JP2004095717A - アニールウェーハのボロン汚染消滅方法 - Google Patents
アニールウェーハのボロン汚染消滅方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004095717A JP2004095717A JP2002252608A JP2002252608A JP2004095717A JP 2004095717 A JP2004095717 A JP 2004095717A JP 2002252608 A JP2002252608 A JP 2002252608A JP 2002252608 A JP2002252608 A JP 2002252608A JP 2004095717 A JP2004095717 A JP 2004095717A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wafer
- boron
- annealing
- temperature
- oxide film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 65
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 65
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000011109 contamination Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 39
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 17
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
- H01L21/02046—Dry cleaning only
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
【課題】シリコンウェーハのアニール処理に伴うボロン汚染の消滅方法、即ちアニール処理に伴うウェーハ表面近傍のボロン濃度増加の防止方法を提供することにより、ウェーハの表面とバルク中のボロン濃度差を無くすことである。
【解決手段】表面に自然酸化膜が形成され、さらに環境或いはアニール処理前ケミカル処理に由来するボロンが付着したシリコンウェーハのアニール処理に際して、不活性ガスへの水素ガスの混合率が５％乃至１００％である混合ガス雰囲気下で昇温を行い、ボロンを含む自然酸化膜を除去した後、不活性ガス雰囲気下でアニール処理することを特徴とするアニールウェーハのボロン汚染消滅方法。
【選択図】 図２
【解決手段】表面に自然酸化膜が形成され、さらに環境或いはアニール処理前ケミカル処理に由来するボロンが付着したシリコンウェーハのアニール処理に際して、不活性ガスへの水素ガスの混合率が５％乃至１００％である混合ガス雰囲気下で昇温を行い、ボロンを含む自然酸化膜を除去した後、不活性ガス雰囲気下でアニール処理することを特徴とするアニールウェーハのボロン汚染消滅方法。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アニールウェーハのボロン汚染消滅方法に関する。更に詳しくは、ウェーハ表面の電気特性の変化によるデバイス（半導体素子）の歩留まり低下の原因である高温アニール処理時のボロン付着物のウェーハ内部への拡散を防ぐために、アニール処理直前に行うウェーハ表面のボロン汚染消滅方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デバイスの集積度が高くなると、シリコンウェーハ表面近傍の結晶欠陥がデバイスの歩留まりに大きく影響する。それゆえ、結晶欠陥のない高品質シリコンウェーハが求められている。このようなウェーハとして、従来、エピタキシャル成長を用いる方法が一般的であった。近年、シリコンウェーハを不活性ガス雰囲気下で高温処理（アニール処理）し、表面近傍の結晶欠陥を除去したアニールウェーハと呼ばれるウェーハが開発されている。
【０００３】
しかしながらアニール処理の欠点として、以下のことが挙げられる。アニール処理前のウェーハ表面には自然酸化膜が形成されており、さらに、ウェーハが曝される環境或いはアニール処理前に行うウェーハ洗浄のためのケミカル処理に由来するボロン付着物（例えば、ＢＦ３ やＢ２ Ｏ３ 等）が存在している。不活性ガス雰囲気下でのアニール処理に伴い、ボロン付着物はウェーハ内部に拡散し、表面近傍のボロン濃度が増加する。その結果、デバイスのアクティブ領域に近い表面の電気特性が変わってしまい、デバイスの歩留まりが低下する。ウェーハ作成の段階で、ウェーハ表面へのボロンの付着を完全に防ぐのは、事実上、極めて困難であり、ボロン汚染の消滅方法、即ち、アニール処理に伴うウェーハ表面近傍のボロン濃度増加の防止方法が望まれていた。
【０００４】
ウェーハ表面近傍のボロン濃度を一定にし、且つ結晶欠陥を除去するために特開２００２−１００６３４号公報には、シリコンウェーハに対し、水素ガス含有雰囲気による熱処理を行うことにより、自然酸化膜が除去される前に付着ボロンを除去し、その後不活性ガス雰囲気により熱処理する技術が開示されている。雰囲気中の水素ガス濃度としては、０．１％から爆発下限値である約４％以下が好適であるとしている。しかしながら、この技術をもってしてもアニール処理したウェーハ表面のボロン濃度はバルク中の濃度に比べて依然として高くなる傾向があり、必ずしも満足のいくものではなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、上述した背景に鑑み、ウェーハの表面とバルク中のボロン濃度をほぼ等しくすることができる、ウェーハのアニール処理に伴うボロン汚染の消滅方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明によるアニールウェーハのボロン汚染消滅方法は、表面に自然酸化膜が形成され、さらに環境或いはアニール処理前ケミカル処理に由来するボロンが付着したシリコンウェーハのアニール処理に際して、不活性ガスへの水素ガスの混合率が５％乃至１００％である混合ガス雰囲気下で昇温を行い、ボロンを含む自然酸化膜を除去した後、不活性ガス雰囲気下でアニール処理することを特徴とするものである。
【０００７】
前述したように、特開２００２−１００６３４号公報には、水素ガス含有雰囲気による熱処理を行うことにより、自然酸化膜が除去される前に付着ボロンを除去し、その後不活性ガス雰囲気により熱処理する技術が開示されているが、水素ガス含有雰囲気中の水素ガス濃度としては、０．１％から爆発下限値である約４％以下が好適であるとしている。これは、熱処理炉の気密性を高めるシール構造や防爆設備を不要とし、常圧炉を使用することを前提としているためである。従って、水素ガス濃度が５％以上のガスに関しては全く検討がなされていない。また、熱処理の温度範囲は９００〜１１００℃であり、これは自然酸化膜のエッチング速度と付着ボロンの気化、飛散との兼ね合いから決まると推論している。
【０００８】
本発明者らは、水素ガス濃度を限定することなく、不活性ガスと水素ガスの混合ガスについて検討を行った結果、水素ガス混合率が５％以上の混合ガス雰囲気下で昇温を行った後、不活性ガス雰囲気下でアニール処理することでウェーハの表面ボロン濃度とバルク中のボロン濃度がほぼ等しくなるという望ましい結果が得られることが分かった。水素ガス混合率が５％より低いと、ウェーハの表面ボロン濃度はバルク中のボロン濃度に比べ極めて高くなり、抵抗率を大きく変化させてしまう。より好ましい水素ガス混合率は、１０％乃至３０％である。
【０００９】
本発明のアニールウェーハのボロン汚染消滅方法により、ボロンを含む自然酸化膜を除去した後、不活性ガス雰囲気下でアニール処理を行う過程を表した模式図を図１の（ａ）〜（ｃ）に示す。図１の（ａ）はアニール炉投入前の研磨したポリシュト・ウェーハの断面の模式図である。表面には自然酸化膜が形成され、酸化膜表面及び酸化膜中にボロンが存在している。（ｂ）はアニール炉投入後の昇温段階である。アルゴンと水素との混合ガス雰囲気下、酸化膜全体が除去されるので、表面及び酸化膜中のボロンが除去される。（ｃ）は昇温が完了し、アニール温度に到達した段階である。不活性ガス雰囲気下、処理されるウェーハ表面には酸化膜及び付着ボロンは存在していない。
【００１０】
また、本発明では、混合ガス雰囲気下での昇温時の処理温度を７００℃乃至１２００℃で行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について以下に説明する。図２は昇温、アニール処理および付随する工程の温度、ガス組成等のパラメータを経時的に示した工程図の一例である。
【００１２】
図２について説明する。ここでは、不活性ガスとしてアルゴンガスを使用している。先ず、７００℃でウェーハをアニール炉に投入し、アルゴンガスのみを用いてパージする。次いで所定の比率のアルゴンと水素の混合ガス雰囲気下で、５℃／分の速度で１２００℃まで昇温する。その後、アルゴンガスのみの雰囲気とし、１２００℃で１時間、アニール処理を行う。−３℃／分で７００℃まで降温後、アニール炉からウェーハを取り出す。
【００１３】
【実施例】
以下に、本発明を実施例を挙げて具体的に記述するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
【００１４】
［実施例１］
ＣＺ方法により引上成長させたインゴットから切り出して研磨した（１００）面方位のポリシュト・ウェーハ（ＰＷ）で、抵抗率２０Ωｃｍ、酸素濃度（１Ｅ１８ ａｔｏｍ／ｃｍ３ ）、直径２００ｍｍのＰ型シリコンウェーハを使用した。ウェーハはＳＣ−１（アンモニア、過酸化水素、水の混合液）洗浄を２回行い、塩酸洗浄した後、アニール炉に投入した。このウェーハのクリーンルーム内放置時間は約１週間であり、ウェーハ表面に自然酸化膜が形成され、ボロン付着物が存在する状態で供試されている。図２の工程に従って、アニール処理を行ったが、昇温工程については、アルゴンガスへの水素ガスの混合率５％の混合ガスを用いた。
【００１５】
得られたアニールウェーハにつき、広がり抵抗法（ＳＲ法）によりウェーハ表面近傍の深さ方向のボロン濃度および抵抗率の変化を調べた。また、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ法）によりウェーハ表面近傍の深さ方向のボロン濃度の変化を調べた。
【００１６】
［実施例２］
アルゴンガスへの水素ガスの混合率２５％の混合ガスを用いて昇温した以外は、実施例１と同様にしてアニール処理を行い、得られたアニールウェーハにつき測定を行った。
【００１７】
［実施例３］
アルゴンガスへの水素ガスの混合率５０％の混合ガスを用いて昇温した以外は、実施例１と同様にしてアニール処理を行い、得られたアニールウェーハにつき測定を行った。
【００１８】
［実施例４］
水素ガス１００％を用いて昇温した以外は、実施例１と同様にしてアニール処理を行い、得られたアニールウェーハにつき測定を行った。
【００１９】
［比較例１］
アルゴンガスへの水素ガスの混合率１％の混合ガスを用いて昇温した以外は、実施例１と同様にしてアニール処理を行い、得られたアニールウェーハにつき測定を行った。
【００２０】
実施例１〜４、および比較例１のＳＲ法で調べたウェーハの深さ方向のボロン濃度分布、抵抗率分布を図３〜図７に示す。ウェーハ表面ボロン濃度（ＣＳ ）とバルク中のボロン濃度（ＣＢ ）の比（ＣＳ ／ＣＢ ）を水素ガス濃度に対応させたグラフを図８に示す。また、ＣＳ とＣＢ を各々、水素ガス混合率に対応させてプロットしたグラフを図９に示す。
【００２１】
これらの結果から、昇温時の混合ガス中の水素ガス混合率が５％以上あれば、ＣＳ とＣＢ との間に大きな差はないことが分かった。抵抗率に関しても同様のことが言える。また、図９から混合ガス中の水素ガス混合率が１０乃至３０％であればＣＳ とＣＢ との間に殆ど差がない結果となっており、この範囲が、さらに好ましい水素ガスの混合率の範囲であることが分かる。一方、水素ガス混合率が５％より低いと、ＣＳ はＣＢ に比べ極めて高くなり、抵抗率を大きく変化させてしまうことが分かった。このことから、本発明の目的を達成するためには昇温時の混合ガス中の水素ガス混合率は５％以上必要であり、好ましくは１０乃至３０％であると言える。
【００２２】
実施例１〜４、および比較例１のＳＩＭＳ法で調べたウェーハの深さ方向のボロン濃度分布は、上述のＳＲ法で調べたボロン濃度分布の結果と同じ傾向を示した。また、混合ガス中の水素ガス混合率２５％のサンプルがボロン濃度分布が最もフラットであり、好ましいことが分かった。水素ガス混合率５０％以上では表面ボロン濃度が減少する傾向にあり、混合ガス中のより好ましい水素ガス混合率は１０乃至３０％であるとした上述の結果とも一致した。
【００２３】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、表面に自然酸化膜が形成され、さらに環境或いはアニール処理前ケミカル処理に由来するボロンが付着したシリコンウェーハのアニール処理に際して、不活性ガスへの水素ガスの混合率が５％乃至１００％である混合ガス雰囲気下で昇温を行い、ボロンを含む自然酸化膜を除去した後、不活性ガス雰囲気下でアニール処理することにより、アニールウェーハの表面とバルク中のボロン濃度差が発生しない。その結果、ウェーハ表面の電気特性が変化することが無く、デバイスの歩留まり低下を確実にかつ効果的に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアニールウェーハのボロン汚染消滅方法による工程の模式図である。
【図２】本発明のアニールウェーハのボロン汚染消滅方法を実施するための工程図の一例である。
【図３】実施例１のＳＲ法で調べたウェーハの深さ方向のボロン濃度分布、抵抗率分布である。
【図４】実施例２のＳＲ法で調べたウェーハの深さ方向のボロン濃度分布、抵抗率分布である。
【図５】実施例３のＳＲ法で調べたウェーハの深さ方向のボロン濃度分布、抵抗率分布である。
【図６】実施例４のＳＲ法で調べたウェーハの深さ方向のボロン濃度分布、抵抗率分布である。
【図７】比較例１のＳＲ法で調べたウェーハの深さ方向のボロン濃度分布、抵抗率分布である。
【図８】ウェーハ表面ボロン濃度（ＣＳ ）とバルク中のボロン濃度（ＣＢ ）の比を水素ガス混合率に対応させたグラフである。
【図９】ウェーハ表面ボロン濃度（ＣＳ ）とバルク中のボロン濃度（ＣＢ ）を各々、水素ガス混合率に対応させてプロットしたグラフである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、アニールウェーハのボロン汚染消滅方法に関する。更に詳しくは、ウェーハ表面の電気特性の変化によるデバイス（半導体素子）の歩留まり低下の原因である高温アニール処理時のボロン付着物のウェーハ内部への拡散を防ぐために、アニール処理直前に行うウェーハ表面のボロン汚染消滅方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デバイスの集積度が高くなると、シリコンウェーハ表面近傍の結晶欠陥がデバイスの歩留まりに大きく影響する。それゆえ、結晶欠陥のない高品質シリコンウェーハが求められている。このようなウェーハとして、従来、エピタキシャル成長を用いる方法が一般的であった。近年、シリコンウェーハを不活性ガス雰囲気下で高温処理（アニール処理）し、表面近傍の結晶欠陥を除去したアニールウェーハと呼ばれるウェーハが開発されている。
【０００３】
しかしながらアニール処理の欠点として、以下のことが挙げられる。アニール処理前のウェーハ表面には自然酸化膜が形成されており、さらに、ウェーハが曝される環境或いはアニール処理前に行うウェーハ洗浄のためのケミカル処理に由来するボロン付着物（例えば、ＢＦ３ やＢ２ Ｏ３ 等）が存在している。不活性ガス雰囲気下でのアニール処理に伴い、ボロン付着物はウェーハ内部に拡散し、表面近傍のボロン濃度が増加する。その結果、デバイスのアクティブ領域に近い表面の電気特性が変わってしまい、デバイスの歩留まりが低下する。ウェーハ作成の段階で、ウェーハ表面へのボロンの付着を完全に防ぐのは、事実上、極めて困難であり、ボロン汚染の消滅方法、即ち、アニール処理に伴うウェーハ表面近傍のボロン濃度増加の防止方法が望まれていた。
【０００４】
ウェーハ表面近傍のボロン濃度を一定にし、且つ結晶欠陥を除去するために特開２００２−１００６３４号公報には、シリコンウェーハに対し、水素ガス含有雰囲気による熱処理を行うことにより、自然酸化膜が除去される前に付着ボロンを除去し、その後不活性ガス雰囲気により熱処理する技術が開示されている。雰囲気中の水素ガス濃度としては、０．１％から爆発下限値である約４％以下が好適であるとしている。しかしながら、この技術をもってしてもアニール処理したウェーハ表面のボロン濃度はバルク中の濃度に比べて依然として高くなる傾向があり、必ずしも満足のいくものではなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、上述した背景に鑑み、ウェーハの表面とバルク中のボロン濃度をほぼ等しくすることができる、ウェーハのアニール処理に伴うボロン汚染の消滅方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明によるアニールウェーハのボロン汚染消滅方法は、表面に自然酸化膜が形成され、さらに環境或いはアニール処理前ケミカル処理に由来するボロンが付着したシリコンウェーハのアニール処理に際して、不活性ガスへの水素ガスの混合率が５％乃至１００％である混合ガス雰囲気下で昇温を行い、ボロンを含む自然酸化膜を除去した後、不活性ガス雰囲気下でアニール処理することを特徴とするものである。
【０００７】
前述したように、特開２００２−１００６３４号公報には、水素ガス含有雰囲気による熱処理を行うことにより、自然酸化膜が除去される前に付着ボロンを除去し、その後不活性ガス雰囲気により熱処理する技術が開示されているが、水素ガス含有雰囲気中の水素ガス濃度としては、０．１％から爆発下限値である約４％以下が好適であるとしている。これは、熱処理炉の気密性を高めるシール構造や防爆設備を不要とし、常圧炉を使用することを前提としているためである。従って、水素ガス濃度が５％以上のガスに関しては全く検討がなされていない。また、熱処理の温度範囲は９００〜１１００℃であり、これは自然酸化膜のエッチング速度と付着ボロンの気化、飛散との兼ね合いから決まると推論している。
【０００８】
本発明者らは、水素ガス濃度を限定することなく、不活性ガスと水素ガスの混合ガスについて検討を行った結果、水素ガス混合率が５％以上の混合ガス雰囲気下で昇温を行った後、不活性ガス雰囲気下でアニール処理することでウェーハの表面ボロン濃度とバルク中のボロン濃度がほぼ等しくなるという望ましい結果が得られることが分かった。水素ガス混合率が５％より低いと、ウェーハの表面ボロン濃度はバルク中のボロン濃度に比べ極めて高くなり、抵抗率を大きく変化させてしまう。より好ましい水素ガス混合率は、１０％乃至３０％である。
【０００９】
本発明のアニールウェーハのボロン汚染消滅方法により、ボロンを含む自然酸化膜を除去した後、不活性ガス雰囲気下でアニール処理を行う過程を表した模式図を図１の（ａ）〜（ｃ）に示す。図１の（ａ）はアニール炉投入前の研磨したポリシュト・ウェーハの断面の模式図である。表面には自然酸化膜が形成され、酸化膜表面及び酸化膜中にボロンが存在している。（ｂ）はアニール炉投入後の昇温段階である。アルゴンと水素との混合ガス雰囲気下、酸化膜全体が除去されるので、表面及び酸化膜中のボロンが除去される。（ｃ）は昇温が完了し、アニール温度に到達した段階である。不活性ガス雰囲気下、処理されるウェーハ表面には酸化膜及び付着ボロンは存在していない。
【００１０】
また、本発明では、混合ガス雰囲気下での昇温時の処理温度を７００℃乃至１２００℃で行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について以下に説明する。図２は昇温、アニール処理および付随する工程の温度、ガス組成等のパラメータを経時的に示した工程図の一例である。
【００１２】
図２について説明する。ここでは、不活性ガスとしてアルゴンガスを使用している。先ず、７００℃でウェーハをアニール炉に投入し、アルゴンガスのみを用いてパージする。次いで所定の比率のアルゴンと水素の混合ガス雰囲気下で、５℃／分の速度で１２００℃まで昇温する。その後、アルゴンガスのみの雰囲気とし、１２００℃で１時間、アニール処理を行う。−３℃／分で７００℃まで降温後、アニール炉からウェーハを取り出す。
【００１３】
【実施例】
以下に、本発明を実施例を挙げて具体的に記述するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
【００１４】
［実施例１］
ＣＺ方法により引上成長させたインゴットから切り出して研磨した（１００）面方位のポリシュト・ウェーハ（ＰＷ）で、抵抗率２０Ωｃｍ、酸素濃度（１Ｅ１８ ａｔｏｍ／ｃｍ３ ）、直径２００ｍｍのＰ型シリコンウェーハを使用した。ウェーハはＳＣ−１（アンモニア、過酸化水素、水の混合液）洗浄を２回行い、塩酸洗浄した後、アニール炉に投入した。このウェーハのクリーンルーム内放置時間は約１週間であり、ウェーハ表面に自然酸化膜が形成され、ボロン付着物が存在する状態で供試されている。図２の工程に従って、アニール処理を行ったが、昇温工程については、アルゴンガスへの水素ガスの混合率５％の混合ガスを用いた。
【００１５】
得られたアニールウェーハにつき、広がり抵抗法（ＳＲ法）によりウェーハ表面近傍の深さ方向のボロン濃度および抵抗率の変化を調べた。また、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ法）によりウェーハ表面近傍の深さ方向のボロン濃度の変化を調べた。
【００１６】
［実施例２］
アルゴンガスへの水素ガスの混合率２５％の混合ガスを用いて昇温した以外は、実施例１と同様にしてアニール処理を行い、得られたアニールウェーハにつき測定を行った。
【００１７】
［実施例３］
アルゴンガスへの水素ガスの混合率５０％の混合ガスを用いて昇温した以外は、実施例１と同様にしてアニール処理を行い、得られたアニールウェーハにつき測定を行った。
【００１８】
［実施例４］
水素ガス１００％を用いて昇温した以外は、実施例１と同様にしてアニール処理を行い、得られたアニールウェーハにつき測定を行った。
【００１９】
［比較例１］
アルゴンガスへの水素ガスの混合率１％の混合ガスを用いて昇温した以外は、実施例１と同様にしてアニール処理を行い、得られたアニールウェーハにつき測定を行った。
【００２０】
実施例１〜４、および比較例１のＳＲ法で調べたウェーハの深さ方向のボロン濃度分布、抵抗率分布を図３〜図７に示す。ウェーハ表面ボロン濃度（ＣＳ ）とバルク中のボロン濃度（ＣＢ ）の比（ＣＳ ／ＣＢ ）を水素ガス濃度に対応させたグラフを図８に示す。また、ＣＳ とＣＢ を各々、水素ガス混合率に対応させてプロットしたグラフを図９に示す。
【００２１】
これらの結果から、昇温時の混合ガス中の水素ガス混合率が５％以上あれば、ＣＳ とＣＢ との間に大きな差はないことが分かった。抵抗率に関しても同様のことが言える。また、図９から混合ガス中の水素ガス混合率が１０乃至３０％であればＣＳ とＣＢ との間に殆ど差がない結果となっており、この範囲が、さらに好ましい水素ガスの混合率の範囲であることが分かる。一方、水素ガス混合率が５％より低いと、ＣＳ はＣＢ に比べ極めて高くなり、抵抗率を大きく変化させてしまうことが分かった。このことから、本発明の目的を達成するためには昇温時の混合ガス中の水素ガス混合率は５％以上必要であり、好ましくは１０乃至３０％であると言える。
【００２２】
実施例１〜４、および比較例１のＳＩＭＳ法で調べたウェーハの深さ方向のボロン濃度分布は、上述のＳＲ法で調べたボロン濃度分布の結果と同じ傾向を示した。また、混合ガス中の水素ガス混合率２５％のサンプルがボロン濃度分布が最もフラットであり、好ましいことが分かった。水素ガス混合率５０％以上では表面ボロン濃度が減少する傾向にあり、混合ガス中のより好ましい水素ガス混合率は１０乃至３０％であるとした上述の結果とも一致した。
【００２３】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、表面に自然酸化膜が形成され、さらに環境或いはアニール処理前ケミカル処理に由来するボロンが付着したシリコンウェーハのアニール処理に際して、不活性ガスへの水素ガスの混合率が５％乃至１００％である混合ガス雰囲気下で昇温を行い、ボロンを含む自然酸化膜を除去した後、不活性ガス雰囲気下でアニール処理することにより、アニールウェーハの表面とバルク中のボロン濃度差が発生しない。その結果、ウェーハ表面の電気特性が変化することが無く、デバイスの歩留まり低下を確実にかつ効果的に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアニールウェーハのボロン汚染消滅方法による工程の模式図である。
【図２】本発明のアニールウェーハのボロン汚染消滅方法を実施するための工程図の一例である。
【図３】実施例１のＳＲ法で調べたウェーハの深さ方向のボロン濃度分布、抵抗率分布である。
【図４】実施例２のＳＲ法で調べたウェーハの深さ方向のボロン濃度分布、抵抗率分布である。
【図５】実施例３のＳＲ法で調べたウェーハの深さ方向のボロン濃度分布、抵抗率分布である。
【図６】実施例４のＳＲ法で調べたウェーハの深さ方向のボロン濃度分布、抵抗率分布である。
【図７】比較例１のＳＲ法で調べたウェーハの深さ方向のボロン濃度分布、抵抗率分布である。
【図８】ウェーハ表面ボロン濃度（ＣＳ ）とバルク中のボロン濃度（ＣＢ ）の比を水素ガス混合率に対応させたグラフである。
【図９】ウェーハ表面ボロン濃度（ＣＳ ）とバルク中のボロン濃度（ＣＢ ）を各々、水素ガス混合率に対応させてプロットしたグラフである。
Claims (3)
- 表面に自然酸化膜が形成され、さらに環境或いはアニール処理前ケミカル処理に由来するボロンが付着したシリコンウェーハのアニール処理に際して、不活性ガスへの水素ガスの混合率が５％乃至１００％である混合ガス雰囲気下で昇温を行い、ボロンを含む自然酸化膜を除去した後、不活性ガス雰囲気下でアニール処理することを特徴とするアニールウェーハのボロン汚染消滅方法。
- 混合ガス雰囲気下での昇温時の処理温度が７００乃至１２００℃である請求項１に記載のアニールウェーハのボロン汚染消滅方法。
- 不活性ガスへの水素ガスの混合率が１０％乃至３０％である混合ガス雰囲気下で昇温を行う請求項１または２に記載のアニールウェーハのボロン汚染消滅方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002252608A JP2004095717A (ja) | 2002-08-30 | 2002-08-30 | アニールウェーハのボロン汚染消滅方法 |
| KR1020057003175A KR100686989B1 (ko) | 2002-08-30 | 2003-08-28 | 어닐 웨이퍼의 보론 오염 소멸 방법 |
| AU2003261789A AU2003261789A1 (en) | 2002-08-30 | 2003-08-28 | Method of eliminating boron contamination of annealed wafer |
| EP03791374A EP1548817B1 (en) | 2002-08-30 | 2003-08-28 | Method of eliminating boron contamination of annealed wafer |
| PCT/JP2003/010934 WO2004021428A1 (ja) | 2002-08-30 | 2003-08-28 | アニールウェーハのボロン汚染消滅方法 |
| US10/525,442 US7199057B2 (en) | 2002-08-30 | 2003-08-28 | Method of eliminating boron contamination in annealed wafer |
| TW092123975A TW200406848A (en) | 2002-08-30 | 2003-08-29 | Method of eliminating boron contamination of annealed wafer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002252608A JP2004095717A (ja) | 2002-08-30 | 2002-08-30 | アニールウェーハのボロン汚染消滅方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004095717A true JP2004095717A (ja) | 2004-03-25 |
Family
ID=31972751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002252608A Pending JP2004095717A (ja) | 2002-08-30 | 2002-08-30 | アニールウェーハのボロン汚染消滅方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7199057B2 (ja) |
| EP (1) | EP1548817B1 (ja) |
| JP (1) | JP2004095717A (ja) |
| KR (1) | KR100686989B1 (ja) |
| AU (1) | AU2003261789A1 (ja) |
| TW (1) | TW200406848A (ja) |
| WO (1) | WO2004021428A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005322875A (ja) * | 2004-05-10 | 2005-11-17 | Siltron Inc | シリコンウェーハ及びその製造方法 |
| US8153538B1 (en) | 2010-12-09 | 2012-04-10 | Memc Electronic Materials, Inc. | Process for annealing semiconductor wafers with flat dopant depth profiles |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080150028A1 (en) * | 2006-12-21 | 2008-06-26 | Advanced Micro Devices, Inc. | Zero interface polysilicon to polysilicon gate for semiconductor device |
| CN103311110B (zh) * | 2012-03-12 | 2016-08-31 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 半导体结构的形成方法，晶体管的形成方法 |
| CN106024586B (zh) * | 2016-06-23 | 2018-07-06 | 扬州扬杰电子科技股份有限公司 | 一种碳化硅表面清洁方法 |
| JP6834932B2 (ja) * | 2017-12-19 | 2021-02-24 | 株式会社Sumco | 貼り合わせウェーハ用の支持基板の製造方法および貼り合わせウェーハの製造方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000058552A (ja) * | 1998-08-06 | 2000-02-25 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコンウェーハの熱処理方法 |
| JP2002100634A (ja) * | 2000-09-21 | 2002-04-05 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | アニールウェーハの製造方法およびアニールウェーハ |
| WO2002052632A1 (fr) * | 2000-12-22 | 2002-07-04 | Komatsu Denshi Kinzoku Kabushiki Kaisha | Procede de traitement thermique de plaquettes de silicium dopees au bore |
| JP2004072066A (ja) * | 2002-08-06 | 2004-03-04 | Siltron Inc | アニールウェーハの製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000082679A (ja) * | 1998-07-08 | 2000-03-21 | Canon Inc | 半導体基板とその作製方法 |
| WO2001073838A1 (fr) * | 2000-03-29 | 2001-10-04 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Procede de production pour une plaquette recuite |
-
2002
- 2002-08-30 JP JP2002252608A patent/JP2004095717A/ja active Pending
-
2003
- 2003-08-28 EP EP03791374A patent/EP1548817B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-08-28 WO PCT/JP2003/010934 patent/WO2004021428A1/ja active Application Filing
- 2003-08-28 KR KR1020057003175A patent/KR100686989B1/ko active IP Right Grant
- 2003-08-28 AU AU2003261789A patent/AU2003261789A1/en not_active Abandoned
- 2003-08-28 US US10/525,442 patent/US7199057B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-08-29 TW TW092123975A patent/TW200406848A/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000058552A (ja) * | 1998-08-06 | 2000-02-25 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコンウェーハの熱処理方法 |
| JP2002100634A (ja) * | 2000-09-21 | 2002-04-05 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | アニールウェーハの製造方法およびアニールウェーハ |
| WO2002052632A1 (fr) * | 2000-12-22 | 2002-07-04 | Komatsu Denshi Kinzoku Kabushiki Kaisha | Procede de traitement thermique de plaquettes de silicium dopees au bore |
| JP2004072066A (ja) * | 2002-08-06 | 2004-03-04 | Siltron Inc | アニールウェーハの製造方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005322875A (ja) * | 2004-05-10 | 2005-11-17 | Siltron Inc | シリコンウェーハ及びその製造方法 |
| JP2007318160A (ja) * | 2004-05-10 | 2007-12-06 | Siltron Inc | シリコンウェーハ |
| JP2007329488A (ja) * | 2004-05-10 | 2007-12-20 | Siltron Inc | シリコンウェーハの製造方法 |
| US8153538B1 (en) | 2010-12-09 | 2012-04-10 | Memc Electronic Materials, Inc. | Process for annealing semiconductor wafers with flat dopant depth profiles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI303087B (ja) | 2008-11-11 |
| US20060148249A1 (en) | 2006-07-06 |
| US7199057B2 (en) | 2007-04-03 |
| EP1548817A1 (en) | 2005-06-29 |
| EP1548817A4 (en) | 2007-08-01 |
| KR100686989B1 (ko) | 2007-02-26 |
| WO2004021428A1 (ja) | 2004-03-11 |
| TW200406848A (en) | 2004-05-01 |
| KR20050058517A (ko) | 2005-06-16 |
| AU2003261789A1 (en) | 2004-03-19 |
| EP1548817B1 (en) | 2012-05-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW541581B (en) | Method for the preparation of a semiconductor substrate with a non-uniform distribution of stabilized oxygen precipitates | |
| KR101684873B1 (ko) | 실리콘 기판의 제조 방법 및 실리콘 기판 | |
| JP2000272995A (ja) | シリコン単結晶、シリコンウェーハ及びエピタキシャルウェーハ | |
| JP2009515370A (ja) | ヒ素およびリンをド−プした、イントリンジックゲッタリングを有するシリコンウエハ基板 | |
| US10483128B2 (en) | Epitaxially coated semiconductor wafer, and method for producing an epitaxially coated semiconductor wafer | |
| JP2019195020A (ja) | 半導体シリコンウェーハの金属不純物除去方法 | |
| EP1251554A1 (en) | Method of producing anneal wafer and anneal wafer | |
| JPH11168106A (ja) | 半導体基板の処理方法 | |
| JP6971622B2 (ja) | 半導体ウェハの製造方法及び半導体ウェハ | |
| JP2004095717A (ja) | アニールウェーハのボロン汚染消滅方法 | |
| US20060138540A1 (en) | Semiconductor wafer having a semiconductor layer and an electrically insulating layer beneath it, and process for producing it | |
| JP4822582B2 (ja) | ボロンドープされたシリコンウエハの熱処理方法 | |
| JPS62123098A (ja) | シリコン単結晶の製造方法 | |
| JP3422345B2 (ja) | タングステン膜の形成方法 | |
| JP4259881B2 (ja) | シリコンウエハの清浄化方法 | |
| JP2001274167A (ja) | シリコン半導体基板およびその製造方法 | |
| JP2008227060A (ja) | アニールウエハの製造方法 | |
| TWI619149B (zh) | 磊晶層的形成方法 | |
| JP2019110221A (ja) | 貼り合わせウェーハ用の支持基板の製造方法および貼り合わせウェーハの製造方法 | |
| JP3238957B2 (ja) | シリコンウェーハ | |
| JPH09199379A (ja) | 高品位エピタキシャルウエハ及びその製造方法 | |
| JP2002076005A (ja) | シリコン単結晶ウエハ | |
| JP2002353149A (ja) | エピタキシャルウェーハの製造方法及びエピタキシャルウェーハ | |
| JP2000068279A (ja) | シリコンウェーハの製造方法 | |
| JPH07165495A (ja) | シリコンウエーハ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20040402 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20040416 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050614 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090616 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090731 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100601 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20101026 |