JP2003188176A - シリコンウェーハおよびシリコンウェーハの製造方法 - Google Patents
シリコンウェーハおよびシリコンウェーハの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】窒素をドーピングする処理を付加したＩＧにお
いても、ＥＧにおいても、ゲッタリング能力が不足する
事態が発生しているが、この問題は現状では未解決にな
っている。 【解決手段】窒素をドーピングする処理と、エクストリ
ンシックゲッタリング（ＥＧ）処理、たとえばポリシリ
コン層３を形成する処理を、シリコンウェーハ１′に施
す。このためデバイス工程で銅、ニッケルといった重金
属イオンにさらされたとしても熱処理の過程でイントリ
ンシックゲッタリング（ＩＧ）が作用して、これら銅、
ニッケルを捕獲することができる。また歪み層としての
ポリシリコン層３を形成しているためエクストリンシッ
クゲッタリング（ＥＧ）の作用により、ポリシリコン層
３を捕獲拠点として鉄、銅を捕獲することができる。
いても、ＥＧにおいても、ゲッタリング能力が不足する
事態が発生しているが、この問題は現状では未解決にな
っている。 【解決手段】窒素をドーピングする処理と、エクストリ
ンシックゲッタリング（ＥＧ）処理、たとえばポリシリ
コン層３を形成する処理を、シリコンウェーハ１′に施
す。このためデバイス工程で銅、ニッケルといった重金
属イオンにさらされたとしても熱処理の過程でイントリ
ンシックゲッタリング（ＩＧ）が作用して、これら銅、
ニッケルを捕獲することができる。また歪み層としての
ポリシリコン層３を形成しているためエクストリンシッ
クゲッタリング（ＥＧ）の作用により、ポリシリコン層
３を捕獲拠点として鉄、銅を捕獲することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウェーハ
およびシリコンウェーハの製造方法に関し、特に重金属
イオンの汚染を防ぐことができるシリコンウェーハおよ
びその製造方法に関する。
およびシリコンウェーハの製造方法に関し、特に重金属
イオンの汚染を防ぐことができるシリコンウェーハおよ
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスはシリコンウェーハの表
面に薄膜、拡散等でデバイス層を形成するデバイス工程
を経て作成される。
面に薄膜、拡散等でデバイス層を形成するデバイス工程
を経て作成される。
【０００３】図３はシリコン（Ｓi）ウェーハを想定
し、シリコンウェーハ基板１の上にエピタキシャル成長
層２が形成された後のシリコンウェーハ１′の断面を示
している。
し、シリコンウェーハ基板１の上にエピタキシャル成長
層２が形成された後のシリコンウェーハ１′の断面を示
している。
【０００４】シリコンウェーハ１′には、不純物（ドー
パント）としてホウ素Ｂが添加（ドーピング）されてい
る。シリコンウェーハ１′は、比較的低濃度の不純物Ｂ
が添加されたＰ/Ｐ-型のシリコンウェーハである。エピ
タキシャル成長装置の炉内で、薄膜の原料ガス、たとえ
ばトリクロルシラン（ＳiＨＣl3）が少量のホウ素Ｂと
ともにシリコン基板１の表面１ａに供給される。そして
トリクロルシランの化学反応によってシリコン基板１の
表面に同じシリコンの薄膜２がエピタキシャル成長によ
って形成されていく。
パント）としてホウ素Ｂが添加（ドーピング）されてい
る。シリコンウェーハ１′は、比較的低濃度の不純物Ｂ
が添加されたＰ/Ｐ-型のシリコンウェーハである。エピ
タキシャル成長装置の炉内で、薄膜の原料ガス、たとえ
ばトリクロルシラン（ＳiＨＣl3）が少量のホウ素Ｂと
ともにシリコン基板１の表面１ａに供給される。そして
トリクロルシランの化学反応によってシリコン基板１の
表面に同じシリコンの薄膜２がエピタキシャル成長によ
って形成されていく。
【０００５】このようにして原子配列がシリコン基板１
と同一の結晶が、基板１上に形成される。
と同一の結晶が、基板１上に形成される。
【０００６】一般に、シリコンウェーハ１′は、その後
のデバイス工程で、鉄、銅、ニッケルなどの重金属によ
って汚染される。デバイス工程でシリコンウェーハ１′
のデバイス層に、鉄などの重金属イオンが侵入すると、
デバイスが誤動作し低寿命になるおそれがある。
のデバイス工程で、鉄、銅、ニッケルなどの重金属によ
って汚染される。デバイス工程でシリコンウェーハ１′
のデバイス層に、鉄などの重金属イオンが侵入すると、
デバイスが誤動作し低寿命になるおそれがある。
【０００７】そこで、従来より重金属イオンがシリコン
ウェーハ１′のデバイス層に到達しないようにゲッタリ
ングの処理を施すようにしている。
ウェーハ１′のデバイス層に到達しないようにゲッタリ
ングの処理を施すようにしている。
【０００８】ゲッタリングには、イントリンシックゲッ
タリング（以下ＩＧという）とエクストリンシックゲッ
タリング（以下ＥＧという）がある。
タリング（以下ＩＧという）とエクストリンシックゲッ
タリング（以下ＥＧという）がある。
【０００９】ＩＧとは、シリコンウェーハに熱処理を施
すことによってシリコンウェーハのバルク中に、ＢＭＤ
（バルク・マイクロ・ディフェクト）と呼ばれる欠陥を
析出させ、ＢＭＤを捕獲拠点として重金属不純物を捕獲
するというゲッタリング手法である。
すことによってシリコンウェーハのバルク中に、ＢＭＤ
（バルク・マイクロ・ディフェクト）と呼ばれる欠陥を
析出させ、ＢＭＤを捕獲拠点として重金属不純物を捕獲
するというゲッタリング手法である。
【００１０】図４は、ＩＧを説明する図である。
【００１１】すなわちチョクラルスキー法（ＣＺ法）に
より成長し作成されたシリコンウェーハ１′には、シリ
コンインゴットの製造過程で石英るつぼから溶けだした
酸素が含まれている。そしてデバイス工程で、シリコン
ウェーハ１′に熱処理を施すと、バルク内で酸化シリコ
ンＳiＯxが析出される。酸化シリコンＳiＯxはその析出
核が一定の大きさ、つまり概ね直径数十ｎｍ程度まで成
長するとゲッタリング能力をもつようになる。このよう
にゲッタリング能力を有する酸化シリコンＳiＯxの析出
核のことを、ＢＭＤという。酸化シリコンＳiＯxは、同
原子量濃度の単結晶シリコンよりも体積が大きいことか
ら、析出されたＢＭＤは、局所的な歪みを、バルク内で
発生する。同様の熱処理を施した場合にＢＭＤ濃度が高
いほどゲッタリングの効果が大きくなる。またドーパン
トであるホウ素の濃度が高いほどＢＭＤの濃度が高くな
る。
より成長し作成されたシリコンウェーハ１′には、シリ
コンインゴットの製造過程で石英るつぼから溶けだした
酸素が含まれている。そしてデバイス工程で、シリコン
ウェーハ１′に熱処理を施すと、バルク内で酸化シリコ
ンＳiＯxが析出される。酸化シリコンＳiＯxはその析出
核が一定の大きさ、つまり概ね直径数十ｎｍ程度まで成
長するとゲッタリング能力をもつようになる。このよう
にゲッタリング能力を有する酸化シリコンＳiＯxの析出
核のことを、ＢＭＤという。酸化シリコンＳiＯxは、同
原子量濃度の単結晶シリコンよりも体積が大きいことか
ら、析出されたＢＭＤは、局所的な歪みを、バルク内で
発生する。同様の熱処理を施した場合にＢＭＤ濃度が高
いほどゲッタリングの効果が大きくなる。またドーパン
トであるホウ素の濃度が高いほどＢＭＤの濃度が高くな
る。
【００１２】これに対してＥＧとは、シリコンウェーハ
の裏面に故意に機械的歪みを与えるか、ポリシリコン層
を形成することで歪み層を形成し、この歪み層を捕獲拠
点として重金属不純物を捕獲するというゲッタリング手
法である。
の裏面に故意に機械的歪みを与えるか、ポリシリコン層
を形成することで歪み層を形成し、この歪み層を捕獲拠
点として重金属不純物を捕獲するというゲッタリング手
法である。
【００１３】図５は、ポリシリコン層を形成することで
歪み層を与えるＥＧを説明する図である。
歪み層を与えるＥＧを説明する図である。
【００１４】すなわちポリシリコン層を形成する工程は
以下のとおりである。
以下のとおりである。
【００１５】ａ）炉内にシリコン基板１を入れる。
【００１６】ｂ）シリコン基板１にＣＶＤ処理等を施し
て基板全体にポリシリコン層３を形成する。
て基板全体にポリシリコン層３を形成する。
【００１７】ｃ）シリコン基板１の表面１ｂのポリシリ
コン層３を研磨し、全体を洗浄し、裏面１ａにポリシリ
コン層３が形成された状態にする。
コン層３を研磨し、全体を洗浄し、裏面１ａにポリシリ
コン層３が形成された状態にする。
【００１８】なおシリコン基板１の裏面１ａのみにシラ
ンガスを流して裏面１ａのみにポリシリコン層３を形成
する方法もある。
ンガスを流して裏面１ａのみにポリシリコン層３を形成
する方法もある。
【００１９】シリコン基板１に、エピタキシャル成長膜
２を成長させると、ＢＭＤ析出核が消滅するため、その
後熱処理を施してもＢＭＤ濃度が低くなりゲッタリング
能力が低くなる。またドーパントであるホウ素の濃度が
高いほどＢＭＤの濃度が高くなることから、ホウ素が低
濃度にドーピングされたＰ/Ｐ-シリコンウェーハ１′で
は、ＢＭＤ濃度が低くなりゲッタリング能力が低くな
る。
２を成長させると、ＢＭＤ析出核が消滅するため、その
後熱処理を施してもＢＭＤ濃度が低くなりゲッタリング
能力が低くなる。またドーパントであるホウ素の濃度が
高いほどＢＭＤの濃度が高くなることから、ホウ素が低
濃度にドーピングされたＰ/Ｐ-シリコンウェーハ１′で
は、ＢＭＤ濃度が低くなりゲッタリング能力が低くな
る。
【００２０】このようにホウ素が低濃度にドーピングさ
れエピタキシャル成長膜２が形成されたシリコンウェー
ハ１′ではゲッタリング能力が低いという問題があっ
た。
れエピタキシャル成長膜２が形成されたシリコンウェー
ハ１′ではゲッタリング能力が低いという問題があっ
た。
【００２１】ここで、エピタキシャル成長膜２を形成す
る前に予め熱処理を施して酸化シリコンＳiＯxの析出核
を大きく成長させてＢＭＤ析出を促進させる試みがなさ
れている。しかしこの方法では、処理工程に時間を要し
シリコンウェーハの製造コストが上昇するという問題が
ある。
る前に予め熱処理を施して酸化シリコンＳiＯxの析出核
を大きく成長させてＢＭＤ析出を促進させる試みがなさ
れている。しかしこの方法では、処理工程に時間を要し
シリコンウェーハの製造コストが上昇するという問題が
ある。
【００２２】そこで、シリコン基板１に窒素をドーピン
グして、ＢＭＤ濃度を増加させる研究開発が行われてい
る。
グして、ＢＭＤ濃度を増加させる研究開発が行われてい
る。
【００２３】一方、シリコンウェーハ１′にＥＧ処理を
施すためには、前述したａ）〜ｃ）に示す工程を経なけ
ればならないため、工程が複雑化しウェーハの製造に時
間を要するとともに製造コストが増大する。しかしホウ
素が低濃度にドーピングされたＰ/Ｐ-シリコンウェーハ
１′では、ＥＧはＩＧと比較してゲッタリング能力が大
きいためエピタキシャル成長膜が形成されたシリコンウ
ェーハでは、ＥＧを施すことが主流になっている。
施すためには、前述したａ）〜ｃ）に示す工程を経なけ
ればならないため、工程が複雑化しウェーハの製造に時
間を要するとともに製造コストが増大する。しかしホウ
素が低濃度にドーピングされたＰ/Ｐ-シリコンウェーハ
１′では、ＥＧはＩＧと比較してゲッタリング能力が大
きいためエピタキシャル成長膜が形成されたシリコンウ
ェーハでは、ＥＧを施すことが主流になっている。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】しかし窒素をドーピン
グする処理を付加したＩＧにおいても、ＥＧにおいて
も、ゲッタリング能力が不足する事態が発生している。
この問題は現状では未解決になっている。
グする処理を付加したＩＧにおいても、ＥＧにおいて
も、ゲッタリング能力が不足する事態が発生している。
この問題は現状では未解決になっている。
【００２５】本発明は、こうした実状に鑑みてなされた
ものであり、重金属イオンのゲッタリング能力を高める
ことを解決課題とするものである。
ものであり、重金属イオンのゲッタリング能力を高める
ことを解決課題とするものである。
【００２６】
【課題を解決するための手段および効果】そこで第１発
明は、シリコンウェーハに、ＢＭＤ析出を促進させる元
素をドーピングし、エクストリンシックゲッタリング
（ＥＧ）の処理を施すことを特徴とする。
明は、シリコンウェーハに、ＢＭＤ析出を促進させる元
素をドーピングし、エクストリンシックゲッタリング
（ＥＧ）の処理を施すことを特徴とする。
【００２７】第２発明は、第１発明において、前記元素
は、窒素または炭素のいずれか一方または窒素および炭
素の両方であることを特徴とする。
は、窒素または炭素のいずれか一方または窒素および炭
素の両方であることを特徴とする。
【００２８】第３発明は、第１発明において、低濃度の
ホウ素がドーピングされていることを特徴とする。
ホウ素がドーピングされていることを特徴とする。
【００２９】第４発明は、第１発明において、エピタキ
シャル成長層が形成されていることを特徴とする。
シャル成長層が形成されていることを特徴とする。
【００３０】第５発明は、シリコンウェーハに、少なく
ともニッケルをイントリンシックゲッタリング（ＩＧ）
することができる程度にＢＭＤ濃度が増加するように窒
素をドーピングし、鉄、銅をゲッタリングすることがで
きる程度にエクストリンシックゲッタリング（ＥＧ）の
処理を施すことを特徴とする。
ともニッケルをイントリンシックゲッタリング（ＩＧ）
することができる程度にＢＭＤ濃度が増加するように窒
素をドーピングし、鉄、銅をゲッタリングすることがで
きる程度にエクストリンシックゲッタリング（ＥＧ）の
処理を施すことを特徴とする。
【００３１】第６発明は、シリコンウェーハの製造法に
おいて、ＢＭＤ析出を促進させる元素をドーピングする
工程と、エクストリンシックゲッタリング（ＥＧ）の処
理を施す工程とを含むことを特徴とする。
おいて、ＢＭＤ析出を促進させる元素をドーピングする
工程と、エクストリンシックゲッタリング（ＥＧ）の処
理を施す工程とを含むことを特徴とする。
【００３２】第７発明は、シリコンウェーハの製造方法
において、低濃度のホウ素とともにＢＭＤ析出を促進さ
せる元素をドーピングする工程と、エクストリンシック
ゲッタリング（ＥＧ）の処理を施す工程とを含むことを
特徴とする。
において、低濃度のホウ素とともにＢＭＤ析出を促進さ
せる元素をドーピングする工程と、エクストリンシック
ゲッタリング（ＥＧ）の処理を施す工程とを含むことを
特徴とする。
【００３３】第８発明は、シリコンウェーハの製造方法
において、ＢＭＤ析出を促進させる元素をドーピングす
る工程と、エクストリンシックゲッタリング（ＥＧ）の
処理を施す工程と、エピタキシャル成長層を形成する工
程とを含むことを特徴とする。
において、ＢＭＤ析出を促進させる元素をドーピングす
る工程と、エクストリンシックゲッタリング（ＥＧ）の
処理を施す工程と、エピタキシャル成長層を形成する工
程とを含むことを特徴とする。
【００３４】第９発明は、シリコンウェーハの製造方法
において、低濃度のホウ素とともにＢＭＤ析出を促進さ
せる元素をドーピングする工程と、エクストリンシック
ゲッタリング（ＥＧ）の処理を施す工程と、エピタキシ
ャル成長層を形成する工程とを含むことを特徴とする。
において、低濃度のホウ素とともにＢＭＤ析出を促進さ
せる元素をドーピングする工程と、エクストリンシック
ゲッタリング（ＥＧ）の処理を施す工程と、エピタキシ
ャル成長層を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００３５】第１０発明は、シリコンウェーハの製造方
法において、少なくともニッケルをイントリンシックゲ
ッタリングすることができる程度にＢＭＤ濃度が増加す
るように窒素をドーピングする工程と、鉄、銅をゲッタ
リングすることができる程度にエクストリンシックゲッ
タリング（ＥＧ）の処理を施す工程とを含むことを特徴
とする。
法において、少なくともニッケルをイントリンシックゲ
ッタリングすることができる程度にＢＭＤ濃度が増加す
るように窒素をドーピングする工程と、鉄、銅をゲッタ
リングすることができる程度にエクストリンシックゲッ
タリング（ＥＧ）の処理を施す工程とを含むことを特徴
とする。
【００３６】本発明では、図１に示すように、ＢＭＤ析
出を促進させる元素である窒素をドーピングする処理
と、エクストリンシックゲッタリング（ＥＧ）処理、た
とえばポリシリコン層３を形成する処理を、シリコンウ
ェーハ１′に施す。このためデバイス工程で銅、ニッケ
ルといった重金属イオンにさらされたとしても熱処理の
過程でイントリンシックゲッタリング（ＩＧ）が作用し
て、銅、ニッケルを捕獲することができる（図２参
照）。また歪み層としてのポリシリコン層３を形成して
いるので、エクストリンシックゲッタリング（ＥＧ）が
作用して、ポリシリコン層３を捕獲拠点として鉄、銅を
捕獲することができる（図２参照）。このように本発明
によれば、鉄、銅、ニッケルといったデバイス工程で発
生する各種重金属イオンを十分にゲッタリングすること
ができる。このためシリコンウェーハ１′のデバイス層
に鉄、銅、ニッケルといった重金属イオンが侵入するこ
とがなく、デバイスの誤動作を防止し高寿命化を図るこ
とができる。
出を促進させる元素である窒素をドーピングする処理
と、エクストリンシックゲッタリング（ＥＧ）処理、た
とえばポリシリコン層３を形成する処理を、シリコンウ
ェーハ１′に施す。このためデバイス工程で銅、ニッケ
ルといった重金属イオンにさらされたとしても熱処理の
過程でイントリンシックゲッタリング（ＩＧ）が作用し
て、銅、ニッケルを捕獲することができる（図２参
照）。また歪み層としてのポリシリコン層３を形成して
いるので、エクストリンシックゲッタリング（ＥＧ）が
作用して、ポリシリコン層３を捕獲拠点として鉄、銅を
捕獲することができる（図２参照）。このように本発明
によれば、鉄、銅、ニッケルといったデバイス工程で発
生する各種重金属イオンを十分にゲッタリングすること
ができる。このためシリコンウェーハ１′のデバイス層
に鉄、銅、ニッケルといった重金属イオンが侵入するこ
とがなく、デバイスの誤動作を防止し高寿命化を図るこ
とができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明に係る
半導体ウェーハおよび半導体ウェーハの製造方法の実施
の形態について説明する。
半導体ウェーハおよび半導体ウェーハの製造方法の実施
の形態について説明する。
【００３８】なお以下に説明する実施形態では、半導体
ウェーハとしてシリコンウェーハを想定する。
ウェーハとしてシリコンウェーハを想定する。
【００３９】本発明者らは、窒素をドーピングする処理
を付加したＩＧにおいても、ＥＧにおいても、ゲッタリ
ング能力が不足する事態に鑑み、ＩＧとＥＧは、重金属
イオンの種類によってゲッタリング能力が異なっている
との仮定のもとに分析を行った。その結果を図２に示
す。ただし分析対象となるシリコンウェーハは、ホウ素
が低濃度でドーピングされたＰ/Ｐ-シリコンウェーハ
１′である。ここで「低濃度」とは、ホウ素の濃度が３
×１０１４ /ｃｍ３ 〜１×１０１６ /ｃｍ３（１
Ω−ｃｍ〜１５Ω−ｃｍ）程度の濃度をいうものとす
る。
を付加したＩＧにおいても、ＥＧにおいても、ゲッタリ
ング能力が不足する事態に鑑み、ＩＧとＥＧは、重金属
イオンの種類によってゲッタリング能力が異なっている
との仮定のもとに分析を行った。その結果を図２に示
す。ただし分析対象となるシリコンウェーハは、ホウ素
が低濃度でドーピングされたＰ/Ｐ-シリコンウェーハ
１′である。ここで「低濃度」とは、ホウ素の濃度が３
×１０１４ /ｃｍ３ 〜１×１０１６ /ｃｍ３（１
Ω−ｃｍ〜１５Ω−ｃｍ）程度の濃度をいうものとす
る。
【００４０】同図２に示すように、窒素をドーピングす
る処理を付加したＩＧでは、鉄に対してはゲッタリング
能力が低いが、銅に対してはゲッタリング能力が高く、
ニッケルに対してはゲッタリング能力が非常に高くなる
という分析結果を得た。
る処理を付加したＩＧでは、鉄に対してはゲッタリング
能力が低いが、銅に対してはゲッタリング能力が高く、
ニッケルに対してはゲッタリング能力が非常に高くなる
という分析結果を得た。
【００４１】一方、ＥＧでは、ニッケルに対してはゲッ
タリング能力が低いが、鉄、銅に対してはゲッタリング
能力が高くなるという分析結果を得た。なおＩＧ処理も
ＥＧ処理も施されていないＰ/Ｐ-シリコンウェーハ１′
では、鉄、銅、ニッケルの各重金属イオンに対してゲッ
タリング能力が低くなる。
タリング能力が低いが、鉄、銅に対してはゲッタリング
能力が高くなるという分析結果を得た。なおＩＧ処理も
ＥＧ処理も施されていないＰ/Ｐ-シリコンウェーハ１′
では、鉄、銅、ニッケルの各重金属イオンに対してゲッ
タリング能力が低くなる。
【００４２】以上の分析結果から、鉄、銅、ニッケルの
各重金属イオンに対してゲッタリング能力を不足するこ
となく高めるためには、窒素をドーピングする処理を付
加したＩＧと、ＥＧとを併用してシリコンウェーハ１′
に施せばよいとの結論を得た。
各重金属イオンに対してゲッタリング能力を不足するこ
となく高めるためには、窒素をドーピングする処理を付
加したＩＧと、ＥＧとを併用してシリコンウェーハ１′
に施せばよいとの結論を得た。
【００４３】図１は実施形態のシリコンウェーハ１′の
断面を示す。このシリコンウェーハ１′は以下のように
して製造される。
断面を示す。このシリコンウェーハ１′は以下のように
して製造される。
【００４４】すなわち、まず、石英るつぼ内でホウ素Ｂ
と窒素Ｎが含まれたシリコン融液を溶融して、不純物
（ドーパント）として低濃度のホウ素Ｂと窒素Ｎが添加
（ドーピング）されたシリコンインゴットを成長させ
る。
と窒素Ｎが含まれたシリコン融液を溶融して、不純物
（ドーパント）として低濃度のホウ素Ｂと窒素Ｎが添加
（ドーピング）されたシリコンインゴットを成長させ
る。
【００４５】シリコンインゴットは、シリコン基板１に
スライスされる。こうして低濃度の不純物Ｂが添加され
たＰ-型のシリコン基板が得られる。
スライスされる。こうして低濃度の不純物Ｂが添加され
たＰ-型のシリコン基板が得られる。
【００４６】つぎに、ＥＧで鉄、銅に対して十分なゲッ
タリング能力をもつことができるように、ポリシリコン
層３が形成される。
タリング能力をもつことができるように、ポリシリコン
層３が形成される。
【００４７】ポリシリコン層３を形成する工程は以下の
とおりである。
とおりである。
【００４８】ａ）炉内にシリコン基板１を入れる。
【００４９】ｂ）シリコン基板１にＣＶＤ処理等を施し
て基板全体にポリシリコン層３を形成する。
て基板全体にポリシリコン層３を形成する。
【００５０】ｃ）シリコン基板１の表面１ｂのポリシリ
コン層３を研磨し、全体を洗浄し、裏面１ａにポリシリ
コン層３が形成された状態にする。
コン層３を研磨し、全体を洗浄し、裏面１ａにポリシリ
コン層３が形成された状態にする。
【００５１】なおシリコン基板１の裏面１ａのみにシラ
ンガスを流して裏面１ａのみにポリシリコン層３を形成
する方法もある。
ンガスを流して裏面１ａのみにポリシリコン層３を形成
する方法もある。
【００５２】つぎにエピタキシャル成長装置の炉内で、
薄膜の原料ガス、たとえばトリクロルシラン（ＳiＨＣl
3）がシリコン基板１の表面１ａに供給される。そして
トリクロルシランの化学反応によってシリコン基板１の
表面１ｂに同じシリコンの薄膜２がエピタキシャル成長
によって形成されていく。
薄膜の原料ガス、たとえばトリクロルシラン（ＳiＨＣl
3）がシリコン基板１の表面１ａに供給される。そして
トリクロルシランの化学反応によってシリコン基板１の
表面１ｂに同じシリコンの薄膜２がエピタキシャル成長
によって形成されていく。
【００５３】このようにして原子配列がシリコン基板１
と同一の結晶が、基板１上に形成される。
と同一の結晶が、基板１上に形成される。
【００５４】このようにして製造されたシリコンウェー
ハ１′は、その後のデバイス工程で、シリコンウェーハ
１′に熱処理を施すと、バルク内で一定の大きさ（概ね
直径数十ｎｍ程度）以上まで酸化シリコンＳiＯxの析出
核が成長してＢＭＤを析出する。ここでシリコンウェー
ハ１′には窒素が予めドーピングされているためＢＭＤ
濃度が高くなり図２に示すように銅、ニッケルに対する
ゲッタリング能力が高くなる。
ハ１′は、その後のデバイス工程で、シリコンウェーハ
１′に熱処理を施すと、バルク内で一定の大きさ（概ね
直径数十ｎｍ程度）以上まで酸化シリコンＳiＯxの析出
核が成長してＢＭＤを析出する。ここでシリコンウェー
ハ１′には窒素が予めドーピングされているためＢＭＤ
濃度が高くなり図２に示すように銅、ニッケルに対する
ゲッタリング能力が高くなる。
【００５５】また製造後のシリコンウェーハ１′は、デ
バイス工程で鉄、銅といった重金属イオンにさらされた
としても、図２に示すように、歪み層としてのポリシリ
コン層３でこれら重金属イオンを十分に高いゲッタリン
グ能力にて捕獲することができる。
バイス工程で鉄、銅といった重金属イオンにさらされた
としても、図２に示すように、歪み層としてのポリシリ
コン層３でこれら重金属イオンを十分に高いゲッタリン
グ能力にて捕獲することができる。
【００５６】以上のように本実施形態によれば、窒素を
ドーピングする処理と、エクストリンシックゲッタリン
グ（ＥＧ）の処理を、シリコンウェーハ１′に施すよう
にしたので、デバイス工程で銅、ニッケルといった重金
属イオンにさらされたとしても熱処理の過程でイントリ
ンシックゲッタリング（ＩＧ）が作用して、これら銅、
ニッケルを捕獲することができ、また歪み層としてもポ
リシリコン層３を形成しているのでエクストリンシック
ゲッタリング（ＥＧ）の作用により、ポリシリコン層３
を捕獲拠点にして鉄、銅を捕獲することができる。この
ように本実施形態によれば、鉄、銅、ニッケルといった
デバイス工程で発生する各種重金属イオンを十分にゲッ
タリングすることができる。このためシリコンウェーハ
１′のデバイス層に鉄、銅、ニッケルといった重金属イ
オンが侵入することがなく、デバイスの誤動作を防止し
高寿命化を図ることができる。
ドーピングする処理と、エクストリンシックゲッタリン
グ（ＥＧ）の処理を、シリコンウェーハ１′に施すよう
にしたので、デバイス工程で銅、ニッケルといった重金
属イオンにさらされたとしても熱処理の過程でイントリ
ンシックゲッタリング（ＩＧ）が作用して、これら銅、
ニッケルを捕獲することができ、また歪み層としてもポ
リシリコン層３を形成しているのでエクストリンシック
ゲッタリング（ＥＧ）の作用により、ポリシリコン層３
を捕獲拠点にして鉄、銅を捕獲することができる。この
ように本実施形態によれば、鉄、銅、ニッケルといった
デバイス工程で発生する各種重金属イオンを十分にゲッ
タリングすることができる。このためシリコンウェーハ
１′のデバイス層に鉄、銅、ニッケルといった重金属イ
オンが侵入することがなく、デバイスの誤動作を防止し
高寿命化を図ることができる。
【００５７】なお図２に示すように、銅をゲッタリング
する能力はＥＧ、ＩＧともにあり、ＩＧの場合、銅より
もニッケルのゲッタリング能力が高い。したがってシリ
コンウェーハ１′に、窒素をドーピングする際には、少
なくともニッケルのゲッタリング能力が得られる程度の
濃度をドーピングする実施も可能である。
する能力はＥＧ、ＩＧともにあり、ＩＧの場合、銅より
もニッケルのゲッタリング能力が高い。したがってシリ
コンウェーハ１′に、窒素をドーピングする際には、少
なくともニッケルのゲッタリング能力が得られる程度の
濃度をドーピングする実施も可能である。
【００５８】図５は、横軸に窒素のドーピング濃度（/
ｃｍ３）をとり縦軸に少数キャリアの発生ライムタイム
をとったグラフを示している。少数キャリアの発生ライ
フタイムが大きいほど金属汚染量が小さくなる。同図５
に示すように窒素の濃度が１Ｅ＋１４（/ｃｍ３）のと
きに金属汚染量がもっとも小さくなることがわかる。な
お窒素が全くドーピングされていない場合には少数キャ
リアの発生ライフタイムは測定限界以下であった。
ｃｍ３）をとり縦軸に少数キャリアの発生ライムタイム
をとったグラフを示している。少数キャリアの発生ライ
フタイムが大きいほど金属汚染量が小さくなる。同図５
に示すように窒素の濃度が１Ｅ＋１４（/ｃｍ３）のと
きに金属汚染量がもっとも小さくなることがわかる。な
お窒素が全くドーピングされていない場合には少数キャ
リアの発生ライフタイムは測定限界以下であった。
【００５９】上述した実施形態では、窒素をドーピング
してＢＭＤの析出を促進させてＩＧの能力を高めている
が、窒素以外に炭素を用いてＢＭＤ析出を促進させても
よい。また窒素と炭素の両方をドーピングすることによ
ってＢＭＤ析出を促進させてもよい。
してＢＭＤの析出を促進させてＩＧの能力を高めている
が、窒素以外に炭素を用いてＢＭＤ析出を促進させても
よい。また窒素と炭素の両方をドーピングすることによ
ってＢＭＤ析出を促進させてもよい。
【００６０】また上述した実施形態では、ＥＧとしてポ
リシリコン層３を歪み層として形成する手法を想定して
いるが、シリコンウェーハ１′の裏面１ａにサンドブラ
スト等の加工を施すことによって機械的歪み層を形成す
る手法であっても同様な効果を得ることができる。
リシリコン層３を歪み層として形成する手法を想定して
いるが、シリコンウェーハ１′の裏面１ａにサンドブラ
スト等の加工を施すことによって機械的歪み層を形成す
る手法であっても同様な効果を得ることができる。
【００６１】なお上述した実施形態では、ホウ素が低濃
度でドーパントされたシリコンウェーハ１′を想定して
おり、この場合特に本発明の効果が有効なものとなる
が、もちろん高濃度でホウ素がドーパントされたシリコ
ンウェーハに対しても本発明を適用することができる。
またホウ素以外の不純物がドーピングされたシリコンウ
ェーハに対しても本発明を適用することができる。
度でドーパントされたシリコンウェーハ１′を想定して
おり、この場合特に本発明の効果が有効なものとなる
が、もちろん高濃度でホウ素がドーパントされたシリコ
ンウェーハに対しても本発明を適用することができる。
またホウ素以外の不純物がドーピングされたシリコンウ
ェーハに対しても本発明を適用することができる。
【図１】図１は実施形態のシリコンウェーハの断面図で
ある。
ある。
【図２】図２は、窒素をドーピングする処理が付加され
たイントリンシックゲッタリング（ＩＧ）、エクストリ
ンシックゲッタリング（ＥＧ）と、各種重金属イオンの
ゲッタリング能力との関係を示す表である。
たイントリンシックゲッタリング（ＩＧ）、エクストリ
ンシックゲッタリング（ＥＧ）と、各種重金属イオンの
ゲッタリング能力との関係を示す表である。
【図３】図３はシリコンウェーハの断面図であり、イン
トリンシックゲッタリング（ＩＧ）を説明する図であ
る。
トリンシックゲッタリング（ＩＧ）を説明する図であ
る。
【図４】図４はシリコンウェーハの断面図であり、エク
ストリンシックゲッタリング（ＥＧ）を説明する図であ
る。
ストリンシックゲッタリング（ＥＧ）を説明する図であ
る。
【図５】図５は窒素のドーピング濃度と少数キャリアの
発生ライフタイムとの関係を示すグラフである。
発生ライフタイムとの関係を示すグラフである。
１ シリコン基板
２ エピタキシャル成長層
１′ シリコンウェーハ
３ ポリシリコン層
Claims (10)
- 【請求項１】 ＢＭＤ析出を促進させる元素がドー
ピングされ、エクストリンシックゲッタリング（ＥＧ）
の処理が施されていることを特徴とするシリコンウェー
ハ。 - 【請求項２】 前記元素は、窒素または炭素のいず
れか一方または窒素および炭素の両方であることを特徴
とする請求項１記載のシリコンウェーハ。 - 【請求項３】 低濃度のホウ素がドーピングされて
いることを特徴とする請求項１記載のシリコンウェー
ハ。 - 【請求項４】 エピタキシャル成長層が形成されて
いることを特徴とする請求項１記載のシリコンウェー
ハ。 - 【請求項５】 少なくともニッケルをイントリンシ
ックゲッタリング（ＩＧ）することができる程度にＢＭ
Ｄ濃度が増加するように窒素がドーピングされ、鉄、銅
をゲッタリングすることができる程度にエクストリンシ
ックゲッタリング（ＥＧ）の処理が施されていることを
特徴とするシリコンウェーハ。 - 【請求項６】 ＢＭＤ析出を促進させる元素をドー
ピングする工程と、 エクストリンシックゲッタリング（ＥＧ）の処理を施す
工程とを含むことを特徴とするシリコンウェーハの製造
方法。 - 【請求項７】 低濃度のホウ素とともにＢＭＤ析出
を促進させる元素をドーピングする工程と、 エクストリンシックゲッタリング（ＥＧ）の処理を施す
工程とを含むことを特徴とするシリコンウェーハの製造
方法。 - 【請求項８】 ＢＭＤ析出を促進させる元素をドー
ピングする工程と、 エクストリンシックゲッタリング（ＥＧ）の処理を施す
工程と、 エピタキシャル成長層を形成する工程とを含むことを特
徴とするシリコンウェーハの製造方法。 - 【請求項９】 低濃度のホウ素とともにＢＭＤ析出
を促進させる元素をドーピングする工程と、 エクストリンシックゲッタリング（ＥＧ）の処理を施す
工程と、 エピタキシャル成長層を形成する工程とを含むことを特
徴とするシリコンウェーハの製造方法。 - 【請求項１０】 少なくともニッケルをイントリン
シックゲッタリングすることができる程度にＢＭＤ濃度
が増加するように窒素をドーピングする工程と、 鉄、銅をゲッタリングすることができる程度にエクスト
リンシックゲッタリング（ＥＧ）の処理を施す工程とを
含むことを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP2001384755A JP2003188176A (ja) | 2001-12-18 | 2001-12-18 | シリコンウェーハおよびシリコンウェーハの製造方法 |
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| US10/499,612 US20070140828A1 (en) | 2001-12-18 | 2002-12-18 | Silicon wafer and method for production of silicon wafer |
| EP02790794A EP1458017A4 (en) | 2001-12-18 | 2002-12-18 | SILICON PLATE, AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME |
| PCT/JP2002/013214 WO2003052811A1 (fr) | 2001-12-18 | 2002-12-18 | Plaquette en silicium, et procede d'elaboration |
| KR10-2004-7009371A KR20040066173A (ko) | 2001-12-18 | 2002-12-18 | 실리콘 웨이퍼 및 실리콘 웨이퍼의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001384755A JP2003188176A (ja) | 2001-12-18 | 2001-12-18 | シリコンウェーハおよびシリコンウェーハの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=19187754
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001384755A Pending JP2003188176A (ja) | 2001-12-18 | 2001-12-18 | シリコンウェーハおよびシリコンウェーハの製造方法 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1458017A4 (ja) |
| JP (1) | JP2003188176A (ja) |
| KR (1) | KR20040066173A (ja) |
| TW (1) | TW200305225A (ja) |
| WO (1) | WO2003052811A1 (ja) |
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| WO2006025409A1 (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-09 | Sumco Corporation | シリコンエピタキシャルウェーハ及びその製造方法 |
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| JP4760729B2 (ja) * | 2006-02-21 | 2011-08-31 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | Ｉｇｂｔ用のシリコン単結晶ウェーハ及びｉｇｂｔ用のシリコン単結晶ウェーハの製造方法 |
| WO2010131412A1 (ja) * | 2009-05-15 | 2010-11-18 | 株式会社Sumco | シリコンウェーハおよびその製造方法 |
| CN105185696B (zh) * | 2015-09-25 | 2018-04-06 | 上海华力微电子有限公司 | 通过多晶硅吸杂降低cmos图像传感器白像素的方法 |
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Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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