JPH0568099B2 - - Google Patents
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- JPH0568099B2 JPH0568099B2 JP57048014A JP4801482A JPH0568099B2 JP H0568099 B2 JPH0568099 B2 JP H0568099B2 JP 57048014 A JP57048014 A JP 57048014A JP 4801482 A JP4801482 A JP 4801482A JP H0568099 B2 JPH0568099 B2 JP H0568099B2
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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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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、半導体基板処理法に関するもので
あり、更に詳細には、特に表面粗のない半導体基
板処理法に関するものである。
あり、更に詳細には、特に表面粗のない半導体基
板処理法に関するものである。
たとえばシリコン結晶の場合、CCDなどのイ
メージセンサーにおいて、その基板として使用さ
れる結晶の積層欠陥が画像欠陥となるために、そ
の積層欠陥を除去するために莫大な研究がなされ
てきた。たとえば、結晶表面近くに存在する結晶
欠陥または結晶欠陥の発生核を、窒素ガス、アル
ゴンガスなどの不活性ガス中において熱処理する
ことにより除去できることは知られていた。すな
わち、シリコン結晶を高温の窒素ガス、アルゴン
ガス、水素ガス中でアニールする方法は実用化さ
れている。結晶欠陥や積層欠陥の除去は、高温処
理ほど早く、かつ、N2ガス中での処理が最も早
くできる。最近では、N2ガス中にHClを添加し
て積層欠陥の除去をより早くする方法が提案され
ている。
メージセンサーにおいて、その基板として使用さ
れる結晶の積層欠陥が画像欠陥となるために、そ
の積層欠陥を除去するために莫大な研究がなされ
てきた。たとえば、結晶表面近くに存在する結晶
欠陥または結晶欠陥の発生核を、窒素ガス、アル
ゴンガスなどの不活性ガス中において熱処理する
ことにより除去できることは知られていた。すな
わち、シリコン結晶を高温の窒素ガス、アルゴン
ガス、水素ガス中でアニールする方法は実用化さ
れている。結晶欠陥や積層欠陥の除去は、高温処
理ほど早く、かつ、N2ガス中での処理が最も早
くできる。最近では、N2ガス中にHClを添加し
て積層欠陥の除去をより早くする方法が提案され
ている。
しかしながら、N2、アルゴン、水素ガスまた
はHClを添加したN2ガス中での高温処理は、シ
リコン表面に粗（インホモジエニイーテイ）を生
じさせる原因にもなつている。また、1100℃以上
のN2ガス雰囲気中での熱処理は、すでに存在し
ている積層欠陥を収縮させ消滅させる効果はある
けれども、それ以上に多くの積層欠陥の発生核を
新たに形成することも知られている。
はHClを添加したN2ガス中での高温処理は、シ
リコン表面に粗（インホモジエニイーテイ）を生
じさせる原因にもなつている。また、1100℃以上
のN2ガス雰囲気中での熱処理は、すでに存在し
ている積層欠陥を収縮させ消滅させる効果はある
けれども、それ以上に多くの積層欠陥の発生核を
新たに形成することも知られている。
この発明は、前述した如き高温熱処理による結
晶表面の粗ならびに積層欠陥の発生核の形成とい
う従来技術の欠点を改善するとともに、従来法よ
り早く結晶欠陥、主に積層欠陥およびその発生核
を除去する方法を提供するものである。
晶表面の粗ならびに積層欠陥の発生核の形成とい
う従来技術の欠点を改善するとともに、従来法よ
り早く結晶欠陥、主に積層欠陥およびその発生核
を除去する方法を提供するものである。
この発明の方法は、150Å以下の厚さの酸化シ
リコン膜を表面に有しておりシリコン結晶からな
つている半導体基板を、ＮとＨとを構成元素とす
るガスを含む雰囲気中で熱処理することからなつ
ている。
リコン膜を表面に有しておりシリコン結晶からな
つている半導体基板を、ＮとＨとを構成元素とす
るガスを含む雰囲気中で熱処理することからなつ
ている。
この発明に係る方法に使用される雰囲気として
は、NH3やN2H4、N2H4・HClなどを含むガス
からなる雰囲気、またはこれらをN2、アルゴン
ガスなどの不活性ガスで希釈したものが使用され
る。
は、NH3やN2H4、N2H4・HClなどを含むガス
からなる雰囲気、またはこれらをN2、アルゴン
ガスなどの不活性ガスで希釈したものが使用され
る。
この発明に係る方法を次のようにして検討し
た。
た。
まず、シリコン結晶を、乾燥O2中にて1100℃
で16時間酸化して約60μｍの積層欠陥を有するシ
リコンウエーハーを形成した。この場合、SiO2
約が5500Åの厚さに成長した。
で16時間酸化して約60μｍの積層欠陥を有するシ
リコンウエーハーを形成した。この場合、SiO2
約が5500Åの厚さに成長した。
第１図に示すように、この試料を、NH3の分
圧を５Kg／cm2から10-3Kg／cm2まで変化させて1150
℃で４時間熱処理した。比較のために、HN3分
圧が零の条件下で試料を熱処理した。第１図中に
おいて曲線Ａで示すウエーハー表面にSiO2膜
（厚み5500Å）がある試料を用いて熱処理をした
場合には、NH3分圧が高くなるに従つて、積層
欠陥が成長していることが認められる。なお、曲
線Ｂで示すように表面にSiO2膜のないウエーハ
ーでは、NH3分圧（濃度）が高くなるにつれて
積層欠陥の収縮が急速に起ることが認められる。
1150℃で５時間NH3熱処理では、積層欠陥の完
全消滅がしばしば認められた。他方、この条件で
はN2熱処理では10時間以上を要していたので、
処理時間の大巾な短縮が可能である。
圧を５Kg／cm2から10-3Kg／cm2まで変化させて1150
℃で４時間熱処理した。比較のために、HN3分
圧が零の条件下で試料を熱処理した。第１図中に
おいて曲線Ａで示すウエーハー表面にSiO2膜
（厚み5500Å）がある試料を用いて熱処理をした
場合には、NH3分圧が高くなるに従つて、積層
欠陥が成長していることが認められる。なお、曲
線Ｂで示すように表面にSiO2膜のないウエーハ
ーでは、NH3分圧（濃度）が高くなるにつれて
積層欠陥の収縮が急速に起ることが認められる。
1150℃で５時間NH3熱処理では、積層欠陥の完
全消滅がしばしば認められた。他方、この条件で
はN2熱処理では10時間以上を要していたので、
処理時間の大巾な短縮が可能である。
次に、使用する試料におけるSiO2膜の厚みを
変えて、1150℃、1100℃および1050℃で４時間そ
れぞれ熱処理をして積層欠陥の長さを測定した。
その結果を第２図に示す。第２図において、曲線
Ｃは1150℃での熱処理、曲線Ｄは1100℃での熱処
理および曲線Ｅは1050℃での熱処理の場合をそれ
ぞれ示す。これらの結果から、ウエーハー表面の
SiO2膜の初期厚が約150Å以下でないと積層欠陥
を抑制する効果はなく、SiO2膜がない場合には
積層欠陥は生じないことが認められた。
変えて、1150℃、1100℃および1050℃で４時間そ
れぞれ熱処理をして積層欠陥の長さを測定した。
その結果を第２図に示す。第２図において、曲線
Ｃは1150℃での熱処理、曲線Ｄは1100℃での熱処
理および曲線Ｅは1050℃での熱処理の場合をそれ
ぞれ示す。これらの結果から、ウエーハー表面の
SiO2膜の初期厚が約150Å以下でないと積層欠陥
を抑制する効果はなく、SiO2膜がない場合には
積層欠陥は生じないことが認められた。
また、第２図において使用した試料を用いて、
初期SiO2膜厚および熱処理温度を変えた場合の
積層欠陥の密度（デンシテイ）を測定し、その結
果を第３図に示す。これらの結果からも、初期
SiO2膜厚が約150Å以下でないと積層欠陥が減少
しないことが判明した。
初期SiO2膜厚および熱処理温度を変えた場合の
積層欠陥の密度（デンシテイ）を測定し、その結
果を第３図に示す。これらの結果からも、初期
SiO2膜厚が約150Å以下でないと積層欠陥が減少
しないことが判明した。
更に、厚み5500ÅのSiO2膜を有するシリコン
結晶試料とSiO2膜を有しないシリコン結晶の試
料を用いて、NH3またはヒドラジン類での処理
時間、すなわち窒化処理時間と積層欠陥の長さと
の関係を調べた。その結果を第４図に示す。な
お、図中において、曲線Ｆ〜Ｉは厚さ5500Åの
SiO2膜を有するシリコン結晶試料についてのも
のであり、熱処理温度がそれぞれ、1050℃、1100
℃、1150℃および1200℃を示し、また曲線Ｊ〜Ｌ
はSiO2膜を有しないシリコン結晶の試料につい
てのものであり、熱処理温度がそれぞれ1050℃、
1100℃および1150℃を示す。第４図の結果によれ
ば、SiO2膜を有しないシリコン結晶では、熱処
理することにより、しかも高温、例えば1150℃な
いし1200℃で処理することにより、短い窒化処理
時間で積層欠陥の長さを短縮できるのに対して、
5500Å厚のSiO2膜を有するシリコン結晶では、
熱処理することにより、しかも1050℃で熱処理す
ることによつても積層欠陥の長さが逆に長くな
り、1150℃という高温では窒化処理時間が短くて
も積層欠陥の成長が急速に起ることが判明した。
すなわち、NH3などの高温雰囲気中で熱処理す
ることによつて、数十Åのシリコンオキシナイト
ライドがシリコン結晶表面に形成され、この膜が
保護膜となつて、そのシリコン結晶からなる半導
体基板の表面を平滑かつ清浄に保持している。
結晶試料とSiO2膜を有しないシリコン結晶の試
料を用いて、NH3またはヒドラジン類での処理
時間、すなわち窒化処理時間と積層欠陥の長さと
の関係を調べた。その結果を第４図に示す。な
お、図中において、曲線Ｆ〜Ｉは厚さ5500Åの
SiO2膜を有するシリコン結晶試料についてのも
のであり、熱処理温度がそれぞれ、1050℃、1100
℃、1150℃および1200℃を示し、また曲線Ｊ〜Ｌ
はSiO2膜を有しないシリコン結晶の試料につい
てのものであり、熱処理温度がそれぞれ1050℃、
1100℃および1150℃を示す。第４図の結果によれ
ば、SiO2膜を有しないシリコン結晶では、熱処
理することにより、しかも高温、例えば1150℃な
いし1200℃で処理することにより、短い窒化処理
時間で積層欠陥の長さを短縮できるのに対して、
5500Å厚のSiO2膜を有するシリコン結晶では、
熱処理することにより、しかも1050℃で熱処理す
ることによつても積層欠陥の長さが逆に長くな
り、1150℃という高温では窒化処理時間が短くて
も積層欠陥の成長が急速に起ることが判明した。
すなわち、NH3などの高温雰囲気中で熱処理す
ることによつて、数十Åのシリコンオキシナイト
ライドがシリコン結晶表面に形成され、この膜が
保護膜となつて、そのシリコン結晶からなる半導
体基板の表面を平滑かつ清浄に保持している。
前述したように、この発明に係る半導体基板処
理法によれば、従来の高温処理による結晶欠陥お
よび結晶欠陥の発生核除去における表面粗、汚染
の問題が解決されると共に、より低温でかつより
早く所望の効果が得られる。しかも、熱処理に際
しての雰囲気が分子状ガスであるので、雰囲気と
して例えばプラズマガスを用いる場合に比べて、
装置及び制御条件が簡単であり、プラズマ損傷に
よる新たな結晶欠陥の発生もない。
理法によれば、従来の高温処理による結晶欠陥お
よび結晶欠陥の発生核除去における表面粗、汚染
の問題が解決されると共に、より低温でかつより
早く所望の効果が得られる。しかも、熱処理に際
しての雰囲気が分子状ガスであるので、雰囲気と
して例えばプラズマガスを用いる場合に比べて、
装置及び制御条件が簡単であり、プラズマ損傷に
よる新たな結晶欠陥の発生もない。
また、半導体基板へイオンを注入したときに生
じる損傷は半導体素子に悪影響を及ぼすので、不
活性ガス中での熱処理によつて損傷を除去する処
理が行われているが、注入イオンのプロフアイル
を変更しないためにもこの処理は可能な限り低温
且つ短時間で行うことが望ましい。従つて、本発
明はこのような目的にも好適である。
じる損傷は半導体素子に悪影響を及ぼすので、不
活性ガス中での熱処理によつて損傷を除去する処
理が行われているが、注入イオンのプロフアイル
を変更しないためにもこの処理は可能な限り低温
且つ短時間で行うことが望ましい。従つて、本発
明はこのような目的にも好適である。
第１〜４図はこの発明に係る方法の条件をそれ
ぞれ示すグラフである。
ぞれ示すグラフである。
Claims (1)
- １ 150Å以下の厚さの酸化シリコン膜を表面に
有しておりシリコン結晶からなつている半導体基
板を、ＮとＨとを構成元素とするガスを含む分子
状ガスの雰囲気中で熱処理することを特徴とする
半導体基板処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4801482A JPS58164229A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 半導体基板処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4801482A JPS58164229A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 半導体基板処理法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6193607A Division JP2601208B2 (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | 半導体基体の処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58164229A JPS58164229A (ja) | 1983-09-29 |
| JPH0568099B2 true JPH0568099B2 (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=12791447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4801482A Granted JPS58164229A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 半導体基板処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58164229A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62123098A (ja) * | 1985-11-22 | 1987-06-04 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコン単結晶の製造方法 |
| JP5045710B2 (ja) * | 2000-11-28 | 2012-10-10 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | シリコンウェーハの製造方法 |
| JP4720058B2 (ja) * | 2000-11-28 | 2011-07-13 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | シリコンウェーハの製造方法 |
| JP2002334848A (ja) * | 2001-05-09 | 2002-11-22 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp | シリコンウェーハの熱処理装置 |
| JP4078822B2 (ja) * | 2001-10-10 | 2008-04-23 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | シリコンウェーハの製造方法 |
| JP5062217B2 (ja) * | 2009-04-30 | 2012-10-31 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | 半導体ウェーハの製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5712524A (en) * | 1980-06-26 | 1982-01-22 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
-
1982
- 1982-03-25 JP JP4801482A patent/JPS58164229A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5712524A (en) * | 1980-06-26 | 1982-01-22 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58164229A (ja) | 1983-09-29 |
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