特許 6724142 均質な径方向の酸素変化量を有するシリコンウェハ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6724142

(24)【登録日】2020年6月26日

(45)【発行日】2020年7月15日

(54)【発明の名称】均質な径方向の酸素変化量を有するシリコンウェハ

(51)【国際特許分類】

   C30B 29/06 20060101AFI20200706BHJP

   C30B 25/20 20060101ALI20200706BHJP

   C23C 16/24 20060101ALI20200706BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20200706BHJP

【ＦＩ】

   C30B29/06 502H

   C30B25/20

   C23C16/24

   H01L21/205

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-532668(P2018-532668)

(86)(22)【出願日】2016年12月7日

(65)【公表番号】特表2019-505467(P2019-505467A)

(43)【公表日】2019年2月28日

(86)【国際出願番号】EP2016080080

(87)【国際公開番号】WO2017108406

(87)【国際公開日】20170629

【審査請求日】2018年8月15日

(31)【優先権主張番号】102015226399.1

(32)【優先日】2015年12月22日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】599119503

【氏名又は名称】ジルトロニック アクチエンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｌｔｒｏｎｉｃ ＡＧ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】マンゲルベルガー，カール

(72)【発明者】

【氏名】ヘウビーザー，バルター

(72)【発明者】

【氏名】スクロバネク，ミヒャエル

【審査官】 西垣 歩美

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０３４５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２９１７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２９２３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０６８７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１０３６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２０４３１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ３０Ｂ １／００−３５／００

Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６

Ｈ０１Ｌ ２１／３１−２１／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ｐ／ｐ＋ドープされ、（Ｏ_ｍａｘ−Ｏ_ｍｉｎ／Ｏ_ｍｉｎ）×１００％に従って計算される７％未満の酸素濃度の径方向変化量を有する、ＣＺシリコン単結晶からなり、少なくとも３００ｍｍの直径を有するシリコンウェハであって、Ｏ_ｍａｘはシリコンウェハの最大であり、Ｏ_ｍｉｎはシリコンウェハの半径全体にわたって決定される最小の酸素濃度であるシリコンウェハを基板として備える、エピタキシャルシリコンウェハであって、前記エピタキシャルシリコンウェハは、前記シリコンウェハの半径にわたって平均化される密度が１×１０⁵ｃｍ^-3以上、１×１０⁷ｃｍ^-3以下であるＢＭＤ核を備え、ＢＭＤ核の密度は、前記エピタキシャルシリコンウェハの中央部から縁部までの平均値から２０％以下変化する、エピタキシャルシリコンウェハ。

【請求項2】

抵抗が５ｍΩｃｍ以上、１０ｍΩｃｍ以下である、請求項１に記載のエピタキシャルシリコンウェハ。

【請求項3】

ｐ／ｐ−ドープされ、（Ｏ_ｍａｘ−Ｏ_ｍｉｎ／Ｏ_ｍｉｎ）×１００％に従って計算される７％未満の酸素濃度の径方向変化量を有する、ＣＺシリコン単結晶からなり、少なくとも３００ｍｍの直径を有するシリコンウェハであって、Ｏ_ｍａｘはシリコンウェハの最大であり、Ｏ_ｍｉｎはシリコンウェハの半径全体にわたって決定される最小の酸素濃度であるシリコンウェハを基板として備える、エピタキシャルシリコンウェハであって、前記エピタキシャルシリコンウェハは、１６時間の期間にわたる１０００℃の温度での熱処理後に１×１０⁸ｃｍ^-3以上である前記シリコンウェハの領域におけるＢＭＤ密度を有し、ＢＭＤの密度は、前記エピタキシャルシリコンウェハの中央部から縁部までの平均値から２０％以下で変化する、エピタキシャルシリコンウェハ。

【請求項4】

（Ｏ_ｍａｘ−Ｏ_ｍｉｎ／Ｏ_ｍｉｎ）×１００％に従って計算される７％未満の酸素濃度の径方向変化量を有する、ＣＺ法に従って引き上げられるシリコン単結晶から切り取られる、少なくとも３００ｍｍの直径を有するシリコンウェハであって、Ｏ_ｍａｘはシリコンウェハの最大であり、Ｏ_ｍｉｎはシリコンウェハの半径全体にわたって決定される最小の酸素濃度であるシリコンウェハを製造する方法であって、
ａ）るつぼにシリコン融解物を提供することと、
ｂ）ＣＺ法に従って前記融解物からシリコン単結晶を引き上げることとを備え、酸素が前記単結晶の中へ取り込まれ、前記方法はさらに、
ｃ）前記シリコン単結晶の前記引上げの間に、前記融解物に水平磁場を印加することと、
ｄ）前記単結晶の前記引上げの間に、成長する前記結晶および前記るつぼを回転させることと、
ｅ）前記シリコン単結晶を加工することによって前記シリコンウェハを提供することとを備え、
印加された前記水平磁場の磁束密度が前記るつぼの中間部において２０００〜２４００Ｇｓであり、成長する前記結晶が少なくとも８ｒｐｍで回転される、方法。

【請求項5】

前記磁束密度は２１５０〜２３５０Ｇｓである、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

（Ｏ_ｍａｘ−Ｏ_ｍｉｎ／Ｏ_ｍｉｎ）×１００％に従って計算される７％未満の酸素濃度の径方向変化量を有する、ＣＺ法に従って引き上げられるシリコン単結晶から切り取られる、少なくとも３００ｍｍの直径を有するシリコンウェハであって、Ｏ_ｍａｘはシリコンウェハの最大であり、Ｏ_ｍｉｎはシリコンウェハの半径全体にわたって決定される最小の酸素濃度であるシリコンウェハを製造する方法であって、
ａ）るつぼにシリコン融解物を提供することと、
ｂ）ＣＺ法に従って前記融解物からシリコン単結晶を引き上げることとを備え、酸素が前記単結晶の中へ取り込まれ、前記方法はさらに、
ｃ）前記シリコン単結晶の前記引上げの間に、前記融解物に水平磁場を印加することと、
ｄ）前記単結晶の前記引上げの間に、成長する前記結晶および前記るつぼを回転させることと、
ｅ）前記シリコン単結晶を加工することによって前記シリコンウェハを提供することとを備え、
印加された前記水平磁場の磁束密度が前記るつぼの中間部において１９００〜２４００Ｇｓであり、成長する前記結晶が少なくとも８ｒｐｍで回転され、
前記結晶および前記るつぼは同じ向きで回転され、前記るつぼは０．３〜０．８ｒｐｍで回転される、方法。

【請求項7】

前記結晶は、少なくとも１０ｒｐｍで回転される、請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、均質な径方向の酸素変化量を有するシリコンウェハに関する。

【背景技術】

【0002】

それらの特性により、シリコンウェハは、エピタキシャル層が堆積される上側面（前面側）において、特に基板ウェハとして好適である。堆積されたエピタキシャル層を有するシリコンウェハは、エピタキシャルシリコンウェハともよばれる。

【0003】

電子部品が配置されるシリコンウェハの領域は、金属トレースによる汚染に対して保護されなければならない。エピタキシャルシリコンウェハの場合、この領域は通常、エピタキシャル層にある。金属不純物に対する特に効果的な保護は、ＢＭＤ（bulk microdefects；バルク微小欠陥）、基板ウェハの酸素の沈殿物によって形成される。これは、それらが金属不純物が優先的に蓄積するいわゆる内部ゲッタを構成するためである。複数のＢＭＤは、核から、通常は電子部品の製造のために必要である１つ以上の熱処理の過程で成長する。したがって、高密度の複数のＢＭＤが形成されるように、電子部品の製造者への供給の際、エピタキシャルシリコンウェハが基板ウェハにおいて十分なＢＭＤ核を有することが必要である。

【0004】

基板ウェハ上へのエピタキシャル層の堆積は、１０００℃よりも高い温度で行なわれる。このような温度では小さなＢＭＤ核が取り除かれ、これによって、大量にドープされた基板ウェハにおいて十分な数のＢＭＤ核を提供することもより難しくなる。

【0005】

シリコンウェハが得られる単結晶が石英るつぼに保持される融解物からチョクラルスキー（Czochralski；ＣＺ）法によって引き上げられる場合、るつぼ材料が単結晶およびそれから得られるシリコンウェハへ取り込まれる酸素源を形成する。

【0006】

結晶境界での引上げ速度Ｖと軸方向温度勾配Ｇとの比Ｖ／Ｇの制御は、ＣＺ法によるシリコン単結晶の引上げの間、特に重要である。

【0007】

引上げ速度Ｖは、成長する単結晶が融解物から上方向に持ち上げられるスピードであり、軸方向温度勾配Ｇは、結晶進行の方向の結晶境界における温度変化を示す。

【0008】

複数のＢＭＤは、空孔の数が格子間シリコン原子の数を超える、したがって空孔が優位にある領域で特に発達する。

【0009】

点欠陥は、単結晶の成長フロントで形成される、格子間シリコン原子（シリコン自己格子間原子）と空孔とを含む。それらは、単結晶で後に生じる径方向および軸方向の欠陥分布をまさに実質的に決定し、生じる外来の材料分配にも影響する。たとえば、空孔は酸素の沈殿に寄与する。

【0010】

比Ｖ／Ｇが臨界値ｋ１を超える場合、空孔欠陥が優先的に生じ、これは凝集し得、例えばＣＯＰ（crystal originated particle；結晶欠陥）として確認され得る。検出法に応じて、それらはＬＰＤ（light point defect；輝点欠陥）またはＬＬＳ（localized light scatterer;局所的光散乱体）とよばれることもある。

【0011】

比Ｖ／Ｇがｋ１未満である臨界値ｋ２を下回るである場合、格子間原子（シリコン自己格子間原子）の形態の点欠陥が優先的に現れ、これは同様に凝集体を形成し、転位ループとして巨視的に示される。格子間原子の凝集体は局所的な結晶転位を形成し、用いられる検出法によりＬＰＩＴ（large etch pits；大きなエッチピット）ともよばれる。

【0012】

最も広義には、空孔または格子間原子のいずれの凝集体も起こらない、すなわちＶ／Ｇがｋ１とｋ２との間にある領域は、中立帯または完全帯とよばれる。結晶が空孔から格子間原子過剰へと変化するＶ／Ｇの値は、自然とｋ１とｋ２との間にある。

【0013】

しかしながら、より狭義には、依然として空いている凝集されていない空孔が存在する領域と、格子間原子のない領域として確認される領域との間は、さらに区別される。ｖ領域（空孔）ともよばれる空孔領域は、ｉ領域（格子間原子）が完全に欠陥のない状態を保つ一方、単結晶の酸素含有量が十分に高い場合に、酸素誘発性積層欠陥がそこで起こる点において区別される。したがって、このより狭い意味においては、ｉ領域のみが実際に完全な結晶領域である。

【0014】

空孔は、酸素の析出に寄与する。それらが約７０ｎｍの大きさを超えるとき、酸素析出物は、酸素誘発性積層欠陥（oxygen-induced stacking fault；ＯＳＦ）を形成する。したがって、主としてｖ領域でＯＳＦに出くわす。

【0015】

結晶境界での軸方向温度勾配Ｇ、およびその径方向のプロファイルは、結晶境界からのまたは結晶境界への熱輸送によって決定される。熱輸送は、同様に、成長する単結晶の環境の熱特性、いわゆるホットゾーンによって、および、１つ以上の加熱装置による熱の供給によって実質的に影響される。

【0016】

特定のホットゾーンで単結晶を引き上げることが決定される場合、結晶境界の軸方向温度勾配Ｇの軸方向および径方向のプロファイルは、熱収支を考慮したシミュレーション計算によって決定され得る。

【0017】

同様に軸方向の意図された範囲において比Ｖ／Ｇを維持するために、軸方向温度勾配Ｇの変化量を対応する引上げ速度Ｖの変化量による時間の関数として補うことが必要である。引上げ速度Ｖを制御することによって、比Ｖ／Ｇを制御することも可能である。

【0018】

ＷＯ９８／４５５０８Ａ１は、時間の関数としての引上げ速度Ｖのプロファイルが実験的にどのように決定可能であるかを開示している多くの文献の１つであり、引上げ速度Ｖを制御することによって、比Ｖ／Ｇは単結晶の成長の間ほとんど変化することなく維持されることができ、単結晶は意図された領域で成長することができる。さらに、Ｐｖ領域とＰｉ領域との間の特徴付けおよび識別のための検出法が開示されている。

【0019】

ＵＳ５９６８２６４Ａは、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造方法を開示している。引上げは、シリコン融解物からのシリコン単結晶の成長の間、固体／液体境界の平均垂直位置が＋／−５ｍｍである領域に結晶の固体／液体境界があり、５ｍｍの幅を有する縁部領域が除かれるように行なわれる。１つの実施形態では、結晶は、ｖまたはｉ領域で引上げられる。２０００Ｇｓ（ガウス）以上の強度を有する水平磁場がシリコン融解物に印加されることが開示されている。融解物に対する磁場の印加は、より小さい温度勾配Ｇおよび固体／液体境界の平坦化をもたらす。ｖまたはｉ領域が延在する。さらに、酸素濃度の軸方向のプロファイルは、磁場で制御され得る。

【0020】

ＵＳ５９６８２６４Ａと同一の優先権出願に基づくＵＳ６１５９４３８Ａは、チョクラルスキー法によって引かれるシリコン単結晶を主張し、成長方向に垂直である方向の酸素濃度の変化量は５％以下である。

【0021】

成長方向の酸素濃度は切り取られた結晶上で決定され、測定は結晶の中央部、および縁部から１０ｍｍの距離を有する縁部領域で行なわれる。しかしながら、実施例および比較例（図１１Ａおよび図１１Ｂ参照）は、実施例においては存在する固体／液体境界の断熱材、およびその上に配置される管状の断熱材が比較例では除去されている点のみにおいて互いに異なる。したがって、結晶の中央部および縁部から１０ｍｍの距離を有する縁部領域おける軸方向の変化量の均質化の観点からの効果は、これらの断熱材の存在のみに起因する。

【0022】

しかしながら、特にこの場合に考慮されない縁部領域（縁部から距離１０ｍｍ）において、酸素濃度が顕著に減少することが発見されている。これは、ＵＳ６１５９４３８Ａに従う２００ｍｍの直径を有する結晶の場合、および中心から１４０〜１５０ｍｍの距離を有する領域の３００ｍｍの直径を有するシリコン結晶の場合の双方において見られる。

【0023】

この縁部における酸素濃度の減少は、シリコンウェハの機械的な安定性に悪影響を及ぼす。さらに、エピタキシャルシリコンウェハの場合、これが縁部領域の低いＢＭＤ密度をもたらす。これは、顧客にとって格子欠陥およびオーバーレイ問題をもたらす。このような場合、結晶格子の転位を抑制する複数のＢＭＤの効果、いわゆるピンニングは非常に弱く示されるため、オーバーレイ欠陥の発生の原因は、低密度の複数のＢＭＤに起因する結晶格子の応力である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0024】

本発明の目的は、この問題に基づく。

【課題を解決するための手段】

【0025】

本発明の目的は、シリコンウェハの半径全体にわたって決定される、７％未満の酸素濃度の径方向変化量を有するシリコンウェハによって達成される。

【0026】

酸素濃度の径方向変化量は、以下のように決定される。

【0027】

【数1】

【0028】

Ｏ_ｍａｘは、シリコンウェハの半径全体にわたって最大の酸素濃度を示し、Ｏ_ｍｉｎは、シリコンウェハの半径全体にわたって最小の酸素濃度を示す。

【0029】

酸素濃度の測定は、ＳＥＭＩ ＭＦ９５１に従うＦＴＩＲによって行なわれる。たとえば、ブルカ・エクイノックス（Bruker Equinox）５５ｓ分光計はこれに好適である。この装置では、１００、１２５、１５０、２００および３００ｍｍの直径を有する標準的なＳＥＭＩウェハが測定可能である。しかしながら、それは、インゴット片の調査にも好適である。

【0030】

縁部領域の酸素濃度を決定するためには、標準的なウェハではなく、インゴット片を調査することが有利である。この方法では、４５０ｍｍの直径を有する結晶の縁部領域の酸素濃度を調査することも可能である。

【0031】

シリコンウェハは、シリコンウェハの半径全体が考慮される、７％未満の酸素濃度の径方向変化量を示す。

【0032】

１つの実施形態では、シリコンウェハの酸素濃度の径方向変化量は、５％未満である。
好ましくは、シリコンウェハの酸素濃度の径方向変化量は、２％未満である。

【0033】

シリコンウェハは、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００または４５０ｍｍの直径を有する。

【0034】

１つの実施形態では、シリコンウェハは、エピタキシャルコーティングされている。
１つの実施形態では、シリコンウェハは、ＢＭＤ核を安定化させるために、エピタキシャルコーティングの前に熱処理される。

【0035】

１つの実施形態では、シリコンウェハは、窒素でドープされ、５×１０¹²ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上、３．５×１０¹³ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下の窒素濃度を有する。

【0036】

好ましくは、シリコンウェハの酸素濃度は、５×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ³〜６×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ³である。

【0037】

１つの実施形態では、シリコンウェハは、ホウ素でドープされる。ホウ素濃度は、３．１０×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³〜８．４３×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³の範囲である。

【0038】

１つの実施形態では、シリコンウェハは、窒素および水素でドープされる。窒素濃度は、５×１０¹²ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上、３．５×１０¹³ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下である。水素濃度は、３×１０¹³ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上、８×１０¹³ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下である。

【0039】

１つの実施形態では、シリコンウェハにはエピタキシャル層が設けられており、エピタキシャルシリコンウェハは、ｐ／ｐ＋ドープされ、ＩＲトモグラフィによって決定される、シリコンウェハの半径にわたって平均される密度が１×１０⁵ｃｍ^-3以上、１×１０⁷ｃｍ^-3以下であるＢＭＤ核を備える。さらに、エピタキシャルシリコンウェハの半径に沿ったＢＭＤ核の密度の変化量は小さい。ＢＭＤ密度は、エピタキシャルシリコンウェハの中央部から縁部までの平均値から２０％以下で変化する。

【0040】

１つの実施形態では、シリコンウェハにはエピタキシャル層が設けられ、エピタキシャル層は、ｐ／ｐ−ドープされ、１６時間の期間にわたる１０００℃の温度での熱処理後に１×１０⁸ｃｍ^-3以上、好ましくは５×１０⁸ｃｍ^-3以上のエピタキシャルシリコンウェハの中央部から縁部までのシリコン基板ウェハの領域におけるＢＭＤ密度を有する。さらに、エピタキシャルシリコンウェハの半径に沿ったＢＭＤ密度の変化量は小さい。ＢＭＤ密度は、エピタキシャルシリコンウェハの中央部から縁部までの平均値から２０％以下で変化する。

【0041】

本発明に係るシリコンウェハは、以下を備える方法によって本発明に従って製造され得る。
ａ）るつぼにシリコン融解物を提供すること、
ｂ）ＣＺ法に従って融解物からシリコン単結晶を引き上げること、酸素が単結晶の中へ取り込まれる、
ｃ）シリコン単結晶の引上げの間に、融解物に水平磁場を印加すること、
ｄ）単結晶の引上げの間に、成長する結晶およびるつぼを回転させること、
ｅ）シリコン単結晶を加工することによってシリコンウェハを提供すること、
印加された水平磁場の磁束密度がるつぼの中間部において１９００〜２６００Ｇｓであり、成長する結晶が少なくとも８ｒｐｍで回転される。

【0042】

１つの実施形態では、磁束密度は２０００〜２４００Ｇｓである。
別の実施形態では、磁束密度は２１５０〜２３５０Ｇｓである。

【0043】

ＳＩ単位では、Ｇｓ＝０．１ｍＴで表現される。
好ましくは、結晶およびるつぼは同じ向きで回転される。

【0044】

別の実施形態では、るつぼは０．３〜０．８ｒｐｍで回転される。
特に好ましい実施形態では、成長する結晶は少なくとも１０ｒｐｍで回転される。

【0045】

シリコンウェハの供給は、結晶をウェハへ切り取ることと、次いでシリコンウェハの側面および縁部の様々な機械的および化学機械的な加工ステップを含む。

【0046】

１つの実施形態では、シリコンウェハには研磨された側面上のエピタキシャル層が設けられる。

【0047】

磁束密度が上記に特定された範囲にあるとともに、特定の最小速度が結晶回転に従うときのみ、シリコンウェハの完全な縁部領域も考慮して、シリコンウェハの均質な径方向の酸素分布が達成され得ることが発見された。

【0048】

たとえば２７００Ｇｓの高い磁束密度を印加するとき、３００ｍｍウェハの場合、たとえばウェハの中央部から１４０〜１５０ｍｍの距離を有する領域で、縁部における酸素濃度の大幅な減少が見られる。これの影響は、ウェハの半径全体にわたる酸素濃度の径方向変化量が１０％より大きくなり得るということである。

【0049】

縁部における酸素濃度のこのような減少は、同様に、結晶の回転スピードが８ｒｐｍ未満であるときに見られる。それ自体知られる結晶およびるつぼの回転は、好適な駆動ユニットによって行なわれる。

【0050】

磁場の低減にもかかわらず結晶の引上げがＬＰｉｔおよびＣＯＰなしに行なわれ得ることは、特に有利である。現在までに、Ｖ／Ｇを均質にするために高い磁束密度（たとえば３０００Ｇｓ）が必要とされると考えられている。

【0051】

酸素濃度の縁部の減少を低減することによって、ＢＭＤ密度はエピタキシャルシリコンウェハの縁部で、または熱処理を受けたシリコンウェハで高く維持され得る。

【0052】

１つの実施形態では、ｐ／ｐ＋ドープされたエピタキシャルシリコンウェハが製造される。この端部まで、酸素およびホウ素が単結晶の引上げの間に単結晶の中へ取り込まれる。単結晶の酸素濃度は５×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上、６×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下であり、単結晶の抵抗は５ｍΩｃｍ以上、１０ｍΩｃｍ以下である。

【0053】

ＢＭＤ核の発生およびそれらの安定化を強める条件下で単結晶が引き上げられ、冷却されるとき、ＢＭＤ核の安定化の目的のためのエピタキシ前のシリコン基板ウェハの熱処理は必要ではない。

【0054】

特に、単結晶は１０００℃〜８００℃の温度範囲で比較的ゆっくりと冷却されるべきであり、この温度範囲の冷却速度は、０．５℃／ｍｉｎ以上、１．２℃／ｍｉｎ以下である。

【0055】

単結晶は、比較的低い酸素濃度および比較的高いホウ素濃度が単結晶へ取り込まれる条件下で引上げられる。単結晶のホウ素濃度を調節するために、融解物はホウ素でドープされる。

【0056】

さらに、単結晶は、空孔が点欠陥（ｖ領域）として格子間シリコン原子にわたって優位である単結晶シリコンの形成を可能にする条件下で引き上げられる。

【0057】

引き上げられた単結晶は、加工されて単結晶シリコンの基板ウェハを形成する。加工ステップの後、基板ウェハは研磨された縁部および少なくとも１つの研磨された側面を有する。好ましくは、両側面、すなわち前面および背面が研磨される。

【0058】

シリコンのエピタキシャル層は、基板ウェハの研磨された側面、または研磨された前面の上に堆積される。結果として生じるエピタキシャルシリコンウェハは、縁部領域においてさえも、ＢＭＤへ発達され得る多数のＢＭＤ核を有する。

【0059】

１６ｈの期間にわたる１０００℃の温度の熱処理、または、３ｈの期間にわたる７８０℃の温度の第１の熱処理に続いて１６ｈの期間にわたる１０００℃の温度の第２の熱処理などの標準試験の後、エピタキシャルシリコンウェハの中央部から縁部までのエピタキシャルシリコンウェハの基板ウェハの領域におけるＢＭＤ密度は、１×１０⁸ｃｍ^-3以上、好ましくは５×１０⁸ｃｍ^-3以上である。さらに、エピタキシャルシリコンウェハの半径に沿ったＢＭＤ密度の変化量は低い。ＢＭＤ密度は、エピタキシャルシリコンウェハの中央部から縁部までの平均値から２０％以下で変化量する。

【0060】

１つの実施形態では、融解物が酸素、窒素および水素でドープされる。酸素濃度は、４．９×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上、５．７×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下であり、窒素濃度は５×１０¹²ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上、３．５×１０¹³ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下であり、水素濃度は３×１０¹³ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上、８×１０¹³ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下である。

【0061】

さらに、単結晶は、空孔が点欠陥（ｖ領域）として格子間シリコン原子にわたって優位にある単結晶シリコンの形成を可能にする条件下で引き上げられる。

【0062】

水素の存在は、ＯＳＦ欠陥の核の形成を抑制し、特にシリコンウェハの縁部領域において、複数のＢＭＤの密度の径方向のプロファイルをより均一にするのに寄与する。したがって、シリコンウェハの水素濃度は、３×１０¹³ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上であるべきである。単結晶は、水素を含む大気中で引き上げられ、水素の分圧は好ましくは５Ｐａ以上、１５Ｐａ以下である。

【0063】

シリコンウェハは、成長した結晶から分離され、さらに加工される。この場合、シリコンウェハの上側面および下側面ならびに縁部は、１つ以上の機械的加工ステップおよび少なくとも１つの研磨を受ける。エピタキシャル層は、好ましくは、シリコンウェハの研磨された側面上に堆積される。シリコンウェハおよびエピタキシャル層は、電気的に活性のあるドーパント、たとえばホウ素で、好ましくはｐｐ−−ドープされたエピタキシャルシリコンウェハのドーピングに従ってドープされる。

【0064】

ＩＲトモグラフィによって決定される、シリコンウェハの半径にわたって平均化されたＢＭＤ核の密度は、１×１０⁵ｃｍ^-3以上、１×１０⁷ｃｍ^-3以下である。ＢＭＤ核の密度は、エピタキシャルシリコンウェハの中央部から縁部までの平均値から２０％以下で変化する。

【0065】

シリコンウェハの前面上のエピタキシャル層の堆積から生じるエピタキシャル層を有するシリコンウェハは、エピタキシャル層の堆積にもかかわらず、その密度がシリコンウェハに対する内部ゲッタとして要求される効果を与えるのに十分である複数のＢＭＤを形成することができる可能性を有する。しかしながら、ＢＭＤ密度は、十分に低く、その径方向プロファイルを十分に均質に保つため、オーバーレイ欠陥に起因する問題は回避されることができる。

【0066】

複数のＢＭＤは、好ましくは、エピタキシャル層への電子部品の製造およびこれに組み込まれる熱処理の過程で形成される。しかしながら、それらは、エピタキシャル層の堆積後、電子部品の製造前に、シリコンウェハが１つ以上の熱処理を受けることによっても形成され得る。

【0067】

本発明に係るシリコンウェハ、または本発明に係るエピタキシャルシリコンウェハの上述された実施形態に関して特定された特徴は、本発明に係る製造方法に対応して適用されてもよい。逆に、本発明に係る方法の上述された実施形態に関して特定された特徴は、本発明に係るシリコンウェハ、または本発明に係るエピタキシャルシリコンウェハに対応して適用されてもよい。本発明に係る実施形態のこれらのまたは他の特徴は、図面の説明および請求項において説明されるであろう。個々の特徴は、本発明の実施形態として単独でまたは組み合わせのいずれかで実施されてもよい。さらに、それらは、個々に保護可能である有利な実施形態について説明し得る。

【0068】

以下の実施例では、約３００ｍｍの直径を有する結晶が本発明に係る方法に従って成長した。径方向の酸素の変化量は、これらの結晶、またはインゴット片もしくはそれから製造されるシリコンウェハについて決定された。

【図面の簡単な説明】

【0069】

【図1】異なる磁束密度の場合における径方向の酸素プロファイルを示す図である。

【図2】異なる磁束密度の場合における径方向の酸素プロファイルを示す図である。

【図3】異なる磁束密度の場合における径方向の酸素プロファイルを示す図である。

【図4】異なる結晶回転の場合における径方向の酸素プロファイルを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0070】

図１は、異なる磁束密度（３０００Ｇｓ，２８００Ｇｓ，２７２０Ｇｓ，２４２０Ｇｓ，２３５０Ｇｓ）の場合における、ＦＴＩＲによって決定された、径方向の酸素プロファイルを示す。

【0071】

結晶回転は１０ｒｐｍであり、るつぼ回転は０．３ｒｐｍである。結晶およびるつぼは、同じ向きで回転される。

【0072】

磁束密度が低いほど、縁部減少は低くなる。２３５０Ｇｓの磁束密度の場合、径方向酸素変化量は２．３％である。

【0073】

さらなる測定で、２１５０〜２３５０Ｇｓの磁束密度の場合、径方向の酸素変化量はしばしば２％よりさらに少ないことが発見されている。

【0074】

図２は、縁部領域（Ｒ＝１４０〜１５０ｍｍ）における図１の径方向酸素プロファイルを示す。約１４４ｍｍの径方向位置を超えて、２７００Ｇｓよりも大きい磁束密度の場合に、酸素濃度の大幅な減少が見られる。

【0075】

図３は、磁束密度が２１５０Ｇｓおよび３０００Ｇｓの場合における、ＦＴＩＲによって決定された、径方向の酸素プロファイルを示す。結晶回転は１０ｒｐｍであり、るつぼ回転は０．３ｒｐｍである。結晶およびるつぼは、同じ向きで回転される。

【0076】

径方向酸素変化量について、半径全体が考慮された場合、２１５０Ｇｓの場合３．１％が見られ、３０００Ｇｓの場合１９．２％が見られる。

【0077】

しかしながら、１０ｍｍの縁部領域が考慮されない、すなわち径方向酸素変化量がＲ＝０からＲ＝１４０ｍｍまでのみで決定される場合には、２１５０Ｇｓの場合２．５％が見られ、３０００Ｇｓの場合５．４％が見られる。

【0078】

これは、過度に高い磁場の場合の、縁部（Ｒ＝１４０〜１５０ｍｍ）における酸素濃度の大幅な減少を示す。

【0079】

図４は、異なる結晶回転の場合における、ＦＴＩＲによって決定された、径方向酸素プロファイルを示す。るつぼ回転は０．３ｒｐｍである。結晶回転は、４、６、８および１０ｒｐｍで変えられる。磁束密度は２３００Ｇｓである。

【0080】

１０ｒｐｍの結晶回転の場合、１．５％の径方向酸素変化量が発見された。
例示の実施形態の上記の説明は、例として解釈されなければならない。これによって行なわれる開示は、一方で当業者が本発明およびそれに関連する利点を理解することを可能にし、他方で当業者の理解の中で明らかな説明された構造および方法の変形および修正も含む。したがって、すべてのこのような変形および修正および等価物が、請求項の保護の範囲にカバーされるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】