JPS583375B2 - シリコン単結晶ウエハ−の製造方法 - Google Patents

シリコン単結晶ウエハ−の製造方法

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JPS583375B2
JPS583375B2 JP54004929A JP492979A JPS583375B2 JP S583375 B2 JPS583375 B2 JP S583375B2 JP 54004929 A JP54004929 A JP 54004929A JP 492979 A JP492979 A JP 492979A JP S583375 B2 JPS583375 B2 JP S583375B2
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嘉明 松下
克 金森
尚次 吉広
一利 長沢
正剛 岸野
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    • Y10S148/024Defect control-gettering and annealing

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシリコン単結晶ウエハーの製造方法の改良に関
する。
周知の如く、IC,LSI等の半導体素子製造に用いら
れるシリコンウエハーは無欠陥であることが望ましい。
結晶欠陥はそれ自体、或いはその位置に吸収された重金
属等の不純物のために、深いレベルをもったトラップセ
ンターを形成する。
その結果、接合のソフト・ブレイクダウン、増巾率の低
下やライフタイムの減少等の素子特性不良を誘発する。
このようなことから、従来、無欠陥状態のウエハーを製
造する方法として、シリコン単結晶をウエハー形状に加
工後、非酸化性雰囲気中で熱処理を行なう方法が提案さ
れている。
この方法によれば、結晶中に含まれた欠陥発生核に固溶
限(4×1017cm−3at1100℃)以上の酸素
が沈殿(凝集)して結晶内部では高密度の微小欠陥を生
じるが、表面近傍では微小欠陥の生成に関与する結晶中
の酸素が外部拡散を起こすため、無欠陥領域が形成され
る。
これを第1図a,bを参照して模式的に示すと、第1図
aの如く熱処理前のウエハー1内には発生核2・・・2
が沈殿しているが、熱処理後には第1図bの如くウエハ
ー1の内部に微小欠陥3・・・3が形成されると共に表
面近傍には無欠陥領域4・・・4が生成される。
ところが、近年、単結晶製作技術の進歩により発生核が
ほとんどない結晶が造られるようになった。
ここで発生核とは主にC−Oコンプレックスであり、発
生核がほとんどない結晶とは、C濃度が1016atm
/cm3下であることを意味する。
しかして、このような単結晶から造られたウエハーに上
述した従来の方法を適用すると、結晶の内部に微小欠陥
が成長し難くなり、この欠陥による吸着効果、すなわち
ウエハ一本来に存在又は各種熱処理工程中に混入した重
金属等の不純物が欠陥に吸着される効果が期待できなく
なり、ひいてはウエハー特性の低下を招く。
本発明は上記欠点を解消するためになされたもので、発
生核の少ない(もしくは無い)シリコン単結晶でも、表
面近傍に無欠陥領域を、内部に高密度微小欠陥領域を形
成でき、吸着効果も期待できるシリコン単結晶ウエハー
の製造方法を提供しようとするものである。
すなわち、本発明は発生核が少ないか、もしくは無いシ
リコン単結晶をウエハー形状に力旺した後、500〜1
000℃の比較的低温度で第1段熱処理を施してウエハ
ーに多数の発生核を生成し、さらに該第1段熱処理より
高温度で第2段熱処理を施してウエハーの表面近傍に無
欠陥領域、内部に高密度微欠陥領域を形成することを特
徴とするものである。
本発明における第1段熱処理の温度範囲を限定シした理
由は、その温度を500℃未満でも1000℃を越えて
も、発生核の少ない単結晶に充分な発生核を生成できな
いからである。
本発明における第2段熱処理は第1段熱処理の温度より
高い条件で行なえばよいが、表面近傍に無欠陥領域、内
部に高密度微小欠陥領域を形成する観点から1000〜
1300℃の温度範囲内で行なうことが望ましい。
本発明における第1段、第2段の熱処理時の雰囲気は非
酸化性でも、酸化性でもよいが、好ましくは酸化性雰囲
気にした方が有利である。
しかして、本発明によればシリコンウエハーを加工した
ウエハーを熱処理する際、1回の熱処理でなく、比較的
低温の第1段熱処理と、これより高い第2段熱処理とに
分けて行なうことによって発生核の少ないか、もしくは
無い単結晶からでも、表面近傍に無欠陥領域、結晶内部
に高密度微小欠陥領域が形成されたウエハーを得ること
ができる。
すなわち、第2図aに示す如く発生核の小ないシリコン
単結晶からなるウエハー11を500〜1000℃で第
1段熱処理を施すと、シリコン単結晶の製造時等で不可
避的に混入した不純物等が関与してウエハー11内に多
数の発生核12・・・12が生成される(第2図b図示
)。
次いで、第1段熱処理より高温度で第2段熱処理を施す
と、発生核12・・・12に単結晶内に混入した酸素が
凝集して欠陥を生じる。
この時、ウエハー11の表面近傍においては、酸素の外
部拡散が起こり無欠陥領域13、13が形成されると同
時 内部には高密度微小欠陥領域14が形成される(第
2図c図示)。
但し、ウエハー11の表面には酸化膜15,15が同時
に生成される。
したがって、得られたウェハーをIC,LSI等の半導
体素子製造に用いれば、素子作成の熱処理工程によって
ウエハー中に存在した不純物、或いは工程中に外部から
混入した不純物(重金属等)は内部欠陥に吸着される、
いわゆる吸着効果が発現するため、特性不良を誘発する
不純物を素子活性領域に滞在するのを防止でき、ひいて
は特性が良好なIC,LST等を製造できる。
次に、本発明の実施例を説明する。
実施例 まず、CZ型、面方位(100)、比抵抗1〜2Ωcm
の仕様で、発生核の少ないウエハー(ライフタイム平均
値9.4×10−5sec)を酸化雰囲気中にて800
℃、64時間の第1段熱処理を施し、さらに同雰囲気中
にて1050℃、64時間の第2段熱処理を施してウエ
ハーを得た。
比較例 1 前記実施例と同仕様で、発生核の多いウエハー(ライフ
タイム平均値9.2×10−5sec)を非酸化雰囲気
中にて1050℃、64時間の熱処理を施してウエハー
を得た。
比較例 2 前記実施例と同様な発生核の少ないウエハー(ライフタ
イム平均値9.4×10−5sec)を非酸化性雰囲気
中にて1050℃、64時間の熱処理を施してウエハー
を得た。
しかして、本実施例及び比較例1,2で得られたウエハ
ーのライフタイムを調べたところ、第3図の如き特性図
となった。
なお、図中の黒点はライフタイム平均値を示す。
この第3図から明らかなように、発生核の少ないウエハ
ーに第1段、第2段の熱処理を施して得た本実施例のウ
ェハーはライフタイム平均値が25.2×10−5se
cと大巾に増力した。
これに対し、同ウェハーに1回の熱処理を施して得た比
較例2のウェハーはライフタイム平均値が11.6×1
0−5sec程度で、熱処理前のウエハーの平均値とほ
とんど変らず、改善化されていない。
また、発生核の多いウェハーに1回の熱処理を施して得
た比較例1のウェハーにあっても、そのライフタイム平
均値は19.4×10−5secであり、本実施例のウ
エハーには及ばない。
以上詳述した如く、本発明によれば低温度と高温度の2
段階の熱処理を施すことによって、加工後のウエハーの
発生核が少ないが、もしくは無い場合でもウエハー内部
に高密度微小欠陥領域、表面近傍に無欠陥領域、をもち
、しかも吸着効果により素子領域での重金属等の不純物
滞在を防止したウエハーを量産でき、もってライフタイ
ムコントロールを容易かつ再現性よくでき、高周波素子
等の深いレベル不純物のドープによりライフタイムコン
トロールを行なう素子用ウェハーとして有効に利用でき
る等顕著な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図a,bは従来法による無欠陥領域の生成機構を示
すウエハーの概略断面図、第2図a,b,cは本発明方
法による無欠陥領域の生成機構を示すウエハーの概略断
面図、第3図は本発明の実施例及び従来法としての比較
例1,2による熱処理を施した場合のライフタイムの向
上を示す特性図である。 11・・・ウエハー、12・・・12・・・発生核、1
3,13・・・無欠陥領域、14・・・高密度微小欠陥
領域。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 発生核が少ないか、もしくは無いシリコン単結晶を
    ウエハー形状に加工した後、500〜1000℃の比較
    的低温度で第1段熱処理を施してウエハーに多数の発生
    核を生成し、更に該第1段熱処理より高温度で第2段熱
    処理を施してウエハーの表面近傍に無欠陥領域、内部に
    高密度微小欠陥領域を形成することを特徴とするシリコ
    ン単結晶ウエハーの製造方法。
JP54004929A 1979-01-19 1979-01-19 シリコン単結晶ウエハ−の製造方法 Expired JPS583375B2 (ja)

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