JPH02177539A - 保管用保護被膜付きシリコンウエハ及びシリコンウエハの保管用保護被膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は長期間にわたうて表面の品質を維持できる保護
被膜付きシリコンウェハ及びその保護被膜の形成方法に
関する。

〔従来の技術〕

通常、シリコンウェハは鏡面加工を行い、最終的に薬液
（アルカリ又はフッ酸）で洗浄し、これらの薬液を除去
するために水洗を行い、乾燥した後、市場に流通されて
いる。このような鏡面シリコンウェハの表面は極めて活
性であり、短期間のうちに表面に自然酸化膜が生成して
しまう。

しかし、この自然酸化膜は低密度の膜であるため、シリ
コンウェハを環境から保護する被膜として機能すること
はほとんどない。例えば、数日以上の保管において、自
然酸化膜は環境中の各種イオンを吸着するため、シリコ
ンウェハの汚染が生じやすい。また、数日から数か月の
保管において、自然酸化膜と環境中の各種イオンや水分
及びシリコン基板との複合反応による析出物が生成し、
時間の経過とともにシリコンウェハの表面品質異常を起
すことがある。更に、３か月以上の保管においては、前
記と同様に自然酸化膜と環境中の各種成分及びシリコン
基板との反応に起因すると思われるシリコンウェハの表
面荒れ、ヘイズなどが生じることがある。

以上のように、従来のシリコンウェハを長期間にわたっ
てその品質を維持したまま保管することはかなりの困難
を伴う。

なお、一部に膜厚１００Å以上（通常は数千人）、の熱
酸化膜又はＣＶＤ酸化膜付き鏡面シリコンウェハが市販
されている。これらの酸化膜はエピタキシャル成長時の
オートドープ防止、エツチング加工試験や、レジストの
膜厚をモニターするために形成されるものであり、保護
被膜として形成されているわけではない。

すなわち、このような熱酸化膜やＣＶＤ酸化膜は膜厚が
厚いため、デバイス工程への投入前に除去する必要があ
る。また、充分な品質を有するシリコン表面を露出させ
るためには、専用の設備と高度の技術が必要であり、そ
の除去は容易ではない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は前記問題点を解決するためになされたものであ
り、不純物の少ない保護被膜を設けた保護被膜付きシリ
コンウェハ及びその保護被膜の形成方法を提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段と作用〕

本発明の保護被膜付きシリコンウェハは、シリコンウェ
ハの表面に、保護被膜として金属不純物の総含有量が３
０Ｘ　１０”　ａｔｏｍｓ　／　ｃｏ　２以下の酸化膜
を形成したことを特徴とするものである。

本発明のシリコンウェハの保護被膜の形成方法は、シリ
コンウェハを鏡面加工し、薬液で洗浄した後、水素含有
雰囲気中、８００℃以上で１分間以上アニールすること
により、該シリコンウェハ表面の自然酸化膜を除去する
工程と、該シリコンウェハを水素含有雰囲気中で８００
℃以下に冷却し、雰囲気を不活性ガスに置換した後、更
に酸素を導入することを特徴とするものである。

本発明において使用されるガスは全て純化されたもの（
例えば、露点り、Ｐ、　−６０℃以下）であることが望
ましい。

本発明においては、シリコンウェハを薬液で洗浄した後
、水素含有雰囲気中でアニールする。ここで、水素含有
雰囲気とは、水素１００％又は水素を５０％以上含有し
残部が不活性ガスもしくは還元性ガスからなるものをい
う。このアニール条件を８００℃以上で１分間以上とし
たのは、これより温度が低く時間が短い場合には、シリ
コンウェハ表面の自然酸化膜を除去することができない
ためである。なお、アニールは望ましくは１０００〜１
３５０℃、更に望ましくは１１００〜１２８０℃で５〜
６ｏ分間行うことが望ましい。これはこの温度範囲で処
理時間が５分未満では、シリコンウェハ表面の自然酸化
膜を除去することが困難どなる。また、この温度範囲で
処理時間−が６０分を超える場合には、生産性が低下す
る。

本発明においては、前記工程の後、シリコンウェハを水
素含有雰囲気中で８００℃以下に冷却し、雰囲気を不活
性ガスに置換した後、更に酸素を導入することにより、
シリコンウェハの表面に酸化膜を形成する。シリコンウ
ェハを水素含有雰囲気中で８００℃以下に冷却するのは
、８００℃を超える温度では、後の酸化工程で酸化膜の
成長が速くなりすぎるためである。なお、シリコンウェ
ハの温度は６５０℃以上とすることが望ましい。これは
６５０℃未満ではサーマルドナーが発生するおそれがあ
るうえ、冷却に長時間を要するためである。

つづいて行われる酸化工程は、酸素を１０％以上含をす
る雰囲気中で行われる。この酸化工程の処理時間は、５
〜３０分であることが望ましい。これは、５分未満では
充分な膜厚の酸化膜が形成できず、一方３０分を超える
とニュードナーが発生するおそれがあるうえ、酸化膜の
膜厚が厚くなりすぎるためである。

このような方法により、シリコンウェハ表面に金属不純
物の総含有量が３０Ｘ　１０’　ａｔｏｍｓ　／　ｔｓ
　２以下で、膜厚が数人〜１００人の酸化膜を形成する
ことができる。なお、酸化膜中の各金属不純物の含有量
は５　Ｘ　１０’　ａｔｏｍｓ　／　ｃｓｅ２以下であ
ることが望ましい。

本発明に係るシリコンウェハは、ちゅう密で清浄な酸化
膜が表面に形成されているため、デバイスプロセスに投
入しても高い歩留りを確保することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

鏡面加工した直径５インチのシリコンウェハをＲＣＡ洗
浄アルカリ及び希フッ酸で繰り返し洗浄したのち、常温
で水洗・乾燥した（従来例）。

一部のシリコンウェハを縦型熱処理炉に搬入し、水素１
００％の雰囲気中、１２００℃で１０分間アニールした
。このシリコンウェハを７５０℃まで冷却した後、雰囲
気ガスをアルゴンに置換し、更に酸素を導入して保護被
膜となる酸化膜を形成した（実施例１）。

また、一部のシリコンウェハを縦型熱処理炉に搬入し、
水素６０９６、アルゴン４０％の雰囲気中、１２００℃
で５分間アニールした。このシリコンウェハを７５０℃
まで冷却した後、雰囲気ガスをアルゴンに置換し、更に
酸素を導入して保：Ｊ被膜となる酸化膜を形成した（実
施例２）。

このようにして得られた各シリコンウェハ表面の金属不
純物をフレームレス原子吸光法により測定した結果を第
１表に示す。

第１表 〔発明の効果〕 以上詳述したように本発明によれば、シリコンウェハの
表面に保護被膜としてちゅう密で清浄な酸化膜が形成さ
れているので、このシリコンウェハをデバイスプロセス
に投入した場合、高い歩留りを確保できるなどその工業
的価値は極めて大きい。

出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 手 続 補 正 書 １、事件の表示 特願昭６３−３３３５４０号 ２、発明の名称 保護被膜付きシリコンウェハ及び シリコンウェハの保護被膜の形成方法 ３゜ 補正をする者 事件との関係　　特許出願人 東芝セラミックス株式会社 ４、代理人 東京都千代田区霞が関３丁目７番２号 〒１００　　電話　０３　（５０２）３１８１　（大代
表）７、補正の内容 （１）明細書第７頁第８行目にｒＲＣＡ洗浄アルカリ」
とあるを、ｒＲＣＡアルカリ（ＮＨ４０Ｈ／　Ｈ２０２
／　Ｈ２０系の溶液）」と訂正する。

（２）明細書第８頁の第１表を下記の通り訂正する。

記 第　　１　　表

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリコンウェハの表面に、保護被膜として金属不
   純物の総含有量が３０×１０＾８ａｔｏｍｓ／ｃｍ＾２
   以下の酸化膜を形成したことを特徴とする保護被膜付き
   シリコンウェハ。
2. （２）シリコンウェハを鏡面加工し、薬液で洗浄した後
   、水素含有雰囲気中、８００℃以上で１分間以上アニー
   ルすることにより、該シリコンウェハ表面の自然酸化膜
   を除去する工程と、該シリコンウェハを水素含有雰囲気
   中で８００℃以下に冷却し、雰囲気を不活性ガスに置換
   した後、更に酸素を導入することを特徴とするシリコン
   ウェハの保護被膜の形成方法。