JPH0613390A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0613390A
JPH0613390A JP19031192A JP19031192A JPH0613390A JP H0613390 A JPH0613390 A JP H0613390A JP 19031192 A JP19031192 A JP 19031192A JP 19031192 A JP19031192 A JP 19031192A JP H0613390 A JPH0613390 A JP H0613390A
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JP
Japan
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gettering
semiconductor device
porous layer
manufacturing
substrate
Prior art date
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Application number
JP19031192A
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English (en)
Inventor
Junichi Hoshi
淳一 星
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、比較的低温工程で、EG効果が持
続し、不純物による汚染や、ゲッタリングの核から発生
するキャリアによるIC不良や、コストアップ等のない
エクストリンジックゲッタリング技術による半導体装置
の製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 半導体基板1上に形成された多孔質層2を、
エクストリンジックゲッタリングの核として使用するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。また、半導体基
板上に形成される半導体装置3の近傍に、多孔質層2を
形成することを特徴とする半導体装置の製造方法であ
り、前記エクストリンジックゲッタリング終了後に、前
記多孔質層2を半導体基板から除去することを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多孔質半導体(特にシ
リコンのそれ)をエクストリンジックゲッタリング(E
G)の核に用いて結晶欠陥を低減せしめる半導体装置の
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のゲッタリング技術は、イントリン
ジックゲッタリング(IG)とエクストリンジックゲッ
タリング(EG)に大別される。
【0003】IGは、ウェハ中心部にゲッタリング核を
形成し、結晶欠陥の捕獲中心とするものである。
【0004】EGには、(1)ウェハ裏面にバックダメ
ージと呼ばれる荒れた面を形成し、捕獲中心とするも
の、(2)ウェハ裏面にリン(P)等を導入し、結晶状
態を劣化させて捕獲中心とするもの、(3)ポリシリコ
ン、窒化膜等の薄膜をデポ(deposition) し、それによ
って生ずるストレス等を利用して捕獲中心を形成するも
の等がある。
【0005】
【発明が解決しようとしている課題】IG法は、EG法
と比べるとゲッタリング効果は小さいが、他の悪影響が
少ないために主として用いられる。ただし核となる部分
が半導体装置(以下IC)が形成される表面よりも離れ
ているために、前記表面の結晶欠陥を除去するには、前
記欠陥要因を拡散後、捕獲するための高温の工程を必要
とする。
【0006】また前記核は、キャリヤの発生源ともなる
ため、寄生的なリーク電流(暗電流)が生じ、前記IC
の不良要因となる恐れが有る。
【0007】また、従来の技術に前述したEG法につい
ても、以下の解決すべき課題がある。
【0008】(1)のEG法は比較的広く用いられてい
るものであるが、主に機械的加工によりダメージを導入
しているために、ICの製造工程の途中には入れづらい
といった難点が有る。この欠点は、前記ダメージ導入に
レーザー、イオンビーム等を用いれば解消することがで
きるが、工程途中の物理的な切削は、破片、熱、ストレ
ス等の発生によって前記ICの品質を劣化させる恐れが
ある。
【0009】(2)のEG法は(1)と併用して用いら
れることが多いが、高濃度の導入したPによる汚染(オ
ートドーピング)が生じるため、全ての製造工程で用い
ることができるわけではない。
【0010】(3)のEG法は、EG効果が弱く持続し
ない、ポリシリコンデポ工程、除去工程等の工程増によ
るコストアップ等の理由により余り用いられることはな
い。即ち、従来のゲッタリング技術には、高温の工程を
必要とすることや、前記核が、キャリヤの発生源ともな
るため、ICの不良要因となる恐れや、品質を劣化させ
る恐れや、Pによる汚染(オートドーピング)が生じる
恐れや、EG効果が弱く持続しないという欠点や、工程
増によるコストアップ等の解決すべき課題があった。
【0011】本発明は、比較的低温工程で、EG効果が
持続し、不純物による汚染や、ゲッタリングの核から発
生するキャリアによるIC不良や、コストアップ等のな
いエクストリンジックゲッタリング技術による半導体装
置の製造方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述した課題
を解決するための手段として、半導体基板上に形成され
た多孔質層をエクストリンジックゲッタリングの核とし
て使用することを特徴とする半導体装置の製造方法を有
する。
【0013】また、多孔質層を半導体基板上に形成され
る半導体装置の近傍に形成することを特徴とし、また、
多孔質層が形成された半導体基板を、エクストリンジッ
クゲッタリングを行う工程以前に、酸化雰囲気、あるい
はリン雰囲気、あるいは水素雰囲気、あるいはハロゲン
雰囲気中で熱処理することを特徴とし、また、エクスト
リンジックゲッタリング終了後に多孔質層を半導体基板
から除去することを特徴とし、また、前記多孔質層が除
去された半導体基板を用いてSOI基板を形成すること
を特徴とし、また、前記半導体はシリコンであることを
特徴とする半導体装置の製造方法を有するものである。
【0014】
【作用】本発明は、化学的に安価に形成した多孔質の半
導体基板を、EGに用いることによって、強力で清浄な
EGを長期間に渡って提供することができる。
【0015】即ち、本発明によれば、前記多孔質基板は
HF溶液中での陽極酸化等で形成可能であるため、比較
的安価に形成が可能である。
【0016】また、EGを発揮させるには半導体プロセ
スの通常の熱工程で充分であるのでコストアップを招く
ことはない。
【0017】また、前記多孔質形成は液体中で化学的に
行われるために、パーティクル、不純物、結晶欠陥等の
汚染の無い清浄な基板が形成可能である。
【0018】同様にEGを発揮させる工程が通常の半導
体熱工程であるためにコンタミ(contamination: 汚染
物質)を生じる恐れはない。
【0019】また、前記多孔質部分をICが形成される
表面近傍まで形成する、あるいは前記多孔質基板上に半
導体材料をエピタキシャル成長させる等の手段によっ
て、前記多孔質部分とICとの距離を最小にすることが
できる。ゲッタリング効果は通常IC部分からゲッタリ
ング核となる部分までの熱拡散現象によって律速される
ため、拡散する距離が小さいほど、より低温で前記ゲッ
タリング効果を生じさせることが可能となる。即ち、本
発明では、ICが形成されるウェハ表面からはるかに離
れた部分にゲッタリング核が形成されるIG法などに比
べて、はるかに近い位置にゲッタリング核を配置するこ
とができ、それだけ低温で前記ゲッタリング効果が生じ
る。
【0020】また、キャリヤの発生源となる欠点は、例
えば前記多孔質部分をゲッタリング終了後除去すること
で排除することが可能である。
【0021】
【実施例】図1に本発明の一実施例の工程断面図を示
す。1は基板となるP型(100)シリコン基板であ
る。前記基板1を50%HF溶液中で陽極酸化を行い、
100Å程度の孔の明いた厚さ〜200μmの多孔質層
2を形成する(b)。
【0022】次いで、前記多孔質層2を核としてエピタ
キシャル成長を行い、厚さ10μmのP型シリコン層3
を形成する(c)。これらは既存の製造方法であり、例
えば特願平02−206548号に記載されている。
【0023】次に、ゲッタリングの手始めとして、まず
IGと同様に非酸化性の雰囲気で1050〜1200
℃、数時間の高温処理を行う。これにより前記エピタキ
シャル層3の表面近傍の固溶していた酸素が外方にぬけ
出るために、前記表面近傍にデヌーテッドゾーンが形成
される。
【0024】次いで、IG処理では、650〜800℃
の低温処理によって析出核を生成するが、本発明では、
既に析出核に相当する多孔質層2が存在するために、前
記工程は不要である。
【0025】更に、IG処理では、前記核を成長させる
ための900〜1050℃の中温処理が行われることも
あるが、本発明では核に相当する多孔質層2が多数存在
するために、基本的には必要ない。ただし、IGと類似
の酸素析出核によるゲッタリングを希望する場合には、
同工程が必要である。
【0026】次いで、既存の方法で前記シリコン層3に
ICの活性領域4を形成する(d)。既存の製造方法を
用いれば、MOSFET,BJT等任意のデバイスが形
成可能であり、その際に加わる熱処理によって本発明の
EG効果が得られる。
【0027】シリコン中のゲッタリング効果は、「Si
中の不純物の挙動とゲッタリング」応用物理第60巻第
8号pp782等にも記述されているように、格子間シ
リコン(I)の振舞と関係が深い。前記Iは、不純物元
素と相互作用を起こしながら、捕獲中心である多孔質層
2へと熱的に拡散輸送される。
【0028】本発明では、IGウェハ等と比べると、前
記ICの活性領域4と、前記多孔質層2との距離が10
μm以下と比較的近いため、低温の小さな拡散係数でも
充分にI及び不純物元素は多孔質層2まで輸送される。
従って前記活性領域4を形成する熱処理の温度が、IG
効果の得にくい900℃以下の低温になっても本発明の
EGは有効である。
【0029】また、前記多孔質層2は表面が大きく、そ
の表面でシリコンが未結合手、あるいはH,Oと結合し
た手を多く有するために、前記ICに有害となる他の不
純物原子を捕獲、結合する力が強い。従って強いゲッタ
リング作用を期待することができる。また同様に表面積
が大きいこと等から、大量の不純物元素を捕獲可能であ
り、ICの製造プロセス全般に渡って、安定したゲッタ
リング作用を得ることができる。
【0030】最後に、キャリヤの発生、再結合中心とな
る恐れのある多孔質層2以下の部分をフッ硝酸等の通常
のシリコンエッチング液で除去する(e)。
【0031】(他の実施例)本発明の他の実施例の工程
断面図を、図2に示す。
【0032】本実施例では、エピタキシャル層を形成す
ることなしに、多孔質層12を裏面から表面近くまで形
成し(b)、次いでICの活性領域13を形成する
(c)。本実施例に於ても、前述の実施例と同様の効果
が得られる。
【0033】また、本発明の他の実施例として、図3に
示すように、ゲッタリング、ウェハラッピング終了後の
薄膜化ウェハ21を、絶縁性基板22上に載せて張り付
け(b)、SOI基板化することも考えられる。本実施
例によれば、安価、容易にSOI ICを製造すること
ができる。
【0034】本発明の更なる実施例として、EGを行う
前の多孔質基板を酸化、あるいはリン、あるいは水素、
あるいはハロゲン雰囲気で処理することも考えられる。
【0035】酸化雰囲気に前記基板をさらすことによっ
て、前記基板中にIG法と同様な酸素析出物が形成され
る。それによってIG法と同様な効果が期待できる。
【0036】また、POCl3 等で代表されるリン雰囲
気で処理する場合には、余分な部分にリンが導入される
のを防ぐために酸化膜等の保護膜が必要である。MOS
製造工程の場合には、通常のEG処理と同様にゲート電
極であるポリシリコンへのリン拡散処理が前記リンの導
入工程となる。1100℃、1時間程度の熱処理によっ
て導入されたリンは、重金属のゲッタリングサイトとな
る。またリンの導入によって、前記多孔質層2にも多少
のミスフィット転位網が生じるため、結晶欠陥の元とな
る微小欠陥のゲッタとも成り得る。
【0037】水素雰囲気中で熱処理をした場合は、前記
多孔質基板の穴の表面のシリコンが水素(H)によって
ターミネートされた状態となる。この、表面が水素でタ
ーミネートされた状態は、熱処理以前の状態と比べて安
定である。従ってウェハを清浄に保つことができる。前
記水素雰囲気中の熱処理を450℃ 30分程度の低温
で行った場合には、前記ターミネートした水素は、高温
の熱処理で比較的活性となり、安易に他の汚染元素と置
換を行う。従って、良好なゲッタ核となり得る。
【0038】ハロゲン雰囲気で熱処理を行った場合に
は、基板上のシリコンは前記ハロゲン気体と反応して気
体状のハロゲン化シリコンとなり、基板から脱離してい
く。従って基板表面をわずかにエッチングすることが可
能であり、特に活性であり表面積の大きい多孔質表面を
清浄化することが可能であり、前記基板を高品質化、ひ
いてはEGを高品質化することが可能となる。
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、比較的低温工程で、E
G効果が持続し、不純物による汚染や、ゲッタリングの
核から発生するキャリアによるIC不良や、コストアッ
プ等のないエクストリンジックゲッタリング技術による
半導体装置の製造方法を実現できるという効果が得られ
る。
【0040】また本発明によれば、活性に富む多孔質層
をEGの核に用いることにより、強力、安定なEG作用
を得ることができる。しかもその工程は安価であり、従
来の半導体プロセスと互換性が有る。また基板及びEG
工程が清浄であるために、ICの収率を低下させる恐れ
は全くなく、EG効果と相まって高収率、安価な半導体
装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の工程断面図。
【図2】本発明の他の実施例の工程断面図。
【図3】本発明の他の実施例の工程断面図。
【符号の説明】
1,11 半導体(シリコン)基板 2,12 多孔質層 3 エピタキシャル層 4,13 ICの活性領域 21 薄膜化ウェハ 22 絶縁性基板

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に形成された多孔質層を、
    エクストリンジックゲッタリングの核として使用するこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に形成される半導体装置の
    近傍に、多孔質層を形成することを特徴とする請求項1
    に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記多孔質層が形成された半導体基板
    を、前記エクストリンジックゲッタリングを行う工程以
    前に、酸化雰囲気、あるいはリン雰囲気、あるいは水素
    雰囲気、あるいはハロゲン雰囲気中で熱処理することを
    特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記エクストリンジックゲッタリング終
    了後に、前記多孔質層を半導体基板から除去することを
    特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記多孔質層が除去された半導体基板を
    用いて、SOI基板を形成することを特徴とする請求項
    4に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記半導体は、シリコンであることを特
    徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装
    置の製造方法。
JP19031192A 1992-06-25 1992-06-25 半導体装置の製造方法 Pending JPH0613390A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6619436B1 (en) 2000-03-29 2003-09-16 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Elevator group management and control apparatus using rule-based operation control
CN100376039C (zh) * 2005-02-05 2008-03-19 江苏林洋新能源有限公司 高效晶体硅电池规模化制造方法

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