JPH0562984A - 半導体結晶の熱処理方法 - Google Patents

半導体結晶の熱処理方法

Info

Publication number
JPH0562984A
JPH0562984A JP3224068A JP22406891A JPH0562984A JP H0562984 A JPH0562984 A JP H0562984A JP 3224068 A JP3224068 A JP 3224068A JP 22406891 A JP22406891 A JP 22406891A JP H0562984 A JPH0562984 A JP H0562984A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crystals
oxygen
crystal
infrared absorption
silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP3224068A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2582491B2 (ja
Inventor
Yoshimi Shirakawa
良美 白川
Hiroshi Kaneda
寛 金田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP3224068A priority Critical patent/JP2582491B2/ja
Priority to US07/846,061 priority patent/US5286658A/en
Priority to EP92103604A priority patent/EP0502471A3/en
Priority to KR1019920003653A priority patent/KR960000952B1/ko
Publication of JPH0562984A publication Critical patent/JPH0562984A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2582491B2 publication Critical patent/JP2582491B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、半導体結晶の熱処理方法に関し、
シリコン結晶中での酸素析出量を高精度で制御すること
ができ、ゲッタリング能力のばらつきを抑える事ができ
る半導体結晶の熱処理方法を提供することを目的とす
る。 【構成】 不純物炭素濃度が1 ppm以上であるシリコン
結晶中の欠陥状態を液体窒素温度以下の低温測定で1000
〜1120cm-1帯に現れる赤外吸収ピーク強度を比較するこ
とによって結晶を選別し、選別された該結晶の内、同一
分類に属する結晶のみ、またはお互いに近い分類に属す
る結晶のみを熱処理することを特徴とするように構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体結晶の熱処理方
法に係り、詳しくは、半導体デバイスの製造工程におけ
るシリコン結晶基板の不純物酸素析出のための熱処理工
程に関する。近年、半導体デバイスに用いられるシリコ
ン結晶は過飽和の不純物酸素を含んでおり、この過飽和
の不純物酸素を含んでいる結晶の熱処理を施すと酸素が
シリコン酸化物として析出してくる。この析出物による
欠陥がシリコン結晶に混入される金属不純物等をゲッタ
リングすることはよく知られており、このゲッタリング
特性は実際のデバイスにも積極的に利用されている。こ
のため、シリコン基板中での酸素析出量を精度良く制御
することが重要となっている。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体製品に使用されているシリ
コン基板には炭素濃度が低い低炭素シリコン結晶が主流
となっているが、炭素が結晶中に含まれることによって
デバイスに悪影響を与えるか否かは未だよく解明されて
いない。シリコン結晶中に不純物炭素が含有されている
と、酸素析出を加速することができることが知られてお
り、酸素濃度が低い低酸素シリコン結晶の酸素析出を行
う際には有効な手段となっている利点がある他、酸素濃
度が高い高酸素シリコン結晶においても熱処理時間を短
縮させることができるという利点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のシリコン結晶の熱処理方法では、シリコン結晶
が受ける熱履歴が異なると、シリコン結晶中に発生する
酸素析出量がばらついてしまうため、シリコン結晶中で
の酸素析出量を精度良く制御し難いという問題があっ
た。このため、個々の基板でゲッタリング能力が異なる
原因となっていた。
【0004】そこで本発明は、シリコン結晶中での酸素
析出量を高精度で制御することができる半導体結晶の熱
処理方法を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体結晶
の熱処理方法は上記目的達成のため、不純物炭素濃度が
1 ppm以上であるシリコン結晶中の欠陥状態を液体窒素
温度以下の低温測定で1000〜1120cm-1帯に現れる赤外吸
収ピーク強度を比較することによって結晶を選別し、選
別された該結晶の内、同一分類に属する結晶のみ、また
はお互いに近い分類に属する結晶のみを熱処理するもの
である。
【0006】本発明においては、前記シリコン結晶の選
別を熱処理経過時間に対する赤外吸収ピーク強度の大小
の比較により行うようにしてもよい。本発明において、
不純物炭素濃度の下限を1 ppmとしたのはシリコン結晶
中のC−O複合体による吸収ピークを検出できる下限の
測定限界であり、上限は固溶限以下であればよい。
【0007】
【作用】シリコン結晶中での酸素析出量のばらつきは、
そのシリコン結晶の受けた熱履歴が異なるために結晶欠
陥の状態が異なることに起因している。炭素を含まない
シリコン結晶の場合、この結晶欠陥の違いを観察するこ
とは非常に困難であるため、本発明では結晶欠陥の状態
の違いを観察することができる炭素含有のシリコン結晶
を対象にして以下説明する。
【0008】まず、炭素濃度が高い高炭素シリコン結晶
における酸素析出のプロセスについて説明する。図1は
格子間酸素が置換型炭素に接近して炭素酸素複合体を形
成する様子を示す図である。シリコン結晶中では炭素原
子は置換型不純物として格子点を占有し、酸素原子はシ
リコン結合の格子間に位置している。そして、図1に示
す如く、この格子間酸素は熱処理をすることによって置
換型炭素に接近して炭素酸素複合体欠陥を形成し、更
に、この複合体欠陥に酸素が集まって酸素の析出が生じ
る。この炭素酸素複合体欠陥は赤外吸収法で観測するこ
とができる。なお、炭素を含有しないシリコン結晶では
炭素酸素複合体欠陥を赤外吸収法で観測することができ
ないため、そのデータからどのような熱履歴を受けたか
を観測することができない。
【0009】次に、図2は酸素濃度20 ppm、炭素濃度5
ppmのシリコン結晶を 500℃(12時間) という低温で熱
処理した後、液体ヘリウム温度で測定した赤外吸収スペ
クトルを示す図である。図中の赤外吸収ピークA0 、A
1 、A2 、A3 、B0 、B1 、B2 、B3 はC−On
合体(1個の炭素原子とn個の酸素原子とからなる複合
体欠陥)に起因して生じるものであり、ここでは同じ吸
収帯付近に集まっているピークをA群(A0 〜A3 )と
B群(B0 〜B3 )の2グループに分類することができ
る。
【0010】次は、図3は同じ結晶を 750℃(1時間)
という高温で熱処理した後、液体ヘリウム温度で測定し
た赤外吸収スペクトルを示す図である。ここでのピーク
1 はC−O1 複合体による吸収ピークであり、ピーク
1 以外の吸収ピークは 750℃という高温熱処理でほと
んど消失してしまうことが判る。なお、ここでの結晶中
の酸素と炭素の濃度積で基格化したA1 のピーク強度は
温度のみに依存した値になることは本発明者等の実験で
確認されており、このピークを用いた結晶評価法につい
ては報告されている。
【0011】そこで、本発明では図2に示す如くC−O
n 複合体に起因する1120〜1000cm-1帯の全赤外吸収ピー
クA0 〜A3 、B0 〜B3 を用いて結晶の熱履歴を評価
するものである。これらのピークは 600℃以下の低温度
領域で観察されるため、低温の熱履歴を有する結晶評価
に特に有効である。次に、図4、5は 500℃で等温熱処
理した際のA群、B群の赤外吸収ピークの経時変化を示
す図である。この図4、5から判るように、各吸収ピー
ク強度はアニール時間に対して各々異なる挙動を示すた
め、ピーク強度の逆転があるアニール時間で起こる。こ
のため、熱処理時間をピークの逆転が起こるアニール時
間で分割して、これらのピーク強度の大小を比較するこ
とでその結晶中の熱履歴(欠陥状態)をA群ではA1、
A2、A3、B群ではB1、B2、B3、B4という具
合に分類することができる。ここでのピークの経時変化
を 100時間以内で測定したのは、シリコン結晶が現実に
受けるアニール時間がほとんど 100時間以内で行われる
ことによるものである。
【0012】次に、図6(a)、(b)は各々の熱処理
時間帯におけるA群とB群の赤外吸収ピーク強度の大小
関係(順番)を示す図である。このように本発明では、
A群については熱処理の時間帯をA1、A2、A3の3
つに分類することができ、B群についてはB1、B2、
B3、B4の4つに分類することができる。このため、
この2種類の内、少なくとも何方か1つを使用すること
によってシリコン結晶の熱履歴(欠陥状態)を評価(分
類)することができる。従って、このように分類された
シリコン結晶の内、同一の分類に属する結晶のみ、また
はお互いに近い分類に属する結晶のみを熱処理すること
によって従来よりも高精度な酸素析出の制御を行うこと
ができ、Si基板のゲッタリング能力のばらつきを抑え
る事が出来る。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。1
つのシリコン結晶インゴットから2種類の試料結晶を取
り出したところ、これら2種類の試料の酸素濃度は約22
ppm、炭素濃度は6 ppmに揃っていた。しかしながら、
図6(a)で示した分類から、1つの試料はA1、もう
1つの試料はA2に属する結晶であった。これらの結晶
に実際の酸素析出熱処理( 550℃、3時間+1050℃、5
時間)を施したところ、酸素析出量で17%異なってい
た。(酸素析出量・・・A1結晶=12 ppm、A2結晶=
10ppm)この比較例に対し、本実施例では、不純物濃度
は同じであるが、異なるインゴットから取り出した試料
で、同じA1分類に属している2種類の試料に同じ酸素
析出熱処理を施して、その酸素析出量を調べるとその差
は5%以内に収まっていることが判った。
【0014】このように、本実施例では、炭素含有の試
料結晶を低温測定で赤外吸収ピーク強度を測定し比較す
ることによって結晶を選別し、選択された同じA1分類
に属している2種類の結晶のみを同じ酸素析出熱処理を
したため、上記比較例の場合と比較してその酸素析出量
差を17%→5%以内という具合に酸素析出量を高精度で
制御することができる。このため、基板のゲッタリング
能力のばらつきを抑える事が出来る。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、シリコン結晶中での酸
素析出量を高精度で制御することができ、ゲッタリング
能力のばらつきを抑える事ができ、半導体デバイスの品
質向上、生産安定に大きく寄与させることができるとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】格子間酸素が置換型炭素に接近して炭素酸素複
合体を形成する様子を示す図である。
【図2】炭素含有シリコン結晶を低温( 500℃) で熱処
理した後、液体ヘリウム温度で測定した赤外吸収スペク
トルを示す図である。
【図3】炭素含有シリコン結晶を高温( 750℃) で熱処
理した後、液体ヘリウム温度で測定した赤外吸収スペク
トルを示す図である。
【図4】500℃で等温熱処理した際のA群の赤外吸収ピ
ークの経時変化を示す図である。
【図5】500℃で等温熱処理した際のB群の赤外吸収ピ
ークの経時変化を示す図である。
【図6】各熱処理時間帯におけるA群とB群の赤外吸収
ピーク強度の大小関係を示す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不純物炭素濃度が1 ppm以上であるシリ
    コン結晶中の欠陥状態を液体窒素温度以下の低温測定で
    1000〜1120cm-1帯に現れる赤外吸収ピークの強度を比較
    することによって結晶を選別し、選別された該結晶の
    内、同一分類に属する結晶のみ、またはお互いに近い分
    類に属する結晶のみを熱処理することを特徴とする半導
    体結晶の熱処理方法。
  2. 【請求項2】 前記シリコン結晶の選別を熱処理経過時
    間に対する赤外吸収ピーク強度の大小の比較により行う
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体結晶の熱処理方
    法。
JP3224068A 1991-03-05 1991-09-04 半導体結晶の熱処理方法 Expired - Fee Related JP2582491B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3224068A JP2582491B2 (ja) 1991-09-04 1991-09-04 半導体結晶の熱処理方法
US07/846,061 US5286658A (en) 1991-03-05 1992-03-05 Process for producing semiconductor device
EP92103604A EP0502471A3 (en) 1991-03-05 1992-03-05 Intrinsic gettering of a silicon substrate
KR1019920003653A KR960000952B1 (ko) 1991-03-05 1992-03-05 반도체 장치의 생산공정

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3224068A JP2582491B2 (ja) 1991-09-04 1991-09-04 半導体結晶の熱処理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0562984A true JPH0562984A (ja) 1993-03-12
JP2582491B2 JP2582491B2 (ja) 1997-02-19

Family

ID=16808068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3224068A Expired - Fee Related JP2582491B2 (ja) 1991-03-05 1991-09-04 半導体結晶の熱処理方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2582491B2 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6278549A (ja) * 1985-07-18 1987-04-10 マイクロシィ・インコーポレーテッド 放射感受性フイルム用現像液およびこれを用いる現像法
US6712646B2 (en) 2000-10-20 2004-03-30 Japan Aviation Electronics Industry, Limited High-speed transmission connector with a ground structure having an improved shielding function
US7311888B2 (en) 2002-10-08 2007-12-25 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Annealed wafer and method for manufacturing the same
JP2008122413A (ja) * 2008-01-10 2008-05-29 Fujitsu Ltd シリコン結晶の製造方法及びシリコンウェハの製造方法
DE102007029666A1 (de) 2007-06-27 2009-01-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats
JP2010169698A (ja) * 2010-05-12 2010-08-05 Fujitsu Ltd 窒素濃度測定方法及び窒素濃度測定用比例換算係数の算出方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6278549A (ja) * 1985-07-18 1987-04-10 マイクロシィ・インコーポレーテッド 放射感受性フイルム用現像液およびこれを用いる現像法
US6712646B2 (en) 2000-10-20 2004-03-30 Japan Aviation Electronics Industry, Limited High-speed transmission connector with a ground structure having an improved shielding function
US7311888B2 (en) 2002-10-08 2007-12-25 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Annealed wafer and method for manufacturing the same
DE102007029666A1 (de) 2007-06-27 2009-01-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats
DE102007029666B4 (de) * 2007-06-27 2011-03-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats
JP2008122413A (ja) * 2008-01-10 2008-05-29 Fujitsu Ltd シリコン結晶の製造方法及びシリコンウェハの製造方法
JP2010169698A (ja) * 2010-05-12 2010-08-05 Fujitsu Ltd 窒素濃度測定方法及び窒素濃度測定用比例換算係数の算出方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2582491B2 (ja) 1997-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100395391B1 (ko) 이상적인 산소 침전 실리콘 웨이퍼 및 그에 대한 산소 외부확산이 없는 방법
US20080102287A1 (en) Silicon wafer for igbt and method for producing same
JPS6255697B2 (ja)
Matsushita Thermally induced microdefects in Czochralski-grown silicon crystals
KR920018874A (ko) 반도체 장치의 생산공정
Newman et al. Radiation-enhanced diffusion of oxygen in silicon at room temperature
JPH0562984A (ja) 半導体結晶の熱処理方法
JPS63227026A (ja) シリコン結晶基板のゲツタリング方法
JP2936916B2 (ja) シリコン単結晶の品質評価方法
JP3811582B2 (ja) シリコン基板の熱処理方法およびその基板を用いたエピタキシャルウェーハの製造方法
JPH039078B2 (ja)
JP3896919B2 (ja) シリコンウエーハのNi汚染の評価方法
Tweet Precipitation of Cu in Ge. III. Quench effects in nearly perfect crystals
JPH0377330A (ja) シリコン単結晶ウェハーの加工方法
JPH11297704A (ja) 酸素析出物密度の評価方法
Hwang et al. Anomalous oxygen precipitation near the vacancy and interstitial boundary in CZ-Si wafers
JPH0714755A (ja) シリコン半導体基板及びその製造方法
KR100303699B1 (ko) 액체질소켄칭을이용한웨이퍼내의금속불순물분석방법
Kustov et al. Interaction between iron and point defects in silicon
JPH03183132A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH05326535A (ja) シリコンウエーハの処理方法
JPH02163646A (ja) Czシリコン結晶の酸素濃度測定方法
JP2023169790A (ja) シリコンウェーハの熱処理方法
CN115787097A (zh) 一种提升bmd密度的退火工艺
JP2020092169A (ja) シリコン単結晶基板中の窒素濃度評価方法

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19961008

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees