JP2602857B2 - 半導体結晶基板の改善方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、半導体結晶基板（インゴット状結晶を含
む）の改善方法に関する。

（従来の技術） 通常、IC、VLSI用のシリコンウエハは、半導体デバイ
ス作成過程で、何度も高温（通常1280℃以下）にさらさ
れるため、結晶中の微小欠陥が大きく成長し、これら欠
陥が、素子歩留を低下させ、素子特性劣化の原因となっ
ている。単結晶育成中に導入されるスワール欠陥やスト
ライエーションは特に、不均一分布性と発生した欠陥の
密度過多のため、著しく素子特性を劣化させる。第４図
（金属組織を示す図面代用写真）は、Ｘ線トポグラフ写
真によるストライエーションが表われている一例であ
る。

そこで従来は、ウエハを1350℃以下で熱処理する、い
わゆる溶体化処理を施していた。

（発明が解決しようとする問題点） この方途に依ると、スワール又はストライエーション
を形成している欠陥の発生源たる欠陥核の寸法をある程
度減少させるだけで、上記欠陥は完全に消滅しない。ま
た長時間（例えば70時間）の熱処理を施すと、上記欠陥
がかえって顕著に表出していた。勿論、インゴットのま
までは欠陥核の寸法の減少も期待できない。

なお、上記溶体化処理は、酸化雰囲気で行われてい
て、1350℃以上の高温とした場合、或いは長時間の処理
とした場合は、固溶酸素濃度が増加し、かえって欠陥が
増大する。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決するためになされ、下記技
術手段を採る。

すなわち、ウエハ又はインゴット状のシリコン結晶を
非酸化雰囲気中で1355℃以上の温度で熱処理すること
を、その特徴とする。

なお非酸化雰囲気は、還元性ガス、不活性ガス又はハ
ロゲン化ガスにより構成される。

（作用） 上記本発明方法に依れば、非酸化雰囲気であるため、
1355℃以上の高温の熱処理を施しても欠陥が増加せず、
高温溶体化による欠陥減少が得られる。

また、長時間の本発明熱処理を施せばその分だけ欠陥
が減少する。第１図は上記熱処理における処理温度と処
理時間（欠陥が完全消滅するまでの時間）の関係を示す
グラフで、処理温度が高ければ高いほど処理時間は短く
て済むことを示す。

（第１実施例） H₂ガスを充満させた加熱炉内に、固溶酸素濃度が1.5
×10¹⁸cm^-3、炭酸濃度が7.8×10¹⁵cm^-3,金属不純物が7.
5×10¹⁵cm^-3であるウエハを収め、1400℃の熱処理を施
し、500℃/hr,の急冷速度で冷したところ、第２図（図
面代用写真）に示すように、欠陥が完全消滅した。

（第２実施例） H₂ガスを充満させた加熱炉内に、上記第１実施例の場
合と同一の組成のウエハを収め、1359℃の熱処理を10時
間施し、500℃/hrの急冷速度で冷したところ、第３図
（図面代用写真）に示すように、欠陥が激減し且つ残存
する欠陥も略均一に分布したものとなった。

なお、本発明方法は、固溶酸素濃度が４×10¹⁸cm^-3以
下、炭素濃度が８×10¹⁶cm^-3以下のウエハ又はインコッ
ド状物に適用できる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明に依ればスワール又はスト
ライエーションを完全消滅させ得ることは勿論のこと、
高度熱処理後の急冷速度によって欠陥の核寸法、数量を
制御することができ、完全消滅でない場合でも、欠陥の
分布を均一化することができ、この結果、素子歩留の向
上が図れ、素子特性が良くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の処理温度と処理時間の関係を示すグ
ラフ、第２図は第１実施例の効果を示す金属組織の図面
代用写真、第３図は第２実施例の効果を示す金属組織の
図面代用写真、第４図はストライエーションが表われて
いる金属組織の図面代用写真である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウエハ又はインゴット状のシリコン結晶
   を、非酸化雰囲気中で、1355℃以上の温度で熱処理する
   ことを特徴とする半導体結晶基板の改善方法。