JP5157075B2 - Simoxウェーハの製造方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、この高ドーズSIMOX法は、注入時間が極めて長く、スループットが悪いことの他、SOI層の転位密度が1×105〜1×107cm-2と極めて高いという問題があった。
「K.Izumi et al. Electron. Lett.(UK)vol.14(1978)p.593」
「S. Nakashima et al. Proc. IEEE int. SOI Conf.(1994)p.71〜72」
この方法によると、1.5×1017〜6×1017cm-2という広い低ドーズ量範囲で、連続なBOX成長が可能であり、また、その後のITOXプロセスにおいても、従来のITOXの1.5倍の速度で内部酸化が可能になった。その結果、BOX膜は、熱酸化膜に極めて近くなり、大幅な品質の改善が達成された。通常、このMLD法では、SOI層中の酸素量を下げるために、ITOX工程の後に、5〜10時間程度、酸素を0.5〜2%含むAr雰囲気中においてアニールを行うのことが一般的である。
「O.W.Holland et al. Appl.Phys.Lett.(USA)vol. 69(1996)p.574」
そして、これらのSIMOXプロセスは、すべてベア(酸化膜等が無い)なシリコンウェーハに酸素イオン注入を行い、さらに洗浄後にベアなシリコンを高温でアニールすることにより形成されている。
さらには、酸素イオン注入後、埋め込み酸化膜(BOX)を形成するための高温アニール工程においても、チューブやボート、ホルダー等の部材からパーティクルが発生して、ベアなシリコン表面に付着し、やはり表面欠陥の原因となることが明らかになった。
本発明は、上記の知見に立脚するものである。
(1)酸素イオン注入工程および高温アニール工程を有するSIMOXウェーハの製造方法において、
該酸素イオン注入に先立ち、ウェーハの表面に酸化膜を形成し、ついで該酸化膜の外周を、エッジエッチング等によって除去し、該酸素イオン注入工程における電荷の接触ピンからの流れを向上させた上で、該酸化膜を通して酸素イオン注入を行うことを特徴とするSIMOXウェーハの製造方法。
SIMOXプロセスにおける酸素イオン注入工程では、ウェーハのホルダー部分や回転系、ビームライン、搬送系などから、少なからずパーティクルが発生する。このパーティクルは、各部材の材料であるシリコン、シリコン酸化物およびカーボンなどが中心である。
従来、図1(a)に示すように、かようなパーティクル1が、ウェーハ2のベアシリコン表面に付着していると、酸素イオン注入によるBOX膜3の形成時の温度上昇によって、図1(b)に示すように、シリコン表面に焼き付き、最終製品におけるパーティクル欠陥の原因となる可能性が高かった。また、かようなシリコン表面に焼き付いたパーティクル1は、図1(c)に示すようにアニール時に形成された酸化膜4のエッチング時に、酸化膜4と共に除去されたとしても、図1(d)に示すように、穴状の痕跡5として残り、これが表面欠陥となる。
なお、このスクリーンオキサイドおよびアニール時に形成された酸化膜は、最終的にはすべて除去されるため、アニール中に付着したパーティクルも酸化膜とともに有効に除去することができる。
すなわち、図3に示すように、ウェーハ2の全周にわたって、外周から数mmのみスクリーンオキサイド6が除去されていることが好ましい。
かくすることにより、酸素イオン注入工程における電荷が、接触ピンから有効に流れるようになり、イオン注入中におけるチャージアップの問題が解消される。
酸素イオンの注入は、まず、加速エネルギー:170keV、ドーズ量:2.5×1017cm-2、基板温度:400℃の条件で行い、その後、室温で、ドーズ量:2.5×1015cm-2のイオン注入を行った。ついで、1320℃、10時間のITOXプロセスの後に、1350℃、10〜20時間のアニールプロセスを、Ar雰囲気(酸素含有量:4%)中で行った。
かくして得られたウェーハのパーティクル欠陥について調べた結果を表1に示す。
なお、パーティクル欠陥は、SP1を用いて、>0.16um、>0.5um、すなわちパーティクルサイズが0.16μm以上および0.5μm以上のもののウェーハ面内における個数で評価した。
なお、HF欠陥は、cm2当たりの発生個数で、またDivot欠陥は、欠陥をSEMで観察してピットが埋め込み酸化膜まで到達しているものの個数で評価した。
得られた結果を表2に示す。
2 ウェーハ
3 BOX膜
4 アニール時に形成された酸化膜
5 穴状の痕跡
6 スクリーンオキサイド
Claims (5)
- 酸素イオン注入工程および高温アニール工程を有するSIMOXウェーハの製造方法において、
該酸素イオン注入に先立ち、ウェーハの表面に酸化膜を形成し、ついで該酸化膜の外周を、エッジエッチング等によって除去し、該酸素イオン注入工程における電荷の接触ピンからの流れを向上させた上で、該酸化膜を通して酸素イオン注入を行うことを特徴とするSIMOXウェーハの製造方法。 - 前記酸素イオン注入後に、酸化膜の一部または全部をエッチングすることにより、該酸化膜上に付着したパーティクルを除去することを特徴とする請求項1記載のSIMOXウェーハの製造方法。
- 前記酸素イオン注入後に、酸化膜を少なくとも完全には除去せず、後続の高温アニール工程において保護膜として利用することを特徴とする請求項1記載のSIMOXウェーハの製造方法。
- 前記酸化膜が、酸素または水蒸気を用いた酸化処理、あるいはシランまたはジクロルシランと酸素を用いたCVD処理により形成されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のSIMOXウェーハの製造方法。
- 前記酸化膜の厚みが、5〜100nmであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のSIMOXウェーハの製造方法。
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