JPS6344720B2 - - Google Patents
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- JPS6344720B2 JPS6344720B2 JP593880A JP593880A JPS6344720B2 JP S6344720 B2 JPS6344720 B2 JP S6344720B2 JP 593880 A JP593880 A JP 593880A JP 593880 A JP593880 A JP 593880A JP S6344720 B2 JPS6344720 B2 JP S6344720B2
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- wafer
- wafers
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- single crystal
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Landscapes
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
本発明は引上げ法によりSi単結晶を製造する方
法及び装置に関するものであり、本方法により得
られたSi単結晶を用いて適切な熱処理を施すこと
によりイントリンシツク・ゲツタリング効果（以
下IG効果と呼ぶ）の有効性を拡大させうるもの
である。 シリコン・ウエーハの表面に発生する微小欠陥
はデバイスの電気的特性を悪化させることはよく
知られており、このウエハー表面の結晶欠陥を最
小限に抑制することがデバイスの歩留り向上につ
ながつている。この微小欠陥を発生させる原因と
しては、拡散速度の大きい重金属の汚染が考えら
れており、種々の抑制方法が施されまた提案され
ている。 現在市販のウエーハではサンドブラスト等によ
る裏面歪付けが主であるが、この他にウエーハの
内部欠陥を利用したIG効果、イオン注入による
歪層の形成、Si3N4膜によるミスフイツト転位の
導入、レーザによる裏面歪層の形成等が実行又は
提案されており、MOSデバイスのライフタイム
の向上やエピタキシヤル膜中の微小欠陥の低減に
有効であることが報告されている。 本発明者はIG効果の有効性に着目し、ウエー
ハに二段階熱処理を施すことにより、ウエハー中
の格子間酸素を析出させてウエハー内部に内部欠
陥を導入した。欠陥がゲツタリングセンターとし
て働く為に、このウエハー上に堆積させたエピタ
キシヤル膜中の微小欠陥を大幅に低減することが
できた。しかしながら、通常の市販されているウ
エーハを用いて内部欠陥を導入させることにより
IG効果を有効に活用するためには、ウエーハが
一定以上の酸素濃度を有しなければならないため
に、ところがインゴツトは場所によつて酸素濃度
にばらつきがあるため利用部分が制限させるこ
と、また内部欠陥を生成させるために施される熱
処理条件の温度及び時間にかなりの制約があつ
た。本発明はこのような制約を克服すべくなされ
たものであり、インゴツトから得られるウエーハ
の大多数を有効に利用し、かつ熱処理条件の制約
も緩和されるようなSiウエハーの内部欠陥導入方
法を提供するものである。 本発明の製造方法は育成炉内でSi溶融液からSi
単結晶を引上げて育成する工程と、単結晶育成直
後にその育成炉内で600〜950℃の温度範囲で４時
間以上熱処理する工程と、前記Si単結晶よりウエ
ハーを切り出し成形、加工する工程と、前記ウエ
ハーを乾燥酸素を含む雰囲気中で670〜1150℃の
温度範囲で熱処理する工程と、湿式酸素を含む雰
囲気中で1140℃以上の温度で熱処理工程とから構
成されている。また、本発明の製造方法を具現す
る本発明の製造装置は、チヤンバー内にSi原料を
充填する石英るつぼと、この石英るつぼ内のSi原
料を加熱溶融する加熱装置と、溶融されたSi溶融
液からSi単結晶を引上げる装置と、前記るつぼ上
方で引上げたSi単結晶を取り囲むようにして設け
たアフターヒータとを備えた構成となつている。 以下実施例に基き本発明を詳細に説明する。 実施例 １ ボロンを添加したｐ形（111）方位の3″中で有
効長35cmのSi単結晶を同一育成炉から製造した。
育成後の処理としては、(A)特に育成炉内で熱処理
しない通常品のもの（従来の方法によるもの）、
(B)育成炉内で6hr熱処理を施したもの（本発明の
方法によるもの）の二通りを行つた。第１図に示
すように、インゴツトの〜の部分からウエー
ハを切り出し、加工、成形、エツチング、鏡面研
磨等を行つた。この番号の大きいウエーハほどイ
ンゴツトの低い酸素濃度を有する部分から切り出
したことを意味する。これらのウエーハを乾燥酸
素中で620〜1150℃の温度範囲で50℃毎に、各
64hr熱処理し、（一次アニール）、次いで湿式酸素
中で1140℃、2hr熱処理を施し（二次アニール）
た後、ジルトル液で30secエツチングしてノマル
スキー干渉顕微鏡で表面の微小欠陥を観察した。
また表面から30μｍの深さの内部欠陥もジルトル
液で観察した。内部欠陥がIG効果に有効な密度
以上、すなわちのウエハーについて1050℃の熱
処理後に観察された内部欠陥密度のオーダー（〜
５×1014個／cm2）以上が、観察され、表面の微小
欠陥が生成していないウエハーについてIG効果
有として評価した。表に示すように、IG効果の
有効性は(A)と(B)の結晶では明らかに差がみられ
た。表では×印が(A)のみIG効果なし、××印が(A)
及び(B)の両方がIG効果なし、〇印はIG効果あり
を示している。
法及び装置に関するものであり、本方法により得
られたSi単結晶を用いて適切な熱処理を施すこと
によりイントリンシツク・ゲツタリング効果（以
下IG効果と呼ぶ）の有効性を拡大させうるもの
である。 シリコン・ウエーハの表面に発生する微小欠陥
はデバイスの電気的特性を悪化させることはよく
知られており、このウエハー表面の結晶欠陥を最
小限に抑制することがデバイスの歩留り向上につ
ながつている。この微小欠陥を発生させる原因と
しては、拡散速度の大きい重金属の汚染が考えら
れており、種々の抑制方法が施されまた提案され
ている。 現在市販のウエーハではサンドブラスト等によ
る裏面歪付けが主であるが、この他にウエーハの
内部欠陥を利用したIG効果、イオン注入による
歪層の形成、Si3N4膜によるミスフイツト転位の
導入、レーザによる裏面歪層の形成等が実行又は
提案されており、MOSデバイスのライフタイム
の向上やエピタキシヤル膜中の微小欠陥の低減に
有効であることが報告されている。 本発明者はIG効果の有効性に着目し、ウエー
ハに二段階熱処理を施すことにより、ウエハー中
の格子間酸素を析出させてウエハー内部に内部欠
陥を導入した。欠陥がゲツタリングセンターとし
て働く為に、このウエハー上に堆積させたエピタ
キシヤル膜中の微小欠陥を大幅に低減することが
できた。しかしながら、通常の市販されているウ
エーハを用いて内部欠陥を導入させることにより
IG効果を有効に活用するためには、ウエーハが
一定以上の酸素濃度を有しなければならないため
に、ところがインゴツトは場所によつて酸素濃度
にばらつきがあるため利用部分が制限させるこ
と、また内部欠陥を生成させるために施される熱
処理条件の温度及び時間にかなりの制約があつ
た。本発明はこのような制約を克服すべくなされ
たものであり、インゴツトから得られるウエーハ
の大多数を有効に利用し、かつ熱処理条件の制約
も緩和されるようなSiウエハーの内部欠陥導入方
法を提供するものである。 本発明の製造方法は育成炉内でSi溶融液からSi
単結晶を引上げて育成する工程と、単結晶育成直
後にその育成炉内で600〜950℃の温度範囲で４時
間以上熱処理する工程と、前記Si単結晶よりウエ
ハーを切り出し成形、加工する工程と、前記ウエ
ハーを乾燥酸素を含む雰囲気中で670〜1150℃の
温度範囲で熱処理する工程と、湿式酸素を含む雰
囲気中で1140℃以上の温度で熱処理工程とから構
成されている。また、本発明の製造方法を具現す
る本発明の製造装置は、チヤンバー内にSi原料を
充填する石英るつぼと、この石英るつぼ内のSi原
料を加熱溶融する加熱装置と、溶融されたSi溶融
液からSi単結晶を引上げる装置と、前記るつぼ上
方で引上げたSi単結晶を取り囲むようにして設け
たアフターヒータとを備えた構成となつている。 以下実施例に基き本発明を詳細に説明する。 実施例 １ ボロンを添加したｐ形（111）方位の3″中で有
効長35cmのSi単結晶を同一育成炉から製造した。
育成後の処理としては、(A)特に育成炉内で熱処理
しない通常品のもの（従来の方法によるもの）、
(B)育成炉内で6hr熱処理を施したもの（本発明の
方法によるもの）の二通りを行つた。第１図に示
すように、インゴツトの〜の部分からウエー
ハを切り出し、加工、成形、エツチング、鏡面研
磨等を行つた。この番号の大きいウエーハほどイ
ンゴツトの低い酸素濃度を有する部分から切り出
したことを意味する。これらのウエーハを乾燥酸
素中で620〜1150℃の温度範囲で50℃毎に、各
64hr熱処理し、（一次アニール）、次いで湿式酸素
中で1140℃、2hr熱処理を施し（二次アニール）
た後、ジルトル液で30secエツチングしてノマル
スキー干渉顕微鏡で表面の微小欠陥を観察した。
また表面から30μｍの深さの内部欠陥もジルトル
液で観察した。内部欠陥がIG効果に有効な密度
以上、すなわちのウエハーについて1050℃の熱
処理後に観察された内部欠陥密度のオーダー（〜
５×1014個／cm2）以上が、観察され、表面の微小
欠陥が生成していないウエハーについてIG効果
有として評価した。表に示すように、IG効果の
有効性は(A)と(B)の結晶では明らかに差がみられ
た。表では×印が(A)のみIG効果なし、××印が(A)
及び(B)の両方がIG効果なし、〇印はIG効果あり
を示している。
【表】
炉内で熱処理を施した結晶では、より低酸素濃
度のウエーハでもIG効果を示し、また一次アニ
ールの処理温度が低くても、また高くてもIG効
果が有効であることが明らかとなつた。 実施例 ２ (A)及び(B)のウエーハの格子間酸素濃度〔Oi〕
の振舞及び内部欠陥の挙動について二段階熱処理
の各工程で、赤外分光及びエツチングにより観察
したところ、第１図の及びに属するウエーハ
において著しい差のあることが認められた。例え
ばに属するウエーハのうち、(A)では一次アニー
ル温度が720℃のとき、〔Oi〕は殆んど変化せず、
二次アニールではじめて大幅に減少するのに対し
て(B)では一次アニールのみで著しい減少を示し
た。またに属するウエーハの場合、(A)では
〔Oi〕の減少が僅かなのに対して、(B)では二次ア
ニール後〔Oi〕が著しく減少し、のような高
酸素濃度ウエーハと同程度の減少を示した。この
格子間酸素の減少は、内部欠陥の形成と対応して
おり、(B)のウエーハほど内部欠陥の生成が著しく
IG効果がより強大であることを示している。 一方、に属するウエーハでは(A)、(B)ともに大
きな差はみられなかつた。またに属するウエー
ハは多少(B)の方に〔Oi〕の変化がみられたが、
に属するウエーハは、比抵抗が所望の範囲から
逸脱することが多いため、実用的には用いられな
い。 実施例 ３ (B)の炉内アニール処理を施した際の垂直方向の
温度分布はかなりの勾配を有しており、インゴツ
トの各位置に対応させると、では〜500℃、
では〜700℃、では〜900℃、では〜1150℃で
あり、及びに属するウエーハは700〜900℃の
熱履歴を育成直後に長時間受けている。 実施例 ４ 炉内アニールを受けていないに属するウエー
ハを拡散炉で乾燥酸素中で700℃で6hrアニールし
たが〔Oi〕の変化は認められなかつた。 以上のことから、Si結晶を育成直後、育成炉内
で600〜950℃の熱処理を数時間以上あらかじめ施
すことによりIG効果の有効性が拡大されること
が明らかとなつた。 Si結晶の通常の育成炉では垂直方向の温度分布
が、結晶の晶出を容易にするためにかなりの温度
勾配をつけており、例えばるつぼの先端を基準と
して上方向へ〜26℃/cmの勾配となつている。し
たがつて通常の育成炉を用いて炉内アニールを施
す場合には、均熱帯が殆んど無く、有効にアニー
ルする場合の障害となる。そこで本発明者は、育
成炉内にアフターヒーターを設けることにより、
炉内アニールが有効に施されるようにした。 以下本発明の製造装置について説明する。 実施例 ５ 第２図に示すように、ガス導入口１２及びガス
出口１３を備えたチヤンバー１４内の上方に、ア
フターヒーター支持台１０を設けてこの支持台１
０の上にアフターヒーター８を設置した。Si溶融
液３からSi単結晶１を引上げるための回転軸１１
は先端に取りつけられた種子結晶７と共にアフタ
ーヒーターの中心を通るようになつている。原料
を入れる石英るつぼ２はカーボンるつぼ４内に納
められてアフターヒーター８直下にるつぼ支持台
６に固定され設置されいる。 カーボンるつぼ４の周囲には原料を加熱するカ
ーボンヒーター５が設置されている。 アフターヒーターによる温度分布はほゞ均一で
あり、抵抗体の電流を制御することにより、炉内
アニールの有効温度である600〜950℃の間で均一
に制御することができる。Si結晶を育成後直ちに
このアフターヒーターの内部へ移動させ、炉内ア
ニール処理を施すことが容易となつた。 以上詳述したように、本発明によれば、Si結晶
を育成後直ちに600〜950℃の炉内アニール処理を
施すことにより、該結晶から得られたウエーハ
は、適切な二段階アニールを施した結果、インゴ
ツトのうちで酸素濃度の低い部分から切り出され
たウエハーについても格子間酸素濃度が低減でき
ることが分つた。この格子間酸素濃度の低減によ
りゲツタリングセンタとして働く内部欠陥を形成
でき、IG効果を有効に発現できるウエハーの収
率が著しく増大された。さらにまた内部欠陥を形
成できる二段階のアニールの温度範囲を従来に比
べ拡大できた。
度のウエーハでもIG効果を示し、また一次アニ
ールの処理温度が低くても、また高くてもIG効
果が有効であることが明らかとなつた。 実施例 ２ (A)及び(B)のウエーハの格子間酸素濃度〔Oi〕
の振舞及び内部欠陥の挙動について二段階熱処理
の各工程で、赤外分光及びエツチングにより観察
したところ、第１図の及びに属するウエーハ
において著しい差のあることが認められた。例え
ばに属するウエーハのうち、(A)では一次アニー
ル温度が720℃のとき、〔Oi〕は殆んど変化せず、
二次アニールではじめて大幅に減少するのに対し
て(B)では一次アニールのみで著しい減少を示し
た。またに属するウエーハの場合、(A)では
〔Oi〕の減少が僅かなのに対して、(B)では二次ア
ニール後〔Oi〕が著しく減少し、のような高
酸素濃度ウエーハと同程度の減少を示した。この
格子間酸素の減少は、内部欠陥の形成と対応して
おり、(B)のウエーハほど内部欠陥の生成が著しく
IG効果がより強大であることを示している。 一方、に属するウエーハでは(A)、(B)ともに大
きな差はみられなかつた。またに属するウエー
ハは多少(B)の方に〔Oi〕の変化がみられたが、
に属するウエーハは、比抵抗が所望の範囲から
逸脱することが多いため、実用的には用いられな
い。 実施例 ３ (B)の炉内アニール処理を施した際の垂直方向の
温度分布はかなりの勾配を有しており、インゴツ
トの各位置に対応させると、では〜500℃、
では〜700℃、では〜900℃、では〜1150℃で
あり、及びに属するウエーハは700〜900℃の
熱履歴を育成直後に長時間受けている。 実施例 ４ 炉内アニールを受けていないに属するウエー
ハを拡散炉で乾燥酸素中で700℃で6hrアニールし
たが〔Oi〕の変化は認められなかつた。 以上のことから、Si結晶を育成直後、育成炉内
で600〜950℃の熱処理を数時間以上あらかじめ施
すことによりIG効果の有効性が拡大されること
が明らかとなつた。 Si結晶の通常の育成炉では垂直方向の温度分布
が、結晶の晶出を容易にするためにかなりの温度
勾配をつけており、例えばるつぼの先端を基準と
して上方向へ〜26℃/cmの勾配となつている。し
たがつて通常の育成炉を用いて炉内アニールを施
す場合には、均熱帯が殆んど無く、有効にアニー
ルする場合の障害となる。そこで本発明者は、育
成炉内にアフターヒーターを設けることにより、
炉内アニールが有効に施されるようにした。 以下本発明の製造装置について説明する。 実施例 ５ 第２図に示すように、ガス導入口１２及びガス
出口１３を備えたチヤンバー１４内の上方に、ア
フターヒーター支持台１０を設けてこの支持台１
０の上にアフターヒーター８を設置した。Si溶融
液３からSi単結晶１を引上げるための回転軸１１
は先端に取りつけられた種子結晶７と共にアフタ
ーヒーターの中心を通るようになつている。原料
を入れる石英るつぼ２はカーボンるつぼ４内に納
められてアフターヒーター８直下にるつぼ支持台
６に固定され設置されいる。 カーボンるつぼ４の周囲には原料を加熱するカ
ーボンヒーター５が設置されている。 アフターヒーターによる温度分布はほゞ均一で
あり、抵抗体の電流を制御することにより、炉内
アニールの有効温度である600〜950℃の間で均一
に制御することができる。Si結晶を育成後直ちに
このアフターヒーターの内部へ移動させ、炉内ア
ニール処理を施すことが容易となつた。 以上詳述したように、本発明によれば、Si結晶
を育成後直ちに600〜950℃の炉内アニール処理を
施すことにより、該結晶から得られたウエーハ
は、適切な二段階アニールを施した結果、インゴ
ツトのうちで酸素濃度の低い部分から切り出され
たウエハーについても格子間酸素濃度が低減でき
ることが分つた。この格子間酸素濃度の低減によ
りゲツタリングセンタとして働く内部欠陥を形成
でき、IG効果を有効に発現できるウエハーの収
率が著しく増大された。さらにまた内部欠陥を形
成できる二段階のアニールの温度範囲を従来に比
べ拡大できた。
第１図は本発明に用いたインゴツトの各部分を
指定する図、第２図は本発明に係る製造装置を示
す図である。 １……Si単結晶、２……石英るつぼ、３……Si
溶融液、４……カーボンるつぼ、５……カーボン
ヒーター、６……るつぼ支持台、７……種子結
晶、８……アフターヒーター、１０……アフター
ヒーター支持台、１１……回転軸、１２……ガス
導入口、１３……ガス出口、１４……チヤンバ
ー。
指定する図、第２図は本発明に係る製造装置を示
す図である。 １……Si単結晶、２……石英るつぼ、３……Si
溶融液、４……カーボンるつぼ、５……カーボン
ヒーター、６……るつぼ支持台、７……種子結
晶、８……アフターヒーター、１０……アフター
ヒーター支持台、１１……回転軸、１２……ガス
導入口、１３……ガス出口、１４……チヤンバ
ー。
Claims (1)
- １ Siウエハーに熱処理を施すことにより内部欠
陥を導入する方法において引上げ法によりSi単結
晶インゴツトを育成する工程と該単結晶インゴツ
トを育成直後、育成炉内で600〜950℃の温度範囲
で４時間以上熱処理する工程と、前記インゴツト
からウエハーを切り出し成形、加工する工程と、
乾燥酸素を含む雰囲気中で670℃〜1150℃の温度
範囲で熱処理する工程と、湿式酸素を含む雰囲気
中で1140℃以上の温度で熱処理する工程とを含む
ことを特徴とするSiウエハーの内部欠陥導入方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP593880A JPS56104799A (en) | 1980-01-22 | 1980-01-22 | Production of si single crystal and device therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP593880A JPS56104799A (en) | 1980-01-22 | 1980-01-22 | Production of si single crystal and device therefor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56104799A JPS56104799A (en) | 1981-08-20 |
| JPS6344720B2 true JPS6344720B2 (ja) | 1988-09-06 |
Family
ID=11624833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP593880A Granted JPS56104799A (en) | 1980-01-22 | 1980-01-22 | Production of si single crystal and device therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56104799A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61201692A (ja) * | 1985-03-04 | 1986-09-06 | Mitsubishi Metal Corp | 欠陥発生の少ないシリコン単結晶インゴットの引上げ育成方法 |
| JPS62202900A (ja) * | 1986-03-03 | 1987-09-07 | Toshiba Corp | 半導体シリコンウエハ及びその製造方法 |
| KR100319413B1 (ko) * | 1996-12-03 | 2002-01-05 | 고지마 마타오 | 반도체 실리콘 에피택셜 웨이퍼 및 반도체 디바이스의 제조 방법 |
| KR102037748B1 (ko) * | 2017-12-06 | 2019-11-29 | 에스케이실트론 주식회사 | 웨이퍼의 결함 영역을 평가하는 방법 |
-
1980
- 1980-01-22 JP JP593880A patent/JPS56104799A/ja active Granted
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56104799A (en) | 1981-08-20 |
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