JPH10163111A - エピタキシャル・ウェーハ - Google Patents
エピタキシャル・ウェーハInfo
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- JPH10163111A JPH10163111A JP32291996A JP32291996A JPH10163111A JP H10163111 A JPH10163111 A JP H10163111A JP 32291996 A JP32291996 A JP 32291996A JP 32291996 A JP32291996 A JP 32291996A JP H10163111 A JPH10163111 A JP H10163111A
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- epitaxial wafer
- epitaxial
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 優れた特性のデバイスを製造することができ
るエピタキシャル・ウェーハの提供。 【解決手段】 μ−ＰＣＤ法で測定したライフタイムが
３００μｓｅｃ以上であることを特徴とする、接合リー
ク電流の発生を抑制したエピタキシャル・ウェーハ、エ
ピタキシャル層中のＭｏ濃度が４×１０10ｃｍ-3以下で
あることを特徴とする接合リーク電流の発生を抑制した
エピタキシャル・ウェーハ、ならびにＤＬＴＳ法によ
り、Ｆｅが検出され、Ｍｏが検出されないエピタキシャ
ル・ウェーハであって、μ−ＰＣＤ法で測定したライフ
タイムが１００μｓｅｃ以上であることを特徴とする、
接合リーク電流の発生を抑制したエピタキシャル・ウェ
ーハ。
るエピタキシャル・ウェーハの提供。 【解決手段】 μ−ＰＣＤ法で測定したライフタイムが
３００μｓｅｃ以上であることを特徴とする、接合リー
ク電流の発生を抑制したエピタキシャル・ウェーハ、エ
ピタキシャル層中のＭｏ濃度が４×１０10ｃｍ-3以下で
あることを特徴とする接合リーク電流の発生を抑制した
エピタキシャル・ウェーハ、ならびにＤＬＴＳ法によ
り、Ｆｅが検出され、Ｍｏが検出されないエピタキシャ
ル・ウェーハであって、μ−ＰＣＤ法で測定したライフ
タイムが１００μｓｅｃ以上であることを特徴とする、
接合リーク電流の発生を抑制したエピタキシャル・ウェ
ーハ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、μ−ＰＣＤ法によ
り測定されるライフタイムが長いエピタキシャル・ウェ
ーハに関するものであり、特にＭＯＳデバイスに適用す
るのに適したエピタキシャル・ウェーハに関するもので
ある。
り測定されるライフタイムが長いエピタキシャル・ウェ
ーハに関するものであり、特にＭＯＳデバイスに適用す
るのに適したエピタキシャル・ウェーハに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】Ｓｉウェーハ中に存在する金属不純物
は、深い準位をつくって再結合中心になると一般に考え
られている。特に金属不純物がウェーハ表面近傍に存在
するとデバイス特性に影響を及ぼすと考えられる。例え
ばＰＮ接合において逆バイアスを印加してできた空乏層
中に金属不純物が存在すると、生成中心から電荷のわき
だしが起こり、その結果、生成電流が発生して接合電圧
を下げる。そこでウェーハ中、特にウェーハ表面近傍の
金属不純物レベルを下げることが重要である。
は、深い準位をつくって再結合中心になると一般に考え
られている。特に金属不純物がウェーハ表面近傍に存在
するとデバイス特性に影響を及ぼすと考えられる。例え
ばＰＮ接合において逆バイアスを印加してできた空乏層
中に金属不純物が存在すると、生成中心から電荷のわき
だしが起こり、その結果、生成電流が発生して接合電圧
を下げる。そこでウェーハ中、特にウェーハ表面近傍の
金属不純物レベルを下げることが重要である。
【０００３】最近、ＭＯＳデバイス用ウェーハとして使
用されるようになってきたエピタキシャル・ウェーハ
は、基材ウェーハ上にエピタキシャル層を形成させたも
のである。このエピタキシャル・ウェーハは、比較的高
コストではあるものの、特性の向上、設計およびプロセ
スの簡略化が可能となるため、昨今、その重要性が認識
され、応用されつつあるものである。
用されるようになってきたエピタキシャル・ウェーハ
は、基材ウェーハ上にエピタキシャル層を形成させたも
のである。このエピタキシャル・ウェーハは、比較的高
コストではあるものの、特性の向上、設計およびプロセ
スの簡略化が可能となるため、昨今、その重要性が認識
され、応用されつつあるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このエピタキシャル・
ウェーハを製造するためには、基材ウェーハ、例えばＣ
ｚウェーハ、表面に不純物の種類や濃度を制御して、厚
さ１μｍ未満から１００μｍ程度までのエピタキシャル
層を形成させる。現在では、エピタキシャル層の材料
に、テトラクロルシラン、トリクロルシラン、ジクロル
シラン、またはモノクロルシランなどを用い、基材ウェ
ーハをこれらの材料雰囲気中において、１０００〜１２
００℃に加熱することによりエピタキシャル・ウェーハ
を得る、気相エピタキシャル成長法が多く用いられてい
る。
ウェーハを製造するためには、基材ウェーハ、例えばＣ
ｚウェーハ、表面に不純物の種類や濃度を制御して、厚
さ１μｍ未満から１００μｍ程度までのエピタキシャル
層を形成させる。現在では、エピタキシャル層の材料
に、テトラクロルシラン、トリクロルシラン、ジクロル
シラン、またはモノクロルシランなどを用い、基材ウェ
ーハをこれらの材料雰囲気中において、１０００〜１２
００℃に加熱することによりエピタキシャル・ウェーハ
を得る、気相エピタキシャル成長法が多く用いられてい
る。
【０００５】このようは方法の具体的な例はいくつかあ
る。当初はウェーハを支持するサセプタに通電すること
により加熱する抵抗加熱方式がとられていたが、一度に
処理するウェーハの枚数の増加とその際の熱分布を均一
にするために、高周波による加熱がとられるようになっ
た。現在では、さらに赤外線による加熱を組み合わせて
加熱する方法などがとられている。
る。当初はウェーハを支持するサセプタに通電すること
により加熱する抵抗加熱方式がとられていたが、一度に
処理するウェーハの枚数の増加とその際の熱分布を均一
にするために、高周波による加熱がとられるようになっ
た。現在では、さらに赤外線による加熱を組み合わせて
加熱する方法などがとられている。
【０００６】一方、このような加熱によりエピタキシャ
ル成長を行う装置としても、各種のものが提案、および
実用化されている。具体的には、横型炉、ディスク型
（縦型）炉、シリンダー型（バレル型）炉、およびその
他がある。
ル成長を行う装置としても、各種のものが提案、および
実用化されている。具体的には、横型炉、ディスク型
（縦型）炉、シリンダー型（バレル型）炉、およびその
他がある。
【０００７】しかし、どの方法または装置を用いても、
得られるエピタキシャル・ウェーハの特性には限りがあ
り、デバイスとしたときに微少リーク電流の発生をある
程度以下に抑えることが困難であった。検討の結果、こ
れは、エピタキシャル・ウェーハを製造するためには高
温でエピタキシャル層を形成させるために、エピタキシ
ャル層堆積時、装置内に金属不純物が存在する場合に金
属不純物による汚染を受けるためであることがわかっ
た。これらの金属汚染源としては、原料として用いるシ
リコン結晶やシリコン含有化合物の他に、反応漕、例え
ば石英ベルジャーや石英シリンダー、の洗浄または乾燥
時に付着した金属不純物、反応漕を構成する素材に含ま
れる金属不純物、装置の配管系に通常用いられるステン
レス成分が考えられる。
得られるエピタキシャル・ウェーハの特性には限りがあ
り、デバイスとしたときに微少リーク電流の発生をある
程度以下に抑えることが困難であった。検討の結果、こ
れは、エピタキシャル・ウェーハを製造するためには高
温でエピタキシャル層を形成させるために、エピタキシ
ャル層堆積時、装置内に金属不純物が存在する場合に金
属不純物による汚染を受けるためであることがわかっ
た。これらの金属汚染源としては、原料として用いるシ
リコン結晶やシリコン含有化合物の他に、反応漕、例え
ば石英ベルジャーや石英シリンダー、の洗浄または乾燥
時に付着した金属不純物、反応漕を構成する素材に含ま
れる金属不純物、装置の配管系に通常用いられるステン
レス成分が考えられる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】従来、エピタキシャル・
ウェーハ中の金属不純物、あるいはそれに起因する微少
リーク電流と、μ−ＰＣＤ法によるライフタイムとの関
係は明確にはされていなかったが、本発明者らの検討に
より、特定のライフタイムを有するエピタキシャル・ウ
ェーハで微少リーク電流が少ないことがわかった。
ウェーハ中の金属不純物、あるいはそれに起因する微少
リーク電流と、μ−ＰＣＤ法によるライフタイムとの関
係は明確にはされていなかったが、本発明者らの検討に
より、特定のライフタイムを有するエピタキシャル・ウ
ェーハで微少リーク電流が少ないことがわかった。
【０００９】すなわち、本発明の、特定のライフタイム
を有するエピタキシャル・ウェーハは、ウェーハ製造時
の金属汚染の要因を排除して、ウェーハ中の金属不純
物、具体的にはＭｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、およびＣｕ、特にＭ
ｏ、の含量を低減させることにより得ることができる。
具体的には、下記のような手段、またはそれらの組み合
わせにより達成される。 （１）用いる原材料を精製する、（２）用いる製造装置
を構成する素材を不純物含量の少ないものにする、
（３）製造装置を洗浄するための洗浄剤を精製する、
（４）製造装置の露出部を不純物含量の少ない素材でコ
ーティングする、（５）製造雰囲気そのものの金属不純
物含量を少なくする、（６）および、本発明の効果を損
なわないその他の方法。
を有するエピタキシャル・ウェーハは、ウェーハ製造時
の金属汚染の要因を排除して、ウェーハ中の金属不純
物、具体的にはＭｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、およびＣｕ、特にＭ
ｏ、の含量を低減させることにより得ることができる。
具体的には、下記のような手段、またはそれらの組み合
わせにより達成される。 （１）用いる原材料を精製する、（２）用いる製造装置
を構成する素材を不純物含量の少ないものにする、
（３）製造装置を洗浄するための洗浄剤を精製する、
（４）製造装置の露出部を不純物含量の少ない素材でコ
ーティングする、（５）製造雰囲気そのものの金属不純
物含量を少なくする、（６）および、本発明の効果を損
なわないその他の方法。
【００１０】本発明のエピタキシャル・ウェーハでは、
加熱処理などにより金属は結晶に拡散または析出して偏
在しているが、このウェーハ中の金属不純物は、種々の
方法により測定される。ウェーハ表面上の金属不純物の
分析には、ＩＣＰ(Inductively Coupled Plasma)−ＭＡ
ＳＳ法、ＡＡ(Atomic Absorption) 法、またはＩＣ(Ion
Chromatography)法が用いられる。また、ウェーハ内部
の金属不純物の分析には、ＤＬＴＳ(Deep Level Transi
ent Spectroscopy) 法、またはＳＰＶ(SurfacePhoto Vo
ltage) 法などが用いられる。これらの方法について
は、種々の成書、例えば「アドバンストエレクトロニク
スシリーズ Ｉ−５ シリコン−結晶成長とウェーハ加
工」阿部孝夫著（培風館）、などに記載されている。
加熱処理などにより金属は結晶に拡散または析出して偏
在しているが、このウェーハ中の金属不純物は、種々の
方法により測定される。ウェーハ表面上の金属不純物の
分析には、ＩＣＰ(Inductively Coupled Plasma)−ＭＡ
ＳＳ法、ＡＡ(Atomic Absorption) 法、またはＩＣ(Ion
Chromatography)法が用いられる。また、ウェーハ内部
の金属不純物の分析には、ＤＬＴＳ(Deep Level Transi
ent Spectroscopy) 法、またはＳＰＶ(SurfacePhoto Vo
ltage) 法などが用いられる。これらの方法について
は、種々の成書、例えば「アドバンストエレクトロニク
スシリーズ Ｉ−５ シリコン−結晶成長とウェーハ加
工」阿部孝夫著（培風館）、などに記載されている。
【００１１】
【実施例】実施例１ 典型的なエピタキシャル・ウェーハのＤＬＴＳによる不
純物測定の例は図１および図２に示す通りである。図１
はＰ型ウェーハのエピタキシャル層中の不純物の測定結
果を示すものであり、５７Ｋの位置にＦｅ−Ｂピーク
が、１９０Ｋの位置にＭｏピークが観察される。図２
は、同様にＮ型ウェーハのエピタキシャル層中不純物の
測定結果を示すものであり、１６０Ｋおよび１９０Ｋの
位置にＭｏピークが観察される。なお、この２つのピー
クはＭｏによるものと確定されていないが、HAMAGUCHI
らの報告（JJAP 30(1991)L1837) と下記に述べる拡散挙
動からＭｏによるものであると推定した。
純物測定の例は図１および図２に示す通りである。図１
はＰ型ウェーハのエピタキシャル層中の不純物の測定結
果を示すものであり、５７Ｋの位置にＦｅ−Ｂピーク
が、１９０Ｋの位置にＭｏピークが観察される。図２
は、同様にＮ型ウェーハのエピタキシャル層中不純物の
測定結果を示すものであり、１６０Ｋおよび１９０Ｋの
位置にＭｏピークが観察される。なお、この２つのピー
クはＭｏによるものと確定されていないが、HAMAGUCHI
らの報告（JJAP 30(1991)L1837) と下記に述べる拡散挙
動からＭｏによるものであると推定した。
【００１２】同様にして各種のエピタキシャル・ウェー
ハについてＤＬＴＳ測定を行い、得られた結果をピーク
の有無の観点からまとめると図３に示すとおりである。
Ｐ型ウェーハでは、（ア）ＦｅおよびＭｏ、（イ）Ｍｏ
のみ、（ウ）Ｆｅのみ、および（エ）ピークは観測され
ず、の４つの場合がある。一方、Ｎ型ウェーハではＦｅ
によるピークは観測されず、（オ）Ｍｏだけ、（カ）ピ
ークは観測されず、の２つの場合があり、なおかつ
（オ）は、（オ）−１ １６０Ｋおよび１９０Ｋの２つ
の位置にピークが観測される、（オ）−２ １６０Ｋの
位置にのみピークが観測される、および（オ）−３ １
９０Ｋの位置にのみピークが観測される、の３つの場合
がある。Ｍｏのピークの現れ方が３種類ある理由は現在
のところ不明である。
ハについてＤＬＴＳ測定を行い、得られた結果をピーク
の有無の観点からまとめると図３に示すとおりである。
Ｐ型ウェーハでは、（ア）ＦｅおよびＭｏ、（イ）Ｍｏ
のみ、（ウ）Ｆｅのみ、および（エ）ピークは観測され
ず、の４つの場合がある。一方、Ｎ型ウェーハではＦｅ
によるピークは観測されず、（オ）Ｍｏだけ、（カ）ピ
ークは観測されず、の２つの場合があり、なおかつ
（オ）は、（オ）−１ １６０Ｋおよび１９０Ｋの２つ
の位置にピークが観測される、（オ）−２ １６０Ｋの
位置にのみピークが観測される、および（オ）−３ １
９０Ｋの位置にのみピークが観測される、の３つの場合
がある。Ｍｏのピークの現れ方が３種類ある理由は現在
のところ不明である。
【００１３】次に、ＦｅとＭｏの深さ分布を測定した。
深さ分布の測定方法としては、ＨＦ＋ＨＮＯ3 溶液でエ
ピタキシャル・ウェーハの表面からエピタキシャル層ま
たは基板ウェーハまで、任意の深さまでエッチングし、
その表面にショットキー電極を作成してＤＬＴＳ測定を
行った。測定対象のウェーハとして、石英ベルジャーを
有するシリンダー型炉を用い、Ｃｚウェーハ上にＳｉエ
ピタキシャル層を成長させたエピタキシャルウェハであ
って、深さ分布を測定しやすい、エピタキシャル層の厚
さが３０μｍのもの、また不純物濃度を高感度で測定す
るためにＰ／ＰあるいはＮ／Ｎ構造のもの、を選んだ。
エッチングの深さは、５、１０、１５、２０、２５、３
０、３２、３７、および４２μｍとした。
深さ分布の測定方法としては、ＨＦ＋ＨＮＯ3 溶液でエ
ピタキシャル・ウェーハの表面からエピタキシャル層ま
たは基板ウェーハまで、任意の深さまでエッチングし、
その表面にショットキー電極を作成してＤＬＴＳ測定を
行った。測定対象のウェーハとして、石英ベルジャーを
有するシリンダー型炉を用い、Ｃｚウェーハ上にＳｉエ
ピタキシャル層を成長させたエピタキシャルウェハであ
って、深さ分布を測定しやすい、エピタキシャル層の厚
さが３０μｍのもの、また不純物濃度を高感度で測定す
るためにＰ／ＰあるいはＮ／Ｎ構造のもの、を選んだ。
エッチングの深さは、５、１０、１５、２０、２５、３
０、３２、３７、および４２μｍとした。
【００１４】得られた結果は図４および図５に示す通り
である。この結果より、以下に示す通り、不純物元素ご
とに、深さ分布に特徴があることがわかった。図４はＦ
ｅの深さ分布を示すものであり、表面に向かって外方拡
散によると考えられる濃度の減少が認められるが、その
内側では、基板に至るまでほぼ均一に拡散していること
がわかる。一方、図５はＭｏの深さ分布を示すものであ
り、Ｍｏはエピタキシャル層／基板界面で最も濃度が高
く、表面に向かって濃度が減少する分布を示している。
しかしながら、Ｍｏの分布はＦｅとは異なり、エピタキ
シャル層中にのみ存在し、基板中にはほとんど分布しな
い。
である。この結果より、以下に示す通り、不純物元素ご
とに、深さ分布に特徴があることがわかった。図４はＦ
ｅの深さ分布を示すものであり、表面に向かって外方拡
散によると考えられる濃度の減少が認められるが、その
内側では、基板に至るまでほぼ均一に拡散していること
がわかる。一方、図５はＭｏの深さ分布を示すものであ
り、Ｍｏはエピタキシャル層／基板界面で最も濃度が高
く、表面に向かって濃度が減少する分布を示している。
しかしながら、Ｍｏの分布はＦｅとは異なり、エピタキ
シャル層中にのみ存在し、基板中にはほとんど分布しな
い。
【００１５】このような元素による深さ分布の違いは、
各元素の拡散のし易さから説明できる。図６は、その説
明のためのものである。図６（ａ）〜（ｅ）は、それぞ
れウェーハ成長過程におけるの不純物の挙動と深さ分布
を表すものである。
各元素の拡散のし易さから説明できる。図６は、その説
明のためのものである。図６（ａ）〜（ｅ）は、それぞ
れウェーハ成長過程におけるの不純物の挙動と深さ分布
を表すものである。
【００１６】まず、Ｆｅの場合、基板ウェーハ表面に達
すると、エピタキシャル層の温度が高温（例えば１１０
０℃以上）であるために、基板ウェーハ中に拡散してい
く。エピタキシャル層の成長が（ｂ）、（ｃ）と進んで
いっても、外部からのＦｅ供給と内部における拡散が常
に起こるために、Ｆｅの濃度分布はウェーハ中でほぼ一
定になるものと考えられる。さらにエピタキシャル層成
長終了後、温度が降下する過程（ｄ）では、外部からの
Ｆｅの供給よりもエピタキシャル層からのＦｅの外方拡
散の量が多くなり、表面近傍ではＦｅの分布が少ないプ
ロファイルが形成される。
すると、エピタキシャル層の温度が高温（例えば１１０
０℃以上）であるために、基板ウェーハ中に拡散してい
く。エピタキシャル層の成長が（ｂ）、（ｃ）と進んで
いっても、外部からのＦｅ供給と内部における拡散が常
に起こるために、Ｆｅの濃度分布はウェーハ中でほぼ一
定になるものと考えられる。さらにエピタキシャル層成
長終了後、温度が降下する過程（ｄ）では、外部からの
Ｆｅの供給よりもエピタキシャル層からのＦｅの外方拡
散の量が多くなり、表面近傍ではＦｅの分布が少ないプ
ロファイルが形成される。
【００１７】これに対して、Ｍｏは基板中に拡散しにく
いものであることが知られており、図６（ｂ）または
（ｃ）に示されるように、基板中のＭｏ分布は極めて少
なくなっている。
いものであることが知られており、図６（ｂ）または
（ｃ）に示されるように、基板中のＭｏ分布は極めて少
なくなっている。
【００１８】このような結果は、エピタキシャル・ウェ
ーハに特徴的なものであって、エピタキシャル層の厚さ
などには依存しない一般的なものであると解される。従
って、エピタキシャル層の厚さが２〜３μｍであるよう
なエピタキシャル・ウェーハから、エピタキシャル層の
厚さが６〜１０μｍ、あるいは２５μｍ以上のエピタキ
シャル・ウェーハまで、すべてのものに当てはまると考
えられる。
ーハに特徴的なものであって、エピタキシャル層の厚さ
などには依存しない一般的なものであると解される。従
って、エピタキシャル層の厚さが２〜３μｍであるよう
なエピタキシャル・ウェーハから、エピタキシャル層の
厚さが６〜１０μｍ、あるいは２５μｍ以上のエピタキ
シャル・ウェーハまで、すべてのものに当てはまると考
えられる。
【００１９】一方、拡散しにくいＭｏのプロファイルか
ら、不純物がどのように導入されるかを推定することが
できる。Ｍｏの深さ分布は、図５に示される通り、エピ
タキシャル層成長開始時で最も高く、表面に近づくにつ
れて徐々に減少している。これから、Ｍｏの汚染源と考
えられる反応装置、例えば石英ベルジャー、の内部表面
やサセプタ配管露出部などがＳｉのウォールデポなどで
覆われることで、雰囲気中にある不純物の量が減少して
いくものと推定される。
ら、不純物がどのように導入されるかを推定することが
できる。Ｍｏの深さ分布は、図５に示される通り、エピ
タキシャル層成長開始時で最も高く、表面に近づくにつ
れて徐々に減少している。これから、Ｍｏの汚染源と考
えられる反応装置、例えば石英ベルジャー、の内部表面
やサセプタ配管露出部などがＳｉのウォールデポなどで
覆われることで、雰囲気中にある不純物の量が減少して
いくものと推定される。
【００２０】このようにエピタキシャル・ウェーハに導
入される金属不純物は、元素によりその拡散挙動が非常
に異なるので、ゲッタリング挙動も全く異なる。Ｆｅは
拡散しやすいためにゲッタサイト（Ｐ／Ｐ+ ウェーハで
はＰ+ 基板、基板がＩＧ基板の場合はＩＧ層、裏面ポリ
Ｓｉ付き基板の場合はポリＳｉ膜、またはリン拡散処理
を行う場合はリン拡散層）に容易に到達するためにゲッ
タリング可能であるが、Ｍｏはほとんど拡散しないため
にゲッタリングされない。そこで、特にＭｏがエピタキ
シャル層に導入されないようにすることが高品質なエピ
タキシャル・ウェーハを作成する上で重要となる。な
お、上述したようにこの実施例ではＰ／Ｐ、Ｎ／Ｎ構造
のエピタキシャル・ウェーハを用いたが、基板にゲッタ
リング効果のある基板（Ｐ+ 基板、ＩＧ基板、または裏
面ポリＳｉ付き基板）を用いてもＭｏの深さ分布は同様
である。また、Ｆｅについても、ゲッタリングされる可
能性があるとはいっても、プロセスの高温処理中に再放
出され、図６（ｅ）に示すように、表面濃度が内部と同
程度まで高くなり、そのためにデバイスに悪影響を与え
ることがあるので、Ｆｅも導入されないようにする必要
がある。
入される金属不純物は、元素によりその拡散挙動が非常
に異なるので、ゲッタリング挙動も全く異なる。Ｆｅは
拡散しやすいためにゲッタサイト（Ｐ／Ｐ+ ウェーハで
はＰ+ 基板、基板がＩＧ基板の場合はＩＧ層、裏面ポリ
Ｓｉ付き基板の場合はポリＳｉ膜、またはリン拡散処理
を行う場合はリン拡散層）に容易に到達するためにゲッ
タリング可能であるが、Ｍｏはほとんど拡散しないため
にゲッタリングされない。そこで、特にＭｏがエピタキ
シャル層に導入されないようにすることが高品質なエピ
タキシャル・ウェーハを作成する上で重要となる。な
お、上述したようにこの実施例ではＰ／Ｐ、Ｎ／Ｎ構造
のエピタキシャル・ウェーハを用いたが、基板にゲッタ
リング効果のある基板（Ｐ+ 基板、ＩＧ基板、または裏
面ポリＳｉ付き基板）を用いてもＭｏの深さ分布は同様
である。また、Ｆｅについても、ゲッタリングされる可
能性があるとはいっても、プロセスの高温処理中に再放
出され、図６（ｅ）に示すように、表面濃度が内部と同
程度まで高くなり、そのためにデバイスに悪影響を与え
ることがあるので、Ｆｅも導入されないようにする必要
がある。
【００２１】以上から、ウェーハにとって最も影響の大
きいと思われるＭｏについて、デバイスに与える影響を
調べた。図３で、Ｍｏのみ観測、あるいは何も観測され
なかった（イ）、（エ）、（オ）、および（カ）のウェ
ーハについて、μ−ＰＣＤ法で測定したライフタイムと
ＤＬＴＳで測定したＭｏ濃度との関係を調べた。得られ
た結果は図７に示すとおりである。Ｍｏ濃度とライフタ
イムの間に負の相関関係のある部分（図３中、黒ヌリの
菱形マークで表示）と、相関のない部分（図３中、白ヌ
キの菱形マークで表示）があることがわかる。
きいと思われるＭｏについて、デバイスに与える影響を
調べた。図３で、Ｍｏのみ観測、あるいは何も観測され
なかった（イ）、（エ）、（オ）、および（カ）のウェ
ーハについて、μ−ＰＣＤ法で測定したライフタイムと
ＤＬＴＳで測定したＭｏ濃度との関係を調べた。得られ
た結果は図７に示すとおりである。Ｍｏ濃度とライフタ
イムの間に負の相関関係のある部分（図３中、黒ヌリの
菱形マークで表示）と、相関のない部分（図３中、白ヌ
キの菱形マークで表示）があることがわかる。
【００２２】次に、このような不純物分布を有するエピ
タキシャル・ウェーハがデバイスにどのような影響を与
えるかを調べた。図３に示される（イ）、（エ）、
（オ）、および（カ）のウェーハを用いてダイオードを
作成し、逆方向耐圧の微少接合リーク電流を調べた。Ｄ
ＬＴＳで測定したＭｏ濃度と微少リーク電流の関係は図
８に、ライフタイムと微少リーク電流との関係は図９に
示すとおりであった。この結果から、微少リーク電流が
少ないデバイスを得るためには、ウェーハのライフタイ
ムが３００μｓｅｃ以上、好ましくは４００μｓｅｃ以
上、であることが必要であることがわかる。また、Ｍｏ
濃度とライフタイムの間の負の相関関係がある部分に着
目すると、Ｍｏの濃度が４×１０10ｃｍ-3以下であるこ
とが必要であることがわかる。
タキシャル・ウェーハがデバイスにどのような影響を与
えるかを調べた。図３に示される（イ）、（エ）、
（オ）、および（カ）のウェーハを用いてダイオードを
作成し、逆方向耐圧の微少接合リーク電流を調べた。Ｄ
ＬＴＳで測定したＭｏ濃度と微少リーク電流の関係は図
８に、ライフタイムと微少リーク電流との関係は図９に
示すとおりであった。この結果から、微少リーク電流が
少ないデバイスを得るためには、ウェーハのライフタイ
ムが３００μｓｅｃ以上、好ましくは４００μｓｅｃ以
上、であることが必要であることがわかる。また、Ｍｏ
濃度とライフタイムの間の負の相関関係がある部分に着
目すると、Ｍｏの濃度が４×１０10ｃｍ-3以下であるこ
とが必要であることがわかる。
【００２３】実施例２ 図７において、Ｍｏ濃度とライフタイムの間に相関がな
い部分は、ＤＬＴＳでＭｏが観測されないことから、Ｍ
ｏ以外のライフタイムを下げるＤＬＴＳ不活性な不純物
を含有していると考えられた。そこで、これらのサンプ
ルをＨＦとＨＮＯ3 の混合溶液で溶解して得られた溶液
を濃縮し、ＩＣＰ−ＭＡＳＳで分析した。得られた結果
は表１に示すとおりであり、ＮｉおよびＣｕが含まれて
いることがわかった。
い部分は、ＤＬＴＳでＭｏが観測されないことから、Ｍ
ｏ以外のライフタイムを下げるＤＬＴＳ不活性な不純物
を含有していると考えられた。そこで、これらのサンプ
ルをＨＦとＨＮＯ3 の混合溶液で溶解して得られた溶液
を濃縮し、ＩＣＰ−ＭＡＳＳで分析した。得られた結果
は表１に示すとおりであり、ＮｉおよびＣｕが含まれて
いることがわかった。
【００２４】表１ サンプル１ サンプル２ サンプル３ サンプル４ Ｎｉ 1.4 ×1012 9.0 ×1011 1.0 ×1012 < D.L. Ｃｕ 5.4 ×1011 6.6 ×1011 < D.L. 4.0 ×1011 （D.L. ：測定限界 Ni:5.0×1011 Cu:2.0×1011） この結果より、微少リーク電流が少ないデバイスを得る
ためには、Ｎｉ濃度が９×１０11ｃｍ-3以下、好ましく
は５×１０11ｃｍ-3以下、Ｃｕ濃度が４×１０11ｃｍ-3
以下、好ましくは２×１０11ｃｍ-3以下、であることが
必要である。
ためには、Ｎｉ濃度が９×１０11ｃｍ-3以下、好ましく
は５×１０11ｃｍ-3以下、Ｃｕ濃度が４×１０11ｃｍ-3
以下、好ましくは２×１０11ｃｍ-3以下、であることが
必要である。
【００２５】実施例３ 図３の（ウ）のウェーハ、すなわちＤＬＴＳによりＦｅ
のピークのみが観測されるウェーハ、を用いて、不純物
であるＦｅが微少リーク電流に与える影響を調べた。図
４よりわかるとおり、Ｆｅの分布濃度は表面と内部とで
約１桁異なる。そこで、各ウェーハについて、as epi状
態でのＦｅ濃度をＤＬＴＳで、内部のＦｅ濃度をＳＰＶ
(Surface Photo Voltage) で、それぞれ求め、それらと
微少リーク電流との関係を調べた。得られた結果は図１
０に示すとおりである。
のピークのみが観測されるウェーハ、を用いて、不純物
であるＦｅが微少リーク電流に与える影響を調べた。図
４よりわかるとおり、Ｆｅの分布濃度は表面と内部とで
約１桁異なる。そこで、各ウェーハについて、as epi状
態でのＦｅ濃度をＤＬＴＳで、内部のＦｅ濃度をＳＰＶ
(Surface Photo Voltage) で、それぞれ求め、それらと
微少リーク電流との関係を調べた。得られた結果は図１
０に示すとおりである。
【００２６】前記したように、Ｆｅ濃度は、例えば表面
で３×１０10ｃｍ-3と低くても、内部では２×１０12ｃ
ｍ-3と高くなっているため、プロセス熱処理によりＦｅ
は内部から低濃度の表面層に拡散して、プロセス中には
表面も内部も同じ濃度になってしまう（図６（ｅ）参
照）。従って、図１０より、微少リーク電流を下げるた
めには、Ｆｅ濃度がas epi状態の表面で１×１０11ｃｍ
-3であることが必要であることがわかる。さらに、図１
０のそれぞれの点についてμ−ＰＣＤ法によるライフタ
イムと微少リーク電流との関係は図１１に示すとおりで
ある。これより、微少リーク電流の少ないデバイスを得
るためには、ライフタイムが１００μｓｅｃ以上、好ま
しくは２００μｓｅｃ以上、であることが必要であるこ
とがわかる。
で３×１０10ｃｍ-3と低くても、内部では２×１０12ｃ
ｍ-3と高くなっているため、プロセス熱処理によりＦｅ
は内部から低濃度の表面層に拡散して、プロセス中には
表面も内部も同じ濃度になってしまう（図６（ｅ）参
照）。従って、図１０より、微少リーク電流を下げるた
めには、Ｆｅ濃度がas epi状態の表面で１×１０11ｃｍ
-3であることが必要であることがわかる。さらに、図１
０のそれぞれの点についてμ−ＰＣＤ法によるライフタ
イムと微少リーク電流との関係は図１１に示すとおりで
ある。これより、微少リーク電流の少ないデバイスを得
るためには、ライフタイムが１００μｓｅｃ以上、好ま
しくは２００μｓｅｃ以上、であることが必要であるこ
とがわかる。
【発明の効果】本発明の、μ−ＰＣＤのライフタイムを
所定範囲にしたエピタキシャル・ウェーハ、またはエピ
タキシャル層中の金属不純物含有量を所定範囲にしたエ
ピタキシャル・ウェーハは、リーク電流の発生が抑制さ
れているものである。従って、本発明のエピタキシャル
・ウェーハを用いて作成されたデバイスの特性は極めて
良好となるものである。
所定範囲にしたエピタキシャル・ウェーハ、またはエピ
タキシャル層中の金属不純物含有量を所定範囲にしたエ
ピタキシャル・ウェーハは、リーク電流の発生が抑制さ
れているものである。従って、本発明のエピタキシャル
・ウェーハを用いて作成されたデバイスの特性は極めて
良好となるものである。
【図１】ＦｅおよびＭｏを含んでいるＰ型エピタキシャ
ル・ウェーハのＤＬＴＳ測定データ例を示す図。
ル・ウェーハのＤＬＴＳ測定データ例を示す図。
【図２】Ｍｏを含んでいるＮ型エピタキシャル・ウェー
ハのＤＬＴＳ測定データ例を示す図。
ハのＤＬＴＳ測定データ例を示す図。
【図３】Ｆｅおよび（または）Ｍｏを含んだＰ型または
Ｎ型エピタキシャル・ウェーハのＤＬＴＳデータを模式
的に示す図。
Ｎ型エピタキシャル・ウェーハのＤＬＴＳデータを模式
的に示す図。
【図４】エピタキシャル・ウェーハにおけるＦｅ濃度の
深さ分布を示す図。
深さ分布を示す図。
【図５】エピタキシャル・ウェーハにおけるＭｏ濃度の
深さ分布を示す図。
深さ分布を示す図。
【図６】製造過程におけるエピタキシャル・ウェーハが
ＦｅまたはＭｏにより汚染を受ける様子を模式的に示す
図。
ＦｅまたはＭｏにより汚染を受ける様子を模式的に示す
図。
【図７】ウェーハ中のＭｏ濃度とライフタイムの関係を
示す図。
示す図。
【図８】ウェーハ中のＭｏ濃度と微少リーク電流の関係
を示す図。
を示す図。
【図９】Ｍｏを含むウェーハにおける、微少リーク電流
とライフタイムの関係を示す図。
とライフタイムの関係を示す図。
【図１０】ウェーハ中のＦｅ濃度と微少リーク電流の関
係を示す図。
係を示す図。
【図１１】Ｆｅを含むウェーハにおける、微少リーク電
流とライフタイムの関係を示す図。
流とライフタイムの関係を示す図。
Claims (6)
- 【請求項１】μ−ＰＣＤ法で測定したライフタイムが３
００μｓｅｃ以上であることを特徴とする、接合リーク
電流の発生を抑制したエピタキシャル・ウェーハ。 - 【請求項２】エピタキシャル層中のＭｏ濃度が４×１０
10ｃｍ-3以下である、請求項１に記載のエピタキシャル
・ウェーハ。 - 【請求項３】さらに、エピタキシャル層中のＮｉ濃度が
９×１０11ｃｍ-3以下、またはＣｕ濃度が４×１０11ｃ
ｍ-3以下である、請求項２に記載のエピタキシャル・ウ
ェーハ。 - 【請求項４】さらに、エピタキシャル層中のＦｅ濃度が
１×１０11ｃｍ-3以下である、請求項２に記載のエピタ
キシャル・ウェーハ。 - 【請求項５】さらに、Ｎｉ濃度が９×１０11ｃｍ-3以
下、またはＣｕ濃度が４×１０11ｃｍ-3以下である、請
求項４に記載のエピタキシャル・ウェーハ。 - 【請求項６】ＤＬＴＳ法により、Ｆｅが検出され、Ｍｏ
が検出されないエピタキシャル・ウェーハであって、μ
−ＰＣＤ法で測定したライフタイムが１００μｓｅｃ以
上であることを特徴とする、接合リーク電流の発生を抑
制したエピタキシャル・ウェーハ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32291996A JPH10163111A (ja) | 1996-12-03 | 1996-12-03 | エピタキシャル・ウェーハ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32291996A JPH10163111A (ja) | 1996-12-03 | 1996-12-03 | エピタキシャル・ウェーハ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10163111A true JPH10163111A (ja) | 1998-06-19 |
Family
ID=18149100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32291996A Pending JPH10163111A (ja) | 1996-12-03 | 1996-12-03 | エピタキシャル・ウェーハ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10163111A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002334855A (ja) * | 2001-05-10 | 2002-11-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| US6544145B2 (en) | 2000-08-11 | 2003-04-08 | Hakusan Corporation | Movable artificial wall and free-climbing apparatus |
| JP2008034652A (ja) * | 2006-07-28 | 2008-02-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2010103144A (ja) * | 2008-10-21 | 2010-05-06 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Ｎ型シリコンエピタキシャルウエーハおよびその評価方法ならびに製造方法 |
| JP2011142327A (ja) * | 2006-11-22 | 2011-07-21 | Siltronic Ag | 前面および背面を有する半導体ウェハ |
| JP2013162026A (ja) * | 2012-02-07 | 2013-08-19 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 気相成長装置の清浄度評価方法及びシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 |
| JP2014036122A (ja) * | 2012-08-09 | 2014-02-24 | Sumco Corp | エピタキシャル成長炉の評価方法およびエピタキシャルウェーハの製造方法 |
| JP2017005015A (ja) * | 2015-06-05 | 2017-01-05 | 信越半導体株式会社 | 半導体基板の評価方法 |
-
1996
- 1996-12-03 JP JP32291996A patent/JPH10163111A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6544145B2 (en) | 2000-08-11 | 2003-04-08 | Hakusan Corporation | Movable artificial wall and free-climbing apparatus |
| JP2002334855A (ja) * | 2001-05-10 | 2002-11-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2008034652A (ja) * | 2006-07-28 | 2008-02-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2011142327A (ja) * | 2006-11-22 | 2011-07-21 | Siltronic Ag | 前面および背面を有する半導体ウェハ |
| JP2010103144A (ja) * | 2008-10-21 | 2010-05-06 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Ｎ型シリコンエピタキシャルウエーハおよびその評価方法ならびに製造方法 |
| JP2013162026A (ja) * | 2012-02-07 | 2013-08-19 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 気相成長装置の清浄度評価方法及びシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 |
| JP2014036122A (ja) * | 2012-08-09 | 2014-02-24 | Sumco Corp | エピタキシャル成長炉の評価方法およびエピタキシャルウェーハの製造方法 |
| JP2017005015A (ja) * | 2015-06-05 | 2017-01-05 | 信越半導体株式会社 | 半導体基板の評価方法 |
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