JPH0247836A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0247836A JPH0247836A JP20048788A JP20048788A JPH0247836A JP H0247836 A JPH0247836 A JP H0247836A JP 20048788 A JP20048788 A JP 20048788A JP 20048788 A JP20048788 A JP 20048788A JP H0247836 A JPH0247836 A JP H0247836A
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Landscapes
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
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〕
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にゲッタリン
グ源となる欠陥層が形成されたシリコン半導体基板の製
造方法に関する。
グ源となる欠陥層が形成されたシリコン半導体基板の製
造方法に関する。
シリコン半導体基板中に形成した結晶欠陥層によって有
害不純物などをゲッタリングする技術には、欠陥層の形
成方法により大きく分けてイントリンシック・ゲッタリ
ング技術とエクストリンシック・ゲッタリング技術とが
ある。欠陥層の具体的な形成方法としては従来、イント
リンシック・ゲッタリング技術においてはチョクラルス
キー法で引き上げたシリコン単結晶中にもともと過飽和
に含まれる溶存酸素を熱処理によってか析出させ、シリ
コン半導体基板の内部に欠陥層を形成する技術が代表的
である。
害不純物などをゲッタリングする技術には、欠陥層の形
成方法により大きく分けてイントリンシック・ゲッタリ
ング技術とエクストリンシック・ゲッタリング技術とが
ある。欠陥層の具体的な形成方法としては従来、イント
リンシック・ゲッタリング技術においてはチョクラルス
キー法で引き上げたシリコン単結晶中にもともと過飽和
に含まれる溶存酸素を熱処理によってか析出させ、シリ
コン半導体基板の内部に欠陥層を形成する技術が代表的
である。
一方エクトスリンシック・ゲッタリング技術は半導体基
板の裏面側に格子歪を導入するもので、たとえばシリコ
ン半導体基板の裏面に機械的損傷を与えたり、あるいは
シリコン半導体基板の裏面にリンなどの不純物を拡散し
、格子不整合転位網を発生させたり、あるいはアルゴン
などのイオン注入によって格子に損傷を与えたり、ある
いはまた、シリコン半導体基板の裏面にシリコン窒化膜
を成長させ、高温で熱処理することによってシリコン半
導体基板とシリコン窒化膜との界面に歪場を形成するな
どの方法がある。さらにまたシリコン半導体基板の裏面
に多結晶半導体膜を成長させ、この多結晶半導体膜の結
晶粒界をゲッタリング源とする方法もエクストリンシッ
ク・ゲッタリング技術に含まれる。
板の裏面側に格子歪を導入するもので、たとえばシリコ
ン半導体基板の裏面に機械的損傷を与えたり、あるいは
シリコン半導体基板の裏面にリンなどの不純物を拡散し
、格子不整合転位網を発生させたり、あるいはアルゴン
などのイオン注入によって格子に損傷を与えたり、ある
いはまた、シリコン半導体基板の裏面にシリコン窒化膜
を成長させ、高温で熱処理することによってシリコン半
導体基板とシリコン窒化膜との界面に歪場を形成するな
どの方法がある。さらにまたシリコン半導体基板の裏面
に多結晶半導体膜を成長させ、この多結晶半導体膜の結
晶粒界をゲッタリング源とする方法もエクストリンシッ
ク・ゲッタリング技術に含まれる。
しかしながら上述した従来のゲッタリング技術は、たと
えばまずイントリンシック・ゲッタリング技術において
は、酸素析出の機構が極めて多様かつ複雑な要因を含ん
でいるため、酸素析出の完全な制御は非常に困難で、欠
陥層の形成が十分でなかったり、逆に無欠陥であるべき
デバイス活性領域に欠陥が発生したりして、半導体装置
の製造歩留りを低下させるという問題点を持つ。さらに
また、酸素析出が多い場合、格子間酸素濃度が低下する
ことと、酸素析出物の形成に伴い転位が発生することに
よって、シリコン半導体基板の機械的強度は著しく低下
し、半導体装置製造工程中にシリコン半導体基板にスリ
ップが生じ、半導体装置の製造歩留りを低下させるとい
う問題点がある。
えばまずイントリンシック・ゲッタリング技術において
は、酸素析出の機構が極めて多様かつ複雑な要因を含ん
でいるため、酸素析出の完全な制御は非常に困難で、欠
陥層の形成が十分でなかったり、逆に無欠陥であるべき
デバイス活性領域に欠陥が発生したりして、半導体装置
の製造歩留りを低下させるという問題点を持つ。さらに
また、酸素析出が多い場合、格子間酸素濃度が低下する
ことと、酸素析出物の形成に伴い転位が発生することに
よって、シリコン半導体基板の機械的強度は著しく低下
し、半導体装置製造工程中にシリコン半導体基板にスリ
ップが生じ、半導体装置の製造歩留りを低下させるとい
う問題点がある。
一方エクストリンシック・ゲッタリング技術においては
、シリコン半導体基板の変形や汚染を伴うことが多く、
また欠陥層の幅が小さいため、般的にイントリンシック
・ゲッタリング技術よりは効果が小さく、さらにシリコ
ン半導体基板の裏面に機械的損傷を与えたり、不純物拡
散により格子不整合転位網を発生させたり、イオン注入
により格子に損傷を与えるなどして形成した欠陥層は熱
処理によって容易にア丘−ル・アウトされてしま・い、
またシリコン半導体基板の裏面にシリコン窒化膜や多結
晶半導体膜を成長させる方法では、エツチングや酸化な
どのプロセスを経ることによって消費されてしまい、い
ずれも半導体装置製造工程中でゲッタリング効果が長続
きしないという問題点があった。
、シリコン半導体基板の変形や汚染を伴うことが多く、
また欠陥層の幅が小さいため、般的にイントリンシック
・ゲッタリング技術よりは効果が小さく、さらにシリコ
ン半導体基板の裏面に機械的損傷を与えたり、不純物拡
散により格子不整合転位網を発生させたり、イオン注入
により格子に損傷を与えるなどして形成した欠陥層は熱
処理によって容易にア丘−ル・アウトされてしま・い、
またシリコン半導体基板の裏面にシリコン窒化膜や多結
晶半導体膜を成長させる方法では、エツチングや酸化な
どのプロセスを経ることによって消費されてしまい、い
ずれも半導体装置製造工程中でゲッタリング効果が長続
きしないという問題点があった。
本発明の半導体装置の製造方法は、シリコン半導体基板
の一方の表面に過飽和に酸素を含んだ多結晶シリコン半
導体膜を形成する工程と、該シリコン半導体基板を１０
５０℃より高い温度で３０分間以上熱処理する工程と、
該シリコン半導体基板を１０００℃より低い温度で２時
間以上熱処理する工程と、半導体基板の他方の表面に半
導体素子を形成する工程とを有している。
の一方の表面に過飽和に酸素を含んだ多結晶シリコン半
導体膜を形成する工程と、該シリコン半導体基板を１０
５０℃より高い温度で３０分間以上熱処理する工程と、
該シリコン半導体基板を１０００℃より低い温度で２時
間以上熱処理する工程と、半導体基板の他方の表面に半
導体素子を形成する工程とを有している。
次に本発明の一実施例について図面を参照して順に説明
する。
する。
まず第１図に示すように１．４Ｘ１０”ｃｍ−”の格子
間酸素を含んだ、直径１２５ｍｍ、厚さ６００ｕｍ。
間酸素を含んだ、直径１２５ｍｍ、厚さ６００ｕｍ。
面方位（１００）のシリコン半導体基板ｌの一方の表面
にシラン（ＳｉＨ＋）を用いた通常の化学気相成長法（
ＣＶＤ法）によって厚さ１０μｍの多結晶シリコン半導
体膜２を形成し、次いで多結晶シリコン半導体膜２ヘエ
ネルギー７０ＫｅＶ。
にシラン（ＳｉＨ＋）を用いた通常の化学気相成長法（
ＣＶＤ法）によって厚さ１０μｍの多結晶シリコン半導
体膜２を形成し、次いで多結晶シリコン半導体膜２ヘエ
ネルギー７０ＫｅＶ。
ドーズ量ｌＸ１０１３ｃｍ”で酸素３をイオン注入する
。なお第１図においては格子間酸素は省略しである。
。なお第１図においては格子間酸素は省略しである。
次いで第２図に示すようにシリコン半導体基板１を、５
％の酸素を含む窒素雰囲気中で１２００℃、２時間の熱
処理を施し、これによってシリコン半導体基板１の内部
にほぼ一様に分布している格子間酸素４のシリコン半導
体基板１の表面からの外部拡散５を起こさせるが、この
際、多結晶シリコン半導体膜２中の酸素３は格子間へ放
出されており、多結晶シリコン半導体膜２中の格子間酸
素濃度が高いため、こちらの表面側からは酸素の外部拡
散５は起きない。したがってシリコン半導体基板１中の
格子間酸素４は多結晶シリコン半導体膜２の形成されて
いない方の表面付近だけが濃度が低くなる。
％の酸素を含む窒素雰囲気中で１２００℃、２時間の熱
処理を施し、これによってシリコン半導体基板１の内部
にほぼ一様に分布している格子間酸素４のシリコン半導
体基板１の表面からの外部拡散５を起こさせるが、この
際、多結晶シリコン半導体膜２中の酸素３は格子間へ放
出されており、多結晶シリコン半導体膜２中の格子間酸
素濃度が高いため、こちらの表面側からは酸素の外部拡
散５は起きない。したがってシリコン半導体基板１中の
格子間酸素４は多結晶シリコン半導体膜２の形成されて
いない方の表面付近だけが濃度が低くなる。
続いてシリコン半導体基板１を６５０℃、４時間の熱処
理を施し、第３図に示すようにシリコン半導体基板ｌ内
部の格子間酸素濃度の高い領域に酸素析出核６を成長さ
せる。次にこのシリコン半導体基板１を乾燥酸素雰囲気
中で１０００℃、１６時間の熱処理を施すと、第４図に
示すように酸素析出核６が形成されている領域に酸素析
出物７が成長し、これがイントリンシック・ゲッタリン
グ源として作用する。
理を施し、第３図に示すようにシリコン半導体基板ｌ内
部の格子間酸素濃度の高い領域に酸素析出核６を成長さ
せる。次にこのシリコン半導体基板１を乾燥酸素雰囲気
中で１０００℃、１６時間の熱処理を施すと、第４図に
示すように酸素析出核６が形成されている領域に酸素析
出物７が成長し、これがイントリンシック・ゲッタリン
グ源として作用する。
また多結晶シリコン半導体膜２の結晶粒界はエクストリ
ンシック・ゲッタリング源として作用する。なおこの多
結晶シリコン半導体膜２は酸化工程を繰り返すことによ
って消費されるが、すへてか消費された後は、この表面
に高密度に依存していた酸素析出物７の成長に起因して
、第５図に示すように積層欠陥８が高密度に発生し、こ
れが強力なエクストリンシック・ゲッタリング源として
作用する。
ンシック・ゲッタリング源として作用する。なおこの多
結晶シリコン半導体膜２は酸化工程を繰り返すことによ
って消費されるが、すへてか消費された後は、この表面
に高密度に依存していた酸素析出物７の成長に起因して
、第５図に示すように積層欠陥８が高密度に発生し、こ
れが強力なエクストリンシック・ゲッタリング源として
作用する。
以上のように作成したシリコン半導体基板は、従来のゲ
ッタリング技術を用いたものと異なり、酸化処理などに
よってゲッタリング源であった多結晶シリコン半導体膜
がすべて消費されてしまった後でも、表面まで露出した
内部欠陥に起因し成長する積層欠陥に基づくゲッタリン
グ作用が働く。
ッタリング技術を用いたものと異なり、酸化処理などに
よってゲッタリング源であった多結晶シリコン半導体膜
がすべて消費されてしまった後でも、表面まで露出した
内部欠陥に起因し成長する積層欠陥に基づくゲッタリン
グ作用が働く。
このゲッタリング源は無尽蔵といってよく、半導体装置
製造工程中に７エール・アウトされたり消費されつくし
てしまうことはない。
製造工程中に７エール・アウトされたり消費されつくし
てしまうことはない。
また本発明の半導体装置の製造方法は有害不純物などに
よる汚染の心配もない。さらに本発明はイントリンシッ
ク・ゲッタリング技術とエクストリンシック技術との相
乗効果による極めて強力なゲッタリング作用が得られる
ため、無欠陥であるべき領域近くまで過剰の内部欠陥の
形成させるような危険をおかす必要はない。
よる汚染の心配もない。さらに本発明はイントリンシッ
ク・ゲッタリング技術とエクストリンシック技術との相
乗効果による極めて強力なゲッタリング作用が得られる
ため、無欠陥であるべき領域近くまで過剰の内部欠陥の
形成させるような危険をおかす必要はない。
これらのことから、本発明の半導体装置の製造方法は、
信頼性の高い半導体装置を高歩留まり製造するのに極め
て有効であるといえる。
信頼性の高い半導体装置を高歩留まり製造するのに極め
て有効であるといえる。
なお、半導体素子は、シリコン半導体基板１の多結晶シ
リコン半導体膜２が形成されていない主面側に形成され
る。
リコン半導体膜２が形成されていない主面側に形成され
る。
第６図、第７図は本発明の他の実施例を説明するための
縦断面図である。すなわち、本発明の一実施例において
は、シリコン半導体基板ｌの表面上に多結晶シリコン半
導体膜２を成長させる際、シランガスから気相成長させ
る通常の方法によっていたが、本実施例としては、５パ
ーセントのＮ２０ガスを含むシランガスを用いてシリコ
ン半導体基板９の表面上に多結晶シリコン半導体膜１０
を成長させる。この多結晶シリコン半導体膜１０には多
量の酸素１１が含まれており、シリコン半導体基板９を
１２００℃、乾燥酸素中で熱処理することにより、これ
らの酸素１１は格子間に放出され、多結晶シリコン半導
体膜ｌＯ中の格子間酸素濃度が高くなるとともに第７図
のようにシリコン半導体基板９中の格子間酸素１２は多
結晶シリコン半導体膜１０が形成されていない側の表面
からのみ外部拡散１３を起こす。
縦断面図である。すなわち、本発明の一実施例において
は、シリコン半導体基板ｌの表面上に多結晶シリコン半
導体膜２を成長させる際、シランガスから気相成長させ
る通常の方法によっていたが、本実施例としては、５パ
ーセントのＮ２０ガスを含むシランガスを用いてシリコ
ン半導体基板９の表面上に多結晶シリコン半導体膜１０
を成長させる。この多結晶シリコン半導体膜１０には多
量の酸素１１が含まれており、シリコン半導体基板９を
１２００℃、乾燥酸素中で熱処理することにより、これ
らの酸素１１は格子間に放出され、多結晶シリコン半導
体膜ｌＯ中の格子間酸素濃度が高くなるとともに第７図
のようにシリコン半導体基板９中の格子間酸素１２は多
結晶シリコン半導体膜１０が形成されていない側の表面
からのみ外部拡散１３を起こす。
この実施例によれば、直接、酸素を含んだ多結晶シリコ
ン半導体膜を成長するため、イオン注入工程を省略でき
、コスト・時間を大幅に削減できるという利点がある。
ン半導体膜を成長するため、イオン注入工程を省略でき
、コスト・時間を大幅に削減できるという利点がある。
以上説明したように本発明はシリコン半導体基板の一方
の表面に過飽和に酸素を含んだ多結晶シリコン半導体膜
を形成する工程と、該シリコン半導体基板を１０５０℃
より高い温度で３０分間以上熱処理する工程と、該シリ
コン半導体基板を１０００℃より低い温度で２時間以上
熱処理する工程とを有しており、これによってシリコン
半導体基板に、イントリンシック・ゲッタリング作用に
加えて、効果が強力で長持ちする、クリーンなエクスト
リンシック・ゲッタリング作用を与えることができる効
果がある。
の表面に過飽和に酸素を含んだ多結晶シリコン半導体膜
を形成する工程と、該シリコン半導体基板を１０５０℃
より高い温度で３０分間以上熱処理する工程と、該シリ
コン半導体基板を１０００℃より低い温度で２時間以上
熱処理する工程とを有しており、これによってシリコン
半導体基板に、イントリンシック・ゲッタリング作用に
加えて、効果が強力で長持ちする、クリーンなエクスト
リンシック・ゲッタリング作用を与えることができる効
果がある。
第１図〜第５図は本発明の一実施例の主な工程を示す縦
断面図、第６図、第７図は本発明の他の実施例の主な工
程を示す縦断面図である。 ■・・・・・・シリコン半導体基板、２・・・・・・多
結晶シリコン半導体膜、３・・・・・・酸素、４・・・
・・・格子間酸素、５・・・・・・外部拡散、６・・・
・・・酸素析出核、７・・・・・・酸素析出物、８・・
・・・・積層欠陥、９・・・・・・シリコン半導体基板
、１０・・・・・・多結晶シリコン半導体膜、１１・・
・・・・酸素、１２・・・・・・格子酸素、１３・・・
・・・外部拡散。 代理人 弁理士 内 原 晋 翁 回 筋 旧 図 筋 図 第 り 巳 第 図 筋 回
断面図、第６図、第７図は本発明の他の実施例の主な工
程を示す縦断面図である。 ■・・・・・・シリコン半導体基板、２・・・・・・多
結晶シリコン半導体膜、３・・・・・・酸素、４・・・
・・・格子間酸素、５・・・・・・外部拡散、６・・・
・・・酸素析出核、７・・・・・・酸素析出物、８・・
・・・・積層欠陥、９・・・・・・シリコン半導体基板
、１０・・・・・・多結晶シリコン半導体膜、１１・・
・・・・酸素、１２・・・・・・格子酸素、１３・・・
・・・外部拡散。 代理人 弁理士 内 原 晋 翁 回 筋 旧 図 筋 図 第 り 巳 第 図 筋 回
Claims (1)
- シリコン半導体基板の一方の表面に過飽和に酸素を含ん
だ多結晶シリコン半導体膜を形成する工程と、該シリコ
ン半導体基板を１０５０℃より高い温度で３０分間以上
熱処理する工程と、該シリコン半導体基板を１０００℃
より低い温度で２時間以上熱処理する工程と、前記シリ
コン半導体基板の他方の表面に半導体素子形成する工程
とを有する半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20048788A JPH0247836A (ja) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20048788A JPH0247836A (ja) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0247836A true JPH0247836A (ja) | 1990-02-16 |
Family
ID=16425133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20048788A Pending JPH0247836A (ja) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0247836A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0529324A (ja) * | 1991-07-22 | 1993-02-05 | Mitsubishi Materials Corp | シリコンウエーハの製造方法 |
| EP0635879A2 (en) * | 1993-07-22 | 1995-01-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor silicon wafer and process for producing it |
| US5894037A (en) * | 1995-11-22 | 1999-04-13 | Nec Corporation | Silicon semiconductor substrate and method of fabricating the same |
| JP2005311126A (ja) * | 2004-04-22 | 2005-11-04 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | ｐ型シリコン単結晶ウェーハ及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-08-10 JP JP20048788A patent/JPH0247836A/ja active Pending
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