JPH05275436A - シリコンウエーハの熱処理方法 - Google Patents

シリコンウエーハの熱処理方法

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JPH05275436A
JPH05275436A JP9606492A JP9606492A JPH05275436A JP H05275436 A JPH05275436 A JP H05275436A JP 9606492 A JP9606492 A JP 9606492A JP 9606492 A JP9606492 A JP 9606492A JP H05275436 A JPH05275436 A JP H05275436A
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JP
Japan
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temperature
silicon wafer
wafer
gettering
heat treatment
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JP9606492A
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English (en)
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Yoshinori Hayamizu
善範 速水
Satoshi Ushio
聡 牛尾
Takuo Takenaka
卓夫 竹中
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Shin Etsu Handotai Co Ltd
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Shin Etsu Handotai Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture 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
    • H01L21/18Manufacture 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
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/322Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections
    • H01L21/3221Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections of silicon bodies, e.g. for gettering

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Feを効果的にゲッタリングしてシリコンウ
エーハ中のFe濃度を任意に低減させることができるシ
リコンウエーハの熱処理方法を提供すること。 【構成】 裏面にポリシリコン膜を形成して成るシリコ
ンウエーハを約400℃〜約800℃の範囲内の温度ま
で約3℃/min以下の冷却速度で徐冷する(第1発
明)。又、同様のシリコンウエーハを範囲約400℃〜
800℃内の温度で所定時間保持する(第2発明)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、裏面にポリシリコン膜
を形成して成る単結晶シリコンウエーハ単にシリコンウ
エーハと称す)の熱処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】シリコンウエーハ中に含まれる重金属等
の不純物は素子特性に悪影響を及ぼすため、この種の不
純物を除去する必要がある。不純物の除去方法として
は、シリコンウエーハの裏面にCVD法によってポリシ
リコン膜を形成し、このポリシリコン膜が形成されたシ
リコンウエーハ(以下、PBSウエーハと称す)を熱処
理することによってCu,Ni等の重金属をポリシリコ
ン膜に吸収させてこれをゲッタリングする方法が良く知
られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記方法に
よれば、シリコンウエーハ中のCu,Ni等の重金属を
容易にゲッタリングすることができ、特に熱処理後の冷
却速度がゲッタリング効果に重要な影響を及ぼすことも
確認されているが、斯かる方法によっても拡散係数の小
さいFeを効果的にゲッタリングすることは不可能であ
った。尚、PBSウエーハのポリシリコン膜の粒径、厚
さ、熱処理条件等を変更することによってFeのゲッタ
リングが可能となることが期待されるが、これについて
の詳細は未解明であるのが実情であった。
【0004】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、Feをも効果的にゲッタリン
グしてシリコンウエーハ中のFe濃度を任意に低減させ
ることができるシリコンウエーハの熱処理方法を提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく第
1発明は、裏面にポリシリコン膜を形成して成るシリコ
ンウエーハを約400℃〜約800℃の範囲内の温度ま
で約3℃/min以下の冷却速度で徐冷することをその
特徴とする。
【0006】又、第2発明は、裏面にポリシリコン膜を
形成して成るシリコンウエーハを範囲約400℃〜約8
00℃内の温度で所定時間保持することを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明者等は、ポリシリコン膜によるゲッタリ
ングのメカニズムを解明する過程でゲッタリングが開始
される温度、つまりポリシリコン膜中のFeが析出する
温度(臨界温度)を推定した。この推定に必要なパラメ
ータは、Si中のFeの拡散係数の温度依存性、シリコ
ンウエーハの冷却速度、及びゲッタリングされたFeの
量であって、これらのパラメータを用いて計算した結
果、Feの析出温度(臨界温度)の推定値として710
℃を得た。このことは、710℃より低温になって初め
てFeのゲッタリングが行なわれることを意味する。
【0008】他方、Feの析出温度の推定値(710
℃)の妥当性を実験によって検証した結果、Feの析出
温度条件としては710℃±20以下が妥当であること
が結論付けられた。尚、現実には800℃以上の温度で
PBSウエーハを炉から取り出した場合でも若干のゲッ
タリング効果が確認された。
【0009】従って、第1発明のようにPBSウエーハ
を約400℃〜約800℃の範囲内(望ましくは、71
0℃近傍以下)の温度まで約3℃/min以下の冷却速
度で徐冷し、或いは第2発明のようにPBSウエーハを
範囲約400℃〜約800℃内(望ましくは、710℃
近傍以下)の温度で所定時間保持した後にこれを炉中か
ら取り出すようにすれば、Feを効果的にゲッタリング
することが可能となり、徐冷後のウエーハ取り出し温度
又は保持温度を変えることによってシリコンウエーハ中
のFe濃度を任意の値まで下げることができる。
【0010】
【実施例】以下に第1発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。
【0011】図1は第1発明に係る熱処理方法における
時間と温度との関係を示す図、図2は本実施例にて使用
された横型炉の電源を所定の温度状態(900℃)で切
った時の炉内の冷却速度を示す冷却特性図、図3は取り
出し温度とゲッタリング効率との関係を示す図である。
【0012】PBSウエーハは、通常CVD法によって
シリコンウエーハの裏面にポリシリコン膜を形成するこ
とによって得られる。CVD法においては、例えばSi
4とHeとの混合ガスを、約600℃に加熱されたシ
リコンウエーハ上を数分〜数10分間通過させることに
よって、シリコンウエーハの裏面にポリシリコン膜が形
成される。
【0013】而して、PBSウエーハに高温の熱処理を
施すことによって、これに含まれるCuやNi等の重金
属不純物がポリシリコン膜に封じ込められてゲッタリン
グされる。例えば、複数枚のPBSウエーハを積載した
ボートを900℃に加熱された横型炉に入れ、PBSウ
エーハを30分間N2ガス雰囲気中で加熱する(図1参
照)。すると、シリコンウエーハ中のFeを除くCuや
Ni等の重金属不純物が前述のようにポリシリコン膜に
封じ込められてゲッタリングされる。
【0014】ところで、本発明者等は、拡散係数の小さ
いFeのポリシリコン膜によるゲッタリングは比較的低
温で行なわれているものとの考えから、Feのゲッタリ
ングが開始される温度、つまりポリシリコン膜中のFe
が析出する温度(臨界温度)を推定した。この推定に必
要なパラメータとしては、Si中のFeの拡散係数の温
度依存性、PBSウエーハの冷却速度及びゲッタリング
されたFeの量が挙げられ、これらのパラメータに基づ
いて計算した結果、Feのゲッタリングが開始される温
度(臨界温度)の推定値として710℃を得た。
【0015】そこで、本発明者等は上述のFeのゲッタ
リング開始温度の推定値(710℃)の妥当性を実験に
よって検証した。
【0016】実験では、シリコンウエーハの鏡面側表面
をスピンナー法によりFe汚染させたPBSウエーハを
横型炉内に入れ、これをN2ガス雰囲気で1000℃に
加熱して5時間保持することによってウエーハ中にFe
を拡散させ、その後900℃のN2ガス雰囲気中で1時
間だけ熱処理し、図2に示す冷却曲線に沿って約3℃/
min以下の冷却速度でPBSウエーハを徐冷し、90
0℃、800℃、700℃、600℃、200℃の各温
度でPBSウエーハを炉から取り出した。そして、各温
度で引き出されたPBSウエーハの少数キャリアの拡散
長を表面光電圧法(SPV)により測定してFeのゲッ
タリング効率を求めたところ、図3に示すような結果が
得られた。尚、同様の実験を複数回試みた結果、得られ
るゲッタリング効率には高い再現性が認められた。
【0017】図3から明らかなように、Feのゲッタリ
ング効率はPBSウエーハを炉から取り出す時の温度が
低い程、高い値を示している。又、同図によれば、Fe
のゲッタリング開始温度は710℃近傍であるが、40
0℃以下の温度ではゲッタリング効率はほぼ飽和値に達
し、これ以上温度を下げてもゲッタリング効率は上がら
ないことがわかる。
【0018】しかし、安定した高いゲッタリング効率を
得るために余りに低い温度まで徐冷却すると、図2の冷
却曲線に示すように多大な時間を要し、ゲッタリング加
工時における生産性を著しく下げる結果となる。
【0019】従って、Feのゲッタリング開始温度は、
炉内における温度分布や、温度測定上の誤差も考慮すれ
ば、800℃近傍から400℃位までとするのが実用上
の望ましい範囲であると考えられる。
【0020】勿論、現実に800℃以上の温度でPBS
ウエーハを炉から取り出した場合でも、若干のゲッタリ
ング効果があることは確認されている。
【0021】而して、本実施例では、図1に示すよう
に、温度900℃での熱処理が終了した後、図1の曲線
Aにて示すように、炉中で700℃以下の温度まで徐冷
した後、PBSウエーハを炉中から取り出すようにして
おり、これによればFeについて高いゲッタリング効率
が得られる。
【0022】次に、第2発明の実施例を図4及び図5に
基づいて説明する。尚、図4は第2発明に係る熱処理方
法における時間と温度との関係を示す図、図5は保持温
度とゲッタリング効率との関係を示す図である。
【0023】第2発明は、任意の熱処理の後において、
PBSウエーハを炉中で範囲約400℃〜約800℃内
の温度で所定時間だけ保持した後にこれを炉から取り出
す方法であって、本実施例では、図4に示すように、約
400℃〜約700℃以下の温度に所定時間tだけ保持
した後、PBSウエーハを炉から取り出す。
【0024】ところで、等温熱処理についての実験によ
れば、Feの拡散長(μm)をウエーハの厚さWs(μ
m)程度に保てば、ゲッタリングは平衡状態に近いこと
がわかった。ここで、Feの拡散長は(D・t)
1/2(Dは拡散係数(μm2)、tは時間(min))で
表わされるため、PBSウエーハを炉中で範囲約400
℃〜約800℃内(望ましくは、700℃以下)の温度
に保つべき時間tは、
【0025】
【数1】(D・t)1/2≒Ws を満足する値となる。
【0026】ここで、第2発明に係る実験結果を以下に
示す。尚、実験には厚さWs=515μm(ポリシリコ
ン膜厚は1.1μm)のPBSウエーハが用いられ、こ
のPBSウエーハには前記第1発明に係る実験と同様に
Feが拡散されている。
【0027】而して、Feが拡散されPBSウエーハを
炉中で550〜800℃の一定温度に所定時間(Feの
拡散長がPBSウエーハの厚さWsの1.5倍の780
μmに略等しくなる時間)だけ保持した後にこれを取り
出し、各ウエーハの少数キャリアの拡散長を表面光電圧
法(SPV)により測定してFeのゲッタリング効率を
求めたところ、図5に示すような結果が得られた。
【0028】図5より明らかなように、熱処理温度が低
い程、高いゲッタリング効率が得られる。
【0029】
【発明の効果】以上の説明で明らかな如く、本発明によ
れば、裏面にポリシリコン膜を形成して成るシリコンウ
エーハを約400℃〜約800℃の範囲内の温度まで約
3℃/min以下の冷却速度で徐冷し、或いは同様のシ
リコンウエーハを範囲約400℃〜約800℃内の温度
で所定時間保持するようにしたため、Feをも効果的に
ゲッタリングしてシリコンウエーハ中のFe濃度を任意
に低減させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1発明に係る熱処理方法における時間と温度
との関係を示す図である。
【図2】実施例にて使用された横型炉の電源を所定の温
度状態(900℃)で切った時の炉内の冷却速度を示す
冷却特性図である。
【図3】ウエーハ取り出し温度とゲッタリング効率との
関係を示す図である。
【図4】第2発明に係る熱処理方法における時間と温度
との関係を示す図である。
【図5】保持温度とゲッタリング効率との関係を示す図
である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 裏面にポリシリコン膜を形成して成るシ
    リコンウエーハを、約400℃〜約800℃の範囲内の
    温度まで約3℃/min以下の冷却速度で徐冷すること
    を特徴とするシリコンウエーハの熱処理方法。
  2. 【請求項2】 裏面にポリシリコン膜を形成して成るシ
    リコンウエーハを、範囲約400℃〜約800℃内の温
    度で所定時間保持することを特徴とするシリコンウエー
    ハの熱処理方法。
  3. 【請求項3】 前記シリコンウエーハを一定温度で保持
    した場合の前記所定時間tは、Feの拡散係数をD、シ
    リコンウエーハの厚さをWsとした場合に、(D・t)
    1/2がWsに略等しいか又はWs以上となるような値で
    あることを特徴とする請求項2記載のシリコンウエーハ
    の熱処理方法。
JP9606492A 1992-03-24 1992-03-24 シリコンウエーハの熱処理方法 Pending JPH05275436A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6372611B1 (en) 1997-01-24 2002-04-16 Nec Corporation Semiconductor manufacturing method including gettering of metal impurities
US6562733B2 (en) 1997-09-30 2003-05-13 Nec Corporation Semiconductor device manufacturing method
CN100466200C (zh) * 2004-05-07 2009-03-04 Memc电子材料有限公司 减少硅晶片中的金属杂质的方法
DE112021003124T5 (de) 2020-06-04 2023-03-16 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitereinheit

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011156961A1 (zh) * 2010-06-18 2011-12-22 常州天合光能有限公司 多晶硅的两步吸杂工艺
CN104269456A (zh) * 2014-09-05 2015-01-07 浙江晶科能源有限公司 一种新型太阳电池p扩散吸杂的工艺

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0574784A (ja) * 1991-09-17 1993-03-26 Mitsubishi Materials Corp シリコン基板の製造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3485808T2 (de) * 1983-02-14 1993-03-04 Memc Electronic Materials Materialien fuer halbleitersubstrate mit moeglichkeit zum gettern.
DD222449A1 (de) * 1983-12-29 1985-05-15 Adw Der Ddr Inst F Physik Der Verfahren zur herstellung von halbleiterbauelementen hoher zuverlaessigkeit
DD232138A1 (de) * 1984-11-23 1986-01-15 Univ Berlin Humboldt Verfahren zur getterung von verunreinigungen und kristallstoerungen in halbleiterbauelementestrukturen

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0574784A (ja) * 1991-09-17 1993-03-26 Mitsubishi Materials Corp シリコン基板の製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6372611B1 (en) 1997-01-24 2002-04-16 Nec Corporation Semiconductor manufacturing method including gettering of metal impurities
US6562733B2 (en) 1997-09-30 2003-05-13 Nec Corporation Semiconductor device manufacturing method
CN100466200C (zh) * 2004-05-07 2009-03-04 Memc电子材料有限公司 减少硅晶片中的金属杂质的方法
DE112021003124T5 (de) 2020-06-04 2023-03-16 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitereinheit

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Publication number Publication date
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