JPH06295913A - シリコンウエハの製造方法及びシリコンウエハ - Google Patents
シリコンウエハの製造方法及びシリコンウエハInfo
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- JPH06295913A JPH06295913A JP8355993A JP8355993A JPH06295913A JP H06295913 A JPH06295913 A JP H06295913A JP 8355993 A JP8355993 A JP 8355993A JP 8355993 A JP8355993 A JP 8355993A JP H06295913 A JPH06295913 A JP H06295913A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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- H01L21/3225—Thermally inducing defects using oxygen present in the silicon body for intrinsic gettering
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 比較的低い酸素濃度範囲のウエハであって
も、デバイス活性層はより無欠陥に、かつバルク部にＢ
ＭＤを高い密度で形成し十分なゲッタリング効果を奏す
ることができるシリコンウエハを提供する。 【構成】 チョクラルスキー法により製造された単結晶
シリコンインゴットから製造された格子間酸素濃度［Ｏ
ｉ］が１．５５×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 未満のシリ
コンウエハを、水素ガス雰囲気中あるいは水素ガスと不
活性ガスの混合ガス雰囲気中で、熱処理温度を１１００
℃〜１３００℃、熱処理時間を１分間〜４８時間、熱処
理過程中１０００℃から１３００℃の温度範囲内におけ
る昇温速度を５〜１０℃／ｍｉｎの条件で熱処理を施
す。
も、デバイス活性層はより無欠陥に、かつバルク部にＢ
ＭＤを高い密度で形成し十分なゲッタリング効果を奏す
ることができるシリコンウエハを提供する。 【構成】 チョクラルスキー法により製造された単結晶
シリコンインゴットから製造された格子間酸素濃度［Ｏ
ｉ］が１．５５×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 未満のシリ
コンウエハを、水素ガス雰囲気中あるいは水素ガスと不
活性ガスの混合ガス雰囲気中で、熱処理温度を１１００
℃〜１３００℃、熱処理時間を１分間〜４８時間、熱処
理過程中１０００℃から１３００℃の温度範囲内におけ
る昇温速度を５〜１０℃／ｍｉｎの条件で熱処理を施
す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超ＬＳＩなどの半導体
のデバイス用のシリコンウエハおよびその製造方法に関
するものである。
のデバイス用のシリコンウエハおよびその製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】超ＬＳＩ用半導体デバイスの製造プロセ
スにおいて、ウエハに混入している微量金属不純物およ
びウエハのデバイス活性領域（ウエハ表面から深さ１０
μｍ程度）内に存在する微小欠陥が製造される半導体デ
バイスの特性および信頼性劣化の原因となることがあ
る。そのため、従来よりこれらの金属不純物および微小
欠陥を極力低減するためにさまざまな対策がなされてい
る。
スにおいて、ウエハに混入している微量金属不純物およ
びウエハのデバイス活性領域（ウエハ表面から深さ１０
μｍ程度）内に存在する微小欠陥が製造される半導体デ
バイスの特性および信頼性劣化の原因となることがあ
る。そのため、従来よりこれらの金属不純物および微小
欠陥を極力低減するためにさまざまな対策がなされてい
る。
【０００３】金属不純物を低減させる方法としては、金
属不純物を捕獲（ゲッタリング）するためにサンドブラ
ストなどにより、ウエハ裏面に微小な歪みを設けるバッ
クサイドダメージ法（ＢＳＤ法）がある。また、ウエハ
裏面に多結晶シリコンを堆積する方法も用いられてい
る。
属不純物を捕獲（ゲッタリング）するためにサンドブラ
ストなどにより、ウエハ裏面に微小な歪みを設けるバッ
クサイドダメージ法（ＢＳＤ法）がある。また、ウエハ
裏面に多結晶シリコンを堆積する方法も用いられてい
る。
【０００４】また、後者の対策としては、デバイス活性
領域に微小欠陥を有さない、気相成長させた単結晶シリ
コン層をもつエピタキシャルウエハが用いられている。
領域に微小欠陥を有さない、気相成長させた単結晶シリ
コン層をもつエピタキシャルウエハが用いられている。
【０００５】さらに、両者の対策を同時に行うためにイ
ントリンシックゲッタリング法（ＩＧ法）が開発され
た。ＩＧ法はウエハを高温熱処理することにより、ウエ
ハ表面の酸素を外方に拡散させて微小欠陥の核となる格
子間酸素を減少させ、デバイス活性領域に微小欠陥のな
いｄｅｎｕｄｅｄ ｚｏｎｅ（ＤＺ層）を形成させる。
さらにＤＺ層以下の深い領域（バルク部）では含まれて
いる過剰な格子間酸素が高温熱処理によって析出し、微
小なＳｉＯ2 析出物に代表されるＢＭＤを生成する。こ
れらのＢＭＤがバルク部のシリコンマトリックスに歪み
を及ぼして二次的な転位や積層欠陥を誘起し、金属不純
物をゲッタリングする。
ントリンシックゲッタリング法（ＩＧ法）が開発され
た。ＩＧ法はウエハを高温熱処理することにより、ウエ
ハ表面の酸素を外方に拡散させて微小欠陥の核となる格
子間酸素を減少させ、デバイス活性領域に微小欠陥のな
いｄｅｎｕｄｅｄ ｚｏｎｅ（ＤＺ層）を形成させる。
さらにＤＺ層以下の深い領域（バルク部）では含まれて
いる過剰な格子間酸素が高温熱処理によって析出し、微
小なＳｉＯ2 析出物に代表されるＢＭＤを生成する。こ
れらのＢＭＤがバルク部のシリコンマトリックスに歪み
を及ぼして二次的な転位や積層欠陥を誘起し、金属不純
物をゲッタリングする。
【０００６】ＩＧ法においては、引き上げられた単結晶
シリコンインゴットの熱履歴に影響を受けないこと、お
よびより広い含有酸素濃度範囲のウエハを利用すること
を目的として、複数段の熱処理を施している。まず、前
熱処理においては、酸素含有の不活性ガス雰囲気中で高
温（〜１２００℃）で熱処理を施してウエハ表面から酸
素を外方に拡散させ、もともと存在していた酸素に起因
するＢＭＤ核を縮小・消滅させる。次に酸素雰囲気中の
中段の低温（５００〜９００℃）の熱処理を施してバル
ク部にＢＭＤ核を生成させる。そして最終的に酸素雰囲
気中の中温（〜１０００℃）熱処理により、ＢＭＤ核を
成長させてＢＭＤを生成・成長させている。中段の熱処
理には種々の工夫がなされており、例えば等温アニー
ル、低温からの多段階アニールおよび低温からのランピ
ングアニールなどが代表的である。
シリコンインゴットの熱履歴に影響を受けないこと、お
よびより広い含有酸素濃度範囲のウエハを利用すること
を目的として、複数段の熱処理を施している。まず、前
熱処理においては、酸素含有の不活性ガス雰囲気中で高
温（〜１２００℃）で熱処理を施してウエハ表面から酸
素を外方に拡散させ、もともと存在していた酸素に起因
するＢＭＤ核を縮小・消滅させる。次に酸素雰囲気中の
中段の低温（５００〜９００℃）の熱処理を施してバル
ク部にＢＭＤ核を生成させる。そして最終的に酸素雰囲
気中の中温（〜１０００℃）熱処理により、ＢＭＤ核を
成長させてＢＭＤを生成・成長させている。中段の熱処
理には種々の工夫がなされており、例えば等温アニー
ル、低温からの多段階アニールおよび低温からのランピ
ングアニールなどが代表的である。
【０００７】上記ＩＧ法においては、実際には前段の熱
処理による酸素の外方拡散が十分でなくデバイス活性領
域に微小な酸素析出物（ＢＭＤなど）が残ってしまうこ
とがある。また、複数の熱処理工程が必要なため、作業
性の問題およびコストの問題などにより実用化があまり
進んでいない。
処理による酸素の外方拡散が十分でなくデバイス活性領
域に微小な酸素析出物（ＢＭＤなど）が残ってしまうこ
とがある。また、複数の熱処理工程が必要なため、作業
性の問題およびコストの問題などにより実用化があまり
進んでいない。
【０００８】最近、このような多段階の熱処理を必要と
する方法に代わり、１００％還元性ガスまたは１００％
不活性ガスあるいは還元性ガスと不活性ガスの混合ガス
雰囲気中で高温の熱処理を施すことにより、ウエハ表面
にＤＺ層、バルク部にＢＭＤを形成し、イントリンシッ
クゲッタリング効果（ＩＧ効果）をもたせるウエハの製
造方法も行われている。これらの製造方法に関して本出
願人は特開昭６０−２４７９３５号、特開昭６１−１９
３４５８号、特開昭６１−１９３４５９号、特開昭６１
−１９３４５６号、特開昭６２−１２３０９８号、特開
平２−１７７５４１号などの出願を行っている。
する方法に代わり、１００％還元性ガスまたは１００％
不活性ガスあるいは還元性ガスと不活性ガスの混合ガス
雰囲気中で高温の熱処理を施すことにより、ウエハ表面
にＤＺ層、バルク部にＢＭＤを形成し、イントリンシッ
クゲッタリング効果（ＩＧ効果）をもたせるウエハの製
造方法も行われている。これらの製造方法に関して本出
願人は特開昭６０−２４７９３５号、特開昭６１−１９
３４５８号、特開昭６１−１９３４５９号、特開昭６１
−１９３４５６号、特開昭６２−１２３０９８号、特開
平２−１７７５４１号などの出願を行っている。
【０００９】この方法の代表的な水素雰囲気での熱処理
は、次のような温度プロセスによって行われている。熱
処理温度まで昇温する昇温プロセスは、室温から１００
０℃までは約１０℃／ｍｉｎ程度、１０００℃から１２
００℃までは３℃／ｍｉｎ以下、熱処理は約１２００℃
において１時間以上、降温プロセスは１２００℃から９
００℃程度まで３℃／ｍｉｎ以下である。図１に代表的
な温度プロセスを示す。図１の熱処理操作は、昇温プロ
セスは室温から１０００℃までは１０℃／ｍｉｎ、１０
００℃から１２００℃の間は３℃／ｍｉｎ、熱処理は１
２００℃で１時間、降温プロセスは１２００℃から１０
００℃まで３℃／ｍｉｎ、１０００℃以下は１０℃／ｍ
ｉｎで行っている。
は、次のような温度プロセスによって行われている。熱
処理温度まで昇温する昇温プロセスは、室温から１００
０℃までは約１０℃／ｍｉｎ程度、１０００℃から１２
００℃までは３℃／ｍｉｎ以下、熱処理は約１２００℃
において１時間以上、降温プロセスは１２００℃から９
００℃程度まで３℃／ｍｉｎ以下である。図１に代表的
な温度プロセスを示す。図１の熱処理操作は、昇温プロ
セスは室温から１０００℃までは１０℃／ｍｉｎ、１０
００℃から１２００℃の間は３℃／ｍｉｎ、熱処理は１
２００℃で１時間、降温プロセスは１２００℃から１０
００℃まで３℃／ｍｉｎ、１０００℃以下は１０℃／ｍ
ｉｎで行っている。
【００１０】この熱処理操作において、１０００℃以上
の領域の昇温プロセスでは昇温速度を３℃／ｍｉｎ程度
より高くすると処理中のウエハにスリップが発生してし
まう恐れがある。また、通常使用されている熱処理炉は
断熱や発熱体の制約のため、早い速度で昇温を行うこと
はされていなかった。
の領域の昇温プロセスでは昇温速度を３℃／ｍｉｎ程度
より高くすると処理中のウエハにスリップが発生してし
まう恐れがある。また、通常使用されている熱処理炉は
断熱や発熱体の制約のため、早い速度で昇温を行うこと
はされていなかった。
【００１１】上記熱処理過程によるウエハ構造の形成の
メカニズムについて以下のように推測できる。昇温プロ
セス中では昇温速度が遅いため、バルク部ではＢＭＤの
成長が起こるとともに同時に表層部では酸素の外方拡散
が起こり、表層部の酸素濃度は低下する。熱処理温度に
到達後は、表層部の酸素の外方拡散がより行われ表層部
のＢＭＤ核となる格子間酸素が減少し表層部のＢＭＤの
消滅が加速される。バルク部では高温熱処理のため酸素
がウエハ内を拡散しＢＭＤの収縮が生じる。しかし酸素
減少量が少ないためＢＭＤの消滅は生じない。降温プロ
セス中では、昇温速度が遅いため、理論上はウエハ表層
部でもＢＭＤの成長が生じるが表層部の酸素は外方拡散
により減少しているためＢＭＤは形成されずにＤＺ層と
なる。これに対し、バルク部では再びＢＭＤの成長・析
出が生じる。
メカニズムについて以下のように推測できる。昇温プロ
セス中では昇温速度が遅いため、バルク部ではＢＭＤの
成長が起こるとともに同時に表層部では酸素の外方拡散
が起こり、表層部の酸素濃度は低下する。熱処理温度に
到達後は、表層部の酸素の外方拡散がより行われ表層部
のＢＭＤ核となる格子間酸素が減少し表層部のＢＭＤの
消滅が加速される。バルク部では高温熱処理のため酸素
がウエハ内を拡散しＢＭＤの収縮が生じる。しかし酸素
減少量が少ないためＢＭＤの消滅は生じない。降温プロ
セス中では、昇温速度が遅いため、理論上はウエハ表層
部でもＢＭＤの成長が生じるが表層部の酸素は外方拡散
により減少しているためＢＭＤは形成されずにＤＺ層と
なる。これに対し、バルク部では再びＢＭＤの成長・析
出が生じる。
【００１２】図２にウエハに水素ガス１００％中、図１
に示す様な熱処理を行った場合のウエハ初期酸素濃度と
熱処理後のウエハのバルク部のＢＭＤ密度との関係を●
で示す。図２より熱処理後のバルク部のＢＭＤ密度はウ
エハの初期酸素濃度に依存し、初期酸素濃度が高くなる
につれバルク部のＢＭＤ密度が大きくなることが理解さ
れる。
に示す様な熱処理を行った場合のウエハ初期酸素濃度と
熱処理後のウエハのバルク部のＢＭＤ密度との関係を●
で示す。図２より熱処理後のバルク部のＢＭＤ密度はウ
エハの初期酸素濃度に依存し、初期酸素濃度が高くなる
につれバルク部のＢＭＤ密度が大きくなることが理解さ
れる。
【００１３】近年、高集積化の進むメモリーデバイスな
どではその特性向上のため、出発原料としてのシリコン
ウエハには表面のデバイス活性層をより完全に近い無欠
陥にすることが要求こさ、かつ、複雑化するデバイス製
造プロセス中に混入する金属不純物をゲッタリングする
とができる構造を有することが必要かつ重要となってい
る。
どではその特性向上のため、出発原料としてのシリコン
ウエハには表面のデバイス活性層をより完全に近い無欠
陥にすることが要求こさ、かつ、複雑化するデバイス製
造プロセス中に混入する金属不純物をゲッタリングする
とができる構造を有することが必要かつ重要となってい
る。
【００１４】前者の要求、すなわちより完全な無欠陥層
を形成するには、欠陥の原因となる格子間酸素濃度が低
いものの方が好ましいのであるが、そのようなウエハは
従来の製造方法・条件では製造が難しく生産性、コスト
などの面から問題が多い。また、そのようなウエハは従
来の熱処理工程では内部のバルク部にゲッタリング機能
を十分に果たすに足りる十分な量のＢＭＤを形成する事
が困難である。
を形成するには、欠陥の原因となる格子間酸素濃度が低
いものの方が好ましいのであるが、そのようなウエハは
従来の製造方法・条件では製造が難しく生産性、コスト
などの面から問題が多い。また、そのようなウエハは従
来の熱処理工程では内部のバルク部にゲッタリング機能
を十分に果たすに足りる十分な量のＢＭＤを形成する事
が困難である。
【００１５】本発明は、以上のような問題を解決するた
めになされたものであり、比較的低い酸素濃度範囲のウ
エハであっても、デバイス活性層はより無欠陥に、かつ
バルク部にＢＭＤを高い密度で形成し十分なゲッタリン
グ効果を奏することができるシリコンウエハの製造方法
およびそのようなシリコンウエハを提供することを目的
とする。
めになされたものであり、比較的低い酸素濃度範囲のウ
エハであっても、デバイス活性層はより無欠陥に、かつ
バルク部にＢＭＤを高い密度で形成し十分なゲッタリン
グ効果を奏することができるシリコンウエハの製造方法
およびそのようなシリコンウエハを提供することを目的
とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段と作用】本願の第１の発明
は、チョクラルスキー法により製造された単結晶シリコ
ンインゴットから製造された格子間酸素濃度［Ｏｉ］が
１．５５×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 未満のシリコンウ
エハを、水素ガス雰囲気中あるいは水素ガスと不活性ガ
スの混合ガス雰囲気中で、熱処理温度を１１００℃〜１
３００℃、熱処理時間を１分間〜４８時間、熱処理過程
中１０００℃から１３００℃の温度範囲内における昇温
速度を５〜１０℃／ｍｉｎの条件で熱処理を施すことに
よって、ウエハ表面から少なくとも深さ１０μｍ以上に
わたって大きさが２０ｎｍ以上のＢＭＤが１０3 個／ｃ
ｍ3 以下である無欠陥層を有し、ウエハ内部バルク部の
酸素析出物密度［ＢＭＤ］が、［ＢＭＤ］≦１×１０10
個／ｃｍ3 、かつ［ＢＭＤ］≧ｅｘｐ｛１．１５１×１
０-17 ×［Ｏｉ］＋１．１５１｝個／ｃｍ3 であるウエ
ハを製造することを特徴とするシリコンウエハの製造方
法を要旨とする。また、本願の第２の発明は、チョクラ
ルスキー法により製造された単結晶シリコンインゴット
から製造された格子間酸素濃度［Ｏｉ］が１．５５×１
０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 未満のシリコンウエハを、水素
ガス雰囲気中あるいは水素ガスと不活性ガスの混合ガス
雰囲気中で、熱処理温度を１１００℃〜１３００℃、熱
処理時間を１分間〜４８時間、熱処理過程中１０００℃
から１３００℃の温度範囲内における昇温速度を５〜１
０℃／ｍｉｎの条件で熱処理を施すことによって製造さ
れた、ウエハ表面から少なくとも深さ１０μｍ以上にわ
たって大きさが２０ｎｍ以上のＢＭＤが１０3 個／ｃｍ
3 以下である無欠陥層を有し、ウエハ内部バルク部の酸
素析出物密度［ＢＭＤ］が、［ＢＭＤ］≦１×１０10個
／ｃｍ3 、かつ［ＢＭＤ］≧ｅｘｐ｛１．１５１×１０
-17 ×［Ｏｉ］＋１．１５１｝個／ｃｍ3 であることを
特徴とするシリコンウエハを要旨とする。
は、チョクラルスキー法により製造された単結晶シリコ
ンインゴットから製造された格子間酸素濃度［Ｏｉ］が
１．５５×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 未満のシリコンウ
エハを、水素ガス雰囲気中あるいは水素ガスと不活性ガ
スの混合ガス雰囲気中で、熱処理温度を１１００℃〜１
３００℃、熱処理時間を１分間〜４８時間、熱処理過程
中１０００℃から１３００℃の温度範囲内における昇温
速度を５〜１０℃／ｍｉｎの条件で熱処理を施すことに
よって、ウエハ表面から少なくとも深さ１０μｍ以上に
わたって大きさが２０ｎｍ以上のＢＭＤが１０3 個／ｃ
ｍ3 以下である無欠陥層を有し、ウエハ内部バルク部の
酸素析出物密度［ＢＭＤ］が、［ＢＭＤ］≦１×１０10
個／ｃｍ3 、かつ［ＢＭＤ］≧ｅｘｐ｛１．１５１×１
０-17 ×［Ｏｉ］＋１．１５１｝個／ｃｍ3 であるウエ
ハを製造することを特徴とするシリコンウエハの製造方
法を要旨とする。また、本願の第２の発明は、チョクラ
ルスキー法により製造された単結晶シリコンインゴット
から製造された格子間酸素濃度［Ｏｉ］が１．５５×１
０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 未満のシリコンウエハを、水素
ガス雰囲気中あるいは水素ガスと不活性ガスの混合ガス
雰囲気中で、熱処理温度を１１００℃〜１３００℃、熱
処理時間を１分間〜４８時間、熱処理過程中１０００℃
から１３００℃の温度範囲内における昇温速度を５〜１
０℃／ｍｉｎの条件で熱処理を施すことによって製造さ
れた、ウエハ表面から少なくとも深さ１０μｍ以上にわ
たって大きさが２０ｎｍ以上のＢＭＤが１０3 個／ｃｍ
3 以下である無欠陥層を有し、ウエハ内部バルク部の酸
素析出物密度［ＢＭＤ］が、［ＢＭＤ］≦１×１０10個
／ｃｍ3 、かつ［ＢＭＤ］≧ｅｘｐ｛１．１５１×１０
-17 ×［Ｏｉ］＋１．１５１｝個／ｃｍ3 であることを
特徴とするシリコンウエハを要旨とする。
【００１７】また、本明細書中の酸素濃度はすべてＯｌ
ｄ ＡＳＴＭによる換算係数による値である。
ｄ ＡＳＴＭによる換算係数による値である。
【００１８】一般的にウエハを熱処理する際のＢＭＤの
挙動について説明する。
挙動について説明する。
【００１９】古典的核形成理論によれば、ＢＭＤは酸素
クラスタを均一核として過飽和な酸素が付着および脱離
することによりそれぞれ成長および収縮する。
クラスタを均一核として過飽和な酸素が付着および脱離
することによりそれぞれ成長および収縮する。
【００２０】ある時点で存在するＢＭＤが成長するか縮
小・消滅するかは、その時点でのＢＭＤの大きさ、およ
びそのときの温度（および酸素濃度）によって定まる臨
界核半径によってきまる。臨界核半径は温度に依存し、
高温になれば臨界核半径は増大する。ある温度にウエハ
を保持すると、その温度での臨界核半径よりも既に大き
く成長しているＢＭＤは成長を続け、臨界核半径より小
さい径のＢＭＤは縮小・消滅する。
小・消滅するかは、その時点でのＢＭＤの大きさ、およ
びそのときの温度（および酸素濃度）によって定まる臨
界核半径によってきまる。臨界核半径は温度に依存し、
高温になれば臨界核半径は増大する。ある温度にウエハ
を保持すると、その温度での臨界核半径よりも既に大き
く成長しているＢＭＤは成長を続け、臨界核半径より小
さい径のＢＭＤは縮小・消滅する。
【００２１】本発明者らは以上の知見に基づきこれをウ
エハの製造方法に応用することによってＢＭＤを制御
し、高集積デバイス製造に適したウエハが製造できるこ
とを知得して本発明をなし得たものである。
エハの製造方法に応用することによってＢＭＤを制御
し、高集積デバイス製造に適したウエハが製造できるこ
とを知得して本発明をなし得たものである。
【００２２】本発明は通常のチョクラルスキー法で製造
されたシリコンインゴットから製造されるシリコンウエ
ハであって、含有酸素濃度が比較的低い領域である１．
５５×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 未満のウエハの熱処理
に適用される。これより高い酸素濃度を有するウエハは
前に述べたように本発明の熱処理を施さなくてもＢＭＤ
密度を高くできる。
されたシリコンインゴットから製造されるシリコンウエ
ハであって、含有酸素濃度が比較的低い領域である１．
５５×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 未満のウエハの熱処理
に適用される。これより高い酸素濃度を有するウエハは
前に述べたように本発明の熱処理を施さなくてもＢＭＤ
密度を高くできる。
【００２３】本発明の熱処理は、１００％水素ガス雰囲
気中か、水素ガスと不活性ガスの混合ガス雰囲気中で行
われる。１００％水素ガス雰囲気中で行うことが無欠陥
層の形成、酸素の外方拡散のしやすさおよび熱処理の際
の面荒れが生じにくいなどの面から好ましい。
気中か、水素ガスと不活性ガスの混合ガス雰囲気中で行
われる。１００％水素ガス雰囲気中で行うことが無欠陥
層の形成、酸素の外方拡散のしやすさおよび熱処理の際
の面荒れが生じにくいなどの面から好ましい。
【００２４】本発明の熱処理は１１００℃〜１３００℃
で行われる。１１００℃以下では本発明による効果が得
られず、１３００℃以上では酸素の外方拡散効果は優れ
ているが、装置の安全性と信頼性に問題がある。
で行われる。１１００℃以下では本発明による効果が得
られず、１３００℃以上では酸素の外方拡散効果は優れ
ているが、装置の安全性と信頼性に問題がある。
【００２５】本発明の熱処理時間は１分間〜４８時間で
ある。１分間未満では本発明の効果が得られず、４８時
間を越えて熱処理を行っても効果の向上は見込めない。
ある。１分間未満では本発明の効果が得られず、４８時
間を越えて熱処理を行っても効果の向上は見込めない。
【００２６】本発明の熱処理過程中、１０００℃以上か
ら熱処理温度に到るまでの温度範囲内では昇温速度を５
〜１０℃／ｍｉｎとして昇温する事が必要である。
ら熱処理温度に到るまでの温度範囲内では昇温速度を５
〜１０℃／ｍｉｎとして昇温する事が必要である。
【００２７】１０００℃以上の領域において昇温速度が
５℃／ｍｉｎ未満であると、前述した臨界核半径の増大
速度はＢＭＤの成長速度を追い抜くことが無くなり、Ｂ
ＭＤは成長するかに思える。しかし、本発明のような低
酸素含有量のウエハでは付着する酸素自体が少なく、ま
た、昇温過程を含めた実効のある熱処理時間が長くなる
ため、存在するＢＭＤ核に付着する酸素量（確率）より
脱離する酸素量が多くなってしまうのでＢＭＤの大きさ
が小さくなり、さらには消滅する。したがって密度も小
さくなる。
５℃／ｍｉｎ未満であると、前述した臨界核半径の増大
速度はＢＭＤの成長速度を追い抜くことが無くなり、Ｂ
ＭＤは成長するかに思える。しかし、本発明のような低
酸素含有量のウエハでは付着する酸素自体が少なく、ま
た、昇温過程を含めた実効のある熱処理時間が長くなる
ため、存在するＢＭＤ核に付着する酸素量（確率）より
脱離する酸素量が多くなってしまうのでＢＭＤの大きさ
が小さくなり、さらには消滅する。したがって密度も小
さくなる。
【００２８】１０００℃以上の領域において、本発明で
規定するように昇温速度が５〜１０℃／ｍｉｎである
と、前述の場合とは逆で、熱処理操作全体を通して比較
した場合に、付着する酸素量の方が脱離する酸素量より
多くなるのでＢＭＤの大きさおよび密度が増加すると考
えられる。
規定するように昇温速度が５〜１０℃／ｍｉｎである
と、前述の場合とは逆で、熱処理操作全体を通して比較
した場合に、付着する酸素量の方が脱離する酸素量より
多くなるのでＢＭＤの大きさおよび密度が増加すると考
えられる。
【００２９】１０００℃以上の領域において、昇温速度
が１０℃／ｍｉｎより大きいと、前述した臨界核半径の
増大速度の方が、既に存在するＢＭＤのその温度におけ
る成長速度よりも大きくなり、また、昇温過程の時間が
短くなるので臨界核半径と存在するＢＭＤの径の差がよ
り大きくなり、ＢＭＤは成長せず縮小の方向に向かう。
が１０℃／ｍｉｎより大きいと、前述した臨界核半径の
増大速度の方が、既に存在するＢＭＤのその温度におけ
る成長速度よりも大きくなり、また、昇温過程の時間が
短くなるので臨界核半径と存在するＢＭＤの径の差がよ
り大きくなり、ＢＭＤは成長せず縮小の方向に向かう。
【００３０】このように昇温速度を５〜１０℃／ｍｉｎ
とした場合にのみ高い密度でＢＭＤを形成することがで
きる。
とした場合にのみ高い密度でＢＭＤを形成することがで
きる。
【００３１】熱処理温度においては、表面領域では酸素
の外方拡散が進むため、表面近傍のＢＭＤの周りの酸素
濃度が低くなり消滅は進みＤＺ層が形成される。バルク
部では酸素の外方拡散の効果が及びにくく、酸素濃度の
減少は少ない。本発明の昇温速度で昇温した場合には、
ＢＭＤの大きさは熱処理温度での臨界核半径よりすでに
大きくなっているため、ＢＭＤは成長する。
の外方拡散が進むため、表面近傍のＢＭＤの周りの酸素
濃度が低くなり消滅は進みＤＺ層が形成される。バルク
部では酸素の外方拡散の効果が及びにくく、酸素濃度の
減少は少ない。本発明の昇温速度で昇温した場合には、
ＢＭＤの大きさは熱処理温度での臨界核半径よりすでに
大きくなっているため、ＢＭＤは成長する。
【００３２】降温プロセス中は、表層部ではすでにＢＭ
Ｄが減少し、さらに酸素濃度が小さくなっているため降
温速度を変化させてもＢＭＤは発生・成長しないと考え
られる。バルク部ではＢＭＤがすでに成長しており降温
速度を変化させても大きな影響は無い。ただし、降温速
度は生産性、ウエハの品質（スリップ、面荒れ発生の防
止）、および使用する炉の構造上の問題などから２〜３
００℃／ｍｉｎであることが望ましい。
Ｄが減少し、さらに酸素濃度が小さくなっているため降
温速度を変化させてもＢＭＤは発生・成長しないと考え
られる。バルク部ではＢＭＤがすでに成長しており降温
速度を変化させても大きな影響は無い。ただし、降温速
度は生産性、ウエハの品質（スリップ、面荒れ発生の防
止）、および使用する炉の構造上の問題などから２〜３
００℃／ｍｉｎであることが望ましい。
【００３３】このような熱処理を施すことによって、初
期酸素濃度が１．５５×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 未満
のシリコンウエハを使用して、ウエハ表面から１０μｍ
以上の深さにわたって大きさが２０ｎｍ以上のＢＭＤが
１０3 個／ｃｍ3 以下であるＤＺ層を有し、かつ、ＤＺ
層より深い領域のバルク部のＢＭＤ密度［ＢＭＤ］≦１
×１０10個／ｃｍ3 、かつ［ＢＭＤ］≧ｅｘｐ｛１．１
５１×１０-17 ×［Ｏｉ］＋１．１５１｝個／ｃｍ3 で
あるウエハを製造することができる。
期酸素濃度が１．５５×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 未満
のシリコンウエハを使用して、ウエハ表面から１０μｍ
以上の深さにわたって大きさが２０ｎｍ以上のＢＭＤが
１０3 個／ｃｍ3 以下であるＤＺ層を有し、かつ、ＤＺ
層より深い領域のバルク部のＢＭＤ密度［ＢＭＤ］≦１
×１０10個／ｃｍ3 、かつ［ＢＭＤ］≧ｅｘｐ｛１．１
５１×１０-17 ×［Ｏｉ］＋１．１５１｝個／ｃｍ3 で
あるウエハを製造することができる。
【００３４】このようなウエハは図２のグラフ中の領域
Ａ＋Ｂ＋Ｃで示される。
Ａ＋Ｂ＋Ｃで示される。
【００３５】上述のような初期酸素濃度を有するウエハ
であって、表層部に良好なＤＺ層を有し、バルク部のＢ
ＭＤ密度が上述の範囲内にあるウエハは従来存在せず、
本発明によって初めて提供されるものである。
であって、表層部に良好なＤＺ層を有し、バルク部のＢ
ＭＤ密度が上述の範囲内にあるウエハは従来存在せず、
本発明によって初めて提供されるものである。
【００３６】より好ましいＢＭＤ密度の範囲としては、
１×１０8 個／ｃｍ3 ≦［ＢＭＤ］≦１×１０10個／ｃ
ｍ3 （図２中の領域Ｂ＋Ｃ）であり、さらに［ＢＭＤ］
≦１×１０10個／ｃｍ3 、かつ［ＢＭＤ］≧ｅｘｐ
｛４．６０５×１０-18 ×［Ｏｉ］＋１２．４３４｝個
／ｃｍ3 （図２中の領域Ｃ）である。
１×１０8 個／ｃｍ3 ≦［ＢＭＤ］≦１×１０10個／ｃ
ｍ3 （図２中の領域Ｂ＋Ｃ）であり、さらに［ＢＭＤ］
≦１×１０10個／ｃｍ3 、かつ［ＢＭＤ］≧ｅｘｐ
｛４．６０５×１０-18 ×［Ｏｉ］＋１２．４３４｝個
／ｃｍ3 （図２中の領域Ｃ）である。
【００３７】このような範囲のＢＭＤ密度を有するウエ
ハは十分なゲッタリング機能を有し、かつ表層のデバイ
ス活性層は良好な無欠陥のＤＺ層となる。
ハは十分なゲッタリング機能を有し、かつ表層のデバイ
ス活性層は良好な無欠陥のＤＺ層となる。
【００３８】表層部のＤＺ層中のＢＭＤは実質的に０で
あることが好ましい。ＤＺ層中のＢＭＤを上記のように
規定した理由は、現在の装置のＢＭＤの大きさの検出限
界が２０ｎｍであるからであり、ＢＭＤ密度が１０3 個
／ｃｍ3 を越えるともはや無欠陥とはいえず、製造され
るデバイスの特性に悪影響を及ぼすためである。
あることが好ましい。ＤＺ層中のＢＭＤを上記のように
規定した理由は、現在の装置のＢＭＤの大きさの検出限
界が２０ｎｍであるからであり、ＢＭＤ密度が１０3 個
／ｃｍ3 を越えるともはや無欠陥とはいえず、製造され
るデバイスの特性に悪影響を及ぼすためである。
【００３９】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する使用したウ
エハはすべてチョクラルスキー法によって引き上げられ
たシリコンインゴットから切り出し、通常の方法によっ
て製造され、鏡面加工を施したシリコンウエハを用い
た。これらのウエハは、Ｎタイプ、面方位（１００）、
比抵抗１〜１０００Ω／ｃｍ、初期格子間酸素濃度［Ｏ
ｉ］は１．４５〜１．７４×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
である。
エハはすべてチョクラルスキー法によって引き上げられ
たシリコンインゴットから切り出し、通常の方法によっ
て製造され、鏡面加工を施したシリコンウエハを用い
た。これらのウエハは、Ｎタイプ、面方位（１００）、
比抵抗１〜１０００Ω／ｃｍ、初期格子間酸素濃度［Ｏ
ｉ］は１．４５〜１．７４×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
である。
【００４０】実施例１ 前記ウエハのうち、［Ｏｉ］が１．５１×１０18ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を６．３℃／ｍｉｎ、
降温速度を１０℃／ｍｉｎとした。
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を６．３℃／ｍｉｎ、
降温速度を１０℃／ｍｉｎとした。
【００４１】実施例２ 前記ウエハのうち、［Ｏｉ］が１．４５×１０18ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を８．５℃／ｍｉｎ、
降温速度を３．８℃／ｍｉｎとした。
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を８．５℃／ｍｉｎ、
降温速度を３．８℃／ｍｉｎとした。
【００４２】比較例１ 前記ウエハのうち、［Ｏｉ］が１．７０×１０18ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を３０℃／ｍｉｎ、降
温速度を３００℃／ｍｉｎとした。
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を３０℃／ｍｉｎ、降
温速度を３００℃／ｍｉｎとした。
【００４３】比較例２ 前記ウエハのうち、［Ｏｉ］が１．６１×１０18ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を３０℃／ｍｉｎ、降
温速度を３００℃／ｍｉｎとした。
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を３０℃／ｍｉｎ、降
温速度を３００℃／ｍｉｎとした。
【００４４】比較例３ 前記ウエハのうち、［Ｏｉ］が１．５１×１０18ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を３０℃／ｍｉｎ、降
温速度を３００℃／ｍｉｎとした。
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を３０℃／ｍｉｎ、降
温速度を３００℃／ｍｉｎとした。
【００４５】比較例４ 前記ウエハのうち、［Ｏｉ］が１．７０×１０18ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を３０℃／ｍｉｎ、降
温速度を３．８℃／ｍｉｎとした。
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を３０℃／ｍｉｎ、降
温速度を３．８℃／ｍｉｎとした。
【００４６】比較例５ 前記ウエハのうち、［Ｏｉ］が１．７０×１０18ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を３０℃／ｍｉｎ、降
温速度を３０℃／ｍｉｎとしたした。
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を３０℃／ｍｉｎ、降
温速度を３０℃／ｍｉｎとしたした。
【００４７】比較例６ 前記ウエハのうち、［Ｏｉ］が１．６１×１０18ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を６．３℃／ｍｉｎ、
降温速度を１０℃／ｍｉｎとした。
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を６．３℃／ｍｉｎ、
降温速度を１０℃／ｍｉｎとした。
【００４８】比較例７ 前記ウエハのうち、［Ｏｉ］が１．７０×１０18ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を３．８℃／ｍｉｎ、
降温速度を３．８℃ ／ｍｉｎとした。
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を３．８℃／ｍｉｎ、
降温速度を３．８℃ ／ｍｉｎとした。
【００４９】比較例８ 前記ウエハのうち、［Ｏｉ］が１．７０×１０18ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を３．８℃／ｍｉｎ、
降温速度を３００℃／ｍｉｎとした。
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を３．８℃／ｍｉｎ、
降温速度を３００℃／ｍｉｎとした。
【００５０】比較例９ 前記ウエハのうち、［Ｏｉ］が１．５０×１０18ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を２〜３℃／ｍｉｎ、
降温速度を２〜３℃／ｍｉｎとした。
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を２〜３℃／ｍｉｎ、
降温速度を２〜３℃／ｍｉｎとした。
【００５１】比較例１０ 前記ウエハのうち、［Ｏｉ］が１．５６×１０18ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を２〜３℃／ｍｉｎ、
降温速度を２〜３℃／ｍｉｎとした。
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を２〜３℃／ｍｉｎ、
降温速度を２〜３℃／ｍｉｎとした。
【００５２】比較例１１ 前記ウエハのうち、［Ｏｉ］が１．６０×１０18ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を２〜３℃／ｍｉｎ、
降温速度を２〜３℃／ｍｉｎとした。
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を２〜３℃／ｍｉｎ、
降温速度を２〜３℃／ｍｉｎとした。
【００５３】比較例１２ 前記ウエハのうち、［Ｏｉ］が１．７４×１０18ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を２〜３℃／ｍｉｎ、
降温速度を２〜３℃／ｍｉｎとした。
ｍｓ／ｃｍ3 のウエハを１００％水素ガス雰囲気中、１
２００℃で１時間熱処理を行った。ただし、１０００℃
から１２００℃の範囲の昇温速度を２〜３℃／ｍｉｎ、
降温速度を２〜３℃／ｍｉｎとした。
【００５４】これらの実施例および比較例の熱処理を行
ったウエハを断面（（１１０）面）から赤外線トモグラ
フ法により生成したＢＭＤの密度を測定した。使用した
赤外線トモグラフ法における、検出可能なＢＭＤ最小サ
イズは２０ｎｍである。この方法は測定領域によりＢＭ
Ｄ密度の検出限界が異なる。本測定ではウエハ表面上で
４×２００μｍ、深さ１８５μｍの直方体形状の領域で
測定を行った。この場合のＢＭＤ密度の測定限界は６．
８×１０6 個／ｃｍ3 である。このような条件では本発
明で規定する、大きさ２０ｎｍ以上のＢＭＤが１０3 個
／ｃｍ3 以下のＤＺ層の厚さは典型的視野で初めてＢＭ
Ｄが検出される表面からの深さに相当する。
ったウエハを断面（（１１０）面）から赤外線トモグラ
フ法により生成したＢＭＤの密度を測定した。使用した
赤外線トモグラフ法における、検出可能なＢＭＤ最小サ
イズは２０ｎｍである。この方法は測定領域によりＢＭ
Ｄ密度の検出限界が異なる。本測定ではウエハ表面上で
４×２００μｍ、深さ１８５μｍの直方体形状の領域で
測定を行った。この場合のＢＭＤ密度の測定限界は６．
８×１０6 個／ｃｍ3 である。このような条件では本発
明で規定する、大きさ２０ｎｍ以上のＢＭＤが１０3 個
／ｃｍ3 以下のＤＺ層の厚さは典型的視野で初めてＢＭ
Ｄが検出される表面からの深さに相当する。
【００５５】測定結果を熱処理条件と併せて表１、表２
に示す。また、図２にウエハの初期酸素濃度とＢＭＤ密
度の関係をグラフにしたものを示す。
に示す。また、図２にウエハの初期酸素濃度とＢＭＤ密
度の関係をグラフにしたものを示す。
【００５６】
【表１】
【表２】 表１、表２および図２から明らかなように、本発明の熱
処理を施したウエハは初期酸素濃度［Ｏｉ］が低いもの
であっても良好なＤＺ層が形成され、更にバルク部に形
成されるＢＭＤを高密度とすることができる。すなわ
ち、表面から少なくとも深さ１０μｍ以上にわたって大
きさが２０ｎｍ以上のＢＭＤが１０3 個／ｃｍ3 以下で
ある無欠陥層を有し、ウエハ内部バルク部の酸素析出物
密度［ＢＭＤ］が、［ＢＭＤ］≦１×１０10個／ｃ
ｍ3 、かつ［ＢＭＤ］≧ｅｘｐ｛１．１５１×１０-18
×［Ｏｉ］＋１．１５１｝個／ｃｍ3 であるウエハを製
造することができる。
処理を施したウエハは初期酸素濃度［Ｏｉ］が低いもの
であっても良好なＤＺ層が形成され、更にバルク部に形
成されるＢＭＤを高密度とすることができる。すなわ
ち、表面から少なくとも深さ１０μｍ以上にわたって大
きさが２０ｎｍ以上のＢＭＤが１０3 個／ｃｍ3 以下で
ある無欠陥層を有し、ウエハ内部バルク部の酸素析出物
密度［ＢＭＤ］が、［ＢＭＤ］≦１×１０10個／ｃ
ｍ3 、かつ［ＢＭＤ］≧ｅｘｐ｛１．１５１×１０-18
×［Ｏｉ］＋１．１５１｝個／ｃｍ3 であるウエハを製
造することができる。
【００５７】これに対し、比較例から理解されるよう
に、本発明の範囲外の条件で熱処理を行ったウエハは初
期酸素濃度が高いほど形成されるＢＭＤも多いが、低酸
素濃度のウエハでは形成されるＢＭＤ密度が低くなって
しまうことがわかる。比較例３および９では無欠陥層は
形成されるもののウエハ内部のバルク部のＢＭＤが低密
度であり、十分なゲッタリング機能が果たせない恐れが
ある。
に、本発明の範囲外の条件で熱処理を行ったウエハは初
期酸素濃度が高いほど形成されるＢＭＤも多いが、低酸
素濃度のウエハでは形成されるＢＭＤ密度が低くなって
しまうことがわかる。比較例３および９では無欠陥層は
形成されるもののウエハ内部のバルク部のＢＭＤが低密
度であり、十分なゲッタリング機能が果たせない恐れが
ある。
【００５８】また、本発明のウエハは、上記のように構
成されているのでデバイス活性層が無欠陥となり、バル
ク部にＢＭＤが十分に形成されているので、良好な特性
を有するデバイスを歩留まりよく製造することができ
る。
成されているのでデバイス活性層が無欠陥となり、バル
ク部にＢＭＤが十分に形成されているので、良好な特性
を有するデバイスを歩留まりよく製造することができ
る。
【００５９】本発明の熱処理において、昇温プロセス、
熱処理、降温プロセスにわたって同一のガス雰囲気で行
うことが好ましいが、それぞれにおいて雰囲気ガスの組
成を変化させてもよい。ただし、熱処理は、水素ガス雰
囲気あるいは水素ガスと不活性ガスとの混合雰囲気中で
行うことが必要である。
熱処理、降温プロセスにわたって同一のガス雰囲気で行
うことが好ましいが、それぞれにおいて雰囲気ガスの組
成を変化させてもよい。ただし、熱処理は、水素ガス雰
囲気あるいは水素ガスと不活性ガスとの混合雰囲気中で
行うことが必要である。
【００６０】
【発明の効果】本発明により初期酸素濃度の低いウエハ
でも形成されるＢＭＤ密度を高くでき、その結果十分な
ゲッタリング機能を有しているので良好な特性を有する
高集積デバイスを歩留まりよく製造することができる。
また、そのようなウエハを提供することができる。
でも形成されるＢＭＤ密度を高くでき、その結果十分な
ゲッタリング機能を有しているので良好な特性を有する
高集積デバイスを歩留まりよく製造することができる。
また、そのようなウエハを提供することができる。
【図１】従来の熱処理の温度プロセスを示す図。
【図２】ウエハの初期酸素濃度と熱処理後のＢＭＤ密度
の関係を示す図。
の関係を示す図。
フロントページの続き (72)発明者 鹿島 一日兒 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミッ クス株式会社開発研究所内 (72)発明者 桐野 好生 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミッ クス株式会社開発研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 チョクラルスキー法により製造された単
結晶シリコンインゴットから製造された格子間酸素濃度
［Ｏｉ］が１．５５×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 未満の
シリコンウエハを、水素ガス雰囲気中あるいは水素ガス
と不活性ガスの混合ガス雰囲気中で、熱処理温度を１１
００℃〜１３００℃、熱処理時間を１分間〜４８時間、
熱処理過程中１０００℃から１３００℃の温度範囲内に
おける昇温速度を５〜１０℃／ｍｉｎの条件で熱処理を
施すことによって、ウエハ表面から少なくとも深さ１０
μｍ以上にわたって大きさが２０ｎｍ以上のＢＭＤが１
０3 個／ｃｍ3 以下である無欠陥層を有し、ウエハ内部
バルク部の酸素析出物密度［ＢＭＤ］が、［ＢＭＤ］≦
１×１０10個／ｃｍ3 、かつ［ＢＭＤ］≧ｅｘｐ｛１．
１５１×１０-17 ×［Ｏｉ］＋１．１５１｝個／ｃｍ3
であるウエハを製造することを特徴とするシリコンウエ
ハの製造方法。 - 【請求項２】 チョクラルスキー法により製造された単
結晶シリコンインゴットから製造された格子間酸素濃度
［Ｏｉ］が１．５５×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 未満の
シリコンウエハを、水素ガス雰囲気中あるいは水素ガス
と不活性ガスの混合ガス雰囲気中で、熱処理温度を１１
００℃〜１３００℃、熱処理時間を１分間〜４８時間、
熱処理過程中１０００℃から１３００℃の温度範囲内に
おける昇温速度を５〜１０℃／ｍｉｎの条件で熱処理を
施すことによって製造された、ウエハ表面から少なくと
も深さ１０μｍ以上にわたって大きさが２０ｎｍ以上の
ＢＭＤが１０3 個／ｃｍ3 以下である無欠陥層を有し、
ウエハ内部バルク部の酸素析出物密度［ＢＭＤ］が、
［ＢＭＤ］≦１×１０10個／ｃｍ3 、かつ［ＢＭＤ］≧
ｅｘｐ｛１．１５１×１０-17 ×［Ｏｉ］＋１．１５
１｝個／ｃｍ3 であることを特徴とするシリコンウエ
ハ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5083559A JP3022045B2 (ja) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | シリコンウエハの製造方法及びシリコンウエハ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5083559A JP3022045B2 (ja) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | シリコンウエハの製造方法及びシリコンウエハ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06295913A true JPH06295913A (ja) | 1994-10-21 |
| JP3022045B2 JP3022045B2 (ja) | 2000-03-15 |
Family
ID=13805877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5083559A Expired - Fee Related JP3022045B2 (ja) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | シリコンウエハの製造方法及びシリコンウエハ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3022045B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19609107A1 (de) * | 1995-03-09 | 1996-09-12 | Toshiba Ceramics Co | Siliciumwafer mit gesteuerter BMD-Konzentration im Innern und mit guter DZ-Schicht sowie Verfahren zu seiner Herstellung |
| JPH11150119A (ja) * | 1997-11-14 | 1999-06-02 | Sumitomo Sitix Corp | シリコン半導体基板の熱処理方法とその装置 |
| US7311775B2 (en) | 2004-02-09 | 2007-12-25 | Sumco Corporation | Method for heat-treating silicon wafer and silicon wafer |
| JP2010515261A (ja) * | 2006-12-28 | 2010-05-06 | エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド | 平滑なウェハの製造方法 |
| EP1959486B1 (en) * | 2007-02-16 | 2014-07-16 | Sumco Corporation | Method of manufacturing a silicon wafer |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109830437B (zh) * | 2019-01-25 | 2021-05-28 | 西安奕斯伟硅片技术有限公司 | 一种晶圆热处理方法和晶圆 |
-
1993
- 1993-04-09 JP JP5083559A patent/JP3022045B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19609107A1 (de) * | 1995-03-09 | 1996-09-12 | Toshiba Ceramics Co | Siliciumwafer mit gesteuerter BMD-Konzentration im Innern und mit guter DZ-Schicht sowie Verfahren zu seiner Herstellung |
| US5788763A (en) * | 1995-03-09 | 1998-08-04 | Toshiba Ceramics Co., Ltd. | Manufacturing method of a silicon wafer having a controlled BMD concentration |
| DE19609107B4 (de) * | 1995-03-09 | 2006-07-27 | Toshiba Ceramics Co., Ltd. | Verfahren zum Herstellen von Siliziumwafern |
| JPH11150119A (ja) * | 1997-11-14 | 1999-06-02 | Sumitomo Sitix Corp | シリコン半導体基板の熱処理方法とその装置 |
| US7311775B2 (en) | 2004-02-09 | 2007-12-25 | Sumco Corporation | Method for heat-treating silicon wafer and silicon wafer |
| JP2010515261A (ja) * | 2006-12-28 | 2010-05-06 | エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド | 平滑なウェハの製造方法 |
| EP1959486B1 (en) * | 2007-02-16 | 2014-07-16 | Sumco Corporation | Method of manufacturing a silicon wafer |
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|---|---|
| JP3022045B2 (ja) | 2000-03-15 |
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