JPH05102167A - シリコンの熱処理方法 - Google Patents
シリコンの熱処理方法Info
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- JPH05102167A JPH05102167A JP3289181A JP28918191A JPH05102167A JP H05102167 A JPH05102167 A JP H05102167A JP 3289181 A JP3289181 A JP 3289181A JP 28918191 A JP28918191 A JP 28918191A JP H05102167 A JPH05102167 A JP H05102167A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 特に高温プロセスにおいて、結晶成長方向の
酸素析出分布を改善することができ、特に結晶底部の酸
素析出量が低下せず、かつ所定の酸素析出量を結晶成長
方向に均一に得ることができるようにしたシリコンの熱
処理方法を提供する。 【構成】 チョクラルスキー法で製造した単結晶シリコ
ンを４００〜５５０℃の低温で熱処理し、加えて更に６
５０〜７５０℃で熱処理する
酸素析出分布を改善することができ、特に結晶底部の酸
素析出量が低下せず、かつ所定の酸素析出量を結晶成長
方向に均一に得ることができるようにしたシリコンの熱
処理方法を提供する。 【構成】 チョクラルスキー法で製造した単結晶シリコ
ンを４００〜５５０℃の低温で熱処理し、加えて更に６
５０〜７５０℃で熱処理する
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、チョクラルスキー法
（ＣＺ法）で製造した単結晶シリコンにおいて結晶の成
長方向に均一に、目的の酸素析出量を得ることができる
ようにしたシリコンの熱処理方法に関する。
（ＣＺ法）で製造した単結晶シリコンにおいて結晶の成
長方向に均一に、目的の酸素析出量を得ることができる
ようにしたシリコンの熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】チョクラルスキー法で製造した単結晶シ
リコン中には過飽和な酸素が含まれている。この過飽和
酸素はＬＳＩ製造工程の熱処理中に析出し、酸化物析出
物を発生させる。これら析出物は素子形成領域から離れ
た領域に導入された場合には、ゲッタリング中心として
働き、素子製造工程中に導入される可能性のある種々の
不純物を取り込み、素子形成領域を正常に保つことが可
能である。一方、この析出物が素子形成領域に導入され
ると接合リーク等、特性劣化を引き起こし、素子にとっ
て有害な役割を果たす。従って、歩留まりよくＬＳＩを
製造するには酸素の析出量を制御することが重要であ
る。
リコン中には過飽和な酸素が含まれている。この過飽和
酸素はＬＳＩ製造工程の熱処理中に析出し、酸化物析出
物を発生させる。これら析出物は素子形成領域から離れ
た領域に導入された場合には、ゲッタリング中心として
働き、素子製造工程中に導入される可能性のある種々の
不純物を取り込み、素子形成領域を正常に保つことが可
能である。一方、この析出物が素子形成領域に導入され
ると接合リーク等、特性劣化を引き起こし、素子にとっ
て有害な役割を果たす。従って、歩留まりよくＬＳＩを
製造するには酸素の析出量を制御することが重要であ
る。
【０００３】ＣＺ単結晶シリコン中に含まれる酸素の析
出特性は、結晶中の初期酸素濃度と結晶育成中の熱履歴
に強く依存し、同一ＣＺ単結晶シリコン中でも種結晶側
と底部では熱履歴が異なる。このため、酸素の析出特性
も種側と底部では異なる。すなわち、単結晶シリコンの
種側の酸素析出量は多く、底部の酸素析出量は少なくな
り、結晶の成長方向に不均一な析出分布となっているも
のである。
出特性は、結晶中の初期酸素濃度と結晶育成中の熱履歴
に強く依存し、同一ＣＺ単結晶シリコン中でも種結晶側
と底部では熱履歴が異なる。このため、酸素の析出特性
も種側と底部では異なる。すなわち、単結晶シリコンの
種側の酸素析出量は多く、底部の酸素析出量は少なくな
り、結晶の成長方向に不均一な析出分布となっているも
のである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の点を
解決しようとするもので、その目的は、特に高温プロセ
スにおいて、結晶成長方向の酸素析出分布を改善するこ
とができ、特に結晶底部の酸素析出量が低下せず、かつ
所定の酸素析出量を結晶成長方向に均一に得ることがで
きるようにしたシリコンの熱処理方法を提供することに
ある。
解決しようとするもので、その目的は、特に高温プロセ
スにおいて、結晶成長方向の酸素析出分布を改善するこ
とができ、特に結晶底部の酸素析出量が低下せず、かつ
所定の酸素析出量を結晶成長方向に均一に得ることがで
きるようにしたシリコンの熱処理方法を提供することに
ある。
【０００５】上記目的を達成するために、本発明のシリ
コンの熱処理方法においては、チョクラルスキー法で製
造した単結晶シリコンを４００〜５５０℃の低温で熱処
理し、加えて更に６５０〜７５０℃で熱処理するもので
ある。熱処理温度が上記した範囲外では、酸素析出量が
十分でない。
コンの熱処理方法においては、チョクラルスキー法で製
造した単結晶シリコンを４００〜５５０℃の低温で熱処
理し、加えて更に６５０〜７５０℃で熱処理するもので
ある。熱処理温度が上記した範囲外では、酸素析出量が
十分でない。
【０００６】単結晶シリコンはシリコンウェーハであっ
てもよいし、シリコンインゴットであってもよい。さら
に、本発明を効果的にするには、引き上げられた単結晶
を一度炉内から出してインゴットまたはウェーハで高
温、約１２００℃以上融点以下の温度好ましくは１２０
０〜１３５０℃の温度で熱処理し、該シリコン単結晶を
初期化し、次いで上記４００〜５５０℃の熱処理と、６
５０〜７５０℃の熱処理を順次行なうのが好ましい。
てもよいし、シリコンインゴットであってもよい。さら
に、本発明を効果的にするには、引き上げられた単結晶
を一度炉内から出してインゴットまたはウェーハで高
温、約１２００℃以上融点以下の温度好ましくは１２０
０〜１３５０℃の温度で熱処理し、該シリコン単結晶を
初期化し、次いで上記４００〜５５０℃の熱処理と、６
５０〜７５０℃の熱処理を順次行なうのが好ましい。
【０００７】単結晶をウェーハ状態とすると、熱処理を
受けるに際し、結晶欠陥の発生、あるいは破壊を生ずる
ことがなく、このためインゴットよりも効果的に本発明
の実施ができる。しかし、インゴットのままで行なう
と、作業が能率化する利点がある。
受けるに際し、結晶欠陥の発生、あるいは破壊を生ずる
ことがなく、このためインゴットよりも効果的に本発明
の実施ができる。しかし、インゴットのままで行なう
と、作業が能率化する利点がある。
【０００８】上記の高温、低温熱処理に続いて、６５０
〜７５０℃の熱処理、更に、８００〜９００℃の中温熱
処理を挿入した後に１１００℃以上の析出熱処理が後述
の実施例のように行なわれることによって、半導体集積
回路の形成をより高性能に、そしてその良品収量を高め
ることが可能となる。
〜７５０℃の熱処理、更に、８００〜９００℃の中温熱
処理を挿入した後に１１００℃以上の析出熱処理が後述
の実施例のように行なわれることによって、半導体集積
回路の形成をより高性能に、そしてその良品収量を高め
ることが可能となる。
【０００９】チョクラルスキー法においては、シリコン
融液から単結晶シリコンを結晶成長させるため、シリコ
ンの融点である１４２０℃から室温に向けて連続的に冷
却される。このために、単結晶シリコンの頭部と底部で
は受ける熱履歴が異なる。そこで、必要に応じてこの結
晶育成中の熱履歴を高温熱処理を行なうことによって初
期化し、酸素析出に有効な極く低温部の熱処理を行なっ
て、結晶の成長方向の不均一な析出分布を改善させる、
あるいは、高温初期化を行なわずとも結晶育成中に底部
に向けて足りない熱履歴を一定の低温熱処理で補うこと
により結晶の成長方向の不均一な析出分布を改善させる
ものである。
融液から単結晶シリコンを結晶成長させるため、シリコ
ンの融点である１４２０℃から室温に向けて連続的に冷
却される。このために、単結晶シリコンの頭部と底部で
は受ける熱履歴が異なる。そこで、必要に応じてこの結
晶育成中の熱履歴を高温熱処理を行なうことによって初
期化し、酸素析出に有効な極く低温部の熱処理を行なっ
て、結晶の成長方向の不均一な析出分布を改善させる、
あるいは、高温初期化を行なわずとも結晶育成中に底部
に向けて足りない熱履歴を一定の低温熱処理で補うこと
により結晶の成長方向の不均一な析出分布を改善させる
ものである。
【００１０】本発明の熱処理における各工程は次のよう
な意義を有する。 １２００〜１３５０℃での熱処理 この工程の熱処理は結晶育成中の熱履歴を初期化する
熱処理であり、必要に応じて導入される。析出量の自由
な制御を目的とせず、結晶の成長方向の析出量の均一化
のみを図る場合はこの高温熱処理は省略される。 ４００〜５５０℃での熱処理 ６５０〜７５０℃での熱処理 工程、は、酸素析出核を単結晶シリコン中に均一に
導入する熱処理であり、本発明の要点である。 ８００〜９００℃での熱処理 工程は、次の工程の熱処理において酸素の析出を起こ
させるために必要な熱処理である。 １１００〜１２００℃での熱処理 工程の熱処理で酸素の析出を起こさせる。
な意義を有する。 １２００〜１３５０℃での熱処理 この工程の熱処理は結晶育成中の熱履歴を初期化する
熱処理であり、必要に応じて導入される。析出量の自由
な制御を目的とせず、結晶の成長方向の析出量の均一化
のみを図る場合はこの高温熱処理は省略される。 ４００〜５５０℃での熱処理 ６５０〜７５０℃での熱処理 工程、は、酸素析出核を単結晶シリコン中に均一に
導入する熱処理であり、本発明の要点である。 ８００〜９００℃での熱処理 工程は、次の工程の熱処理において酸素の析出を起こ
させるために必要な熱処理である。 １１００〜１２００℃での熱処理 工程の熱処理で酸素の析出を起こさせる。
【００１１】本発明の標準的な適用例を示すと下記の通
りである。 熱処理温度：１２８０℃ 熱処理時間：６０分 熱処理雰囲気：ｄｒｙ Ｏ2 熱処理温度：４００〜５５０℃ 熱処理時間：１２０分 熱処理雰囲気：ｄｒｙ Ｏ2 熱処理温度：６５０〜７５０℃ 熱処理時間：６０〜１２０分 熱処理雰囲気：ｄｒｙ Ｏ2 熱処理温度：８００〜９００℃ 熱処理時間：４時間 熱処理雰囲気：Ｎ2 、ｄｒｙ Ｏ2 熱処理温度：１１５０℃ 熱処理時間：１６時間 熱処理雰囲気：ｄｒｙ Ｏ2
りである。 熱処理温度：１２８０℃ 熱処理時間：６０分 熱処理雰囲気：ｄｒｙ Ｏ2 熱処理温度：４００〜５５０℃ 熱処理時間：１２０分 熱処理雰囲気：ｄｒｙ Ｏ2 熱処理温度：６５０〜７５０℃ 熱処理時間：６０〜１２０分 熱処理雰囲気：ｄｒｙ Ｏ2 熱処理温度：８００〜９００℃ 熱処理時間：４時間 熱処理雰囲気：Ｎ2 、ｄｒｙ Ｏ2 熱処理温度：１１５０℃ 熱処理時間：１６時間 熱処理雰囲気：ｄｒｙ Ｏ2
【００１２】
【作用】 ＣＺ法で製造した単結晶シリコンを４００〜
５５０℃の低温で熱処理し、加えて更に６５０℃〜７５
０℃で熱処理することにより酸素析出核を単結晶シリコ
ン中に均一に導入することができる。また、上記の熱処
理に先立ち必要に応じて、１２００〜１３５０℃の高温
熱処理を行なうことにより、結晶育成中の熱履歴が初期
化される。更に、４００〜５００℃と６５０〜７５０℃
の熱処理の後に、８００〜９００℃と１１００〜１２０
０℃を組み合わせた熱処理を行なうことにより、酸素の
析出が行なわれる。以上のような本発明の熱処理によ
り、ＣＺ法による単結晶引き上げの際の熱履歴の相違に
基づく酸素析出量の分布の不均一性を均一化することが
できる。
５５０℃の低温で熱処理し、加えて更に６５０℃〜７５
０℃で熱処理することにより酸素析出核を単結晶シリコ
ン中に均一に導入することができる。また、上記の熱処
理に先立ち必要に応じて、１２００〜１３５０℃の高温
熱処理を行なうことにより、結晶育成中の熱履歴が初期
化される。更に、４００〜５００℃と６５０〜７５０℃
の熱処理の後に、８００〜９００℃と１１００〜１２０
０℃を組み合わせた熱処理を行なうことにより、酸素の
析出が行なわれる。以上のような本発明の熱処理によ
り、ＣＺ法による単結晶引き上げの際の熱履歴の相違に
基づく酸素析出量の分布の不均一性を均一化することが
できる。
【００１３】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明がこれらの記載によって制限されるものでないこ
とはいうまでもない。 実施例１ ＜結晶成長方向の酸素析出分布の改善（１）
＞ 使用したサンプルは次の通りである。 導電型：Ｎ型（Ｐドープ） 結晶径：１５０ｍｍφ 電気抵抗率：１０（Ω・ｃｍ） 格子間酸素濃度：１４〜１６（×１０17 ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3 ） 炭素濃度：＜２．４（×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 ） 熱処理を施すサンプル厚さ：２．０（ｍｍ）
本発明がこれらの記載によって制限されるものでないこ
とはいうまでもない。 実施例１ ＜結晶成長方向の酸素析出分布の改善（１）
＞ 使用したサンプルは次の通りである。 導電型：Ｎ型（Ｐドープ） 結晶径：１５０ｍｍφ 電気抵抗率：１０（Ω・ｃｍ） 格子間酸素濃度：１４〜１６（×１０17 ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3 ） 炭素濃度：＜２．４（×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 ） 熱処理を施すサンプル厚さ：２．０（ｍｍ）
【００１４】このサンプルについて、次の熱処理を行な
った。 熱処理温度：１２８０℃ 熱処理時間：６０分 熱処理雰囲気：ｄｒｙ Ｏ2 熱処理温度：４５０℃ 熱処理時間：２時間 熱処理雰囲気：ｄｒｙ Ｏ2 熱処理温度：６５０℃ 熱処理時間：２時間 熱処理雰囲気：ｄｒｙ Ｏ2 熱処理温度：８５０℃ 熱処理時間：４時間 熱処理雰囲気：ｄｒｙ Ｏ2 熱処理温度：１１５０℃ 熱処理時間：１６時間 熱処理雰囲気：ｄｒｙ Ｏ2
った。 熱処理温度：１２８０℃ 熱処理時間：６０分 熱処理雰囲気：ｄｒｙ Ｏ2 熱処理温度：４５０℃ 熱処理時間：２時間 熱処理雰囲気：ｄｒｙ Ｏ2 熱処理温度：６５０℃ 熱処理時間：２時間 熱処理雰囲気：ｄｒｙ Ｏ2 熱処理温度：８５０℃ 熱処理時間：４時間 熱処理雰囲気：ｄｒｙ Ｏ2 熱処理温度：１１５０℃ 熱処理時間：１６時間 熱処理雰囲気：ｄｒｙ Ｏ2
【００１５】比較として、工程、工程の
みの熱処理を行なった。この場合の酸素析出量を測定
し、図１に示した。酸素濃度の測定は赤外線吸収法によ
って行ない、酸素析出量は次の式によって算出した。 （酸素析出量）＝（熱処理前の酸素濃度）−（熱処理後
の酸素濃度） 工程〜の熱処理を行なった場合の酸素析出量は６〜
７（×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 ）と狭い範囲に収り、
結晶底部に向かっての酸素析出量の低下はなかった。そ
れに対し、工程、工程のみの熱処理のみ
の熱処理の場合には、酸素析出量は、０．５（×１０17
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 ）以下であった。
みの熱処理を行なった。この場合の酸素析出量を測定
し、図１に示した。酸素濃度の測定は赤外線吸収法によ
って行ない、酸素析出量は次の式によって算出した。 （酸素析出量）＝（熱処理前の酸素濃度）−（熱処理後
の酸素濃度） 工程〜の熱処理を行なった場合の酸素析出量は６〜
７（×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 ）と狭い範囲に収り、
結晶底部に向かっての酸素析出量の低下はなかった。そ
れに対し、工程、工程のみの熱処理のみ
の熱処理の場合には、酸素析出量は、０．５（×１０17
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 ）以下であった。
【００１６】実施例２ ＜結晶成長方向の酸素析出分布
の改善（２）＞ 実施例１と同様のサンプルを用いて、工程、工
程、工程の熱処理を行なった。この場合の酸
素析出量を測定し、結果を図２に示した。工程〜の
熱処理を行なった場合の酸素析出量は、６〜７（×１０
17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 ）と狭い範囲に収っており、特に
結晶底部の酸素析出量が低下しないことがわかった。そ
れに対して、工程のみの場合には酸素析出量は３
〜７（×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 ）となり、結晶底部
に向かって減少することがわかった。工程のみの場
合には酸素析出量は０．４〜７（×１０17ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3 ）であり、結晶底部ではほとんど析出が起こらな
かった。
の改善（２）＞ 実施例１と同様のサンプルを用いて、工程、工
程、工程の熱処理を行なった。この場合の酸
素析出量を測定し、結果を図２に示した。工程〜の
熱処理を行なった場合の酸素析出量は、６〜７（×１０
17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 ）と狭い範囲に収っており、特に
結晶底部の酸素析出量が低下しないことがわかった。そ
れに対して、工程のみの場合には酸素析出量は３
〜７（×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 ）となり、結晶底部
に向かって減少することがわかった。工程のみの場
合には酸素析出量は０．４〜７（×１０17ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3 ）であり、結晶底部ではほとんど析出が起こらな
かった。
【００１７】実施例３ ＜酸素析出量の制御＞ 工程の熱処理において、の熱処理時間を１
時間と２時間の２種類行なうことで酸素析出量の制御を
試みた結果を図３に示した。工程の時間が２時間の場
合には６〜７（×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 ）であった
酸素析出量が、工程の時間が１時間の場合には３〜４
（×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 ）であった。これによ
り、工程の熱処理に時間により酸素析出量が制御でき
ることがわかった。
時間と２時間の２種類行なうことで酸素析出量の制御を
試みた結果を図３に示した。工程の時間が２時間の場
合には６〜７（×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 ）であった
酸素析出量が、工程の時間が１時間の場合には３〜４
（×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 ）であった。これによ
り、工程の熱処理に時間により酸素析出量が制御でき
ることがわかった。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、結晶成
長方向の酸素析出分布を改善することができ、特に結晶
底部の酸素析出量が低下せず、かつ所定の酸素析出量を
結晶成長方向に均一に得ることができる。
長方向の酸素析出分布を改善することができ、特に結晶
底部の酸素析出量が低下せず、かつ所定の酸素析出量を
結晶成長方向に均一に得ることができる。
【図１】図１は実施例１における酸素析出量の変動を示
すグラフである。
すグラフである。
【図２】図２は実施例２における酸素析出量の変動を示
すグラフである。
すグラフである。
【図３】図３は実施例３における酸素析出量の変動を示
すグラフである。
すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岸 浩利 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越半 導体株式会社半導体磯部研究所内
Claims (6)
- 【請求項１】 チョクラルスキー法で製造した単結晶シ
リコンを４００〜５００℃の低温で熱処理し、加えて更
に６５０〜７５０℃で熱処理することを特徴とするシリ
コンの熱処理方法。 - 【請求項２】 単結晶シリコンがシリコンウェーハであ
ることを特徴とする請求項１記載のシリコンの熱処理方
法。 - 【請求項３】 単結晶シリコンがシリコンインゴットで
あることを特徴とする請求項１記載のシリコンの熱処理
方法。 - 【請求項４】 チョクラルスキー法で製造した単結晶シ
リコンを、先に１２００〜１３５０℃で高温熱処理し、
次いで上記低温熱処理することを特徴とする請求項１〜
３のいずれか１項記載のシリコンの熱処理方法。 - 【請求項５】 チョクラルスキー法で製造した単結晶シ
リコンを、先に１２００〜１３５０℃で高温熱処理し、
次いで４００〜５５０℃で低温熱処理し、更に６５０〜
７５０℃で熱処理し、これに続いて８００〜９００℃と
１１００〜１２００℃を組み合わせた酸素析出熱処理を
行なうことを特徴とするシリコンの析出酸素量制御熱処
理方法。 - 【請求項６】 チョクラルスキー法で製造した単結晶シ
リコンを、４００〜５５０℃で低温熱処理し、更に６５
０〜７５０℃で熱処理し、これに続いて８００〜９００
℃と１１００〜１２００℃を組み合わせた酸素析出熱処
理を行なうことを特徴とするシリコンの析出酸素量制御
熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3289181A JPH05102167A (ja) | 1991-10-07 | 1991-10-07 | シリコンの熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3289181A JPH05102167A (ja) | 1991-10-07 | 1991-10-07 | シリコンの熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05102167A true JPH05102167A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=17739823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3289181A Pending JPH05102167A (ja) | 1991-10-07 | 1991-10-07 | シリコンの熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05102167A (ja) |
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1991
- 1991-10-07 JP JP3289181A patent/JPH05102167A/ja active Pending
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