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JPH03185831A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

Info

Publication number
JPH03185831A
JPH03185831A JP32378989A JP32378989A JPH03185831A JP H03185831 A JPH03185831 A JP H03185831A JP 32378989 A JP32378989 A JP 32378989A JP 32378989 A JP32378989 A JP 32378989A JP H03185831 A JPH03185831 A JP H03185831A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature range
temperature
substrate
defects
hours
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP32378989A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroaki Yamamoto
博昭 山本
Noboru Soga
曽我 昇
Tetsuo Akagi
哲郎 赤城
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumco Techxiv Corp
Original Assignee
Komatsu Electronic Metals Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Electronic Metals Co Ltd filed Critical Komatsu Electronic Metals Co Ltd
Priority to JP32378989A priority Critical patent/JPH03185831A/ja
Publication of JPH03185831A publication Critical patent/JPH03185831A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

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】 [産業上の利用分野] 本発明は、半導体装置の製造方法において、とくに半導
体シリコン基板表面にエピタキシャル成長を行なうもの
にあって、成長に先立ち、基板に対し不純物等の除去の
ため施されるイントリンシック・ゲッタ(以下IGとい
う)技術を用いた半導体装置の製造方法に関わる。
[従来の技術] 従来、その表面にエピタキシャル成長を行なう半導体シ
リコン基板に適用される技術として、たとえば、特公昭
62−16537号公報に開示されているように、ゲッ
ターサイトとして働く酸素析出核(以下欠陥という)を
、デバイス作製領域に近くなるよう基板表層にまで形成
させ、不純物の捕捉効果を高めたものがある。この従来
技術は、基本的には欠陥が、エピタキシャル成長を行な
う前の基板本体表面にまで達していることが重要な点で
、この熱処理方法により、それまでエピタキシャル成長
前に必要とされていたボリシング工程を省くことができ
るようにしている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、前記従来技術による1000℃〜130
0℃の熱処理工程後では、基板中に成長の進んだ欠陥が
多く発生する。これらの欠陥の大きさは、次のエピタキ
シャル成長工程の温度範囲(1100〜1200℃)で
溶体化可能な臨界半径以上であるため、そのまま残存し
、エピタキシャル層へ伝播する。
いわゆる欠陥の突き抜は現象が起きる。そうして、結局
は不良品を発生させることになる。
[課題を解決するための手段] 本発明は、上記従来技術の欠点を解決すべくなされたも
ので、半導体装置の製造方法において、半導体シリコン
基板を450℃乃至600℃の第一の温度域で8時間以
下保持する工程と、第一の温度域から、750℃乃至9
00℃の第二の温度域まで5℃/分以下の速度で昇温し
て、この第二の温度域で4時間以下保持する工程と、第
二の温度域での保持終了後の前記半導体シリコン基板表
面に、エピタキシャル層を形成する工程とから成ること
を特徴としている。
[作用] 本発明は、第二の温度域を750℃〜900℃に設定す
ることで、形成される欠陥の大きさを、次のエビタキシ
ャル工程の温度範囲で溶体化や外方拡散可能な半径にと
どめる。したがって、エビタキシャル工程では、欠陥の
溶体化や外方拡散が行なわれる。これにより、基板表面
にはエピタキシャル層との界面下にさらに、 10μI
程度の無欠陥層が形成される。
前記のように、もし第二の温度域を従来のように100
0℃〜1300℃にすれば、半導体基板中に生じる欠陥
は、臨界半径を越えて成長が進み、その後のエビタキシ
ャル工程の雰囲気では再び溶体化することがない。残存
した欠陥は、エピタキシャル成長にともない伝播してし
まう危険性が大きい。
これに対し、本発明に採用した、750℃〜900℃の
第二の温度域では、欠陥は基板全体に発生はするものの
、充分に成長せず、したがって次のエピタキシャル成長
の雰囲気では溶体化が起きたり、表面近傍にあるものは
基板外へ拡散したりしてしまう。
このように、本発明は、エピタキシャル成長工程の雰囲
気を利用して、基板本体表面に、エピタキシャル層と同
時に無欠陥層をも形成するものである。
なお、第一の温度域(450℃乃至600℃)は、欠陥
の核となる酸素析出核を作り込む温度として重要である
。この温度域で8時間以下保持するのは、欠陥密度を確
保するために必要なのもので、8時間で、この密度がほ
ぼ平衡に達するから、これ以上保持する必要はない。第
二の温度域の750℃乃至900℃は、作り込まれた欠
陥が臨界半径以上に成長しないために採用された温度域
である。この温度域まで5℃/分以下で昇温していくの
は、5℃/分を越える速度で急激に上げると5450℃
〜600℃の熱処理中に作り込んだ欠陥が成長できずに
消失するおそれがある。さらに、第二の温度域で、4時
間以下の保持にとどめるのは、作り込んだ欠陥のうち、
次のエビタキシャル工程の温度雰囲気で、エピタキシャ
ル層の界面下近傍にあるものは消失するが、基板内部の
ものは消失しない程度にまで成長させるために必要とな
るからである。
[実施例1] 酸素濃度14.0X10”atoms/cc [Old
 ASTM規格による]の鏡面シリコンウェーハを、第
一の温度域(600℃〉で4時間保持した後、第二の温
度域(SOO℃)まで、0.5℃/分で昇温して、昇温
後2時間保持した。さらに、上記条件で熱処理した鏡面
ウェーハの上に5μ園の厚さでシリコンエピタキシャル
層を常法により成長させた。
こうして処理を終えたシリコンウェーハを、1000℃
で16時間熱処理し、骨間して欠陥の観察を行なった。
第1図は、この骨間面の拡大図である。第1図からも明
らかなように、本実施例によるものは、エピタキシャル
層の下、シリコン基板本体表層にも、無欠陥層が10〜
30μ園、制御よく形成され、さらに基板内部には、ゲ
ッタ効果を発揮する結晶欠陥が充分に作られている。
[実施例2] 酸素濃度14.0X10”atoms/cc [01d
 ASTM規格による]のエツチドシリコンウェーハを
、第一の温度域(600℃)で4時間保持した後、第二
の温度域(800℃)まで、0.5℃ノ分で昇温して、
昇温後2時間保持した。さらに、上記条件で熱処理した
エツチドウェーハを15μmM面研磨し、その上に5μ
mの厚さでシリコンエピタキシャル層を常法により成長
させた。
こうして処理を終えたシリコンウェーハを、1000℃
で16時間熱処理し、襞間して欠陥の観察を行なった。
結果は、実施例1と同様であった。
なお、上記2つの実施例のほかに、第一の温度域、第二
の温度域、保持時間、及び第一の温度域から第二の温度
域への昇温速度を、それぞれ本発明の構成に従って種々
変化させて同様の処理を行なったが、上記2つの実施例
とほぼ同様の結果が得られた。
[参考例1] 酸素濃度14.0X10”atoms/cc [Old
 ASTM規格による]の鏡面シリコンウェーハを、第
一の温度域(600℃)で4時間保持した後、1000
℃まで、0.5℃/分で昇温して、昇温後2時間保持し
た。さらに、上記条件で熱処理した鏡面ウェーハの上に
5μmの厚さでシリコンエピタキシャル層を常法により
成長させた。
こうして処理を終えたシリコンウェーハを、1000℃
で16時間熱処理し、襞間して欠陥の観察を行なった。
第2図は、この骨間面の拡大図である。第2図からも明
らかなように、本参考例によるものは、エピタキシャル
層より下の、基板本体表層の無欠陥層はほとんど形成さ
れておらず、エピタキシャル層へ欠陥の突き抜けも多数
見られる。
すなわち、この参考例のように、第2の温度域に相当す
る温度が、1000℃である場合は、結晶欠陥の成長が
進んで、サイズが巨大化し、エピタキシャル工程中にも
エピタキシャル層との界面下に欠陥が残留し、最終的に
は無欠陥でなければならないエピタキシャル層にまで欠
陥の突き抜けが起こることが分かる。
[参考例2] 酸素濃度18.0X10”atoms/cc [Old
 ASTM規格による]のエツチドシリコンウェーハを
、第一の温度域(600℃)で4時間保持した後、10
00℃まで、0.5℃ノ分で昇温して、昇温後2時間保
持した。さらに、上記条件で熱処理したエツチドウェー
ハを15μm@面研磨し、その上に5μmの厚さでシリ
コンエピタキシャル層を常法により成長させた。
こうして処理を終えたシリコンウェーハを、1000℃
で16時間熱処理し、襞間して欠陥の観察を行なった。
結果は、参考例1と同様であった。
なお、上記2つの参考例のほかに、第一の温度域、保持
時間、及び第一の温度域から第二の温度域への昇温速度
を、それぞれ本発明の構成に従って種々変化させ、第二
の温度域に当る温度をtoo。
℃以上に設定して同様の処理を行なったが、上記2つの
参考例とほぼ同様の結果が得られた。
[発明の効果] 本発明の製造方法によれば、第二の温度域が750℃乃
至900℃に設定されるため、欠陥のサイズが制御され
し、次のエピタキシャル層程の温度雰囲気で溶体化ある
いは外方拡散して、エピタキシャル層との界面下にも無
欠陥層を形成することができる。したがって、エピタキ
シャル層に欠陥の突き抜けも起きない。製品歩留が向上
する結果、生産性も上がる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による製造方法を用いて作製したシリ
コン基板の骨間断面拡大図。 第2図は、従来の製造方法を用いて作製したシリコン基
板の骨間断面拡大図。 1・・・・シリコン基板 2・・・・エピタキシャル層 3・・・・欠陥 4・・・・無欠陥層 手続補正書 (方式) %式% 事件の表示 平成1年特許願第323789号 2゜ 発明の名称 半導体装置の製造方法 3゜ 補正をする者 事件との関係

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 半導体シリコン基板を450℃乃至600℃の第一
    の温度域で8時間以下保持する工程と、第一の温度域か
    ら、750℃乃至900℃の第二の温度域まで5℃/分
    以下の速度で昇温して、この第二の温度域で4時間以下
    保持する工程と、第二の温度域での保持終了後の前記半
    導体シリコン基板表面に、エピタキシャル層を形成する
    工程とから成る半導体装置の製造方法。
JP32378989A 1989-12-15 1989-12-15 半導体装置の製造方法 Pending JPH03185831A (ja)

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