JPH0555233A - 半導体基板の製造方法 - Google Patents
半導体基板の製造方法Info
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- JPH0555233A JPH0555233A JP21570091A JP21570091A JPH0555233A JP H0555233 A JPH0555233 A JP H0555233A JP 21570091 A JP21570091 A JP 21570091A JP 21570091 A JP21570091 A JP 21570091A JP H0555233 A JPH0555233 A JP H0555233A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】Ｓｉ半導体基板表面近傍を低酸素濃度化して、
Ｓｉ半導体基板表面及びその近傍の結晶欠陥を低減す
る。 【構成】Ｓｉ半導体基板１の鏡面化された一主面２を、
１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空下で波長１〜０．３μｍの光
源を用いてランプ加熱を行い、４００〜８００℃に加熱
する。 【効果】高真空下で加熱するので、Ｓｉ半導体基板１の
内部の酸素は、低温で外方拡散する。また、波長１〜
０．３μｍの範囲で、ランプ加熱するので表面近傍のみ
を加熱することができ、第１図（ｂ）のように低酸素濃
度領域３をＳｉ半導体基板表面に形成することができ
る。
Ｓｉ半導体基板表面及びその近傍の結晶欠陥を低減す
る。 【構成】Ｓｉ半導体基板１の鏡面化された一主面２を、
１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空下で波長１〜０．３μｍの光
源を用いてランプ加熱を行い、４００〜８００℃に加熱
する。 【効果】高真空下で加熱するので、Ｓｉ半導体基板１の
内部の酸素は、低温で外方拡散する。また、波長１〜
０．３μｍの範囲で、ランプ加熱するので表面近傍のみ
を加熱することができ、第１図（ｂ）のように低酸素濃
度領域３をＳｉ半導体基板表面に形成することができ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体基板の製造方法に
関し、特に半導体基板表面及びその近傍の酸素析出に起
因する結晶欠陥を低減することを目的に、半導体基板表
面近傍の酸素濃度を低減した半導体基板の製造方法に関
する。
関し、特に半導体基板表面及びその近傍の酸素析出に起
因する結晶欠陥を低減することを目的に、半導体基板表
面近傍の酸素濃度を低減した半導体基板の製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】通常チョクラルスキー法（ＣＺ法）によ
って引き上げられるＳｉ単結晶内には、適切な熱処理を
施すと酸素析出物を形成するのに十分な酸素を含有して
いる。ＣＺ−Ｓｉ単結晶で製造されるＳｉ半導体基板に
半導体回路素子を形成すると、半導体基板内部には、回
路素子製造における熱処理によって酸素析出が生じる。
この酸素析出物は半導体回路素子特性を劣化させる重金
属等の汚染不純物を捕獲するゲッタリングの効果を持
つ。従って半導体素子を形成しない領域であるＳｉ半導
体基板内部には多数の酸素析出物が存在したほうが良
い。一方、Ｓｉ半導体基板表面及びその直下即ち半導体
回路素子活性領域の酸素析出は、転位，積層欠陥などを
誘発し、これらの欠陥、あるいは酸素析出自身が、リー
ク電流の増加や記憶保持時間の低下など、半導体回路素
子特性を劣化させる原因となる。
って引き上げられるＳｉ単結晶内には、適切な熱処理を
施すと酸素析出物を形成するのに十分な酸素を含有して
いる。ＣＺ−Ｓｉ単結晶で製造されるＳｉ半導体基板に
半導体回路素子を形成すると、半導体基板内部には、回
路素子製造における熱処理によって酸素析出が生じる。
この酸素析出物は半導体回路素子特性を劣化させる重金
属等の汚染不純物を捕獲するゲッタリングの効果を持
つ。従って半導体素子を形成しない領域であるＳｉ半導
体基板内部には多数の酸素析出物が存在したほうが良
い。一方、Ｓｉ半導体基板表面及びその直下即ち半導体
回路素子活性領域の酸素析出は、転位，積層欠陥などを
誘発し、これらの欠陥、あるいは酸素析出自身が、リー
ク電流の増加や記憶保持時間の低下など、半導体回路素
子特性を劣化させる原因となる。
【０００３】そこで、図５（ａ）のように従来のＳｉ半
導体基板３１では、一主面を鏡面３２に仕上げたＳｉ半
導体基板３１を１１００℃以上の高温で数時間、非酸化
性雰囲気中で熱処理を行い、Ｓｉ半導体基板３１の表面
の酸素を外方拡散によって低減している。Ｓｉ半導体基
板３１には図５（ｂ）のように表面近傍に表面に近づく
につれて酸素濃度が下がっていく低酸素濃度領域３３
が、酸素濃度が均一で低酸素濃度領域より高い高酸素濃
度領域３４が形成される。Ｓｉ半導体基板表面近傍の酸
素濃度を低減させると、Ｓｉ半導体基板表面や表面近傍
の酸素の析出物も低減する。例えば、図５（ｃ）のよう
に７００℃の窒素中で熱処理を１６時間し、さらに１０
００℃の窒素熱処理を８時間行った後も表面や表面近傍
すなわち半導体回路素子形成領域に酸素析出物を形成し
ない。一方Ｓｉ半導体基板内部には酸素析出物３５が形
成されている。
導体基板３１では、一主面を鏡面３２に仕上げたＳｉ半
導体基板３１を１１００℃以上の高温で数時間、非酸化
性雰囲気中で熱処理を行い、Ｓｉ半導体基板３１の表面
の酸素を外方拡散によって低減している。Ｓｉ半導体基
板３１には図５（ｂ）のように表面近傍に表面に近づく
につれて酸素濃度が下がっていく低酸素濃度領域３３
が、酸素濃度が均一で低酸素濃度領域より高い高酸素濃
度領域３４が形成される。Ｓｉ半導体基板表面近傍の酸
素濃度を低減させると、Ｓｉ半導体基板表面や表面近傍
の酸素の析出物も低減する。例えば、図５（ｃ）のよう
に７００℃の窒素中で熱処理を１６時間し、さらに１０
００℃の窒素熱処理を８時間行った後も表面や表面近傍
すなわち半導体回路素子形成領域に酸素析出物を形成し
ない。一方Ｓｉ半導体基板内部には酸素析出物３５が形
成されている。
【０００４】このようにＳｉ半導体基板の表面近傍を低
酸素濃度化することによって、Ｓｉ半導体基板内部にゲ
ッタリングに有効な酸素析出物３５が多数発生していて
も、Ｓｉ半導体基板表面や半導体回路素子活性領域は無
欠陥又は支障のない状態に保つことができる。
酸素濃度化することによって、Ｓｉ半導体基板内部にゲ
ッタリングに有効な酸素析出物３５が多数発生していて
も、Ｓｉ半導体基板表面や半導体回路素子活性領域は無
欠陥又は支障のない状態に保つことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のＳｉ半導体基板
では、Ｓｉ半導体基板表面近傍に低酸素濃度領域を得る
ために１１００℃以上の高温熱処理を数字間加えてい
る。この高温熱処理は、熱応力によるすべり（スリッ
プ）を生じたり、Ｓｉ半導体基板表面が雰囲気ガスと反
応して結晶欠陥を生じやすくなるという欠点がある。ま
た高温熱処理は電熱炉によって行うのが一般的である
が、熱応力を低減するために入炉出炉を低速で行わなく
てはならず、高温熱処理に費やす総時間は非常に長時間
に及び生産性が悪い。さらに電熱炉からの重金属汚染
と、熱処理中にそれらがＳｉ半導体基板全体に拡散して
しまうという問題点がある。
では、Ｓｉ半導体基板表面近傍に低酸素濃度領域を得る
ために１１００℃以上の高温熱処理を数字間加えてい
る。この高温熱処理は、熱応力によるすべり（スリッ
プ）を生じたり、Ｓｉ半導体基板表面が雰囲気ガスと反
応して結晶欠陥を生じやすくなるという欠点がある。ま
た高温熱処理は電熱炉によって行うのが一般的である
が、熱応力を低減するために入炉出炉を低速で行わなく
てはならず、高温熱処理に費やす総時間は非常に長時間
に及び生産性が悪い。さらに電熱炉からの重金属汚染
と、熱処理中にそれらがＳｉ半導体基板全体に拡散して
しまうという問題点がある。
【０００６】加えて、高温熱処理によって表面近傍の酸
素は外方拡散するが、同時にＳｉ半導体基板内部の酸素
析出核（一般的に酸素や炭素の微小なクラスターと言わ
れている）をも分解してしまい、後工程における酸素析
出物の形成が減少するという問題点もある。また、酸素
析出物は小さいほうが二次欠陥が生じにくく、Ｓｉ半導
体基板の塑性変形防止のために望ましいのだが、上記の
場合のように酸素析出物数が減少すると、個々の酸素析
出物のサイズが大きくなり、二次欠陥を生じ、Ｓｉ半導
体基板の塑性変形を生じやすくなるという問題もある。
素は外方拡散するが、同時にＳｉ半導体基板内部の酸素
析出核（一般的に酸素や炭素の微小なクラスターと言わ
れている）をも分解してしまい、後工程における酸素析
出物の形成が減少するという問題点もある。また、酸素
析出物は小さいほうが二次欠陥が生じにくく、Ｓｉ半導
体基板の塑性変形防止のために望ましいのだが、上記の
場合のように酸素析出物数が減少すると、個々の酸素析
出物のサイズが大きくなり、二次欠陥を生じ、Ｓｉ半導
体基板の塑性変形を生じやすくなるという問題もある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体基板の製
造方法は、ＣＺ法によって引き上げられたＳｉ単結晶イ
ンゴットより切り出し、研磨，エッチングの工程を経て
得られた、少なくとも片面は鏡面に仕上げたＳｉ半導体
基板の鏡面上を１０-6Ｔｏｒｒ以下の高真空中で波長１
〜０．２μｍの光源を用いランプが加熱する工程を有す
る。この際、Ｓｉ半導体基板表面は４００℃〜８００℃
に加熱する。
造方法は、ＣＺ法によって引き上げられたＳｉ単結晶イ
ンゴットより切り出し、研磨，エッチングの工程を経て
得られた、少なくとも片面は鏡面に仕上げたＳｉ半導体
基板の鏡面上を１０-6Ｔｏｒｒ以下の高真空中で波長１
〜０．２μｍの光源を用いランプが加熱する工程を有す
る。この際、Ｓｉ半導体基板表面は４００℃〜８００℃
に加熱する。
【０００８】
【作用】高真空下で加熱することによってＳｉ半導体基
板内の酸素は比較的低温でも外方拡散する。また、波長
１〜０．３μｍの範囲でランプ加熱を行うと、Ｓｉ半導
体基板の表面近傍のみを加熱して酸素を外方拡散させる
ことができる。このように本発明の半導体基板の製造方
法の適用により、Ｓｉ半導体基板表面近傍に低酸素濃度
領域を、低温熱処理によって形成することができる。
板内の酸素は比較的低温でも外方拡散する。また、波長
１〜０．３μｍの範囲でランプ加熱を行うと、Ｓｉ半導
体基板の表面近傍のみを加熱して酸素を外方拡散させる
ことができる。このように本発明の半導体基板の製造方
法の適用により、Ｓｉ半導体基板表面近傍に低酸素濃度
領域を、低温熱処理によって形成することができる。
【０００９】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１０】図１は本発明の半導体基板の製造方法の一
実施例の製造工程順断面図である。
実施例の製造工程順断面図である。
【００１１】まずＣＺ法によって引き上げた比抵抗１０
〜２０Ω・ｃｍ，酸素濃度１．６×１０18個／ｃｍ
3 （ＯＬＤ ＡＳＴＭ法による）のＰ型Ｓｉ単結晶イン
ゴットから、図１（ａ）のような片面鏡面状態のＳｉ半
導体基板１を切断，エッチング，研磨の工程を経て得
る。このＳｉ半導体基板１の鏡面２に波長０．４６μｍ
のレーザ光を照射し鏡面温度６００℃のランプ加熱を１
×１０-9Ｔｏｒｒの真空下で１０分間施し、Ｓｉ半導体
基板の表裏両表面の酸素の外方拡散を行った。この鏡面
温度は赤外線温度計で測定した。この後１×１０-9Ｔｏ
ｒｒの圧力下でＳｉ半導体基板を３０分間除冷して、図
１（ｂ）に示すような、表面近傍の酸素濃度が表面に近
づくほど少なくなる低酸素濃度領域３と酸素濃度が均一
な高酸素濃度領域４とを持つＳｉ半導体基板１を得た。
これで一実施例の半導体基板が完成したわけである。
〜２０Ω・ｃｍ，酸素濃度１．６×１０18個／ｃｍ
3 （ＯＬＤ ＡＳＴＭ法による）のＰ型Ｓｉ単結晶イン
ゴットから、図１（ａ）のような片面鏡面状態のＳｉ半
導体基板１を切断，エッチング，研磨の工程を経て得
る。このＳｉ半導体基板１の鏡面２に波長０．４６μｍ
のレーザ光を照射し鏡面温度６００℃のランプ加熱を１
×１０-9Ｔｏｒｒの真空下で１０分間施し、Ｓｉ半導体
基板の表裏両表面の酸素の外方拡散を行った。この鏡面
温度は赤外線温度計で測定した。この後１×１０-9Ｔｏ
ｒｒの圧力下でＳｉ半導体基板を３０分間除冷して、図
１（ｂ）に示すような、表面近傍の酸素濃度が表面に近
づくほど少なくなる低酸素濃度領域３と酸素濃度が均一
な高酸素濃度領域４とを持つＳｉ半導体基板１を得た。
これで一実施例の半導体基板が完成したわけである。
【００１２】次にこの基板を加熱した場合の酸素析出物
の分布を図２で説明する。このＳｉ半導体基板１に熱処
理を７００℃の窒素ガス中で１６時間行った後、次の熱
処理を１，０００℃で８時間の窒素ガス中で行うと、低
酸素濃度領域３の半導体回路素子活性化領域には酸素析
出物からなる結晶欠陥は発生せず、この領域から高酸素
濃度領域４に近づくにつれて酸素析出物が多くなる。高
酸素濃度領域４には１平方センチメートルあたり約５×
１０5 個の酸素析出物５が形成された。酸素析出物の濃
度が変化する低酸素濃度領域３の深さは鏡面２の例で表
面から約５０μｍであった。酸素析出物５の平均直径は
５０ｎｍであった。
の分布を図２で説明する。このＳｉ半導体基板１に熱処
理を７００℃の窒素ガス中で１６時間行った後、次の熱
処理を１，０００℃で８時間の窒素ガス中で行うと、低
酸素濃度領域３の半導体回路素子活性化領域には酸素析
出物からなる結晶欠陥は発生せず、この領域から高酸素
濃度領域４に近づくにつれて酸素析出物が多くなる。高
酸素濃度領域４には１平方センチメートルあたり約５×
１０5 個の酸素析出物５が形成された。酸素析出物の濃
度が変化する低酸素濃度領域３の深さは鏡面２の例で表
面から約５０μｍであった。酸素析出物５の平均直径は
５０ｎｍであった。
【００１３】従来の製造方法では、図５で説明した方法
で鏡面３２の表面低酸素濃度領域３３を形成した。図５
（ｂ）に示すような低酸素濃度領域３３を５０μｍ得る
ためには、電熱炉を用いてＳｉ半導体基板３１に１２０
０℃で２時間の窒素ガス中での熱処理を加え、酸素の外
方拡散を行う必要があった。次に７００℃１６時間，１
０００℃８時間の窒息熱処理後、図５（ｃ）のように高
酸素濃度領域３４には約１×１０5 個／ｃｍ2 の酸素析
出物３５が発生した。酸素析出物３５の平均直径は７０
ｎｍである。
で鏡面３２の表面低酸素濃度領域３３を形成した。図５
（ｂ）に示すような低酸素濃度領域３３を５０μｍ得る
ためには、電熱炉を用いてＳｉ半導体基板３１に１２０
０℃で２時間の窒素ガス中での熱処理を加え、酸素の外
方拡散を行う必要があった。次に７００℃１６時間，１
０００℃８時間の窒息熱処理後、図５（ｃ）のように高
酸素濃度領域３４には約１×１０5 個／ｃｍ2 の酸素析
出物３５が発生した。酸素析出物３５の平均直径は７０
ｎｍである。
【００１４】本発明の一実施例では鏡面２からの深さ約
５０μｍの低酸素濃度領域を得るために要した時間は、
加熱時間と冷却時間を合わせて４０分間であった。従来
例では熱応力による塑性変形を抑制するため、電熱炉へ
の入炉または出炉にそれぞれ１時間を要したので、総時
間は４時間となる。本発明の適用により酸素の外方拡散
に要する時間を従来法の６分の１に短縮できた。また、
本発明の実施例では後工程の熱処理を加えた時にＳｉ半
導体基板内部に従来例の約５倍の酸素析出物を得ること
ができた。その場合本発明の実施例の方が従来例よりも
酸素析出物のサイズは小さく、Ｓｉ半導体基板の反りを
測定したところ本発明の実施例では平均１５μｍ、従来
例では平均２０μｍと、本発明の適用によりＳｉ半導体
基板の反りを抑制できた。
５０μｍの低酸素濃度領域を得るために要した時間は、
加熱時間と冷却時間を合わせて４０分間であった。従来
例では熱応力による塑性変形を抑制するため、電熱炉へ
の入炉または出炉にそれぞれ１時間を要したので、総時
間は４時間となる。本発明の適用により酸素の外方拡散
に要する時間を従来法の６分の１に短縮できた。また、
本発明の実施例では後工程の熱処理を加えた時にＳｉ半
導体基板内部に従来例の約５倍の酸素析出物を得ること
ができた。その場合本発明の実施例の方が従来例よりも
酸素析出物のサイズは小さく、Ｓｉ半導体基板の反りを
測定したところ本発明の実施例では平均１５μｍ、従来
例では平均２０μｍと、本発明の適用によりＳｉ半導体
基板の反りを抑制できた。
【００１５】本発明の実施例の図１（ｂ）に示うＳｉ半
導体基板と、従来例の図５（ｂ）に示すＳｉ半導体基板
をＸ線断層撮影（Ｘ−ｒａｙ−ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ；
ＸＲＴ）で観察したところ、従来例では２０枚のうち１
枚に１〜２ケ所のすべり（スリップ）が観察されたが、
本発明の一実施例ではスリップが発生したものは無かっ
た。また各々のＳｉ半導体基板に１．１００℃の水素燃
焼酸化を２時間施した後、選択エッチングを行い鏡面上
を光学顕微鏡で観察した。従来例ではＳｉ半導体基板面
上に１〜３個の積層欠陥が見られたが、本発明の一実施
例では表面上は無欠陥であった。以上のように本発明の
適用により、酸素の外方拡散処理時のダメージから発生
する結晶欠陥を低減することができる。
導体基板と、従来例の図５（ｂ）に示すＳｉ半導体基板
をＸ線断層撮影（Ｘ−ｒａｙ−ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ；
ＸＲＴ）で観察したところ、従来例では２０枚のうち１
枚に１〜２ケ所のすべり（スリップ）が観察されたが、
本発明の一実施例ではスリップが発生したものは無かっ
た。また各々のＳｉ半導体基板に１．１００℃の水素燃
焼酸化を２時間施した後、選択エッチングを行い鏡面上
を光学顕微鏡で観察した。従来例ではＳｉ半導体基板面
上に１〜３個の積層欠陥が見られたが、本発明の一実施
例では表面上は無欠陥であった。以上のように本発明の
適用により、酸素の外方拡散処理時のダメージから発生
する結晶欠陥を低減することができる。
【００１６】さらに本発明の実施例と従来例の各々のＳ
ｉ半導体基板について沸酸，硝酸の混酸でエッチングし
た後少数キャリアのライフタイムを測定したところ、本
発明の実施例では１００〜１２０μｓｅｃ、従来例では
８０〜９０μｓｅｃであった。本発明の実施例ではガス
系を使用しないため電熱炉よりも重金属汚染が少ない上
に酸素の外方拡散中の重金属汚染が表面に残存しており
エッチングにより除去できたため相方の効果でライフタ
イムがのびたが従来例ではＳｉ半導体基板内部に拡散し
ているため除去しきれずライフタイムが劣化したと考え
られる。
ｉ半導体基板について沸酸，硝酸の混酸でエッチングし
た後少数キャリアのライフタイムを測定したところ、本
発明の実施例では１００〜１２０μｓｅｃ、従来例では
８０〜９０μｓｅｃであった。本発明の実施例ではガス
系を使用しないため電熱炉よりも重金属汚染が少ない上
に酸素の外方拡散中の重金属汚染が表面に残存しており
エッチングにより除去できたため相方の効果でライフタ
イムがのびたが従来例ではＳｉ半導体基板内部に拡散し
ているため除去しきれずライフタイムが劣化したと考え
られる。
【００１７】本発明の実施例について真空度，熱処理温
度，光源波長の条件を各々変えて本発明の効果を確認し
た。Ｓｉ半導体基板表面近傍のみを加熱するには、Ｓｉ
半導体基板への吸収を考慮すると波長１〜０．３μｍが
適当と考えられる。また良好な半導体回路素子特性を安
定して得るためには深さ３０μｍ以上の低酸素濃度領域
を形成する必要がある。真空度が１０-6〜１０-3Ｔｏｒ
ｒでは３０μｍの低酸素濃度領域を得るのに８００℃で
１時間以上の長時間熱処理を要した。時間を短縮するた
めには８００℃より高い温度での熱処理を行わなければ
ならない。しかし、Ｓｉ半導体基板表面温度が８００℃
より高くなると、Ｓｉ半導体基板が熱応力により塑性変
形を起こしすべり（スリップ）が発生した。また冷却時
間も長くなる。一方４００℃より低い温度では酸素の外
方拡散速度が小さく３０μｍの低酸素濃度領域は得られ
なかった。従って本発明の実施においては１０-6Ｔｏｒ
ｒ以下の真空下でＳｉ半導体基板表面温度が４００℃〜
８００℃になるようなランプ加熱を行うことが適切であ
る。
度，光源波長の条件を各々変えて本発明の効果を確認し
た。Ｓｉ半導体基板表面近傍のみを加熱するには、Ｓｉ
半導体基板への吸収を考慮すると波長１〜０．３μｍが
適当と考えられる。また良好な半導体回路素子特性を安
定して得るためには深さ３０μｍ以上の低酸素濃度領域
を形成する必要がある。真空度が１０-6〜１０-3Ｔｏｒ
ｒでは３０μｍの低酸素濃度領域を得るのに８００℃で
１時間以上の長時間熱処理を要した。時間を短縮するた
めには８００℃より高い温度での熱処理を行わなければ
ならない。しかし、Ｓｉ半導体基板表面温度が８００℃
より高くなると、Ｓｉ半導体基板が熱応力により塑性変
形を起こしすべり（スリップ）が発生した。また冷却時
間も長くなる。一方４００℃より低い温度では酸素の外
方拡散速度が小さく３０μｍの低酸素濃度領域は得られ
なかった。従って本発明の実施においては１０-6Ｔｏｒ
ｒ以下の真空下でＳｉ半導体基板表面温度が４００℃〜
８００℃になるようなランプ加熱を行うことが適切であ
る。
【００１８】図３に本発明の他の実施例の断面図を示
す。
す。
【００１９】図３（ａ）に示すＣＺ−Ｓｉ単結晶インゴ
ットから切り出し研磨，エッチング工程を経て得た、比
抵抗１×１０-3Ω・ｃｍのｎ型Ｓｉ半導体基板２１の鏡
面２２上に、１×１０-6Ｔｏｒｒの圧力下で８００℃の
ランプ加熱を波長１μｍの赤外ランプで１５分間行う。
加熱時に基板２１の鏡面２２の反対側の面は、基板保持
治具の表面などに接触させて温度上昇を少なくすると共
に真空中への酸素拡散を少なくする。この結果図３
（ｂ）のように、少々低濃度領域が裏面にできるが存在
が無視できるような基板になる。（前述の一実施例でも
基板へ保持治具が当たる所は多少なりとも低濃度領域が
浅くなる）。なおランプ加熱の８００℃は、基板鏡面を
赤外線温度計で測定した値である。基板２１の鏡面２２
の側には、酸素濃度が鏡面に近づくにつれて低くなる低
酸素濃度領域２３が形成され、その下に酸素濃度がほぼ
均一（裏面の表面近くでは多少乱れがあるが無視でき
る）で低酸素濃度領域より酸素濃度の高い高酸素濃度領
域２４が形成される。これにより本発明の他の実施例は
完成する。
ットから切り出し研磨，エッチング工程を経て得た、比
抵抗１×１０-3Ω・ｃｍのｎ型Ｓｉ半導体基板２１の鏡
面２２上に、１×１０-6Ｔｏｒｒの圧力下で８００℃の
ランプ加熱を波長１μｍの赤外ランプで１５分間行う。
加熱時に基板２１の鏡面２２の反対側の面は、基板保持
治具の表面などに接触させて温度上昇を少なくすると共
に真空中への酸素拡散を少なくする。この結果図３
（ｂ）のように、少々低濃度領域が裏面にできるが存在
が無視できるような基板になる。（前述の一実施例でも
基板へ保持治具が当たる所は多少なりとも低濃度領域が
浅くなる）。なおランプ加熱の８００℃は、基板鏡面を
赤外線温度計で測定した値である。基板２１の鏡面２２
の側には、酸素濃度が鏡面に近づくにつれて低くなる低
酸素濃度領域２３が形成され、その下に酸素濃度がほぼ
均一（裏面の表面近くでは多少乱れがあるが無視でき
る）で低酸素濃度領域より酸素濃度の高い高酸素濃度領
域２４が形成される。これにより本発明の他の実施例は
完成する。
【００２０】次にこの基板２１の一使用例および効果を
図４を用いて説明する。図３（ｂ）の基板２１を図４
（ａ）のように６５０℃で１０時間の窒素ガス中で熱処
理を加え高酸素濃度領域２４内部に酸素析出核２５を形
成した。図４（ｂ）のように、Ｓｉ半導体基板２１上に
ｎ- エピタキシャル層２６を１０５０℃で５０μｍ成長
させたところ、高酸素濃度領域２４には酸素析出物２７
が発生した。選択エッチング後、光学顕微鏡で観察した
が、ｎ- エピタキシャル層２６上には結晶欠陥は観察さ
れなかった。Ｓｉ半導体基板内部には約３×１０5 個／
ｃｍ2 の酸素析出物が発生した。
図４を用いて説明する。図３（ｂ）の基板２１を図４
（ａ）のように６５０℃で１０時間の窒素ガス中で熱処
理を加え高酸素濃度領域２４内部に酸素析出核２５を形
成した。図４（ｂ）のように、Ｓｉ半導体基板２１上に
ｎ- エピタキシャル層２６を１０５０℃で５０μｍ成長
させたところ、高酸素濃度領域２４には酸素析出物２７
が発生した。選択エッチング後、光学顕微鏡で観察した
が、ｎ- エピタキシャル層２６上には結晶欠陥は観察さ
れなかった。Ｓｉ半導体基板内部には約３×１０5 個／
ｃｍ2 の酸素析出物が発生した。
【００２１】Ｓｉ半導体基板に低酸素濃度領域を形成せ
ずに６５０℃１０時間の窒素熱処理を加えた場合、ｎ-
エピタキシャル層２６成長後、約３×１０5 個／ｃｍ2
の酸素析出物２７が発生したが、ｎ- エピタキシャル上
に１０〜１５個の積層欠陥が発生した。Ｓｉ半導体基板
表面の結晶欠陥がエピタキシャル成長に影響を与えたと
考えられる。Ｓｉ半導体基板に何らの処理を加えずにエ
ピタキシャル成長を行うと、表面積層欠陥は１〜４個、
基板内部の酸素析出は約２×１０4 個であった。
ずに６５０℃１０時間の窒素熱処理を加えた場合、ｎ-
エピタキシャル層２６成長後、約３×１０5 個／ｃｍ2
の酸素析出物２７が発生したが、ｎ- エピタキシャル上
に１０〜１５個の積層欠陥が発生した。Ｓｉ半導体基板
表面の結晶欠陥がエピタキシャル成長に影響を与えたと
考えられる。Ｓｉ半導体基板に何らの処理を加えずにエ
ピタキシャル成長を行うと、表面積層欠陥は１〜４個、
基板内部の酸素析出は約２×１０4 個であった。
【００２２】Ｓｉ半導体基板内部の酸素析出物を増やし
ながら表面状態の良好なエピタキシャル基板を得るため
には、Ｓｉ半導体基板表面近傍に低酸素濃度領域を形成
して、表面の結晶欠陥を低減する必要がある。一方図５
に見られるような従来の方法で低酸素濃度領域を形成し
た後、６５０℃１０時間の窒素処理を加えてエピタキシ
ャル成長を行った場合には面の積層欠陥が１〜３個基板
内部の酸素析出物は約９×１０4 個／ｃｍ2 であった。
本発明の実施例では、Ｓｉ半導体基板内部に従来の方法
によるよりも多数の酸素析出物を形成し、かつ表面欠陥
の少ないエピタキシャル基板を得ることができる。
ながら表面状態の良好なエピタキシャル基板を得るため
には、Ｓｉ半導体基板表面近傍に低酸素濃度領域を形成
して、表面の結晶欠陥を低減する必要がある。一方図５
に見られるような従来の方法で低酸素濃度領域を形成し
た後、６５０℃１０時間の窒素処理を加えてエピタキシ
ャル成長を行った場合には面の積層欠陥が１〜３個基板
内部の酸素析出物は約９×１０4 個／ｃｍ2 であった。
本発明の実施例では、Ｓｉ半導体基板内部に従来の方法
によるよりも多数の酸素析出物を形成し、かつ表面欠陥
の少ないエピタキシャル基板を得ることができる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明はＳｉ半導体
基板の半導体回路素子形成面に１０-6Ｔｏｒｒ以下の高
真空下で波長１μｍ〜０．２μの光源を用いてランプ加
熱を行うことによって、４００℃〜８００℃の低温で酸
素の外方拡散を生じさせ、半導体回路素子活性領域を含
む表面近傍を低酸素濃度化することができる。
基板の半導体回路素子形成面に１０-6Ｔｏｒｒ以下の高
真空下で波長１μｍ〜０．２μの光源を用いてランプ加
熱を行うことによって、４００℃〜８００℃の低温で酸
素の外方拡散を生じさせ、半導体回路素子活性領域を含
む表面近傍を低酸素濃度化することができる。
【００２４】酸素の外方拡散処理の低温化により、熱応
力によるすべり（スリップ）を抑制し、入炉出炉に要す
る時間を短縮できるという効果がある。真空中で加熱す
るためＳｉ半導体基板表面と雰囲気ガスが反応して結晶
欠陥を生じることもない。熱処理中の重金属汚染は低温
熱処理のためＳｉ半導体基板内部には拡散せず表面に残
存するので、洗浄等の後工程で除去できる。さらに、高
温に加熱されるのはＳｉ半導体基板表面近傍のみなの
で、Ｓｉ半導体基板内部の酸素析出核は熱処理中に分解
消滅しない。従って後工程においてＳｉ半導体基板内部
により多くの酸素析出物が形成され、同時に個々の酸素
析出物の成長は抑制され二次欠陥の発生によるＳｉ半導
体基板の塑性変形が回避できるという効果を有する。
力によるすべり（スリップ）を抑制し、入炉出炉に要す
る時間を短縮できるという効果がある。真空中で加熱す
るためＳｉ半導体基板表面と雰囲気ガスが反応して結晶
欠陥を生じることもない。熱処理中の重金属汚染は低温
熱処理のためＳｉ半導体基板内部には拡散せず表面に残
存するので、洗浄等の後工程で除去できる。さらに、高
温に加熱されるのはＳｉ半導体基板表面近傍のみなの
で、Ｓｉ半導体基板内部の酸素析出核は熱処理中に分解
消滅しない。従って後工程においてＳｉ半導体基板内部
により多くの酸素析出物が形成され、同時に個々の酸素
析出物の成長は抑制され二次欠陥の発生によるＳｉ半導
体基板の塑性変形が回避できるという効果を有する。
【図１】本発明の一実施例を示す製造工程順断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の一実施例の使用例を示す断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の他の実施例を示す製造工程別断面図で
ある。
ある。
【図４】本発明の他の実施例の使用例を示す断面図であ
る。
る。
【図５】従来の製造方法を示す製造工程別断面図であ
る。
る。
１，２１，３１ Ｓｉ半導体基板 ２，２２，３２ 鏡面 ３，２３，３３ 低酸素濃度領域 ４，２４，３４ 高酸素濃度領域 ５，２７，３５ 酸素析出物 ２５ 酸素析出核 ２６ エピタキシャル層
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板を真空中で加熱して前記半導
体基板の表面に低酸素濃度領域を形成する工程を有する
ことを特徴とする半導体基板の製造方法。 - 【請求項２】 前記真空が１０-6Ｔｏｒｒ以下であるこ
とを特徴とする請求項１の半導体基板記載の製造方法。 - 【請求項３】 前記加熱の温度が４００℃以上８００℃
以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体基板
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21570091A JPH0555233A (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | 半導体基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21570091A JPH0555233A (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | 半導体基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0555233A true JPH0555233A (ja) | 1993-03-05 |
Family
ID=16676715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21570091A Pending JPH0555233A (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | 半導体基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0555233A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0870009A (ja) * | 1994-08-30 | 1996-03-12 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体シリコンウェーハの製造方法 |
| JPH11145146A (ja) * | 1997-11-10 | 1999-05-28 | Nec Corp | 半導体基板及びその製造方法 |
| WO2001082358A1 (en) * | 2000-04-24 | 2001-11-01 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | Production method of silicon mirror wafer |
| JP2003332344A (ja) * | 2002-03-05 | 2003-11-21 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp | シリコン単結晶層の製造方法及びシリコン単結晶層 |
| JP2006179592A (ja) * | 2004-12-21 | 2006-07-06 | Fuji Film Microdevices Co Ltd | 固体撮像素子形成用基板、これを用いた固体撮像素子およびその製造方法 |
| JP2018098314A (ja) * | 2016-12-12 | 2018-06-21 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | シリコン基板の熱処理方法 |
-
1991
- 1991-08-28 JP JP21570091A patent/JPH0555233A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0870009A (ja) * | 1994-08-30 | 1996-03-12 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体シリコンウェーハの製造方法 |
| JPH11145146A (ja) * | 1997-11-10 | 1999-05-28 | Nec Corp | 半導体基板及びその製造方法 |
| WO2001082358A1 (en) * | 2000-04-24 | 2001-11-01 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | Production method of silicon mirror wafer |
| JP2003332344A (ja) * | 2002-03-05 | 2003-11-21 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp | シリコン単結晶層の製造方法及びシリコン単結晶層 |
| JP2006179592A (ja) * | 2004-12-21 | 2006-07-06 | Fuji Film Microdevices Co Ltd | 固体撮像素子形成用基板、これを用いた固体撮像素子およびその製造方法 |
| JP2018098314A (ja) * | 2016-12-12 | 2018-06-21 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | シリコン基板の熱処理方法 |
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