(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウェーハを雰囲気ガス中で熱処理するシリコンウェーハの熱処理方法であって、
酸素により前記シリコンウェーハの裏面側が酸化して格子間シリコンが注入され、前記シリコンウェーハの裏面側における酸素析出物の発生が抑制されて該裏面側のＤＺ層下には欠陥層が生じ難くなると共に、前記シリコンウェーハの表面側のＤＺ層下には欠陥層が形成されてゲッタリング効果を有するように、
前記シリコンウェーハの表面側及び裏面側に供給する雰囲気ガスのうち、裏面側に供給する雰囲気ガスにのみ裏面側の面荒れを抑制する酸素が含まれていることを特徴とするシリコンウェーハの熱処理方法。
【請求項２】
熱処理により少なくとも表面に無欠陥層が形成されたシリコンウェーハであって、
請求項１に記載のシリコンウェーハの熱処理方法により前記熱処理が施されたことを特徴とするシリコンウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェーハを雰囲気ガス中で熱処理して表面にＤＺ(Denuded Zone)層を形成するシリコンウェーハの熱処理方法及びこの方法で製造されたシリコンウェーハに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＺ（チョクラルスキー）法で引上成長されたシリコン単結晶を加工して作製されたシリコンウェーハは、酸素不純物を多く含んでおり、この酸素不純物は転位や欠陥等を生じさせる酸素析出物(BMD:Bulk Micro Defect)となる。この酸素析出物がデバイスが形成される表面にある場合、リーク電流増大や酸化膜耐圧低下等の原因になって半導体デバイスの特性に大きな影響を及ぼす。
【０００３】
このため、従来、シリコンウェーハ表面に対し、１１５０℃以上の高温で短時間の急速加熱・急冷の熱処理を所定の雰囲気ガス中で施し、内部に過剰空孔を埋設するとともに表裏面側では空孔を外方拡散させることによりＤＺ層（無欠陥層）を表面に形成する方法が用いられている（例えば、国際公開公報 ＷＯ 98/38675に記載の技術）。そして、上記ＤＺ層形成後に、上記温度より低温で熱処理を施すことで、内部の欠陥層に酸素析出核を形成・安定化する工程が採用されている。なお、ＤＺ層形成のための熱処理においては、雰囲気ガスとしてアルゴンガス等が用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記熱処理方法では、以下のような課題が残されている。
従来は、ＤＺ層形成のための熱処理を施す際に、窒素ガスやアルゴンガス等が雰囲気ガスとして用いられるが、この際、ウェーハ裏面が荒れてしまうため、熱処理後に裏面側を研磨する工程を必要としていた。このため、工程数が増加し、高コストになってしまうという不都合があった。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、ウェーハ裏面の荒れを防ぎ、低コスト化を図ることができるシリコンウェーハの熱処理方法及びシリコンウェーハを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
すなわち、本発明のシリコンウェーハの熱処理方法は、シリコンウェーハを雰囲気ガス中で熱処理するシリコンウェーハの熱処理方法であって、酸素により前記シリコンウェーハの裏面側が酸化して格子間シリコンが注入され、前記シリコンウェーハの裏面側における酸素析出物の発生が抑制されて該裏面側のＤＺ層下には欠陥層が生じ難くなると共に、前記シリコンウェーハの表面側のＤＺ層下には欠陥層が形成されてゲッタリング効果を有するように、前記シリコンウェーハの表面側及び裏面側に供給する雰囲気ガスのうち、裏面側に供給する雰囲気ガスにのみ面荒れを抑制する酸素が含まれていることを特徴とする。また、本発明のシリコンウェーハは、熱処理により少なくとも表面に無欠陥層が形成されたシリコンウェーハであって、上記本発明のシリコンウェーハの熱処理方法により前記熱処理が施されたことを特徴とする。
【０００７】
このシリコンウェーハの熱処理方法及びシリコンウェーハでは、裏面側に供給する雰囲気ガスにのみ酸素が含まれているので、酸素が面荒れを抑制する効果があるため、裏面側が荒れず、裏面研磨工程が不要になる。さらに、裏面側に流した酸素により、裏面側が酸化して格子間シリコンが注入され、その結果、酸素析出物の発生が抑制されて裏面側のＤＺ層下には欠陥層が生じ難くなると共に、表面側のＤＺ層下には欠陥層が形成されてゲッタリング効果を有することができる。
【０００８】
本発明のシリコンウェーハは、熱処理により表面及び裏面に無欠陥層が形成されたシリコンウェーハであって、前記表面側の無欠陥層の内側に裏面側の無欠陥層の内側よりも高密度の酸素析出物による欠陥層が形成されていることを特徴とする。
このシリコンウェーハは、表面側の無欠陥層の内側に裏面側の無欠陥層の内側よりも高密度の酸素析出物による欠陥層が形成されているので、デバイス作製領域に近い側に欠陥層が存在することになり、優れたゲッタリング効果を有している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るシリコンウェーハの熱処理方法及びシリコンウェーハの一実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。
図１にあって、符号１はサセプタ、２は反応室を示している。
【００１０】
図１は、本発明のシリコンウェーハの熱処理方法を実施するための枚葉式の熱処理炉を示すものである。該熱処理炉は、図１に示すように、シリコンウェーハＷを載置可能な円環状のサセプタ１と、該サセプタ１を内部に収納した反応室２とを備えている。なお、反応室２の外部には、シリコンウェーハＷを加熱するランプ（図示略）が配置されている。
【００１１】
前記サセプタ１は、シリコンカーバイト等で形成されており、内側に段部１ａが設けられ、該段部１ａ上にシリコンウェーハＷの裏面Ｒの周縁部を載置するようになっている。
前記反応室２には、シリコンウェーハＷの表面Ｓ側に雰囲気ガス（以下、表面側ガスという）を供給する表面側供給口２ａ及び供給された表面側ガスを排出する表面側排出口２ｂと、シリコンウェーハＷの裏面Ｒ側に雰囲気ガス（以下、裏面側ガスという）を供給する裏面側供給口２ｃ及び供給された裏面側ガスを排出する裏面側排出口２ｄとが設けられている。
【００１２】
表面側供給口２ａ及び表面側排出口２ｂの高さ位置は、サセプタ１の上側に配されていると共に、裏面側供給口２ｃ及び裏面側排出口２ｄの高さ位置は、サセプタ１の下側に配されている。
また、表面側供給口２ａは、表面側ガスの供給源（図示略）に接続されていると共に、裏面側供給口２ｃは、裏面側ガスの供給源（図示略）に接続されている。
【００１３】
表面側ガス及び裏面側ガスは、シリコンウェーハＷに空孔よりも格子間シリコンを優勢に注入する種類又は条件のガスと、格子間シリコンよりも空孔を優勢に注入する種類又は条件のガスとの混合ガスであるが、裏面側ガスにのみ、酸素が含まれている。
例えば、表面側ガスは、Ａｒ（アルゴン）とＮ2（窒素）との混合ガスが適用され、裏面側ガスには、Ａｒ及びＮ2とＯ2（酸素）との混合ガスが適用される。このときの各ガスの流量は、表面側ガスのＮ2及びＡｒがそれぞれ２ＳＬＭ、２ＳＬＭであり、裏面側ガスのＮ2、Ａｒ及びＯ2がそれぞれ２ＳＬＭ、２ＳＬＭ、０．３ＳＬＭである。
なお、Ａｒは、格子間シリコンを注入し易いガスであり、Ｎ2は、空孔を注入し易いガスである。
【００１４】
この熱処理炉によりシリコンウェーハＷに熱処理、特に急加熱及び急冷却の熱処理を施すには、サセプタ１にシリコンウェーハＷを載置した後、表面側供給口２ａから表面側ガスをシリコンウェーハＷの表面Ｓに供給すると共に、裏面側供給口２ｃから裏面側ガスをシリコンウェーハＷの裏面Ｒに供給した状態で、１１５０℃以上の高温でＲＴＡ(Rapid Thermal Annealing)等の短時間の急速加熱・急冷を行う。
【００１５】
上記熱処理により、表面Ｓ及び裏面Ｒには、酸素外方拡散が生じてＤＺ層（無欠陥層）が形成される。
また、裏面側に流れる裏面側ガスにのみＯ2が含まれるため、裏面の面荒れが抑制されると共に、裏面側が酸化して格子間シリコンの注入が促進され、その結果、酸素析出物の発生が抑制される。
【００１６】
さらに、上記熱処理後に該熱処理より低い温度で、空孔への酸素析出を行うために熱処理を施す。例えば、８００℃４時間の熱処理を施すことにより、酸素析出核の安定を図り、さらに１０００℃１６時間の熱処理を施すことにより、析出物の成長を行う。
なお、上記酸素析出のための熱処理を特に行わず、その後のデバイス作製工程に伴って行われる熱処理で酸素析出を行っても構わない。
この結果、裏面側ガスに含まれている酸素によって格子間シリコンの注入が促進されて裏面側のＤＺ層下に欠陥層が生じ難くなると共に、表面側ガスには酸素が含まれていないため、表面側のＤＺ層下に欠陥層が形成されてゲッタリング効果を有することができる。
【００１７】
これらの熱処理により、図２に示すように、表面Ｓ側及び裏面Ｒ側の両面にはＤＺ層が形成され、表面Ｓ側の内部（表面側のＤＺ層下）には欠陥層（ＢＭＤ領域）が形成されたシリコンウェーハＷが得られる。すなわち、表面Ｓ側のＤＺ層の内側に裏面Ｒ側のＤＺ層の内側よりも高密度の酸素析出物による欠陥層が形成される。
【００１８】
したがって、本実施形態によれば、熱処理時の裏面側ガスに酸素が含まれているので、裏面Ｒの面荒れを防ぐことができると共に、表面Ｓ側のデバイス形成領域であるＤＺ層下に欠陥層を形成することができ、優れたゲッタリング効果を得ることができる。なお、図２中の点●は、ウェーハ中心で測定したものであり、点□は、ウェーハ中心から半径／２の距離において測定したものである。
【００１９】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、枚葉式の熱処理炉でＲＴＡ処理を行ったが、裏面側ガスにのみ酸素を含ませることができるバッチ式の熱処理炉で行っても構わない。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明のシリコンウェーハの熱処理方法及びシリコンウェーハによれば、熱処理時の裏面側に供給する雰囲気ガスにのみ酸素が含まれているので、酸素が面荒れを抑制する効果があるため、裏面側が荒れず、裏面研磨工程が不要になって低コスト化を図ることができる。さらに、裏面側に流した酸素により、酸素析出物の発生が抑制されて裏面側のＤＺ層下には欠陥層が生じ難くなると共に、酸素を流していない表面側のＤＺ層下には欠陥層が形成されるので、欠陥層がデバイス領域に近く、優れたゲッタリング効果を有するシリコンウェーハが得られる。
【００２１】
また、本発明のシリコンウェーハによれば、表面側の無欠陥層の内側に裏面側の無欠陥層の内側よりも高密度の酸素析出物による欠陥層が形成されているので、デバイス作製領域に近い側に欠陥層が存在することになり、優れたゲッタリング効果を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るシリコンウェーハの熱処理方法及びシリコンウェーハの一実施形態における熱処理炉を示す概略的な全体断面図である。
【図２】  本発明に係るシリコンウェーハの熱処理方法及びシリコンウェーハの一実施形態における熱処理後のウェーハ厚さ方向のＢＭＤ密度の分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１  サセプタ
２、７  反応室
２ａ  表面側供給口
２ｂ  裏面側供給口
Ｓ  シリコンウェーハの表面
Ｒ  シリコンウェーハの裏面
Ｗ  シリコンウェーハ
【図１】
0003690256.tif 000002
【図２】
0003690256.tif 000003