JPH026222B2 - - Google Patents

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JPH026222B2
JPH026222B2 JP56204072A JP20407281A JPH026222B2 JP H026222 B2 JPH026222 B2 JP H026222B2 JP 56204072 A JP56204072 A JP 56204072A JP 20407281 A JP20407281 A JP 20407281A JP H026222 B2 JPH026222 B2 JP H026222B2
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JP
Japan
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defect
free layer
oxygen
support substrate
substrate
Prior art date
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JP56204072A
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JPS58103124A (ja
Inventor
Akihiro Shibatomi
Akira Oosawa
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS58103124A publication Critical patent/JPS58103124A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture 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
    • H01L21/18Manufacture 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
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/322Treatment 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
    • H01L21/3221Treatment 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

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Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明は半導体装置の製造方法に係り、特にα
線の影響を受けることの少ない半導体装置を製造
する方法に関する。
(b) 従来技術と問題点 半導体装置がLSI、超LSIと高密度化され、素
子が微細化されるに伴い、自然界に存在するα線
の影響が益々厳しいものとなつて来る。即ちα線
を受けると半導体素子内に電子と正孔の対が発生
してこれが半導体素子内に拡散するため、例えば
半導体記憶装置に書き込まれていた情報が書き変
えられてしまう等、半導体装置の誤動作を引き起
す原因となる。
このようなα線の影響を防ぐには、α線が半導
体素子内に侵入するのを極力防止することは勿論
であるが、α線の侵入を皆無とすることは不可能
なので、半導体素子にα線が侵入したときに、発
生する電子と正孔の対を出来るだけ少なくするこ
と、及び発生した電子と正孔を速やかに消滅させ
て素子に到達させないようにすることが必要であ
る。
前者の目的に対しては無欠陥層の幅を薄くすれ
ば良く、後者の目的に対しては半導体支持基板内
に内部欠陥を形成すれば良い。
この目的のため、従来は半導体支持基板内に予
め所定量の酸素(O2)を含有せしめ、加熱処理
を施して上記酸素(O2)を析出させることによ
り形成したSiOxの欠陥核を中心に内部欠陥を発
生させ、この内部欠陥のゲツタリング効果を利用
して上記半導体支持基板の表面に無欠陥層を形成
し、その上に所望のシリコン単結晶層をエピタキ
シアル成長法により成長させ、このエピタキシア
ル成長層に所定の半導体素子を形成していた。
上記従来の半導体装置の製造方法では、半導体
支持基板表面に形成される無欠陥層の厚さを厳密
に制御することが困難で、そのため内部欠陥層と
その上の無欠陥層との境界と、無欠陥層内に広が
る素子の底面との間に不要な無欠陥層が残存し、
従つてα線の悪影響を十分に排除し得たとは言い
難い。
(c) 発明の目的 本発明の目的は上記問題点を解消して、無欠陥
層の厚さを精度良く形成可能な半導体装置の製造
方法を提供することにある。
(d) 発明の構成 本発明の特徴は、シリコン支持基板表面にイオ
ン注入法により酸素または炭素を所定の深さに注
入する工程と、前記シリコン支持基板に650〔℃〕
ないし800〔℃〕の温度で加熱処理を施して前記注
入せる酸素または炭素を核とする欠陥核を形成す
る工程と、前記シリコン支持基板に1070〔℃〕な
いし1250〔℃〕の温度で加熱処理を施して前記シ
リコン支持基板表面に無欠陥層を形成する工程と
を施し、しかる後該無欠陥層上にエピタキシアル
成長法により所望のシリコン単結晶層を成長せし
め、該シリコン単結晶層に所定の素子を形成する
ことにある。
(e) 発明の実施例 以下本発明の一実施例を図面により説明する。
第1図〜第5図は本発明の一実施例を製造工程
の順に示す要部断面図である。
第1図において1はシリコン(Si)よりなる支
持基板(以下単にSi基板と略記する)で、通常
CZ法により内部に含有する格子間酸素(O2)濃
度を制御して製作される。このSi基板1表面に例
えば加速電圧約200〔KeV〕で酸素イオン(O-
を凡そ3〜8×1014〔cm-2〕注入することにより、
周知の如く酸素イオン(O-〕2の注入深さを制
御し得る。
次いで上記Si基板1に窒素(N2)雰囲気中に
おいて凡そ750〔℃〕で約6〔時間〕加熱処理を施
し、第2図に示す如く前記酸素イオン(O-)2
を析出させることにより、Si基板1内部に欠陥核
3を形成する。
上記工程に引き続いて更に窒素(N2)雰囲気
中において凡そ1200〔℃〕で約30〔分〕の加熱処理
を施すことにより、第3図に見られる如く前記欠
陥核3を中心として内部欠陥4を発生せしめる。
このように内部欠陥4を発生させることにより、
Si基板1表面には周知の如く無欠陥層5が形成さ
れる。
本実施例においては、上述のように欠陥核を形
成するため所望量の酸素イオン(O-)を所望の
深さに注入することにより、Si基板1表面から所
望の深さに欠陥核3を形成し、もつて無欠陥層5
を所定の厚さに制御することを可能ならしめたも
ので、この結晶成長温度と時間及びこの後の素子
製作プロセス温度で基板上の無欠陥層が消滅した
構造とすることも可能で、この点が従来の製造方
法と異なる。即ち従来の製造方法は、上記一連の
加熱処理工程において、Si基板1内に始から含有
されている酸素(O2)を析出させて欠陥核3′を
形成し、これを中心にSi基板1内部全域に内部欠
陥4′を発生させることによりSi基板1表面に無
欠陥層5を形成していたため、内部に含有せる酸
素濃度の変動等により無欠陥層5の厚さも変動せ
ざるを得なかつた。
ここまでの工程で留意すべきことは、この後に
引き続く工程においてSi基板1に加えられる加熱
処理による内部欠陥4の拡散を予め考慮して、上
記無欠陥層5の厚さを選択することである。
次いで第4図に示すように、塩酸(HCl)を用
いて気相エツチングを行つて無欠陥層5表面をエ
ツチングし、次いでエピタキシアル成長法により
所定のSi単結晶層6を形成する。なお上記気相エ
ツチング工程において、残留する無欠陥層5の厚
さが所定の厚さになるよう、結晶成長温度及びそ
の時間を考慮してエツチング量を制御することが
大切であるが、本実施例では無欠陥層5の最初の
厚さが十分に制御されているので、上記気相エツ
チング工程におけるエツチング制御も容易であ
る。
このあと通常の製造工程に従つて、例えばゲー
ト酸化膜11、n+型のソース領域及びドレイン領
域12,13、二酸化シリコン(SiO2)膜のよ
うな絶縁膜14、アルミニウム(Al)のような
導電材料よりなるゲート電極、ソース電極、ドレ
イン電極15,16,17等を形成し、第5図に
示すように、本実施例による半導体装置が完成す
る。
上述のようにして得られた本実施例の半導体装
置の完成体においては、前述した如く半導体素子
形成工程における加熱処理により内部欠陥層4が
無欠陥層5内に拡散し(第5図参照)、ソース領
域12、ドレイン領域13直下には不要な無欠陥
層は殆ど存在しない。従つて前述した如くたとえ
α線が侵入しても、その影響により誤動作を引き
起す恐れを殆ど除去することが出来た。同時に動
作層が形成されているエピタキシアル層は当初の
結晶欠陥の無い状態を保持している。
なお内部に所定濃度の酸素(O2)等を含有す
るSi基板に上記一実施例のような加熱処理を施せ
ばSi基板に内部欠陥を発生せしめ得ることは既に
知られており、その処理条件としてまず凡そ650
〜800〔℃〕における第1段階の処理と、このあと
に引き続く凡そ1070〜1250〔℃〕における第2段
階の処理とからなる二段階の加熱処理が必要であ
ること、また第1段階の処理は一旦900〔℃〕程度
の温度にした後、温度を下げ、上述の第1段階の
処理を行つても良いこと等も公知である。本発明
を実施するに際しても上記加熱処理条件はすでに
知られている上述のどの条件に従つても良いこと
は勿論である。
本発明は上記一実施例に限定されるものではな
く、種々変形して実施し得る。
即ち本発明は上記一実施例の説明に掲げたMIS
FETのみならず、MOS FETやバイポーラ型半
導体装置の製作に用いることも出来る。
また欠陥核形成のために注入するイオンは、酸
素(O2)に変えて炭素(C)用いても良い。
更に上記イオン注入工程における加速電圧やド
ーズ量も、その目的に応じて適宜選択しうること
は言うまでもない。
(f) 発明の効果 以上説明した如く本発明により、無欠陥層の厚
さを良好な精度で制御することが可能となり、従
つてα線の影響を受けることの少ない半導体装置
の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第5図は本発明の一実施例をその製造
工程の順に示す要部断面図である。 図において、1はシリコン(Si)よりなる支持
基板、2は注入されたイオン、3は欠陥核、4は
内部欠陥、5は無欠陥層、6はエピタキシアル成
長層を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 シリコン支持基板表面にエピタキシアル成長
    法により所望のシリコン単結晶層を成長せしめる
    に先立ち、前記シリコン支持基板表面にイオン注
    入法により酸素または炭素を所定の深さに注入す
    る工程と、前記シリコン支持基板に650〔℃〕ない
    し800〔℃〕の温度で加熱処理を施して前記注入せ
    る酸素または炭素を核とする欠陥核を形成する工
    程と、前記シリコン支持基板に1070〔℃〕ないし
    1250〔℃〕の温度で加熱処理を施して前記シリコ
    ン支持基板表面に無欠陥層を形成する工程とを施
    し、しかる後該無欠陥層上にエピタキシアル成長
    法により所望のシリコン単結晶層を成長せしめ、
    該シリコン単結晶層に所定の素子を形成すること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
JP20407281A 1981-12-16 1981-12-16 半導体装置の製造方法 Granted JPS58103124A (ja)

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