JPS58159334A - 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】 本発明は半導体ウェハの処理方法に関し、詳しくはイン
トリ／シック・ｒツタリング技＃Ｉ！ＪＫ係る。

〔発明の技術的背景〕

半導体デバイスの製造において、結晶成長時あるいは製
造ノロセスでの１染（　＊ｏｍｔａｍｉｍａｔｌｏ鳳）
はデバイスの歩留を左右する重大な問題である。

汚染の原因物質としては ■　重金属（拡散炉、薬品、油臭等） ■　油脂、有機物（繊維、皮膚、水、１液等）■　微粒
子、バクテリア（水、薬品、人間からの発塵等） 轡が挙げられる．即ち、これらの汚染不純物は半導体ウ
ェハのデバイス形成領域に結晶欠陥を発生させる友め、
半導体デバイスの歩留を低下させる。

そこで、これらの汚染不純物に起因する半導体ウェハの
デバイス形成領域での結晶欠陥の発生を防止するため、
樵々のｒツタリング方法が開発されている。このうち、
イントリン７，夕・ｒ，タリング技術は結晶内の酸素祈
出によって起こる微小欠陥をウェハ内部に発生させ、こ
の微小欠陥によって結晶成長時あるいは製造！ロセス中
に入シ得る重金属等の汚染不純物をｒツタ（捕ｌ１）す
る効果を持たせ、かつ表向近傍に無欠陥層を形成する技
術である．このイントリンシック・ｒツタリング技術は
熱処理だけで上述した表面無欠陥、内部欠陥という構造
を形成でき、ダッタリング効果が優れていること、ｒバ
イス製造プロセス中で持続的にｒツタリング効果を発揮
すること等から最近注目されている。

ところで、従来、イントリンシ、り・ｒ、タリンダは例
えば第１図（ａ）〜（・）に示す如き方法によプ行われ
ている。

まず、シリコンウェハ１（第１図（ａ）図示）を例えば
酸化性雰囲気中、１０５０−１２５０Ｃの高温で１〜３
０時間熱処理してつ８へ１表面近傍の酸素及び酸素析出
核をウェハ１表面の酸化膜２．２の方へ外方拡散させ、
ウニへ１表面近傍に無欠陥層を形成する（第１図６）図
示）。

次に、６００〜８００℃の低温で熱処理して、ウェハ１
内部に酸素析出核３・・・を形成する（第１図（、）図
示）。

つづいて、ウェハ１表面の酸化１１［、ｘを除去（第１
図（ａ）図示）し丸後、デバイス製造プロセスに投入し
、プロセス中の熱処理によって前記酸素析出核３・・・
を成長させて微小欠陥４・・・を形成するとともに二、
−ドナー量を減少させる（第１図（・）図示）。

〔背景技術の問題点〕 上述した従来のイントリンシ、り・ｒ、タリンダを２５
６にビ、　）　ｄＲＡＭ等の微細化デバイスに適用した
場合、下記の如き問題点がある。

■　ゲッタリング効果は微小欠陥の密度及び口径に比例
することが知られているが、微細化デバイスでは微小欠
陥が生長しにくく、十分なｒ、タリング効果を得ること
ができない。

■　生成したニュードナー量が多いため、半導体ウェハ
の比抵抗の変化、あるいは導電型の反転を生じ、製品の
歩留を低下させる。

〔発明の目的〕

本発明はデバイスの微細化に対応しつつ、微小欠陥を生
長させてｒ、タリング効果を高めるとともに、二、−ド
ナーの減少を促進することによシ製品の歩留を向上し得
る半導体ウェハの処理方法を提供することを目的とする
ものである。

〔発明のＩＥＩ） 本発明は、半導体ウェハを１０５０〜１２５０℃の高温
で熱処理し、更に６００〜８００℃の低温熱処理を施し
た後、９５０〜１１００℃の高温熱処理を施すことを特
徴とするものである。

本発明者らは従来方法を微細化デバイスに適用した場合
、微小欠陥が生長しに＜＜、二、−ドナー量が多い原因
について究明しえ結果、従ためであることが判明した。

即ち、ドライ０２中、１１００℃の高温で５時間熱処理
し、更にドライ０２中、６５０’Ｃの低温で１６時間熱
処理した後、再度Ｎ２中で熱処理した際の熱処理時間と
微小欠陥密度との関係を熱処理温度をノ母うメータとし
て求めると第２図に示すようになる。第２図かられかる
ように微小欠陥密度を大きくするためには、１０００℃
の高温Ｃ４時間以上アニフルする必要がある。しかるに
２５６にピッ）ｄＲＡＭ等の微細化デバイスでは不純物
の拡散長を抑制するために９００℃程度の低温ノロセス
に移行する傾向にある。しかし、第２図からもわかるよ
うに９００℃の熱処理では微小欠陥密度は大きくならな
い、同様に微小欠陥の口径も９００℃の熱処理では大き
くならない、したがって、微細化デバイスの製造ノロセ
スにおいては微小欠陥が生長しにくいため、十分なゲッ
タリング効果を得ることができない。

これに対して、本発明では半導体ウェハをデバイス製造
プロセスに投入する前に予め９５０〜１１００℃の高温
熱処理を施すので、製造プロセスの制約を受けることな
く微小欠陥を生長させることができ、十分なゲッタリン
グ効果を得ることができる。

また、二、−ドナーは第１図（＠）図示の６００〜８０
０℃の低温熱処理において発生する０例えば第３図に示
す如＜、６５０℃においては熱処理時間の増加とともに
二、−ドナーも増加する。

二、−ドナーは高温熱処理によって減少できるが、例え
ば第４図に示す如＜、９００Ｃにおいては１０時間の熱
処理でも十分に減少しているとは言えない、このことは
製造ノロセスの制約ｈ９００℃で１０時間程度の条件で
行われる微細化デバイスの熱処理ではニー−ドナーが十
分に減少しないことを示している。これに対して本発明
では半導体ウェハをデバイス製造プロセスｔｉｃ投入す
る前に予め９５０〜１１００℃の高温熱処理を施すので
製造プロセスの制約を受けることなく、ニュードナーを
減少させることができる。

したがって、デバイスの微細化に伴う低温プロセスへの
移行にも対応することができ、デバイスの歩留を向上さ
せることができる。

〔発明の実施例〕

以下本発明をｄＲＡＭの製造に適用した実施例を第５図
（ａ）〜（ｆ）を参照して説明する。

まず、クリコンウェハ１（第５図（＆）図示）を酸化性
雰囲気中、約１１００℃の高温で約５時間熱処理してウ
ェハ１表面近傍の酸素及び酸素析出核をウェハ１１１面
の酸化膜２＃２の方へ外方拡散させ、ウェハ１表面近傍
に無欠陥層を形成した（第５図（ｋｌ）図示）。

次に、約６５０℃の低温で約１５時間熱処理して、ウェ
ハ１内部に酸素析出核３・・・□を形成し友（第５図（
ｅ）図示）。

つづいて、約１０００Ｃの高温で約５時間熱処理して、
前記酸素析出核３・・・を成長させるとともに、二、−
ドナーを減少させた（第５図（ｄ）図示）。

つづいて、ウニへ１表面の酸化膜２．２を除去（第５図
（、）図示）した後、ｄＲＡＭｃｌ製造ノロセスに投入
した（第５図（ｆ）図示）。

しかして上記実施例によれば、７リコンウエハ１を製造
プロセスに投入する前に予め約１０００℃の高温で約５
時間の熱処理を行い、微小欠陥を生長させるとともに、
二、−ドナーを減少させている。しかも、これらの作用
は製造プロセスにおいて更に促進されるので、製造され
たｄＲＡＭは十分なｒツタリング効果を有し、比抵抗は
全く変化しなか−）た、ｔた、積層欠陥も少ない、この
結果、ｄＲＡＭ（２）歩留は大幅に向上した。

なお、本発明において、製造プロセスに投入する直前の
高温熱処理は、製造プロセス中の熱処理の温度と時間を
考慮して、９５０〜ｌ１００Ｃで１〜２０時間の範囲で
適宜選択すればよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、デバイスの微細化に対応して、製品の
歩留を向上し得る半導体ウェノ・の処理方法を提供でき
るものである。

【図面の簡単な説明】

第ｉｆＲ来のインドリン７、り・ｒｙタリフ・グを示す
説明図、第２図は熱処理時間と微小欠陥ｖ！ｉ度との関
係を示す線図、第３図は６５０℃における熱処理時間と
二、−ドナー量との関係１にボす線図、第４１１ｇ１は
９００℃における熱処ツク・ゲッタリングを示す説明図
である。 Ｉ・・・７リコンウエノ＼、２・・・酸化膜、１・・・
酸素析出核、４・・・微小欠陥ｅ 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第２図 蕪処理時間（ｈｒ） Ｍｕｆｆｉｎ間（ｈｒ）　、　６５０℃第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体ウェハを１０５０〜１２５０℃の高温で熱処理し
   、更に６００〜８００Ｃの低温熱処理を施した後、９５
   ０〜１１００℃の高温熱処理を施すことを％徴とする半
   導体ウェノ為の処理方法。