JP2010062503A - Simoxウェーハの結晶欠陥の低減方法及びsimoxウェーハ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ウェーハの表面からシリコン層13に注入したイオンを結晶欠陥(14,15)に衝突させて結晶欠陥を壊す第1の工程と、第1の工程で得られたウェーハを加熱してシリコン層13を再結晶させる第2の工程とを含む。第1の工程は、シリコン層13に注入するイオンを酸素イオンとするとき、SIMOXウェーハの温度が50℃以下の状態からイオンの注入を開始し、イオンドーズ量を5×1015〜1.5×1016atoms/cm2、注入エネルギを150keV以上220keV以下とする。
【選択図】図1
Description
J.Jablonski、他2名,「GETTERING LAYER FORMATION IN LOW−DOSE SIMOX WAFERS」,Proceedings 1995 IEEE International SOI Conference,1995年10月,第34−35頁
表面の酸化膜はなくてもよいが、パーティクルのマスクとしてあった方が好ましい。また、酸化膜厚は注入する深さに合わせて調整することも可能である。表面酸化膜は、SIMOXを形成するアニール時に形成された酸化膜をエッチングして用いることもできるが、新たに形成することも可能である。
イオン注入工程は、得られたSIMOXウェーハを洗浄、乾燥した後にイオン注入装置に収容し、真空状態で、図1(b)に示すように、ウェーハ表面からウェーハ内部に酸素イオン16を注入することにより、酸素イオンをSF14,15と衝突させて、その結晶構造を壊すものである。
熱処理工程は、イオン注入装置から取り出されたSIMOXウェーハを洗浄、乾燥した後、熱処理炉内に収容し、酸素含有雰囲気中でウェーハに高温熱処理を施して、欠陥構造が壊れたSF14,15の結晶性を回復、つまりシリコン層13の正常な結晶構造に変化させるものである。
図2は、SIMOXウェーハに注入する酸素イオンのドーズ量とSF密度の関係を説明する図である。図の横軸は、酸素イオンドーズ量(atoms/cm2)を表し、縦軸はシリコン層の深さ領域のSF密度(/cm2)を表したものである。ここで、深さ領域とは、BOX層とシリコン層との境界から200nmの深さ領域を示す。
次に、イオン注入前のSIMOXウェーハの温度を350℃に高めた状態で、注入エネルギを216keV、酸素イオンドーズ量を1×1016atoms/cm2として、酸素イオンを注入(電流値は30mA)し、実施例1と同様の熱処理条件で処理したSIMOXウェーハのSF密度を求めた。この結果を△の記号で表し図2に示す。図2の結果から、イオン注入前のウェーハの温度を高くすると、SF密度の減少量が少なくなることが確認された。これは、高温にてイオン注入を行うことにより、注入中に再結晶化が進むため、十分にSFが消えないためである。したがって、イオン注入前のウェーハの温度は、50℃以下の温度に保持することが好適である。
次に、実施例1と同様の実験条件において、イオン注入時の電流値が50mAであるときのSIMOXウェーハのSF密度を求めた。この結果を□の記号で表し図2に示す。図2の結果から、イオン注入時の電流値が高くなると、SF密度の減少量が少なくなることが確認された。これは、電流値が高くなると、イオン注入時におけるウェーハ温度が高くなるため、実施例2と同様、高温にてイオン注入を行うことにより、注入中に再結晶化が進むため、十分にSFが消えないためである。したがって、イオン注入時には、注入エネルギ、ドーズ量に応じて、注入時の電流値や注入時間等で注入時の温度をコントロールする必要がある。
11 SOI層
12 BOX層
13 シリコン層
13a 深さ領域
14 SF(四角錐型)
15 SF(四面体型)
16 酸素イオン
Claims (6)
- SIMOXウェーハの埋め込み酸化膜下のシリコン層に存在する結晶欠陥を低減する方法であって、
前記ウェーハの表面から前記埋め込み酸化膜よりも設定深さの前記シリコン層までイオンを注入する第1の工程と、該第1の工程で得られた前記ウェーハを加熱して前記イオンが注入された部位の結晶性を回復させる第2の工程とを含むことを特徴とするSIMOXウェーハの結晶欠陥の低減方法。 - SIMOXウェーハの埋め込み酸化膜下のシリコン層に存在する結晶欠陥を低減する方法であって、
前記ウェーハの表面から前記シリコン層に注入したイオンを前記結晶欠陥に衝突させて該結晶欠陥を壊す第1の工程と、該第1の工程で得られた前記ウェーハを加熱して前記シリコン層を再結晶させる第2の工程とを含むことを特徴とするSIMOXウェーハの結晶欠陥の低減方法。 - 前記第1の工程で前記シリコン層に注入するイオンは、元素周期表の水素からアルゴンまでの元素のうちいずれかのイオンであることを特徴とする請求項1又は2に記載のSIMOXウェーハの結晶欠陥の低減方法。
- 前記第2の工程は、前記ウェーハを1150℃以上1350℃以下の温度に加熱することを特徴とする請求項1又は2に記載のSIMOXウェーハの結晶欠陥の低減方法。
- 前記第1の工程は、前記シリコン層に注入するイオンを酸素イオンとするとき、前記SIMOXウェーハの温度が50℃以下の状態から前記イオンの注入を開始し、イオンドーズ量を5×1015〜1.5×1016atoms/cm2、注入エネルギを150keV以上220keV以下とすることを特徴とする請求項1又は2に記載のSIMOXウェーハの結晶欠陥の低減方法。
- SIMOXウェーハの内部に形成される埋め込み酸化膜と該埋め込み酸化膜下のシリコン層との境界から200nm深さの前記シリコン層の範囲における空孔型の積層欠陥の密度が1×107/cm2以下であるSIMOXウェーハ。
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