JP2601208B2 - 半導体基体の処理方法 - Google Patents
半導体基体の処理方法Info
- Publication number
- JP2601208B2 JP2601208B2 JP6193607A JP19360794A JP2601208B2 JP 2601208 B2 JP2601208 B2 JP 2601208B2 JP 6193607 A JP6193607 A JP 6193607A JP 19360794 A JP19360794 A JP 19360794A JP 2601208 B2 JP2601208 B2 JP 2601208B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat treatment
- semiconductor substrate
- stacking faults
- temperature
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願の発明は、半導体基体から結
晶欠陥等を除去するための処理方法に関するものであ
る。
晶欠陥等を除去するための処理方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】例えばシリコン結晶の場合、ＣＣＤ等の
イメージセンサにおいて、その基体として使用される結
晶の積層欠陥が画像欠陥を生じるので、その積層欠陥を
除去するための研究がなされてきた。例えば、基体の表
面近くに存在する結晶欠陥またはその発生核を、窒素ガ
ス、アルゴンガス等の不活性ガス中における熱処理によ
って除去することができることは知られていた。
イメージセンサにおいて、その基体として使用される結
晶の積層欠陥が画像欠陥を生じるので、その積層欠陥を
除去するための研究がなされてきた。例えば、基体の表
面近くに存在する結晶欠陥またはその発生核を、窒素ガ
ス、アルゴンガス等の不活性ガス中における熱処理によ
って除去することができることは知られていた。
【０００３】即ち、高温の窒素ガス、アルゴンガス、水
素ガス中でシリコン結晶を熱処理する方法は実用化され
ている。結晶欠陥や積層欠陥は、熱処理の温度が高いほ
ど早く除去することができ、また、窒素ガス中での熱処
理によって最も早く除去することができる。最近では、
窒素ガスにＨＣｌを添加して積層欠陥をより早く除去す
る方法が提案されている。
素ガス中でシリコン結晶を熱処理する方法は実用化され
ている。結晶欠陥や積層欠陥は、熱処理の温度が高いほ
ど早く除去することができ、また、窒素ガス中での熱処
理によって最も早く除去することができる。最近では、
窒素ガスにＨＣｌを添加して積層欠陥をより早く除去す
る方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、窒素ガス、ア
ルゴンガス、水素ガスまたはＨＣｌを添加した窒素ガス
中における高温の熱処理は、シリコン基体の表面に粗
（インホモジェニィーティ）を生じさせる原因にもなっ
ている。また、１１００℃以上の温度の窒素ガス中での
熱処理は、既に存在している積層欠陥を収縮させ消滅さ
せる効果を有しているが、収縮させ消滅させた積層欠陥
よりも多い積層欠陥の発生核を新たに形成することも知
られている。
ルゴンガス、水素ガスまたはＨＣｌを添加した窒素ガス
中における高温の熱処理は、シリコン基体の表面に粗
（インホモジェニィーティ）を生じさせる原因にもなっ
ている。また、１１００℃以上の温度の窒素ガス中での
熱処理は、既に存在している積層欠陥を収縮させ消滅さ
せる効果を有しているが、収縮させ消滅させた積層欠陥
よりも多い積層欠陥の発生核を新たに形成することも知
られている。
【０００５】本願の発明は、上述の様な高温の熱処理に
よる半導体基体の表面の粗及び積層欠陥の発生核の形成
という従来技術の欠点を改善すると共に、結晶欠陥、主
に積層欠陥及びその発生核を従来の方法よりも早く除去
することができる方法を提供することを目的としてい
る。
よる半導体基体の表面の粗及び積層欠陥の発生核の形成
という従来技術の欠点を改善すると共に、結晶欠陥、主
に積層欠陥及びその発生核を従来の方法よりも早く除去
することができる方法を提供することを目的としてい
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】 請求項１の半導体基体
の処理方法は、シリコンを主成分とする半導体基体の表
面を露出させた状態で、ＮとＨとを構成元素とするガス
を含んでおり分圧が５ｋｇ／ｃｍ 2 以上である分子状ガ
スの雰囲気中で前記半導体基体を熱処理することを特徴
としている。
の処理方法は、シリコンを主成分とする半導体基体の表
面を露出させた状態で、ＮとＨとを構成元素とするガス
を含んでおり分圧が５ｋｇ／ｃｍ 2 以上である分子状ガ
スの雰囲気中で前記半導体基体を熱処理することを特徴
としている。
【０００７】請求項２の半導体基体の処理方法は、前記
熱処理を１０５０℃以上の温度で行うことを特徴として
いる。
熱処理を１０５０℃以上の温度で行うことを特徴として
いる。
【０００８】
【作用】 請求項１の半導体基体の処理方法では、半導
体基体の表面に酸化シリコン膜が存在しておらず、しか
も、ＮとＨとの分圧が高いので、積層欠陥が急速に収縮
する。
体基体の表面に酸化シリコン膜が存在しておらず、しか
も、ＮとＨとの分圧が高いので、積層欠陥が急速に収縮
する。
【０００９】請求項２の半導体基体の処理方法では、１
０５０℃の温度で熱処理を行うことによって、１時間で
約１μｍの長さの積層欠陥を消滅させることができ、更
に高い温度で熱処理を行うことによって、更に高い割合
で積層欠陥を消滅させることができる。
０５０℃の温度で熱処理を行うことによって、１時間で
約１μｍの長さの積層欠陥を消滅させることができ、更
に高い温度で熱処理を行うことによって、更に高い割合
で積層欠陥を消滅させることができる。
【００１０】
【実施例】以下、本願の発明の実施例を、図１〜４を参
照しながら説明する。本願の発明に係る方法は、次の様
にして検討した。まず、乾燥Ｏ2 中で１１００℃の温度
で１６時間に亙ってシリコン結晶を酸化して、約６０μ
ｍの長さの積層欠陥を有すると共に５５００Åの厚さの
ＳｉＯ2 膜が表面に成長したシリコンウェハを試料とし
て形成した。また、約６０μｍの長さの積層欠陥を有す
るが表面にＳｉＯ2膜を有しないシリコンウェハを別の
試料として形成した。
照しながら説明する。本願の発明に係る方法は、次の様
にして検討した。まず、乾燥Ｏ2 中で１１００℃の温度
で１６時間に亙ってシリコン結晶を酸化して、約６０μ
ｍの長さの積層欠陥を有すると共に５５００Åの厚さの
ＳｉＯ2 膜が表面に成長したシリコンウェハを試料とし
て形成した。また、約６０μｍの長さの積層欠陥を有す
るが表面にＳｉＯ2膜を有しないシリコンウェハを別の
試料として形成した。
【００１１】次に、図１に示す様に、雰囲気としてのＮ
Ｈ3 の分圧を５ｋｇ／ｃｍ2 から１０-3ｋｇ／ｃｍ2 ま
で変化させ１１５０℃の温度で４時間に亙って、試料を
熱処理した。比較のために、ＮＨ3 の分圧が０の条件下
でも試料を熱処理した。図１中に曲線Ａで示す様に、シ
リコンウェハの表面に５５００Åの厚さのＳｉＯ2 膜を
有する試料では、ＮＨ3 の分圧を高くするに連れて積層
欠陥が成長している。
Ｈ3 の分圧を５ｋｇ／ｃｍ2 から１０-3ｋｇ／ｃｍ2 ま
で変化させ１１５０℃の温度で４時間に亙って、試料を
熱処理した。比較のために、ＮＨ3 の分圧が０の条件下
でも試料を熱処理した。図１中に曲線Ａで示す様に、シ
リコンウェハの表面に５５００Åの厚さのＳｉＯ2 膜を
有する試料では、ＮＨ3 の分圧を高くするに連れて積層
欠陥が成長している。
【００１２】一方、図１中に曲線Ｂで示す様に、シリコ
ンウェハの表面にＳｉＯ2 膜を有しない試料では、ＮＨ
3 の分圧を高くするに連れて積層欠陥が急速に収縮して
いる。そして、この試料では、熱処理時間を５時間にす
ると、積層欠陥がしばしば完全に消滅する。なお、この
試料でも雰囲気がＮ2 であれば積層欠陥を消滅させるた
めに１０時間以上を要していたので、雰囲気をＮＨ3 に
することによって熱処理時間が大幅に短縮されている。
ンウェハの表面にＳｉＯ2 膜を有しない試料では、ＮＨ
3 の分圧を高くするに連れて積層欠陥が急速に収縮して
いる。そして、この試料では、熱処理時間を５時間にす
ると、積層欠陥がしばしば完全に消滅する。なお、この
試料でも雰囲気がＮ2 であれば積層欠陥を消滅させるた
めに１０時間以上を要していたので、雰囲気をＮＨ3 に
することによって熱処理時間が大幅に短縮されている。
【００１３】 図２は、試料におけるＳｉＯ2 膜の厚さ
及び温度を変えて４時間に亙って熱処理した場合の、積
層欠陥の長さを示している。図２中の曲線Ｃ、Ｄ、Ｅ
は、熱処理温度が夫々１１５０℃、１１００℃、１０５
０℃の場合を示している。この図２から、シリコンウェ
ハの表面にＳｉＯ2 膜が存在していなければ積層欠陥は
生じないことが分かる。
及び温度を変えて４時間に亙って熱処理した場合の、積
層欠陥の長さを示している。図２中の曲線Ｃ、Ｄ、Ｅ
は、熱処理温度が夫々１１５０℃、１１００℃、１０５
０℃の場合を示している。この図２から、シリコンウェ
ハの表面にＳｉＯ2 膜が存在していなければ積層欠陥は
生じないことが分かる。
【００１４】 図３は、図２と同様の熱処理を行った場
合の積層欠陥の密度を示している。この図３からも、シ
リコンウェハの表面にＳｉＯ 2 膜が存在していなければ
積層欠陥は生じないことが分かる。
合の積層欠陥の密度を示している。この図３からも、シ
リコンウェハの表面にＳｉＯ 2 膜が存在していなければ
積層欠陥は生じないことが分かる。
【００１５】図４は、図１と同様の試料を用いた場合
の、ＮＨ3 またはヒドラジン類の雰囲気中における熱処
理時間、即ち窒化処理時間と積層欠陥の長さとの関係を
示している。図４中の曲線Ｆ〜Ｉは、シリコンウェハの
表面にＳｉＯ2 膜を有しない試料についてのものであ
り、熱処理温度が夫々１０５０℃、１１００℃、１１５
０℃及び１２００℃の場合を示している。また、曲線Ｊ
〜Ｌは、シリコンウェハの表面に５５００Åの厚さのＳ
ｉＯ2 膜を有する試料についてのものであり、熱処理温
度が夫々１０５０℃、１１００℃及び１１５０℃の場合
を示している。
の、ＮＨ3 またはヒドラジン類の雰囲気中における熱処
理時間、即ち窒化処理時間と積層欠陥の長さとの関係を
示している。図４中の曲線Ｆ〜Ｉは、シリコンウェハの
表面にＳｉＯ2 膜を有しない試料についてのものであ
り、熱処理温度が夫々１０５０℃、１１００℃、１１５
０℃及び１２００℃の場合を示している。また、曲線Ｊ
〜Ｌは、シリコンウェハの表面に５５００Åの厚さのＳ
ｉＯ2 膜を有する試料についてのものであり、熱処理温
度が夫々１０５０℃、１１００℃及び１１５０℃の場合
を示している。
【００１６】この図４から、シリコンウェハの表面にＳ
ｉＯ2 膜を有しない試料では、熱処理することによっ
て、しかも高温、例えば１１５０℃ないし１２００℃の
温度で熱処理することによって、短い窒化処理時間で積
層欠陥の長さが短縮していることが分かる。
ｉＯ2 膜を有しない試料では、熱処理することによっ
て、しかも高温、例えば１１５０℃ないし１２００℃の
温度で熱処理することによって、短い窒化処理時間で積
層欠陥の長さが短縮していることが分かる。
【００１７】これに対して、シリコンウェハの表面に５
５００Åの厚さのＳｉＯ2 膜を有する試料では熱処理す
ることによって、しかも１０５０℃の温度で熱処理する
ことによっても、積層欠陥の長さが逆に長くなり、１１
５０℃という高温では窒化処理時間が短くても積層欠陥
が急速に成長していることが分かる。
５００Åの厚さのＳｉＯ2 膜を有する試料では熱処理す
ることによって、しかも１０５０℃の温度で熱処理する
ことによっても、積層欠陥の長さが逆に長くなり、１１
５０℃という高温では窒化処理時間が短くても積層欠陥
が急速に成長していることが分かる。
【００１８】即ち、シリコンウェハの表面にＳｉＯ2 膜
を有しない試料では、高温のＮＨ3等の雰囲気中で熱処
理することによって、数十Åの厚さのシリコンオキシナ
イトライド膜がシリコンウェハの表面に形成され、この
膜が保護膜になって、そのシリコンウェハの表面を平滑
且つ清浄に保持している。
を有しない試料では、高温のＮＨ3等の雰囲気中で熱処
理することによって、数十Åの厚さのシリコンオキシナ
イトライド膜がシリコンウェハの表面に形成され、この
膜が保護膜になって、そのシリコンウェハの表面を平滑
且つ清浄に保持している。
【００１９】なお、以上の説明における熱処理では主に
ＮＨ3 を雰囲気として用いたが、Ｎ2 Ｈ4 、Ｎ2 Ｈ4 ・
ＨＣｌ等を含む分子状ガスや、これらをＮ2 、Ａｒ等の
不活性ガスで希釈したものを雰囲気として用いることも
できる。また、以上の説明における熱処理ではシリコン
ウェハを試料として用いたが、シリコンを主成分とする
半導体基体であればシリコン以外の成分を含んでいても
よい。
ＮＨ3 を雰囲気として用いたが、Ｎ2 Ｈ4 、Ｎ2 Ｈ4 ・
ＨＣｌ等を含む分子状ガスや、これらをＮ2 、Ａｒ等の
不活性ガスで希釈したものを雰囲気として用いることも
できる。また、以上の説明における熱処理ではシリコン
ウェハを試料として用いたが、シリコンを主成分とする
半導体基体であればシリコン以外の成分を含んでいても
よい。
【００２０】
【発明の効果】 請求項１の半導体基体の処理方法で
は、半導体基体の表面に酸化シリコン膜が存在しておら
ず、しかも、ＮとＨとの分圧が高いので、積層欠陥が急
速に収縮する。このため、従来の高温処理における結晶
欠陥や結晶欠陥の発生核の除去に際しての表面粗や汚染
の問題を解決することができると共に、所望の効果を早
く得ることができる。
は、半導体基体の表面に酸化シリコン膜が存在しておら
ず、しかも、ＮとＨとの分圧が高いので、積層欠陥が急
速に収縮する。このため、従来の高温処理における結晶
欠陥や結晶欠陥の発生核の除去に際しての表面粗や汚染
の問題を解決することができると共に、所望の効果を早
く得ることができる。
【００２１】しかも、熱処理に際しての雰囲気が分子状
ガスであるので、雰囲気として例えばプラズマガスを用
いる場合に比べて、装置及び制御条件が簡単であり、プ
ラズマ損傷による新たな結晶欠陥の発生もない。
ガスであるので、雰囲気として例えばプラズマガスを用
いる場合に比べて、装置及び制御条件が簡単であり、プ
ラズマ損傷による新たな結晶欠陥の発生もない。
【００２２】また、半導体基体へイオンを注入したとき
に生じる損傷は半導体素子に悪影響を及ぼすので、不活
性ガス中での熱処理によって損傷を除去する処理が行わ
れているが、注入イオンのプロファイルを変更しないた
めにもこの処理は可能な限り短時間で行うことが望まし
く、この様な目的にも好適である。
に生じる損傷は半導体素子に悪影響を及ぼすので、不活
性ガス中での熱処理によって損傷を除去する処理が行わ
れているが、注入イオンのプロファイルを変更しないた
めにもこの処理は可能な限り短時間で行うことが望まし
く、この様な目的にも好適である。
【００２３】請求項２の半導体基体の処理方法では、１
０５０℃の温度で熱処理を行うことによって、１時間で
約１μｍの長さの積層欠陥を消滅させることができ、更
に高い温度で熱処理を行うことによって、更に高い割合
で積層欠陥を消滅させることができるので、所望の効果
を更に早く得ることができる。
０５０℃の温度で熱処理を行うことによって、１時間で
約１μｍの長さの積層欠陥を消滅させることができ、更
に高い温度で熱処理を行うことによって、更に高い割合
で積層欠陥を消滅させることができるので、所望の効果
を更に早く得ることができる。
【図１】熱処理に際してのＮＨ3 の分圧とシリコンウェ
ハ中の積層欠陥の長さとの関係を示すグラフである。
ハ中の積層欠陥の長さとの関係を示すグラフである。
【図２】熱処理に際してのシリコンウェハの表面におけ
るＳｉＯ2 膜の厚さとシリコンウェハ中の積層欠陥の長
さとの関係を示すグラフである。
るＳｉＯ2 膜の厚さとシリコンウェハ中の積層欠陥の長
さとの関係を示すグラフである。
【図３】熱処理に際してのシリコンウェハの表面におけ
るＳｉＯ2 膜の厚さとシリコンウェハ中の積層欠陥の密
度との関係を示すグラフである。
るＳｉＯ2 膜の厚さとシリコンウェハ中の積層欠陥の密
度との関係を示すグラフである。
【図４】窒化処理時間とシリコンウェハ中の積層欠陥の
長さとの関係を示すグラフである。
長さとの関係を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項１】 シリコンを主成分とする半導体基体の表
面を露出させた状態で、ＮとＨとを構成元素とするガス
を含んでおり分圧が５ｋｇ／ｃｍ 2 以上である分子状ガ
スの雰囲気中で前記半導体基体を熱処理することを特徴
とする半導体基体の処理方法。 - 【請求項２】 前記熱処理を１０５０℃以上の温度で行
うことを特徴とする請求項１記載の半導体基体の処理方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6193607A JP2601208B2 (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | 半導体基体の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6193607A JP2601208B2 (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | 半導体基体の処理方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4801482A Division JPS58164229A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 半導体基板処理法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0758115A JPH0758115A (ja) | 1995-03-03 |
| JP2601208B2 true JP2601208B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=16310766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6193607A Expired - Lifetime JP2601208B2 (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | 半導体基体の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2601208B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4822582B2 (ja) * | 2000-12-22 | 2011-11-24 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | ボロンドープされたシリコンウエハの熱処理方法 |
| JP2013026265A (ja) * | 2011-07-15 | 2013-02-04 | Sony Corp | プラズマ処理方法、プラズマ処理装置、及び、半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54163679A (en) * | 1978-06-15 | 1979-12-26 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
| JPS5629337A (en) * | 1979-08-17 | 1981-03-24 | Fujitsu Ltd | Formation of silicon nitride film |
| JPS57155735A (en) * | 1981-03-20 | 1982-09-25 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
-
1994
- 1994-07-26 JP JP6193607A patent/JP2601208B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0758115A (ja) | 1995-03-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6380103B2 (en) | Rapid thermal etch and rapid thermal oxidation | |
| US4231809A (en) | Method of removing impurity metals from semiconductor devices | |
| JP2742247B2 (ja) | シリコン単結晶基板の製造方法および品質管理方法 | |
| JP2601208B2 (ja) | 半導体基体の処理方法 | |
| EP0472012B1 (en) | Method of boron diffusion into semiconductor wafers | |
| JPH08148552A (ja) | 半導体熱処理用治具及びその表面処理方法 | |
| JPH0568099B2 (ja) | ||
| JPS59202640A (ja) | 半導体ウエハの処理方法 | |
| JP3542189B2 (ja) | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 | |
| JP4131105B2 (ja) | シリコンボートの製造方法 | |
| JP3536618B2 (ja) | シリコンウエーハの表面粗さを改善する方法および表面粗さを改善したシリコンウエーハ | |
| JP3292545B2 (ja) | 半導体基板の熱処理方法 | |
| JP3534001B2 (ja) | シリコン酸化膜およびシリコン窒化酸化膜の形成方法ならびにシリコンウエーハ | |
| JP2008227060A (ja) | アニールウエハの製造方法 | |
| JPH1027795A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2652344B2 (ja) | シリコンウエーハ | |
| JP3188810B2 (ja) | シリコンウェーハの製造方法 | |
| JP2574630B2 (ja) | シリコン基板の品質安定化処理方法 | |
| JP2504558B2 (ja) | 熱酸化膜の形成方法 | |
| JP2652346B2 (ja) | シリコンウエーハの製造方法 | |
| JPH0342501B2 (ja) | ||
| JP3523016B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH05206145A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH09223668A (ja) | 半導体基板および半導体基板の処理方法 | |
| JPH0714827A (ja) | 半導体装置の製造方法 |