JPH0992588A - シリコン単結晶基板 - Google Patents
シリコン単結晶基板Info
- Publication number
- JPH0992588A JPH0992588A JP26610595A JP26610595A JPH0992588A JP H0992588 A JPH0992588 A JP H0992588A JP 26610595 A JP26610595 A JP 26610595A JP 26610595 A JP26610595 A JP 26610595A JP H0992588 A JPH0992588 A JP H0992588A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- composition ratio
- substrate
- ratio
- isotope
- single crystal
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱処理による酸素析出およびサーマルドナー
の発生の少ないシリコン単結晶を提供する。 【構成】 シリコン結晶中の同位体Ｓｉ28、Ｓｉ29、Ｓ
ｉ30の組成比を、天然のものから１０％以上ずれたもの
とし、Ｓｉ29やＳｉ30が結晶引き上げ時に固まりを作り
にくいものとする。その組成比の材料により基板を作製
する（ａ）か、あるいはその材料のエピタキシャル層を
有する基板を作製する（ｂ）。 【効果】 Ｓｉ29やＳｉ30の固まりは酸素析出の核とな
る。Ｓｉ29、Ｓｉ30の固まりの密度が低くなったことに
より、酸素析出が抑制され、サマードナーの発生が抑え
られる。
の発生の少ないシリコン単結晶を提供する。 【構成】 シリコン結晶中の同位体Ｓｉ28、Ｓｉ29、Ｓ
ｉ30の組成比を、天然のものから１０％以上ずれたもの
とし、Ｓｉ29やＳｉ30が結晶引き上げ時に固まりを作り
にくいものとする。その組成比の材料により基板を作製
する（ａ）か、あるいはその材料のエピタキシャル層を
有する基板を作製する（ｂ）。 【効果】 Ｓｉ29やＳｉ30の固まりは酸素析出の核とな
る。Ｓｉ29、Ｓｉ30の固まりの密度が低くなったことに
より、酸素析出が抑制され、サマードナーの発生が抑え
られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体デバイスのサ
ブストレートとして用いられるシリコン単結晶基板に関
するものである。
ブストレートとして用いられるシリコン単結晶基板に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスのシリコン単結晶基板と
しては、特殊用途の場合を除き、引き上げ法により形成
されたいわゆるＣＺ基板が用いられる。引き上げ法には
通常石英（ＳｉＯ2 ）製の坩堝が使用されるため、ＣＺ
基板には、酸素が１０17〜１０18／ｃｍ3 程度含まれ
る。この酸素は当初固溶状態で格子間に存在しているが
熱処理を経ることにより析出する。この酸素析出には析
出核となるものが必要である。
しては、特殊用途の場合を除き、引き上げ法により形成
されたいわゆるＣＺ基板が用いられる。引き上げ法には
通常石英（ＳｉＯ2 ）製の坩堝が使用されるため、ＣＺ
基板には、酸素が１０17〜１０18／ｃｍ3 程度含まれ
る。この酸素は当初固溶状態で格子間に存在しているが
熱処理を経ることにより析出する。この酸素析出には析
出核となるものが必要である。
【０００３】酸素を含むシリコン単結晶では、４５０℃
程度の熱処理によりサーマルドナー（ thermal donor）
が発生し抵抗率が低下する。このサーマルドナーの発生
には酸素の析出が密接に関係しているものと考えられて
いる。而して、シリコン単結晶には、通常同位体が含ま
れており、濃縮などの特別の加工が加えられない限り、
その同位体比は、天然シリコンの同位体存在比のままで
ある。
程度の熱処理によりサーマルドナー（ thermal donor）
が発生し抵抗率が低下する。このサーマルドナーの発生
には酸素の析出が密接に関係しているものと考えられて
いる。而して、シリコン単結晶には、通常同位体が含ま
れており、濃縮などの特別の加工が加えられない限り、
その同位体比は、天然シリコンの同位体存在比のままで
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のシリコ
ン単結晶では、熱処理によって結晶中に酸素析出物が生
成されたり、サーマルドナーが生成されたりする現象が
あり、従来のシリコン単結晶基板を用いた半導体装置の
特性を制御しきれないという問題があり、また、素子の
特性のバラツキが大きくなるという問題があった。した
がって、この発明の目的とするところは、酸素析出の抑
制されたシリコン単結晶基板を提供しうるようにするこ
とである。
ン単結晶では、熱処理によって結晶中に酸素析出物が生
成されたり、サーマルドナーが生成されたりする現象が
あり、従来のシリコン単結晶基板を用いた半導体装置の
特性を制御しきれないという問題があり、また、素子の
特性のバラツキが大きくなるという問題があった。した
がって、この発明の目的とするところは、酸素析出の抑
制されたシリコン単結晶基板を提供しうるようにするこ
とである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるシリコン単結晶基板は、少なくともデ
バイスの形成される領域でのＳｉ28の同位体Ｓｉ29、Ｓ
ｉ30の組成比が天然のＳｉでの組成比から±１０％以上
ずれており、かつ、Ｓｉ28、Ｓｉ29、Ｓｉ30のいずれの
組成比も９９％以下であることを特徴とするものであ
る。
めの本発明によるシリコン単結晶基板は、少なくともデ
バイスの形成される領域でのＳｉ28の同位体Ｓｉ29、Ｓ
ｉ30の組成比が天然のＳｉでの組成比から±１０％以上
ずれており、かつ、Ｓｉ28、Ｓｉ29、Ｓｉ30のいずれの
組成比も９９％以下であることを特徴とするものであ
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。本発明のシリコン単結晶基
板では、少なくともデバイス形成領域において、結晶中
の同位体Ｓｉ29、Ｓｉ30の存在比が天然での存在比から
±１０％以上ずれている。天然のシリコン同位体存在比
は、Ｓｉ28：Ｓｉ29：Ｓｉ30＝９２．２３：４．６７：
３．１０であるので、 Ｓｉ29の存在比：４．２０％以下、または５．１４％以
上 Ｓｉ30の存在比：２．７９％以下、または３．４１％以
上 ということになる。本発明によるシリコン単結晶基板の
もう一つの満たすべき条件は、Ｓｉ28、Ｓｉ29、Ｓｉ30
のいずれの存在比も９９％以下になされていることであ
る。
て図面を参照して説明する。本発明のシリコン単結晶基
板では、少なくともデバイス形成領域において、結晶中
の同位体Ｓｉ29、Ｓｉ30の存在比が天然での存在比から
±１０％以上ずれている。天然のシリコン同位体存在比
は、Ｓｉ28：Ｓｉ29：Ｓｉ30＝９２．２３：４．６７：
３．１０であるので、 Ｓｉ29の存在比：４．２０％以下、または５．１４％以
上 Ｓｉ30の存在比：２．７９％以下、または３．４１％以
上 ということになる。本発明によるシリコン単結晶基板の
もう一つの満たすべき条件は、Ｓｉ28、Ｓｉ29、Ｓｉ30
のいずれの存在比も９９％以下になされていることであ
る。
【０００７】本発明によるシリコン単結晶基板では、図
１（ａ）に示すように、基板全体が上記の同位体比に成
分比が調整されたＳｉ基板１であるか、あるいは、図１
（ｂ）に示すように、成分比が調整されないＳｉ基板３
上に、上記の同位体比に成分比が調整されたＳｉエピタ
キシャル層２の結晶層を設けたものである。これらの成
分比が調整された基板ないし結晶は、周知の同位体分離
技術を用いて各同位体に分離後、所望の同位体比に調合
することにより、あるいは天然のシリコンより特定の同
位体を引き抜くことにより若しくは天然のシリコンに特
定の同位体を添加することにより形成することができ
る。
１（ａ）に示すように、基板全体が上記の同位体比に成
分比が調整されたＳｉ基板１であるか、あるいは、図１
（ｂ）に示すように、成分比が調整されないＳｉ基板３
上に、上記の同位体比に成分比が調整されたＳｉエピタ
キシャル層２の結晶層を設けたものである。これらの成
分比が調整された基板ないし結晶は、周知の同位体分離
技術を用いて各同位体に分離後、所望の同位体比に調合
することにより、あるいは天然のシリコンより特定の同
位体を引き抜くことにより若しくは天然のシリコンに特
定の同位体を添加することにより形成することができ
る。
【０００８】シリコン単結晶における酸素析出過程につ
いての研究において、本発明者は、特定の同位体比のシ
リコン単結晶において酸素が析出しやすいことを見いだ
した。したがって、この酸素を析出させやすい同位体比
のシリコンを避けることにより、酸素析出の抑制された
シリコン単結晶を得ることができる。
いての研究において、本発明者は、特定の同位体比のシ
リコン単結晶において酸素が析出しやすいことを見いだ
した。したがって、この酸素を析出させやすい同位体比
のシリコンを避けることにより、酸素析出の抑制された
シリコン単結晶を得ることができる。
【０００９】シリコン単結晶は主に液相から固相に徐冷
することで作られるが、その際にわずかに凝固点の高い
Ｓｉ29やＳｉ30が先に凝集して結晶中に微細な固まりを
作る。この質量数の僅かに異なる元素の固まりは酸素析
出の核となり得る。天然のシリコン同位体存在比は、上
述のように、Ｓｉ28：Ｓｉ29：Ｓｉ30＝９２．２３：
４．６７：３．１０であるが、この程度の存在比の場合
特に固まりが生じやすい。しかし、例えば、Ｓｉ29とＳ
ｉ30を天然の半分以下とした、同位体存在比：Ｓｉ28：
Ｓｉ29：Ｓｉ30＝９６．５：２．０：１．５のシリコン
では、固まりは生じにくく、Ｓｉ29とＳｉ30はＳｉ28結
晶内に均等に分散される傾向にある。また、固まりが形
成されてもその大きさと密度は低く抑えられる。固まり
の大きさが小さい場合には酸素析出の核となる可能性は
低くなる。また、逆に、Ｓｉ29、Ｓｉ30の存在比を上げ
て、例えば、Ｓｉ28：Ｓｉ29＝５０：５０、としたシリ
コンでは同位体は混じり合って固まりが形成されること
はない。
することで作られるが、その際にわずかに凝固点の高い
Ｓｉ29やＳｉ30が先に凝集して結晶中に微細な固まりを
作る。この質量数の僅かに異なる元素の固まりは酸素析
出の核となり得る。天然のシリコン同位体存在比は、上
述のように、Ｓｉ28：Ｓｉ29：Ｓｉ30＝９２．２３：
４．６７：３．１０であるが、この程度の存在比の場合
特に固まりが生じやすい。しかし、例えば、Ｓｉ29とＳ
ｉ30を天然の半分以下とした、同位体存在比：Ｓｉ28：
Ｓｉ29：Ｓｉ30＝９６．５：２．０：１．５のシリコン
では、固まりは生じにくく、Ｓｉ29とＳｉ30はＳｉ28結
晶内に均等に分散される傾向にある。また、固まりが形
成されてもその大きさと密度は低く抑えられる。固まり
の大きさが小さい場合には酸素析出の核となる可能性は
低くなる。また、逆に、Ｓｉ29、Ｓｉ30の存在比を上げ
て、例えば、Ｓｉ28：Ｓｉ29＝５０：５０、としたシリ
コンでは同位体は混じり合って固まりが形成されること
はない。
【００１０】本願発明では、このようにシリコンの同位
体比を天然の比から変化させることで、析出核となり得
る同位体の固まりの大きさと密度を制御し、これにより
酸素析出物やサーマルドナーの発生を抑制している。而
して、特定の同位体の純度を大幅に上げようとすると、
純度に応じてコストが幾何級数的に上昇する。ところ
が、本発明者の実験によれば、高純度に純度を上げても
酸素析出物の観点からは、特別の効果は得られなかっ
た。よって、本発明においては、各同位体の純度を９９
％以下に限定している。このような本発明のシリコン単
結晶基板を用いて半導体装置を製造する場合、欠陥の発
生を抑制して、半導体デバイスの製造歩留りを向上させ
ることができるとともに極めて均一な特性のデバイスを
得ることができる。
体比を天然の比から変化させることで、析出核となり得
る同位体の固まりの大きさと密度を制御し、これにより
酸素析出物やサーマルドナーの発生を抑制している。而
して、特定の同位体の純度を大幅に上げようとすると、
純度に応じてコストが幾何級数的に上昇する。ところ
が、本発明者の実験によれば、高純度に純度を上げても
酸素析出物の観点からは、特別の効果は得られなかっ
た。よって、本発明においては、各同位体の純度を９９
％以下に限定している。このような本発明のシリコン単
結晶基板を用いて半導体装置を製造する場合、欠陥の発
生を抑制して、半導体デバイスの製造歩留りを向上させ
ることができるとともに極めて均一な特性のデバイスを
得ることができる。
【００１１】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。 ［第１の実施例］Ｓｉ28に対するＳｉ29とＳｉ30の比を
天然の２倍に増加させた。すなわち、Ｓｉ28：Ｓｉ29：
Ｓｉ30＝８４．４６：９．３４：６．２０の同位体比の
シリコン基板を得、これを電気炉で１０００℃、１６時
間、窒素雰囲気で熱処理した。図２は、熱処理後のＳｉ
基板１の酸素析出状況を示す平面図である。同図に示さ
れるように、酸素析出物４は極めて少ない。
天然の２倍に増加させた。すなわち、Ｓｉ28：Ｓｉ29：
Ｓｉ30＝８４．４６：９．３４：６．２０の同位体比の
シリコン基板を得、これを電気炉で１０００℃、１６時
間、窒素雰囲気で熱処理した。図２は、熱処理後のＳｉ
基板１の酸素析出状況を示す平面図である。同図に示さ
れるように、酸素析出物４は極めて少ない。
【００１２】［比較例１］比較のために、天然の同位体
存在比のシリコン基板について同様の熱処理を行った。
図３は、熱処理後の、成分比が調整されないＳｉ基板３
の酸素析出状況を示す平面図である。同図に示されるよ
うに、従来のＳｉ基板では多くの酸素析出物４が認めら
れた。
存在比のシリコン基板について同様の熱処理を行った。
図３は、熱処理後の、成分比が調整されないＳｉ基板３
の酸素析出状況を示す平面図である。同図に示されるよ
うに、従来のＳｉ基板では多くの酸素析出物４が認めら
れた。
【００１３】［第２の実施例］Ｓｉ28に対するＳｉ29と
Ｓｉ30の比を天然の３分の１に減少させた。すなわち、
Ｓｉ28：Ｓｉ29：Ｓｉ30＝９７．４１：１．５６：１．
０３の同位体比のシリコン基板を得、電気炉で４５０
℃、３０分、窒素雰囲気で熱処理した。熱処理後のサー
マルドナーの発生密度は計測装置の測定感度以下であっ
た。
Ｓｉ30の比を天然の３分の１に減少させた。すなわち、
Ｓｉ28：Ｓｉ29：Ｓｉ30＝９７．４１：１．５６：１．
０３の同位体比のシリコン基板を得、電気炉で４５０
℃、３０分、窒素雰囲気で熱処理した。熱処理後のサー
マルドナーの発生密度は計測装置の測定感度以下であっ
た。
【００１４】［比較例２］比較のために、天然の同位体
存在比のシリコン基板について同様の熱処理を行ったと
ころ、サーマルドナーの発生密度は７×１０15ｃｍ-3で
あった。
存在比のシリコン基板について同様の熱処理を行ったと
ころ、サーマルドナーの発生密度は７×１０15ｃｍ-3で
あった。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるシリ
コン単結晶基板は、結晶の引き上げ時にシリコン同位体
が固まりを作りにくい、あるいは固まりの大きさ、密度
が低くなる同位体比とするものであるので、熱処理によ
り発生する酸素析出やサーマルドナーを低く抑えること
ができる。したがって、本発明によれば、製造歩留りを
向上させることができるとともに半導体デバイスの特性
のバラツキを抑えることができる。
コン単結晶基板は、結晶の引き上げ時にシリコン同位体
が固まりを作りにくい、あるいは固まりの大きさ、密度
が低くなる同位体比とするものであるので、熱処理によ
り発生する酸素析出やサーマルドナーを低く抑えること
ができる。したがって、本発明によれば、製造歩留りを
向上させることができるとともに半導体デバイスの特性
のバラツキを抑えることができる。
【図１】本発明の実施の形態を説明するためのシリコン
単結晶基板の断面図。
単結晶基板の断面図。
【図２】本発明の実施例の酸素析出状況を示す平面図。
【図３】従来例の酸素析出状況を示す平面図。
１ 成分比が調整されたＳｉ基板 ２ 成分比が調整されたＳｉエピタキシャル層 ３ 成分比が調整されないＳｉ基板 ４ 酸素析出物
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくともデバイスの形成される領域で
のＳｉ28の同位体Ｓｉ29、Ｓｉ30の組成比が天然のＳｉ
での組成比から±１０％以上ずれており、かつ、Ｓ
ｉ28、Ｓｉ29、Ｓｉ30のいずれの組成比も９９％以下で
あることを特徴とするシリコン単結晶基板。 - 【請求項２】 請求項１において限定された組成比の材
料からなるエピタキシャル層が、組成比の調整されてい
ない単結晶シリコン基板上に形成されていることを特徴
とするシリコン単結晶基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26610595A JP2701809B2 (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | シリコン単結晶基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26610595A JP2701809B2 (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | シリコン単結晶基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0992588A true JPH0992588A (ja) | 1997-04-04 |
| JP2701809B2 JP2701809B2 (ja) | 1998-01-21 |
Family
ID=17426391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26610595A Expired - Lifetime JP2701809B2 (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | シリコン単結晶基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2701809B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005142434A (ja) * | 2003-11-07 | 2005-06-02 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶ウェーハの製造方法及びシリコン単結晶ウェーハ |
-
1995
- 1995-09-21 JP JP26610595A patent/JP2701809B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005142434A (ja) * | 2003-11-07 | 2005-06-02 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶ウェーハの製造方法及びシリコン単結晶ウェーハ |
| JP4529416B2 (ja) * | 2003-11-07 | 2010-08-25 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶ウェーハの製造方法及びシリコン単結晶ウェーハ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2701809B2 (ja) | 1998-01-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS60202952A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH10303208A (ja) | 半導体基板およびその製造方法 | |
| JPH11314997A (ja) | 半導体シリコン単結晶ウェーハの製造方法 | |
| JPH0212920B2 (ja) | ||
| US3625868A (en) | Thin semiconductor growth layer on alumina deficient, crucible-pulled magnesium aluminum spinel monocrystal as well as the method for producing the layer and producing the monocrystals | |
| JP2701809B2 (ja) | シリコン単結晶基板 | |
| JPS60247935A (ja) | 半導体ウエハの製造方法 | |
| EP0552366B1 (en) | Semiconductor device manufacturing process | |
| JPS62275099A (ja) | 半絶縁性リン化インジウム単結晶 | |
| JP2725460B2 (ja) | エピタキシャルウェハーの製造方法 | |
| Scaff | The role of metallurgy in the technology of electronic materials | |
| JPS5821829A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH05121319A (ja) | 半導体装置の製造法 | |
| JPH0534319B2 (ja) | ||
| JPS59121193A (ja) | シリコン結晶 | |
| JPS63198334A (ja) | 半導体シリコンウエ−ハの製造方法 | |
| JP2505222B2 (ja) | 半絶縁体ＧａＡｓ基板の製造方法 | |
| JPH02229796A (ja) | ｐ型低転位密度ＩｎＰ単結晶基板材料 | |
| JPS6296388A (ja) | シリコン単結晶引上用石英ガラスルツボ | |
| JPS6027678A (ja) | 単結晶育成方法 | |
| CA1271393A (en) | Method of manufacturing a semi-insulating single crystal of gallium indium arsenide | |
| RU2035799C1 (ru) | Гетероструктура на основе арсенида - антимонида - висмутида индия и способ ее получения | |
| JPS60148128A (ja) | 半導体基板 | |
| JPS59102899A (ja) | ＧａＰ単結晶の製造方法 | |
| JPH027437A (ja) | シリコン基板の製造方法 |