(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＺシリコン基板上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であって、
前記シリコン基板の初期酸素濃度を、１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）より大きく、１６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）以下とし、
前記シリコン基板を窒素がドープされていないものとし、
前記エピタキシャル層を形成する前に、前記シリコン基板に熱処理を行って表層の酸素を外方拡散させ、該熱処理後のシリコン基板上に前記エピタキシャル層を形成することで、前記シリコン基板と前記エピタキシャル層との界面の酸素濃度が５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）未満であるエピタキシャルウェーハを製造し、
前記表層の酸素を外方拡散させる熱処理を、Ａｒ雰囲気下又はＡｒとＨ２の混合雰囲気下、１１５０〜１３００℃で、３０分〜４時間行い、
前記シリコン基板に前記表層の酸素を外方拡散させる熱処理を行う際、前記シリコン基板中に直径２５ｎｍ以上のＢＭＤを１×１０８／ｃｍ３以上の密度で形成し、
前記シリコン基板上に、前記エピタキシャル層を厚さ３μｍ以上１０μｍ未満で形成することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記シリコン基板を、ボロンがドープされ、抵抗率が０．０１〜０．００１Ω・ｃｍのＰ型基板とすることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板上にエピタキシャル層を形成したエピタキシャルウェーハとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子（ＣＣＤ＜Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ＞、ＣＩＳ＜ＣＭＯＳ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ＞）向け基板として、主流は炭素ドープ、高酸素濃度のエピタキシャルウェーハが用いられる。
この炭素ドープエピタキシャルウェーハは、基板の酸素と炭素がエピタキシャル層に拡散し、拡散した酸素と炭素がエピタキシャル層に欠陥やドナーなどを誘発して、ＣＣＤ／ＣＩＳの白キズの発生やストリエーションを悪化させるという問題がある。
【０００３】
また、エピタキシャルウェーハは、低温のデバイス工程中に酸素析出する特徴があり、エピタキシャル層と基板の界面付近にＢＭＤ（Ｂｕｌｋ  Ｍｉｃｒｏ  Ｄｅｆｅｃｔ）が形成され、リーク電流の発生原因となる。
これらの問題を解決するためには、基板のバルクからエピキシャル層への酸素の拡散を抑制する必要がある。また、白キズはエピタキシャル層の表層の酸素濃度と密接に関係していると考えられるが、エピタキシャル層の表層の酸素濃度はＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）の測定限界以下であるため、白キズの発生と酸素濃度との関係が不明であった。
【０００４】
白キズやストリエーションの対策としては、厚膜のエピタキシャル層や２層のエピタキシャル層が形成されていた。一般的に、酸素がエピタキシャル層へ拡散しても固体撮像素子の品質に影響が及ぼさないエピタキシャル層の厚さは１０μｍ程度以上と考えられている。
また、エピタキシャルウェーハのゲッタリング能力向上として、エピタキシャル成長用基板として、高酸素濃度基板の他、Ｐ＋、窒素、炭素ドープ、イオン注入の基板を用い、バルク中に高密度のＢＭＤを形成するため、低温〜中温熱処理＋高温熱処理を実施している。
これらのようなエピタキシャルウェーハの製造方法が、特許文献１−７に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１２１３１９号公報
【特許文献２】特開平９−１９９３７９号公報
【特許文献３】特開２０００−７２５９５号公報
【特許文献４】特開２０００−２７２９９５号公報
【特許文献５】特開２００１−１０６５９４号公報
【特許文献６】特開平６−２０８９７号公報
【特許文献７】特開２００２−１２４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、１．０×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の初期酸素濃度が高いシリコン基板に１１００℃以上の高温処理を行った後、エピタキシャル層を形成する方法が開示され、特許文献２には、酸素濃度１．２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、ドーパント濃度１．０×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上のシリコン基板に、非酸化性ガス雰囲気下、１０００℃以上の熱処理を行った後、エピタキシャル層を形成する方法が開示されている。
しかし、エピタキシャル層形成前の熱処理において、基板表層の酸素の外方拡散が不十分で、エピタキシャル層形成工程やデバイス工程中に、基板表層の酸素がエピタキシャル層に拡散して、固体撮像素子を形成した際に白キズやストリエーションの発生の原因となることがあった。
【０００７】
また、Ｐ＋、窒素ドープエピタキシャルウェーハ（特許文献３）や、窒素＋炭素ドープエピタキシャルウェーハ（特許文献４）は、ゲッタリング能力が促進されるが、この場合も固体撮像素子を形成した際に白キズやストリエーションの防止対策としては不十分であった。
窒素ドープ基板に１２００℃〜１３００℃の熱処理を施した後、エピタキシャル層を形成する方法（特許文献５）や、Ｐ＋基板に１０００℃以上の熱処理を施した後、エピタキシャル層を形成する方法（特許文献６）も提案されている。このようなエピタキシャル層形成前の高温熱処理により、基板表層の酸素外方拡散はある程度期待されるが、エピタキシャル層中の酸素濃度を制御しているわけではないので、白キズやストリエーションの発生を防止するには不十分であった。
【０００８】
特許文献７には、シリコンエピタキシャルウェーハ上に作製されたＭＯＳデバイスが気まぐれ現象（Ｅｒｒａｔｉｃ現象）を起こさないように、請求項２ではシリコン基板とエピタキシャル層との界面の酸素濃度を１×１０１７〜１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３とし、請求項４ではシリコン基板とエピタキシャル層との界面の酸素濃度を５×１０１６〜５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３とすることが提案されている。
しかし、このエピタキシャル層界面の酸素濃度では、その後デバイス熱処理を行うことにより基板からエピタキシャル層に酸素が拡散して、エピタキシャル層中の酸素濃度が上昇し、白キズやストリエーションの発生を確実に防止することはできなかった。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、白キズやストリエーションの発生を確実に防止することができるエピタキシャルウェーハを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、ＣＺシリコン基板上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であって、前記エピタキシャル層を形成する前に、前記シリコン基板に熱処理を行って表層の酸素を外方拡散させ、該熱処理後のシリコン基板上に前記エピタキシャル層を形成することで、前記シリコン基板と前記エピタキシャル層との界面の酸素濃度が５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）未満であるエピタキシャルウェーハを製造することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法を提供する。
【００１１】
このように、エピタキシャル層形成前に熱処理で表層の酸素を外方拡散させることで、シリコン基板とエピタキシャル層との界面の酸素濃度が５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）未満であるエピタキシャルウェーハを効率的に製造することができる。このような界面の酸素濃度を有するエピタキシャルウェーハを製造することで、固体撮像素子に用いた場合に、デバイス熱処理を施してもバルクからエピタキシャル層への酸素の拡散を効果的に抑制して、白キズやストリエーションの発生を確実に防止することができる。
【００１２】
このとき、前記シリコン基板の初期酸素濃度を、８×１０１７〜１６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）とすることが好ましい。
また、前記シリコン基板を、１×１０１３〜１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度の窒素がドープされたものとすることが好ましい。
また、前記シリコン基板を、ボロンがドープされ、抵抗率が０．０１〜０．００１Ω・ｃｍのＰ型基板とすることが好ましい。
【００１３】
このようなシリコン基板であれば、基板のバルクに十分にＢＭＤを形成することができるため、ゲッタリング能力を高くすることができ、かつ、エピタキシャル層形成やデバイス熱処理時にバルク中の酸素がエピタキシャル層へ拡散することを効果的に抑制することができる。
【００１４】
このとき、前記表層の酸素を外方拡散させる熱処理を、Ａｒ雰囲気下又はＡｒとＨ２の混合雰囲気下、１１５０〜１３００℃で、３０分〜４時間行うことが好ましい。
このような熱処理条件であれば、シリコン基板の表層の酸素を効率的に外方拡散させて酸素濃度を十分に低減することができ、本発明の界面酸素濃度を有するエピタキシャルウェーハを製造することが容易となる。
【００１５】
このとき、前記シリコン基板に前記表層の酸素を外方拡散させる熱処理を行う際、前記シリコン基板中に直径２５ｎｍ以上のＢＭＤを１×１０８／ｃｍ３以上の密度で形成することが好ましい。
このようにＢＭＤを形成することで、エピタキシャル層の形成やデバイス熱処理時にエピタキシャル層への酸素の拡散を効果的に抑制することができる。
【００１６】
このとき、前記シリコン基板上に、前記エピタキシャル層を厚さ３μｍ以上１０μｍ未満で形成することができる。
このような薄膜のエピタキシャル層を形成しても、本発明であれば、固体撮像素子に用いた場合に白キズやストリエーションの発生を抑制できる高品質のエピタキシャルウェーハを製造できる。また、薄膜であるためエピタキシャル層形成のための時間を短くでき、生産性が向上する。
【００１７】
また本発明は、ＣＺシリコン基板上にエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルウェーハであって、前記シリコン基板と前記エピタキシャル層との界面の酸素濃度が、５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）未満であることを特徴とするエピタキシャルウェーハを提供する。
【００１８】
このようなエピタキシャルウェーハであれば、デバイス熱処理においてもエピタキシャル層への酸素の拡散、欠陥の発生を効果的に抑制することができるため、例えば固体撮像素子に用いた場合に白キズやストリエーションの発生を防止できる高品質のウェーハとなる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、例えば固体撮像素子に用いた場合に白キズやストリエーションの発生を防止できる高品質のエピタキシャルウェーハを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１、比較例１におけるエピタキシャル層形成後のエピタキシャルウェーハの酸素濃度プロファイルを示す。
【図２】実施例１、比較例１におけるデバイス熱処理後のエピタキシャルウェーハの酸素濃度プロファイルを示す。
【図３】実施例２、比較例２におけるエピタキシャル層形成後のエピタキシャルウェーハの初期酸素濃度とＢＭＤ密度の関係を示す。
【図４】実施例３、比較例３におけるエピタキシャル層形成後のエピタキシャルウェーハの酸素濃度プロファイルを示す。
【図５】実施例３、比較例３におけるデバイス熱処理後のエピタキシャルウェーハの酸素濃度プロファイルを示す。
【図６】実施例４、比較例４におけるエピタキシャル層形成後のエピタキシャルウェーハの酸素濃度プロファイルを示す。
【図７】実施例４、比較例４におけるデバイス熱処理後のエピタキシャルウェーハの酸素濃度プロファイルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
例えば初期酸素濃度が８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３より大きい基板にエピタキシャル成長する際に、基板中の酸素等がエピタキシャル層中に拡散し、特にエピタキシャル層厚が薄いエピタキシャルウェーハに固体撮像素子を形成した場合、白キズの発生の原因となる。
ＳＩＭＳの酸素濃度の検出下限値は１〜２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３で、エピタキシャル層形成後の段階のウェーハ表面の酸素濃度は殆ど１〜２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、ＳＩＭＳの検出下限値以下になってしまって実際の酸素濃度が分からない。そこで、本発明者らは、実際の酸素濃度が測定できるエピタキシャル層と基板との界面に着目したところ、ＣＣＤ／ＣＩＳの白キズ発生がエピタキシャル層界面の酸素濃度に密接に関係することを見出した。そして、この界面の酸素濃度を制御すれば、白キズや酸素ストリエーションの改善が可能であることを見出し、以下のような本発明を完成させた。
【００２２】
以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２３】
本発明は、ＣＺシリコン基板上にエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルウェーハであって、シリコン基板とエピタキシャル層との界面の酸素濃度が、５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）未満であることを特徴とする。
シリコン基板とエピタキシャル層との界面の酸素濃度が、５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）以上であると、エピタキシャル層形成後のエピタキシャル層表面付近の酸素濃度が低くても、後工程のデバイス熱処理によりバルク内の酸素がエピタキシャル層へ浮き上がってくる（拡散する）ため、固体撮像素子として用いた場合に白キズやストリエーション等の問題が生じる。このため、本発明のようにエピタキシャル層界面の酸素濃度が、５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）未満であれば、酸素のエピタキシャル層への拡散を効果的に抑制でき、固体撮像素子に好適な高品質のエピタキシャルウェーハとなる。
【００２４】
以下、本発明の製造方法により上記した本発明のエピタキシャルウェーハを製造する方法について説明する。
【００２５】
本発明では、まず、ＣＺシリコン基板を準備する。
ＣＺシリコン基板の作製方法としては、例えば、チョクラルスキー法（ＣＺ法）によりシリコン原料融液からシリコン単結晶インゴットを育成し、このシリコン単結晶インゴットを、スライスしてウェーハを切り出し、このウェーハに面取り、ラッピング、エッチング、研磨等を行って、ＣＺシリコン基板を作製することができる。
【００２６】
当該チョクラルスキー法によるシリコン単結晶インゴットの育成の際に、シリコン単結晶インゴットに酸素が含まれるが、育成条件等を調節して当該含まれる酸素濃度を調整できる。本発明では、シリコン基板の初期酸素濃度を、８×１０１７〜１６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）とすることが好ましく、１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）より大きく１６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）以下とすることがより好ましい。なお、初期酸素濃度は、熱処理が施されていないシリコン基板の酸素濃度であり、上記シリコン単結晶インゴットの酸素濃度とほぼ同じになる。
【００２７】
また、シリコン基板を、１×１０１３〜１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度の窒素がドープされた基板とすることが好ましい。
また、シリコン基板を、ボロンがドープされ、抵抗率が０．０１〜０．００１Ω・ｃｍのＰ型（Ｐ＋）基板とすることが好ましい。
【００２８】
上記のようなゲッタリング能力を有するシリコン基板（高酸素濃度、Ｐ＋、窒素ドープ）であれば、基板表層の酸素を外方拡散させる高温熱処理において、表層約１０μｍの領域の酸素が外方拡散するとともに、当該表層よりもバルク側に高密度のＢＭＤが形成されるため、その後のエピタキシャル成長やデバイス熱処理時にエピタキシャル層への酸素の拡散を効果的に抑制することができる。このため、エピタキシャル成長後のみならず、デバイス熱処理後においても、シリコン基板とエピタキシャル層との界面の酸素濃度は例えば５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）未満に十分に低く維持され、固体撮像素子として用いても白キズ、ストリエーションの発生は確実に防止できる。
上記高酸素濃度、Ｐ＋、窒素ドープの条件は少なくともいずれか一つの条件を満たせば、ＢＭＤの析出促進の効果を有し、これらを組み合わせた基板とすることもより好ましい。
【００２９】
そして、上記のように作製されたＣＺシリコン基板に対して、例えば、Ａｒ雰囲気下又はＡｒとＨ２の混合雰囲気下、１１５０〜１３００℃で、３０分〜４時間熱処理を行って、基板の表層の酸素を外方拡散させる。この際、バッチ式熱処理炉を用いることができ、又は、後で用いられるものと同じエピタキシャル成長装置で熱処理することもできる。
このように、予めシリコン基板の表層の酸素を外方拡散させることで、表層の酸素濃度を低減させ、エピタキシャル層形成後に、基板とエピタキシャル層との界面の酸素濃度を本発明の範囲とすることができる。この際、上記のような条件で熱処理することで、界面の酸素濃度を、エピタキシャル成長後に確実に本発明の範囲とすることができる程度まで酸素を外方拡散させることができる。
【００３０】
このシリコン基板に表層の酸素を外方拡散させる熱処理を行う際、シリコン基板中に直径２５ｎｍ以上のＢＭＤを１×１０８／ｃｍ３以上の密度で形成することが好ましい。
このような熱処理を行えば、バルク中に安定なＢＭＤが高密度で形成されるため、エピタキシャルウェーハのゲッタリング能力を向上できるとともに、デバイス熱処理時等に酸素の浮き上がりをＢＭＤにより効果的に抑制することができる。例えば、上記したシリコン基板（高酸素、Ｐ＋、窒素ドープ）を用いて、熱処理条件を調節することで高密度にＢＭＤを形成することができる。
【００３１】
次に、表層の酸素を外方拡散させたシリコン基板上に、例えば枚葉式エピタキシャル成長装置を用いてエピタキシャル層を形成する。
この際、厚さ３μｍ以上１０μｍ未満の薄膜のエピタキシャル層を形成する場合は、固体撮像素子として用いた場合にバルクからの酸素の浮き上がりが特に問題となるため、本発明を用いることが特に好適である。また、このような薄膜のエピタキシャル層であれば、形成時間を短くでき、生産性が向上する。
【００３２】
上記のような本発明の方法により、シリコン基板とエピタキシャル層との界面の酸素濃度が、５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）未満のエピタキシャルウェーハを製造でき、この本発明のエピタキシャルウェーハは固体撮像素子用として好適で、白キズ、ストリエーションのような問題が生じない。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１、比較例１）
（エピタキシャル層界面の酸素濃度の臨界性証明）
Ｐ型、８−１２Ω・ｃｍで、初期酸素濃度が５水準のＣＺシリコン基板（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）を用いて、Ａｒ雰囲気で１１７０℃／１時間の熱処理を行って酸素を外方拡散させた後、厚さ６μｍのエピタキシャル層を成長させてエピタキシャルウェーハを作製した。これらのエピタキシャルウェーハについて、ＣＣＤ／ＣＩＳデバイスの白キズ及び酸素ストリエーションを評価した。デバイス評価結果を表１に示す。ここで、○は未検出、×は検出、△は検出されたが問題のないレベルを示す。
また、エピタキシャル層形成後のエピタキシャルウェーハの酸素濃度及び当該エピタキシャルウェーハのデバイス熱処理後の酸素濃度を測定した。図１はエピタキシャル層形成後（デバイス熱処理前）の酸素濃度プロファイル、図２はデバイス熱処理後の酸素濃度プロファイルを示す。
【００３４】
【表１】
0005846025.tif 000002
【００３５】
図１から、酸素外方拡散によって、各サンプルの表層部（３μｍまで）の酸素濃度は検出下限以下であるが、エピタキシャル層界面の領域では実際の酸素濃度の測定が可能であることが分かる。
図２に示すように、デバイス熱処理後のエピタキシャル層界面の酸素濃度は、基板バルクからの酸素の外方拡散の影響によりエピタキシャル層形成後（図１）より高くなる傾向を示す。特にエピタキシャル成長後の界面酸素濃度が５．０×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）以上のサンプルＡ，Ｂ，Ｃはデバイス熱処理により表層の酸素濃度が上昇している。
【００３６】
表１から、エピタキシャル成長後の界面酸素濃度が５．０×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）未満であれば、デバイス熱処理後にも界面の酸素濃度は十分に低く、白キズやストリエーションの発生を確実に抑制することができることがわかる。
【００３７】
（実施例２、比較例２）
窒素ドープ（６×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）の有無及び初期酸素濃度を振ったＣＺシリコン基板（Ｐ型、８−１２Ω・ｃｍ）をそれぞれ用意して、Ａｒ雰囲気下、１２００℃で１時間の高温熱処理を行って酸素を外方拡散させた後、厚さ６μｍのエピタキシャル層を成長させた。このエピタキシャルウェーハについて、ＳＩＲＭ（走査型赤外顕微鏡：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で直径２５ｎｍ以上のＢＭＤ密度評価を行った。
その結果を図３に示す。
【００３８】
窒素ドープの場合は初期酸素濃度が８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）以上であればＢＭＤ密度が１×１０８／ｃｍ３以上となる。また、窒素がドープしていない場合であっても、初期酸素濃度が１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）より大きければ、ＢＭＤ密度が１×１０８／ｃｍ３以上となり、十分なゲッタリング能力を有する。ＢＭＤ密度が１×１０８／ｃｍ３以上であったエピタキシャルウェーハについて、基板とエピタキシャル層との界面の酸素濃度を測定した結果、すべて５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）未満であった。
以上より、初期酸素濃度が８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）以上であれば、窒素ドープ等により十分なＢＭＤ密度を確保しつつ本発明の界面酸素濃度とすることができ、また、初期酸素濃度が１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）より大きければ窒素ドープ等が無くても十分なＢＭＤ密度を確保しつつ本発明の界面酸素濃度とすることができることがわかる。
【００３９】
（実施例３、比較例３）
初期酸素濃度が１２．８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）のＣＺシリコン基板（Ｐ型、８−１２Ω・ｃｍ）に、Ａｒ雰囲気で１１００〜１２００℃／１時間の熱処理を行ったものと、当該熱処理を行わなかったものをそれぞれ用意し、厚さ３μｍのエピタキシャル層を成長させた。
エピタキシャル層形成後の酸素濃度プロファイルを図４に示す。さらに、デバイス熱処理後の酸素濃度プロファイルを図５に示す。
【００４０】
図４，５に示すように、熱処理温度が高くなるに従い、酸素の外方拡散が促進され、エピタキシャル層界面の酸素濃度が低減しているのが分かる。
熱処理温度が１１５０℃以上であれば、図４に示すようにエピタキシャル成長後に、エピタキシャル層界面の酸素濃度は５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）未満で、この場合は、図５に示すようにデバイス熱処理による界面酸素濃度の上昇を抑制することができることを示している。
【００４１】
（実施例４、比較例４）
初期酸素濃度が８×１０１７〜１６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）のＣＺシリコン基板（Ｐ型、８−１２Ω・ｃｍ）に、それぞれＡｒ雰囲気で１１７０℃／１時間の熱処理を行い、その後厚さ３μｍのエピタキシャル層を形成した。
このエピタキシャルウェーハの酸素濃度プロファイルを測定した結果を図６に示す。また、当該ウェーハのデバイス熱処理後の酸素濃度プロファイルを図７に示す。
【００４２】
図６に示すように、基板の初期酸素濃度が高くなると、エピタキシャル層界面の酸素濃度が高くなる傾向を示している。
初期酸素濃度が高い基板は、デバイス熱処理工程においてバルク中にＢＭＤが形成され、基板中の酸素が消費されるので、基板からの外方拡散が抑制される。その結果、図７に示すように、デバイス熱処理工程後では、どの初期酸素濃度の場合でもエピタキシャル層界面の酸素濃度はほとんど同じような値となる。従って、初期酸素濃度が８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）以上、より好ましくは１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）より大きい値の基板を用いることで、ＢＭＤを効率的に析出させてゲッタリング能力を向上させるとともに、デバイス熱処理によるエピタキシャル層界面の酸素濃度の上昇を抑制できることが分かる。
【００４３】
（実施例５、比較例５）
Ｐ型、０．００１Ω・ｃｍで、初期酸素濃度が１０．４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）のＣＺシリコン基板に、Ａｒ雰囲気で１１７０℃／１時間の熱処理を行って酸素を外方拡散させたものと（実施例５）、当該熱処理を行わなかったもの（比較例５）をそれぞれ用意し、厚さ６μｍのエピタキシャル層をそれぞれ成長させた。
Ａｒ雰囲気で高温熱処理を行わなかった比較例５では、エピタキシャル層界面の酸素濃度が３×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）となり、一方、Ａｒ雰囲気で高温熱処理を行った実施例５では、エピタキシャル層界面の酸素濃度が４×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）となった。
【００４４】
（実施例６、比較例６）
ＣＺシリコン基板（Ｐ型、８−１２Ω・ｃｍ）に、Ａｒ雰囲気で１１７０℃／１時間の熱処理を行って酸素を外方拡散させたものと、当該熱処理を行わなかったものをそれぞれ用意し、厚さ６μｍと厚さ１０μｍのエピタキシャル層をそれぞれ成長させた。これにより、エピタキシャル層界面の酸素濃度が５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）未満で、エピタキシャル層の厚さが６μｍと１０μｍのエピタキシャルウェーハと、エピタキシャル層界面の酸素濃度が５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）以上で、エピタキシャル層の厚さが６μｍと１０μｍのエピタキシャルウェーハを作製した。
これらのエピタキシャルウェーハについて、ＣＣＤ／ＣＩＳデバイスの白キズ及び酸素ストリエーションを評価した。デバイス評価結果を表２に示す。
【００４５】
【表２】
0005846025.tif 000003
【００４６】
エピタキシャル層の厚さが１０μｍであれば、熱処理の有無、及びエピタキシャル層界面の酸素濃度に関係なく、白キズ、ストリエーションは発生しにくい。しかし、エピタキシャル層の厚さが６μｍ程度に薄くなってくると、高温熱処理を行わないとエピタキシャル層界面の酸素濃度が５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ’７９）以上となり、さらにデバイス熱処理により界面酸素濃度が上昇し、白キズ、ストリエーションが発生する。
以上より、本発明はエピタキシャル層の厚さが１０μｍ未満の薄膜エピタキシャル層を形成する場合に好適で、この場合にも、デバイス熱処理後のエピタキシャル層界面の酸素濃度を十分低減することができ、これにより、白キズやストリエーションの発生を確実に抑制することができる。
【００４７】
なお、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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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