JP3081706B2 - 半導体装置用基板 - Google Patents
半導体装置用基板Info
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Description
するものであって、超LSI用基板の製造に使用され
る。
ポーラおよびディスクリートデバイスにはシリコンエピ
タキシャルウェーハが、また、MOSデバイスにはチョ
コラルスキー法シリコンウェーハが、用いられてきた。
特に、高集積CMOSデバイスは、低消費電力、簡便な
設計および低ノイズ性を特徴としている。しかし、CM
OSデバイスでは微細化にともない、寄生トランジスタ
形成によるラッチアップ現象が起こる。ラッチアップ対
策のために、構造的にシリコンエピタキシャルウェーハ
が用いられている。
て、さらに信頼性向上またはデバイス構造の自由度をも
たせるために、シリコンエピキタシャルウェーハが注目
されるようになった。このようなMOS用シリコンエピ
タキシャルウェーハとして代表的なものは、シリコン
(100)面単結晶基板に同一方位のシリコン単結晶を
気相成長させたものである。
下となる様な超LSIにエピタキシャルウェーハを適用
するためには、従来デバイスではほとんど関心が払われ
ていなかったエピタキシャルウェーハ表面の原子レベル
の微小凹凸、いわゆるマイクロラフネスを制御する必要
がある。超LSI用ウェーハの表面マイクロラフネス
は、酸化膜耐圧、移動度などの電気特性に影響を及ぼす
からである。このマイクロラフネスは、表面欠陥による
表面粗れではなく、原子レベルの表面凹凸である。マイ
クロラフネスが大きいと電気特性は悪化する。すなわ
ち、エピタキシャルウェーハの電気特性を向上させるた
めには、エピタキシャルウェーハの表面マイクロラフネ
スを小さくする必要がある。
製造において、(100)面基板のオフアングル、即
ち、傾斜角度は、SEMIスタンダード(Semiconducto
r Equipment and Materials International )で2°以
下と規定されている(SEMI M2-87)。また、最近では基
板の加工精度の向上により傾斜角度1°以下の基板が通
常用いられている。この様な従来技術としては特開昭6
2−226891号が一例として挙げられるが、これは
エピタキシャル成長時の微小欠陥、即ち、ティアドロッ
プの低減を図ることを目的としている。しかしながら、
この数値範囲のシリコン(100)基板ウェーハをエピ
タキシャル成長したときに、そのエピタキシャルウェー
ハ表面が基板ウェーハ表面より粗れてしまうことがあ
り、エピタキシャルウェーハ表面のマイクロラフネスを
制御することが困難であった。
れていなかったエピタキシャルウェーハ表面のマイクロ
ラフネスに注目し、基板のオフアングルとの相関を詳細
に調べた結果、ある特定の範囲にオフアングルを用いる
ことによって、エピタキシャルウェーハ表面のマイクロ
ラフネスを基板と同等以上に向上させることができるこ
とを知見した。
エピタキシャルウェーハを製造する際に、(100)基
板の面方位をある特定の範囲に限定することにより、エ
ピタキシャルウェーハ表面のマイクロラフネスを最小に
抑えることを目的とする。
キシャルウェーハ表面のマイクロラフネスの問題点を検
討していたところ、シリコン(100)面基板ウェーハ
のオフアングルとマイクロラフネスとの間に強い相関関
係があることがわかった。さらに、マイクロラフネス
は、酸化膜耐圧などの電気特性と関係があることから、
基板を適切なオフアングルにすることでエピタキシャル
ウェーハの電気特性を向上させることができることもわ
かった。
あるいは±1°以内では、オフアングルの方向や数値は
特に規定せずに用いられてきたのとは異なり、シリコン
(100)面基板ウェーハの[011]方向または[0
11]方向に角度θだけ、および[011]方向または
[011]方向に角度φだけ傾け、角度θおよびφは、
30′≦θ≦2°かつ30′≦φ≦2°の範囲としたも
のである。前記オフアングルに制御したシリコン基板に
エピタキシャル成長することによりマイクロラフネスが
良好で、酸化膜耐圧が優れたウェーハをつくることがで
きた。
ェーハの表面を(100)面から特定の方向に傾斜する
ように制御するものである。
説明する。基板ウェーハの(100)面1において、ウ
ェーハ中心Oを通り、各結晶方向[011]、[01
1]、[011]および[011]がある。(100)
面法線2と基板ウェーハ表面の面法線3とのなす角(オ
フアングル)において、[011]または[011]方
向の角度成分をθ、[011]または[011]方向の
角度成分をφとする。このときのθおよびφを、30′
≦θ≦2°かつ30′≦φ≦2°にしたものが、本発明
の特徴である。
びφの範囲を示すものである。横軸は角度θ([01
1]方向または[011]方向のオフアングル成分)、
縦軸は角度φ([011]方向または[011]方向の
オフアングル成分)を表す。本発明では、角度θおよび
φの範囲を、横軸は左右に30′から2°まで、縦軸は
上下に30′から2°までとしている。
表面のマイクロラフネスを制御できる機構は、以下のよ
うに解釈できる。
応により遊離したSi原子がウェハ表面に吸着され、そ
の時の基板表面温度に規定される移動度で表面を泳動
(マイグレーション)してエネルギー的に安定なキンク
サイトに到達し、そこで結晶格子として安定な位置に固
定される、という機構で進行する。
0)面のような低次指数面は、原子が稠密に配列した面
であるから平滑であり、図3(a)のようにキンクサイ
トが少ない。キンクサイトは、表面に吸着しているシリ
コンを収容して、平滑な表面の形成に不可欠なものであ
る。
と密接な関係があり、オフアングルをθとした場合、ほ
ぼtanθに比例する。したがって、このキンクサイト
の少ない(100)面上に気相成長したとき、成長表面
に吸着したシリコンを収容する場所が少ないので、平滑
な表面が形成できない。そのため、図3(b)のような
多数のキンクサイトが存在する(100)面からある一
定値以上傾けた面に、エピタキシャル成長をすれば、表
面マイクロラフネスを小さくし、かつ電気特性を向上さ
せることができる。
単結晶インゴットから、シリコン単結晶基板として、抵
抗率1〜30Ω・cmのp型(100)面から、オフアン
グル[011]方向のθおよび[011]方向のφがそ
れぞれ10′≦θ=φ≦2°のものを用い、気相反応容
器中で1100℃、10分間水素ガスでアニールした
後、同一温度で3分間、塩酸ガスでエッチングした。そ
の後、水素およびジクロルシランの混合ガスを供給し、
1100℃で0.8μm/min の成長速度で15分間エ
ピタキシャル成長した。それらのウェーハの表面マイク
ロラフネスは、振動干渉法により自乗平均平方根値(R
ms)で評価し、また、酸化膜耐圧はCモード良品率で評
価した。
す。オフアングルが30′≦θ=φ≦2°のとき、Rms
は0.2〜0.3nmとなり、オフアングル10′≦θ=
φ≦20′のときの0.5〜0.8nmに比べて急激に小
さくなり、さらに基板ウェーハのRms(0.4〜0.5
nm)より小さくなっていた。
関係を示す。30′≦θ=φ≦2°においてCモード良
品率は90%以上で、10′≦θ=φ≦20′のときの
60〜80%に比べて増加した。
つ10′≦φ≦2°の範囲で、30′≦θ≦2°かつ3
0′≦φ≦2°のときに、前記の効果を確認した。
制御することにより、エピタキシャルウェーハ表面マイ
クロラフネスを基板ウェーハおよび従来のエピタキシウ
ェーハより安定的に向上させることができ、さらに酸化
膜耐圧などの電気特性も向上するなどの効果が得られ
た。本発明のエピタキシャルウェーハを超LSI用の出
発材料として用いれば、デバイスの製造歩留りだけでな
く、デバイスの信頼性向上も期待できる。
斜視図。
示す図。
図。(a)はオフアングルがゼロのとき、(b)はオフ
アングルがあるとき。
向の成分 4 オフアングルの[011]方向または[011]方
向の成分 5 基板ウェーハ 6 基板オフアングルの数値範囲 7 シリコン原子 9 キンクサイト 10 オフアングル
Claims (1)
- 【請求項1】シリコン単結晶(100)面基板ウェーハ
を用いたシリコンエピタキシャルウェーハにおいて、
(100)面からの基板の傾斜角度を[011]方向ま
たは[011]方向に角度θだけ、および[011]方
向または[011]方向に角度φだけ傾斜させたもので
あって、角度θおよびφが、30′≦θ≦2°かつ3
0′≦φ≦2°であることを特徴とする半導体装置用基
板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04153720A JP3081706B2 (ja) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | 半導体装置用基板 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04153720A JP3081706B2 (ja) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | 半導体装置用基板 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05347256A JPH05347256A (ja) | 1993-12-27 |
JP3081706B2 true JP3081706B2 (ja) | 2000-08-28 |
Family
ID=15568631
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04153720A Expired - Lifetime JP3081706B2 (ja) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | 半導体装置用基板 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3081706B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007088958A1 (ja) | 2006-02-02 | 2007-08-09 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | 化合物半導体成長用基板およびエピタキシャル成長方法 |
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JP6474048B2 (ja) * | 2015-12-25 | 2019-02-27 | 信越半導体株式会社 | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
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-
1992
- 1992-06-12 JP JP04153720A patent/JP3081706B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2007088958A1 (ja) | 2006-02-02 | 2007-08-09 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | 化合物半導体成長用基板およびエピタキシャル成長方法 |
US7745854B2 (en) | 2006-02-02 | 2010-06-29 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | Substrate for growing compound semiconductor and epitaxial growth method |
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Publication number | Publication date |
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JPH05347256A (ja) | 1993-12-27 |
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