JP5447111B2 - Soiウェーハの熱処理温度を求める方法及びランプ加熱型の気相成長装置における反応炉の温度管理方法 - Google Patents
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Description
特に、SOIウェーハ表面にエピタキシャル成長させる場合、膜厚及び抵抗の均一性が高いレベルで要求され、熱処理中のSOIウェーハの表面温度と温度均一性の制御が重要になってきている。
このように、複数の拡散用SOIウェーハを同じ時間、異なる温度で熱処理することで、シート抵抗と熱処理温度とのキャリブレーションカーブを、容易かつ正確に求めることができる。
このように、前記キャリブレーションカーブを予め求めるための熱処理を、ランプ加熱と異なる加熱方法で加熱する熱処理炉で行うことにより、熱電対等により熱処理中のSOIウェーハの温度を精度良く測定できるため、正確なキャリブレーションカーブを求めることができる。
このように、拡散用SOIウェーハのイオン注入面を、SOI層表面とすることで、実際にエピタキシャル成長等させるSOI層表面の熱処理温度をより高精度に求めることができる。
このように、拡散用SOIウェーハのイオン注入面に、酸化膜が形成されたものとすれば、熱処理中にイオン注入面の不純物注入層から不純物が全て拡散用SOIウェーハの内側へ拡散するため、より熱処理温度を反映したシート抵抗となり、高精度に熱処理温度を求めることができる。
このように、拡散用SOIウェーハのイオン注入面の酸化膜の厚さを、1000Å以下とすることで、イオン注入して不純物注入層を均一に形成するのが容易で、より精度良く熱処理温度を求めることができる。
このように、本発明のSOIウェーハの熱処理温度を求める方法により求められた拡散用SOIウェーハに施された熱処理温度に基づいて反応炉の温度校正を行うことで、実際の反応条件下での所望の熱処理温度からのズレがほとんど無い温度校正を行うことができ、ランプ加熱型の気相成長装置における反応炉の温度管理を高精度に行うことができる。
図1は、本発明のSOIウェーハの熱処理温度を求める方法の実施態様の一例を示すフロー図である。
このとき準備するSOIウェーハ14としては、特に限定されず、貼り合わせ法やSIMOX法等により作製されたものとすることができる。また、製品用のSOIウェーハと同じ条件のものを準備すれば、同条件のウェーハで熱処理温度を求めることができるため、本発明で求めた熱処理温度を基に、製品用のSOIウェーハを熱処理し、高精度の温度制御を行うことができる。
イオン注入条件としては、特に限定されず、例えば、SOIウェーハの表層に厚さ0.1μm程度の不純物注入層を形成することができる。イオン注入によれば、拡散濃度の精度は±1%以内であるため、精度良く熱処理温度を求めることができる。
エピタキシャル成長等させる表面はSOI層の表面であるため、SOI層に不純物注入層を形成すれば、SOI層表面に実際に施された熱処理温度を正確に求めることができ、その求めた熱処理温度を基に、より高品質のエピタキシャル層を形成できる。
不純物注入層を酸化膜でシールされた拡散用SOIウェーハを作製でき、後工程の熱処理によって不純物注入層中の不純物が外方拡散せず、全てウェーハ内に拡散して、シート抵抗と熱処理温度との相関関係がより正確に検出できるため、より精度高く熱処理温度を求めることができる。また、酸化膜15は、イオン注入前に形成する方が、酸化膜形成が容易である。
このような厚さで酸化膜を形成しておけば、厚さが1000Å以下、より好ましくは500Å以下であれば、不純物注入層を均一に形成でき、かつ、50Å以上であればイオン注入面を確実にシールできるため、より高精度に熱処理温度を求めることができる。
当該熱処理により、不純物注入層の不純物がウェーハ内に拡散するが、この際、反応炉内の熱処理温度等の実際の熱処理条件に依存して拡散深さが異なる。このため、実際の熱処理温度を反映した拡散深さの不純物拡散層16を有する拡散用SOIウェーハ10を得ることができる。
そして、本発明では、図1(d)に示す工程において測定された拡散用SOIウェーハ10のシート抵抗を用いて、予め求めた熱処理後の拡散用SOIウェーハのシート抵抗と熱処理温度とのキャリブレーションカーブから、拡散用SOIウェーハ10に施された真の熱処理温度を求める。
このように、抵抗加熱や高周波加熱等のランプ加熱と異なる加熱方法で加熱する熱処理炉を用いれば、簡易な方法で、精度良くSOIウェーハの温度測定を実施することができるため、正確なキャリブレーションカーブを効率的に求めることができる。
X∝√(DT)・・・・(1)
Rs=ρ/X・・・・(2)
従って、(1)、(2)式より、拡散用SOIウェーハのシート抵抗Rsは、温度Tに依存することとなり、シート抵抗Rsと温度Tとの間には相関があることが分かる。
そこで、上記のように、加熱時間一定(t=const.)の下に、異なる温度条件下で熱処理された複数枚の拡散用SOIウェーハのシート抵抗Rsを測定すればシート抵抗Rs−温度Tのキャリブレーションカーブが得られる。
(実施例)
まず、SOI層がエッチング、研磨された直径8インチ(200mm)のSOIウェーハを複数枚用意し、不純物注入層をシールするための厚さ200Åの酸化膜を形成した。
次に、SOI層表面からAsを加速電圧150KeV、打込量7.5×1013ions/cm2の条件で注入して、SOI層表層にAsの不純物注入層を形成し、複数枚の拡散用SOIウェーハを得た。
実施例と同様に、ただしSOIウェーハではなく単結晶Siウェーハを用いて、キャリブレーションカーブを求めて、実施例と同条件で熱処理した単結晶Siウェーハの表面温度マップを求めた。求めた表面温度マップを図3(b)に示す。
13…不純物注入層、 14…SOIウェーハ、 15…酸化膜、
16…不純物拡散層。
Claims (5)
- SOIウェーハに施された熱処理温度を求める方法であって、少なくとも、イオン注入により不純物注入層が形成された拡散用SOIウェーハを、ランプ加熱型の気相成長装置における反応炉内で熱処理する工程と、該熱処理された拡散用SOIウェーハのシート抵抗を測定する工程とを有し、該測定された拡散用SOIウェーハのシート抵抗を用いて、予め求めた熱処理後の拡散用SOIウェーハのシート抵抗と熱処理温度とのキャリブレーションカーブから、前記拡散用SOIウェーハに施された熱処理温度を求め、
前記拡散用SOIウェーハのシート抵抗と熱処理温度とのキャリブレーションカーブを予め求める際に、複数の前記拡散用SOIウェーハを異なる温度で同じ時間熱処理し、該熱処理された複数の拡散用SOIウェーハのシート抵抗を測定して、該測定したシート抵抗と前記熱処理した温度との関係からキャリブレーションカーブを求め、
前記キャリブレーションカーブを予め求めるための熱処理を、ランプ加熱と異なる加熱方法で加熱する熱処理炉で行い、
前記ランプ加熱と異なる加熱方法は、抵抗加熱又は高周波加熱であることを特徴とするSOIウェーハの熱処理温度を求める方法。 - 前記拡散用SOIウェーハのイオン注入面を、SOI層表面とすることを特徴とする請求項1に記載のSOIウェーハの熱処理温度を求める方法。
- 前記拡散用SOIウェーハのイオン注入面に、酸化膜が形成されたものとすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のSOIウェーハの熱処理温度を求める方法。
- 前記拡散用SOIウェーハのイオン注入面の酸化膜の厚さを、1000Å以下とすることを特徴とする請求項3に記載のSOIウェーハの熱処理温度を求める方法。
- 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のSOIウェーハの熱処理温度を求める方法により求められた拡散用SOIウェーハに施された熱処理温度に基づいて反応炉の温度校正を行うことを特徴とするランプ加熱型の気相成長装置における反応炉の温度管理方法。
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