JP4708697B2 - エピタキシャルシリコンウェーハ - Google Patents
エピタキシャルシリコンウェーハ Download PDFInfo
- Publication number
- JP4708697B2 JP4708697B2 JP2003376234A JP2003376234A JP4708697B2 JP 4708697 B2 JP4708697 B2 JP 4708697B2 JP 2003376234 A JP2003376234 A JP 2003376234A JP 2003376234 A JP2003376234 A JP 2003376234A JP 4708697 B2 JP4708697 B2 JP 4708697B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon
- concentration
- germanium
- boron
- silicon wafer
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims description 163
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 162
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims description 162
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 69
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 68
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 68
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 67
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 48
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 86
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 229910005705 Ge—B Inorganic materials 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 5
- 229910008423 Si—B Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910008310 Si—Ge Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004854 X-ray topography Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 3
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 3
- ZSBXGIUJOOQZMP-JLNYLFASSA-N Matrine Chemical compound C1CC[C@H]2CN3C(=O)CCC[C@@H]3[C@@H]3[C@H]2N1CCC3 ZSBXGIUJOOQZMP-JLNYLFASSA-N 0.000 description 2
- SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N chlorosilicon Chemical compound Cl[Si] SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000005247 gettering Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- 208000032368 Device malfunction Diseases 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTYDSHHBXXPBBQ-UHFFFAOYSA-N boron germanium Chemical compound [B].[Ge] VTYDSHHBXXPBBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
近年、電源コントロールなどの用途として、パワー半導体デバイスが用いられている。パワー半導体デバイス用の基板としては、チョクラルスキー(CZ)法により育成されたシリコン単結晶インゴットをスライスし、得られたシリコンウェーハの表面に、結晶欠陥をほぼ完全に含まないシリコンエピタキシャル層を成長させたエピタキシャルシリコンウェーハが主に利用されている。そのシリコンウェーハには、一般的に高濃度にドーパントがドープされている。
パワー半導体デバイスは、さらなる低消費電力化に向け、抵抗率が低いシリコンウェーハの提供が求められている。n型シリコンウェーハの場合では、n型のドーパントである砒素(As)を高濃度にドープすることで、0.002Ωcmのシリコンウェーハを作製する。また、p型のシリコンウェーハの場合では、p型のドーパントであるボロン(B)を高濃度にドープし、p型のエピタキシャルシリコンウェーハの基板とする。
また、この発明は、抵抗率が0.003Ωcm以下のミスフィット転位が発生しやすいシリコンウェーハにシリコンエピタキシャル層を成長させるに際して、ミスフィット転位の発生を効果的に抑制することができるエピタキシャルシリコンウェーハを提供することを、その目的としている。
ただし、[B]はボロン濃度、[Ge]はゲルマニウム濃度、濃度単位はatoms/cm3である。
ΔaSi−B=aSi×(rB−rSi)/rSi×[B]/[Si]........(1a)
ΔaSi−B=−2.69×10−23×[B]........(1b)
となる。この式から明らかなように、高濃度にボロンを添加したシリコンウェーハの場合、ボロンを添加しないものに比べて格子定数が小さくなる。
ΔaSi−Ge=aSi×(rGe−rSi)/rSi×[Ge]/[Si]........(2a)
ここで、rGeはゲルマニウムの原子の半径で1.22オングストローム、[Ge]はゲルマニウムの濃度である。したがって、(2a)式は、
ΔaSi−Ge=4.64×10−24[Ge]........(2b)
と表せる。よって、ゲルマニウムを添加することでゲルマニウムを添加しない場合に比べて格子定数が大きくなる。
ΔaSi−Ge−B=ΔaSi−Ge+ΔaSi−B=4.64×10−24×[Ge]−2.69×10−23×[B]........(3)
ゲルマニウムをボロンと同時にドープすることで、エピタキシャル基板であるシリコンウェーハ内での格子変化が抑制され、シリコンエピタキシャル層の格子定数とシリコンウェーハの格子定数との差が少なくなる。よって、ミスフィット転位の発生が抑制されたと考えられる。
シリコン単結晶インゴットの初期酸素濃度は、酸素濃度不足によるシリコンウェーハの強度の低下抑制と、十分なIG効果を得るのに必要な酸素析出量を確保するため、1.0×1018atoms/cm3(ASTM−’79)以上とした方が好ましい。
また、発明者らの詳細な検討によれば、ゲルマニウムを添加しない場合、シリコンウェーハ中のボロン濃度が3.6×1019atoms/cm3であれば、シリコンエピタキシャル層の厚さが2μm以上でミスフィット転位の発生が顕著となる。これに対して、ボロン濃度が1.1×1019atoms/cm3の場合、シリコンエピタキシャル層の厚さが15μm以上でミスフィット転位が発生する。すなわち、3.6×1019atoms/cm3以下のボロン濃度を有するシリコンウェーハであっても、シリコンエピタキシャル層を厚く成長させた場合には、本発明の効果を期待することができる。
シリコンエピタキシャル層を成長させる方法は限定されない。例えば、気相エピタキシャル成長法、分子線エピタキシャル成長法などを採用することができる。
気相エピタキシャル成長では、原料ガスとして、例えばSiH4、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4などを採用することができる。
さらに、請求項2に記載のエピタキシャルシリコンウェーハでは、シリコン融液中にボロン、ゲルマニウムだけではなく、炭素を1×1016atoms/cm3以上の濃度で添加する。このように炭素をドープすると、熱応力に対する耐性が増大し、その後、シリコンウェーハにシリコンエピタキシャル層をエピタキシャル成長する場合、塑性変形量が小さくなる。したがって、ボロンとゲルマニウムだけをドープしたシリコンウェーハに比べて、ミスフィット転位の発生が抑制される。また、炭素をドープすれば、エピタキシャル成長後の酸素析出核形成量も増大する。これにより、炭素をドープしない場合に比べて多量のBMDが発生し、シリコンウェーハのIG効果を増大することができる。その結果、デバイス作製時の歩留まりを高めることができる。
酸素析出物は、デバイス作製時に発生する重金属原子をシリコンウェーハ内に捕獲するIG(Intrinsic Gettering)に有効である。そのため、BMD密度が高いシリコンウェーハはそのIG効果が大きく、デバイス作製時の歩留まり改善に有効である。
次に、これらのエピタキシャルシリコンウェーハに800℃で4時間の熱処理を施し、その後、さらに1000℃で16時間の熱処理を施し、ウェーハを劈開してライトエッチング液(HF+HNO3+CrO3+Cu(NO3)2+H2O+CH3−COOH)により3分間の選択エッチングを行い、光学顕微鏡により1cm2当たりのエッチングピットをカウントすることで、シリコンウェーハ内に形成された熱処理誘起欠陥の密度を求めた。その結果を表1に示す。
ミスフィット転位の発生状況の一例として、比較例1のX線トポグラフィー像を図1(a)に示す。高密度のミスフィット転位がシリコンウェーハの全面で観察されている。また、ボロンとゲルマニウムとが添加された試験例1のX線トポグラフィー像を図1(b)に示す。ミスフィット転位の発生は、比較例1に比べて大幅に抑制されていることがわかる。
Claims (2)
- チョクラルスキー法により育成され、ボロン濃度が3.6〜5.6×10 19 atoms/cm 3 及びゲルマニウム濃度が0.50〜2.25×10 20 atoms/cm 3 となり、
抵抗率が0.003Ωcm以下で、
前記ボロン濃度と前記ゲルマニウム濃度とが、
−0.8×10 −3 ≦4.64×10 −24 ×[Ge]−2.69×10 −23 ×[B]≦1.5×10 −3
の関係式を満たし、前記ゲルマニウム濃度が前記ボロン濃度の1.4〜4.0倍となるようにボロン及びゲルマニウムが添加されたシリコン単結晶インゴットをスライスしてシリコンウェーハを作製し、
得られたシリコンウェーハの表面にシリコンエピタキシャル層を成長させたエピタキシャルウェーハ。
ただし、[B]はボロン濃度、[Ge]はゲルマニウム濃度、濃度単位はatoms/cm3である。 - 炭素が、1×1016atoms/cm3以上の濃度でドープされた請求項1に記載のエピタキシャルシリコンウェーハ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003376234A JP4708697B2 (ja) | 2002-11-11 | 2003-11-05 | エピタキシャルシリコンウェーハ |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002327293 | 2002-11-11 | ||
JP2002327293 | 2002-11-11 | ||
JP2003376234A JP4708697B2 (ja) | 2002-11-11 | 2003-11-05 | エピタキシャルシリコンウェーハ |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008030316A Division JP4817078B2 (ja) | 2002-11-11 | 2008-02-12 | シリコンウェーハ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004175658A JP2004175658A (ja) | 2004-06-24 |
JP4708697B2 true JP4708697B2 (ja) | 2011-06-22 |
Family
ID=32716123
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003376234A Expired - Lifetime JP4708697B2 (ja) | 2002-11-11 | 2003-11-05 | エピタキシャルシリコンウェーハ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4708697B2 (ja) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4590876B2 (ja) * | 2004-02-04 | 2010-12-01 | 株式会社Sumco | エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法及びその方法で製造されたシリコンウェーハ |
DE102005045337B4 (de) | 2005-09-22 | 2008-08-21 | Siltronic Ag | Epitaxierte Siliciumscheibe und Verfahren zur Herstellung von epitaxierten Siliciumscheiben |
DE102005045339B4 (de) | 2005-09-22 | 2009-04-02 | Siltronic Ag | Epitaxierte Siliciumscheibe und Verfahren zur Herstellung von epitaxierten Siliciumscheiben |
DE102005045338B4 (de) | 2005-09-22 | 2009-04-02 | Siltronic Ag | Epitaxierte Siliciumscheibe und Verfahren zur Herstellung von epitaxierten Siliciumscheiben |
JP4516096B2 (ja) | 2007-05-31 | 2010-08-04 | Sumco Techxiv株式会社 | シリコン単結晶の製造方法 |
JP5074826B2 (ja) | 2007-05-31 | 2012-11-14 | Sumco Techxiv株式会社 | ドーパントの注入方法、及びドーピング装置 |
JP4359320B2 (ja) | 2007-05-31 | 2009-11-04 | Sumco Techxiv株式会社 | ドーピング装置、及びシリコン単結晶の製造方法 |
JP4962406B2 (ja) * | 2008-05-14 | 2012-06-27 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶の育成方法 |
JP2009292669A (ja) * | 2008-06-03 | 2009-12-17 | Sumco Corp | シリコンウェーハ |
US7816765B2 (en) * | 2008-06-05 | 2010-10-19 | Sumco Corporation | Silicon epitaxial wafer and the production method thereof |
JP2010153631A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Sumco Techxiv株式会社 | エピタキシャルシリコンウェーハとその製造方法 |
JP5710104B2 (ja) * | 2009-01-28 | 2015-04-30 | 信越半導体株式会社 | シリコンエピタキシャルウェーハ及びシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 |
JP5152137B2 (ja) * | 2009-09-29 | 2013-02-27 | 信越半導体株式会社 | シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 |
JP2012038973A (ja) | 2010-08-09 | 2012-02-23 | Siltronic Ag | シリコンウエハ及びその製造方法 |
JP5439675B2 (ja) * | 2010-09-21 | 2014-03-12 | 株式会社シリコンテクノロジー | 窒化物半導体形成用基板及び窒化物半導体 |
EP2541589B1 (en) * | 2011-06-30 | 2013-08-28 | Siltronic AG | Layered semiconductor substrate and method for manufacturing it |
-
2003
- 2003-11-05 JP JP2003376234A patent/JP4708697B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004175658A (ja) | 2004-06-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4708697B2 (ja) | エピタキシャルシリコンウェーハ | |
US6478883B1 (en) | Silicon single crystal wafer, epitaxial silicon wafer, and methods for producing them | |
JP3988307B2 (ja) | シリコン単結晶、シリコンウェーハ及びエピタキシャルウェーハ | |
KR101082709B1 (ko) | 실리콘 에피택셜 웨이퍼 및 그 제조 방법 | |
US20030104222A1 (en) | Silicon wafer and epitaxial silicon wafer | |
US6905771B2 (en) | Silicon wafer | |
JP4817078B2 (ja) | シリコンウェーハ | |
JP2007266125A (ja) | シリコンエピタキシャルウェーハ及びその製造方法 | |
JP5609025B2 (ja) | エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法 | |
JP5246065B2 (ja) | エピタキシャルシリコンウェーハとその製造方法 | |
JP5710104B2 (ja) | シリコンエピタキシャルウェーハ及びシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 | |
WO2018186248A1 (ja) | エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法およびエピタキシャルシリコンウェーハ | |
JP5463693B2 (ja) | シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 | |
JP5533869B2 (ja) | エピタキシャルシリコンウェーハとその製造方法 | |
JP5045095B2 (ja) | 半導体デバイスの製造方法 | |
JPH11204534A (ja) | シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 | |
JP3760889B2 (ja) | エピタキシャルウェーハの製造方法 | |
JP3412531B2 (ja) | リンドープシリコン単結晶ウエーハ及びエピタキシャルシリコンウエーハ及びこれらの製造方法 | |
JP5830215B2 (ja) | エピタキシャルウエーハ並びにその製造方法 | |
JP5152137B2 (ja) | シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 | |
US20230132859A1 (en) | Silicon wafer and epitaxial silicon wafer | |
JP3903643B2 (ja) | エピタキシャルウェーハの製造方法 | |
JP2023070067A (ja) | シリコンウェーハおよびエピタキシャルシリコンウェーハ | |
JP2023070019A (ja) | シリコンウェーハおよびエピタキシャルシリコンウェーハ | |
CN116072515A (zh) | 硅晶片和外延硅晶片 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050127 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070712 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070717 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070918 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071211 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080212 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20080411 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20080516 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110222 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110317 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4708697 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
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 |
|
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 |
|
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 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |