JPS618930A - 半導体ウエーハの標準化処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。

Ａ、産業上の利用分野 Ｂ、開示の概要　　　゛ Ｃ０従来技術 り０発明が解決しようとする問題点 Ｅ０問題点を解決するための手段 Ｆ、実施例 Ｇ０発明の効果 Ａ、産業上の利用分野 この発明は、半導体ウェーハの製造方法に関し、特に典
型的にはシリコンから々る半導体ウェーハを、ユニポー
ラ（ＦＥＴ）とバイポーラのどちらのデバイス製造ライ
ン上でも使用できるように標準化し安定化するための処
理方法に関するものである。

Ｂ、開示の概要 この発明により開示されるのは、異なるベンダー　（Ａ
、Ｂ、・・・・）によって供給された半導体ウェーハを
ユニポーラとバイポーラのどちらのデバイス製造ライン
上でも使用できるように標準化し安定化させるための処
理方法であり、その処理方法には、 （ａ）ウェーハを、同一の初期クラスタ分布を有するも
の毎にクラス（Ｃ１−Ｃ３）に分類し、（ｂ）２×１０
ｓ〜２Ｘ１ｏｌｌクラスタ／ｃｍ３の範−囲にあるクラ
スタ密度に対応して１０〜３０ｐｍの厚さの欠陥のない
帯域を形成するように、所与のクラス中のすべてのウェ
ーハに同一の熱適合処理サイクルを施し、 ｉ　　　　　　　　（°）そのつ１−ハをクリ−ラング
する工程が含まれている。

Ｃ６従来技術 従来より、半導体集積回路の製造の際に、汚染を完全に
除去することはできない、ということが知られている。

この困難を克服するために、今までに不純物やその他の
汚染物を吸着（ｇｅｔｔｅｒ）するためのさまざまな技
術が開発されており、例えばシリコンにおける過飽和固
溶体中の酸素原子の存在に依存する内部ゲッタリング技
術などが知られている。これらの原子は次の熱処理の間
に集積し、小さ−い集積体または凝結体を形成する。°
この現象には、積層欠陥や転位などの２次的な欠陥の発
生が伴う。そして、これらの凝結体や２次欠陥が不純物
や汚染物をゲッタリングするために用いられる核生成位
置として働く微少な欠陥を構成する。このタイプのゲッ
タリングの効率は酸素原子の集積体の運動に依存し、そ
の運動自体は酸素原子の初期濃度と核生成位置の分布と
に依存する。　　　　　１これらの現象は現時点では完
全には理解されてはいないが、文献には、所望の内部ゲ
ッタリング効果を達成するためには次の３つの条件が満
足されなくてはならないことが示されている；（１）酸
素の濃度は、集積を生じさせる程に十分高いこと。

（２）ウェーハの活動面　（ａｃｔｉｖｅ　ｆａｃｅ）
の平面に欠陥のない帯域が存在すること。

（３）核生成位置（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ　５ｉｔｅｓ
　；すなわち、酸素原子の小さいクラスタまたは集塊）
がウェーハ中に予め存在すること。

この第１の条件は容易に満たすことができる。

というのは、市販により入手可能なたいていのウェーハ
は通常チョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法
により得られたものであり、２６〜４０ｐＩｏｎＡの範
囲の酸素濃度を有しているが、これは上記第１の条件に
適合することがわかっている。尚、バイポーラ・デバイ
スの場合は酸素濃度が２６〜３６ｐｐ＋ｎＡの範囲にあ
るウェーハを使用する必要がある、ということが知られ
ている（これの詳細については米国特許第４３４４８１
５号を参照のこと）。

次に、上記第２の条件に関しては、ウェーハに１０００
℃以上の高温の熱処理を施した際°に、外側に拡散（ｅ
ｘｏｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）　Ｌ／ようとする酸素原子の
傾向によって欠陥のない帯域の形成が可能であることが
知られている。すなわち、そのような熱処理の間に、酸
素原子の濃度がウェーハの表面下の厚さ数ミクロンの領
域内で溶解度の限界に近づく。次に、この固溶体は最早
過飽和状態にないので安定化する。そして次の熱処理工
程の間に酸素原子はウェーハの表面よりもむしろバルク
中で凝集し、これにより表面に欠陥のない帯域が形成さ
れる。

次に、上記第３の条件に関しては、比較的低い（９００
℃以下）で行われる熱処理の間に核生成位置あるいはク
ラスタが生成されることが知られている。この処理は、
酸素の小さいクラスタを形成することによって過飽和を
低減する傾向にあるとともに、酸素濃度のランダムな変
動に依存する。

これらのことをグラフであられしてみよう。上記第２及
び第３の条件に対応する処理工程は第１図の曲線によっ
てあられされる。すなわち第１図は、熱処理工程の温度
Ｔ対核生成率及び欠陥のない帯域の厚さの変化をあられ
すグラフである。

従来、上記２つの処理を組み合わせた製造方法を設定し
ようとしてさまざまな試みがなされている。本発明の発
明者による実験において、操作を行う順序が重要である
ことが認識された。そこで、前の熱処理の効果を無効化
させるように意図された方法は、次の処理から成ってい
る： （ａ）チョクラルスキー法によって成長されたシリコン
ロッドが冷却されたとき（あるいは、抵抗率を安定化す
るために実行されたアニール処理の間に）形成されたす
べてのクラスタを破壊するためにウェーハを高温（例え
ば１２５０℃）で処理する。

（ｂ）次に酸素原子の外方拡散（ｅｘｏｄｉｆｆｕｓｉ
ｏｎ）を起こさせる。

（Ｃ）このあとクラスタを結合させ再分布させるたｊ　
　　　　　めに５００〜９００℃範囲の温度で熱処理を
行う。

この熱的サイクルの欠点は、上記（ａ）において約１２
００℃という高い温度が関与することである。

第２の方法は、クラスタの現存する分布を利用するよう
にしたものであり、上述の操作が逆の順序で行なわれる
。

すなわち、８００〜９００℃の最初の熱処理は現存する
クラスタの一部を結合させる役割を果たし、一方、１０
００〜１１００℃の温度範囲の第２の熱処理（この温度
は上記第１の方法におけるはじ控のサイクルの温度より
も低い）によりウェーハの表面付近のクラスタが破壊さ
れ、この領域に酸素の外方拡散がもたらされる。

しかし、この第２の方法も不十分である。というのは、
それらのウェーハにおいては、生成されたクラスタの数
が分布曲線の尾部にあるからである。そのようなウェー
ハに第２の方法を適用した場合、内部ゲッタリング技術
ユニポーラ・デバイスの製造には効果的でありすぎ、バ
イポーラ・デバイスの製造には不十分であることが分か
った。　　　　　　　。

３、、）よう、。、ｔｘｒｏつ２−７、ｉニー　ｔｉｑ
　−ｏ□ヶ　　　　“！イクルを施すことは適切である
とは思われない。

そこで、個々のウェーハに特定であり且つ、特定の応用
に適合するような熱的処理を行う必要があると考えられ
るが、すると各々の応用に対して相当の数に亘る異なる
ウェーハを管理しなければならなくなる。

Ｄ０発明が解決しようとする問題点 この発明の目的は、半導体ウェーハを、ユニポーラ・デ
バイスの製造ラインとバイポーラ・デバイスの製造ライ
ンのどちらにも、使用できるように、標準化し安定化す
るための方法を提供することにある。

この発明の別の目的は、ウェーハの内部的な性質にかか
わらず、ウェーハ中の汚染物を内部的にゲッタリングす
るための、制御され再現可能な方法を提供することにあ
る。

この発明のさらに別の目的は、異なるベンダーから供給
され、その初期酸素濃度がきわめて広い範囲に亘るよう
な半導体ウェーハに適用可能な方法を提供し、以てウェ
ーハの入手を大幅に容易ならしめることにある。

Ｅ０問題点を解決するための手段 この発明によれば、先ず、特定の満たすべき基準に基づ
き、クラスタの数と、欠陥のない帯域とに対する値の最
適な幅が決定される。そして１次に所与のウェーハの特
定の凝結特性の各々に対して適用される（単一よりもむ
しろ）複数の熱的処理工程が決定される。

この発明に係る方法は次の工程を含んでいる：（８）ウ
ェーハを、はぼ類似する凝結率（ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔ
ｉｏｎ　ｒａｔｅ　）を有するもの毎にクラス（Ｃ１−
Ｃ３）に分類し、 （ｂ）　　２　Ｘ　１０”　〜２　Ｘ　１−０’　クラ
スタ／ｃｒｌの範゛−囲にあるクラスタ密度に対応して
１０〜３０μｍの厚さの欠陥のない帯域を形成するよう
に、所与のクラス中のすべてのウェーハに同一の熱適合
処理サイクルを施し、 （ｃ）ウェーハをクリーニングする。

上記熱適合処理サイクルは、好適には、クラスタを生成
量るために所与のクラス中のすべてのウェーハに特定の
熱的処理を施す第１の工程と、欠陥のない帯域を生成し
ウェーハを安定化するための、実質的にすべてのウェー
ハに対して同一な第２の工程とからなる。

Ｆ、実施例 この発明によれば、ウェーハは先ず複数のクラスに分類
される。こられの各々のクラスにはほぼ類似する凝結率
（ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｒａｔｅ）すなわち類
似するクラスタの初期分布をもつウェーハが含まれる。

このことはウェーハを標準化するために必須である。と
いうのは、たとえ前′の熱的処理の効果を無効化するこ
とができたとしても、すべてのウェーハに同一の熱的処
理を施すことによって、酸素濃度が２６〜４０ｐｐｍＡ
の範囲にあるようなウェーハ中に同一のクラスタ分布を
達成することは不可能であろうからである。

さて、以下で説明するこの発明の方法は、ウェーハの表
面に損傷を与えることなくその初期酸素濃度の関数とし
てウェーハを分類することのできるツールが現時点で入
手可能であるゆえ、実現可能である。

第２図は、本発明に係る、ウェーハを標準化し安定化す
るための方法の各工程をあられすブロック図である。

この例では、処理すべきウェーハは、２つのベンダーＡ
及びＢによって供給されるシリコンウェーハであり、そ
れらのウェーハの酸素の内容は約２６〜４０ｐｐｎ＋Ａ
に亘っている。尚ｐｐｍＡとは「百方分率原子（ｐａｒ
ｔ　ｐｅｒ　　ｍ１ｌｌｉｏｎ　ａｔｏｍｉｃ）Ｊの略
であり、シリコン１ｄあたり０．５Ｘ１０１７個の酸素
原子に対応する。

工程１では、°製造元を適切に識別されたウェーハが、
処理に先立って貯蔵される。　　　　　　　　　　　ｊ
前にも述べたように、酸素原子の凝結運動は２つのパラ
メータ、即ち、ウェーハの初期酸素量と、核生成位置の
初期の数とである。これらのパラメータの測定とウェー
ハの分類とが工程２で行われるが、それについては以下
で詳しく説明する。

その第１のパラメータは周知のべ一カー基準（Ｂａｋｅ
ｒ　５ｔａｎｄａｒｄ）を用いた赤外線吸収分光測定法
によりすべてのウェーハ上で直接に測定される：（０）
　ｐｐｍＡ＝９．６３αＣ１１−１ここで、αは９μｍ
の赤外光における吸収係数である。

この測定は、ウェーハの表面に損傷を与えないようにき
わめて迅速に行なわれなくてはならない。

これにより、ベンダーＡから供給されたウェーハの初期
の酸素の量が３０〜３９ｐｐｍＡの範囲にあり、ベンダ
ーＢから供給されたウェーハのそれが２７〜３６ｐｐｍ
Ａの範囲にあることが分かった。

次に、同一のベンダーから供給され、赤外線吸収分光測
定法によりほぼ類似する初期の酸素量を示すすべてのウ
ェーハが１つのロット中に形成される。そのようなロッ
トは１例えば、次のような範囲に基づき形成される： ２７〜３０ｐｐｍＡ、３３〜３６ｐｐｍＡ、３６〜３９
　ｐｐｍＡ。

ところが第２のパラメータは直接の測定では決定するこ
とができない。従って、酸素原子を現存するクラスタ上
で凝結させるために凝結テストと称する熱処理が行われ
る。この目的のため、クラスタの数の近似値として、凝
結した酸素の量を使用することにしよう。しかし、クラ
スタの数は実際上、その量から計算することはできない
であろう。

尚、この凝結テストは各スロットのサンプルウェーハ上
でのみ行われることに注意されたい。

また、凝結テストが行なわれる温度は、クラスタの生成
をほとんどあるいは全くもたらさないほどに高くなくて
はならないとともに、比較的小さいクラスタを破壊する
程度の高さでもある必要がある。

第３図は、異なる酸素量、をもつウェーハに対して、凝
結酸素の量対熱処理を行う温度の変化をあられす曲線の
グラフである。

これらの曲線は、約９００℃（クラスタが生成される温
度と、凝結が行われる温度の中間）が適当であることを
示している。このようにして、ウェーハを９００℃の窒
素雰囲気中で少くとも２０時間処理することが１つの可
能な解決策である。

しかし、これにより満足゛のゆく結果が得られはするけ
れども、２０時間乃至それ以上の時間は実用上長すぎる
と言うべきであろう。そこでより速い加熱処理が設定さ
れた。この熱処理方法は、先ずクラスタが十分成長する
ようにウェーハを９００℃で処理し１次にこれらのクラ
スタ上で酸素原子の凝結をひき起こすようにウェーハを
１１００−℃で処理することからなる。この処理方法は
酸素量の変化の検出を容易ならしめるという利点を有す
る。そ、して、凝結した酸素の吸収帯が溶融状態にある
酸素の吸収帯とは異なるので、凝結テスト、　　　　　
　の前と後とで、溶融状態にある酸素の吸収帯のレベル
を比較することにより凝結した酸素の量を決定すること
ができる。

従って、好璋な凝結テストは、窒素雰囲気中で９００℃
で２時間、次に１１００℃で８時間、熱処理サイクルを
行うことからなる。

第４図は、凝結酸素対前に３つのクラスｃｉ−ｃ３・に
分類されたサンプルウェーハの初期の酸素量の対応をあ
られすグラフである： クラス　　　凝結率　　　凝結酸素の等偏量ＣＩ　　　
　’　　　　低　　　　　〜０〜１０ｐｐＴｎＡＣ２中
間　　　〜１０〜２０ｐｐｍ＾ Ｃ３高　　　　　）　２０　　ｐｐｍＡ尚、第４図の分
布よりも細かい分布を用いてもよいし、少し異なった分
布を用いてもよいことに注意されたい。

次に、凝結テストに使用されたサンプルが棄却される。

上述のように形成されたロットは、第４図″′“＊　ｂ
　ｉ　ｔ＝情報２用パ″″″“６３°（１）　’）　５
　：）、　　　　　　　。

内で分配される。こうして得られた表は次のとおりであ
る。

表Ｉ こうして、第２図の工程２が完了すると、赤外線吸収分
光測定法により決定された初期酸素量に基づき異なるロ
ット中に予め形成されたすべてのウェーハが、その凝結
酸素の量に基づき３つのクラスＣ１−０３内に分配され
る。

そうして、任意の１つのクラスには異なる酸素量をもつ
ウェーハが含まれ得るけれども、それらのウェーハはほ
ぼ類似する初期クラスタ分布を有するため、９００℃に
おける凝結特性は実質的に同一である。

ベンダーＡ及びＢ以外のベンダーによって供給されたウ
ェーハもまた、上述のように処理され、選択したサンプ
ルにつき凝結テストが行なわれ、適当なりラスへのウェ
ーハの選別が行なわれる。

また、このテストは、酸素原子の凝結の運動に影響を与
えかねない製造中の変化を勘案するために、サンプル上
で周期的に行う必要がある。

実際上、該当するクラス（ＣＩ、Ｃ２あるいはＣ３）は
、ウェーハのベンダー（例えばＡまたはＢ）及び初期酸
素量が分かる限りでは容易に決定することができる。サ
ンプル上で実行される凝結テストの唯一の目的は、ベン
ダーによって導入された結晶引き上げ処理の変更が生じ
ているかもしれないので、それに対して防護策をとるこ
とにある。

さて、製造ラインに、安定化され（すなわち同一の性質
を示し）且つ標準化されたウェーハを供給する、という
この発明の主要な目的によれば、この発明の方法を実施
するユーザーは先ず欠陥のない帯域の厚さ、すなわちウ
ェーハに対して同一であるクラスタの数を特定する必要
がある。現在の技術水準を考慮してみると、その厚さを
少くとも１０μｍ（例えば１０〜３０μｍに範囲）に等
しいように設定するのが合理的であるように思われる。

そうすれば、クラスタの数は２Ｘ１０’〜２×１０９ク
ラスタ／ｃＩＩとなり、好適には１０μｍ毎に１個のク
ラスタの存在する５×１０８クラスタ／ｄにほぼ等しい
値となる。この発明は、熱的サイクルを提供するが、そ
のサイクルは適合（ａｄａｐｔａｉｏｎ）サイクルと呼
ばれる。というのは、そのサイクルはウェーハの各クラ
スに適合され、ウェーハが製造ライン上で使用される前
にすべてのウェーハがユーザーの仕様に適合するように
する。

ことを保証するからである。

この適合サイクルは、第２図中に符号３及び４で示した
２つの工程からなる。すなわち、工程３ではクラスタが
生成され、工程４では欠陥のない帯域が形成される。

表■には、工程３の実行される様子が詳細に記述されて
いる。尚、３つのクラスＣｌ−０３の各々において、初
期の温度は８００〜９００℃の間にある。また、表■に
示した期間は好適な値であるが、所望により変更しても
よい。

工程３はプログラム可能な加熱炉中で実行することがで
きる。次に示すように、３つのクラスＣ１−０３は個別
に処理される。

表■ さて工程３とは異なり、工程４はクラスに拘らずすべて
のウェーハについて同一である。欠陥の　　　　　２′
１．１ ない帯オの形成には、適当なガス雰囲気中で、１０５０
〜１２００℃の範囲内（好適には１１００℃）の温度で
９０分間熱処理を行う必要がある。

コノ処理は、１０μｍ（７）オーダーの拡散長（７′ｉ
ｌｉ″ｉＩ）に対応する。（工程３の後半の）９００℃
から１１００℃への温度上昇は、あとで安定化されたウ
ェーハが得られるように、クラスタの数を結合させるこ
とを意図している。その温度上昇は、１％のＨＣＱを含
む乾燥酸素の雰囲気中で、３０分で温度の上限に達する
ように実行される。

欠陥のない帯域の形成は、２つの異なる雰囲気中、１１
００℃で酸素の外方拡散により形成される。その異なる
雰囲気とは、第１が（ウェーハ上に十分な酸化物を成長
させるために）１％のＨＣＱを含む乾いた酸素中で３０
分間、第２が、Ｎ２が９７．５％、０２が１．５％、Ｈ
ＣＱが１％の混合気体中で６０分間である。

炉の温度は次に２０分かけて、上述のＮ２１０２／ＨＣ
Ｑ雰囲気中で１０００℃に下降され、さらに２０分かけ
て、Ｎ２のみの雰囲気中で１０００℃から９００℃に下
降され、９００℃の炉からウェーハが除去される。尚、
この１１００℃から９００℃への温度変化は、ウェーハ
の歪が生じないように注意深く行われる必要がある。　
　−これに関連して、１１００℃における汚染の危険性
がおよそ無視し得ないものであり、またその温度では積
層欠陥の発生が最大値に達するということを考えあわせ
ると、上述のガス雰囲気の決定に困難を極めた、という
ことは述べておきたいことである。上述したさまざまの
雰囲気、特にＮ２／　０２　／　ＨＣＱの混合気体は数
多くの試験を経て選び出されたものである。　　　　　
□この特定の混合気体にさらされたウェーハの表面には
積層欠陥がほとんど生じていないことが見出された。そ
の積層欠陥はサイズが小さく、ウェーハの周囲１ｍｍ幅
以下の帯域に限定されていた。

以下に示す表■は工程４で、所属するクラスにかかわら
ずすべてのウェーハに施される熱処理を要約したもので
ある。

表■ 第５図は、各々の３つのクラスに対する熱的適合サイク
ルを図式的にあられす図である。

最後に、第２図の工程５で、ウェーハがクリーニングさ
れる。このクリーニングは、先ずウェーハを希釈された
ＨＦ溶液中に浸し、次に、消イオン化された水に浸し、
次に（ウェーハを親水性にするために）塩素化した水に
浸し、次に再び消イオン化された水に浸し、次にファン
（Ｈｕａｎｇ）溶液中に浸すことにより行われる。この
ようにして得られたウェーハはバイポーラ・デバイスと
ユニポーラ・デバイスの、どちらの製造ラインにも、使
用することができる。これらのウェーハは所望の数の結
合されたクラスタを含んでおり、それゆえ安定化されて
いるので、ユニポーラとバイポーラのどちらの製造ライ
ンで使用した場合にも、製造プロセスのあり得べき変化
に敏感でない、という長所がある。

本発明の方法の１つの長所は、その方法が、ベンダーや
ウェーハの性質に関わりなく個々のウェーハに適用可能
であるとともに、結果として、さまざまなベンダーから
の新しいウェーハの入手が、より融通性の高い経済的な
方法で行なえる、ということにある。

Ｍ、　ｌ［ｏ：８ｍ４″″１１”′°〜“°パ°”　　
　シという標準的な範囲にあようなウェーハを扱うよ　
　　　　　１うに意図されているが、その方法は以下に
述べるように、初期酸素量がその範囲外にあるようなウ
ェーハにも適用可能である。すなわち、もしその値が４
０ｐｐｍを超えているならば、クラスタの初期の数が（
クラスタを発生させるための）工程３を省略できるほど
に多いので、（欠陥のない・帯域を形成しクラスタを結
合するための）工程４は上述のとおり９００℃で行なわ
れる。一方、ウェーハの初期酸素量が２６ｐｐｍＡより
も少なければ、工程３の期間が、例えば第５図の工程３
（ａ）中で示すように、２６分から６０分へと延長され
なくてはならない。このとき工程４は変化させない。

さて、本発明の目的が達成されたかどうかを判断するた
め、次の事項がチェックされた二人皿条止： （ｉ）酸化層の厚さとその偏差Δｅが楕円偏光法を用い
て測定された。そして、測定された厚さは１０９．７ｎ
ｍから１１６．４ｎｎ＋に亘り、Δｅはボート中のウェ
ーハの位置により０．７〜ｌ。

７ｎｍの範囲にあった。

（ｉｉ）脱酸工程のあとに、ライト・エッチ（Ｗｒｉｇ
ｈｔ　Ｅｔｃｈ）を用いて表面を露出させたところ、前
述したわずかの積層欠陥を除いては、何の異常状態も見
られなかった。

（ｉｉｉ）ウェーハは脱酸工程の前と後とで視覚的に検
査され、表面状態に関して最も厳密な仕様にかなうもの
であることが分った。

（ｉｖ）工程の最初と最後に湾曲測定が行なわれた。

その結果、熱的サイクルに起因するウェーハの歪みは見
られなかった。

（ｖ）　　結晶転移を検出すべくＸ線地形走査（ｔｏｐ
ｏｇｒａｐｈｙ）が行なわれたが、転移は見出されなか
った。

酸素固溶体（ｏｘｙｇｅｎ　５ｏｌｕｔｉｏｎ）の安定
！！、：もし酸素固溶体が不安定であるなら、７５０℃
の熱処理でドナーが生成するために抵抗率の変化がもた
らされるはずである。しかし、（前述した）７５０℃、
２０時間の熱処理によってそのような抵抗率の変化は観
察されず、すなわちこれは酸素固溶体が安定化されてい
ることを実証する。

生　されたクラスタの　： 本発明に係る処理が完了した時点で、ウェーハの酸素量
の変化が最小限に抑えられていることが分った。それゆ
え、安定化されたクラスタ上に凝結を生じせしめるため
に１０５０’Ｃで２４時間の熱処理が行われた。そして
、凝結酸素の量がら、ハムの法則（Ｈａｍ’　ｓ　ｌａ
ｗ　：　Ｆ、Ｓ、Ｈａｍ、　ＪＡＰ　３０．１５１８、
１９５９　）がら導がれた次の式を用いて凝結クラスタ
の数が計算された： Ｎｐ＝２．３×１０８　Ｘｐ　’　”　Ｘτ−”　”　
ＸＣ”　”この式でＤは１０５０”Ｃにおける酸素の拡
散係数、Ｃは残留酸素濃度、τは次の式で与えられる凝
結プロセスノ潜伏（ｉｎｃｕｂａｔｉｏｎ）時間である
：Ｊ　　　　　　ここで、ｃｏは初期酸素濃度、ＣＬは
適用温度における可溶性の限界値（ここではＣＬ　＝　
８　ｐｐｍＡ）、ｔ　は処理の期間である。

熱サイクル全体を施された３つのすべてのクラスのウェ
ーハに発生したクラスタの数が計算された。尚、以下に
一例として示す表■はいくっかのサンプル７につき得ら
れた結果である。

表■ 尚、ラッピングと化学的な表面露出とを行なったあとで
、エッチ・ピット（ｅｔｃｈ　ｐｉｔ）の実際の数を計
数することによって、これらの理論的な値が良い近似を
与えることが確かめられた、ということに注意されたい
。

のない　　の　さ： １０５０℃で２４時間処理されたウェーハ中の欠陥のな
い帯域の厚さを測定するために、ベベル（ｂｅｂｅｌ）
技術が用いられた。というのは、予備アニール（ｐｒｅ
　−ａｎｎｅ、ａｌｉｎｇ）操作のすぐあとで形成され
た欠陥は小さすぎて影像化できないからである。

第６図の曲線は、欠陥のない帯域対生成されたクラスタ
の数の変化をあられしている。この図に示されるように
、このクラスタに対しては少くとも１０μ膠の厚さの欠
陥のない帯域が得られる。

のない帯　の電？・　　ＣＭＯＳテスト）：ウエーハの
表面下数ミクロンの厚さの領域内での欠陥のない領域の
電気的性質はＭＯＳキャパシタを形成し、蓄積モードか
ら反転モードへと急激にスイッチングしたときの遷移応
答を調べることにより評価された。その予備処理された
ウェーハの場合、いかなる特定の問題も見出されなかっ
た。

そして、ベベル化されたウェーハ上のそのような構造を
テストすることにより、ウェーハの表面から遠ざかるに
つれキャリアの寿命が減少し、以て欠陥の勾配の存在を
示していることが分かった。

Ｇ０発明の効果 以上のように、この発明の方法を施することにより、ウ
ェーハの初期酸素濃度に拘らずそのウェーハを安定化し
、バイポーラ・デバイスとユニポーラ・デバイスのどち
らの製造ラインにも使用可能となるように適合できると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、温度対核生成率のグラフの図、第２図は１本
発明−に係る各工程のブロック図、第３図は、温度対凝
結酸素量のグラフの図、第４図は、初期酸素量対凝結酸
素量のグラフの図、 第５図は、本発明に係る熱的適合サイクルをあられす図
。 第６図は、クラスタの数対匁璋のない帯域の厚さのグラ
フの図である。 出願人　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 代理人　弁理士　岡　　１）　次　　生（外１名） オ　Ｉ　　図 Ｘ洩　　（”Ｃ） ｉ斥り４ ｓＬ繰ｉ深毫の１の回 才　３　口 り　４　図 ネ刀期鰭辷禾量り矛先ｕ１麓素Ｏ量の回２６　２Ｂ　　
　３１）　　　３２　　３４　　３６　３８　４０　４
２ネ刀Ｂ沙反ＪＬ量　　　　　　（ｐｐｍＡ）弊巾−Ｉ
１１合寸イフル 才　５　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）複数のウェーハに固溶する原子の凝結率を測定し
   て、その凝結率の範囲に基づきウェーハを複数のクラス
   に分類し、 （ｂ）所与の１つのクラス内のすべてのウェーハに対し
   て、２×１０＾８〜２×１０＾９クラスタ／ｃｍ＾３の
   数の上記原子のクラスタに対応して１０〜３０μｍの厚
   さの欠陥のな帯域を形成するように同一の熱処理サイク
   ルを施し、 （ｃ）上記熱処理サイクルを施したウェーハをクリーニ
   ングする工程、 とを含む半導体ウェーハの処理方法。 （２）上記ウェーハがシリコンウェーハであり、上記凝
   結率が酸素原子の凝結率である特許請求の範囲第（１）
   項に記載の半導体ウェーハの処理方法。 （３）上記熱処理サイクルがクラスタを生成させるよう
   に熱処理し、次に欠陥のない帯域を形成するように熱処
   理する工程からなる特許請求の範囲第（１）項または（
   ２）項に記載の半導体ウェーハの処理方法。