JP3903643B2 - Epitaxial wafer manufacturing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チョクラルスキー法(以下、CZ法という。)により作られたシリコンウェーハにエピタキシャル層を形成する、エピタキシャルウェーハの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
これまでエピタキシャルウェーハはまず高性能バイポーラトランジスタに応用され、次いでバイポーラICに応用されてきた。エピタキシャルウェーハでは、基板となるシリコンウェーハ上に任意の膜厚及び抵抗率の単結晶シリコンのエピタキシャル層を形成できるため、例えば低抵抗基板上に高抵抗エピタキシャル層を形成することにより、高速度トランジスタを実現することができる。またバイポーラICで必須であるpn接合素子間の効果的な分離が、エピタキシャル層の形成により有効に行われる。近年、デバイスの集積化が進み、CZシリコンウェーハ表面近傍の結晶成長導入欠陥(以下、grown-in欠陥という。)がデバイスの歩留りを低下させることから、エピタキシャル層にgrown-in欠陥を含まないエピタキシャルウェーハがMOSLSI用基板としても広く用いられてきている。
【0003】
CZシリコンウェーハには、シリコン単結晶を引上げるときの引上げ速度により、半導体デバイス製造工程の熱酸化時にリング状の酸化誘起積層欠陥(Oxidation Induced Stacking Fault、以下、OSFという。)が顕在化して生じたり、或いは侵入型転位(Interstitial-type Large Dislocation、以下、L/Dという。)を発生することがある。このL/Dは結晶の格子欠陥の1つであって、結晶内部ですべった部分とすべらない部分との間の境界として現れ、部分的に結晶格子の切れた部分が線状につながっている侵入型の線欠陥である。エピタキシャル成長用の基板となるシリコンウェーハ表面にL/Dが存在すると、このウェーハ上にエピタキシャル層を形成したときにL/Dが転写されしかもその痕が大きくなり、エピタキシャル層表面の欠陥密度を増大させる。
基板となるシリコンウェーハがこのようにOSFの出現するウェーハであったり、或いはL/Dの存在するウェーハである場合には、これらはデバイスの電気的特性、例えば酸化膜の経時絶縁破壊特性(Time Dependent dielectric Breakdown、TDDB)、酸化膜耐圧特性(Time Zero Dielectric Breakdown、TZDB)pn接合リーク特性等を劣化させ、製品の歩留りを低くする。
【0004】
また図4の実線(a)〜(c)に示すように、CZシリコンウェーハがその表面にエピタキシャル層を形成する前のB(ボロン)をドープしたp型ウェーハである場合、一般的にウェーハ中の酸素濃度が高い程、半導体デバイス製造工程の熱処理によってその内部に高密度に酸素析出物(Bulk Micro Defect、以下、BMDという。)を発生する。このBMDはデバイス製造工程中に侵入する微量の重金属不純物を捕獲する、いわゆるイントリンシックゲッタリング(以下、IGという。)効果を有する。
また図4の破線及び鎖線(d)〜(f)に示すように、CZシリコンウェーハがその表面にエピタキシャル層を形成した後のBをドープしたp型ウェーハであって、ウェーハのB濃度が1018atoms/cm3未満である場合には、酸素濃度の多寡に拘らず、上記BMDは、その発生が抑制され、上記IG効果が十分に得られない。その反面、ウェーハのB濃度が1018atoms/cm3以上のときには、エピタキシャル層を形成する前のウェーハと同程度に、BMDが高密度に発生しIG効果を有する。
なお、上記BMD密度は、シリコンウェーハを750℃で8時間、引続いて1000℃で16時間熱処理したときに求めた値である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、OSFリングを生じるような条件で引上げたCZウェーハをそのB濃度が1018atoms/cm3以上にしたときには、エピタキシャル層を形成した後、リングに相当する箇所のBMDがそれ以外の部分より高密度に発生するのに対して、OSFリングの外側では顕著にBMDの発生が抑制され、ウェーハ面内でIG効果が不均一になる不具合があった。
【0006】
本発明の目的は、エピタキシャル層を形成した後の熱処理によりウェーハ面内で均一に高密度のBMDが発生してウェーハ面内で均一なIG効果が得られる、エピタキシャルウェーハの製造方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、エピタキシャル層を形成したときにそのエピタキシャル層にL/Dの転写痕を生じさせない、エピタキシャルウェーハの製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、ドーパントをドープすることなくチョクラルスキー法により製造された第1シリコン単結晶インゴットを熱酸化処理した際にD 1 /D 0 が0.9となるリング状の酸化誘起積層欠陥を生じるV/Gを求める工程と、
ボロンを9×10 18 atoms/cm 3 以上ドープしかつV/Gを前記求められたV/Gに設定しそれ以外は前記第1シリコン単結晶インゴットと同一条件で第2シリコン単結晶インゴットを製造する工程と、前記第2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する工程と、前記シリコンウェーハの表面にエピタキシャル層を化学的気相堆積(以下、CVDという。)法により形成する工程とを含むことを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法である。ただし、D 1 は酸化誘起積層欠陥のリング径をいい、またD 0 はインゴットをスライスしたウェーハの径をいう。
【0009】
Bのようなp型不純物を所定の濃度以上にドープすると、エピタキシャル層形成後であっても熱処理したときにウェーハ内部にBMDが高密度で発生する。ここでウェーハはOSFが中心部で消滅するように作られているため、このBMDは、ウェーハ面内で均一に発生し、これによりウェーハ面内で均一なIG効果が得られる。また高濃度にBがドープされるため、エピタキシャル層形成前のウェーハにはL/Dが全く現れず、このウェーハ表面にエピタキシャル層を形成しても、エピタキシャル層表面にL/Dの転写痕を生じさせない。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明のエピタキシャル層を積層するためのシリコンウェーハは、CZ法によりホットゾーン炉内のシリコン融液からインゴットを所定の条件で引上げた後、このインゴットをスライスして作製される。
この所定の条件は、インゴットの引上げ速度をV(mm/分)、ホットゾーン構造でインゴット−シリコン融液の接触面のインゴット鉛直方向の温度勾配をG(℃/mm)とするときに、V/G(mm2/分・℃)を制御して決められる。
【0011】
前述したように、このCZシリコンウェーハは、熱酸化処理(例えば1000〜1100℃で1〜2時間)を受けたときに、リング状のOSFが生じることがある。このOSFリングは、V/Gが大きくなるにつれてインゴットの外周側に移動し、V/Gが小さくなるにつれてリング径が小さくなり、ウェーハ中心部でディスク状になった後、消滅する。
またこのリング径はV/Gを一定にしておいても、p型不純物であるB(ボロン)のドープ量に応じて変化する。図2に示すように、OSFのリング径をD1、ウェーハの径をD0とし、このときのD1/D0とBの濃度との関係を図3に示す。図3から明らかなように、B濃度が2×1018atoms/cm3以下では、リング状をなし、約6×1018atoms/cm3でディスク状になり、9×1018atoms/cm3以上になると消滅する。
【0012】
本発明のシリコンウェーハの表面には、シリコンのエピタキシャル成長によるエピタキシャル層が形成される。このエピタキシャル成長には、エピタキシャル層の結晶性、量産性、装置の簡便さ、種々のデバイス構造形成の容易さなどの観点から、CVD法が採用される。CVD法によるシリコンのエピタキシャル成長は、例えばSiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH4などのシリコンを含む原料ガスをH2ガスとともに反応炉内に導入して、上記シリコンウェーハの表面に、原料ガスの熱分解又は還元により生成されたシリコンを析出させることで行われる。
本発明のシリコンウェーハはBを9×1018atoms/cm3以上にドープするため、抵抗率が0.02Ωcm以下の低抵抗になる。ここでエピタキシャル層を高抵抗にすれば、高性能バイポーラトランジスタやバイポーラIC用のエピタキシャルウェーハに適するエピタキシャルウェーハとなる。この高抵抗のエピタキシャル層の形成時には、原料ガスとともにB2H6などのガスが使用される。
【0013】
【実施例】
次に本発明の実施例を比較例とともに説明する。
<実施例1>
ドーパントをドープしないときの図2に示すD1/D0が0.9になるように、V/Gを設定し、このV/GでドーパントのBを9×1018atoms/cm3の濃度でドープしてシリコン単結晶インゴットを引上げた。このインゴットからスライスされたシリコンウェーハをラッピングし、面取り加工を施した後、鏡面研磨することにより、抵抗率が0.01Ωcmであって6インチの大きさのp++型シリコンウェーハを用意した。このウェーハを酸素雰囲気下、1100℃、1時間熱処理したところOSFはリング状にもディスク状にも発生していなかった。
このシリコンウェーハの表面に常圧CVD法(760Torr)により、原料ガスとしてSiHCl3を、またエピタキシャル層の抵抗調整用にB2H6ガスをそれぞれ用い、成長温度1135℃、成長速度3μm/分の条件で、厚さ5μmで抵抗率10Ωcmのエピタキシャル層を形成した。これにより低抵抗基板で高抵抗エピタキシャル層のエピタキシャルウェーハを得た。
半導体デバイス製造工程に模して、このエピタキシャルウェーハを750℃で8時間、引続いて1000℃で16時間熱処理した。熱処理した後、このウェーハを劈開し、更にエピタキシャル層及びその下のウェーハ表面をライト(Wright)エッチング液で選択エッチングを行い、光学顕微鏡の観察により、ウェーハ表面から深さ300μmにおけるウェーハ中心部から周縁部に至るまでのBMDを測定しその密度を求めた。その結果を図1(a)に示す。
<比較例1>
B(ボロン)を2×1017atoms/cm3の濃度でドープした以外、実施例1と同じV/Gでシリコン単結晶インゴットを引上げ、実施例1と同様にして抵抗率が0.15Ωcmであって6インチの大きさのp+型シリコンウェーハを作製した。このウェーハを実施例1と同じ条件で熱処理したところOSFはリング状にウェーハの周縁側(D1/D0=0.9)に現れた。
このシリコンウェーハの表面に実施例1と同じ条件で厚さ5μmで抵抗率10Ωcmのエピタキシャル層を形成して、エピタキシャルウェーハを得た。このエピタキシャルウェーハを実施例1と同様に熱処理してウェーハの中心部から周縁部に至るまでのBMD密度を求めた。その結果を図1(b)に示す。
【0014】
<比較例2>
引上げ時に実施例1と同じ濃度(9×1018atoms/cm3)となるようにB(ボロン)をドープし、V/Gが大きく(D1/D0=0.3)になるように、シリコン単結晶インゴットを引上げた。これ以外は、実施例1と同様にして抵抗率が0.01Ωcmであって6インチの大きさのp++型シリコンウェーハを得た。このウェーハを実施例1と同じ条件で熱処理したところOSFはリング状にウェーハの中心部に現れた。このシリコンウェーハの表面に実施例1と同じ条件で厚さ5μmで抵抗率10Ωcmのエピタキシャル層を形成して、エピタキシャルウェーハを得た。このエピタキシャルウェーハを実施例1と同様に熱処理してウェーハの中心部から周縁部に至るまでのBMD密度を求めた。その結果を図1(c)に示す。
【0015】
<比較例3>
B(ボロン)を1.4×1015atoms/cm3の濃度でドープし、実施例1に比べV/Gを小さくし、熱酸化処理した際にリング状に発生するOSFがウェーハ中心部で消滅するV/Gでシリコン単結晶インゴットを引上げ、実施例1と同様にして抵抗率が10Ωcmのp-型シリコンウェーハを作製した。このシリコンウェーハの表面に実施例1と同じ条件で厚さ5μmで抵抗率10Ωcmであって6インチの大きさのエピタキシャル層を形成して、エピタキシャルウェーハを得た。このエピタキシャルウェーハを実施例1と同様に熱処理してウェーハの中心部から周縁部に至るまでのBMD密度を求めた。その結果を図1(d)に示す。
【0016】
<比較評価>
図1から明らかなように、実施例1のエピタキシャル層を積層したウェーハではBMD密度がウェーハ中心部から周縁部までの間、約1.3×1010個/cm3の高密度でしかも均一であった(図1(a))。これに対して、比較例1のエピタキシャル層を積層したウェーハではウェーハ周縁部のBMD密度が約0.5×1010個/cm3であるものの、その他の部分ではBMDが殆ど発生しなかった(図1(b))。また比較例2のエピタキシャル層を積層したウェーハではOSFリングに相当する部分のBMD密度が約1.8×1010個/cm3の高密度であるものの、ウェーハ中心部のBMD密度は約1.0×1010個/cm3で、またウェーハ周縁部のBMD密度は約0.6×1010個/cm3であり、ウェーハ面内で不均一であった(図1(c))。更に比較例3のエピタキシャル層を積層したウェーハではウェーハ全面にわたってBMDが殆ど発生しなかった(図1(d))。
【0017】
この結果、比較例1及び3のエピタキシャルウェーハはIG効果が低く、比較例2のエピタキシャルウェーハはIG効果がウェーハ面内で不均一であった。これらに対して実施例1のエピタキシャルウェーハは高いIG効果を有することが判った。
【0018】
実施例1及び比較例1〜3の各エピタキシャルウェーハを2分間セコ(Secco)エッチング液に撹拌せずに浸漬し、これにより現れる特異なフローパターンの有無を見い出した後、この痕跡の源となる部分を光学顕微鏡で観察し、L/Dの転写痕の有無を調べた。その結果、B濃度が比較的高い実施例1及び比較例2のエピタキシャルウェーハの表面全体にわたってL/Dの転写痕はなかった。これに対してB濃度が比較的低く、リング状のOSFが中心部で消滅していた比較例3のエピタキシャルウェーハにはL/Dの転写痕が観察された。特にB濃度が1015atoms/cm3台の比較例3はウェーハ当り20〜30個観察された。
【0019】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、抵抗率が0.02Ωcm以下であって、熱酸化処理をした際にリング状に発生する酸化誘起積層欠陥がウェーハ中心部で消滅したシリコンウェーハをエピタキシャル層積層用の基板とし、このウェーハ表面にエピタキシャル層を形成してエピタキシャルウェーハを製造した後で、このエピタキシャルウェーハを熱処理すると、ウェーハ面内で均一に高密度のBMDが発生してウェーハ面内で均一なIG効果が得られる。またエピタキシャル層を形成したときにそのエピタキシャル層にL/Dの転写痕を生じさせない。これにより、電気的特性がより向上し、かつ製造時の歩留りも大きいエピタキシャルウェーハが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例及び比較例のウェーハにおけるウェーハ面内のBMD密度分布を示す図。
【図2】OSFを生じたシリコンウェーハの平面図。
【図3】V/Gを一定にしてB濃度を変えたときのD1/D0の値の変化を示す図。
【図4】エピタキシャル層を形成する前後のシリコンウェーハのB濃度とBMD密度の関係を示す図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an epitaxial wafer manufacturing method in which an epitaxial layer is formed on a silicon wafer manufactured by the Czochralski method (hereinafter referred to as CZ method).
[0002]
[Prior art]
So far, epitaxial wafers have been applied first to high performance bipolar transistors and then to bipolar ICs. In an epitaxial wafer, an epitaxial layer of single crystal silicon having an arbitrary film thickness and resistivity can be formed on a silicon wafer as a substrate. For example, a high-speed transistor can be formed by forming a high-resistance epitaxial layer on a low-resistance substrate. Can be realized. Further, effective separation between pn junction elements, which is essential in a bipolar IC, is effectively performed by forming an epitaxial layer. In recent years, device integration has progressed, and crystal growth introduction defects (hereinafter referred to as grown-in defects) near the surface of a CZ silicon wafer reduce the yield of the device. Therefore, the epitaxial layer does not contain grown-in defects. Wafers have been widely used as MOS LSI substrates.
[0003]
In the CZ silicon wafer, a ring-shaped oxidation induced stacking fault (hereinafter referred to as OSF) is manifested during the thermal oxidation in the semiconductor device manufacturing process due to the pulling speed when pulling up the silicon single crystal. Or an interstitial-type large dislocation (hereinafter referred to as L / D). This L / D is one of the lattice defects of the crystal, and appears as a boundary between the slipped portion and the non-slip portion inside the crystal, and the portion where the crystal lattice is cut is partially connected in a linear shape. It is an intrusive line defect. If L / D is present on the surface of a silicon wafer serving as a substrate for epitaxial growth, when the epitaxial layer is formed on this wafer, the L / D is transferred and the marks become large, increasing the defect density on the surface of the epitaxial layer. .
In the case where the silicon wafer as the substrate is a wafer in which OSF appears or a wafer in which L / D is present, these are the electrical characteristics of the device, for example, the dielectric breakdown characteristics of the oxide film over time (Time Dependent dielectric breakdown (TDDB), oxide breakdown voltage characteristics (Time Zero Dielectric Breakdown, TZDB), pn junction leakage characteristics, and the like are degraded, and the yield of products is lowered.
[0004]
In addition, as shown by solid lines (a) to (c) in FIG. 4, when the CZ silicon wafer is a p-type wafer doped with B (boron) before the epitaxial layer is formed on the surface thereof, The higher the oxygen concentration, the higher the density of oxygen precipitates (Bulk Micro Defect, hereinafter referred to as BMD) generated by heat treatment in the semiconductor device manufacturing process. This BMD has a so-called intrinsic gettering (hereinafter referred to as IG) effect that captures a trace amount of heavy metal impurities that enter during the device manufacturing process.
Further, as shown by broken lines and chain lines (d) to (f) in FIG. 4, the CZ silicon wafer is a p-type wafer doped with B after an epitaxial layer is formed on the surface thereof, and the B concentration of the wafer is 10 When it is less than 18 atoms / cm 3 , the generation of the BMD is suppressed regardless of the oxygen concentration, and the IG effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the B concentration of the wafer is 10 18 atoms / cm 3 or more, BMD is generated at a high density as much as the wafer before the epitaxial layer is formed, and has an IG effect.
The BMD density is a value obtained when the silicon wafer was heat-treated at 750 ° C. for 8 hours and subsequently at 1000 ° C. for 16 hours.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the B concentration of the CZ wafer pulled up under the condition that causes the OSF ring is increased to 10 18 atoms / cm 3 or more, after the epitaxial layer is formed, the BMD in the portion corresponding to the ring is more than the other portion. In contrast to the high density generation, BMD generation is remarkably suppressed outside the OSF ring, and the IG effect is not uniform within the wafer surface.
[0006]
An object of the present invention, uniform IG effect within the wafer surface uniformly dense BMD in the wafer surface is generated by the heat treatment after the formation of the epitaxial layer can be obtained, to provide a method for producing an epitaxial wafer It is in.
Another object of the present invention does not cause transfer marks of L / D in the epitaxial layer at the time of forming the epitaxial layer is to provide a method for producing an epitaxial wafer.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a ring-shaped oxidation in which D 1 / D 0 is 0.9 when a first silicon single crystal ingot manufactured by the Czochralski method without doping a dopant is thermally oxidized. Obtaining V / G causing an induced stacking fault;
Preparing a second silicon single crystal ingot with boron 9 × 10 18 atoms / cm 3 or more doped and set the V / G on the determined the V / G of the first silicon single crystal ingot under the same conditions except that A step of slicing the second silicon single crystal ingot to produce a silicon wafer, and a step of forming an epitaxial layer on the surface of the silicon wafer by chemical vapor deposition (hereinafter referred to as CVD). It is the manufacturing method of the epitaxial wafer characterized by including. Here, D 1 refers to the ring diameter of the oxidation-induced stacking fault, and D 0 refers to the diameter of the wafer sliced from the ingot.
[0009]
When a p-type impurity such as B is doped to a predetermined concentration or more, BMD is generated at a high density inside the wafer when heat treatment is performed even after the epitaxial layer is formed. Here, since the wafer is made so that the OSF disappears in the center portion, this BMD is generated uniformly in the wafer surface, thereby obtaining a uniform IG effect in the wafer surface. Also, since B is doped at a high concentration, L / D does not appear at all on the wafer before the epitaxial layer is formed, and even if an epitaxial layer is formed on the wafer surface, L / D transfer marks are formed on the epitaxial layer surface. Don't make it happen.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The silicon wafer for laminating the epitaxial layer of the present invention is produced by pulling up an ingot from a silicon melt in a hot zone furnace under a predetermined condition by the CZ method and then slicing the ingot.
The predetermined condition is that when the ingot pulling rate is V (mm / min) and the temperature gradient in the ingot vertical direction of the contact surface of the ingot-silicon melt is G (° C./mm) in the hot zone structure, V / G (mm 2 / min · ° C.) is controlled.
[0011]
As described above, when this CZ silicon wafer is subjected to a thermal oxidation process (for example, at 1000 to 1100 ° C. for 1 to 2 hours), a ring-like OSF may be generated. The OSF ring moves toward the outer periphery of the ingot as V / G increases, and the ring diameter decreases as V / G decreases, and after disappearing into a disk shape at the center of the wafer, it disappears.
The ring diameter changes according to the doping amount of B (boron), which is a p-type impurity, even if V / G is kept constant. As shown in FIG. 2, the ring diameter of OSF is D 1 and the diameter of the wafer is D 0 , and the relationship between D 1 / D 0 and the concentration of B at this time is shown in FIG. As is apparent from FIG. 3, when the B concentration is 2 × 10 18 atoms / cm 3 or less, it forms a ring shape, becomes a disk shape at about 6 × 10 18 atoms / cm 3 , and 9 × 10 18 atoms / cm 3. When it is over, it disappears.
[0012]
The front surface of the silicon wafer of the present invention, the epitaxial layer by epitaxial growth of silicon is formed. For this epitaxial growth, a CVD method is employed from the viewpoints of crystallinity of the epitaxial layer, mass productivity, simplicity of the apparatus, and ease of forming various device structures. In the epitaxial growth of silicon by the CVD method, for example, a source gas containing silicon such as SiCl 4 , SiHCl 3 , SiH 2 Cl 2 , SiH 4 and the like is introduced into the reaction furnace together with H 2 gas, and the source material is formed on the surface of the silicon wafer. This is performed by precipitating silicon produced by thermal decomposition or reduction of gas.
Since the silicon wafer of the present invention is doped with B to 9 × 10 18 atoms / cm 3 or more, the resistivity becomes a low resistance of 0.02 Ωcm or less. Here, if the epitaxial layer has a high resistance, it becomes an epitaxial wafer suitable for an epitaxial wafer for a high-performance bipolar transistor or bipolar IC. When forming this high resistance epitaxial layer, a gas such as B 2 H 6 is used together with the raw material gas.
[0013]
【Example】
Next, examples of the present invention will be described together with comparative examples.
<Example 1>
V / G is set so that D 1 / D 0 shown in FIG. 2 when the dopant is not doped is 0.9, and the dopant B is a concentration of 9 × 10 18 atoms / cm 3 with this V / G. The silicon single crystal ingot was pulled up by doping. A silicon wafer sliced from this ingot was lapped, chamfered, and then mirror polished to prepare a p ++ type silicon wafer having a resistivity of 0.01 Ωcm and a size of 6 inches. When this wafer was heat-treated in an oxygen atmosphere at 1100 ° C. for 1 hour, OSF was not generated in a ring shape or a disk shape.
By using atmospheric pressure CVD (760 Torr) on the surface of the silicon wafer, SiHCl 3 is used as a source gas, and B 2 H 6 gas is used for adjusting the resistance of the epitaxial layer. The growth temperature is 1135 ° C. and the growth rate is 3 μm / min. Under the conditions, an epitaxial layer having a thickness of 5 μm and a resistivity of 10 Ωcm was formed. Thus, an epitaxial wafer having a high resistance epitaxial layer was obtained with a low resistance substrate.
This epitaxial wafer was heat-treated at 750 ° C. for 8 hours and subsequently at 1000 ° C. for 16 hours in a manner similar to the semiconductor device manufacturing process. After the heat treatment, this wafer is cleaved, and the epitaxial layer and the underlying wafer surface are selectively etched with a Wright etching solution, and the periphery of the wafer from the wafer center at a depth of 300 μm is observed by an optical microscope. The BMD up to the part was measured to determine its density. The result is shown in FIG.
<Comparative Example 1>
The silicon single crystal ingot was pulled up at the same V / G as in Example 1 except that B (boron) was doped at a concentration of 2 × 10 17 atoms / cm 3 , and the resistivity was 0.15 Ωcm as in Example 1. Thus, a p + type silicon wafer having a size of 6 inches was produced. When this wafer was heat-treated under the same conditions as in Example 1, OSF appeared in a ring shape on the peripheral side of the wafer (D 1 / D 0 = 0.9).
An epitaxial layer having a thickness of 5 μm and a resistivity of 10 Ωcm was formed on the surface of the silicon wafer under the same conditions as in Example 1 to obtain an epitaxial wafer. This epitaxial wafer was heat-treated in the same manner as in Example 1 to determine the BMD density from the center to the periphery of the wafer. The result is shown in FIG.
[0014]
<Comparative example 2>
At the time of pulling, B (boron) is doped so as to have the same concentration (9 × 10 18 atoms / cm 3 ) as in Example 1 so that V / G becomes large (D 1 / D 0 = 0.3). The silicon single crystal ingot was pulled up. Other than this, a p ++ type silicon wafer having a resistivity of 0.01 Ωcm and a size of 6 inches was obtained in the same manner as in Example 1. When this wafer was heat-treated under the same conditions as in Example 1, OSF appeared in the center of the wafer in a ring shape. An epitaxial layer having a thickness of 5 μm and a resistivity of 10 Ωcm was formed on the surface of the silicon wafer under the same conditions as in Example 1 to obtain an epitaxial wafer. This epitaxial wafer was heat-treated in the same manner as in Example 1 to determine the BMD density from the center to the periphery of the wafer. The result is shown in FIG.
[0015]
<Comparative Example 3>
B (boron) is doped at a concentration of 1.4 × 10 15 atoms / cm 3 , V / G is smaller than that in Example 1, and OSF generated in a ring shape when thermally oxidized is formed at the center of the wafer. The silicon single crystal ingot was pulled up with V / G disappearing, and a p − type silicon wafer having a resistivity of 10 Ωcm was produced in the same manner as in Example 1. An epitaxial layer having a thickness of 5 μm, a resistivity of 10 Ωcm, and a size of 6 inches was formed on the surface of the silicon wafer under the same conditions as in Example 1 to obtain an epitaxial wafer. This epitaxial wafer was heat-treated in the same manner as in Example 1 to determine the BMD density from the center to the periphery of the wafer. The result is shown in FIG.
[0016]
<Comparison evaluation>
As is clear from FIG. 1, in the wafer in which the epitaxial layer of Example 1 is laminated, the BMD density is high and uniform at about 1.3 × 10 10 pieces / cm 3 from the wafer center to the periphery. (FIG. 1 (a)). On the other hand, in the wafer in which the epitaxial layer of Comparative Example 1 was laminated, the BMD density at the peripheral portion of the wafer was about 0.5 × 10 10 pieces / cm 3 , but almost no BMD occurred in the other portions ( FIG. 1 (b)). Further, in the wafer on which the epitaxial layer of Comparative Example 2 is laminated, the BMD density in the portion corresponding to the OSF ring is about 1.8 × 10 10 pieces / cm 3 , but the BMD density in the center of the wafer is about 1. in 0 × 10 10 atoms / cm 3, also the BMD density of the wafers periphery is about 0.6 × 10 10 atoms / cm 3, was heterogeneous in the wafer surface (FIG. 1 (c)). Further, in the wafer on which the epitaxial layer of Comparative Example 3 was laminated, almost no BMD was generated over the entire surface of the wafer (FIG. 1 (d)).
[0017]
As a result, the epitaxial wafers of Comparative Examples 1 and 3 had a low IG effect, and the epitaxial wafer of Comparative Example 2 had a non-uniform IG effect in the wafer plane. In contrast, the epitaxial wafer of Example 1 was found to have a high IG effect.
[0018]
Each epitaxial wafer of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 is immersed in a Secco etching solution for 2 minutes without stirring, and after finding the presence or absence of a specific flow pattern that appears, this becomes the source of this trace. The part was observed with an optical microscope and examined for the presence or absence of L / D transfer marks. As a result, there was no L / D transfer mark over the entire surface of the epitaxial wafers of Example 1 and Comparative Example 2 having a relatively high B concentration. On the other hand, L / D transfer marks were observed on the epitaxial wafer of Comparative Example 3 in which the B concentration was relatively low and the ring-shaped OSF disappeared at the center. In particular, 20 to 30 Comparative Examples 3 having a B concentration of 10 15 atoms / cm 3 were observed per wafer.
[0019]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a silicon wafer having a resistivity of 0.02 Ωcm or less and in which oxidation-induced stacking faults generated in a ring shape during thermal oxidation treatment disappeared at the center of the wafer is epitaxially formed. When the epitaxial wafer is manufactured by forming an epitaxial layer on the wafer surface as a substrate for layer stacking and then heat-treating the epitaxial wafer , a high-density BMD is uniformly generated in the wafer surface, and the wafer surface A uniform IG effect can be obtained. Further, when an epitaxial layer is formed, L / D transfer marks are not generated in the epitaxial layer. As a result, an epitaxial wafer with improved electrical characteristics and a high yield during manufacture can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a BMD density distribution in a wafer surface in wafers of examples and comparative examples of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a silicon wafer in which OSF has occurred.
FIG. 3 is a diagram showing a change in the value of D 1 / D 0 when the B concentration is changed with V / G kept constant.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between B concentration and BMD density of a silicon wafer before and after forming an epitaxial layer.
Claims (1)
ボロンを9×10 18 atoms/cm 3 以上ドープしかつV/Gを前記求められたV/Gに設定しそれ以外は前記第1シリコン単結晶インゴットと同一条件で第2シリコン単結晶インゴットを製造する工程と、
前記第2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する工程と、
前記シリコンウェーハの表面にエピタキシャル層を化学的気相堆積法により形成する工程と
を含むことを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
ただし、D 1 は酸化誘起積層欠陥のリング径をいい、またD 0 はインゴットをスライスしたウェーハの径をいう。 When a first silicon single crystal ingot manufactured by the Czochralski method without doping a dopant is subjected to a thermal oxidation treatment, a ring-shaped oxidation-induced stacking fault with D 1 / D 0 of 0.9 is generated. The process of seeking
Preparing a second silicon single crystal ingot with boron 9 × 10 18 atoms / cm 3 or more doped and set the V / G on the determined the V / G of the first silicon single crystal ingot under the same conditions except that And a process of
Slicing the second silicon single crystal ingot to produce a silicon wafer;
A step of forming by a chemical vapor deposition epitaxial layer on the surface of the silicon wafer
A method for producing an epitaxial wafer, comprising:
Here, D 1 refers to the ring diameter of the oxidation-induced stacking fault, and D 0 refers to the diameter of the wafer sliced from the ingot.
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