JPH11111724A - 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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- JPH11111724A JPH11111724A JP9265720A JP26572097A JPH11111724A JP H11111724 A JPH11111724 A JP H11111724A JP 9265720 A JP9265720 A JP 9265720A JP 26572097 A JP26572097 A JP 26572097A JP H11111724 A JPH11111724 A JP H11111724A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 酸化膜から酸素原子が内方拡散する酸化膜効
果を有効に抑制して、半導体基板の表層部における酸素
濃度を低減することができる半導体装置の製造方法を提
供する。 【解決手段】 酸化膜が形成された半導体基板を１００
０℃以上の温度で熱処理する熱処理工程の後、熱処理工
程の温度から降温する際に、約１０００℃以上の範囲で
は、第１の降温レートで降温し、約１０００℃以下の範
囲では、第１の降温レートよりも小さい第２の降温レー
トで降温し、約９００℃以下の範囲では、第２の降温レ
ートよりも大きい第３の降温レートで降温する。
果を有効に抑制して、半導体基板の表層部における酸素
濃度を低減することができる半導体装置の製造方法を提
供する。 【解決手段】 酸化膜が形成された半導体基板を１００
０℃以上の温度で熱処理する熱処理工程の後、熱処理工
程の温度から降温する際に、約１０００℃以上の範囲で
は、第１の降温レートで降温し、約１０００℃以下の範
囲では、第１の降温レートよりも小さい第２の降温レー
トで降温し、約９００℃以下の範囲では、第２の降温レ
ートよりも大きい第３の降温レートで降温する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化膜が形成され
た半導体基板を熱処理する熱処理工程を有する半導体装
置の製造方法に関する。
た半導体基板を熱処理する熱処理工程を有する半導体装
置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体基板には、もともと種々の不純物
やそれらに起因する微小な結晶欠陥が内包されている。
結晶欠陥には、例えば、不純物としての酸素に起因する
微小欠陥として酸素析出核がある。不純物酸素の濃度が
高くなると、半導体装置の製造時の熱課程により不純物
の酸素が酸素析出核に凝集して酸素析出物に成長するこ
とがある。この酸素析出物が半導体基板の表層部に存在
すると素子特性が劣化する。特に、半導体デバイスの集
積度の向上に伴い、半導体基板中の酸素析出物の存在が
大きな問題となっている。
やそれらに起因する微小な結晶欠陥が内包されている。
結晶欠陥には、例えば、不純物としての酸素に起因する
微小欠陥として酸素析出核がある。不純物酸素の濃度が
高くなると、半導体装置の製造時の熱課程により不純物
の酸素が酸素析出核に凝集して酸素析出物に成長するこ
とがある。この酸素析出物が半導体基板の表層部に存在
すると素子特性が劣化する。特に、半導体デバイスの集
積度の向上に伴い、半導体基板中の酸素析出物の存在が
大きな問題となっている。
【０００３】このため、半導体基板の表層部における酸
素濃度を低減することが重要な課題となり、酸素外方拡
散のような半導体基板の酸素濃度を低減する技術の重要
性が高くなってきている。
素濃度を低減することが重要な課題となり、酸素外方拡
散のような半導体基板の酸素濃度を低減する技術の重要
性が高くなってきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、酸化膜
が形成された半導体基板の場合、酸素外方拡散のために
熱処理を行っても、ある値以下に酸素濃度を下げること
ができないという問題があった。本願発明者等は、熱処
理時に酸化膜を構成している酸素原子が半導体基板内に
内方拡散する酸化膜効果がその原因であることを見いだ
した（阿部他、第４３回応用物理学会予稿集、２８ａ−
Ｘ−６（１９９６））。しかしながら、酸化膜効果のメ
カニズムは明らかでなく、酸素原子の内方拡散を有効に
阻止できる方策は明らかではなかった。
が形成された半導体基板の場合、酸素外方拡散のために
熱処理を行っても、ある値以下に酸素濃度を下げること
ができないという問題があった。本願発明者等は、熱処
理時に酸化膜を構成している酸素原子が半導体基板内に
内方拡散する酸化膜効果がその原因であることを見いだ
した（阿部他、第４３回応用物理学会予稿集、２８ａ−
Ｘ−６（１９９６））。しかしながら、酸化膜効果のメ
カニズムは明らかでなく、酸素原子の内方拡散を有効に
阻止できる方策は明らかではなかった。
【０００５】本発明の目的は、酸化膜から酸素原子が内
方拡散する酸化膜効果を有効に抑制して、半導体基板の
表層部における酸素濃度を低減することができる半導体
装置の製造方法を提供することにある。
方拡散する酸化膜効果を有効に抑制して、半導体基板の
表層部における酸素濃度を低減することができる半導体
装置の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、酸化膜が形
成された半導体基板を１０００℃以上の温度で熱処理す
る熱処理工程と、前記熱処理工程の温度から降温する降
温工程とを有する半導体装置の製造方法において、前記
降温工程は、約１０００℃以上の範囲では、第１の降温
レートで降温し、約１０００℃以下の範囲では、第１の
降温レートよりも小さい第２の降温レートで降温するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法によって達成され
る。
成された半導体基板を１０００℃以上の温度で熱処理す
る熱処理工程と、前記熱処理工程の温度から降温する降
温工程とを有する半導体装置の製造方法において、前記
降温工程は、約１０００℃以上の範囲では、第１の降温
レートで降温し、約１０００℃以下の範囲では、第１の
降温レートよりも小さい第２の降温レートで降温するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法によって達成され
る。
【０００７】上述した半導体装置の製造方法において、
前記降温工程は、約９００℃以下の範囲では、前記第２
の降温レートよりも大きい第３の降温レートで降温する
ことが望ましい。上記目的は、酸化膜が形成された半導
体基板を約１０００℃以上の温度で熱処理する熱処理工
程と、前記熱処理工程の温度から降温する降温工程とを
有する半導体装置の製造方法において、前記降温工程
は、約１０００℃以上の範囲では、前記降温工程の平均
降温レートよりも大きな降温レートで降温し、約９００
℃以上約１０００℃以下の範囲では、前記平均降温レー
トよりも小さな降温レートで降温することを特徴とする
半導体装置の製造方法によって達成される。
前記降温工程は、約９００℃以下の範囲では、前記第２
の降温レートよりも大きい第３の降温レートで降温する
ことが望ましい。上記目的は、酸化膜が形成された半導
体基板を約１０００℃以上の温度で熱処理する熱処理工
程と、前記熱処理工程の温度から降温する降温工程とを
有する半導体装置の製造方法において、前記降温工程
は、約１０００℃以上の範囲では、前記降温工程の平均
降温レートよりも大きな降温レートで降温し、約９００
℃以上約１０００℃以下の範囲では、前記平均降温レー
トよりも小さな降温レートで降温することを特徴とする
半導体装置の製造方法によって達成される。
【０００８】上記目的は、酸化膜が形成された半導体基
板を１０００℃以上の温度で熱処理する熱処理工程と、
前記熱処理工程の温度から降温する降温工程とを有する
半導体装置の製造方法において、前記降温工程は、約１
０００℃以上の範囲では、約４℃／分以上の降温レート
で降温し、約９００℃以上約１０００℃以下の範囲で
は、約２℃／分以下の降温レートで降温し、約９００℃
以下の範囲では、約４℃／分以上の降温レートで降温す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法によって達成
される。
板を１０００℃以上の温度で熱処理する熱処理工程と、
前記熱処理工程の温度から降温する降温工程とを有する
半導体装置の製造方法において、前記降温工程は、約１
０００℃以上の範囲では、約４℃／分以上の降温レート
で降温し、約９００℃以上約１０００℃以下の範囲で
は、約２℃／分以下の降温レートで降温し、約９００℃
以下の範囲では、約４℃／分以上の降温レートで降温す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法によって達成
される。
【０００９】上述した半導体装置の製造方法において、
前記降温工程は、約１１００℃以上の範囲では、約１０
℃／分以上の降温レートで降温することが望ましい。上
述した半導体装置の製造方法において、前記降温工程
は、約１０５０℃以上約１１００℃以下の範囲では、約
５℃／分以上の降温レートで降温することが望ましい。
前記降温工程は、約１１００℃以上の範囲では、約１０
℃／分以上の降温レートで降温することが望ましい。上
述した半導体装置の製造方法において、前記降温工程
は、約１０５０℃以上約１１００℃以下の範囲では、約
５℃／分以上の降温レートで降温することが望ましい。
【００１０】上述した半導体装置の製造方法において、
前記降温工程は、約８５０℃以下の範囲では、約５℃／
分以上の降温レートで降温することが望ましい。
前記降温工程は、約８５０℃以下の範囲では、約５℃／
分以上の降温レートで降温することが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態による半導体
装置の製造方法について図面を用いて説明する。本願発
明者は、酸化膜を形成したＣＺ（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋ
ｉ）結晶での酸素外方拡散のメカニズムを調べるため、
酸素濃度がほとんどゼロであるＦＺ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ
Ｚｏｎｅ）結晶に酸化膜を形成した試料と、酸化膜が
形成されていないＣＺ結晶の試料とを用意した。これら
試料を不活性ガス中において熱処理した。また、熱処理
温度での状態を保存するため、通常（比較例）の降温処
理をせず、急冷を施した試料も作成した。そして、試料
内部の酸素量を低温赤外吸収法（Ｌｏｗ−ｔｅｍｐｅｒ
ａｔｕｒｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ
ｍｅｔｈｏｄ）で、また酸素濃度分布を二次イオン質
量分析計（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍ
ａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）を用いて測定し
た。
装置の製造方法について図面を用いて説明する。本願発
明者は、酸化膜を形成したＣＺ（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋ
ｉ）結晶での酸素外方拡散のメカニズムを調べるため、
酸素濃度がほとんどゼロであるＦＺ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ
Ｚｏｎｅ）結晶に酸化膜を形成した試料と、酸化膜が
形成されていないＣＺ結晶の試料とを用意した。これら
試料を不活性ガス中において熱処理した。また、熱処理
温度での状態を保存するため、通常（比較例）の降温処
理をせず、急冷を施した試料も作成した。そして、試料
内部の酸素量を低温赤外吸収法（Ｌｏｗ−ｔｅｍｐｅｒ
ａｔｕｒｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ
ｍｅｔｈｏｄ）で、また酸素濃度分布を二次イオン質
量分析計（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍ
ａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）を用いて測定し
た。
【００１２】図１に、低温赤外吸収法による試料内部の
酸素量の測定結果を示す。この測定結果から、ＦＺ結晶
に酸化膜を形成した試料では、１０００℃付近では結晶
内に酸素の進入は観測されないが、これより熱処理温度
を上げていくと、それにつれて結晶内に侵入した酸素量
が多くなることが明らかになった。図２に、ＳＩＭＳに
よる試料内部の酸素濃度分布の測定結果を示す。この測
定結果から、ＦＺ結晶に酸化膜を形成した試料では、熱
処理温度が高いほど結晶表層での酸素濃度が高くなるこ
とがわかった。さらに、比較例のシーケンスで降温した
試料と急冷した試料では表層の酸素濃度プロファイルに
大きな違いが見られた。また、酸化膜を形成していない
ＣＺ結晶では、熱処理温度が高いほど結晶表層での酸素
濃度が低くなることわかった。
酸素量の測定結果を示す。この測定結果から、ＦＺ結晶
に酸化膜を形成した試料では、１０００℃付近では結晶
内に酸素の進入は観測されないが、これより熱処理温度
を上げていくと、それにつれて結晶内に侵入した酸素量
が多くなることが明らかになった。図２に、ＳＩＭＳに
よる試料内部の酸素濃度分布の測定結果を示す。この測
定結果から、ＦＺ結晶に酸化膜を形成した試料では、熱
処理温度が高いほど結晶表層での酸素濃度が高くなるこ
とがわかった。さらに、比較例のシーケンスで降温した
試料と急冷した試料では表層の酸素濃度プロファイルに
大きな違いが見られた。また、酸化膜を形成していない
ＣＺ結晶では、熱処理温度が高いほど結晶表層での酸素
濃度が低くなることわかった。
【００１３】酸化膜を形成したＦＺ結晶を熱処理する
と、図３（ａ）に示すように、熱処理当初は酸化膜から
ＦＺ結晶に酸素原子が内方拡散する（フラックスｆｉ）
が、一方、ＦＺ結晶内に内方拡散された酸素原子が再び
外方拡散する（フラックスｆｏ）現象も同時に起こると
考えられる。また、酸化膜を形成していないＣＺ結晶を
熱処理すると、図３（ｂ）に示すように、酸化膜からの
内方拡散はないので、ＣＺ結晶内部から酸素原子が外方
拡散する（フラックスＦ）現象のみが起こると考えられ
る。
と、図３（ａ）に示すように、熱処理当初は酸化膜から
ＦＺ結晶に酸素原子が内方拡散する（フラックスｆｉ）
が、一方、ＦＺ結晶内に内方拡散された酸素原子が再び
外方拡散する（フラックスｆｏ）現象も同時に起こると
考えられる。また、酸化膜を形成していないＣＺ結晶を
熱処理すると、図３（ｂ）に示すように、酸化膜からの
内方拡散はないので、ＣＺ結晶内部から酸素原子が外方
拡散する（フラックスＦ）現象のみが起こると考えられ
る。
【００１４】したがって、酸化膜を形成したＣＺ結晶の
場合には、図３（ｃ）に示すように、図３（ａ）の現象
と図３（ｂ）の現象が複合して起きていると考えられ、
フラックスｆｉの内方拡散とフラックスｆｏ＋Ｆの外方
拡散が同時に起こっていると考えられる。また、同じ外
方拡散であるから、図３（ａ）の場合も図３（ｂ）の場
合も、フラックスｆｏとフラックスＦの絶対値は内部の
酸素濃度に依存して異なるものの、同様の温度特性であ
ると考えられる。
場合には、図３（ｃ）に示すように、図３（ａ）の現象
と図３（ｂ）の現象が複合して起きていると考えられ、
フラックスｆｉの内方拡散とフラックスｆｏ＋Ｆの外方
拡散が同時に起こっていると考えられる。また、同じ外
方拡散であるから、図３（ａ）の場合も図３（ｂ）の場
合も、フラックスｆｏとフラックスＦの絶対値は内部の
酸素濃度に依存して異なるものの、同様の温度特性であ
ると考えられる。
【００１５】図３に示すメカニズムを前提として、上述
した実験結果は、（１）約１０５０℃以上の温度範囲で
は熱処理温度が高くなると結晶内に侵入する酸素量が多
くなる、（２）１０００℃付近では結晶内に酸素はほと
んど侵入しない、ということを示しており、これら実験
結果から次のような結論１乃至３に至った。 （結論１）約１０５０℃以上の温度範囲ではフラックス
ｆｉがフラックスｆｏよりも大きく、その傾向は温度が
高くなるにしたがって顕著となる。
した実験結果は、（１）約１０５０℃以上の温度範囲で
は熱処理温度が高くなると結晶内に侵入する酸素量が多
くなる、（２）１０００℃付近では結晶内に酸素はほと
んど侵入しない、ということを示しており、これら実験
結果から次のような結論１乃至３に至った。 （結論１）約１０５０℃以上の温度範囲ではフラックス
ｆｉがフラックスｆｏよりも大きく、その傾向は温度が
高くなるにしたがって顕著となる。
【００１６】（結論２）約１０００℃〜１０５０℃の間
にフラックスｆｉとフラックスｆｏの等しくなる温度Ｔ
１が存在する。また、拡散理論より約８００℃〜８５０
℃での酸素の拡散係数は１０００℃のときのそれと比べ
て１／１００程度である。 （結論３）約８００℃〜８５０℃の間に酸素の拡散を無
視できる温度Ｔ２が存在する。
にフラックスｆｉとフラックスｆｏの等しくなる温度Ｔ
１が存在する。また、拡散理論より約８００℃〜８５０
℃での酸素の拡散係数は１０００℃のときのそれと比べ
て１／１００程度である。 （結論３）約８００℃〜８５０℃の間に酸素の拡散を無
視できる温度Ｔ２が存在する。
【００１７】さらに、温度Ｔ１以下ではフラックスｆｏ
がフラックスｆｉよりも大きくなること、つまり、フラ
ックスの反転が起きていることが、図２のＳＩＭＳの結
果からわかる。ＦＺ結晶に熱処理を施した後急冷した試
料と、急冷せず比較例のシーケンスｒで降温している試
料とでは、酸素濃度プロファイルが明らかに異なる。急
冷した試料では酸化膜／シリコン界面に向かって酸素濃
度が単調増加しているのに対して、急冷をしなかった試
料では表層７μｍあたりに極地をもち、そこから界面に
向かって減少していく。このことは降温中に外方拡散で
酸素がＦＺ結晶から出ていくことを意味している。
がフラックスｆｉよりも大きくなること、つまり、フラ
ックスの反転が起きていることが、図２のＳＩＭＳの結
果からわかる。ＦＺ結晶に熱処理を施した後急冷した試
料と、急冷せず比較例のシーケンスｒで降温している試
料とでは、酸素濃度プロファイルが明らかに異なる。急
冷した試料では酸化膜／シリコン界面に向かって酸素濃
度が単調増加しているのに対して、急冷をしなかった試
料では表層７μｍあたりに極地をもち、そこから界面に
向かって減少していく。このことは降温中に外方拡散で
酸素がＦＺ結晶から出ていくことを意味している。
【００１８】問題は、降温中のどの温度でその現象が起
こっているかであるが、それは温度Ｔ１と温度Ｔ２の間
である考えられる。もし、温度Ｔ１と温度Ｔ２の間でも
フラックスｆｉがフラックスｆｏよりも大きいとするな
ら、温度Ｔ２まで降温していく課程で常に酸化膜からＦ
Ｚ結晶中に酸素が外方拡散し続けて、ＦＺ結晶内の酸素
の侵入量は増加し続けるはずである。さらに、温度Ｔ２
以下では酸素がほとんど拡散しないので、ＦＺ結晶から
酸素が外方拡散することはなく、表層で酸素濃度が減少
するはずがない。つまり、温度Ｔ１と温度Ｔ２の間で酸
素が外方拡散していると考えなければ実験結果と矛盾を
生じてしまうのである。このような考察から次の結論４
に至った。
こっているかであるが、それは温度Ｔ１と温度Ｔ２の間
である考えられる。もし、温度Ｔ１と温度Ｔ２の間でも
フラックスｆｉがフラックスｆｏよりも大きいとするな
ら、温度Ｔ２まで降温していく課程で常に酸化膜からＦ
Ｚ結晶中に酸素が外方拡散し続けて、ＦＺ結晶内の酸素
の侵入量は増加し続けるはずである。さらに、温度Ｔ２
以下では酸素がほとんど拡散しないので、ＦＺ結晶から
酸素が外方拡散することはなく、表層で酸素濃度が減少
するはずがない。つまり、温度Ｔ１と温度Ｔ２の間で酸
素が外方拡散していると考えなければ実験結果と矛盾を
生じてしまうのである。このような考察から次の結論４
に至った。
【００１９】（結論４）温度Ｔ１以下ではフラックスｆ
ｏがフラックスｆｉよりも大きくなる。このことから、
図４に示すように、内方拡散のフラックスｆｉと外方拡
散のフラックスｆｏが反転する温度Ｔ１は、おおよそ１
０００℃から１０５０℃の間にあり、酸素原子の拡散を
無視できる温度Ｔ２は、おおよそ８００℃から８５０℃
の間にあるということがわかった。
ｏがフラックスｆｉよりも大きくなる。このことから、
図４に示すように、内方拡散のフラックスｆｉと外方拡
散のフラックスｆｏが反転する温度Ｔ１は、おおよそ１
０００℃から１０５０℃の間にあり、酸素原子の拡散を
無視できる温度Ｔ２は、おおよそ８００℃から８５０℃
の間にあるということがわかった。
【００２０】したがって、本実施形態の降温工程では、
例えば、図５に示すように、１０００℃以上の範囲では
従来よりも降温レートを大きくし（例えば、約４℃／分
以上）、９００℃以上１０００℃以下の範囲では従来よ
りも降温レートを小さくし（例えば、約２℃／分以
下）、９００℃以下の範囲では全降温時間を短く終わら
せるために降温レートを従来よりも大きくする（例え
ば、約４℃／分以上）。
例えば、図５に示すように、１０００℃以上の範囲では
従来よりも降温レートを大きくし（例えば、約４℃／分
以上）、９００℃以上１０００℃以下の範囲では従来よ
りも降温レートを小さくし（例えば、約２℃／分以
下）、９００℃以下の範囲では全降温時間を短く終わら
せるために降温レートを従来よりも大きくする（例え
ば、約４℃／分以上）。
【００２１】更に、１０００℃以上の範囲においても、
温度が高くなるほど降温レートを大きくすることが望ま
しい。例えば、図５に示すように、１０５０℃以上の範
囲では降温レートを更に大きくし（例えば、約５℃／分
以上）、１１００℃以上の範囲では降温レートを更に大
きくする（例えば、約１０℃／分以上）ことが望まし
い。
温度が高くなるほど降温レートを大きくすることが望ま
しい。例えば、図５に示すように、１０５０℃以上の範
囲では降温レートを更に大きくし（例えば、約５℃／分
以上）、１１００℃以上の範囲では降温レートを更に大
きくする（例えば、約１０℃／分以上）ことが望まし
い。
【００２２】また、９００℃以下の範囲においても、温
度が低くなるほど降温レートを大きくすることが望まし
い。例えば、図５に示すように、８５０℃以下の範囲で
は降温レートを更に大きくする（例えば、約５℃／分以
上）ことが望ましい。このように、本実施形態によれ
ば、約１０００℃以上の範囲では降温レートを通常より
も大きくして内方拡散が多い降温時間を短くし、約１０
００℃以下の範囲では降温レートを通常よりも小さくし
て外方拡散が多くなる降温時間を長くなるようにしたの
で、酸化膜から酸素原子が内方拡散する酸化膜効果を有
効に抑制して、半導体基板の表層部における酸素濃度を
低減することができる。
度が低くなるほど降温レートを大きくすることが望まし
い。例えば、図５に示すように、８５０℃以下の範囲で
は降温レートを更に大きくする（例えば、約５℃／分以
上）ことが望ましい。このように、本実施形態によれ
ば、約１０００℃以上の範囲では降温レートを通常より
も大きくして内方拡散が多い降温時間を短くし、約１０
００℃以下の範囲では降温レートを通常よりも小さくし
て外方拡散が多くなる降温時間を長くなるようにしたの
で、酸化膜から酸素原子が内方拡散する酸化膜効果を有
効に抑制して、半導体基板の表層部における酸素濃度を
低減することができる。
【００２３】本発明は上記実施形態に限らず種々の変形
が可能である。例えば、上記実施形態では、アルゴン雰
囲気での外方拡散熱処理の降温過程にについて説明した
が、他の熱処理の降温過程でもよい。また、上記実施形
態では、シリコン基板の外方拡散熱処理について説明し
たが、他の半導体基板の熱処理でもよい。
が可能である。例えば、上記実施形態では、アルゴン雰
囲気での外方拡散熱処理の降温過程にについて説明した
が、他の熱処理の降温過程でもよい。また、上記実施形
態では、シリコン基板の外方拡散熱処理について説明し
たが、他の半導体基板の熱処理でもよい。
【００２４】
【実施例】約３００ｎｍ厚の酸化膜を形成したＦＺ結晶
のシリコン基板をアルゴン雰囲気中で１１５０℃、１８
時間、熱処理し、その後、図５の実施例の降温シーケン
スにしたがって降温した。すなわち、１１５０℃以下１
１００℃以上の範囲では１０℃／分の降温レートで、１
１００℃以下１０５０℃以上の範囲では５℃／分の降温
レートで、１０５０℃以下１０００℃以上の範囲では４
℃／分の降温レートで、１０００℃以下９００℃以上の
範囲では２℃／分の降温レートで、９００℃以下８５０
℃以上の範囲では４℃／分の降温レートで、８５０℃以
下７５０℃以上の範囲では５℃／分の降温レートで、１
１５０℃から７５０℃まで１１０分をかけて降温した。
のシリコン基板をアルゴン雰囲気中で１１５０℃、１８
時間、熱処理し、その後、図５の実施例の降温シーケン
スにしたがって降温した。すなわち、１１５０℃以下１
１００℃以上の範囲では１０℃／分の降温レートで、１
１００℃以下１０５０℃以上の範囲では５℃／分の降温
レートで、１０５０℃以下１０００℃以上の範囲では４
℃／分の降温レートで、１０００℃以下９００℃以上の
範囲では２℃／分の降温レートで、９００℃以下８５０
℃以上の範囲では４℃／分の降温レートで、８５０℃以
下７５０℃以上の範囲では５℃／分の降温レートで、１
１５０℃から７５０℃まで１１０分をかけて降温した。
【００２５】このような降温シーケンスで降温したＦＺ
結晶のシリコン基板表層の酸素濃度をＳＩＭＳにより測
定した。測定結果を図６に示す。シリコン基板表面、す
なわち酸化膜とシリコン基板の界面から約７μｍの位置
での酸素濃度は、１．４×１０17［ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ3］であった。比較例として、約３００ｎｍ厚の酸化
膜を形成したＦＺ結晶のシリコン基板をアルゴン雰囲気
中で１１５０℃、１８時間、熱処理し、その後、図５の
比較例の降温シーケンスにしたがって降温した。すなわ
ち、１１５０℃から７５０℃まで同じ１１０分をかけ、
平均した降温レートで降温した。降温レートは約３．７
℃／分である。
結晶のシリコン基板表層の酸素濃度をＳＩＭＳにより測
定した。測定結果を図６に示す。シリコン基板表面、す
なわち酸化膜とシリコン基板の界面から約７μｍの位置
での酸素濃度は、１．４×１０17［ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ3］であった。比較例として、約３００ｎｍ厚の酸化
膜を形成したＦＺ結晶のシリコン基板をアルゴン雰囲気
中で１１５０℃、１８時間、熱処理し、その後、図５の
比較例の降温シーケンスにしたがって降温した。すなわ
ち、１１５０℃から７５０℃まで同じ１１０分をかけ、
平均した降温レートで降温した。降温レートは約３．７
℃／分である。
【００２６】このような降温シーケンスで降温したＦＺ
結晶のシリコン基板表層の酸素濃度をＳＩＭＳにより測
定した。測定結果を図６に示す。シリコン基板表面、す
なわち酸化膜とシリコン基板の界面から約７μｍの位置
での酸素濃度は、１．７×１０17［ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ3］であった。図６から明らかなように、実施例では
比較例に比べて２０％以上酸素濃度を低減することがで
きた。
結晶のシリコン基板表層の酸素濃度をＳＩＭＳにより測
定した。測定結果を図６に示す。シリコン基板表面、す
なわち酸化膜とシリコン基板の界面から約７μｍの位置
での酸素濃度は、１．７×１０17［ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ3］であった。図６から明らかなように、実施例では
比較例に比べて２０％以上酸素濃度を低減することがで
きた。
【００２７】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、約１００
０℃以上の範囲では、第１の降温レートで降温し、約１
０００℃以下の範囲では、第１の降温レートよりも小さ
い第２の降温レートで降温したので、内方拡散が多い降
温時間を短くし、外方拡散が多くなる降温時間を長くし
て、酸化膜から酸素原子が内方拡散する酸化膜効果を有
効に抑制して、半導体基板の表層部における酸素濃度を
低減することができる。
０℃以上の範囲では、第１の降温レートで降温し、約１
０００℃以下の範囲では、第１の降温レートよりも小さ
い第２の降温レートで降温したので、内方拡散が多い降
温時間を短くし、外方拡散が多くなる降温時間を長くし
て、酸化膜から酸素原子が内方拡散する酸化膜効果を有
効に抑制して、半導体基板の表層部における酸素濃度を
低減することができる。
【図１】低温赤外吸収法によるＦＺ結晶への酸素内方拡
散量を示すグラフである。
散量を示すグラフである。
【図２】急冷と比較例の降温におけるＦＺ結晶内酸素内
方拡散プロファイルを示すグラフである。
方拡散プロファイルを示すグラフである。
【図３】酸化膜を形成したＣＺ結晶での酸素外方拡散の
メカニズムの説明図である。
メカニズムの説明図である。
【図４】酸化膜を形成したＦＺ結晶における内方拡散の
フラックスｆｉと外方拡散のフラックスｆｏの関係の仮
説を示すグラフである。
フラックスｆｉと外方拡散のフラックスｆｏの関係の仮
説を示すグラフである。
【図５】実施例と比較例の降温シーケンスを示すグラフ
である。
である。
【図６】実施例と比較例のシリコン基板表層の酸素濃度
を示すグラフである。
を示すグラフである。
Claims (7)
- 【請求項１】 酸化膜が形成された半導体基板を１００
０℃以上の温度で熱処理する熱処理工程と、前記熱処理
工程の温度から降温する降温工程とを有する半導体装置
の製造方法において、 前記降温工程は、 約１０００℃以上の範囲では、第１の降温レートで降温
し、 約１０００℃以下の範囲では、第１の降温レートよりも
小さい第２の降温レートで降温することを特徴とする半
導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記降温工程は、 約９００℃以下の範囲では、前記第２の降温レートより
も大きい第３の降温レートで降温することを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 酸化膜が形成された半導体基板を約１０
００℃以上の温度で熱処理する熱処理工程と、前記熱処
理工程の温度から降温する降温工程とを有する半導体装
置の製造方法において、 前記降温工程は、 約１０００℃以上の範囲では、前記降温工程の平均降温
レートよりも大きな降温レートで降温し、 約９００℃以上約１０００℃以下の範囲では、前記平均
降温レートよりも小さな降温レートで降温することを特
徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 酸化膜が形成された半導体基板を１００
０℃以上の温度で熱処理する熱処理工程と、前記熱処理
工程の温度から降温する降温工程とを有する半導体装置
の製造方法において、 前記降温工程は、 約１０００℃以上の範囲では、約４℃／分以上の降温レ
ートで降温し、 約９００℃以上約１０００℃以下の範囲では、約２℃／
分以下の降温レートで降温し、 約９００℃以下の範囲では、約４℃／分以上の降温レー
トで降温することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 請求項４記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記降温工程は、 約１１００℃以上の範囲では、約１０℃／分以上の降温
レートで降温することを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項６】 請求項４又は５記載の半導体装置の製造
方法において、 前記降温工程は、 約１０５０℃以上約１１００℃以下の範囲では、約５℃
／分以上の降温レートで降温することを特徴とする半導
体装置の製造方法。 - 【請求項７】 請求項４乃至６のいずれか１項に記載の
半導体装置の製造方法において、 前記降温工程は、 約８５０℃以下の範囲では、約５℃／分以上の降温レー
トで降温することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26572097A JP4149014B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26572097A JP4149014B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11111724A true JPH11111724A (ja) | 1999-04-23 |
| JPH11111724A5 JPH11111724A5 (ja) | 2005-04-07 |
| JP4149014B2 JP4149014B2 (ja) | 2008-09-10 |
Family
ID=17421079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26572097A Expired - Fee Related JP4149014B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4149014B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002246573A (ja) * | 2001-02-13 | 2002-08-30 | Nippon Steel Corp | Ｓｉｍｏｘ基板の作製方法 |
| JP2010003899A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | シリコンウェハ、半導体装置、シリコンウェハの製造方法および半導体装置の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01242500A (ja) * | 1988-03-25 | 1989-09-27 | Mitsubishi Metal Corp | シリコン基板の製造方法 |
| JPH05291097A (ja) * | 1992-04-10 | 1993-11-05 | Nippon Steel Corp | シリコン基板およびその製造方法 |
-
1997
- 1997-09-30 JP JP26572097A patent/JP4149014B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01242500A (ja) * | 1988-03-25 | 1989-09-27 | Mitsubishi Metal Corp | シリコン基板の製造方法 |
| JPH05291097A (ja) * | 1992-04-10 | 1993-11-05 | Nippon Steel Corp | シリコン基板およびその製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002246573A (ja) * | 2001-02-13 | 2002-08-30 | Nippon Steel Corp | Ｓｉｍｏｘ基板の作製方法 |
| JP2010003899A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | シリコンウェハ、半導体装置、シリコンウェハの製造方法および半導体装置の製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4149014B2 (ja) | 2008-09-10 |
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