DE19602767A1 - Monokristalliner Silizium-Wafer und Verfahren zum thermischen Oxidieren einer Oberflächen desselben - Google Patents

Monokristalliner Silizium-Wafer und Verfahren zum thermischen Oxidieren einer Oberflächen desselben

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen monokristallinen Silizium-Wafer. Genauer gesagt bezieht sie sich auf einen monokristallinen Silizium-Wafer, der so ver­ bessert ist, daß zur Zeit des Ausbildens einer Oxidschicht auf einer Oberfläche desselben eine verstärkte Oxidation nicht verursacht wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich außer­ dem auf ein Verfahren zum thermischen Oxidieren einer Ober­ fläche eines solchen monokristallinen Silizium-Wafers.
Die Ausbildung einer thermischen Oxidschicht auf einer Ober­ fläche eines monokristallinen Silizium-Wafers ist ein grund­ legender Schritt in einem Verfahren zum Herstellen einer Halb­ leitervorrichtung. Fig. 11 zeigt eine Abfolge von Querschnitts­ darstellungen, die aufeinanderfolgend eine Halbleitervorrich­ tung jeweils in den Schritten eines Verfahrens zum Herstellen eines Feldeffekttransistors zeigen, inkl. des Schrittes des Ausbildens einer Siliziumoxidschicht, d. h. einer thermischen Oxidschicht.
Wie in Fig. 11(a) gezeigt ist, wird ein monokristallines Sili­ ziumsubstrat 1 vorbereitet bzw. bereitgestellt.
Wie in Fig. 11(b) gezeigt ist, eine LOCOS (LOCa1 Oxidation of Silicon)-Oxidschicht 2 zum Trennen eines aktiven Bereiches von einem anderen auf einer Hauptoberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrates 1 ausgebildet. Dann wird die Oberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrates 1 thermisch oxidiert, wobei eine Siliziumoxidschicht 3, die eine Basis einer Gateoxidschicht ist, ausgebildet wird. Eine Polysiliziumschicht 4a, die eine Basis einer Gateelektrode ist, wird die Siliziumoxidschicht 3 bedeckend ausgebildet.
Wie in Fig. 11(b) und (c) gezeigt ist, werden eine Gateisolier­ schicht 5a und eine Gateelektrode 6a auf einem aktiven Bereich durch selektives Ätzen der Siliziumoxidschicht 3 und der Poly­ siliziumschicht 4a ausgebildet.
Wie in Fig. 11(c) und (d) gezeigt ist, werden Dotierstoffionen 30 in eine Oberfläche des aktiven Bereiches unter Verwendung der Gateelektrode 6 als Maske implantiert, wodurch ein Source/ Drain-Bereich 7 ausgebildet wird.
Wie in Fig. 11(d) und (e) gezeigt ist, wird eine Zwischen­ schicht-Isolierschicht 8 die Gateelektrode 6 bedeckend ausge­ bildet. Ein Kontaktloch 9 zum Freilegen eines Abschnittes einer Oberfläche des Source/Drain-Bereiches 7 wird in der Zwischen­ schicht-Isolierschicht 8 ausgebildet. Eine Aluminiumverbindung (Al) 31, die eine Bitleitung ist, wird durch das Kontaktloch 9 in elektrischen Kontakt mit dem Source/Drain-Bereich 7 ausge­ bildet, wodurch ein MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekt­ transistor) vervollständigt wird.
Fig. 12 ist eine Darstellung, die einen thermischen Oxidations­ ofen (Ofen vom vertikalen Typ), der zum Ausführen des Schrittes des Oxidierens einer Oberfläche eines Halbleitersubstrates zur Ausbildung einer Siliziumoxidschicht (der in Fig. 11(b) gezeigte Schritt) dient bzw. verwendet wird, zeigt.
Wie in Fig. 12 gezeigt ist, weist der thermische Oxidationsofen eine Reaktionskammer 10 auf. Die Reaktionskammer 10 wird durch eine äußere Wand 11 umgeben. Eine Heizung 12 ist um die äußere Wand 11 herum vorgesehen. Eine Gasentladungsröhre 13 zum Ab­ führen von Gas aus der Reaktionskammer 10 ist mit der äußeren Wand 11 verbunden. Eine Gaszufuhrröhre 14 zum Zuführen von reak­ tiven Gas in die Reaktionskammer 10 ist mit der Reaktionskammer 10 verbunden. Ein Boot (Einschub) 32 kann durch eine Boot-Hebe­ vorrichtung 15 in die Reaktionskammer 10 eingeführt werden. Dummy-Überwachungswafer (Überwachungswaferattrappen) 16 und Wafer 17 für die praktische Verwendung werden in dem Boot 32 plaziert. Die Dummy-Überwachungswafer 16 sind in der Reaktions­ kammer 10 angeordnet, um den Gasfluß zu steuern und eine Fehl­ verteilung der Temperatur zu verhindern. Normalerweise werden 26 Dummy-Wafer 16 und 100 Wafer 17 für die praktische Verwendung darin angeordnet.
Eine LOCOS-Oxidschicht wird ebenfalls unter Verwendung dieses thermischen Oxidationsofens ausgebildet.
Fig. 13 ist eine Abfolge von Querschnittsdarstellungen, die aufeinanderfolgend eine Halbleitervorrichtung jeweils in den Schritten eines Verfahrens zur Ausbildung einer LOCOS-Oxid­ schicht zeigen.
Wie in Fig. 13(a) gezeigt ist, wird ein monokristallines Sili­ ziumsubstrat 1 vorbereitet bzw. bereitgestellt.
Wie in Fig. 13(b) gezeigt ist, wird eine SiO₂-Schicht 18 auf dem monokristallinen Siliziumsubstrat 1 ausgebildet. Eine Sili­ ziumnitridschicht 19 wird dann auf der SiO₂-Schicht 18 so aus­ gebildet, daß sie einen Abschnitt des Substrates bedeckt, in dem ein aktiver Bereich auszubilden ist.
Wie in Fig. 13(b) und (c) gezeigt ist, wird eine Oberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrates 1 unter Verwendung der Sili­ ziumnitridschicht 19 als Maske oxidiert, wodurch die LOCOS-Oxid­ schicht 2 ausgebildet wird.
Wie in Fig. 13(c) und (d) gezeigt ist, wird die Siliziumnitrid­ schicht 19 entfernt und die LOCOS-Oxidschicht 2 zum Trennen eines aktiven Bereiches von einem anderen ist an bzw. in einer Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates 1 ausgebildet.
Die Ausbildung der LOCOS-Oxidschicht 2, die in Fig. 13(c) gezeigt ist, wird mit dem in Fig. 12 gezeigten thermischen Oxidations­ ofen ausgeführt.
Wie oben beschrieben worden ist, wird eine Siliziumoxidschicht durch Einführen eines monokristallinen Silizium-Wafers in einen thermischen Oxidationsofen und thermisches Oxidieren des Wafers ausgebildet. Insbesondere ist eine Gateoxidschicht eines der wichtigen Elemente bei einer Siliziumoxidschicht, welches die Eigenschaften einer Halbleitervorrichtung bestimmt. Dement­ sprechend muß die Dicke einer Gateoxidschicht sehr genau ge­ handhabt bzw. gesteuert werden. Trotzdem ist die Variation der Dicke der Gateoxidschicht bis jetzt noch nicht eliminiert bzw. beseitigt worden.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen monokristallinen Silizium-Wafer, der so verbessert ist, daß eine Siliziumoxidschicht mit einer gleichförmigen Dicke auf einer Oberfläche des monokristallinen Silizium-Wafers ausge­ bildet werden kann, und ein Verfahren zum thermischen Oxidieren einer Oberfläche eines monokristallinen Silizium-Wafers, das so verbessert ist, daß eine Siliziumoxidschicht mit einer gleich­ förmigen Dicke auf einem solchen monokristallinen Silizium- Wafer ausgebildet werden kann, bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen monokristallinen Sili­ zium-Wafer nach Anspruch 1 oder 3 oder 5 oder 7 oder 8 oder 10 oder 11 bzw. ein Verfahren nach Anspruch 12 oder 16.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen an­ gegeben.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht einen monokristallinen Silizium-Wafer, der so verbessert ist, daß eine Gateisolier­ schicht, die eine gleichförmige Dicke aufweist, zur Zeit der thermischen Oxidation einer Oberfläche des monokristallinen Silizium-Wafers ausgebildet werden kann.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht einen monokristallinen Silizium-Wafer, der so verbessert ist, daß eine LOCOS-Oxid­ schicht, die eine gleichförmige Dicke aufweist, zur Zeit der thermischen Oxidation einer Oberfläche des monokristallinen Silizium-Wafers ausgebildet werden kann.
Ein monokristalliner Silizium-Wafer entsprechend eines ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist ein monokristallines Siliziumsubstrat auf. Das monokristalline Siliziumsubstrat weist eine Kaliumkonzentration von höchstens 2 × 10¹¹ Atomen/ cm² an einer äußeren Oberfläche desselben auf.
Ein monokristalliner Silizium-Wafer entsprechend eines zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist ein monokristallines Siliziumsubstrat und eine Polysiliziumschicht, die an einer Bodenoberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrates ausge­ bildet ist, auf. Die Kaliumkonzentration an einer Grenzfläche zwischen dem monokristallinen Siliziumsubstrat und der Poly­ siliziumschicht ist höchstens 2 × 10¹¹ Atome/cm².
Ein monokristalliner Silizium-Wafer entsprechend eines dritten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist ein monokristallines Siliziumsubstrat und eine Polysiliziumschicht, die an einer Bodenoberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrates aus­ gebildet ist, auf. Die Polysiliziumschicht weist eine Kalium­ konzentration von höchstens 2 × 10¹¹ Atomen/cm² an einer äußeren Oberfläche derselben auf.
Ein monokristalliner Silizium-Wafer entsprechend eines vierten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist ein monokristallines Siliziumsubstrat auf. Eine Oxidschicht, die Phosphor enthält, ist auf einer Bodenoberfläche des monokristallinen Silizium­ substrates ausgebildet. Eine Polysiliziumschicht, die die Oxid­ schicht bedeckt, ist auf der Bodenoberfläche des monokristal­ linen Siliziumsubstrates ausgebildet.
Ein monokristalliner Silizium-Wafer entsprechend eines fünften Aspektes der vorliegenden Erfindung weist ein erstes und ein zweites monokristallines Siliziumsubstrat, die miteinander verbunden sind, auf. Die Kaliumkonzentration an einer Ober­ fläche, an der das erste und das zweite monokristalline Sili­ ziumsubstrat miteinander verbunden sind, ist höchstens 2 × 10¹¹ Atome/cm².
Ein monokristalliner Silizium-Wafer entsprechend eines sechsten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist ein monokristallines Siliziumsubstrat auf. Das monokristalline Siliziumsubstrat weist eine Kaliumkonzentration von höchstens 1 × 10¹⁶ Atomen/cm³ auf.
Ein monokristalliner Silizium-Wafer entsprechend eines siebten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist ein monokristallines Siliziumsubstrat und eine Polysiliziumschicht, die auf einer Bodenoberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrates ausge­ bildet ist, auf. Die Polysiliziumschicht weist eine Kaliumkon­ zentration von höchstens 1 × 10¹⁶ Atomen/cm² auf.
Bei einem Verfahren zum thermischen Oxidieren einer Oberfläche eines monokristallinen Silizium-Wafers entsprechend eines achten Aspektes der vorliegenden Erfindung werden ein mono­ kristalliner Silizium-Wafer, der zu bearbeiten ist, und ein Dummy-Wafer, die eine Kalium-Konzentration von höchstens 2 × 10¹¹ Atomen/cm² an einer äußeren Oberfläche derselben auf­ weisen, zuerst in einem thermischen Oxidationsofen plaziert bzw. angeordnet. Eine Oberfläche des monokristallinen Silizium- Wafers, der zu bearbeiten ist, wird dann thermisch oxidiert, wodurch eine thermische Oxidschicht auf der Oberfläche des monokristallinen Silizium-Wafers ausgebildet wird.
Bei einem Verfahren zum thermischen Oxidieren einer Oberfläche eines monokristallinen Silizium-Wafers entsprechend eines neunten Aspektes der vorliegenden Erfindung werden ein mono­ kristalliner Silizium-Wafer, der zu bearbeiten ist, und ein Dummy-Wafer, die einen Kaliumgehalt von höchstens 1 × 10¹⁶ Atomen/cm³ aufweisen, zuerst in einem thermischen Oxidations­ ofen plaziert. Eine Oberfläche des monokristallinen Silizium- Wafers, der zu bearbeiten ist, wird dann thermisch oxidiert, wodurch eine thermische Oxidschicht auf der Oberfläche des mono­ kristallinen Silizium-Wafers ausgebildet wird.
Bei einem monokristallinen Silizium-Wafer entsprechend des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist ein mono­ kristallines Siliziumsubstrat eine Kaliumkonzentration von höchstens 2 × 10¹¹ Atomen/cm² an einer äußeren Oberfläche desselben auf, und daher wird das Kalium, das in dem mono­ kristallinen Silizium-Wafer enthalten ist, zur Zeit des ther­ mischen Bearbeitens in einen thermischen Oxidationsofen nicht diffundieren und als ein Ergebnis werden andere monokristalline Silizium-Wafer nicht kontaminiert bzw. verunreinigt.
Bei einem monokristallinen Silizium-Wafer entsprechend des zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung beträgt die Kalium­ konzentration an einer Grenzfläche zwischen einem monokristal­ linem Siliziumsubstrat und einer Polysiliziumschicht höchstens 2 × 10¹¹ Atome/cm², und daher wird das Kalium, das in dem monokristallinen Silizium-Wafer enthalten ist, andere mono­ kristalline Silizium-Wafer zur Zeit des thermischen Bearbeitens in einem thermischen Oxidationsofen nicht kontaminieren bzw. verunreinigen.
Bei einem monokristallinen Silizium-Wafer entsprechend des dritten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist eine Poly­ siliziumschicht eine Kaliumkonzentration von höchstens 2 × 10¹¹ Atomen/cm² einer äußeren Oberfläche derselben auf, und daher wird das Kalium, das in dem monokristallinen Silizium-Wafer enthalten ist, andere monokristalline Silizium-Wafer zur Zeit des thermischen Verarbeitens in einen thermischen Oxidations­ ofen nicht kontaminieren bzw. verunreinigen.
Bei einem monokristallinen Silizium-Wafer entsprechend des vier­ ten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist eine Oxidschicht, die Phosphor enthält, auf einer Bodenoberfläche eines mono­ kristallinen Siliziumsubstrates ausgebildet. Die Oxidschicht, die Phosphor enthält, bewirkt einen Gettereffekt. Daher werden Alkalimetalle und Erdalkalimetalle, die in dem monokristallinen Siliziumsubstrat enthalten sind, durch die Oxidschicht, die Phosphor enthält, eingefangen. Dementsprechend werden Alkali­ metalle und Erdalkalimetalle, die in dem monokristallinen Silizium-Wafer enthalten sind, andere monokristalline Silizium- Wafer zur Zeit des thermischen Bearbeitens in einem thermischen Oxidationsofen nicht kontaminieren bzw. verunreinigen.
Bei einem monokristallinen Silizium-Wafer entsprechend des fünften Aspektes der vorliegenden Erfindung beträgt die Kalium­ konzentration an einer Oberfläche, an der das erste und das zweite monokristalline Siliziumsubstrat miteinander verbunden sind, höchstens 2 × 10¹¹ Atome/cm², und daher wird Kalium, das in dem monokristallinen Silizium-Wafer enthalten ist, andere monokristalline Silizium-Wafer zur Zeit des thermischen Bear­ beitens in einem thermischen Oxidationsofen nicht kontaminieren bzw. verunreinigen.
Bei einem monokristallinen Silizium-Wafer entsprechend des sechsten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist ein mono­ kristallines Siliziumsubstrat eine Kaliumkonzentration von höchstens 1 × 10¹⁶ Atomen/cm³ auf, und daher wird das Kalium, das in dem monokristallinen Silizium-Wafer enthalten ist, andere monokristalline Silizium-Wafer zur Zeit des thermischen Bearbeitens in einem thermischen Oxidationsofen nicht verun­ reinigen.
Bei einem monokristallinen Silizium-Wafer entsprechend des siebten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist eine Poly­ siliziumschicht eine Kaliumkonzentration von höchstens 1 × 10¹⁶ Atomen/cm³ auf, und daher wird das Kalium, das in dem mono­ kristallinen Silizium-Wafer enthalten ist, andere monokristal­ line Silizium-Wafer zur Zeit des thermischen Bearbeitens in einem thermischen Oxidationsofen nicht kontaminieren bzw. verunreinigen.
Bei einem Verfahren zum thermischen Oxidieren einer Oberfläche eines monokristallinen Silizium-Wafers entsprechend des achten Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein Dummy-Wafer, der eine Kaliumkonzentration von höchstens 2 × 10¹¹ Atomen/cm² an einer äußeren Oberfläche desselben aufweist, angeordnet, und daher wird Kalium, das in dem Dummy-Wafer enthalten ist, einen monokristallinen Silizium-Wafer, der zu bearbeiten ist, nicht kontaminieren bzw. verunreinigen.
Bei einem Verfahren zum thermischen Oxidieren einer Oberfläche eines monokristallinen Silizium-Wafers entsprechend des neunten Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein Dummy-Wafer, der einen Kaliumgehalt von höchstens 1 × 10¹⁶ Atomen/cm³ aufweist, in einem thermischen Oxidationsofen plaziert, und daher wird das Kalium, das in dem Dummy-Wafer enthalten ist, einen mono­ kristallinen Silizium-Wafer, der zu bearbeiten ist, nicht kontaminieren bzw. verunreinigen.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1(a)-(b) ein Paar von Darstellungen, die einen monokris­ trallinen Silizium-Wafer entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Querschnitt bzw. eine Beziehung zwischen der Kalium- Konzentration an einer Oberfläche des monokristallinen Silizium-Wafers der Steigerungsrate der Oxidation beim Ausbilden einer Gateoxidschicht zeigen;
Fig. 2 eine Darstellung, die zeigt, daß Natrium, Kalium und Calcium beim Ausbilden einer Gateoxidschicht eine ge­ steigerte Oxidation verursachen werden;
Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung, die einen monokristallinen Silizium-Wafer entsprechend einer zweiten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 eine Darstellung, die ein STMS-Profil eines monokristal­ linen Silizium-Wafers mit einer Polysiliziumschicht, bei dem eine gesteigerte Oxidation beim Ausbilden einer Gateoxidschicht beobachtet worden ist, zeigt;
Fig. 5 eine Darstellung, die ein SIMS-Profil eines monokristal­ linen Silizium-Wafers mit einer Polysiliziumschicht, bei dem beim Ausbilden einer Gateoxidschicht eine ge­ steigerte Oxidation nicht beobachtet worden ist, zeigt;
Fig. 6 eine Querschnittsdarstellung, die einen monokristallinen Silizium-Wafer entsprechend einer dritten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 eine Querschnittsdarstellung, die einen monokristallinen Silizium-Wafer entsprechend einer vierten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8(a)-(c) eine Abfolge von Querschnittsdarstellungen, die aufeinanderfolgend ein monokristallines Silizium-Sub­ strat jeweils in den Schritten eines Verfahrens zur Herstellung eines monokristallinen Silizium-Wafers, der in Fig. 3 gezeigt ist, zeigen;
Fig. 9 eine Querschnittsdarstellung, die einen monokristallinen Silizium-Wafer entsprechend einer siebten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 10(a)-(d) eine Abfolge von Querschnittsdarstellungen, die aufeinanderfolgend ein monokristallines Silizium-Sub­ strat jeweils in den Schritten eines Verfahrens zur Herstellung eines monokristallinen Silizium-Wafers, der in Fig. 9 gezeigt ist, zeigen;
Fig. 11(a)-(e) eine Abfolge von Querschnittsdarstellungen, die aufeinanderfolgend eine Halbleitereinrichtung jeweils in den Schritten eines Beispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines MOSFET zeigen;
Fig. 12 eine Darstellung, die das Konzept eines Beispiels eines thermischen Oxidationsofens vom vertikalen Typ zeigt; und
Fig. 13(a)-(d) eine Abfolge von Querschnittsdarstellungen, die aufeinanderfolgend eine Halbleitervorrichtung jeweils in den Schritten eines Beispiels eines Verfahrens zur Ausbildung einer LOCOS-Oxidschicht zeigen.
Es werden nun Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
1. Ausführungsform
Fig. 1 ist eine Querschnittsdarstellung, die einen monokristal­ linen Silizium-Wafer entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Der in Fig. 1(a) gezeigte monokristalline Silizium-Wafer entsprechend dieser Ausführungsform weist Alka­ limetalle und Erdalkalimetalle in einer Konzentration von insgesamt höchstens 2,6 × 10¹¹ Atome/cm², eine Natriumkonzen­ tration von höchstens 5 × 10¹⁰ Atome/cm², eine Kaliumkonzen­ tration von höchstens 2 × 10¹¹ Atome/cm² und eine Calciumkon­ zentration von höchstens 1 × 10¹⁰ Atome/cm² an einer äußeren Oberfläche desselben auf.
Die folgende Tabelle 1 zeigt Daten, die als Ergebnis eines Ver­ suches zur Ausbildung einer Gateoxidschicht mit einer Dicke von 260 Å (ein Entwurfswert) unter Verwendung von zwei monokristal­ linen Silizium-Wafern (erste Ausführungsform und erstes Ver­ gleichsbeispiel), die jeweils unterschiedliche Konzentrationen von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen aufweisen, erhalten wurden. Die Maßeinheit <Å<, die hier verwendet wird, entspricht 1 Å = 0,1 nm. Die Gateoxidschicht wurde bei einer Temperatur von 950°C in einem Naßoxidationsofen, der ein thermischer Verarbei­ tungsofen vom vertikalen Typ ist, ausgebildet.
Tabelle 1
Wie aus Tabelle 1 zu ersehen ist, variiert in dem Fall des ersten Vergleichsbeispiels die Dicke einer Gateoxidschicht in dem Bereich von 264 bis 279 Å und die Durchschnittsdicke der­ selben beträgt 270 Å. Andererseits variiert in dem Fall der ersten Ausführungsform die Dicke einer Gateoxidschicht nur in dem schmalen Bereich von 257 bis 262 Å und die Durchschnittsdicke derselben beträgt 260 Å.
Es ist dabei zu berücksichtigen, daß Alkalimetalle und Erd­ alkalimetalle eine Variation der Dicke der Gateoxidschicht aus dem folgenden Grund verursachen.
Genauer gesagt diffundieren, wie in Fig. 2 gezeigt ist, wenn eine Siliziumoxidschicht auf einer Oberfläche 1a eines mono­ kristallinen Silizium-Wafers 1 in einem thermischen Oxidations­ ofen 20 ausgebildet wird, Alkalimetalle und Erdalkalimetalle an einer Bodenoberfläche 1b des monokristallinen Silizium- Wafers 1 in eine Oberfläche 1a eines anderen monokristallinen Silizium-Wafers 1, wodurch eine verstärkte bzw. gesteigerte Oxidation dieser Oberfläche des anderen monokristallinen Sili­ zium-Wafers 1 verursacht wird.
Da der Betrag bzw. die Menge dieser Alkalimetalle und Erdalka­ limetalle, die als ein Katalysator für die gesteigerte Oxi­ dation dienen, im Fall der Verwendung des monokristallinen Silizium-Wafers entsprechend der ersten Ausführungsform gering ist, wird die Diffusion der Alkalimetalle und Erdalkalimetalle, die durch die thermische Bearbeitung verursacht wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist, unterdrückt bzw. reduziert. Dementsprechend wird die Variation der Dicke der Gateoxidschicht eliminiert.
Fig. 1(b) zeigt die Beziehung zwischen der Kaliumkonzentration einer Oberfläche eines Silizium-Halbleitersubstrates und einer Steigerungsrate der Oxidation beim Ausbilden der Gateoxid­ schicht, die auf der Oberfläche des Silizium-Halbleitersub­ strates ausgebildet wird. Es gibt keine Variation der Dicke der Gateoxidschicht in dem Fall, in dem die Steigerungsrate gleich 1 ist und die Variation derselben steigt sowie die Steigerungs­ rate ansteigt. Wie aus der Fig. 1(b) zu ersehen ist, ändert sich die Steigerungsrate signifikant, wenn die Kaliumkonzen­ tration 2 × 10¹¹ Atome/cm² übersteigt.
Falls die Kaliumkonzentration an einer äußeren Oberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrates 2 × 10¹¹ Atome/cm² ist, ist die Kaliumkonzentration pro Volumeneinheit gleich 1 × 10¹⁶ Atome/cm³.
Die Beschreibung der Fig. 1(b) konzentriert sich auf Kalium, da die Menge des Kaliums in der Gesamtmenge der Alkalimetalle und Erdalkalimetalle, die in oder an einer Oberfläche des mono­ kristallinen Silizium-Wafers existieren, die größte ist. Eine Reduzierung der Menge des Kaliums führt zu einer Reduzierung der Menge der anderen Alkalimetalle und Erdalkalimetalle.
2. Ausführungsform
Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die einen monokristallinen Silizium-Wafer entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine Polysiliziumschicht 21 zum Bereitstellen eines Gettereffektes ist an einer Bodenoberfläche eines monokristallinen Siliziumsubstrates 1 ausgebildet. Die dabei verwendete Polysiliziumschicht 21 enthält keine Fremd­ atome bzw. Verunreinigungen der ITT- und der V-Gruppe. Eine Grenzfläche zwischen dem Silizium-Halbleitersubstrat 1 und der Polysiliziumschicht 21 weist Alkalimetalle und Erdalkali­ metalle mit einer Konzentration von insgesamt höchstens 2,6 × 10¹¹ Atomen/cm², einer Natriumkonzentration von höchstens 5 × 10¹⁰ Atomen/cm², einer Kaliumkonzentration von höchstens 2 × 10¹¹ Atomen/cm² und einer Calciumkonzentration von höch­ stens 1 × 10¹⁰ Atomen/cm² auf. Die folgende Tabelle 2 zeigt Daten, die erhalten werden, wenn eine Gateoxidschicht auf einer Oberfläche des monokristallinen Silizium-Wafers entsprechend der zweiten Ausführungsform ausgebildet wird.
Tabelle 2
Die obige Tabelle 2 zeigt ebenfalls Daten, die erhalten werden, wenn ein monokristalliner Silizium-Wafer (2. Vergleichsbeispiel) verwendet wird, der sich von der zweiten Ausführungsform durch die Konzentration der Alkalimetalle und der Erdalkalimetalle an einer äußeren Oberfläche des monokristallinen Siliziumsub­ strates, das verwendet wird, unterscheidet. Die Anzahl der Muster, die jeweils für die zweite Ausführungsform bzw. für das zweite Vergleichsbeispiel verwendet werden, ist 3 (n=3).
Die Daten in der obigen Tabelle 2 sind ein Ergebnis eines Ver­ suches, eine Gateoxidschicht mit einer Dicke von 300 Å (ein Ent­ wurfswert) auszubilden. Die bei der zweiten Ausführungsform erhaltene Gateoxidschicht weist eine Durchschnittsdicke von 300 Å auf, während die bei dem zweiten Vergleichsbeispiel er­ haltene Gateoxidschicht eine Durchschnittsdicke von 330 Å auf­ weist. Fig. 4 zeigt ein SIMS (Secondary Ion Mass Spectra = Sekundärionen-Massenspektroskopie)-Profil des zweiten Ver­ gleichsbeispiels, d. h. in einem Abschnitt eines Wafers, der eine Polysiliziumschicht aufweist, bei der eine gesteigerte Oxidation der Gateoxidschicht beobachtet worden ist. Die Abszisse zeigt einen Abstand von einer Bodenoberfläche des Wafer an, und die Ordinate zeigt die relative Intensität der SIMS an.
Wie aus Fig. 4 zu erkennen ist, gibt es in dem Fall des mono­ kristallinen Silizium-Wafers (zweites Vergleichsbeispiel), bei dem die gesteigerte Oxidation der Gateoxidschicht beobachtet worden ist, eine große Menge von Natrium, Kalium und Calcium an einer Grenzfläche zwischen der Polysiliziumschicht 21 und dem monokristallinen Siliziumsubstrat 1.
Fig. 5 zeigt ein SIMS-Profil in einem Abschnitt des monokristal­ linien Silizium-Wafers (2. Ausführungsform), bei dem eine ge­ steigerte Oxidation der Gateoxidschicht nicht beobachtet worden ist. Wie aus Fig. 5 zu erkennen ist, gibt es in dem Fall der zweiten Ausführungsform nur eine sehr kleine Menge von Natrium, Kalium und Calcium an einer Grenzfläche zwischen der Polysili­ ziumschicht 21 und dem monokristallinen Siliziumsubstrat 1.
3. Ausführungsform
Fig. 6 ist eine Querschnittsdarstellung, die einen monokristal­ linen Silizium-Wafer entsprechend einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Der monokristalline Silizium- Wafer entsprechend der dritten Ausführungsform weist ein mono­ kristallines Siliziumsubstrat 1 auf. Eine Polysiliziumschicht 21 ist auf einer Bodenoberfläche des monokristallinen Silizium­ substrates 1 ausgebildet. Die Polysiliziumschicht 21 weist Alkalimetalle und Erdalkalimetalle insgesamt mit höchstens 2,6 × 10¹¹ Atomen/cm², eine Kaliumkonzentration von höchstens 2 × 10¹¹ Atome/cm², eine Natriumkonzentration von höchstens 5 × 10¹⁰ Atomen/cm² und eine Calciumkonzentration von höchstens 1 × 10¹⁰ Atomen/cm² an einer äußeren Oberfläche derselben auf. Wenn die Kaliumkonzentration pro Einheitsfläche höchstens 2 × 10¹¹ Atomen/cm² ist, ist die Kaliumkonzentration pro Volumenein­ heit in der Polysiliziumschicht 21 höchstens 1 × 10¹⁶ Atome/cm³.
Das Einbringen von Natrium, Kalium und Calcium in die Polysili­ ziumschicht 21 wird durch Kontamination in einer CVD-Einrichtung (chemische Dampfphasenabscheidung) zur Zeit des Ausbildens der Polysiliziumschicht, durch Kontamination von SiH₄-Gas, Konta­ mination von N₂-Gas, das als Spülgas verwendet wird, oder ähn­ lichem verursacht. Darum kann eine Polysiliziumschicht mit einem kleinen Gehalt von Natrium, Kalium und Calcium, wie oben be­ schrieben worden ist, durch Eliminieren dieser Verunreinigungen erhalten werden. Die Verwendung des monokristallinen Silizium- Wafers entsprechend der dritten Ausführungsform ermöglicht die Unterdrückung der gesteigerten Oxidation zur Zeit der Ausbildung einer Gateisolierschicht auf der Oberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrates.
4. Ausführungsform
Fig. 7 ist eine Querschnittsdarstellung, die einen monokristal­ linen Silizium-Wafer entsprechend einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei dem monokristallinen Silizium-Wafer entsprechend der vierten Ausführungsform ist eine Oxidschicht 22, die Phosphor enthält, auf einer Bodenober­ fläche eines monokristallinen Siliziumsubstrates 1 ausgebildet. Eine Polysiliziumschicht 23 ist auf der Bodenoberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrates 1 die Oxidschicht 22 be­ deckend ausgebildet. Die Oxidschicht 22, die Phosphor enthält, kann mobile Ionen wie Natrium, Kalium u. a. gettern, und daher werden Alkalimetalle u.ä., selbst falls sie in dem monokristal­ linen Siliziumsubstrat 1 enthalten sind, durch die Oxidschicht 22 gegettert. In Fig. 7 bezeichnet das Bezugszeichen 33 Natrium, Kalium und ähnliches, welches gegettert worden ist. Dement­ sprechend werden mobile Ionen wie Natrium nicht nach außen dif­ fundieren, selbst falls eine Gateoxidschicht auf einer Ober­ fläche eines monokristallinen Siliziumsubstrates 1 durch ther­ mische Bearbeitung ausgebildet wird. Als Folge kann die Dicke der Gateoxidschicht gesteuert werden.
Es ist zu bemerken, daß die Oxidschicht 22, die Phosphor ent­ hält, leicht durch ein CVD-Verfahren bei atmosphärischen Druck, ein CVD-Verfahren bei niedrigen Druck oder ähnliches ausge­ bildet werden kann.
5. Ausführungsform
Die vorliegende Ausführungsform bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines monokristallinen Silizium-Wafers, der eine Polysiliziumschicht aufweist.
Es wird auf Fig. 8(a) Bezug genommen. Es wird ein monokristal­ lines Siliziumsubstrat 1, das mit Alkali gewaschen worden ist, vorbereitet bzw. bereitgestellt. Eine Verunreinigungsschicht 2a, die aus Natrium, Kalium oder Calcium ausgebildet ist, ist auf einer Oberfläche des mit Alkali gewaschenen monokristallinen Siliziumsubstrates 1 ausgebildet. Die Verunreinigungsschicht 2a weist eine Natriumkonzentration von mindestens 5 × 10¹⁰ Atomen/ cm², eine Kaliumkonzentration von mindestens 2 × 10¹¹ Atomen/cm² oder eine Calciumkonzentration von mindestens 1 × 10¹⁰ Atomen/ cm² auf.
Wie in Fig. 8(a) und (b) gezeigt ist, wird die Oberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrates 1 mit verdünnter Chlor­ wasserstoffsäure (Salzsäure) oder verdünnter Fluorwasserstoff­ säure (Flußsäure) zum Entfernen der Verunreinigungsschicht 2a gewaschen.
Wie in Fig. 8(b) und (c) gezeigt ist, wird eine Polysilizium­ schicht 21 auf einer Bodenoberfläche des monokristallinen Sili­ ziumsubstrates 1 abgeschieden. Derart kann ein monokristalliner Silizium-Wafer mit einer Polysiliziumschicht, der an einer Grenzfläche zwischen einem monokristallinen Siliziumsubstrat 1 und der Polysiliziumschicht 21 Alkalimetalle und Erdalkali­ metalle in einer Konzentration von insgesamt höchstens 2,6 × 10¹⁰ Atomen/cm², einer Natriumkonzentration von höchstens 5 × 10¹⁰ Atomen/cm², einer Kaliumkonzentration von höchstens 2 × 10¹¹ Atomen/cm² und einer Calciumkonzentration von höchstens 1 × 10¹⁰ Atomen/cm² aufweist, erhalten werden.
6. Ausführungsform
Die vorliegende Ausführungsform bezieht sich auf ein Verfahren zum thermischen Oxidieren einer Oberfläche eines monokristal­ linen Silizium-Wafers. Da die in Fig. 11 gezeigte Einrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform als thermischer Oxidations­ ofen verwendet wird, wird der hier verwendete thermische Oxi­ dationsofen nicht dargestellt. Eine Gateoxidschicht wird nor­ malerweise durch ein Verfahren, das Stapelverarbeitung genannt wird, ausgebildet, bei dem eine Mehrzahl von Wafern zur gleichen Zeit bearbeitet wird. Dabei ist es zur Reduzierung der Variation der Dicke und der Qualität einer Gateoxidschicht wirksam, eine festgelegte Anzahl von Wafern in dem thermischen Oxidationsofen zu plazieren. Durch das Plazieren einer festgelegten Anzahl von Wafern kann der Gasfluß gesteuert und eine Fehlverteilung der Temperatur eliminiert werden. Normalerweise werden die Wafer oft mit Wafern, die Überwachungswafer oder Dummy-Wafer genannt werden, ergänzt, so daß die festgelegte Anzahl von Wafern darin plaziert werden kann.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden ein Überwachungs­ wafer und ein Dummy-Wafer verwendet, die jeweils Alkalimetalle und Erdalkalimetalle in einer Konzentration von insgesamt höchstens 2,6 × 10¹¹ Atomen/cm², einer Natriumkonzentration von höchstens 5 × 10¹⁰ Atomen/cm² und eine Kaliumkonzentration von höchstens 1 × 10¹⁰ Atomen/cm² aufweisen, verwendet. Die Verwen­ dung eines solchen Überwachungs-Wafers bzw. Dummy-Wafers verhin­ dert, daß Alkalimetalle und Erdalkalimetalle in dem Oxida­ tionsofen verstreut werden. Darum werden andere Wafer nicht kontaminiert bzw. durch diese verunreinigt. Als Folge kann die Steuerung der Dicke der Gateoxidschicht erleichtert werden.
7. Ausführungsform
Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht, die einen monokristallinen Silizium-Wafer entsprechend einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, sind ein erstes monokristallines Siliziumsubstrat 4, auf dem eine Halbleitervorrichtung auszubilden ist, und ein zweites mono­ kristallines Siliziumsubstrat 5, das als eine Basis desselben dient, miteinander durch eine Oxidschicht 6 verbunden. Der monokristalline Silizium-Wafer der vorliegenden Ausführungs­ form weist Alkalimetalle und Erdalkalimetalle in einer Kon­ zentration von insgesamt höchstens 2,6 × 10¹¹ Atome/cm², eine Natriumkonzentration von höchstens 5 × 10¹⁰ Atomen/cm², eine Kaliumkonzentration von höchstens 2 × 10¹¹ Atomen/cm² und eine Calciumkonzentration von höchstens 1 × 10¹⁰ Atome/cm² an einer Oberfläche, an der das erste monokristalline Siliziumsubstrat 4 und das zweite monokristalline Siliziumsubstrat 5 miteinander verbunden bzw. aneinander befestigt sind, auf. Die Gateoxid­ schicht, die unter Verwendung eines solchen monokristallinen Silizium-Wafers ausgebildet wird, weist eine gleichförmige Dicke auf.
8. Ausführungsform
Die vorliegende Ausführungsform bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines monokristallinen Silizium-Wafers, wie in Fig. 9 gezeigt ist.
Wie in Fig. 10(a) gezeigt ist, werden ein erstes mit Alkali gewaschenes monokristallines Siliziumsubstrat 4, auf dem eine Halbleitervorrichtung auszubilden ist, und ein zweites mit Akali gewaschenes monokristallines Siliziumsubstrat 5, das als eine Basis desselben dient, vorbereitet bzw. bereitgestellt. Eine Verunreinigungsschicht 2a mit einer Natriumkonzentration von mindestens 5 × 10¹⁰ Atomen/cm², einer Kaliumkonzentration von mindestens 2 × 10¹¹ Atomen/cm², einer Kalziumkonzentration von mindestens 1 × 10¹⁰ Atomen/cm² und einer Gesamtkonzentration von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen von mindestens 2,6 × 10¹¹ Atomen/cm² jeweils auf den monokristallinen Siliziumsub­ straten 4 und 5 ausgebildet.
Wie in Fig. 10(a) und (b) gezeigt ist, werden das erste und das zweite monokristalline Siliziumsubstrat 4 und 5 mit verdünnter Chlorwasserstoffsäure (Salzsäure) oder verdünnter Fluorwasser­ stoffsäure (Flußsäure) zum Entfernen der entsprechenden Verun­ reinigungsschichten 2a gewaschen. Als ein Ergebnis weisen die monokristallinen Siliziumsubstrate 4 und 5 jeweils Alkalime­ talle und Erdalkalimetalle in einer Konzentration von insgesamt höchstens 2,6 × 10¹¹ Atomen/cm², eine Natriumkonzentration von höchstens 5 × 10¹⁰ Atomen/cm²₁ eine Kaliumkonzentration von höchstens 2 × 10¹¹ Atomen/cm² und eine Kalziumkonzentration von höchstens 1 × 10¹⁰ Atomen/cm² an einer Oberfläche derselben auf.
Wie in Fig. 10(c) gezeigt ist, wird eine Oxidschicht 6 auf einer Oberfläche von einem oder beiden Substraten, dem ersten und dem zweiten monokristallinen Siliziumsubstrat 4 und 5, aus­ gebildet. Ein Beispiel, bei dem die Oxidschicht 6 nur auf der Oberfläche des zweiten monokristallinen Siliziumsubstrates 5 ausgebildet ist, wird im folgenden beschrieben.
Wie in Fig. 10(d) gezeigt ist, wird das erste monokristalline Siliziumsubstrat 4 auf dem zweiten monokristallinen Silizium­ substrat 5 plaziert bzw. angeordnet. Dann werden sie thermisch bearbeitet und miteinander verbunden bzw. aneinander befestigt.
Derart wird ein monokristalliner Silizium-Wafer, der das erste und das zweite monokristalline Siliziumsubstrat 4 und 5, die miteinander verbunden sind, aufweist, und der eine Gesamtkon­ zentration von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen von höchstens 2,6 × 10¹¹ Atomen/cm², eine Natriumkonzentration von höchstens 5 × 10¹⁰ Atomen/cm², eine Kaliumkonzentration von höchstens 2 × 10¹¹ Atomen/cm² und eine Calciumkonzentration von höchstens 1 × 10¹⁰ Atomen/cm² an einer Oberfläche, an der das erste und das zweite monokristalline Siliziumsubstrat 4 und 5 miteinander verbunden sind, aufweist, ausgebildet.
Obwohl ein Beispiel, in dem die Verunreinigungsschicht 2a mit verdünnter Chlorwasserstoffsäure oder verdünnter Fluorwasser­ stoff entfernt wird, unter Bezugnahme auf Fig. 10(a) und (b) beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht da­ rauf beschränkt, und die Verunreinigungsschicht 2a kann z. B. auch durch thermische Bearbeitung in einem Chlorwasserstoff­ säure-Gas geätzt werden.
Bei einem monokristallinen Silizium-Wafer entsprechend eines ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist ein mono­ kristallines Siliziumsubstrat eine Kaliumkonzentration von höchstens 2 × 10¹¹ Atomen/cm² an einer äußeren Oberfläche des­ selben auf, daher wird das Kalium, das in dem monokristallinem Silizium-Wafer enthalten ist, nicht diffundieren, und daher wird es nicht andere monokristalline Silizium-Wafer zur Zeit des thermischen Bearbeitens in einem thermischen Oxidationsofen verunreinigen. Als Folge kann eine Siliziumoxidschicht unter Verwendung dieses monokristallinen Siliziumsubstrates ausgebil­ det werden, die eine gleichförmige Dicke aufweist.
Ein monokristalliner Silizium-Wafer entsprechend eines zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist eine Kaliumkonzentra­ tion von höchstens 2 × 10¹¹ Atomen/cm² an eine Grenzfläche zwischen einem monokristallinen Siliziumsubstrat und einer Polysiliziumschicht auf, und daher wird das Kalium, das in dem monokristallinen Silizium-Wafer enthalten ist, andere mono­ kristalline Silizium-Wafer zur Zeit des thermischen Bearbeitens in einem thermischen Oxidationsofen nicht verunreinigen. Als Folge kann eine Siliziumoxidschicht unter Verwendung dieses monokristallinen Silizium-Wafers ausgebildet werden, die eine gleichförmige Dicke aufweist.
Bei einem monokristallinen Silizium-Wafer entsprechend eines dritten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist eine Poly­ siliziumschicht eine Kaliumkonzentration von höchstens 2 × 10¹¹ Atomen/cm² an einer äußeren Oberfläche derselben auf, und daher wird das Kalium, das in dem monokristallinen Silizium-Wafer enthalten ist, andere monokristalline Silizium-Wafer zur Zeit des thermischen Bearbeitens in einem thermischen Oxidationsofen nicht verunreinigen. Als Folge kann eine Siliziumoxidschicht unter Verwendung dieses monokristallinen Silizium-Wafers ausge­ bildet werden, die eine gleichförmige Dicke aufweist.
Bei einem monokristallinen Silizium-Wafer entsprechend eines vierten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist eine Oxid­ schicht, die Phosphor enthält, an einer Bodenoberfläche eines monokristallinen Siliziumsubstrates ausgebildet. Die Oxid­ schicht, die Phosphor enthält, weist einen Gettereffekt auf bzw. bewirkt diesen. Darum werden Alkalimetalle und Erdalkali­ metalle, die in dem monokristallinen Substrat enthalten sind, durch die Oxidschicht, die Phosphor enthält, eingefangen. Als Folge werden Alkalimetalle und Erdalkalimetalle, die in dem monokristallinen Silizium-Wafer enthalten sind, andere mono­ kristalline Silizium-Wafer zur Zeit des thermischen Bearbei­ tens derselben in einem thermischen Oxidationsofen nicht ver­ unreinigen. Als ein Ergebnis weist eine Siliziumoxidschicht, die unter Verwendung dieses monokristallinen Silizium-Wafers ausgebildet wird, eine gleichförmige Dicke auf.
Bei einem monokristallinen Silizium-Wafer entsprechend eines fünften Aspektes der vorliegenden Erfindung ist die Kalium­ konzentration an einer Oberfläche, an der ein erstes und ein zweites monokristallines Siliziumsubstrat miteinander verbun­ den sind, höchstens 2 × 10¹¹ Atome/cm², und daher wird das Kalium, das in dem monokristallinen Silizium-Wafer enthalten ist, andere monokristalline Silizium-Wafer zur Zeit des ther­ mischen Bearbeitens in einem thermischen Oxidationsofen nicht verunreinigen. Als ein Ergebnis kann eine Siliziumoxidschicht unter Verwendung dieses monokristallinen Silizium-Wafers aus­ gebildet werden, die eine gleichförmige Dicke aufweist.
Bei einem monokristallinen Silizium-Wafer entsprechend eines sechsten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist ein mono­ kristallines Silizium-Substrat eine Kaliumkonzentration von höchstens 1 × 10¹⁶ Atomen/cm³ auf, und daher wird das Kalium, das in dem monokristallinen Silizium-Wafer enthalten ist, andere monokristalline Silizium-Wafer zur Zeit des thermischen Bearbeitens in einem thermischen Oxidationsofen nicht verunrei­ nigen. Als Folge kann eine Siliziumoxidschicht unter Verwendung dieses monokristallinen Silizium-Wafers ausgebildet werden, die eine gleichförmige Dicke aufweist.
Bei einem monokristallinen Silizium-Wafer entsprechend eines siebten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist eine Poly­ siliziumschicht eine Kaliumkonzentration von höchstens 1 × 10¹⁶ Atomen/cm³ auf, und daher wird das Kalium, das in dem mono­ kristallinen Silizium-Wafer enthalten ist, andere monokristal­ line Silizium-Wafer zur Zeit des thermischen Bearbeitens in einem thermischen Oxidationsofen nicht verunreinigen. Als Folge kann eine Siliziumoxidschicht unter Verwendung dieses mono­ kristallinen Silizium-Wafers ausgebildet werden, die eine gleichförmige Dicke aufweist.
Bei einem Verfahren zum thermischen Oxidieren einer Oberfläche eines monokristallinen Silizium-Wafers entsprechend eines achten Aspektes der vorliegenden Erfindung wird eine Dummy-Wafer mit einer Kaliumkonzentration von höchstens 2 × 10¹¹ Atomen/cm² an einer äußeren Oberfläche desselben in einem thermischen Oxi­ dationsofen plaziert, und daher wird das Kalium, das in dem Dummy-Wafer enthalten ist, einen zu bearbeitenden monokristal­ linen Silizium-Wafer nicht verunreinigen. Als Folge kann auf einer Oberfläche des monokristallinen Silizium-Wafers, der zu bearbeiten ist, eine Siliziumoxidschicht ausgebildet werden, die eine gleichförmige Dicke aufweist.
Bei einem Verfahren des thermischen Oxidierens einer Oberfläche eines monokristallinen Silizium-Wafers entsprechend eines neun­ ten Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein Dummy-Wafer, der Kalium in einer Konzentration von höchstens 1 × 10¹⁶ Atomen/cm³ enthält, in einem thermischen Oxidationsofen pla­ ziert, und daher wird Kalium, das in dem Dummy-Wafer enthalten ist, einen zu bearbeitenden monokristallinen Silizium-Wafer nicht verunreinigen. Als Folge kann auf einer Oberfläche des monokristallinen Silizium-Wafers, der zu bearbeiten ist, eine Siliziumoxidschicht ausgebildet werden, die eine gleichförmige Dicke aufweist.
Obwohl Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben und dargestellt worden sind, ist es klar zu ver­ stehen, daß dieses nur der Illustration und als Beispiel dient und nicht als eine Begrenzung verstanden werden kann.

Claims (16)

1. Monokristalliner Silizium-Wafer mit einem monokristallinen Siliziumsubstrat (1), wobei das mono­ kristalline Siliziumsubstrat (1) eine Kaliumkonzentration von höchstens 2 × 10¹¹ Atome/cm² an einer äußeren Oberfläche des­ selben aufweist.
2. Monokristalliner Silizium-Wafer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das monokristalline Siliziumsubstrat (1) an der äußeren Oberfläche desselben eine Gesamtkonzentration von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen von höchstens 2,6 × 10¹¹ Atomen/cm², eine Natriumkonzentration von höchstens 5 × 10¹⁰ Atomen/cm² und eine Calciumkonzentration von höchstens 1 × 10¹⁰ Atomen/cm² aufweist.
3. Monokristalliner Silizium-Wafer mit einem monokristallinen Siliziumsubstrat (1) und einer Polysiliziumschicht (21), die an einer Bodenoberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrates (1) ausgebildet ist, wobei die Kaliumkonzentration an einer Grenzfläche zwischen dem monokristallinen Siliziumsubstrat (1) und der Polysilizium­ schicht (21) höchstens 2 × 10¹¹ Atome/cm² beträgt.
4. Monokristalliner Silizium-Wafer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der monokristalline Silizium-Wafer an der Grenzfläche zwischen dem monokristallinen Siliziumsubstrat (1) und der Polysiliziumschicht (21) eine Gesamtkonzentration von Alkali­ metallen und Erdalkalimetallen von höchstens 2,6 × 10¹¹ Atomen/cm², eine Natriumkonzentration von höchstens 5 × 10¹⁰ Atomen/cm² und eine Calciumkonzentration von höchstens 1 × 10¹⁰ Atomen/cm² aufweist.
5. Monokristalliner Silizium-Wafer mit einem monokristallinen Siliziumsubstrat (1) und einer Polysiliziumschicht (21), die an einer Bodenoberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrates (1) ausgebildet ist, wobei die Polysiliziumschicht (21) eine Kaliumkonzentration von höchstens 2 × 10¹¹ Atomen/cm² an einer äußeren Oberfläche derselben aufweist.
6. Monokristalliner Silizium-Wafer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Polysiliziumschicht (21) an der äußeren Oberfläche der­ selben eine Gesamtkonzentration von Alkalimetallen und Erdal­ kalimetallen von höchstens 2,6 × 10¹¹ Atomen/cm², eine Natrium­ konzentration von höchstens 5 × 10¹⁰ Atomen/cm² und eine Cal­ ciumkonzentration von höchstens 1 × 10¹⁰ Atomen/cm² aufweist.
7. Monokristalliner Silizium-Wafer mit einem monokristallinen Siliziumsubstrat (1), einer Oxidschicht (22), die Phosphor enthält und an einer Boden­ oberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrates (1) ausge­ bildet ist, und einer Polysiliziumschicht (23), die an der Bodenoberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrates (1) zum Bedecken der Oxid­ schicht (22) ausgebildet ist.
8. Monokristalliner Silizium-Wafer mit einem ersten monokristallinen Silizium-Substrat (4) und einem zweiten monokristallinen Siliziumsubstrat (5), die miteinander verbunden sind, wobei die Kaliumkonzentration an einer Oberfläche, an der das erste monokristalline Siliziumsubstrat (4) und das zweite mono­ kristalline Siliziumsubstrat (5) miteinander verbunden sind, höchstens 2 × 10¹¹ Atome/cm² beträgt.
9. Monokristalliner Silizium-Wafer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche, an der das erste monokristalline Silizium­ substrat (4) und das zweite monokristalline Siliziumsubstrat (5) miteinander verbunden sind, eine Gesamtkonzentration von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen von höchstens 2,6 × 10¹¹ Atomen/cm², eine Natriumkonzentration von höchstens 5 × 10¹⁰ Atomen/cm² und eine Calciumkonzentration von höchstens 1 × 10¹⁰ Atomen/cm² aufweist.
10. Monokristalliner Silizium-Wafer mit einem monokristallinen Siliziumsubstrat (1), wobei das monokristalline Siliziumsubstrat (1) eine Kaliumkon­ zentration von höchstens 1 × 10¹⁶ Atomen/cm³ aufweist.
11. Monokristalliner Silizium-Wafer mit einem monokristallinen Siliziumsubstrat (1) und einer Polysiliziumschicht (21), die an einer Bodenoberfläche des monokristallinen Siliziumsubstrates (1) ausgebildet ist, wobei die Polysiliziumschicht (21) eine Kaliumkonzentration von höchstens 1 × 10¹⁶ Atomen/cm³ aufweist.
12. Verfahren zum thermischen Oxidieren einer Oberfläche eines monokristallinen Silizium-Wafers mit den Schritten:
Anordnen eines monokristallinen Silizium-Wafers (17), der zu bearbeiten ist, und eines Dummy-Wafers (16), der eine Kalium- Konzentration von höchstens 2 × 10¹¹ Atomen/cm² an einer äußeren Oberfläche desselben aufweist, in einem thermischen Oxidationsofen und
thermisches Oxidieren einer Oberfläche des monokristallinen Silizium-Wafers (17), der zu bearbeiten ist, wodurch eine thermische Oxidschicht (3) auf der Oberfläche des monokristal­ linen Silizium-Wafers (17), der zu bearbeiten ist, ausgebildet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Dummy-Wafer (16) an einer äußeren Oberfläche desselben eine Gesamtkonzentration von Alkalimetallen und Erdalkalime­ tallen von höchstens 2,6 × 10¹¹ Atomen/cm², eine Natriumkon­ zentration von höchstens 5 × 10¹⁰ Atomen/cm² und eine Kalzium­ konzentration von höchstens 1 × 10¹⁰ Atomen/cm² aufweist.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Oxidation zur Ausbildung einer LOCOS-Oxid­ schicht (2) ausgeführt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Oxidation zur Ausbildung einer Gateisolier­ schicht (3) ausgeführt wird.
16. Verfahren zum thermischen Oxidieren einer Oberfläche eines monokristallinen Silizium-Wafers mit den Schritten:
Anordnen eines monokristallinen Silizium-Wafers (17), der zu bearbeiten ist, und eines Dummy-Wafers (16), der Kalium in einer Konzentration von höchstens 1 × 10¹⁶ Atomen/cm³ aufweist, in einem thermischen Oxidationsofen und
thermisches Oxidieren einer Oberfläche des monokristallinen Silizium-Wafers (17), der zu bearbeiten ist, wodurch eine ther­ mische Oxidschicht auf der Oberfläche des monokristallinen Silizium-Wafers (17), der zu bearbeiten ist, ausgebildet wird.
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