JP3922674B2

JP3922674B2 - Silicon wafer manufacturing method

Info

Publication number: JP3922674B2
Application number: JP11743399A
Authority: JP
Inventors: 洋行藤森
Original assignee: 東芝セラミックス株式会社
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 1999-04-26
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2019-04-26
Also published as: JP2000306915A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシリコンウエハの製造方法に関し、特に、シリコンウエハの製造工程における単結晶シリコンウエハ裏面に、多結晶シリコン（ポリシリコン）を堆積してゲッタリングサイトを形成するシリコンウエハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体用シリコンウエハの製造においては、素子特性を劣化させる重金属やナトリウムなどの不純物を除去、捕獲するためゲッタリング処理が施される。このゲッタリングには、各種の方法があるが、その一つとして、ＰＢＳ法（ＰｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎＢａｃｋＳｅａｌｉｎｇ法）がある。
この方法は、所謂、エクストリッシング・ゲッタリング法の一つであり、単結晶シリコンウエハの裏面（半導体ウエハのデバイスプロセス面の対向面）にポリシリコンを堆積して厚さ１乃至数μｍ程度のポリシリコン層を形成するものである。そして、該形成したポリシリコン層中の粒界や単結晶シリコンウエハとポリシリコン層の界面を、工程中のウエハ熱処理において移行する重金属やナトリウムなどの不純物を捕獲するゲッタリングサイトとするものである。
ＰＢＳ法におけるポリシリコン層の形成は、ウエハ製造工程の初期又は途中の適時に実施される。
従来、このポリシリコン層は、通常の場合、シリコンインゴットをスライスし、ラップしてエッチングにより歪みを除去した後、例えば、減圧ＣＶＤ法等により、ウエハ単結晶シリコン裏面に直接ポリシリコンを堆積して形成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、単結晶シリコンウエハ裏面に直接ポリシリコン層を形成させる従来の方法においては、その後の工程中の熱処理により形成界面のポリシリコンが固体反応によりシリコンウエハ上で再結晶化する。
しかも、この時、基板のシリコンウエハが単結晶であるため、ポリシリコンのシリコン単結晶基板面との界面からの結晶成長がエピキャシタル状に起こり、該部分からのポリシリコンの単結晶化を招来し、その分、ゲッタリングのサイトが減少してしまうという技術的課題があった。
更に、工程中におけるウエハの熱処理が重なるに従い、このポリシリコン層の再結晶固相成長による単結晶化が進行し、ポリシリコン相が減少して薄くなり、極端な場合には、ポリシリコンが消失するに至る。従って、ゲッタリングサイトが極端に減少してゲッタリング能力が低下してしまうという不都合を生じた。
【０００４】
ポリシリコン層のゲッタリング能力を高める方法や、ポリシリコン再結晶化の不都合を回避するため方法に関しては、既にいくつか提案がなされている。
例えば、特開平１−２３５２４２号公報には、シリコンウエハの裏面にポリシリコンを堆積してゲッタリングサイトを形成するに際して、ポリシリコンの堆積に先立ち、単結晶シリコン上のポリシリコンが単結晶に固相成長するのを抑制する不純物をウエハの裏面にイオン注入することを特徴とする半導体ウエハの製造方法が開示され、該明細書中には、好適なイオン注入不純物として、窒素、酸素又はアルゴンが挙げられている。
また、特開平５−２０６１４４号公報には、シリコンウエハの裏面に機械的損傷による歪層を形成させた後、この歪層上にポリシリコン膜層を形成させ、ゲッタリング能力を高める方法が開示され、また、特開平１−３１５１４４号公報には、単結晶シリコン基体の一方の表面を酸化して厚さ１乃至８Åの酸化シリコン膜を形成させ、この酸化シリコン膜をガス状シラン類と加熱下に接触させて該酸化シリコン膜上にポリシリコン層を形成させるシリコンウエハの製造方法が開示されている。
【０００５】
しかしながら、上記特開平１−２３５２４２号公報の方法は、イオン注入工程等の煩雑な工程を要し、しかも、イオン注入ドーズ量、注入エネルギー等の適切なコントロールを必要とし、他の方法は、繰り返しの熱処理に対し、ゲッタリング効果の持続性が充分でなく、また例えば適当な酸化シリコン層厚さに均等調製することが困難である等、簡易且つ有効な方法として工業規模の製造工程に採用するには必ずしも充分ではない。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、ポリシリコンの再結晶化の不都合が回避されて、該層乃至層間界面に多数のゲッタリングサイトが形成されることにより繰り返しの熱処理に対しても充分にゲッタリング効果が持続し、しかも工業規模の製造工程に容易に適用できる、簡易かつ有効な半導体シリコンウエハのゲッタリングサイト形成できるシリコンウエハの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、単結晶シリコンウエハの裏面に多結晶シリコン層を堆積してゲッタリングサイトを形成するに際し、多結晶シリコンの堆積に先立ち、該単結晶シリコン面上にＣＶＤ法により厚さ５乃至４０ｎｍの炭化珪素薄膜層を形成して後、炭化珪素薄膜層上に多結晶シリコンを堆積することを特徴とするシリコンウエハの製造方法が提供される。
【０００８】
半導体用シリコンウエハの製造においては、デバイス工程中に熱拡散や混入により入ってくる不純物（原子）をトラップするサイトを形成する、所謂ゲッタリング処理が施される。
本発明は、ゲッタリング処理の内、単結晶シリコンウエハの裏面にポリシリコンを堆積して厚さ１乃至数μｍ程度のポリシリコン層を形成し、該形成したポリシリコン層中の粒界や単結晶ウエハとポリシリコン層の界面を、工程中のウエハ熱処理において移行する該重金属やナトリウムなどの不純物を捕獲するゲッタリングサイトとする、所謂、ＰＢＳ法を改良したものである。
【０００９】
従来のＰＢＳ法によって、シリコンウエハ裏面にポリシリコンを直接形成させると、その後の熱処理により形成界面のポリシリコンが固相反応により再結晶化する。この時、基板のシリコンウエハは単結晶であるため、この界面ポリシリコンから始まる再結晶による結晶成長はエピタキシャル状に起こり、単結晶化する。
該エピタキシャル状に単結晶成長したポリシリコンの部分は、当然ながら、欠陥や転位がポリシリコン相（多結晶シリコン相）に比較して少ないため、従ってゲッタリングサイトが減少する。
そして、該ポリシリコン層によるゲッタリングサイト形成後のウエハに熱処理が繰り返し実施されると、このポリシリコン層の再結晶固相成長による単結晶化の進行により該層のポリシリコン相が減少して薄くなり、極端な場合には、ポリシリコンが消失する。
このように、シリコンウエハのゲッタリングサイトが極端に減少してゲッタリング能力が低下するものであった。
【００１０】
本発明にかかるシリコンウエハの製造方法は、この不都合を防止するため、ウエハ基板裏面上にポリシリコン層を形成するに先立って、炭化珪素（ＳｉＣ）薄膜を該基板面上に予め形成しておき、その後にポリシリコン層を形成させることに特徴を有する。
【００１１】
即ち、ＳｉＣとＳｉとの結晶格子定数の相違により（ＳｉとＳｉＣとの間には約２０％もの格子不整合がある）、ポリシリコンの単結晶化を防止するものである。
一般に、エピタキシャル成長の速度は、温度条件（エピタキシー温度）や基体面の単結晶の状態、その構造、特に基体の結晶格子サイズとエピタキシー成長させるべき結晶の格子サイズとの相違、等により大きく影響される。
通常、シリコン単結晶基板上に直接成長形成された多結晶シリコン（ポリシリコン）は、珪素（Ｓｉ）融点の１／２程度の温度での熱処理等による熱履歴を受けた場合、固相状態で再結晶化（単結晶化）する、所謂、固相エピタキシャル成長現象を発現する傾向を有するが、Ｓｉとは結晶の格子定数が異なるＳｉＣ膜層を間に挿入することによりこの成長がほぼ完全に抑制される。
【００１２】
本発明にかかるシリコンウエハの製造方法によって製造された、即ち、熱的、化学的に安定な物質であるＳｉＣ薄膜層を中間層として挿入し、この層の面上にポリシリコン層を堆積したシリコンウエハは、該シリコン基板単結晶とＳｉＣ界面及びＳｉＣとポリシリコン界面の夫々の界面でも不純物金属原子をトラップできるためゲッタリング効果が更に一層高められる。
また、本発明にかかるシリコンウエハの製造方法において、形成されるＳｉＣ相が多結晶ＳｉＣ相である場合、特にこの効果が顕著で、しかも多結晶ＳｉＣは、その上に堆積される多結晶シリコン（ポリシリコン）結晶成長に必要な多数の核を供給するため、ポリシリコン結晶相の形成が均等かつ高速に達成できるという利点も有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明にかかるシリコンウエハの製造方法は、図１に示すように、単結晶シリコンウエハ１の裏面側面に炭化珪素（ＳｉＣ）薄膜層２を形成し、そのＳｉＣ薄膜層２上に多結晶シリコン（ポリシリコン）層３を形成するものである。
本発明で使用される単結晶シリコンウエハは、一般の半導体用シリコンウエハの製造工程において通常施される処理、即ち、シリコン単結晶インゴットのスライシング、該スライシングされたウエハの表面ラッピング、それに続くケミカルエッチングによる数十μｍ以下の表面層エッチング除去等の処理工程を経て表面研磨された厚さ３００乃至２０００μｍ程度のものが用いられる。
【００１４】
本発明にかかるシリコンウエハの製造方法においては、上述したようにこのシリコンウエハの裏面側（デバイスプロセス面の反対側面）にゲッタリング処理を施すに際し、まずこの裏面上にＳｉＣ薄膜層を形成させる。
この単結晶シリコン基板に形成されるＳｉＣ膜の厚さは、本発明においては、通常５乃至４０ｎｍ、より好ましくは５乃至２０ｎｍの厚さに形成される。
この形成膜厚が５ｎｍ以下では、その上に形成されるポリシリコン層の厚さが不均一に成り勝ちとなり、しかも密着力が充分でなく、また形成されるポリシリコン層の結晶粒が大きくなるため好ましくない。
一方、４０ｎｍを越える場合には、単結晶シリコン基板中の不純物がポリシリコン層に移行する際に、ＳｉＣ層厚さが厚すぎるため、これが障害となってゲッタリング能力が低下する。
【００１５】
単結晶シリコンウエハの表面にＳｉＣ膜を形成する前に、まず、該単結晶シリコン基体の表面に付着している酸化物や汚染物質を、例えば希フッ酸等を用いて除去し、次いで、純水等でリンスし、乾燥しておくことが好ましい。
ＳｉＣ薄膜層形成方法としては、例えば、Ｃ₃Ｈ₈、Ｃ₂Ｈ₄、Ｃ₂Ｈ₂等の炭化水素をＣ源として用い、この分解によるウエハ表面Ｓｉの炭化によりＳｉＣ層を形成する方法、ＳｉＨ₄、ＳｉＨＣｌ₃、ＳｉＣｌ₄等のＳｉ源、Ｃ₃Ｈ₈、Ｃ₂Ｈ₄、Ｃ₂Ｈ₂等のＣ源、キャリアガスとしてＨ₂を用いて１３００乃至１８００℃で反応させる気相反応法（ＣＶＤ法）による方法、ＣＨ₃ＳｉＣｌ₃等、ＳｉとＣを同じ原子数含む化合物の熱分解による、所謂、熱分解法等の方法の他にグラファイト、Ｃ₂Ｈ₂等の炭素源を用いた分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ法）等が挙げられるが、これらのうち、ＣＶＤ法を用いることが好ましい。
【００１６】
形成されるＳｉＣ膜層は、単結晶層でも、また多結晶層でも良く、更に立方晶の３Ｃ−ＳｉＣでも、六方晶の６Ｈ−ＳｉＣでも良いが、次いで実施するポリシリコン層（多結晶シリコン層）の堆積時において多数の結晶成長核を付与できる点から結晶粒径０．０５乃至０．５μｍ程度の多結晶相であることがより好ましい。
【００１７】
本発明においては、このＳｉＣ膜の上に、多結晶シリコン（ポリシリコン）層を形成する。
該多結晶シリコン層の厚みは０．５〜２μｍ、好ましくは０．５〜１μｍであり、その結晶粒はアモルファスではなく、２μｍ以下、好ましくは０．０５〜０．５μｍである。
【００１８】
ＳｉＣ膜の上に多結晶シリコン層を形成させるには、窒素ガス、アルゴンガス等によって希釈したガス状シラン類の雰囲気中で前記単結晶基板を５００〜８００℃、好ましくは６００〜７００℃の温度で０．１〜７時間、好ましくは１〜２時間、減圧下または常圧下で加熱することにより行なわれる。
この多結晶シリコン層形成の好適方法の一例として、減圧ＣＶＤ法による薄膜形成を挙げることができる。
使用されるシラン類としては、モノシラン（ＳｉＨ₄ ）、ジクロロシラン（ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ）、モノクロロシラン（ＳｉＨ₃ ＣＩ）等を挙げることができる。
【００１９】
本発明にかかるシリコンウエハの製造方法によって製造されたシリコンウエハは、単結晶シリコン基体の表面に、特定の厚みを有するＳｉＣ層が形成されているので、多結晶シリコン層が優れた密着力で均一な厚みに形成される。しかも、ＳｉＣ膜層は多結晶シリコン層の成長のために必要な成長核を与える。
ＳｉＣ膜が形成されていない場合には、汚れなどを核として島状に多結晶シリコン層が成長するので成長速度の均等性が担保できない。
これに対して、本発明にかかるシリコンウエハの製造方法によって製造されたシリコンウエハのようにＳｉＣ膜層が形成されている場合には、多結晶シリコンの成長が均等且つ高速に行われる。
【００２０】
本発明のシリコンウエハの製造方法は、シリコン単結晶基板裏面上にＳｉＣ膜を形成し、その上に多結晶シリコン層（ポリシリコン層）を形成しているため、多結晶シリコンの成長が均等且つ高速に行われるだけでなく形成されたポリシリコン層は、その後の半導体ウエハ処理工程における何回もの熱処理によってもポリシリコン層のエピタキシャル状再結晶による単結晶化が起こらず、該層のゲッタリング性能が低下しない。
【００２１】
【実施例】
「実施例１」
厚さ７００μｍの単結晶シリコンウエハを１％フッ酸水溶液に浸潰して裏面に付着していた自然酸物膜等の不純物を除去し、ついで、純水でリンスし、さらにスピンドライヤーで乾燥した。
乾燥終了後のシリコン単結晶基板のデバイスプロセス面をシールし、その裏面側に、原料ガスとしてＳｉＨ₄およびＣＨ₄を用い、１１００℃で反応させる周知の方法により、膜厚が５ｎｍ、２０ｎｍ、４０ｎｍのＳｉＣ膜を形成させた。
次いで、減圧ＣＶＤ法により、シランガス（ＳｉＨ₄）を水素ガスをキャリアとして６５０℃で熱分解させてＳｉＣ膜状にポリシリコン層を約１．５μｍ堆積させた。これらのポリシリコン層中の結晶粒子の大きさを測定した。
次に得られたポリシリコン層形成ウエハを、熱処理炉中にセットして、アルゴン雰囲気中で１２００℃で６０分、１２０分熱処理したものについて形成したポリシリコン層の結晶粒径を測定した。
これらの結果を表１に示す。
【００２２】
「比較例１」
実施例１と同様の単結晶シリコンウエハ基板を実施例１と同様に不純物除去、純水リンス、乾燥し、このウエハ基板の裏面上に直接ポリシリコン層を、減圧ＣＶＤ法により約１．５μｍの厚さに堆積した。
得られたポリシリコン層形成ウエハ基板を実施例１と同様にしてそのゲッタリング性能を評価した。
【００２３】
表１から理解されるように、本発明のＳｉＣ膜を介してポリシリコン層を形成したシリコンウエハは、熱処理をしてもポリシリコン層を形成する結晶の成長が抑えられていることが理解される。これによりゲッタリング性能を長時間維持することができる。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【発明の効果】
上記のように本発明にかかるシリコンウエハの製造方法により製造されたシリコンウエハは、特定厚みに形成された炭化珪素膜層を介して単結晶シリコン基体上に多結晶シリコン（ポリシリコン）層を形成して成るものであるため、ＳｉＣ結晶とＳｉ結晶との格子定数の相違により、その後の半導体ウエハ処理工程における熱処理によってもポリシリコン層のエピタキシャル状再結晶による単結晶化が起こらず、該層のゲッタリング性能が低下しない。
また、ポリシリコン層との密着性及び均質性も優れたものとなり、従って、高密度集積回路のデバイスとしての歩留まりが高い材料として好適に使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるシリコンウエハの製造方法により製造されたシリコンウエハの層構成を説明するための概略断面図である。
【符号の説明】
１単結晶シリコンウエハ
２炭化珪素（ＳｉＣ）薄膜層
３多結晶シリコン（ポリシリコン）層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a silicon wafer, in particular, the single crystal silicon wafer back surface in the manufacturing process of a silicon wafer, a method for manufacturing a silicon wafer to form a gettering site by sedimentary polycrystalline silicon (polysilicon).
[0002]
[Prior art]
In the manufacture of a semiconductor silicon wafer, gettering is performed to remove and capture impurities such as heavy metals and sodium that degrade device characteristics. There are various methods for the gettering, and one of them is a PBS method (Polysilicon Back Sealing method).
This method is called is one of extrusion Risshingu gettering method, a single crystal silicon backside of the wafer (opposite side of the device process surface of a semiconductor wafer) into polysilicon sedimentary with a thickness of 1 to several μm The polysilicon layer is formed. Then, the grain boundary in the formed polysilicon layer or the interface between the single crystal silicon wafer and the polysilicon layer is used as a gettering site for capturing impurities such as heavy metals and sodium that are transferred during the wafer heat treatment in the process. .
The formation of the polysilicon layer in the PBS method is performed at an initial stage or in the middle of the wafer manufacturing process.
Conventionally, the polysilicon layer is usually, slicing a silicon ingot, after removing the distortion by etching wraps, for example, reduced pressure CVD method or the like, the wafer monocrystalline silicon backside directly polysilicon sedimentary Mr. It was formed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional method in which the polysilicon layer is directly formed on the back surface of the single crystal silicon wafer, the polysilicon at the formation interface is recrystallized on the silicon wafer by a solid reaction by the heat treatment in the subsequent process.
In addition, since the silicon wafer of the substrate is a single crystal at this time, the crystal growth from the interface with the silicon single crystal substrate surface of the polysilicon occurs in an epicital state, leading to the single crystallization of the polysilicon from the portion. Therefore, there is a technical problem that the number of gettering sites is reduced.
Furthermore, as the heat treatment of the wafers in the process overlaps, single crystallization by recrystallization solid phase growth of the polysilicon layer proceeds, the polysilicon phase decreases and becomes thin, and in extreme cases, the polysilicon disappears. It leads to. Therefore, the gettering site is extremely reduced and the gettering capability is lowered.
[0004]
Several proposals have already been made regarding methods for increasing the gettering capability of the polysilicon layer and methods for avoiding the disadvantages of polysilicon recrystallization.
For example, JP-A-1-235242, when the polysilicon on the backside of the silicon wafer by sedimentary forming the gettering site, prior to the sedimentary polysilicon, polysilicon over the single crystal silicon monocrystal An impurity for suppressing solid phase growth is ion-implanted into the back surface of the wafer, and a method of manufacturing a semiconductor wafer is disclosed, and in the specification, nitrogen, oxygen or Argon is mentioned.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-206144 discloses a method of increasing the gettering ability by forming a strained layer due to mechanical damage on the back surface of a silicon wafer and then forming a polysilicon film layer on the strained layer. JP-A-1-315144 discloses that one surface of a single crystal silicon substrate is oxidized to form a silicon oxide film having a thickness of 1 to 8 mm, and this silicon oxide film is heated with gaseous silanes. A method for manufacturing a silicon wafer is disclosed in which a polysilicon layer is formed on the silicon oxide film in contact with the silicon oxide film.
[0005]
However, the method disclosed in JP-A-1-235242 requires a complicated process such as an ion implantation process and requires appropriate control of the ion implantation dose, implantation energy, etc. For the heat treatment of the above, the gettering effect is not sufficiently sustained, and it is difficult to uniformly prepare the silicon oxide layer with an appropriate thickness. Is not always sufficient.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, by avoiding the disadvantage of polysilicon recrystallization and by forming a large number of gettering sites at the layer or interlayer interface. To provide a silicon wafer manufacturing method capable of forming a gettering site of a semiconductor silicon wafer that can be easily applied to an industrial scale manufacturing process and can be easily applied to an industrial scale manufacturing process. With the goal.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, when a gettering site is formed by depositing a polycrystalline silicon layer on the back surface of a single crystal silicon wafer, a thickness of 5 is formed on the single crystal silicon surface by CVD before depositing the polycrystalline silicon. There is provided a method for producing a silicon wafer, comprising forming a silicon carbide thin film layer of 40 nm to 40 nm and then depositing polycrystalline silicon on the silicon carbide thin film layer.
[0008]
In the manufacture of a silicon wafer for semiconductors, a so-called gettering process is performed in which a site for trapping impurities (atoms) entering due to thermal diffusion or mixing is formed during a device process.
The present invention, among the gettering process, the back surface of the single crystal silicon wafer by sedimentary polysilicon to form a polysilicon layer of 1 to several μm thick, Ya grain boundaries of the polysilicon layer which is the form This is an improvement of the so-called PBS method in which the interface between the single crystal wafer and the polysilicon layer is used as a gettering site for capturing impurities such as heavy metals and sodium that migrate during the wafer heat treatment in the process.
[0009]
When polysilicon is directly formed on the back surface of the silicon wafer by the conventional PBS method, the polysilicon at the formation interface is recrystallized by a solid phase reaction by subsequent heat treatment. At this time, since the silicon wafer of the substrate is a single crystal, crystal growth due to recrystallization starting from the interface polysilicon occurs epitaxially and becomes a single crystal.
As a matter of course, the portion of polysilicon grown in a single crystal in the epitaxial state has fewer defects and dislocations than the polysilicon phase (polycrystalline silicon phase), and therefore, gettering sites are reduced.
When the heat treatment is repeatedly performed on the wafer after the gettering site is formed by the polysilicon layer, the polysilicon phase of the layer decreases due to the progress of single crystallization by recrystallization solid phase growth of the polysilicon layer. It becomes thinner and in extreme cases the polysilicon disappears.
As described above, the gettering site of the silicon wafer is extremely reduced and the gettering ability is lowered.
[0010]
In order to prevent this inconvenience, the silicon wafer manufacturing method according to the present invention forms a silicon carbide (SiC) thin film in advance on the substrate surface prior to forming the polysilicon layer on the back surface of the wafer substrate. Then, a feature is that a polysilicon layer is formed thereafter.
[0011]
That is, due to the difference in the crystal lattice constant between SiC and Si (there is a lattice mismatch of about 20% between Si and SiC), the single crystallization of polysilicon is prevented.
In general, the rate of epitaxial growth is greatly influenced by temperature conditions (epitaxy temperature), the state of the single crystal on the substrate surface, its structure, particularly the difference between the crystal lattice size of the substrate and the lattice size of the crystal to be epitaxially grown, and the like. .
Normally, polycrystalline silicon (polysilicon) grown directly on a silicon single crystal substrate is in a solid state when subjected to a thermal history such as heat treatment at a temperature about half the melting point of silicon (Si). Recrystallization (single crystallization) has a tendency to develop a so-called solid phase epitaxial growth phenomenon, but this growth is almost completely suppressed by inserting a SiC film layer having a crystal lattice constant different from that of Si. Is done.
[0012]
Manufactured by the manufacturing method of the silicon wafer according to the present invention, i.e., thermally, the SiC thin film layer is a chemically stable substance and inserted as an intermediate layer, and sedimentary polysilicon layer on the surface of the layer Since the silicon wafer can trap impurity metal atoms at each interface of the silicon substrate single crystal and the SiC interface and between the SiC and the polysilicon interface, the gettering effect is further enhanced.
In the method for producing a silicon wafer according to the present invention, when SiC phase formed is polycrystalline SiC phase, in particular the effect is remarkable, yet polycrystalline SiC is polycrystalline silicon which is sedimentary thereon (Polysilicon) Since a large number of nuclei necessary for crystal growth are supplied, the formation of a polysilicon crystal phase can be achieved uniformly and at high speed.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 1, a silicon wafer manufacturing method according to the present invention forms a silicon carbide (SiC) thin film layer 2 on the back side surface of a single crystal silicon wafer 1, and polycrystalline silicon (SiC) is formed on the SiC thin film layer 2. Polysilicon) layer 3 is formed.
The single crystal silicon wafer used in the present invention is a process usually performed in the manufacturing process of a general semiconductor silicon wafer, that is, slicing of a silicon single crystal ingot, surface wrapping of the sliced wafer, and subsequent chemical etching. The one having a thickness of about 300 to 2000 μm that has been surface-polished through a process step such as etching removal of a surface layer of several tens of μm or less due to the above.
[0014]
In the method for manufacturing a silicon wafer according to the present invention, as described above, when the gettering process is performed on the back surface side (the side opposite to the device process surface) of the silicon wafer, an SiC thin film layer is first formed on the back surface.
In the present invention, the thickness of the SiC film formed on this single crystal silicon substrate is usually 5 to 40 nm, more preferably 5 to 20 nm.
When the formed film thickness is 5 nm or less, the thickness of the polysilicon layer formed thereon is likely to be non-uniform, and the adhesion is not sufficient, and the crystal grain of the formed polysilicon layer becomes large. Therefore, it is not preferable.
On the other hand, when the thickness exceeds 40 nm, the SiC layer thickness is too thick when impurities in the single crystal silicon substrate move to the polysilicon layer, and this becomes an obstacle and the gettering ability is reduced.
[0015]
Before forming the SiC film on the surface of the single crystal silicon wafer, first, oxides and contaminants adhering to the surface of the single crystal silicon substrate are removed using, for example, dilute hydrofluoric acid, and then purified. It is preferable to rinse with water and dry it.
As the SiC thin film layer forming method, for example, a method of forming a SiC layer by carbonization of the wafer surface Si by this decomposition using hydrocarbons such as C ₃ H ₈ , C ₂ H ₄ , C ₂ H _2, etc. as a C source, Gas phase reaction using Si source such as SiH ₄ , SiHCl ₃ , SiCl ₄ , C source such as C ₃ H ₈ , C ₂ H ₄ , C ₂ H ₂ , and H ₂ as a carrier gas at 1300 to 1800 ° C. In addition to the so-called pyrolysis method or the like, which is based on the thermal decomposition of a compound containing the same number of atoms of Si and C, such as CH ₃ SiCl ₃ , a carbon source such as graphite and C ₂ H ₂ The molecular beam epitaxy method (MBE method) etc. which were used are mentioned , Among these, it is preferable to use CVD method.
[0016]
SiC film layer formed may have a single-crystal layer, also may be a polycrystalline layer, further even 3C-SiC cubic, but may be 6H-SiC hexagonal, then carried to the polysilicon layer (polycrystalline silicon layer ) and more preferably at the time of sedimentary a number of polycrystalline phases of grain size 0.05 to about 0.5μm crystal growth nuclei can be imparted.
[0017]
In the present invention, a polycrystalline silicon (polysilicon) layer is formed on the SiC film.
The thickness of the polycrystalline silicon layer is 0.5 to 2 μm, preferably 0.5 to 1 μm, and the crystal grains are not amorphous and are 2 μm or less, preferably 0.05 to 0.5 μm.
[0018]
In order to form a polycrystalline silicon layer on the SiC film, the single crystal substrate is heated to 500 to 800 ° C., preferably 600 to 700 ° C. in an atmosphere of gaseous silanes diluted with nitrogen gas, argon gas or the like. For 0.1 to 7 hours, preferably 1 to 2 hours, by heating under reduced pressure or normal pressure.
As an example of a preferable method for forming the polycrystalline silicon layer, a thin film can be formed by a low pressure CVD method.
Examples of silanes used include monosilane (SiH ₄ ), dichlorosilane (SiH ₂ Cl ₂ ), and monochlorosilane (SiH ₃ CI).
[0019]
In the silicon wafer manufactured by the method for manufacturing a silicon wafer according to the present invention, the SiC layer having a specific thickness is formed on the surface of the single crystal silicon substrate, so that the polycrystalline silicon layer is uniform with excellent adhesion. It is formed with a proper thickness. Moreover, the SiC film layer provides a growth nucleus necessary for the growth of the polycrystalline silicon layer.
When the SiC film is not formed, since the polycrystalline silicon layer grows in an island shape with dirt or the like as a nucleus, the uniformity of the growth rate cannot be ensured.
On the other hand, when the SiC film layer is formed like the silicon wafer manufactured by the silicon wafer manufacturing method according to the present invention, the growth of the polycrystalline silicon is performed uniformly and at high speed.
[0020]
In the method for producing a silicon wafer according to the present invention, a SiC film is formed on the back surface of a silicon single crystal substrate, and a polycrystalline silicon layer (polysilicon layer) is formed on the SiC film. In addition to being performed at high speed, the formed polysilicon layer is not subject to single crystallization due to epitaxial recrystallization of the polysilicon layer even after multiple heat treatments in the subsequent semiconductor wafer processing step, and the gettering performance of the layer Does not drop.
[0021]
【Example】
"Example 1"
A 700 μm thick single crystal silicon wafer was immersed in a 1% hydrofluoric acid aqueous solution to remove impurities such as a natural acid film adhering to the back surface, then rinsed with pure water and further dried with a spin dryer.
The device process surface of the silicon single crystal substrate after completion of drying is sealed, and the film thickness is 5 nm, 20 nm, 40 nm by a well-known method of reacting at 1100 ° C. using SiH ₄ and CH ₄ as source gases on the back surface side. An SiC film was formed.
Next, by a low pressure CVD method, silane gas (SiH ₄ ) was thermally decomposed at 650 ° C. using hydrogen gas as a carrier, and a polysilicon layer was deposited in a SiC film shape by about 1.5 μm. The size of crystal grains in these polysilicon layers was measured.
Then, the obtained polysilicon layer forming wafer, is set in the heat treatment furnace, 60 minutes at 1200 ° C. in an argon atmosphere, it was measured crystal grain size of the polysilicon layer formed for those heat treated for 120 minutes.
These results are shown in Table 1.
[0022]
“Comparative Example 1”
A single-crystal silicon wafer substrate similar to that of Example 1 is subjected to impurity removal, pure water rinsing and drying as in Example 1, and a polysilicon layer is directly formed on the back surface of this wafer substrate by a low pressure CVD method to a thickness of about 1.5 μm. and sedimentary in thickness.
The obtained polysilicon layer- formed wafer substrate was evaluated for gettering performance in the same manner as in Example 1.
[0023]
As can be seen from Table 1, it is understood that the silicon wafer in which the polysilicon layer is formed via the SiC film of the present invention has suppressed the growth of crystals forming the polysilicon layer even after heat treatment. The Thereby, gettering performance can be maintained for a long time.
[0024]
[Table 1]

[0025]
【The invention's effect】
As described above, a silicon wafer manufactured by the silicon wafer manufacturing method according to the present invention forms a polycrystalline silicon (polysilicon) layer on a single crystal silicon substrate through a silicon carbide film layer formed to a specific thickness. Therefore, due to the difference in the lattice constant between the SiC crystal and the Si crystal, single crystallization due to epitaxial recrystallization of the polysilicon layer does not occur even by heat treatment in the subsequent semiconductor wafer processing step, and Gettering performance is not degraded.
Further, the adhesiveness and homogeneity with the polysilicon layer are also excellent, and therefore, it is suitably used as a material having a high yield as a device of a high-density integrated circuit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a layer structure of a silicon wafer manufactured by a silicon wafer manufacturing method according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Single crystal silicon wafer 2 Silicon carbide (SiC) thin film layer 3 Polycrystalline silicon (polysilicon) layer

Claims

単結晶シリコンウエハの裏面に多結晶シリコン層を堆積してゲッタリングサイトを形成するに際し、多結晶シリコンの堆積に先立ち、該単結晶シリコン面上にＣＶＤ法により厚さ５乃至４０ｎｍの炭化珪素薄膜層を形成して後、炭化珪素薄膜層上に多結晶シリコンを堆積することを特徴とするシリコンウエハの製造方法。When forming the gettering site by sedimentary polycrystalline silicon layer on the back surface of the single crystal silicon wafer, prior to the sedimentary polycrystalline silicon, carbide having a thickness of 5 to 40nm by CVD on the single crystal silicon surface after forming a silicon thin film layer, the manufacturing method of a silicon wafer, characterized by sedimentary polycrystalline silicon on a silicon carbide thin film layer.

前記多結晶シリコン層の厚さが０．５乃至２．０μｍであることを特徴とする請求項１に記載されたシリコンウエハの製造方法。2. The method of manufacturing a silicon wafer according to claim 1, wherein the polycrystalline silicon layer has a thickness of 0.5 to 2.0 [mu] m.

前記多結晶シリコン層が、減圧ＣＶＤ法により堆積形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたシリコンウエハの製造方法。 3. The method for producing a silicon wafer according to claim 1, wherein the polycrystalline silicon layer is deposited by a low pressure CVD method.