本發(fā)明涉及硅片和其制造方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，作為用于電力用途的開關(guān)裝置，正在積極開發(fā)晶閘管、雙極晶體管、mosfet(metal-oxide-semiconductor?field-effect?transistor)、絕緣柵雙極晶體管(igbt：insulated?gate?bipolar?transistor)等。其中，igbt是兼具mosfet的高速性和雙極晶體管的低飽和電壓特性的裝置，在如混合動(dòng)力車、電動(dòng)汽車的動(dòng)力馬達(dá)用電源這樣的、要求大容量、高耐壓、高速開關(guān)的用途中備受關(guān)注。

2、igbt是具有在硅片的表面?zhèn)刃纬傻臇烹姌O及發(fā)射極電極、和在背面?zhèn)刃纬傻募姌O的柵電壓驅(qū)動(dòng)型開關(guān)裝置(也稱為“立式igbt”)，開關(guān)電流在表面?zhèn)鹊陌l(fā)射極和背面?zhèn)鹊募娖髦g的整個(gè)硅片中流動(dòng)。因此，若在硅片內(nèi)部存在晶體缺陷，則裝置特性惡化，因此重要的是在硅片中，從晶片表面至背面為止不存在晶體缺陷。

3、另外，硅片的電阻率在整個(gè)晶片中為高電阻且沒有偏差，這也是重要的。關(guān)于這一點(diǎn)，在硅片的氧濃度高的情況下，氧原子成為氧供體，硅片的電阻率變動(dòng)。因此，硅片的氧濃度低也是重要的。

4、因此，如專利文獻(xiàn)1所記載的那樣，提出了如下方案：對通過切克勞斯基法形成的填隙氧濃度低的硅錠照射中子射線，摻雜磷，然后切出晶片，進(jìn)而進(jìn)行氧化氣氛退火，由此得到電阻率均勻的硅片。

5、另外，在專利文獻(xiàn)2中，提出了單晶硅錠的制造方法，其中，在提拉單晶硅錠時(shí)，控制來自硅熔體的n型摻雜劑的蒸發(fā)量，由此制造在提拉長度方向上電阻率均勻的n型高電阻的單晶硅錠。

6、然而，已知在為了減少電阻變動(dòng)而使用低氧硅片的情況下，容易產(chǎn)生滑移(slip)。若在硅片的背面發(fā)生滑移，則由于電流的泄漏和光刻工藝中的位置偏移的問題，而導(dǎo)致對裝置成品率造成很大的影響。應(yīng)予說明，認(rèn)為硅片的氧濃度越低，則硅片的臨界分切應(yīng)力越小，越容易產(chǎn)生滑移。

7、從這樣的觀點(diǎn)出發(fā)，如專利文獻(xiàn)3所記載的那樣，也進(jìn)行了提高氮濃度、而非硅片的氧濃度的嘗試，但是不能實(shí)現(xiàn)能夠抑制滑移發(fā)生的這樣高的氮濃度。

8、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

9、專利文獻(xiàn)

10、專利文獻(xiàn)1：日本特開2012-134517號(hào)公報(bào)

11、專利文獻(xiàn)2：國際公開第2018/159108號(hào)

12、專利文獻(xiàn)3：日本特開2017-122033號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明要解決的課題

2、這樣，已經(jīng)進(jìn)行了通過各種方法制造適于igbt的用途的高電阻且電阻變動(dòng)少的硅片的努力，但是在使用低氧濃度的硅片的現(xiàn)有技術(shù)中，高電阻且抑制電阻變動(dòng)的同時(shí)、防止滑移發(fā)生迄今為止是困難的。

3、因此，本發(fā)明的目的在于提供適于igbt用途的硅片以及該硅片的制造方法，所述硅片為高電阻且電阻變動(dòng)小，并且能夠抑制滑移的產(chǎn)生。

4、用于解決課題的方案

5、為了解決上述課題，本發(fā)明人等進(jìn)行了努力研究。首先，硅片中的氮原子具有提高抗滑移性的效果。作為提高硅片中的氮濃度的方法，已知有下述方法：通過在氮?dú)夥障聦杵M(jìn)行熱處理而在硅片的表面形成氮化膜，通過使氮原子從該氮化膜向硅片擴(kuò)散而在硅片的表面形成氮濃度高的區(qū)域。

6、另一方面，為了在硅片的正面?zhèn)戎谱餮b置圖案，需要除去通過在氮?dú)夥障碌臒崽幚矶纬傻牡ぁ２贿^，在制造igbt裝置時(shí)，滑移產(chǎn)生成為問題的是支撐硅片的背面?zhèn)?。因此，本發(fā)明人構(gòu)想僅在背面的表層部形成高氮濃度區(qū)域?；谠摌?gòu)思，本發(fā)明人想到通過對于低氧濃度的硅片在氮?dú)夥罩羞M(jìn)行熱處理，在暫且僅提高硅片的正面及背面的表層部的氮濃度之后，僅除去正面?zhèn)鹊母叩獫舛葏^(qū)域，得到在背面?zhèn)葰埩粲懈叩獫舛葏^(qū)域的硅片。

7、即，本發(fā)明的主旨構(gòu)成如以下所述。

8、<1>一種硅片，其中，在硅片的厚度方向上的氮濃度分布中，

9、氮濃度的最大值為2×1015個(gè)原子/cm-3以上且1×1016個(gè)原子/cm-3以下的高氮濃度區(qū)域存在于從所述硅片的背面的最表面至厚度方向20μm為止的范圍，

10、從所述硅片的正面的最表面至厚度方向20μm為止的范圍中的氮濃度為1×1014個(gè)原子/cm-3以上且1×1015個(gè)原子/cm-3以下，

11、所述硅片的氧濃度(astm?f121，1979)為1×1017個(gè)原子/cm-3以下。

12、<2>根據(jù)<1>所述的硅片，其中，所述高氮濃度區(qū)域存在于從所述硅片的背面的最表面至厚度方向15μm為止的范圍。

13、<3>根據(jù)<1>或<2>所述的硅片，其中，所述硅片的電阻率為30ω·cm以上且10000ω·cm以下。

14、<4>根據(jù)<1>～<3>中任一項(xiàng)所述的硅片，其中，所述硅片不包含位錯(cuò)簇和cop。

15、<5>一種硅片的制造方法，其包括：

16、高氮濃度層形成工序，通過在氮?dú)夥障聦ρ鯘舛?astm?f121，1979)為1×1017個(gè)原子/cm-3以下的研磨前硅片進(jìn)行熱處理，在所述研磨前硅片的正面及背面的各自的表層部形成高氮濃度層，和

17、高氮濃度層除去工序，在所述高氮濃度層形成工序之后，分別除去所述研磨前硅片的所述正面及背面的表層部的高氮濃度層的至少一部分，

18、從所述高氮濃度層除去工序后的硅片的背面的最表面至厚度方向20μm為止的范圍中的氮濃度的最大值為2×1015個(gè)原子/cm-3以上且1×1016個(gè)原子/cm-3以下，

19、從所述高氮濃度層除去工序后的硅片的正面的最表面至厚度方向20μm的范圍中的氮濃度為1×1014個(gè)原子/cm-3以上且1×1015個(gè)原子/cm-3以下。

20、<6>根據(jù)<5>所述的硅片的制造方法，其中，從所述高氮濃度層除去工序后的硅片的背面的最表面至厚度方向15μm為止的范圍中的氮濃度的最大值為2×1015個(gè)原子/cm-3以上且1×1016個(gè)原子/cm-3以下。

21、<7>根據(jù)<5>或<6>所述的硅片的制造方法，其中，在所述高氮濃度層形成工序中，通過快速熱氮化處理而形成所述高氮濃度層

22、<8>根據(jù)<5>～<7>中任一項(xiàng)所述的硅片的制造方法，其中，所述高氮濃度層除去工序包含使用雙面研磨裝置同時(shí)研磨所述研磨前硅片的正面和背面的雙面研磨工序。

23、<9>根據(jù)<5>～<8>中任一項(xiàng)所述的硅片的制造方法，其中，在所述高氮濃度層除去工序中，

24、所述正面的研磨量為10μm以上且12μm以下，

25、所述背面的研磨量為4μm以上且8μm以下。

26、<10>根據(jù)<5>～<9>中任一項(xiàng)所述的硅片的制造方法，其中，所述研磨前硅片是通過fz法制造的硅片。

27、發(fā)明的效果

28、根據(jù)本發(fā)明，可以提供適于igbt的用途的硅片以及該硅片的制造方法，所述硅片的電阻高、電阻變動(dòng)小，且能夠抑制滑移的產(chǎn)生。