JPH10247630A - 半導体シリコンウェーハとその製造方法 - Google Patents
半導体シリコンウェーハとその製造方法Info
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- JPH10247630A JPH10247630A JP6554997A JP6554997A JPH10247630A JP H10247630 A JPH10247630 A JP H10247630A JP 6554997 A JP6554997 A JP 6554997A JP 6554997 A JP6554997 A JP 6554997A JP H10247630 A JPH10247630 A JP H10247630A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 酸化膜耐圧を向上させた半導体シリコンウェ
ーハとその製造方法の提供。 【解決手段】 結晶内に存在する内部が空洞で８面体を
基本構造とするＣＯＰオリジンは単結晶を引き上げた時
点で単結晶内部に存在しており、この欠陥は鏡面研磨を
行った時に凹状のピットとしてウェーハ表面に顕在化し
て酸化膜耐圧を劣化させることに鑑み、第一段階の高温
（１０００℃以上）の熱処理を行い、ＣＯＰオリジンに
内壁酸化膜を形成させて酸化膜耐圧を向上させ、鏡面研
磨した後、第二段階の高温酸化（１０００℃以上）を行
い、表面全面に酸化膜を設け、その後当該酸化膜を除去
することにより、欠陥ピットを平坦化できかつ欠陥ピッ
トの痕跡をもほぼ消滅させて、酸化膜耐圧を向上させ
た。
ーハとその製造方法の提供。 【解決手段】 結晶内に存在する内部が空洞で８面体を
基本構造とするＣＯＰオリジンは単結晶を引き上げた時
点で単結晶内部に存在しており、この欠陥は鏡面研磨を
行った時に凹状のピットとしてウェーハ表面に顕在化し
て酸化膜耐圧を劣化させることに鑑み、第一段階の高温
（１０００℃以上）の熱処理を行い、ＣＯＰオリジンに
内壁酸化膜を形成させて酸化膜耐圧を向上させ、鏡面研
磨した後、第二段階の高温酸化（１０００℃以上）を行
い、表面全面に酸化膜を設け、その後当該酸化膜を除去
することにより、欠陥ピットを平坦化できかつ欠陥ピッ
トの痕跡をもほぼ消滅させて、酸化膜耐圧を向上させ
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、シリコンウェー
ハ製造プロセスにおいて、Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ（Ｃ
Ｚ）法により成長させたシリコン単結晶インゴットを円
盤状のウェーハへ切り出した工程から鏡面研磨を行う以
前の工程で高温（１０００℃以上）の熱処理を行った後
に、鏡面研磨後、高温酸化（１０００℃以上）を行うこ
とにより、ウェーハ加工時に露出して酸化膜耐圧特性を
劣化させる長径０．２μｍ以下のピットの痕跡を消滅さ
せて、酸化膜耐圧を向上させた半導体シリコンウェーハ
とその製造方法に関する。
ハ製造プロセスにおいて、Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ（Ｃ
Ｚ）法により成長させたシリコン単結晶インゴットを円
盤状のウェーハへ切り出した工程から鏡面研磨を行う以
前の工程で高温（１０００℃以上）の熱処理を行った後
に、鏡面研磨後、高温酸化（１０００℃以上）を行うこ
とにより、ウェーハ加工時に露出して酸化膜耐圧特性を
劣化させる長径０．２μｍ以下のピットの痕跡を消滅さ
せて、酸化膜耐圧を向上させた半導体シリコンウェーハ
とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】今日の半導体デバイスの製造に用いられ
るシリコン単結晶基板は、主にチョクラルスキー法（以
下ＣＺ法）により製造されている。ＬＳＩ等のＭＯＳ型
高集積半導体デバイスの基本構造はＭＯＳキャパシタ等
であり、これらのゲート部にはシリコン単結晶基板を熱
酸化して形成した厚さ数１０ｎｍの薄い酸化膜が用いら
れる。このゲート酸化膜の絶縁耐圧特性は、用いられる
シリコン単結晶基板の結晶品質に強く依存しており、こ
の結晶品質が高集積半導体デバイスの信頼性及び歩留ま
りを大きく左右している。
るシリコン単結晶基板は、主にチョクラルスキー法（以
下ＣＺ法）により製造されている。ＬＳＩ等のＭＯＳ型
高集積半導体デバイスの基本構造はＭＯＳキャパシタ等
であり、これらのゲート部にはシリコン単結晶基板を熱
酸化して形成した厚さ数１０ｎｍの薄い酸化膜が用いら
れる。このゲート酸化膜の絶縁耐圧特性は、用いられる
シリコン単結晶基板の結晶品質に強く依存しており、こ
の結晶品質が高集積半導体デバイスの信頼性及び歩留ま
りを大きく左右している。
【０００３】一般に、ＣＺ法によるシリコン単結晶基板
上に形成されたＭＯＳキャパシタの酸化膜耐圧特性はエ
ピタキシャル成長基板あるいはフローティングゾーン法
（以降ＦＺ法という）で製造されたウェーハと比べると
著しく劣っていた。
上に形成されたＭＯＳキャパシタの酸化膜耐圧特性はエ
ピタキシャル成長基板あるいはフローティングゾーン法
（以降ＦＺ法という）で製造されたウェーハと比べると
著しく劣っていた。
【０００４】ＣＺ法による単結晶育成時に酸化膜耐圧特
性を改善する方法として、結晶成長速度が０．８ｍｍ／
ｍｉｎ以下の低速で結晶育成することにより、シリコン
単結晶基板の酸化膜耐圧特性を大幅に改善できることが
提案（特開平２−２６７１９５号）されているが、引き
上げ速度を遅くすることはシリコン単結晶の生産性を大
幅に低下させることになる。
性を改善する方法として、結晶成長速度が０．８ｍｍ／
ｍｉｎ以下の低速で結晶育成することにより、シリコン
単結晶基板の酸化膜耐圧特性を大幅に改善できることが
提案（特開平２−２６７１９５号）されているが、引き
上げ速度を遅くすることはシリコン単結晶の生産性を大
幅に低下させることになる。
【０００５】また、シリコン単結晶中のａｓ ｇｒｏｗ
ｎ欠陥の低減方法として、１１５０〜１０００℃までの
温度範囲における冷却速度を２．０℃／ｍｉｎ以下とし
て結晶成長を行わせることが提案（特開平８−１２４９
３号）されているが、いずれの条件で結晶育成を行って
もａｓ ｇｒｏｗｎ欠陥を完全に無くすことは不可能で
ある。
ｎ欠陥の低減方法として、１１５０〜１０００℃までの
温度範囲における冷却速度を２．０℃／ｍｉｎ以下とし
て結晶成長を行わせることが提案（特開平８−１２４９
３号）されているが、いずれの条件で結晶育成を行って
もａｓ ｇｒｏｗｎ欠陥を完全に無くすことは不可能で
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】出願人は、酸化膜耐圧特
性に影響を及ぼすａｓ ｇｒｏｗｎ欠陥が形成される温
度範囲において、欠陥の形成は１１３５℃で始まり１１
００℃で完了すること、欠陥の形状は結晶内部に存在す
る場合には、図２Ｂに示すごとく、内部が空洞で八面体
を基本構造とした多面体であること、及びウェーハの状
態に加工した後に表面に露出した場合には、図２Ａに示
すごとく、四角錐形状の凹形状のピットであり、直径が
０．１〜０．２μｍであること、ウェーハへ切り出した
後、鏡面研磨、ウェーハ洗浄を施して表面に現れる欠陥
ピット（ＣＯＰ（ＣｒｙｓｔａｌＯｒｉｇｉｎａｔｅｄ
Ｐａｒｔｉｃｌｅ））が酸化膜耐圧特性に影響を及ぼ
していたという知見に基づいて、ウェーハへの切り出し
を行ってから鏡面研磨を行う以前に、１０００℃以上の
高温熱処理を施すことにより、内部が空洞で八面体を基
本構造とした多面体形状からなる欠陥の内壁に酸化膜を
形成でき、同様に酸化膜耐圧特性が向上することを提案
（特願平８−２４５５７７号）した。
性に影響を及ぼすａｓ ｇｒｏｗｎ欠陥が形成される温
度範囲において、欠陥の形成は１１３５℃で始まり１１
００℃で完了すること、欠陥の形状は結晶内部に存在す
る場合には、図２Ｂに示すごとく、内部が空洞で八面体
を基本構造とした多面体であること、及びウェーハの状
態に加工した後に表面に露出した場合には、図２Ａに示
すごとく、四角錐形状の凹形状のピットであり、直径が
０．１〜０．２μｍであること、ウェーハへ切り出した
後、鏡面研磨、ウェーハ洗浄を施して表面に現れる欠陥
ピット（ＣＯＰ（ＣｒｙｓｔａｌＯｒｉｇｉｎａｔｅｄ
Ｐａｒｔｉｃｌｅ））が酸化膜耐圧特性に影響を及ぼ
していたという知見に基づいて、ウェーハへの切り出し
を行ってから鏡面研磨を行う以前に、１０００℃以上の
高温熱処理を施すことにより、内部が空洞で八面体を基
本構造とした多面体形状からなる欠陥の内壁に酸化膜を
形成でき、同様に酸化膜耐圧特性が向上することを提案
（特願平８−２４５５７７号）した。
【０００７】すなわち、出願人は、ＣＺ法により成長さ
せたシリコン単結晶インゴットから鏡面ウェーハを従来
の方法により製造した場合、ウェーハ上にＣＯＰが存在
し、そのＣＯＰは酸化膜耐圧劣化の要因となり、酸化膜
耐圧を向上させる方法として、酸化によりＣＯＰ形状を
変化させることやＣＯＰの原因となる欠陥（ＣＯＰオリ
ジン）の内壁に酸化膜を形成させることを提案した。
せたシリコン単結晶インゴットから鏡面ウェーハを従来
の方法により製造した場合、ウェーハ上にＣＯＰが存在
し、そのＣＯＰは酸化膜耐圧劣化の要因となり、酸化膜
耐圧を向上させる方法として、酸化によりＣＯＰ形状を
変化させることやＣＯＰの原因となる欠陥（ＣＯＰオリ
ジン）の内壁に酸化膜を形成させることを提案した。
【０００８】しかし、発明者らは、酸化膜耐圧を向上さ
せる方法として、酸化によりＣＯＰ形状を変化させる場
合、ＣＯＰは依然として残っており、酸化膜耐圧特性の
向上度は小さく、また、ＣＯＰ内壁の酸化膜は、後の工
程で酸化膜が除去される可能性があること、また、この
欠陥ピットが鏡面研摩で消失したとしても、まだ欠陥ピ
ットの痕跡が５０〜１００ｎｍ程度残るために、これに
起因する酸化膜耐圧特性の劣化が依然として存在するこ
とを知見した。
せる方法として、酸化によりＣＯＰ形状を変化させる場
合、ＣＯＰは依然として残っており、酸化膜耐圧特性の
向上度は小さく、また、ＣＯＰ内壁の酸化膜は、後の工
程で酸化膜が除去される可能性があること、また、この
欠陥ピットが鏡面研摩で消失したとしても、まだ欠陥ピ
ットの痕跡が５０〜１００ｎｍ程度残るために、これに
起因する酸化膜耐圧特性の劣化が依然として存在するこ
とを知見した。
【０００９】この発明は、ＣＺ単結晶において、結晶内
に存在する内部が空洞で８面体を基本構造とするＣＯＰ
オリジンは単結晶を引き上げた時点で単結晶内部に存在
しており、この欠陥は鏡面研磨を行った時に凹状のピッ
トとしてウェーハ表面に顕在化して酸化膜耐圧を劣化さ
せることに鑑み、ＣＯＰオリジンに内壁酸化膜を形成さ
せて酸化膜耐圧を向上させることは勿論、鏡面研磨した
後に欠陥ピットを平坦化できることかつ欠陥ピットの痕
跡をもほぼ消滅させて、酸化膜耐圧を向上させた半導体
シリコンウェーハとその製造方法の提供を目的としてい
る。
に存在する内部が空洞で８面体を基本構造とするＣＯＰ
オリジンは単結晶を引き上げた時点で単結晶内部に存在
しており、この欠陥は鏡面研磨を行った時に凹状のピッ
トとしてウェーハ表面に顕在化して酸化膜耐圧を劣化さ
せることに鑑み、ＣＯＰオリジンに内壁酸化膜を形成さ
せて酸化膜耐圧を向上させることは勿論、鏡面研磨した
後に欠陥ピットを平坦化できることかつ欠陥ピットの痕
跡をもほぼ消滅させて、酸化膜耐圧を向上させた半導体
シリコンウェーハとその製造方法の提供を目的としてい
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】発明者らは、ＣＺ単結晶
におけるＣＯＰオリジン並びにＣＯＰ、さらにはＣＯＰ
の痕跡に起因する酸化膜耐圧の劣化を防止するため、ウ
ェーハ表面に顕在化したＣＯＰ並びにその痕跡を消滅さ
せる方法について種々検討した結果、まず、 １）ＣＺシリコン単結晶インゴットよりウェーハを切り
出す工程から鏡面研磨を行う以前に、結晶内に存在する
ＣＯＰオリジンの内壁に酸化膜を２０ｎｍ以上成長させ
るための１０００℃以上の高温熱処理を行う、 ２）鏡面研磨を行い、露出した欠陥ピットの内壁部分に
酸化膜を残存させる、 ３）さらに、２）の状態で更に高温酸化を行いＣＯＰが
存在した部分を平坦化する、 ４）酸化膜を除去する工程を施すことにより、 酸化膜耐圧を向上させることが可能であることを知見し
て、この発明を完成した。
におけるＣＯＰオリジン並びにＣＯＰ、さらにはＣＯＰ
の痕跡に起因する酸化膜耐圧の劣化を防止するため、ウ
ェーハ表面に顕在化したＣＯＰ並びにその痕跡を消滅さ
せる方法について種々検討した結果、まず、 １）ＣＺシリコン単結晶インゴットよりウェーハを切り
出す工程から鏡面研磨を行う以前に、結晶内に存在する
ＣＯＰオリジンの内壁に酸化膜を２０ｎｍ以上成長させ
るための１０００℃以上の高温熱処理を行う、 ２）鏡面研磨を行い、露出した欠陥ピットの内壁部分に
酸化膜を残存させる、 ３）さらに、２）の状態で更に高温酸化を行いＣＯＰが
存在した部分を平坦化する、 ４）酸化膜を除去する工程を施すことにより、 酸化膜耐圧を向上させることが可能であることを知見し
て、この発明を完成した。
【００１１】すなわち、この発明は、シリコンウェーハ
製造プロセスにおいてチョクラルスキー法により成長さ
せたシリコン単結晶インゴットを、ウェーハを切り出す
工程から鏡面研磨を行う以前の工程で第一段階の高温
（１０００℃以上）の熱処理を行い、結晶内に存在し内
部が空洞で八面体を基本構造とした多面体形状からなる
欠陥内並びに該欠陥が表面に露出して形成された欠陥ピ
ット内に酸化物を成長させ、次いで鏡面研磨後、第二段
階の高温酸化（１０００℃以上）を行い、欠陥が表面に
露出して形成された欠陥ピット内を含む表面全面に酸化
膜を設け、その後当該酸化膜を除去する工程を経てウェ
ーハ表面に前記ピットに起因する痕跡を有しない酸化膜
耐圧特性のすぐれた半導体シリコンウェーハとその製造
方法である。
製造プロセスにおいてチョクラルスキー法により成長さ
せたシリコン単結晶インゴットを、ウェーハを切り出す
工程から鏡面研磨を行う以前の工程で第一段階の高温
（１０００℃以上）の熱処理を行い、結晶内に存在し内
部が空洞で八面体を基本構造とした多面体形状からなる
欠陥内並びに該欠陥が表面に露出して形成された欠陥ピ
ット内に酸化物を成長させ、次いで鏡面研磨後、第二段
階の高温酸化（１０００℃以上）を行い、欠陥が表面に
露出して形成された欠陥ピット内を含む表面全面に酸化
膜を設け、その後当該酸化膜を除去する工程を経てウェ
ーハ表面に前記ピットに起因する痕跡を有しない酸化膜
耐圧特性のすぐれた半導体シリコンウェーハとその製造
方法である。
【００１２】また、この発明は、上記構成の製造方法に
おいて、長径０．２μｍ以下のピット内の内壁に２０ｎ
ｍ以上の厚みの酸化膜を設ける半導体シリコンウェーハ
とその製造方法である。
おいて、長径０．２μｍ以下のピット内の内壁に２０ｎ
ｍ以上の厚みの酸化膜を設ける半導体シリコンウェーハ
とその製造方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】この発明において、ＣＯＰ欠陥内
壁に酸化膜を形成するため、ＣＺ法によりシリコン単結
晶を育成後、ウェーハへの切り出しを行ってから鏡面研
磨を行うまでに、１０００℃以上の高温熱処理を施すこ
とを特徴としている。高温熱処理時の温度を１０００℃
以上としたのは、１０００℃未満、例えば９５０℃では
２０ｎｍ以上の酸化膜を形成するのに１０００℃場合の
１０倍近くの時間を要し、かつ酸素析出物が生成して好
ましくないためである。
壁に酸化膜を形成するため、ＣＺ法によりシリコン単結
晶を育成後、ウェーハへの切り出しを行ってから鏡面研
磨を行うまでに、１０００℃以上の高温熱処理を施すこ
とを特徴としている。高温熱処理時の温度を１０００℃
以上としたのは、１０００℃未満、例えば９５０℃では
２０ｎｍ以上の酸化膜を形成するのに１０００℃場合の
１０倍近くの時間を要し、かつ酸素析出物が生成して好
ましくないためである。
【００１４】この発明において、１０００℃以上の高温
熱処理によるＣＯＰ欠陥内壁に形成された酸化膜は、処
理時間並びに処理温度によってその膜厚の制御が可能で
あり、雰囲気も酸化性雰囲気の他、窒素ガスやアルゴン
ガス、水素ガスのみの非酸化性雰囲気であっても同様に
膜厚の制御が可能である。また、膜厚の制御は酸素濃度
により僅かな差が見られるが、９〜１８×１０17ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3の範囲であれば、ほぼ同等の成膜レイトで
酸化膜の形成が可能である。また、長径０．２μｍ以下
のピット内の内壁に設ける酸化膜の厚みを２０ｎｍ以上
とするのは、酸化膜の厚みが１０ｎｍ以上であればこの
発明の作用効果を奏するが、特に２０ｎｍ以上であれ
ば、実施例に示すごとくピットに起因する痕跡の消滅効
果が顕著で好ましいことによる。さらに、好ましくは、
２０ｎｍ〜１００ｎｍである。
熱処理によるＣＯＰ欠陥内壁に形成された酸化膜は、処
理時間並びに処理温度によってその膜厚の制御が可能で
あり、雰囲気も酸化性雰囲気の他、窒素ガスやアルゴン
ガス、水素ガスのみの非酸化性雰囲気であっても同様に
膜厚の制御が可能である。また、膜厚の制御は酸素濃度
により僅かな差が見られるが、９〜１８×１０17ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3の範囲であれば、ほぼ同等の成膜レイトで
酸化膜の形成が可能である。また、長径０．２μｍ以下
のピット内の内壁に設ける酸化膜の厚みを２０ｎｍ以上
とするのは、酸化膜の厚みが１０ｎｍ以上であればこの
発明の作用効果を奏するが、特に２０ｎｍ以上であれ
ば、実施例に示すごとくピットに起因する痕跡の消滅効
果が顕著で好ましいことによる。さらに、好ましくは、
２０ｎｍ〜１００ｎｍである。
【００１５】この発明において、鏡面研磨は公知のメカ
ノケミカル研磨方法が採用でき、片面、両面研磨のいず
れであってもよい。
ノケミカル研磨方法が採用でき、片面、両面研磨のいず
れであってもよい。
【００１６】この発明において、高温酸化熱処理は、鏡
面研磨後に欠陥ピットの内壁部分には酸化膜はそのまま
残っている状態で更に高温酸化を行うもので、ＣＯＰが
存在した部分を平坦化することにより酸化膜耐圧を向上
させるものである。このピットの平坦化は内壁部の酸化
膜によって酸素の拡散が抑制されることによって起こ
る。
面研磨後に欠陥ピットの内壁部分には酸化膜はそのまま
残っている状態で更に高温酸化を行うもので、ＣＯＰが
存在した部分を平坦化することにより酸化膜耐圧を向上
させるものである。このピットの平坦化は内壁部の酸化
膜によって酸素の拡散が抑制されることによって起こ
る。
【００１７】また、高温酸化熱処理温度を１０００℃以
上に限定した理由は、低温熱処理を長時間することによ
り結晶内部の酸素析出核が増加し結晶の品質低下を招く
ことによる。好ましくは、１０００℃〜１２８０℃であ
る。熱処理雰囲気は、酸素を含んだ雰囲気が好ましく、
酸素濃度は１０％〜１００％が好ましい。
上に限定した理由は、低温熱処理を長時間することによ
り結晶内部の酸素析出核が増加し結晶の品質低下を招く
ことによる。好ましくは、１０００℃〜１２８０℃であ
る。熱処理雰囲気は、酸素を含んだ雰囲気が好ましく、
酸素濃度は１０％〜１００％が好ましい。
【００１８】この発明において、酸化膜を除去する方法
としては、フッ酸に浸漬する方法がよい。
としては、フッ酸に浸漬する方法がよい。
【００１９】
実施例１ この発明の製造工程を説明すると、まず、ＣＺシリコン
単結晶インゴットより切り出した下記性状のウェーハに
高温熱処理を施した後、鏡面研磨を行い、図１Ａに示す
ごとく、露出した欠陥ピットの内壁部分に酸化膜を残存
させ、さらに、この状態で高温酸化熱処理を行いＣＯＰ
が存在した部分を平坦化する処理を行い、次いで、フッ
酸に浸漬して酸化膜を除去する工程、すなわち、図１Ｂ
に第二段目の高温酸化後のＣＯＰの断面の模式図に示す
斜線部分の酸化膜をフッ酸にて除去する。
単結晶インゴットより切り出した下記性状のウェーハに
高温熱処理を施した後、鏡面研磨を行い、図１Ａに示す
ごとく、露出した欠陥ピットの内壁部分に酸化膜を残存
させ、さらに、この状態で高温酸化熱処理を行いＣＯＰ
が存在した部分を平坦化する処理を行い、次いで、フッ
酸に浸漬して酸化膜を除去する工程、すなわち、図１Ｂ
に第二段目の高温酸化後のＣＯＰの断面の模式図に示す
斜線部分の酸化膜をフッ酸にて除去する。
【００２０】使用したシリコンウェーハは６インチ、Ｃ
Ｚ、ｐ（１００）、酸素濃度１４．０〜１６．０×１０
17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3（ＡＳＴＭ Ｆ−１２１，１９７
９）、比抵抗１１．５〜１５．５Ωｃｍである。熱処理
雰囲気はいずれもドライ酸素を使用した。
Ｚ、ｐ（１００）、酸素濃度１４．０〜１６．０×１０
17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3（ＡＳＴＭ Ｆ−１２１，１９７
９）、比抵抗１１．５〜１５．５Ωｃｍである。熱処理
雰囲気はいずれもドライ酸素を使用した。
【００２１】鏡面研磨前の第一段の高温熱処理条件を種
々変更して、内壁に生成させる酸化膜の厚みを５〜２５
ｎｍと変化させ、また、第二段高温酸化熱処理条件を種
々変更して、酸化膜厚みを変化させ、各ウェーハの欠陥
ピット（ＣＯＰ）形状のＡＦＭ観察データを示す。ＡＦ
Ｍ観察データのグラフ図内のａは第一段熱処理及び鏡面
研磨後、ｂは第二段高温酸化後、ｃはさらにその後のＨ
Ｆ処理後の同点のＣＯＰ形状のＡＦＭデータを示す。な
お、図５Ａに工程中での熱処理が無い場合のＣＯＰ形状
のＡＦＭ観察データを示す。
々変更して、内壁に生成させる酸化膜の厚みを５〜２５
ｎｍと変化させ、また、第二段高温酸化熱処理条件を種
々変更して、酸化膜厚みを変化させ、各ウェーハの欠陥
ピット（ＣＯＰ）形状のＡＦＭ観察データを示す。ＡＦ
Ｍ観察データのグラフ図内のａは第一段熱処理及び鏡面
研磨後、ｂは第二段高温酸化後、ｃはさらにその後のＨ
Ｆ処理後の同点のＣＯＰ形状のＡＦＭデータを示す。な
お、図５Ａに工程中での熱処理が無い場合のＣＯＰ形状
のＡＦＭ観察データを示す。
【００２２】図４Ａに示す例は、第一段高温熱処理条件
が９５０℃×６時間、第二段高温酸化熱処理条件が１０
００℃×２．５時間の場合で、ＣＯＰの酸化膜厚みが約
５ｎｍ、表面酸化膜厚みが約１００ｎｍであり、酸化膜
除去後のＣＯＰの痕跡が大きいことが分かる。
が９５０℃×６時間、第二段高温酸化熱処理条件が１０
００℃×２．５時間の場合で、ＣＯＰの酸化膜厚みが約
５ｎｍ、表面酸化膜厚みが約１００ｎｍであり、酸化膜
除去後のＣＯＰの痕跡が大きいことが分かる。
【００２３】図４Ｂに示す例は、第一段高温熱処理条件
が９５０℃×６時間、第二段高温酸化熱処理条件が１２
００℃×１時間の場合で、ＣＯＰの酸化膜厚みが約５ｎ
ｍ、表面酸化膜厚みが約３００ｎｍであり、酸化膜除去
後のＣＯＰの痕跡が大きいことが分かる。
が９５０℃×６時間、第二段高温酸化熱処理条件が１２
００℃×１時間の場合で、ＣＯＰの酸化膜厚みが約５ｎ
ｍ、表面酸化膜厚みが約３００ｎｍであり、酸化膜除去
後のＣＯＰの痕跡が大きいことが分かる。
【００２４】図３Ｂに示す例は、第一段高温熱処理条件
が１０００℃×１時間、第二段高温酸化熱処理条件が１
２００℃×１時間の場合で、ＣＯＰの酸化膜厚みが約１
０ｎｍ、表面酸化膜厚みが約３００ｎｍであり、酸化膜
除去後のＣＯＰの痕跡は僅かに残る程度である。
が１０００℃×１時間、第二段高温酸化熱処理条件が１
２００℃×１時間の場合で、ＣＯＰの酸化膜厚みが約１
０ｎｍ、表面酸化膜厚みが約３００ｎｍであり、酸化膜
除去後のＣＯＰの痕跡は僅かに残る程度である。
【００２５】図３Ａに示す例は、第一段高温熱処理条件
が１０００℃×２時間、第二段高温酸化熱処理条件が１
０００℃×６時間の場合で、ＣＯＰの酸化膜厚みが約２
０ｎｍ、表面酸化膜厚みが約２００ｎｍであり、酸化膜
除去後のＣＯＰの痕跡は消滅していることが分かる。
が１０００℃×２時間、第二段高温酸化熱処理条件が１
０００℃×６時間の場合で、ＣＯＰの酸化膜厚みが約２
０ｎｍ、表面酸化膜厚みが約２００ｎｍであり、酸化膜
除去後のＣＯＰの痕跡は消滅していることが分かる。
【００２６】実施例２ 実施例１で、第一段高温熱処理条件が１２００℃×１時
間、第二段高温酸化熱処理条件が１２００℃×１時間の
場合で、ＣＯＰの酸化膜厚みが約１００ｎｍ（ＣＯＰが
完全に酸化膜で充填された状態）、表面酸化膜厚みが約
３００ｎｍとなした場合は、図５ＢのＣＯＰ形状のＡＦ
Ｍ観察データに示ごとく、図５Ａに示す工程中での熱処
理が無い場合のＣＯＰはもちろん、ＣＯＰの痕跡も消滅
していることが分かる。
間、第二段高温酸化熱処理条件が１２００℃×１時間の
場合で、ＣＯＰの酸化膜厚みが約１００ｎｍ（ＣＯＰが
完全に酸化膜で充填された状態）、表面酸化膜厚みが約
３００ｎｍとなした場合は、図５ＢのＣＯＰ形状のＡＦ
Ｍ観察データに示ごとく、図５Ａに示す工程中での熱処
理が無い場合のＣＯＰはもちろん、ＣＯＰの痕跡も消滅
していることが分かる。
【００２７】上記のシリコンウェーハを用いて酸化膜耐
圧特性を評価するために、酸化膜厚２５ｎｍ、ｎ+ポリ
シリコン電極材料を使用し、電極面積８ｍｍ2のＭＯＳ
ダイオードの配列を作製し、測定方法は電圧をステップ
状に掃引し電流を測定する方法により行った。良品率は
測定個数を分母、良品数を分子としてパーセントで表し
ている。良品の定義は８又は１１ＭＶ／ｃｍの電界まで
保持できたものを良品としている。
圧特性を評価するために、酸化膜厚２５ｎｍ、ｎ+ポリ
シリコン電極材料を使用し、電極面積８ｍｍ2のＭＯＳ
ダイオードの配列を作製し、測定方法は電圧をステップ
状に掃引し電流を測定する方法により行った。良品率は
測定個数を分母、良品数を分子としてパーセントで表し
ている。良品の定義は８又は１１ＭＶ／ｃｍの電界まで
保持できたものを良品としている。
【００２８】図６より工程中にこの発明による二段階熱
処理を行うことにより、酸化膜耐圧が向上することが明
らかである。
処理を行うことにより、酸化膜耐圧が向上することが明
らかである。
【００２９】
【発明の効果】この発明は、ＣＺ単結晶において、引き
上げた時点で単結晶内に存在して、スライスや鏡面研磨
を行った時に凹状のピットとしてウェーハ表面に顕在化
して酸化膜耐圧を劣化させる欠陥ピット（ＣＯＰ）の問
題を、鏡面研磨前に第一段高温熱処理してＣＯＰオリジ
ンに内壁酸化膜を形成させて酸化膜耐圧を向上させると
ともに、鏡面研磨した後に第二段高温酸化熱処理を施し
て欠陥ピットを平坦化し、表面酸化膜の除去後に欠陥ピ
ットの痕跡をもほぼ消滅させて、酸化膜耐圧を向上させ
ることができ、高品質の半導体シリコンウェーハを安定
的に提供できる。
上げた時点で単結晶内に存在して、スライスや鏡面研磨
を行った時に凹状のピットとしてウェーハ表面に顕在化
して酸化膜耐圧を劣化させる欠陥ピット（ＣＯＰ）の問
題を、鏡面研磨前に第一段高温熱処理してＣＯＰオリジ
ンに内壁酸化膜を形成させて酸化膜耐圧を向上させると
ともに、鏡面研磨した後に第二段高温酸化熱処理を施し
て欠陥ピットを平坦化し、表面酸化膜の除去後に欠陥ピ
ットの痕跡をもほぼ消滅させて、酸化膜耐圧を向上させ
ることができ、高品質の半導体シリコンウェーハを安定
的に提供できる。
【図１】この発明の製造工程を説明するためのウェーハ
のＣＯＰの断面の模式図であり、Ａは第一段高温熱処理
並びに鏡面研磨後、Ｂは二段目の高温酸化熱処理後を示
す。
のＣＯＰの断面の模式図であり、Ａは第一段高温熱処理
並びに鏡面研磨後、Ｂは二段目の高温酸化熱処理後を示
す。
【図２】ＡはＣＯＰ欠陥のＡＦＭ像より図示した斜視図
であり、ＢはＡ図より推定した内部が空洞で八面体を基
本構造とした多面体形状からなる欠陥の斜視図である。
であり、ＢはＡ図より推定した内部が空洞で八面体を基
本構造とした多面体形状からなる欠陥の斜視図である。
【図３】ＡとＢはウェーハの欠陥ピット（ＣＯＰ）形状
のＡＦＭ観察データを示すグラフであり、グラフ内のａ
は第一段熱処理及び鏡面研磨後、ｂは第二段高温酸化
後、ｃはさらにその後のＨＦ処理後の同点のＣＯＰ形状
のＡＦＭデータを示す。
のＡＦＭ観察データを示すグラフであり、グラフ内のａ
は第一段熱処理及び鏡面研磨後、ｂは第二段高温酸化
後、ｃはさらにその後のＨＦ処理後の同点のＣＯＰ形状
のＡＦＭデータを示す。
【図４】ＡとＢはウェーハの欠陥ピット（ＣＯＰ）形状
のＡＦＭ観察データを示すグラフであり、グラフ内のａ
は第一段熱処理及び鏡面研磨後、ｂは第二段高温酸化
後、ｃはさらにその後のＨＦ処理後の同点のＣＯＰ形状
のＡＦＭデータを示す。
のＡＦＭ観察データを示すグラフであり、グラフ内のａ
は第一段熱処理及び鏡面研磨後、ｂは第二段高温酸化
後、ｃはさらにその後のＨＦ処理後の同点のＣＯＰ形状
のＡＦＭデータを示す。
【図５】Ａはウェーハの製造工程中での熱処理が無い場
合のＣＯＰ形状のＡＦＭ観察データを示すグラフであ
り、Ｂはウェーハの欠陥ピット（ＣＯＰ）形状のＡＦＭ
観察データを示すグラフであり、グラフ内のａは第一段
熱処理及び鏡面研磨後、ｂは第二段高温酸化後、ｃはさ
らにその後のＨＦ処理後の同点のＣＯＰ形状のＡＦＭデ
ータを示す。
合のＣＯＰ形状のＡＦＭ観察データを示すグラフであ
り、Ｂはウェーハの欠陥ピット（ＣＯＰ）形状のＡＦＭ
観察データを示すグラフであり、グラフ内のａは第一段
熱処理及び鏡面研磨後、ｂは第二段高温酸化後、ｃはさ
らにその後のＨＦ処理後の同点のＣＯＰ形状のＡＦＭデ
ータを示す。
【図６】良品率を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項１】 シリコンウェーハ製造プロセスにおいて
チョクラルスキー法により成長させたシリコン単結晶イ
ンゴットを、ウェーハを切り出す工程から鏡面研磨を行
う以前の工程で第一段階の高温（１０００℃以上）の熱
処理を行い、結晶内に存在し内部が空洞で八面体を基本
構造とした多面体形状からなる欠陥内に酸化物を成長さ
せ、次いで鏡面研磨後、第二段階の高温酸化（１０００
℃以上）を行い、欠陥が表面に露出して形成された欠陥
ピット内を含む表面全面に酸化膜を設け、その後当該酸
化膜を除去する工程を経てウェーハ表面に前記ピットに
起因する痕跡を有しない酸化膜耐圧特性のすぐれた半導
体シリコンウェーハとその製造方法。 - 【請求項２】 請求項１において、長径０．２μｍ以下
のピット内の内壁に２０ｎｍ以上の厚みの酸化膜を設け
る半導体シリコンウェーハとその製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6554997A JPH10247630A (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | 半導体シリコンウェーハとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6554997A JPH10247630A (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | 半導体シリコンウェーハとその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10247630A true JPH10247630A (ja) | 1998-09-14 |
Family
ID=13290214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6554997A Pending JPH10247630A (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | 半導体シリコンウェーハとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10247630A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2347266A (en) * | 1999-02-02 | 2000-08-30 | Nec Corp | Removing crystal oriented particle defects from Czochrlaski silicon |
| WO2005031840A1 (de) * | 2003-09-25 | 2005-04-07 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur beseitigung der auswirkungen von defekten auf wafern |
-
1997
- 1997-03-03 JP JP6554997A patent/JPH10247630A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2347266A (en) * | 1999-02-02 | 2000-08-30 | Nec Corp | Removing crystal oriented particle defects from Czochrlaski silicon |
| US6448157B1 (en) | 1999-02-02 | 2002-09-10 | Nec Corporation | Fabrication process for a semiconductor device |
| GB2347266B (en) * | 1999-02-02 | 2002-10-16 | Nec Corp | Semiconductor device and fabrication process therefor |
| WO2005031840A1 (de) * | 2003-09-25 | 2005-04-07 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur beseitigung der auswirkungen von defekten auf wafern |
| CN100442453C (zh) * | 2003-09-25 | 2008-12-10 | 英飞凌科技股份公司 | 消除晶片上缺陷的影响的方法 |
| US7704853B2 (en) | 2003-09-25 | 2010-04-27 | Infineon Technologies Ag | Method for the elimination of the effects of defects on wafers |
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