JPH07335656A - ゲッタリング処理方法 - Google Patents

ゲッタリング処理方法

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JPH07335656A
JPH07335656A JP12534894A JP12534894A JPH07335656A JP H07335656 A JPH07335656 A JP H07335656A JP 12534894 A JP12534894 A JP 12534894A JP 12534894 A JP12534894 A JP 12534894A JP H07335656 A JPH07335656 A JP H07335656A
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JP
Japan
Prior art keywords
condition
gettering
temperature
furnace
heat treatment
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP12534894A
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English (en)
Inventor
Kazunori Ishizaka
和紀 石坂
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】半導体集積回路製造工程中に混入する重金属不
純物を取り除く熱処理方法を提供する。 【構成】半導体デバイス製造工程において、800℃か
ら750℃超790℃以下までの温度域を0.1℃/分
から1.0℃/分の冷却速度、800℃から700℃超
750℃以下の温度域を0.1℃/分から2.0℃/分
の冷却速度、または800℃から600℃以上700℃
以下の温度域を0.1℃/分から3.0℃/分の冷却速
度で熱処理を行うゲッタリング処理法。 【効果】ゲッタリング熱処理を行うことにより、従来ゲ
ッタリング効果の弱い鉄に代表される拡散の遅い元素に
対しても有効的にゲッタリングできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路など半導体デ
バイス製造工程の熱処理に関するものである。特に、本
発明はデバイス製造中に受ける汚染不純物をシリコン基
板内のデバイス領域から有効に汚染不純物を除去する熱
処理方法である。
【0002】
【従来の技術】集積回路の高集積化に伴い、ダイナミッ
クメモリ(DRAM)において微小リーク電流の減少は
重要課題となっている。この微小リーク電流は半導体集
積回路製造工程中に混入する鉄、ニッケル、銅に代表さ
れる重金属不純物に起因する。この汚染不純物を除去す
るためにゲッタリング法が用いられる。
【0003】このゲッタリング法には、半導体集積回路
製造工程中に裏面にリン拡散を行う方法(Journal of E
lectrochemical Society 1975 年 122 巻786 頁)、裏
面に機械的歪を導入する方法(Japanese Journal of Ap
plied Physics 1984年 23 巻959頁)、裏面に多結晶シ
リコン膜を堆積する方法、(Journal of Electrochemic
al Society 1982 年 129 巻 1294 頁)、裏面にアルゴ
ン等のイオンを注入する方法(Journal of Applied Phy
sics 1975 年 46 巻 600頁)が知られている。
【0004】このようなゲッタリング処理基板を用い
て、半導体デバイスを製造している。通常のデバイス工
程において、ゲッタリング処理として、デバイス製造の
ための薄膜形成処理を含めた熱処理後、炉からの引き出
し温度として600℃以上の温度で50mm/分以上の
引き出し速度でウェハを炉から引き出し、引き出し温度
から室温までの冷却中にゲッタリングを行っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ゲッタリングの対象と
する重金属不純物は、銅、ニッケル、コバルト、鉄、マ
ンガン、クロムなどである。通常のデバイス工程の熱処
理条件である熱処理後、炉からの引き出し温度が600
℃以上の温度で50mm/以上の引き出し速度では、炉
から引き出され室温まで空冷にて冷却される場合、その
間の熱履歴は、拡散距離として換算した場合600℃で
10分間保持した場合の拡散距離を越えないものであ
る。銅、ニッケル、コバルトなどのシリコン中の拡散の
速い金属では、その熱履歴で十分にゲッタリングでき
る。しかし、鉄、マンガン、クロムなどの拡散の遅い元
素では冷却中の拡散が律速しゲッタリングできない。本
発明は鉄に代表される拡散の遅い元素に対してゲッタリ
ング効果を進める熱処理方法の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は鉄に代表される
拡散の遅い元素に対してゲッタリング効果を高める熱処
理方法を提供する。本発明は、半導体デバイス製造工程
において、800℃以上の熱処理後、800℃から75
0℃超790℃以下までの温度域を0.1℃/分から
1.0℃/分の冷却速度で冷却する熱処理、800℃か
ら700℃超750℃以下の温度域までを0.1℃/分
から2.0℃/分の冷却速度で冷却する熱処理、または
800℃から600℃以上700℃以下の温度域までを
0.1℃/分から3.0℃/分の冷却速度で冷却する熱
処理方法である。
【0007】
【作用】800℃を超える温度領域では、鉄、マンガ
ン、クロムに代表される重金属においてもシリコン中に
十分に拡散できるが、ゲッタリングサイトの捕獲エネル
ギーが弱いため、ゲッタリングサイトにおいて十分に不
純物を捕獲できない。ゲッタリングサイトの重金属に対
する捕獲エネルギーは、低温になるほどゲッタリングサ
イトでの捕獲が進むため、800℃以下の温度領域では
ゲッタリングサイトにおいて十分にゲッタリングでき
る。捕獲エネルギーは元素の種類により、大きく依存し
ないためすべての重金属に対してこの温度依存性に従
う。裏面にゲッタリングサイトを形成させた場合、60
0℃に満たない低温領域では拡散が遅く、実際上ゲッタ
リングサイトへの拡散が不十分であるため有効なゲッタ
リング効果が期待できない。半導体デバイス製造工程に
おいて、800℃以上の熱処理後、800℃から750
℃を超えて790℃以下までの温度域を0.1℃/分か
ら1.0℃/分の冷却速度で冷却する熱処理、800℃
から700℃を超えて750℃以下の温度域までを0.
1℃/分から2.0℃/分、好ましくは0.2℃/分か
ら1.0℃/分の冷却速度で冷却する熱処理、または8
00℃から600℃以上700℃以下の温度域までを
0.1℃/分から3.0℃/分、好ましくは0.1℃/
分から0.5℃/分の冷却速度で冷却する熱処理を行う
ことにより、鉄、マンガン、クロム、に代表される拡散
の遅い元素に対しても十分にゲッタリングできる。徐冷
速度として0.1℃/分で十分ゲッタリングでき0.1
℃/分より遅い冷却条件ではゲッタリング効果の改善は
期待できない。
【0008】なお、この熱処理時の圧力条件、雰囲気条
件としては、特に限定はない。圧力は常圧であってもあ
るいは減圧もしくは加圧条件にしても効果に差はみられ
ない。また、雰囲気は、例えば、窒素でも、酸素でも、
アルゴンでもあるいは水素でも効果に差はみられない。
【0009】本ゲッタリング処理条件は、半導体デバイ
ス製造工程において用いられる窒化珪素膜堆積処理、熱
酸化膜形成処理、ポリシリコン膜堆積処理、シリコン酸
化膜堆積処理、ドーパントの拡散および活性化処理にお
いて同時に行うことができる。
【0010】
【実施例】用いたウェハはポリシリコン膜が裏面に1μ
m堆積されたポリシリコンゲッタリングウェハである。
基板はP型10Ωcmで酸素濃度は7×1017/cm3
である。汚染元素としてFeをスピンコート法により表
面汚染量1×1012/cm2 で汚染した。以下の条件に
て汚染拡散処理、ゲート酸化処理、ゲッタリング処理、
水素アニール処理を行い、Al電極MOSダイオードを
実装しMOS.C−t法により発生ライフタイムにより
ゲッタリング能力を評価した。まず、鉄拡散とゲート酸
化条件は、1000℃1時間窒素雰囲気で拡散処理を行
い、連続して1000℃25分ドライ酸化である。形成
されたゲート酸化膜厚は30nmである。ゲッタリング
処理として、ゲート酸化後の冷却を1000℃から80
0℃まで3.0℃/分で行い800℃から600℃まで
を0.05℃/分から4.0℃/分で行った。なお、ゲ
ッタリング処理時の圧力は1気圧、雰囲気はN2 雰囲気
とした。水素アニール条件として、400℃1時間20
%H2 /N2 雰囲気で処理を行なった。
【0011】ゲッタリング処理を条件1から条件33に
わたり行なった。条件1は、800℃にてそのまま炉か
ら引き出した場合である。
【0012】条件2は、800℃から790℃までの温
度を1.0℃/分で冷却し790℃にて炉から引き出し
た。条件3は、800℃から775℃までの温度を1.
0℃/分で冷却し775℃にて炉から引き出した。条件
4は、800℃から760℃までの温度を1.0℃/分
で冷却し760℃にて炉から引き出した。条件5は、8
00℃から750℃までの温度を2.0℃/分で冷却し
750℃にて炉から引き出した。条件6は、800℃か
ら730℃までの温度を2.0℃/分で冷却し730℃
にて炉から引き出した。条件7は、800℃から710
℃までの温度を2.0℃/分で冷却し710℃にて炉か
ら引き出した。条件8は、800℃から700℃までの
温度を3.0℃/分で冷却し700℃にて炉から引き出
した。条件9は、800℃から650℃までの温度を
3.0℃/分で冷却し650℃にて炉から引き出した。
条件10は、800℃から600℃までの温度を3.0
℃/分で冷却し600℃にて炉から引き出した。条件1
1は、800℃から790℃までの温度を0.1℃/分
で冷却し790℃にて炉から引き出した。条件12は、
800℃から760℃までの温度を0.1℃/分で冷却
し760℃にて炉から引き出した。条件13は、800
℃から750℃までの温度を0.1℃/分で冷却し75
0℃にて炉から引き出した。条件14は、800℃から
710℃までの温度を0.1℃/分で冷却し750℃に
て炉から引き出した。条件15は、800℃から700
℃までの温度を0.1℃/分で冷却し700℃にて炉か
ら引き出した。条件16は、800℃から650℃まで
の温度を0.1℃/分で冷却し650℃にて炉から引き
出した。条件17は、800℃から600℃までの温度
を0.1℃/分で冷却し600℃にて炉から引き出し
た。
【0013】条件18は、800℃から790℃までの
温度を2.0℃/分で冷却し790℃にて炉から引き出
した。条件19は、800℃から775℃までの温度を
2.0℃/分で冷却し775℃にて炉から引き出した。
条件20は、800℃から760℃までの温度を2.0
℃/分で冷却し760℃にて炉から引き出した。条件2
1は、800℃から750℃までの温度を3.0℃/分
で冷却し750℃にて炉から引き出した。条件22は、
800℃から730℃までの温度を3.0℃/分で冷却
し730℃にて炉から引き出した。条件23は、800
℃から710℃までの温度を3.0℃/分で冷却し71
0℃にて炉から引き出した。条件24は、800℃から
700℃までの温度を4.0℃/分で冷却し700℃に
て炉から引き出した。条件25は、800℃から650
℃までの温度を4.0℃/分で冷却し650℃にて炉か
ら引き出した。条件26は、800℃から600℃まで
の温度を4.0℃/分で冷却し600℃にて炉から引き
出した。
【0014】条件27は、800℃から790℃までの
温度を0.05℃/分で冷却し790℃にて炉から引き
出した。条件28は、800℃から760℃までの温度
を0.05℃/分で冷却し760℃にて炉から引き出し
た。条件29は、800℃から750℃までの温度を
0.05℃/分で冷却し750℃にて炉から引き出し
た。条件30は、800℃から710℃までの温度を
0.05℃/分で冷却し710℃にて炉から引き出し
た。条件31は、800℃から700℃までの温度を
0.05℃/分で冷却し700℃にて炉から引き出し
た。条件32は、800℃から650℃までの温度を
0.05℃/分で冷却し650℃にて炉から引き出し
た。条件33は、800℃から600℃までの温度を
0.05℃/分で冷却し600℃にて炉から引き出し
た。表1に発生ライフタイムの測定結果を示す。
【0015】
【表1】
【0016】条件2、条件3、条件4、条件5、条件
6、条件7、条件8、条件9、条件10、条件11、条
件12、条件13、条件14、条件15、条件16、条
件17では発生ライフタイムが500μsec以上にな
り十分なゲッタリング効果が認められる。
【0017】
【発明の効果】本発明は、半導体デバイス製造工程にお
いて、800℃以上の熱処理後、800℃から750℃
超790℃以下までの温度域を0.1℃/分から1.0
℃/分の冷却速度で冷却する熱処理、800℃から70
0℃超750℃以下の温度域までを0.1℃/分から
2.0℃/分の冷却速度で冷却する熱処理、800℃か
ら600℃以上700℃以下の温度域までを0.1℃/
分から3.0℃/分の冷却速度で冷却する熱処理によ
り、拡散の遅い鉄、マンガン、クロムなどに代表される
元素を有効にゲッタリングすることができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体デバイス製造工程において、800
    ℃以上の熱処理後、800℃から750℃超790℃以
    下までの温度域を0.1℃/分から1.0℃/分の冷却
    速度で冷却するゲッタリング処理方法。
  2. 【請求項2】半導体デバイス製造工程において、800
    ℃以上の熱処理後、800℃から700℃超750℃以
    下の温度域までをを0.1℃/分から2.0℃/分の冷
    却速度で冷却するゲッタリング処理方法。
  3. 【請求項3】半導体デバイス製造工程において、800
    ℃以上の熱処理後、800℃から600℃以上700℃
    以下の温度域までをを0.1℃/分から3.0℃/分の
    冷却速度で冷却するゲッタリング処理方法。
JP12534894A 1994-06-07 1994-06-07 ゲッタリング処理方法 Withdrawn JPH07335656A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6562733B2 (en) 1997-09-30 2003-05-13 Nec Corporation Semiconductor device manufacturing method
JP2007067366A (ja) * 2005-08-05 2007-03-15 Elpida Memory Inc 半導体記憶装置の製造方法
JP2008546212A (ja) * 2005-06-07 2008-12-18 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア 合金クラスタによる内部ゲッタリング

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