JPH07321104A - シリコンウェーハの熱処理方法 - Google Patents
シリコンウェーハの熱処理方法Info
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- JPH07321104A JPH07321104A JP13506794A JP13506794A JPH07321104A JP H07321104 A JPH07321104 A JP H07321104A JP 13506794 A JP13506794 A JP 13506794A JP 13506794 A JP13506794 A JP 13506794A JP H07321104 A JPH07321104 A JP H07321104A
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Landscapes
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコンウェーハの酸化膜耐圧向上のため、
水素ガスを使用する熱処理において、被処理ウェーハの
金属汚染や変形を防止し、かつ安全性を確保できるよう
にする。 【構成】 波長０．５〜２μｍの赤外線を発振する赤外
ランプ１を炉内上部に取り付けたランプアニール装置２
の内壁をステンレス鋼板３で覆い、この中に被処理ウェ
ーハ４を装填する。炉内を０．４Ｔｏｒｒに保持し、４
％の水素ガスを含むアルゴンガス雰囲気中で１０００°
Ｃ、１０ｓｅｃの熱処理を行う。高温となったステンレ
ス鋼板に含まれるＣｒ，Ｎｉなどが触媒作用で還元剤と
して作用し、雰囲気ガス中の水素ガス濃度が低いにもか
かわらず、デバイス形成層の不純物酸素は容易に外方拡
散する。炉内をステンレス鋼板で覆わず、被処理ウェー
ハと還元剤とを装填して前記熱処理を行ってもよい。こ
の方法による被処理ウェーハの酸化膜耐圧Ｃモード良品
率（規格８ＭＶ）は９０％以上である。
水素ガスを使用する熱処理において、被処理ウェーハの
金属汚染や変形を防止し、かつ安全性を確保できるよう
にする。 【構成】 波長０．５〜２μｍの赤外線を発振する赤外
ランプ１を炉内上部に取り付けたランプアニール装置２
の内壁をステンレス鋼板３で覆い、この中に被処理ウェ
ーハ４を装填する。炉内を０．４Ｔｏｒｒに保持し、４
％の水素ガスを含むアルゴンガス雰囲気中で１０００°
Ｃ、１０ｓｅｃの熱処理を行う。高温となったステンレ
ス鋼板に含まれるＣｒ，Ｎｉなどが触媒作用で還元剤と
して作用し、雰囲気ガス中の水素ガス濃度が低いにもか
かわらず、デバイス形成層の不純物酸素は容易に外方拡
散する。炉内をステンレス鋼板で覆わず、被処理ウェー
ハと還元剤とを装填して前記熱処理を行ってもよい。こ
の方法による被処理ウェーハの酸化膜耐圧Ｃモード良品
率（規格８ＭＶ）は９０％以上である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコンウェーハの酸
化膜耐圧を向上させるための熱処理方法に関する。
化膜耐圧を向上させるための熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】デバイス工程でシリコンウェーハにＭＯ
Ｓ構造を形成する場合、８ＭＶ以上の酸化膜耐圧強度が
要求される。シリコンウェーハの酸化膜耐圧を向上させ
る手段として、水素ガス雰囲気中で１０００〜１３００
°Ｃの高温熱処理を行う方法が特開平５−１８２５４、
特開平５−１５２１７９、特開平５−１５２２３０など
に開示されている。シリコンウェーハに前記の熱処理を
施すと、水素ガスの還元作用によってシリコンウェーハ
の表層から不純物酸素が外方拡散され、酸化膜耐圧が向
上する。
Ｓ構造を形成する場合、８ＭＶ以上の酸化膜耐圧強度が
要求される。シリコンウェーハの酸化膜耐圧を向上させ
る手段として、水素ガス雰囲気中で１０００〜１３００
°Ｃの高温熱処理を行う方法が特開平５−１８２５４、
特開平５−１５２１７９、特開平５−１５２２３０など
に開示されている。シリコンウェーハに前記の熱処理を
施すと、水素ガスの還元作用によってシリコンウェーハ
の表層から不純物酸素が外方拡散され、酸化膜耐圧が向
上する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記還元作用を十分に
行うには、１２００°Ｃ前後の高温のもとで１〜２時間
の熱処理が必要であり、熱処理装置内に水素ガス１００
％または水素ガスを１０％以上含む不活性ガスを供給し
なければならない。被処理ウェーハは、このような高
温、かつ還元性ガス雰囲気中で処理されるため、熱処理
装置内での金属汚染やウェーハの変形の発生と、水素ガ
ス使用による安全性の面とが問題点として取り上げられ
ている。
行うには、１２００°Ｃ前後の高温のもとで１〜２時間
の熱処理が必要であり、熱処理装置内に水素ガス１００
％または水素ガスを１０％以上含む不活性ガスを供給し
なければならない。被処理ウェーハは、このような高
温、かつ還元性ガス雰囲気中で処理されるため、熱処理
装置内での金属汚染やウェーハの変形の発生と、水素ガ
ス使用による安全性の面とが問題点として取り上げられ
ている。
【０００４】本発明は上記従来の問題点に着目してなさ
れたもので、シリコンウェーハの酸化膜耐圧を向上させ
るために水素ガスなどの還元性ガス雰囲気中で行う熱処
理において、被処理ウェーハが汚染されたり変形を起こ
したりすることがなく、かつ安全性を確保することがで
きるようなシリコンウェーハの熱処理方法を提供するこ
とを目的としている。
れたもので、シリコンウェーハの酸化膜耐圧を向上させ
るために水素ガスなどの還元性ガス雰囲気中で行う熱処
理において、被処理ウェーハが汚染されたり変形を起こ
したりすることがなく、かつ安全性を確保することがで
きるようなシリコンウェーハ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】本発明は、シリコンウェ
ーハの酸化膜耐圧向上を目的とした熱処理に先立って、
または熱処理中に前記ウェーハの自然酸化膜を除去し、
急速熱処理可能な装置たとえばハロゲンランプアニール
炉内で常圧または減圧下で熱処理を行うものである。本
発明に係るシリコンウェーハの熱処理方法の第１は、シ
リコンウェーハに生じた自然酸化膜を除去した後、急速
熱処理可能な装置を用いて還元性ガスと不活性ガスとの
混合ガス雰囲気中で熱処理を行うことによって、前記シ
リコンウェーハの酸化膜耐圧を向上させることを特徴と
している。
ーハの酸化膜耐圧向上を目的とした熱処理に先立って、
または熱処理中に前記ウェーハの自然酸化膜を除去し、
急速熱処理可能な装置たとえばハロゲンランプアニール
炉内で常圧または減圧下で熱処理を行うものである。本
発明に係るシリコンウェーハの熱処理方法の第１は、シ
リコンウェーハに生じた自然酸化膜を除去した後、急速
熱処理可能な装置を用いて還元性ガスと不活性ガスとの
混合ガス雰囲気中で熱処理を行うことによって、前記シ
リコンウェーハの酸化膜耐圧を向上させることを特徴と
している。
【０００６】また、本発明に係るシリコンウェーハの熱
処理方法の第２は、シリコンウェーハと還元性をもつ材
料とを急速熱処理可能な装置内に装填し、還元性ガスと
不活性ガスとの混合ガス雰囲気中で減圧状態に保って熱
処理を行うことによって、前記シリコンウェーハの酸化
膜耐圧を向上させることを特徴とする。
処理方法の第２は、シリコンウェーハと還元性をもつ材
料とを急速熱処理可能な装置内に装填し、還元性ガスと
不活性ガスとの混合ガス雰囲気中で減圧状態に保って熱
処理を行うことによって、前記シリコンウェーハの酸化
膜耐圧を向上させることを特徴とする。
【０００７】更に、本発明に係るシリコンウェーハの熱
処理方法の第３は、シリコンウェーハと還元性をもつ材
料とを急速熱処理可能な装置内に装填し、不活性ガス雰
囲気中で減圧状態に保って熱処理を行うことによって、
前記シリコンウェーハの酸化膜耐圧を向上させることを
特徴としている。
処理方法の第３は、シリコンウェーハと還元性をもつ材
料とを急速熱処理可能な装置内に装填し、不活性ガス雰
囲気中で減圧状態に保って熱処理を行うことによって、
前記シリコンウェーハの酸化膜耐圧を向上させることを
特徴としている。
【０００８】
【作用】上記本発明の第１は、あらかじめ自然酸化膜を
除去したシリコンウェーハを還元性ガスと不活性ガスと
の混合ガス雰囲気中で急速熱処理するもので、極めて短
時間の熱処理であるため、被処理ウェーハの炉内汚染や
変形のおそれがない。また、水素ガスと不活性ガスとの
混合ガスにおける水素ガスの濃度を爆発限界濃度より低
くすることにより、安全性を確保することができる。
除去したシリコンウェーハを還元性ガスと不活性ガスと
の混合ガス雰囲気中で急速熱処理するもので、極めて短
時間の熱処理であるため、被処理ウェーハの炉内汚染や
変形のおそれがない。また、水素ガスと不活性ガスとの
混合ガスにおける水素ガスの濃度を爆発限界濃度より低
くすることにより、安全性を確保することができる。
【０００９】本発明の第２は、シリコンウェーハと還元
性をもつ材料とを還元性ガスと不活性ガスとの混合ガス
雰囲気中で減圧状態に保って自然酸化膜を除去しつつ急
速熱処理するものであり、本発明の第３は、シリコンウ
ェーハと還元性をもつ材料とを不活性ガス雰囲気中で減
圧状態に保って自然酸化膜を除去しつつ急速熱処理する
ものである。これらの熱処理においても上記本発明の第
１と同様に、被処理ウェーハの炉内汚染や変形を防止
し、かつ安全に熱処理を行うことができる。
性をもつ材料とを還元性ガスと不活性ガスとの混合ガス
雰囲気中で減圧状態に保って自然酸化膜を除去しつつ急
速熱処理するものであり、本発明の第３は、シリコンウ
ェーハと還元性をもつ材料とを不活性ガス雰囲気中で減
圧状態に保って自然酸化膜を除去しつつ急速熱処理する
ものである。これらの熱処理においても上記本発明の第
１と同様に、被処理ウェーハの炉内汚染や変形を防止
し、かつ安全に熱処理を行うことができる。
【００１０】
【実施例】以下に本発明に係るシリコンウェーハの熱処
理方法の実施例について、図面を参照して説明する。請
求項１の熱処理方法を用いた実施例では、被処理ウェー
ハをフッ化水素酸の溶液に浸漬して自然酸化膜を除去し
た後、ランプアニール装置に装填し、常圧のもとで１０
００°Ｃ、１０ｓｅｃの熱処理を施した。このとき、前
記ランプアニール装置には４％の水素ガスを供給した。
被処理ウェーハ表面の自然酸化膜を除去した後に急速熱
処理を行うので、混合ガス中の水素ガス濃度が４％と低
いにもかかわらず、デバイス形成層の不純物酸素は容易
に外方拡散される。水素ガス濃度４％では爆発限界に到
達せず、安全に熱処理ができる。この熱処理を施したシ
リコンウェーハは、酸化膜耐圧のＣモード良品率（規格
８ＭＶ）が９０％以上になった。前記熱処理温度は１０
００°Ｃ近辺であればよく、１１００°Ｃでは高過ぎ
る。
理方法の実施例について、図面を参照して説明する。請
求項１の熱処理方法を用いた実施例では、被処理ウェー
ハをフッ化水素酸の溶液に浸漬して自然酸化膜を除去し
た後、ランプアニール装置に装填し、常圧のもとで１０
００°Ｃ、１０ｓｅｃの熱処理を施した。このとき、前
記ランプアニール装置には４％の水素ガスを供給した。
被処理ウェーハ表面の自然酸化膜を除去した後に急速熱
処理を行うので、混合ガス中の水素ガス濃度が４％と低
いにもかかわらず、デバイス形成層の不純物酸素は容易
に外方拡散される。水素ガス濃度４％では爆発限界に到
達せず、安全に熱処理ができる。この熱処理を施したシ
リコンウェーハは、酸化膜耐圧のＣモード良品率（規格
８ＭＶ）が９０％以上になった。前記熱処理温度は１０
００°Ｃ近辺であればよく、１１００°Ｃでは高過ぎ
る。
【００１１】請求項２の熱処理方法を用いた実施例で
は、図１に示すように、炉内上部に赤外ランプ１を取り
付けたランプアニール装置２の内壁を高還元剤となるス
テンレス鋼板３で覆い、この中に被処理ウェーハ４を装
填した。前記赤外ランプ１には、波長０．５〜２μｍの
赤外線を発振するものを用いた。炉内を真空（０．４Ｔ
ｏｒｒ）に保持し、４％の水素ガスを含むアルゴンガス
雰囲気中で１０００°Ｃ、１０ｓｅｃの熱処理を行っ
た。常圧ではステンレス鋼板３の温度は約１５０°Ｃま
でしか上昇しないが、炉内を減圧することによって前記
混合ガスの流量が少なくなるため、ステンレス鋼板３に
対する冷却効果が低下し、３００〜４００°Ｃまで昇温
する。そして、高温となったステンレス鋼板に含まれる
Ｃｒ，Ｎｉなどが触媒作用で還元剤として作用し、雰囲
気ガス中の水素ガス濃度が４％と低いにもかかわらず、
デバイス形成層の不純物酸素は容易に外方拡散される。
前記熱処理条件を繰り返し、多数のウェーハを処理した
場合でも、ステンレス鋼板に含まれるＦｅなどによるウ
ェーハの汚染は発生しなかった。なお、炉内をステンレ
ス鋼板で覆わず、被処理ウェーハと還元剤とを炉内に装
填して前記熱処理を行ってもよい。この方法のように、
ステンレス鋼板を含む還元剤を被処理ウェーハとともに
ランプアニール装置に装填した場合、被処理ウェーハの
酸化膜耐圧Ｃモード良品率（規格８ＭＶ）は図２に示す
ように９０％以上に向上した。炉内に還元剤を装填しな
い場合の前記良品率は、未処理のものと変化はない。
は、図１に示すように、炉内上部に赤外ランプ１を取り
付けたランプアニール装置２の内壁を高還元剤となるス
テンレス鋼板３で覆い、この中に被処理ウェーハ４を装
填した。前記赤外ランプ１には、波長０．５〜２μｍの
赤外線を発振するものを用いた。炉内を真空（０．４Ｔ
ｏｒｒ）に保持し、４％の水素ガスを含むアルゴンガス
雰囲気中で１０００°Ｃ、１０ｓｅｃの熱処理を行っ
た。常圧ではステンレス鋼板３の温度は約１５０°Ｃま
でしか上昇しないが、炉内を減圧することによって前記
混合ガスの流量が少なくなるため、ステンレス鋼板３に
対する冷却効果が低下し、３００〜４００°Ｃまで昇温
する。そして、高温となったステンレス鋼板に含まれる
Ｃｒ，Ｎｉなどが触媒作用で還元剤として作用し、雰囲
気ガス中の水素ガス濃度が４％と低いにもかかわらず、
デバイス形成層の不純物酸素は容易に外方拡散される。
前記熱処理条件を繰り返し、多数のウェーハを処理した
場合でも、ステンレス鋼板に含まれるＦｅなどによるウ
ェーハの汚染は発生しなかった。なお、炉内をステンレ
ス鋼板で覆わず、被処理ウェーハと還元剤とを炉内に装
填して前記熱処理を行ってもよい。この方法のように、
ステンレス鋼板を含む還元剤を被処理ウェーハとともに
ランプアニール装置に装填した場合、被処理ウェーハの
酸化膜耐圧Ｃモード良品率（規格８ＭＶ）は図２に示す
ように９０％以上に向上した。炉内に還元剤を装填しな
い場合の前記良品率は、未処理のものと変化はない。
【００１２】請求項３の熱処理方法を用いた実施例で
は、ランプアニール装置に被処理ウェーハと還元剤とを
装填し、上記請求項２の実施例と同様に炉内を真空
（０．４Ｔｏｒｒ）に保持した上、アルゴンガス雰囲気
中で１０００°Ｃ、１０ｓｅｃの熱処理を行った。この
場合も上記請求項２の実施例と同様の酸化膜耐圧Ｃモー
ド良品率を得ることができた。
は、ランプアニール装置に被処理ウェーハと還元剤とを
装填し、上記請求項２の実施例と同様に炉内を真空
（０．４Ｔｏｒｒ）に保持した上、アルゴンガス雰囲気
中で１０００°Ｃ、１０ｓｅｃの熱処理を行った。この
場合も上記請求項２の実施例と同様の酸化膜耐圧Ｃモー
ド良品率を得ることができた。
【００１３】本発明は、シリコンウェーハの酸化膜耐圧
向上を目的とする熱処理の他に、シリコンウェーハの酸
素ドナーを消去するために行うドナーキラー熱処理に適
用してもよく、酸素ドナーを迅速に消去することができ
る。
向上を目的とする熱処理の他に、シリコンウェーハの酸
素ドナーを消去するために行うドナーキラー熱処理に適
用してもよく、酸素ドナーを迅速に消去することができ
る。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、あ
らかじめ自然酸化膜を除去したシリコンウェーハをラン
プアニール炉に装填し、爆発限界に達しない低濃度の水
素ガスと不活性ガスとの混合ガス雰囲気で、１０００°
Ｃ前後の温度で極短時間の熱処理し、もしくはシリコン
ウェーハと高還元剤とをランプアニール炉に装填して低
濃度の水素ガスと不活性ガスとの混合ガス雰囲気、また
は不活性ガス雰囲気中で自然酸化膜を除去しつつ不純物
酸素を外方拡散させることにした。本熱処理方法を用い
ることにより、被処理ウェーハの炉内における金属汚染
や変形の発生がなく、安全性を確保して酸化膜耐圧を所
望の値に向上させることが可能となる。従って、被処理
ウェーハの品質確保と生産性の向上とを実現することが
できる。
らかじめ自然酸化膜を除去したシリコンウェーハをラン
プアニール炉に装填し、爆発限界に達しない低濃度の水
素ガスと不活性ガスとの混合ガス雰囲気で、１０００°
Ｃ前後の温度で極短時間の熱処理し、もしくはシリコン
ウェーハと高還元剤とをランプアニール炉に装填して低
濃度の水素ガスと不活性ガスとの混合ガス雰囲気、また
は不活性ガス雰囲気中で自然酸化膜を除去しつつ不純物
酸素を外方拡散させることにした。本熱処理方法を用い
ることにより、被処理ウェーハの炉内における金属汚染
や変形の発生がなく、安全性を確保して酸化膜耐圧を所
望の値に向上させることが可能となる。従って、被処理
ウェーハの品質確保と生産性の向上とを実現することが
できる。
【図１】請求項２の実施例におけるランプアニール装置
の模式的断面図である。
の模式的断面図である。
【図２】還元剤の有無による酸化膜耐圧のＣモード良品
率の差異を示す図である。
率の差異を示す図である。
１ 赤外ランプ ２ ランプアニール装置 ３ ステンレス鋼板 ４ 被処理ウェーハ
Claims (3)
- 【請求項１】 シリコンウェーハに生じた自然酸化膜を
除去した後、急速熱処理可能な装置を用いて還元性ガス
と不活性ガスとの混合ガス雰囲気中で熱処理を行うこと
によって、前記シリコンウェーハの酸化膜耐圧を向上さ
せることを特徴とするシリコンウェーハの熱処理方法。 - 【請求項２】 シリコンウェーハと還元性をもつ材料と
を急速熱処理可能な装置内に装填し、還元性ガスと不活
性ガスとの混合ガス雰囲気中で減圧状態に保って熱処理
を行うことによって、前記シリコンウェーハの酸化膜耐
圧を向上させることを特徴とするシリコンウェーハの熱
処理方法。 - 【請求項３】 シリコンウェーハと還元性をもつ材料と
を急速熱処理可能な装置内に装填し、不活性ガス雰囲気
中で減圧状態に保って熱処理を行うことによって、前記
シリコンウェーハの酸化膜耐圧を向上させることを特徴
とするシリコンウェーハの熱処理方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13506794A JPH07321104A (ja) | 1994-05-25 | 1994-05-25 | シリコンウェーハの熱処理方法 |
| TW084112415A TW329542B (en) | 1994-05-25 | 1995-11-22 | Silicon wafer heat treatment method and fast heat treatment apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13506794A JPH07321104A (ja) | 1994-05-25 | 1994-05-25 | シリコンウェーハの熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07321104A true JPH07321104A (ja) | 1995-12-08 |
Family
ID=15143098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13506794A Pending JPH07321104A (ja) | 1994-05-25 | 1994-05-25 | シリコンウェーハの熱処理方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07321104A (ja) |
| TW (1) | TW329542B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001069666A1 (fr) * | 2000-03-16 | 2001-09-20 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Procede de fabrication d'une plaquette miroir en silicium, plaquette miroir en silicium et four de traitement thermique |
| KR100562438B1 (ko) * | 1997-10-30 | 2006-07-06 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 실리콘 웨이퍼의 열처리방법 및 이에 의해 열처리된 실리콘 웨이퍼 |
-
1994
- 1994-05-25 JP JP13506794A patent/JPH07321104A/ja active Pending
-
1995
- 1995-11-22 TW TW084112415A patent/TW329542B/zh active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100562438B1 (ko) * | 1997-10-30 | 2006-07-06 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 실리콘 웨이퍼의 열처리방법 및 이에 의해 열처리된 실리콘 웨이퍼 |
| WO2001069666A1 (fr) * | 2000-03-16 | 2001-09-20 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Procede de fabrication d'une plaquette miroir en silicium, plaquette miroir en silicium et four de traitement thermique |
| US6806199B2 (en) | 2000-03-16 | 2004-10-19 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for manufacturing silicon mirror wafer, silicon mirror wafer, and heat treatment furnace |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW329542B (en) | 1998-04-11 |
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| A02 | Decision of refusal |
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