JPS62202528A - 半導体基板の製造方法 - Google Patents
半導体基板の製造方法Info
- Publication number
- JPS62202528A JPS62202528A JP4407986A JP4407986A JPS62202528A JP S62202528 A JPS62202528 A JP S62202528A JP 4407986 A JP4407986 A JP 4407986A JP 4407986 A JP4407986 A JP 4407986A JP S62202528 A JPS62202528 A JP S62202528A
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- JP
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- substrate
- resistance
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明はシリコン半導体基板(ウェーハ)の製造方法に
関りるもので、特に大口径で均一な抵抗の基板が要求さ
れる高耐圧パワートランジスタ等の製造に使用される。
関りるもので、特に大口径で均一な抵抗の基板が要求さ
れる高耐圧パワートランジスタ等の製造に使用される。
(従来技術)
6耐JEパワー素子等を11IJ造するためのシリコン
半導体基板は、高抵抗の基板で抵抗の均一性が良いこと
が必要である。 このため従来は、フローティングゾー
ン精製法(以下F、Z法と略記する)で育成したシリコ
ン基板に中性子を照射し、熱処理した基板が使われてい
る。 FZ法で育成した基板は、酸素をはとIυど含ま
ないため高抵抗の基板が容易に得られ、中性子照射する
ことにより抵抗の均・−性が得られる等の利点がある。
半導体基板は、高抵抗の基板で抵抗の均一性が良いこと
が必要である。 このため従来は、フローティングゾー
ン精製法(以下F、Z法と略記する)で育成したシリコ
ン基板に中性子を照射し、熱処理した基板が使われてい
る。 FZ法で育成した基板は、酸素をはとIυど含ま
ないため高抵抗の基板が容易に得られ、中性子照射する
ことにより抵抗の均・−性が得られる等の利点がある。
しかし最近大口径の基板を使用する傾向が強くなって
さているが、FZ法では大口径の基板の製造は困矧であ
る。
さているが、FZ法では大口径の基板の製造は困矧であ
る。
基板の大口径化の可能な結晶育成法としてはブヨクラシ
スキー引上法(CZ法と略記する)や磁場応用引上法(
MC7:法と略記する)が知られている。
スキー引上法(CZ法と略記する)や磁場応用引上法(
MC7:法と略記する)が知られている。
C7法ではルツボ中のボロン(B)が不純物として結晶
中に溶けこみ高抵抗の基板が得られにくい。 また酸素
を過飽和に含むので中性子照射をして熱処理を行うと微
小欠陥が発生すると共に酸素の熱ドj−−(T hcr
mal D omer)が発生し均一抵抗の基板を作
ることが困難である。
中に溶けこみ高抵抗の基板が得られにくい。 また酸素
を過飽和に含むので中性子照射をして熱処理を行うと微
小欠陥が発生すると共に酸素の熱ドj−−(T hcr
mal D omer)が発生し均一抵抗の基板を作
ることが困難である。
、そこで酸素含有1を低くできるMCZ法で育成された
シリコン結晶が注目されている。 MCZ法では結晶引
上げ時に磁場をかけることにより融液の熱対流を制御で
きるので不純物の混入が少なく、抵抗の均一性が良く高
抵抗の基板を作ることも可能である。 しかしMCZ法
による基板の場合、中性子照射をして熱処理を施した結
果、基板抵抗がねらい値よりずれ、且つ基板の抵抗の均
一性が悪化する現象がしばしば発生し問題となっている
。
シリコン結晶が注目されている。 MCZ法では結晶引
上げ時に磁場をかけることにより融液の熱対流を制御で
きるので不純物の混入が少なく、抵抗の均一性が良く高
抵抗の基板を作ることも可能である。 しかしMCZ法
による基板の場合、中性子照射をして熱処理を施した結
果、基板抵抗がねらい値よりずれ、且つ基板の抵抗の均
一性が悪化する現象がしばしば発生し問題となっている
。
(発明が解決しようとげる問題点)
従来のFZ法では大口径の単板を作ることは困難である
。 CZ法による基板はボロン等の不純物が多く、且つ
酸素を過飽和に含むため高抵抗で、均一な基板が’Uら
れにくい。 MCZ法では不純物混入が少なく均一な高
抵抗の基板を作ることも可能であるが、通常MCZ結晶
中に中性子照射を行う従来技術では基板抵抗がねらい値
よりずれ、抵抗の均一性の悪化が発生する場合があり問
題となっている。
。 CZ法による基板はボロン等の不純物が多く、且つ
酸素を過飽和に含むため高抵抗で、均一な基板が’Uら
れにくい。 MCZ法では不純物混入が少なく均一な高
抵抗の基板を作ることも可能であるが、通常MCZ結晶
中に中性子照射を行う従来技術では基板抵抗がねらい値
よりずれ、抵抗の均一性の悪化が発生する場合があり問
題となっている。
本発明の目的は、前記の問題点を解決し、大口径シリコ
ン基板で、抵抗の均一性の良い半導体基板のtJ造方法
を提供することである。
ン基板で、抵抗の均一性の良い半導体基板のtJ造方法
を提供することである。
[発明の構成]
(問題点を解決するための手段)
本発明による半導体基板の製造方法は、MCZ法により
育成されその含有酸ia度が3.0X10”atoms
/Cm3を越えないシリコン基板を使用し、これに中
性子照射をして所望温度の不純物のドーピングを行った
後、熱処理を施すことを特徴とするものである。 なお
本発明における半導体基板は、半導体装置の製造工程に
投入以前の基板及び投入優の基板を共に含む。 従って
前記熱処理は装置の製造工程において他の熱処理工程を
兼ねて行われる場合もある。 又含有wi素82度は、
波数1106c「1の赤外光の室温での吸収係数をα7
1、としたとき、(3,01X10” X(Z、、、)
atoms/Cff13として得られるものである
。
育成されその含有酸ia度が3.0X10”atoms
/Cm3を越えないシリコン基板を使用し、これに中
性子照射をして所望温度の不純物のドーピングを行った
後、熱処理を施すことを特徴とするものである。 なお
本発明における半導体基板は、半導体装置の製造工程に
投入以前の基板及び投入優の基板を共に含む。 従って
前記熱処理は装置の製造工程において他の熱処理工程を
兼ねて行われる場合もある。 又含有wi素82度は、
波数1106c「1の赤外光の室温での吸収係数をα7
1、としたとき、(3,01X10” X(Z、、、)
atoms/Cff13として得られるものである
。
(作用)
MCZ法によればC7法と同様大口径の基板を作ること
ができる。
ができる。
又MCZ法では、CZ法と異なり静りl場により結晶引
上げ時の融液の熱対流が抑制されるので、融液内の温度
変動が少なく、固液界面が安定し、石英ルツボの溶解度
も減少する。 そのためシリコン結晶中の不純物11J
Uも減少し、含有M素淵度も1,2X10”ないし15
X 10” atoms/ Cm’の範囲で制御する
ことができる。
上げ時の融液の熱対流が抑制されるので、融液内の温度
変動が少なく、固液界面が安定し、石英ルツボの溶解度
も減少する。 そのためシリコン結晶中の不純物11J
Uも減少し、含有M素淵度も1,2X10”ないし15
X 10” atoms/ Cm’の範囲で制御する
ことができる。
しかしMCZ法による基板であっても、高酸素濃度の基
板では高抵抗化が困難であり、又抵抗の均質性を向上す
るため中性子照射によりドーピングを行っても、その後
の熱処理によって熱ドナーが発生し抵抗が変化づる。
試行の結果、含有酸Hi Cl−([が3.Ox 10
” atoms/ am3を越えない基板で1ま、中
性7照q・1と熱処理を行っても熱ドナーの影響は出ず
、高均質のシリコン基板の作成が可能である。
板では高抵抗化が困難であり、又抵抗の均質性を向上す
るため中性子照射によりドーピングを行っても、その後
の熱処理によって熱ドナーが発生し抵抗が変化づる。
試行の結果、含有酸Hi Cl−([が3.Ox 10
” atoms/ am3を越えない基板で1ま、中
性7照q・1と熱処理を行っても熱ドナーの影響は出ず
、高均質のシリコン基板の作成が可能である。
基板に中性子照射を行うと、シリコン結晶中に約3%含
まれている同位元素3i30がP31(燐)に変化しド
ナー不純物となる。 このドープ法は通常高抵抗基板を
均一な抵抗率分布を有する基板とするのに使用される方
法で、所望の抵抗率を得るためには照射量を変えるだけ
でよい。
まれている同位元素3i30がP31(燐)に変化しド
ナー不純物となる。 このドープ法は通常高抵抗基板を
均一な抵抗率分布を有する基板とするのに使用される方
法で、所望の抵抗率を得るためには照射量を変えるだけ
でよい。
又中性子照射により生じ!ご結晶の損傷を回復するため
熱処理を行う。 熱処理温度は処理後の基板抵抗に影響
を与えるが700℃ないし1250℃の処理温僚が望ま
しい。
熱処理を行う。 熱処理温度は処理後の基板抵抗に影響
を与えるが700℃ないし1250℃の処理温僚が望ま
しい。
又置換型酸素に起因すると考えられている波数513
c+a−’の赤外光の吸収係数が0.15 am−’以
上の基板は、試行結果によれば本発明の目的を達成づる
のにより望ましい。
c+a−’の赤外光の吸収係数が0.15 am−’以
上の基板は、試行結果によれば本発明の目的を達成づる
のにより望ましい。
(実施例)
大口径で均一な高抵抗の基板を作るには、FZ法或いは
CZ法では1fifiである。 MCZ法により育成さ
れた基板は含有酸素濃度はFZ法よりも多いので、基板
の酸素濃度によっては中性子照射と熱処理により、酸素
の熱ドナーの影響で基板の抵抗を低下させ、均一性を悪
くする。 本発明はこれらの知見に基づいて完成された
ちのである。
CZ法では1fifiである。 MCZ法により育成さ
れた基板は含有酸素濃度はFZ法よりも多いので、基板
の酸素濃度によっては中性子照射と熱処理により、酸素
の熱ドナーの影響で基板の抵抗を低下させ、均一性を悪
くする。 本発明はこれらの知見に基づいて完成された
ちのである。
以下その実施例について述べる。
実施例1. MCZ法で育成したシリコン単結晶イ
ンゴットから切り出された( 1,0.0>面のシリ
コン基板で、酸素濃度の異なるものを数種用意する。
基板の比抵抗は3000C1以上である。
ンゴットから切り出された( 1,0.0>面のシリ
コン基板で、酸素濃度の異なるものを数種用意する。
基板の比抵抗は3000C1以上である。
これら基板の酸素a度を赤外吸収法で測定すると第1表
のようになった。
のようになった。
第1表
ただし[Oi ]は中中性子照射面の初期の酸素濃度、
t T D ]は熱処理後の熱ドナー111度である。
t T D ]は熱処理後の熱ドナー111度である。
酸−A濃度の測定は波数1106cm−’の赤外吸収光
の室温での吸収係数をα1□6として[01]−α11
い×3.01 xlO” atoms/cm3により
算出した。 これらの基板に重水炉で中性子照射を行い
5130(n 、 7 ) Si ”→3i ” (β
)r〕”によりP(燐)をドーピングした。 又中性子
照射量は熱処理後の抵抗値が80〜900cmになるよ
うに選択した。 これに700℃で10時間熱処理を施
し、基板の表面を拡がり抵抗法で測定して、抵抗の面内
均一性を調べた。 結果を第1図に示す。 横軸は基板
面内の位置を示し、縦軸はその位置の抵抗値を示す。
1aないし1dは第1表に示す試料番号である。 同図
により明らかなように酸素濃度が3.Ox 10”
atoms/ cm3を越える試料IC。
の室温での吸収係数をα1□6として[01]−α11
い×3.01 xlO” atoms/cm3により
算出した。 これらの基板に重水炉で中性子照射を行い
5130(n 、 7 ) Si ”→3i ” (β
)r〕”によりP(燐)をドーピングした。 又中性子
照射量は熱処理後の抵抗値が80〜900cmになるよ
うに選択した。 これに700℃で10時間熱処理を施
し、基板の表面を拡がり抵抗法で測定して、抵抗の面内
均一性を調べた。 結果を第1図に示す。 横軸は基板
面内の位置を示し、縦軸はその位置の抵抗値を示す。
1aないし1dは第1表に示す試料番号である。 同図
により明らかなように酸素濃度が3.Ox 10”
atoms/ cm3を越える試料IC。
1dでは面内の抵抗の均一性が悪く、又抵抗のねらい値
<80〜90Ωcm)からもずれている。 酸素濃度3
.Ox 10” atols/ am3以下では抵抗
飴の均一性は良好であり、その値もねらい値どうりであ
る。
<80〜90Ωcm)からもずれている。 酸素濃度3
.Ox 10” atols/ am3以下では抵抗
飴の均一性は良好であり、その値もねらい値どうりであ
る。
実施例2. 酸素濃度の異なるMCZ法による基板と
FZ法による基板とを用い中性子照射を行った後、パワ
ーi・ランジスタの製造工程に投入し、トランジスタ製
造工程で従来の所定の熱処理を行ってパワートランジス
タを製作した。 酸素濃度が3.Ox 10” at
oms/ cm’以下のMCZ法による基板は、FZ法
による基板を用いた時と同様の特性が得られ、高電圧の
耐圧特性も良好であつlこ 。
FZ法による基板とを用い中性子照射を行った後、パワ
ーi・ランジスタの製造工程に投入し、トランジスタ製
造工程で従来の所定の熱処理を行ってパワートランジス
タを製作した。 酸素濃度が3.Ox 10” at
oms/ cm’以下のMCZ法による基板は、FZ法
による基板を用いた時と同様の特性が得られ、高電圧の
耐圧特性も良好であつlこ 。
実施例3. 酸素濃度が4.OX 10” at0
111s/cm’及び2,8x 10” atoms
/ cm3のMCZ法による2種類の基板に中性子照射
を行った侵、それぞれについで650℃、100℃及び
800℃で乾燥酸素(ドライ酸素)雰囲気中で熱処理を
行い、熱処理経過時間と抵抗値との関係を測定した。
抵抗値は4端釘法で複数個所測定した平均値とづる。
111s/cm’及び2,8x 10” atoms
/ cm3のMCZ法による2種類の基板に中性子照射
を行った侵、それぞれについで650℃、100℃及び
800℃で乾燥酸素(ドライ酸素)雰囲気中で熱処理を
行い、熱処理経過時間と抵抗値との関係を測定した。
抵抗値は4端釘法で複数個所測定した平均値とづる。
第2図は酸素濃度4.OX 10” atoms/C
1の場合を示1図ぐ、2a、2b及び2Cはイれぞれ6
50℃、700℃及び800℃で処理したものである。
1の場合を示1図ぐ、2a、2b及び2Cはイれぞれ6
50℃、700℃及び800℃で処理したものである。
650°Cで熱処理したものは抵抗変化が大ぎく、抵抗
が一定的に安定するまでの時間も長い。 700℃及
び800℃で処理したものは短時間で抵抗が一定になる
がねらい値からははずれている。 第3図は酸素濃度2
.8X 10” atoms/ Cm”の場合で、3
a 、3b及び3Cはそれぞれ650℃、700℃及び
800℃で処理したものである。 650℃で熱処1
’l! L、たちのは抵抗が安定するまで時間がかかり
抵抗変化も大きいが、700℃及び800℃で熱処理し
たものは短時間で抵抗が一定になり、抵抗値もねらい値
どうりである。 以上の結果から熱処し!t!温痘は7
00℃以上とすることが望ましい。
が一定的に安定するまでの時間も長い。 700℃及
び800℃で処理したものは短時間で抵抗が一定になる
がねらい値からははずれている。 第3図は酸素濃度2
.8X 10” atoms/ Cm”の場合で、3
a 、3b及び3Cはそれぞれ650℃、700℃及び
800℃で処理したものである。 650℃で熱処1
’l! L、たちのは抵抗が安定するまで時間がかかり
抵抗変化も大きいが、700℃及び800℃で熱処理し
たものは短時間で抵抗が一定になり、抵抗値もねらい値
どうりである。 以上の結果から熱処し!t!温痘は7
00℃以上とすることが望ましい。
実施例4. 波数1106cm−’の赤外光で測定し
た酸素iFJ度[Oi]が、(2,0〜3.0) xl
o”atollls 70m3のシリコン基板であって
、nつ波数513 a「1の赤外光の吸収係数α、13
がそれぞれ0.1゜0.1!+及び0.22 cm−’
である3種類のシリコン基板を用意し、中性子照射を行
った後、700℃で16時間熱処理を行った。 その結
果、[Oi ]の前記程度の範囲内では、抵抗と〔01
]との強い依存性は認められず、置換型酸素の吸収によ
るα5.3と抵抗値とに相関があることが判明した。
α511が0.15 cm−1及び0.22 cm−’
の基板は共に抵抗値90Ωcmで、ねらい値80ないし
90ΩC11lどおりであるがα、13が0.1cr’
の基板では抵抗値720cmとなり目標値より若干ずれ
た。 原因は熱ドナーの発生と思われる。 試行を繰り
返した結果、α6,3は0.15 am−’以上あるこ
とが望ましいことが確認された。
た酸素iFJ度[Oi]が、(2,0〜3.0) xl
o”atollls 70m3のシリコン基板であって
、nつ波数513 a「1の赤外光の吸収係数α、13
がそれぞれ0.1゜0.1!+及び0.22 cm−’
である3種類のシリコン基板を用意し、中性子照射を行
った後、700℃で16時間熱処理を行った。 その結
果、[Oi ]の前記程度の範囲内では、抵抗と〔01
]との強い依存性は認められず、置換型酸素の吸収によ
るα5.3と抵抗値とに相関があることが判明した。
α511が0.15 cm−1及び0.22 cm−’
の基板は共に抵抗値90Ωcmで、ねらい値80ないし
90ΩC11lどおりであるがα、13が0.1cr’
の基板では抵抗値720cmとなり目標値より若干ずれ
た。 原因は熱ドナーの発生と思われる。 試行を繰り
返した結果、α6,3は0.15 am−’以上あるこ
とが望ましいことが確認された。
(発明の効果)
本発明の製造方法によれば、MCZ法の酸素濃度が3.
OX 10” atoIl’s/ cm’を越えない
シリコン基板を用いるので、CZ法では不可能な高抵抗
基板を作ることができ、これに中性子照射と熱処理を施
すことにより抵抗の均一性も向上する。 さらにFZ法
では困難な基板の大口径化も可能で、パワートランジス
タ等の’XJ Jmで大口径化が可能となり、素子の信
頼性及び生産性も向上し、その効果は非常に大きい。
OX 10” atoIl’s/ cm’を越えない
シリコン基板を用いるので、CZ法では不可能な高抵抗
基板を作ることができ、これに中性子照射と熱処理を施
すことにより抵抗の均一性も向上する。 さらにFZ法
では困難な基板の大口径化も可能で、パワートランジス
タ等の’XJ Jmで大口径化が可能となり、素子の信
頼性及び生産性も向上し、その効果は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は酸素濃度を異にづる半導体基板の面内の位置と
その位置における抵抗値との関係を示す図、第2図及び
第3図はそれぞれ酸素濃度を異にする半導体基板の抵抗
値と熱処理時間との関係を示す図である。
その位置における抵抗値との関係を示す図、第2図及び
第3図はそれぞれ酸素濃度を異にする半導体基板の抵抗
値と熱処理時間との関係を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 磁場応用引上法により育成されその含有酸素濃度が
3.0×10^1^7atoms/cm^3を越えない
シリコン基板に、中性子照射を行つた後、熱処理を施す
ことを特徴とする半導体基板の製造方法。 2 熱処理の温度が700℃ないし1250℃である特
許請求の範囲第1項記載の半導体基板の製造方法。 3 シリコン基板の波数513cm^−^1の赤外光の
室温での吸収係数が0.15cm^−^1以上である特
許請求の範囲第1項又は第2項記載の半導体基板の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4407986A JPS62202528A (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | 半導体基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4407986A JPS62202528A (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | 半導体基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62202528A true JPS62202528A (ja) | 1987-09-07 |
| JPH0523494B2 JPH0523494B2 (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=12681614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4407986A Granted JPS62202528A (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | 半導体基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62202528A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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1986
- 1986-03-03 JP JP4407986A patent/JPS62202528A/ja active Granted
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