JPH11186184A - 高品質シリコンウェーハの製造方法 - Google Patents

高品質シリコンウェーハの製造方法

Info

Publication number
JPH11186184A
JPH11186184A JP34972297A JP34972297A JPH11186184A JP H11186184 A JPH11186184 A JP H11186184A JP 34972297 A JP34972297 A JP 34972297A JP 34972297 A JP34972297 A JP 34972297A JP H11186184 A JPH11186184 A JP H11186184A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
silicon wafer
oxygen
heat treatment
osf
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP34972297A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3937542B2 (ja
Inventor
Tomonori Miura
友紀 三浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Sitix Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Sitix Corp filed Critical Sumitomo Sitix Corp
Priority to JP34972297A priority Critical patent/JP3937542B2/ja
Publication of JPH11186184A publication Critical patent/JPH11186184A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3937542B2 publication Critical patent/JP3937542B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】結晶面内に発生したリング状の酸素誘起積層欠
陥の析出核を溶解、収縮して、デバイス特性に優れるシ
リコンウェーハを提供する。 【解決手段】CZ法によって育成され、酸素濃度が13×
lO17atoms/cm3以下であり、結晶面内にR-OSFが発生する
シリコン単結晶を切断加工してシリコンウェーハとした
のち、該シリコンウェーハを昇温および降温速度が10℃
/sec以上で1100℃以上の熱処理を行うことを特徴とする
高品質シリコンウェーハの製造方法である。上記の製造
方法において、ランプアニール炉を用いて板状の酸素析
出物を溶解し、または収縮させるための熱処理を行うの
が望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、チョクラルスキー
法(以下、「CZ法」という)によって育成されたシリ
コン単結晶から切断加工されたシリコンウェーハに関
し、特に結晶面内に発生する酸化誘起積層欠陥の析出核
を溶解、または収縮させることができる高品質シリコン
ウェーハの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】単結晶の製造方法は種々あるが、なかで
も、シリコン単結晶の引上げに関し、工業的に量産が可
能な方式で広く採用されているものとしてCZ法があ
る。このCZ法によるシリコン単結晶の育成は、密閉さ
れ、雰囲気調整された金属製容器内で行われる。金属製
容器の内部には、結晶原料である多結晶シリコンの溶融
液を保持した坩堝が配置されており、その溶融液の表面
にワイヤ等で構成される引上げ手段の先に取り付けた種
結晶の下端を接触させ、この種結晶を上方へ引き上げる
ことによって、その下端に溶融液が凝固した単結晶を育
成していく。
【0003】育成されたシリコン単結晶は、所定の厚さ
に切断されてスライス状のシリコンウェーハに加工され
る。単結晶から加工されたウェーハは、ウェーハ外周の
欠けを防止するための面取り工程、ウェーハの厚さバラ
ツキを無くすためのラッピング工程および破砕層および
汚染した部分を無くすためのエッチング工程を経たの
ち、仕上工程としてミラーポリッシュ等の表面研磨が施
されて種々のデバイスの基板材料として用いられる。
【0004】上述のCZ法によって育成されたシリコン
単結晶およびシリコンウェーハの結晶面内には、単結晶
の育成条件によって、リング状の酸化誘起積層欠陥(以
下、R-OSF(Oxidation induced Stacking Fault)とい
う)が発生する。このR-OSFは、ウェーハに加工した後
のデバイス工程を想定した酸化雰囲気の熱処理評価で検
出される格子型の転位欠陥である。この欠陥がウェーハ
の表面または内部に発生していると、デバイス工程にお
いてリーク電流等の要因となり、デバイス特性を著しく
悪化させる。
【0005】さらに、結晶面内に発生するR-OSFの内側
領域には、単結晶の育成中に形成される赤外散乱体(CO
P、FPD、LSTD)と呼ばれる欠陥が顕在化し、その後のウ
ェーハ加工ののちにもウェーハ表面やデバイスの活性領
域にほぼ原型のままで存在する。そして、この赤外散乱
体は酸化膜耐圧のウェーハ評価において品質を劣化さ
せ、デバイス特性に悪影響を及ぼすことになる。一方、
このR-OSFの外側領域では、ウェーハ品質を劣化させる
赤外散乱体は存在せず、酸化膜耐圧特性の評価におい
て、優れたデバイス特性を発揮することが明らかにされ
ている。
【0006】最近では、周辺技術の進展にともない、デ
バイス工程の低温化やシリコンウェーハの低酸素化が採
用されるようになり、酸素誘起積層欠陥の発生が抑制さ
れるとともに、酸素誘起積層欠陥に起因するデバイス特
性の劣化はそれほど問題にならなくなった。このような
状況に対応して、CZ法による単結晶の育成条件を変更
して、R-OSFを意図的にウェーハの結晶面内に発生さ
せ、しかも結晶面内でR-OSFの外側領域が占める範囲を
拡大するようにして、酸化膜耐圧の品質歩留まりを向上
させる技術が開発されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述の通り、R-OSFを
結晶面内に発生させ、その外側領域を積極的に利用する
CZ法によるシリコン単結晶の育成技術が開発されてき
たが、これにともなって改善すべき新たな課題が生じて
きた。すなわち、R-OSF上には、酸化膜耐圧特性を劣化
させる赤外散乱体は存在しないものの、酸素誘起積層欠
陥の核である板状の酸素析出物が多く存在し、これらが
キャリアの結合中心となり、デバイスのライフタイム特
性を低下させることになる。
【0008】これらを改善するため、熱処理によってR-
OSFを消滅させる方法、言い換えると、R-OSFを結晶面内
に発生させたシリコンウェーハを高温に保持することに
よって、欠陥核である板状の酸素析出物を溶解させる方
法が提案されてきた。しかし、溶解の対象とされる板状
の酸素析出物は、他の育成中に形成される酸素析出物と
比較すると、析出サイズが大きく、熱的にも安定してい
るので、溶解、消滅するには、例えば1250℃以上という
高温の熱処理が必要になってくる。しかも、デバイス工
程の効率化の要請からウェーハの大口径化が進み、製造
されるウェーハは8インチが主流になってくると、1250
℃以上という高温の熱処理をウェーハに加えることは、
スリップ等の強度上の問題が生じ、実際のウェーハ加工
プロセスにおいては採用することができない。
【0009】本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑
み、R-OSFを意図的にウェーハの結晶面内に発生させる
場合であっても、酸化誘起積層欠陥の析出核を溶解、ま
たは収縮させ、デバイス特性に影響を及ぼすことのない
高品質シリコンウェーハの製造方法を提供することを目
的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するため、シリコンウェーハに要求される酸素
濃度が低下しており、これにともなって酸素誘起積層欠
陥の核となる板状の酸素析出物のサイズが小さくなって
いることを想定して、種々の検討を行った。この結果、
熱処理温度が1250℃より低温であっても、板状の酸素析
出物を全て溶解し、または収縮させることができること
を知見した。
【0011】本発明は、上記の知見に基づいて完成され
たものであり、下記の高品質シリコンウェーハの製造方
法を要旨としている。
【0012】すなわち、CZ法によって育成され、酸素
濃度が13×lO17atoms/cm3以下であり、結晶面内にR-OSF
が発生するシリコン単結晶を切断加工してシリコンウェ
ーハとしたのち、該シリコンウェーハを昇温および降温
速度が10℃/sec以上で1100℃以上の熱処理を行うことを
特徴とする高品質シリコンウェーハの製造方法である。
【0013】上記の製造方法において、ランプアニール
炉を用いて板状の酸素析出物を溶解し、または収縮させ
るための熱処理を行うのが望ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】本願発明では、板状の酸素析出物
を溶解し、または収縮させるために、シリコンウェーハ
を1100℃以上の熱処理を行うこととしている。これは、
最近の低酸素化を前提に、シリコン単結晶が酸素濃度13
×lO17atoms/cm3以下で育成されることに基づいてい
る。酸素濃度が13×lO17atoms/cm3を超える場合には、
板状の酸素析出物は、析出サイズが大きくなり、熱的に
も安定しているので、1250℃を超える高温熱処理が必須
になるからである。このとき、酸素析出物の溶解、収縮
を確実に行うために、シリコンウェーハの1100℃以上の
加熱は、30sec以上の保持時間にするのが望ましい。
【0015】次ぎに、シリコンウェーハの熱処理は、昇
温、降温速度を10℃/sec以上で実施する必要がある。比
較的低温である550℃〜850℃の温度範囲では、R-OSFの
周辺および内側に酸素析出核そのものの発生を促進させ
てしまい、また850℃〜1000℃の温度範囲では板状の酸
素析出物を形成し易いため、熱処理の昇温および降温の
際にはこの温度域を速く通過させる必要があるからであ
る。
【0016】通常、シリコンウェーハの酸化、拡散に用
いられる熱処理炉は、構造的に保温材を設けて間接加熱
であり、ウェーハの投入操作も低温で投入して時間を掛
けて目標温度まで加熱するものであるから、急速昇温お
よび急速降温を必要とする熱処理には適さない。これに
対し、ランプアニール炉は、後述する図1に示すよう
に、構造上シリコンウェーハを直接加熱する方式であ
り、急速昇温および急速降温による熱処理が可能である
から、本発明の熱処理を実施する場合には、ランプアニ
ール炉を使用するのが望ましい。また、実際のランプア
ニール炉の特性調査によれば、昇降速度の上限は100℃/
sec程度となる。
【0017】また、本発明における熱処理は酸素濃度が
13×lO17atoms/cm3以下のシリコンウェーハに対して行
えば効果を発揮するものであり、面取り工程、ラッピン
グ工程または平面研磨工程等のいずれかの工程の前後で
実施すればよく、実施すべき工程が限定されるものでな
い。
【0018】
【実施例】本発明のシリコンウェーハの製造方法の効果
を確認するため、単結晶の育成条件を制御して、意図的
にR-OSFを結晶面内に発生されたシリコン単結晶からウ
ェーハを加工し、ランプアニール炉を用いて所定の熱処
理した後、酸素誘起積層欠陥の発生状況、さらにX線ト
ポグラフィーを用いてR-OSFの発生幅を観察した。以
下、その結果を説明する。
【0019】CZ法によって、直径8インチ(203mm)
で、電気抵抗率が10ΩcmであるP型ボロンを添加し、酸
素濃度が13×lO17atoms/cm3のシリコン単結晶を育成し
て、これから切断加工してウェーハを得た。スライス状
のウェーハは面取り工程、ラッピング工程およびエッチ
ング工程を経たのち、ミラーポリッシュ加工を施した。
このとき、CZ法の育成条件を制御して、ウェーハの結
晶面内には、その外周側から約15mm内側に入った位置に
R-OSFが発生するようにした。
【0020】図1は、実施例に用いたランプアニール炉
の構造を示す図である。ミラーポリッシュ加工後のウェ
ーハ1は、炉芯管2内に収容されて炉内に投入され、ハ
ロゲンランプ3によって直接加熱される構造になってい
る。炉内の雰囲気は酸素雰囲気であり、熱処理中はウェ
ーハ温度測定部4を通してウェーハ表面温度が測定でき
るようになっている。
【0021】ウェーハの熱処理条件は3種類とし、それ
ぞれの条件を表1に示す。ウェーハの投入は、炉内温度
が500℃の状態で炉内に投入され、その後直ちに昇温プ
ロセスに入り、目標の熱処理温度で30sec保持される。
熱処理を終了した後の炉内からのウェーハの取り出し
は、パイロメータで測定されたウェーハ温度が600℃に
なったことを確認して行われ、その後は室温まで冷却さ
れる。
【0022】
【表1】
【0023】図2は、ウェーハの結晶表面の酸素誘起積
層欠陥を検出して、その評価を行うための熱処理パター
ンを示す図である。ランプアニール炉で熱処理されたウ
ェーハは、図2に示すヒートパターンによって、酸素誘
起積層欠陥の検出用熱処理が施され、選択エッチング法
で欠陥密度の測定を行った。
【0024】図3は、実施例における酸素誘起積層欠陥
(OSF)の密度とウェーハの中心からの距離との関係を
示す図である。同図から明らかなように、本発明で規定
する条件、すなわち、昇温および降温速度が10℃/sec以
上のランプアニール炉を用いて1100℃以上の熱処理を行
うことによって、R-OSF上の酸素誘起積層欠陥の密度は
減少している。その減少幅は最大の密度を示す位置にお
いて著しく(図3においてはウェーハ中心から85mmの位
置)、25%程度減少している。
【0025】次ぎに、R-OSFの発生する幅を調査した。
ランプアニール炉で900℃および1000℃の熱処理を行っ
たウェーハに、図2に示す酸素誘起積層欠陥の検出用熱
処理を施して、X線トポグラフィーでR-OSFを観察する
と、R-OSFの幅は6mmであった。参考のために、ミラー
ポリッシュ加工のままでランプアニール炉で熱処理を行
っていないウェーハを、同様に観察すると、R-OSFの幅
は6mmであった。これに対し、1100℃の熱処理を行った
ウェーハを、同様の処理をして、X線トポグラフィーで
R-OSFを観察すると、R-OSF幅は4mmまで収縮していた。
これは、R-OSF面積に換算すると、35%のR-OSF面積が収
縮したことになる。
【0026】
【発明の効果】本発明の高品質シリコンウェーハの製造
方法によれば、ウェーハの結晶面内に発生するR-OSFに
存在する酸素誘起積層欠陥の析出核を溶解、または収縮
させることができるので、検出用熱処理によって顕在化
するR-OSFの幅を減少させ、デバイス特性に優れた基板
材料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に用いたランプアニール炉の構造を示す
図である。
【図2】ウェーハの結晶表面の酸素誘起積層欠陥を検出
して、その評価を行うための熱処理パターンを示す図で
ある。
【図3】実施例における酸素誘起積層欠陥(OSF)の密
度とウェーハの中心からの距離との関係を示す図であ
る。
【符号の説明】
1:ウェーハ、 2:炉芯管 3:ハロゲンランプ 4:ウェーハ温度測定部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】チョクラルスキー法によって育成され、酸
    素濃度が13×lO17atoms/cm3以下であり、結晶面内にリ
    ング状の酸化誘起積層欠陥が発生するシリコン単結晶を
    切断加工してシリコンウェーハとしたのち、該シリコン
    ウェーハを昇温および降温速度が10℃/sec以上で1100℃
    以上の熱処理を行うことを特徴とする高品質シリコンウ
    ェーハの製造方法。
  2. 【請求項2】上記の熱処理がランプアニール炉を用いて
    行われることを特徴とする請求項1記載の高品質シリコ
    ンウェーハの製造方法。
JP34972297A 1997-12-18 1997-12-18 高品質シリコンウェーハの製造方法 Expired - Fee Related JP3937542B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34972297A JP3937542B2 (ja) 1997-12-18 1997-12-18 高品質シリコンウェーハの製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34972297A JP3937542B2 (ja) 1997-12-18 1997-12-18 高品質シリコンウェーハの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11186184A true JPH11186184A (ja) 1999-07-09
JP3937542B2 JP3937542B2 (ja) 2007-06-27

Family

ID=18405666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP34972297A Expired - Fee Related JP3937542B2 (ja) 1997-12-18 1997-12-18 高品質シリコンウェーハの製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3937542B2 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001106594A (ja) * 1999-10-07 2001-04-17 Sumitomo Metal Ind Ltd エピタキシャルウェーハの製造方法
JP2002134577A (ja) * 2000-10-25 2002-05-10 Shin Etsu Handotai Co Ltd 半導体ウェーハの評価方法
DE10052411A1 (de) * 2000-10-23 2002-05-16 Mitsubishi Material Silicon Siliciumwafer und Wärmebehandlungsverfahren desselben und der wärmebehandelte Siliciumwafer
JP2004146470A (ja) * 2002-10-22 2004-05-20 Shin Etsu Handotai Co Ltd シリコンウエーハの製造方法及びシリコンウエーハ
DE10066121B4 (de) * 2000-10-23 2008-10-09 Mitsubishi Materials Silicon Corp. Verfahren zur Wärmebehandlung eines Siliciumwafers und der wärmebehandelte Siliciumwafer
CN103014873A (zh) * 2012-09-18 2013-04-03 苏州四海常晶光电材料有限公司 一种纯氧气氛退火装置及退火方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001106594A (ja) * 1999-10-07 2001-04-17 Sumitomo Metal Ind Ltd エピタキシャルウェーハの製造方法
DE10052411A1 (de) * 2000-10-23 2002-05-16 Mitsubishi Material Silicon Siliciumwafer und Wärmebehandlungsverfahren desselben und der wärmebehandelte Siliciumwafer
DE10052411B4 (de) * 2000-10-23 2008-07-31 Mitsubishi Materials Silicon Corp. Wärmebehandlungsverfahren eines Siliciumwafers und der wärmebehandelte Siliciumwafer
DE10066121B4 (de) * 2000-10-23 2008-10-09 Mitsubishi Materials Silicon Corp. Verfahren zur Wärmebehandlung eines Siliciumwafers und der wärmebehandelte Siliciumwafer
JP2002134577A (ja) * 2000-10-25 2002-05-10 Shin Etsu Handotai Co Ltd 半導体ウェーハの評価方法
JP4683171B2 (ja) * 2000-10-25 2011-05-11 信越半導体株式会社 半導体ウェーハの評価方法
JP2004146470A (ja) * 2002-10-22 2004-05-20 Shin Etsu Handotai Co Ltd シリコンウエーハの製造方法及びシリコンウエーハ
CN103014873A (zh) * 2012-09-18 2013-04-03 苏州四海常晶光电材料有限公司 一种纯氧气氛退火装置及退火方法
CN103014873B (zh) * 2012-09-18 2017-07-14 苏州四海常晶光电材料有限公司 一种纯氧气氛退火装置及退火方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP3937542B2 (ja) 2007-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3994602B2 (ja) シリコン単結晶ウエーハおよびその製造方法並びにsoiウエーハ
KR100573473B1 (ko) 실리콘 웨이퍼 및 그 제조방법
JP5578172B2 (ja) アニールウエーハの製造方法およびデバイスの製造方法
KR101102336B1 (ko) 실리콘 웨이퍼 및 그 제조 방법
JP3624827B2 (ja) シリコン単結晶の製造方法
US8920560B2 (en) Method for manufacturing epitaxial wafer
KR100788988B1 (ko) 에피텍셜 웨이퍼용 실리콘 단결정 웨이퍼, 에피텍셜웨이퍼 및 이들의 제조방법 그리고 평가방법
JP5121139B2 (ja) アニールウエハの製造方法
JP6044660B2 (ja) シリコンウェーハの製造方法
US20130323153A1 (en) Silicon single crystal wafer
JP2004006615A (ja) 高抵抗シリコンウエーハ及びその製造方法
KR20100014191A (ko) 실리콘 웨이퍼, 실리콘 웨이퍼의 제조방법, 및 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법
KR101313462B1 (ko) 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법
JP3589119B2 (ja) エピタキシャルウェーハの製造方法
US6273944B1 (en) Silicon wafer for hydrogen heat treatment and method for manufacturing the same
JPH11186184A (ja) 高品質シリコンウェーハの製造方法
JP4380141B2 (ja) シリコンウェーハの評価方法
TWI779145B (zh) 處理單晶矽鑄碇以改善雷射光散射環狀/核狀圖案的方法
TW200413581A (en) SOI wafer and method for manufacturing SOI wafer
JP2003243404A (ja) アニールウエーハの製造方法及びアニールウエーハ
JP2004165489A (ja) エピタキシャルシリコンウェーハとその製造方法並びに半導体装置
JP5944643B2 (ja) シリコンウェーハの熱処理方法
JP4750916B2 (ja) シリコン単結晶インゴットの育成方法およびそれを用いたシリコンウェーハ
TW200428637A (en) SOI wafer and production method thereof
JP2005159028A (ja) アニールウエーハ及びアニールウエーハの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040713

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20061101

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061114

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070112

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070306

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070319

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100406

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110406

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120406

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120406

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130406

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130406

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140406

Year of fee payment: 7

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees