JPH11135514A - シリコンウエーハの熱処理方法及びシリコンウエーハ - Google Patents
シリコンウエーハの熱処理方法及びシリコンウエーハInfo
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 シリコンウエーハをＲＴＡ装置を用いて、還
元性雰囲気下で熱処理する方法に関し、特にウエーハ表
面のＣＯＰ密度を低下させてＴＺＤＢ、ＴＤＤＢ等の電
気特性を改善するとともに、スリップ転位の発生を抑制
して、ウエーハの割れ等を防ぎ、急速加熱・急速冷却装
置の本来的に有する、生産性の向上、水素ガスの少量化
等の利点を生かそうとするものである。 【解決手段】 急速加熱・急速冷却装置を用いてシリコ
ンウエーハを還元性雰囲気下で熱処理する方法におい
て、該シリコンウエーハを水素の割合を１０〜８０容量
％とした水素とアルゴンの混合ガス雰囲気下で、温度１
１５０〜１３００℃で１〜６０秒間熱処理をする。ま
た、前記水素とアルゴンの混合ガス中の水素の割合を２
０〜４０容量％とすることを特徴とする。
元性雰囲気下で熱処理する方法に関し、特にウエーハ表
面のＣＯＰ密度を低下させてＴＺＤＢ、ＴＤＤＢ等の電
気特性を改善するとともに、スリップ転位の発生を抑制
して、ウエーハの割れ等を防ぎ、急速加熱・急速冷却装
置の本来的に有する、生産性の向上、水素ガスの少量化
等の利点を生かそうとするものである。 【解決手段】 急速加熱・急速冷却装置を用いてシリコ
ンウエーハを還元性雰囲気下で熱処理する方法におい
て、該シリコンウエーハを水素の割合を１０〜８０容量
％とした水素とアルゴンの混合ガス雰囲気下で、温度１
１５０〜１３００℃で１〜６０秒間熱処理をする。ま
た、前記水素とアルゴンの混合ガス中の水素の割合を２
０〜４０容量％とすることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシリコンウエーハの
熱処理方法に関し、特にシリコンウエーハ表面のＣＯＰ
密度を低減させること、及びスリップ転位の発生を抑え
ることのできる熱処理方法に関する。
熱処理方法に関し、特にシリコンウエーハ表面のＣＯＰ
密度を低減させること、及びスリップ転位の発生を抑え
ることのできる熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコンウェーハの酸化膜耐圧等の電気
特性を改善するためには、デバイスが作製されるウェー
ハ表層部を無欠陥層とする必要がある。シリコンウェー
ハの表層部には結晶成長時に導入されるＣＯＰ（Ｃｒｙ
ｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）
と呼ばれる正八面体構造の結晶欠陥が存在し、このＣＯ
Ｐが電気特性を劣化させる原因となっている。酸化膜耐
圧を改善するためには、水素アニール、すなわちシリコ
ンウエーハを高温で水素ガス雰囲気下、数時間の熱処理
を施すのが有効であることが数多く報告されている（例
えば、特公平５−１８２５４号公報、特開平６−２９５
９１２号公報）。
特性を改善するためには、デバイスが作製されるウェー
ハ表層部を無欠陥層とする必要がある。シリコンウェー
ハの表層部には結晶成長時に導入されるＣＯＰ（Ｃｒｙ
ｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）
と呼ばれる正八面体構造の結晶欠陥が存在し、このＣＯ
Ｐが電気特性を劣化させる原因となっている。酸化膜耐
圧を改善するためには、水素アニール、すなわちシリコ
ンウエーハを高温で水素ガス雰囲気下、数時間の熱処理
を施すのが有効であることが数多く報告されている（例
えば、特公平５−１８２５４号公報、特開平６−２９５
９１２号公報）。
【０００３】また、この熱処理時間の短縮等の改善のた
め急速加熱・急速冷却装置（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａ
ｌ Ａｎｎｅａｌｅｒ、以下ＲＴＡ装置と略称する）を
用いた熱処理方法が提案されている。例えば特開平７−
１６１７０７号公報に記載されているように、９５０〜
１２００℃の比較的低温の温度範囲内で１〜６０秒間と
いった短時間の熱処理で酸化膜耐圧を向上させる発明が
提案されている。
め急速加熱・急速冷却装置（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａ
ｌ Ａｎｎｅａｌｅｒ、以下ＲＴＡ装置と略称する）を
用いた熱処理方法が提案されている。例えば特開平７−
１６１７０７号公報に記載されているように、９５０〜
１２００℃の比較的低温の温度範囲内で１〜６０秒間と
いった短時間の熱処理で酸化膜耐圧を向上させる発明が
提案されている。
【０００４】ところが、前記特開平７−１６１７０７号
公報の従来技術では、酸化膜耐圧に着目して熱処理条件
を決めており、またその実施例でもＢＭＤ（Ｂｕｌｋ
Ｍｉｃｒｏ Ｄｅｆｅｃｔ）密度については勘案されて
いるものの、デバイスの電気特性に直接的に影響を及ぼ
すウェーハ表面のＣＯＰについてはなんら検討されてい
ない。
公報の従来技術では、酸化膜耐圧に着目して熱処理条件
を決めており、またその実施例でもＢＭＤ（Ｂｕｌｋ
Ｍｉｃｒｏ Ｄｅｆｅｃｔ）密度については勘案されて
いるものの、デバイスの電気特性に直接的に影響を及ぼ
すウェーハ表面のＣＯＰについてはなんら検討されてい
ない。
【０００５】そして、本発明者らの実験によると、上記
従来技術に開示されている熱処理方法では、酸化膜耐圧
はある程度改善されるものの、ＣＯＰの改善効果は十分
ではなく、したがって酸化膜耐圧以外の電気特性に対し
ては充分な改善効果が認められるものではなかった。す
なわち、上記従来例の範囲である、例えばシリコンウエ
ーハに１０５０℃で３０秒の水素熱処理を行っても、Ｃ
ＯＰは減少せず、逆に水素によるシリコンのエッチング
作用により、表面の粗さであるヘイズが悪化することも
あった。また、１１００℃の熱処理をしても、上記同様
ＣＯＰの消滅に関しては充分ではなかった。つまり従来
技術の熱処理条件では、ＣＯＰの改善は十分なものとは
ならないことがわかった。
従来技術に開示されている熱処理方法では、酸化膜耐圧
はある程度改善されるものの、ＣＯＰの改善効果は十分
ではなく、したがって酸化膜耐圧以外の電気特性に対し
ては充分な改善効果が認められるものではなかった。す
なわち、上記従来例の範囲である、例えばシリコンウエ
ーハに１０５０℃で３０秒の水素熱処理を行っても、Ｃ
ＯＰは減少せず、逆に水素によるシリコンのエッチング
作用により、表面の粗さであるヘイズが悪化することも
あった。また、１１００℃の熱処理をしても、上記同様
ＣＯＰの消滅に関しては充分ではなかった。つまり従来
技術の熱処理条件では、ＣＯＰの改善は十分なものとは
ならないことがわかった。
【０００６】そこで、本発明者らは、先に特願平９−９
２９５２号において、シリコンウエーハをＲＴＡ装置を
用いて、還元性雰囲気下で熱処理をする方法に関し、特
にシリコンウエーハ表面のＣＯＰ密度を低下させること
ができる熱処理方法を提案した。
２９５２号において、シリコンウエーハをＲＴＡ装置を
用いて、還元性雰囲気下で熱処理をする方法に関し、特
にシリコンウエーハ表面のＣＯＰ密度を低下させること
ができる熱処理方法を提案した。
【０００７】この方法は、シリコンウエーハを還元性雰
囲気下１２００℃〜シリコンの融点以下の温度範囲で１
〜６０秒間熱処理するというもので、この場合還元性雰
囲気を１００％水素、あるいは水素とアルゴンの混合雰
囲気とし、熱処理時間を１〜３０秒とするのが好ましい
としている。
囲気下１２００℃〜シリコンの融点以下の温度範囲で１
〜６０秒間熱処理するというもので、この場合還元性雰
囲気を１００％水素、あるいは水素とアルゴンの混合雰
囲気とし、熱処理時間を１〜３０秒とするのが好ましい
としている。
【０００８】そして、この方法によれば、シリコンウエ
ーハ表面のＣＯＰ密度は顕著に減少し、電気特性である
酸化膜耐圧（Ｔｉｍｅ Ｚｅｒｏ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉ
ｃＢｒｅａｋｄｏｗｎ：ＴＺＤＢ）及び経時絶縁破壊特
性（Ｔｉｍｅ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｄｉｅｌｅｃｔｒ
ｉｃ Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ：ＴＤＤＢ）も著しく改善さ
れていることがわかった。しかも、たとえデバイス工程
で表面にＣＯＰが発生し易い酸化熱処理があったとして
も、従来法に比較してＣＯＰが発生しにくく、ＣＯＰの
発生を抑制する働きを有し、良好な電気特性を保つこと
ができることが確認された。また、ＲＴＡ装置を使用す
ることにより、熱処理による酸素析出が起こらず、ウエ
ーハの反りの発生等を抑制することも可能であることが
わかった。
ーハ表面のＣＯＰ密度は顕著に減少し、電気特性である
酸化膜耐圧（Ｔｉｍｅ Ｚｅｒｏ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉ
ｃＢｒｅａｋｄｏｗｎ：ＴＺＤＢ）及び経時絶縁破壊特
性（Ｔｉｍｅ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｄｉｅｌｅｃｔｒ
ｉｃ Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ：ＴＤＤＢ）も著しく改善さ
れていることがわかった。しかも、たとえデバイス工程
で表面にＣＯＰが発生し易い酸化熱処理があったとして
も、従来法に比較してＣＯＰが発生しにくく、ＣＯＰの
発生を抑制する働きを有し、良好な電気特性を保つこと
ができることが確認された。また、ＲＴＡ装置を使用す
ることにより、熱処理による酸素析出が起こらず、ウエ
ーハの反りの発生等を抑制することも可能であることが
わかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者ら
は、その後も水素アニールについて検討を重ねた結果、
上記特開平７−１６１７０７号公報に記載されているよ
うな還元性雰囲気下の熱処理条件ではＣＯＰの低減が充
分でないばかりか、ＲＴＡ装置に特有のウェーハ面内温
度差が生じ、これに起因したスリップ転位の発生が起こ
り易くなることを確認した。
は、その後も水素アニールについて検討を重ねた結果、
上記特開平７−１６１７０７号公報に記載されているよ
うな還元性雰囲気下の熱処理条件ではＣＯＰの低減が充
分でないばかりか、ＲＴＡ装置に特有のウェーハ面内温
度差が生じ、これに起因したスリップ転位の発生が起こ
り易くなることを確認した。
【００１０】また、上記特願平９−９２９５２号記載の
還元雰囲気下の熱処理条件でもＣＯＰを著しく低減化さ
せることに成功し、ＴＺＤＢ、ＴＤＤＢ等の電気特性を
著しく改善することはできたが、スリップ転位は必ずし
も発生しないとは限らないことが明らかになってきた。
つまり、上記の熱処理方法ではＣＯＰを減少させること
はできるが、場合によってはスリップ転位が発生してし
まうことがある結果となった。スリップ転位が発生した
シリコンウェーハは、デバイス工程の途中で割れたり、
電気特性に悪影響を与えるので、スリップ転位のない熱
処理方法を創出する必要がある。
還元雰囲気下の熱処理条件でもＣＯＰを著しく低減化さ
せることに成功し、ＴＺＤＢ、ＴＤＤＢ等の電気特性を
著しく改善することはできたが、スリップ転位は必ずし
も発生しないとは限らないことが明らかになってきた。
つまり、上記の熱処理方法ではＣＯＰを減少させること
はできるが、場合によってはスリップ転位が発生してし
まうことがある結果となった。スリップ転位が発生した
シリコンウェーハは、デバイス工程の途中で割れたり、
電気特性に悪影響を与えるので、スリップ転位のない熱
処理方法を創出する必要がある。
【００１１】そこで、本発明はこのような問題点に鑑み
なされたもので、本発明の目的とするところは、シリコ
ンウエーハをＲＴＡ装置を用いて、還元性雰囲気下で熱
処理する方法に関し、特にシリコンウエーハ表面のＣＯ
Ｐ密度を低下させてＴＺＤＢ、ＴＤＤＢ等の電気特性を
改善するとともに、スリップ転位の発生を抑えて、ウエ
ーハの割れ等を防止して、急速加熱・急速冷却装置の本
来的に有する、生産性の向上、水素ガスの少量化等の利
点を生かそうとするものである。
なされたもので、本発明の目的とするところは、シリコ
ンウエーハをＲＴＡ装置を用いて、還元性雰囲気下で熱
処理する方法に関し、特にシリコンウエーハ表面のＣＯ
Ｐ密度を低下させてＴＺＤＢ、ＴＤＤＢ等の電気特性を
改善するとともに、スリップ転位の発生を抑えて、ウエ
ーハの割れ等を防止して、急速加熱・急速冷却装置の本
来的に有する、生産性の向上、水素ガスの少量化等の利
点を生かそうとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明の請求項１に記載した発明は、急速加熱・急速冷却
装置を用いてシリコンウエーハを還元性雰囲気下で熱処
理する方法において、該シリコンウエーハを水素の割合
を１０〜８０容量％とした水素とアルゴンの混合ガス雰
囲気下で、温度１１５０〜１３００℃で１〜６０秒間熱
処理をすることを特徴とするシリコンウエーハの熱処理
方法である。ここで、急速加熱・急速冷却とは、前記温
度範囲に設定された熱処理炉中にウエーハを直ちに投入
し、前記熱処理時間の経過後、直ちに取り出す方法や、
ウエーハを熱処理炉内の設定位置に設置した後、ランプ
加熱器等で直ちに加熱処理する方法である。この直ちに
投入し、取り出すというのは、従来より行われている一
定時間での昇温、降温操作や熱処理炉内にウエーハを、
ゆっくり投入し、取り出すいわゆるローディング、アン
ローディング操作を行わないということである。ただ
し、炉内の所定位置まで運ぶには、ある程度の時間を有
するのは当然であり、ウエーハを投入するための移動装
置の能力に従い、数秒から数分間で行われる。
発明の請求項１に記載した発明は、急速加熱・急速冷却
装置を用いてシリコンウエーハを還元性雰囲気下で熱処
理する方法において、該シリコンウエーハを水素の割合
を１０〜８０容量％とした水素とアルゴンの混合ガス雰
囲気下で、温度１１５０〜１３００℃で１〜６０秒間熱
処理をすることを特徴とするシリコンウエーハの熱処理
方法である。ここで、急速加熱・急速冷却とは、前記温
度範囲に設定された熱処理炉中にウエーハを直ちに投入
し、前記熱処理時間の経過後、直ちに取り出す方法や、
ウエーハを熱処理炉内の設定位置に設置した後、ランプ
加熱器等で直ちに加熱処理する方法である。この直ちに
投入し、取り出すというのは、従来より行われている一
定時間での昇温、降温操作や熱処理炉内にウエーハを、
ゆっくり投入し、取り出すいわゆるローディング、アン
ローディング操作を行わないということである。ただ
し、炉内の所定位置まで運ぶには、ある程度の時間を有
するのは当然であり、ウエーハを投入するための移動装
置の能力に従い、数秒から数分間で行われる。
【００１３】このように、シリコンウエーハを急速加熱
・急速冷却装置を用いて還元性雰囲気下で熱処理する方
法において、該シリコンウエーハを水素の割合を１０〜
８０容量％に不活性ガスで希釈した水素とアルゴンの混
合ガス雰囲気下で、温度１１５０〜１３００℃で１〜６
０秒間熱処理をすれば、ＣＯＰを著しく低減させること
ができると共に、スリップ転位がなく、たとえスリップ
転位があったとしてもスリップ長さが短いので、ウエー
ハに割れ等の発生を起こすことのない、極低欠陥で結晶
性の高いシリコンウエーハを得ることができる。
・急速冷却装置を用いて還元性雰囲気下で熱処理する方
法において、該シリコンウエーハを水素の割合を１０〜
８０容量％に不活性ガスで希釈した水素とアルゴンの混
合ガス雰囲気下で、温度１１５０〜１３００℃で１〜６
０秒間熱処理をすれば、ＣＯＰを著しく低減させること
ができると共に、スリップ転位がなく、たとえスリップ
転位があったとしてもスリップ長さが短いので、ウエー
ハに割れ等の発生を起こすことのない、極低欠陥で結晶
性の高いシリコンウエーハを得ることができる。
【００１４】この場合、熱処理雰囲気の水素とアルゴン
の混合ガス中の水素の割合を２０〜４０容量％とすれ
ば、特にスリップ転位の発生はほとんど起こらないので
好ましい（請求項２）。
の混合ガス中の水素の割合を２０〜４０容量％とすれ
ば、特にスリップ転位の発生はほとんど起こらないので
好ましい（請求項２）。
【００１５】そして、上記請求項１または請求項２に記
載した熱処理を加えたシリコンウエーハは、ＣＯＰ密度
が例えば０．１６個／ｃｍ2 以下となると共に、スリッ
プ転位がないのでデバイス特性が向上し、歩留も向上す
る等極めて有用なウエーハとなる（請求項３）。
載した熱処理を加えたシリコンウエーハは、ＣＯＰ密度
が例えば０．１６個／ｃｍ2 以下となると共に、スリッ
プ転位がないのでデバイス特性が向上し、歩留も向上す
る等極めて有用なウエーハとなる（請求項３）。
【００１６】以下、本発明につきさらに詳細に説明す
る。本発明者らは、シリコンウエーハ表面に存在するＣ
ＯＰの密度を減少させると共に、スリップ転位の発生を
確実に防止することができる熱処理条件につき、種々実
験的に研究した結果、これには従来技術より水素ガス活
性を若干弱めた水素とアルゴンの混合ガス雰囲気下で熱
処理すれば、ＣＯＰの低密度で、スリップ転位のないシ
リコンウエーハを得ることができることを知見し、諸条
件を精査して本発明を完成させたものである。
る。本発明者らは、シリコンウエーハ表面に存在するＣ
ＯＰの密度を減少させると共に、スリップ転位の発生を
確実に防止することができる熱処理条件につき、種々実
験的に研究した結果、これには従来技術より水素ガス活
性を若干弱めた水素とアルゴンの混合ガス雰囲気下で熱
処理すれば、ＣＯＰの低密度で、スリップ転位のないシ
リコンウエーハを得ることができることを知見し、諸条
件を精査して本発明を完成させたものである。
【００１７】先ず、シリコンウエーハの熱処理における
スリップ転位の発生原因を調査した。熱処理装置にはＲ
ＴＡ装置（急速加熱・急速冷却装置、ＡＳＴ社製ＳＨＳ
−２８００型）を使用し、熱処理条件を確定するために
下記のような実験を行った。使用したシリコンウエーハ
はチョクラルスキー法により製造されたシリコンインゴ
ットを、一般的に行なわれている方法でスライスして鏡
面加工された、直径８インチ、結晶方位＜１００＞のも
のを用いた。
スリップ転位の発生原因を調査した。熱処理装置にはＲ
ＴＡ装置（急速加熱・急速冷却装置、ＡＳＴ社製ＳＨＳ
−２８００型）を使用し、熱処理条件を確定するために
下記のような実験を行った。使用したシリコンウエーハ
はチョクラルスキー法により製造されたシリコンインゴ
ットを、一般的に行なわれている方法でスライスして鏡
面加工された、直径８インチ、結晶方位＜１００＞のも
のを用いた。
【００１８】これらのシリコンウエーハは、熱処理を加
える前に予め表面のＣＯＰ密度を測定し、その表面に約
３００〜６００個／ウエーハ、平均約５００個／ウエー
ハのＣＯＰが存在している事を確認した。ＣＯＰの測定
は、一般に行なわれている方法である、パーティクルカ
ウンター（ＬＳ−６０００：日立電子エンジニアリング
社製商品名）の７００Ｖレンジで、０．１２〜０．２０
μｍまでの値を測定した。
える前に予め表面のＣＯＰ密度を測定し、その表面に約
３００〜６００個／ウエーハ、平均約５００個／ウエー
ハのＣＯＰが存在している事を確認した。ＣＯＰの測定
は、一般に行なわれている方法である、パーティクルカ
ウンター（ＬＳ−６０００：日立電子エンジニアリング
社製商品名）の７００Ｖレンジで、０．１２〜０．２０
μｍまでの値を測定した。
【００１９】また、スリップ転位については、スリップ
転位の発生も問題であるが、そのスリップ転位の長さも
ウエーハの割れ等に大きく影響するので、スリップ転位
の有無と共に、長さを測定した。そして、スリップ転位
の発生を抑え、また、たとえスリップ転位が発生したと
してもウエーハの物性に影響のない程度の長さにまで抑
え込むことが必要であり、その条件を充分調査する必要
がある。
転位の発生も問題であるが、そのスリップ転位の長さも
ウエーハの割れ等に大きく影響するので、スリップ転位
の有無と共に、長さを測定した。そして、スリップ転位
の発生を抑え、また、たとえスリップ転位が発生したと
してもウエーハの物性に影響のない程度の長さにまで抑
え込むことが必要であり、その条件を充分調査する必要
がある。
【００２０】上記の調査の結果、本発明で使用するよう
なＲＴＡ装置を用いると、ウェーハ面内に温度差が生じ
易く、これに起因したスリップ転位の発生が起こり易く
なる。また、ＣＯＰが消滅する水素１００％雰囲気中で
の熱処理条件ではスリップ転位が発生し易い傾向がある
ことがわかった。例えば、１２００℃で１０秒の熱処理
を行った場合、水素１００％雰囲気中ではスリップ転位
の発生率が高く、また発生したスリップ転位の長さも長
い。従って、このプロセスは不安定であることがわか
る。逆に、アルゴンガス１００％とした場合のように、
スリップ転位が発生しない条件ではＣＯＰの消滅が充分
でないと共に、ウエーハ表面に面粗れが生じることがわ
かってきた。
なＲＴＡ装置を用いると、ウェーハ面内に温度差が生じ
易く、これに起因したスリップ転位の発生が起こり易く
なる。また、ＣＯＰが消滅する水素１００％雰囲気中で
の熱処理条件ではスリップ転位が発生し易い傾向がある
ことがわかった。例えば、１２００℃で１０秒の熱処理
を行った場合、水素１００％雰囲気中ではスリップ転位
の発生率が高く、また発生したスリップ転位の長さも長
い。従って、このプロセスは不安定であることがわか
る。逆に、アルゴンガス１００％とした場合のように、
スリップ転位が発生しない条件ではＣＯＰの消滅が充分
でないと共に、ウエーハ表面に面粗れが生じることがわ
かってきた。
【００２１】そこで、熱処理の雰囲気組成がスリップ転
位の発生に大きく影響を及ぼしていると考えて、雰囲気
組成について検討した。熱処理条件を１２００℃で３０
秒に固定し、種々の雰囲気中で熱処理を行った結果、ウ
エット（水蒸気）雰囲気、酸素ガス雰囲気、アルゴンガ
ス雰囲気中ではスリップ転位の発生がないことがわかっ
た。しかし、水素１００％雰囲気ではウェーハ周辺部に
スリップ転位が発生し、またそのスリップ転位の長さが
ウエーハの割れに影響するほど長いことがわかってき
た。
位の発生に大きく影響を及ぼしていると考えて、雰囲気
組成について検討した。熱処理条件を１２００℃で３０
秒に固定し、種々の雰囲気中で熱処理を行った結果、ウ
エット（水蒸気）雰囲気、酸素ガス雰囲気、アルゴンガ
ス雰囲気中ではスリップ転位の発生がないことがわかっ
た。しかし、水素１００％雰囲気ではウェーハ周辺部に
スリップ転位が発生し、またそのスリップ転位の長さが
ウエーハの割れに影響するほど長いことがわかってき
た。
【００２２】上記実験は、同じ熱処理シーケンス、同じ
ガス流量で行ったもので、雰囲気組成以外は同じ条件で
熱処理を行ったにも関わらず、水素１００％雰囲気で熱
処理したウェーハではスリップ転位が発生していた。そ
こで、この現象には水素ガスの活性が関与しており、活
性を弱めればスリップ転位の発生を防止できるのではな
いかと推測し、水素ガスに対して、スリップ転位が発生
しなかったガス、特に不活性で安全性が高く、取り扱い
易いアルゴンガスを混合し、最適な条件を求めればＣＯ
Ｐも低減し、スリップ転位のない、しかも面粗れも生じ
ていないウエーハが得られるのではないかと考えて、次
の実験を行った。
ガス流量で行ったもので、雰囲気組成以外は同じ条件で
熱処理を行ったにも関わらず、水素１００％雰囲気で熱
処理したウェーハではスリップ転位が発生していた。そ
こで、この現象には水素ガスの活性が関与しており、活
性を弱めればスリップ転位の発生を防止できるのではな
いかと推測し、水素ガスに対して、スリップ転位が発生
しなかったガス、特に不活性で安全性が高く、取り扱い
易いアルゴンガスを混合し、最適な条件を求めればＣＯ
Ｐも低減し、スリップ転位のない、しかも面粗れも生じ
ていないウエーハが得られるのではないかと考えて、次
の実験を行った。
【００２３】Ａｒガスに対して水素ガス混合比を１０〜
１００容量％に変化させて混合した熱処理雰囲気下、１
２００℃で１０秒の熱処理を加えてＣＯＰ、ヘイズ及び
スリップ転位を評価した。その結果を図２、図３及び図
４に示す。
１００容量％に変化させて混合した熱処理雰囲気下、１
２００℃で１０秒の熱処理を加えてＣＯＰ、ヘイズ及び
スリップ転位を評価した。その結果を図２、図３及び図
４に示す。
【００２４】はじめにＣＯＰの減少率を調査し、その結
果を図２に示した。図で横軸は水素の混合比（濃度）で
あり、縦軸はＣＯＰの減少率、つまり、熱処理後のＣＯ
Ｐの数／熱処理前のＣＯＰの数である。この結果、Ａｒ
ガスを混合しても水素ガスが１０％以上存在する雰囲
気、特に２０％以上存在する雰囲気で熱処理すれば、Ｃ
ＯＰが１／１０（約５０個）以下に消滅できることがわ
かった。さらに、水素濃度が高くなるに従ってＣＯＰは
減少し、極めて有効であることがわかった。また、ＣＯ
Ｐの数は、より少ないほうが好ましいが、本発明のよう
にＣＯＰを５０個／８インチウエーハ以下、つまり０．
１６個／ｃｍ2 以下にすることで、ＴＺＤＢ、ＴＤＤＢ
等の電気特性も著しく改善された。
果を図２に示した。図で横軸は水素の混合比（濃度）で
あり、縦軸はＣＯＰの減少率、つまり、熱処理後のＣＯ
Ｐの数／熱処理前のＣＯＰの数である。この結果、Ａｒ
ガスを混合しても水素ガスが１０％以上存在する雰囲
気、特に２０％以上存在する雰囲気で熱処理すれば、Ｃ
ＯＰが１／１０（約５０個）以下に消滅できることがわ
かった。さらに、水素濃度が高くなるに従ってＣＯＰは
減少し、極めて有効であることがわかった。また、ＣＯ
Ｐの数は、より少ないほうが好ましいが、本発明のよう
にＣＯＰを５０個／８インチウエーハ以下、つまり０．
１６個／ｃｍ2 以下にすることで、ＴＺＤＢ、ＴＤＤＢ
等の電気特性も著しく改善された。
【００２５】次にウエーハのヘイズを調査し、その結果
を図３に示した。図で横軸は水素の混合比であり、縦軸
はヘイズ（ビット数）である。この図から、水素ガス濃
度が２０％以上であればヘイズレベルは安定し、良好な
レベルにあることがわかる。尚、ここでヘイズとは、表
面粗さの１つであり、ウエーハ表面における数〜数十ｎ
ｍ程度の周期性を有するうねりである。主にレーザを用
いたパーティクルカウンタ（ＬＳ−６０００：日立電子
エレクトロニクス社製商品名）で、ウエーハ全面をレー
ザでスキャンし、その乱反射強度を測定することによ
り、ウエーハ全面のヘイズレベルとして準定量的に評価
される表面粗さである。
を図３に示した。図で横軸は水素の混合比であり、縦軸
はヘイズ（ビット数）である。この図から、水素ガス濃
度が２０％以上であればヘイズレベルは安定し、良好な
レベルにあることがわかる。尚、ここでヘイズとは、表
面粗さの１つであり、ウエーハ表面における数〜数十ｎ
ｍ程度の周期性を有するうねりである。主にレーザを用
いたパーティクルカウンタ（ＬＳ−６０００：日立電子
エレクトロニクス社製商品名）で、ウエーハ全面をレー
ザでスキャンし、その乱反射強度を測定することによ
り、ウエーハ全面のヘイズレベルとして準定量的に評価
される表面粗さである。
【００２６】最後にスリップ転位の発生状況を確認し、
その結果を図４に示した。図で横軸は水素の混合比であ
り、縦軸は発生したスリップ転位の長さである。この図
からわかるように、スリップ転位は水素ガス濃度が０〜
４０％までは全く観察されなかった。またスリップ転位
が発生したとしても水素濃度８０％程度まではスリップ
長さ［ここでいうスリップ長さとは、発生したスリップ
転位のトータル長さ（全ての長さを足し合せたもの）］
が約５０ｍｍ以下であり、実質上問題はない。スリップ
転位は発生しないほうが望ましいが、発生したとしても
この程度の長さであれば、ウエーハの割れは抑えられる
ので良好な結果といえる。ただし、水素濃度が４０％を
超えると、水素の割合が多くなるにつれてスリップ長さ
が長くなる明確な傾向が見られた。従って水素濃度が高
濃度になるほどウエーハが割れ易くなるため、実質４０
％以下の水素雰囲気で熱処理をするのが好ましい。
その結果を図４に示した。図で横軸は水素の混合比であ
り、縦軸は発生したスリップ転位の長さである。この図
からわかるように、スリップ転位は水素ガス濃度が０〜
４０％までは全く観察されなかった。またスリップ転位
が発生したとしても水素濃度８０％程度まではスリップ
長さ［ここでいうスリップ長さとは、発生したスリップ
転位のトータル長さ（全ての長さを足し合せたもの）］
が約５０ｍｍ以下であり、実質上問題はない。スリップ
転位は発生しないほうが望ましいが、発生したとしても
この程度の長さであれば、ウエーハの割れは抑えられる
ので良好な結果といえる。ただし、水素濃度が４０％を
超えると、水素の割合が多くなるにつれてスリップ長さ
が長くなる明確な傾向が見られた。従って水素濃度が高
濃度になるほどウエーハが割れ易くなるため、実質４０
％以下の水素雰囲気で熱処理をするのが好ましい。
【００２７】熱処理温度については、充分なＣＯＰの減
少には、従来より確認されている９５０〜１２００℃よ
り高い温度、すなわち１２００℃〜シリコンの融点以下
の温度範囲で水素アニールをすることがより有効である
ことを先に確認済みであるが、本発明では還元性混合ガ
ス雰囲気の影響を確認する意味で、雰囲気ガス組成を変
えて１１００〜１３００℃の範囲で検討した。処理時間
は１〜６０秒の範囲とし、還元性雰囲気は、水素２５
％、アルゴン７５％の混合ガスとして実施した。
少には、従来より確認されている９５０〜１２００℃よ
り高い温度、すなわち１２００℃〜シリコンの融点以下
の温度範囲で水素アニールをすることがより有効である
ことを先に確認済みであるが、本発明では還元性混合ガ
ス雰囲気の影響を確認する意味で、雰囲気ガス組成を変
えて１１００〜１３００℃の範囲で検討した。処理時間
は１〜６０秒の範囲とし、還元性雰囲気は、水素２５
％、アルゴン７５％の混合ガスとして実施した。
【００２８】こうして熱処理を行った後のＣＯＰの数
（個／８インチウエーハ）と熱処理温度の関係を図１に
示した。図１の結果からわかるように、１１５０℃以上
の高温下で高温にする程、また熱処理時間を１秒以上、
特には１秒を越えて長く処理する程ＣＯＰが顕著に減少
している。そして、スリップ転位はこの熱処理条件範囲
内では全く見られなかった。また、ヘイズレベルも図３
と同レベルであった。
（個／８インチウエーハ）と熱処理温度の関係を図１に
示した。図１の結果からわかるように、１１５０℃以上
の高温下で高温にする程、また熱処理時間を１秒以上、
特には１秒を越えて長く処理する程ＣＯＰが顕著に減少
している。そして、スリップ転位はこの熱処理条件範囲
内では全く見られなかった。また、ヘイズレベルも図３
と同レベルであった。
【００２９】以上の実験、調査結果をまとめると、ＲＴ
Ａ装置を用い、シリコンウエーハを枚葉式で還元性雰囲
気下に熱処理を行なうに際し、熱処理温度は１１５０〜
１３００℃の範囲で行ない、処理時間は１〜６０秒と
し、還元性雰囲気を水素濃度を１０〜８０容量％とした
水素・アルゴン混合ガス雰囲気中で熱処理をすれば、Ｃ
ＯＰの数は熱処理前の１０％以下に減少し、ヘイズレベ
ルの悪化がないと共に、スリップ転位は発生しないか、
あるいは発生してもそのスリップ長さは５０ｍｍ程度で
実質上問題のないレベルにあるシリコンウエーハを作製
することができる。さらに好ましくは２０〜４０容量％
の水素濃度を使用した場合、スリップ転位は全くなく、
また、ＣＯＰの数も熱処理前の１０％以下に低減された
極低欠陥で、表面粗さも良好なシリコンウエーハが得ら
れる。
Ａ装置を用い、シリコンウエーハを枚葉式で還元性雰囲
気下に熱処理を行なうに際し、熱処理温度は１１５０〜
１３００℃の範囲で行ない、処理時間は１〜６０秒と
し、還元性雰囲気を水素濃度を１０〜８０容量％とした
水素・アルゴン混合ガス雰囲気中で熱処理をすれば、Ｃ
ＯＰの数は熱処理前の１０％以下に減少し、ヘイズレベ
ルの悪化がないと共に、スリップ転位は発生しないか、
あるいは発生してもそのスリップ長さは５０ｍｍ程度で
実質上問題のないレベルにあるシリコンウエーハを作製
することができる。さらに好ましくは２０〜４０容量％
の水素濃度を使用した場合、スリップ転位は全くなく、
また、ＣＯＰの数も熱処理前の１０％以下に低減された
極低欠陥で、表面粗さも良好なシリコンウエーハが得ら
れる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
まず、本発明で用いられるシリコンウエーハの急速加熱
・急速冷却装置としては、前記従来技術に示されている
熱放射によるランプ加熱器のような装置を挙げることが
できる。また、市販されているものとして、例えばＡＳ
Ｔ社製、ＳＨＳ−２８００のような装置を挙げることが
でき、これらは特別複雑なものではなく、高価なもので
もない。
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
まず、本発明で用いられるシリコンウエーハの急速加熱
・急速冷却装置としては、前記従来技術に示されている
熱放射によるランプ加熱器のような装置を挙げることが
できる。また、市販されているものとして、例えばＡＳ
Ｔ社製、ＳＨＳ−２８００のような装置を挙げることが
でき、これらは特別複雑なものではなく、高価なもので
もない。
【００３１】ここで、本発明で用いたシリコンウエーハ
のＲＴＡ装置の一例を示す。図５は、ＲＴＡ装置の概略
断面図である。図５の熱処理装置１０は、例えば炭化珪
素あるいは石英からなるベルジャ１を有し、このベルジ
ャ１内でウエーハを熱処理するようになっている。加熱
は、ベルジャ１を囲繞するように配置される加熱ヒータ
２，２’によって行う。この加熱ヒータは上下方向で分
割されており、それぞれ独立に供給される電力を制御で
きるようになっている。もちろん加熱方式は、これに限
定されるものではなく、いわゆる輻射加熱、高周波加熱
方式としてもよい。加熱ヒータ２，２’の外側には、熱
を遮蔽するためのハウジング３が配置されている。
のＲＴＡ装置の一例を示す。図５は、ＲＴＡ装置の概略
断面図である。図５の熱処理装置１０は、例えば炭化珪
素あるいは石英からなるベルジャ１を有し、このベルジ
ャ１内でウエーハを熱処理するようになっている。加熱
は、ベルジャ１を囲繞するように配置される加熱ヒータ
２，２’によって行う。この加熱ヒータは上下方向で分
割されており、それぞれ独立に供給される電力を制御で
きるようになっている。もちろん加熱方式は、これに限
定されるものではなく、いわゆる輻射加熱、高周波加熱
方式としてもよい。加熱ヒータ２，２’の外側には、熱
を遮蔽するためのハウジング３が配置されている。
【００３２】炉の下方には、水冷チャンバ４とベースプ
レート５が配置され、ベルジャ１内と、大気とを封鎖し
ている。そしてウエーハ８はステージ７上に保持される
ようになっており、ステージ７はモータ９によって上下
動自在な支持軸６の上端に取りつけられている。水冷チ
ャンバ４には横方向からウエーハを炉内に出し入れでき
るように、ゲートバルブによって開閉可能に構成される
不図示のウエーハ挿入口が設けられている。また、ベー
スプレート５には、ガス流入口と排気口が設けられてお
り、炉内ガス雰囲気を調整できるようになっている。
レート５が配置され、ベルジャ１内と、大気とを封鎖し
ている。そしてウエーハ８はステージ７上に保持される
ようになっており、ステージ７はモータ９によって上下
動自在な支持軸６の上端に取りつけられている。水冷チ
ャンバ４には横方向からウエーハを炉内に出し入れでき
るように、ゲートバルブによって開閉可能に構成される
不図示のウエーハ挿入口が設けられている。また、ベー
スプレート５には、ガス流入口と排気口が設けられてお
り、炉内ガス雰囲気を調整できるようになっている。
【００３３】以上のような熱処理装置１０によって、シ
リコンウエーハの急速加熱・急速冷却する熱処理は次の
ように行われる。まず、加熱ヒータ２，２’によってベ
ルジャ１内を、例えば１１５０〜１３００℃間の所望温
度に加熱し、その温度に保持する。分割された加熱ヒー
タそれぞれを独立して供給電力を制御すれば、ベルジャ
１内を高さ方向に沿って温度分布をつけることができ
る。したがって、ウエーハの処理温度は、ステージ７の
位置、すなわち支持軸６の炉内への挿入量によって決定
することができる。
リコンウエーハの急速加熱・急速冷却する熱処理は次の
ように行われる。まず、加熱ヒータ２，２’によってベ
ルジャ１内を、例えば１１５０〜１３００℃間の所望温
度に加熱し、その温度に保持する。分割された加熱ヒー
タそれぞれを独立して供給電力を制御すれば、ベルジャ
１内を高さ方向に沿って温度分布をつけることができ
る。したがって、ウエーハの処理温度は、ステージ７の
位置、すなわち支持軸６の炉内への挿入量によって決定
することができる。
【００３４】ベルジャ１内が所望温度で維持されたな
ら、熱処理装置１０に隣接して配置される、不図示のウ
エーハハンドリング装置によってシリコンウエーハを水
冷チャンバ４の挿入口から入れ、最下端位置で待機させ
たステージ７上に例えばＳｉＣボートを介してウエーハ
を乗せる。この時、水冷チャンバ４およびベースプレー
ト５は水冷されているので、ウエーハはこの位置では高
温化しない。
ら、熱処理装置１０に隣接して配置される、不図示のウ
エーハハンドリング装置によってシリコンウエーハを水
冷チャンバ４の挿入口から入れ、最下端位置で待機させ
たステージ７上に例えばＳｉＣボートを介してウエーハ
を乗せる。この時、水冷チャンバ４およびベースプレー
ト５は水冷されているので、ウエーハはこの位置では高
温化しない。
【００３５】そして、ウエーハのステージ７上への載置
が完了したなら、すぐにモータ９によって支持軸６を炉
内に挿入することによって、ステージ７を１１５０〜１
３００℃間の所望温度位置まで上昇させ、ステージ上の
シリコンウエーハに高温熱処理を加える。この場合、水
冷チャンバ４内のステージ下端位置から、所望温度位置
までの移動には、例えば２０秒程度しかかからないの
で、シリコンウエーハは急速加熱されることになる。
が完了したなら、すぐにモータ９によって支持軸６を炉
内に挿入することによって、ステージ７を１１５０〜１
３００℃間の所望温度位置まで上昇させ、ステージ上の
シリコンウエーハに高温熱処理を加える。この場合、水
冷チャンバ４内のステージ下端位置から、所望温度位置
までの移動には、例えば２０秒程度しかかからないの
で、シリコンウエーハは急速加熱されることになる。
【００３６】そして、ステージ７を所望温度位置で、所
定時間停止（１〜６０秒）させることによって、ウエー
ハに停止時間分の高温熱処理を加えることができる。所
定時間が経過し高温熱処理が終了したなら、すぐにモー
タ９によって支持軸６を炉内から引き抜くことによっ
て、ステージ７を下降させ水冷チャンバ４内の下端位置
とする。この下降動作も、例えば２０秒程度で行うこと
ができる。ステージ７上のウエーハは、水冷チャンバ４
およびベースプレート５が水冷されているので、急速に
冷却される。最後に、ウエーハハンドリング装置によっ
て、ウエーハを取り出すことによって、熱処理を完了す
る。さらに熱処理するウエーハがある場合には、熱処理
装置１０の温度を降温させていないので、次々にウエー
ハを投入し連続的に熱処理をすることができる。
定時間停止（１〜６０秒）させることによって、ウエー
ハに停止時間分の高温熱処理を加えることができる。所
定時間が経過し高温熱処理が終了したなら、すぐにモー
タ９によって支持軸６を炉内から引き抜くことによっ
て、ステージ７を下降させ水冷チャンバ４内の下端位置
とする。この下降動作も、例えば２０秒程度で行うこと
ができる。ステージ７上のウエーハは、水冷チャンバ４
およびベースプレート５が水冷されているので、急速に
冷却される。最後に、ウエーハハンドリング装置によっ
て、ウエーハを取り出すことによって、熱処理を完了す
る。さらに熱処理するウエーハがある場合には、熱処理
装置１０の温度を降温させていないので、次々にウエー
ハを投入し連続的に熱処理をすることができる。
【００３７】
【実施例】以下、本発明の実施例と比較例を挙げて具体
的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。 （実施例）ＣＺ法で引き上げられた方位〈１００〉、直
径８インチのシリコンウェーハを用い、本発明の熱処理
方法を実施した。熱処理用ＲＴＡ装置にはＡＳＴ社製Ｓ
ＨＳ−２８００を用い、このウェーハを水素ガス２５容
量％、Ａｒガス７５容量％の混合ガス雰囲気で、１２０
０℃で１０秒の急速加熱・急速冷却熱処理を行った。熱
処理前に予めウェーハのＣＯＰのレベルを測定し、平均
約５００個／ウエーハであることを確認した。この熱処
理を行った結果、ＣＯＰは約２５個程度まで減少してい
た。またスリップ転位の発生は認められなかった。
的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。 （実施例）ＣＺ法で引き上げられた方位〈１００〉、直
径８インチのシリコンウェーハを用い、本発明の熱処理
方法を実施した。熱処理用ＲＴＡ装置にはＡＳＴ社製Ｓ
ＨＳ−２８００を用い、このウェーハを水素ガス２５容
量％、Ａｒガス７５容量％の混合ガス雰囲気で、１２０
０℃で１０秒の急速加熱・急速冷却熱処理を行った。熱
処理前に予めウェーハのＣＯＰのレベルを測定し、平均
約５００個／ウエーハであることを確認した。この熱処
理を行った結果、ＣＯＰは約２５個程度まで減少してい
た。またスリップ転位の発生は認められなかった。
【００３８】（比較例１）雰囲気ガスを水素１００％と
した以外は実施例と同じ熱処理条件で熱処理した。その
結果ＣＯＰは１０個／ウエーハ程度まで減少した。しか
し、スリップ転位は処理を施した全てのウエーハに発生
した。特に、２本の大きなスリップ転位が発生し、その
スリップ長さは約８０ｍｍ（１本のスリップ長が約４０
ｍｍ）であり、デバイスを形成する面までスリップ転位
が入っているものもあった。このような状態では大変割
れ易いウェーハとなってしまう。
した以外は実施例と同じ熱処理条件で熱処理した。その
結果ＣＯＰは１０個／ウエーハ程度まで減少した。しか
し、スリップ転位は処理を施した全てのウエーハに発生
した。特に、２本の大きなスリップ転位が発生し、その
スリップ長さは約８０ｍｍ（１本のスリップ長が約４０
ｍｍ）であり、デバイスを形成する面までスリップ転位
が入っているものもあった。このような状態では大変割
れ易いウェーハとなってしまう。
【００３９】（比較例２）雰囲気ガスをアルゴン１００
％とした以外は実施例と同じ熱処理条件で熱処理した。
その結果、スリップ転位の発生は認められないものの、
ヘイズである表面粗れをおこし、またＣＯＰの低減も殆
ど見られなかった。
％とした以外は実施例と同じ熱処理条件で熱処理した。
その結果、スリップ転位の発生は認められないものの、
ヘイズである表面粗れをおこし、またＣＯＰの低減も殆
ど見られなかった。
【００４０】尚、本発明は、上記実施形態に限定される
ものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
ものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００４１】例えば、上記実施形態では図５に示したよ
うな熱処理装置を用いたが、本発明はこのような装置に
より行わなければならないものではなく、シリコンウエ
ーハを急速加熱・急速冷却することができる熱処理装置
で、１１５０℃以上に加熱することができるものであれ
ば、原則としてどのようなものであっても用いることが
できる。また、本発明の熱処理方法は、同様な処理であ
るエピタキシャル成長の前処理に用いてもよい。さら
に、上記実施形態においては、直径８インチのシリコン
ウエーハを熱処理する場合につき説明したが、本発明は
原則としてウエーハ直径に拘らず適用できるものであ
り、例えば、直径１０〜１６インチあるいはそれ以上の
シリコンウエーハにも適用できる。
うな熱処理装置を用いたが、本発明はこのような装置に
より行わなければならないものではなく、シリコンウエ
ーハを急速加熱・急速冷却することができる熱処理装置
で、１１５０℃以上に加熱することができるものであれ
ば、原則としてどのようなものであっても用いることが
できる。また、本発明の熱処理方法は、同様な処理であ
るエピタキシャル成長の前処理に用いてもよい。さら
に、上記実施形態においては、直径８インチのシリコン
ウエーハを熱処理する場合につき説明したが、本発明は
原則としてウエーハ直径に拘らず適用できるものであ
り、例えば、直径１０〜１６インチあるいはそれ以上の
シリコンウエーハにも適用できる。
【００４２】
【発明の効果】以上詳述したように、シリコンウエーハ
を急速加熱・急速冷却装置を用いて、還元性雰囲気下、
特に水素の割合を１０〜８０容量％とした水素・アルゴ
ン混合ガス雰囲気下で高温の熱処理をすることにより、
スリップ転位を発生させることもなく、また、表面粗れ
を生ぜずに、ウエーハ表層部のＣＯＰを著しく低減する
ことができる。その結果ＴＺＤＢ、ＴＤＤＢ等の電気特
性、結晶性に優れたウエーハを得ることができる。すな
わち、たとえシリコン単結晶の成長中あるいはその後の
熱処理によって、ウエーハにＣＯＰが導入されても、本
発明の熱処理を施すことによって、ＣＯＰを消滅させる
ことができる。また、この熱処理でスリップ転位が発生
したとしてもスリップ長さが短いのでウエーハの割れに
影響を及ぼすものではない。
を急速加熱・急速冷却装置を用いて、還元性雰囲気下、
特に水素の割合を１０〜８０容量％とした水素・アルゴ
ン混合ガス雰囲気下で高温の熱処理をすることにより、
スリップ転位を発生させることもなく、また、表面粗れ
を生ぜずに、ウエーハ表層部のＣＯＰを著しく低減する
ことができる。その結果ＴＺＤＢ、ＴＤＤＢ等の電気特
性、結晶性に優れたウエーハを得ることができる。すな
わち、たとえシリコン単結晶の成長中あるいはその後の
熱処理によって、ウエーハにＣＯＰが導入されても、本
発明の熱処理を施すことによって、ＣＯＰを消滅させる
ことができる。また、この熱処理でスリップ転位が発生
したとしてもスリップ長さが短いのでウエーハの割れに
影響を及ぼすものではない。
【００４３】また、ウエーハ表面に欠陥が少ないことか
ら、このように熱処理されたシリコンウエーハはパーテ
イクルモニターとして用いることも可能である。さら
に、従来のイントリンシック・ゲッタリング熱処理のよ
うに、バッチ式の熱処理に比べ、枚葉式の急速加熱・急
速冷却装置を用いることにより、熱処理による酸素析出
が起こらず、ウエーハの反り、スリップ転位の発生等の
問題も解決することができるとともに、短時間で処理で
きるため量産効果もある。さらに、使用水素ガス量を低
減できるため、安全性も向上する。
ら、このように熱処理されたシリコンウエーハはパーテ
イクルモニターとして用いることも可能である。さら
に、従来のイントリンシック・ゲッタリング熱処理のよ
うに、バッチ式の熱処理に比べ、枚葉式の急速加熱・急
速冷却装置を用いることにより、熱処理による酸素析出
が起こらず、ウエーハの反り、スリップ転位の発生等の
問題も解決することができるとともに、短時間で処理で
きるため量産効果もある。さらに、使用水素ガス量を低
減できるため、安全性も向上する。
【図１】急速加熱・急速冷却装置による水素・アルゴン
混合ガス雰囲気下における熱処理温度及び処理時間と熱
処理後のＣＯＰの数との関係を示した図である。
混合ガス雰囲気下における熱処理温度及び処理時間と熱
処理後のＣＯＰの数との関係を示した図である。
【図２】急速加熱・急速冷却装置による水素・アルゴン
混合ガス雰囲気下における水素濃度と熱処理前後のＣＯ
Ｐの数との関係を示した図である。
混合ガス雰囲気下における水素濃度と熱処理前後のＣＯ
Ｐの数との関係を示した図である。
【図３】水素・アルゴン混合ガス中水素濃度と熱処理前
後のヘイズレベルとの関係を示した図である。
後のヘイズレベルとの関係を示した図である。
【図４】水素・アルゴン混合ガス中水素濃度と熱処理前
後のスリップ転位との関係を示した図である。
後のスリップ転位との関係を示した図である。
【図５】シリコンウエーハを急速加熱・急速冷却できる
装置の一例を示した概略断面図である。
装置の一例を示した概略断面図である。
１…ベルジャ、 ２，２’…加熱ヒータ、 ３…ハウジング、 ４…水冷チャンバ、 ５…ベースプレート、 ６…支持軸、 ７…ステージ、 ８…シリコンウエーハ、 ９…モータ、 １０…熱処理装置。
Claims (3)
- 【請求項１】 急速加熱・急速冷却装置を用いてシリコ
ンウエーハを還元性雰囲気下で熱処理する方法におい
て、該シリコンウエーハを水素の割合を１０〜８０容量
％とした水素とアルゴンの混合ガス雰囲気下で、温度１
１５０〜１３００℃で１〜６０秒間熱処理をすることを
特徴とするシリコンウエーハの熱処理方法。 - 【請求項２】 前記水素とアルゴンの混合ガス中の水素
の割合が２０〜４０容量％であることを特徴とする請求
項１に記載したシリコンウエーハの熱処理方法。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の方法に
よって熱処理された、ＣＯＰ密度が０．１６個／ｃｍ2
以下でかつスリップ転位のないことを特徴とするシリコ
ンウエーハ。
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|---|---|---|---|
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| US09/178,179 US6531416B1 (en) | 1997-10-30 | 1998-10-23 | Method for heat treatment of silicon wafer and silicon wafer heat-treated by the method |
| EP98308833A EP0915502B1 (en) | 1997-10-30 | 1998-10-28 | Method for heat treatment of silicon wafer and silicon wafer heat-treated by the method |
| DE69839635T DE69839635D1 (de) | 1997-10-30 | 1998-10-28 | s und ein mit diesem Verfahren behandelter Siliziumwafer |
| KR1019980045803A KR100562438B1 (ko) | 1997-10-30 | 1998-10-29 | 실리콘 웨이퍼의 열처리방법 및 이에 의해 열처리된 실리콘 웨이퍼 |
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|---|---|---|---|
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| JPH11135514A true JPH11135514A (ja) | 1999-05-21 |
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ID=18053671
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| JP31446597A Expired - Fee Related JP3346249B2 (ja) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | シリコンウエーハの熱処理方法及びシリコンウエーハ |
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| US6531416B1 (en) * | 1997-10-30 | 2003-03-11 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for heat treatment of silicon wafer and silicon wafer heat-treated by the method |
| WO2004070824A1 (en) * | 2003-02-05 | 2004-08-19 | Kornic Systems Corp. | Method for removing crystal originated particles from single-crystal silicon wafer |
| US6800132B1 (en) | 1999-08-27 | 2004-10-05 | Komatsu Denshi Sinzoku Kabushiki | Silicon wafer and method for manufacture thereof, and method for evaluation of silicon wafer |
| US7229496B2 (en) | 2002-03-05 | 2007-06-12 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corporation | Process for producing silicon single crystal layer and silicon single crystal layer |
| US7374955B2 (en) | 2005-09-12 | 2008-05-20 | Covalent Materials Corporation | Method of manufacturing silicon wafer |
| DE112007002004T5 (de) | 2006-08-25 | 2009-07-02 | Sumco Techxiv Corp., Omura | Verfahren zur Wärmebehandlung eines Siliziumwafers |
| JP2014111545A (ja) * | 2014-03-18 | 2014-06-19 | Sumco Corp | シリコンウェーハの製造方法 |
| US9243345B2 (en) | 2009-03-25 | 2016-01-26 | Sumco Corporation | Silicon wafer and manufacturing method thereof |
| WO2018037755A1 (ja) * | 2016-08-25 | 2018-03-01 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶ウェーハの製造方法、シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法、シリコン単結晶ウェーハ及びシリコンエピタキシャルウェーハ |
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| US5994761A (en) | 1997-02-26 | 1999-11-30 | Memc Electronic Materials Spa | Ideal oxygen precipitating silicon wafers and oxygen out-diffusion-less process therefor |
| US6403502B1 (en) * | 1997-03-27 | 2002-06-11 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Heat treatment method for a silicon wafer and a silicon wafer heat-treated by the method |
| EP1114454A2 (en) | 1998-09-02 | 2001-07-11 | MEMC Electronic Materials, Inc. | Silicon on insulator structure from low defect density single crystal silicon |
| US6336968B1 (en) | 1998-09-02 | 2002-01-08 | Memc Electronic Materials, Inc. | Non-oxygen precipitating czochralski silicon wafers |
| US6573159B1 (en) * | 1998-12-28 | 2003-06-03 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for thermally annealing silicon wafer and silicon wafer |
| FR2797713B1 (fr) * | 1999-08-20 | 2002-08-02 | Soitec Silicon On Insulator | Procede de traitement de substrats pour la microelectronique et substrats obtenus par ce procede |
| DE10066107B4 (de) * | 2000-09-25 | 2008-11-27 | Mitsubishi Materials Silicon Corp. | Verfahren zur Wärmebehandlung eines Siliciumwafers |
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| 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 |
| US20060009011A1 (en) * | 2004-07-06 | 2006-01-12 | Gary Barrett | Method for recycling/reclaiming a monitor wafer |
| JP2013163598A (ja) * | 2012-01-10 | 2013-08-22 | Globalwafers Japan Co Ltd | シリコンウェーハの製造方法 |
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| JPS60247935A (ja) | 1984-05-23 | 1985-12-07 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 半導体ウエハの製造方法 |
| US4617066A (en) * | 1984-11-26 | 1986-10-14 | Hughes Aircraft Company | Process of making semiconductors having shallow, hyperabrupt doped regions by implantation and two step annealing |
| US4780174A (en) * | 1986-12-05 | 1988-10-25 | Lan Shan Ming | Dislocation-free epitaxial growth in radio-frequency heating reactor |
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| JPH0684925A (ja) * | 1992-07-17 | 1994-03-25 | Toshiba Corp | 半導体基板およびその処理方法 |
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- 1997-10-30 JP JP31446597A patent/JP3346249B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1998
- 1998-10-23 US US09/178,179 patent/US6531416B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-10-23 TW TW087117631A patent/TW563174B/zh not_active IP Right Cessation
- 1998-10-28 DE DE69839635T patent/DE69839635D1/de not_active Expired - Lifetime
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- 1998-10-29 KR KR1019980045803A patent/KR100562438B1/ko not_active IP Right Cessation
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