JPH0222838A - シリコン単結晶の評価方法 - Google Patents

シリコン単結晶の評価方法

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JPH0222838A
JPH0222838A JP63173144A JP17314488A JPH0222838A JP H0222838 A JPH0222838 A JP H0222838A JP 63173144 A JP63173144 A JP 63173144A JP 17314488 A JP17314488 A JP 17314488A JP H0222838 A JPH0222838 A JP H0222838A
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Katsumi Murakami
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Osaka Titanium Co Ltd
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KYUSHU ELECTRON METAL CO Ltd
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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 この発明は、デバイス作製に用いるシリコン単結晶基板
の酸素析出物形成核の評価方法に関する。
従来技術 シリコン単結晶基板がデバイス製造工程で多くの熱処理
工程を経る際、シリコン基板の表面及び内部に欠陥が形
成されデバイスの電気的特性に影響を与える。
この熱誘起欠陥の発生及び密度は、熱処理温度と時間に
大きく依存し、析出物の形成には結晶中の酸素が影響し
ていることが知られている。
この析出物の量が適当であれば、ブックリング源として
作用し、重金属等の不純物及び不純物による結晶欠陥を
デバイスの活性領域から除去できる。一方、析出物の量
が過剰であれば、デバイスの活性領域に酸素析出物起因
の積層欠陥、転位等の結晶欠陥を形成したり、ウェハの
強度を低下させる。
前記のごとく、デバイスの製造歩留と析出物の量は密接
な関係にあり、その結晶欠陥自体はイントリンシックゲ
ッタリング法技術に利用することができる。
したがって、析出物の適当な効果を1qるため、従来は
出発シリコン単結晶基板中の酸素濃度を判定し、かつ制
御していた。
ところが、出発シリコン単結晶基板中の酸素濃度は、熱
処理後の析出物の量とは直接の相関関係をもたないため
、デバイス歩留の大きな不安定要素になっていた。
発明の目的 前記のごとく、デバイス製作中に形成される酸素析出物
の量は、出発シリコン単結晶中の酸素濃度によらず、析
出核の大きざとその量によるのである。
そこで、この発明は、熱処理後の析出物の量と直接に相
関関係のある出発シリコン単結晶中の酸素析出物核の大
きさとその量を評価する方法を提供し、その評価方法に
暴く判定を用いて従来法に見られる不安定要素を排除し
、安定高歩留でデバイスを製作し得ることを目的とする
発明の開示 古典的核形成理論の臨界核サイズの概念は、シリコン単
結晶中の析出物の熱処理時の成長、消滅の挙動によく一
致することが知られている。すなわち、ある熱処理温度
で決まる臨界サイズ以上の核は析出物として成長し、臨
界サイズ以下の核は消滅する。発明者はこの考え方を用
いて種々の温度で、その温度の臨界サイズ以上の核を長
時間あるいは2段熱処理で観察あるいは測定可能な大き
ざに成長させることにより、出発シリコン単結晶中に存
在する析出核の大きざを測定することが可能なことを知
見した。この発明は、この知見に基いて完成されたもの
である。
すなわち、この発明は、シリコン単結晶を500〜12
00’Cの温度範囲に1〜50時間の範囲で加熱して熱
処理を施した後、赤外吸収差スペクトル法により前記熱
処理による酸素減少量を測定するか、または選択エツチ
ング法により析出物密度を測定することにより、シリコ
ン単結晶のイントリンシックゲッタリング能力及び過剰
析出を判定することを要旨とするシリコン単結晶の評価
方法である。
また、この発明は、500〜1200″Cの温度範囲に
1〜50時間の範囲で加熱する熱処理の代りに、500
〜1000℃の低温域と800〜1200″Cの高温域
で、それぞれ短時間保持する2段熱処理を施すことがで
きる。
実  施  例 酸素濃度を一定(16x 10” atoms/cc 
)に制御したシリコン単結晶(直径5”φX長さ100
cm)の種々の位置から試料を切出して核サイズ評価の
熱処理を施す。
ここで、800℃、900℃及び1000’Cの核ナイ
ズに着目し、 ■ 1000℃熱処理は16時間の第1回熱処理を施す
、 ■ 800℃熱処理は4時間の第1回熱処理により1o
oo℃の臨界核サイズ以上に成長させ、さらに1000
℃X16時間の第2回熱処理を施す、■ 900℃熱処
理は4時間の第1回熱処理により1000℃の臨界核サ
イズに成長させ、ざらにi oo。
℃X16時間の第2回熱処理を施す、 ことにより、核サイズを観察可能な領域に成長させた。
ここで、核サイズ評価熱処理前後の酸素変化口が5X 
10” atoms/CC以上の領域を、その核サイズ
以上の核必要量存在領域と定義すれば、出発シリコン単
結晶棒の中の核サイズ分布を知ることができる。
第1図は、その−例として前記■、■、■により熱処理
した場合の核サイズ分布を示す。この結果、酸素濃度が
同じでも、結晶位置による熱履歴差により結晶TOP側
の方が析出核が大きく成長している。
D −RAMにおける析出量の最適値を調べるために、
aoo’c核の析出量とメモリーのり一ケージ(任意ス
ケール)の相関を求めた。その結果を第2図に示す。
この結果より、800℃核の析出量としては、核サイズ
評価熱処理前後の酸素変化量が5X10”atoms/
CC以上でリーケージが低く押えられることがわかる。
また、デバイス活性gAVxに欠陥を作らないため、同
じ析出量の上限、あるいは更に大きい核サイズの析出量
による上限を設定する必要がある。
この析出量の最適値は、デバイスにより、また同じデバ
イスであってもプロセスが変れば異なるし、ざらに必要
とする核サイズも変化するので、対象とするデバイス及
びデバイスプロセス毎に最適値を予め求める必要がある
。その析出量最適値の一例を次に示す。
例えば前述のD−RAMでは800℃核析出量は5x 
101017ato/cc以上で、900℃核析出量は
5X 101012ato/CC以下である。
次に、第1図に示す方法で、800℃核の析出量を5X
 10” atoms/CC以上、900℃核の析出量
を5x 1017 ajomsz’cc以下に制御した
シリコン単結晶基板を用いてD −RAMを製造し、ま
た比較のため従来法により出発シリコン単結晶の酸素濃
度を制御したものからD −RA)lを製造し、品質の
比較試験をした。その結果を第3図、第4図に示す。
第3図、第4図の結果より、従来法による酸素制御基板
を使ったものはり一ケージの値が高く、かつ大きく変化
してバラツキが多いが、この発明法によるものはり一ケ
ージが低く押えられバラツキが少ないことがわかる。
また析出酸素量の代りに、析出物密度で必要酸素析出量
を定義することも可能であり、例えば前述の800’C
核析出量5X 10” atoms/CC以上の定義は
、選択エツチング後の析出物密度lX106コd以上と
いう定義でも同様のデバイス品質が得られた。
発明の効果 この発明は、シリコン単結晶中の析出物の核の大きざ、
及び量を500〜1200’Cの温度範囲で熱処理を施
し、酸素の減少量あるいは熱処理後の析出物密度を測定
することにより、デバイス歩留に支配的な影響を与える
出発シリコン単結晶基板の品質を定量的に評価し判定す
るので、デバイスプロセスでシリコン単結晶中に形成さ
れる析出物量が一定となり、安定したデバイス歩留が得
られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施により熱処理された後の核サイ
ズを示す説明図で、A図は1000’Cx 16Hrの
熱処理を、B図は800’CX 4Hrと1000’C
x i 68 rの2段熱処理を、C図は900℃x 
4Hrと1000℃X16Hrの2段熱処理を、それぞ
れ施した場合であり、A−C図の上段はD図のシリコン
単結晶棒のTOP 、サンプル1位置で切出したもの、
同下段はTAIL、サンプル2位置で切出したものを示
す。第2図は0・RA)lにおける析出量の最適値を調
べるための800℃核の析出量とメモリーのリーケージ
(任意スケール)の相関を求めたグラフ、第3図及び第
4図はこの発明の実施による製品(D −RAM)と従
来の出発シリコン単結晶の酸素濃度を制御した方法によ
る製品との品質をリーケージで示したグラフで、第4図
A図はこの発明の実施による場合、第4図B図は従来法
による場合である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 シリコン単結晶を500〜1200℃の温度範囲に
    1〜50時間の範囲で加熱して熱処理を施した後、赤外
    吸収差スペクトル法により前記熱処理による酸素減少量
    を測定することにより、シリコン単結晶のイントリンシ
    ックゲッタリング能力及び過剰析出を判定することを特
    徴とするシリコン単結晶の評価方法。 2 シリコン単結晶を500〜1200℃の温度範囲に
    1〜50時間の範囲で加熱して熱処理を施した後、選択
    エッチング法により析出物密度を測定することにより、
    シリコン単結晶のイントリンシックゲッタリング能力及
    び過剰析出を判定することを特徴とするシリコン単結晶
    の評価方法。 3 500〜1000℃の低温域と800〜1200℃
    の高温域で、それぞれ短時間保持して2段熱処理を施す
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のシリコン
    単結晶の評価方法。 4 500〜900℃の低温域と800〜1200℃の
    高温域で、それぞれ短時間保持して2段熱処理を施すこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のシリコン単
    結晶の評価方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0718946A (ja) * 1991-04-30 1995-01-20 Nabco Ltd 自動扉制御装置
KR100578161B1 (ko) * 1997-11-11 2006-08-01 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 실리콘 단결정내의 산소 침전물 거동 측정방법, 실리콘 단결정웨이퍼를 제조하는 공정 결정 방법 및 실리콘 단결정내의 산소침전물 거동 측정용 프로그램을 갖는 기록매체

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0718946A (ja) * 1991-04-30 1995-01-20 Nabco Ltd 自動扉制御装置
KR100578161B1 (ko) * 1997-11-11 2006-08-01 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 실리콘 단결정내의 산소 침전물 거동 측정방법, 실리콘 단결정웨이퍼를 제조하는 공정 결정 방법 및 실리콘 단결정내의 산소침전물 거동 측정용 프로그램을 갖는 기록매체

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