JPH02248051A - 半導体装置の製造方法 - 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】 〔概　要〕 半導体装置の製造方法に関し、更に詳しく言えば、ウェ
ハに生じる結晶転位の進行の制御方法に関し、 結晶転位の進行を抑制することを目的とし、水素を含む
ガス雰囲気中でウェハを熱処理することにより、ウェハ
の結晶転位の進行を制御することを含み構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、更に詳しべ言
えば、ウェハに生じる結晶転位の進行の制御方法に関す
る。

ウェハに生じる結晶転位は、半導体素子のリーク電流の
増大やｐ／ｎ接合の耐圧の低下など特性を悪化させるこ
とが知られており、このような転位を制御することが要
望されている。

〔従来の技術〕

ウェハに生じる結晶転位は、ウェハを熱処理炉から出し
入れする際の急激な冷却や加熱によって進行することが
知られている。

従って、熱処理炉からウェハを出し入れする際、ウェハ
を徐々に加熱したり冷却したりすることにより、転位の
進行を抑制するようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この種の方法によれば゛、冷却や加熱の際に長
時間を要するために処理に手間がかかるという問題があ
る。

特に、大口径のウェハを使用する場合には、熱容量が大
きくなるため、温度を徐々に変化させる方法によれば、
更に時間がかかることになり実用的でなくなるという問
題がある。

本発明は、かかる従来の問題に鑑みてなされたもので、
結晶転位の進行を抑制することができる半導体装置の製
造方法を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は、水素を含むガス雰囲気中でウェハを熱処理
することにより、ウェハの結晶転位の進行を制御する工
程を含む半導体装置の製造方法によって解決される。

〔作　用〕

第３図は、ウェハの転位固着作用を説明する図であり、
水素を含むガス雰囲気中でウェハを熱処理した本発明と
、水素を含まないガス雰囲気中で熱処理した従来方法と
を比較して、転位がどう動くかを観察した測定結果を示
しており、熱処理回数と転位光’ＩＥ　６１域の帽Ｗと
の関係を示したものである。

この場合、調査用サンプルとしてＳｉウェハを用い、予
めウェハ表面を横切るようにダイヤモンドペンで傷をつ
け、転位が容易に発生するようにした。

そして、これを加熱炉の中に入れて１２００℃で２０分
間加熱する処理を行うが、本発明に使用するウェハを熱
処理する際には水素を供給しながら加熱処理し、水素を
Ｓｉウェハ中に拡散させた。

次に、第４図に示すように、ウェハを１１００℃で１５
分間加熱した後に２５℃まで急冷する処理を１サイクル
とし、この処理を１〜５サイクル行い、それぞれのサイ
クル毎に帽Ｗの大きさを測定した。

この後で、水素を加えて加熱処理を行ったウェハの結晶
状態と、水素を加えないで熱処理をしたウェハの結晶状
態とを比較すると、第３図のように、本発明の水素を含
む窒素ガス雰囲気中で熱処理を行ワたものは、５回の熱
処理によっても転位発生領域の幅Ｗはほとんど広がらな
いのに対しく図中実線）、水素を加えない場合には、傷
に沿って転位が１５ｍｍはど広がっている（図中点線）
ことを確認した。

これにより、水素を加えてウェハに加熱処理を行うと、
結晶転位を拡大させずに固着することが可能になる。

〔実施例） 次に本発明の実施例について図を参照しながら説明する
。

第１図及び第２図は、本発明の実施例の転位の進行の制
御方法を説明する図である。

第１図は、この制御方法を実施するための熱処理中のウ
ェハ温度や炉心管に導入されるガスの種類を示すタイム
チャートで、第２図はこの制御方法を実施するための熱
処理炉の断面図である。

第２図において、ｌは石英からなる炉心管、２は炉心管
１を１２００℃に加熱するための加熱装置、３は水素（
Ｈ８）ガスの切り替えのためのＨ８パルプ、４は酸素（
０りガスと窒素（Ｎｇ）ガスとを切り替えるためのＮ２
１０□パルプ、５は熱処理されるＳｉウェハである。　
Ｓｉウェハ５には予めウェハ表面を横切るようにダイヤ
モンドベンで傷をつけて、結晶転位が容易に発生するよ
うに前処理を行った。

まず、同図に示すように、Ｎ　＊　／　Ｏｔパルプ４に
より、９００℃に加熱された炉心管ｌに０．又はＮ、ガ
スを流しておく。次に、Ｓｌウェハ５を拡散炉に入れた
後、Ｓｉウェハ５を炉心管１の加熱装置２により加熱し
、温度を１２００℃にする。これは、急激な温度上昇を
さけて転位の伝搬・増殖を極力防止するためである。

次に、Ｓｉウェハ５が１２００℃に達したら、そのまま
ｌＯ分間温度が安定するまで保持する。

次に、Ｈ□を含むＮｚガス雰囲気中で熱処理を行うため
に、Ｎｔ１０ｘバルブ４をＮ８ガスに切り替えて、８１
７分で１０分間流し、炉心管ｌ内”をＮ、ガスで置換す
る。なお、この置換は、Ｎ２ガスとＯｉガスとが混合す
るのを防止するために行われるものである。

次いで、Ｈ，パルプ３を開いてＮ２ガスを加え、Ｈｔ　
／　Ｎ　ｚの混合ガスの流量を８２／分、ｔｂ／Ｎ２の
流量比を１／１０になるように調整した後、２０分間熱
処理する。その後、Ｎ２ガスをとめて、Ｎ、ガスだけを
５分間流し、炉心管１内をＮ、ガスで置換した後、炉心
管ｌからｓｉウェハ５を取出し室温まで急冷して、Ｎ２
を含むＮ２ガス雰囲気中での熱処理が完了する。

次に、水素元素の転位固着作用について第３図及び第４
図を参照しながら説明する。

第３図は、Ｈ！を含むＮ２ガス雰囲気中でウェハが熱処
理された場合、転位がどう動くかを観察した実験結果を
示す図で、第４図の熱処理回数と転位発生領域の幅Ｗと
の関係を示している（図中実線）。

実験には、第１図及び第２図で説明したＨ、を含むＮ、
ガス雰囲気中での熱処理が完了したＳ１ウエハＡが用い
られている。このＳｌウェハＡには既に述べた転位導入
のための傷に沿って周辺から内部に向かい約５ｍｍの幅
の転位発生領域が生じている。これは、第１図に示す急
冷時に生じたものと考えられ、第３図において熱処理回
数が零のところに相当している。

なお、比較のために、Ｎ２ガスを加えないで第１図の熱
処理を行った後に急冷したＳｉウェハＢも同時にテスト
した。このＳｉウェハＢには周辺から８ｍｍ程度の幅の
転位発生領域が傷に沿って生じている。この幅がＳｔウ
ェハＡの場合よりも大きいのは、Ｎ２ガスを加えないで
熱処理した後、急冷しているため、転位固着がなされて
いないことによると考えられる。

実験は、上記の２種類のＳｉウェハＡ及びＢに第４図に
示すような熱処理を５サイクル加えることにより行った
。

即ち、まず、炉心管が９００℃のときにＳｉウェハＡ及
びＢを入れて加熱する。その後、徐々に昇温しで温度が
１１００℃に達した後、１５分間熱処理する０次いで、
ＳｌウェハＡ及びＢを炉心管の外に取り出し室温まで象
、冷する。

以上を１サイクルとして、これを５サイクル行った。更
に、各サイクルの終了後には、転位発生領域の幅Ｗが測
定された。その結果が、第３図である。

第３図に示すように、本発明のＨ！を含むＮよガス雰囲
気中での熱処理を行ったＳｉウェハＡの転位発生領域は
ほとんど広がらない。一方、Ｎ２ガスを加えないで熱処
理したＳ１ウエハＢの転位発生領域は大幅に広がってい
る。このことは、水素が結晶転位を固着して転位の進行
を抑制していることを示している。

これにより、転位発生領域の広がりを抑制でき、良好な
特性の素子の取得率を向上できる。

なお、上記の実施例では、Ｎ２を含むＮ２ガス雰囲気中
での熱処理の条件として、温度を１２００℃とし、時間
を２０分としているが、少なくともウェハ内に十分水素
が拡散できるような条件であればよい。

また、置換ガスやキャリアガスとして、Ｎ２ガスを用い
ているが、他の不活性ガスを用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の製造方法によれば、Ｎ２を含む
ガス雰囲気中で熱処理をしているので、ウェハに発生し
た転位を固着できる。

これにより、以後の熱処理工程での転位の進行を抑制で
き、良好な特性をもつ素子の取得率の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の転位の進行の制御方法を説
明するタイムチャート、 第２図は、本発明の実施例の制御方法を実施するための
熱処理炉の断面図、 第３図は、熱処理回数と転位発生領域の幅との関係を示
す図、 第４図は、第３図の熱処理の方法を説明する図である。 〔符号の説明〕 １・・・炉心管、 ２・・・加熱装置、 ３・・・Ｎ２パルプ、 ４・・・Ｎ、１０□ パルプ、 ５・・・Ｓｉウェハ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水素を含むガス雰囲気中でウェハを熱処理することによ
   り、ウェハの結晶転位の進行を制御する工程を含む半導
   体装置の製造方法。