JP2978341B2 - シリコンウェーハのig熱処理方法 - Google Patents

シリコンウェーハのig熱処理方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコンウェーハの表
面に無欠陥層を形成し、内部に高密度の欠陥領域である
ゲッタリング層を形成させるシリコンウェーハのIG
(イントリンシックゲッタリング)熱処理において、無
欠陥層の幅(層厚)を所定幅に制御可能な熱処理方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、シリコンウェーハのIG熱処理方
法は、2段階熱処理方法と3段階熱処理方法とがある。
この2段階熱処理方法は、1000〜1200℃での高
温熱処理、650〜950℃での低温熱処理を行ってい
る。一方、3段階熱処理方法は、前者の2段階熱処理の
後、1000℃での中温熱処理を行っている。そして、
第1段の高温熱処理は、シリコンウェーハ表面から酸素
をアウトディフュージョンし、該ウェーハ表面にDZ
(無欠陥層)を例えば20〜50μmの厚さに形成する
ものである。第2段の低温熱処理は、ウェーハ内部に高
密度の欠陥領域を形成するためのもので、この欠陥とな
るための核を形成するものである。さらに、後者の3段
階熱処理方法の第3段の析出熱処理(中温熱処理)は、
第2段の熱処理よりも温度を上げて長時間行い、上記微
小欠陥核に酸素析出物を成長させたり、その二次欠陥な
どの微小欠陥を形成するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の熱処理方法にあっては、同一の初期酸素濃度
(IG熱処理前)を有するシリコンウェーハを、同じI
G条件で熱処理しても、形成されるDZ層が大幅に異な
ることがしばしば起こった。換言すると、従来の温度で
はDZの厚さ制御を精密に行うことができなかったもの
である。
【0004】そこで、本発明は、IG熱処理前の初期酸
素濃度が同一のシリコンウェーハであれば、結晶育成条
件が異なっても、再現性良く、DZ幅を制御することが
できるIG熱処理方法を提供することを、その目的とし
ている。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、高温熱処理後、低温熱処理を施すことにより、シリ
コンウェーハの表面にDZを形成し、その内部にゲッタ
リング層を形成するシリコンウェーハのIG熱処理方法
において、上記低温熱処理は、開始温度を350℃以
上、400℃未満の温度範囲でランピング熱処理を施す
ことにより所定幅のDZを形成させるシリコンウェーハ
のIG熱処理方法である。
【0006】請求項2に記載の発明は、高温熱処理後、
低温熱処理を施し、その後中温熱処理を施すことにより
シリコンウェーハの表面にDZを形成し、その内部にゲ
ッタリング層を形成し、このゲッタリング層中に酸素析
出物などの微小欠陥を形成するシリコンウェーハのIG
熱処理方法において、上記低温熱処理は、開始温度を3
50℃以上、400未満の温度範囲でランピング熱処理
を施すことにより所定幅のDZを形成させるシリコンウ
ェーハのIG熱処理方法である。上記微小欠陥には、酸
素析出物の二次欠陥である積層欠陥を含む。
【0007】
【作用】本発明によれば、シリコンウェーハを、例えば
1150℃で4時間熱処理を行う。この場合の雰囲気と
しては、例えば酸素雰囲気で行う。その後、開始温度3
50〜450℃のランピング熱処理を行う。さらに、例
えば1000℃で24時間の熱処理を行う。この結果、
シリコンウェーハの表面に例えば20μm程度の厚さの
DZを形成することができるとともに、バルク内部に所
定のIG層を形成することができる。そして、上記第2
段の低温熱処理は窒素雰囲気で行うことが好ましい。ま
た、上記第2段の熱処理開始温度が350℃未満のとき
は、同様の効果が見込まれるものの、処理時間が長時間
化してしまうという欠点がある。さらに、この開始温度
が450℃を超えるときは、IG熱処理前の初期酸素濃
度が同一のシリコンウェーハでも形成されるDZ幅は異
なっているという問題がある。
【0008】
【実施例】以下、本発明の第1実施例について説明す
る。まず、この実施例では、CZ引上中に成長を1回停
止することにより、熱履歴の異なる2種類のシリコンウ
ェーハをそれぞれ準備する。これらのシリコンウェーハ
は、口径5インチ、P型、<100>方位、抵抗率10
Ω・cm、酸素濃度9×1017cm-3(JEIDA)で
ある。また、用いたウェーハを採取した結晶部位の成長
停止中の温度は1000℃および700℃である。これ
らのシリコンウェーハの欠陥発生は、成長停止中の温度
が700℃の方が1000℃のものより、起き易いこと
がわかっている。そして、これらのシリコンウェーハに
以下のIG熱処理をそれぞれ施す。
【0009】このIG熱処理の第1段の高温熱処理は、
1150℃で4時間にて酸素雰囲気中で行う。この後の
第2段の低温熱処理は、開始温度がそれぞれ350℃,
450℃,550℃,650℃であって、終了温度が9
50℃のランピング熱処理を窒素雰囲気中で行う。この
ランピング速度は0.5〜2.0℃/分である。このラ
ンピング熱処理後、950℃での熱処理時間は1時間で
あって、窒素雰囲気中で行う。さらに、1000℃、2
4時間、酸素雰囲気中で第3段の析出熱処理を行っても
よい。この結果を図1に示す。
【0010】図1は同じ酸素濃度であっても熱履歴の異
なるシリコンウェーハに形成されるDZ幅の低温熱処理
条件依存性を示すグラフである。すなわち、第2段のそ
れぞれの低温熱処理開始温度とDZ幅との関係を示すも
のである。このような熱処理で形成されたDZ幅の測定
は、既知のように、Wrightエッチング後の光顕断
面観察により行ったものである。そして、このグラフに
あって、○は成長停止中の温度が1000℃、●は70
0℃の場合をそれぞれ示している。このグラフから明ら
かなように、350〜450℃の開始温度での低温熱処
理を行えば、その熱履歴の違いによる欠陥発生特性の違
いに依存することなくDZ幅は一定である。すなわち、
IG熱処理前の初期酸素濃度が同一のシリコンウェーハ
であれば、結晶育成条件が異なっても、再現性良く、D
Z幅を制御することができる。
【0011】なお、第1段の高温熱処理の温度は100
0℃〜1200℃で、窒素雰囲気で、第1段の熱処理時
間に依存することなく、同じ結果が得られている。
【0012】次いで、本発明の第2実施例を説明する。
この実施例は、第1実施例と同じ初期酸素濃度が同一の
シリコンウェーハを用いて、第1段の高温熱処理の温度
を変更して、第2段の低温熱処理の開始温度に対して、
DZ幅の依存性を調べたものである。
【0013】まず、第1段の高温熱処理の温度が100
0℃,1100℃,1150℃にそれぞれ変更して、こ
のときの熱処理時間4時間にて窒素雰囲気中で行う。こ
の後の第2段の低温熱処理は、開始温度がそれぞれ35
0℃,450℃,550℃,650℃であって、終了温
度が950℃のランピング熱処理を窒素雰囲気中で行
う。このランピング速度は0.5〜2.0℃/分であ
る。このランピング熱処理後、950℃での熱処理時間
は1時間であって、窒素雰囲気中で行う。このときの結
果を図2に示す。この図は第1段の高温熱処理を等時熱
処理したシリコンウェーハに形成されるDZ層の低温熱
処理依存性を示すグラフである。
【0014】このグラフにおいて、折れ線Aは650
℃、折れ線Bは550℃、折れ線Cは450℃、折れ線
Dは350℃の低温熱処理開始温度のときの第1段高温
熱処理の温度に対するDZ幅を、それぞれ示している。
なお、破線はDZ層幅が酸素の外方拡散に依存すると仮
定した場合に、酸素の拡散の活性化エネルギーから求め
られる勾配である。このグラフから明らかなように、高
温熱処理の温度を上げると、低温熱処理の開始温度に依
らず、DZ幅は増大する。350℃〜450℃の開始温
度で低温熱処理を施せば、DZ幅は同じように増大す
る。すなわち、低温熱処理の開始温度を350℃〜45
0℃に限定すれば、DZ幅は第1段の高温熱処理の温度
にのみ依存することになる。
【0015】
【発明の効果】本発明方法によれば、IG熱処理前の初
期酸素濃度が同一のシリコンウェーハであれば、結晶育
成条件が異なっても、再現性良く、DZ幅を制御するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る熱処理温度とDZ幅
との関係を示すグラフである。
【図2】本発明の第2実施例に係る熱処理温度とDZ幅
との関係を示すグラフである。
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 裕樹 埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地 三 菱マテリアル株式会社 中央研究所内 (72)発明者 新行内 隆之 埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地 三 菱マテリアル株式会社 中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−171826(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/322

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高温熱処理後、低温熱処理を施すことに
    より、シリコンウェーハの表面にDZを形成し、その内
    部にゲッタリング層を形成するシリコンウェーハのIG
    熱処理方法において、 上記低温熱処理は、開始温度を350℃以上、400℃
    未満の温度範囲でランピング熱処理を施すことにより所
    定幅のDZを形成させることを特徴とするシリコンウェ
    ーハのIG熱処理方法。
  2. 【請求項2】 高温熱処理後、低温熱処理を施し、その
    後中温熱処理を施すことによりシリコンウェーハの表面
    にDZを形成し、その内部にゲッタリング層を形成し、
    このゲッタリング層中に酸素析出物などの微小欠陥を形
    成するシリコンウェーハのIG熱処理方法において、 上記低温熱処理は、開始温度を350℃以上、400℃
    未満の温度範囲でランピング熱処理を施すことにより所
    定幅のDZを形成させることを特徴とするシリコンウェ
    ーハのIG熱処理方法。
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