■体裁:B5版1030ページ
■発刊:1996/06/28
■ISBNコード:4-947655-88-7

監修
大見忠弘/東北大学
新田雄久/UCT開発研究所

編集委員長
滝口蓮一/コマツ電子金属

編集委員
北野友久/日本電気
工藤秀朗/信越半導体
福田哲生/富士通
宮崎守正/住友シチックス
森田悦郎/三菱マテリアルシリコン

執筆者
大見忠弘/東北大学
今井正人/コマツ電子金属
林　良一/コマツ電子金属
高田利幸/トクヤマ
阿部孝夫/信越半導体
山岸浩利/信越半導体
木村雅規/信越半導体
W. Zulehner/Wacker Siltronic AG
喜田道夫/三菱マテリアル
吉澤　健/信越半導体
布施川泉/信越半導体
柿本浩一/日本電気
藤原俊幸/住友金属工業
鹿島一日児/東芝セラミックス
福田哲生/富士通
原田和浩/三菱マテリアル
降屋　久/三菱マテリアルシリコン
原　明人/富士通研究所
三上勇介/KOMATSU SILICON USA,INC.
芳賀博世/MEMC Japan Ltd.
冨岡純輔/コマツ電子金属
中村浩三/コマツ電子金属
藤巻延嘉/信越半導体
高野清隆/信越半導体
宝来正隆/住友シチックス
池田哲夫/コマツ電子金属
長谷川真治/昭和電工
Ronald D. Bartram/MEMC Electronic Materials Inc.
桝井　積/信越半導体
辻本康治/住友シチックス
鴨下良雄/東京精密
小嶋正康/住友金属工業
稲田安雄/不二越機械工業
田中恵一/三菱マテリアルシリコン
Theresia Bauer/Wacker Silrtonic AG
Andreas Ehlert/Wacker Silrtonic AG
Helmut Franke/ Wacker Silrtonic AG
Susanne Weizbauer/Wacker Silrtonic AG
桝村　寿/信越半導体
深見輝明/信越半導体
工藤秀雄/信越半導体
新井初雪/スピードファム
土肥俊郎/埼玉大学
辻　幹夫/日本電気
森田悦郎/三菱マテリアルシリコン
島ノ江憲剛/九州大学
平塚　豊/ダン科学
早見由香/富士通
藤村修三/富士通
水田隆司/野村マイクロサイエンス
久保和樹/東北大学
小島泉里/東北大学
青木秀充/日本電気
山中弘次/オルガノ
今岡孝之/オルガノ
平塚　豊/ダン科学
甲斐文隆/コマツ電子金属
赤井賢治/徳山セラミックス
江原　徹/東芝セラミックス
川原博幸/コマツ電子金属
自見博志/コマツ電子金属
喜屋武敏明/コマツ電子金属
有本由弘/富士通研究所
泉　勝俊/日本電信電話
三谷　清/信越半導体
米原隆夫/キヤノン
Subramanian S. Iyer/ Si bond,L.L.C.
Robert A. Craven/Si bond,L.L.C.
西村　正/三菱電機
長谷川英司/日本電気
安藤公一/日本電気
神山　聡/日本電気
芳野史郎/コマツ電子金属
元浦久実/コマツ電子金属
Jaroslaw Jablonski/コマツ電子金属
竹田隆二/東芝セラミックス
白井　宏/東芝セラミックス
石坂和紀/新日本製鐵
宮崎守正/住友シチックス
小此木堅祐/日本電気
津屋英樹/住友シチックス
松本　圭/コマツ電子金属
渡辺正晴/コマツ電子金属
植村訓之/コマツ電子金属
前田正彦/コマツ電子金属
橋口英理子/コマツ電子金属
福島　隆/コマツ電子金属
片山達彦/コマツ電子金属
山本博昭/コマツ電子金属
古川　弘/コマツ電子金属
吉田知佐/信越半導体
速水善範/信越半導体
定光信介/住友シチックス
砂川　健/信越半導体
湯本政昭/日本分光
竹野　博/信越半導体
戸部敏視/信越半導体
稲本　勇/日鐵テクノリサーチ
谷川庄一郎/筑波大学
久保田裕康/東芝
薬師寺健次/昭和電工
柳瀬好生/住友シチックス
服部　毅/ソニー
村岡久志/ピュアレックス
川田　豊/神戸製鋼所
石橋清隆/神戸製鋼所
米澤　彬/セイコー電子工業
奥村治樹/東レリサーチセンター
中川善嗣/東レリサーチセンター
石割修一/日立製作所
服部健雄/武蔵工業大学
齋藤　忠/東京農工大学
山本秀和/三菱電機
味岡恒夫/沖エンジニアリング
森田瑞穂/東北大学
武下　臣/三菱マテリアル
稲木恭一/信越石英
伊藤正之/東洋炭素
茅根美治/三造メタル
江崎才四郎/三造メタル
藤田房雄/三造メタル
河津秀雄/荏原総合研究所
田中　順/オルガノ
ニツ木高志/オルガノ
斉藤次男/関東化学
林　茂樹/大阪酸素工業
John Goodman/Flouroware Inc.
Kirk Mikkelsen/Flouroware Inc.
稲葉　仁/高砂熱学工業
柳澤重幸/帝人
萩野和男/鐘紡
新井清一/鐘紡

※所属、肩書き等は本書発刊当時のものです。

【序文】
半導体産業はLSIを初めとする半導体デバイスとその応用分野の進歩(開発)とともに目覚ましい発展を遂げて来た。21世紀に向けてさらに速い速度でいろいろと人間の夢を実現して行くことに疑いの余地はない。
　半導体デバイスの基板材料であるシリコンも, LSIの高集積化, 高密度化が進むたびに大直径化されるとともに酸素濃度コントロール, Grown in欠陥などの結晶品質, ウェーハ表面付着不純物の低減, 平坦度の向上などの加工品質の向上がなされて来た。
直径でいえば現在は8インチ量産化時代であるが, 次の世代を睨んで12インチの開発試作が行われている。さらに, 次世代用大口径シリコン基板(16インチ)製造の要素技術を開発する目的で今年(1996年)3月に基盤技術研究促進センターと国内シリコンウェーハメーカ7社が株主となってスーパーシリコン研究所を設立し, SSiプロジェクトがスタートした。
直径ばかりでなくデバイスニーズに呼応して, シリコンウェーハ製造・評価の技術の進歩とクリーンルーム, 超純水, 薬品, ガスなどの半導体製造を支える周辺技術のクリーン化などと相俟って, シリコンウェーハ品質も著しく改善されてきたが, まだまだ課題が山積している。
　言うまでもなく, 半導体デバイスの歩留り, 品質, 信頼性などに大きく影響を及ぼすシリコンウェーハの品質をより向上させるためには, 半導体シリコン製造方法, シリコンの物性, 評価技術, 装置, 材料などの基礎を良く理解した上で, 種々の課題と取り組む必要がある。
本書はシリコンメーカのみならず, デバイスメーカ, 製造装置, 材料など半導体産業に携わる若手・中堅の研究者, 技術者などに幅広く技術手引書として活用していただける書を目指して編纂した。
これらの観点から本書では第1章から第8章までは出発材料である多結晶シリコンからエピタキシャルウェーハ, 次世代デバイス基板となるであろうSOI基板までの半導体シリコンの製造方法と超LSIに対応するための課題と主要製造技術を詳細に解説した。
　また, 第9章, 第10章では検査・評価技術, 第11章ではシリコンウェーハに拘る主要材料のウルトラクリーン化技術について詳細に解説した。
さらに, 第12章ではシリコン関連技術者・研究者に向けたアンケートの分析結果, 第13章ではシリコンに関する基礎定数, 基礎物性, 第14章ではシリコンに関する規格, 測定方法などの全世界の標準を取り纏めた。
執筆に当たっては, 大学の先生方およびデバイスメーカ, シリコンメーカ, 装置メーカ, 関連材料メーカの経験と見識の深い方々に原理, 基礎技術#, 応用技術, 将来技術など様々な角度から詳しく解説していただいた。したがって, 執筆者は100人を越し, 総ページ数も1000頁を越える大著となった。
最後に, 執筆して頂いた諸先生方, 編集など大変ご苦労をおかけした編集委員の方々にお礼を申し上げる。

【目次】
序　論　シリコンの科学
1. まえがき
2. 0.25μm以降のリソグラフィ技術
3. エピタキシャルウェーハ導入の必然性
4. エピタキシャル結晶の高品質化
5. むすび
第1章　多結晶シリコン
第1節　多結晶シリコン概論
1. はじめに
2. 多結晶シリコンの製造方法
3. 多結晶シリコンの用途と要求品質
4. まとめ
第2節　多結晶シリコンの製法
第1項　モノシランによる高純度多結晶の製造法
1. はじめに
2. モノシランの製造法
2.1　ユニオンカーバイド社法
2.2　主なモノシラン合成法
2.3　多結晶シリコンの製造法
第2項　トリクロロシラン法
1. 概要
2. 金属シリコン
3. トリクロロシランの製造
3.1　金属シリコン塩化水素の反応
3.2　四塩化珪素の還元
4. トリクロロシランの精製
5. トリクロロシランからCVD法によるシリコンの製造
6. 加工工
7. 製品検査
7.1　バルク検査
7.2　表面分析
8. トリクロロシランの性質, 取り扱い
8.1　性質
8.2　取り扱い
第3節　粒状多結晶シリコン
1. はじめに
2. Albemarle法多結晶シリコンの製造法概要
3. SiF4の製造
4. NaAlH4の製造方法
5. SiH4の製造
6. SiH4の精製
7. 粒状多結晶シリコンの製造
8. 粒状多結晶シリコンの脱水素
第2章　結晶成長
第1節　単結晶シリコン成長概論
1. はじめに
2. 無転位結晶の製造
2.1　大直径結晶
2.2　MCZ(magnetic field applied)の導入
2.3　CCZ(continuosly fed)法と粒状ポリシリコン
3. 結晶中不純物と結晶の完全性
3.1　ドーパント
3.2　軽元素
3.3　重金属
4. 酸素析出とデバイスプロセス
4.1　酸素濃度と析出制御
4.2　酸素濃度とDZ層の完全性
5. 点欠陥と結晶の成長条件
5.1　点欠陥による2次欠陥
5.2　CZ結晶中の新しい欠陥
5.3　Grown-in欠陥の直径結果
5.4　熱応力と点欠陥の発生
6. 結論
第2節　単結晶シリコン成長技術
第1項　FZ法
1. 製造法
2. RFコイル
3. ドーピング
4. 結晶成長条件による抵抗率分布の改善
5. Si融液の流れと温度分布
6. 抵抗率ばらつきを改善した結晶
7. まとめ
第2項　CZ法(CZ Pulling)
1. Introduction
2. CZ principle
3. Crystal orientation
4. Doping technologies
4.1　Heavy doping
4.2　Light doping
4.3　Neutron transmutation doping
5. Basic puller design
6. Alternative furnace construction
7. Melt flows
8. Impurity striations
9. Thermal history
10. Large diameter crystals
10.1　Ratio between diameter and length
10.2　Temperature fluctuations
10.3　Crucible problems
10.4　Outlook
第3項　MCZ法
1. はじめに
2. MCZの基本原理
3. 横型MCZ法
4. 縦型MCZ法
5. カスプ型MCZ法
6. 超伝導磁石か常伝導磁石か
7. 磁場装置と安全性
第4項　連続CZ法
1. はじめに
2. 偏析現象と連続CZ法
2.1　偏析現象
2.2　連続化プロセスの方法
2.3　供給原料の選択
2.4　融液供給法
2.5　固体原料供給
3. 2重るつぼ連続CZ法
3.1　不純物濃度分布の均一化
3.2　酸素析出特性
3.3　その他の不純物添加
4. まとめ
第3節　単結晶シリコン結晶の基礎
第1項　不純物の偏析
1. ドーパント不純物
2. 軽元素不純物
3. 重金属不純物
4. 成長縞
5. まとめ
第2項　融液の挙動
1. CZ法における融液の挙動を決定する因子と支配方程式
2. 融液対流の温度分布と濃度分布による影響
3. 融液対流の結晶およびるつぼ回転による影響
4. 固液界面における温度分布
5. 融液中における酸素の輸送現象
6. 融液対流に及ぼす磁場印加効果
7. FZにおける融液対流現象
8. まとめ
第3項　成長と温度分布
1. はじめに
2. 総合伝熱解析モデル
2.1　物体中の温度分布
2.2　結晶/融液界面
2.3　輻射伝熱
2.4　ヒータの発熱量分布
2.5　境界条件
3. 実験と伝熱解析
3.1　静的条件
3.2　動的条件
4. 結果
4.1　静的条件
4.2　動的条件
4.3　結晶温度決定機構
5. 融液対流の結晶温度への影響
6. 雰囲気ガス(Ar)の結晶温度への影響
7. まとめ
第4節　不純物制御の基礎
第1項　酸　素
1. 酸素の混入経路
2. 石英ガラスルツボの溶解速度
3. 融液内での酸素濃度分布
4. 石英ルツボ回転と酸素輸送
5. 結晶回転と酸素輸送
6. 蒸発と酸素輸送
7. 酸素の偏析現象
8. 結晶中の酸素の原子位置と結合
9. 酸素の拡散と固溶度
第2項　炭　素
1. 序論
2. 結晶成長炉の構造の炭素濃度への影響
3. 融液からの炭素の蒸発
4. まとめ
第3項　金　属
1. はじめに
2. 各種混入源の影響度調査
3. 支配的な混入源の高純度化によるシリコン単結晶中の金属不純物濃度の低減
4. おわりに
第4項　水　素
1. ライフタイムの異常な振る舞い
2. サーマルドナー形成に及ぼす水素の効果
3. As-grownインゴット内の水素の存在の確認
4. As-grownインゴット内の水素の分布
5. As-grownインゴット内の水素濃度
6. 電気特性に及ぼすGrown-in水素の効果
7. 大口径化Grown-in水素
8. 他の手法によるGrown-in水素の研究
9. まとめ
第5項　NTD
1. 原理
2. 方法
2.1　照射時間設定
2.2　面内方向の照射量分布の均一化
2.3　長さ方向の照射量分布の均一化
3. 抵抗率回復(照射ダメージ回復)
4. NTD後の抵抗分布
5. 用途
6. 残留放射能
第5節　Grown-n欠陥
Grown-in欠陥(1)
1. 酸素析出核の形成とGrown-in欠陥
2. 超急冷結晶における酸素析出核の形成
3. 酸化膜絶縁耐圧劣化因子の形成と抑制
4. 熱シミュレーションによるGrown-in形成機構の解析
5. 引上結晶中の点欠陥の挙動に関する考察
6. 結言
Grown-in欠陥(2)
1. はじめに
2. 各種Grown-in欠陥の相関
3. Grown-in欠陥の形成機構
4. As-receivedウェーハの酸化膜耐圧特性
5. 故意に導入した各種結晶欠陥が酸化膜耐圧に及ぼす影響
6. まとめ
Grown-in欠陥(3)
1. Grown-in欠陥と結晶成長条件
2. 欠陥パターンの決定機構
3. CZシリコンのGrown-in欠陥形成
4. 点欠陥の拡散係数および熱平衡濃度
Grown-in欠陥(4)
1. はじめに
2. 酸化膜耐圧特性への影響
3. ウェーハ熱処理後の酸化膜耐圧特性
4. 酸化膜耐圧特性の劣化要因
5. CZ引上げ法と微小欠陥との関係
6. まとめ
Grown-in欠陥(5)
1. はじめに
2. Grown-in結晶欠陥の分類
3. Grown-in結晶欠陥と酸化膜耐圧
4. 結晶欠陥とデバイス歩留り
Grown-in欠陥(6)
1. 赤外散乱欠陥の性質
2. 赤外散乱欠陥の結晶育成時の形成挙動
3. 赤外散乱欠陥の形成機構
4. まとめ
第6節　結晶品質と動向
第1項　CZ, FZ, MCZの比較
1. 成長方法別分類
2. 抵抗率
2.1　成長法とドーパント
2.2　成長法別限界
2.3　NTD
2.4　CZ結晶の長さ方向の抵抗率プロファイル
3. 酸素と酸素析出
3.1　結晶別酸素濃度
3.2　酸素析出
4. 結晶欠陥
4.1　OSF
4.2　BMD
4.3　COP, LST, FPD
5. 用途
第2項　CZ, FZ, MCZの動向
1. Disc.(ディスクリート)用ウェーハ
1.1　小信号Disc.用ウェーハにおける大口径化
1.2　大電力素子用ウェーハにおける大口径化
1.3　拡散とEpi
1.4　NTD法
2. Bip.IC(Bipoler IC)用ウェーハ
3. MOS IC用ウェーハ
3.1　ウェーハに対する要求品質
3.2　鏡面とEpi
3.3　酸化膜耐圧と結晶欠陥
3.4　表面改質とGettering
3.5　大口径化
3.6　SOI
第3章　結晶加工
第1節　直径設計
1. 切断
1.1　外周刃式切断機(OD)
1.2　内周刃式切断機(ID)
1.3　バンドソー型切断機
2. 直径成形
2.1　円筒研削とインゴット径
2.2　円筒研削時における芯出し作業
2.3　円筒研削の方法
2.4　円筒研削における仕上り径
3. 直径成形における品質
第2節　方位指定加工
第1項　方位指定加工
1. オリエンテーションフラット加工
1.1　シリコン単結晶の異方性とオリエンテーションフラット加工
1.2　オリエンテーションフラット加工におけるX線方位測定
1.3　オリエンテーションフラットの加工方法
1.4　オリエンテーションフラットの長さ,および寸法精度
2. 第2オリエンテーションフラット
2.1　第2オリエンテーションフラットの形状
2.2　第2オリエンテーションフラットの加工方法
3. 大口径化に伴うオリエンテーションフラットの問題点
第2項　Notch Grinding and Notch Profilingon Silicon Wafers
1. Purpose
2. Method
3. Notch and Notch Profile Types
4. Notch and Notch Profile Measurements
5. Future Direction
第4章　ウェーハ加工
第1節　ウェーハの種類と用途
第2節　ウェーハ加工の基礎
1. はじめに
2. スライシング(Slicing)
3. ラッピング(Lapping)
4. ベベリング(Beveling)
5. エッチング
6. ドナーキラー処理
7. ミラーポリッシング(Mirror Polishing)
8. クリーニング(Cleaning)
第3節　ウェーハ加工
第1項　インゴットの切断
(a)内周刃方式
1. 内周刃方式の特徴
2. 内周刃切断技術
3. 大口径加工技術
4. 今後の切断技術
1. はじめに
2. ワイヤソーの特徴
3. 高能率・高精度ワイヤソー
4. ワイヤソーの今後の課題
第2項　Laser marking of silicon wafers
1. Purpose
2. Method
3. Mark size and locations
4. Hard marking vs. soft marking
5. Laser mark readers
6. Laser mark standards
7. Future direction
第3項　ラッピング
1. はじめに
2. ラッピング砥粒
3. ラッピング定盤
3.1　定盤の材質
3.2　定盤溝
4. 両面ラッピングマシン
4.1　構造
4.2　定盤自己修正装置
4.3　自動定寸装置
5. シリコンウェーハの加工例
6. シリコンウェーハの加工変質層深さ
7. おわりに
第4項　エッジ加工
1. 機械面取り
1.1　機械面取り加工の方法
1.2　面取りの形状
2. 鏡面面取り
2.1　鏡面面取り加工の方法
2.2　鏡面面取りの効果
3. 今後の面取り加工技術
第5項　Etching of Silicon
1. Introduction
2. Acid etching
2.1　Etching mechanism and process conditions
2.2　Correlation of quality parameters of　wafers with process
conditions
2.3　Etching equipment for acid etching
3. Caustic Etching
3.1　Etching mechanism for anisotropic etching and process
conditions
3.2　Correlation of quality parameters of　wafers with process
conditions
3.3　Etching equipment for caustic etching
4. Defect(Preferential)etching of silicon
5. Comparison acid etching-caustic etching
6. Conclusions
7. Outlook
Acknowledgement
第6項　鏡面研磨
1. シリコンウェーハの鏡面研磨工
2. 鏡面ウェーハの品質とそれらに影響を及ぼす要因
2.1　ウェーハ平坦度
2.2　ウェーハの表面粗さ(マイクロラフネス)
2.3　鏡面研磨工程で導入される加工歪
3. シリコンウェーハの鏡面研磨加工技術の今後の課題
第7項　超平坦加工
1. 片面研磨加工装置
2. 両面加工装置
3. バッチ処理と枚葉処理
4. ウェーハマウント方式
4.1　ワックス方式
4.2　ワックス方式の課題
4.3　ワックスレスマウント方式
5. 研磨用スラリー
5.1　ウェーハ用ポリッシングスラリーコロイダルシリカ(シリカゾル)
6. 研磨クロス
6.1　不織布タイプ研磨パッド
6.2　スエードタイプ研磨クロス
第8項　次世代LSIデバイス・ウェーハの超平坦加工技術
1. はじめに
2. 現状の平坦化技術とその問題点
2.1　平坦化の形態と現状
2.2　超精密加工技術による平坦化技術と問題点
3. 超精密ポリシングによるグローバル平坦化加工技術
3.1　超精密ポリシングの基本的考え方
3.2　加工特性
4. むすび
第4節　ウェーハの洗浄
第1項　ウェット洗浄
(a)ウェット洗浄概論
1. はじめに
2. 要求される清浄度
3. 洗浄シーケンス
4. 除去対象物と洗浄方法
5. 従来のウェット洗浄の問題点
6. 最近開発された洗浄方法
7. 今後のウェット洗浄技術
(b)パーティクル除去
1. SC-1洗浄
2. SC-1洗浄の問題点
3. パーティクル対策
4. 今後の展開
(c)重金属
1. 金属の付着
2. 金属の除去
3. 金属分析法
(d)有機物除去
1. はじめに
2. 有機溶剤洗浄法
3. 界面活性剤水溶液洗浄法
4. 湿式酸化分解洗浄法
5. 乾式酸化分解法
6. その他の乾式洗浄法
7. おわりに
第2項　次世代デバイス対応の洗浄技術
(a)低溶存酸素純水による洗浄技術
1. はじめに
2. 脱気純水システム
3. 低溶存酸素超純水クリーニング
4. まとめ
(b)HFウォータによる洗浄技術
1. はじめに
2. HFWの効果
3. HFW洗浄の導入について
4. HFW廃水回収について
5. HFW供給ユニット
6. おわりに
(c)オゾン添加超純水による洗浄技術
1. はじめに
2. オゾン添加超純水
3. オゾン添加超純水による金属不純物の除去
4. オゾン添加超純水による有機不純物の除去
5. まとめ
(d)電解イオン水による洗浄技術
1. 電解イオン水製造装置
2. 電解イオン水の基本特性
3. 電解イオン水の洗浄評価結果
4. 環境への影響
5. まとめ
第5節　ウェーハの乾燥
1. スピン乾燥法
1.1　装　置
1.2　遠心乾燥操作
1.3　スピンドライ法の利点と問題点
2. IPA蒸気乾燥法
2.1　装置と乾燥操作
2.2　IPA蒸気乾燥の利点と問題点
3. 直接置換式IPA乾燥
4. 真空乾燥
第6節　ウェーハの品質と動向
第5章　エピタキシャルウェーハ
第1節　エピタキシャルウェーハの種類と用途
1. エピタキシャルウェーハの必要性
2. エピタキシャルウェーハの構造と用途
2.1　個別半導体
2.2　バイポーラIC
2.3　MOS IC
第2節　エピタキシャル成長のメカニズム
1. エピタキシャル成長概論
2. 反応メカニズム
3. 気相中の物質移動
4. 結晶成長機構
5. オートドーピング
第3節　エピタキシャルウェーハ製造技術
第1項　エピタキシャル成長炉
1. 汎用機種動向
1.1　横型装置
1.2　縦型装置(パンケーキ型)
1.3　シリンダ型(バレル型)
1.4　ホットウォール型
1.5　クラスタ型
1.6　枚葉型
2. 今後のエピ成長装置動向
第2項　エピタキシャル成長用ガス
1. エピ成長用反応ガスの種類と特性
2. ドーパントの種類と特性
3. ソースガスとドーパントの発火性
4. ソースガスとドーパントの毒性

第3項　エピタキシャル成長シーケンス
1. エピ前処理洗浄
2. エピタキシャル成長シーケンス
3. エピ後処理
第4節　エピタキシャルウェーハの品質と動向
第1項　エピタキシャルウェーハの品質
(a)表面形状制御
1. 平坦度
2. パターン変形
3. そ　り
4. ヘイズ
(b)EPの結晶性について
1. ヘイズ
2. LPD (Light Point Defect)
3. スリップ
4. ミスフィト転位
5. シャローピット
6. OSF (Oxidation deduced Stacking Fault)
7. その他
第2項　エピタキシャルウェーハの動向
1. エピタキシャル技術と半導体デバイス
2. Si結晶としてのエピタキシャル
3. 大口径, 低コスト化
第6章　SOI基板
第1節　SOI基板の種類と用途
1. SOI構造の必要性
1.1　ソフトエラーの低減
1.2　低消費電力化
1.3　その他の目的
2. 各種のSOI基板
2.1　気相法によるSOI基板
2.2　液相法によるSOI基板
2.3　固相法によるSOI基板
3. 各種のSOIデバイス
4. 次世代対応SOI基板
第2節　SIMOX基板
1. 製造法
1.1　埋め込みSiO2層の形成
1.2　低ドーズSIMOX基板
1.3　SIMOX基板の高温内部酸化
2. 表面Si層の品質
2.1　モフォロジィ
2.2　膜厚の均一性
2.3　酸素濃度
3. 埋め込みSiO2層の品質
3.1　表面Si層/埋め込みSiO2層界面の平坦性
3.2　絶縁耐圧
4. 今後の展望と課題
第3節　貼り合わせSOI基板
1. 製造法
2. 貼り合わせSOI基板の特徴
2.1　外観
2.2　SOI断面
2.3　SOI活性層の結晶性
2.4　接着界面の不純物
2.5　ボイド
3. 0.1μm±10%の超薄膜SOI層作製法
3.1　PACE技術
3.2　スマートカット技術
4. まとめ
第4節　ELTRAN
1. はじめに
2. 多孔質Si
3. エピタキシャル成長
4. エッチバックSOI
5. 結論
第5節　Bond and Etchback Silicon on Insulator(BESOI)
1. Motivation
2. Bonded Wafers
3. Bond and Etchback SOI (BESOI)
4. Structural and Electrical Results
5. SOI Standards
6. Future Directions
7. Conclusions
第6節　その他の貼り合わせ基板
1. 種類
2. デバイストランスファー法
2.1　平坦化(段差除去)研磨
2.2　選択研磨
3. 貼り合わせによる誘電体分離基板
4. 貼り合わせVDMOS
4.1　貼り合わせにおけるボロン
4.2　貼り合わせ方法
4.3　多結晶Siを介在した貼り合わせVDMOSの電気特性
5. まとめ
第7節　SOI基板の動向
1. はじめに
2. SOI基板技術の歴史と展望
3. ULSIへの導入展望と要求仕様
4. まとめ
第7章　ウェーハの熱処理と特性
第1節　酸化膜
第1項　酸化膜の種類と用途
1. シリコン半導体デバイスにおける酸化膜
2. 酸化膜の歴史的背景
3. 酸化膜の種類と用途
3.1　LOCOS酸化膜(素子分離酸化膜)
3.2　ゲート酸化膜
3.3　トンネル酸化膜
3.4　そのほかの熱酸化膜
第2項　酸化膜の成長メカニズム
1. Deal-Groveの熱酸化モデル
2. シリコン表面での酸化反応
3. 熱酸化膜の成長メカニズム
4. CVD酸化膜の成長メカニズム
第3項　酸化膜の形成方法
1. 熱酸化膜の形成方法
2. 熱酸化膜の形成技術と装置
3. CVD酸化膜の形成方法と技術
第4項　酸化膜の諸特性
1. 酸化膜の構造
2. 酸化膜の電流特性
3. 酸化膜の信頼性
第2節　その他の絶縁膜
第1項　窒化膜 528
1. 熱窒化 528
2. 窒化膜のLPCVD 530
3. 窒化膜の特性 531
第2項　高誘電体膜
1. はじめに
2. Ta2O5膜に関して
2.1　絶縁性の改善方法
2.2　絶縁性と膜構造に関して
2.3　如如如薄膜化に関して
3. SrTiO3膜,(Ba, Sr)TiO3膜に関して
4. まとめ
第3節　ウェーハの熱処理と結晶欠陥
第1項　如如如熱処理と酸素の挙動
1. サーマルドナー
2. Kaiserモデル
3. Kaiserモデルの妥当性
4. サーマルドナー形成と不純物
5. サーマルドナー形成の温度依存性
6. サーマルドナーと酸素析出
7. サーマルドナーと結晶熱履歴
第2項　酸素析出挙動
1. 酸素析出物発生機構
1.1　均一核形成
1.2　不均一核形成
2. 熱処理依存性
2.1　如如如熱処理温度依存性
2.2　如如如熱処理雰囲気依存性
2.3　酸素析出物の成長
3. ウェーハ表層の酸素析出物
4. 異常酸素析出
5. 酸化膜耐圧に与える影響
第3項　酸素析出物
1. rodlike defect
2. 板状酸素析出物
3. 八面体析出物
4. extended defect
5. 最近のトピックス
第4項　積層欠陥
1. 序
2. 形成メカニズム
3. 成長と収縮
4. 原　因
5. まとめ
第5項　DZ処理
第4節　ウェーハの熱処理と結晶強度
1. 結晶強度と不純物
2. 水平保持ウェーハの応力の問題
3. 大口径ウェーハの熱処理と結晶強度
第8章　ゲッタリング
第1節　ゲッタリング法の種類
1. ゲッタリングの概要
2. ゲッタリング処理方法
2.1　DZ-IG法, ナチュラルIG法について
2.2　ポリシリコンバックシール(PBS)法(Polysilicon Back Seal法)に
ついて
2.3　サンドブラスト(SB)法(Sand Blast法)について
2.4　リンゲッタリング法
2.5　イオン注入ゲッタリング, レーザゲッタリング
第2節　各種ゲッタリングのメカニズム
1. 緩和型のゲッタリング機構および偏析型のゲッタリング機構
2. 注入型のゲッタリング機構
第3節　各種ゲッタリングの能力
1. 各種ゲッタリングの能力
1.1　Cu, Ni, Coに対するゲッタリング効果
1.2　Feに対するゲッタリング効果
第4節　エピタキシャルウェーハのゲッタリング
1. Bゲッタリング
2. IG
3. EG
4. ミスフィット転位によるゲッタリング
第5節　SOI基板のゲッタリング
1. はじめに
2. SOI基板中の重金属元素の熱処理挙動
3. SOI基板における重金属のゲッタリング
4. まとめ
第6節　ゲッタリング技術動向
1. ゲッタリング技術の歴史
2. ゲッタリング技術の現状
3. ゲッタリング技術の将来
第9章　ウェーハの検査
第1節　結晶軸の測定
1. 測定方法の種類
2. 方法・原理・精度
2.1　X線回折法
2.2　光像法
3. 適用品種と適用工
4. 標準化
第2節　抵抗率
1. 測定法の種類
2. 原理・方法・精度
2.1　4探針法
2.2　広がり抵抗法
2.3　C-V法
3. 用語の解説
3.1　広がり抵抗
3.2　空間電荷
4. 適用品種・適用工
4.1　4探針法
4.2　広がり抵抗法
4.3　C-V法
5. 標準化
6. 動向
6.1　広がり抵抗解析ソフトウェア
第3節　酸素濃度測定法
1. 赤外分光法
2. 酸素濃度の算出
3. 赤外分光測定の注意事項
4. 変換係数
5. 標準試料
6. ブリュースター角入射によるウェーハ酸素濃度測定
第4節　PN判定
1. 種類
2. 原理・方法・精度
2.1　如如如熱起電力法(加熱プローブ式)
2.2　点接触整流法
3. 用語の解説
3.1　導電型
3.2　如如如熱起電力
3.3　整流
4. 適用品種と適用工
5. 標準化
第5節　欠陥密度
1. 欠陥の検出方法
2. 検査方法
2.1　エッチング環境
2.2　エッチングの原理
2.3　エッチング前処理
2.4　選択エッチング
2.5　密度計測
3. 用語
3.1　積層欠陥(Stacking Fault : SF)
3.2　内部微小欠陥(Bulk Micro Defect : BMD)
3.3　転位(Dislocation)
4. 適用品種・工
5. 標準化
5.1　JIS
5.2　ASTM
6. 動向
第6節　面取り形状検査法
1. 測定方法の種類
2. 方法・原理・精度
2.1　如如如破壊検査による方法
2.2　非破壊検査による方法
2.3　確認方法
3. 適用品種と適用工
4. 標準化
第7節　ウェーハ厚さ
1. 測定法の種類と適用範囲
2. 方法・原理・精度
3. 用語
4. 標準化
5. 動向
第8節　平坦度
1. 測定法の種類と適用範囲
2. 方法・原理・精度
3. 用語
3.1　コンタクト, プロキシミティ方式
3.2　プロジェクション(一括露光方式)
3.3　ステッパ(部分露光方式)
4. 標準化
5. 動向
第9節　表面粗さ
1. 測定方法の種類
2. 方法・原理・精度
2.1　接触式表面粗さ計
2.2　位相干渉計
2.3　SPM
3. 用語
4. 標準
5. 動向
第10節　外　観
1. 外観検査とは
2. 評価方法
3. 標準化
4. 動向
第11節　パーティクル
1. 測定方法の種類
2. 方法・原理・精度
2.1　方法
2.2　原理
2.3　精度
3. 適用品種と適用工
4. 標準化
5. 動向
第12節　酸化膜・窒化膜厚
1. 測定方法の種類
2. 方法・原理・精度
2.1　楕円偏光解析(エリプソメトリ)法
2.2　干渉色による解析法
2.3　断面TEM
2.4　色による方法
3. 適用品種と適用工
4. 標準化
5. 動向
第13節　エピ厚測定装置
第14節　エピタキシャルウェーハ抵抗率測定方法
1. 4探針法
2. C-V法
3. SR(Spreading resistance)法
第15節　超音波探傷
1. はじめに
2. 超音波とは
3. 超音波探傷装置の構成・特徴と応用分野
4. 超音波探傷装置の測定原理
5. 貼り合わせウェーハの測定例
6. 今後の課題
第10章　ウェーハの評価技術
第1節　バルクの評価技術
第1項　中性子照射放射化分析
1. 概論
2. シリコン結晶の中性子照射放射化分析
第2項　フォトルミネッセンス(PL)
1. 原理
2. ドーパント不純物濃度定量法
3. 装置
4. 測定限界
5. その他の適用例
5.1　エピタキシャルウェーハのライフタイム品質に関するPL評価
第3項　ライフタイム
1. μ-PCD法
1.1　原理と方法
1.2　検出限界
1.3　評価例
2. SPV法
2.1　原理
2.2　測定方法
2.3　表面状態評価法
2.4　重金属不純物の同定と濃度測定方法
2.5　検出限界
2.6　評価例
3. MOS C-t法
3.1　原理と方法
3.2　評価例
第4項　DLTS
1. 原理
2. 方法
3. 装置
4. 測定限界
5. 例
第5項　赤外吸収
1. シリコンの赤外吸収スペクトル
1.1　シリコンの光学常数と格子振動吸収
2. 酸素赤外吸収スペクトル
2.1　格子間酸素
2.2　酸素ドナー回収
2.3　酸素析出物スペクトル測定手順
2.4　酸素析出物による吸収
2.5　マイクロFTIR
第6項　赤外トモグラフ法
1. 原理
2. 方法
3. 装置
4. 測定限界
5. 一例
第7項　電子スピン共鳴(ESR)と電子核二重共鳴(ENDOR)
1. 電子スピン共鳴(ESR)
1.1　原理
1.2　方法
1.3　測定限界
1.4　評価例
2. 電子核二重共鳴(ENDOR)
第8項　2次イオン質量分析法(SIMS)
1. 原理
2. 方法
3. 装置
3.1　1次イオン照射系
3.2　2次イオン質量分析系
4. 測定限界
4.1　検出下限
4.2　質量分解能
4.3　空間分解能
5. 例
5.1　酸素の深さ方向濃度分布(デプスプロファイル)測定
5.2　リンの高質量分解能測定
5.3　クリーンルーム内雰囲気汚染分析
5.4　絶縁膜(酸化膜)中Bのデプスプロファイル測定
第9項　ラマン分光
1. 原理
2. ラマン分光光度計
2.1　ラマン分光光度計の構成と測定法および特徴
3. 応用例
3.1　Siの結晶性の変化
3.2　Siのストレス測定
3.3　ストレス評価精度
第10項　X線トポグラフ法
1. 原理
2. 方法
3. 装置
4. 測定限界
5. 例
第11項　電子顕微鏡観察
1. 原理
2. 方法
3. 装置
4. 測定限界
5. 例
5.1　酸化誘起積層欠陥(Oxidation induced Stacking Fault, OSF)と重
金属汚染の
定性分析
5.2　微小転位ループ
5.3　酸素析出物とパンチアウト転位
5.4　デバイス近傍の欠陥
第12項　不活性ガス融解赤外線吸収法(IGF-IR法)(酸素)
1. 不活性ガス融解赤外線吸収法の原理
2. 装置と定量方法
2.1　装置と定量条件
2.2　検量線の作成
2.3　自然酸化膜の除去
3. 定量例
第13項　陽電子消滅
1. 陽電子消滅の原理と方法
2. 陽電子による結晶欠陥の検出原理と検出限界
3. 陽電子消滅による不純物分析
第2節　ウェーハ表面の評価技術
第1項　不純物評価
(a)重金属:ICP-MS, 原子吸光,有機物:GC-MS
1. 重金属:原子吸光, ICP-MS
2. 有機物:GC-MS

(b)重金属:全反射蛍光X線
1. 分析技術
2. 分析用途
3. 分析方法
4. 検出限界
5. 測定標準
6. 今後の課題
7. まとめ
第2項　マイクロラフネスの測定
1. はじめに
2. 位相シフト干渉法(PSI)による測定
2.1　原理
2.2　方法
2.3　装置
2.4　測定限界
2.5　測定例
3. 走査型トンネル顕微鏡(STM)による測定
3.1　原理
3.2　方法
3.3　装置
3.4　測定限界
3.5　測定例
4. 原子間力顕微鏡(AFM)による測定
4.1　原理
4.2　方法
4.3　装置
4.4　測定限界
4.5　測定例
5. おわりに
第3項　パーティクル評価
1. ウェーハ表面付着パーティクル評価の重要性
2. ウェーハ上のパーティクル検出
2.1　鏡面ウェーハ上のパーティクル検出
2.2　パターン付きウェーハ上のパーティクル計測
3. ウェーハ上のパーティクルの分析
3.1　ウェーハ上のパーティクル分析法
3.2　ウェーハ付着パーティクル分析システムの開発背景
3.3　ウェーハ付着パーティクル分析システムの構成
3.4　超LSI製造工程におけるパーティクルの分析・同定
4. おわりに
第4項　ラジオルミノグラフィー
1. Radio-Decorationとは
2. Radioluminographyの概要
3. イオン注入領域での64Cu-Decoration
4. 不純物汚染に対する64Cu-Decoration
5. Radio-Decorationに関する考察
第5項　ラザフォード後方散乱法(RBS)
1. 測定原理
2. RBSの特徴と装置構成例
3. RBSのウェーハ評価への応用例
3.1　シリコンウェーハのイオン注入損傷の評価
3.2　シリコンウェーハの切削傷の評価
3.3　SIMOX層の観測
3.4　ERDAによるポリシリコン中の水素分析
4. まとめ
第6項　SEM(FIBを含む)
1. 評価対象
2. システム構成
3. 機如如如能・性能
3.1　異物・欠陥検査装置とのリンケージ機如如如能
3.2　SEM/EDS機如如如能
3.3　FIB機如如如能
4. 応用例
5. おわりに
第7項　昇温脱離ガス分析法(TDS)と濡れ
(a)TDS
1. 原理
2. 装置
3. 水素終端シリコン基板
(b)濡れ性
1. 濡れと接触角
2. 接触角の測定法
3. 接触角の解釈と特徴
4. シリコンと接触角
第8項　イオンクロマトグラフィ(ICG)
1. まえがき
2. ICG測定方法
2.1　ICG測定装置
2.2　ウェーハ表面評価における前処理法
3. ICG評価事例
3.1　無機陰イオンおよび無機軽元素陽イオンの測定例
3.2　重金属の測定例
4. あとがき
第9項　X線光電子分光分析法(XPS)
1. はじめに
2. XPSの特徴と問題点
3. 界面におけるシリコンの中間酸化状態
4. 界面近傍の酸化膜中の不完全構造
4.1　Si-Si結合
4.2　Si-H結合
第10項　分光エリプソメトリ
1. はじめに
2. エリプソメトリの基礎
3. 装置およびデータ解析
4. Si表面の評価
5. 膜厚の評価
6. SOIの構造評価
7. まとめ
第3節　結晶と素子特性評価
1. 酸化膜絶縁破壊特性
1.1　TEG構造
1.2　エピウェーハの評価
1.3　水素アニールウェーハの評価
1.4　IGウェーハの評価
1.5　金属不純物の酸化膜絶縁破壊への影響
1.6　有機物汚染の効果
2. 接合リーク特性
2.1　pn接合の逆方向リーク電流
2.2　接合リーク電流の面成分と周辺成分
2.3　逆方向リーク電流のウェーハ仕様依存性
2.4　イメージセンサによる接合リーク評価
2.5　イメージセンサによる強制汚染評価
2.6　TDDB特性と接合リーク不良
第4節次世代デバイスと評価技術
1.　LSIのトレンド
1.1　基本パラメータのトレンド
1.2　プロセスのトレンド
2.　トランジスター
2.1　トランジスタの課題
2.2　トランジスタの分析
3.　接合リーク
3.1　接合リークの課題
3.2　接合リークの評価分析
3.3　接合リークの要因と分析
4.　ゲート絶縁耐圧
4.1　ゲート絶縁耐圧の課題
4.2　ゲート絶縁膜の評価,分析
4.3　ゲート絶縁膜の要因と分析
5.　キャパシタ・セル
5.1　今後のキャパシタ・セル
5.2　キャパシタ・セルの課題
5.3　キャパシタ・セルの評価と分析
6.　コンタクト
6.1　コンタクト・プロセス
6.2　コンタクトの課題
6.3　コンタクトの分析
7.　多層配線
7.1　多層配線の傾向
7.2　多層配線プロセス
7.3　多層配線の課題
7.4　多層配線の分析
第11章クリーン化技術
第1節石英ガラス第1項石英るつぼ
1.役割と歴史
2.製造方法
2.1　原料精製工程
2.2　アーク溶融工程
2.3　加工工程
2.4　検査・梱包工程
3.種類
3.1　純度による区分
3.2　構造による区分
4.容器特性
5.単結晶引上げへの影響
6.大型ウェーハヘの対応
第2項石英材料
1.　天然石英ガラス材料
2.　合成石英ガラス材料
3.　石英ガラスのSiウェーハヘの影響
3.1　Siウェーハ熱処理用石英ガラス治具
3.2　石英ガラス洗浄槽
4.　加工技術
第2節グラファイト
1.　シリコン製造とグラファイト
2.　グラファイトの一般的製造方法
3.　今後の開発
3.1　C/SiC複合剤
3.2　アモルファスカーボンコーティング
3.3　接着
3.4　C/Cコンポジット
第3節SiC
l.　はじめに
2.　SiCの物理的性質
3.　SiCの種類と各々の製法
4.　SiCの特性
4.1　耐酸化性
4.2　耐薬品性
4.3　不純物の拡散特性
4.4　高温変形特性
4.5　熱衝撃特性
5.半導体製造用SiCの現状と将来
第4節空気
1.　空気中の微量ケミカル汚染物質
1.1　外気中の徴量ケミカル汚染物質
1.2　クリーンルーム内で発生するケミカル汚染物質
1.3　極微量物質のエアサンプリング・分析
2.　ケミカルフィルタの現状
2.1　ケミカルフィルタの種類
2.2　ケミカルフィルタの徴量汚染物質除去方法
3.　ケミカルフィルタの性能
4.　将来の開発項目
第5節超純水
1.　超純水への要求
1.1　超純水の役割
1.2　超純水要求水質
2.　超純水製造システムと達成水質
2.1　超純水達成水質
2.2　超純水製造システム
3.　超純水供給システム
4.　今後の課題
第6節薬品(配管含む)
1.　はじめに
2.　半導体用薬品の晶質向上
2.1　金属不純物
2.2　パーティクル
2.3　評価技術
3.　配管洗浄
3.1　フラッシング量の最適化
3.2　ポンプ循環によるパーティクル数減少
4.おわりに
第7節ガス
1.　はじめに
2.　不純物pptレベルの超高純度ガス製造技術
3.　不純物汚染のない超高純度ガス輸送システム
4.　不純物汚染のない超高純度ガス供給システム
5.　むすび
第8節ウェーハケース・Advanced Wafer Carriers for 200mm Wafer Processing一
1.　Introduction
2.　Process Wafer Carriers
3.　Transport Wafer carriers
4.　Particle Generation
5.Outgassing
6,DimentionaI Stability
7.Temperature Capability
8.Conclusion
第9節静電気対策
1.　静電気対策の分類
1.1　電気抵抗値制御による帯電防止技術
1.2　電荷供給による帯電防止
2.　光照射陰電
2.1　軟X線照射陰電
2.2　真空紫外線照射陰電
第10節無産衣
1.　防塵衣の機能,評価方法
1.1　防塵衣着用作業者からの発塵機構
1.2　防塵衣着用作業者からの総発産量予測式
1.3　総発度量予測式の意味
1.4　実用的・.合理的な防塵衣システムの評価方法
2.　総発産量予測式を技術コンセプトとした高性能防塵衣システム
2.1　微粒子透過率:pの小さい(捕集効率:大)織物素材
2.2　漏洩空気量:aを小さくするパーツ素材
2.3　漏洩空気量:aを小さくする衣服構造
2.4　衣服内微粒子濃度:Iを小さくするインナー
3.　各種防塵1衣システムの防塵性能
4.　次世代防塵衣システム
第11節人体からの発塵と化粧品
1.　はじめに
2.　皮膚生理と皮膚からの発塵
2.1　皮膚の構造と生理
2.2　皮膚からの発塵
3.　クリーンルームと化粧品
3.1　化粧品の種類とクリーンルームへの影響
3.2　クリーンルーム用基礎化粧品の発塵防止効果
4.　おわりに
第12章「シリコン要求品質」に関する調査アンケート
1.　まえがき
2.　目的
3.　実施方法
4.　実施期間
5.　回答企業
6.　「シリコン要求品質」に関する調査アンケート結果
7.　まとめ
第13章データ編
第1節基礎定数
1.　一般的定数
1.1　周期律表
1.2　電子の電荷量
1.3　電子の質量
1.4　真空の誘電率
1.5　ボルツマン定数
1.6　アボガドロ数
1.7　単位
2.　シリコン関連
2.1　結晶構造
a)Si単結晶構造
b)格子定数
c)原子密度
d)結晶方位
e)すべり面とすべり方向
f)へき開面
2.2　力学的定数
a)弾性率
b)ヤング率
c)ポアソン比
d)硬度
2.3　如如如熱的定数
a)融点
b)融解熱
c)熱容量
d)熱膨張率
e)輻射率
f)比熱
g)熱伝導率
2.4　光学的定数
a)誘電率
b)波長と吸収率
c)格子的性質
d)屈折率
e)透過率
f)反射率
2.5　電気的定数
a)抵抗率とドーパント濃度
b)モビリティ
c)エネルギギャップ
d)イントリンシックキャリア密度(温度依存性)
e)キャリアの拡散定数
f)仕事関数
2.6　化学的定数
a)酸化還元準位
b)標準生成エンタルピー
c)標準エントロピー
d)標準生成Gibbsエネルギ
2.7　原子的定数
a)同位体分布
2.8　融液の定数
a)密度
b)粘性率
c)熱伝導率
d)比熱
e)沸点
f)輻射率
g)表面張力
h)熱容量
i)蒸気圧
2.9　磁気的性質
a)透磁率
3.　酸化膜関連
3.1　力学的定数
a)ヤング率
b)密度
c)硬度
3.2　如如如熱的定数
a)熱膨張係数
b)熱伝導率
c)粘性率
3.3　光学的定数
a)誘電率
b)屈折率
c)色
第2節基礎物性
1.　シリコン関連
1.1　力学的物性
a)降伏応力
b)破壊応力
c)破壊靭性値
1.2　電気的物性
a)不純物準位
1.3　化学的物性
a)拡散定数
b)偏析係数
c)固容度
d)エッチングレート