JPS63142822A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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。

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するものである。

従来の技術 半導体装置はシリコン基板に各種の不純物導入、薄膜形
成を行うことにより製造されるが、その際多数回の熱処
理工程を経ることになる。

出発材料として無欠陥なシリコン基板でも製造工程中の
熱処理、イオン注入などにより種々の欠陥が発生するこ
とは衆知の事実である。欠陥がシリコン基板の表面近傍
の素子活性領域に発生したとき、異常拡散などによシ素
子構造を破壊し、または劣化させる。代表的な欠陥とし
て、積層欠陥とスリップがある。

積層欠陥は、熱酸化またはイオン注入時に発生した過剰
格子間シリコンが潜在核を中心に析出したものである。

潜在核としては、結晶育成条件に起因するものと、熱処
理工程中に混入する汚染物質がある。積層欠陥の抑制の
ため結晶育成条件の安定化と製造工程の清浄化をはかる
とともに、潜在核の原因となる汚染物質等を基板の表面
近傍である活性領域外にゲッタする方法が種々行なわれ
ている。ゲッタリング法としては、シリコン基板の裏面
に積層欠陥を導入するエクストリンシックゲッタリング
法、基板内部に酸素析出物を形成するイントリンシック
ゲッタリング法に大別できる。

イントリンシックゲッタリング法は、結晶育成中に導入
される過飽和状態の酸素析出を利用したもので、多段熱
処理により基板表面の近傍は酸素の少ない無欠陥領域と
し、基板内部は積層欠陥を高密度に発生させてゲッター
シンクとするものである。

第２図は、従来のイントリンシックゲッタリング法（以
下、ＩＧ法と呼ぶ）である多段熱処理の代表的な例につ
いて示したものである。１はＣＺ法で成長したシリコン
基板、２は結晶成長に石英るつぼが使用されているため
酸素がシリコン融液に溶は出し、結晶中に取シ込まれた
格子間酸素を示している（第２図−ａ）。

シリコン結晶内の格子間酸素２は通常 ３〜１５×１０１７ケ／ｃｒＩ？ノ程度であシ１１ｏｏ
℃程度の第１回目の熱処理を加えると過飽和状態となり
ている格子間酸素２は極めて大きい拡散速度で外方拡散
し表面近傍は飽和濃度近くまで低下する（第２図−ｂ）
。

６００〜８００°Ｃの第２回目の熱処理によυ、シリコ
ン基板１のバルク内の過飽和格子間酸素２の一部は微小
な酸素析出物の核４を形成する（第２図−〇）。

続いて１ｏｏＯ°Ｃ前後の第３回目の熱処理により核４
を成長させ積層欠陥５を多数形成する（第２図−ｄ）。

酸素濃度の低い表面近傍は無欠陥領域６および７（７は
裏面側）が形成され、内部はゲッターシンクとしての効
果を得ることができる。

発明が解決しようとする問題点 上述したような従来のＩＧ法ではスリップの発生、それ
にともなうシリコン基板のそシが発生しやすいという問
題点があった。

スリップは温度変化、勾配が大きいときに生じる内部応
力を緩和する転移群であり、シリコン基板が大口径にな
るほど基板周辺部に発生しやすい。

スリップの発生はシリコン結晶に含まれる不純物の種類
および濃度と関連することが知られている。

特に格子間酸素は、転移に結合するため転移の伝播・増
殖を抑制する。

ＩＧ法は前述したように、シリコン結晶内の酸素を外方
拡散することによ勺、表面近傍のみを無欠陥領域とし、
ゲッター効果を得る方法である。

このため、シリコン基板が大口径化になるほど半導体製
造プロセス中の熱処理炉の出し入れ時の温度勾配等の影
響を受けやすく、スリップの発生、そりの大きな原因と
なっていた。

本発明はこのような問題点を解決するものであシ、ＩＧ
法によるゲッター効果を保ちつつシリコン基板のスリッ
プ、そりの発生を抑制することを目的としている。

問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決するために本発明の半導体装置の調
造方法は出発材料である半導体基板の裏面に窒化珪素膜
を形成した後、１０５０℃以上の温度の不活性ガス雰囲
気中で熱処理する工程と６００〜８０ｏ′Ｃの温度の不
活性ガスあるいは酸素雰囲気中で熱処理する工程とを含
むことを特徴とするＩＧ法である。

作　　用 この構成により、半導体装置を構成する半導体基板の主
表面である活性領域のみの酸素濃度を低下させ、半導体
基板裏面からの酸素の外方拡散が全くないため、酸素濃
度の減少は従来のＩＧ法より大幅に少なくなり、製造工
程中においてもスリップ、そりはほとんど発生しない半
導体基板となる。

実施例 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明による一実施例であるＩＧ法を各工程順
に示した模式図である。１はＣＺ法で成長したシリコン
基板、２は結晶中に過飽和状態で含まれる格子間酸素、
３はＣＶＤ法で形成した窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）膜、４
は酸素析出により発生した核、６は積層欠陥あるいは成
長した酸素析出核を示している。

第１図−とは従来例第２図−ａと同じシリコン基板を示
しており約１．２　Ｘ　１０１８ケ／備５の格子間酸素
２を含有している。まず、Ｓ　ｉＨ４ガスとＮＨ３ガス
を原料にした減圧ＣＶＤ法により約１０ｏｏへの窒化珪
素膜３をシリコン基板１の裏面に形成する（第１図−ｂ
）。その後、１１００°Ｃ２時間、Ｎ２ガス中での熱処
理を加えると、シリコン基板１の表面から格子間酸素２
は外方拡散し、表面近傍は飽和濃度近くまで低下するが
、裏面は酸素の拡散速度が著しく小さい窒化珪素膜３で
おおわれているため、外方拡散はほとんど皆無であシ格
子間酸素濃度の変化も無視できる程度である（第１図−
〇）。続いて７００°Ｃ１１０時間Ｎ２中で処理による
核４の形成（第１図−ｄ）、１ｏｏｏ°Ｃ２時間Ｎ２中
での欠陥５の成長（第１図−ｅ）は、従来例と同様であ
り、その後裏面の窒化珪素膜３を除去する（第１図−ｆ
）。

本実施例によれば、第１図−ｆに示すように、シリコン
基板１の主表面にのみ無欠陥領域６が形成されており、
それより深部は裏面に達するまで欠陥が発生している。

このため、ゲッター効果は従来のＩＧ法よりも効果的で
あると同時に、格子間酸素の減少が少ないため、続いて
処理を行なう半導体プロセスでのスリップあるいはそり
の発生は著しく低減した。

発明の効果 以上のように本発明による処理を施したシリコン基板を
出発材料として用いる場合、表面近傍には結晶欠陥が全
く発生せず、かつスリップ欠陥、そりの発生がほとんど
皆無となり、半導体装置の製造歩留の大幅な向上が実現
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるＩＱ法を工程順に示し
た模式図、第２図は従来のＩＧ法含分工程順示した模式
図である。 １・・・・・・シリコン基板、２・・・・・格子間酸素
、３・・−・・・窒化珪素膜、４・・・・・・酸素析出
による核、５・・・・・−積層欠陥、６．７・・−・・
・無欠陥領域。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名柩　
　″−一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ｉ）半導体基板の裏面に窒化珪素膜を形成する工程と
   、１０５０℃以上の温度で酸素あるいは不活性ガスの雰
   囲気中で熱処理する工程と、６００〜８００℃の温度で
   不活性ガスあるいは酸素雰囲気中で熱処理する工程とを
   含む半導体装置の製造方法。 （ｉｉ）半導体基板の主表面の一部にも窒化珪素膜を形
   成する工程を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の半導体装置の製造方法。 （ｉｉｉ）窒化珪素膜を形成する前に、半導体基板の表
   面に二酸化珪素膜を形成する工程を含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。