WO1992005578A1 - Procede de fabrication de dispositifs a semi-conducteur - Google Patents

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WO1992005578A1
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heat treatment
initial
bmd density
warpage
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Inventor
Hiroyuki Kawahara
Mitsuo Kono
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Sumco Techxiv Corp
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Komatsu Electronic Metals Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P36/00—Gettering within semiconductor bodies
    • H10P36/20—Intrinsic gettering, i.e. thermally inducing defects by using oxygen present in the silicon body

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: an initial oxygen concentration (hereinafter referred to as an initial Oi) of X-ha, a warpage amount of an X-ha in a heat treatment process, and an internal defect density (hereinafter referred to as an internal defect density) And BMD density) to minimize the amount of warpage caused by heat treatment during the device manufacturing process, and to reduce the gettering ability.
  • an initial Oi an initial oxygen concentration
  • a warpage amount of an X-ha in a heat treatment process and an internal defect density (hereinafter referred to as an internal defect density) And BMD density)
  • BMD density internal defect density
  • IG Intrinsic gettering
  • ⁇ X - c optimum BMD density C is required
  • the initial 0i of CZ silicon single crystal silicon commonly used is 12 ⁇ 10 ′′ to 18 ⁇ 10 17 at oms Zcc, and to obtain an optimal BMD density, According to the initial 0i of each substrate wafer, a pre-heat treatment for generating oxygen precipitation nuclei is performed at 600 to 900 ° C.
  • BMD density determined by the gettering ability can be generated inside the semiconductor device during the heat treatment in the semiconductor device manufacturing process. Due to the temperature gradient in the plane, thermal stress is generated, dislocations are generated and multiplied by internal defects, and the wafer is deformed, warped, and a series of defects. Will cause a gap. The portion where the slip occurs deteriorates the device characteristics. In addition, the warpage of the wafer also causes a pattern shift in a fine process such as mask alignment, and in any case, lowers the device yield.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems.
  • a single-crystal silicon material to be used as a material is demanded from an element yield and a gettering ability.
  • the warp limit value of the 1-ha after passing through the device manufacturing process and the BMD density are specified within a certain range, it is only possible to satisfy the certain range at the same time.
  • the wafer having the initial Oi is simultaneously filled with a certain range between the upper limit and the lower limit of the initial Oi and the certain range of the BMD density. It is characterized in that pre-heat treatment is performed using the time that can be added.
  • the BMD density in the wafer in the heat treatment in the device manufacturing process or the simulation heat treatment is determined. From this relationship, the warpage limit value (a) and the BMD density range (b) are further restricted by the device yield and gettering ability.
  • a certain range (c) between the upper limit (X) and the lower limit (y) of the initial Oi and the BMD density range (b) Is the heat treatment time that intersects the region that simultaneously satisfies and, and the initial O within the range of the upper limit (X) and the lower limit (y)
  • the silicon wafer having i is pre-heat treated.
  • pre-heat treatment refers to a heat treatment before a device manufacturing process (including a simulation heat treatment).
  • Figure 1 shows the relationship between the BMD density in a wafer and the amount of warpage in the wafer.
  • Figure 2 shows the relationship between the BMD density in the wafer and the amount of warpage in the wafer at each initial 0i.
  • Fig. 3 shows the relationship between the BMD density and the amount of precipitated oxygen in each area of Oi.
  • Fig. 4 shows a simulation heat treatment
  • Fig. 5 shows the relationship between the initial Oi in B and the BMD density for each pre-heat treatment time.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the amount of wafer warpage and the amount of precipitated oxygen.
  • the present inventor has investigated this relationship in more detail, and found that even if the BMD density is the same, the wafer after the simulation heat treatment depends on the difference of the initial 0i in the wafer. of It has been found that there is a difference in the amount of warpage. This is shown in Figure 2.
  • Fig. 3 shows the amount of precipitated oxygen on the horizontal axis. That is, even with the same BMD density or the same amount of precipitated oxygen, the lower the initial 0 i in the wafer, the smaller the warpage of the wafer after the simulation heat treatment.
  • the simulation heat treatment means the heat treatment step shown in FIG. This heat treatment has been most commonly used in the industry as a simulation maturation process for simulating the element manufacturing process.
  • the initial Oi in the wafer the lower the initial Oi in the wafer, the lower the warpage of the wafer after the simulation heat treatment. Therefore, in order to minimize the warpage, it is only necessary to select a wafer with the lowest initial O i and use it for production. In practice, however, if the initial O i is too low, the pre-heat treatment time must be extremely long before the simulation heat treatment. Because there is a lower limit. On the other hand, for the initial Oi that is too long, even if the BMD density can be secured by a short-time heat treatment, the wafer warp increases and the wafer itself becomes brittle. Get up, and this also has a reasonable upper limit.
  • the amount of warpage and the BMD density in the simulation heat treatment or the heat treatment in the process are determined based on the element yield.
  • Tali If requested by the Wing capability and specified in a certain desired range, the range of the initial Oi that satisfies this range is limited.
  • the range of the initial oxygen concentration is generally 1 ⁇ 10 17 to 20 ⁇ 10 17 atoms / cc.
  • the range of the initial Oi defined in the first stage and the desired BMD density range are calculated. If the pre-heat treatment time for satisfying the conditions is obtained at the same time, the obtained processing time becomes the pre-ripening treatment condition for securing the desired BMD density and keeping the warpage 10 within the desired range. .
  • the feature of the present invention is that the wafer selected in the first step and in the initial Oi range is subjected to the pre-heat treatment for the time determined in the second step.
  • the initial Oi is plotted on the horizontal axis
  • the BMD density is plotted on the vertical axis
  • the relationship is graphed for each pre-heat treatment time at 650 ° C.
  • Li co down ⁇ E is subjected to the production of DRAM if example bets were, - BMD density range in Ha, generally in 1's 10 6 to 2 Figure 10 6 Ke cm.
  • the BMD density range is, for example, 1 ⁇ 10 S to 2 ⁇ 10 S Keno ⁇ , and the amount of warpage is as follows. If less than 50 is required, the range between the vertical and horizontal axes in the figure (the shaded area in Fig. 2) can satisfy the initial Oi of 17 X 10 17 atoms / cc or less. It is clear that it is limited to the noise. It can also be seen that at least an initial Oi of 10 ⁇ 10 17 atoms / cc or more is required.
  • the initial Oi is less than 17 X 10 17 atoms / cc of this, more than 10 X 10 17 atoms / cc, were example, chose ⁇ E one Nono of 15.5 X 10 17 atoms / cc and the filtrate come when crossing the shaded minute, when viewed in the horizontal axis, to become a less anti Ri of 50 Lord, as the BMD density range, before Symbol 1's 10 6 to 2 10 6 Ke 011 2 of U Chi, especially 1 XI (! 6 ⁇ 1.3 X 10 6 this to be limited to the Keno crf and GaAkira et al. or to become r Next, referring to FIG.
  • Initial 0i is less than 16 ⁇ 10 17 atoms / cc and 12 ⁇ 10 17 atoms / cc or more CZ silicon wafer (diameter 5 ”, crystal axis 100>
  • the average number of non-defective devices was 187 and the yield was over 90%.
  • the warpage of ⁇ 1 -c is all 50 or less, and the BMD density is in the range of 1 ⁇ 10 s to 2 ⁇ 10 s / cm 2 : That is, in FIG. 2, the relationship fell within the range of the hatched area.
  • Initial 0i is, 16 X 10 17 atoms / cc or less, 12 X 10 of 17 atoms / cc or more, a diameter of 05 ", the crystal axis rather 100>, conductivity type P-type, resistivity of 2 ⁇ 6 ⁇ 'of cm, CZ Shi Silicone mirror surface
  • a pre-ripening treatment is performed as appropriate so that only the BMD density falls within the range of 1 ⁇ 10 s to 2 ⁇ 10 B cm 2 , and the DRAM elements are formed. The yield was observed for the Z elements.
  • the number of non-defective devices was 132 on an average of 25 devices, and the yield was 64%.
  • the BMD density was in the range of 1 ⁇ 10 6 to 2 ⁇ 10 s Z cm 2 , but the warpage of the wafer was nearly 50% or more.
  • Initial 0i is CZ silicon mirror of 17 x 10 17 atoms / cc or more, diameter 93 ⁇ 45 ", crystal axis ⁇ 100>, conductivity type P, resistivity 2-6 ⁇ .cm.
  • an appropriate pre-heat treatment is performed so that only the BMD density falls within the range of 1 ⁇ 10 s to 2 ⁇ 10 s keno cm 2 , and a DRAM element is formed. The yield was observed for 206 elements / piece-,
  • the average number of non-defective devices was 25, and the yield was 10%.
  • the BMD density was in the range of 1 ⁇ 10 E to 2 ⁇ 10 6 Z cm 2 , but almost all of the wafer warpages were 50 or more.
  • FIG. 2 used in the examples shows the relationship between the wafer BMD density and the amount of warpage in the C-M0S simulation, assuming a DRAM.
  • Certain BM D required by gettering ability In order to secure the density, it is possible to select as appropriate according to the combination of the initial 0i in the I: -C and the pre-heat treatment conditions.
  • the combination of the above-mentioned conditions to minimize the amount and secure the BMD density necessary for achieving the desired gettering ability is determined in a short time without trial and error. , Can be selected efficiently.
  • ⁇ : —ha is selected using the initial Oi in the wafer correlated to the occurrence of warpage as an index, and finally the pre-heat treatment time for element manufacturing is determined.
  • the yield is improved and the productivity is improved compared to the conventional method.
  • the pre-heat treatment time is determined while keeping the pre-heat treatment temperature constant. However, even if the pre-heat treatment temperature changes, the optimum operation time can be determined according to the same operation.
  • the present invention is also applicable to a method in which a high-temperature (usually 110 ° C. or higher) heat treatment for outward diffusion of oxygen is added before the pre-heat treatment for forming the oxygen precipitate. It can be applied, and the optimum preheat treatment conditions can be set without trial and error. As shown in Fig. 6, before the pre-heat treatment for oxygen precipitation nucleation, Regardless of whether or not a high-temperature heat treatment step is performed, if the same initial 0i is used, there is no difference in the relationship between the amount of warpage and the amount of precipitated oxygen. This is because it was confirmed during the race.
  • the present invention is applied to a semiconductor device.

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

明 細 書
半導体装置の製造方法
技術分野
本発明は、 半導体装置の製造方法に関 し、 ゥ X—ハ の初期酸素濃度 （以下、 初期 0 iと い う ） 、 熱処理工程 における ゥヱ一ハの反 り量、 及び内部欠陥密度 （以下、 BMD密度と い う）の三者の関係を利用 して、 素子製造ェ 程中に受ける熱処理によ る ゥヱ一ハの反 り量を最小限 に留め、 かつ、 ゲッ タ リ ング能力に必要と される B M D 密度を確保して、 素子歩留を向上させる技術を提供す る。
背景技術
シ リ コ ン単結晶を基板と して用いた半導体素子製造 において、 その歩留 り 向上のために、 従来から、 各種 ゲッ タ リ ング方法が開発さ れて用い られている，，
と く に、 C Zシ リ コ ン単結晶中に含まれた過飽和の酸 素に起因 して、 熱処理工程でゥ ヱ一ハ内に発生する内 部欠陥を、 ゲッ タ リ ングサイ ト と して利用する、 いわ ゆる、 イ ン ト リ ンシ ッ クゲッ タ リ ング （以下、 IGと い う ） は、 ク リ ーンなゲッ タ リ ング方法と して、 一般に 良 く 用 い られている。 IG能力は、 B M D密度と密接な関 係があ り 、 また、 それぞれの素子の種類によっ て、 そ れに応 じた IG能力が要求される。 つま り 、 それぞれの 素子の種類ごと に、 ゥ X —ハに最適な B M D密度が要求 されている c 一方、 通常良く使用される CZシ リ コ ン単結晶ゥヱ一 ノヽの初期 0iは、 12 X 10"〜18 X 101 7 at oms Z ccであ り、 最適な 、 B M D密度 を得る た め に、 それぞれの基板 ゥェ一ハの初期 0iに応じて、 600〜 900 °Cで酸素析出核 発生のための前熱処理を施している。
ゲッ タ リ ング能力よ り決められた BMD密度を、 半導 体素子製造工程の熱処理にて、 その内部に発生させる ことができるゥェ一ハにおいては、 しばしば、 熱処理 炉への揷入 · 引出しに伴う ゥヱ一ハ面内の温度勾配に よ り、 熱応力が生じ、 内部欠陥よ り転位が発生 ， 増殖 し、 ゥエ ーハは少なからず変形して、 反ったり、 欠陥 の連なったスリ ップを発生させるよう になる。 スリ ツ プを生じた部分は、 素子特性を悪化させる。 また、 ゥ エ ーハの反りも、 マスク合せなどの微細な工程でのパ タ ーンずれを惹起し、 いずれも、 素子歩留 り を低下さ せる。
発明の開示
本発明は、 以上のような問題点を解決すべく なされ たもので、 半導体装置製造に当た り、 素子歩留及ぴゲ ッ タ リ ング能力よ り要請されて、 素材となる単結晶シ リ コ ンゥ X—ハに対し、 素子製ェ造程通過後のゥ 1ー ハの反 り 限界値と 、 B M D密度を一定範囲に特定 した と き、 こ の一定範囲を、 同時に満たし得るだけの初期 Oiを有したゥェ一ハに、 該初期 Oiの上限値と下限値間 の一定範囲と、 前記 BMD密度の一定範囲と を同時に満 足させ得る時間を用いて、 前熱処理を施すこ と を特徴 と している。
すなわち、 予め、 異なる初期 Oiを有する複数のシ リ コ ンゥ X—ハ毎に、 素子製造プロセスでの熱処理また は、 シ ミ ュ レーシ ョ ン熱処理における ゥェ一ハ内の BMD密度と、 ゥヱ一ハの反り量との闋係を求めておき、 この関係から、 さ らに素子歩留 り とゲッ タ リ ング能力 から制約されて、 反りの限界値（a ) と BMD密度範囲（b ) と を特定したと きに定まる、 a 、 b両者を同時に満足 する領域に交差する初期 Oiの上限値（X )と下限値（y )と を求め、 一方、 同様に予め求めた前熱処理時間毎の、 ゥェ一ハ中の初期 Oiと、 BM D密度との関係において、 前記初期 Oiの上限値（X ) と下限値（y )間の一定範囲（c ) と前記 BMD密度範囲（b )と を同時に満足する領域に交差 する熱処理時間で、 前記上限値（X )と下限値（y )の範囲 内にある初期 Oiを有するシ リ コ ン ゥヱ一ハを前熱処理 するものである。
本発明において 「前熱処理」 とは素子製造工程 （シ ミ ュ レ一シヨ ン熱処理も含む） 前の熱処理をいう 。
また、 前記 BMD密度の測定には、 赤外線レーザを用 いた光散乱 トモグラ フ法を用いる と、 その判定が明瞭 になる。
図面の簡単な説明
第 1 図は、 ゥヱ一ハ内の BMD密度と ゥェ一ハの反 り 量との関係を示す図。 第 2図は、 初期 0i毎に、 ゥェ一ハ内の BMD密度と ゥ ェ一ハの反り量との関係を求めた図。
第 3 図は、 初期 Oi毎に、 ゥヱ一ハ内の BMD密度と析 出酸素量との関係を求めた図。
第 4図は、 シ ミ ュ レーショ ン熱処理を表す図。
第 5 図は、 前熱処理時間毎に、 ゥ —ハ内の初期 Oi と BMD密度との関係を求めた図。
第 6図は、 ゥエ ーハの反リ量と析出酸素量との関係 を示す図。
発明を実施するための最良の形態
[作 用]
従来から、 BHD密度と、 ゥヱ一ハの反り量との関係は、 第 1 図 （ Γゥォ一ぺッ ジ ォブ チヨ ク ラルスキ グロ ゥ ン シ リ コ ン ゥ ェ一ハス ァズ ァ フ エ クテ イ ツ ド ノ ィ ォキシジェ ン プレシピテ一シヨ ン」 ： ジヤ ノヽ°二一ズ ジャ ーナル ォブ アプラ イ ド フ ィ ジッ ク ス 24卷， 07, 7月号， 1985 , 818頁」（ 「¾;'arpage of Czochralski - Grown Silicon Wafers as Affected by Oxygen Precipitation J ： Japanese Journal of Applied Physics Vol . 4, No7, July , 1985, P. 818 ) に示したよう に、 前者の増加にともない、 後者も大き く なる こ とが知られている。
本発明者は、 この関係をさ らに詳し く調査したと こ ろ、 同一 BMD密度であっても、 ゥヱーハ内の初期 0iの 違いによ り、 シ ミ ュ レーショ ン熱処理後のゥエ ーハの 反り量に差が生 じる こ と を見出 した。 この様子を第 2 図に示す。 また、 第 3 図は、 横軸に酸素析出量を と つ て表現 したものである。 すなわち、 同一 BM D密度ある いは、 同一酸素析出量であっても、 ゥェーハ中の初期 0 iの低い方が、 シ ミ ュ レーショ ン熱処理後の ゥエーハ の反 り量は小さ い。 なお、 こ こでい う 、 シ ミ ュ レーシ ヨ ン熱処理と は、 第 4 図に示した熱処理工程をい う 。 この熱処理は、 従来よ リ素子製造工程をシ ミ ュ レー ト するシ ミ ュ レーショ ン熟処理と して、 当業界で最も よ く採用されているものである。
と こ ろで、 前記のよ う に， 同一 B MD密度であっ ても、 ゥェ 一ハ中の初期 Oiの低い方が、 シ ミ ュ レーショ ン熱 処理後の ゥエ ーハの反 り量は小さ く なるのであるから、 反 り を極力抑えるためには、 でき るだけ初期 O iの低い ゥヱ ーハを選んで、 製造に供すれば良い、 と い う こ と になる。 が実際は、 低すぎる初期 O iのものは、 シ ミ ュ レ一シ ヨ ン熱処理に先立って行なう 、 前熱処理の時間 を、 極めて長 く と らなければな らな く な り 、 生産性の 面から 自ずと下限がある。 逆に、 髙すぎる初期 Oiのも のは、 短時間の熱処理で B MD密度は確保できても、 ゥ ェ 一ハの反 り が大き く なつ た り、 ゥェ一ハ自身の脆化 等が起きた り して、 これも、 適当な上限がある。
そ こでいま、 第一段階で、 指標と なる シ ミ ュ レ一シ ョ ン熱処理ある いはプロセスでの熱処理における ゥ ェ —ハの反 り量と B M D密度と を、 素子歩留 り ゃゲッ タ リ W ング能力から要請されて、 或る所望の範囲に特定する と、 この範囲を満足すべき、 初期 Oiの範囲が限られて く る 。 なお、 初期酸素澳度の範囲は 1 X 1017〜20 X 1017atoms/ccが一般的である。
5 次に、 第二段階で、 前熱処理時間毎に予め求めた、 初期 Oiと BMD密度との関係から、 第一段階で限定され た初期の Oiの範囲と、 前記所望の BMD密度範囲と を同 時に満足させる ときの前熱処理時間を求めれば、 この 求めた処理時間が、 所望の BMD密度の確保と、 反り量 10 を所望の範囲以下に納めるための、 前熟処理条件にな るのである。
したがって、 本発明の特徴は、 第一段階で選んだ、 初期 Oi範囲にあるゥヱーハに対し、 第二段階で求めた 時間の前熱処理を施すこ とである。
15 [実施例 1 ]
初期 Oiが、 3.5 X 1017 ~17.5 101 atoms/cc , 直径 0 5〃、 結晶軸 〈100〉 、 導電型 P型、 抵抗率 2〜 6 Ω c mの、 CZシ リ コ ン鏡面ゥェ一ハを、 初期 Oiに分けて、 それぞれ 650 °Cで、 0 · 5〜 78時間の前熱処理を行なっ た
20 つづいて、 第 4 図に示す DRAM製造工程を想定した熱 処理 （以下、 C-M0Sシ ミ ュ レ一シヨ ン と いう） を施し、 熱応力によって発生する、 ゥヱ一ハの反り量と ゥェ一 ハ中の BMD密度及び酸素析出量との間係を求めた。 そ の結果は、 前記第 2図及び第 3図に示したとおりであ
25 る。 本実施例から、 初期 Oiが異なれば、 熱処理後の BMD 密度が同一でも、 ゥ ェ一ハの反 り量に差がある こ と が 分かる。 すなわち、 初期 Oiが低い方が、 反 り量は小さ い o
なお、 第 5 図は、 横軸に初期 Oi、 縦軸に BMD密度を と り 、 650 °Cにおけ る前熱処理時間毎に そ の関係 を グラ フ化 したものである。
[実施例 2 ]
通常、 たと えば DRAMの製造に供されるシ リ コ ン ゥェ —ハ内の BMD密度範囲は、 概ね、 1 ズ 106〜 2 ズ 106ケ cmにある。
こ こで、 実施例 1 の第 2 図に示した関係から、 BMD 密度範囲 が、 前記の 1 X 10S 〜 2 X 10S ケノ αίにあ つ て、 かつ、 反 り量に、 たと えば、 50 以下が要求さ れている場合、 図の縦軸と横軸に囲まれた範囲 （第 2 図 中斜線部分） を満足 し得る のは、 初期 Oiが、 17 X 1017atoms/cc以下のゥエ ー ノヽに限られる こ と が明 ら 力、 になる。 また、 少な く と も、 10 X 1017atoms/cc以上の 初期 Oiが必要である こ とも分かる。 そ こで、 初期 Oiが、 こ の 17 X 1017atoms/cc以下、 10 X 1017 atoms/cc以上の、 た と えば、 15.5 X 1017atoms/ccの ゥェ 一ノヽを選んだと き、 上記斜線分に交差する と こ ろ を、 横軸で見れば、 反 り量 50卿以下になる には、 BMD密度範囲と して、 前 記 1 ズ 106 〜 2 ズ 106ケ 0112の ぅ ち、 特に 1 X I (！6 〜 1.3 X 106ケノ crf に限定される こ と が明 ら かになる r 次に、 第 5 図 を用い、 こ の BMD密度範囲 1 X 106〜 1.3 X 10sケ ofで区切られた、 上記初期 0il5.5 X 1017 atoms/ccの線に交差する曲線から、 所望の BMD密度を 確保するためには、 前記 15.5 X 1017 atoms/ccなる初期 0i にゥェ一ハには、 650 °Cにおける前熱処理時間と し て、 135分乃至 175分を採用すれば良いことが明らかと なる。
[実施例 3 ]
初期 0iが、 16 X 1017atoms/cc以下、 12 X 1017 atoms/ cc以上の CZシ リ コ ンゥヱ一ハ（直径 5"、 結晶軸 く 100>
、 導電型 P型、 抵抗率 2〜 6 Ω - cm) 25枚に対し、 初 期 0i 毎に、 実施例 2の手法によ り求めた、 650°Cにお けるそれぞれの時間で、 前熱処理を施し、 これに DRAM 素子を形成 して、 206個ノ枚の素子について歩留 り を観た。
その結果、 良品素子は、 25枚平均で 187個で、 歩留 リ は、 90%以上であっ た。
またゥ 1—ハの反 り 量は、 全て 50 以下であ り 、 BMD密度は、 1 X 10s〜 2 X 10sケノ cm2 の範囲におさ ま つ す：。 すなわち、 第 2図でいえば、 その関係は、 斜線 範囲内におさ まるものであった。
[比較例 1 ]
初期 0iが、 16 X 1017atoms/cc以下、 12 X 1017atoms/ cc以上の、 直径 05"、 結晶軸 く 100〉 、 導電型 P型、 抵抗率 2 〜 6 Ω ' cmの、 CZシ リ コ ン鏡面ゥヱ一ハに対 し、 BMD密度のみが、 1 X 10s〜 2 X 10Bケ cm2 の範囲 に入るよ う に、 650°Cにおいて、 適宜前熟処理を施し、 これに DRAM素子を形成して、 206個 Z枚の素子につい て歩留 り を観た。
その結果、 良品素子は、 25枚平均で 132個であ り、 歩留 りは 64%であった。
BMD密度は、 1 X 106〜 2 X 10sケ Z cm2 の範囲におさ まっ たが、 ゥェ一ハの反り量は、 その半数近く が、 50 卿以上であつた。
[比較例 2 ]
初期 0iが、 17 X 1017atoms/cc以上の、 直径 9¾ 5"、 結 晶軸 く 100 > 、 導電型 P型、 抵抗率 2〜 6 Ω . cmの、 C Zシ リ コ ン鏡面ゥ ヱ 一ノヽに対し、 BMD密度のみが、 1 X 10s〜 2 X 10sケノ cm2 の範囲に入るよ う に、 650。C において、 適宜前熱処理を施し、 これに DRAM素子を形 成して、 206個/枚の素子について歩留 り を観た -,
その結果、 良品素子は、 25枚平均で 21個であ り、 歩 留 リ は 10 %であっ た。
BMD密度は、 1 X 10E〜 2 X 106ケ Z cm2 の範囲におさ まっ たが、 ゥェ一ハの反り量は、 その全数近く が、 50 卿以上であつ た。
[比較例 3 ]
初期 0iが、 12 X 1017atoms/cc以下の直径 5 、 結晶 軸 く 100〉 、 導電型 P型、 抵抗率 2〜 6 Ω - cm の、 CZ シ リ コ ン鏡面 ゥ ヱ 一ノヽ に対 し 、 B M D密度 のみ が、 1 X 10 s〜 2 X 10sケノ^ の範囲に入るよう に、 650 °C において、 適宜前熟処理を施すことを試みたが、 極め て長時間を要し、 生産性の上から、 実用に供し難いこ とが判明した。
なお、 本発明の各実施例及び、 比較例におけるゥェ
—ハ内の BMD密度の計測に当っては、 赤外線レ一ザに よる光散乱トモグラフ法を用いたが、 エッチング法に よっても構わない。
前記各実施例は、 本発明を DRAM素子製造の際に適用 したものであるが、 SRAM素子では、 適正な BMD密度は 2 X 10E〜 5 ケ / αίで、 清浄度の高い工程ならば、
1 X 104〜 5 X 104ケ / erf にあることが分かった。 すな わち、 それぞれの素子の種類や製造工程の清浄度によ つて、 ゥェ一ハには、 最適な BMD密度が要求される。 実施例で用いた第 2図は、 DR AMを想定した、 C - M0Sシ ミ ュ レ一シヨ ンでのゥェ一ハの B MD密度と、 反り量の 関係を表したものであるが、 SRAM、 マスク RR0Mあるい はバイポーラ等の素子ごとに、 適王なシ ミ ュ レ一ショ ンを適宜採用する こと によ り、 B MD 密度と反り量の関 係を、 容易に求めるこ と ができる。
B M D密度 と 反 り量との関係は、 各素子製造の熱処 理条件や、 素子製造に用いられる ゥヱ 一ハの種類によ リ多少異なるが、 初期 0 i依存性は、 いずれのシミ ュ レ —シヨ ンでも、 同様であっ た。
ゲッ タ リ ング能力から要請される、 ある一定の BM D 密度を確保するためには、 ゥ： I：—ハ内の初期 0i、 前熱 処理条件の組合せで、 適宜選択は可能であるが、 本発 明による方法を用いれば、 ゥヱ一ハの反り量を最も低 く抑えて、 かつ、 所望のゲッ タ リ ング能力を発揮する ために必要な BMD密度を確保するための、 前記諳条件 の組合せを、 試行錯誤による こ とな く、 短時間に、 効 率的に選び出すこ と ができる。
本発明では、 反り の発生に相関をもつゥェ一ハ内の 初期 Oiを指標と して、 ゥ： —ハを選び、 最終的に、 素 子製造の前熱処理時間を定めるので、 実施例からも明 らかなよう に、 従来法に較べ、 歩留 り が向上し、 生産 性に寄与する。
本発明では、 ゥエーハの反り について記載したが、 反り によって生じて く る欠陥の連な りであるス リ ップ についても同様に して対応する こ とができる。
また、 本発明では、 前熱処理温度を一定と して、 前 熱処理時間を定めたが、 前熱処理温度が変わっても、 それに応じて同様の操作で、 最適の処理時間を定める こ とができる。
さ らに、 酸素析出該形成のための前熱処理の前に、 酸素の外方向拡散のための高温 （通常 1 1 00 °C以上） 熱 処理を加えたゥヱ一ハにおいても、 本発明は適用する こ と ができ、 試行錯誤による こ とな く 、 最適の前熱処 理条件を設定する こ とができる。 それは、 第 6 図に示 したよう に、 酸素析出核形成のための前熱処理の前に、 高温度の熱処理工程が入っても、 入らなく ても、 同一 の初期 0iのものであれば、 反り量と酸素析出量との関 係には差が生じないことが、 C - M0Sシ ミ ュ レーシ ョ ン で確認されたからである。
産業上の利用可能性
本発明は半導体装置に適用されるものである。

Claims

請求の範囲
1、 半導体装置製造に当たり、 素子歩留及ぴゲッ タ リ ング能力よ り要請されて、 素材となる単結晶シ リ コ ン ゥヱ一ハに対し、 素子製造工程における ゥヱーハの 反 り限界値と、 内部欠陥密度と を一定範囲に特定した とき、 この一定範囲を、 同時に満たし得るだけの初期 酸素漉度を有したゥ： c—ハに、 該初期酸素濂度の上限 値と下限値間の一定範囲と、 前記内部欠陥密度の一定 範囲と を同時に満足させ得る熱処理時間を用いて、 酸 素析出核発生のための前熱処理を施すこ と を特徴とす る半導体装置の製造方法。
2、 前記ゥェ一ハの反り限界値を 300 以下と し、 内部欠陥密度を 101 Dケ / crf以下とする請求項 1記載の 半導体装置の製造方法。
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