２）式を用
いることに想到した。
積のおよそ２．２倍大きいために、ＳｉＯ2 の形成に伴
うストレスは、空孔の吸収や格子間Ｓｉ原子の放出によ
って緩和される。ボロンドープ結晶においては、ボロン
原子体積がＳｉ原子体積よりも小さいので、ストレスを
緩和するためにボロン原子がＳｉＯ2 中に吸収されると
考えられる。この考えから、本発明者らはボロンドープ
結晶に対して（１１）式の代わりに下記（１２）式を用
いることに想到した。
【数１２】 ここで、Ｂはボロン原子、γはＳｉＯ2 １分子当たりに
吸収されるボロン原子の割合である。
吸収されるボロン原子の割合である。
【００４２】そして、（１２）式の反応に対して、Ｓｉ
Ｏ2 のリニアミスフィットθは、下記（１３）式のよう
に表わされる。
Ｏ2 のリニアミスフィットθは、下記（１３）式のよう
に表わされる。
【数１３】 ここで、ΩSiO2，ΩSiとΩB はそれぞれＳｉＯ2 分子体
積、Ｓｉ原子体積とボロン原子体積である。
積、Ｓｉ原子体積とボロン原子体積である。
【００４３】ΩSiO2は、ΩB のおよそ２．４倍大きいか
ら、リニアミスフィットθは、空孔の吸収や格子間Ｓｉ
原子の放出と同様に、ボロン原子の吸収によって減少す
る。ここで、半径ｒの酸素析出物のストレスエネルギー
△ＧS （歪みエネルギー）は、下記（１４）式のように
表される。
ら、リニアミスフィットθは、空孔の吸収や格子間Ｓｉ
原子の放出と同様に、ボロン原子の吸収によって減少す
る。ここで、半径ｒの酸素析出物のストレスエネルギー
△ＧS （歪みエネルギー）は、下記（１４）式のように
表される。
【数１４】 ここで、μはシリコンの剪断係数、ＫはＳｉＯ2 の圧縮
率である。この（１３）と（１４）式に従って、酸素析
出物中へのボロン原子の吸収は、析出物のストレスエネ
ルギーの減少をもたらす。
率である。この（１３）と（１４）式に従って、酸素析
出物中へのボロン原子の吸収は、析出物のストレスエネ
ルギーの減少をもたらす。
【００４４】また、下記（１５）式のように、吸収され
るボロン原子の割合γがシリコン結晶中にドープされた
ボロン濃度［Ｂ］に比例すると仮定する。
るボロン原子の割合γがシリコン結晶中にドープされた
ボロン濃度［Ｂ］に比例すると仮定する。
【数１５】 ここで、ｄは定数である。
【００４５】そして、ボロンドープ結晶中の酸素析出挙
動を計算するには、上述のモデルを前記Fokker-Planck
の式に基づいたモデルと組み合わせれば良い。すなわ
ち、（１４）式の歪みエネルギーを、前記（４）式の自
由エネルギーに加えれば、不純物濃度に基づく歪みエネ
ルギーの修正がされ、例え高濃度にドープされたウエー
ハにおいても、計算値がよく実験値と一致するようにな
る。実際のプログラムでは、（１４）式を右辺に加えた
（４）式および（３）式に基づいて、（１）、（２）式
を差分法を用いて数値計算を行ない、サイズ分布関数ｆ
（ｒ，ｔ）を得る。さらにｆ（ｒ，ｔ）から、酸素析出
量、内部欠陥密度を算出する。
動を計算するには、上述のモデルを前記Fokker-Planck
の式に基づいたモデルと組み合わせれば良い。すなわ
ち、（１４）式の歪みエネルギーを、前記（４）式の自
由エネルギーに加えれば、不純物濃度に基づく歪みエネ
ルギーの修正がされ、例え高濃度にドープされたウエー
ハにおいても、計算値がよく実験値と一致するようにな
る。実際のプログラムでは、（１４）式を右辺に加えた
（４）式および（３）式に基づいて、（１）、（２）式
を差分法を用いて数値計算を行ない、サイズ分布関数ｆ
（ｒ，ｔ）を得る。さらにｆ（ｒ，ｔ）から、酸素析出
量、内部欠陥密度を算出する。
【００４６】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示すが、本発
明はこれらに限定されるものではない。 （実施例）抵抗率が、１０、０．０２、０．０１Ω・ｃ
ｍとなるＣＺ法によるボロンドープシリコンウエーハに
対して、エピタキシャル成長を行なった後に、図１に示
したようなデバイス製造工程を模擬した熱処理を施す場
合の、初期酸素濃度と酸素析出量および内部欠陥密度と
の関係を本発明にかかるプログラムされたコンピュータ
によって計算して割り出した。図２、図３にその結果を
示した。図２は、初期酸素濃度と酸素析出量との関係
を、図３は、初期酸素濃度と内部欠陥密度との関係を示
している。
明はこれらに限定されるものではない。 （実施例）抵抗率が、１０、０．０２、０．０１Ω・ｃ
ｍとなるＣＺ法によるボロンドープシリコンウエーハに
対して、エピタキシャル成長を行なった後に、図１に示
したようなデバイス製造工程を模擬した熱処理を施す場
合の、初期酸素濃度と酸素析出量および内部欠陥密度と
の関係を本発明にかかるプログラムされたコンピュータ
によって計算して割り出した。図２、図３にその結果を
示した。図２は、初期酸素濃度と酸素析出量との関係
を、図３は、初期酸素濃度と内部欠陥密度との関係を示
している。
【００４７】次に、上記図２、図３の計算により求めた
結果を検証するために、実際にシリコンウエーハに熱処
理等を施し、酸素析出量、内部欠陥密度を測定してみる
ことにした。まず、抵抗率が、１０、０．０２、０．０
１Ω・ｃｍであるボロンドープシリコンウエーハを、Ｃ
Ｚ法により育成した結晶棒から切り出して作製した。得
られたシリコンウエーハの初期酸素濃度を、抵抗率が１
０Ω・ｃｍのウエーハは赤外吸収法（ＦＴ−ＩＲ）によ
り、抵抗率が０．０２、０．０１Ω・ｃｍのウエーハは
ガスフュージョン法により測定した。これらの初期酸素
濃度を測定したウエーハに対して、シリコン単結晶膜
を、１１３０℃で、約５μｍ厚ほどエピタキシャル成長
させた後に、図１に示したようなデバイス製造工程を模
擬した熱処理を実際に施こした。
結果を検証するために、実際にシリコンウエーハに熱処
理等を施し、酸素析出量、内部欠陥密度を測定してみる
ことにした。まず、抵抗率が、１０、０．０２、０．０
１Ω・ｃｍであるボロンドープシリコンウエーハを、Ｃ
Ｚ法により育成した結晶棒から切り出して作製した。得
られたシリコンウエーハの初期酸素濃度を、抵抗率が１
０Ω・ｃｍのウエーハは赤外吸収法（ＦＴ−ＩＲ）によ
り、抵抗率が０．０２、０．０１Ω・ｃｍのウエーハは
ガスフュージョン法により測定した。これらの初期酸素
濃度を測定したウエーハに対して、シリコン単結晶膜
を、１１３０℃で、約５μｍ厚ほどエピタキシャル成長
させた後に、図１に示したようなデバイス製造工程を模
擬した熱処理を実際に施こした。
【００４８】熱処理後、再び抵抗率が１０Ω・ｃｍのウ
エーハの酸素濃度（残存格子間酸素濃度）を、赤外吸収
法（ＦＴ−ＩＲ）により測定し、初期酸素濃度との差を
求めることによって、酸素析出量を求めた。また、抵抗
率が０．０２、０．０１Ω・ｃｍのウエーハの酸素析出
量は、Ｘ線回折を用いた方法（特開平８−７５６８０号
公報参照）により測定した。さらに、各ウエーハの内部
欠陥密度を赤外散乱トモグラフ法により測定した。
エーハの酸素濃度（残存格子間酸素濃度）を、赤外吸収
法（ＦＴ−ＩＲ）により測定し、初期酸素濃度との差を
求めることによって、酸素析出量を求めた。また、抵抗
率が０．０２、０．０１Ω・ｃｍのウエーハの酸素析出
量は、Ｘ線回折を用いた方法（特開平８−７５６８０号
公報参照）により測定した。さらに、各ウエーハの内部
欠陥密度を赤外散乱トモグラフ法により測定した。
【００４９】ここで、ガスフュージョン法とは、バルク
状のシリコンをカーボン製ルツボ中に入れ、不活性ガス
雰囲気中でシリコンの融点以上に加熱し、シリコン中の
酸素とルツボのカーボンとの反応によって生成される一
酸化炭素または二酸化炭素の濃度を赤外線検出器で検出
することによって酸素濃度を測定する方法である。赤外
散乱トモグラフ法は、赤外線レーザ光を結晶中に入射さ
せ、結晶中の欠陥による散乱光を検出することにより欠
陥を検出する方法である。そして格子間酸素濃度は、日
本電子工業振興協会（ＪＥＩＤＡ）の規格によった。
状のシリコンをカーボン製ルツボ中に入れ、不活性ガス
雰囲気中でシリコンの融点以上に加熱し、シリコン中の
酸素とルツボのカーボンとの反応によって生成される一
酸化炭素または二酸化炭素の濃度を赤外線検出器で検出
することによって酸素濃度を測定する方法である。赤外
散乱トモグラフ法は、赤外線レーザ光を結晶中に入射さ
せ、結晶中の欠陥による散乱光を検出することにより欠
陥を検出する方法である。そして格子間酸素濃度は、日
本電子工業振興協会（ＪＥＩＤＡ）の規格によった。
【００５０】図４、図５にその結果を示した。図４は、
上記実際に熱処理を施して測定した酸素析出量と図２に
示した計算結果とをプロットしたものである。図５は、
上記実際に熱処理を施して測定した内部欠陥密度と図３
に示した計算結果とをプロットしたものである。
上記実際に熱処理を施して測定した酸素析出量と図２に
示した計算結果とをプロットしたものである。図５は、
上記実際に熱処理を施して測定した内部欠陥密度と図３
に示した計算結果とをプロットしたものである。
【００５１】図４、図５から明らかであるように、本発
明により計算して割り出した酸素析出量、内部欠陥密度
と実際に熱処理等を行なって測定した結果とは、各抵抗
率レベルにおいて良く一致していることが分かる。
明により計算して割り出した酸素析出量、内部欠陥密度
と実際に熱処理等を行なって測定した結果とは、各抵抗
率レベルにおいて良く一致していることが分かる。
【００５２】このように、上記のように本発明によって
初期酸素濃度、熱処理条件、不純物濃度あるいは抵抗率
が分かれば、酸素析出挙動を割り出すことが出来るの
で、予め種々の酸素濃度、不純物濃度または抵抗率、熱
処理条件等を入力して、酸素析出量、内部欠陥密度の初
期酸素濃度依存性、不純物濃度または抵抗率依存性、結
晶熱履歴依存性を求めておけば、特定ウエーハ工程中あ
るいは工程後において所望酸素析出量、内部欠陥密度と
なるシリコン単結晶ウエーハ中の初期酸素濃度、不純物
濃度、抵抗率、結晶熱履歴等を簡単に決定することがで
きる。したがって、こうして求めた初期酸素濃度、不純
物濃度あるいは抵抗率のシリコン単結晶をＣＺ法によっ
て製造すれば良いし、単結晶育成工程あるいはその後に
加わる熱処理条件を、上記計算結果に合致するようにシ
リコン単結晶ウエーハ製造工程を決めれば、所望ゲッタ
リング能力を有し、デバイス製造歩留りの良いシリコン
ウエーハを作製することが出来る。
初期酸素濃度、熱処理条件、不純物濃度あるいは抵抗率
が分かれば、酸素析出挙動を割り出すことが出来るの
で、予め種々の酸素濃度、不純物濃度または抵抗率、熱
処理条件等を入力して、酸素析出量、内部欠陥密度の初
期酸素濃度依存性、不純物濃度または抵抗率依存性、結
晶熱履歴依存性を求めておけば、特定ウエーハ工程中あ
るいは工程後において所望酸素析出量、内部欠陥密度と
なるシリコン単結晶ウエーハ中の初期酸素濃度、不純物
濃度、抵抗率、結晶熱履歴等を簡単に決定することがで
きる。したがって、こうして求めた初期酸素濃度、不純
物濃度あるいは抵抗率のシリコン単結晶をＣＺ法によっ
て製造すれば良いし、単結晶育成工程あるいはその後に
加わる熱処理条件を、上記計算結果に合致するようにシ
リコン単結晶ウエーハ製造工程を決めれば、所望ゲッタ
リング能力を有し、デバイス製造歩留りの良いシリコン
ウエーハを作製することが出来る。
【００５３】そして、このようなコンピュータによって
シリコン単結晶中の酸素析出挙動を割り出すためのプロ
グラムを記録媒体に記録しておけば、必要時に必要な場
所において、各コンピュータに入力して使用することが
出来るので、極めて便利である。例えば、チョクラルス
キー法による結晶製造装置を制御するコンピュータある
いは各種熱処理炉を制御するコンピュータに入力すれ
ば、本発明は極めて有用である。
シリコン単結晶中の酸素析出挙動を割り出すためのプロ
グラムを記録媒体に記録しておけば、必要時に必要な場
所において、各コンピュータに入力して使用することが
出来るので、極めて便利である。例えば、チョクラルス
キー法による結晶製造装置を制御するコンピュータある
いは各種熱処理炉を制御するコンピュータに入力すれ
ば、本発明は極めて有用である。
【００５４】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００５５】例えば、上記実施形態では、酸素析出挙動
のモデルにつき、Fokker-Planck の式に基づいた例を示
したが、本発明はこれには限定されず、シリコンウエー
ハ中の初期酸素濃度、不純物濃度あるいは抵抗率、熱処
理条件により酸素析出挙動を割り出すものであればプロ
グラムされる基本モデルは特に限定されるものではな
い。
のモデルにつき、Fokker-Planck の式に基づいた例を示
したが、本発明はこれには限定されず、シリコンウエー
ハ中の初期酸素濃度、不純物濃度あるいは抵抗率、熱処
理条件により酸素析出挙動を割り出すものであればプロ
グラムされる基本モデルは特に限定されるものではな
い。
【００５６】また、上記実施形態においては、不純物濃
度に依存する自由エネルギーは、歪みエネルギーである
としたが、本発明はこれには限定されず、化学ポテンシ
ャル、界面エネルギーを加味した構成としても良い。
度に依存する自由エネルギーは、歪みエネルギーである
としたが、本発明はこれには限定されず、化学ポテンシ
ャル、界面エネルギーを加味した構成としても良い。
【００５７】また、本発明で言う熱処理条件とは、チョ
クラルスキー法によりシリコン単結晶を製造する工程、
その後ウエーハ形状に加工する工程、デバイス作製工程
等で加わる全ての熱処理のことを示しており、したがっ
て、割り出されるシリコンウエーハ、シリコン単結晶中
の酸素析出挙動とは、単に特定デバイス工程後の場合に
限られるものではなく、チョクラルスキー法により単結
晶棒成長後、ウエーハ加工後、デバイス工程中、デバイ
ス工程後等いずれの場合であっても、酸素析出挙動を割
り出すことができる。
クラルスキー法によりシリコン単結晶を製造する工程、
その後ウエーハ形状に加工する工程、デバイス作製工程
等で加わる全ての熱処理のことを示しており、したがっ
て、割り出されるシリコンウエーハ、シリコン単結晶中
の酸素析出挙動とは、単に特定デバイス工程後の場合に
限られるものではなく、チョクラルスキー法により単結
晶棒成長後、ウエーハ加工後、デバイス工程中、デバイ
ス工程後等いずれの場合であっても、酸素析出挙動を割
り出すことができる。
【００５８】
【発明の効果】本発明によれば、初期酸素濃度、不純物
濃度あるいは抵抗率、熱処理条件のファクタが分かれ
ば、プログラムされたコンピュータにて数値計算するこ
とにより、きわめて短時間で、簡単かつ正確に熱処理中
あるいは熱処理後のシリコン中の酸素析出量、内部欠陥
密度を割り出すことが出来る。また、予め酸素析出量、
内部欠陥密度の各ファクタ依存性を求め、特定工程中あ
るいは工程後に所望酸素析出量、内部欠陥密度となるよ
うに、シリコン単結晶中の初期酸素濃度、不純物濃度あ
るいは抵抗率、熱処理条件のファクタを決定することが
出来る。
濃度あるいは抵抗率、熱処理条件のファクタが分かれ
ば、プログラムされたコンピュータにて数値計算するこ
とにより、きわめて短時間で、簡単かつ正確に熱処理中
あるいは熱処理後のシリコン中の酸素析出量、内部欠陥
密度を割り出すことが出来る。また、予め酸素析出量、
内部欠陥密度の各ファクタ依存性を求め、特定工程中あ
るいは工程後に所望酸素析出量、内部欠陥密度となるよ
うに、シリコン単結晶中の初期酸素濃度、不純物濃度あ
るいは抵抗率、熱処理条件のファクタを決定することが
出来る。
【００５９】したがって、初期酸素濃度や熱履歴の異な
る多量のウエーハを用いて実際に長時間の熱処理をする
必要がなくなり、きわめて迅速かつ低コストで適正な酸
素析出量、内部欠陥密度を得るための初期酸素濃度、不
純物濃度あるいは抵抗率、熱処理条件を決定することが
できる。そして、従来のように場当たり的で、経験的に
決定されたものではなく、精度が良いので、実際に製造
工程にウエーハを流してみた場合に、デバイス歩留りの
向上を確実に図ることが出来る。
る多量のウエーハを用いて実際に長時間の熱処理をする
必要がなくなり、きわめて迅速かつ低コストで適正な酸
素析出量、内部欠陥密度を得るための初期酸素濃度、不
純物濃度あるいは抵抗率、熱処理条件を決定することが
できる。そして、従来のように場当たり的で、経験的に
決定されたものではなく、精度が良いので、実際に製造
工程にウエーハを流してみた場合に、デバイス歩留りの
向上を確実に図ることが出来る。
【図１】実施例で用いたデバイス製造工程を模擬した熱
処理例である。
処理例である。
【図２】実施例の結果図である（初期酸素濃度と酸素析
出量との関係）。
出量との関係）。
【図３】実施例の結果図である（初期酸素濃度と内部欠
陥密度との関係）。
陥密度との関係）。
【図４】実施例と実際に熱処理して測定した例との比較
図で、実際に熱処理を施して測定した酸素析出量と図２
に示した計算結果とをプロットしたものである。
図で、実際に熱処理を施して測定した酸素析出量と図２
に示した計算結果とをプロットしたものである。
【図５】実施例と実際に熱処理して測定した例との比較
図で、実際に熱処理を施して測定した内部欠陥密度と図
３に示した計算結果とをプロットしたものである。
図で、実際に熱処理を施して測定した内部欠陥密度と図
３に示した計算結果とをプロットしたものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (54)【発明の名称】 シリコン単結晶中の酸素析出挙動を割り出す方法、およびシリコン単結晶ウエーハ製造工程の決 定方法、並びにシリコン単結晶中の酸素析出挙動を割り出すためのプログラムを記録した記録媒 体
Claims (5)
- 【請求項１】 プログラムされたコンピュータによって
シリコン単結晶中の酸素析出挙動を割り出す方法におい
て、シリコン単結晶中の初期酸素濃度と、単結晶中の不
純物濃度または抵抗率と、シリコン単結晶に加えられる
熱処理条件を入力し、該熱処理後のシリコン単結晶中の
酸素析出量、内部欠陥密度を算出することを特徴とす
る、シリコン単結晶中の酸素析出挙動を割り出す方法。 - 【請求項２】 前記プログラムは、酸素析出は、酸素濃
度と熱処理の温度、時間の関数となるとともに、酸素析
出物の形成にともなう自由エネルギーが、シリコン単結
晶中の不純物濃度に依存するというモデルに基づくもの
であることを特徴とする、請求項１記載のシリコン単結
晶中の酸素析出挙動を割り出す方法。 - 【請求項３】 前記不純物濃度に依存する自由エネルギ
ーは、歪みエネルギーであるとすることを特徴とする請
求項２記載のシリコン単結晶中の酸素析出挙動を割り出
す方法。 - 【請求項４】 前記請求項１〜請求項３のいずれか１項
に記載の方法によって、酸素析出量、内部欠陥密度の初
期酸素濃度依存性、不純物濃度または抵抗率依存性、結
晶熱履歴依存性を求めておき、これを用いて特定ウエー
ハ工程中あるいは工程後において所望酸素析出量、内部
欠陥密度となるように、用いるシリコン単結晶ウエーハ
の初期酸素濃度、不純物濃度、抵抗率、結晶熱履歴を決
定することを特徴とする、シリコン単結晶ウエーハ製造
工程の決定方法。 - 【請求項５】 コンピュータによってシリコン単結晶中
の酸素析出挙動を割り出すためのプログラムを記録した
記録媒体であって、該プログラムはコンピュータに、シ
リコン単結晶中の初期酸素濃度と、単結晶中の不純物濃
度または抵抗率と、シリコン単結晶に加えられる熱処理
条件を入力することによって、該熱処理後のシリコン単
結晶中の酸素析出量、内部欠陥密度を算出させるもので
あることを特徴とする、シリコン単結晶中の酸素析出挙
動を割り出すためのプログラムを記録した記録媒体。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32542997A JP3446572B2 (ja) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | シリコン単結晶中の酸素析出挙動を割り出す方法、およびシリコン単結晶ウエーハ製造工程の決定方法、並びにプログラムを記録した記録媒体 |
| EP98120674A EP0917192A1 (en) | 1997-11-11 | 1998-11-05 | Method of determining the model of oxygen precipitation behaviour in a silicon monocrystalline wafer, method of determining a process for producing silicon monocrystalline wafers using said model, and recording medium carrying a program for determining the oxygen precipitation behaviour model in a silicon monocrystalline wafer |
| US09/188,468 US6206961B1 (en) | 1997-11-11 | 1998-11-09 | Method of determining oxygen precipitation behavior in a silicon monocrystal |
| KR1019980047988A KR100578161B1 (ko) | 1997-11-11 | 1998-11-10 | 실리콘 단결정내의 산소 침전물 거동 측정방법, 실리콘 단결정웨이퍼를 제조하는 공정 결정 방법 및 실리콘 단결정내의 산소침전물 거동 측정용 프로그램을 갖는 기록매체 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32542997A JP3446572B2 (ja) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | シリコン単結晶中の酸素析出挙動を割り出す方法、およびシリコン単結晶ウエーハ製造工程の決定方法、並びにプログラムを記録した記録媒体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11147789A true JPH11147789A (ja) | 1999-06-02 |
| JP3446572B2 JP3446572B2 (ja) | 2003-09-16 |
Family
ID=18176766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32542997A Expired - Fee Related JP3446572B2 (ja) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | シリコン単結晶中の酸素析出挙動を割り出す方法、およびシリコン単結晶ウエーハ製造工程の決定方法、並びにプログラムを記録した記録媒体 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6206961B1 (ja) |
| EP (1) | EP0917192A1 (ja) |
| JP (1) | JP3446572B2 (ja) |
| KR (1) | KR100578161B1 (ja) |
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| US7229501B2 (en) | 2002-01-25 | 2007-06-12 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Silicon epitaxial wafer and process for manufacturing the same |
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| WO2020226064A1 (ja) * | 2019-05-07 | 2020-11-12 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 欠陥密度計算方法、欠陥密度計算プログラム、欠陥密度計算装置、熱処理制御システムおよび加工制御システム |
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| JP4293395B2 (ja) * | 1999-04-28 | 2009-07-08 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | Ｃｚ法単結晶インゴット製造装置及び方法 |
| JP5010091B2 (ja) * | 2003-11-13 | 2012-08-29 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | 高抵抗シリコンウェーハ |
| US6991943B2 (en) * | 2003-12-04 | 2006-01-31 | International Rectifier Corporation | Process for preparation of semiconductor wafer surface |
| JP2006040972A (ja) * | 2004-07-22 | 2006-02-09 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンエピタキシャルウェーハおよびその製造方法 |
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| FR2974180B1 (fr) * | 2011-04-15 | 2013-04-26 | Commissariat Energie Atomique | Procede de determination de la concentration en oxygene interstitiel. |
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| CN111624460B (zh) * | 2020-06-28 | 2022-10-21 | 西安奕斯伟材料科技有限公司 | 一种单晶硅缺陷分布区域的检测方法 |
| CN113703411B (zh) * | 2021-08-31 | 2022-08-30 | 亚洲硅业(青海)股份有限公司 | 多晶硅生长过程监测系统、方法及多晶硅生产系统 |
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- 1998-11-05 EP EP98120674A patent/EP0917192A1/en not_active Withdrawn
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