JP5239460B2 - Silicon single crystal wafer for semiconductor device and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、デバイス動作に悪影響を及ぼす重金属不純物を除去する技術であるゲッタリング方法に関し、高いゲッタリング能力を持った半導体デバイス用シリコン単結晶ウェーハ及びその作製法に関する。 The present invention relates to a gettering method that is a technique for removing heavy metal impurities that adversely affect device operation, and relates to a silicon single crystal wafer for semiconductor devices having high gettering capability and a method for manufacturing the same.
半導体集積回路等の半導体デバイスの高密度化、高集積化に伴い、デバイス動作の安定化が頓に望まれてきている。特にリーク電流や酸化膜耐圧等の特性値改善は重要な課題である。 As semiconductor devices such as semiconductor integrated circuits have higher density and higher integration, stabilization of device operation has been desired more and more. In particular, improvement of characteristic values such as leakage current and oxide film breakdown voltage is an important issue.
しかるに、半導体集積回路の製造工程において、望まれざる重金属、例えばCu、Fe、Niといった不純物に汚染される可能性が現在においても否定できていない。これらの重金属不純物はシリコン単結晶中に固溶した状態で、前述のリーク電流や酸化膜耐圧特性を著しく劣化させることが広く知られている。 However, the possibility of contamination with impurities such as undesired heavy metals such as Cu, Fe, and Ni in the manufacturing process of semiconductor integrated circuits cannot be denied. It is widely known that these heavy metal impurities are significantly dissolved in the silicon single crystal and the above-described leakage current and oxide film breakdown voltage characteristics are remarkably deteriorated.
そのため、これら重金属不純物をデバイス動作領域外へ取り除く方法として、種々のゲッタリング技術が開発されてきている。例えばCZ法で製造されたシリコン単結晶中に含まれる酸素原子を析出させ、その析出物周囲の歪みに重金属を捕獲するIG(Internal Gettering)法や、何らかの元素をデバイス層近傍にイオンインプランテーション(Ion−Implantation)し、故意に発生させた歪みや欠陥層にゲッタリングする方法、シリコン単結晶ウェーハの裏面に多結晶シリコン膜を形成し、その多結晶粒界の歪みに不純物を捕獲する方法(Poly−Si Back Seal, PBS)、などがある。 Therefore, various gettering techniques have been developed as a method for removing these heavy metal impurities out of the device operating region. For example, an oxygen atom contained in a silicon single crystal produced by the CZ method is precipitated, and an IG (Internal Gettering) method in which heavy metals are captured in the strain around the precipitate, or an ion implantation ( (Ion-Implantation), a method of gettering to a strain or defect layer intentionally generated, a method of forming a polycrystalline silicon film on the back surface of a silicon single crystal wafer, and trapping impurities in the strain of the polycrystalline grain boundary ( Poly-Si Back Seal, PBS).
ところが、最近のデバイス作製工程は低温短時間化が進み、望まれざる重金属不純物の捕獲位置をシリコン単結晶ウェーハの深さ方向のどこに設置するかは、ゲッタリング能力、ひいてはデバイスの性能を著しく左右する。低温短時間工程では長距離の拡散が期待できないことは明らかであり、裏面にゲッタリング層を設置するPBS、バックサイドダメージなどの手法がデバイス直下にゲッタリング層を存在させることのできるIG法や高濃度ボロン基板を用いる方法に比べ不利であることは衆目の認めるところである。そこでイオンインプランテーション法のように表層近傍、つまりデバイス層直下にゲッタリング層を設置できる方法が脚光を浴びるようになった。 However, the recent device fabrication process has progressed at lower temperatures and shorter times, and the location of the undesired heavy metal impurity trapping position in the depth direction of the silicon single crystal wafer has a significant effect on the gettering capability and thus the device performance. To do. It is clear that long-distance diffusion cannot be expected in low-temperature, short-time processes, such as PBS with a gettering layer on the back side, backside damage, and other methods such as the IG method that allows a gettering layer to exist directly under the device, It is recognized by the public that it is disadvantageous compared with the method using a high-concentration boron substrate. Therefore, a method that can install a gettering layer near the surface layer, that is, directly under the device layer, such as the ion implantation method, has come into the spotlight.
通常、イオンインプランテーション法で使用されるイオン種はデバイスに害を及ぼす可能性が低いとおぼしき軽元素が一般的に広く使われている。例えば炭素、酸素、窒素、アルゴンなどである。しかしこれらの軽元素イオンインプランテーション層のゲッタリング機構は二次的に格子欠陥を発生させ、その欠陥や周囲の歪みをゲッタリングサイトに用いるものでいわゆる緩和型のゲッタリング機構となる。 In general, light elements are generally widely used because the ion species used in the ion implantation method have a low possibility of harming the device. For example, carbon, oxygen, nitrogen, argon and the like. However, the gettering mechanism of these light element ion implantation layers is a so-called relaxed gettering mechanism in which lattice defects are secondarily generated and the defects and surrounding distortions are used as gettering sites.
ここでゲッタリング機構の分類について、簡単に説明する。緩和型とは過飽和に固溶した除去対象重金属がゲッタリングサイトにおいて高速に固溶度まで析出する現象を利用したもので、ゲッタリングが実際に進行する温度における固溶度までが除去限界の濃度であり、それ以下の濃度まで低減させることは原理的に不可能である。 Here, the classification of gettering mechanisms will be briefly described. The relaxation type uses the phenomenon that the heavy metal to be removed, which is dissolved in supersaturation, precipitates at the gettering site at high speed to the solid solubility, and the concentration at the removal limit is the solid solubility at the temperature at which gettering actually proceeds. In principle, it is impossible to reduce the concentration to a lower concentration.
この緩和型に対比されるゲッタリング機構に偏析型がある。これは除去対象の層、つまりデバイス層に対して目的不純物の固溶度が高い層をゲッタリング層として設置し、そのゲッタリング層の目的不純物を高い割合で分布させる機構である。この機構であれば、固溶度に支配されることはなく、汚染濃度に対して一定の比率でゲッタリング層に目的不純物をより多く分布させることができ、最近のデバイス作製工程の現状である軽微に汚染された目的不純物を場合によっては固溶度以下にまで低減させることが可能である(特許文献1)。 There is a segregation type as a gettering mechanism compared with the relaxation type. This is a mechanism in which a layer to be removed, that is, a layer having a high solid solubility of the target impurity with respect to the device layer is provided as a gettering layer, and the target impurity in the gettering layer is distributed at a high rate. With this mechanism, it is not governed by solid solubility, and more target impurities can be distributed in the gettering layer at a constant ratio with respect to the contamination concentration, which is the current state of recent device fabrication processes. It is possible to reduce the slightly contaminated target impurity to a solid solubility or less in some cases (Patent Document 1).
上記軽元素のイオンインプランテーション法で作製したゲッタリング層では、この偏析型の効果がほとんど見られないため、半導体デバイス作製技術の進歩からさらなる不純物濃度低減を目指した時には使用できない可能性を生ずる。
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、デバイス動作に悪影響を及ぼす重金属不純物を除去する技術であるゲッタリング方法を改良し、高いゲッタリング能力を持った半導体デバイス用シリコン単結晶ウェーハ及びその作製法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has improved a gettering method that is a technique for removing heavy metal impurities that adversely affect device operation, and has high gettering capability. An object is to provide a single crystal wafer and a manufacturing method thereof.
上記目的を達成するために、本発明の技術思想の特徴は、半導体デバイス用シリコン単結晶ウェーハにおいて、ゲッタリング層に重金属層を用いることによってゲッタリング能力を向上させる点にある。ここで、重金属とは比重4以上の金属のことである。 In order to achieve the above object, the technical idea of the present invention is that the gettering ability is improved by using a heavy metal layer for the gettering layer in the silicon single crystal wafer for semiconductor devices. Here, the heavy metal is a metal having a specific gravity of 4 or more.
本発明の半導体デバイス用シリコン単結晶ウェーハは、半導体シリコン単結晶ウェーハに表面あるいは裏面から重金属元素をイオンインプランテーションして重金属存在層を形成するとともに前記重金属存在層をゲッタリング層とし、前記重金属存在層をゲッタリング層として形成した半導体シリコン単結晶ウェーハ表面にエピタキシャル層をさらに成長させた半導体デバイス用シリコン単結晶ウェーハであって、前記重金属元素のシリコン中の拡散係数が1000℃において10 −7 cm 2 /sec以下であることを特徴とする。 Semiconductor device for silicon single crystal wafer of the present invention, a heavy metal element by ion implantation and a gettering layer of the heavy metal present layer to form a heavy metal presence layer from the surface or back surface in the semiconductor silicon single crystal wafer, wherein the heavy metal A silicon single crystal wafer for a semiconductor device in which an epitaxial layer is further grown on the surface of a semiconductor silicon single crystal wafer having an existing layer as a gettering layer , wherein the diffusion coefficient of the heavy metal element in silicon is 10 −7 at 1000 ° C. It is characterized by being cm 2 / sec or less .
本発明の半導体デバイス用シリコン単結晶ウェーハの作製法は、半導体シリコン単結晶ウェーハに表面あるいは裏面から重金属元素をイオンインプランテーションして重金属存在層を形成する工程を有し、前記重金属存在層をゲッタリング層とするとともに前記重金属存在層をゲッタリング層として形成した半導体シリコン単結晶ウェーハ表面にエピタキシャル層をさらに成長させた半導体デバイス用シリコン単結晶ウェーハの作製法であって、前記重金属元素のシリコン中の拡散係数が1000℃において10 −7 cm 2 /sec以下であることを特徴とする。 The method for producing a silicon single crystal wafer for a semiconductor device according to the present invention includes a step of ion-implanting a heavy metal element from a front surface or a back surface of the semiconductor silicon single crystal wafer to form a heavy metal existence layer, A method for producing a silicon single crystal wafer for a semiconductor device, in which an epitaxial layer is further grown on the surface of a semiconductor silicon single crystal wafer formed as a ring layer and the heavy metal existence layer as a gettering layer , wherein the heavy metal element in silicon The diffusion coefficient is 10 −7 cm 2 / sec or less at 1000 ° C.
前記重金属存在層の厚さは10nm以上が好適である。前記重金属元素としては、その融点が1000℃以上であるものが好ましい。また前記重金属元素は、シリコン中の拡散係数が1000℃において、10−7cm2/sec以下、好ましくは10−9cm2/sec以下であるものが好適に用いられる。また、前記重金属元素としては、タングステン、モリブデン及びタンタルからなる群から選ばれる1種又は2種以上の重金属元素を用いることができる。前記重金属存在層をゲッタリング層として形成した半導体シリコン単結晶ウェーハ表面にエピタキシャル層をさらに成長させた構成とするのが好ましい。 The thickness of the heavy metal presence layer is preferably 10 nm or more. The heavy metal element preferably has a melting point of 1000 ° C. or higher. As the heavy metal element, one having a diffusion coefficient in silicon of 10 −7 cm 2 / sec or less, preferably 10 −9 cm 2 / sec or less at 1000 ° C. is suitably used. As the heavy metal element, one or more heavy metal elements selected from the group consisting of tungsten, molybdenum and tantalum can be used. It is preferable that an epitaxial layer is further grown on the surface of the semiconductor silicon single crystal wafer in which the heavy metal presence layer is formed as a gettering layer.
重金属層は除去対象となる他の重金属に対する固溶度がシリコンに比べて高いものが多く、偏析型機構が働くことが期待される。また軽元素と同様あるいはそれ以上に二次欠陥を発生すれば従来の緩和型機構も合わせ持つことが期待され、より一層効果的である。イオンインプランテーション法を用いると、通常その重金属がシリコン中で存在しうる平衡濃度、すなわち固溶度以上に不純物を導入でき、かつその不純物層の設置位置を任意に決定できる。 Many heavy metal layers have higher solid solubility in other heavy metals to be removed than silicon, and segregation-type mechanisms are expected to work. Further, if secondary defects are generated in the same manner as or more than light elements, it is expected to have a conventional relaxation type mechanism, which is more effective. When the ion implantation method is used, impurities can be introduced more than the equilibrium concentration, that is, the solid solubility, in which the heavy metal normally exists in silicon, and the position of the impurity layer can be arbitrarily determined.
こうして導入された高濃度重金属層はその後のデバイス作製用の熱処理において拡散し表層のデバイス層に入る可能性も示唆されるが、その点、本発明で提案するイオンインプランテーション法で導入された高濃度重金属層は熱処理で母相シリコンと反応し、シリサイドに構造を変える。シリサイドは通常、高温熱処理においても拡散せず、その位置に留まる。従って表層のデバイス層に悪影響を及ぼすこともない。さらに打ち込む元素として10−7cm2/sec以下、好ましくは10−9cm2/sec以下のシリコン中の拡散係数を持つ重金属種を用いることにより、打ち込んだ重金属種が表層デバイス層に入り込む可能性がより一層低下する。 It is suggested that the high-concentration heavy metal layer introduced in this way may diffuse in the subsequent heat treatment for device fabrication and enter the surface device layer, but in that respect, the high-concentration heavy metal layer introduced by the ion implantation method proposed in the present invention The concentrated heavy metal layer reacts with the parent phase silicon by heat treatment and changes its structure to silicide. Silicide usually does not diffuse during high temperature heat treatment and remains in that position. Therefore, the device layer on the surface layer is not adversely affected. Further, by using a heavy metal species having a diffusion coefficient in silicon of 10 −7 cm 2 / sec or less, preferably 10 −9 cm 2 / sec or less as an implanted element, the implanted heavy metal species may enter the surface device layer. Is further reduced.
このようにして形成された重金属シリサイド層は他の金属種に対する固溶度がシリコンよりも高く、偏析型としてゲッタリングが進行するため、軽元素のイオンインプランテーションにより形成されたゲッタリング層よりも高能力のゲッタリング層を形成することができる。 The heavy metal silicide layer thus formed has a higher solid solubility with respect to other metal species than silicon, and gettering proceeds as a segregation type, so that it is more than the gettering layer formed by ion implantation of light elements. A high-performance gettering layer can be formed.
以上説明したように、本発明の半導体デバイス用シリコン単結晶ウェーハによれば、低温短時間化するデバイス工程において特に有効なゲッタリング能力を発揮することが可能となる。また、本発明方法によれば、本発明の高いゲッタリング能力を有する半導体デバイス用シリコン単結晶ウェーハを有効に作製することができる。 As described above, according to the silicon single crystal wafer for a semiconductor device of the present invention, it is possible to exhibit a particularly effective gettering capability in a device process that can be performed at a low temperature for a short time. Moreover, according to the method of the present invention, the silicon single crystal wafer for semiconductor devices having the high gettering ability of the present invention can be effectively produced.
以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図1は本発明の半導体デバイス用シリコン単結晶ウェーハの一つの実施の形態を示す断面的説明図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view showing one embodiment of a silicon single crystal wafer for a semiconductor device of the present invention.
図1において、10は本発明の半導体デバイス用シリコン単結晶ウェーハである。該半導体デバイス用シリコン単結晶ウェーハ10は、半導体シリコン単結晶ウェーハ12に表面あるいは裏面から重金属元素をイオンインプランテーションして重金属存在層14を形成し、前記重金属存在層14をゲッタリング層としたものである。 In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a silicon single crystal wafer for semiconductor devices according to the present invention. The silicon single crystal wafer 10 for a semiconductor device is formed by ion-implanting a heavy metal element from the front surface or the back surface of a semiconductor silicon single crystal wafer 12 to form a heavy metal presence layer 14 and using the heavy metal presence layer 14 as a gettering layer It is.
本発明の半導体デバイス用シリコン単結晶ウェーハの作製法は、半導体シリコン単結晶ウェーハに表面あるいは裏面から重金属元素をイオンインプランテーションして重金属存在層を形成する工程を有し、前記形成された重金属存在層が半導体デバイス作製後も深さ位置を変えず存在し、前記重金属存在層をゲッタリング層としたものである。 The method for producing a silicon single crystal wafer for a semiconductor device of the present invention includes a step of ion-implanting a heavy metal element from the front surface or the back surface of the semiconductor silicon single crystal wafer to form a heavy metal presence layer, and the formed heavy metal presence The layer is present even after the semiconductor device is fabricated without changing the depth position, and the heavy metal existence layer is a gettering layer.
前記重金属存在層14の厚さは10nm以上が好適である。前記重金属元素としては、その融点が1000℃以上であって、シリコン中の拡散係数が1000℃において、10−7cm2/sec以下、好ましくは10−9cm2/sec以下であるものが好適に用いられる。打ち込む重金属元素として10−7cm2/sec以下、好ましくは10−9cm2/sec以下のシリコン中の拡散係数を持つ重金属種を用いることにより、打ち込んだ重金属種が表層デバイス層に入り込む可能性がより一層低下するという利点がある。また、前記重金属元素としては、タングステン、モリブデン及びタンタルからなる群から選ばれる1種又は2種以上の重金属元素を用いることができる。前記重金属存在層14をゲッタリング層として形成した半導体シリコン単結晶ウェーハ12の表面にエピタキシャル層をさらに成長させた構成の半導体デバイス用シリコン単結晶ウェーハ10を作製することもできる。 The thickness of the heavy metal presence layer 14 is preferably 10 nm or more. As the heavy metal element, one having a melting point of 1000 ° C. or more and a diffusion coefficient in silicon of 10 −7 cm 2 / sec or less, preferably 10 −9 cm 2 / sec or less at 1000 ° C. is suitable. Used for. By using a heavy metal species having a diffusion coefficient in silicon of 10 −7 cm 2 / sec or less, preferably 10 −9 cm 2 / sec or less as the heavy metal element to be implanted, the implanted heavy metal species may enter the surface device layer There is an advantage that is further reduced. As the heavy metal element, one or more heavy metal elements selected from the group consisting of tungsten, molybdenum and tantalum can be used. The silicon single crystal wafer 10 for a semiconductor device having a structure in which an epitaxial layer is further grown on the surface of the semiconductor silicon single crystal wafer 12 in which the heavy metal existence layer 14 is formed as a gettering layer can be produced.
なお、上記した各重金属元素のシリコン中の拡散係数は次の通りである。
タングステン:1.8×10−14cm2/sec
モリブデン:2.4×10−10cm2/sec
タンタル:1×10−12〜1×10−13cm2/sec。
In addition, the diffusion coefficient in the silicon | silicone of each above-mentioned heavy metal element is as follows.
Tungsten: 1.8 × 10 −14 cm 2 / sec
Molybdenum: 2.4 × 10 −10 cm 2 / sec
Tantalum: 1 × 10 −12 to 1 × 10 −13 cm 2 / sec.
また、上記各重金属元素の融点は次の通りである。
タングステン:3400℃
モリブデン:2620℃
タンタル:3027℃。
The melting point of each heavy metal element is as follows.
Tungsten: 3400 ° C
Molybdenum: 2620 ° C
Tantalum: 3027 ° C.
以下、本発明について実施例を挙げてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではないことはいうまでもない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated further in detail, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to these Examples.
(実施例1)
CZ法により、直径6インチ、初期酸素濃度14ppma(JEIDA)、方位<100>、p型のシリコン単結晶の結晶棒を引き上げた。この結晶棒を加工してシリコン単結晶ウェーハとし、その表面からイオンインプランテーションでタングステンを打ち込んだ。その打ち込み条件は150keVの加速エネルギー、1015cm−2のドーズ量である。この工程で表面から約80nmの深さ位置に1020cm−3の濃度のピークを持つタングステン層が形成できる。このシリコン単結晶ウェーハに10Ωcm、10μm、p型のエピ層を堆積し、試料シリコン単結晶ウェーハとした。
Example 1
A crystal rod of a p-type silicon single crystal having a diameter of 6 inches, an initial oxygen concentration of 14 ppma (JEIDA), an orientation <100>, and a p-type silicon single crystal was pulled up. This crystal rod was processed into a silicon single crystal wafer, and tungsten was implanted from the surface by ion implantation. The implantation condition is an acceleration energy of 150 keV and a dose of 10 15 cm −2 . In this step, a tungsten layer having a peak with a concentration of 10 20 cm −3 at a depth of about 80 nm from the surface can be formed. A 10 Ωcm, 10 μm, p-type epi layer was deposited on this silicon single crystal wafer to obtain a sample silicon single crystal wafer.
この試料シリコン単結晶ウェーハの表面にFeを1×1012cm−2の濃度で塗布し、1000℃、1時間のFe拡散工程を行い、直後に600℃、20分のFe捕獲熱処理を施した後、試料シリコン単結晶ウェーハの表面近傍Fe濃度をDLTS(Deep Level Transient Spectroscopy)法で測定したところ、1010cm−3のDLTSの検出下限値以下となった。これは故意汚染されたFeが高濃度タングステン層に速やかに移行したからであり、表層近傍にはほとんどFeが残留しなかったことを示す。 Fe was applied to the surface of the sample silicon single crystal wafer at a concentration of 1 × 10 12 cm −2 , an Fe diffusion process was performed at 1000 ° C. for 1 hour, and immediately after that, an Fe capture heat treatment was performed at 600 ° C. for 20 minutes. Later, when the Fe concentration in the vicinity of the surface of the sample silicon single crystal wafer was measured by a DLTS (Deep Level Transient Spectroscopy) method, it was below the lower limit of detection of DL 10 of 10 10 cm −3 . This is because the intentionally contaminated Fe quickly moved to the high-concentration tungsten layer, indicating that almost no Fe remained in the vicinity of the surface layer.
(実施例2)
タングステンに替えてモリブデンを用いた以外は実施例1と同様にして試料シリコン単結晶ウェーハを得た。この試料シリコン単結晶ウェーハの表面近傍Fe濃度をDLTS法で測定したところ、1010cm−3のDLTSの検出下限値以下となった。これは故意汚染されたFeが高濃度モリブデン層に速やかに移行したからであり、表層近傍にはほとんどFeが残留しなかったことを示す
(Example 2)
A sample silicon single crystal wafer was obtained in the same manner as in Example 1 except that molybdenum was used instead of tungsten. When the Fe concentration in the vicinity of the surface of this sample silicon single crystal wafer was measured by the DLTS method, it was below the lower limit of detection of DLTS of 10 10 cm −3 . This is because deliberately contaminated Fe quickly moved to the high-concentration molybdenum layer, indicating that almost no Fe remained in the vicinity of the surface layer.
(実施例3)
タングステンに替えてタンタルを用いた以外は実施例1と同様にして試料シリコン単結晶ウェーハを得た。この試料シリコン単結晶ウェーハの表面近傍Fe濃度をDLTS法で測定したところ、1010cm−3のDLTSの検出下限値以下となった。これは故意汚染されたFeが高濃度タンタル層に速やかに移行したからであり、表層近傍にはほとんどFeが残留しなかったことを示す
(Example 3)
A sample silicon single crystal wafer was obtained in the same manner as in Example 1 except that tantalum was used instead of tungsten. When the Fe concentration in the vicinity of the surface of this sample silicon single crystal wafer was measured by the DLTS method, it was below the lower limit of detection of DLTS of 10 10 cm −3 . This is because deliberately contaminated Fe quickly migrated to the high-concentration tantalum layer, indicating that almost no Fe remained in the vicinity of the surface layer.
(比較例1)
CZ法により、直径6インチ、初期酸素濃度14ppma(JEIDA)、方位<100>、p型のシリコン単結晶の結晶棒を引き上げた。この結晶棒を加工してシリコン単結晶ウェーハとした。
(Comparative Example 1)
A crystal rod of a p-type silicon single crystal having a diameter of 6 inches, an initial oxygen concentration of 14 ppma (JEIDA), an orientation <100>, and a p-type silicon single crystal was pulled up. This crystal rod was processed into a silicon single crystal wafer.
このシリコン単結晶ウェーハに10Ωcm、10μm、p型のエピ層を堆積し、試料シリコン単結晶ウェーハとした。実施例1と同様に、試料シリコン単結晶ウェーハの表面にFeを1×1012cm−2の濃度で塗布し、1000℃、1時間のFe拡散工程を行い、直後に600℃、20分のFe捕獲熱処理を施した後、試料シリコン単結晶ウェーハの表面近傍Fe濃度をDLTS法で測定したところ、1×1013cm−3の濃度のFeがDLTSで検出された。これはシリコン単結晶ウェーハ中に特定のゲッタリング層が存在していないため、故意汚染されたFeがシリコン単結晶ウェーハの深さ方向に均一に分布した結果、表層近傍濃度としてFeが高濃度に検出されたことを示す。 A 10 Ωcm, 10 μm, p-type epi layer was deposited on this silicon single crystal wafer to obtain a sample silicon single crystal wafer. Similar to Example 1, Fe was applied to the surface of the sample silicon single crystal wafer at a concentration of 1 × 10 12 cm −2 , an Fe diffusion step was performed at 1000 ° C. for 1 hour, and immediately after that, 600 ° C. for 20 minutes. After the Fe capture heat treatment, the Fe concentration in the vicinity of the surface of the sample silicon single crystal wafer was measured by the DLTS method, and Fe having a concentration of 1 × 10 13 cm −3 was detected by DLTS. This is because the specific gettering layer does not exist in the silicon single crystal wafer, and as a result of the intentionally contaminated Fe being uniformly distributed in the depth direction of the silicon single crystal wafer, the concentration of Fe in the vicinity of the surface layer is high. Indicates that it was detected.
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
例えば、上記実施例では、重金属元素としてタングステン、モリブデン及びタンタルを用いてイオンインプランテーションしているが、その他の重金属元素としてシリコン中で拡散の遅い高融点重金属種を用いることもできる。またイオンインプランテーションに用いた条件を適当に変えても、同様の能力を持つゲッタリング層が形成できれば本発明の範囲中に含まれる。さらに、前記重金属存在層をゲッタリング層として形成した半導体シリコン単結晶ウェーハの表面にエピタキシャル層をさらに成長させた構成の半導体デバイス用シリコン単結晶ウェーハを作製することもできる。 For example, in the above embodiment, ion implantation is performed using tungsten, molybdenum, and tantalum as heavy metal elements, but a high-melting-point heavy metal species that diffuses slowly in silicon can also be used as other heavy metal elements. In addition, even if the conditions used for ion implantation are appropriately changed, a gettering layer having the same ability can be formed and included in the scope of the present invention. Furthermore, a silicon single crystal wafer for a semiconductor device having a structure in which an epitaxial layer is further grown on the surface of the semiconductor silicon single crystal wafer in which the heavy metal existence layer is formed as a gettering layer can be produced.
10:本発明の半導体デバイス用シリコン単結晶ウェーハ、12:半導体シリコン単結晶ウェーハ、14:重金属存在層。 10: Silicon single crystal wafer for semiconductor device of the present invention, 12: Semiconductor silicon single crystal wafer, 14: Heavy metal existing layer.
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