JP2010087512A - シリコンウエハ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表面から一定深さに形成される第1の無欠陥層と、該第1の無欠陥層とシリコンウエハの裏面との間の領域に形成されたバルク領域とを備え、前記第1の無欠陥層は、前記表面から約20μm〜80μmの深さに形成され、バルク領域内において、酸素濃度が前記バルク領域の全体にわたって10%の偏差範囲内で均一な分布を有することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
第1に、本発明によれば、シリコンウエハに対して互いに異なる温度で2ステップのアニール処理を行うことにより、シリコンウエハ内にゲッタリングサイトを十分に増大させて、後続の高温工程のため、シリコンウエハに生じる結晶欠陥を防止することができる。
第2に、本発明によれば、シリコンウエハに対して互いに異なる温度で2ステップのアニール処理を行うことにより、バルク領域内で高いBMD密度を有しつつ、全体のバルク領域内でさらに均一なBMD密度分布を有するシリコンウエハを提供することができる。
第3に、本発明によれば、シリコンウエハに対して互いに異なる温度で2ステップのアニール処理を行った後、その上部にエピタキシャル成長法(epitaxial growth)を利用してエピ層を形成することにより、特性の優れたエピ層が形成された半導体素子を提供することができる。
図4は、本発明の他の実施形態に係るシリコンウエハの製造方法を説明するために示したフローチャートである。同図に示すシリコンウエハの製造方法では、第1のアニール処理の前に行う熱処理を図3の熱処理よりも低い温度で行う。
101、201、301、401、501 表面
102、202、302、402、502 裏面
DZ1、DZ2 無欠陥層
BK バルク領域
203、303、403、503 酸素原子
204、304、404、504 析出物の核
205A、405A、505A 微細析出物
205B、405B、505B 大きさが増加された析出物
305 析出物
600 シリコンウエハ
601 スクリーン酸化膜
602 ウェル
603 パッド窒化膜
604 感光膜パターン
605 トレンチ
606 素子分離膜
Claims (37)
- シリコンウエハの表面から一定深さに形成される第1の無欠陥層と、
該第1の無欠陥層とシリコンウエハの裏面との間の領域に形成されたバルク領域とを備え、
前記第1の無欠陥層は、前記表面から20μm 〜80μmの深さに形成され、前記バルク領域内において、酸素濃度が前記バルク領域の全体にわたって10%の偏差範囲内で均一な分布を有することを特徴とするシリコンウエハ。 - 前記バルク領域内において、BMD密度が1×105ea/cm2〜1×107ea/cm2であることを特徴とする請求項1に記載のシリコンウエハ。
- 前記バルク領域内において、酸素濃度が10.5PPMA〜13PPMAであることを特徴とする請求項1に記載のシリコンウエハ。
- エピタキシャル成長法によって前記シリコンウエハの表面上に形成されたエピ層をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のシリコンウエハ。
- 前記表面方向にシリコンウエハの裏面から一定深さにバルク領域の下に形成される第2の無欠陥層をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のシリコンウエハ。
- 前記第2の無欠陥層は、前記裏面から20μm〜80μmの深さに形成されることを特徴とする請求項5に記載のシリコンウエハ。
- 無欠陥層及びバルク領域が形成されるシリコンウエハを準備する準備ステップと、
該シリコンウエハを第1の温度で加熱して、前記バルク領域内に析出物の核と析出物を追加的に形成させる第1のアニール処理を行う第1アニール処理ステップと、
前記シリコンウエハを前記第1の温度よりも高い第2の温度で加熱して、前記バルク領域内に形成される析出物の大きさを増大させる第2のアニール処理を行う第2アニール処理ステップと、
を含むことを特徴とするシリコンウエハの製造方法。 - 前記第1のアニール処理は、750℃〜800℃で行われることを特徴とする請求項7に記載のシリコンウエハの製造方法。
- 前記第2のアニール処理は、1000℃〜1150℃で行われることを特徴とする請求項7に記載のシリコンウエハの製造方法。
- 前記準備ステップは、
前記シリコンウエハを前記第2の温度と同じであるか、または前記第2の温度より高い第3の温度で加熱して、前記無欠陥層及び前記バルク領域を形成する第1の熱処理を行う第1熱処理ステップと、
前記シリコンウエハを前記第3の温度よりも低く、前記第1の温度よりも高い第4の温度で加熱して、前記バルク領域内に析出物の核を生成させる第2の熱処理を行う第2熱処理ステップと、
を含むことを特徴とする請求項7に記載のシリコンウエハの製造方法。 - 前記第1の熱処理及び第2の熱処理は、急速熱処理またはアニール処理により行われることを特徴とする請求項10に記載のシリコンウエハの製造方法。
- 前記第1の熱処理は、1050℃〜1150℃の温度で行われ、前記第2の熱処理は、950℃〜1000℃の温度で行われることを特徴とする請求項10に記載のシリコンウエハの製造方法。
- 前記第1の熱処理及び第2の熱処理は、アルゴンガス、窒素ガス、アンモニアガス、またはこれらの混合ガスを用いることを特徴とする請求項10に記載のシリコンウエハの製造方法。
- 前記準備ステップは、
前記シリコンウエハを前記第2の温度と同じであるか、または前記第2の温度より高い第3の温度で加熱して、前記無欠陥層及び前記バルク領域を形成する熱処理を行うステップを含むことを特徴とする請求項7に記載のシリコンウエハの製造方法。 - 前記熱処理は、急速熱処理またはアニール処理により1050℃〜1150℃の温度で行われることを特徴とする請求項14に記載のシリコンウエハの製造方法。
- 前記準備ステップは、
前記シリコンウエハを前記第1の温度よりも高く、前記第2の温度よりも低い第3の温度で加熱して、前記無欠陥層及び前記バルク領域を形成する熱処理を行うステップを含むことを特徴とする請求項7に記載のシリコンウエハの製造方法。 - 前記熱処理は、急速熱処理またはアニール処理により950℃〜1000℃の温度で行われることを特徴とする請求項16に記載のシリコンウエハの製造方法。
- 前記第1のアニール処理及び第2のアニール処理は、酸素ガスを用いることを特徴とする請求項7に記載のシリコンウエハの製造方法。
- 前記第1のアニール処理及び第2のアニール処理は、各々100分〜180分の間行われることを特徴とする請求項7に記載のシリコンウエハの製造方法。
- 前記無欠陥層は、前記表面から20μm〜80μmの深さに形成されることを特徴とする請求項7に記載のシリコンウエハの製造方法。
- 前記第2のアニール処理を行い、前記バルク領域内で前記析出物を含むBMD密度を1×105ea/cm2〜1×107ea/cm2に制御することを特徴とする請求項7に記載のシリコンウエハの製造方法。
- 前記第2のアニール処理を行い、前記バルク領域内で酸素濃度が前記バルク領域の全体にわたって10%の偏差範囲内で均一な分布を有するように制御することを特徴とする請求項7に記載のシリコンウエハの製造方法。
- 前記第2のアニール処理を行い、前記バルク領域内で酸素濃度を10.5PPMA〜13PPMAに有するように制御することを特徴とする請求項7に記載のシリコンウエハの製造方法。
- 前記第2アニール処理ステップの後、
前記第2のアニール処理の間に発生する前記シリコンウエハの表面上に形成される酸化膜を除去する酸化膜除去ステップと、
前記酸化膜が除去されたシリコンウエハの表面にエピタキシャル成長法によってエピ層を形成するエピ層形成ステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項7に記載のシリコンウエハの製造方法。 - 前記第2アニール処理ステップの後、
前記第2のアニール処理後に前記シリコンウエハの表面に形成される酸化膜をバッファ層として、前記シリコンウエハ内にウェルを形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項7に記載のシリコンウエハの製造方法。 - 前記準備ステップは、
シリコン単結晶を成長させるステップと、
成長されたシリコン単結晶をスライシングするステップと、
スライシングされたウエハの側面をラウンドするか、または表面をエッチングするエッチング工程を行うステップと、
を含むことを特徴とする請求項7に記載のシリコンウエハの製造方法。 - シリコンウエハを準備する準備ステップと、
前記シリコンウエハをファーネスの内部にロードさせるロードステップと、
前記ファーネス内の温度を第1の温度に上昇させる第1温度上昇ステップと、
前記シリコンウエハを前記第1の温度で加熱して、析出物を形成する第1のアニール処理を行う第1アニール処理ステップと、
前記ファーネス内の温度を前記第1の温度よりも高い第2の温度に上昇させる第2温度上昇ステップと、
前記シリコンウエハを前記第2の温度で加熱して、析出物の大きさを成長させて析出物の密度を増加させる第2のアニール処理を行う第2アニール処理ステップと、
前記ファーネス内の温度を前記第1の温度に下降させる温度下降ステップと、
前記シリコンウエハを前記ファーネスからアンロードさせるアンロードステップと、
を含むことを特徴とするシリコンウエハの製造方法。 - 前記準備ステップは、
前記シリコンウエハに対して熱処理を行い、前記シリコンウエハ内に無欠陥層及びバルク領域を形成するステップを含むことを特徴とする請求項27に記載のシリコンウエハの製造方法。 - 前記ロードステップにおいて、
前記ファーネスの内部温度を600℃〜700℃に維持させることを特徴とする請求項27に記載のシリコンウエハの製造方法。 - 前記第1温度上昇ステップにおいて、
温度上昇率を5℃/min〜8℃/minに維持させることを特徴とする請求項27に記載のシリコンウエハの製造方法。 - 前記第1のアニール処理は、750℃〜800℃で行われることを特徴とする請求項27に記載のシリコンウエハの製造方法。
- 前記第2温度上昇ステップにおいて、
温度上昇率を5℃/min 〜8℃/minに維持させることを特徴とする請求項27に記載のシリコンウエハの製造方法。 - 前記第2のアニール処理は、1000℃〜1150℃で行われることを特徴とする請求項27に記載のシリコンウエハの製造方法。
- 前記温度下降ステップにおいて、
温度下降率を2℃/min〜4℃/minに維持させることを特徴とする請求項27に記載のシリコンウエハの製造方法。 - 前記アンロードステップにおいて、
前記ファーネスの内部温度を750℃〜800℃に維持させることを特徴とする請求項27に記載のシリコンウエハの製造方法。 - 前記アンロードステップは、窒素ガスを用いて行われることを特徴とする請求項27に記載のシリコンウエハの製造方法。
- 前記第1のアニール処理及び第2のアニール処理において、酸素ガスを用いることを特徴とする請求項27に記載のシリコンウエハの製造方法。
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