JPH04207036A - Intrinsic gettering method - Google Patents

Intrinsic gettering method

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JPH04207036A
JPH04207036A JP34013290A JP34013290A JPH04207036A JP H04207036 A JPH04207036 A JP H04207036A JP 34013290 A JP34013290 A JP 34013290A JP 34013290 A JP34013290 A JP 34013290A JP H04207036 A JPH04207036 A JP H04207036A
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JP
Japan
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heat treatment
temperature
gettering
minutes
gettering method
Prior art date
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Pending
Application number
JP34013290A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaki Aoki
正樹 青木
Akito Hara
明人 原
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To more efficiently getter a heavy-metal impurity (especially Fe) which is hard to getter by a method wherein, after at least a final heat treatment out of high-temperature heat treatments at 900 deg.C or higher in a device process, the impurity is heat-treated at a temperature of 800 deg.C or higher and less than 100 deg.C while a wafer is being cooled. CONSTITUTION:It is evident that Fe produces a precipitate at a temperature of 800 deg.C or lower. Consequently, a gettering heat treatment is executed at the temperature of 800 deg.C or lower, Fe is is precipitated. At 100 deg.C or lower, an influence is small when the precipitate of Fe is decomposed. It is proper that the temperature for the heat treatment is at 800 deg.C or higher and less than 1000 deg.C. When the time for the heat treatment is short, the Fe is not diffused to an internal defect layer and the effect of a gettering operation is not obtained. As a result, the time for the heat treatment for 10 minutes or higher is required.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 イントリンシック・ゲッタリング法に関し、ゲッタリン
グされ難い重金属不純物をより効率的にゲッタリングす
る方法を提供することを目的とし、 デバイスプロセスの900℃以上の高温熱処理のうち少
な(とも最後の高温熱処理の後に800℃以上1000
℃未満の温度で熱処理を10分以上行うように構成する
[Detailed Description of the Invention] [Summary] The purpose of this invention is to provide a method for more efficiently gettering heavy metal impurities that are difficult to getter with respect to the intrinsic gettering method, and to provide a method for more efficiently gettering heavy metal impurities that are difficult to getter. Less than 1000℃ (800℃ or higher after the final high temperature heat treatment)
The structure is such that the heat treatment is performed at a temperature below .degree. C. for 10 minutes or more.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は半導体ウェハの重金属不純物のゲッタリング方
法に関する。
The present invention relates to a method for gettering heavy metal impurities in semiconductor wafers.

本発明は、特に酸素析出物によるイントリンシック・ゲ
ッタリング方法に関係し、その効果を高める方法である
The present invention particularly relates to the method of intrinsic gettering using oxygen precipitates, and is a method for enhancing the effectiveness thereof.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

イントリンシック・ゲッタリング方法は、ウコハをデバ
イスプロセスに流す前に、熱処理により予め酸素析出物
による欠陥層をウニへの内部に死成しておき、デバイス
プロセス中に混入してくる重金属不純物をこの内部欠陥
層に取り込む(ゲッタリング)方法である。この方法で
は酸素析出物による欠陥層をウェハの内部に形成する熱
処理だけを意図的に行い、その後は、デバイスプロセス
にしたがって熱処理が行われる。すると重金属は内部欠
陥層に拡散し捕獲されるのでその後は不純物準位として
は働かなくなる。
In the intrinsic gettering method, before the Ukoha is sent to the device process, a defective layer due to oxygen precipitates is formed inside the Ukoha by heat treatment, and heavy metal impurities mixed in during the device process are removed from this layer. This is a method of incorporating (gettering) into an internal defect layer. In this method, only the heat treatment to form a defective layer due to oxygen precipitates inside the wafer is intentionally performed, and then the heat treatment is performed in accordance with the device process. Then, the heavy metal diffuses into the internal defect layer and is captured, so that it no longer functions as an impurity level.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら重金属によっては、ゲッタリングされにく
いものがある。代表的な重金属不純物の中で、(u、N
i以外の重金属の中で特にFeはCu、Niと比較して
ゲッタリングされにくいことが知られている。
However, some heavy metals are difficult to be gettered. Among typical heavy metal impurities, (u, N
Among heavy metals other than i, it is known that Fe is less likely to be gettered than Cu and Ni.

したがって、本発明は、ゲッタリングされにくい重金属
不純物(特にFe)を、より効率的にゲッタリングする
方法を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for more efficiently gettering heavy metal impurities (particularly Fe) that are difficult to getter.

[課題を解決するための手段] 本発明は、デバイスプロセスの900℃以上の高温熱処
理のうち少な(とも最終熱処理後、ウェハを冷却する途
中で、800℃以上1000℃未]  満の温度で熱処
理を10分以上行う方法である。
[Means for Solving the Problem] The present invention provides heat treatment at a temperature lower than 800°C or higher and lower than 1000°C during cooling of the wafer after the final heat treatment during the high-temperature heat treatment of 900°C or higher in the device process. This is a method in which the process is carried out for 10 minutes or more.

本発明においては、半導体ウェハ内に酸素析出物による
内部欠陥層を形成する通常のイントリンシック・ゲッタ
リングを行い、デバイスプロセスの900℃以上の高温
熱処理の後800℃以上1000℃未満の熱処理をFe
なとの重金属のゲッタリングのために、10分以上行う
In the present invention, ordinary intrinsic gettering is performed to form an internal defect layer due to oxygen precipitates in the semiconductor wafer, and after high-temperature heat treatment at 900°C or higher in the device process, heat treatment at 800°C or higher and lower than 1000°C is performed on Fe.
Do this for at least 10 minutes to getter the heavy metals.

通常のイントリンシック・ゲッタリングでは、1100
℃、30分熱処理後650℃まで冷却し、650℃で6
時間保持して核形成を行い、続いて1100℃、30分
熱処理して核成長させる3段熱処理が通常実施させる。
In normal intrinsic gettering, 1100
℃, after heat treatment for 30 minutes, cooled to 650℃, and heated at 650℃ for 6
A three-stage heat treatment is usually carried out in which nuclei are formed by holding for a certain period of time, followed by heat treatment at 1100° C. for 30 minutes to grow the nuclei.

本発明においては、900℃以上の温度ではFeなどが
固溶しており、固溶Feがウェハ中に残存するとdee
p 1evelを作るので、すくな(とも最終高温熱処
理後にFe等のゲッタリングのための熱処理を行う。こ
の熱処理は一回のみ行ってもよく、高温熱処理の後その
都度行ってもよい。
In the present invention, Fe etc. are dissolved in solid solution at a temperature of 900°C or higher, and if solid solution Fe remains in the wafer, dee
Since p 1 level is produced, heat treatment for gettering of Fe, etc. is performed after the final high temperature heat treatment. This heat treatment may be performed only once, or may be performed each time after the high temperature heat treatment.

Fe等のゲッタリングのための熱処理は高温熱処理後の
冷却中に、1000”Cから800℃までの冷却時間を
10分以上として行ってもよいが、Feの固溶度の変化
によるFeの析出があるから、一定温度に保持する等温
熱処理として行うことが好ましい、又、等温熱処理は、
−旦つエバを室部まで冷却後所定温度に昇温、保持する
方法で行っても良く、あるいは高温熱処理後の冷却の途
中で温度を保持する方法で行ってもよい。
Heat treatment for gettering Fe, etc. may be performed during cooling after high-temperature heat treatment, with cooling time from 1000"C to 800°C for 10 minutes or more, but Fe precipitation may occur due to change in solid solubility of Fe. Therefore, it is preferable to carry out the isothermal heat treatment by keeping the temperature constant.
- It may be carried out by a method in which the temperature is raised to a predetermined temperature and maintained after cooling the evaporator to the chamber, or by a method in which the temperature is maintained in the middle of cooling after high-temperature heat treatment.

〔作用〕[Effect]

ゲッタリングという現象は、内部欠陥層が重金属不純物
の優先析出核として働き、無欠陥層(DZ (Denu
ded Zone)層:標準で表面から10〜20μm
の内部に存在する)から重金属不純物を除去するもので
ある。
The phenomenon of gettering is caused by an internal defect layer acting as a preferential precipitation nucleus for heavy metal impurities, resulting in a defect-free layer (DZ).
zone) layer: 10 to 20 μm from the surface as standard
It removes heavy metal impurities from

その際、Feは内部欠陥層でなくてもDZ層においても
それ自身で析出物(FeSi2)を形成することが知ら
れている。
In this case, it is known that Fe itself forms precipitates (FeSi2) even in the DZ layer, even if it is not in the internal defect layer.

従って、FeをゲッタリングするためにはDZ層内での
Feの析出を生じさせないで、内部欠陥層に析出させる
ようなゲッタリング温度を設定することが必要である。
Therefore, in order to getter Fe, it is necessary to set a gettering temperature that does not cause Fe to precipitate within the DZ layer, but allows Fe to precipitate in the internal defect layer.

このためにはFeが析出物を形成する温度を正確に知る
ことが必要である。・本発明者らは実験を行い、800
℃以下の温度でFeは析出物を形成することが明らかと
なった。従って、800’C以下の温度でゲッタリング
熱処理を行うとFeは析出し、一方800”C以上の温
度で熱処理を行えばDZ層内でのFeの析出を生じさせ
ないで内部欠陥層にゲッタリングすることができる。
For this purpose, it is necessary to accurately know the temperature at which Fe forms a precipitate.・The inventors conducted an experiment and found that 800
It has become clear that Fe forms precipitates at temperatures below .degree. Therefore, if gettering heat treatment is performed at a temperature of 800"C or lower, Fe will precipitate, whereas if heat treatment is performed at a temperature of 800"C or higher, gettering will occur in the internal defect layer without causing Fe precipitation in the DZ layer. can do.

一方、900℃以上の温度ではFeの析出物は分解する
ことがわがっている(文献: Etienne G。
On the other hand, it is known that Fe precipitates decompose at temperatures above 900°C (Reference: Etienne G.

Co1as、 E、R,Wwber and S、Ha
hn: Mat、 Res、 Soc。
Colas, E, R, Wwber and S, Ha.
hn: Mat, Res, Soc.

Symp、 Proc、 Vol、 71. p、13
.1986)。したがって、900℃以下の温度でゲッ
タリングを行うと、分解したFeがDZ層内に後工程で
析出するおそれがある。本発明者らは実験により100
0℃以下であればFeの析出物分解による影響が小さい
ことを確認した。したがって、熱処理温度は800℃以
上1000℃未満が適当である。さらに熱処理時間が短
いとFeが内部欠陥層に拡散せず、ゲッタリングの効果
はないので10分以上の熱処理時間が必要である。
Symp, Proc, Vol, 71. p, 13
.. 1986). Therefore, if gettering is performed at a temperature of 900° C. or lower, there is a risk that decomposed Fe will precipitate in the DZ layer in a subsequent process. The inventors have experimentally determined that 100
It was confirmed that the influence of Fe precipitate decomposition is small if the temperature is 0° C. or lower. Therefore, the heat treatment temperature is suitably 800°C or more and less than 1000°C. Furthermore, if the heat treatment time is short, Fe will not diffuse into the internal defect layer and there will be no gettering effect, so a heat treatment time of 10 minutes or more is required.

請求項2の方法ではFeのゲッタリング処理を一回のみ
行うので、ウェハ処理工程が短(てすむ利点がある。
In the method of the second aspect, since the Fe gettering process is performed only once, there is an advantage that the wafer processing step can be shortened.

ウェハを一旦冷却すると、Feの析出物が生成するので
、高温熱処理後の冷却途中でFeなどのゲッタリング処
理を行うことが必要である。
Once the wafer is cooled, Fe precipitates are generated, so it is necessary to carry out gettering treatment for Fe or the like during cooling after the high-temperature heat treatment.

以下、実施例により本発明の詳細な説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to Examples.

〔実施例〕〔Example〕

(イ)Bドープp型CZシリコン基板 (ロ)イントリンシック・ゲッタリング有り又は無し DZ層厚み10μm 内部欠陥密度5 X 10’ cm−”(ハ)Fe汚染
処理 60%HNO,溶液([Fel =50ppm) に浸漬 (ニ)Fe拡散処理 11.50℃、30分、N2ガス雰囲気の条件でFeを
シリコン基板中に均一に拡散させる。
(a) B-doped p-type CZ silicon substrate (b) With or without intrinsic gettering DZ layer thickness 10 μm Internal defect density 5 x 10'cm-'' (c) Fe contamination treatment 60% HNO, solution ([Fel = (d) Fe diffusion treatment 11. Fe is uniformly diffused into the silicon substrate under N2 gas atmosphere at 50° C. for 30 minutes.

(ホ)等温熱処理 1000℃、10分:900℃、10分二850℃、1
0分: 800℃、10分ニア00℃、10分の各条件 なお(ニ)、(ホ)の熱処理パターンを第3図に示す。
(e) Isothermal heat treatment 1000°C, 10 minutes: 900°C, 10 minutes 2850°C, 1
0 minute: 800° C., 10 minutes Near 00° C., 10 minutes The heat treatment patterns of (d) and (e) are shown in FIG.

第1図に、イントリンシック・ゲッタリング熱処理無し
のサンプルの熱処理温度に対するFe濃度CDLTS法
でFeが作るdeep 1evelの濃度Cm−”を測
定した値)を示す。
FIG. 1 shows the Fe concentration measured with the deep 1 level concentration Cm-'' produced by Fe using the CDLTS method with respect to the heat treatment temperature of a sample without intrinsic gettering heat treatment.

熱処理温度が900℃以上ではFeの濃度が約1.5x
lO”cm−”であり、この濃度はFeがSi中に固溶
して全量deep 1evelを作っていることが分か
る。一方、800℃以下の熱処理でFeの濃度が1桁減
少している。これはFe析出によって、deep 1e
velを作るFe量が減少していることを示す。
When the heat treatment temperature is 900℃ or higher, the Fe concentration is approximately 1.5x.
1O "cm-", and it can be seen that at this concentration, Fe is dissolved in Si to form a total amount of deep 1 level. On the other hand, heat treatment at 800° C. or lower reduces the Fe concentration by one order of magnitude. This is due to Fe precipitation, deep 1e
This shows that the amount of Fe that forms vel is decreasing.

第2図の −・−はあらかじめ、イントリンシック・ゲ
ッタリング熱処理を行ったサンプルに第3図に示すチャ
ートの処理を行った場合であり、すなわち、1150℃
、30分の熱処理を行った後、FeOゲッタリング熱処
理(T”C110分)を行った場合のFe濃度を示す。
-・- in Fig. 2 is the case where the treatment shown in the chart shown in Fig. 3 is applied to a sample that has been previously subjected to intrinsic gettering heat treatment, that is, at 1150°C.
, shows the Fe concentration when FeO gettering heat treatment (T''C 110 minutes) is performed after heat treatment for 30 minutes.

また、同図の −〇−は通常のIG熱処理なしで第3図
のチャートに示す熱処理を行った場合のFe濃度を示す
。800−1000℃の温度範囲でFeのゲッタリング
が起こっていることが分かる。
Moreover, -0- in the same figure shows the Fe concentration when the heat treatment shown in the chart of FIG. 3 is performed without the usual IG heat treatment. It can be seen that gettering of Fe occurs in the temperature range of 800-1000°C.

また、通常のIG熱処理有無によるFe濃度差があるこ
とより、酸素析出物にFeがゲッタリングされる本発明
の−・−場合の方がゲッタリング効果が大きいことが分
かる。
Moreover, it can be seen that the gettering effect is greater in the case of the present invention in which Fe is gettered to the oxygen precipitates, since there is a difference in Fe concentration depending on whether or not the usual IG heat treatment is performed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によればDZ1内における
重金属の析出を防ぎ、効率よく重金属をゲッタリングで
きるので、DRAMのソース/ドレインやCCDのフォ
トダイオードなどの接合リーク電流を減少することがで
き、歩留まりが上がる。
As explained above, according to the present invention, precipitation of heavy metals in the DZ1 can be prevented and heavy metals can be efficiently gettered, so that junction leakage current of sources/drains of DRAMs, photodiodes of CCDs, etc. can be reduced. , yield increases.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は通常のIG熱処理無しの熱処理温度とFe濃度
の関係を示すグラフ、 第2図は第1図と同様のグラフであって、通常のIG熱
処理有無によるFe濃度の変化を示すグラフ、 第3図 は第1図と第2図の熱処理チャートを示すグラ
フである。 型りか理温−度 Fe  f)  ロ目 4亨、 オ在出)ト査ハ′P 
力/理 黙□5;シyIWl−,,J:3Fe(nゲ一、タリン
フ。 第2囚 Fe汚オー 」− @めピ理パターン 第3図
FIG. 1 is a graph showing the relationship between heat treatment temperature and Fe concentration without normal IG heat treatment, FIG. 2 is a graph similar to FIG. 1, and a graph showing changes in Fe concentration with and without normal IG heat treatment, FIG. 3 is a graph showing the heat treatment charts of FIGS. 1 and 2. Temperature temperature Fe f)
Power/Rimoku□5; shiyIWl-,,J:3Fe(ngeichi, tarinfu. 2nd prisoner Fe dirt oh) - @Mepiri pattern figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体ウェハ内に酸素析出物による内部欠陥層を形
成するイントリンシック・ゲッタリング方法において、 デバイスプロセスの900℃以上の高温熱処理のうち少
なくとも最終熱処理後ウェハを冷却する途中で、800
℃以上1000℃未満の温度で熱処理を10分以上行う
ことを特徴とするイントリンシック・ゲッタリング方法
。 2、半導体ウェハ内に酸素析出物による内部欠陥層を形
成するイントリンシック・ゲッタリング方法において、 デバイスプロセスの900℃以上の最後の高温熱処理の
後にのみ800℃以上1000℃未満の温度での熱処理
を10分以上行うことを特徴とするイントリンシック・
ゲッタリング方法。 3、前記800℃以上1000℃未満の熱処理を等温熱
処理として行うことを特徴とする請求項1または2記載
のイントリンシック・ゲッタリング方法。
[Claims] 1. In the intrinsic gettering method of forming an internal defect layer due to oxygen precipitates in a semiconductor wafer, at least during the cooling of the wafer after the final heat treatment of the high-temperature heat treatment of 900° C. or higher in the device process. So, 800
An intrinsic gettering method characterized by performing heat treatment at a temperature of 1000°C or higher for 10 minutes or more. 2. In the intrinsic gettering method that forms an internal defect layer due to oxygen precipitates in a semiconductor wafer, heat treatment at a temperature of 800°C or more and less than 1000°C is performed only after the final high-temperature heat treatment of 900°C or more in the device process. Intrinsic, which is characterized by being performed for 10 minutes or more
Gettering method. 3. The intrinsic gettering method according to claim 1 or 2, wherein the heat treatment at 800° C. or more and less than 1000° C. is performed as isothermal heat treatment.
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