JPH088263A

JPH088263A - 半導体基板

Info

Publication number: JPH088263A
Application number: JP13680594A
Authority: JP
Inventors: Koji Sueoka; 浩治末岡
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-06-20
Filing date: 1994-06-20
Publication date: 1996-01-12

Abstract

(57)【要約】【構成】１０×１０¹⁷個／ｃｍ³ の酸素濃度を有する
とともに、裏面１０ｂから基板の略１／２の厚みまでの
領域１０ｃに、１×１０¹⁷個／ｃｍ³ の濃度の炭素を含
有している半導体基板。【効果】酸素含有量が少ないため、高温熱処理を施す
ことなく、表面１０ａから半導体基板１０の厚みｔの略
１／２までの領域にＤＺ層を形成することができ、ピッ
トの発生や酸化膜の耐圧不良の発生を防止することがで
きる。一方、所定濃度のＣ含有領域に自由体積を形成す
ることができ、酸素濃度が少なくても酸素析出反応を進
行させることができる。このため、ＬＳＩ製造時に行わ
れる約１０００℃で１６時間程度の熱処理の際、同時に
裏面１０ｂから半導体基板１０の厚みｔの略１／２まで
の領域に酸素析出物を形成することができ、微小欠陥を
発生させてＩＧ層を形成することができる。したがっ
て、Ｆｅにより半導体基板１０が汚染された場合でもＦ
ｅをこのＩＧ層に吸着させることができ、積層欠陥の発
生を防止することができ、この結果、積層欠陥に伴うリ
ーク電流の増大を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体基板に関し、より
詳細にはＬＳＩ等の集積回路形成用の基板として用いら
れる単結晶シリコン（Ｓｉ）の半導体基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ等の集積回路形成用基板として用
いられている半導体基板の大部分は、石英るつぼ内に充
填されたＳｉ溶融液を回転させながら引き上げるチョク
ラルスキー法（ＣＺ法）と呼ばれる引き上げ方法によっ
て形成された単結晶Ｓｉから製造されている。

【０００３】単結晶ＳｉをこのようなＣＺ法を用いて成
長させると、石英るつぼ自身がＳｉ溶融液に溶解して酸
素を溶出し、一般的にこの酸素は固液界面からＳｉイン
ゴット中に（１５〜２０）×１０¹⁷個／ｃｍ³ の濃度で
取り込まれる。

【０００４】一方、例えばＬＳＩ製造時の代表的熱処理
温度である１０００℃では、単結晶Ｓｉ中の酸素の固溶
度は約３×１０¹⁷個／ｃｍ³ であり、１０００℃以下で
はさらに小さい値となっており、したがって単結晶Ｓｉ
内に含有された酸素は常に過飽和状態になっている。こ
のため、ＬＳＩ製造における熱処理時には酸素が単結晶
Ｓｉ半導体基板（以下、単に半導体基板と記す）内に析
出し、ＳｉＯ_X 構造に変化する。すると、体積が膨張し
てこの周囲に歪みが生じる場合があり、歪みが生じると
転位ループや結晶欠陥等の微小欠陥が発生する。

【０００５】これらの微小欠陥が前記半導体基板の表面
から数μｍの範囲（ＬＳＩ素子の活性領域）に存在する
場合、酸化膜耐圧の低下やリーク電流の発生等が生じ、
ＬＳＩにとって有害となる。他方、前記半導体基板の表
面から十分離れた内部のみに存在する場合、この微小欠
陥がＦｅ（鉄）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）等の重
金属の汚染物質を吸着し、この汚染物質を前記素子の活
性領域から除去するいわゆるゲッタリング作用が働くた
め、高品位のＬＳＩを製造する上で有用となる。

【０００６】上記の理由により、酸素濃度が（１５〜２
０）×１０¹⁷個／ｃｍ³ である前記半導体基板では、そ
の表面に前記微小欠陥が存在しない無欠陥層（以下、Ｄ
Ｚ（Denuded Zone）層と記す）を形成するとともに、そ
の内部に前記微小欠陥が存在する欠陥層（以下、ＩＧ
（Intrinsic gettering)層と記す）を形成するための熱
処理が施されている。具体的には、例えば前記半導体基
板に窒素雰囲気中１１００〜１２００℃で４時間程度の
熱処理を施し、酸素を外方に拡散させることにより表面
近傍における酸素濃度を低下させ（ＤＺ層の形成）、次
いで窒素雰囲気中約７００℃で４時間程度の熱処理を施
し、前記半導体基板の内部に前記酸素析出物を高密度に
生成させる。この後、ＬＳＩ製造時における酸素雰囲気
中約１０００℃で１６時間程度の酸化処理の際、前記酸
素析出物から前記微小欠陥を発生させる（ＩＧ層の形
成）。

【０００７】ところで、酸素濃度が（１５〜２０）×１
０¹⁷個／ｃｍ³ である前記半導体基板においては、含有
酸素濃度が高いため、インゴットを引き上げた時点で前
記酸素析出物が生成されているという問題があった。こ
の問題を解決するため、酸素濃度が（５〜１５）×１０
¹⁷個／ｃｍ³ の範囲に制御された低酸素濃度の半導体基
板が用いられ始めている。

【０００８】また、酸素濃度が（１０〜１５）×１０¹⁷
個／ｃｍ³ を有する半導体基板を用い、この表面側から
３〜５μｍの箇所にイオン注入法により炭素を４×１０
¹⁶個／ｃｍ³ 注入した後、熱処理を施して表面近傍の酸
素を外方に拡散させる方法が提案されている（特開平３
−８４９３１号公報）。この方法により、前記半導体基
板の表面に酸素析出物や微小欠陥が存在しないＤＺ層の
形成を図る一方、炭素の注入箇所に酸素析出物や微小欠
陥が存在するＩＧ層の形成を図っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記した酸素濃度が
（５〜１５）×１０¹⁷個／ｃｍ³ である半導体基板にお
いては、含有酸素濃度が低いため、酸素析出物が生成し
難く、したがってＩＧ層の形成が困難であるという課題
があった。この結果、ＬＳＩの製造中にＦｅ、Ｎｉ、Ｃ
ｕ等の重金属により半導体基板が汚染された場合、これ
らの重金属はＩＧ層に吸着されることなく前記半導体基
板の表面に積層欠陥を形成し、この積層欠陥によりリー
ク電流が増大する等の課題があった。

【００１０】また、上記した酸素濃度が（１５〜２０）
×１０¹⁷個／ｃｍ³ である半導体基板においては、含有
酸素濃度が高く、インゴットを引き上げた時点で酸素析
出物が生成してこの周囲に歪みが発生する場合が多いた
め、半導体基板の表面に形成される酸化膜の絶縁耐圧が
劣る等の課題があった。またこのような高い酸素濃度を
有する半導体基板においては、酸素を外方に拡散させて
半導体基板の表面近傍にＤＺ層を形成するため、上記し
た１１００〜１２００℃の高温熱処理を必要とする。こ
の熱処理の際、熱処理炉中に含まれる微量の前記重金属
により半導体基板の表面が汚染され易いため、この重金
属が核となって半導体基板の表面近傍にピットが発生
し、このピットにより酸化膜の絶縁耐圧不良が生じると
いう課題もあった。

【００１１】また、上記した（１０〜１５）×１０¹⁷個
／ｃｍ³ 程度の酸素濃度を有する半導体基板の表面から
Ｃを注入した後、酸素を外方に熱処理・拡散させる方法
においては、Ｃ注入濃度が低いため、前記半導体基板の
表面近傍に酸素析出物が析出するおそれがあり、ＤＺ層
の形成が困難であるという課題があった。またこれを防
止するための熱処理を施すと、前記ピットが発生し、酸
化膜の耐圧不良が生じるという課題があった。

【００１２】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、酸素濃度が（５〜１５）×１０¹⁷個／ｃｍ³
である半導体基板の内部にＩＧ層を形成することがで
き、重金属により半導体基板が汚染された場合でもこれ
らの重金属をＩＧ層に吸着させることができ、この結
果、積層欠陥の発生とこれに伴うリーク電流の増大とを
防止することができる半導体基板を提供することを目的
としている。

【００１３】また、酸素濃度が（１５〜２０）×１０¹⁷
個／ｃｍ³ である半導体基板の表面近傍に、高温の熱処
理を施すことなくＤＺ層を形成することができ、熱処理
時における重金属汚染を防止することができ、この結
果、ピットの発生や酸化膜の耐圧不良の発生を防止する
ことができる半導体基板を提供することを目的としてい
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る半導体基板は、酸素濃度が５×１０¹⁷〜
１５×１０¹⁷個／ｃｍ³ である半導体基板であって、該
半導体基板の裏面から２／３の厚み以下の範囲に、１０
¹⁷〜１０¹⁸個／ｃｍ³ の濃度の炭素を含有していること
を特徴としている（１）。

【００１５】また本発明に係る半導体基板は、酸素濃度
が１５×１０¹⁷〜２０×１０¹⁷個／ｃｍ³ である半導体
基板であって、該半導体基板の表面から２／３の厚み以
下の範囲に、１０¹⁷〜１０¹⁸個／ｃｍ³ の濃度の炭素を
含有していることを特徴としている（２）。

【００１６】

【作用】酸素濃度が（５〜１５）×１０¹⁷個／ｃｍ³ で
ある半導体基板にイオン注入法等によりＣ（炭素）が注
入されると、下記の数１に示すように前記ＣはＳｉ位置
に置換され、自由体積 3/2ＶとＳｉＣとが形成される。

【００１７】

【数１】

【００１８】また前記自由体積 3/2Ｖが存在する場合、
下記の数２に示すように前記半導体基板中の酸素はＳｉ
と反応し、酸素析出物（例えばＳｉＯ₂ ）と格子間Ｓｉ
（Ｉ）とが形成される。

【００１９】

【数２】

【００２０】すなわち所定濃度のＣが存在すると、この
存在領域の半導体基板内にＳｉＣが形成され、これに伴
って自由体積 3/2Ｖが形成され、数２に示した反応が右
方向に進行し、酸素濃度が（５〜１５）×１０¹⁷個／ｃ
ｍ³ の場合でも酸素析出物が形成されることとなる。す
るとこの周囲に歪みが生じ易くなり、この歪みが生じる
と微小欠陥が発生し、この結果、前記半導体基板のＣ含
有領域にＩＧ層が形成されることとなる。

【００２１】Ｃ濃度が１０¹⁷個／ｃｍ³ 未満では自由体
積3/2 Ｖの形成量が少ないため、前記酸素析出物はほと
んど形成されぬ一方、Ｃ濃度が１０¹⁸個／ｃｍ³ を超え
ると、Ｃは格子間位置にも存在して拡散し易くなり、こ
の結果、前記半導体基板の表面近傍にまで前記酸素析出
物や前記微小欠陥が形成されるおそれが出てくる。

【００２２】また、酸素濃度が（１５〜２０）×１０¹⁷
個／ｃｍ³ である半導体基板は含有酸素濃度が高いた
め、インゴット引き上げ時点ですでに酸素析出物が生成
している。この場合においても前記半導体基板に所定濃
度のＣが注入されると、上記の数１に示すようにこの存
在領域内にＳｉＣが形成され、これに伴って自由体積 3
/2Ｖが形成されることとなる。すると、この自由体積 3
/2Ｖにより前記酸素析出物の周囲に生じる歪みが緩和さ
れ、転位や積層欠陥の発生が防止され、この結果、ＤＺ
層が形成されることとなる。

【００２３】上記構成の半導体基板（１）によれば、酸
素濃度が５×１０¹⁷〜１５×１０¹⁷個／ｃｍ³ である半
導体基板であって、該半導体基板の裏面から２／３の厚
み以下の範囲に、１０¹⁷〜１０¹⁸個／ｃｍ³ の濃度のＣ
を含有されており、酸素濃度が少ないため、窒素雰囲気
中１１００〜１２００℃で４時間程度の高温（酸素外方
拡散）熱処理を施すことなく、表面から前記半導体基板
の厚みの約１／３以上までの領域にＤＺ層を形成し得る
こととなり、この結果、ピットの発生や酸化膜の耐圧不
良を防止し得ることとなる。一方、所定濃度のＣ含有領
域には自由体積3/2Ｖが形成され、少ない酸素濃度でも
酸素析出反応を進行させ得ることとなる。このためＬＳ
Ｉ製造時に行われる酸素雰囲気中約１０００℃で１６時
間程度の表面酸化処理の際、同時に裏面から前記半導体
基板の厚みの２／３以下までの領域に酸素析出物を形成
し得ることとなり、微小欠陥を発生させてＩＧ層を形成
し得ることとなる。したがって、重金属により前記半導
体基板が汚染された場合でも前記重金属を前記ＩＧ層に
吸着させて積層欠陥の発生を防止し得ることとなり、こ
の結果、前記積層欠陥の発生に伴うリーク電流の増大防
止を図り得ることとなる。

【００２４】また上記構成の半導体基板（２）によれ
ば、酸素濃度が１５×１０¹⁷〜２０×１０¹⁷個／ｃｍ³
であり、含有酸素濃度が高く、インゴット引き上げ時点
ですでに酸素析出物が生成している。このような状態下
で表面から所定濃度のＣが注入されると、Ｃ存在領域内
に自由体積 3/2Ｖが形成されるため、前記酸素析出物の
周囲に生じる歪みが前記自由体積 3/2Ｖにより確実に緩
和されることとなる。したがって高温の熱処理を施すこ
となく、転位や積層欠陥の発生を防止し、ＤＺ層を形成
し得ることとなり、この結果、ピットの発生や酸化膜の
耐圧不良の発生を防止し得ることとなる。

【００２５】

【実施例及び比較例】以下、本発明に係る半導体基板の
実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る
半導体基板の実施例（１）を模式的に示した断面図であ
り、図中１０は１０×１０¹⁷個／ｃｍ³ の酸素濃度を有
する半導体基板を示している。半導体基板１０の厚みｔ
は約６４０μｍであり、半導体基板１０の裏面１０ｂか
ら３００μｍ（約1/2 ｔ）までの全領域１０ｃには、イ
オン注入法により注入されたＣを１×１０¹⁷個／ｃｍ³
（分母は注入領域の単位体積）の濃度で含有している。
このものを製造する場合、窒素雰囲気中１１００〜１２
００℃、４時間程度の熱処理及び窒素雰囲気中約７００
℃、４時間程度の熱処理は施さない。

【００２６】このように構成された実施例（１）の半導
体基板１０を用い、ＬＳＩ製造時に実施される約１００
０℃で１６時間程度の熱処理を施した後、厚み方向の酸
素析出量を測定した。なお酸素析出量は、ＦＴＩＲ（フ
ーリエ変換型赤外吸収法）により前記熱処理前後の格子
間酸素濃度をそれぞれ測定し、熱処理前の値から熱処理
後の値を差し引いて求めた。また比較例としてＣを含有
していない従来の酸素濃度が１０×１０¹⁷個／ｃｍ³ で
ある半導体基板を用い、実施例（１）のものと同様、約
１０００℃で１６時間程度の熱処理を施した後における
厚み方向の酸素析出量を測定した。測定結果を図２、図
３に示す。

【００２７】これらの測定結果から明らかなように、Ｃ
を含有していない比較例のものの場合、酸素析出量は全
厚み方向にわたって約０．５×１０¹⁷個／ｃｍ³ と少な
かった（図３）。一方、実施例（１）のものの場合、表
面１０ａから約３００μｍまでにおける酸素析出量は約
０．５×１０¹⁷個／ｃｍ³ と少なく、また約３００μｍ
から裏面１０ｂまでにおいては約６．５×１０¹⁷個／ｃ
ｍ³ と急増していた（図２）。

【００２８】次に、実施例（１）に係る半導体基板１０
を用い、この表面１０ａからＦｅを窒素雰囲気中約９０
０℃で２０分間拡散させ、さらに酸素雰囲気中約１１０
０℃で１６時間程度の酸化処理を施した後、表面１０ａ
の積層欠陥密度を測定した。なお、積層欠陥密度は半導
体基板の表面１０ａに選択エッチング処理を施し、光学
顕微鏡を用いた観察方法により求めた。また比較例とし
てＣを含有していない従来の酸素濃度が（５〜１５）×
１０¹⁷個／ｃｍ³ である半導体基板を用い、実施例
（１）のものと同様、Ｆｅを拡散させて酸化処理を施し
た後における表面の積層欠陥密度を測定した。測定結果
を図４に示す。

【００２９】図４から明らかなように、Ｃを含有してい
ない比較例のものの場合、積層欠陥密度は略５００個／
ｃｍ² と多かったが、他方、実施例（１）のものの場合
は極めて少なかった。

【００３０】これらの結果から明らかなように、実施例
（１）に係る半導体基板１０では、酸素含有量が少ない
ため、窒素雰囲気中１１００〜１２００℃で４時間程度
の高温（酸素外方拡散）熱処理を施すことなく、表面１
０ａから半導体基板１０の厚みｔの約１／２までの領域
にＤＺ層を形成することができ、この結果、ピットの発
生や酸化膜の耐圧不良の発生を防止することができる。
一方、所定濃度のＣ含有領域に自由体積 3/2Ｖを形成す
ることができ、酸素濃度が低い１０×１０¹⁷個／ｃｍ³
の場合でも酸素析出反応を進行させることができる。こ
のためＬＳＩ製造時に行われる約１０００℃で１６時間
程度の熱処理の際、同時に裏面１０ｂから半導体基板１
０の厚みｔの略１／２までの領域に酸素析出物を形成す
ることができ、微小欠陥を発生させてＩＧ層を形成する
ことができる。したがって、Ｆｅ等により半導体基板１
０が汚染された場合でもＦｅ等をこのＩＧ層に吸着させ
ることができ、積層欠陥の発生を防止することができ、
この結果、積層欠陥の発生に伴うリーク電流の増大を防
止することができる。

【００３１】なお、実施例（１）では酸素濃度が１０×
１０¹⁷個／ｃｍ³ である半導体基板１０の場合について
説明したが、別の実施例では酸素濃度が５〜９×１０¹⁷
個／ｃｍ³ 、１１〜１５×１０¹⁷個／ｃｍ³ である半導
体基板の場合でも、実施例（１）の場合と略同様の効果
を得ることが可能である。

【００３２】また、実施例（１）ではＣ濃度が１×１０
¹⁷個／ｃｍ³ であるものについて説明したが、別の実施
例ではＣを２×１０¹⁷個／ｃｍ³ 〜１０×１０¹⁷個／ｃ
ｍ³含有しているものでも、実施例（１）のものと略同
様の効果を得ることが可能である。

【００３３】また、実施例（１）では半導体基板１０の
裏面１０ｂから約1/2 ｔまでの全領域１０ｃにＣを含有
したものについて説明したが、別の実施例では図５
（ａ）に示した裏面１１ｂから約2/3 ｔまでの全領域１
１ｃにＣを含有した半導体基板１１でも、実施例（１）
のものと略同様の効果を得ることが可能である。また、
図５（ｂ）に示した裏面１２ｂから約2/3 ｔまでの範囲
の間１２ｃにＣを含有した半導体基板１２、あるいは図
５（ｃ）に示した約2/3 ｔの近傍領域１３ｃにＣを含有
した半導体基板１３、あるいは図５（ｄ）に示した裏面
１４ｂの近傍領域１４ｃにＣを含有した半導体基板１４
でも、実施例（１）のものと略同様の効果を得ることが
可能である。

【００３４】図６は本発明に係る半導体基板の実施例
（２）を模式的に示した断面図であり、図中２０は酸素
濃度が２０×１０¹⁷個／ｃｍ³ である半導体基板を示し
ている。半導体基板２０は厚みｔが略６４０μｍであ
り、半導体基板２０の表面２０ａから３００μｍ（約1/
2 ｔ）までの全領域２０ｃには、イオン注入法により注
入されたＣを１×１０¹⁷個／ｃｍ³ （分母は注入領域の
単位体積）の濃度で含有している。このものを製造する
場合、窒素雰囲気中１１００〜１２００℃、４時間程度
の熱処理及び窒素雰囲気中約７００℃、４時間程度の熱
処理は施さない。

【００３５】このように構成された実施例（２）の半導
体基板２０を用い、ＬＳＩ製造時に実施される約１００
０℃で１６時間程度の熱処理を施した後、光学顕微鏡に
より表面２０ａのピット発生状況を観察した。なお比較
例（１）としてＣを含有していない酸素濃度が１０×１
０¹⁷個／ｃｍ³ である従来の半導体基板に関し、窒素雰
囲気中１１００〜１２００℃、４時間程度の熱処理、窒
素雰囲気中約７００℃、４時間程度の熱処理及び約１０
００℃で１６時間程度の熱処理を施したものを用いた。
観察結果を図７、図８に示す。

【００３６】これらの観察結果から明らかなように、Ｃ
を含有していない比較例のものの場合、ピットが高密度
に発生していたが（図８）、他方、実施例（２）のもの
の場合、ピットはまったく生じていなかった（図７）。

【００３７】次に、上記熱処理が施された半導体基板２
０を用い、表面２０ａから約1/2 ｔまで、及び約1/2 ｔ
から裏面２０ｂまでの範囲に存在する酸素析出物をＴＥ
Ｍで観察した。観察結果を図９（ａ）（ｂ）に示す。

【００３８】これらの観察結果から明らかなように、Ｃ
を含有した表面２０ａから約1/2 ｔまでの範囲では、酸
素析出物は生成していてもこの周囲に歪み、転位等の発
生がなく（ａ）、他方、約1/2 ｔから裏面２０ｂまでの
範囲に生成した酸素析出物の周囲には転位が発生してい
た（ｂ）。

【００３９】さらに、半導体基板２０を用い、表面２０
ａからＦｅを窒素雰囲気中約９００℃で２０分間拡散さ
せ、さらに酸素雰囲気中約１１００℃で１６時間程度の
酸化処理を施した後、表面２０ａの積層欠陥密度を測定
した。なお比較例として上記した比較例（１）のもの
と、酸素濃度が２０×１０¹⁷個／ｃｍ³ でＣを含有して
いない従来の半導体基板に関し、実施例（２）のものと
同様、Ｆｅを拡散させて酸化処理を施した比較例（２）
のものとを用いた。測定結果を図１０に示す。

【００４０】図１０から明らかなように、比較例（２）
のものではＤＺ層が形成されず、積層欠陥密度は約２０
００個／ｃｍ² と多かったが、ＤＺ層が形成された比較
例（１）のものと略同様、実施例（２）のものでは積層
欠陥密度が約７個／ｃｍ² 程度と少なかった。

【００４１】これらの結果から明らかなように、含有酸
素濃度が高く、インゴット引き上げ時点ですでに酸素析
出物が生成していても、このような酸素析出状態下で表
面２０ａから所定濃度のＣが注入されていれば、Ｃ存在
領域内に自由体積 3/2Ｖが形成されるため、前記酸素析
出物の周囲に生じる歪みを自由体積 3/2Ｖにより緩和さ
せることができる。したがって高温の熱処理を施すこと
なく転位や積層欠陥の発生を防止してＤＺ層を形成する
ことができ、この結果、ピットの発生や酸化膜の耐圧不
良の発生を防止することができる。

【００４２】なお、実施例（２）では酸素濃度が２０×
１０¹⁷個／ｃｍ³ である半導体基板２０の場合について
説明したが、別の実施例では酸素濃度が１５〜１９×１
０¹⁷個／ｃｍ³ である半導体基板の場合でも、実施例
（２）の場合と略同様の効果を得ることが可能である。

【００４３】また、実施例（２）ではＣ濃度を１×１０
¹⁷個／ｃｍ³ 含有しているものについて説明したが、別
の実施例ではＣ濃度を２×１０¹⁷個／ｃｍ³ 〜１０×１
０¹⁷個／ｃｍ³ 含有しているものでも、実施例（２）の
ものと略同様の効果を得ることが可能である。

【００４４】また、実施例（２）では半導体基板２０の
表面２０ａから約1/2 ｔまでの全領域２０ｃにＣを含有
したものについて説明したが、別の実施例では図１１
（ａ）に示した表面２１ａから約2/3 ｔまでの全領域２
１ｃにＣを含有した半導体基板１１、あるいは図１１
（ｂ）に示した表面２２ａの近傍領域２２ｃにＣを含有
した半導体基板２２でも、実施例（１）のものと略同様
の効果を得ることが可能である。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る半導体
基板（１）にあっては、酸素濃度が低いため、窒素雰囲
気中１１００〜１２００℃で４時間程度の高温（酸素外
方拡散）熱処理を施すことなく、表面から前記半導体基
板の厚みの略１／３以上までの領域にＤＺ層を形成する
ことができ、この結果、ピットの発生や酸化膜の耐圧不
良の発生を防止することができる。一方、所定濃度のＣ
含有領域には自由体積 3/2Ｖが形成され、低い酸素濃度
でも酸素析出反応を進行させることができる。このため
ＬＳＩ製造時に行われる酸素雰囲気中約１０００℃で１
６時間程度の表面酸化処理の際、同時に裏面から前記半
導体基板の厚みの２／３以下までの領域に酸素析出物を
形成することができ、微小欠陥を発生させてＩＧ層を形
成することができる。したがって、重金属により前記半
導体基板が汚染された場合でも前記重金属を前記ＩＧ層
に吸着させて積層欠陥の発生を防止することができ、こ
の結果、前記積層欠陥に伴うリーク電流の増大を防止す
ることができる。

【００４６】また本発明に係る半導体基板（２）にあっ
ては、含有酸素濃度が高く、インゴット引き上げ時点で
すでに酸素析出物が生成していても、このような状態下
で表面から所定濃度のＣが注入されていれば、Ｃ存在領
域内に自由体積 3/2Ｖが形成され、前記酸素析出物の周
囲に生じる歪みを前記自由体積 3/2Ｖにより確実に緩和
させることができる。したがって高温の熱処理を施すこ
となく、転位や積層欠陥の発生を防止し、ＤＺ層を形成
することができ、この結果、ピットの発生や酸化膜の耐
圧不良の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体基板の実施例（１）を模式
的に示した断面図である。

【図２】実施例（１）の半導体基板に関し、約１０００
℃で１６時間程度の熱処理を施した後における厚み方向
の酸素析出量の測定結果を示した曲線図である。

【図３】比較例の半導体基板に関し、約１０００℃で１
６時間程度の熱処理を施した後における厚み方向の酸素
析出量の測定結果を示した曲線図である。

【図４】実施例（１）と比較例の半導体基板に関し、こ
れらの表面からＦｅを拡散させ、さらに酸素雰囲気中約
１０００℃で１６時間程度の酸化処理を施した後におけ
る積層欠陥密度の測定結果を示したグラフである。

【図５】別の実施例の半導体基板を模式的に示した断面
図であり、（ａ）は裏面から約2/3 ｔまでの全領域にＣ
を含有したもの、（ｂ）は裏面から約2/3 ｔまでの範囲
の間にＣを含有したもの、（ｃ）は約2/3 ｔ近傍領域に
Ｃを含有したもの、（ｄ）は裏面の近傍領域にＣを含有
したものを示している。

【図６】本発明に係る半導体基板の実施例（２）を模式
的に示した断面図である。

【図７】実施例（２）の半導体基板に関し、約１０００
℃で１６時間程度の熱処理を施した後に光学顕微鏡でピ
ットを観察した場合の図である。

【図８】比較例の半導体基板に関し、窒素雰囲気中１１
００〜１２００℃における４時間程度の熱処理、窒素雰
囲気中約７００℃における４時間程度の熱処理及び約１
０００℃で１６時間程度の熱処理を施した後に光学顕微
鏡でピットを観察した場合の図である。

【図９】実施例（２）の半導体基板に関し、約１０００
℃で１６時間程度の熱処理を施した後、ＴＥＭで観察し
た場合の図であり、（ａ）は表面から厚みの約１／２ま
での範囲に存在する酸素析出物、（ｂ）は厚みの約１／
２から裏面までの範囲に存在する酸素析出物を示してい
る。

【図１０】実施例（１）、比較例（１）及び比較例
（２）の半導体基板に関し、積層欠陥密度の測定結果を
示したグラフである。

【図１１】別の実施例の半導体基板を模式的に示した断
面図であり、（ａ）は表面から約2/3 ｔまでの全領域に
Ｃを含有したもの、（ｂ）表面の近傍領域にＣを含有し
たものを示している。

【符号の説明】

１０半導体基板１０ｂ裏面１０ｃＣ含有領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸素濃度が５×１０¹⁷〜１５×１０¹⁷個
／ｃｍ³ である半導体基板であって、該半導体基板の裏
面から２／３の厚み以下の範囲に、１０¹⁷〜１０¹⁸個／
ｃｍ³ の濃度の炭素を含有していることを特徴とする半
導体基板。
【請求項２】酸素濃度が１５×１０¹⁷〜２０×１０¹⁷
個／ｃｍ³ である半導体基板であって、該半導体基板の
表面から２／３の厚み以下の範囲に、１０¹⁷〜１０¹⁸個
／ｃｍ³ の濃度の炭素を含有していることを特徴とする
半導体基板。