JPH06177143A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Abstract
工程に用い様々な熱処理を行う際、その熱処理によりP
型SOI基板の埋め込み酸化膜近傍にN型反転層が形成
されないようにし、素子の特性の劣化や全く動作しなか
ったりという現象を防止し、要求を満足する素子特性が
得られるようにする。 【構成】 P型SOI基板を熱処理炉で熱処理するにあ
たり、該P型SOI基板に対しアルゴン雰囲気で、かつ
1000〜1250℃の温度範囲で熱処理を行う。
Description
P型SOI(Si On Insulator:絶縁体上のSi) 基板を使
用して、半導体基板を製造するために熱処理を施す際
に、SOI層中の埋め込み酸化膜近傍にN型反転層が形
成されることのない半導体装置の製造方法に関する。
すごとく、支持基板(ベースウエーハ)14とSOI
(Siの単結晶)層16の間にはさまれた状態で絶縁体
として機能する埋め込み酸化膜18が存在する構造を有
している。この貼り合わせSOI基板12は半導体集積
回路製造工程において、様々な熱処理雰囲気及び熱処理
温度にさらされるが、その過程において、SOI層の抵
抗率に異常を起こすことがある。特に、P型SOI基板
では、SOI層の埋め込み酸化膜18近傍がN型化して
しまう現象がしばしば発生する。
抗)測定により確認することができ、特に、この現象は
10Ωcm以上のP型高抵抗のSOI基板で発生しやすい
ことが知られている。なお、SR(広がり抵抗)測定
は、角度研磨した試料表面に2本の細い探針を立て、両
探針間に電圧を印可することにより、SOI基板の厚さ
方向の値を測定することによって行われる。
ると、素子の特性が劣化したり全く動作しなかったりす
る現象が起こってしまう。例えば、P型SOI層に横型
NPNトランジスタを形成した場合に、もし埋め込み酸
化膜直上部にN型反転層が発生していると、コレクタ−
エミッタ間が導通してしまい所定のトランジスタ特性が
得られなくなるという問題が発生する。
P型SOI基板におけるN型反転層の形成という現象の
原因を究明すべく研究を重ねた結果、この現象は熱処
理炉への基板の出し入れ時に室内の空気の巻き込み及び
/又は窒素ガスが存在する雰囲気下で、高温の熱処理
を行う時に起こりやすいことを見出した。
熱処理炉への基板の出し入れ時に室内の空気の巻き込
みを防止し、及び/又は窒素ガス以外の雰囲気ガスを
用いて高温の熱処理を行うことが効果的であることを見
出し本発明を完成したものである。
集積回路製造工程に用い様々な熱処理を行う際、その熱
処理によりP型SOI基板の埋め込み酸化膜近傍のSO
I層にN型反転層が形成されないようにし、素子の特性
の劣化や全く動作しなかったりという現象を防止し、要
求を満足する素子特性が得られるようにした半導体装置
の製造方法を提供することを目的とする。
に、本発明の半導体装置の製造方法においては、P型S
OI基板を熱処理炉で熱処理するにあたり、該P型SO
I基板に対しアルゴン雰囲気でかつ1000〜1250
℃の温度範囲で熱処理を行うようにしたものである。
に室内の空気を巻き込まないようにすれば一層好まし
い。さらに、熱処理炉への出し入れ時に室内の空気を巻
き込まない構成の場合には雰囲気ガスとしてドライ酸素
を用いることもできる。
ン又はドライ酸素は、実際の使用にあたっては所定のガ
ス流量で炉内に流すものである。この流量は熱処理炉の
容量で変動することはいうまでもないが、例えば、43
リットル程度の横型炉の場合には3リットル/分程度の
流量で充分である。
空気を巻き込まないようにすること、及びわずかに空気
を巻き込んだ場合、これを捕捉するために、下記の〜
の手段を講ずるの好適である。
OI基板と同じ口径か、それよりも口径の大きい清浄な
Si表面を持ったダミーウエーハを複数枚並べる。ダミ
ーウエーハの口径は熱処理炉に適したサイズが標準であ
るが、例えば5”φウエーハ処理用の炉であれば5”φ
のダミーウエーハを用いるのがよい。該ダミーウエーハ
は、小量の空気を巻き込んだ場合、これを捕捉する効果
がある。
尾から炉口方向に大量に流す。例えば、上記した43リ
ットル程度の炉の場合には20リットル/分程度の流量
で充分効果がある。 出来るだけ低温でSOI基板の出し入れを行う。具体
的には、800℃以下程度の温度で基板の出し入れを行
えばよい。 また、縦型の熱処理炉を用いるとさらに良好である。
酸素の両方をもちいることができるが、アルゴンの方が
効果的である。ドライ酸素は基板が酸化されてもよい条
件のときにおいてのみ使用される。
近傍に正の固定電荷が多量に存在すると、P型SOI層
の少数キャリアである電子が電気的にその正電荷に引き
つけられるために前記したN型反転層は発生すると考え
られる。
膜を持つP型SOI基板を故意に作製しSR(広がり抵
抗)測定したところ、N型反転を示すプロファイルが得
られた。
て、埋め込み酸化膜とSOI層の界面近傍の固定電荷の
発生が制限されることにより、このN型反転層の発生は
防止されるものと考えられる。従って、ウエル拡散など
の高温長時間の熱処理が必要な工程では本発明方法で熱
処理を行うことによりP型SOI基板のN型反転領域の
発生を防ぐことができるものである。
15〜21Ωcm,SOI層厚さ5μm ,埋め込み酸化膜
厚1μm )を4分割して使用 使用炉:チューブ内径6”の5”φウエーハ用横型酸化
炉
炉への投入、熱処理及び熱処理炉からの取り出しをアル
ゴン(Ar)雰囲気(ガス流量はいずれも3リットル/
分)1100℃で行い、熱処理時間X分を20分、50
分及び100分と3段階に変更して試験を行った。この
試験では、基板の熱処理炉への出し入れの際の室内の空
気の巻き込み防止の手段は取らなかった。
R(広がり抵抗)測定を行い、その結果を図1に示し
た。同図から明らかなごとく、実施例1のいずれの場合
にもN型反転層が形成されなかったことが確認された。
10〜20Ωcm,SOI層厚さ7μm ,埋め込み酸化膜
厚2μm )を4分割して使用 使用炉:チューブ内径6”の5”φウエーハ用横型酸化
炉(ダミーウエーハ5”φをP型SOI基板の前後に2
5枚ずつ配置)
炉への投入は、窒素ガス流量が20リットル/分で炉尾
から炉口方向へ流しながら800℃で行い、その後、熱
処理炉内の雰囲気をドライ酸素(dryO2 )雰囲気に
置換し、ガス流量は3リットル/分、1000℃で50
分の熱処理を行い、熱処理炉からの取り出しも窒素(N
2 )雰囲気(ガス流量は20リットル/分)800℃で
行った。
れの際の部屋の空気の巻き込み防止対策として、SO
I基板の前後にダミーウエーハを多数並べる、出し入
れ時の炉尾から炉口方向へのガス流量を増やす(20リ
ットル/分)、低温(800℃)での出し入れ、とい
う3つの対策が取られ、室内の空気の巻き込み防止が行
われた状態で試験された。
て、図5に示す様に4分割されたSOI基板12の中心
部(符号1)、中間部(符号2)及び周辺部(符号3)
についてSR(広がり抵抗)測定を行い、その結果を図
2にSRP1〜3として示した。同図から明らかなごと
く、実施例2のいずれの場合にもN型反転層が形成され
なかったことが確認された。
条件及び手順で試験を行った。熱処理を行った各SOI
基板について実施例2と同様にSR(広がり抵抗)測定
を行い、その結果を図3に示した。同図から明らかなご
とく、実施例3のいずれの場合にもN型反転層が形成さ
れなかったことが確認された。
条件及び手順で試験を行った。熱処理を行った各SOI
基板について実施例2と同様にSR(広がり抵抗)測定
を行い、その結果を図4に示した。同図から明らかなご
とく、実施例4のいずれの場合にもN型反転層が形成さ
れなかったことが確認された。
炉への投入は窒素(N 2 )雰囲気(ガス流量は20リッ
トル/分)800℃で行い、熱処理も窒素(N 2 )雰囲
気(ガス流量は3リットル/分)1000℃で60分行
い、熱処理炉からの取り出しも窒素(N2 )雰囲気(ガ
ス流量は20リットル/分)800℃で行った。
対策として、実施例2と同様に3つの対策が取られ、空
気の巻き込み防止が行われた状態で試験された。
例2と同様にSR(広がり抵抗)測定を行い、その結果
を図6に示した。同図から明らかなごとく、比較例1の
いずれの場合にもN型反転層が形成されたことが確認さ
れた。
条件及び手順で試験を行った。熱処理を行った各SOI
基板について実施例2と同様にSR(広がり抵抗)測定
を行い、その結果を図7に示した。同図から明らかなご
とく、比較例2の中心部(符号1)及び周辺部(符号
3)においてN型反転層が形成されたことが確認され
た。
型SOI基板を従来の半導体集積回路製造工程に用い様
々な熱処理を行う際、その熱処理によりP型SOI基板
の埋め込み酸化膜近傍にN型反転層が形成されないよう
にし、素子の特性の劣化や全く動作しなかったりという
現象を防止し、要求を満足する素子特性が得られるとい
う大きな効果を奏する。
である。
である。
である。
である。
SR(広がり抵抗)測定箇所を示す図面である。
である。
である。
Claims (4)
- 【請求項1】 P型SOI基板を熱処理炉で熱処理する
にあたり、該P型SOI基板に対しアルゴン雰囲気で、
かつ1000〜1250℃の温度範囲で熱処理を行うよ
うにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 P型SOI基板を熱処理炉で熱処理する
にあたり、該P型SOI基板に対しアルゴン又はドライ
酸素雰囲気で、かつ1000〜1250℃の温度範囲で
熱処理を行うとともに、当該熱処理炉への該P型SOI
基板の出し入れ時に室内の空気の巻き込み防止手段を講
ずることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 P型SOI基板を熱処理炉で熱処理する
にあたり、該P型SOI基板の熱処理炉への出し入れ
を、800℃以下の低温で、室内の空気の巻き込みを防
止するするように炉尾から炉口方向へ大量の窒素ガスを
流して行い、熱処理に際して窒素ガスを完全にアルゴン
又はドライ酸素に置換し、1000℃〜1250℃の温
度範囲で熱処理を行うことを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項4】 P型SOI基板を熱処理炉で熱処理する
にあたり、該P型SOI基板の前後に清浄なSi表面を
持ち該SOI基板と同等の形状をした複数枚のダミーウ
エーハを並べて配置することを特徴とする請求項1、2
又は3記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04326955A JP3074662B2 (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04326955A JP3074662B2 (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06177143A true JPH06177143A (ja) | 1994-06-24 |
| JP3074662B2 JP3074662B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04326955A Expired - Fee Related JP3074662B2 (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3074662B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006165262A (ja) * | 2004-12-07 | 2006-06-22 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Soi層の拡がり抵抗測定方法、soiチップおよびsoi基板 |
-
1992
- 1992-12-07 JP JP04326955A patent/JP3074662B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006165262A (ja) * | 2004-12-07 | 2006-06-22 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Soi層の拡がり抵抗測定方法、soiチップおよびsoi基板 |
Also Published As
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|---|---|
| JP3074662B2 (ja) | 2000-08-07 |
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