[go: up one dir, main page]

JP3381816B2 - 半導体基板の製造方法 - Google Patents

半導体基板の製造方法

Info

Publication number
JP3381816B2
JP3381816B2 JP02479696A JP2479696A JP3381816B2 JP 3381816 B2 JP3381816 B2 JP 3381816B2 JP 02479696 A JP02479696 A JP 02479696A JP 2479696 A JP2479696 A JP 2479696A JP 3381816 B2 JP3381816 B2 JP 3381816B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat treatment
epitaxial
temperature
semiconductor substrate
oxygen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP02479696A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH09199416A (ja
Inventor
英一 浅山
正隆 宝来
Original Assignee
三菱住友シリコン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱住友シリコン株式会社 filed Critical 三菱住友シリコン株式会社
Priority to JP02479696A priority Critical patent/JP3381816B2/ja
Publication of JPH09199416A publication Critical patent/JPH09199416A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3381816B2 publication Critical patent/JP3381816B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体基板とし
て利用されるエピタキシャル層を基板上に成長させたエ
ピタキシャルウェーハに係り、エピタキシャル成長を行
うプロセス時に特定の熱処理を行い内部欠陥核を導入
し、基板内にイントリンシックゲッタリング能を付与し
た半導体基板製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在シリコン半導体デバイスの高集積化
は急速に進行しており、シリコンウェーハに要求される
特性はますます厳しくなっている。高集積化デバイスに
おいては、デバイスが形成されるいわゆるデバイス活性
領域に結晶欠陥、あるいはドーパント以外の金属不純物
が含まれていると、リーク電流の増大などの電気的特性
の劣化を招く。
【0003】従来、高集積化シリコン半導体デバイス
は、CZ法で育成されたCZ−Si基板が用いられてき
たが、これらのCZ−Si基板には過飽和の格子間酸素
が約1018atoms/cm3のオーダーで含まれてお
り、デバイスプロセスにおいて酸素析出物や転位、積層
欠陥などの結晶欠陥が誘起されることはよく知られてい
る。
【0004】しかし、従来、LOCOS形成やWELL
拡散層形成のために1100〜1200℃の高温で数時
間の熱処理が行われていたため、基板表面近傍では格子
間酸素の外方拡散によって、表面近傍の数10μmには
結晶欠陥のない所謂DZ(Denuded Zone)
層が自然に形成され、ウェーハ表面のデバイス活性領域
での結晶欠陥の発生が自然に抑制されていた。
【0005】しかしながら半導体デバイスの微細化に伴
い、WELL形成に高エネルギーイオン注入が用いら
れ、デバイスプロセスが1000℃以下の低温で行われ
るようになると、上記の酸素外方拡散が充分に起こら
ず、表面近傍でのDZ層の形成が困難となってきた。こ
のために基板の低酸素化が行われてきたが、結晶欠陥の
発生を完全に抑制することは困難であった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
結晶欠陥をほぼ完全に含まないエピタキシャル層を基板
上に成長させたエピタキシャルウェーハは、今日の高集
積化デバイスに多く用いられている。しかしながら、結
晶の完全性が高いエピタキシャルウェーハを用いても、
その後のデバイス工程におけるエピタキシャル膜の金属
不純物汚染はデバイスの特性を悪化させる。
【0007】従って、金属不純物をデバイス活性領域か
ら離れた場所(シンク)に捕獲させるゲッタリング技術
が必要となる。従来は、デバイスプロセスの熱処理中に
自然に誘起される酸素起因の結晶欠陥をシンクとするイ
ントリンシックゲッタリング(IG)やサンドブラス
ト、Si34膜あるいはPoly−Si膜の成長などに
よる裏面歪付けに代表されるイクストリンシックゲッタ
リング(EG)が用いられてきた。
【0008】しかし、エピタキシャル工程では1050
〜1200℃の高温熱処理が施されるためにCZ−Si
基板に内在する酸素析出核が縮小、消滅し、その後のデ
バイスプロセスにおいて基板内に充分に結晶欠陥を誘起
することが困難である。従って、デバイスプロセスの初
期においてはもちろんのこと、プロセス全体にわたって
金属不純物に対するIG効果が低減するという新たな問
題が生じた。
【0009】このためゲッタリング方法としてはEGの
他に、エピ工程の前後にウェーハに熱処理を施すことに
より故意に生成させた結晶欠陥をシンクとするIGが用
いられることになる。この熱処理は基本的に、酸素の外
方拡散によりウェーハ表面の酸素濃度を減少させ、デバ
イス活性領域での酸素析出物の生成を抑制する高温熱処
理(1000〜1200℃)、欠陥核生成のための低温
熱処理(600〜800℃)および成長のための中温熱
処理(800〜1000℃)から構成されており、コス
トの増大の問題があった。
【0010】また、EG処理においてはコストの問題の
他に歪み層からのシリコン片の剥がれによるパーティク
ルの発生といった問題があった。
【0011】この発明は、上述した問題に鑑み、コスト
を増大させるEGやIG処理を必要とせず、安定した内
部IG領域と高い結晶性を有するデバイス活性領域とを
合わせ持つ半導体基板製造方法を提供することを目的
としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】発明者らは、安定した内
部IG領域と高い結晶性を有するデバイス活性領域とを
合わせ持つ半導体基板を目的に、内部IG領域の生成に
ついて種々検討した結果、エピタキシャル工程におい
て、シリコンウェーハに1150℃以上でエピタキシャ
ル成長をさせた後に、一旦基板を10K/s以上の速度
で冷却することにより、基板内に内部IG領域の欠陥核
を生成、付与できることを知見し、この発明を完成し
た。
【0013】この発明はシリコン半導体基板に115
0℃以上でエピタキシャル成長をさせた後、該基板を1
0K/s以上の速度で冷却することにより、基板内にイ
ントリンシックゲッタリング能を付与し、さらに、例え
ばエピタキシャル成長後に700〜1000℃の温度範
囲の前記熱処理を施すことによって、イントリンシック
ゲッタリング能を発揮できる半導体基板を得る製造方法
である
【0014】
【発明の実施の形態】この発明による製造方法は、シリ
コンウェーハをエピタキシャル成長時に1150℃以上
の高温に所定時間保持し、その後、特定の冷却速度で冷
却することにより、続く熱処理の際に酸素析出を促進し
てIG能を付与することを特徴としている。この現象
は、酸素が過飽和に存在する基板内部でのみ起こり、デ
バイス活性領域となるエピタキシャル層では酸素が存在
しないことから起こらないため、極めて高い結晶性を有
するエピタキシャル層の品質を劣化させることなく、安
定したIG領域と良好な結晶性を有するデバイス活性領
域を確保することができる。
【0015】この発明において、エピタキシャル成長の
処理温度としては、1150℃〜1250℃が望まし
く、また、冷却速度は10K/s〜100K/sの範囲
が好ましい。エピタキシャル成長後の熱処理の際に10
6〜107cm-2の高い密度の欠陥を生成させるのに、こ
の温度範囲並びに冷却速度の各下限値が必要であるが、
各上限値を越えるとシリコンウェーハにスリップや反り
が発生するため、上記の範囲が好ましい。
【0016】この発明によるシリコンウェーハは、エピ
タキシャル成長後の700〜1000℃の温度範囲での
熱処理においては、熱処理温度に依存せず106〜107
cm-2の高い密度の欠陥が生成することを特徴としてい
る。このことは、デバイスプロセスの初期に行われる7
00〜1000℃での酸化や窒化処理により欠陥を充分
に生成させることが可能であり、IG効果がデバイスプ
ロセス全体にわたって維持されることを示している。従
ってEG処理や、エピ工程の前後に特別に結晶欠陥を生
成させるためのIG処理が必要ではなくなるため、この
発明は、シリコンウェーハの製造コストの面で極めて有
効である。
【0017】
【実施例】試料としてボロン添加量により抵抗率を変化
させた5種類(抵抗率;4mΩcm、7mΩcm、11
mΩcm、50mΩcm、500mΩcm)のP型(1
00)8インチCZ−Siウェーハ(酸素濃度;11×
1017atoms/cm3)を用いた。
【0018】これらの試料をランプ加熱方式の横型CV
Dエピタキシャル装置により、水素雰囲気中で1150
℃で60秒間ベーキングを行った後、堆積処理を行っ
た。堆積処理はトリクロロシランを原料ガスとして用
い、1100℃、1150℃、1200℃の3種類の温
度で180秒間堆積処理を行い、約3μmのエピタキシ
ャル層を堆積させた。
【0019】堆積後、各温度から5K/s、10K/
s、15K/sの3種類の速度で冷却した。その後、乾
燥酸素雰囲気中で1000℃で16時間の熱処理並びに
次に示す2段階熱処理を行った。すなわち、700℃、
800℃、900℃の各温度でそれぞれ4時間ずつ熱処
理をした後、1000℃で16時間熱処理を施した。
【0020】これらの熱処理試料について、ライトエッ
チングを行い、光学顕微鏡により観察を行った。観察結
果を図1〜図3に示し、堆積処理温度がそれぞれ110
0℃、1150℃、1200℃の場合を示している。各
図において、各A図は堆積処理後の冷却速度が5K/
s、各B図は10K/s、各C図は15K/sの場合で
あり、グラフの縦軸は欠陥密度、横軸はエピタキシャル
工程後の2段階熱処理における、1段目の熱処理温度を
示しており、1000℃での1段階熱処理の結果は図中
黒印で示している。
【0021】図1〜図3から明らかなように、エピタキ
シャル堆積処理温度が1100℃のとき、並びに115
0℃と1200℃で処理した後5K/sで冷却したとき
では、エピタキシャル後の1段目の熱処理温度が増大す
るに伴い欠陥密度は減少する。これは、エピタキシャル
堆積処理およびエピタキシャル後の1段目の熱処理を施
すことにより、それぞれの温度で存在可能な臨界サイズ
以下の微小欠陥が縮小、消滅し、次の1000℃での熱
処理において臨界サイズ以上の核のみが成長したもので
ある。これらの試料では欠陥密度は低くIG効果は期待
されない。
【0022】これに対して図2、図3に示すごとく、エ
ピタキシャル堆積処理温度が1150℃並びに1200
℃で、10K/sおよび15K/sで冷却したときで
は、全ての抵抗率の試料においてエピタキシャル後の1
段目の熱処理温度にかかわらず、さらには低温での核生
成処理を含まない1000℃での1段階熱処理でも欠陥
密度は106〜107cm-2の高い値を示している。これ
は、1150℃と1200℃でのエピタキシャル堆積処
理では、1100℃よりも多くの欠陥核が消滅するもの
の、この温度から10K/s以上の速度で冷却すること
により、エピタキシャル後の熱処理での欠陥生成が増大
したものと考えられる。
【0023】
【発明の効果】実施例から明らかなように、1150℃
以上の高温でエピタキシャル堆積処理を施した後に10
K/s以上の速度で冷却することで、高密度の内部欠陥
を発生させ、IG効果を増大させることができた。すな
わち、エピタキシャル工程の高温熱処理による酸素の外
方拡散によりデバイス活性領域が充分に確保されるこ
と、ならびに欠陥密度は高温から急冷した後の析出処理
温度に大きな依存性がないことを考えると、エピタキシ
ャル工程において高温からの急冷処理を施すことによ
り、デバイスプロセスにおける初期の700〜1000
℃のプロセスにおいて充分に欠陥の生成が可能であり、
EG処理や特別に結晶欠陥を生成させるためのIG処理
を施さなくても、デバイスプロセス全体を通じてゲッタ
リング効果の維持が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】エピタキシャル工程での堆積処理温度及び冷却
速度が欠陥密度に及ぼす影響を示すグラフであり、縦軸
は欠陥密度、横軸はエピタキシャル工程後の2段階熱処
理における1段目の熱処理温度を示し、Aは堆積処理後
の冷却速度が5K/s、Bは10K/s、Cは15K/
sの場合で、いずれも堆積処理温度が1100℃の場合
である。
【図2】エピタキシャル工程での堆積処理温度及び冷却
速度が欠陥密度に及ぼす影響を示すグラフであり、縦軸
は欠陥密度、横軸はエピタキシャル工程後の2段階熱処
理における1段目の熱処理温度を示し、Aは堆積処理後
の冷却速度が5K/s、Bは10K/s、Cは15K/
sの場合で、いずれも堆積処理温度が1150℃の場合
である。
【図3】エピタキシャル工程での堆積処理温度及び冷却
速度が欠陥密度に及ぼす影響を示すグラフであり、縦軸
は欠陥密度、横軸はエピタキシャル工程後の2段階熱処
理における1段目の熱処理温度を示し、Aは堆積処理後
の冷却速度が5K/s、Bは10K/s、Cは15K/
sの場合で、いずれも堆積処理温度が1200℃の場合
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−22429(JP,A) 特開 昭59−54220(JP,A) 特開 平3−77330(JP,A) 特開 平5−155700(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/322

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン半導体基板に1150℃以上で
    エピタキシャル成長をさせた後、該基板を10K/s以
    上の速度で冷却し、基板内にイントリンシックゲッタリ
    ング能を付与した半導体基板の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項において、エピタキシャル成長
    後の熱処理の温度範囲が700〜1000℃である半導
    体基板の製造方法。
JP02479696A 1996-01-17 1996-01-17 半導体基板の製造方法 Expired - Fee Related JP3381816B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02479696A JP3381816B2 (ja) 1996-01-17 1996-01-17 半導体基板の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02479696A JP3381816B2 (ja) 1996-01-17 1996-01-17 半導体基板の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09199416A JPH09199416A (ja) 1997-07-31
JP3381816B2 true JP3381816B2 (ja) 2003-03-04

Family

ID=12148162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP02479696A Expired - Fee Related JP3381816B2 (ja) 1996-01-17 1996-01-17 半導体基板の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3381816B2 (ja)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5994761A (en) 1997-02-26 1999-11-30 Memc Electronic Materials Spa Ideal oxygen precipitating silicon wafers and oxygen out-diffusion-less process therefor
CN1316072C (zh) 1997-04-09 2007-05-16 Memc电子材料有限公司 低缺陷密度、理想氧沉淀的硅
JPH11150119A (ja) * 1997-11-14 1999-06-02 Sumitomo Sitix Corp シリコン半導体基板の熱処理方法とその装置
US6828690B1 (en) 1998-08-05 2004-12-07 Memc Electronic Materials, Inc. Non-uniform minority carrier lifetime distributions in high performance silicon power devices
DE69933777T2 (de) 1998-09-02 2007-09-13 Memc Electronic Materials, Inc. Verfahren zur herstellung von einem silizium wafer mit idealem sauerstoffausfällungsverhalten
US6336968B1 (en) 1998-09-02 2002-01-08 Memc Electronic Materials, Inc. Non-oxygen precipitating czochralski silicon wafers
KR100581305B1 (ko) 1998-09-02 2006-05-22 엠이엠씨 일렉트로닉 머티리얼즈 인코포레이티드 저결함 밀도 단결정 실리콘으로부터의 soi 구조체
JP4405082B2 (ja) 1998-09-02 2010-01-27 エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド 内部ゲッタリング性の改良された熱アニーリングされたウエハ
CN1296526C (zh) 1998-10-14 2007-01-24 Memc电子材料有限公司 热退火后的低缺陷密度单晶硅
US6284384B1 (en) * 1998-12-09 2001-09-04 Memc Electronic Materials, Inc. Epitaxial silicon wafer with intrinsic gettering
US6635587B1 (en) 1999-09-23 2003-10-21 Memc Electronic Materials, Inc. Method for producing czochralski silicon free of agglomerated self-interstitial defects
US6339016B1 (en) 2000-06-30 2002-01-15 Memc Electronic Materials, Inc. Method and apparatus for forming an epitaxial silicon wafer with a denuded zone
US6599815B1 (en) 2000-06-30 2003-07-29 Memc Electronic Materials, Inc. Method and apparatus for forming a silicon wafer with a denuded zone
WO2002084728A1 (en) 2001-04-11 2002-10-24 Memc Electronic Materials, Inc. Control of thermal donor formation in high resistivity cz silicon
US6955718B2 (en) 2003-07-08 2005-10-18 Memc Electronic Materials, Inc. Process for preparing a stabilized ideal oxygen precipitating silicon wafer
DE102008023054B4 (de) * 2008-05-09 2011-12-22 Siltronic Ag Verfahren zur Herstellung einer epitaxierten Halbleiterscheibe
JP5201126B2 (ja) * 2009-12-15 2013-06-05 信越半導体株式会社 シリコンエピタキシャルウェーハの不純物評価方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09199416A (ja) 1997-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2874834B2 (ja) シリコンウェーハのイントリンシックゲッタリング処理法
JP3381816B2 (ja) 半導体基板の製造方法
US6641888B2 (en) Silicon single crystal, silicon wafer, and epitaxial wafer.
JP2004537161A (ja) 高抵抗率czシリコンにおけるサーマルドナー生成の制御
JPS6255697B2 (ja)
KR100319413B1 (ko) 반도체 실리콘 에피택셜 웨이퍼 및 반도체 디바이스의 제조 방법
JP2005522879A (ja) 理想的酸素析出シリコンウエハにおいてデヌーデッドゾーン深さを制御する方法
US6878451B2 (en) Silicon single crystal, silicon wafer, and epitaxial wafer
JP2004503086A (ja) 削剥領域を備えたシリコンウエハの製造方法及び製造装置
JP4615161B2 (ja) エピタキシャルウエーハの製造方法
EP0973190A2 (en) Silicon wafer and method for producing it
WO2010131412A1 (ja) シリコンウェーハおよびその製造方法
WO2021166895A1 (ja) 半導体シリコンウェーハの製造方法
WO2002049091A1 (fr) Procede de fabrication d'une tranche de recuit et tranche obtenue
JP4035886B2 (ja) シリコンエピタキシャルウェーハとその製造方法
JP4510997B2 (ja) シリコン半導体基板およびその製造方法
JPH11204534A (ja) シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法
JPH10223641A (ja) 半導体シリコンエピタキシャルウェーハ及び半導体デバイスの製造方法
JP4270713B2 (ja) シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法
JP7519784B2 (ja) シリコンウェーハの製造方法
JPH09199507A (ja) 半導体基板およびその製造方法
JP3944958B2 (ja) シリコンエピタキシャルウェーハとその製造方法
JP2002076005A (ja) シリコン単結晶ウエハ
JP4356039B2 (ja) エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法
JP2008294256A (ja) シリコン単結晶ウェーハの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091220

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091220

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101220

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101220

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111220

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111220

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121220

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121220

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131220

Year of fee payment: 11

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees