(57)【要約】      （修正有）【課題】面内抵抗が均一なＦＺ法（フローティングゾーン法）によるシリコンウェーハの製造方法を提供する。【解決手段】シリコン原料を部分的に加熱溶融して溶融帯を形成し、該溶融帯からシリコン単結晶１０を成長させるＦＺ法により不純物をドープしたシリコン単結晶インゴットから得られるシリコンウェーハの製造方法であって、製品ウェーハの抵抗保証直径Ｗ１よりも25mm以上大きな直径Ｗで、前記シリコン単結晶１０の直胴部１２を形成する工程と、該直胴部１２の外周面１２ａを製品規格直径Ｗ２まで研削する工程とを含む。前記不純物は、リン、又はボロンであり、前記不純物のドーピングは、前記溶融帯に前記不純物をガスドープする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン原料を部分的に加熱溶融して溶融帯を形成し、該溶融帯からシリコン単結晶を成長させるＦＺ法により不純物をドープしたシリコン単結晶インゴットから得られるシリコンウェーハの製造方法であって、
製品ウェーハの抵抗保証直径よりも25mm以上大きな直径で、前記シリコン単結晶の直胴部を形成する工程と、該直胴部の外周面を製品規格直径まで研削する工程とを含むことを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記不純物は、リン、又はボロンである請求項１に記載のシリコンウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記不純物のドーピングは、前記溶融帯に前記不純物をガスドープしてなる請求項１又は２に記載のシリコンウェーハの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法によって製造され、半径方向抵抗値のバラツキが、ＲＲＧ換算で7％以内であるシリコンウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハの製造方法、特に、シリコン原料を部分的に加熱溶融して溶融帯を形成し、該溶融帯からシリコン単結晶を成長させる、いわゆるＦＺ法によって製造されたシリコン単結晶インゴットを用いたシリコンウェーハの製造方法、及びそれにより得られたシリコンウェーハに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、シリコン単結晶成長方法としては、主に、ＣＺ法（チョクラルスキー法）及びＦＺ法（フローティングゾーン法）が挙げられる。これらの方法のうち、特にＦＺ法は、シリコン原料を部分的に加熱溶融して溶融帯を形成し、該溶融帯からシリコン単結晶を成長させるという方法であり、石英ルツボを使用しないことから、酸素や重金属などの不純物汚染が少ないことや、高抵抗率の単結晶が成長できるなどの利点がある。
【０００３】
また、低抵抗のシリコンウェーハを製造するため、ボロンやリン等の不純物（ドーパント）をシリコン単結晶にドープする方法が挙げられる。ただし、近年のシリコン単結晶の大口径化の流れに伴って、製造されたシリコンウェーハの面内でドーパント濃度が不均一となる結果、ウェーハ面内で抵抗率のバラツキが発生するという問題があった。ＦＺウェーハは、パワートランジスタ等のディスクリートデバイスに使用され、高耐圧が要求されることから、ウェーハ面内での抵抗率分布の高い均一性が必要となる。
【０００４】
そのため、従来では、シリコン原料及びシリコン単結晶の、回転数、回転角度及び／又は送り速度を制御することによって、上記のウェーハ面内抵抗のバラツキを抑える方法が行われている。例えば、特許文献１では、原料シリコン結晶素材及び成長中の前記単結晶を共に回転させ、かつ、前記単結晶の回転の方向を正転と逆転とで交互に行いながら該単結晶を成長させ、前記正転における一定速度域での正回転角度と、前記逆転における一定速度域での逆回転角度との比を0.1〜0.6とし、前記正転又は逆転における回転速度が10〜30ｒｐｍとすることで、結晶の面内抵抗率分布の均一化を図るシリコン単結晶の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２６６１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１などに示すようなシリコン原料及びシリコン単結晶の回転数等を制御する技術を用いた場合であっても、成長時のシリコン単結晶の外周部では、溶融したシリコンが対流することによってドーパントの濃度が低下するため、抵抗率が高くなり、面内抵抗の均一化という問題は依然として解決できていない。
【０００７】
本発明の目的は、面内抵抗が均一なウェーハを、安定して得ることができるシリコンウェーハの製造方法及びシリコンウェーハを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、シリコン原料を部分的に加熱溶融して溶融帯を形成し、該溶融帯からシリコン単結晶を成長させるとともに、該シリコン単結晶に不純物のドーピングを行う、ＦＺ法により得られたシリコン単結晶インゴットを用いるシリコンウェーハの製造方法について、上記の課題を解決するため検討を重ねた結果、製品ウェーハの抵抗保証直径よりも25mm以上大きな直径で、前記シリコン単結晶の直胴部を形成する工程と、該直胴部の外周面を製品規格直径まで研削する工程とを行うことで、抵抗が高い外周部分を確実に除去できる結果、面内抵抗が均一なウェーハを、安定して得ることができることを見出した。
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）シリコン原料を部分的に加熱溶融して溶融帯を形成し、該溶融帯からシリコン単結晶を成長させるＦＺ法により不純物をドープしたシリコン単結晶インゴットから得られるシリコンウェーハの製造方法であって、製品ウェーハの抵抗保証直径よりも25mm以上大きな直径で、前記シリコン単結晶の直胴部を形成する工程と、該直胴部の外周面を製品規格直径まで研削する工程とを含むことを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
【００１０】
（２）前記不純物は、リン又はボロンである上記（１）に記載のシリコンウェーハの製造方法。
【００１１】
（３）前記不純物のドーピングは、前記溶融帯に前記不純物をガスドープしてなる上記（１）又は（２）に記載のシリコンウェーハの製造方法。
【００１２】
（４）上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の製造方法によって製造され、面内抵抗値のバラツキが、ＲＲＧ換算で7％以内であるシリコンウェーハ。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、面内抵抗が均一なウェーハを、安定して得ることができるシリコンウェーハの製造方法及びシリコンウェーハの提供が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】(ａ)は、ＦＺ法によって製造されたシリコン単結晶インゴットの一例を示す正面図であり、 (ｂ)は(ａ)のＩ−Ｉ断面を示した図である。
【図２】(ａ)及び(ｂ)は、本発明に用いられる製造装置の外周研削機について、模式的に示した斜視図であって、(ａ)は、外周研削するためシリコン単結晶インゴットを外周研削機にセットした状態、(ｂ)は、シリコン単結晶インゴットを取り外した状態を示す。
【図３】(ａ)は、実施例のウェーハについて、ウェーハ中心を通る種々の直系状で、ＲＲＧを測定した結果を示すグラフであり、(ｂ)は、(ａ)のウェーハ外周部5mmの範囲でのＲＲＧの分布を示すヒストグラム化したグラフである。
【図４】(ａ)は、比較例のウェーハについて、ウェーハ中心を通る種々の直系状で、ＲＲＧを測定した結果を示すグラフであり、(ｂ)は、(ａ)のウェーハ外周部5mmの範囲でのＲＲＧの分布を示すヒストグラム化したグラフである。
【図５】ＲＲＧの算出方法を説明するため、抵抗率を測定したポイントを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明による製造方法は、図１(ａ)に示すように、ＦＺ法により得られたシリコン単結晶インゴット１０を用いるシリコンウェーハの製造方法であって、図１(ｂ)に示すように、製品ウェーハの抵抗保証直径Ｗ１よりも25mm以上大きな直径Ｗで、前記シリコン単結晶１０の直胴部１２を形成する工程と、該直胴部１２の外周面１２ａを、製品規格直径Ｗ２まで研削する工程とを含むことを特徴とする。
【００１６】
上記構成を採用することで、ドープした不純物の濃度が低くなって、抵抗率が高くなる傾向にある前記ウェーハの外周部分を研削して除去できる結果、前記抵抗保証直径Ｗ１の範囲内において抵抗率のバラツキが小さなウェーハを、安定して製造することができる。
【００１７】
前記製品ウェーハの抵抗保証直径Ｗ１よりも25mm以上大きな直径Ｗで、前記シリコン単結晶１０の直胴部１２を形成するのは、抵抗率が高い前記シリコンウェーハの外周部分を、その後の研削工程で確実に除去するためであり、25mm未満の場合には、抵抗率が高い前記ウェーハの外周部分を十分に除去できず、前記抵抗保証直径Ｗ１の範囲内において抵抗率のバラツキが大きくなる恐れがあるからである。
【００１８】
また、前記抵抗保証直径Ｗ１は、前記直胴部の直径Ｗの10％以上とすることが好ましい。前記抵抗保証直径Ｗ１が前記直胴部の直径Ｗの10％未満の場合、製品ウェーハの直径が小さくなるだけで、ウェーハ面内の抵抗率のバラツキは変わらないため、歩留まりの点から好ましくないためである。
【００１９】
ここで、ＦＺ法により得られたシリコン単結晶インゴット１０とは、シリコン原料を加熱溶融して溶融帯を形成し、該溶融帯からシリコン単結晶を成長させた単結晶インゴットであり、図１(ａ)に示すように、コーン部１１、直胴部１２及びテール部１３を有する。
【００２０】
なお、本発明の前記製品ウェーハの抵抗保証直径Ｗ１とは、実際に製品として要求されている抵抗率を有するシリコンウェーハの直径のことをいい、実際に外周研削の結果得られるウェーハ１２の直径（製品規格直径Ｗ２）よりも所定幅だけ小さい。抵抗保証直径Ｗ１のサイズについては、特に限定はされず、顧客等の要求に応じて適宜選択することができる。
また、前記製品規格直径Ｗ２とは、シリコン単結晶インゴット１０を外周研削した結果得られる実際のウェーハの直径である。前記製品規格直径Ｗ２は、前記抵抗保証直径Ｗ１に加えて製品として使用しないウェーハ外周部分を含んでいるため、前記抵抗保証直径Ｗ１よりも所定幅だけ大きい。具体的なサイズについては、特に限定はされず、抵抗保証直径Ｗ１の大きさによって種々の大きさを有する。また、図１(ｂ)では、抵抗保証直径Ｗ１と製品規格直径Ｗ２との差（Ｗ２−Ｗ１）が実際よりも大きく示されているが、これはそれぞれの直径Ｗ１、Ｗ２の説明をしやすくするため便宜的に示したものであり、実際のシリコンウェーハでは、抵抗保証直径Ｗ１と製品規格直径Ｗ２との差（Ｗ１−Ｗ１）は図
１(ｂ)で示す場合よりも小さく、通常10mm程度である。
【００２１】
また、本発明による製造方法では、特に、不純物を多くドープし、抵抗率が低いシリコンウェーハに適用することで顕著な効果が発揮されるが、前記シリコン単結晶に所定の不純物をドープする必要があるが、前記不純物は、リン又はボロンであることが好ましい。リンやボロンは偏析係数がより１に近く、砒素等のその他のドープガスと比較して使用が比較的容易だからである。
【００２２】
さらに、前記不純物のドーピング方法は、結晶成長中に前記不純物をガスドープする方法、又は、結晶成長後に中性子照射法によって不純物をドープする方法が考えられ、いずれの方法を用いても構わないが、本発明の効果がより顕著に発揮できるという点や、製造コストの点からは、前記結晶成長中の溶融帯に前記不純物をガスドープしてなることが好ましい。中性子照射法を用いた場合、面内抵抗の均一性の高いシリコンウェーハが得られるものの、製造に長時間を要旨、製造コストが高騰するため好ましくない。
【００２３】
ここで、上記の研削工程は、例えば図２(ｂ)に示すように、研削手段５１及び一対の固定保持手段５２を有する外周研削機５０を用いて行うことができる。このような外周研削機５０を用いれば、図２(ａ)に示すように、前記固定保持手段５２によって、前記シリコン単結晶インゴット１０を固定保持し、研削手段５１によって、前記インゴット１０を円筒状に研削することができる。
【００２４】
そして、本発明の製造方法によって得られたシリコンウェーハは、面内の抵抗値バラツキが、ＲＲＧ換算で７％以内である高品質なシリコンウェーハとなる。
【００２５】
なお、上述のＲＲＧ（Resistivity Radial Gradient）とは、ウェーハ面内をＸ方向又はＸ−Ｙ方向に任意に測定し、その測定結果に対し下式によって算出されたものを指す。例えば、図５に示すように、Ｘ方向の任意の５箇所（Ｐ１〜Ｐ５）について抵抗率（Ｐ１Ｒ〜Ｐ５Ｒ）を測定した場合、以下のようにＲＲＧが算出される。
ＲＲＧ（％）＝STDEV（Ｐ１ｔ，Ｐ２ｔ，Ｐ３ｔ，Ｐ４ｔ，Ｐ５ｔ）×3
Ｐｎｔ＝（ＰｎＲ−AVE（Ｐ１Ｒ，Ｐ２Ｒ，Ｐ３Ｒ，Ｐ４Ｒ，Ｐ５Ｒ））／AVE（Ｐ１Ｒ，Ｐ２Ｒ，Ｐ３Ｒ，Ｐ４Ｒ，Ｐ５Ｒ）×100
ｎ：１〜５
【００２６】
なお、上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。
【実施例】
【００２７】
（実施例）
実施例として、シリコン原料を部分的に加熱溶融して溶融帯を形成し、該溶融帯からシリコン単結晶を成長させるとともに、該シリコン単結晶にリンのガスドープを行うＦＺ法によって製造された、コーン部１１、直胴部１２及びテール部１３を有するシリコン単結晶インゴット１０（図１(ａ)）を製造した。なお、前記直胴部１２は、図１(ｂ)に示すように、製品ウェーハの抵抗保証直径Ｗ１（115mm）よりも25mm大きな直径（140mm）で形成した。その後、前記直胴部１２の外周面１２ａを前記製品規格直径Ｗ２（125mm）まで円筒研削し、円筒研削したインゴットを、スライスし、各種研削・研磨を施すことによって、抵抗保証直径115mmのシリコンウェーハのサンプルを20枚製造した。
【００２８】
（比較例）
比較例として、製品ウェーハの抵抗保証直径Ｗ１よりも15mm大きな直径（130mm）で形成したこと以外は、実施例と同様の条件によって、抵抗保証直径115mmのシリコンウェーハのサンプルを20枚製造した。
【００２９】
（評価方法）
（１）４端針抵抗測定器を用いて1mmピッチにて、ウェーハ面内の抵抗率を測定し、実施例及び比較例で得られた各サンプルについての、ＲＲＧ（％）を算出した。ＲＲＧは、各サンプルの抵抗保証直径（115mm）について算出し、算出結果は、実施例のサンプルについては図３(ａ)、比較例のサンプルについては図４(ａ)に示す。
【００３０】
（２）上記（１）で得られたＲＲＧ（％）の値から、実施例及び比較例の各サンプルについて、抵抗保証直径（115mm）のうちのウェーハの外周部5mm部分（0〜5mm及び110〜115mmの部分）のＲＲＧ分布（ウェーハ外周部から内周へ5ポイントずつの計10ポイントについての測定値）について算出した。算出結果は、実施例のサンプルについては図３(ｂ)、比較例のサンプルについては図４(ｂ)に示す。
【００３１】
図３(ａ)及び図４(ａ)から、実施例のサンプルの抵抗率は、比較例のサンプルに比べて、ウェーハ外周部でのRRGの上昇がなく、より抵抗率の分布が均一であることがわかった。
また、図３(ｂ)及び図４(ｂ)から、ウェーハ外周部での抵抗率のバラツキについても、実施例のサンプルが比較例のサンプルに比べてバラツキが少ないことがわかった。
【００３２】
また、上記実施例では、製品の抵抗保証直径Ｗ１が115mmの場合についてのみ示しているが、90mm、140mm、190mmについても、それぞれ、115mm、165mm、215mmと、20mm以上インゴットの直胴部を研削することによって、ＲＲＧのバラツキが7％以下となり、良好な結果を示すことがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
この発明によれば、面内抵抗が均一なウェーハを、安定して得ることができるシリコンウェーハの製造方法及びシリコンウェーハの提供が可能となる。
【符号の説明】
【００３４】
１０    単結晶インゴット
１１    コーン部
１２    直胴部
１３    テール部
５０    外周研削機
５１    研削手段
５２    固定保持手段
Ｗ      直胴部の直径
Ｗ１    製品ウェーハ規格直径
【図１】
2011098847.tif 000003
【図２】
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【図５】
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【図３】
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【図４】
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