JPH02177541A - シリコンウェハ及びシリコンウェハの熱処理方法 - Google Patents
シリコンウェハ及びシリコンウェハの熱処理方法Info
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- JPH02177541A JPH02177541A JP33353688A JP33353688A JPH02177541A JP H02177541 A JPH02177541 A JP H02177541A JP 33353688 A JP33353688 A JP 33353688A JP 33353688 A JP33353688 A JP 33353688A JP H02177541 A JPH02177541 A JP H02177541A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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- H01L21/3221—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections of silicon bodies, e.g. for gettering
- H01L21/3225—Thermally inducing defects using oxygen present in the silicon body for intrinsic gettering
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はシリコンウェハ及びシリコンウェハの熱処理方
法に関する。
法に関する。
大規模集積回路(LSI)の製造に使用されるシリコン
ウェハには種々の物性が要求されるが、これらの物性の
うちデバイスプロセス投入後の酸索析出量も重要な物性
の一つである。すなわち、シリコンウェハ上に形成する
デバイスに応じて、デバイスプロセス投入後の酸素析出
量の望ましい値が異なっている。
ウェハには種々の物性が要求されるが、これらの物性の
うちデバイスプロセス投入後の酸索析出量も重要な物性
の一つである。すなわち、シリコンウェハ上に形成する
デバイスに応じて、デバイスプロセス投入後の酸素析出
量の望ましい値が異なっている。
ところが、Cl法により製造されたシリコンインゴット
から切り出されたシリコンウェハ(aS−grovn)
では、デバイスプロセス投入前(初期)のシリコンウェ
ハ中の酸素濃度に対応して、デバイスプロセス投入後の
熱処理による酸素析出量が多い。また、例えばシリコン
ウェハは切り出される領域によっても熱履歴が異なり、
しかも結晶引上げ時に混入する金属不純物を含有してい
ることがある。このため、シリコンウェハ中の酸素濃度
が同一であっても、デバイスプロセス投入後の熱処理に
よる酸素析出量がばらつくため、以下のような問題が生
じる。
から切り出されたシリコンウェハ(aS−grovn)
では、デバイスプロセス投入前(初期)のシリコンウェ
ハ中の酸素濃度に対応して、デバイスプロセス投入後の
熱処理による酸素析出量が多い。また、例えばシリコン
ウェハは切り出される領域によっても熱履歴が異なり、
しかも結晶引上げ時に混入する金属不純物を含有してい
ることがある。このため、シリコンウェハ中の酸素濃度
が同一であっても、デバイスプロセス投入後の熱処理に
よる酸素析出量がばらつくため、以下のような問題が生
じる。
例えば、デバイスプロセスでウェル拡散工程を経るLS
I用ウェハでは、ウェハ自体によるゲッタリング効果が
高いことが要求され、デバイスプロセスで熱処理を受け
た時のウェハ中の酸素析出量が比較的多いことが望まし
い。より具体的には、酸素析出量が2〜12X 10”
atoss / cs ’の範囲にあるウェハが用いら
れる。この場合、酸素析出量の上限を12X to17
atoms / am ’と限定するのは、酸素析出量
が多すぎると、酸化誘起積層欠陥(O8F)の増加、熱
処理誘起微小欠陥(bulkslcro defect
、以下BMDと記す)や酸素の過剰析出によるスリップ
マージンの低下、BMDの突き抜けというデメリットが
生じるためである。前述したように酸素析出量が2〜1
2X 1017atoss /ell’と範囲にあるも
のとして、一般的なCZウェハでは初期の酸素濃度がほ
ぼ14.5〜17.OX 1017aioss / c
s ’の範囲のウェハしか使用できず、コストアップに
つながる要因となる。
I用ウェハでは、ウェハ自体によるゲッタリング効果が
高いことが要求され、デバイスプロセスで熱処理を受け
た時のウェハ中の酸素析出量が比較的多いことが望まし
い。より具体的には、酸素析出量が2〜12X 10”
atoss / cs ’の範囲にあるウェハが用いら
れる。この場合、酸素析出量の上限を12X to17
atoms / am ’と限定するのは、酸素析出量
が多すぎると、酸化誘起積層欠陥(O8F)の増加、熱
処理誘起微小欠陥(bulkslcro defect
、以下BMDと記す)や酸素の過剰析出によるスリップ
マージンの低下、BMDの突き抜けというデメリットが
生じるためである。前述したように酸素析出量が2〜1
2X 1017atoss /ell’と範囲にあるも
のとして、一般的なCZウェハでは初期の酸素濃度がほ
ぼ14.5〜17.OX 1017aioss / c
s ’の範囲のウェハしか使用できず、コストアップに
つながる要因となる。
また、デバイスプロセスでウェル拡散工程を経ないLS
I用ウェハや、パワーデバイス用ウェハでは、BMDの
析出は望ましくないので、デバイスプロセスで熱処理を
受けた時のウエノ1中の酸素析出量が比較的少ないこと
が望ましく、具体的には酸素析出量が2 X to”a
toms /(至)3以下のウェハが用いられる。この
ように酸素析出量が2×IQ17atoms / Cl
11 ’以下のものとして、一般的なCZウェハでは初
期の酸素濃度がほぼ14.5X 1GI7aLoss
/ cm ’以下のウェハしか使用できない。特に、キ
ャリアのライフタイムが長いことが要求されるパワーデ
バイスにおいては、初期の酸素濃度がtoX 1010
17ato / am ’以下のつJ−八が必要とされ
、MCZウェハやFZウェハが用いられる。したがって
、やはりコストアップにつながる要因となる。しかも、
初期の酸素濃度が低いウェハは結晶がもろくなり、スリ
ップマージンがない。
I用ウェハや、パワーデバイス用ウェハでは、BMDの
析出は望ましくないので、デバイスプロセスで熱処理を
受けた時のウエノ1中の酸素析出量が比較的少ないこと
が望ましく、具体的には酸素析出量が2 X to”a
toms /(至)3以下のウェハが用いられる。この
ように酸素析出量が2×IQ17atoms / Cl
11 ’以下のものとして、一般的なCZウェハでは初
期の酸素濃度がほぼ14.5X 1GI7aLoss
/ cm ’以下のウェハしか使用できない。特に、キ
ャリアのライフタイムが長いことが要求されるパワーデ
バイスにおいては、初期の酸素濃度がtoX 1010
17ato / am ’以下のつJ−八が必要とされ
、MCZウェハやFZウェハが用いられる。したがって
、やはりコストアップにつながる要因となる。しかも、
初期の酸素濃度が低いウェハは結晶がもろくなり、スリ
ップマージンがない。
以上のようなことから、初期の酸素濃度が高くとも、a
s−grownのウェハよりも酸素析出量が少なく、か
つ初期の酸素濃度に対応する酸素析出量のばらつきが小
さいシリコンウェハが要望されていた。
s−grownのウェハよりも酸素析出量が少なく、か
つ初期の酸素濃度に対応する酸素析出量のばらつきが小
さいシリコンウェハが要望されていた。
なお、従来より、シリコンウェハ自体の固有の性質を利
用してゲッタリング効果を得るために、イントリンシッ
ク・ゲッタリングと呼ばれる熱処理方法が行われている
。しかし、イントリンシックΦゲッタリングでは、シリ
コンウェハの初期の酸素濃度に対応するデバイスプロセ
ス投入後の熱処理による酸素析出量が、H−grown
のウェハよりも更に多くなるので前述した要望を満たす
ことはできない。また、イントリンシック・ゲッタリン
グでは、ウェハの熱履歴の相違などによるデバイスプロ
セス投入後の熱処理による酸素析出量のばらつきを小さ
くすることはできない。
用してゲッタリング効果を得るために、イントリンシッ
ク・ゲッタリングと呼ばれる熱処理方法が行われている
。しかし、イントリンシックΦゲッタリングでは、シリ
コンウェハの初期の酸素濃度に対応するデバイスプロセ
ス投入後の熱処理による酸素析出量が、H−grown
のウェハよりも更に多くなるので前述した要望を満たす
ことはできない。また、イントリンシック・ゲッタリン
グでは、ウェハの熱履歴の相違などによるデバイスプロ
セス投入後の熱処理による酸素析出量のばらつきを小さ
くすることはできない。
本発明は前記課題を解決するためになされたものであり
、初期の酸素濃度に対応する酸素析出量が少なく、かつ
酸素析出量のばらつきが小さいシリコンウェハ及びこの
ようなシリコンウェハを得ることができる熱処理方法を
提供することを目的とする。
、初期の酸素濃度に対応する酸素析出量が少なく、かつ
酸素析出量のばらつきが小さいシリコンウェハ及びこの
ようなシリコンウェハを得ることができる熱処理方法を
提供することを目的とする。
本発明のシリコンウェハは、デバイスプロセス中での標
準的な熱処理を経た時の酸素析出量ORが、次式 %式%)] (ただし、式中、 [01]。は前記熱処理前におけるシリコンウェハ中の
格子間酸素の濃度(atoms / am ’ )、[
01]sはシリコンウェハ中の酸素の限界固溶濃度であ
り、4×lO鳳’ (atoms / cII ’ )
を用いた。
準的な熱処理を経た時の酸素析出量ORが、次式 %式%)] (ただし、式中、 [01]。は前記熱処理前におけるシリコンウェハ中の
格子間酸素の濃度(atoms / am ’ )、[
01]sはシリコンウェハ中の酸素の限界固溶濃度であ
り、4×lO鳳’ (atoms / cII ’ )
を用いた。
また、k = 8.94Hx 1G−” n −10
,1)の条件を満たすことを特徴とするものである。
,1)の条件を満たすことを特徴とするものである。
また、本発明のシリコンウェハは、表面に5目以上の深
さの無欠陥層(denuded zone)が存在し、
それより内部に、デバイスプロセス中での標準的な熱処
理を経た時の酸素析出量ORが、次式0式%] (ただし、式中、 〔0目。は前記熱処理前におけるシリコンウェハ中の格
子間酸素の濃度(atoms /am’ )、[01]
sはシリコンウェハ中の酸素の限界固溶濃度であり、4
X 10” (atoms / as ’ )を用い
た。
さの無欠陥層(denuded zone)が存在し、
それより内部に、デバイスプロセス中での標準的な熱処
理を経た時の酸素析出量ORが、次式0式%] (ただし、式中、 〔0目。は前記熱処理前におけるシリコンウェハ中の格
子間酸素の濃度(atoms /am’ )、[01]
sはシリコンウェハ中の酸素の限界固溶濃度であり、4
X 10” (atoms / as ’ )を用い
た。
また、k = 6.9468X 10−”’ n −
10,1)の条件を満たす領域が存在することを特徴と
するものである。
10,1)の条件を満たす領域が存在することを特徴と
するものである。
なお、格子間酸素濃度は、赤外分光法を用いて測定する
場合、A S T M P−121−79(old A
S T M)にしたがって補正した値である。
場合、A S T M P−121−79(old A
S T M)にしたがって補正した値である。
本発明において、デバイスプロセス中での標準的な熱処
理とは、例えば酸素中、800℃で3時間、及び酸素中
、1000℃で16時間の熱処理を挙げることができる
。なお、この熱処理は一例として挙げたものであり、こ
れに類似する熱処理は全て含まれる。
理とは、例えば酸素中、800℃で3時間、及び酸素中
、1000℃で16時間の熱処理を挙げることができる
。なお、この熱処理は一例として挙げたものであり、こ
れに類似する熱処理は全て含まれる。
本発明において、前記式は、通常のCZシリコンウェハ
(as−grown)について、初期の酸素濃度と、ウ
ェハをデバイスプロセスに投入し前述したような標準的
な熱処理を経た時の酸素析出量との関係を統計的に調べ
た結果に基づいて算出されたものである。そして、前記
式は、初期の酸素濃度に対応する標準的な熱処理を経た
時の酸素析出量が、as−grownのCzシリコンウ
ェハで得られる最低の値よりも更に少ないことを表わす
曲線を示す式である。
(as−grown)について、初期の酸素濃度と、ウ
ェハをデバイスプロセスに投入し前述したような標準的
な熱処理を経た時の酸素析出量との関係を統計的に調べ
た結果に基づいて算出されたものである。そして、前記
式は、初期の酸素濃度に対応する標準的な熱処理を経た
時の酸素析出量が、as−grownのCzシリコンウ
ェハで得られる最低の値よりも更に少ないことを表わす
曲線を示す式である。
また、本発明のシリコンウェハの熱処理方法は、シリコ
ンウェハを水素含有雰囲気中、400〜1350℃で1
分〜48時間熱処理する工程と、該シリコンウェハを4
00〜900℃で30分〜B4時間熱処理する工程とを
具備したことを特徴とするものである。
ンウェハを水素含有雰囲気中、400〜1350℃で1
分〜48時間熱処理する工程と、該シリコンウェハを4
00〜900℃で30分〜B4時間熱処理する工程とを
具備したことを特徴とするものである。
本発明方法において、水素含有雰囲気とは、100%水
素雰囲気、又は水素を10%以上含み残部が例えば窒素
やアルゴンなどの不活性ガスである雰囲気を意味する。
素雰囲気、又は水素を10%以上含み残部が例えば窒素
やアルゴンなどの不活性ガスである雰囲気を意味する。
本発明方法において、第1段の水素含有雰囲気中におけ
るアニールは、デバイスプロセス中の熱処理による酸素
析出挙動に対する、ウェハが単結晶引上げ時に受けた熱
履歴の影響を解消する作用を有し、かつデバイスプロセ
ス中の熱処理による熱処理誘起結晶欠陥の発生を抑制す
る作用を有する。この第1段のアニール工程の熱処理温
度及び熱処理時間を前記のように規定したのは以下のよ
うな理由による。すなわち、熱処理温度が400℃未満
では%H2アニールによる効果が充分に期待できない。
るアニールは、デバイスプロセス中の熱処理による酸素
析出挙動に対する、ウェハが単結晶引上げ時に受けた熱
履歴の影響を解消する作用を有し、かつデバイスプロセ
ス中の熱処理による熱処理誘起結晶欠陥の発生を抑制す
る作用を有する。この第1段のアニール工程の熱処理温
度及び熱処理時間を前記のように規定したのは以下のよ
うな理由による。すなわち、熱処理温度が400℃未満
では%H2アニールによる効果が充分に期待できない。
一方、熱処理温度が1350℃を超えると、石英治具、
ヒーターなどの炉まわりの寿命が大幅に短くなる。また
、熱処理時間が1分未満では、H2アニールによる効果
が充分に期待できない。
ヒーターなどの炉まわりの寿命が大幅に短くなる。また
、熱処理時間が1分未満では、H2アニールによる効果
が充分に期待できない。
一方、熱処理時間を48時間を超えて長くしても、H2
アニールによる効果は飽和してしまい、更に効果を向上
させることは期待できない 本発明において、第2段の低温アニールは、イントリン
シック・ゲッタリングに相当するものであり、第1段の
水素雰囲気中におけるアニールでは実現できないゲッタ
ー効果をウェハに与える作用を有する。原理的には、こ
の低温アニールにより、ウェハ内部に、デバイスプロセ
ス中にウェハを汚染する不純物金属をトラップする5i
−0コンプレツクスを形成する。この第2段のアニール
工程の熱処理温度及び熱処理時間を前記のように規定し
たのは以下のような理由による。すなわち、熱処理温度
が400〜900℃の範囲をはずれると、前記5i−0
コンプレツクスが形成されにくくなる。また、熱処理時
間が30分未満では、5i−0コンプレツクスの形成が
充分ではない。一方、熱処理時間が64時間を超えると
、酸素析出が急速に進行するため、デバイスプロセスに
おけるゲッタ−効果の持続性が期待できなくなり、ウェ
ハ中の転位発生に対する耐久性が低下する。
アニールによる効果は飽和してしまい、更に効果を向上
させることは期待できない 本発明において、第2段の低温アニールは、イントリン
シック・ゲッタリングに相当するものであり、第1段の
水素雰囲気中におけるアニールでは実現できないゲッタ
ー効果をウェハに与える作用を有する。原理的には、こ
の低温アニールにより、ウェハ内部に、デバイスプロセ
ス中にウェハを汚染する不純物金属をトラップする5i
−0コンプレツクスを形成する。この第2段のアニール
工程の熱処理温度及び熱処理時間を前記のように規定し
たのは以下のような理由による。すなわち、熱処理温度
が400〜900℃の範囲をはずれると、前記5i−0
コンプレツクスが形成されにくくなる。また、熱処理時
間が30分未満では、5i−0コンプレツクスの形成が
充分ではない。一方、熱処理時間が64時間を超えると
、酸素析出が急速に進行するため、デバイスプロセスに
おけるゲッタ−効果の持続性が期待できなくなり、ウェ
ハ中の転位発生に対する耐久性が低下する。
このような本発明方法によれば、第1段の水素含有雰囲
気中におけるアニールにより熱処理誘起結晶欠陥の発生
を抑制することができる。その後、第2段の低温アニー
ルを行うため、デバイスプロセス中における酸素析出が
遅くなり、ゲッター効果を長く持続することができる。
気中におけるアニールにより熱処理誘起結晶欠陥の発生
を抑制することができる。その後、第2段の低温アニー
ルを行うため、デバイスプロセス中における酸素析出が
遅くなり、ゲッター効果を長く持続することができる。
また、第1段の水素含有雰囲気中におけるアニールによ
り単結晶引上げ時にシリコンウェハが受・けた熱履歴の
影響を解消することができるため、第2段の低温アニー
ルにより酸素析出を精密に制御でき、初期の酸素濃度に
対応してデバイスプロセス中の酸素析出量のばらつきが
小さいシリコンウェハを得ることができる。
り単結晶引上げ時にシリコンウェハが受・けた熱履歴の
影響を解消することができるため、第2段の低温アニー
ルにより酸素析出を精密に制御でき、初期の酸素濃度に
対応してデバイスプロセス中の酸素析出量のばらつきが
小さいシリコンウェハを得ることができる。
更に、第1段の水素含有雰囲気中におけるアニールを1
100℃以上の高温で行えば、ウェハ表層部に低酸素領
域を有効に形成することができ、イントリンシック・ゲ
ッタリングに1応する第2段の低温アニールではウェハ
内部で選択的に酸素析出を起こさせることができるので
、より一層ゲッター効果を改善することができる。
100℃以上の高温で行えば、ウェハ表層部に低酸素領
域を有効に形成することができ、イントリンシック・ゲ
ッタリングに1応する第2段の低温アニールではウェハ
内部で選択的に酸素析出を起こさせることができるので
、より一層ゲッター効果を改善することができる。
以下、本発明の詳細な説明する。なお、以下の実施例及
び比較例ではいずれもCZシリコンインゴットから切り
出し、鏡面加工を施したシリコンウェハを用いた。これ
らのシリコンウェハは、pタイプ、比抵抗数Ω印程度、
面方位(100)、酸素濃度10〜20X 10101
7a’である。
び比較例ではいずれもCZシリコンインゴットから切り
出し、鏡面加工を施したシリコンウェハを用いた。これ
らのシリコンウェハは、pタイプ、比抵抗数Ω印程度、
面方位(100)、酸素濃度10〜20X 10101
7a’である。
実施例1
前記鏡面シリコンウェハを100%水素雰囲気中、11
50℃で1時間アニールした。この鏡面シリコンウェハ
を酸素雰囲気中、700℃で64時間アニールした。
50℃で1時間アニールした。この鏡面シリコンウェハ
を酸素雰囲気中、700℃で64時間アニールした。
実施例2
前記鏡面シリコンウェハを100%水素雰囲気中、11
50℃で1時間アニールした。この鏡面シリコンウェハ
を酸素雰囲気中、700℃で32時間アニールした。
50℃で1時間アニールした。この鏡面シリコンウェハ
を酸素雰囲気中、700℃で32時間アニールした。
実施例3
前記鏡面シリコンウェハを100%水素雰囲気中、11
50℃で1時間アニールした。この鏡面シリコンウェハ
を酸素雰囲気中、700℃で16時間アニールした。
50℃で1時間アニールした。この鏡面シリコンウェハ
を酸素雰囲気中、700℃で16時間アニールした。
実施例4
前記鏡面シリコンウェハのうち初期酸素濃度[0目o
= 1.7 x 101017ato / an ’の
ものを、100%水素雰囲気中、1200℃で1時間、
更に100%窒素雰囲気中、1200℃で3.5時間ア
ニールした。
= 1.7 x 101017ato / an ’の
ものを、100%水素雰囲気中、1200℃で1時間、
更に100%窒素雰囲気中、1200℃で3.5時間ア
ニールした。
この鏡面シリコンウェハを酸素雰囲気中、700℃で1
28時間アニールした。
28時間アニールした。
実施例5
前記鏡面シリコンウェハのうち初期酸素濃度[01]o
−1,7X 10”atoms / cm ’のもの
を、100%水素雰囲気中、1200℃で4.5時間ア
ニールした。この鏡面シリコンウェハを酸素雰囲気中、
700℃で128時間アニールした。
−1,7X 10”atoms / cm ’のもの
を、100%水素雰囲気中、1200℃で4.5時間ア
ニールした。この鏡面シリコンウェハを酸素雰囲気中、
700℃で128時間アニールした。
比較例1
前記鏡面シリコンウェハに何ら熱処理を施さなかった。
比較例2
前記鏡面シリコンウェハを酸素雰囲気中、700℃で1
8時間アニールした。
8時間アニールした。
比較例3
前記鏡面シリコンウェハを100%水素雰囲気中、11
50℃で1時間アニールした。
50℃で1時間アニールした。
比較例4
前記鏡面シリコンウェハのうち初期酸素濃度[OIゴo
−1,7X 10”atoms / cm ’のもの
を、100%水素雰囲気中、1200℃で1時間、更に
100%窒素雰囲気中、120[)”Cで3.5時間ア
ニールした。
−1,7X 10”atoms / cm ’のもの
を、100%水素雰囲気中、1200℃で1時間、更に
100%窒素雰囲気中、120[)”Cで3.5時間ア
ニールした。
比較例5
前記鏡面シリコンウェハのうち初期酸素濃度[Oi]o
= 1.7 X 10”atoms / as ’の
ものを、100%水素雰囲気中、1200℃で4.5時
間アニールした。
= 1.7 X 10”atoms / as ’の
ものを、100%水素雰囲気中、1200℃で4.5時
間アニールした。
実施例1.2、比較例1.3の鏡面シリコンウェハにつ
いて、デバイスプロセスにおける標準的な熱処理として
、酸素雰囲気中、800℃で3時間熱処理し、更に酸素
雰囲気中、1000℃で16時間熱処理するという2段
階の酸化を行った。各場合について、シリコンウェハの
初期の酸素濃度と、酸素析出量との関係を第1図に示す
。なお、第1図中において、前記式を示す曲線を破線で
表示する。
いて、デバイスプロセスにおける標準的な熱処理として
、酸素雰囲気中、800℃で3時間熱処理し、更に酸素
雰囲気中、1000℃で16時間熱処理するという2段
階の酸化を行った。各場合について、シリコンウェハの
初期の酸素濃度と、酸素析出量との関係を第1図に示す
。なお、第1図中において、前記式を示す曲線を破線で
表示する。
第1図から明らかなように、実施例1.2及び比較例3
の熱処理を行った鏡面シリコンウェハでは、比較例1の
鏡面シリコンウェハ(as−grown)と比較すると
、広い範囲の初期酸素濃度にわたって酸素析出量が少な
く、しかも酸素析出量のばらつきが小さいことがわかる
。また、実施例1と実施例2との比較から、第2段の低
温アニールの処理時間が長い場合には酸素析出量が多く
、処理時間が短い場合には酸素析出量が少ないことがわ
かる。このように、第2段の低温アニールの処理時間に
よって、酸素析出量を精密に制御することができる。
の熱処理を行った鏡面シリコンウェハでは、比較例1の
鏡面シリコンウェハ(as−grown)と比較すると
、広い範囲の初期酸素濃度にわたって酸素析出量が少な
く、しかも酸素析出量のばらつきが小さいことがわかる
。また、実施例1と実施例2との比較から、第2段の低
温アニールの処理時間が長い場合には酸素析出量が多く
、処理時間が短い場合には酸素析出量が少ないことがわ
かる。このように、第2段の低温アニールの処理時間に
よって、酸素析出量を精密に制御することができる。
次に、実施例3、比較例1〜3の鏡面シリコンウェハに
ついて、それぞれFeでウェハ表面を汚染(I X 1
0”atoms /cm2) した後、デバイスプロセ
スにおける標準的な熱処理として、酸素雰囲気中、80
0℃で3時間熱処理し、更に酸素雰囲気中、1000℃
で18時間熱処理するという2段階の酸化を行った。そ
して、MOS−τ測定により、ウェハ表面近傍における
キャリアのライフタイムを測定した。キャリアのライフ
タイムは、実施例3 1600 μs 比較例1100μs 比較例2200us 比較例3400μs という結果が得られた。
ついて、それぞれFeでウェハ表面を汚染(I X 1
0”atoms /cm2) した後、デバイスプロセ
スにおける標準的な熱処理として、酸素雰囲気中、80
0℃で3時間熱処理し、更に酸素雰囲気中、1000℃
で18時間熱処理するという2段階の酸化を行った。そ
して、MOS−τ測定により、ウェハ表面近傍における
キャリアのライフタイムを測定した。キャリアのライフ
タイムは、実施例3 1600 μs 比較例1100μs 比較例2200us 比較例3400μs という結果が得られた。
この結果から、実施例3の熱処理を行った場合には、良
好なゲッタリング効果が得られることがわかる。なお、
比較例3のように水素雰囲気でのアニールのみを行った
場合、第1図に示すように酸素析出量が少なくなるが、
酸素析出量が少なすぎて充分なゲッタリング効果が得ら
れない。
好なゲッタリング効果が得られることがわかる。なお、
比較例3のように水素雰囲気でのアニールのみを行った
場合、第1図に示すように酸素析出量が少なくなるが、
酸素析出量が少なすぎて充分なゲッタリング効果が得ら
れない。
更に、実施例4.5、比較例1.4.5の鏡面シリコン
ウェハについて、デバイスプロセスにおける標準的な熱
・壊曹として、酸素雰囲気中、800℃で3時間熱処理
し、更に酸素雰囲気中、1000℃で16時間熱処理す
るという2段階の酸化を行った。
ウェハについて、デバイスプロセスにおける標準的な熱
・壊曹として、酸素雰囲気中、800℃で3時間熱処理
し、更に酸素雰囲気中、1000℃で16時間熱処理す
るという2段階の酸化を行った。
各場合について、格子間酸素濃度([01])を測定し
、ウェハをへき関し、へき開面におけるBMDの析出を
観察した。
、ウェハをへき関し、へき開面におけるBMDの析出を
観察した。
その結果、実施例4.5の鏡面シリコンウェハともに、
表面から30um程度の深さの無欠陥層(denude
d zones以下DZ層と記す)が形成されており、
それより内部の領域には0R−4〜6×10”atom
s / cm ’程度の酸素析出に相当するBMDの析
出が観察された。これに対して、比較例1の鏡面シリコ
ンウェハでは、へき開面にDZ層は認められず、へき開
面全体にわたって0R−12X 101017ato
/ am ’程度の酸素析出に相当するBMDの析出が
観察された。また、比較例4.5の鏡面シリコンウェハ
では、へき開面にはBMDの析出はほとんど観察されな
かった。
表面から30um程度の深さの無欠陥層(denude
d zones以下DZ層と記す)が形成されており、
それより内部の領域には0R−4〜6×10”atom
s / cm ’程度の酸素析出に相当するBMDの析
出が観察された。これに対して、比較例1の鏡面シリコ
ンウェハでは、へき開面にDZ層は認められず、へき開
面全体にわたって0R−12X 101017ato
/ am ’程度の酸素析出に相当するBMDの析出が
観察された。また、比較例4.5の鏡面シリコンウェハ
では、へき開面にはBMDの析出はほとんど観察されな
かった。
前記実施例4.5の鏡面シリコンウェハで観察されたD
Z層は、水素雰囲気下での高温アニールによって形成さ
れるものであり、その深さは処理時間によって左右され
る。なお、5μm以上の深さのDZ層を形成するには、
少なくとも約1時間熱処理することが必要である。
Z層は、水素雰囲気下での高温アニールによって形成さ
れるものであり、その深さは処理時間によって左右され
る。なお、5μm以上の深さのDZ層を形成するには、
少なくとも約1時間熱処理することが必要である。
以上詳述したように本発明によれば、初期の酸素濃度に
対応する酸素析出量が少なく、かつ酸素析出量のばらつ
きが小さいシリコンウェハを提供することができるので
、初期の酸素濃度が広い範囲にわたるシリコンウェハを
使用して所望の特性を有するデバイスを製造することが
できる。したがって、デバイスの歩留りを大幅に向上さ
せることができ、ひいてはコストを低減できるなどその
工業的価値は極めて大きい。
対応する酸素析出量が少なく、かつ酸素析出量のばらつ
きが小さいシリコンウェハを提供することができるので
、初期の酸素濃度が広い範囲にわたるシリコンウェハを
使用して所望の特性を有するデバイスを製造することが
できる。したがって、デバイスの歩留りを大幅に向上さ
せることができ、ひいてはコストを低減できるなどその
工業的価値は極めて大きい。
第1図は実施例1.2及び比較例1.3の鏡面シリコン
ウェハについて、初期の酸素濃度と、デバイスプロセス
中での酸素析出量との関係を示す特性図である。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
ウェハについて、初期の酸素濃度と、デバイスプロセス
中での酸素析出量との関係を示す特性図である。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
Claims (3)
- (1)デバイスプロセス中での標準的な熱処理を経た時
の酸素析出量ORが、次式 OR≦([Oi]_o−[Oi]_s)[1−exp{
−k^n([Oi]_o−[Oi]_s)^n}](た
だし、式中、 [Oi]_oは前記熱処理前におけるシリコンウェハ中
の格子間酸素の濃度(atoms/cm^3)、[Oi
]_sはシリコンウェハ中の酸素の限界固溶濃度であり
、4×10^1^7(atoms/cm^3)を用いた
。 また、k=6.9488×10^−^1^9、n=10
.1)の条件を満たすことを特徴とするシリコンウェハ
。 - (2)表面に5μm以上の深さの無欠陥層が存在し、そ
れより内部に、デバイスプロセス中での標準的な熱処理
を経た時の酸素析出量ORが、次式OR≦([Oi]_
o−[Oi]_s)[1−exp{−k^n([Oi]
_o−[Oi]_s)^n}](ただし、式中、 [Oi]_oは前記熱処理前におけるシリコンウェハ中
の格子間酸素の濃度(atoms/cm^3)、[Oi
]_sはシリコンウェハ中の酸素の限界固溶濃度であり
、4×10^1^7(atoms/cm^3)を用いた
。 また、k=6.9488×1^−^1^9、n=10.
1)の条件を満たす領域が存在することを特徴とするシ
リコンウェハ。 - (3)シリコンウェハを水素含有雰囲気中、400〜1
350℃で1分〜48時間熱処理する工程と、該シリコ
ンウェハを400〜900℃で30分〜64時間熱処理
する工程とを具備したことを特徴とするシリコンウェハ
の熱処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33353688A JPH02177541A (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | シリコンウェハ及びシリコンウェハの熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33353688A JPH02177541A (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | シリコンウェハ及びシリコンウェハの熱処理方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02177541A true JPH02177541A (ja) | 1990-07-10 |
Family
ID=18267146
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33353688A Pending JPH02177541A (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | シリコンウェハ及びシリコンウェハの熱処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02177541A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100562438B1 (ko) * | 1997-10-30 | 2006-07-06 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 실리콘 웨이퍼의 열처리방법 및 이에 의해 열처리된 실리콘 웨이퍼 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5680139A (en) * | 1979-12-05 | 1981-07-01 | Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Manufacture of semiconductor device |
JPS59202640A (ja) * | 1983-05-02 | 1984-11-16 | Toshiba Corp | 半導体ウエハの処理方法 |
JPS603130A (ja) * | 1983-06-03 | 1985-01-09 | モトロ−ラ・インコ−ポレ−テツド | シリコン・ウエ−ハの無欠陥表面層の形成法 |
-
1988
- 1988-12-28 JP JP33353688A patent/JPH02177541A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5680139A (en) * | 1979-12-05 | 1981-07-01 | Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Manufacture of semiconductor device |
JPS59202640A (ja) * | 1983-05-02 | 1984-11-16 | Toshiba Corp | 半導体ウエハの処理方法 |
JPS603130A (ja) * | 1983-06-03 | 1985-01-09 | モトロ−ラ・インコ−ポレ−テツド | シリコン・ウエ−ハの無欠陥表面層の形成法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100562438B1 (ko) * | 1997-10-30 | 2006-07-06 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 실리콘 웨이퍼의 열처리방법 및 이에 의해 열처리된 실리콘 웨이퍼 |
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