JPH08293589A - 半導体基板および半導体装置 - Google Patents
半導体基板および半導体装置Info
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- H01L21/3221—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections of silicon bodies, e.g. for gettering
- H01L21/3226—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections of silicon bodies, e.g. for gettering of silicon on insulator
Abstract
析出物2を形成後、冷却時の熱応力により表面近傍に転
位群5を形成する。このウェーハを基板1とし、酸化シ
リコン膜3をつけたもう一つのウェーハを貼り合わせ、
貼り合わせウェーハを研削、研磨してSOI層4を形成す
る。 【効果】 基板に酸素析出物と転位を導入しているた
め、重金属不純物を効率よくゲッタリングできる。ま
た、貼り合わせSOIウェーハの内部に欠陥が埋め込まれ
ているため、その後のプロセスにおいて欠陥が除去され
ることがなく、ゲッタリング効果が持続する。
Description
ation)等の電子デバイスに使用されるSOI基板に関する
ものである。
したウェーハを基板に用いている。しかし、近年、デバ
イスの高集積化に伴い、ラッチアップ、アルファ線によ
るソフトエラー、寄生容量による誤動作が大きな問題と
なってきた。
縁膜(酸化シリコン膜)上に素子領域を形成したSOIウェ
ーハが注目を集めている。SOI構造を作るには、大きく
分けてSIMOX(Separated by IMplanted OXygen)と貼り合
わせの2つの方法がある。
度で打ち込み、熱処理することにより基板内部に酸化シ
リコン膜を形成するものである。この方法はイオン打ち
込みによって形成される欠陥を除去するために、1350℃
以上の温度での熱処理を必要とする。しかし、それによ
っても、SOI層の転位を完全に除去することは不可能で
あるという問題がある。
コン膜を形成したウェーハを何も形成していないウェー
ハと接着した後、片方の基板を薄膜化してSOI構造基板
とするものであり、近年、貼り合わせ技術が実用段階ま
で急進展してきた。しかし、従来のSOIウェーハの作成
技術では重金属汚染の対策がなされていないため、ウェ
ーハの重金属汚染が生ずると、pn接合のリーク電流の増
大やゲート酸化膜の絶縁性の劣化など、LSIデバイスの
歩留り低下を招く。従って、素子領域の金属汚染は極力
防止する必要がある。
ンク(sink)があれば、基板が金属不純物で汚染されても
ウェーハの熱処理の際に金属がそこに捕獲、固定され
る。このようにして素子領域の金属不純物の濃度を低く
する手法はゲッタリングと呼ばれる。
リング技術が用いられている。ゲッタリング技術はイン
トリンシックゲッタリング(IG)とエクストリンシックゲ
ッタリング(EG)に大別される。IGはCZ-Si結晶を熱処理
することによって、ウェーハ表面近傍の酸素を外方拡散
させ素子領域内を無欠陥にする一方、ウェーハ内部では
酸素析出物を形成し、そこに金属不純物をゲッターさせ
るものである。
自体にIG処理的な要素があるという利点がある。しか
し、酸素の析出が不十分だと金属不純物のゲッタリング
効果が落ちる。一方、析出が過剰になると素子領域に酸
素析出物が形成され、ゲート耐圧不良等の原因となる。
このようにIGは素子領域を完全に無欠陥に保ちながら、
ウェーハ内部に多数の欠陥を作成することは困難であ
る。
高濃度リン拡散により基板の裏面に欠陥を導入して、金
属不純物をゲッターさせるものである。このうち、イオ
ン注入や高濃度リン拡散はプロセス条件との兼ねあいが
難しく、実用には至っていない。サンドブラスト法が処
理の容易さ、コストの安さのため多く使用されている。
しかし、サンドブラスト法は尖った角のある研磨剤を基
板に吹き付けるため、基板の表面でクラックを生じ、そ
の後の工程でそこから微粒子が発生し、ウェーハ汚染に
よる素子の歩留り悪化を引き起こす。これを防止するた
め、吹き付け強度を低減させているが、その結果、基板
の損傷の発生が少なくなるため、優れたゲッタリング効
果が得られないという欠点もある。さらに、EGはデバイ
ス製造プロセスで酸化シリコン膜の形成、除去をくりか
えすことによって、ウェーハ裏面に入れたダメージが同
時に除去されてしまい、ゲッタリング効果が薄れていく
という欠点がある。
のSOI基板には重金属不純物に対するゲッタリング能力
はほとんどない。一方、バルクウェーハで用いられてい
るゲッタリング技術では素子領域内の無欠陥性と、高い
ゲッタリング能力を両立させることは困難である。
ゲッタリング能力の両立を目指すものである。
ウェーハに熱処理を施し、酸素析出物を形成するととも
に表面近傍に転位を導入することによって重金属不純物
のシンクとなる欠陥を形成し、このウェーハと、表面に
酸化シリコン膜を形成したもう1枚のウェーハを対向さ
せ密着させて貼り合わせた後、酸化シリコン膜を形成し
たウェーハを研削、研磨によって薄くし、SOIウェーハ
に仕上げる。
入されているため、重金属不純物をゲッタリングするこ
とができる。また、酸化シリコン膜の下側、すなわち、
素子領域に近いところに転位があるため、ゲッタリング
効果が高い。基板とSOI層は酸化シリコン膜によってさ
えぎられているため、基板の転位がSOI層に伝播するこ
とがなく、素子領域を無欠陥にすることができる。
な2種類のSOIウェーハを作成した。
ついて説明する。CZシリコン単結晶インゴットから、(1
00)面から4°傾いた面を主面とするウェーハ(直径6イ
ンチ、厚さ550μm)を切り出し、鏡面研磨した。ウェー
ハの格子間酸素濃度は1立方センチメートルあたり、8
〜9かける10の17乗(これを8〜9×10^17と記す、以
下同様)個である。該ウェーハを10mm間隔で石英ボート
に並べ、窒素雰囲気中にて700℃の温度で4時間、さら
に乾燥酸素雰囲気中にて1000℃の温度で16時間の2段階
熱処理を行なった。熱処理後、ボートを10cm/minの速度
で引き出した。この熱処理によって1立方センチメート
ルあたり、3〜5×10^17個の酸素が析出した。このよ
うにして酸素析出物2を形成したウェーハを基板1と
し、水蒸気雰囲気中にて1100℃の温度で2時間の酸化処
理を行なって約1μm厚の酸化シリコン膜3をつけたも
う1枚のウェーハとを貼り合わせ、酸化シリコン膜3を
つけた方のウェーハを研磨してSOI層4を形成し、図1
に示すような貼り合わせSOIウェーハ(試料A)を作成し
た。
ついて説明する。上記の2段階熱処理において、シリコ
ンウェーハを5mm間隔にし、熱処理後の石英ボートの引
出し速度を15cm/minとした。以上の操作を行なっても熱
処理後の析出酸素量は試料Aと変わらないが、ウェーハ
表面に約10^3個の転位群5が形成された。転位群の大き
さは最大1mmに達し、その内部の転位密度は1平方セン
チメートルあたり、10^5である。転位群の数が10^4個程
度になると、ウェーハの反りが大きく、使用に適さな
い。該ウェーハを基板に用いて試料Aと同じ方法で貼り
合わせSOIウェーハ(試料B)を作成した。
ーハを基板とし、試料Aと同じ方法で貼り合わせSOIウ
ェーハ(試料C)を作成した。
ついて、Cu溶液で汚染し、窒素雰囲気中にて、900℃の
温度で1時間の熱処理を行なった。その後、Wright液で
選択エッチングを行なった。各試料の重金属に起因した
S-pit(Saucer-pit)と積層欠陥の密度を表1に示す。
り合わせSOIウェーハ(試料AとB)は従来のもの(試料
C)と比べてS-pitおよび積層欠陥の密度が小さく、ゲッ
タリング能力が優れていることがわかる。酸素析出物の
みを入れたベースウェーハ(試料A)でもゲッタリング能
力は高いが、酸素析出物に加えて転位を入れる(試料B)
と、さらにゲッタリング能力が高くなることが示され
た。
g Zone法によって育成されたシリコン)ウェーハを熱処
理後急冷し、熱応力によって転位のみを導入した基板を
用いて作成したSOIウェーハにおいても、試料Aと同等
のゲッタリング効果があることが示された。
ースウェーハの厚さや面方位、酸化シリコン膜厚にはあ
まり依存しない。さらに、SOI層として、FZシリコンウ
ェーハを用いることも可能である。
たSOIウェーハ(試料A)を用いて図3に示すようなDRAM
(Dynamic Random Access Memory)を作成したところ、従
来のSOIウェーハ(試料C)を用いた場合に比べて、良
品の歩留りが5%高かった。
転位を導入しているため、重金属不純物を効率よくゲッ
タリングできる。これらの欠陥はウェーハの熱処理およ
び加熱、冷却時の熱応力によって導入されるので、欠陥
導入に伴うウェーハ汚染の可能性が低い。酸素の析出量
は2段階熱処理の温度や熱処理時間を変えることによっ
てコントロールできる。転位の発生量は熱処理の際のウ
ェーハ間隔、石英ボートの引出し速度を変えることによ
って、コントロールすることができる。このため、転位
の成長による基板の反りを防止できる。
の内部に欠陥が埋め込まれているため、その後のプロセ
スにおいて欠陥が除去されることがなく、ゲッタリング
効果が持続する。従って、本発明は重金属汚染に対して
高いゲッタリング効果を有し、高密度集積回路のデバイ
ス用の歩留りの高い材料として期待される。
図。
図。
導体装置の断面図。
SOI層、5…転位群、6…トランスファーゲート、7…
キャパシタ、8…ビット線、9…ワード線。
Claims (4)
- 【請求項1】酸素析出物を有する基板を用いた貼り合わ
せSOI(Silicon On Insulator)基板。 - 【請求項2】絶縁層の下に転位が導入されていることを
特徴とするSOI基板。 - 【請求項3】絶縁層の下に転位が導入されていることを
特徴とする請求項1記載のSOI基板。 - 【請求項4】請求項1、2、3記載のSOI基板を用いた
半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9649295A JPH08293589A (ja) | 1995-04-21 | 1995-04-21 | 半導体基板および半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9649295A JPH08293589A (ja) | 1995-04-21 | 1995-04-21 | 半導体基板および半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08293589A true JPH08293589A (ja) | 1996-11-05 |
Family
ID=14166589
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9649295A Pending JPH08293589A (ja) | 1995-04-21 | 1995-04-21 | 半導体基板および半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08293589A (ja) |
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-
1995
- 1995-04-21 JP JP9649295A patent/JPH08293589A/ja active Pending
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