[发明专利]外延硅片和外延硅片的制造方法

说明书

外延硅片的制造方法具备如下工序：使外延膜在硅片的表面生长的外延膜生长工序（步骤S3）、以及将外延硅片的温度从使外延膜生长时的温度开始下降的降温工序（步骤S4），降温工序中控制外延硅片的降温速率，以使外延膜中的不包括该外延膜的表面在内的位置的氧浓度达到2.5×10¹⁶atoms/cm³以上。

技术领域

本发明涉及外延硅片和外延硅片的制造方法。

背景技术

以往已知使外延膜在由硅单晶切割得到的硅片的表面上气相生长而得到的外延晶片。

外延膜中的氧浓度低时，例如在设备工艺等的热处理中，有时外延膜中产生位错，该位错发生伸展。因而，进行了用于防止这种位错伸展的研究（例如参照专利文献1）。

专利文献1中发现外延膜表面的氧浓度与位错的发生有关，并记载了：通过将该外延膜表面的氧浓度设定为1.0×10¹⁷~12×10¹⁷atoms/cm³（ASTM F-121,1979），能够防止位错的伸展。并且记载了：作为具有这种特性的外延晶片的制造方法，在外延膜的形成工序后，进行用非氧化性气氛或氧化性气氛处理的氧浓度设定热处理工序。

通过进行非氧化性气氛的氧浓度设定热处理工序，固溶于硅片的氧向外延膜扩散，外延膜的氧浓度上升。

另外，通过进行氧化性气氛的氧浓度设定热处理工序，在外延膜的表面形成氧化膜，该氧化膜的氧向外延膜的内部扩散，并且，硅片的氧向外延膜扩散，外延膜的氧浓度上升。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-141272号公报。

发明内容

发明要解决的课题

然而，专利文献1记载那样的制造方法中，氧浓度设定热处理工序用与外延膜的形成工序所用的制造装置不同的装置例如立式炉、单片炉来进行，因此制造设备变多。另外，在外延膜的形成工序与氧浓度设定热处理工序之间，需要在设备间搬运外延硅片，制造效率降低。因此，存在外延硅片的制造成本增加的问题。

本发明的目的在于，提供能够抑制位错伸展而不会招致制造成本增加的外延硅片、以及外延硅片的制造方法。

用于解决问题的手段

本发明人重复进行了深入研究而着眼于：在将外延硅片的温度从外延膜生长时的温度开始降低的降温工序中，通过控制降温速率，存在能够控制从硅片向外延膜扩散的扩散量、即能够控制外延膜的氧浓度的可能性。因而，本发明者进行如下实验。

<实验1>

利用CZ法（切克劳斯基法）制造氧浓度不同的多种单晶锭，由各个单晶锭切出硅片。将硅片的氧浓度（以下，有时称为“基板氧浓度”）示于表1。

将硅片的（100）面作为镜面研磨面，使膜厚（以下有时称为“外延膜厚”）为3μm的外延膜生长于该镜面研磨面。外延膜的生长在三氯硅烷等气体气氛中以1150℃左右的温度进行。并且，通过在表1所示那样的降温速率（以下有时称为“外延处理的降温速率”）下进行外延膜生长后的降温工序，将外延硅片冷却至室温，测定外延膜的氧浓度。氧浓度的测定利用SIMS（二次离子质谱仪）进行。将距离外延膜表面（硅片的相反侧的表面）的深度尺寸为0.5μm~1.0μm的范围内的平均氧浓度（以下有时称为“表层氧浓度”）示于表1。

进而，针对用上述工艺制作的外延硅片进行应力负载试验。