JPH0891993A - シリコン単結晶基板の製造方法および品質管理方法 - Google Patents
シリコン単結晶基板の製造方法および品質管理方法Info
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- JPH0891993A JPH0891993A JP12709195A JP12709195A JPH0891993A JP H0891993 A JPH0891993 A JP H0891993A JP 12709195 A JP12709195 A JP 12709195A JP 12709195 A JP12709195 A JP 12709195A JP H0891993 A JPH0891993 A JP H0891993A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体素子製造工程中のいかなる熱処理によ
っても安定した抵抗率を示す、窒素が添加されたシリコ
ン基板の製造方法および品質管理方法を提供する。 【構成】 単結晶の育成中に窒素が添加されたシリコン
単結晶基板について、少なくとも半導体素子製造工程前
に９００℃〜１２５０℃の間のいずれかの温度で保持し
て約１０分〜１時間加熱し、抵抗率を単結晶育成直後の
値に回復させることを特徴とする。
っても安定した抵抗率を示す、窒素が添加されたシリコ
ン基板の製造方法および品質管理方法を提供する。 【構成】 単結晶の育成中に窒素が添加されたシリコン
単結晶基板について、少なくとも半導体素子製造工程前
に９００℃〜１２５０℃の間のいずれかの温度で保持し
て約１０分〜１時間加熱し、抵抗率を単結晶育成直後の
値に回復させることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、窒素を添加したシリコ
ン単結晶基板の製造方法および品質管理方法に関するも
のである。
ン単結晶基板の製造方法および品質管理方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】シリコン単結晶基板（以下シリコン基板
という。）の製造またはこれを使用する半導体素子製造
においては、シリコン基板は６００℃から１２５０℃の
広範囲の温度範囲で熱処理を受ける。例えば前者におけ
るものとしては、ドナー消去のための約６５０℃、３０
分間の熱処理があり、後者におけるものとしては、酸化
工程、イントリンシックゲッタリングあるいは拡散のた
めの約１２００℃の熱処理などがある。
という。）の製造またはこれを使用する半導体素子製造
においては、シリコン基板は６００℃から１２５０℃の
広範囲の温度範囲で熱処理を受ける。例えば前者におけ
るものとしては、ドナー消去のための約６５０℃、３０
分間の熱処理があり、後者におけるものとしては、酸化
工程、イントリンシックゲッタリングあるいは拡散のた
めの約１２００℃の熱処理などがある。
【０００３】一方、特に高温領域における熱処理におい
て、その際にシリコン基板内に発生する熱応力による結
晶欠陥の発生を防止する目的で、例えば特開昭５７−１
７４９７号に示されているように、シリコン単結晶中に
窒素を添加することが提案されている。
て、その際にシリコン基板内に発生する熱応力による結
晶欠陥の発生を防止する目的で、例えば特開昭５７−１
７４９７号に示されているように、シリコン単結晶中に
窒素を添加することが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、窒素が添加
されたシリコン基板に対し熱処理を施すと、窒素を添加
していないシリコン基板と異なり、その抵抗率が実測値
において、熱処理前後で１０％以上変化してしまう場合
があり、窒素が添加されたシリコン基板の抵抗率を保証
することが困難であった。
されたシリコン基板に対し熱処理を施すと、窒素を添加
していないシリコン基板と異なり、その抵抗率が実測値
において、熱処理前後で１０％以上変化してしまう場合
があり、窒素が添加されたシリコン基板の抵抗率を保証
することが困難であった。
【０００５】本発明は、かかる点に鑑みなされたもので
あり、半導体素子製造工程中のいかなる熱処理によって
も安定した抵抗率を示す、窒素が添加されたシリコン基
板の製造方法および品質管理方法を提供することを目的
としている。
あり、半導体素子製造工程中のいかなる熱処理によって
も安定した抵抗率を示す、窒素が添加されたシリコン基
板の製造方法および品質管理方法を提供することを目的
としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のシリコン
単結晶基板の製造方法は、シリコン単結晶の育成中に窒
素を添加する工程と、前記シリコン単結晶を切断する工
程と、切断されたシリコン単結晶基板を、少なくとも半
導体素子製造工程前に９００℃〜１２５０℃の間のいず
れかの温度で保持して約１０分〜１時間加熱し、抵抗率
を単結晶育成直後の値に回復させる工程とを有すること
を特徴とする。
単結晶基板の製造方法は、シリコン単結晶の育成中に窒
素を添加する工程と、前記シリコン単結晶を切断する工
程と、切断されたシリコン単結晶基板を、少なくとも半
導体素子製造工程前に９００℃〜１２５０℃の間のいず
れかの温度で保持して約１０分〜１時間加熱し、抵抗率
を単結晶育成直後の値に回復させる工程とを有すること
を特徴とする。
【０００７】請求項２記載のシリコン単結晶基板の製造
方法は、請求項１記載のシリコン単結晶基板の製造方法
において、添加される前記窒素の濃度は、３×１０14at
oms／cm3以上であることを特徴とする。
方法は、請求項１記載のシリコン単結晶基板の製造方法
において、添加される前記窒素の濃度は、３×１０14at
oms／cm3以上であることを特徴とする。
【０００８】請求項３記載のシリコン単結晶基板の製造
方法は、請求項１又は請求項２記載のシリコン単結晶基
板の製造方法において、前記シリコン単結晶の育成は、
ＦＺ法で行うことを特徴とする。
方法は、請求項１又は請求項２記載のシリコン単結晶基
板の製造方法において、前記シリコン単結晶の育成は、
ＦＺ法で行うことを特徴とする。
【０００９】請求項４記載のシリコン単結晶基板の製造
方法は、請求項１〜３いずれか記載のシリコン単結晶基
板の製造方法において、前記熱処理は、ウェット酸素雰
囲気、ドライ酸素雰囲気又は窒素雰囲気のいずれか１つ
で行われることを特徴とする。
方法は、請求項１〜３いずれか記載のシリコン単結晶基
板の製造方法において、前記熱処理は、ウェット酸素雰
囲気、ドライ酸素雰囲気又は窒素雰囲気のいずれか１つ
で行われることを特徴とする。
【００１０】請求項５記載のシリコン基板の品質管理方
法は、単結晶の育成中に窒素が添加されたシリコン単結
晶基板について、少なくとも半導体素子製造工程前に９
００℃〜１２５０℃の間のいずれかの温度で保持して約
１０分〜１時間加熱し、抵抗率を単結晶育成直後の値に
回復させることを特徴とする。
法は、単結晶の育成中に窒素が添加されたシリコン単結
晶基板について、少なくとも半導体素子製造工程前に９
００℃〜１２５０℃の間のいずれかの温度で保持して約
１０分〜１時間加熱し、抵抗率を単結晶育成直後の値に
回復させることを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明によれば、前記窒素が添加されたシリコ
ン基板の抵抗率を単結晶育成直後の値にほぼ一致させる
ことができ、また、その後の熱処理で抵抗率が変化しな
くなる。さらにまた、本発明に係る熱処理をウェット酸
素雰囲気中で行うと、抵抗率が容易に単結晶育成直後の
値に回復する。したがって、本発明に係る製造方法や抵
抗率の測定方法によると、窒素が添加されたシリコン基
板から高収率をもって半導体素子を製造することができ
る。特に、シリコン単結晶の育成中に添加された窒素の
濃度が３×１０14atoms／cm3以上のものの場合には、そ
の効果が高い。
ン基板の抵抗率を単結晶育成直後の値にほぼ一致させる
ことができ、また、その後の熱処理で抵抗率が変化しな
くなる。さらにまた、本発明に係る熱処理をウェット酸
素雰囲気中で行うと、抵抗率が容易に単結晶育成直後の
値に回復する。したがって、本発明に係る製造方法や抵
抗率の測定方法によると、窒素が添加されたシリコン基
板から高収率をもって半導体素子を製造することができ
る。特に、シリコン単結晶の育成中に添加された窒素の
濃度が３×１０14atoms／cm3以上のものの場合には、そ
の効果が高い。
【００１２】熱処理の温度が９００℃以下の場合には、
冷却後の抵抗率を単結晶育成直後の値に一致させるため
に、熱処理時間が１時間以上必要となるので、工業的と
はいえない。一方、熱処理の温度が１２５０℃以上の場
合には、シリコン基板中に窒素が添加されているにもか
かわらず、加熱冷却時に熱応力による結晶欠陥が発生す
る可能性が高くなる。また、昇温速度は、例えば毎分１
℃〜１０℃が用いられるが、熱処理を受けるシリコン基
板が破壊されたり、あるいは結晶性が劣化したりしない
限り自由に選ぶことができる。
冷却後の抵抗率を単結晶育成直後の値に一致させるため
に、熱処理時間が１時間以上必要となるので、工業的と
はいえない。一方、熱処理の温度が１２５０℃以上の場
合には、シリコン基板中に窒素が添加されているにもか
かわらず、加熱冷却時に熱応力による結晶欠陥が発生す
る可能性が高くなる。また、昇温速度は、例えば毎分１
℃〜１０℃が用いられるが、熱処理を受けるシリコン基
板が破壊されたり、あるいは結晶性が劣化したりしない
限り自由に選ぶことができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明に係るシリコン単結晶基板の製
造方法および品質管理方法を説明する。
造方法および品質管理方法を説明する。
【００１４】先ず、シリコン基板の製造方法の一例を図
１を用いて説明する。アルゴンガス又はまれに用いられ
るアルゴンと水素の混合ガスに窒素ガス又は窒素を含む
化合物を添加した雰囲気ガス中で、単結晶中に窒素を添
加しながらシリコン単結晶を育成する。この際のシリコ
ン単結晶の育成は、例えば、浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）
によって行われる。次に、このシリコン単結晶を所定の
厚さにスライスしさらに機械研磨して得られたシリコン
基板を、周辺部の面取りをした後にエッチング処理して
表面の破砕層を除去する。続いて、前記シリコン基板の
裏面側にサンドブラスト処理を施して加工歪層を付与す
る。この工程の後で、本発明に係る熱処理を施して室温
まで冷却する。そして、最後に前記シリコン基板の主表
面側を鏡面研磨する。次に、本発明に係る熱処理をその
条件を変えて行い、本発明の目的に最も適した条件を探
し求めた。
１を用いて説明する。アルゴンガス又はまれに用いられ
るアルゴンと水素の混合ガスに窒素ガス又は窒素を含む
化合物を添加した雰囲気ガス中で、単結晶中に窒素を添
加しながらシリコン単結晶を育成する。この際のシリコ
ン単結晶の育成は、例えば、浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）
によって行われる。次に、このシリコン単結晶を所定の
厚さにスライスしさらに機械研磨して得られたシリコン
基板を、周辺部の面取りをした後にエッチング処理して
表面の破砕層を除去する。続いて、前記シリコン基板の
裏面側にサンドブラスト処理を施して加工歪層を付与す
る。この工程の後で、本発明に係る熱処理を施して室温
まで冷却する。そして、最後に前記シリコン基板の主表
面側を鏡面研磨する。次に、本発明に係る熱処理をその
条件を変えて行い、本発明の目的に最も適した条件を探
し求めた。
【００１５】［実験１］先ず、単結晶の育成中に窒素を
添加して得られたシリコン基板に対して６５０℃で２０
分間の熱処理を行った。また、この熱処理にあたって、
熱処理雰囲気を変えてみた。具体的な条件及び結果は下
記のとおりである。
添加して得られたシリコン基板に対して６５０℃で２０
分間の熱処理を行った。また、この熱処理にあたって、
熱処理雰囲気を変えてみた。具体的な条件及び結果は下
記のとおりである。
【００１６】１．条件 サンプル基板のために、ＦＺ法で単結晶育成中に窒素が
添加された直径７６ｍｍ、ｎ型、｛１１１｝の単結晶を
用いた。また、基板の抵抗率ならびに基板中の窒素濃度
の影響を調査するために、表３に示す８種類の基板を準
備した。また、別のサンプル基板として、ｐ型である以
外は表１と同じ分類で準備された表２に示す基板を用い
た。
添加された直径７６ｍｍ、ｎ型、｛１１１｝の単結晶を
用いた。また、基板の抵抗率ならびに基板中の窒素濃度
の影響を調査するために、表３に示す８種類の基板を準
備した。また、別のサンプル基板として、ｐ型である以
外は表１と同じ分類で準備された表２に示す基板を用い
た。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】表１および表２に示したように種類が異な
るシリコン基板について、熱処理を行う雰囲気は、窒素
（Ｎ２）、ウェット酸素（ウェットＯ２）、アルゴン
（Ａｒ）の３条件である。そして、シリコン基板を室温
まで冷却した後、熱処理前の抵抗率と熱処理後の抵抗率
とを比べてみた。
るシリコン基板について、熱処理を行う雰囲気は、窒素
（Ｎ２）、ウェット酸素（ウェットＯ２）、アルゴン
（Ａｒ）の３条件である。そして、シリコン基板を室温
まで冷却した後、熱処理前の抵抗率と熱処理後の抵抗率
とを比べてみた。
【００２０】２．結果 その結果が図２（Ａ），（Ｂ）及び図３（Ａ），（Ｂ）
に示されている。ここで、図２（Ａ）はｎ型シリコン基
板についての抵抗率変化を、また、図３（Ａ）はｐ型シ
リコン基板についての抵抗率変化を示している。図２
（Ａ）及び図３（Ａ）からは、６５０℃の熱処理を行う
とその前後で抵抗率が著しく変化することが分かる。ま
た、６５０℃の熱処理では熱処理雰囲気を変えても抵抗
率の変化にはあまり影響がないことが分かる。さらに、
ｐ型シリコン基板とｎ型シリコン基板とを比べた場合、
ｐ型の方が抵抗率変化の割合が大きいことが分かる。な
お、抵抗率が５００Ω・ｃｍのｐ型シリコン基板をウェ
ット酸素雰囲気中で熱処理した場合、抵抗率変化は他の
熱処理雰囲気に比べて小さいことが分かる。
に示されている。ここで、図２（Ａ）はｎ型シリコン基
板についての抵抗率変化を、また、図３（Ａ）はｐ型シ
リコン基板についての抵抗率変化を示している。図２
（Ａ）及び図３（Ａ）からは、６５０℃の熱処理を行う
とその前後で抵抗率が著しく変化することが分かる。ま
た、６５０℃の熱処理では熱処理雰囲気を変えても抵抗
率の変化にはあまり影響がないことが分かる。さらに、
ｐ型シリコン基板とｎ型シリコン基板とを比べた場合、
ｐ型の方が抵抗率変化の割合が大きいことが分かる。な
お、抵抗率が５００Ω・ｃｍのｐ型シリコン基板をウェ
ット酸素雰囲気中で熱処理した場合、抵抗率変化は他の
熱処理雰囲気に比べて小さいことが分かる。
【００２１】また、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）はＡＳＴ
Ｍ換算式（Ｆ７２３−８２）を用いて、上記抵抗率変化
をキャリヤー濃度変化に直したものである。このように
キャリヤー濃度変化に換算すると、一部の例外を除い
て、窒素濃度が高い程キャリヤー濃度変化が大きいとい
って良い。なお、抵抗率変化の割合についてｐ型シリコ
ン基板とｎ型シリコン基板とを比べた場合、ｐ型の方が
１桁大きいことが分かる。
Ｍ換算式（Ｆ７２３−８２）を用いて、上記抵抗率変化
をキャリヤー濃度変化に直したものである。このように
キャリヤー濃度変化に換算すると、一部の例外を除い
て、窒素濃度が高い程キャリヤー濃度変化が大きいとい
って良い。なお、抵抗率変化の割合についてｐ型シリコ
ン基板とｎ型シリコン基板とを比べた場合、ｐ型の方が
１桁大きいことが分かる。
【００２２】［実験２］この実験では、単結晶育成中に
窒素を添加して得られたシリコン基板を窒素雰囲気中で
熱処理し、その時に温度と時間を変化させながら変えて
実験を行った。この実験の条件及び結果は下記のとおり
である。
窒素を添加して得られたシリコン基板を窒素雰囲気中で
熱処理し、その時に温度と時間を変化させながら変えて
実験を行った。この実験の条件及び結果は下記のとおり
である。
【００２３】１．条件 窒素雰囲気中で熱処理温度を７００℃、９００℃及び１
０００℃に設定し、そのそれぞれについて１分、４分、
８分、２０分、６０分、１２０分熱処理し、その後に室
温まで冷却して抵抗率を調べてみた。さらに１２００
℃、８分のみの熱処理実験を追加した。本実験には、直
径７６ｍｍ、面方位｛１００｝、単結晶育成直後の抵抗
率が１５０Ω・ｃｍのｐ型シリコン基板を用いた。ま
た、クーリング時間、つまり熱処理後室温（２４乃至２
５℃）まで冷却する時間を１５秒とした。
０００℃に設定し、そのそれぞれについて１分、４分、
８分、２０分、６０分、１２０分熱処理し、その後に室
温まで冷却して抵抗率を調べてみた。さらに１２００
℃、８分のみの熱処理実験を追加した。本実験には、直
径７６ｍｍ、面方位｛１００｝、単結晶育成直後の抵抗
率が１５０Ω・ｃｍのｐ型シリコン基板を用いた。ま
た、クーリング時間、つまり熱処理後室温（２４乃至２
５℃）まで冷却する時間を１５秒とした。
【００２４】２．結果 この結果が図４に示されている。この図からは、熱処理
の初期において、一旦抵抗率が大きく上昇するが、さら
に熱処理を継続すると、単結晶育成直後の値まで徐々に
抵抗率が下がってゆく傾向が見られる。例えば、１００
０℃で熱処理する場合、約１０分間で単結晶育成直後の
抵抗率である１５０Ω・ｃｍにほぼ回復している。ま
た、１０００℃より温度を高くすると、単結晶育成直後
の状態の抵抗率までに回復する時間が少なくてすむこと
が分かる。一方、１０００℃より温度を低くすると、単
結晶育成直後の抵抗率まで回復するまでの時間が長くな
ることが分かる。
の初期において、一旦抵抗率が大きく上昇するが、さら
に熱処理を継続すると、単結晶育成直後の値まで徐々に
抵抗率が下がってゆく傾向が見られる。例えば、１００
０℃で熱処理する場合、約１０分間で単結晶育成直後の
抵抗率である１５０Ω・ｃｍにほぼ回復している。ま
た、１０００℃より温度を高くすると、単結晶育成直後
の状態の抵抗率までに回復する時間が少なくてすむこと
が分かる。一方、１０００℃より温度を低くすると、単
結晶育成直後の抵抗率まで回復するまでの時間が長くな
ることが分かる。
【００２５】［実験３］次の実験では、単結晶育成中に
窒素を添加して得られたシリコン基板を熱処理する際
に、さまざまな雰囲気中で熱処理を行い、その熱処理前
後における抵抗率変化の割合を比較した。具体的な条件
及び結果は下記のとおりである。
窒素を添加して得られたシリコン基板を熱処理する際
に、さまざまな雰囲気中で熱処理を行い、その熱処理前
後における抵抗率変化の割合を比較した。具体的な条件
及び結果は下記のとおりである。
【００２６】１．条件 サンプル基板として、ＦＺ法で単結晶育成中に窒素が添
加された直径７６ｍｍ、ｐ型、｛１１１｝の単結晶を用
いた。また、基板の抵抗率ならびに基板中の窒素濃度の
影響を調査するために、表３に示す８種類の基板を準備
した。
加された直径７６ｍｍ、ｐ型、｛１１１｝の単結晶を用
いた。また、基板の抵抗率ならびに基板中の窒素濃度の
影響を調査するために、表３に示す８種類の基板を準備
した。
【００２７】
【表３】
【００２８】上記のような各種サンプルについてその熱
処理をウェット酸素（ウェットＯ2）、ドライ酸素（ド
ライＯ2 ）、窒素（Ｎ2 ）の３種類の雰囲気中で行っ
た。なお、熱処理温度は１０００℃、熱処理時間は２０
分に設定した。ウェット酸素での熱処理はスチーム酸化
炉で行った。
処理をウェット酸素（ウェットＯ2）、ドライ酸素（ド
ライＯ2 ）、窒素（Ｎ2 ）の３種類の雰囲気中で行っ
た。なお、熱処理温度は１０００℃、熱処理時間は２０
分に設定した。ウェット酸素での熱処理はスチーム酸化
炉で行った。
【００２９】２．結果 その結果が図５（Ａ），（Ｂ）に示されている。ここ
で、図５（Ａ）は縦軸に抵抗率変化を、また、図５
（Ｂ）は図５（Ａ）の抵抗率変化をＡＳＴＭ法（Ｆ７２
３−８２）によってキャリヤー濃度変化に換算したもの
を示している。ここで、抵抗率又はキャリヤー濃度の変
化率が小さいということは、一旦高くなった抵抗率が単
結晶育成直後の値の近傍まで回復したことを意味する。
一方、変化率が大きいということは、抵抗率がまだ回復
途上にあることを意味する。これらの図面より、ウェッ
ト酸素雰囲気中においては、誤差（±０．３〜±０．５
％）も考慮すれば、ほぼ単結晶育成直後の値に抵抗率が
回復していることが分かる。なおドライ酸素雰囲気は、
ウェット酸素雰囲気よりも抵抗率の変化が大きいが、熱
処理時間をウェット酸素雰囲気よりも少し長くとれば、
単結晶育成直後の値に抵抗率が回復することがその後の
実験で確認された。
で、図５（Ａ）は縦軸に抵抗率変化を、また、図５
（Ｂ）は図５（Ａ）の抵抗率変化をＡＳＴＭ法（Ｆ７２
３−８２）によってキャリヤー濃度変化に換算したもの
を示している。ここで、抵抗率又はキャリヤー濃度の変
化率が小さいということは、一旦高くなった抵抗率が単
結晶育成直後の値の近傍まで回復したことを意味する。
一方、変化率が大きいということは、抵抗率がまだ回復
途上にあることを意味する。これらの図面より、ウェッ
ト酸素雰囲気中においては、誤差（±０．３〜±０．５
％）も考慮すれば、ほぼ単結晶育成直後の値に抵抗率が
回復していることが分かる。なおドライ酸素雰囲気は、
ウェット酸素雰囲気よりも抵抗率の変化が大きいが、熱
処理時間をウェット酸素雰囲気よりも少し長くとれば、
単結晶育成直後の値に抵抗率が回復することがその後の
実験で確認された。
【００３０】次に、上記実験結果に対する原理的考察を
加える。図６に抵抗率の回復過程を概説した。単結晶育
成中に窒素を添加して得られたシリコン単結晶内には、
空孔と窒素分子との複合体が形成されている。前記複合
体を有する結晶に熱処理を施すと、深い準位が形成され
るので、キャリヤーがトラップされやすくなり、その結
果、抵抗率が上昇する。ところが、さらに熱処理を加え
ると、空孔の外方拡散及び／又は格子間のＳｉの内方拡
散により、一旦形成された深い準位は消滅し、抵抗率が
単結晶育成直後の値まで回復するのである。
加える。図６に抵抗率の回復過程を概説した。単結晶育
成中に窒素を添加して得られたシリコン単結晶内には、
空孔と窒素分子との複合体が形成されている。前記複合
体を有する結晶に熱処理を施すと、深い準位が形成され
るので、キャリヤーがトラップされやすくなり、その結
果、抵抗率が上昇する。ところが、さらに熱処理を加え
ると、空孔の外方拡散及び／又は格子間のＳｉの内方拡
散により、一旦形成された深い準位は消滅し、抵抗率が
単結晶育成直後の値まで回復するのである。
【００３１】酸素雰囲気中で熱処理すると、シリコン基
板の表面にＳｉＯ2 膜が形成されて余分なＳｉが内方拡
散されるので、空孔が消滅すると同時に深い準位が消滅
する。
板の表面にＳｉＯ2 膜が形成されて余分なＳｉが内方拡
散されるので、空孔が消滅すると同時に深い準位が消滅
する。
【００３２】ウェット酸素とドライ酸素とを比較した場
合にウェット酸素雰囲気の抵抗率変化が小さいのは、ウ
ェットＯ2 雰囲気の方がＳｉＯ2 膜の形成速度が速いの
でＳｉの内方拡散も早く行われるようになり、その結
果、同じ熱処理温度及び熱処理時間での抵抗率の回復の
割合が大きくなるからである。
合にウェット酸素雰囲気の抵抗率変化が小さいのは、ウ
ェットＯ2 雰囲気の方がＳｉＯ2 膜の形成速度が速いの
でＳｉの内方拡散も早く行われるようになり、その結
果、同じ熱処理温度及び熱処理時間での抵抗率の回復の
割合が大きくなるからである。
【００３３】また、Ｎ2 雰囲気の場合には、格子間のＳ
ｉの内方拡散のみならず、空孔の外方拡散の影響も大き
いものと推測される。
ｉの内方拡散のみならず、空孔の外方拡散の影響も大き
いものと推測される。
【００３４】なお、実験３において、窒素雰囲気の場合
に、酸素雰囲気に比べて抵抗率変化が大きかったのは、
クーリング時間が長かったことに起因していると思われ
る。つまり、実験３では、クーリング時間を１５分程度
としたので、一旦深い準位が消滅したにも拘らず、冷却
中にＮ2 が内方拡散され、それによって抵抗率変化が再
び生じたのである。したがって、窒素雰囲気の場合には
深い準位の消滅後直ちに冷却することが必要となる。
に、酸素雰囲気に比べて抵抗率変化が大きかったのは、
クーリング時間が長かったことに起因していると思われ
る。つまり、実験３では、クーリング時間を１５分程度
としたので、一旦深い準位が消滅したにも拘らず、冷却
中にＮ2 が内方拡散され、それによって抵抗率変化が再
び生じたのである。したがって、窒素雰囲気の場合には
深い準位の消滅後直ちに冷却することが必要となる。
【００３５】［実験４］次の実験では、本発明に係る条
件で第１の熱処理をしたシリコン基板を更に種々の条件
で第２の熱処理を行い、熱処理前後の抵抗率変化の程度
を調べた。
件で第１の熱処理をしたシリコン基板を更に種々の条件
で第２の熱処理を行い、熱処理前後の抵抗率変化の程度
を調べた。
【００３６】１．条件 サンプル基板としては、ＦＺ法で育成中に表４に示す濃
度の窒素が添加された面方位｛１００｝、単結晶育成直
後の抵抗率が１５０Ω・ｃｍのｎ型およびｐ型シリコン
基板を準備し、サンプル１とサンプル２の熱処理を行っ
た。
度の窒素が添加された面方位｛１００｝、単結晶育成直
後の抵抗率が１５０Ω・ｃｍのｎ型およびｐ型シリコン
基板を準備し、サンプル１とサンプル２の熱処理を行っ
た。
【００３７】
【表４】
【００３８】第１の熱処理は、ウェット酸素中でサンプ
ル１を１２００℃６０分、サンプル２を１０００℃６０
分行った。続いて、７００℃２０分、８００℃６０分お
よび１１００℃６０分の３条件で第２の熱処理を行い、
その前後での抵抗率を比較した。
ル１を１２００℃６０分、サンプル２を１０００℃６０
分行った。続いて、７００℃２０分、８００℃６０分お
よび１１００℃６０分の３条件で第２の熱処理を行い、
その前後での抵抗率を比較した。
【００３９】２．結果 その結果、第２の熱処理による抵抗率の変化はいずれも
１％以下で無視できる範囲に収まった。つまり、本発明
に係る第１の熱処理は、窒素の添加されたシリコン基板
に施すと、該シリコン基板の抵抗率を単結晶育成直後の
値に回復させ、さらにその値を実質的に一定にするの
で、前記シリコン基板の抵抗率を測定する際に有効であ
る。
１％以下で無視できる範囲に収まった。つまり、本発明
に係る第１の熱処理は、窒素の添加されたシリコン基板
に施すと、該シリコン基板の抵抗率を単結晶育成直後の
値に回復させ、さらにその値を実質的に一定にするの
で、前記シリコン基板の抵抗率を測定する際に有効であ
る。
【００４０】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。
【００４１】上記実施例では、実験２，３で抵抗率変化
の大きいｐ型シリコン基板について評価を行なったが、
抵抗率変化の小さいｎ型シリコン基板にも効果があるこ
とは勿論である。
の大きいｐ型シリコン基板について評価を行なったが、
抵抗率変化の小さいｎ型シリコン基板にも効果があるこ
とは勿論である。
【００４２】また、上記実施例では、ＦＺ法によって得
られたシリコン基板について説明したが、チョクラルス
キー法（ＣＺ法）によって得られるシリコン基板にも適
応できることは勿論である。
られたシリコン基板について説明したが、チョクラルス
キー法（ＣＺ法）によって得られるシリコン基板にも適
応できることは勿論である。
【００４３】さらに、上記実施例では、サンドブラスト
処理されたシリコン基板について説明してきたが、抵抗
率の安定化は前記した原理に基づくものと考えられるか
ら、サンドブラスト処理の施されないシリコン基板にも
本発明は適用できることは勿論である。
処理されたシリコン基板について説明してきたが、抵抗
率の安定化は前記した原理に基づくものと考えられるか
ら、サンドブラスト処理の施されないシリコン基板にも
本発明は適用できることは勿論である。
【００４４】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。単結晶育成中に窒素が添加されたシリ
コン基板に熱処理を施すと、深い準位の発生原因となる
空孔がなくなるので、単結晶育成直後の抵抗率に回復す
ることができ、その結果、品質管理が容易となる。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。単結晶育成中に窒素が添加されたシリ
コン基板に熱処理を施すと、深い準位の発生原因となる
空孔がなくなるので、単結晶育成直後の抵抗率に回復す
ることができ、その結果、品質管理が容易となる。
【図１】本発明に係るシリコン単結晶基板の製造方法を
示す工程図である。
示す工程図である。
【図２】（Ａ），（Ｂ）は従来の熱処理条件（温度及び
時間）で熱処理を行なった場合のｎ型シリコン基板の抵
抗率変化及びキャリヤー濃度変化をそれぞれ示す図表で
ある。
時間）で熱処理を行なった場合のｎ型シリコン基板の抵
抗率変化及びキャリヤー濃度変化をそれぞれ示す図表で
ある。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は従来の熱処理条件（温度及び
時間）で熱処理を行なった場合のｐ型シリコン基板の抵
抗率変化及びキャリヤー濃度変化をそれぞれ示す図表で
ある。
時間）で熱処理を行なった場合のｐ型シリコン基板の抵
抗率変化及びキャリヤー濃度変化をそれぞれ示す図表で
ある。
【図４】熱処理条件（温度及び時間）を変えた場合の抵
抗率変化を示す図表である。
抗率変化を示す図表である。
【図５】（Ａ），（Ｂ）は本実施例の熱処理条件（温度
及び時間）で熱処理を行なった場合のｐ型シリコン基板
の抵抗率変化及びキャリヤー濃度変化をそれぞれ示す図
表である。
及び時間）で熱処理を行なった場合のｐ型シリコン基板
の抵抗率変化及びキャリヤー濃度変化をそれぞれ示す図
表である。
【図６】抵抗率変化の機構を説明するための図である。
Claims (5)
- 【請求項１】 シリコン単結晶の育成中に窒素を添加す
る工程と、前記シリコン単結晶を切断する工程と、切断
されたシリコン単結晶基板を、少なくとも半導体素子製
造工程前に９００℃〜１２５０℃の間のいずれかの温度
で保持して約１０分〜１時間加熱し、抵抗率を単結晶育
成直後の値に回復させる工程とを有することを特徴とす
るシリコン単結晶基板の製造方法。 - 【請求項２】 添加される前記窒素の濃度は、３×１０
14atoms／cm3以上であることを特徴とする請求項１記載
のシリコン単結晶基板の製造方法。 - 【請求項３】 前記シリコン単結晶の育成は、ＦＺ法で
行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシリ
コン単結晶基板の製造方法。 - 【請求項４】 前記熱処理は、ウェット酸素雰囲気、ド
ライ酸素雰囲気又は窒素雰囲気のいずれか１つで行われ
ることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のシリコ
ン単結晶基板の製造方法。 - 【請求項５】 単結晶の育成中に窒素が添加されたシリ
コン単結晶基板について、少なくとも半導体素子製造工
程前に９００℃〜１２５０℃の間のいずれかの温度で保
持して約１０分〜１時間加熱し、抵抗率を単結晶育成直
後の値に回復させることを特徴とするシリコン基板の品
質管理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7127091A JP2742247B2 (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | シリコン単結晶基板の製造方法および品質管理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7127091A JP2742247B2 (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | シリコン単結晶基板の製造方法および品質管理方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13835489A Division JPH033244A (ja) | 1989-05-30 | 1989-05-30 | 半導体シリコン基板の熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0891993A true JPH0891993A (ja) | 1996-04-09 |
| JP2742247B2 JP2742247B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=14951364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7127091A Expired - Lifetime JP2742247B2 (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | シリコン単結晶基板の製造方法および品質管理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2742247B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001146498A (ja) * | 1999-11-12 | 2001-05-29 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶ウエーハおよびその製造方法並びにｓｏｉウエーハ |
| US6365461B1 (en) | 1999-10-07 | 2002-04-02 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Method of manufacturing epitaxial wafer |
| US6468881B1 (en) | 1997-12-26 | 2002-10-22 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Method for producing a single crystal silicon |
| US6548886B1 (en) | 1998-05-01 | 2003-04-15 | Wacker Nsce Corporation | Silicon semiconductor wafer and method for producing the same |
| US6641888B2 (en) | 1999-03-26 | 2003-11-04 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corporation | Silicon single crystal, silicon wafer, and epitaxial wafer. |
| WO2005010243A1 (ja) * | 2003-07-29 | 2005-02-03 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | シリコン単結晶基板の製造方法及び抵抗特性測定方法並びに抵抗特性保証方法 |
| US6878451B2 (en) | 1999-07-28 | 2005-04-12 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corporation | Silicon single crystal, silicon wafer, and epitaxial wafer |
| JP2005523584A (ja) * | 2002-04-17 | 2005-08-04 | ラム リサーチ コーポレーション | プラズマ反応チャンバ用シリコン部品 |
| JP2007176725A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 中性子照射シリコン単結晶の製造方法 |
| US7517803B2 (en) | 2002-04-17 | 2009-04-14 | Lam Research Corporation | Silicon parts having reduced metallic impurity concentration for plasma reaction chambers |
| JP2012004439A (ja) * | 2010-06-18 | 2012-01-05 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンウエーハのｐｎ判定方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5717497A (en) * | 1980-06-30 | 1982-01-29 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Manufacture of silicon single crystal |
-
1995
- 1995-04-27 JP JP7127091A patent/JP2742247B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5717497A (en) * | 1980-06-30 | 1982-01-29 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Manufacture of silicon single crystal |
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| KR100954711B1 (ko) * | 2002-04-17 | 2010-04-23 | 램 리써치 코포레이션 | 플라즈마 반응 챔버용 실리콘 부품 |
| JP2010157754A (ja) * | 2002-04-17 | 2010-07-15 | Lam Res Corp | プラズマ反応チャンバ用シリコン部品 |
| JP4837894B2 (ja) * | 2002-04-17 | 2011-12-14 | ラム リサーチ コーポレーション | シリコン部品の形成方法 |
| WO2005010243A1 (ja) * | 2003-07-29 | 2005-02-03 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | シリコン単結晶基板の製造方法及び抵抗特性測定方法並びに抵抗特性保証方法 |
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| JP2012004439A (ja) * | 2010-06-18 | 2012-01-05 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンウエーハのｐｎ判定方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2742247B2 (ja) | 1998-04-22 |
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