JPH0561240B2 - - Google Patents
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- JPH0561240B2 JPH0561240B2 JP60261351A JP26135185A JPH0561240B2 JP H0561240 B2 JPH0561240 B2 JP H0561240B2 JP 60261351 A JP60261351 A JP 60261351A JP 26135185 A JP26135185 A JP 26135185A JP H0561240 B2 JPH0561240 B2 JP H0561240B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- oxidation
- single crystal
- silicon single
- heat treatment
- Prior art date
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は半導体用のシリコン単結晶の製造方
法に関するものである。
法に関するものである。
従来の技術
半導体用のシリコン単結晶において、結晶欠陥
を低減するために種々の処理が行なわれている。
例えば、そのような結晶欠陥を低減する技術の１
つとして無欠陥層（Denuded Zone）処理が知ら
れている。
を低減するために種々の処理が行なわれている。
例えば、そのような結晶欠陥を低減する技術の１
つとして無欠陥層（Denuded Zone）処理が知ら
れている。
無欠陥層処理を施したウエーハは高温熱処理工
程を経て製造されるため、ウエーハ表面の格子間
の酸素濃度が減少する。そのために、ウエーハ表
面近傍には微小欠陥（Bulk Micro Defect、酸
素析出物）が生成せず、デバイスプロセスにおい
て、結晶欠陥の誘因となる汚染重金属元素がバル
ク中の微小欠陥（Bulk Micro defect）にトラツ
プされる。すなわち、イントリンシツク・ゲツタ
リング効果（IG効果）が生ずるのである。この
結果、酸化誘起積層欠陥（Oxidation Induced
Stacking Fault）の発生が減少する。
程を経て製造されるため、ウエーハ表面の格子間
の酸素濃度が減少する。そのために、ウエーハ表
面近傍には微小欠陥（Bulk Micro Defect、酸
素析出物）が生成せず、デバイスプロセスにおい
て、結晶欠陥の誘因となる汚染重金属元素がバル
ク中の微小欠陥（Bulk Micro defect）にトラツ
プされる。すなわち、イントリンシツク・ゲツタ
リング効果（IG効果）が生ずるのである。この
結果、酸化誘起積層欠陥（Oxidation Induced
Stacking Fault）の発生が減少する。
一般にIG効果は製造歩留りの向上とデバイス
の信頼性の向上に役立つといわれている。
の信頼性の向上に役立つといわれている。
発明が解決しようとする問題点
無欠陥層処理を行なつたウエーハであつても、
基板の元の酸化誘起積層欠陥密度が大きい場合に
は、所望の酸化誘起積層欠陥密度の低下が期待で
きないことがある。
基板の元の酸化誘起積層欠陥密度が大きい場合に
は、所望の酸化誘起積層欠陥密度の低下が期待で
きないことがある。
また、無欠陥層処理を行なうには、相当長い熱
処理時間が必要であり、そのため、製造効率が悪
くなる欠点がある。
処理時間が必要であり、そのため、製造効率が悪
くなる欠点がある。
また、無欠陥層処理を行なつたウエーハにあつ
ては、結晶中の格子間の酸素を析出させてしまう
ため、ウエーハの機械的強度が低下し、スリツプ
等が生じやすくなる。
ては、結晶中の格子間の酸素を析出させてしまう
ため、ウエーハの機械的強度が低下し、スリツプ
等が生じやすくなる。
発明の目的
この発明は前述のような従来技術の欠点を解消
して、結晶欠陥密度の低減効果が大きいシリコン
単結晶の製造方法を提供することを目的としてい
る。
して、結晶欠陥密度の低減効果が大きいシリコン
単結晶の製造方法を提供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
このような目的を達成するために、この発明
は、半導体のシリコン単結晶において、H2ガス
の雰囲気下において1000℃から1350℃までの温度
範囲に少なくとも30分間滞留させる熱処理をした
ことを特徴とするシリコン単結晶の製造方法を要
旨としている。
は、半導体のシリコン単結晶において、H2ガス
の雰囲気下において1000℃から1350℃までの温度
範囲に少なくとも30分間滞留させる熱処理をした
ことを特徴とするシリコン単結晶の製造方法を要
旨としている。
H2ガスは、H2ガス100％のものでもよいし、
またN2ガスや不活性ガスあるいはこれらの混合
ガスで希釈されたものであつてもよい。後者の場
合、H2の含有割合を10％以上にするのが望まし
い。
またN2ガスや不活性ガスあるいはこれらの混合
ガスで希釈されたものであつてもよい。後者の場
合、H2の含有割合を10％以上にするのが望まし
い。
なお、この発明は半導体用のチヨコラルスキー
引き上げ法（CZ法）により育成するシリコン単
結晶の製造方法を含むものである。
引き上げ法（CZ法）により育成するシリコン単
結晶の製造方法を含むものである。
作 用
シリコン単結晶をH2ガスの雰囲気下で高温に
て熱処理することにより、熱処理によつて誘起さ
れる結晶欠陥密度を大幅に低減することができ
る。しかも、このような熱処理であると、他の特
性に影響を与えることがなく、実用上の作用効果
が大である。
て熱処理することにより、熱処理によつて誘起さ
れる結晶欠陥密度を大幅に低減することができ
る。しかも、このような熱処理であると、他の特
性に影響を与えることがなく、実用上の作用効果
が大である。
実施例 １
同一のCZ−シリコン単結晶インゴツトの同一
領域から切り出したｎタイプ、20Ωcm程度で面方
位（100）のミラーウエーハを、表１に示すよう
に、N2100％ガスあるいはH2100％ガスの雰囲気
下において熱処理温度、熱処理時間をかえて熱処
理をした。さらに、これらのウエーハを乾燥O2
ガス雰囲気下において、1000℃にて16時間熱処理
したのち、ライトエツチング（Wright etching）
を行なつた。用いたライトエツチング液の組成を
表２に示す。
領域から切り出したｎタイプ、20Ωcm程度で面方
位（100）のミラーウエーハを、表１に示すよう
に、N2100％ガスあるいはH2100％ガスの雰囲気
下において熱処理温度、熱処理時間をかえて熱処
理をした。さらに、これらのウエーハを乾燥O2
ガス雰囲気下において、1000℃にて16時間熱処理
したのち、ライトエツチング（Wright etching）
を行なつた。用いたライトエツチング液の組成を
表２に示す。
ライトエツチングを行なつたサンプルについ
て、顕微鏡を使つて酸化誘起積層欠陥密度を測定
した。その結果を第１図と第２図に示す。第１図
は、熱処理時間を30分として熱処理温度を800℃
から1350℃まで変えたときの酸化誘起積層欠陥の
発生状況を示す。第２図は、熱処理温度を1100℃
として熱処理時間を０時間から100時間まで変え
たときの酸化誘起積層欠陥の発生状況を示す。こ
の結果から、N2アニール、H2アニールを行なつ
た場合の方が、行なわない場合よりも、酸化誘起
積層欠陥の発生頻度は低く、さらにN2アニール
サンプルよりもH2アニールサンプルの方が、酸
化誘起積層欠陥の発生頻度が低いことが明らかで
ある。N2アニールサンプルよりもH2アニールサ
ンプルの方が酸化誘起積層欠陥の発生頻度が低い
ことから、酸化誘起積層欠陥の低減に関して、ウ
エーハ表面近傍の酸素の外方拡散による効果以外
に、H2アニールによる効果が確認される。
て、顕微鏡を使つて酸化誘起積層欠陥密度を測定
した。その結果を第１図と第２図に示す。第１図
は、熱処理時間を30分として熱処理温度を800℃
から1350℃まで変えたときの酸化誘起積層欠陥の
発生状況を示す。第２図は、熱処理温度を1100℃
として熱処理時間を０時間から100時間まで変え
たときの酸化誘起積層欠陥の発生状況を示す。こ
の結果から、N2アニール、H2アニールを行なつ
た場合の方が、行なわない場合よりも、酸化誘起
積層欠陥の発生頻度は低く、さらにN2アニール
サンプルよりもH2アニールサンプルの方が、酸
化誘起積層欠陥の発生頻度が低いことが明らかで
ある。N2アニールサンプルよりもH2アニールサ
ンプルの方が酸化誘起積層欠陥の発生頻度が低い
ことから、酸化誘起積層欠陥の低減に関して、ウ
エーハ表面近傍の酸素の外方拡散による効果以外
に、H2アニールによる効果が確認される。
この実験から、H2ガス雰囲気下における熱処
理により酸化誘起積層欠陥の発生が抑制されるこ
とが明らかになつた。
理により酸化誘起積層欠陥の発生が抑制されるこ
とが明らかになつた。
第１図および第２図から明らかなように、熱処
理時間は30分間以上が適切である。好ましくは90
分間から４時間が生産性やコストの面から好まし
い。また、熱処理温度は1000℃〜1350℃までの温
度範囲が適当である。好ましくは1100℃以上が良
い。
理時間は30分間以上が適切である。好ましくは90
分間から４時間が生産性やコストの面から好まし
い。また、熱処理温度は1000℃〜1350℃までの温
度範囲が適当である。好ましくは1100℃以上が良
い。
実施例 ２
Ｐタイプ、10Ωcm程度でチヨコラルスキー法に
より引き上げた方位〔100〕のシリコン単結晶の
隣接する２つのブロツクを取出した。これらのブ
ロツクは直径125mmで、長さが５cmであつた。こ
れら２つのブロツクの一方をH2100％ガスの雰囲
気下で1200℃にて48時間熱処理した。このブロツ
クともう１つのブロツクとを通常のミラーウエー
ハに加工した後、前述の実施例１と同じ酸化誘起
積層欠陥密度の検査を実施した。その結果、H2
ガス雰囲気で熱処理したブロツクから切出したウ
エーハの酸化誘起積層欠陥密度は平均10個／cm2で
あつた。これに対し、H2ガスで熱処理しなかつ
た方のブロツクから切出したウエーハの酸化誘起
積層欠陥密度は平均80個／cm2であり、H2雰囲気
下における熱処理による酸化誘起積層欠陥の発生
の抑制効果が確認された。
より引き上げた方位〔100〕のシリコン単結晶の
隣接する２つのブロツクを取出した。これらのブ
ロツクは直径125mmで、長さが５cmであつた。こ
れら２つのブロツクの一方をH2100％ガスの雰囲
気下で1200℃にて48時間熱処理した。このブロツ
クともう１つのブロツクとを通常のミラーウエー
ハに加工した後、前述の実施例１と同じ酸化誘起
積層欠陥密度の検査を実施した。その結果、H2
ガス雰囲気で熱処理したブロツクから切出したウ
エーハの酸化誘起積層欠陥密度は平均10個／cm2で
あつた。これに対し、H2ガスで熱処理しなかつ
た方のブロツクから切出したウエーハの酸化誘起
積層欠陥密度は平均80個／cm2であり、H2雰囲気
下における熱処理による酸化誘起積層欠陥の発生
の抑制効果が確認された。
実施例 ３
同一のCZ−シリコン単結晶インゴツトの同一
領域から切り出したｎタイプ、20Ωcm程度で面方
位（100）のミラーウエーハを、表３に示すよう
に、H2100％ガスの雰囲気下において1000℃ある
いは1100℃にて30分間熱処理を行ない、さらに一
部のサンプルについてミラー表面を鏡面研磨して
厚さ5μ分除去した。これらのウエーハについて
前述の実施例１と同じ酸化誘起積層欠陥密度の検
査を実施した。その結果、表３に示すように、
H2ガス雰囲気で熱処理したままのウエーハとH2
ガス雰囲気で熱処理したのち5μ除去したウエー
ハとでは、酸化誘起積層欠陥密度はほぼ同じであ
り、1000℃でのH2アニールでは平均50個／cm2で
あり、1100℃では平均30個／cm2であつた。一方、
H2ガス雰囲気で熱処理しなかつたウエーハの酸
化誘起積層欠陥密度は平均300個／cm2であつた。
領域から切り出したｎタイプ、20Ωcm程度で面方
位（100）のミラーウエーハを、表３に示すよう
に、H2100％ガスの雰囲気下において1000℃ある
いは1100℃にて30分間熱処理を行ない、さらに一
部のサンプルについてミラー表面を鏡面研磨して
厚さ5μ分除去した。これらのウエーハについて
前述の実施例１と同じ酸化誘起積層欠陥密度の検
査を実施した。その結果、表３に示すように、
H2ガス雰囲気で熱処理したままのウエーハとH2
ガス雰囲気で熱処理したのち5μ除去したウエー
ハとでは、酸化誘起積層欠陥密度はほぼ同じであ
り、1000℃でのH2アニールでは平均50個／cm2で
あり、1100℃では平均30個／cm2であつた。一方、
H2ガス雰囲気で熱処理しなかつたウエーハの酸
化誘起積層欠陥密度は平均300個／cm2であつた。
この実験により、H2ガス雰囲気下における熱
処理による酸化誘起積層欠陥の低減効果は、さら
に5μ程度ミラー表面を研磨により除去しても、
失われないことが明らかになつた。
処理による酸化誘起積層欠陥の低減効果は、さら
に5μ程度ミラー表面を研磨により除去しても、
失われないことが明らかになつた。
実施例 ４
同一のCZ−シリコン単結晶インゴツトの同一
領域から切り出したｎタイプ、20Ωcm程度で面方
位（100）のミラーウエーハを、表４に示すよう
な比率で、H2ガスとArガスとを混合した雰囲気
下において、1100℃にて30分間熱処理した。これ
らのウエーハについて前述の実施例１と同じ酸化
誘起積層欠陥密度の検査を実施した。
領域から切り出したｎタイプ、20Ωcm程度で面方
位（100）のミラーウエーハを、表４に示すよう
な比率で、H2ガスとArガスとを混合した雰囲気
下において、1100℃にて30分間熱処理した。これ
らのウエーハについて前述の実施例１と同じ酸化
誘起積層欠陥密度の検査を実施した。
その結果、第３図に示すように、混合ガス中の
H2の割合が減少するにつれ、酸化誘起積層欠陥
が発生しやすくなる傾向があることが示され、
H2ガスの割合が10％以下の場合には、この熱処
理による酸化誘起積層欠陥の抑制効果はみられな
い。
H2の割合が減少するにつれ、酸化誘起積層欠陥
が発生しやすくなる傾向があることが示され、
H2ガスの割合が10％以下の場合には、この熱処
理による酸化誘起積層欠陥の抑制効果はみられな
い。
この実験結果から明らかなように、H2とN2ま
たは不活性ガスを混合する場合、H2ガスの含有
割合を10％以上にするのが適当である。
たは不活性ガスを混合する場合、H2ガスの含有
割合を10％以上にするのが適当である。
発明の効果
この発明によれば、結晶欠陥密度の低減効果が
極めて顕著であり、しかも短時間の処理であつて
も有効な結果が得られる。特に酸化誘起積層欠陥
の密度の点で歩留まりの悪かつたｎタイプにあつ
ては、高抵抗品であつても、本発明によれば、平
均酸化誘起積層欠陥密度が約1/5に減少した。
極めて顕著であり、しかも短時間の処理であつて
も有効な結果が得られる。特に酸化誘起積層欠陥
の密度の点で歩留まりの悪かつたｎタイプにあつ
ては、高抵抗品であつても、本発明によれば、平
均酸化誘起積層欠陥密度が約1/5に減少した。
なお、無欠陥層（Denuded Zone）処理とH2ガ
スの熱処理とは全く別の処理であり、例えば、
H2ガスの熱処理と無欠陥層処理を組み合わせる
ことも可能である。一般的にいつて、この無欠陥
層処理は特殊な用途に限られており、通常、ウエ
ーハには施さない。
スの熱処理とは全く別の処理であり、例えば、
H2ガスの熱処理と無欠陥層処理を組み合わせる
ことも可能である。一般的にいつて、この無欠陥
層処理は特殊な用途に限られており、通常、ウエ
ーハには施さない。
第１図ないし第３図は本発明の効果を示すため
のグラフである。
のグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体のシリコン単結晶の製造方法におい
て、H2ガスの雰囲気下において1000℃から1350
℃までの温度範囲に少なくとも30分間滞留させる
熱処理をしたことを特徴とするシリコン単結晶の
製造方法。 ２ 温度範囲が1100℃から1350℃であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載のシリコン
単結晶の製造方法。 ３ 滞留温度が90分から４時間であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載のシリコン単
結晶の製造方法。 ４ H2ガスがH2ガス100％である特許請求の範
囲第１項に記載のシリコン単結晶の製造方法。 ５ H2ガスがN2ガス、不活性ガスまたはこれら
の混合ガスで希釈されたものである特許請求の範
囲第１項に記載のシリコン単結晶の製造方法。 ６ 半導体用CZ−シリコン単結晶である特許請
求の範囲第１項に記載されたシリコン単結晶の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26135185A JPS62123098A (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | シリコン単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26135185A JPS62123098A (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | シリコン単結晶の製造方法 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6232516A Division JP2652344B2 (ja) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | シリコンウエーハ |
| JP6234476A Division JP2652346B2 (ja) | 1994-09-05 | 1994-09-05 | シリコンウエーハの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62123098A JPS62123098A (ja) | 1987-06-04 |
| JPH0561240B2 true JPH0561240B2 (ja) | 1993-09-03 |
Family
ID=17360634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26135185A Granted JPS62123098A (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | シリコン単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62123098A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01183825A (ja) * | 1988-01-19 | 1989-07-21 | Sanyo Electric Co Ltd | 単結晶シリコン膜の形成方法 |
| JP2571972B2 (ja) * | 1990-02-08 | 1997-01-16 | 三菱マテリアル株式会社 | シリコンウエーハの製造方法 |
| US5128954A (en) * | 1990-12-14 | 1992-07-07 | Hughes Aircraft Company | Impregnation of a solid from the gas phase |
| JP2613498B2 (ja) * | 1991-03-15 | 1997-05-28 | 信越半導体株式会社 | Ｓｉ単結晶ウエーハの熱処理方法 |
| EP0553852B1 (en) * | 1992-01-30 | 2003-08-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for producing semiconductor substrate |
| JP3762144B2 (ja) | 1998-06-18 | 2006-04-05 | キヤノン株式会社 | Ｓｏｉ基板の作製方法 |
| KR20010083771A (ko) | 1998-12-28 | 2001-09-01 | 와다 다다시 | 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법 및 실리콘 웨이퍼 |
| JP5052728B2 (ja) * | 2002-03-05 | 2012-10-17 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | シリコン単結晶層の製造方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51134071A (en) * | 1975-05-16 | 1976-11-20 | Nippon Denshi Kinzoku Kk | Method to eliminate crystal defects of silicon |
| JPS5885534A (ja) * | 1981-11-18 | 1983-05-21 | Komatsu Denshi Kinzoku Kk | 半導体シリコン基板の製造法 |
| JPS58164229A (ja) * | 1982-03-25 | 1983-09-29 | Sony Corp | 半導体基板処理法 |
| JPS59202640A (ja) * | 1983-05-02 | 1984-11-16 | Toshiba Corp | 半導体ウエハの処理方法 |
-
1985
- 1985-11-22 JP JP26135185A patent/JPS62123098A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62123098A (ja) | 1987-06-04 |
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