JPH0434299B2 - - Google Patents
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- JPH0434299B2 JPH0434299B2 JP18249580A JP18249580A JPH0434299B2 JP H0434299 B2 JPH0434299 B2 JP H0434299B2 JP 18249580 A JP18249580 A JP 18249580A JP 18249580 A JP18249580 A JP 18249580A JP H0434299 B2 JPH0434299 B2 JP H0434299B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はシリコンウエフアの積層欠陥防止法に
係る。
係る。
シリコンウエフアを酸化性雰囲気中で高温熱処
理すなわち熱酸化すると一般にシリコン表面から
（111）結晶面に沿つていわゆるエクストリンシツ
ク型の積層欠陥が発生する。このような欠陥はシ
リコンウエフアに形成される、例えばPN接合に
おいて局部的なマイクロプラズマ降伏、リーク電
流の増加をはじめ、種々の悪影響をもたらし、こ
のウエフア上の半導体素子の特性を著しく劣化さ
せる原因となる。また、例えば２次元半導体電荷
転送装置や超大型半導体集積回路のような大面積
かつ高性能が要求される半導体装置を構成する場
合において、そのシリコンウエフア上のわずかな
欠陥でも歩留りに大きな影響を与える。
理すなわち熱酸化すると一般にシリコン表面から
（111）結晶面に沿つていわゆるエクストリンシツ
ク型の積層欠陥が発生する。このような欠陥はシ
リコンウエフアに形成される、例えばPN接合に
おいて局部的なマイクロプラズマ降伏、リーク電
流の増加をはじめ、種々の悪影響をもたらし、こ
のウエフア上の半導体素子の特性を著しく劣化さ
せる原因となる。また、例えば２次元半導体電荷
転送装置や超大型半導体集積回路のような大面積
かつ高性能が要求される半導体装置を構成する場
合において、そのシリコンウエフア上のわずかな
欠陥でも歩留りに大きな影響を与える。
このような積層欠陥の発生を防止させたり消滅
させたりする研究が行われ、種々の方法が提案さ
れている。例えばシリコンウエフアの裏面からり
んＰを高濃度拡散したり、或いは機械的にサンド
ブラスト法等によつて粗面化したり、或いはイオ
ン注入、レーザー等により損傷を与えたりしてウ
エフアに転位を導入したから酸化処理を施す等の
方法が取られているが一般にこのようなウエフア
の裏面からの処理は積層欠陥の消滅効果が比較的
低いという欠点があり、このような欠陥の発生防
止ないしは消滅はシリコンウエフアの表面からす
なわち半導体素子の活性領域側から直接的に処理
を行うことが効果的である。このような表面側か
らの欠陥防止ないしは消滅を行う処理方法として
は例えば微量のトリクロルエチレンを添加した酸
素雰囲気中でシリコンウエフアを酸化させるいわ
ゆるトリクロルエチレン酸化の方法が提案されて
いるが、この場合、このようなトリクロルエチレ
ン酸化は、1100℃ないしはそれ以上の高温処理を
施さないと顕著な効果が期待できない。ところが
近時半導体装置の製造工程において熱処理温度の
低減化が要求され、このような高温の処理は回避
されることが望まれる。
させたりする研究が行われ、種々の方法が提案さ
れている。例えばシリコンウエフアの裏面からり
んＰを高濃度拡散したり、或いは機械的にサンド
ブラスト法等によつて粗面化したり、或いはイオ
ン注入、レーザー等により損傷を与えたりしてウ
エフアに転位を導入したから酸化処理を施す等の
方法が取られているが一般にこのようなウエフア
の裏面からの処理は積層欠陥の消滅効果が比較的
低いという欠点があり、このような欠陥の発生防
止ないしは消滅はシリコンウエフアの表面からす
なわち半導体素子の活性領域側から直接的に処理
を行うことが効果的である。このような表面側か
らの欠陥防止ないしは消滅を行う処理方法として
は例えば微量のトリクロルエチレンを添加した酸
素雰囲気中でシリコンウエフアを酸化させるいわ
ゆるトリクロルエチレン酸化の方法が提案されて
いるが、この場合、このようなトリクロルエチレ
ン酸化は、1100℃ないしはそれ以上の高温処理を
施さないと顕著な効果が期待できない。ところが
近時半導体装置の製造工程において熱処理温度の
低減化が要求され、このような高温の処理は回避
されることが望まれる。
本発明においては比較的低温すなわち1000℃或
いはそれ以下の熱処理によつて効果的に積層欠陥
の発生の防止を行うことができるようにした積層
欠陥防止法を提供せんとするものである。
いはそれ以下の熱処理によつて効果的に積層欠陥
の発生の防止を行うことができるようにした積層
欠陥防止法を提供せんとするものである。
すなわち、本発明においては、例えば第１図に
示すようにヒーター等の加熱手段１を具備する
炉、例えば石英炉心管２中に目的とする積層欠陥
を防止せんとするシリコンウエフア３をボート４
上に配置して収容する。そしてこの炉２中に不活
性ガス、例えば窒素N2或いはアルゴンAr、クセ
ノンXe、ヘリウムHe等の不活性ガスを導入し、
これに微量のトリクロルエチレン、さらに必要に
応じて微量の酸素を添加して送りこみ、シリコン
ウエフア３を炉２中において1000℃以下で例えば
10分以上の熱処理する。この炉２中へのトリクロ
ルエチレンの供給は、いわゆるバブリングによつ
て行うことができる。図示の例では炉２に対して
不活性ガスのみを送り込むための第１の通路９Ａ
と、不活性ガスによつてトリクロルエチレンをバ
ブルさせて、不活性ガス中にトリクロルエチレン
を微量に混入させたガスを送り込む第２の通路９
Ｂとを設ける。第２の通路９Ｂには例えば第１図
に示すように恒温装置５によつて例えば20℃に保
持されたトリクロルエチレン６が収容されたバブ
ラー７を設け、これに不活性ガス例えばN2ガス
源８よりのガスをトリクロルエチレン液６中に導
入しバブリングさせ、そのトリクロルエチレンを
含んだ不活性ガスを炉２中に送るようになす。
示すようにヒーター等の加熱手段１を具備する
炉、例えば石英炉心管２中に目的とする積層欠陥
を防止せんとするシリコンウエフア３をボート４
上に配置して収容する。そしてこの炉２中に不活
性ガス、例えば窒素N2或いはアルゴンAr、クセ
ノンXe、ヘリウムHe等の不活性ガスを導入し、
これに微量のトリクロルエチレン、さらに必要に
応じて微量の酸素を添加して送りこみ、シリコン
ウエフア３を炉２中において1000℃以下で例えば
10分以上の熱処理する。この炉２中へのトリクロ
ルエチレンの供給は、いわゆるバブリングによつ
て行うことができる。図示の例では炉２に対して
不活性ガスのみを送り込むための第１の通路９Ａ
と、不活性ガスによつてトリクロルエチレンをバ
ブルさせて、不活性ガス中にトリクロルエチレン
を微量に混入させたガスを送り込む第２の通路９
Ｂとを設ける。第２の通路９Ｂには例えば第１図
に示すように恒温装置５によつて例えば20℃に保
持されたトリクロルエチレン６が収容されたバブ
ラー７を設け、これに不活性ガス例えばN2ガス
源８よりのガスをトリクロルエチレン液６中に導
入しバブリングさせ、そのトリクロルエチレンを
含んだ不活性ガスを炉２中に送るようになす。
一方酸素供給源１０から酸素を第３の通路１１
を通じて炉２中に導入するようになす。１２，１
３及び１４は夫々の通路に設けられた流量調節手
段を示す。このようにして、流量調制装置１２，
１３，１４によつて不活性ガス例えば窒素或いは
アルゴン、ヘリウム、クセノン等の不活性ガスを
主成分とし、それに微量のトリクロルエチレン
（C2HCl3）と、さらにある場合は酸素O2を添加し
た混合ガスを炉２中に送りこんで短時間の1000℃
ないしはそれ以下の熱処理を施す。
を通じて炉２中に導入するようになす。１２，１
３及び１４は夫々の通路に設けられた流量調節手
段を示す。このようにして、流量調制装置１２，
１３，１４によつて不活性ガス例えば窒素或いは
アルゴン、ヘリウム、クセノン等の不活性ガスを
主成分とし、それに微量のトリクロルエチレン
（C2HCl3）と、さらにある場合は酸素O2を添加し
た混合ガスを炉２中に送りこんで短時間の1000℃
ないしはそれ以下の熱処理を施す。
このような熱処理が施されて後シリコンウエフ
アに対する酸化膜を形成するための最初の処理を
すなわち第１酸化処理が施される。尚、上述した
酸化処理を行うにあたつては、不活性ガス源８よ
りの不活性ガスの供給を停止して酸素源１０より
の酸素導入のみによつて炉２中でシリコンウエフ
アの加熱を行えばその表面にSiO2膜の生成、す
なわち酸化を行うことができる。
アに対する酸化膜を形成するための最初の処理を
すなわち第１酸化処理が施される。尚、上述した
酸化処理を行うにあたつては、不活性ガス源８よ
りの不活性ガスの供給を停止して酸素源１０より
の酸素導入のみによつて炉２中でシリコンウエフ
アの加熱を行えばその表面にSiO2膜の生成、す
なわち酸化を行うことができる。
上述した熱処理を施して後、酸化処理を施すと
きはこの酸化処理においてもその酸化処理の温度
或いは条件等に係りなく積層欠陥の発生を効果的
に抑さえることが確かめられた。第２図は混合ガ
スの主成分として窒素ガスを３／分送り込み、
さらに窒素ガスとこれにバブラーによつてトリク
ロルエチレンを混合させた気体を５cm3／分をもつ
て炉２中に導入し、アニール時間を10分間に選定
した場合において夫々酸素の供給量を変化させた
場合の積層欠陥密度の測定結果を示すもので、こ
れより明らかなように酸素流量が30cm3／分以下で
積層欠陥密度が０となつている。尚、積層欠陥の
測定は酸化処理後において酸化膜をエツチング除
去し、さらにシリコンウエフアの表面をエツチン
グして欠陥を露出させ光学顕微鏡でその個数を観
察測定したものである。
きはこの酸化処理においてもその酸化処理の温度
或いは条件等に係りなく積層欠陥の発生を効果的
に抑さえることが確かめられた。第２図は混合ガ
スの主成分として窒素ガスを３／分送り込み、
さらに窒素ガスとこれにバブラーによつてトリク
ロルエチレンを混合させた気体を５cm3／分をもつ
て炉２中に導入し、アニール時間を10分間に選定
した場合において夫々酸素の供給量を変化させた
場合の積層欠陥密度の測定結果を示すもので、こ
れより明らかなように酸素流量が30cm3／分以下で
積層欠陥密度が０となつている。尚、積層欠陥の
測定は酸化処理後において酸化膜をエツチング除
去し、さらにシリコンウエフアの表面をエツチン
グして欠陥を露出させ光学顕微鏡でその個数を観
察測定したものである。
また第３図は混合ガスの主成分たる不活性ガス
としての窒素ガスN2を３／分とし、また窒素
とトリクロル液の混合気体を同様に５cm3／分とし
た場合とし、さらに酸素の供給量を15cm3／分とし
た場合のアニール時間と、同様の積層欠陥密度の
関係を示すもので、これより明らかなようにアニ
ール時間は、10分程度以上であれば十分であるこ
とがわかる。
としての窒素ガスN2を３／分とし、また窒素
とトリクロル液の混合気体を同様に５cm3／分とし
た場合とし、さらに酸素の供給量を15cm3／分とし
た場合のアニール時間と、同様の積層欠陥密度の
関係を示すもので、これより明らかなようにアニ
ール時間は、10分程度以上であれば十分であるこ
とがわかる。
上述したように本発明方法によれば熱酸化処理
前に特殊な熱処理を施すことによつて効果的に積
層欠陥の発生を防止することができるものである
が、このような欠陥の発生の防止は次のような現
象によつて生ずるものと思われる。
前に特殊な熱処理を施すことによつて効果的に積
層欠陥の発生を防止することができるものである
が、このような欠陥の発生の防止は次のような現
象によつて生ずるものと思われる。
すなわち、熱酸化によりSi−SiO2界面近傍で
格子間Siの過飽和状態（或いは空孔の不飽和状
態）が生ずると考えられている。一方積層欠陥は
エクストリンシツク型で格子間Siの吸収及び放出
によつて成長及び収縮するので、欠陥の周辺に格
子間原子の発生源や吸収源が存在すれば積層欠陥
は成長収縮する。そして通常酸化の場合は、界面
が格子間Siの発生源（或いは空孔の吸収源）とな
ると考えられているが、本発明方法によるトリク
ロルエチレンの添加によつて、すなわち塩素添加
による熱処理によつて、界面近傍の格子間Siが塩
素によつて捕獲され、そこでの過剰格子間Siが著
しく減少すると思われる。すなわち格子間Siは塩
化反応を経て最終的にはSiO2やクロロシロキサ
ン（酸素が不足している場合）になるものと思わ
れる。そして温度、塩素添加量が増すほど界面近
傍に蓄積される塩素量は多くなるのでSi−SiO2
界面では格子間原子の吸収源としての作用が強ま
ることになり、結果的に積層欠陥の原因がゲツタ
リングされてその発生が押さえられるものと思わ
れる。そしてこのような積層欠陥の防止という点
においては、不活性ガス中で微量のトリクロルエ
チレンの添加によつてその防止効果を得ることが
できるが、このようにする場合、シリコンウエフ
アの表面のエツチング作用によつて表面荒れが生
ずる。ところが上述したように、不活性ガスと微
量のトリクロルエチレンの混合ガス中にさらに酸
素を導入する時は、そのシリコンウエフアの表面
荒れを防ぎかつ低温短時間処理を助成し得ること
が認められた。したがつて、この酸素の導入が行
われることが望まれる。
格子間Siの過飽和状態（或いは空孔の不飽和状
態）が生ずると考えられている。一方積層欠陥は
エクストリンシツク型で格子間Siの吸収及び放出
によつて成長及び収縮するので、欠陥の周辺に格
子間原子の発生源や吸収源が存在すれば積層欠陥
は成長収縮する。そして通常酸化の場合は、界面
が格子間Siの発生源（或いは空孔の吸収源）とな
ると考えられているが、本発明方法によるトリク
ロルエチレンの添加によつて、すなわち塩素添加
による熱処理によつて、界面近傍の格子間Siが塩
素によつて捕獲され、そこでの過剰格子間Siが著
しく減少すると思われる。すなわち格子間Siは塩
化反応を経て最終的にはSiO2やクロロシロキサ
ン（酸素が不足している場合）になるものと思わ
れる。そして温度、塩素添加量が増すほど界面近
傍に蓄積される塩素量は多くなるのでSi−SiO2
界面では格子間原子の吸収源としての作用が強ま
ることになり、結果的に積層欠陥の原因がゲツタ
リングされてその発生が押さえられるものと思わ
れる。そしてこのような積層欠陥の防止という点
においては、不活性ガス中で微量のトリクロルエ
チレンの添加によつてその防止効果を得ることが
できるが、このようにする場合、シリコンウエフ
アの表面のエツチング作用によつて表面荒れが生
ずる。ところが上述したように、不活性ガスと微
量のトリクロルエチレンの混合ガス中にさらに酸
素を導入する時は、そのシリコンウエフアの表面
荒れを防ぎかつ低温短時間処理を助成し得ること
が認められた。したがつて、この酸素の導入が行
われることが望まれる。
第１図は本発明による積層欠陥防止法の１例を
実施する装置の略線的構成図、第２図は本発明方
法による酸素流量と積層欠陥密度との関係を測定
した結果を示す図、第３図は同様のアニール時間
と積層欠陥密度を測定した結果を示す。 ２は炉、３はシリコンウエフア、８は不活性ガ
ス源、１０は酸素供給源、７はバブラー、５は恒
温装置である。
実施する装置の略線的構成図、第２図は本発明方
法による酸素流量と積層欠陥密度との関係を測定
した結果を示す図、第３図は同様のアニール時間
と積層欠陥密度を測定した結果を示す。 ２は炉、３はシリコンウエフア、８は不活性ガ
ス源、１０は酸素供給源、７はバブラー、５は恒
温装置である。
Claims (1)
- １ シリコンウエフアを炉内に置き、不活性ガス
に微量のトリクロルエチレンを少なくとも添加し
た雰囲気で上記シリコンウエフアを1000℃以下で
熱処理し、その後第１酸化工程を施すことを特徴
とする積層欠陥防止法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18249580A JPS57106040A (en) | 1980-12-22 | 1980-12-22 | Prevention of stacking fault |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18249580A JPS57106040A (en) | 1980-12-22 | 1980-12-22 | Prevention of stacking fault |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57106040A JPS57106040A (en) | 1982-07-01 |
| JPH0434299B2 true JPH0434299B2 (ja) | 1992-06-05 |
Family
ID=16119280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18249580A Granted JPS57106040A (en) | 1980-12-22 | 1980-12-22 | Prevention of stacking fault |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57106040A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0492991B1 (en) * | 1990-12-21 | 1999-06-23 | SILICONIX Incorporated | Method of fabricating double diffused integrated MOSFET cells |
| US5506178A (en) * | 1992-12-25 | 1996-04-09 | Sony Corporation | Process for forming gate silicon oxide film for MOS transistors |
-
1980
- 1980-12-22 JP JP18249580A patent/JPS57106040A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57106040A (en) | 1982-07-01 |
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