特表 2023-536220 単結晶シリコンから作られる半導体ウエハおよびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-08-24

(54)【発明の名称】単結晶シリコンから作られる半導体ウエハおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/322 20060101AFI20230817BHJP

   C30B 29/06 20060101ALI20230817BHJP

   C30B 25/20 20060101ALI20230817BHJP

   C30B 33/02 20060101ALI20230817BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20230817BHJP

【ＦＩ】

H01L21/322 Y

C30B29/06 504A

C30B25/20

C30B33/02

H01L21/66 N

【審査請求】有

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2022580181

(86)(22)【出願日】2021-05-28

(85)【翻訳文提出日】2023-02-16

(86)【国際出願番号】 EP2021064323

(87)【国際公開番号】W WO2021259588

(87)【国際公開日】2021-12-30

(31)【優先権主張番号】20182286.3

(32)【優先日】2020-06-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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

【住所又は居所原語表記】Ｅｉｎｓｔｅｉｎｓｔｒａｓｓｅ １７２，８１６７７ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ザットラー，アンドレアス

(72)【発明者】

【氏名】フェターヘッファー，ユルゲン

【テーマコード（参考）】

4G077

4M106

【Ｆターム（参考）】

4G077AA03

4G077AB01

4G077BA04

4G077DB01

4G077FF00

4G077HA12

4G077TA04

4M106AA01

4M106BA02

4M106CB19

4M106DH33

4M106DH55

4M106DH56

(57)【要約】

半導体ウエハおよびその製造方法。半導体ウエハは、新ＡＳＴＭによる５．０×１０^１７原子／ｃｍ^３以上６．５×１０^１７原子／ｃｍ^３以下の酸素濃度および新ＡＳＴＭによる１．０×１０^１３原子／ｃｍ^３以上１．０×１０^１４原子／ｃｍ^３以下の窒素濃度を有する単結晶シリコンから作られる。半導体ウエハの表面は、シリコンから作られるエピタキシャル層で被覆されている。エピタキシャル層で被覆された半導体ウエハを７８０℃の温度で３時間の熱処理および６００℃の温度で１０時間の熱処理に供した後の反応性イオンエッチングにより、当該ウエハは、透過型電子顕微鏡法によって測定された平均サイズが１０ｎｍ以下であり、エピタキシャル層に隣接する領域において平均密度が１．０×１０^１１ｃｍ^－３以上であるＢＭＤを含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

新ＡＳＴＭによる５．０×１０^１７原子／ｃｍ^３以上６．５×１０^１７原子／ｃｍ^３以下の酸素濃度および新ＡＳＴＭによる１．０×１０^１３原子／ｃｍ^３以上１．０×１０^１４原子／ｃｍ^３以下の窒素濃度を有する単結晶シリコンから作られる半導体ウエハであって、
前記半導体ウエハの表面は、シリコンから作られるエピタキシャル層で被覆され、
前記エピタキシャル層で被覆された前記半導体ウエハを７８０℃の温度で３時間の熱処理および６００℃の温度で１０時間の熱処理に供した後の反応性イオンエッチングにより、前記半導体ウエハは、透過型電子顕微鏡法によって測定された平均サイズが１０ｎｍ以下であり、前記エピタキシャル層に隣接する領域において平均密度が１．０×１０^１１ｃｍ^－３以上であるＢＭＤを含む、半導体ウエハ。

【請求項2】

前記半導体ウエハは、少なくとも９５％のニッケルゲッタ効率を有する、請求項１に記載の半導体ウエハ。

【請求項3】

前記ＢＭＤの前記平均密度は、前記エピタキシャル層に隣接する前記領域において深さ方向に沿って減少する、請求項１および２のいずれか一項に記載の半導体ウエハ。

【請求項4】

前記半導体ウエハは、前記エピタキシャル層と前記半導体ウエハの前記表面との界面から２μｍ以上７μｍ以下離れ且つ少なくとも３５μｍの深さを有する領域において、転位ループを有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体ウエハ。

【請求項5】

前記酸素濃度は、５．７×１０^１７原子／ｃｍ^３以上６．２×１０^１７原子／ｃｍ^３以下である、請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体ウエハ。

【請求項6】

単結晶シリコンから作られる半導体ウエハの製造方法であって、
ＣＺ法に従って、水素を含む雰囲気中で、窒素を含む融液から単結晶を引き上げることを含み、前記雰囲気中の水素分圧が５Ｐａ以上３０Ｐａ以下であり、均一な直径を有する前記単結晶の部分において、酸素濃度が５．０×１０^１７原子／ｃｍ^３以上６．５×１０^１７原子／ｃｍ^３以下であり、窒素濃度が１．０×１０^１３原子／ｃｍ^３以上１．０×１０^１４原子／ｃｍ^３以下であり、
均一な直径を有する前記部分内の前記単結晶がＰ_ｖ領域で成長するように引き上げ速度Ｖを制御することと、
均一な直径を有する前記単結晶の前記部分から前記半導体ウエハを分離することと、
０．５℃／分以上２℃／分以下の速度で、前記半導体ウエハを６００℃以上の温度から９００℃以下の目標温度まで熱処理することと、
０．５℃／分以上２℃／分以下の速度で、前記半導体ウエハを前記目標温度から６００℃以下の温度まで冷却することと、
熱処理された前記半導体ウエハの表面にシリコンエピタキシャル層を堆積させることによって、エピタキシャル半導体ウエハを形成することとを含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、酸素および窒素を含む単結晶シリコンから作られる半導体ウエハに関する。半導体ウエハの表面は、シリコンから作られるエピタキシャル層で被覆されている。エピタキシャル層が堆積された半導体ウエハは、エピタキシャル半導体ウエハとしても知られている。

【背景技術】

【0002】

チョクラルスキー法（ＣＺ法）に従って、半導体ウエハを製造するための単結晶を、石英坩堝に収容された融液から引き上げる時に、坩堝の材料は、単結晶および単結晶から製造される半導体ウエハに取り込まれる酸素の酸素源を形成する。取り込まれる酸素の濃度は、例えば、引き上げ装置を通過するアルゴンの圧力および流量を制御することによって、または単結晶の引き上げ中に坩堝および種結晶の回転を調整することによって、または融液に磁場を印加することによって、またはこれらの手段の組み合わせによって、かなり精密に制御することができる。

【0003】

酸素は、ＢＭＤ欠陥（ＢＭＤ、バルク微小欠陥）の形成に重要な役割を果たす。ＢＭＤは、熱処理中にＢＭＤ種が成長する酸素沈殿物である。これらのＢＭＤは、内部ゲッタとして、すなわち不純物のエネルギーシンクとして機能するため、基本的に有利である。１つの例外は、ＢＭＤが電子部品を収容しようとする場所に存在することである。このような場所におけるＢＭＤの形成を回避するために、半導体ウエハ上にエピタキシャル層を堆積させ、電子部品をエピタキシャル層内に収容する対策を行うことができる。

【0004】

ＷＯ２０１９／０１１６３８Ａ１は、エピタキシャルシリコンウエハ、およびポストエピタキシャル熱処理を含むエピタキシャルシリコンウエハの製造方法を開示している。エピタキシャルシリコンウエハは、ＩＲトモグラフィによって測定された１３～３５ｎｍの平均サイズおよび３×１０^８ｃｍ^－３以上４×１０^９ｃｍ^－３以下の平均密度を有する八面体形状のＢＭＤを含む。このウエハのニッケルゲッタ効率は、少なくとも９０％である。

【0005】

開示されるウエハは、ニッケルゲッタ効率の点で装置産業の現在の仕様を満たしているが、ポストエピタキシャル熱処理は、表面欠陥の数を大幅に増加させる。

【0006】

ＵＳ２００６０１５０８９４Ａ１によれば、エピタキシャル層で被覆された半導体ウエハは、プレアニールを受けた単結晶のブロックから切り出された基板ウエハ上にエピタキシャル層を堆積させることによって製造することができる。このようなエピタキシャルウエハは、表面欠陥の点でかなり良好な性能を示すが、そのニッケルゲッタ効率は、比較的に低い。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

したがって、本発明が解決しようとする課題は、ニッケルの効率的なゲッタリングを示し、エピタキシャル層上に比較的に少ない数の表面欠陥を有するエピタキシャルシリコンウエハを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この課題は、新ＡＳＴＭによる５．０×１０^１７原子／ｃｍ^３以上６．５×１０^１７原子／ｃｍ^３以下の酸素濃度および新ＡＳＴＭによる１．０×１０^１３原子／ｃｍ^３以上１．０×１０^１４原子／ｃｍ^３以下の窒素濃度を有する単結晶シリコンから作られる半導体ウエハであって、半導体ウエハの表面は、シリコンから作られるエピタキシャル層で被覆され、エピタキシャル層で被覆された半導体ウエハを７８０℃の温度で３時間の熱処理および６００℃の温度で１０時間の熱処理に供した後の反応性イオンエッチングにより、当該ウエハは、透過型電子顕微鏡法によって測定された平均サイズが１０ｎｍ以下であり、エピタキシャル層に隣接する領域において平均密度が１．０×１０^１１ｃｍ^－３以上であるＢＭＤを含む、半導体ウエハによって解決される。

【0009】

本発明者らは、表面欠陥の数を比較的低く抑えるためには、ＢＭＤの平均サイズを１０ｎｍ以下に厳しく制限する必要があることを見出した。特に、エピタキシャル層の堆積後に形成される表面欠陥の数は、プレエピタキシャル熱処理によって有意に増加されるべきではない。さらに、比較的に高いニッケルゲッタ効率を確保するために、比較的に高い密度のＢＭＤを形成する必要がある。内部ゲッタとしての適切な活性を達成するために、ＢＭＤの密度は、１．０×１０^１１ｃｍ^－３以上でなければならない。一実施形態によれば、ニッケルゲッタ効率は、少なくとも９５％である。ニッケルゲッタ効率は、Ｎｉの意図的な総汚染量から半導体ウエハの両方の表面領域上のＮｉの量を差し引いた値とＮｉの意図的な総汚染量との比として定義される。

【0010】

一実施形態によれば、半導体ウエハは、新ＡＳＴＭによる５．０×１０^１７原子／ｃｍ^３以上６．５×１０^１７原子／ｃｍ^３以下の格子間酸素の濃度を有する。

【0011】

一実施形態によれば、半導体ウエハは、新ＡＳＴＭによる１．０×１０^１３原子／ｃｍ^３以上１．０×１０^１４原子／ｃｍ^３以下の窒素濃度を有する。波長１１０７ｃｍ^－１における格子間酸素濃度の赤外吸収は、ＦＴＩＲ分光計を用いて測定される。この測定は、ＳＥＭＩ ＭＦ１１８８に従って行われる。この測定は、国際追跡可能標準によって較正される。

【0012】

波長２４０ｃｍ^－１、２５０ｃｍ^－１および２６７ｃｍ^－１における窒素濃度の赤外吸収は、ＦＴＩＲ分光計を用いて測定される。測定前に、試験材料を６００℃で６時間加熱する。測定中に試料を１０Ｋに冷却する。この測定は、既知の窒素濃度を有する標準物によって較正される。

【0013】

ＳＩＭＳとの相関は、窒素濃度ＦＴＩＲ（原子／ｃｍ^３）＝０．６×窒素濃度ＳＩＭＳ（原子／ｃｍ^３）である。

【0014】

ＢＭＤのサイズおよび密度は、各々、透過型電子顕微鏡法（ＴＥＭ）および反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によって、半導体ウエハの中心から縁部まで測定され、評価される。ＲＩＥの原理は、例えば、ＪＰ２００７１２３５４３Ａ２に開示されている。

【0015】

ＢＭＤの平均サイズは、平均対角サイズとして定義される。
表面欠陥は、ＬＬＳ（局在光散乱欠陥）として検出することができる。光散乱に基づいて動作する検出ツールは、市販されている。

【0016】

一実施形態によれば、ＢＭＤの平均密度は、エピタキシャル層に隣接する領域において深さ方向に沿って減少する。

【0017】

一実施形態によれば、半導体ウエハは、半導体ウエハのエピタキシャル層と表面との界面から２μｍ以上７μｍ以下離れ且つ少なくとも３５μｍの深さを有する領域において、転位ループを有する。

【0018】

また、本発明は、単結晶シリコンから作られる半導体ウエハの製造方法に関する。この方法は、
ＣＺ法に従って、水素を含む雰囲気中で、窒素を含む融液から単結晶を引き上げることを含み、雰囲気中の水素分圧が５Ｐａ以上３０Ｐａ以下であり、均一な直径を有する単結晶の部分において、酸素濃度が５．０×１０^１７原子／ｃｍ^３以上６．５×１０^１７原子／ｃｍ^３以下であり、窒素濃度が１．０×１０^１３原子／ｃｍ^３以上１．０×１０^１４原子／ｃｍ^３以下であり、
均一な直径を有する部分内の単結晶がＰ_ｖ領域で成長するように引き上げ速度Ｖを制御することと、
均一な直径を有する単結晶の部分から半導体ウエハを分離することと、
０．５℃／分以上２℃／分以下の速度で、半導体ウエハを６００℃以上の温度から９００℃以下の目標温度まで熱処理することと、
０．５℃／分以上２℃／分以下の速度で、半導体ウエハを目標温度から６００℃以下の温度まで冷却することと、
熱処理された半導体ウエハの表面にシリコンエピタキシャル層を堆積させることによって、エピタキシャル半導体ウエハを形成することとを含む。

【0019】

Ｐ_ｖ領域は、空孔が支配的な領域であるが、単結晶の結晶中に結晶起源粒子（ＣＯＰ）および酸化誘起積層欠陥（ＯＳＦ）が形成されないため、無欠陥領域として分類される。引き上げ速度Ｖと単結晶と融液との界面における温度勾配Ｇとの比Ｖ／Ｇを制御することによって、単結晶をＰ_ｖ領域に成長させる。

【0020】

本発明の方法は、エピタキシャル層を堆積させる前に、半導体ウエハを６００℃から９００℃以下の目標温度まで、好ましくは６００℃～８５０℃まで熱処理することを含む。好ましくは、熱処理は、窒素、アルゴン、またはこれらの混合物の雰囲気中で行われる。半導体ウエハを６００℃から目標温度まで加熱する速度は、０．５℃／分以上２℃／分以下、好ましくは１℃／分である。半導体ウエハを目標温度から６００℃まで冷却する速度は、０．５℃／分以上２℃／分以下、好ましくは１℃／分である。好ましくは、半導体ウエハは、目標温度に到達した直後に冷却される。代替的には、半導体ウエハを目標温度に１８０分以下の時間保持してもよい。ＢＭＤが表面欠陥を引き起こすサイズになることを防止するために、目標温度は、９００℃以下であり、ランプ速度（ramp rate）は、０．５℃／分以上２℃／分以下である。

【0021】

一実施形態によれば、均一な直径を有する単結晶の部分への酸素の取り込みは、酸素濃度を５．０×１０^１７原子／ｃｍ^３以上６．５×１０^１７原子／ｃｍ^３以下にすることによって制御される。

【0022】

一実施形態によれば、均一な直径を有する単結晶の部分への窒素の取り込みは、窒素濃度を１．０×１０^１３原子／ｃｍ^３以上１．０×１０^１４原子／ｃｍ^３以下にすることによって制御される。一実施形態によれば、半導体ウエハが分離されたシリコン単結晶は、水素を含む雰囲気中で引き上げられ、水素の分圧は、５Ｐａ以上３０Ｐａ以下である。

【0023】

単結晶の引き上げ中、比Ｖ／Ｇは、単結晶がＰ_ｖ領域において適切な過剰の空孔を伴って結晶化する狭い範囲に維持する必要がある。これは、引き上げ速度Ｖを制御して比Ｖ／Ｇを制御することによって行われる。具体的には、均一な直径を有する部分の単結晶がＰ_ｖ領域に成長するように引き上げ速度Ｖを選択する。

【0024】

引き上げ速度Ｖは、好ましくは、上記したように均一な直径を有する単結晶の部分から切り出される全ての半導体ウエハがＰ_ｖ領域に成長するように、その部分の全体に対して制御される。この部分の単結晶の直径および得られる半導体ウエハの直径は、好ましくは２００ｍｍ以上、特に好ましくは３００ｍｍ以上である。

【0025】

その後、均一な直径を有する単結晶の部分から切り出される半導体ウエハの上方側面、下方側面およびエッジは、１つ以上の機械加工処理および少なくとも１つの研磨処理を受ける。

【0026】

上述したように半導体ウエハを熱処理した後、研磨された半導体ウエハの上方側面（表面）上に、それ自体既知の方法でエピタキシャル層を堆積させる。

【0027】

エピタキシャル層は、単結晶シリコンから形成され、好ましくは２μｍ～７μｍの厚さを有する。

【0028】

エピタキシャル層を堆積させる温度は、好ましくは１１００℃～１１５０℃である。
エピタキシャル堆積後、半導体ウエハは、外方拡散に起因する測定可能な濃度の水素を一切含有しない。

【0029】

半導体ウエハおよびエピタキシャル層は、好ましくはｐｐドープエピタキシャル半導体ウェハのドーピングと同様に、電気的に活性なドーパント、例えばホウ素によってドープされる。

【0030】

さらなる実施形態において、ウエハは、ｎｎドープエピタキシャルウエハである。
エピタキシャルウエハを７８０℃の温度で３時間の熱処理および６００℃の温度で１０時間の熱処理に供した後、エピタキシャル半導体ウエハは、エピタキシャル層に隣接する領域においてＢＭＤを形成する。ＢＭＤの平均サイズは、１０ｎｍ以下であり、ＢＭＤの密度は、１．０×１０^１１ｃｍ^－３以上である。熱処理は、電子装置を製造するための低熱予算処理工程をシミュレートする。ＴＥＭを用いてＢＭＤの平均サイズを測定し、ＲＩＥを用いてＢＭＤ密度を測定する。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】実施例１および実施例２に従って、プレエピタキシャル熱処理の温度勾配を示す。

【図2】熱処理の目標温度によって示されたように実施例１および実施例２のＢＭＤの平均密度を示す。

【図3】実施例１および実施例２のニッケルゲッタ効率（ＧＥ）を示す。

【図4】実施例１に従って、エピタキシャル堆積前に熱処理を受けた５０個の試験エピタキシャル半導体ウエハのＬＬＳの測定結果を示す。

【図5】エピタキシャル堆積前に熱処理を受けていない５０個の試験エピタキシャル半導体ウエハのＬＬＳの測定結果を示す。

【図6】深さ方向に沿って深さｄが約１５０μｍまでのＢＭＤの分布を示す。

【図7】実施例１の深さ方向に存在する転位ループを、エッチピットのサイズ（任意の単位、ａ．ｕ．）で示す。

【図8】比較例に従って、プレエピタキシャル熱処理の温度勾配を示す。

【図9】比較例に従って製造されたエピタキシャル半導体ウエハ上のＬＬＳの位置を示すマップである。

【発明を実施するための形態】

【0032】

本発明のエピタキシャル半導体ウエハは、顧客の低熱予算装置サイクルに適している。

【実施例】

【0033】

３００ｍｍの単結晶シリコンインゴットの均一な直径を有する部分がＰ_ｖ領域に成長するように、水平磁場を用いて、０．４５ｍｍ／分を超える引き上げ速度で単結晶シリコンインゴットを引き上げた。溶融物に窒素を添加し、水素を含む雰囲気中で１０Ｐａの分圧で結晶を引き上げた。ホットゾーンを正しく設計することによって、径方向ｖ／Ｇが、凝集した空孔欠陥のないシリコンウエハを得るのに十分に小さいことが保証される。

【0034】

ＲＴ－ＦＴＩＲによって測定されたインゴット窒素濃度は、１．２ｃｍ^－３～９×１０^１３ｃｍ^－３であった。ＲＴ－ＦＴＩＲによって測定された格子間酸素濃度は、５．８×１０^１７ｃｍ^－３～６．０×１０^１７ｃｍ^－３であった。

【0035】

インゴットをセグメントに切断し、３００ｍｍシリコンウエハに単離し、研削、洗浄、両面研磨および鏡面研磨した。

【0036】

試験ウエハを熱処理およびエピタキシャル堆積に使用した。典型的な厚さ２．８μｍのエピタキシャル層を形成するようにエピタキシャル堆積工程を各試験ウエハに適用し、得られた半導体ウエハを最終洗浄した。

【0037】

２つの異なる種類のプレエピタキシャル熱処理を適用した。

【実施例1】

【0038】

６００℃で開始し、＋１℃／分の速度で８５０℃の目標温度まで昇温し、保持期間なしで１℃／分の速度で６００℃まで降温した。

【実施例2】

【0039】

６００℃で開始し、＋１℃／分の速度で８９３℃の温度まで昇温し、保持期間なしで１℃／分の速度で６００℃まで降温した。

【比較例】

【0040】

６００℃で開始し、１０℃／分の速度で７００℃まで昇温し、その後１℃／分の速度で１０００℃まで昇温し、保持期間なしで１０℃／分の速度で７００℃まで降温した。

【0041】

エピタキシャル半導体ウエハを温度７８０℃で３時間の熱処理および温度６００℃で１０時間の熱処理に供した後、ＲＩＥを用いてＢＭＤの平均密度を測定した。

【0042】

ＴＥＭを用いて測定したＢＭＤの平均サイズは、２０ｎｍ以下であった。
図面
図１は、実施例１および実施例２に従って、プレエピタキシャル熱処理の温度勾配を示す。

【0043】

図２は、熱処理の目標温度によって示されたように実施例１および実施例２のＢＭＤの平均密度を示す。エピタキシャル半導体ウエハを７８０℃の温度で３時間の熱処理および６００℃の温度で１０時間の熱処理に供した後、ＲＩＥを用いてＢＭＤの平均密度を測定した。

【0044】

ＴＥＭを用いて測定したＢＭＤの平均サイズは、１０ｎｍ以下であった。
図３は、実施例１および実施例２のニッケルゲッタ効率（ＧＥ）を示す。

【0045】

ゲッタ試験は、ニッケルによるウエハの再現可能なスピンオン汚染、続いて、アルゴン下で６００℃で１０時間の金属打ち込み（metal drive-in）、最後に３℃／分の冷却速度による冷却から構成される。次に、フッ酸と硝酸との混合物を用いて段階的にエッチングした後、ＩＣＰＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析）を用いて各エッチング液を分析することによって、ウエハ表面およびウエハ表面近傍の金属プロファイルを評価する。

【0046】

図４は、実施例１に従って、エピタキシャル堆積前に熱処理を受けた５０個の試験エピタキシャル半導体ウエハのＬＬＳの測定結果を示す。５０ｎｍを超えるサイズを有するＬＬＳの測定結果は、図５に示された結果と同様である。

【0047】

図５は、エピタキシャル堆積前に熱処理を受けていない５０個の試験エピタキシャル半導体ウエハのＬＬＳの測定結果を示す。ＫＬＡテンコール社製の検出ツールＳＰ３を用いて、斜入射モードでＬＬＳを測定した。

【0048】

図６は、深さ方向に沿って深さｄが約１５０μｍまでのＢＭＤの分布を示す（正方形：実施例１、菱形：実施例２）。

【0049】

図７は、実施例１の深さ方向に存在する転位ループを、エッチピットのサイズ（任意の単位、ａ．ｕ．）で示す。転位ループの存在は、ゲッタリング効率にとって重要である。エピタキシャル層と半導体ウエハとの間の界面付近に転位ループのないゾーンの存在は、エピタキシャル層の欠陥を防ぐために極めて重要である。

【0050】

図８は、比較例に従って、プレエピタキシャル熱処理の温度勾配を示す。
図９は、比較例に従って製造されたエピタキシャル半導体ウエハ上のＬＬＳの位置を示すマップである。本発明者らは、ＬＬＳの数の増加がＢＭＤの平均サイズの増加に関連すると推測している。

【0051】

好ましい実施形態の上記の説明は、単なる例として与えられている。与えられた開示から、当業者は、本発明およびその付随する利点を理解するだけでなく、開示された構造および方法に対する明らかな様々な変更および修正も見出すであろう。したがって、本出願人は、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される本発明の精神および範囲内に入る全ての変更および修正を網羅しようとする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【手続補正書】

【提出日】2022-01-25

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

新ＡＳＴＭによる５．０×１０^１７原子／ｃｍ^３以上６．５×１０^１７原子／ｃｍ^３以下の酸素濃度および新ＡＳＴＭによる１．０×１０^１３原子／ｃｍ^３以上１．０×１０^１４原子／ｃｍ^３以下の窒素濃度を有する単結晶シリコンから作られる半導体ウエハであって、
前記半導体ウエハの表面は、シリコンから作られるエピタキシャル層で被覆され、
前記エピタキシャル層で被覆された前記半導体ウエハを７８０℃の温度で３時間の熱処理、および６００℃の温度で１０時間の熱処理に供した後の反応性イオンエッチングにより、前記ウエハは、透過型電子顕微鏡法によって測定された平均対角サイズが１０ｎｍ以下であり、前記エピタキシャル層に隣接する領域において平均密度が１．０×１０^１１ｃｍ^－３以上であるＢＭＤを含む、ウエハ。

【請求項2】

前記半導体ウエハは、少なくとも９５％のニッケルゲッタ効率を有し、
前記ニッケルゲッタ効率は、Ｎｉの意図的な総汚染量から前記半導体ウエハの両方の表面領域上のＮｉの量を減算した値と前記Ｎｉの意図的な総汚染量との比として定義される、請求項１に記載の半導体ウエハ。

【請求項3】

前記ＢＭＤの前記平均密度は、前記エピタキシャル層に隣接する前記領域において深さ方向に沿って減少する、請求項１および２のいずれか一項に記載の半導体ウエハ。

【請求項4】

前記半導体ウエハは、前記エピタキシャル層と前記半導体ウエハの前記表面との界面から２μｍ以上７μｍ以下離れ且つ少なくとも３５μｍの深さを有する領域において、転位ループを有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体ウエハ。

【請求項5】

前記酸素濃度は、５．７×１０^１７原子／ｃｍ^３以上６．２×１０^１７原子／ｃｍ^３以下である、請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体ウエハ。

【請求項6】

単結晶シリコンから作られる半導体ウエハの製造方法であって、
ＣＺ法に従って、水素を含む雰囲気中で、窒素を含む融液から単結晶を引き上げることを含み、前記雰囲気中の水素分圧が５Ｐａ以上３０Ｐａ以下であり、均一な直径を有する前記単結晶の部分において、酸素濃度が５．０×１０^１７原子／ｃｍ^３以上６．５×１０^１７原子／ｃｍ^３以下であり、窒素濃度が１．０×１０^１３原子／ｃｍ^３以上１．０×１０^１４原子／ｃｍ^３以下であり、
均一な直径を有する前記部分内の前記単結晶がＰ_ｖ領域で成長するように引き上げ速度Ｖを制御することと、
均一な直径を有する前記単結晶の前記部分から前記半導体ウエハを分離することと、
０．５℃／分以上２℃／分以下の速度で、前記半導体ウエハを６００℃の温度から８５０℃以上９００℃以下の目標温度まで熱処理することと、
０．５℃／分以上２℃／分以下の速度で、前記半導体ウエハを前記目標温度から６００℃の温度まで冷却することと、
熱処理された前記半導体ウエハの表面にシリコンエピタキシャル層を堆積させることによって、エピタキシャル半導体ウエハを形成することとを含む、方法。

【請求項7】

前記半導体ウエハを前記目標温度に１８０分以下の時間保持することを含む、請求項６に記載の方法。

【国際調査報告】