JPS58102528A - 半導体ウエ−ハの処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ウェーハ内部にｒツタリング能力をもち、か
つ表面汚染等が全くない完全な表面を有する半導体ウェ
ーハ、特にシリコン・ウェーハを作製するための処理方
法に関する。

近年、半導体素子、特に大規模集積回路の超微細化が進
むにつれて、よシ高精度の基板シリコン・ウェーハが強
く要求されてきている。ところが、半導体素子製造のた
めの各処理工程を行うと、基板・シリコン・ウェーハの
表面に酸化誘起積層欠陥や重金属の汚染等が発生する。

そして、これら積層欠陥や重金属汚染は、素子の耐圧不
良やリークの原因となり、素子性能や特性に著しく大き
な悪影響を与える◇ そζで、上記した酸化誘起積層欠陥の発生や重金属の汚
染等を防止する丸めに、従来次のような技術が開発され
ている。すなわち、酸化誘起積層欠陥は、ウェーハの表
面研磨の際に残存し九微細な傷や表面汚染物を核として
、酸化のＩＩＩＩＫ発生し九過剰な格子間シリコン原子
が集まることに起因していることが明らかになっている
・従って、積層欠陥の発生を抑制するには、表面を化学
機械研磨することにより、研磨価や汚染物のない完全な
鏡表面を得ることが可能である。実際、現在このような
鏡表面を有するシリコン・ウェーハは得られておシ、酸
化誘起積層欠陥密度を１（＋ｓ’）Ｍｌｏケ以下におさ
えることが可能になっている。一方、重金属等の汚染に
対しては、素子製造工程中に、素子の活性領域の外側に
汚染元素なｒ、ターしてしまおうとするダッタリング法
が種々開発されている。

例えば、裏面から転位、積層欠陥或いは格子歪等を導入
し、裏面側に重金属をｒ、ターしてしまおうとする裏面
グツター法や、リンを拡散してそζにグツターしてしま
おうとするリン・ｒ、ター法等がある。しかしながら、
裏面ｒ、メタ−法裏面に格子欠陥や歪を導入するため、
素子製造工程の熱地理によシウェーハの反りを誘起する
。そして、このウェーハの反りは微細素子の露光技術に
大きな悪影響を及はし、結果的　　１に素子の収率な低
下させる要因となる。ま′九、リン・ｒツタ−法は、り
ンを拡散するため熱処理を行う丸め、ドーノ臂ントが再
分布し、初期の素子特性が損なわれる虞れがある。さら
に、素子の高書度化が進むにつれて素子製造工程の低温
化が行なわれ、事実上リン・ｒ、ターは行えなくなる可
能性がある。

以上のｒ、クリング法の欠点をおぎなうために、つ、−
ハ内部に予じめ微小欠陥を作成しておき、その欠陥に重
金属等の汚染元素をｒ、ターさせるイントリンシック・
ｒ、クリング法が考案されている。イントリンジ、り・
グ、タリンダ法の一例を第１図（ａ）〜（ｄ）を参照し
て説明する。ＪＩ１１図（、）に示す如くチョクラルス
キー法　゛（Ｃ２法）で生成したシリコン・ウェーハ１
中には、過飽和の酸素原子２が含まれている。これを高
温（例えば１１５０℃）、非酸化性雰囲気中で熱処理す
ることによシ、第１図（ｂ）に示す如く＃！面附近の酸
素を外拡散せしめる。次に、該クエーハ１を低温（例え
ば６５０℃）で熱処理することにより、第１図（、）に
示す如く内部に酸素の析出核１を形成せしめるとともに
、表面附近にデヌーデットゾーンと呼ばれる無欠陥層４
を形成せしめる。該ウェーハ１を素子製造工程に投入す
ると、素子製造工程中の酸化工程等の熱処理によシ、析
出核３に過飽和の酸素が析出し、第１図（ｄ）に示す如
くウェーハの内部に微小欠陥５が発生し、これがダ、タ
リング能力を有する。

素子活性領域は表面附近の無欠陥層４中に作成されるの
で、微小欠陥５は素子特性に悪影響を与えず、内部にｒ
、タリング能力をもつウェーハが作成される。

しかしながら、このような処理方法にあっては次のよう
な問題があった。すなわち、前記酸素外拡散および欠陥
核作成のための熱処理には長時間（４時間以上）を必要
とするため、純水中のバクテリア等が原因となり、表面
に炭化物等の汚染物Ｇが残ってしまい、これら汚染物６
は、内部の微小欠陥５によりてはダ、タリングされない
。逆にこれら汚染物６は酸化誘起積層欠陥の核になると
ともに、重金属等の汚染元素を固着してしまう可能性が
ある。従って、表向に汚染物Ｃが残存している。と、素
子製造収率を着しく低下させる原因となる。

本発明は上記事情を考慮してなされ九もので、その目的
とするところは、内部に重金属等の汚染元素をｒ、タリ
ンダする能力を有するとともに、表面に汚染物等が残存
していない完全な鏡面を持つウェーハを作成することの
できる半導体ウェーハの処理方法を提供することにある
。

まず、本発明の詳細な説明する。本発明は半導体ウェー
ハを熱処理して該ウェーハ内部に高密度の微小欠陥を形
成せしめると共に、ウェーハ表面に無欠陥層を形成せし
めたのち、この無欠陥層の表面を僅かながら除去するよ
うにした方法である。

従りて本発明によれば、上記熱処理によシウェーハ内部
にグ、タリング能力を持九せることかでき、ウェーハの
表面近傍を欠陥のない状態にすることができる。そして
、上記表面除去により重金属等の汚染物を取シ去ること
ができ、ウェーハ表面を完全な鏡面に保持することがで
きる・従って前記した目的を達成することかできる。

以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第２図（−〜（・）は本発明の一実施例に係わるウェー
ハ処理工程を示す断面模式図である。第２図（、）に示
す如くう、ピング後エツチング或いは１　ｓｔｆ！リジ
ング処理したＣｚシリコン・ウェー八１ノには酸素１２
が含まれている。このウェーハ１１を非酸化性雰囲気、
例えば窒素やアルゴン中で１ｉｏｏ（’ｃ）以上の高温
で４時間＠度熱処理し、第２図（ｂ）に示す如く過飽和
に含まれて　　　　参いる酸素１２を外拡散する。次に
、５５０〜８００〔℃〕の低温で１６時間程度熱処理を
行い、第２図（、）に示す如く酸素１２の析出核１３を
作る。

この時、表面に汚染物１４が発生するが、これら汚染物
１４を次の工程で除去する。すなわち、ウェーハ１１表
面に化学機械研磨を２−１０Ｃμｍ〕出核）１３をもっ
ておシ、表面は完全な鏡面をの熱処理により内部に微小
欠陥１５が発生し、ｒ、タリング効果を有するとともに
表面は完全な鏡面が保九れたウェーノことなる。

かくして作成したウェーハムと、従来の方法によ〉イン
トリンジ、り・グ、タリンダの効果をもたらし九つェー
へＢとで２．ＯＸ２．０（ｍ’）のチ、ｌを作シ、そζ
に４００（１）厚の酸化膜をつけて、その耐圧を測定し
たところそれぞれ第３図および第４図に示す結果が得ら
れた。すなわち、従来の処理方法を施したウェー／％　
１％では、第３図に示す如くその耐圧がかなシパラつい
ておシ、平均で４．５［ＭＶ］であるのに対し、本実施
例方法を施し九つ、−ハムでは、第４図に示す如くかな
り均一に７．０　［ＭＹ１５１　］以上の耐圧を示して
おり、耐圧特性が大きく改善されていることが明らかで
ある。

このように本実施例方法によれば、内部にｒツタリング
機能を有し、表面に汚染物等のない優れた特性のシリコ
ンウェーハを作成することができる。そして、各種半導
体素子形成に絶大なる効果を発揮する。また、その工程
には特殊な装置や作業を要することもなく、極めて容易
に実現し得る。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記熱処理工程としては高温と低温の２段
熱処理に限るものではなく、前記欠陥核作成後、９５０
〜１１００［ｔｌ：］の温度で熱処理を行うのみで微小
欠陥を作るようにしてもよい。そして、この後ウェーハ
表面を化学機械研磨を行っても、同様の効果が得られる
ことが確認されている。さらに、７５０〜１３００　［
ｕ］の温度のみで１段熱処理（酸素中２は非酸化性雰囲
気中）を行い、欠陥を作成及び酸素外拡散をした後、化
学機械研磨を行い鏡面を作成したウェーハに対しても同
様な効果が得られた。まえ、熱処理の時間や表面除去の
深さ等は仕様に応じて適宜定めればよいものである。そ
の他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して
実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（１）〜（ｄ）は従来のイントリンジ、り・ゲッ
タリング用の処理工程を示す断面模式図、第２図（、）
〜（・）は本発明の一実施例方法に係わるウェーハ処理
工程を示す断面模式図、第３図および第４図はそれぞれ
上記実施例の作用を説明するためのもので第５′図は上
記実施例方法により作成し九ウェーハの耐圧分布を示す
特性図、第ψ図は従来方法により作成したり３−・・の
耐圧分布を示す特性図である。 １１・・・Ｃｚシリコンウェーハ、１２・・・酸素、Ｉ
Ｊ・・・析出核（欠陥核）、１４・・・汚染物、１５・
・・微小欠陥。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦才１図 才２図 第３図 耐圧　　（ＭＶｌｃｍ）　　−

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　半導体ウェーハを熱処理したのち、この半導
   体ウェーハの表面層を除去することを特徴とする半導体
   クエーハの処理方法。
2. （２）　　前記半導体ウェーハを熱処理する工程として
   、７５０〜１３０Ｇ（Ｃ）の温度範囲で熱処理すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体クエー
   ハの処理方法。
3. （３）　　前記半導体ウェーハを熱処理する工程として
   、５５０〜９００［Ｃ）の温度範囲で熱処理することを
   特徴とする特許請求の範囲＃Ｉ１項記載の半導体ウェー
   ハの処理方法。
4. （４）　　前記半導体クエーハを熱処理する工程として
   、１１００〜１３０Ｇ［’Ｃ］の高温で熱処理したのち
   ５５０〜８００［’Ｃ）の低温で熱処理することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の半導体ウェーハの処
   理方法。
5. （５）前記半導体ウェーハを熱処理する工程として、１
   １００〜１ａｏｏ〔℃）の＾温で熱処理したのち、５５
   ０〜８００〔℃〕の低温で熱処理し、次いで９５０〜１
   １００［Ｃ］の中温で熱処理することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の半導体ウェーハの処理方法。
6. （６）前記高温での熱処理を、非酸化性雰囲気中で行う
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項第４項又は第５
   項記載の半導体ウェーハの処理方法。
7. （７）前記半導体ウェーハの表面層を除去する工程とし
   て、該表面を化学機械研磨することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の半導体ウェーへの処理方法。
8. （８）　　前記半導体ウェーハの表面層を除去する工程
   として、該表面層を１０〔μｍ〕以下除去することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体ウェーハの
   処理方法。