JP2006066913A - 低いWarp及びBowを示す層構造を有する半導体ウェハ並びにその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも1つのRTA工程を有するレイヤートランスファー法を用いて製造された、シリコンからなるハンドルウェハと、電気絶縁層と、その上に存在する半導体層とを有し、少なくとも200mmの直径を有する半導体ウェハにおいて、前記半導体ウェハは30μmより低いWarp、30μmより低いDeltaWarp、10μmより低いBow及び10μmより低いDeltaBowを有することを特徴とする半導体ウェハ。
【選択図】なし
Description
一方で、必然的に所定の応力が伴うSOIウェハ(例えばシリコン−ハンドルウェハ、酸化ケイ素からなる絶縁層、シリコン層)の層構造は、Warp及びBowの形成が著しい。前記の方法により製造されたSOIウェハは、デバイス製造の間に更にその立体的な特性の変化を示し、この変化はハンドルウェハ中での酸素析出物(以後、BMDと称する、英語ではbulk micro defects)の形成及び成長が要因となる。立体的な特性のこの変化は、更にWarp及びBowの増大を引き起こす。この作用は、一般にシリコン基板(つまり層構造を有していない)の本質的に簡単な場合についてはA. Giannattasio, S. Senkader, S. Azam, R. J. Falster, P. R. Wilshaw著: The use of numerical Simulation to predict the unlocking stress of dislocations in CZ-silicon wafers, Microelectronic Engineering 70 (2003), p 125-130又はK. Jurkschat, S. Senkader, P. R. Wilshaw, D. Gambaro, R. J. Falster著: Onset or slip in silicon containing oxide precipitates, J. Appi. Phys. Vol. 90, No. 7 (2001), p 3219- 3225に記載されている。この文献には、格子間酸素濃度とすべりの移動度との関係が説明されている:格子間酸素濃度が高くなればそれだけ、シリコンウェハは変形に対してより安定となる。この格子間酸素濃度は、この場合に主に酸素析出によって影響をおよぼされる。
第1の本発明による方法は、半導体ウェハを10〜200℃/sの加熱速度で、この温度が1100〜1250℃の範囲内の値に達するまで加熱し、引き続き、5s〜300sの時間この温度範囲に保持し、その後で0.5〜25℃/sの冷却速度で冷却する半導体ウェハの熱処理を有する。
図1は、EP1158581A1に記載したようなシリコン層の移設及び熱処理により製造されたSOIウェハ中の典型的な不均一なBMD分布を示す。
2つの作用、つまり組み込まれた層応力と不均一な欠陥分布との組合せによって、グローバルシェープの複雑な挙動が引き起こされ、これは慣用のCZシリコンウェハの挙動とは明らかに異なる。
Claims (18)
- 少なくとも1つのRTA工程を有するレイヤートランスファー法を用いて製造された、シリコンからなるハンドルウェハと、電気絶縁層と、その上に存在する半導体層とを有し、少なくとも200mmの直径を有する半導体ウェハにおいて、前記半導体ウェハは30μmより低いWarp、30μmより低いDeltaWarp、10μmより低いBow及び10μmより低いDeltaBowを有することを特徴とする半導体ウェハ。
- ハンドルウェハは、1・103/cm2〜1・106/cm2の範囲内のBMD密度を有することを特徴とする、請求項1記載の半導体ウェハ。
- シリコンからなるハンドルウェハと、電気絶縁層と、その上に存在する半導体層とを有する、少なくとも200mmの直径を有する半導体ウェハにおいて、前記半導体ウェハは30μmよりも低いWarp及び10μmよりも低いBowを有し、かつ前記ハンドルウェハは1・103/cm2〜1・106/cm2の範囲内のBMD密度を有することを特徴とする半導体ウェハ。
- Warpが20μmよりも低いことを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項記載の半導体ウェハ。
- Bowが5μmよりも低いことを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項記載の半導体ウェハ。
- ハンドルウェハは、1・103/cm2〜1・105/cm2の範囲内のBMD密度を有することを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項記載の半導体ウェハ。
- ハンドルウェハは、3・1017/cm3〜8・1017/cm3の範囲内の格子間酸素濃度及び1・1013/cm3〜5・1015/cm3の範囲内の窒素濃度を有することを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載の半導体ウェハ。
- ハンドルウェハは、5・1017/cm3〜7・1017/cm3の範囲内の格子間酸素濃度を有することを特徴とする、請求項7記載の半導体ウェハ。
- ハンドルウェハは、5・1014/cm3〜5・1015/cm3の範囲内の窒素濃度を有することを特徴とする、請求項7記載の半導体ウェハ。
- ハンドルウェハは、3・1017/cm3〜5・1017/cm3の範囲内の格子間酸素濃度を有することを特徴とする、請求項9記載の半導体ウェハ。
- ハンドルウェハの全体積中のBMD密度は、ハンドルウェハの全体積にわたり平均したBMD密度の50%より大きく変動しないことを特徴とする、請求項1から10までのいずれか1項記載の半導体ウェハ。
- シリコンからなるハンドルウェハと、電気絶縁層と、その上に存在する半導体層とを有する少なくとも200mmの直径を有する半導体ウェハを準備する工程と、前記半導体ウェハを熱処理する工程とを有し、その際、前記半導体ウェハを10〜200℃/sの加熱速度で、この温度が1100〜1250℃の範囲内の値に達するまで加熱し、引き続き5s〜300sの時間この温度範囲に保持し、その後0.5〜25℃/sの冷却速度で冷却する、請求項1又は2記載の半導体ウェハの製造方法。
- 冷却速度が0.5〜15℃/sであることを特徴とする、請求項12記載の方法。
- シリコンからなるハンドルウェハと、電気絶縁層と、その上に存在する半導体層とを有する、少なくとも200mmの直径を有する半導体ウェハを準備する工程と、前記半導体ウェハを熱処理する工程とを有し、その際、前記半導体ウェハを10〜200℃/sの加熱速度で、この温度が1100〜1250℃の第1の範囲内の値に達するまで加熱し、引き続き5s〜300sの第1の時間この第1の温度範囲に保持し、その後、10〜150℃/sの第1の冷却速度で、この温度が1000〜1150℃の第2の温度範囲に達するまで冷却し、引き続き10s〜300sの第2の時間この第2の温度範囲に保持し、次いで10〜150℃/sの第2の冷却速度でさらに冷却する、請求項1又は2記載の半導体ウェハの製造方法。
- シリコンからなるハンドルウェハと、電気絶縁層と、その上に存在する半導体層とを有する、少なくとも200mmの直径を有する半導体ウェハを準備する工程と、前記半導体ウェハの第1の熱処理工程と、前記半導体ウェハの第2の熱処理工程を有し、その際、第1の熱処理において、前記半導体ウェハを10〜200℃/sの第1の加熱速度で、この温度が1100〜1250℃の第1の範囲内の値に達するまで加熱し、引き続き5s〜300sの第1の時間この第1の温度範囲に保持し、その後、10〜150℃/sの第1の冷却速度で冷却し、及び第2の熱処理において、前記半導体ウェハを10〜200℃/sの第2の加熱速度で、この温度が1000〜1150℃の第2の温度範囲の値に達するまで加熱し、引き続き10s〜300sの第2の時間この第2の温度範囲に保持し、その後で10〜150℃/sの第2の冷却速度で冷却する、請求項1又は2記載の半導体ウェハの製造方法。
- 第2の時間が30s〜120sであることを特徴とする、請求項14又は15記載の方法。
- シリコンからなるハンドルウェハと、電気絶縁層と、その上に存在する半導体層とを有する、少なくとも200mmの直径を有する半導体ウェハを準備する工程と、前記半導体ウェハを、酸素を12000ppmよりも多く含有する雰囲気下で熱処理する工程とを有し、その際、前記半導体ウェハを10〜200℃/sの加熱速度で、この温度が1100〜1250℃の範囲内の値に達するまで加熱し、引き続き5s〜300sの時間この温度範囲に保持し、その後10〜150℃/sの冷却速度で冷却する、請求項1又は2記載の半導体ウェハの製造方法。
- 雰囲気が、少なくとも20000ppmの酸素割合を含有することを特徴とする、請求項17記載の方法。
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