JP2003007711A - Silicon wafer - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウェーハ
を雰囲気ガス中で熱処理して内部に空孔を形成し、さら
に熱処理して表面にＤＺ(Denuded Zone)層を形成するシ
リコンウェーハに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon wafer in which a silicon wafer is heat-treated in an atmosphere gas to form holes therein, and further heat-treated to form a DZ (Denuded Zone) layer on the surface.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＣＺ（チョクラルスキー）法で引上成長
されたシリコン単結晶を加工して作製されたシリコンウ
ェーハは、酸素不純物（格子間酸素等）を多く含んでお
り、この酸素不純物は転位や欠陥等を生じさせる酸素析
出物(BMD:Bulk Micro Defect、以下、ＢＭＤとも称す)
となる。この酸素析出物がデバイスが形成される表面に
ある場合、リーク電流増大や酸化膜耐圧低下等の原因に
なって半導体デバイスの特性に大きな影響を及ぼす。2. Description of the Related Art A silicon wafer manufactured by processing a silicon single crystal pulled up by the CZ (Czochralski) method contains a large amount of oxygen impurities (interstitial oxygen, etc.). Oxygen precipitates that cause dislocations and defects (BMD: Bulk Micro Defect, hereinafter also referred to as BMD)
Becomes When these oxygen precipitates are present on the surface where the device is formed, they cause an increase in leak current, a decrease in oxide film withstand voltage, and the like, which greatly affects the characteristics of the semiconductor device.
【０００３】このため、従来、シリコンウェーハ表面に
対し、１２５０℃以上の高温で短時間の急速加熱・急冷
の熱処理（ＲＴＡ）を所定の雰囲気ガス中で施し、内部
に過剰空孔（Ｖａｃａｎｃｙ：以下、空孔又はＶａｃａ
ｎｃｙとも称す）を埋設するとともに、この後の熱処理
で表面において格子間酸素を外方拡散させることにより
ＤＺ層（無欠陥層）を均一に形成する方法が用いられて
いる（例えば、国際公開公報 ＷＯ 98/38675に記載の技
術）。そして、上記ＤＺ層形成後に、上記温度より低温
で熱処理を施すことで、内部の欠陥層として酸素析出核
を形成・安定化してゲッタリング効果を有するＢＭＤ層
を形成する工程が採用されている。このように形成され
た従来のＢＭＤ層ＢＭＤは、図４に示すように、ＤＺ層
ＤＺより内部の全体で高い濃度分布を有している。Therefore, conventionally, heat treatment (RTA) of rapid heating / quenching at a high temperature of 1250 ° C. or higher for a short time is performed on a surface of a silicon wafer in a predetermined atmosphere gas, and excess voids (Vacancy: , Holes or Vaca
(also referred to as “ncy”), and a DZ layer (defect-free layer) is uniformly formed by outwardly diffusing interstitial oxygen on the surface in the subsequent heat treatment (for example, International Publication No. Technology described in WO 98/38675). Then, after forming the DZ layer, a step of forming a BMD layer having a gettering effect by forming and stabilizing oxygen precipitation nuclei as an internal defect layer by performing heat treatment at a temperature lower than the above temperature is adopted. As shown in FIG. 4, the conventional BMD layer BMD thus formed has a higher concentration distribution in the entire inside than the DZ layer DZ.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記熱
処理方法では、以下のような課題が残されている。すな
わち、従来は、ＤＺ層より内部全体において高濃度のＢ
ＭＤ層が形成されており、析出により内部の全体にわた
って格子間酸素濃度が低くなっている。すなわち、以下
の式に示すように、ＲＴＡ処理による空孔注入後に熱処
理を施すと、左辺から右辺への移行が進み、酸素析出物
（ＳｉＯ2）が増えて、格子間酸素（Ｏｉ）濃度が低く
なる。
Ｓｉsub＋Ｏｉ＋空孔→ＳｉＯ2＋Ｓｉｉ
（Ｓｉｉ：格子間シリコン）
このように格子間酸素濃度が低くなると、ウェーハの機
械的強度が低下するため、従来のウェーハでは、全体的
なウェーハ強度が低くなり、反りや歪みが生じるおそれ
があった。また、格子間酸素濃度の低下を防ぐために、
必要以上に酸素濃度の高いウェーハを用いていた。さら
に、近年の大口径化に伴い、ウェーハ全体の強度の向上
が望まれている。However, the above-mentioned heat treatment method has the following problems. That is, conventionally, B having a higher concentration in the entire inside than the DZ layer is used.
The MD layer is formed, and the interstitial oxygen concentration is low throughout the inside due to precipitation. That is, as shown in the following equation, when the heat treatment is performed after the vacancy injection by the RTA treatment, the transition from the left side to the right side proceeds, oxygen precipitates (SiO 2 ) increase, and the interstitial oxygen (Oi) concentration increases. Get lower. Si sub + Oi + holes → SiO 2 + Sii (Sii: interstitial silicon) When the interstitial oxygen concentration is low in this way, the mechanical strength of the wafer is lowered, so that the conventional wafer has a lower overall wafer strength. However, there was a risk of warping or distortion. In addition, in order to prevent a decrease in interstitial oxygen concentration,
A wafer having an oxygen concentration higher than necessary was used. Further, with the recent increase in diameter, it is desired to improve the strength of the entire wafer.
【０００５】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、ウェーハ強度を十分に保ちつつ、ゲッタリングに
十分なＢＭＤ層を有するシリコンウェーハを提供するこ
とを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a silicon wafer having a BMD layer sufficient for gettering while sufficiently maintaining the wafer strength.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明
のシリコンウェーハは、少なくとも表面の近傍に酸素析
出物が生じたシリコンウェーハであって、内部に酸素析
出物濃度が異なる複数の層が形成され、前記複数の層の
うち、厚さ方向の最高酸素析出物濃度を有する高濃度層
が少なくとも前記表面の近傍に形成されていると共に、
厚さ方向の最低酸素析出物濃度を有する低濃度層が前記
高濃度層より内部に少なくとも一層形成され、前記高濃
度層は、前記最高酸素析出物濃度が３．５×１０9ｃｍ
-3以上であり、前記低濃度層は、前記最低酸素析出物濃
度が２．５×１０8ｃｍ-3以下であることを特徴とす
る。The present invention has the following features to attain the object mentioned above. That is, the silicon wafer of the present invention is a silicon wafer in which oxygen precipitates are generated at least in the vicinity of the surface, and a plurality of layers having different oxygen precipitate concentrations are formed inside, and among the plurality of layers, the thickness is A high-concentration layer having the highest oxygen precipitate concentration in the direction is formed at least in the vicinity of the surface,
At least one low-concentration layer having the lowest oxygen precipitate concentration in the thickness direction is formed inside the high-concentration layer, and the high-concentration layer has a maximum oxygen precipitate concentration of 3.5 × 10 9 cm.
-3 or more, and the low-concentration layer has the minimum oxygen precipitate concentration of 2.5 x 10 8 cm -3 or less.
【０００７】このシリコンウェーハでは、厚さ方向の最
高酸素析出物濃度を有する高濃度層が少なくとも表面の
近傍に形成されていると共に、厚さ方向の最低酸素析出
物濃度を有する低濃度層が前記高濃度層より内部に少な
くとも一層形成され、高濃度層の最高酸素析出物濃度が
３．５×１０9ｃｍ-3以上であり、低濃度層の最低酸素
析出物濃度が２．５×１０8ｃｍ-3以下であるので、表
面近傍の高濃度層が高濃度ＢＭＤ層であり、十分なゲッ
タリング効果を有することができると共に、非常に酸素
析出物濃度が低い低濃度層では格子間酸素濃度が高く、
ウェーハ強度を保つことができる。なお、低濃度層の最
低酸素析出物濃度を２．５×１０8ｃｍ- 3以下としたの
は、この場合、析出がゼロの状態とほぼ同等の強度を得
ることができ、また、この値を越えた酸素析出物濃度で
は、十分な強度を得ることができないためである。ま
た、高濃度層の最高酸素析出物濃度が３．５×１０9ｃ
ｍ-3以上としたのは、この値未満では十分なゲッタリン
グ効果を得ることができないためである。In this silicon wafer, a high-concentration layer having the highest oxygen precipitate concentration in the thickness direction is formed at least near the surface, and a low-concentration layer having the lowest oxygen precipitate concentration in the thickness direction is formed. At least one layer is formed inside the high-concentration layer, the highest concentration of oxygen precipitates in the high-concentration layer is 3.5 × 10 9 cm −3 or more, and the lowest concentration of oxygen precipitates in the low-concentration layer is 2.5 × 10 8 Since it is not more than cm −3 , the high-concentration layer near the surface is a high-concentration BMD layer and can have a sufficient gettering effect, and in the low-concentration layer with a very low oxygen precipitate concentration, the interstitial oxygen concentration is low. Is high,
Wafer strength can be maintained. Incidentally, the minimum oxygen precipitate concentration of the low concentration layer 2.5 × 10 8 cm - was set to 3 or less, in this case, it is possible to deposit to obtain substantially the same intensity and zero state, also, the value This is because a sufficient strength cannot be obtained with an oxygen precipitate concentration exceeding the above range. In addition, the maximum concentration of oxygen precipitates in the high concentration layer is 3.5 × 10 9 c
The reason why m −3 or more is set is that if it is less than this value, a sufficient gettering effect cannot be obtained.
【０００８】また、本発明のシリコンウェーハでは、前
記低濃度層が一層又は二層である技術が採用される。Further, the silicon wafer of the present invention employs a technique in which the low concentration layer is a single layer or a double layer.
【０００９】また、本発明のシリコンウェーハでは、少
なくとも前記表面に無欠陥層が形成されている技術が採
用される。すなわち、このシリコンウェーハでは、例え
ば熱処理により表面の空孔を外方拡散させることにより
ＤＺ層（無欠陥層）を形成することにより、デバイス形
成層となる表面のＤＺ層とゲッタリング効果を有する表
面近傍の高濃度層と高強度を有する内部の低濃度層とを
備えた高機能ウェーハとなる。The silicon wafer of the present invention employs a technique in which a defect-free layer is formed on at least the surface. That is, in this silicon wafer, a DZ layer (defect-free layer) is formed by outwardly diffusing holes on the surface by, for example, heat treatment, and thus a surface having a gettering effect with the DZ layer on the surface which becomes the device forming layer. The high-performance wafer has a high-concentration layer in the vicinity and an internal low-concentration layer having high strength.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るシリコンウェ
ーハの一実施形態を、図１から図３を参照しながら説明
する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a silicon wafer according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
【００１１】図１にあって、符号１はサセプタ、２は反
応室を示している。図１は、本発明のシリコンウェーハ
の熱処理方法を実施するための枚葉式の熱処理炉を示す
ものである。該熱処理炉は、図１に示すように、シリコ
ンウェーハＷを載置可能な円環状のサセプタ１と、該サ
セプタ１を内部に収納した反応室２とを備えている。な
お、反応室２の外部には、シリコンウェーハＷを加熱す
る赤外線ランプ３が配置されている。In FIG. 1, reference numeral 1 is a susceptor, and 2 is a reaction chamber. FIG. 1 shows a single-wafer type heat treatment furnace for carrying out the heat treatment method for a silicon wafer of the present invention. As shown in FIG. 1, the heat treatment furnace includes an annular susceptor 1 on which a silicon wafer W can be placed, and a reaction chamber 2 which houses the susceptor 1 therein. An infrared lamp 3 for heating the silicon wafer W is arranged outside the reaction chamber 2.
【００１２】サセプタ１は、シリコンカーバイト等で形
成されており、内側に段部１ａが設けられ、該段部１ａ
上にシリコンウェーハＷの周縁部を載置するようになっ
ている。反応室２には、シリコンウェーハＷの表面に雰
囲気ガスＧを供給する供給口２ａ及び供給された雰囲気
ガスＧを排出する排出口２ｂとが設けられている。ま
た、供給口２ａは、雰囲気ガスＧの供給源４に接続され
ている。The susceptor 1 is made of silicon carbide or the like and has a step portion 1a provided inside thereof.
The peripheral portion of the silicon wafer W is placed on top. The reaction chamber 2 is provided with a supply port 2a for supplying the atmospheric gas G to the surface of the silicon wafer W and a discharge port 2b for discharging the supplied atmospheric gas G. Further, the supply port 2a is connected to the supply source 4 of the atmospheric gas G.
【００１３】雰囲気ガスＧは、窒化ガスを含むものであ
ればよく、特にＮ2が分解可能な温度よりも低い分解温
度の窒化ガス、例えばＮＨ3、ＮＯ、Ｎ2Ｏ、Ｎ2Ｏ2、ヒ
ドラジン、ジメチルヒドラジン等やこれらの混合ガス又
はこれらの窒化ガスとＡｒ（アルゴン）、Ｎ2（窒
素）、Ｏ2（酸素）、Ｈ2（水素）等との混合ガスが好ま
しい。上記低分解温度の窒化ガスを含む雰囲気ガスの場
合、Ｎ2の場合に比べて低い熱処理温度でも窒化ガスが
十分に分解して表面を窒化、すなわち窒化膜を形成して
内部にＶａｃａｎｃｙを十分に注入することができ、熱
処理温度の低温化及び熱処理時間の短縮化が可能であっ
て、スリップ等を抑制することができる。The atmosphere gas G may be any gas containing a nitriding gas, and in particular, a nitriding gas having a decomposition temperature lower than the temperature at which N 2 can be decomposed, such as NH 3 , NO, N 2 O, N 2 O 2 , Hydrazine, dimethylhydrazine and the like, a mixed gas thereof or a nitriding gas thereof and a mixed gas of Ar (argon), N 2 (nitrogen), O 2 (oxygen), H 2 (hydrogen) and the like are preferable. In the case of the atmosphere gas containing the nitriding gas having the low decomposition temperature, the nitriding gas is sufficiently decomposed to nitrid the surface even at a heat treatment temperature lower than that in the case of N 2 , that is, a nitride film is formed to provide sufficient Vacancy inside. It can be injected, the heat treatment temperature can be lowered, the heat treatment time can be shortened, and slips and the like can be suppressed.
【００１４】なお、ＮＨ3を主とした雰囲気ガスＧを用
いることにより、ＮＨ3が分解して発生したＨがシリコ
ンウェーハＷ表面の自然酸化膜等を除去するクリーニン
グ効果を有しているため、さらに表面の窒化及びＶａｃ
ａｎｃｙの注入が促進される。また、ＮＨ3には自然酸
化膜を窒化させる効果があり、Ｖａｃａｎｃｙの注入が
促進される。By using the atmosphere gas G mainly containing NH 3 , H generated by decomposition of NH 3 has a cleaning effect of removing a natural oxide film or the like on the surface of the silicon wafer W. Further surface nitriding and Vac
The injection of ancy is facilitated. In addition, NH 3 has an effect of nitriding the natural oxide film, and accelerates the injection of Vacancy.
【００１５】この熱処理炉によりシリコンウェーハＷに
熱処理、特に急加熱及び急冷却の熱処理を施すには、サ
セプタ１にシリコンウェーハＷを載置した後、供給口２
ａから上記雰囲気ガスＧをシリコンウェーハＷの表面に
供給した状態で、８００℃から１２８０℃までの範囲の
熱処理温度かつ１ｓｅｃから５ｍｉｎまでの範囲の熱処
理時間で、短時間の急速加熱・急冷（例えば、５０℃／
秒の昇温又は降温）のＲＴＡ(Rapid Thermal Annealin
g)処理を行う。このＲＴＡ処理により、シリコンウェー
ハＷ内にＶａｃａｎｃｙ（空孔）が注入される。In order to perform the heat treatment on the silicon wafer W by this heat treatment furnace, especially the heat treatment for rapid heating and rapid cooling, after the silicon wafer W is placed on the susceptor 1, the supply port 2 is placed.
In the state where the atmosphere gas G is supplied to the surface of the silicon wafer W from a, the heat treatment temperature is in the range of 800 ° C. to 1280 ° C. and the heat treatment time is in the range of 1 sec to 5 min. , 50 ℃ /
RTA (Rapid Thermal Annealin)
g) Perform processing. By this RTA processing, Vacancy (vacancy) is injected into the silicon wafer W.
【００１６】本実施形態では、上記ＲＴＡ処理により、
シリコンウェーハＷ内のＶａｃａｎｃｙ濃度が１×１０
13個／ｃｍ3以上となるように熱処理温度及び熱処理時
間を設定する。例えば、Ａｒ／Ｎ2の混合ガスを雰囲気
ガスＧとして用いている場合には、１２５０℃以上で熱
処理を行う。この場合、特に表面近傍に非常に高いＶａ
ｃａｎｃｙ濃度の層が形成される。In the present embodiment, by the above RTA processing,
The Vacancy concentration in the silicon wafer W is 1 × 10
The heat treatment temperature and heat treatment time are set so as to be 13 pieces / cm 3 or more. For example, when a mixed gas of Ar / N 2 is used as the atmosphere gas G, the heat treatment is performed at 1250 ° C. or higher. In this case, a very high Va especially near the surface.
A layer with a density of cancy is formed.
【００１７】次に、ＤＺ層及び酸素析出のための熱処理
（例えば、８００℃４時間の熱処理及びその後に１００
０℃１６時間行う熱処理）を行う。この熱処理は、上記
ＲＴＡ処理の熱処理より低い温度で行われ、空孔への酸
素析出を行うための熱処理であって、この熱処理により
酸素析出核の安定を図り、さらに長時間の熱処理を施す
ことにより、析出物の成長を行うものである。Next, heat treatment for the DZ layer and oxygen precipitation (for example, heat treatment at 800 ° C. for 4 hours and then 100
Heat treatment is performed at 0 ° C. for 16 hours. This heat treatment is performed at a temperature lower than that of the above RTA treatment, and is a heat treatment for performing oxygen precipitation in vacancies. By this heat treatment, oxygen precipitation nuclei are stabilized and further heat treatment is performed for a long time. Is used to grow the precipitate.
【００１８】この熱処理の際、図２に示すように、表裏
面からのＶａｃａｎｃｙや酸素の外方拡散、表層の酸化
により注入された格子間Ｓｉと空孔との対消滅によりＤ
Ｚ層１１が形成され、またこれらのＤＺ層１１に近接す
る内部に最高ＢＭＤ（酸素析出物）濃度を有する高濃度
層１２が形成され、さらにこれらの高濃度層１２の内側
に析出がゼロ又は極めて少なくなった最低ＢＭＤ濃度を
有する低濃度層１３が形成される。なお、上記最高ＢＭ
Ｄ濃度は、３．５×１０9ｃｍ-3以上である。また、最
低ＢＭＤ濃度は、２．５×１０8ｃｍ-3以下であって、
光学顕微鏡では観察が困難なＢＭＤ濃度である。At the time of this heat treatment, as shown in FIG. 2, Vacancy from the front and back surfaces, outward diffusion of oxygen, and pair annihilation of interstitial Si and vacancies injected by oxidation of the surface layer D
The Z layer 11 is formed, and the high concentration layer 12 having the highest BMD (oxygen precipitate) concentration is formed in the vicinity of these DZ layers 11 and further, inside the high concentration layers 12, the precipitation is zero or A low-concentration layer 13 having an extremely low minimum BMD concentration is formed. The highest BM above
The D concentration is 3.5 × 10 9 cm −3 or more. Further, the minimum BMD concentration is 2.5 × 10 8 cm −3 or less,
It is a BMD concentration that is difficult to observe with an optical microscope.
【００１９】すなわち、ＲＴＡ処理で上記のような高濃
度の空孔を注入しておくことにより、酸素析出のための
熱処理の際に、ＤＺ層１１近接領域に形成された両高濃
度層１２に、酸素析出物（ＳｉＯ2）が生じる。同時
に、両高濃度層１２から多くの格子間シリコン（Ｓｉ
ｉ）が発生し、両高濃度層１２の両側に拡散し、以下の
式の右辺から左辺への移行が進み、内側の層において酸
素析出物（ＳｉＯ2）が格子間酸素（Ｏｉ）及び空孔に
なって、格子間酸素濃度が高く及び酸素析出物濃度が極
めて低い低濃度層１３が形成されると考えられる。
Ｓｉsub＋Ｏｉ＋空孔←ＳｉＯ2＋ＳｉｉThat is, by injecting the above-described high-concentration vacancies in the RTA process, both high-concentration layers 12 formed in the DZ layer 11 adjacent region are subjected to heat treatment for oxygen precipitation. , Oxygen precipitates (SiO 2 ) are generated. At the same time, a large amount of interstitial silicon (Si
i) is generated and diffuses to both sides of both the high concentration layers 12, the transition from the right side to the left side of the following equation proceeds, and oxygen precipitates (SiO 2 ) are generated in the inner layer by interstitial oxygen (Oi) and vacancy. It is considered that the low concentration layer 13 having a high interstitial oxygen concentration and a very low oxygen precipitate concentration is formed by forming pores. Si sub + Oi + hole ← SiO 2 + Sii
【００２０】このようにして作製された本実施形態のシ
リコンウェーハＷは、厚さ方向の最高酸素析出物濃度を
有する高濃度領域として高濃度層１２が表面の近傍に形
成されていると共に、厚さ方向の最低酸素析出物濃度を
有する低濃度領域として低濃度層１３が高濃度層１２よ
り内部に一層形成され、高濃度層１２の最高酸素析出物
濃度が３．５×１０9ｃｍ-3以上であり、低濃度層１３
の最低酸素析出物濃度が２．５×１０8ｃｍ-3以下とな
る。したがって、本実施形態では、表面近傍の高濃度層
１２が高濃度ＢＭＤ層であり、十分なゲッタリング効果
を有することができると共に、非常に酸素析出物濃度が
低い低濃度層１３では格子間酸素濃度が高く、ウェーハ
強度を保つことができる。In the silicon wafer W of the present embodiment thus manufactured, the high concentration layer 12 is formed in the vicinity of the surface as a high concentration region having the highest oxygen precipitate concentration in the thickness direction, and A low-concentration layer 13 is formed inside the high-concentration layer 12 as a low-concentration region having the lowest oxygen precipitate concentration in the depth direction, and the highest concentration of oxygen precipitates in the high-concentration layer 12 is 3.5 × 10 9 cm −3. The above is the low concentration layer 13
Has a minimum oxygen precipitate concentration of 2.5 × 10 8 cm −3 or less. Therefore, in the present embodiment, the high-concentration layer 12 near the surface is a high-concentration BMD layer, which can have a sufficient gettering effect, and the low-concentration layer 13 having a very low oxygen precipitate concentration has interstitial oxygen. High concentration and wafer strength can be maintained.
【００２１】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。上
記実施形態では、低濃度層１３を一層としたが、複数層
設けても構わない。例えば、上記実施形態の他の例とし
て、図３に示すように、内部に低濃度層１３が二層形成
されたシリコンウェーハＷ２であっても構わない。この
場合、高濃度層１２は三層形成され、ＤＺ層１１に内接
した領域だけでなく、中央部分にも形成される。このシ
リコンウェーハＷ２では、酸素析出の熱処理時に２つの
低濃度層１３が外側の２つの高濃度層１２及び中央の高
濃度層１２からの格子間シリコンの拡散等により形成さ
れる。The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Although the low-concentration layer 13 is a single layer in the above embodiment, a plurality of layers may be provided. For example, as another example of the above embodiment, as shown in FIG. 3, a silicon wafer W2 in which two low-concentration layers 13 are formed may be used. In this case, three high-concentration layers 12 are formed and are formed not only in the region inscribed in the DZ layer 11 but also in the central portion. In this silicon wafer W2, two low-concentration layers 13 are formed during the heat treatment for oxygen precipitation by diffusion of interstitial silicon from the two outer high-concentration layers 12 and the central high-concentration layer 12.
【００２２】また、上記ＤＺ層形成又は酸素析出のため
の熱処理をデバイス作製工程前に特に行わず、その後の
デバイス作製工程に伴って行われる熱処理で行っても構
わない。また、Ｖａｃａｎｃｙ注入のための熱処理（上
記ＲＴＡ処理）において、プラズマ化した上記窒化ガス
を雰囲気ガスとしてもよい。この場合、上記窒化ガスが
プラズマ化して活性化されているため、さらに表面の窒
化及びＶａｃａｎｃｙの注入が促進される。また、上記
ＲＴＡ処理において、雰囲気ガスが三種類以上の混合ガ
スである場合は、そのうちの一種類以上がＮ2やＮＨ3等
の窒化ガスであればよい。Further, the heat treatment for forming the DZ layer or the oxygen precipitation may not be particularly performed before the device manufacturing process, and may be performed by the heat treatment performed in the subsequent device manufacturing process. In the heat treatment for the Vacancy implantation (RTA treatment), the nitriding gas turned into plasma may be used as the atmospheric gas. In this case, since the nitriding gas is plasmaized and activated, nitriding the surface and injecting Vacancy are further promoted. Further, in the above RTA treatment, when the atmospheric gas is a mixed gas of three or more kinds, one or more of them may be a nitriding gas such as N 2 or NH 3 .
【００２３】また、上記ＲＴＡ処理において、雰囲気ガ
スが二種類以上の混合ガスである場合は、含まれる窒化
ガスは０．５％以上又は１０ｓｃｃｍ以上で絶対量の少
ない方の量とされることが好ましい。すなわち、この範
囲での窒化反応は反応律速であり、この最低限以上の窒
化性のガスを含んでいれば、ウェーハ表面に形成される
窒化膜厚は同じであり、その結果、導入される原子空孔
濃度は同じで、析出量は同じである。なお、これ以下の
０．０５％以上０．５％未満、又は１ｓｃｃｍを越えて
１０ｓｃｃｍ以下の範囲では、窒化膜厚は同一温度及び
時間であれば、窒素の分圧により、窒化量が変化する。
したがって、この領域は、拡散律速であり、窒素量によ
り析出量をコントロールすることができる。In the above RTA process, when the atmosphere gas is a mixed gas of two or more kinds, the nitriding gas contained is 0.5% or more or 10 sccm or more, which is the smaller absolute amount. preferable. That is, the nitriding reaction in this range is reaction-controlled, and if the nitriding gas of at least this minimum is contained, the nitride film thickness formed on the wafer surface is the same, and as a result, the atoms introduced are The vacancy concentration is the same and the amount of precipitation is the same. In the range of 0.05% or more and less than 0.5% or less, or more than 1 sccm and 10 sccm or less, the nitriding amount changes depending on the partial pressure of nitrogen at the same temperature and time. .
Therefore, this region is diffusion-controlled, and the amount of precipitation can be controlled by the amount of nitrogen.
【００２４】また、上記ＲＴＡ処理において、上記雰囲
気ガスの圧力は、減圧、常圧又は加圧のいずれの状態で
もよい。また、上記ＲＴＡ処理によりウェーハ表面に形
成される窒化膜、酸窒化膜は、Ｓｉ3Ｎ4を代表とするＳ
ｉxＮyである。また、酸化膜を窒化した場合には、Ｓｉ
2Ｎ2Ｏを代表とするＳｉ2ＮxＯ4-1.5xが形成される。In the RTA process, the atmosphere
The gas pressure may be reduced pressure, normal pressure or increased pressure.
Good. In addition, the RTA process described above forms a pattern on the wafer surface.
The formed nitride film and oxynitride film are Si3NFourRepresented by S
ixNyIs. If the oxide film is nitrided, Si
2N2Si represented by O2NxO4-1.5xIs formed.
【００２５】また、この窒化膜は、酸窒化膜（シリコン
酸化窒化膜）でもよく、さらに窒化膜中に水素が含まれ
ていても構わない。なお、上記ＲＴＡ処理では、熱処理
前のシリコンウェーハ表面に自然酸化膜が形成されてい
る場合があるが、自然酸化膜程度の酸化膜であれば上述
したようにＮＨ3等のクリーニング効果や酸化膜の窒化
により十分なＶａｃａｎｃｙ注入効果を得ることができ
る。しかしながら、ＮＨ3等の上記窒化ガスによる熱処
理前に酸素を含む雰囲気ガス等で熱処理をして自然酸化
膜よりも厚い酸化膜がシリコンウェーハ表面に形成され
ていると、ＮＨ3等の表面窒化作用によるＶａｃａｎｃ
ｙ注入効果を十分に得ることができない。これは、表面
の酸化膜が厚いため、ＮＨ3等の雰囲気ガスで熱処理し
ても良好なＶａｃａｎｃｙ注入効果が可能な窒化膜（酸
窒化膜を含む）がＳｉ表面に形成できないためである。
したがって、本実施形態におけるＮＨ3等の上記窒化ガ
スによる熱処理前に、自然酸化膜より厚い酸化膜をシリ
コンウェーハに積極的に形成したり、当該熱処理前に酸
素を含む雰囲気ガス中で熱処理するような処理工程を行
うことは好ましくない。また、本実施形態において、Ｎ
Ｈ3等の上記窒化ガスを反応室に供給する前に、雰囲気
ガス中に含まれる酸素を除去するパージ処理工程を行う
ことが好ましい。The nitride film may be an oxynitride film (silicon oxynitride film), and the nitride film may contain hydrogen. In the RTA treatment, a natural oxide film may be formed on the surface of the silicon wafer before the heat treatment. However, if the oxide film is a natural oxide film, the cleaning effect of NH 3 or the like or the oxide film may be formed as described above. It is possible to obtain a sufficient Vacancy injection effect by nitriding. However, the natural oxide thick oxide film than film to a heat treatment in an atmosphere gas and the like containing oxygen before the heat treatment by the nitriding gas such as NH 3 is formed on the silicon wafer surface, surface nitriding effects, such as NH 3 By Vacance
The y injection effect cannot be sufficiently obtained. This is because the oxide film on the surface is thick, so that a nitride film (including an oxynitride film) capable of providing a good Vacancy injection effect cannot be formed on the Si surface even by heat treatment with an atmosphere gas such as NH 3 .
Therefore, before the heat treatment with the above-described nitriding gas such as NH 3 in the present embodiment, an oxide film thicker than the natural oxide film may be positively formed on the silicon wafer, or the heat treatment may be performed in an atmosphere gas containing oxygen before the heat treatment. It is not preferable to carry out different treatment steps. In the present embodiment, N
Before supplying the nitriding gas such as H 3 to the reaction chamber, it is preferable to perform a purging step of removing oxygen contained in the atmospheric gas.
【００２６】[0026]
【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明のシリコンウェーハによれば、厚さ方向の最高酸
素析出物濃度を有する高濃度層が少なくとも表面の近傍
に形成されていると共に、厚さ方向の最低酸素析出物濃
度を有する低濃度層が前記高濃度層より内部に少なくと
も一層形成され、高濃度層の最高酸素析出物濃度が３．
５×１０9ｃｍ-3以上であり、低濃度層の最低酸素析出
物濃度が２．５×１０8ｃｍ-3以下であるので、表面近
傍の高濃度層が高濃度ＢＭＤ層であり、十分なゲッタリ
ング効果を有することができると共に、格子間酸素濃度
が高い低濃度層により、大口径化にも対応可能なウェー
ハ強度を保つことができる。特に、２００ｍｍよりも大
きい径の３００ｍｍのウェーハにおいて、さらに有効で
ある。The present invention has the following effects.
According to the silicon wafer of the present invention, the high concentration layer having the highest oxygen precipitate concentration in the thickness direction is formed at least in the vicinity of the surface, and the low concentration layer having the lowest oxygen precipitate concentration in the thickness direction is formed. At least one layer is formed inside the high-concentration layer, and the highest concentration of oxygen precipitates in the high-concentration layer is 3.
Since it is 5 × 10 9 cm −3 or more and the minimum oxygen precipitate concentration of the low concentration layer is 2.5 × 10 8 cm −3 or less, the high concentration layer near the surface is a high concentration BMD layer, which is sufficient. In addition to having a good gettering effect, the low-concentration layer having a high interstitial oxygen concentration can maintain a wafer strength that can cope with an increase in diameter. In particular, it is more effective for a 300 mm wafer having a diameter larger than 200 mm.
【図１】 本発明に係るシリコンウェーハの一実施形態
における熱処理炉を示す概略的な全体断面図である。FIG. 1 is a schematic overall cross-sectional view showing a heat treatment furnace in an embodiment of a silicon wafer according to the present invention.
【図２】 本発明に係るシリコンウェーハの一実施形態
におけるＤＺ層形成後のシリコンウェーハを示す要部断
面図及び厚さ方向のＢＭＤ濃度を示すグラフである。FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part showing a silicon wafer after a DZ layer is formed in one embodiment of the silicon wafer according to the present invention and a graph showing a BMD concentration in a thickness direction.
【図３】 本発明に係るシリコンウェーハの一実施形態
の他の例におけるＤＺ層形成後のシリコンウェーハを示
す要部断面図及び厚さ方向のＢＭＤ濃度を示すグラフで
ある。FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part showing a silicon wafer after forming a DZ layer and a graph showing a BMD concentration in a thickness direction in another example of the embodiment of the silicon wafer according to the present invention.
【図４】 本発明に係るシリコンウェーハの従来例にお
けるＤＺ層形成後のシリコンウェーハを示す要部断面図
及び厚さ方向のＢＭＤ濃度を示すグラフである。FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part showing a silicon wafer after a DZ layer is formed in a conventional example of the silicon wafer according to the present invention and a graph showing a BMD concentration in the thickness direction.
【符号の説明】 １ サセプタ ２ 反応室 ３ 赤外線ランプ ４ 雰囲気ガスの供給源 １１ ＤＺ層 １２ 高濃度層 １３ 低濃度層 Ｇ 雰囲気ガス Ｗ、Ｗ２ シリコンウェーハ[Explanation of symbols] 1 susceptor 2 reaction chamber 3 infrared lamp 4 Atmosphere gas supply source 11 DZ layer 12 High concentration layer 13 Low concentration layer G atmosphere gas W, W2 Silicon wafer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 亘 東京都千代田区大手町一丁目５番１号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内 (72)発明者 新行内 隆之 東京都千代田区大手町一丁目５番１号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内 Ｆターム(参考） 4G077 AA03 AB08 AB10 BE13 DB08 EA02 EA05 ED05 ED06 EE01 TB05 TC01 TC06 TC08 TK06 TK08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Wataru Ito 3-5-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Ryo Material Silicon Co., Ltd. (72) Inventor Takayuki Shinyuki 3-5-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Ryo Material Silicon Co., Ltd. F-term (reference) 4G077 AA03 AB08 AB10 BE13 DB08 EA02 EA05 ED05 ED06 EE01 TB05 TC01 TC06 TC08 TK06 TK08
Claims (3)
じたシリコンウェーハであって、 内部に酸素析出物濃度が異なる複数の層が形成され、 前記複数の層のうち、厚さ方向の最高酸素析出物濃度を
有する高濃度層が少なくとも前記表面の近傍に形成され
ていると共に、厚さ方向の最低酸素析出物濃度を有する
低濃度層が前記高濃度層より内部に少なくとも一層形成
され、 前記高濃度層は、前記最高酸素析出物濃度が３．５×１
０9ｃｍ-3以上であり、 前記低濃度層は、前記最低酸素析出物濃度が２．５×１
０8ｃｍ-3以下であることを特徴とするシリコンウェー
ハ。1. A silicon wafer in which oxygen precipitates are generated at least near the surface thereof, and a plurality of layers having different oxygen precipitate concentrations are formed therein, and the highest oxygen in the thickness direction among the plurality of layers is formed. A high-concentration layer having a precipitate concentration is formed at least in the vicinity of the surface, and a low-concentration layer having a minimum oxygen precipitate concentration in the thickness direction is formed at least one layer inside the high-concentration layer, The concentration layer has a maximum oxygen precipitate concentration of 3.5 × 1.
0 9 cm −3 or more, and the low-concentration layer has a minimum oxygen precipitate concentration of 2.5 × 1.
A silicon wafer having a diameter of 0 8 cm -3 or less.
いて、 前記低濃度層は、一層又は二層であることを特徴とする
シリコンウェーハ。2. The silicon wafer according to claim 1, wherein the low concentration layer is one layer or two layers.
ハにおいて、 少なくとも前記表面に無欠陥層が形成されていることを
特徴とするシリコンウェーハ。3. The silicon wafer according to claim 1, wherein a defect-free layer is formed on at least the surface.
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