JPH09194294A - 耐熱応力強度の高い半導体材料とその製造方法 - Google Patents
耐熱応力強度の高い半導体材料とその製造方法Info
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- JPH09194294A JPH09194294A JP2324796A JP2324796A JPH09194294A JP H09194294 A JPH09194294 A JP H09194294A JP 2324796 A JP2324796 A JP 2324796A JP 2324796 A JP2324796 A JP 2324796A JP H09194294 A JPH09194294 A JP H09194294A
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- ingot
- semiconductor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 インゴット高品質化熱処理時あるいはＬＳＩ
製造熱処理時に半導体結晶表面に発生し、結晶内部へと
運動する転位の動きを阻止できる耐熱応力強度の高い半
導体材料とその製造方法の提供。 【解決手段】 半導体インゴット１に乾燥酸素雰囲気中
の熱処理により、周囲に酸化膜を形成し、格子間シリコ
ンを注入して外周面の表面より５ｍｍ深さ以内に酸化誘
起積層欠陥を有する表面層２を形成し、これによって高
品質化熱処理時の熱応力でインゴット周囲から結晶内部
へと運動する転位を抑制する。
製造熱処理時に半導体結晶表面に発生し、結晶内部へと
運動する転位の動きを阻止できる耐熱応力強度の高い半
導体材料とその製造方法の提供。 【解決手段】 半導体インゴット１に乾燥酸素雰囲気中
の熱処理により、周囲に酸化膜を形成し、格子間シリコ
ンを注入して外周面の表面より５ｍｍ深さ以内に酸化誘
起積層欠陥を有する表面層２を形成し、これによって高
品質化熱処理時の熱応力でインゴット周囲から結晶内部
へと運動する転位を抑制する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ＬＳＩ等の基板
として用いられる半導体結晶材料とその製造方法に係
り、インゴット及びウェーハの所定深さの表層内に酸化
誘起積層欠陥を導入することにより、高品質化あるいは
プロセス中の高温熱処理時に発生した熱応力が転位源か
らの転位を増殖させて品質劣化や反りを発生させること
を防止した耐熱応力強度の高い半導体材料とその製造方
法に関する。
として用いられる半導体結晶材料とその製造方法に係
り、インゴット及びウェーハの所定深さの表層内に酸化
誘起積層欠陥を導入することにより、高品質化あるいは
プロセス中の高温熱処理時に発生した熱応力が転位源か
らの転位を増殖させて品質劣化や反りを発生させること
を防止した耐熱応力強度の高い半導体材料とその製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、インゴット高品質化のための
熱処理が種々提案されている。例えば、特開平７−４１
３９０号には、１２００〜１４００℃で３０分以上保持
する高温熱処理を施し、その後、６００℃程度まで５℃
／分の冷却速度で冷却する方法が提案されている。
熱処理が種々提案されている。例えば、特開平７−４１
３９０号には、１２００〜１４００℃で３０分以上保持
する高温熱処理を施し、その後、６００℃程度まで５℃
／分の冷却速度で冷却する方法が提案されている。
【０００３】半導体インゴットに高品質化熱処理を施す
と、インゴット内での温度分布の不均一性によって熱応
力が発生する。また、結晶表面には加工などによって生
じた、転位の発生源が存在する。この転位源から発生し
た転位は、熱応力によって増殖しながら次第に結晶内部
へと侵入し、結晶品質を劣化させることが知られてい
る。
と、インゴット内での温度分布の不均一性によって熱応
力が発生する。また、結晶表面には加工などによって生
じた、転位の発生源が存在する。この転位源から発生し
た転位は、熱応力によって増殖しながら次第に結晶内部
へと侵入し、結晶品質を劣化させることが知られてい
る。
【０００４】また、半導体ウェーハをＬＳＩプロセスに
通すと、ウェーハ内での温度分布の不均一性によって熱
応力が発生する。ウェーハ表面の転位源から発生した転
位は高温になると運動を始め、その結果、ウェーハの反
りを引き起こす。
通すと、ウェーハ内での温度分布の不均一性によって熱
応力が発生する。ウェーハ表面の転位源から発生した転
位は高温になると運動を始め、その結果、ウェーハの反
りを引き起こす。
【０００５】微細加工精度の維持が重要なＬＳＩプロセ
スでは、反りの抑制が重要な課題であり、従来から、結
晶中の格子間酸素には転位の運動を抑制し、反りを抑え
る効果があることが分かっている（岸野正剛著、超ＬＳ
Ｉ材料・プロセスの基礎）。
スでは、反りの抑制が重要な課題であり、従来から、結
晶中の格子間酸素には転位の運動を抑制し、反りを抑え
る効果があることが分かっている（岸野正剛著、超ＬＳ
Ｉ材料・プロセスの基礎）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述のインゴット高品
質化のための高温熱処理には、熱処理中の熱応力の問題
を考慮したものはなかった。また、熱処理中の転位の動
きを能動的に抑制する手段もなく、熱処理条件に制約が
課せられるといった問題があった。
質化のための高温熱処理には、熱処理中の熱応力の問題
を考慮したものはなかった。また、熱処理中の転位の動
きを能動的に抑制する手段もなく、熱処理条件に制約が
課せられるといった問題があった。
【０００７】また、今後はウェーハの低酸素化傾向が進
むため、格子間酸素による反り抑制効果が期待できなく
なるものと考えられる。そのため、ＬＳＩ製造熱処理の
条件が制約を課せられるといった問題がある。
むため、格子間酸素による反り抑制効果が期待できなく
なるものと考えられる。そのため、ＬＳＩ製造熱処理の
条件が制約を課せられるといった問題がある。
【０００８】この発明は、上述のごとく、インゴット高
品質化のための高温熱処理あるいはＬＳＩなどのデバイ
スプロセス中の高温熱処理時に発生した熱応力が、イン
ゴットあるいはウェーハに発生した転位源からの転位を
増殖させて、インゴットの品質劣化やウェーハに反りを
発生させていることに鑑み、かかる半導体材料の品質劣
化や反りを防止することができる耐熱応力強度の高い半
導体材料とその製造方法の提供を目的としている。
品質化のための高温熱処理あるいはＬＳＩなどのデバイ
スプロセス中の高温熱処理時に発生した熱応力が、イン
ゴットあるいはウェーハに発生した転位源からの転位を
増殖させて、インゴットの品質劣化やウェーハに反りを
発生させていることに鑑み、かかる半導体材料の品質劣
化や反りを防止することができる耐熱応力強度の高い半
導体材料とその製造方法の提供を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】発明者らは、耐熱応力強
度の高い半導体材料を目的に種々検討した結果、インゴ
ット及びウェーハの所定深さの表層内に酸化誘起積層欠
陥を導入することにより、この表面層によって、熱応力
でインゴット周囲から結晶内部へと運動する転位を抑制
できること、また、裏面の欠陥層によって、熱処理時の
転位の運動を抑制し、ＬＳＩ製造プロセスに支障をもた
らす反りを抑制できることを知見し、この発明を完成し
た。
度の高い半導体材料を目的に種々検討した結果、インゴ
ット及びウェーハの所定深さの表層内に酸化誘起積層欠
陥を導入することにより、この表面層によって、熱応力
でインゴット周囲から結晶内部へと運動する転位を抑制
できること、また、裏面の欠陥層によって、熱処理時の
転位の運動を抑制し、ＬＳＩ製造プロセスに支障をもた
らす反りを抑制できることを知見し、この発明を完成し
た。
【００１０】すなわち、この発明は、半導体インゴット
の外表面から深さ５ｍｍ以内に酸化誘起積層欠陥を導入
する熱処理を施すことにより、インゴット高品質化熱処
理時における強度を向上させる半導体インゴットとその
製造方法である。
の外表面から深さ５ｍｍ以内に酸化誘起積層欠陥を導入
する熱処理を施すことにより、インゴット高品質化熱処
理時における強度を向上させる半導体インゴットとその
製造方法である。
【００１１】また、この発明は、半導体ウェーハの裏面
から深さ１００μｍ以内に、酸化誘起積層欠陥を導入す
る熱処理を施すことにより、デバイスプロセスの熱処理
時における強度を向上させる半導体ウェーハとその製造
方法である。
から深さ１００μｍ以内に、酸化誘起積層欠陥を導入す
る熱処理を施すことにより、デバイスプロセスの熱処理
時における強度を向上させる半導体ウェーハとその製造
方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１に外周面の表層に酸化誘起積
層欠陥を導入したこの発明による半導体インゴット１を
示す。半導体インゴット１を１０５０℃〜１１５０℃の
乾燥酸素雰囲気中で１〜４時間熱処理を行い、周囲に酸
化膜を形成し、格子間シリコンを注入して外周面の表面
より５ｍｍ深さ以内に酸化誘起積層欠陥を形成させる。
この酸化誘起積層欠陥を有する表面層２によって、熱応
力でインゴット周囲から結晶内部へと運動する転位を抑
制することができる。
層欠陥を導入したこの発明による半導体インゴット１を
示す。半導体インゴット１を１０５０℃〜１１５０℃の
乾燥酸素雰囲気中で１〜４時間熱処理を行い、周囲に酸
化膜を形成し、格子間シリコンを注入して外周面の表面
より５ｍｍ深さ以内に酸化誘起積層欠陥を形成させる。
この酸化誘起積層欠陥を有する表面層２によって、熱応
力でインゴット周囲から結晶内部へと運動する転位を抑
制することができる。
【００１３】当該表面層２を有する半導体インゴット１
は、インゴット高品質化のための高温熱処理を施しても
転位がなくなり、品質劣化が防止されるが、この欠陥層
である表面層２は、後工程であるインゴット丸め加工に
おいて除去される。また、この発明において、酸化誘起
積層欠陥を有する表面層２の厚みは、インゴット丸め加
工において除去可能な範囲が好ましく、５ｍｍ以下とす
るが、さらに、０．５〜２ｍｍの範囲がより好ましい。
は、インゴット高品質化のための高温熱処理を施しても
転位がなくなり、品質劣化が防止されるが、この欠陥層
である表面層２は、後工程であるインゴット丸め加工に
おいて除去される。また、この発明において、酸化誘起
積層欠陥を有する表面層２の厚みは、インゴット丸め加
工において除去可能な範囲が好ましく、５ｍｍ以下とす
るが、さらに、０．５〜２ｍｍの範囲がより好ましい。
【００１４】この発明において、半導体インゴット１に
酸化誘起積層欠陥を有する表面層２を形成する熱処理と
しては、酸素雰囲気中で１１００℃に１時間保持する等
の方法が好ましい。
酸化誘起積層欠陥を有する表面層２を形成する熱処理と
しては、酸素雰囲気中で１１００℃に１時間保持する等
の方法が好ましい。
【００１５】図２に裏面の表層に酸化誘起積層欠陥を導
入したこの発明による半導体ウェーハを示す。半導体ウ
ェーハ１０に酸素イオンを注入して欠陥核を形成した後
に、１０５０℃〜１１５０℃の乾燥酸素雰囲気中で１〜
４時間熱処理を行い、酸化誘起積層欠陥を裏面の表面よ
り１００μｍ以下深さに形成させる。この酸化誘起積層
欠陥を有する表面層１１によって、デバイスプロセスの
熱処理時の転位の運動を抑制し、ＬＳＩ製造プロセスに
支障をもたらす反りを抑制することができる。
入したこの発明による半導体ウェーハを示す。半導体ウ
ェーハ１０に酸素イオンを注入して欠陥核を形成した後
に、１０５０℃〜１１５０℃の乾燥酸素雰囲気中で１〜
４時間熱処理を行い、酸化誘起積層欠陥を裏面の表面よ
り１００μｍ以下深さに形成させる。この酸化誘起積層
欠陥を有する表面層１１によって、デバイスプロセスの
熱処理時の転位の運動を抑制し、ＬＳＩ製造プロセスに
支障をもたらす反りを抑制することができる。
【００１６】この酸化誘起積層欠陥を有する表面層１１
は、各種の熱処理時の転位の運動を抑制して反りを抑制
することができるが、１００μｍ以下の厚みであるた
め、後のＬＳＩ製造プロセスには悪影響を及ぼすことが
ない。さらに、好ましい厚みは１０μｍ〜５０μｍであ
る。
は、各種の熱処理時の転位の運動を抑制して反りを抑制
することができるが、１００μｍ以下の厚みであるた
め、後のＬＳＩ製造プロセスには悪影響を及ぼすことが
ない。さらに、好ましい厚みは１０μｍ〜５０μｍであ
る。
【００１７】この発明において、半導体ウェーハ１０に
酸化誘起積層欠陥を有する表面層１１を形成する熱処理
としては、酸素雰囲気中で１１００℃に１時間保持する
等の方法が好ましい。
酸化誘起積層欠陥を有する表面層１１を形成する熱処理
としては、酸素雰囲気中で１１００℃に１時間保持する
等の方法が好ましい。
【００１８】
実施例１ 半導体インゴットを１０５０℃〜１１５０℃の乾燥酸素
雰囲気中で１〜４時間熱処理を行い、酸化誘起積層欠陥
を外周面の５ｍｍ以下の表層に形成させた。次いで、こ
のインゴットをアルゴン雰囲気中で１３５０℃で３０分
熱処理する高品質化処理したところ、転位は全く観察さ
れなかった。また、この欠陥表面層は後のインゴット丸
め加工において容易に除去することができた。
雰囲気中で１〜４時間熱処理を行い、酸化誘起積層欠陥
を外周面の５ｍｍ以下の表層に形成させた。次いで、こ
のインゴットをアルゴン雰囲気中で１３５０℃で３０分
熱処理する高品質化処理したところ、転位は全く観察さ
れなかった。また、この欠陥表面層は後のインゴット丸
め加工において容易に除去することができた。
【００１９】実施例２ 半導体ウェーハに酸素イオンを注入して欠陥核を形成し
た後に、１０５０℃〜１１５０℃の乾燥酸素雰囲気中で
１〜４時間熱処理を行い、酸化誘起積層欠陥を裏面の１
００μｍ以下の表層に形成させた。次いで、このウェー
ハを水素雰囲気中で１２００℃で１時間熱処理したとこ
ろ、転位は全く観察されなかった。また、ウェーハの反
りの発生は見られなかった。この欠陥表面層は、後のＬ
ＳＩ製造プロセスには悪影響を全く及ぼさないことを確
認した。
た後に、１０５０℃〜１１５０℃の乾燥酸素雰囲気中で
１〜４時間熱処理を行い、酸化誘起積層欠陥を裏面の１
００μｍ以下の表層に形成させた。次いで、このウェー
ハを水素雰囲気中で１２００℃で１時間熱処理したとこ
ろ、転位は全く観察されなかった。また、ウェーハの反
りの発生は見られなかった。この欠陥表面層は、後のＬ
ＳＩ製造プロセスには悪影響を全く及ぼさないことを確
認した。
【００２０】実施例３ 実施例２における導入した酸化誘起積層欠陥が熱処理中
に転位源から移動した転位の運動を阻止する様子を図３
に示す。すなわち、転位源から発生した転位は、デバイ
ス熱処理中に４つの［１１０］方向に向かって運動を始
める。転位が移動する間に酸化誘起積層欠陥に出会う
と、転位は動きを妨げられて停止する。
に転位源から移動した転位の運動を阻止する様子を図３
に示す。すなわち、転位源から発生した転位は、デバイ
ス熱処理中に４つの［１１０］方向に向かって運動を始
める。転位が移動する間に酸化誘起積層欠陥に出会う
と、転位は動きを妨げられて停止する。
【００２１】このように、半導体中に導入した酸化誘起
積層欠陥は熱処理中の転位の運動を抑制し、転位の内部
への浸入を表面層で阻止する効果がある。従って、半導
体結晶熱処理前に酸化誘起積層欠陥を結晶表面層に導入
することによって、インゴット高品質化熱処理あるいは
ＬＳＩ製造熱処理中に、熱応力などによって転位が半導
体結晶内部に侵入するのを防ぐことが可能であることが
わかる。
積層欠陥は熱処理中の転位の運動を抑制し、転位の内部
への浸入を表面層で阻止する効果がある。従って、半導
体結晶熱処理前に酸化誘起積層欠陥を結晶表面層に導入
することによって、インゴット高品質化熱処理あるいは
ＬＳＩ製造熱処理中に、熱応力などによって転位が半導
体結晶内部に侵入するのを防ぐことが可能であることが
わかる。
【００２２】
【発明の効果】この発明は、実施例に明らかなように、
半導体インゴット及びウェーハの所定深さの表層内に酸
化誘起積層欠陥を導入することにより、インゴット高品
質化熱処理時あるいはＬＳＩ製造熱処理時に半導体結晶
表面に発生し、結晶内部へと運動する転位の動きを阻止
できるようになり、半導体結晶の強化が可能であり、半
導体材料の品質劣化や反りを防止することができる耐熱
応力強度の高い半導体材料を容易にかつ安定的に提供で
きる。
半導体インゴット及びウェーハの所定深さの表層内に酸
化誘起積層欠陥を導入することにより、インゴット高品
質化熱処理時あるいはＬＳＩ製造熱処理時に半導体結晶
表面に発生し、結晶内部へと運動する転位の動きを阻止
できるようになり、半導体結晶の強化が可能であり、半
導体材料の品質劣化や反りを防止することができる耐熱
応力強度の高い半導体材料を容易にかつ安定的に提供で
きる。
【図１】この発明による半導体インゴットの斜視説明図
である。
である。
【図２】この発明による半導体ウェーハの斜視説明図で
ある。
ある。
【図３】半導体ウェーハの転位を示す顕微鏡写真を図示
化した説明図である。
化した説明図である。
１ 半導体インゴット ２，１１ 表面層 １０ 半導体ウェーハ
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体インゴットの外表面から深さ５ｍ
ｍ以内に、インゴット高品質化熱処理時の強度向上のた
めの酸化誘起積層欠陥を有する半導体インゴット。 - 【請求項２】 半導体ウェーハの裏面から深さ１００μ
ｍ以内に、デバイスプロセスにおける強度向上のための
酸化誘起積層欠陥を有する半導体ウェーハ。 - 【請求項３】 半導体インゴットの外表面から深さ５ｍ
ｍ以内に酸化誘起積層欠陥を導入する熱処理を施すこと
により、インゴット高品質化熱処理時における強度を向
上させる半導体インゴットの製造方法。 - 【請求項４】 半導体ウェーハの裏面から深さ１００μ
ｍ以内に、酸化誘起積層欠陥を導入する熱処理を施すこ
とにより、デバイスプロセスの熱処理時における強度を
向上させる半導体ウェーハの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2324796A JPH09194294A (ja) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | 耐熱応力強度の高い半導体材料とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2324796A JPH09194294A (ja) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | 耐熱応力強度の高い半導体材料とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09194294A true JPH09194294A (ja) | 1997-07-29 |
Family
ID=12105278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2324796A Pending JPH09194294A (ja) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | 耐熱応力強度の高い半導体材料とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09194294A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003056621A1 (fr) * | 2001-12-26 | 2003-07-10 | Komatsu Denshi Kinzoku Kabushiki Kaisha | Procede permettant de faire disparaitre les defauts dans du silicium monocristallin et silicium monocristallin obtenu a partir de ce procede |
-
1996
- 1996-01-16 JP JP2324796A patent/JPH09194294A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003056621A1 (fr) * | 2001-12-26 | 2003-07-10 | Komatsu Denshi Kinzoku Kabushiki Kaisha | Procede permettant de faire disparaitre les defauts dans du silicium monocristallin et silicium monocristallin obtenu a partir de ce procede |
| JPWO2003056621A1 (ja) * | 2001-12-26 | 2005-05-12 | コマツ電子金属株式会社 | 単結晶シリコンの欠陥消滅方法および単結晶シリコン |
| US7226505B2 (en) | 2001-12-26 | 2007-06-05 | Sumco Techxiv Corporation | Method for vanishing defects in single crystal silicon and single crystal silicon |
| JP4807767B2 (ja) * | 2001-12-26 | 2011-11-02 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | 単結晶シリコンの欠陥消滅方法 |
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