JPH08273991A - シリコン単結晶ウェーハの製造方法 - Google Patents
シリコン単結晶ウェーハの製造方法Info
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- JPH08273991A JPH08273991A JP9772795A JP9772795A JPH08273991A JP H08273991 A JPH08273991 A JP H08273991A JP 9772795 A JP9772795 A JP 9772795A JP 9772795 A JP9772795 A JP 9772795A JP H08273991 A JPH08273991 A JP H08273991A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 チョクラルスキー法（ＣＺ法）による低速引
上シリコン単結晶ウェーハはＴＺＤＢ特性が良好である
が、酸化膜が薄い場合及び熱プロセスのＴＤＤＢ特性が
劣る欠点を解消したシリコン単結晶ウェーハの製造方法
の提供。 【構成】 低速引上結晶中の小さなサイズの欠陥が熱プ
ロセス中に特性に影響を与えるサイズまで成長すること
に鑑み、非酸化性雰囲気で温度１０００℃〜１２５０℃
の熱処理を施すことにより該欠陥を低減消滅させる。
上シリコン単結晶ウェーハはＴＺＤＢ特性が良好である
が、酸化膜が薄い場合及び熱プロセスのＴＤＤＢ特性が
劣る欠点を解消したシリコン単結晶ウェーハの製造方法
の提供。 【構成】 低速引上結晶中の小さなサイズの欠陥が熱プ
ロセス中に特性に影響を与えるサイズまで成長すること
に鑑み、非酸化性雰囲気で温度１０００℃〜１２５０℃
の熱処理を施すことにより該欠陥を低減消滅させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体材料に使用さ
れるシリコン単結晶ウェーハをチョクラルスキー法（Ｃ
Ｚ法）により製造する方法の改良に係り、初期絶縁破壊
特性の向上のために引上げ速度を低速で行ったシリコン
単結晶ウェーハが経時絶縁破壊特性が劣る、すなわち、
ゲート酸化膜厚が薄い場合に特に経時絶縁破壊特性が劣
ることに鑑み、非酸化性雰囲気で特定の熱処理を施して
かかる問題を解消したシリコン単結晶ウェーハの製造方
法に関する。
れるシリコン単結晶ウェーハをチョクラルスキー法（Ｃ
Ｚ法）により製造する方法の改良に係り、初期絶縁破壊
特性の向上のために引上げ速度を低速で行ったシリコン
単結晶ウェーハが経時絶縁破壊特性が劣る、すなわち、
ゲート酸化膜厚が薄い場合に特に経時絶縁破壊特性が劣
ることに鑑み、非酸化性雰囲気で特定の熱処理を施して
かかる問題を解消したシリコン単結晶ウェーハの製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＭＯＳデバイスの高集積化とともに、ゲ
ート酸化膜の信頼性向上が重要な課題となり、シリコン
単結晶ウェーハの酸化膜として、耐圧不良のない電気的
絶縁性の優れた高品質の酸化膜が要求されている。
ート酸化膜の信頼性向上が重要な課題となり、シリコン
単結晶ウェーハの酸化膜として、耐圧不良のない電気的
絶縁性の優れた高品質の酸化膜が要求されている。
【０００３】シリコン単結晶ウェーハの酸化膜絶縁特性
は、図１に示す構造のＭＯＳダイオードを多数形成し、
ゲート電界を階段状に増加させ、リーク電流が一定値に
達した時の電界強度で絶縁破壊強度を決定し、これを初
期絶縁破壊（ｔｉｍｅ ｚｅｒｏ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉ
ｃ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ： ＴＺＤＢ）特性と呼ぶ
（以下ＴＺＤＢ特性と称す）。
は、図１に示す構造のＭＯＳダイオードを多数形成し、
ゲート電界を階段状に増加させ、リーク電流が一定値に
達した時の電界強度で絶縁破壊強度を決定し、これを初
期絶縁破壊（ｔｉｍｅ ｚｅｒｏ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉ
ｃ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ： ＴＺＤＢ）特性と呼ぶ
（以下ＴＺＤＢ特性と称す）。
【０００４】また、酸化膜は一定の電界印加下で経時破
壊し、経時絶縁破壊（ｔｉｍｅ ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ
ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ： ＴＤ
ＤＢ）特性と呼び（以下ＴＤＤＢ特性と称す）、デバイ
スの信頼性の観点からは、きわめて重要なファクターで
ある。
壊し、経時絶縁破壊（ｔｉｍｅ ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ
ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ： ＴＤ
ＤＢ）特性と呼び（以下ＴＤＤＢ特性と称す）、デバイ
スの信頼性の観点からは、きわめて重要なファクターで
ある。
【０００５】近年、シリコン単結晶ウェーハの酸化膜耐
圧不良がシリコン単結晶の育成方法に依存することが明
らかになっており、不良低減を目的として結晶成長速度
を低速とすることが提案され、例えば、直径１００ｍｍ
以上のシリコン単結晶を製造する方法において、結晶成
長速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎ以下とすることが提案（特
開平２−２６７１９５号公報）されている。
圧不良がシリコン単結晶の育成方法に依存することが明
らかになっており、不良低減を目的として結晶成長速度
を低速とすることが提案され、例えば、直径１００ｍｍ
以上のシリコン単結晶を製造する方法において、結晶成
長速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎ以下とすることが提案（特
開平２−２６７１９５号公報）されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ＣＺ法で育成したシリ
コン単結晶は、ウェーハを高温の酸化雰囲気で熱酸化処
理したときにリング状に発生するＯＳＦ発生領域が形成
される。結晶成長速度とリング状ＯＳＦのウェーハ内の
発生位置とは対応があり、成長速度が小さくなるにつれ
て、リング状ＯＳＦの径は小さくなり、結晶成長速度が
さらに小さくなるとリング状ＯＳＦはウェーハ中央部で
消滅する。
コン単結晶は、ウェーハを高温の酸化雰囲気で熱酸化処
理したときにリング状に発生するＯＳＦ発生領域が形成
される。結晶成長速度とリング状ＯＳＦのウェーハ内の
発生位置とは対応があり、成長速度が小さくなるにつれ
て、リング状ＯＳＦの径は小さくなり、結晶成長速度が
さらに小さくなるとリング状ＯＳＦはウェーハ中央部で
消滅する。
【０００７】リング状ＯＳＦの内側と外側ではＴＺＤＢ
特性が大きく異なり、リング上ＯＳＦの外側はＴＺＤＢ
特性が非常に優れており、リング状ＯＳＦの内側はＴＺ
ＤＢ特性の劣る部分である。ここで、低速引上結晶のＴ
ＺＤＢ特性がすぐれているのは、リング状ＯＳＦの径が
小さく、ＴＺＤＢ特性が優れているリング状ＯＳＦの外
側の面積が大きいためである（Ｓ． Ｓｈｉｎｏｙａｍ
ａ， Ｍ． Ｈａｓｅｂｅ， ａｎｄ Ｔ．Ｙａｍａｕ
ｃｈｉ： Ｏｙｏ Ｂｕｔｕｒｉ ６０ （１９９１）
７６６）。
特性が大きく異なり、リング上ＯＳＦの外側はＴＺＤＢ
特性が非常に優れており、リング状ＯＳＦの内側はＴＺ
ＤＢ特性の劣る部分である。ここで、低速引上結晶のＴ
ＺＤＢ特性がすぐれているのは、リング状ＯＳＦの径が
小さく、ＴＺＤＢ特性が優れているリング状ＯＳＦの外
側の面積が大きいためである（Ｓ． Ｓｈｉｎｏｙａｍ
ａ， Ｍ． Ｈａｓｅｂｅ， ａｎｄ Ｔ．Ｙａｍａｕ
ｃｈｉ： Ｏｙｏ Ｂｕｔｕｒｉ ６０ （１９９１）
７６６）。
【０００８】ところで、高温の酸化雰囲気で熱酸化処理
したときに、リング状に発生するＯＳＦ発生領域が結晶
中央部で消滅する低速引上シリコン単結晶ウェーハは、
ＴＺＤＢ特性は非常に良好であるが、ＴＤＤＢ特性はゲ
ート酸化膜厚が１００〜３００Åと厚い場合には不良率
は低いが、ゲート酸化膜厚が５０〜７０Åと薄い場合に
不良率が急増する問題があった。また、ＣＭＯＳ等の熱
プロセス後のＴＤＤＢ特性やリーク特性も劣化するた
め、実デバイス歩留まりが低く実用化には到っていな
い。
したときに、リング状に発生するＯＳＦ発生領域が結晶
中央部で消滅する低速引上シリコン単結晶ウェーハは、
ＴＺＤＢ特性は非常に良好であるが、ＴＤＤＢ特性はゲ
ート酸化膜厚が１００〜３００Åと厚い場合には不良率
は低いが、ゲート酸化膜厚が５０〜７０Åと薄い場合に
不良率が急増する問題があった。また、ＣＭＯＳ等の熱
プロセス後のＴＤＤＢ特性やリーク特性も劣化するた
め、実デバイス歩留まりが低く実用化には到っていな
い。
【０００９】この発明は、チョクラルスキー法（ＣＺ
法）により製造するシリコン単結晶ウェーハにおいて、
ＴＺＤＢ特性が良好な低速引上シリコン単結晶のウェー
ハの欠点を解消し、酸化膜が薄い場合及び熱プロセス後
においても、ＴＤＤＢ特性がすぐれているシリコン単結
晶ウェーハを得ることが可能なシリコン単結晶ウェーハ
の製造方法の提供を目的としている。
法）により製造するシリコン単結晶ウェーハにおいて、
ＴＺＤＢ特性が良好な低速引上シリコン単結晶のウェー
ハの欠点を解消し、酸化膜が薄い場合及び熱プロセス後
においても、ＴＤＤＢ特性がすぐれているシリコン単結
晶ウェーハを得ることが可能なシリコン単結晶ウェーハ
の製造方法の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】発明者は、ＴＺＤＢ特性
とが良好な低速引上シリコン単結晶のウェーハの欠点で
あるＴＤＤＢ特性の劣化を解消するため、その原因につ
いて種々検討した結果、熱プロセス前には特性に影響を
およぼさなかったサイズの欠陥が熱プロセス中に特性に
影響を与えるサイズまで成長したためであることに着目
し、低速引上結晶中の小さなサイズの欠陥を低減あるい
は消滅させる方法についてさらに検討した結果、非酸化
性雰囲気で特定温度の熱処理を施すことにより、該欠陥
を低減消滅できることを知見し、この発明を完成した。
とが良好な低速引上シリコン単結晶のウェーハの欠点で
あるＴＤＤＢ特性の劣化を解消するため、その原因につ
いて種々検討した結果、熱プロセス前には特性に影響を
およぼさなかったサイズの欠陥が熱プロセス中に特性に
影響を与えるサイズまで成長したためであることに着目
し、低速引上結晶中の小さなサイズの欠陥を低減あるい
は消滅させる方法についてさらに検討した結果、非酸化
性雰囲気で特定温度の熱処理を施すことにより、該欠陥
を低減消滅できることを知見し、この発明を完成した。
【００１１】すなわち、この発明は、チョクラルスキー
法によりシリコン単結晶を製造する方法において、高温
の酸化性雰囲気で熱酸化処理したときにリング状に発生
するＯＳＦ発生領域が結晶中央部で消滅する条件で引き
上げたシリコン単結晶のウェーハに、非酸化性雰囲気で
温度１０００℃以上１２５０℃以下、時間１０秒以上の
熱処理を施し、その熱処理時の昇温速度および降温速度
を１℃／秒以上とすることを特徴とする酸化膜の信頼性
の優れたシリコン単結晶ウェーハの製造方法である。
法によりシリコン単結晶を製造する方法において、高温
の酸化性雰囲気で熱酸化処理したときにリング状に発生
するＯＳＦ発生領域が結晶中央部で消滅する条件で引き
上げたシリコン単結晶のウェーハに、非酸化性雰囲気で
温度１０００℃以上１２５０℃以下、時間１０秒以上の
熱処理を施し、その熱処理時の昇温速度および降温速度
を１℃／秒以上とすることを特徴とする酸化膜の信頼性
の優れたシリコン単結晶ウェーハの製造方法である。
【００１２】また、この発明は、高温の酸化性雰囲気で
熱酸化処理したときにリング状に発生するＯＳＦ発生領
域が結晶中央部で消滅するシリコン単結晶のウェーハと
して、ＣＺ法での引上げ速度（結晶成長速度）が０．５
ｍｍ／ｍｉｎ以下であるウェーハを対象としている。
熱酸化処理したときにリング状に発生するＯＳＦ発生領
域が結晶中央部で消滅するシリコン単結晶のウェーハと
して、ＣＺ法での引上げ速度（結晶成長速度）が０．５
ｍｍ／ｍｉｎ以下であるウェーハを対象としている。
【００１３】
【作用】この発明は、ゲート酸化膜厚が薄い場合のＴＤ
ＤＢ特性の劣化の原因は、欠陥サイズに対して酸化膜厚
が十分厚いときには特性に影響をおよぼさないが、酸化
膜厚が薄くなり、酸化膜に取り込まれるシリコンウェー
ハ表面のシリコン厚が欠陥サイズと同程度になったとき
にＴＤＤＢ特性の劣化の原因となること、また、熱プロ
セス後のＴＤＤＢ特性やリーク特性の劣化は、熱プロセ
ス前には特性に影響を及ぼさなかったサイズの欠陥が熱
プロセス中に特性に影響を与えるサイズまで成長したた
めであることを知見し、これを特定の熱処理で解消した
ことを特徴としている。
ＤＢ特性の劣化の原因は、欠陥サイズに対して酸化膜厚
が十分厚いときには特性に影響をおよぼさないが、酸化
膜厚が薄くなり、酸化膜に取り込まれるシリコンウェー
ハ表面のシリコン厚が欠陥サイズと同程度になったとき
にＴＤＤＢ特性の劣化の原因となること、また、熱プロ
セス後のＴＤＤＢ特性やリーク特性の劣化は、熱プロセ
ス前には特性に影響を及ぼさなかったサイズの欠陥が熱
プロセス中に特性に影響を与えるサイズまで成長したた
めであることを知見し、これを特定の熱処理で解消した
ことを特徴としている。
【００１４】すなわち、ＣＺ法での低速引上シリコン単
結晶ウェーハには、小さなサイズの欠陥が多いためにＴ
ＤＤＢ特性の劣化を引き起こしており、この小さなサイ
ズの欠陥を消滅あるいは少なくすることで、ＴＤＤＢ特
性を向上させることができる。この発明では、低速引上
シリコン単結晶ウェーハ中の小さなサイズの欠陥を低減
あるいは消滅させるために、非酸化性雰囲気で温度９０
０℃以上、１２５０℃以下、時間１０秒以上の熱処理を
施し、その熱処理時の昇温速度およ降温速度を１℃／秒
以上とすることで、ゲート酸化膜厚が薄い場合および熱
プロセス後でもＴＤＤＢ特性やリーク特性の劣化がな
く、酸化膜の信頼性が非常に優れたウェーハの製造が実
現できる。
結晶ウェーハには、小さなサイズの欠陥が多いためにＴ
ＤＤＢ特性の劣化を引き起こしており、この小さなサイ
ズの欠陥を消滅あるいは少なくすることで、ＴＤＤＢ特
性を向上させることができる。この発明では、低速引上
シリコン単結晶ウェーハ中の小さなサイズの欠陥を低減
あるいは消滅させるために、非酸化性雰囲気で温度９０
０℃以上、１２５０℃以下、時間１０秒以上の熱処理を
施し、その熱処理時の昇温速度およ降温速度を１℃／秒
以上とすることで、ゲート酸化膜厚が薄い場合および熱
プロセス後でもＴＤＤＢ特性やリーク特性の劣化がな
く、酸化膜の信頼性が非常に優れたウェーハの製造が実
現できる。
【００１５】この発明において、熱処理温度の下限を９
００℃としているが、これは９００℃未満では欠陥を消
滅することができないためである。また、熱処理温度の
上限を１２５０℃としているが、これは１２５０℃を越
えると、ウェーハのスリップや汚染の問題があり、冷却
条件によっては急冷凍結欠陥が新たに発生し特性に悪影
響を及ぼすことがあるからである。熱処理時間について
は下限を１０秒としているが、これは熱処理時に欠陥を
収縮させるために必要な最低の時間である。熱処理時の
昇温速度および降温速度を１℃／秒以上としているの
は、これ以下の速度での昇温および降温では、温度の変
化時に欠陥が成長し、特性に悪影響をおよぼすからであ
る。
００℃としているが、これは９００℃未満では欠陥を消
滅することができないためである。また、熱処理温度の
上限を１２５０℃としているが、これは１２５０℃を越
えると、ウェーハのスリップや汚染の問題があり、冷却
条件によっては急冷凍結欠陥が新たに発生し特性に悪影
響を及ぼすことがあるからである。熱処理時間について
は下限を１０秒としているが、これは熱処理時に欠陥を
収縮させるために必要な最低の時間である。熱処理時の
昇温速度および降温速度を１℃／秒以上としているの
は、これ以下の速度での昇温および降温では、温度の変
化時に欠陥が成長し、特性に悪影響をおよぼすからであ
る。
【００１６】この発明の熱処理において、好ましい温度
範囲は１０５０℃〜１２００℃、好ましい熱処理時間は
２時間〜５時間である。熱処理時間の上限については特
に規定しない。しかし、非酸化性雰囲気で高温で長時間
の熱処理でウェーハ表面に無欠陥層をつくることができ
るが、長時間の処理はコストおよび生産性の問題がある
ので、ウェーハの使用されるデバイスでの熱処理条件に
より、必要に応じて時間を決定することが望ましい。ま
た、好ましい昇温および降温速度は、５℃／秒〜１００
℃／秒である。
範囲は１０５０℃〜１２００℃、好ましい熱処理時間は
２時間〜５時間である。熱処理時間の上限については特
に規定しない。しかし、非酸化性雰囲気で高温で長時間
の熱処理でウェーハ表面に無欠陥層をつくることができ
るが、長時間の処理はコストおよび生産性の問題がある
ので、ウェーハの使用されるデバイスでの熱処理条件に
より、必要に応じて時間を決定することが望ましい。ま
た、好ましい昇温および降温速度は、５℃／秒〜１００
℃／秒である。
【００１７】
実施例１ 成長速度０．４３ｍｍ／ｍｉｎで引上げたＣＺシリコン
単結晶のウェーハ（直径６インチ、ボロンドープＰ型、
比抵抗４．５〜６Ωｃｍ、酸素濃度１４〜１６×１０17
ａｔｏｍｓ／ｃｃ、面方位（１００））、すなわち、熱
酸化処理したときに、リング状に発生するＯＳＦ発生領
域が結晶中央部で消滅する低速引上シリコン単結晶のウ
ェーハに、熱処理炉を用いて、非酸化性雰囲気で昇温お
よび降温速度を５℃／秒として８５０℃から１３００℃
までの温度で３時間熱処理した後のスリップの発生状
況、および図２に示すＣＭＯＳデバイスの熱プロセスに
相当する熱処理後の赤外干渉法によるウェーハ表面から
０〜１０μｍの領域の欠陥密度を表１に示す。表１より
１３００℃の熱処理ではスリップが発生し、８５０℃の
熱処理では欠陥が減少しないことが分かる。
単結晶のウェーハ（直径６インチ、ボロンドープＰ型、
比抵抗４．５〜６Ωｃｍ、酸素濃度１４〜１６×１０17
ａｔｏｍｓ／ｃｃ、面方位（１００））、すなわち、熱
酸化処理したときに、リング状に発生するＯＳＦ発生領
域が結晶中央部で消滅する低速引上シリコン単結晶のウ
ェーハに、熱処理炉を用いて、非酸化性雰囲気で昇温お
よび降温速度を５℃／秒として８５０℃から１３００℃
までの温度で３時間熱処理した後のスリップの発生状
況、および図２に示すＣＭＯＳデバイスの熱プロセスに
相当する熱処理後の赤外干渉法によるウェーハ表面から
０〜１０μｍの領域の欠陥密度を表１に示す。表１より
１３００℃の熱処理ではスリップが発生し、８５０℃の
熱処理では欠陥が減少しないことが分かる。
【００１８】
【表１】
【００１９】実施例２ 成長速度０．４３ｍｍ／ｍｉｎで引上げたＣＺシリコン
単結晶のウェーハ（直径６インチ、ボロンドープＰ型、
比抵抗４．５〜６Ωｃｍ、酸素濃度１４〜１６×１０17
ａｔｏｍｓ／ｃｃ、面方位（１００））に、熱処理炉を
用いて２％の酸素を含む窒素雰囲気において昇温および
降温速度を５℃／秒として１２００℃で２時間の熱処理
を施した。ウェーハの評価として、図１に示す構造のＭ
ＯＳダイオードを、ゲート酸化を９００℃乾燥酸素中で
行い、酸化膜厚７０Å、電極としてボロンドープポリシ
リコンを５０００Å厚みに、電極面積８ｍｍ2の条件で
作製した。ＴＤＤＢ特性の測定条件は、電流密度が１ｍ
Ａ／ｃｍ2、温度が室温、判定電圧が５Ｖ以下で、ゲー
ト酸化膜厚を７０Åとして定電流ＴＤＤＢ特性を評価し
た。
単結晶のウェーハ（直径６インチ、ボロンドープＰ型、
比抵抗４．５〜６Ωｃｍ、酸素濃度１４〜１６×１０17
ａｔｏｍｓ／ｃｃ、面方位（１００））に、熱処理炉を
用いて２％の酸素を含む窒素雰囲気において昇温および
降温速度を５℃／秒として１２００℃で２時間の熱処理
を施した。ウェーハの評価として、図１に示す構造のＭ
ＯＳダイオードを、ゲート酸化を９００℃乾燥酸素中で
行い、酸化膜厚７０Å、電極としてボロンドープポリシ
リコンを５０００Å厚みに、電極面積８ｍｍ2の条件で
作製した。ＴＤＤＢ特性の測定条件は、電流密度が１ｍ
Ａ／ｃｍ2、温度が室温、判定電圧が５Ｖ以下で、ゲー
ト酸化膜厚を７０Åとして定電流ＴＤＤＢ特性を評価し
た。
【００２０】また、図２に示すヒートパターンのＣＭＯ
Ｓデバイスの熱プロセスに相当する熱処理を施した後、
ゲート酸化膜厚７０Åのときの定電流ＴＤＤＢ特性を評
価した。比較のために、熱処理なしの従来の低速引上結
晶のウェーハの評価も実施した。従来例とこの発明のウ
ェーハの評価結果をまとめて表２に示す。ここでＴＤＤ
Ｂ特性を示す２０％Ｑｂｄは、累積不良率が２０％に達
するまでの通過電荷量（Ｃ／ｃｍ2）であり、この値が
大きいほどＴＤＤＢ特性が優れていることを示す。
Ｓデバイスの熱プロセスに相当する熱処理を施した後、
ゲート酸化膜厚７０Åのときの定電流ＴＤＤＢ特性を評
価した。比較のために、熱処理なしの従来の低速引上結
晶のウェーハの評価も実施した。従来例とこの発明のウ
ェーハの評価結果をまとめて表２に示す。ここでＴＤＤ
Ｂ特性を示す２０％Ｑｂｄは、累積不良率が２０％に達
するまでの通過電荷量（Ｃ／ｃｍ2）であり、この値が
大きいほどＴＤＤＢ特性が優れていることを示す。
【００２１】表２より明らかなように、ゲート酸化膜厚
が７０Åの場合、従来の低速引上結晶のウェーハ（サン
プルＡ）では２０％Ｑｂｄが７０であるのに対して、こ
の発明のウェーハ（サンプルＢ）では１５０まで増加し
ている。また、ＣＭＯＳ熱処理後では、従来の低速引上
結晶のウェーハ（サンプルＣ）では２０％Ｑｂｄが６で
あるのに対して、本発明のウェーハ（サンプルＤ）では
１３２まで増加している。欠陥の低減効果の確認のた
め、表２のサンプルＣとＤについて赤外干渉法によりウ
ェーハ表面から０〜１０μｍの領域を評価した。比較例
のサンプルＣでは３．６×１０7／ｃｍ3の欠陥が観察さ
れたのに対して、本発明のサンプルＤでは１．２×１０
5ケ／ｃｍ3まで減少しＴＤＤＢ特性との対応が見られ
た。
が７０Åの場合、従来の低速引上結晶のウェーハ（サン
プルＡ）では２０％Ｑｂｄが７０であるのに対して、こ
の発明のウェーハ（サンプルＢ）では１５０まで増加し
ている。また、ＣＭＯＳ熱処理後では、従来の低速引上
結晶のウェーハ（サンプルＣ）では２０％Ｑｂｄが６で
あるのに対して、本発明のウェーハ（サンプルＤ）では
１３２まで増加している。欠陥の低減効果の確認のた
め、表２のサンプルＣとＤについて赤外干渉法によりウ
ェーハ表面から０〜１０μｍの領域を評価した。比較例
のサンプルＣでは３．６×１０7／ｃｍ3の欠陥が観察さ
れたのに対して、本発明のサンプルＤでは１．２×１０
5ケ／ｃｍ3まで減少しＴＤＤＢ特性との対応が見られ
た。
【００２２】実施例３ 成長速度０．４８ｍｍ／ｍｉｎで引上たＣＺシリコン単
結晶のウェーハ（直径６インチ、ボロンドープＰ型、比
抵抗４．５〜６Ωｃｍ、酸素濃度１４〜１６×１０17ａ
ｔｏｍｏｓ／ｃｃ、面方位（１００））に、ランプアニ
ール炉を用いて窒素雰囲気において、昇温および降温速
度を１００℃／秒として１１００℃で２０秒のランプア
ニール処理を施した。ウェーハの評価として、実施例２
と同様の測定条件で、ゲート酸化膜厚を７０Åとして定
電流ＴＤＤＢ特性を評価した。
結晶のウェーハ（直径６インチ、ボロンドープＰ型、比
抵抗４．５〜６Ωｃｍ、酸素濃度１４〜１６×１０17ａ
ｔｏｍｏｓ／ｃｃ、面方位（１００））に、ランプアニ
ール炉を用いて窒素雰囲気において、昇温および降温速
度を１００℃／秒として１１００℃で２０秒のランプア
ニール処理を施した。ウェーハの評価として、実施例２
と同様の測定条件で、ゲート酸化膜厚を７０Åとして定
電流ＴＤＤＢ特性を評価した。
【００２３】比較のために、ランプアニール処理なしの
従来の低速引上結晶のウェーハの評価も実施した。従来
例と本発明のウェーハの評価結果をまとめて表４に示
す。表４より明らかなように、ゲート酸化膜厚が７０Å
の場合、従来の低速引上結晶のウェーハ（サンプルＥ）
では２０％Ｑｂｄが６３であるのに対して、本発明のウ
ェーハ（サンプルＥ）では１６９まで増加している。
従来の低速引上結晶のウェーハの評価も実施した。従来
例と本発明のウェーハの評価結果をまとめて表４に示
す。表４より明らかなように、ゲート酸化膜厚が７０Å
の場合、従来の低速引上結晶のウェーハ（サンプルＥ）
では２０％Ｑｂｄが６３であるのに対して、本発明のウ
ェーハ（サンプルＥ）では１６９まで増加している。
【００２４】
【表２】
【００２５】
【発明の効果】この発明は、熱プロセス中に特性に影響
を与えるサイズまで成長する低速引上結晶中の小さなサ
イズの欠陥を、実施例に示すごとく、非酸化性雰囲気で
特定温度の熱処理を施すことにより低減消滅するもの
で、この発明の方法によればゲート酸化膜厚が薄い場
合、および熱プロセス後でもＴＤＤＢ特性の優れたシリ
コン単結晶ウェーハが得られ、特に高性能デバイス用と
して従来では得られなかった高品質のウェーハを容易に
得ることができる。
を与えるサイズまで成長する低速引上結晶中の小さなサ
イズの欠陥を、実施例に示すごとく、非酸化性雰囲気で
特定温度の熱処理を施すことにより低減消滅するもの
で、この発明の方法によればゲート酸化膜厚が薄い場
合、および熱プロセス後でもＴＤＤＢ特性の優れたシリ
コン単結晶ウェーハが得られ、特に高性能デバイス用と
して従来では得られなかった高品質のウェーハを容易に
得ることができる。
【図１】ＭＯＳダイオードの構造を示す説明図である。
【図２】ＣＭＯＳ熱処理条件を時間と温度との関係で示
すヒートパターン図である。
すヒートパターン図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 チョクラルスキー法によりシリコン単結
晶を製造する方法において、高温の酸化性雰囲気で熱酸
化処理したときにリング状に発生するＯＳＦ発生領域が
結晶中央部で消滅する条件で引き上げたシリコン単結晶
のウェーハに、非酸化性雰囲気で温度９００℃以上、１
２５０℃以下、時間１０秒以上の熱処理を施し、その熱
処理時の昇温速度および降温速度を１℃／秒以上とする
ことを特徴とするシリコン単結晶ウェーハの製造方法。 - 【請求項２】 請求項１において、シリコン単結晶ウェ
ーハの引上げ速度（結晶成長速度）が０．５ｍｍ／ｍｉ
ｎ以下であることを特徴とするシリコン単結晶ウェーハ
の製造方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP09772795A JP3252386B2 (ja) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | シリコン単結晶ウェーハの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09772795A JP3252386B2 (ja) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | シリコン単結晶ウェーハの製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH08273991A true JPH08273991A (ja) | 1996-10-18 |
| JP3252386B2 JP3252386B2 (ja) | 2002-02-04 |
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ID=14199928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09772795A Expired - Fee Related JP3252386B2 (ja) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | シリコン単結晶ウェーハの製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3252386B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016002123A1 (ja) * | 2014-07-03 | 2016-01-07 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶ウェーハの熱処理方法 |
| CN106087065A (zh) * | 2016-08-19 | 2016-11-09 | 西安华晶电子技术股份有限公司 | 一种多晶硅铸锭用退火工艺 |
-
1995
- 1995-03-29 JP JP09772795A patent/JP3252386B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016002123A1 (ja) * | 2014-07-03 | 2016-01-07 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶ウェーハの熱処理方法 |
| JP2016015426A (ja) * | 2014-07-03 | 2016-01-28 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶ウェーハの熱処理方法 |
| CN106087065A (zh) * | 2016-08-19 | 2016-11-09 | 西安华晶电子技术股份有限公司 | 一种多晶硅铸锭用退火工艺 |
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