JPH0562869A - 高集積度メモリ基板の製造方法 - Google Patents
高集積度メモリ基板の製造方法Info
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- JPH0562869A JPH0562869A JP24515391A JP24515391A JPH0562869A JP H0562869 A JPH0562869 A JP H0562869A JP 24515391 A JP24515391 A JP 24515391A JP 24515391 A JP24515391 A JP 24515391A JP H0562869 A JPH0562869 A JP H0562869A
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- synthetic quartz
- crucible
- memory substrate
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 本発明は欠陥密度が少なく、ライフタイム
の向上した高集積度メモリ基板を歩留よく製造する方法
の提供を目的とするものである。 【構成】 本発明による高集積度メモリ基板の製造方
法は、合成石英ガラス製ルツボを使用してMCZ 法により
引上げたシリコン単結晶を高集積度メモリ基板として使
用してなることを特徴とするものである。
の向上した高集積度メモリ基板を歩留よく製造する方法
の提供を目的とするものである。 【構成】 本発明による高集積度メモリ基板の製造方
法は、合成石英ガラス製ルツボを使用してMCZ 法により
引上げたシリコン単結晶を高集積度メモリ基板として使
用してなることを特徴とするものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高集積度メモリ基板の製
造方法、特には欠陥の少ないMCZ ウエハ−を基板として
使用することにより、欠陥密度が減少し、ライフタイム
が向上した高集積度メモリ基板を歩留よく製造すること
ができる高集積度メモリ基板の製造方法に関するもので
ある。
造方法、特には欠陥の少ないMCZ ウエハ−を基板として
使用することにより、欠陥密度が減少し、ライフタイム
が向上した高集積度メモリ基板を歩留よく製造すること
ができる高集積度メモリ基板の製造方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】シリコン単結晶が多結晶シリコン棒をフ
ロ−ティングゾ−ン法で単結晶化するFZ法、多結晶体を
ルツボ中で溶融し、この融液に種結晶を浸漬し引上げて
単結晶とするCZ法、このCZ法において融液に磁場を与え
て単結晶を引上げるMCZ 法によって作られることはよく
知られているところであるが、高集積度メモリ基板につ
いてはその高集積度化が進むにつれてOSF やBSF の大き
さや個数が問題となり、この解決のためにはイントリン
シック・ゲッタリング(IG)工程を導入することが必要で
あり、それにウエハ−中の酸素の量を1.4 ×1018 atom/
cc以上としなければならないということから、これには
CZ法で作られたウエハ−およびそのエピタクシャルウエ
ハ−が使用されている。
ロ−ティングゾ−ン法で単結晶化するFZ法、多結晶体を
ルツボ中で溶融し、この融液に種結晶を浸漬し引上げて
単結晶とするCZ法、このCZ法において融液に磁場を与え
て単結晶を引上げるMCZ 法によって作られることはよく
知られているところであるが、高集積度メモリ基板につ
いてはその高集積度化が進むにつれてOSF やBSF の大き
さや個数が問題となり、この解決のためにはイントリン
シック・ゲッタリング(IG)工程を導入することが必要で
あり、それにウエハ−中の酸素の量を1.4 ×1018 atom/
cc以上としなければならないということから、これには
CZ法で作られたウエハ−およびそのエピタクシャルウエ
ハ−が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このCZ法にお
いては成長時の固液界面での温度変動によってリメルト
が起り、点欠陥が生成されるという不利があり、この解
決のためにはこのCZ法における単結晶の引上げを高速引
上げとすることが有効とされているが、これも結晶がく
ずれることがあり、必ずしも満足すべき結果を与えるも
のではない。
いては成長時の固液界面での温度変動によってリメルト
が起り、点欠陥が生成されるという不利があり、この解
決のためにはこのCZ法における単結晶の引上げを高速引
上げとすることが有効とされているが、これも結晶がく
ずれることがあり、必ずしも満足すべき結果を与えるも
のではない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような不利
を解決した高集積度メモリ基板の製造方法に関するもの
であり、これは合成石英ガラス製ルツボを使用してMCZ
法により引上げたシリコン単結晶を高集積度メモリ基板
として使用してなることを特徴とするものである。
を解決した高集積度メモリ基板の製造方法に関するもの
であり、これは合成石英ガラス製ルツボを使用してMCZ
法により引上げたシリコン単結晶を高集積度メモリ基板
として使用してなることを特徴とするものである。
【０００５】すなわち、本発明者らは高集積度メモリ基
板を歩留よく製造する方法について種々検討した結果、
高集積度メモリ基板に使用されるシリコンウエハ−を製
造するためのシリコン単結晶の製造をシリコン融液に磁
場を与えるMCZ 法とすると共に、このシリコン単結晶を
引上げるためのルツボを金属不純物含有量の少ない合成
石英ガラス製ルツボとしたところ、欠陥の少ないシリコ
ン単結晶が得られるので、これをスライスして得たシリ
コンウエハ−を使って高集積度メモリ基板を作ると、欠
陥密度が減少し、ライフタイムの向上した高集積度メモ
リを歩留よく製造することができることを見出し、ここ
に使用する合成石英ガラス製ルツボの製造方法について
も研究を進めて本発明を完成させた。以下にこれをさら
に詳述する。
板を歩留よく製造する方法について種々検討した結果、
高集積度メモリ基板に使用されるシリコンウエハ−を製
造するためのシリコン単結晶の製造をシリコン融液に磁
場を与えるMCZ 法とすると共に、このシリコン単結晶を
引上げるためのルツボを金属不純物含有量の少ない合成
石英ガラス製ルツボとしたところ、欠陥の少ないシリコ
ン単結晶が得られるので、これをスライスして得たシリ
コンウエハ−を使って高集積度メモリ基板を作ると、欠
陥密度が減少し、ライフタイムの向上した高集積度メモ
リを歩留よく製造することができることを見出し、ここ
に使用する合成石英ガラス製ルツボの製造方法について
も研究を進めて本発明を完成させた。以下にこれをさら
に詳述する。
【０００６】
【作用】本発明は高集積度メモリ基板の製造方法に関す
るものであり、これは欠陥密度が少なく、ライフタイム
を向上した高集積度メモリ基板を歩留よく製造するため
に、これに使用されるシリコンウエハ−を製造するため
のシリコン単結晶を合成石英ガラス製ルツボを使用して
MCZ 法で引上げたものとすることを特徴とするものであ
る。
るものであり、これは欠陥密度が少なく、ライフタイム
を向上した高集積度メモリ基板を歩留よく製造するため
に、これに使用されるシリコンウエハ−を製造するため
のシリコン単結晶を合成石英ガラス製ルツボを使用して
MCZ 法で引上げたものとすることを特徴とするものであ
る。
【０００７】本発明による高集積度メモリ基板の製造は
これに使用されるシリコンウエハ−を合成石英ガラス製
ルツボを使用し、MCZ 法で引上げたシリコン単結晶のス
ライスで製造するものである。ここに使用される合成石
英ガラス製ルツボは例えばメチルシリケ−トのようなア
ルコキシシランをアンモニアを用いて加水分解重縮合
し、乾燥後閉孔化し、ガラス化するという、いわゆるゾ
ル−ゲル法によって得られた合成石英ガラスから作られ
たものとすればよいが、この合成石英ガラスはコロイダ
ルシリカの焼結体からなる非晶質のものである。
これに使用されるシリコンウエハ−を合成石英ガラス製
ルツボを使用し、MCZ 法で引上げたシリコン単結晶のス
ライスで製造するものである。ここに使用される合成石
英ガラス製ルツボは例えばメチルシリケ−トのようなア
ルコキシシランをアンモニアを用いて加水分解重縮合
し、乾燥後閉孔化し、ガラス化するという、いわゆるゾ
ル−ゲル法によって得られた合成石英ガラスから作られ
たものとすればよいが、この合成石英ガラスはコロイダ
ルシリカの焼結体からなる非晶質のものである。
【０００８】これはこの合成石英ガラスを従来公知の四
塩化けい素を水素火炎中での火炎加水分解でシリカ微粒
子とし、これを溶融して石英ガラスとすると、得られる
石英ガラスがOH基量が1,000ppm以上のものとなって高温
粘性の低いものとなり、真空中の高温で変形、発泡する
という不利をもつものであるために、本発明には使用す
ることができないし、上記したゾル−ゲル法でもこのシ
リカをゲルとすると細孔が小さくて低い温度で閉孔化す
るためにこれがガスや水を含んだものとなるので、結晶
化によって脱ガス、脱水するのであるが、これには結晶
化工程で不純物が混入されるのでよくない。しかし、こ
のシリカをコロイダルシリカとするとこのものは細孔が
大きく、加熱により容易に脱水、脱ガスすることができ
るので結晶化は不要で不純物も入らないし、この金属不
純物量も原料としてのアルコキシシランを充分精製すれ
ばこの不純物量をAl、Feが100ppb以下、Ni、 Crが50ppb
以下、B、 Pが10ppm 以下のものとすることができ、さら
には1,400 ℃における粘性値が1010ポイズ以上のものと
することができるという有利性が与えられるからであ
る。
塩化けい素を水素火炎中での火炎加水分解でシリカ微粒
子とし、これを溶融して石英ガラスとすると、得られる
石英ガラスがOH基量が1,000ppm以上のものとなって高温
粘性の低いものとなり、真空中の高温で変形、発泡する
という不利をもつものであるために、本発明には使用す
ることができないし、上記したゾル−ゲル法でもこのシ
リカをゲルとすると細孔が小さくて低い温度で閉孔化す
るためにこれがガスや水を含んだものとなるので、結晶
化によって脱ガス、脱水するのであるが、これには結晶
化工程で不純物が混入されるのでよくない。しかし、こ
のシリカをコロイダルシリカとするとこのものは細孔が
大きく、加熱により容易に脱水、脱ガスすることができ
るので結晶化は不要で不純物も入らないし、この金属不
純物量も原料としてのアルコキシシランを充分精製すれ
ばこの不純物量をAl、Feが100ppb以下、Ni、 Crが50ppb
以下、B、 Pが10ppm 以下のものとすることができ、さら
には1,400 ℃における粘性値が1010ポイズ以上のものと
することができるという有利性が与えられるからであ
る。
【０００９】なお、本発明で使用される合成石英ガラス
製ルツボは上記したゾル−ゲル法で得られたコロイダル
シリカ非晶質焼結体からなる合成石英ガラス粉末を成形
用金型に供給して型内に粉末層を形成させたのち、これ
をア−ク放電で溶融させて型内に合成石英ガラスからな
る透明層を形成させることによって製造することができ
るけれども、これは公知の天然石英ガラス製のルツボ内
面にこの合成石英ガラス層を形成させたものであっても
よい。
製ルツボは上記したゾル−ゲル法で得られたコロイダル
シリカ非晶質焼結体からなる合成石英ガラス粉末を成形
用金型に供給して型内に粉末層を形成させたのち、これ
をア−ク放電で溶融させて型内に合成石英ガラスからな
る透明層を形成させることによって製造することができ
るけれども、これは公知の天然石英ガラス製のルツボ内
面にこの合成石英ガラス層を形成させたものであっても
よい。
【００１０】しかし、この合成石英ガラス製ルツボにお
ける合成石英ガラス層は部分的にも天然石英ガラス層が
露出しているとシリコン単結晶がこの天然石英ガラスで
汚染されるので、内面より0.5mm 以上の厚さで形成され
ることが必要とされるし、天然石英ガラス層に存在する
不純物はエントロピ−の低い方向、すなわち内面の合成
石英ガラス層に向って移動するので、これは好ましくは
ルツボ全体を合成石英ガラスで作ったものとすることが
よい。
ける合成石英ガラス層は部分的にも天然石英ガラス層が
露出しているとシリコン単結晶がこの天然石英ガラスで
汚染されるので、内面より0.5mm 以上の厚さで形成され
ることが必要とされるし、天然石英ガラス層に存在する
不純物はエントロピ−の低い方向、すなわち内面の合成
石英ガラス層に向って移動するので、これは好ましくは
ルツボ全体を合成石英ガラスで作ったものとすることが
よい。
【００１１】また、このルツボの成形に当っては上記し
たように合成石英ガラス粉末をア−ク放電によって溶融
するのであるが、この場合に通常の電極を使用するとこ
のものが表１に示したように金属不純物を多量に含有す
るものであるために、この電極がア−ク炎によって溶融
して欠落するとこれが溶融した合成石英ガラスの中に落
下してルツボの純度を低下させ、この落下は避けること
ができないものであるということから、この電極につい
てはハロゲンなどで純化して金属不純物量が表１に示し
たように低減されたハロゲン純化電極を用いることがよ
く、これによれば高純度の合成石英ガラス製ルツボを得
ることができる。
たように合成石英ガラス粉末をア−ク放電によって溶融
するのであるが、この場合に通常の電極を使用するとこ
のものが表１に示したように金属不純物を多量に含有す
るものであるために、この電極がア−ク炎によって溶融
して欠落するとこれが溶融した合成石英ガラスの中に落
下してルツボの純度を低下させ、この落下は避けること
ができないものであるということから、この電極につい
てはハロゲンなどで純化して金属不純物量が表１に示し
たように低減されたハロゲン純化電極を用いることがよ
く、これによれば高純度の合成石英ガラス製ルツボを得
ることができる。
【００１２】
【表１】
【００１３】このようにして作られた合成石英ガラス製
ルツボはこの合成石英ガラスの金属不純物含有量が上記
したように少ないものであることから、これも当然金属
不純物含有量の少ないものとなるけれども、これがAl、
Feが100ppb以上、Ni、 Crが50ppb 以上のものとなるとこ
のルツボからシリコン単結晶に金属不純物が混入されて
欠陥密度が発生するようになるので、これはAl、 Feが10
0ppb以下、Ni、 Crが50ppb 以下のものとすることが必要
とされ、このようなルツボを使用してシリコン単結晶を
後記するMCZ 法で引上げれば結晶欠陥の全くない健全な
シリコン単結晶を得ることができる。
ルツボはこの合成石英ガラスの金属不純物含有量が上記
したように少ないものであることから、これも当然金属
不純物含有量の少ないものとなるけれども、これがAl、
Feが100ppb以上、Ni、 Crが50ppb 以上のものとなるとこ
のルツボからシリコン単結晶に金属不純物が混入されて
欠陥密度が発生するようになるので、これはAl、 Feが10
0ppb以下、Ni、 Crが50ppb 以下のものとすることが必要
とされ、このようなルツボを使用してシリコン単結晶を
後記するMCZ 法で引上げれば結晶欠陥の全くない健全な
シリコン単結晶を得ることができる。
【００１４】なお、このようにして作られた合成石英ガ
ラス製ルツボについてはこれにOH基が存在しているとそ
の粘性値が低下するし、OH基が存在するとシリカ構造が
大きくなって原子の通過が容易になるためにイオン結合
力の強い原子の拡散が早くなるので、このOH基は極力な
いものとすることがよく、実質的にはこれら含有しない
ものとすることがよい。
ラス製ルツボについてはこれにOH基が存在しているとそ
の粘性値が低下するし、OH基が存在するとシリカ構造が
大きくなって原子の通過が容易になるためにイオン結合
力の強い原子の拡散が早くなるので、このOH基は極力な
いものとすることがよく、実質的にはこれら含有しない
ものとすることがよい。
【００１５】本発明におけるシリコン単結晶の製造は前
記したようにMCZ 法で行なわれるのであるが、このMCZ
法はルツボの中に高純度のシリコン多結晶を装入して融
解したのち、この融液に例えば 1,000〜3,000 Ｇの磁場
を与えてから単結晶を引上げるものであり、これによれ
ば湯面の変動がないので結晶欠陥が出来にくく、酸素濃
度を低くできるので熱処理時の酸素析出が抑えられ、そ
れに起因する欠陥もできにくくなる。また、この場合ル
ツボを合成石英ガラス製のルツボとすると、得られる単
結晶が金属不純物量の少ないものとなるので、金属不純
物量が核となって発生する欠陥を減らすことができ、当
然ライフタイムの向上も望めることになる。
記したようにMCZ 法で行なわれるのであるが、このMCZ
法はルツボの中に高純度のシリコン多結晶を装入して融
解したのち、この融液に例えば 1,000〜3,000 Ｇの磁場
を与えてから単結晶を引上げるものであり、これによれ
ば湯面の変動がないので結晶欠陥が出来にくく、酸素濃
度を低くできるので熱処理時の酸素析出が抑えられ、そ
れに起因する欠陥もできにくくなる。また、この場合ル
ツボを合成石英ガラス製のルツボとすると、得られる単
結晶が金属不純物量の少ないものとなるので、金属不純
物量が核となって発生する欠陥を減らすことができ、当
然ライフタイムの向上も望めることになる。
【００１６】なお、通常ＣＺ法によるシリコンウエハ−
では単結晶中の不純物や工程中の汚染を除去するため
に、酸素析出を意図的に行ないゲッタリングする、いわ
ゆるＩ・Ｇ効果を利用するのであるが、この酸素析出は
飽和量より多くの酸素をウエハ−中に入れてやらねばな
らず、欠陥の発生と表裏一体のものである。
では単結晶中の不純物や工程中の汚染を除去するため
に、酸素析出を意図的に行ないゲッタリングする、いわ
ゆるＩ・Ｇ効果を利用するのであるが、この酸素析出は
飽和量より多くの酸素をウエハ−中に入れてやらねばな
らず、欠陥の発生と表裏一体のものである。
【００１７】本発明は合成石英ガラス製のルツボを使用
することによってウエハ−中の金属不純物量と酸素量を
減らし、Ｉ・Ｇ効果を不要としたもので、これによれば
欠陥が非常に少なくなり、例えば64Ｍ、256 Ｍ、１Ｇと
いった高集積度ＩＣを製造した場合にも歩留りの低下が
抑えられ、ビットコストが安価になるという現状のブレ
−クスル−を行なう技術として、産業上非常に有用なも
のになるという有利性が与えられる。なお、図１は各工
程における金属不純物の汚染とゲッタリング効果との相
殺効果を示したものであり、本発明の方法によれば酸素
量が少ないために１・Ｇ効果は余り期待できないが、工
程による汚染が少ないために結果としてライフタイムは
低下しない。
することによってウエハ−中の金属不純物量と酸素量を
減らし、Ｉ・Ｇ効果を不要としたもので、これによれば
欠陥が非常に少なくなり、例えば64Ｍ、256 Ｍ、１Ｇと
いった高集積度ＩＣを製造した場合にも歩留りの低下が
抑えられ、ビットコストが安価になるという現状のブレ
−クスル−を行なう技術として、産業上非常に有用なも
のになるという有利性が与えられる。なお、図１は各工
程における金属不純物の汚染とゲッタリング効果との相
殺効果を示したものであり、本発明の方法によれば酸素
量が少ないために１・Ｇ効果は余り期待できないが、工
程による汚染が少ないために結果としてライフタイムは
低下しない。
【００１８】本発明の高集積度メモリ基板の製造方法は
上記した合成石英ガラス製ルツボを使用してMCZ 法によ
り引上げて得たシリコン単結晶をスライスすることによ
って製造したシリコンウエハ−を高集積度メモリ基板と
して使用するものであり、これによればこのシリコンウ
エハ−がOSF 欠陥の少なく、均一でライフタイムの向上
されたものとなるので、この高集積度メモリ基板には製
造歩留を向上するという有利性が与えられるがこの高集
積度メモリ基板の製造方法には前記したシリコン単結晶
からこれをウエハ−化する工程、このウエハ−に酸化膜
を形成する工程、これにド−プ剤をド−ピングする工程
などが必要であり、このときに使用する各種治具、拡散
チュ−ブなどを従来公知の金属製品、天然石英ガラス製
品とするとこれらとの接触によって不純物が導入される
ので、これらの器具も前記した合成石英ガラス製のもの
とすることがよく、これによれば目的とする高集積度メ
モリ基板を高純度のものとして得ることができる。
上記した合成石英ガラス製ルツボを使用してMCZ 法によ
り引上げて得たシリコン単結晶をスライスすることによ
って製造したシリコンウエハ−を高集積度メモリ基板と
して使用するものであり、これによればこのシリコンウ
エハ−がOSF 欠陥の少なく、均一でライフタイムの向上
されたものとなるので、この高集積度メモリ基板には製
造歩留を向上するという有利性が与えられるがこの高集
積度メモリ基板の製造方法には前記したシリコン単結晶
からこれをウエハ−化する工程、このウエハ−に酸化膜
を形成する工程、これにド−プ剤をド−ピングする工程
などが必要であり、このときに使用する各種治具、拡散
チュ−ブなどを従来公知の金属製品、天然石英ガラス製
品とするとこれらとの接触によって不純物が導入される
ので、これらの器具も前記した合成石英ガラス製のもの
とすることがよく、これによれば目的とする高集積度メ
モリ基板を高純度のものとして得ることができる。
【００１９】
【実施例】つぎに本発明の実施例、比較例をあげる。 実施例 1)合成石英ガラス製ルツボの製造 ５リットルのSUS 製丸型連続フラスコの内面をテトラフ
ルオロエチレン樹脂でコ−ティングした反応器に、アン
モニア水27リットル／時とメチルシリケ−ト24.5リット
ル／時とを滴下してコロイダルシリカを生成させ、この
シリカを遠心脱水器で脱水してから超純水で４回洗浄し
た。
ルオロエチレン樹脂でコ−ティングした反応器に、アン
モニア水27リットル／時とメチルシリケ−ト24.5リット
ル／時とを滴下してコロイダルシリカを生成させ、この
シリカを遠心脱水器で脱水してから超純水で４回洗浄し
た。
【００２０】ついでこのシリカを石英ルツボに入れ、電
気炉中で室温より昇温して300 ℃３時間、800 ℃３時
間、1,000 ℃３時間、各温度への昇温時間をそれぞれ0.
5、４、２時間として空気中加熱処理したのち、これをカ
−ボン型に入れ、減圧下に室温より昇温して1,200 ℃２
時間、1,500 ℃３時間、1,750 ℃１時間、各温度への昇
温時間をそれぞれ２，２，２時間として昇温加熱して合
成石英ガラスとし、得られたインゴットを20重量％のHF
で１時間洗浄し、乾燥後ジョ−クラッシャ−とデスクミ
ルで粉砕し、篩別して45〜60メッシュのものを調製した
のち、20重量HClで酸洗浄し、パイン油で浮遊選鉱して
から５重量％のHFで15分間洗浄し、1,050℃で加熱処理
し、磁力選鉱機にかけて合成石英ガラス粉とした。
気炉中で室温より昇温して300 ℃３時間、800 ℃３時
間、1,000 ℃３時間、各温度への昇温時間をそれぞれ0.
5、４、２時間として空気中加熱処理したのち、これをカ
−ボン型に入れ、減圧下に室温より昇温して1,200 ℃２
時間、1,500 ℃３時間、1,750 ℃１時間、各温度への昇
温時間をそれぞれ２，２，２時間として昇温加熱して合
成石英ガラスとし、得られたインゴットを20重量％のHF
で１時間洗浄し、乾燥後ジョ−クラッシャ−とデスクミ
ルで粉砕し、篩別して45〜60メッシュのものを調製した
のち、20重量HClで酸洗浄し、パイン油で浮遊選鉱して
から５重量％のHFで15分間洗浄し、1,050℃で加熱処理
し、磁力選鉱機にかけて合成石英ガラス粉とした。
【００２１】つぎにこの合成石英ガラス粉を回転する成
形用型内に供給して厚さ14mmの粉体層を形成させ、ア−
ク放電によって内部から溶融させ、15分後にさらにこの
型内に合成石英ガラスを供給して内面に厚さ１mmの透明
層を形成させてルツボを作り、この外壁未溶融部を除去
し、カッティングにより高さを揃えて合成石英ガラス製
ルツボを作ったが、このルツボにおける各金属の分析結
果は表２に示したとおりのものとなった。
形用型内に供給して厚さ14mmの粉体層を形成させ、ア−
ク放電によって内部から溶融させ、15分後にさらにこの
型内に合成石英ガラスを供給して内面に厚さ１mmの透明
層を形成させてルツボを作り、この外壁未溶融部を除去
し、カッティングにより高さを揃えて合成石英ガラス製
ルツボを作ったが、このルツボにおける各金属の分析結
果は表２に示したとおりのものとなった。
【００２２】2)合成石英ガラス製治具および拡散チュ−
ブの製造 前記したルツボの製造時に使用された電気炉で加熱処理
されたシリカ粉を150〜200 メッシュに篩別しした後、
カ−ボン型に詰めて電気炉内に設置し、上部より加重を
かけてヘリウムガス中で1,250 ℃に３時間加熱したのち
１×10-3ト−ルまで減圧し、急速に1,650 ℃まで昇温し
て２時間保持し、放冷して合成石英ガラスを作ったとこ
ろ、このものはIRで測定しても3,600cm-1 での吸収は認
められないことからOH基を有しないものであった。つぎ
にこの合成石英ガラスを常法により加工して各種治具お
よび拡散チュ−ブを作り、これを次工程で使用した。
ブの製造 前記したルツボの製造時に使用された電気炉で加熱処理
されたシリカ粉を150〜200 メッシュに篩別しした後、
カ−ボン型に詰めて電気炉内に設置し、上部より加重を
かけてヘリウムガス中で1,250 ℃に３時間加熱したのち
１×10-3ト−ルまで減圧し、急速に1,650 ℃まで昇温し
て２時間保持し、放冷して合成石英ガラスを作ったとこ
ろ、このものはIRで測定しても3,600cm-1 での吸収は認
められないことからOH基を有しないものであった。つぎ
にこの合成石英ガラスを常法により加工して各種治具お
よび拡散チュ−ブを作り、これを次工程で使用した。
【００２３】3)シリコン単結晶の製造 上記のようにして得た18インチの合成石英ガラス製ルツ
ボをアンモニア一過酸化水素溶液およびフッ酸水溶液で
洗浄したのち超純水で洗浄して引上げ機に設置し、これ
に高純度のシリコン多結晶60kgを装入し、アルゴンガス
雰囲気の常圧下に加熱して多結晶シリコンを融解し、こ
の融液に3,000 Ｇの磁場をかけてからこれにシリコン種
結晶を接触させてシリコン単結晶を引上げた。ついで、
このようにして成長させたシリコン単結晶を取り外し、
厚さ0.5mm にスライスし、鏡面仕上げてシリコンウエハ
−を作成し、このウエハ−の金属不純物の量をしらべた
ところ、表２に示したとおりの結果が得られた。
ボをアンモニア一過酸化水素溶液およびフッ酸水溶液で
洗浄したのち超純水で洗浄して引上げ機に設置し、これ
に高純度のシリコン多結晶60kgを装入し、アルゴンガス
雰囲気の常圧下に加熱して多結晶シリコンを融解し、こ
の融液に3,000 Ｇの磁場をかけてからこれにシリコン種
結晶を接触させてシリコン単結晶を引上げた。ついで、
このようにして成長させたシリコン単結晶を取り外し、
厚さ0.5mm にスライスし、鏡面仕上げてシリコンウエハ
−を作成し、このウエハ−の金属不純物の量をしらべた
ところ、表２に示したとおりの結果が得られた。
【００２４】4)ウエハ−の熱処理工程 つぎに上記のようにしてシリコンウエハ−を用いて高集
積度メモリ器具を製造することとし、 Ａ工程・・・ウエハ−化工程 Ｂ工程・・・酸化膜形成（O2雰囲気中1,000 ℃×１時
間） Ｃ工程・・・ド−ピング(BCl2 雰囲気中1,100 ℃×１０
時間） Ｄ工程・・・ド−ピング（ 〃 〃 〃
） を前記した2)工程で得た治具および拡散チュ−ブを用い
て行ない、このウエハ−によるデバイス製造工程や熱処
理工程において、このウエハ−がULSIとして使用できる
か否かをしらべ、この工程汚染をウエハ−のライフタイ
ムを測定することで評価したところ、図１に示した結果
が得られた。
積度メモリ器具を製造することとし、 Ａ工程・・・ウエハ−化工程 Ｂ工程・・・酸化膜形成（O2雰囲気中1,000 ℃×１時
間） Ｃ工程・・・ド−ピング(BCl2 雰囲気中1,100 ℃×１０
時間） Ｄ工程・・・ド−ピング（ 〃 〃 〃
） を前記した2)工程で得た治具および拡散チュ−ブを用い
て行ない、このウエハ−によるデバイス製造工程や熱処
理工程において、このウエハ−がULSIとして使用できる
か否かをしらべ、この工程汚染をウエハ−のライフタイ
ムを測定することで評価したところ、図１に示した結果
が得られた。
【００２５】すなわち、従来、不純物のゲッタリングは
エクストリンシック・ゲッタリング(EG)やイントリンシ
ック・ゲッタリング(IG)を利用して行なわねばならなか
ったのであるが、本発明のシリコンウエハ−は超高純度
でかつ欠陥が極めて少ないので混入する酸素量によるイ
ントリンシック・ゲッタリング効果で十分であることが
確認された。
エクストリンシック・ゲッタリング(EG)やイントリンシ
ック・ゲッタリング(IG)を利用して行なわねばならなか
ったのであるが、本発明のシリコンウエハ−は超高純度
でかつ欠陥が極めて少ないので混入する酸素量によるイ
ントリンシック・ゲッタリング効果で十分であることが
確認された。
【００２６】比較例 実施例で使用した合成石英ガラス製ルツボをその金属不
純物含有量が表２に示したとおりである天然石英ガラス
製のルツボとし、このルツボを使用したシリコン単結晶
の引上げをCZ法で行ない、これをスライスしてウエハ−
を作ったところ、この金属不純物含有量が表２に示した
とおりであり、さらにこのシリコン単結晶のウエハ−化
およびこのウエハ−を使用して高集積度メモリ基板を製
造する方法に使用する治具および拡散チュ−ブを従来公
知の天然石英ガラスから作られたものを使用したほかは
実施例と同じ方法で高集積度メモリ基板を作り、そのと
きのシリコンウエハ−がULSIとして使用し得るか否かを
しらべたところ、図１に示したとおりの結果が得られ
た。なお、この場合に使用した治具および拡散チュ−ブ
についてそのOH基量をしらべたところ、このものはIRで
の3,600 -1cmに吸収が認められ、このものはOH基を含む
ものであった。
純物含有量が表２に示したとおりである天然石英ガラス
製のルツボとし、このルツボを使用したシリコン単結晶
の引上げをCZ法で行ない、これをスライスしてウエハ−
を作ったところ、この金属不純物含有量が表２に示した
とおりであり、さらにこのシリコン単結晶のウエハ−化
およびこのウエハ−を使用して高集積度メモリ基板を製
造する方法に使用する治具および拡散チュ−ブを従来公
知の天然石英ガラスから作られたものを使用したほかは
実施例と同じ方法で高集積度メモリ基板を作り、そのと
きのシリコンウエハ−がULSIとして使用し得るか否かを
しらべたところ、図１に示したとおりの結果が得られ
た。なお、この場合に使用した治具および拡散チュ−ブ
についてそのOH基量をしらべたところ、このものはIRで
の3,600 -1cmに吸収が認められ、このものはOH基を含む
ものであった。
【００２７】
【表２】
【００２８】
【発明の効果】本発明は高集積度メモリ基板の製造方法
に関するものであり、これは前記したように合成石英ガ
ラス製ルツボを使用してMCZ 法により引上げたシリコン
単結晶を高集積度メモリ基板として使用してなることを
特徴とするものであり、ここに使用される合成石英ガラ
ス製ルツボはアルコキシシランの加水分解重縮合によっ
て得た非晶質のコロイダルシリカの焼結体からなるもの
とするものであるが、これによればこの合成石英ガラス
製ルツボに含有される金属不純物がAl、 Fe100ppb以下C
r、 Niが50ppb 以下のものとされるし、このルツボを使
用したシリコン単結晶の引上げがMCZ 法が行なわれるの
で、ここに得られるシリコン単結晶をスライスして得ら
れるシリコンウエハ−は高純度でOSF 欠陥が少なく均一
で、ライフタイムの向上されたものとなり、したがって
これを使用した高集積度メモリ基板には製造歩留の向上
という有利性が与えられる。
に関するものであり、これは前記したように合成石英ガ
ラス製ルツボを使用してMCZ 法により引上げたシリコン
単結晶を高集積度メモリ基板として使用してなることを
特徴とするものであり、ここに使用される合成石英ガラ
ス製ルツボはアルコキシシランの加水分解重縮合によっ
て得た非晶質のコロイダルシリカの焼結体からなるもの
とするものであるが、これによればこの合成石英ガラス
製ルツボに含有される金属不純物がAl、 Fe100ppb以下C
r、 Niが50ppb 以下のものとされるし、このルツボを使
用したシリコン単結晶の引上げがMCZ 法が行なわれるの
で、ここに得られるシリコン単結晶をスライスして得ら
れるシリコンウエハ−は高純度でOSF 欠陥が少なく均一
で、ライフタイムの向上されたものとなり、したがって
これを使用した高集積度メモリ基板には製造歩留の向上
という有利性が与えられる。
【図１】図は実施例および比較例で得られたシリコンウ
エハ−の物性調査結果を示したものである。
エハ−の物性調査結果を示したものである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成３年１１月２２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】これはこの合成石英ガラスを従来公知の四
塩化けい素を水素火炎中での火炎加水分解でシリカ微粒
子とし、これを溶融して石英ガラスとすると、得られる
石英ガラスがＯＨ基量が１，０００ｐｐｍ以上のものと
なって高温粘性の低いものとなり、真空中の高温で変
形、発泡するという不利をもつものであるために、本発
明には使用することができないし、上記したゾルーゲル
法でもこのシリカをゲルとすると細孔が小さくて低い温
度で閉孔化するためにこれがガスや水を含んだものとな
るので、結晶化によって脱ガス、脱水するのであるが、
これには結晶化工程で不純物が混入されるのでよくな
い。しかし、このシリカをコロイダルシリカとするとこ
のものは細孔が大きく、加熱により容易に脱水、脱ガス
することができるので結晶化は不要で不純物も入らない
し、この金属不純物量も原料としてのアルコキシシラン
を充分精製すればこの不純物量をＡｌ、Ｆｅが１００ｐ
ｐｂ以下、Ｎｉ、Ｃｒが５０ｐｐｂ以下、Ｂ，Ｐが１０
ｐｐｂ以下のものとすることができ、さらには１，４０
０℃における粘性値が１０１０ポイズ以上のものとする
ことができるという有利性が与えられるからである。
塩化けい素を水素火炎中での火炎加水分解でシリカ微粒
子とし、これを溶融して石英ガラスとすると、得られる
石英ガラスがＯＨ基量が１，０００ｐｐｍ以上のものと
なって高温粘性の低いものとなり、真空中の高温で変
形、発泡するという不利をもつものであるために、本発
明には使用することができないし、上記したゾルーゲル
法でもこのシリカをゲルとすると細孔が小さくて低い温
度で閉孔化するためにこれがガスや水を含んだものとな
るので、結晶化によって脱ガス、脱水するのであるが、
これには結晶化工程で不純物が混入されるのでよくな
い。しかし、このシリカをコロイダルシリカとするとこ
のものは細孔が大きく、加熱により容易に脱水、脱ガス
することができるので結晶化は不要で不純物も入らない
し、この金属不純物量も原料としてのアルコキシシラン
を充分精製すればこの不純物量をＡｌ、Ｆｅが１００ｐ
ｐｂ以下、Ｎｉ、Ｃｒが５０ｐｐｂ以下、Ｂ，Ｐが１０
ｐｐｂ以下のものとすることができ、さらには１，４０
０℃における粘性値が１０１０ポイズ以上のものとする
ことができるという有利性が与えられるからである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】本発明は合成石英ガラス製のルツボを使用
することによってウエハー中の金属不純物量と酸素量を
減らし、Ｉ・Ｇ効果を不要としたもので、これによれば
欠陥が非常に少なくなり、例えば６４Ｍ、２５６Ｍ、１
Ｇといった高集積度ＩＣを製造した場合にも歩留りの低
下が抑えられ、ピットコストが安価になるという現状の
ブレークスルーを行なう技術として、産業上非常に有用
なものになるという有利性が与えられる。なお、図１は
各工程における金属不純物の汚染とゲッタリング効果と
の相殺効果を示したものであり、本発明の方法によれば
酸素量が少ないためにＩ・Ｇ効果は余り期待できない
が、工程による汚染が少ないために結果としてライフタ
イムは低下しない。
することによってウエハー中の金属不純物量と酸素量を
減らし、Ｉ・Ｇ効果を不要としたもので、これによれば
欠陥が非常に少なくなり、例えば６４Ｍ、２５６Ｍ、１
Ｇといった高集積度ＩＣを製造した場合にも歩留りの低
下が抑えられ、ピットコストが安価になるという現状の
ブレークスルーを行なう技術として、産業上非常に有用
なものになるという有利性が与えられる。なお、図１は
各工程における金属不純物の汚染とゲッタリング効果と
の相殺効果を示したものであり、本発明の方法によれば
酸素量が少ないためにＩ・Ｇ効果は余り期待できない
が、工程による汚染が少ないために結果としてライフタ
イムは低下しない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】ついでこのシリカを石英ルツボに入れ、電
気炉中で室温より昇温して３００℃３時間、８００℃３
時間、１，０００℃３時間、各温度への昇温時間をそれ
ぞれ０．５、４、２時間として空気中加熱処理したの
ち、これをカーボン型に入れ、減圧下に室温より昇温し
て１，２００℃２時間、１，５００℃３時間、１，７５
０℃１時間、各温度への昇温時間をそれぞれ２，２，２
時間として昇温加熱して合成石英ガラスとし、得られた
インゴットを２０重量％のＨＦで１時間洗浄し、乾燥後
ジョークラッシャーとデスクミルで粉砕し、篩別して４
５〜６０メッシュのものを調製したのち、２０重量％の
ＨＣｌで酸洗浄し、パイン油で浮遊選鉱してから５重量
％のＨＦで１５分間洗浄し、１，０５０℃で加熱処理
し、磁力選鉱機にかけて合成石英ガラス粉とした。
気炉中で室温より昇温して３００℃３時間、８００℃３
時間、１，０００℃３時間、各温度への昇温時間をそれ
ぞれ０．５、４、２時間として空気中加熱処理したの
ち、これをカーボン型に入れ、減圧下に室温より昇温し
て１，２００℃２時間、１，５００℃３時間、１，７５
０℃１時間、各温度への昇温時間をそれぞれ２，２，２
時間として昇温加熱して合成石英ガラスとし、得られた
インゴットを２０重量％のＨＦで１時間洗浄し、乾燥後
ジョークラッシャーとデスクミルで粉砕し、篩別して４
５〜６０メッシュのものを調製したのち、２０重量％の
ＨＣｌで酸洗浄し、パイン油で浮遊選鉱してから５重量
％のＨＦで１５分間洗浄し、１，０５０℃で加熱処理
し、磁力選鉱機にかけて合成石英ガラス粉とした。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】２）合成石英ガラス製治具および拡散チュ
ーブの製造 前記したルツボの製造時に使用された電気炉で加熱処理
されたシリカ粉を１５０〜２００メッシュに篩別した
後、カーボン型に詰めて電気炉内に設置し、上部より加
重をかけてヘリウムガス中で１，２５０℃に３時間加熱
したのち１×１０−３トールまで減圧し、急速に１，６
５０℃まで昇温して２時間保持し、放冷して合成石英ガ
ラスを作ったところ、このものはＩＲで測定しても３，
６００ｃｍ−１での吸収は認められないことからＯＨ基
を有しないものであった。つぎにこの合成石英ガラスを
常法により加工して各種治具および拡散チューブを作
り、これを次工程で使用した。
ーブの製造 前記したルツボの製造時に使用された電気炉で加熱処理
されたシリカ粉を１５０〜２００メッシュに篩別した
後、カーボン型に詰めて電気炉内に設置し、上部より加
重をかけてヘリウムガス中で１，２５０℃に３時間加熱
したのち１×１０−３トールまで減圧し、急速に１，６
５０℃まで昇温して２時間保持し、放冷して合成石英ガ
ラスを作ったところ、このものはＩＲで測定しても３，
６００ｃｍ−１での吸収は認められないことからＯＨ基
を有しないものであった。つぎにこの合成石英ガラスを
常法により加工して各種治具および拡散チューブを作
り、これを次工程で使用した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡部 弘行 新潟県中頚城郡頚城村大字西福島28番地の １ 信越化学工業株式会社合成技術研究所 内 (72)発明者 滝田 政俊 新潟県中頚城郡頚城村大字西福島28番地の １ 信越化学工業株式会社合成技術研究所 内 (72)発明者 松村 光男 福井県武生市北府２丁目13番60号 信越石 英株式会社武生工場内 (72)発明者 松井 宏 福井県武生市北府２丁目13番60号 信越石 英株式会社武生工場内 (72)発明者 古瀬 信一 福島県西白河郡西郷村小田倉字大平150番 地 信越半導体株式会社白河工場内
Claims (5)
- 【請求項１】合成石英ガラス製ルツボを使用してMCZ 法
により引上げたシリコン単結晶を高集積度メモリ基板と
して使用してなることを特徴とする高集積度メモリ基板
の製造方法。 - 【請求項２】合成石英ガラス製ルツボを構成する合成石
英ガラスがアルコキシシランの加水分解重縮合によって
得たコロイダルシリカの焼結物で非晶質のものである請
求項１に記載した高集積度メモリ基板の製造方法。 - 【請求項３】合成石英ガラス製ルツボの表面および合成
層の金属不純物含有量がFe100ppb以下、Ni、 Cr50ppb 以
下であり、その合成石英ガラス層がルツボ内面より少な
くとも0.5mm 以上積層されている請求項１に記載した高
集積度メモリ基板の製造方法。 - 【請求項４】合成石英ガラス製ルツボ形成時における合
成石英ガラス溶融用の加熱電極がハロゲン純化品とされ
る請求項１に記載した高集積度メモリ基板の製造方法。 - 【請求項５】高集積度メモリ基板製造工程に使用される
石英ガラス部材が請求項３に記載した純度を有するもの
であり、かつ実質的にOH基を含有しないものである請求
項１または３に記載した高集積度メモリ基板の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24515391A JPH0562869A (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 高集積度メモリ基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24515391A JPH0562869A (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 高集積度メモリ基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0562869A true JPH0562869A (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=17129407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24515391A Pending JPH0562869A (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 高集積度メモリ基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0562869A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6363098B1 (en) | 1999-09-30 | 2002-03-26 | Toshiba Ceramics Co., Ltd. | Carbon electrode for melting quartz glass and method of fabricating thereof |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57188497A (en) * | 1981-05-11 | 1982-11-19 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Container for pulling up silicon single crystal |
| JPS59137325A (ja) * | 1983-01-27 | 1984-08-07 | ワツカ−・ヘミトロニク・ゲゼルシヤフト・フユア・エレクトロニク・グルントシユトツフエ・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 高純度合成石英ガラスからなる物品の製法 |
| JPH0283224A (ja) * | 1988-09-19 | 1990-03-23 | Chisso Corp | 合成石英ガラス粉末の製造方法 |
-
1991
- 1991-08-30 JP JP24515391A patent/JPH0562869A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57188497A (en) * | 1981-05-11 | 1982-11-19 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Container for pulling up silicon single crystal |
| JPS59137325A (ja) * | 1983-01-27 | 1984-08-07 | ワツカ−・ヘミトロニク・ゲゼルシヤフト・フユア・エレクトロニク・グルントシユトツフエ・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 高純度合成石英ガラスからなる物品の製法 |
| JPH0283224A (ja) * | 1988-09-19 | 1990-03-23 | Chisso Corp | 合成石英ガラス粉末の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6363098B1 (en) | 1999-09-30 | 2002-03-26 | Toshiba Ceramics Co., Ltd. | Carbon electrode for melting quartz glass and method of fabricating thereof |
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