JP2000286266A - 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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- JP2000286266A JP2000286266A JP11089006A JP8900699A JP2000286266A JP 2000286266 A JP2000286266 A JP 2000286266A JP 11089006 A JP11089006 A JP 11089006A JP 8900699 A JP8900699 A JP 8900699A JP 2000286266 A JP2000286266 A JP 2000286266A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 貴金属を導入すること無く、ＩＧの様な長時
間熱処理を行わないでキャリアライフタイムを短くす
る。 【解決手段】 半導体基体の熱処理について、８００〜
６００℃の温度帯域を１．０〜８．０℃／ｍｉｎの降温
速度で行い、かつ半導体基体の取り出し時の温度を７０
０℃以下とする。
間熱処理を行わないでキャリアライフタイムを短くす
る。 【解決手段】 半導体基体の熱処理について、８００〜
６００℃の温度帯域を１．０〜８．０℃／ｍｉｎの降温
速度で行い、かつ半導体基体の取り出し時の温度を７０
０℃以下とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に係わり、特に半導体製造工程における熱処理に関す
るものである。
法に係わり、特に半導体製造工程における熱処理に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、Ｓｉの高速応答デバイスでは、逆
方向回復時間を短くするために、図８に示すように、意
図的にＡｕ，Ｐｔ等をライフタイムキラーとしてドープ
し、キャリアライフタイムを短く（数十ｎｓ〜数μｓ）
制御している。
方向回復時間を短くするために、図８に示すように、意
図的にＡｕ，Ｐｔ等をライフタイムキラーとしてドープ
し、キャリアライフタイムを短く（数十ｎｓ〜数μｓ）
制御している。
【０００３】或いは、ＩＧ（イントリンシックゲッタリ
ング）時の熱処理により発生する微小欠陥をライフタイ
ムキラーとして利用し、キャリアライフタイムを短くし
ている。
ング）時の熱処理により発生する微小欠陥をライフタイ
ムキラーとして利用し、キャリアライフタイムを短くし
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、Ａｕ，Ｐｔ等の貴金属を導入するため、プロ
セス装置（洗浄機、拡散炉等）をＡｕ，Ｐｔで汚染する
という課題があった。また、図７に示すように通常、Ｉ
Ｇでの低温熱処理は長時間を要し（８００℃から６００
℃の冷却が０．１〜０．３℃／ｍｉｎ）、一旦発生した
欠陥は、その後の熱処理により、成長するのみで消滅さ
せることは困難である。
来例では、Ａｕ，Ｐｔ等の貴金属を導入するため、プロ
セス装置（洗浄機、拡散炉等）をＡｕ，Ｐｔで汚染する
という課題があった。また、図７に示すように通常、Ｉ
Ｇでの低温熱処理は長時間を要し（８００℃から６００
℃の冷却が０．１〜０．３℃／ｍｉｎ）、一旦発生した
欠陥は、その後の熱処理により、成長するのみで消滅さ
せることは困難である。
【０００５】本発明の目的は、Ａｕ，Ｐｔ等の貴金属を
導入すること無く、また、ＩＧの様な長時間熱処理を行
わないでキャリアライフタイムを短くすることにある。
導入すること無く、また、ＩＧの様な長時間熱処理を行
わないでキャリアライフタイムを短くすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基体の熱処理について、８００〜６０
０℃の温度帯域を１．０〜８．０℃／ｍｉｎの降温速度
で行い、かつ半導体基体の取り出し時（アンロード）の
温度を７００℃以下とすることを特徴とする。
造方法は、半導体基体の熱処理について、８００〜６０
０℃の温度帯域を１．０〜８．０℃／ｍｉｎの降温速度
で行い、かつ半導体基体の取り出し時（アンロード）の
温度を７００℃以下とすることを特徴とする。
【０００７】本発明による降温速度を得るには特別な装
置を必ずしも設ける必要はない。すなわち、通常のファ
ーネス炉（ＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal）でない）の
降温速度は炉体の放熱で決まり、型式（縦型、横型）お
よびメーカーに依らず、ほぼ２．５〜３．５℃／ｍｉｎ
の範囲にあるからである。
置を必ずしも設ける必要はない。すなわち、通常のファ
ーネス炉（ＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal）でない）の
降温速度は炉体の放熱で決まり、型式（縦型、横型）お
よびメーカーに依らず、ほぼ２．５〜３．５℃／ｍｉｎ
の範囲にあるからである。
【０００８】２．５〜３．５℃／ｍｉｎの降温速度で８
００〜６００℃の温度帯域を通過するとＳｉウェハ内部
にキャリアライフタイムを効果的に短くする（数百μｓ
から数μｓと短くなる）微小欠陥が多数発生する（１０
℃／ｍｉｎ以上ではほとんど発生しない。）。
００〜６００℃の温度帯域を通過するとＳｉウェハ内部
にキャリアライフタイムを効果的に短くする（数百μｓ
から数μｓと短くなる）微小欠陥が多数発生する（１０
℃／ｍｉｎ以上ではほとんど発生しない。）。
【０００９】この微小欠陥は、その後の熱処理を適切に
行うことにより消滅する。例えば、８００℃、Ｎ2 雰囲
気で１０分処理後、８００℃でボートアンロードするこ
とで欠陥は消滅する。
行うことにより消滅する。例えば、８００℃、Ｎ2 雰囲
気で１０分処理後、８００℃でボートアンロードするこ
とで欠陥は消滅する。
【００１０】なお、炉体の自然放熱により２．５〜３．
５℃／ｍｉｎ（１．０〜８．０℃／ｍｉｎの範囲内）と
いう降温速度を実現してもよいが、もっと積極的に加熱
手段や冷却手段を用いて、加熱，冷却、あるいはその両
方を用いることにより、１．０〜８．０℃／ｍｉｎの間
で降温速度を得ることができる。
５℃／ｍｉｎ（１．０〜８．０℃／ｍｉｎの範囲内）と
いう降温速度を実現してもよいが、もっと積極的に加熱
手段や冷却手段を用いて、加熱，冷却、あるいはその両
方を用いることにより、１．０〜８．０℃／ｍｉｎの間
で降温速度を得ることができる。
【００１１】ただし、現実的な時間で熱処理を終えるこ
と、微小欠陥形成の効率を考えた場合、降温速度は、
２．５〜３．５℃／ｍｉｎ程度が望ましい。
と、微小欠陥形成の効率を考えた場合、降温速度は、
２．５〜３．５℃／ｍｉｎ程度が望ましい。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１３】図１は本発明の特徴を最もよく表す図であ
り、実際の拡散炉の熱処理ステップを横軸に時間、縦軸
に温度をとって示したものである。図１で重要なのは、
ボートアンロードの温度と、処理温度からアンロード温
度までの降温速度である。熱処理温度が７００℃以上で
あれば、ロード時の温度は何度でもよい。これは処理温
度に近い温度でロードする方が、昇温時間が短くてすむ
からである。
り、実際の拡散炉の熱処理ステップを横軸に時間、縦軸
に温度をとって示したものである。図１で重要なのは、
ボートアンロードの温度と、処理温度からアンロード温
度までの降温速度である。熱処理温度が７００℃以上で
あれば、ロード時の温度は何度でもよい。これは処理温
度に近い温度でロードする方が、昇温時間が短くてすむ
からである。
【００１４】図２（ａ）、図２（ｂ）に８００℃アンロ
ードの場合のキャリアライフタイムと６００℃アンロー
ドの場合のキャリアライフタイムを示す。６００℃まで
３．０℃／ｍｉｎで降温することにより、キャリアライ
フタイムキラーとなる微小欠陥が効果的に発生する。そ
の結果、キャリアライフタイムを短くすることができる
（百μｓｅｃから数μｓｅｃへと短くなる）。このよう
に、キャリアライフタイムキラーとなる微小欠陥を効果
的に発生させるにはアンロードの温度が６００℃以下が
望ましいが、実用上は７００℃以下であればよい。
ードの場合のキャリアライフタイムと６００℃アンロー
ドの場合のキャリアライフタイムを示す。６００℃まで
３．０℃／ｍｉｎで降温することにより、キャリアライ
フタイムキラーとなる微小欠陥が効果的に発生する。そ
の結果、キャリアライフタイムを短くすることができる
（百μｓｅｃから数μｓｅｃへと短くなる）。このよう
に、キャリアライフタイムキラーとなる微小欠陥を効果
的に発生させるにはアンロードの温度が６００℃以下が
望ましいが、実用上は７００℃以下であればよい。
【００１５】図３および図４は、それぞれ高温ドライブ
および比較的低温のアニールに応用した例であり、８０
０℃から６００℃の温度帯域を１．０〜８．０℃／ｍｉ
ｎで通過している。
および比較的低温のアニールに応用した例であり、８０
０℃から６００℃の温度帯域を１．０〜８．０℃／ｍｉ
ｎで通過している。
【００１６】これらの熱処理により短くなったキャリア
ライフタイムは、その後の熱処理を適切に行うことで容
易に元のレベルまで回復する。具体的には、８００℃以
上の温度で熱処理後、８００℃でアンロードすれば良
い。これは、８００℃の熱処理により、キャリアライフ
タイムキラーとなる微小欠陥がアニールアウト可能なこ
と、および、８００℃から室温まで急冷（３０℃／ｍｉ
ｎ以上）することにより、微小欠陥の発生が抑制される
ためである。
ライフタイムは、その後の熱処理を適切に行うことで容
易に元のレベルまで回復する。具体的には、８００℃以
上の温度で熱処理後、８００℃でアンロードすれば良
い。これは、８００℃の熱処理により、キャリアライフ
タイムキラーとなる微小欠陥がアニールアウト可能なこ
と、および、８００℃から室温まで急冷（３０℃／ｍｉ
ｎ以上）することにより、微小欠陥の発生が抑制される
ためである。
【００１７】従って、キャリアライフタイムキラーを有
効とするためには、メタル工程前の最後の熱処理方法が
重要となる。メタル工程以降の熱処理は、ＲＴＡによる
短時間のものか、ファーネスの低温（〜５００℃以下）
のものに限られるため、微小欠陥の発生はほとんど無
い。
効とするためには、メタル工程前の最後の熱処理方法が
重要となる。メタル工程以降の熱処理は、ＲＴＡによる
短時間のものか、ファーネスの低温（〜５００℃以下）
のものに限られるため、微小欠陥の発生はほとんど無
い。
【００１８】図９は縦型拡散炉の構成図であり、１０１
はＳｉウエハ、１０２は石英チューブ、１０３はヒータ
ー、１０４はボート、１０５は流量計、１０６はバルブ
である。
はＳｉウエハ、１０２は石英チューブ、１０３はヒータ
ー、１０４はボート、１０５は流量計、１０６はバルブ
である。
【００１９】また図１０は横型拡散炉の構成図であり、
２０１はＳｉウエハ、２０２は石英チューブ、２０３は
ヒーター、２０４はボート、２０５は流量計、２０６は
バルブである。
２０１はＳｉウエハ、２０２は石英チューブ、２０３は
ヒーター、２０４はボート、２０５は流量計、２０６は
バルブである。
【００２０】図５は拡散熱処理ステップの第１の参考例
を示す図である。８００℃でロード、５．０℃／ｍｉｎ
の昇温速度で４０分かけて１０００℃まで昇温し、１０
００℃で酸化を行い、２．５℃／ｍｉｎの降温速度で８
０分かけて８００℃まで降温する。アンロードは８００
℃で行い、一連の熱処理を終える。
を示す図である。８００℃でロード、５．０℃／ｍｉｎ
の昇温速度で４０分かけて１０００℃まで昇温し、１０
００℃で酸化を行い、２．５℃／ｍｉｎの降温速度で８
０分かけて８００℃まで降温する。アンロードは８００
℃で行い、一連の熱処理を終える。
【００２１】図６は拡散熱処理ステップの第２の参考例
を示す図である。この例ではロード、アンロードの温度
が酸化温度と同じ１０００℃で行われている。この場
合、昇温および降温時間が不要なためトータルのプロセ
ス時間は短縮される。
を示す図である。この例ではロード、アンロードの温度
が酸化温度と同じ１０００℃で行われている。この場
合、昇温および降温時間が不要なためトータルのプロセ
ス時間は短縮される。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体ウェハのキャリアライフタイムをＡｕ，Ｐｔとい
った貴金属を導入することなく短くすることができる。
その結果、製造装置（洗浄機、拡散炉等）はＡｕ，Ｐｔ
汚染を受けないため、高速応答デバイス（キャリアライ
フタイム短い）とセンサー、メモリ（キャリアライフタ
イム長い）を同一の製造装置を使って造ることができ
る。
半導体ウェハのキャリアライフタイムをＡｕ，Ｐｔとい
った貴金属を導入することなく短くすることができる。
その結果、製造装置（洗浄機、拡散炉等）はＡｕ，Ｐｔ
汚染を受けないため、高速応答デバイス（キャリアライ
フタイム短い）とセンサー、メモリ（キャリアライフタ
イム長い）を同一の製造装置を使って造ることができ
る。
【００２３】また、通常のＩＧ処理の様な長時間（約１
０時間）の熱処理が不要であること、本発明の熱処理に
より形成される微小欠陥は、その後の熱処理により回復
可能であることから、プロセスの自由度が大きい。すな
わち、必要に応じて、キャリアライフタイムを短くした
り、長くしたりできる。
０時間）の熱処理が不要であること、本発明の熱処理に
より形成される微小欠陥は、その後の熱処理により回復
可能であることから、プロセスの自由度が大きい。すな
わち、必要に応じて、キャリアライフタイムを短くした
り、長くしたりできる。
【００２４】本発明を実施するには、特別な装置は必要
なく、ウェハアンロード温度を７００℃以下に設定する
だけで良い。自然放熱により２．５〜３．５℃／ｍｉｎ
の降温速度になる。
なく、ウェハアンロード温度を７００℃以下に設定する
だけで良い。自然放熱により２．５〜３．５℃／ｍｉｎ
の降温速度になる。
【図１】本発明の第１の実施例の拡散熱処理のステップ
を示す図である。
を示す図である。
【図２】本発明にキャリアライフタイムの短縮効果を示
す図である。
す図である。
【図３】本発明の第２の実施例のドライブのステップを
示す図である。
示す図である。
【図４】本発明の第３の実施例のアニールのステップを
示す図である。
示す図である。
【図５】従来の拡散熱処理ステップ例を示す図である。
【図６】従来の他の拡散熱処理ステップ例を示す図であ
る。
る。
【図７】従来の低温ＩＧ処理ステップ例を示す図であ
る。
る。
【図８】Ａｕをライフタイムキラーとして導入した例を
示す概念図である。
示す概念図である。
【図９】縦型拡散炉の構成を示す図である。
【図１０】横型拡散炉の構成を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体基体の熱処理について、８００〜
６００℃の温度帯域を１．０〜８．０℃／ｍｉｎの降温
速度で行い、かつ半導体基体の取り出し時の温度を７０
０℃以下と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に記載の半導体装置の製造方法
において、上記熱処理をファーネス炉で行うことを特徴
とする半導体の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の半導体装置の製造方法
において、８００〜６００℃の温度帯域を１．０〜８．
０℃／ｍｉｎの降温速度で処理する工程を、メタル工程
前に行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載の半導体装置の製造方法
において、８００〜６００℃の温度帯域を１．０〜８．
０℃／ｍｉｎの降温速度で処理する工程を、酸化、拡散
処理後、半導体基体取り出し前の降温時に行われること
を特徴とする半導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11089006A JP2000286266A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11089006A JP2000286266A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000286266A true JP2000286266A (ja) | 2000-10-13 |
Family
ID=13958771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11089006A Pending JP2000286266A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000286266A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2014123060A1 (ja) * | 2013-02-06 | 2017-02-02 | ＰＶＧ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ株式会社 | 太陽電池セルの製造方法 |
-
1999
- 1999-03-30 JP JP11089006A patent/JP2000286266A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2014123060A1 (ja) * | 2013-02-06 | 2017-02-02 | ＰＶＧ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ株式会社 | 太陽電池セルの製造方法 |
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