Silicon wafer and its manufacture
专利汇可以提供Silicon wafer and its manufacture专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且PURPOSE: To provide a silicon wafer having further stable quality and a manufacturing method thereof by adjusting BMD density of an inside of a wafer.
CONSTITUTION: In the title method for manufacturing a silicon wafer 11, a heat history initiallization process for controlling a density of ultrafine oxygen precipitation (embryo) by using a wafer formed of single-crystal silicon ingot and a nucleus control growth treatment process for forming reprecipitation nucleus while controlling it are executed. A silicon wafer is obtained, wherein a BMD density adjustment layer 3 which is formed by this method and has BMD density of 10
6 /cm
3 or more and 10
10 /cm
3 or less is formed in an inside of a wafer.
COPYRIGHT: (C)1996,JPO，下面是Silicon wafer and its manufacture专利的具体信息内容。
の少なくとも１つからなる雰囲気において、７００〜１
０００℃の温度範囲を１５℃／ｍｉｎ以上の昇温速度で加熱昇温する熱処理工程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ーハの製造方法。
ｒの少なくとも１つからなる雰囲気において、８５０〜
９８０℃の温度範囲で０．５〜６０分間保持する熱処理工程であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載のシリコンウエーハの製造方法。
１．８×１０ 18 ａｔｏｍｓ／ｃｍ 3であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシリコンウエーハの製造方法。
５〜５℃／ｍｉｎの昇温速度で加熱昇温する熱処理工程と、１１００〜１３００℃の温度範囲で５分間以上滞在させる熱処理工程を行い、大きさが２０ｎｍ以上の酸素析出物（ＢＭＤ）の密度が１０ 3個／ｃｍ 3以下である無欠陥層（ＤＺ層）をウエーハ表面に形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のシリコンウエーハの製造方法。
酸素析出物（ＢＭＤ）の密度が１０ 6個／ｃｍ 3以上で１０ 10個／ｃｍ 3以下であるＢＭＤ密度調整層をウエーハ内部に形成したことを特徴とするシリコンウエーハ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体デバイス用のシリコンウエーハ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】シリコンウエーハは、単結晶シリコンインゴットから切り出される。
【０００３】シリコン単結晶は、チョクラルスキー法によって製造することができる。 すなわち、原料ポリシリコンを石英ガラス（ＳｉＯ 2 ）質のルツボに入れ、これを加熱・溶融し、種結晶を用いてシリコン単結晶を引き上げるのである。
【０００４】一般に、チョクラルスキー法で製造したシリコン単結晶中には、酸素が固溶している。 そして、単結晶引上げ後の冷却過程において、シリコン単結晶は１
４２０℃の凝固温度から室温まで温度履歴（冷却履歴）
を受け、それぞれの温度において結晶内欠陥が形成される。
【０００５】その中でも、５００〜４５０℃の降温過程では、０．６〜０．９ｎｍの超微小酸素析出物（エンプリオ）が発生する。 エンプリオは、引上げ後に行う熱処理工程、例えばデバイス工程において、析出核となり酸素析出物（ＢＭＤ）として成長する。 このＢＭＤは、ウエーハ表面に析出すると、デバイスの欠陥原因となり、
望ましくない。
【０００６】しかしながら、ウエーハ内部に発生したＢ
ＭＤは、汚染金属をトラップするため、有用な欠陥となる。 これが、いわゆるイントリンシックゲッタリング（ＩＧ）効果である。
【０００７】ＨＩウエーハ（商品名）は、このような構造をデバイス工程前に積極的に導入した高品質のウエーハである。 ＨＩウエーハは、スライス加工後のミラーウエーハを１１００〜１３００℃の水素雰囲気中で０．１
〜数時間処理することにより、ウエーハ内部にＢＭＤ層を形成し、かつ表層にＤＺ層を形成したものである。 Ｄ
Ｚ層とは、大きさが２０ｎｍ以上の酸素酸素析出物の密度が１０ 3個／ｃｍ 3以下の無欠陥層のことである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ＢＭＤの析出核となるエンプリオ、すなわち超微小酸素析出物の密度や大きさは、単結晶引上げ時の熱履歴やシリコン融液の状態によって大きく影響される。 このため、水素処理工程で、エンプリオを核として成長するＢＭＤのサイズや密度も、
これらの条件によって大きく変化してしまう。 従って、
製品として得られたシリコンウエーハの品質にもバラツキが生じる。
【０００９】しかしながら、単結晶引上げ条件を厳密に制御することは、技術的に非常に難しいことである。 それゆえ、エンプリオを核として成長するＢＭＤのサイズや密度を正確に制御し、シリコンウエーハの品質を向上することは、困難であると考えられていた。
【００１０】以上のような従来技術の問題点に鑑み、本発明は、ＢＭＤ密度を調整することによって、品質のより安定したシリコンウエーハ及びその製造方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本願第１発明は、単結晶シリコンインゴットから形成したウエーハを用い、超微小酸素析出物（エンプリオ）の密度を制御するための熱履歴初期化工程と、再析出核を制御しつつ成長させるための核制御成長処理工程を行うことを特徴とするシリコンウエーハの製造方法を要旨としている。
【００１２】本願第２発明は、単結晶シリコンインゴットから形成されるシリコンウエーハにおいて、熱履歴初期化処理を施して超微小酸素析出物（エンプリオ）の密度を制御し、核制御成長処理を施して再析出核を制御しつつ成長させ、酸素析出物（ＢＭＤ）の密度が１０ 6個／ｃｍ 3以上で１０ 10個／ｃｍ 3以下であるＢＭＤ密度調整層をウエーハ内部に形成したことを特徴とするシリコンウエーハを要旨としている。
【００１３】
【作用】熱履歴初期化工程によって、超微小酸素析出物（エンプリオ）の密度を制御する。 また、核制御成長処理工程によって、析出核を再度制御しつつ成長させる。
【００１４】
【実施例】本発明のシリコンウエーハの製造方法では、
単結晶シリコンインゴットをスライスしたウエーハを用い、超微小酸素析出物（エンプリオ）の密度を制御するための熱履歴初期化工程と、再度析出核を制御しつつ成長させるための核制御成長処理工程を行う。 これらの工程によって、エンプリオの大きさを制御することも可能である。
【００１５】熱履歴初期化工程と核制御成長処理工程によって、酸素析出物（ＢＭＤ）の密度を１０ 6個／ｃｍ
3以上で１０ 10個／ｃｍ 3以下の範囲に調整したＢＭＤ
密度調整層を、ウエーハ内部に形成する。 酸素析出物密度のさらに好ましい範囲は１０ 7個／ｃｍ 3以上で１０
9個／ｃｍ 3以下である。 このように密度を限定する理由は、１０ 6個／ｃｍ 3未満ではＩＧ効果が少なくなり、１０ 10個／ｃｍ 3を越えるとウエーハの機械的強度が低下してスリップが発生しやすくなるからである。
【００１６】単結晶シリコンインゴットをスライスしたウエーハの結晶内酸素濃度（［０ ｉ ］）は、１．２〜
１．８×１０ 18 ａｔｏｍｓ／ｃｍ 3であることが望ましい。 結晶内酸素濃度がこの範囲にない場合には、熱履歴初期化工程と核制御成長処理工程を行っても、ＢＭＤ密度を十分に大きくすることが難しい。 従って、十分なＩ
Ｇ効果を得ることができない。
【００１７】熱履歴初期化工程は、望ましくは水素、Ｈ
ｅ、Ａｒの少なくとも１つからなる雰囲気において、７
００〜１０００℃の温度範囲を、１５〜１０００℃／ｍ
ｉｎの昇温速度で加熱昇温する熱処理工程である。 昇温速度が１５℃／ｍｉｎ未満及び１０００℃／ｍｉｎを超える場合には、エンプリオの密度や大きさのバラツキを確実に初期化することができない。 すなわち、エンプリオを溶態化させ、熱履歴を初期化することができないのである。
【００１８】核制御成長処理工程は、望ましくは水素、
Ｈｅ、Ａｒの少なくとも１つからなる雰囲気において、
８５０〜９８０℃の温度範囲で０．５〜６０分間保持する熱処理工程である。 このように核制御成長処理工程で再度析出核を制御成長させることにより、ＢＭＤを安定して析出させることができる。
【００１９】熱履歴初期化工程と核制御成長処理工程の後で、水素、Ｈｅ、Ａｒの少なくとも１つからなる雰囲気において、１０００〜１３００℃の温度範囲を０．５
〜５℃／ｍｉｎの昇温速度で加熱昇温する熱処理工程と、１１００〜１３００℃の温度範囲で５分間以上滞在させる熱処理工程を行うことによって、ウエーハ内部でＢＭＤを安定析出（成長）させ、かつウエーハ表面にＤ
Ｚ層を形成することができる。
【００２０】ＤＺ層は、大きさが２０ｎｍ以上の酸素析出物（ＢＭＤ）密度が１０ 3個／ｃｍ 3以下である無欠陥層である。 ＤＺ層は、ウエーハ表面から少なくとも３
μｍの肉厚で形成することが望ましい。 ＤＺ層の肉厚が３μｍ未満の場合には、デバイス工程でのリーク等の不良発生という不具合が生じ、高品質のシリコンウエーハを得ることができない。
【００２１】図１は、本発明方法の熱処理工程を示す説明図である。 熱履歴初期化工程は、昇温速度１で示されている。 また、核制御成長処理工程は、保持温度１（保持時間１）として示されている。 また、昇温速度２と処理温度３（処理時間３）で示された工程においては、ウエーハ内部でＢＭＤが安定析出（成長）し、ウエーハ表面にＤＺ層が形成される。
【００２２】図２は、本発明のシリコンウエーハの実施例を概念的に示す断面図である。 シリコンウエーハ１１
は、内部のＢＭＤ密度調整層１３と表面のＤＺ層１２から構成されている。 また、両者の間には、通常、中間的な層（図示せず）が形成される。
【００２３】本発明方法によって、実際にシリコンウエーハを製造した。 また、従来法でも同様にシリコンウエーハを製造して、両者の比較を行った。
【００２４】まず、幾つかの異なる引上げ条件で単結晶シリコンインゴットを引上げ、これをスライスしてウエーハを形成した。 その酸素濃度を調べたところ、表１の結果が得られた。
【００２５】これらのウエーハを用いて、表２に示す処理条件で熱処理を行った。 各例では、それぞれ５枚のウエーハを準備し、５枚一緒に熱処理を行った。 なお、従来例では、８５０〜９８０℃の昇温途中で保持工程を行わなかった。
【００２６】熱処理終了後、得られたシリコンウエーハのＢＭＤ密度を調べた。 その結果を表３に示した。 表３
で、ＢＭＤ密度の単位は、×１０ 8 ／ｃｍ 3 、ＤＺ層の単位はμｍである。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
表３から分かるように、インゴットからスライスした時点で酸素濃度が等しいウエーハであっても、従来法で熱処理した場合には、ＢＭＤのバラツキが５０％以上もあり、極端な例では数倍以上バラツキがあった。 【００３０】これに対して、本発明の実施例では、酸素濃度が等しいウエーハであれば、ＢＭＤ密度はおよそ１
５％以内のバラツキに収まることが分かる。 本発明の実施例におけるＢＭＤ密度のバラツキは、最悪の場合でも４０％以内にすることができた。
【００３１】また、本発明方法によれば、ウエーハ内部でＢＭＤが大体均一に分布し、従って同一ウエーハ内におけるＢＭＤ密度のバラツキも非常に小さくできるものと予想される。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、熱履歴初期化工程と核制御成長処理工程によって、ウエーハ内部のＢＭＤ密度が調整される。 従って、ＩＧ効果が大きく品質の安定したシリコンウエーハを製造することができる。
【図１】本発明のシリコンウエーハの製造方法を説明するための説明図。
【図２】本発明のシリコンウエーハを概念的に示す断面図。
１１ シリコンウエーハ １２ ＤＺ層 １３ ＢＭＤ密度調整層
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