JP2002270614A - Ｓｏｉ基体、その熱処理方法、それを有する半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
Ｓｏｉ基体、その熱処理方法、それを有する半導体装置およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は還元性雰囲気中での熱処理を用いてＨ
Ｆ欠陥密度の低いＳＯＩウェハ、その熱処理方法、それ
を有する半導体装置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 単結晶シリコンの融点より低い温度の還
元性雰囲気中でＳＯＩ基体の熱処理において、ＨＦ欠陥
を防止するために前記ＳＯＩ基体を保持する保持具の少
なくとも表面を珪素にする。
Ｆ欠陥密度の低いＳＯＩウェハ、その熱処理方法、それ
を有する半導体装置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 単結晶シリコンの融点より低い温度の還
元性雰囲気中でＳＯＩ基体の熱処理において、ＨＦ欠陥
を防止するために前記ＳＯＩ基体を保持する保持具の少
なくとも表面を珪素にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＳＯＩ（Ｓｅｍｉｃ
ｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基体お
よびＳＯＩ基体の熱処理方法に関するものであり、特に
熱処理によって発生するＳＯＩ層のＨＦ欠陥を少なくす
る高品質なＳＯＩ基体およびその熱処理方法に関するも
のである。通常ＳＯＩはＳｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓ
ｕｌａｔｏｒを示すが、本願ではＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒを意味するものであ
る。
ｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基体お
よびＳＯＩ基体の熱処理方法に関するものであり、特に
熱処理によって発生するＳＯＩ層のＨＦ欠陥を少なくす
る高品質なＳＯＩ基体およびその熱処理方法に関するも
のである。通常ＳＯＩはＳｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓ
ｕｌａｔｏｒを示すが、本願ではＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒを意味するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ＳＯＩ基体を還元性雰囲気中で熱処理す
ることにより平坦性の高い表面を得る技術については、
たとえば特開平０５−２１７８２１号公報によって開示
されている。ここでいう還元性雰囲気とは「例えば水素
を含む雰囲気、ないしは、水素雰囲気」であると同公報
中で明示されている。
ることにより平坦性の高い表面を得る技術については、
たとえば特開平０５−２１７８２１号公報によって開示
されている。ここでいう還元性雰囲気とは「例えば水素
を含む雰囲気、ないしは、水素雰囲気」であると同公報
中で明示されている。
【０００３】これによると、たとえば１０００℃での水
素ガス中での熱処理により原子間力顕微鏡によって観察
されるＳＯＩ層表面の荒れが２ｎｍ以下の高い平坦性が
得られている。また、水素アニールによる表面平坦化
は、研磨による方法と比較して、表面に物理的なダメー
ジを生じないという特徴を有している。
素ガス中での熱処理により原子間力顕微鏡によって観察
されるＳＯＩ層表面の荒れが２ｎｍ以下の高い平坦性が
得られている。また、水素アニールによる表面平坦化
は、研磨による方法と比較して、表面に物理的なダメー
ジを生じないという特徴を有している。
【０００４】従来技術の一実施形態を図２を用いて説明
する。ＳＯＩ基体の一形態としてＳＯＩウェハが適用さ
れている。炉心管１は熱処理室を形成し、上部に設けら
れた導入管から雰囲気ガスを導入し、下部の排気管から
排気する。炭化珪素製のボート３は炉蓋５上に配置され
たヒートバリア４上に搭載されていて、複数のＳＯＩウ
ェハ６を保持している。ボート３には焼結法によって製
造された炭化珪素が用いられるが、焼結法によって製造
された炭化珪素の表面にＣＶＤ法(Chemical Vapor Depo
sition)によって合成された化学合成炭化珪素のコーテ
ィング膜が施される場合もある。
する。ＳＯＩ基体の一形態としてＳＯＩウェハが適用さ
れている。炉心管１は熱処理室を形成し、上部に設けら
れた導入管から雰囲気ガスを導入し、下部の排気管から
排気する。炭化珪素製のボート３は炉蓋５上に配置され
たヒートバリア４上に搭載されていて、複数のＳＯＩウ
ェハ６を保持している。ボート３には焼結法によって製
造された炭化珪素が用いられるが、焼結法によって製造
された炭化珪素の表面にＣＶＤ法(Chemical Vapor Depo
sition)によって合成された化学合成炭化珪素のコーテ
ィング膜が施される場合もある。
【０００５】従来の技術では、ＳＯＩウェハに還元性雰
囲気中で高温の熱処理を施した結果、ＳＯＩ層にＨＦ欠
陥とよばれる欠陥が増加する場合があった。ＨＦ欠陥と
は、Ｓａｄａｎａらによって文献”ＮＡＮＯ−ＤＥＦＣ
ＴＳ ＩＮ ＣＯＭＭＥＲＣＩＡＬ ＢＯＮＤＥＤ Ｓ
ＯＩ ＡＮＤ ＳＩＭＯＸ”（Proceedings １９９４IE
EE International SOI Conference, Oct. １９９４）に
記述があるが、ＳＯＩウェハに特有の欠陥であり、ＳＯ
Ｉウェハをフッ酸に浸漬処理することで顕在化する。Ｓ
ａｄａｎａらによると、ＨＦ欠陥の原因は金属汚染およ
びＳＯＩ層のピンホールであると示唆されている。この
欠陥はＳＯＩウェハ上に形成されるデバイスの動作不良
の原因になると考えられ、欠陥密度の低減が求められて
いる。
囲気中で高温の熱処理を施した結果、ＳＯＩ層にＨＦ欠
陥とよばれる欠陥が増加する場合があった。ＨＦ欠陥と
は、Ｓａｄａｎａらによって文献”ＮＡＮＯ−ＤＥＦＣ
ＴＳ ＩＮ ＣＯＭＭＥＲＣＩＡＬ ＢＯＮＤＥＤ Ｓ
ＯＩ ＡＮＤ ＳＩＭＯＸ”（Proceedings １９９４IE
EE International SOI Conference, Oct. １９９４）に
記述があるが、ＳＯＩウェハに特有の欠陥であり、ＳＯ
Ｉウェハをフッ酸に浸漬処理することで顕在化する。Ｓ
ａｄａｎａらによると、ＨＦ欠陥の原因は金属汚染およ
びＳＯＩ層のピンホールであると示唆されている。この
欠陥はＳＯＩウェハ上に形成されるデバイスの動作不良
の原因になると考えられ、欠陥密度の低減が求められて
いる。
【０００６】なお、関連する技術として特開平５−１５
２２３０号公報において「シリコンウェハをシリコン製
のボートに載せ、還元性ガス雰囲気中、１０００〜１３
００℃で熱処理することを特徴とするシリコンウェハの
熱処理方法。」が開示されているが、同技術はシリコン
ウエハの酸化誘起積層欠陥の制御に関するものであり、
また、「熱処理中のウェハの落下事故や、ウェハの局所
的なエッチングを防止できる熱処理方法を提供すること
を目的とする」技術であり、本発明の技術的思想とは全
く異なるものである。
２２３０号公報において「シリコンウェハをシリコン製
のボートに載せ、還元性ガス雰囲気中、１０００〜１３
００℃で熱処理することを特徴とするシリコンウェハの
熱処理方法。」が開示されているが、同技術はシリコン
ウエハの酸化誘起積層欠陥の制御に関するものであり、
また、「熱処理中のウェハの落下事故や、ウェハの局所
的なエッチングを防止できる熱処理方法を提供すること
を目的とする」技術であり、本発明の技術的思想とは全
く異なるものである。
【０００７】また、特開平５−１５２２３０号公報にお
いては、ＳＯＩウェハやＳＯＩウェハの欠陥に関する記
述は全く記載されていないものであり、また、ウェハに
生じる金属汚染に関する記述もなく、同技術をＳＯＩウ
ェハと組み合わせることによってＳＯＩウェハのＨＦ欠
陥が低減することを示唆するものではない。
いては、ＳＯＩウェハやＳＯＩウェハの欠陥に関する記
述は全く記載されていないものであり、また、ウェハに
生じる金属汚染に関する記述もなく、同技術をＳＯＩウ
ェハと組み合わせることによってＳＯＩウェハのＨＦ欠
陥が低減することを示唆するものではない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このような従来技術に
鑑み、本発明は還元性雰囲気中での熱処理を用いてＨＦ
欠陥密度の低いＳＯＩウェハ、その熱処理方法、それを
有する半導体装置およびその製造方法を提供することを
目的とする。
鑑み、本発明は還元性雰囲気中での熱処理を用いてＨＦ
欠陥密度の低いＳＯＩウェハ、その熱処理方法、それを
有する半導体装置およびその製造方法を提供することを
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は単結晶シリコンの融点より低い温度の還
元性雰囲気中でＳＯＩ基体を熱処理する熱処理方法にお
いて、前記ＳＯＩ基体を保持する保持具の少なくとも表
面を珪素にすることを特徴とする。
めに、本発明は単結晶シリコンの融点より低い温度の還
元性雰囲気中でＳＯＩ基体を熱処理する熱処理方法にお
いて、前記ＳＯＩ基体を保持する保持具の少なくとも表
面を珪素にすることを特徴とする。
【００１０】また、単結晶シリコンの融点より低い温度
の還元性雰囲気中でＳＯＩ基体を熱処理する熱処理方法
において、前記ＳＯＩ基体を保持する保持具が焼結法に
よって製造された炭化珪素を含まない、ＣＶＤ法によっ
て製造された炭化珪素であることを特徴とする。
の還元性雰囲気中でＳＯＩ基体を熱処理する熱処理方法
において、前記ＳＯＩ基体を保持する保持具が焼結法に
よって製造された炭化珪素を含まない、ＣＶＤ法によっ
て製造された炭化珪素であることを特徴とする。
【００１１】また、上記の熱処理方法において、熱処理
温度が７７５℃以上であることを特徴とする。
温度が７７５℃以上であることを特徴とする。
【００１２】また、上記の熱処理方法において、熱処理
温度が９６６℃以上であることを特徴とする。
温度が９６６℃以上であることを特徴とする。
【００１３】また、上記の熱処理方法において、熱処理
温度が９９３℃以上であることを特徴とする。
温度が９９３℃以上であることを特徴とする。
【００１４】また、上記の熱処理方法を用いて製造され
たＳＯＩ基体であり、ＨＦ欠陥密度が０．０５個／ｃｍ
2以下であることを特徴とする。
たＳＯＩ基体であり、ＨＦ欠陥密度が０．０５個／ｃｍ
2以下であることを特徴とする。
【００１５】また、半導体装置の製造方法において、上
記のＳＯＩ基体の非多孔質半導体層にトランジスタの活
性領域を形成することを特徴とする。
記のＳＯＩ基体の非多孔質半導体層にトランジスタの活
性領域を形成することを特徴とする。
【００１６】また、半導体装置において、上記のＳＯＩ
基体の非多孔質半導体層にトランジスタの活性領域が形
成されていることを特徴とする。
基体の非多孔質半導体層にトランジスタの活性領域が形
成されていることを特徴とする。
【００１７】また、上記の半導体装置において、トラン
ジスタは部分空乏型の薄膜ＭＯＳトランジスタである。
ジスタは部分空乏型の薄膜ＭＯＳトランジスタである。
【００１８】また、上記の半導体装置において、前記ト
ランジスタは完全空乏型の薄膜ＭＯＳトランジスタであ
る。
ランジスタは完全空乏型の薄膜ＭＯＳトランジスタであ
る。
【００１９】本発明者はＳＯＩウェハに還元性雰囲気中
で高温の熱処理を施した場合に増加するＨＦ欠陥につい
て鋭意研究を進めた結果、ＨＦ欠陥の増加は熱処理によ
ってＳＯＩウェハに生じる極めて微量な金属汚染と関係
のあることを見いだした。特に、還元性雰囲気中で熱処
理を実施すると、きわめて微量ではあるもののウェハ表
面にニッケル等の金属汚染が増大し、これがシリコンと
金属の化合物として微細な析出物（たとえばニッケルシ
リサイド）を形成し、ＳＯＩウェハのＨＦ欠陥の原因の
一つとなると確信するに至った。
で高温の熱処理を施した場合に増加するＨＦ欠陥につい
て鋭意研究を進めた結果、ＨＦ欠陥の増加は熱処理によ
ってＳＯＩウェハに生じる極めて微量な金属汚染と関係
のあることを見いだした。特に、還元性雰囲気中で熱処
理を実施すると、きわめて微量ではあるもののウェハ表
面にニッケル等の金属汚染が増大し、これがシリコンと
金属の化合物として微細な析出物（たとえばニッケルシ
リサイド）を形成し、ＳＯＩウェハのＨＦ欠陥の原因の
一つとなると確信するに至った。
【００２０】また、金属汚染の汚染源の一つは焼結法に
よって作成された炭化珪素に溶融シリコンを含浸して製
造されたボートであることを見いだした。また、表面を
焼結炭化珪素よりも高純度な化学合成炭化珪素でコーテ
ィングした炭化珪素製のボートを用いた場合であっても
コーティング膜の劣化に伴って同様な金属汚染が生じる
ことを見いだした。これらの知見に基づき、本発明は上
記の手段によって課題を解決するものである。
よって作成された炭化珪素に溶融シリコンを含浸して製
造されたボートであることを見いだした。また、表面を
焼結炭化珪素よりも高純度な化学合成炭化珪素でコーテ
ィングした炭化珪素製のボートを用いた場合であっても
コーティング膜の劣化に伴って同様な金属汚染が生じる
ことを見いだした。これらの知見に基づき、本発明は上
記の手段によって課題を解決するものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】ここでＣＶＤ法によって炭化珪素
を作成する方法は、シリコン原子を含むガスを炭素原子
を含むガスに化学反応させて炭化珪素（ＳｉＣ）を形成
する方法であって、炭化珪素は被処理物表面に堆積して
薄膜を形成する方法である。また、焼結法によって炭化
珪素を作成する方法は原料炭化珪素の粉末にバインダー
を混ぜて粘土状にしたものを成形し、高温で焼き固める
方法である。
を作成する方法は、シリコン原子を含むガスを炭素原子
を含むガスに化学反応させて炭化珪素（ＳｉＣ）を形成
する方法であって、炭化珪素は被処理物表面に堆積して
薄膜を形成する方法である。また、焼結法によって炭化
珪素を作成する方法は原料炭化珪素の粉末にバインダー
を混ぜて粘土状にしたものを成形し、高温で焼き固める
方法である。
【００２２】また、通常ＳＯＩはＳｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ
Ｉｎｓｕｌａｔｏｒを示すが、本願ではＳｅｍｉｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒを意味する
ものである。還元性雰囲気とは「例えば水素を含む雰囲
気、ないしは、水素雰囲気」を意味するものとする。
Ｉｎｓｕｌａｔｏｒを示すが、本願ではＳｅｍｉｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒを意味する
ものである。還元性雰囲気とは「例えば水素を含む雰囲
気、ないしは、水素雰囲気」を意味するものとする。
【００２３】図３および図４に基づいて保持具としての
ボートの形状について説明する。図３は本実施形態に適
用されるウェハ用ボート８を示す。リング状の底板１０
に４本の支柱１１が対称に立設され、該支柱１１の上端
にリング状の天板１２が固着され、前記支柱１１は断面
が円形であり、該支柱１１のウェハ用ボート８の中心軸
心に面した側にウェハ装填用の溝１３が上下方向に所要
ピッチで多数刻まれている。ウェハは前記４本の支柱１
１の溝１３に挿入され、４箇所の溝部分でウェハ用ボー
ト８に支持される。
ボートの形状について説明する。図３は本実施形態に適
用されるウェハ用ボート８を示す。リング状の底板１０
に４本の支柱１１が対称に立設され、該支柱１１の上端
にリング状の天板１２が固着され、前記支柱１１は断面
が円形であり、該支柱１１のウェハ用ボート８の中心軸
心に面した側にウェハ装填用の溝１３が上下方向に所要
ピッチで多数刻まれている。ウェハは前記４本の支柱１
１の溝１３に挿入され、４箇所の溝部分でウェハ用ボー
ト８に支持される。
【００２４】なお、底板および天板はリング状でなくて
円板状であってもよい。また、支柱の断面は円形以外の
形状であってもかまわない。また、支柱、底板および天
板は必ずしも固着されている必要はなく、たとえば、そ
れぞれの部材が組み合わされた組み立て・分解が可能な
構造であってもよい。
円板状であってもよい。また、支柱の断面は円形以外の
形状であってもかまわない。また、支柱、底板および天
板は必ずしも固着されている必要はなく、たとえば、そ
れぞれの部材が組み合わされた組み立て・分解が可能な
構造であってもよい。
【００２５】｛第１の実施形態｝以下、本発明に係るＳ
ＯＩウェハおよびその熱処理方法の一実施形態の第１の
実施形態を図１を用いて説明する。保持具の形状は図３
と図４に示した形状のものを使用するものとする。なお
本実施形態のＳＯＩはシリコンに限定されない。それ以
外の材料として、たとえばＳｉＧｅ（シリコンゲルマニ
ウム）が適用できる。
ＯＩウェハおよびその熱処理方法の一実施形態の第１の
実施形態を図１を用いて説明する。保持具の形状は図３
と図４に示した形状のものを使用するものとする。なお
本実施形態のＳＯＩはシリコンに限定されない。それ以
外の材料として、たとえばＳｉＧｅ（シリコンゲルマニ
ウム）が適用できる。
【００２６】図２と同一の構成部材については同一の符
号で示し、説明を省略する。図２の構成部材と異なるの
は、保持具としてのボートの素材である。シリコンボー
ト７は耐熱性を有する高純度な部材の表面にシリコンの
コーティング膜を施した物でも良いが、耐久性等の観点
から、シリコンの単結晶部材または多結晶部材を加工し
て製造した物を用いるのが望ましい。
号で示し、説明を省略する。図２の構成部材と異なるの
は、保持具としてのボートの素材である。シリコンボー
ト７は耐熱性を有する高純度な部材の表面にシリコンの
コーティング膜を施した物でも良いが、耐久性等の観点
から、シリコンの単結晶部材または多結晶部材を加工し
て製造した物を用いるのが望ましい。
【００２７】また、シリコンボート７はシリコン製のボ
ートの他に、専らＣＶＤ法によって合成された高純度の
合成炭化珪素からなる合成炭化珪素ボートを用いても良
い。この場合、たとえボートの部材の内部の部材であっ
ても焼結炭化珪素を含んでいる場合には汚染源となるた
め、焼結法によって製造された炭化珪素を含まないこと
が必要とされる。
ートの他に、専らＣＶＤ法によって合成された高純度の
合成炭化珪素からなる合成炭化珪素ボートを用いても良
い。この場合、たとえボートの部材の内部の部材であっ
ても焼結炭化珪素を含んでいる場合には汚染源となるた
め、焼結法によって製造された炭化珪素を含まないこと
が必要とされる。
【００２８】これらの部材をボートに用いることによ
り、従来焼結炭化珪素またはシリコン含浸炭化珪素から
発生していた金属不純物によるＳＯＩウェハの汚染を効
果的に防止することが可能となり、ＨＦ欠陥の発生を防
止することができる。
り、従来焼結炭化珪素またはシリコン含浸炭化珪素から
発生していた金属不純物によるＳＯＩウェハの汚染を効
果的に防止することが可能となり、ＨＦ欠陥の発生を防
止することができる。
【００２９】熱処理は次の手順でおこなわれる。炉蓋５
をあらかじめ下方に移動した状態でシリコンボート７に
ＳＯＩウェハ６を搭載し、次いで炉蓋５を図示の状態に
移動し、ＳＯＩウェハ６を処理室内に配置するとともに
炉心管の開口部を封止する。炉蓋５の動作は図示しない
上下動機構でおこなわれる。引き続き導入管から炉心管
内に水素ガスを導入し、処理室内を水素ガス雰囲気に置
換する。次いでヒータ２により処理室内を所定の処理温
度に加熱し、熱処理する。前記の所定の処理温度は単結
晶シリコンの融点低く設定する。
をあらかじめ下方に移動した状態でシリコンボート７に
ＳＯＩウェハ６を搭載し、次いで炉蓋５を図示の状態に
移動し、ＳＯＩウェハ６を処理室内に配置するとともに
炉心管の開口部を封止する。炉蓋５の動作は図示しない
上下動機構でおこなわれる。引き続き導入管から炉心管
内に水素ガスを導入し、処理室内を水素ガス雰囲気に置
換する。次いでヒータ２により処理室内を所定の処理温
度に加熱し、熱処理する。前記の所定の処理温度は単結
晶シリコンの融点低く設定する。
【００３０】所定の時間が経過後、ヒータ２の温度を下
げてから処理室内に窒素ガスを導入し、雰囲気を置換
し、後に炉蓋５を下方に移動してからＳＯＩウェハ６を
取り出す。処理温度、時間等は所望のアニール効果に応
じて決定されるものである。
げてから処理室内に窒素ガスを導入し、雰囲気を置換
し、後に炉蓋５を下方に移動してからＳＯＩウェハ６を
取り出す。処理温度、時間等は所望のアニール効果に応
じて決定されるものである。
【００３１】本発明においては熱処理の温度は特別に規
定されるものではないが、たとえば処理温度がニッケル
シリサイドを形成する７７５℃以上シリコンの融点以下
の温度である場合や、ニッケルシリサイドの最低共晶点
である９６６℃以上シリコンの融点以下である場合や、
ニッケルシリサイドの融点である９９３℃以上シリコン
の融点以下の温度であるときに特段の効果を奏する。
定されるものではないが、たとえば処理温度がニッケル
シリサイドを形成する７７５℃以上シリコンの融点以下
の温度である場合や、ニッケルシリサイドの最低共晶点
である９６６℃以上シリコンの融点以下である場合や、
ニッケルシリサイドの融点である９９３℃以上シリコン
の融点以下の温度であるときに特段の効果を奏する。
【００３２】（実施例１）シリコンボート７にＳＯＩウ
ェハを保持して１０５０℃の還元性雰囲気中で熱処理し
たＳＯＩウェハ（本発明）と、比較例として炭化珪素製
のボートを用いて同条件で熱処理したＳＯＩウェハ（従
来技術）についてＨＦ欠陥密度を比較した。ＨＦ欠陥密
度はＳＯＩウェハをフッ酸に１５分間浸漬した後、所定
の範囲を光学顕微鏡で観察し、ＨＦ欠陥数を計測し、計
測数を観察面積で除して求めた。結果を表１に示す。
ェハを保持して１０５０℃の還元性雰囲気中で熱処理し
たＳＯＩウェハ（本発明）と、比較例として炭化珪素製
のボートを用いて同条件で熱処理したＳＯＩウェハ（従
来技術）についてＨＦ欠陥密度を比較した。ＨＦ欠陥密
度はＳＯＩウェハをフッ酸に１５分間浸漬した後、所定
の範囲を光学顕微鏡で観察し、ＨＦ欠陥数を計測し、計
測数を観察面積で除して求めた。結果を表１に示す。
【表１】 本発明の技術によって、ＳＯＩウェハ上の欠陥密度を約
１／２０に減少することができた。
１／２０に減少することができた。
【００３３】(実施例２)本発明の効果の再現性を確認す
るために、実施例１と同様に、シリコンボート７にＳＯＩ
ウェハを保持して還元性雰囲気中でＳＯＩウェハを熱処
理した。ＳＯＩウェハは複数枚用意し、個別に熱処理をお
こなった。熱処理温度は１０５０℃から１１００℃の範
囲でおこなった。
るために、実施例１と同様に、シリコンボート７にＳＯＩ
ウェハを保持して還元性雰囲気中でＳＯＩウェハを熱処
理した。ＳＯＩウェハは複数枚用意し、個別に熱処理をお
こなった。熱処理温度は１０５０℃から１１００℃の範
囲でおこなった。
【００３４】これらのウェハを実施例１と同様に評価を
行い、ＨＦ欠陥密度を求めたところ、その平均値は０.０
４８個/cm2であった。このことから本発明を繰り返し実
施した場合でも、０.０５個/cm2以下のＨＦ欠陥密度が達
成可能であることが確認された。
行い、ＨＦ欠陥密度を求めたところ、その平均値は０.０
４８個/cm2であった。このことから本発明を繰り返し実
施した場合でも、０.０５個/cm2以下のＨＦ欠陥密度が達
成可能であることが確認された。
【００３５】｛第２の実施形態｝ （半導体装置の製造方法）以下、第２の実施形態として
図５を参照して、なお上記の実施形態によるＳＯＩウェ
ハを用いた半導体装置およびその製造方法について説明
する。
図５を参照して、なお上記の実施形態によるＳＯＩウェ
ハを用いた半導体装置およびその製造方法について説明
する。
【００３６】上記の実施形態のように熱処理されたＳＯ
Ｉウエハを用意する。基材５１上の埋め込み絶縁膜５２
上にある非多孔質半導体層としてのＳＯＩ層を島状にパ
ターニングしたり、ＬＯＣＯＳ酸化を施して、活性領域
となる、トランジスタを形成すべき領域のＳＯＩ層のパ
ターン５３を形成する。図５では、絶縁体などの素子分
離領域５４を用いた場合の様子を例にあげて示してい
る。
Ｉウエハを用意する。基材５１上の埋め込み絶縁膜５２
上にある非多孔質半導体層としてのＳＯＩ層を島状にパ
ターニングしたり、ＬＯＣＯＳ酸化を施して、活性領域
となる、トランジスタを形成すべき領域のＳＯＩ層のパ
ターン５３を形成する。図５では、絶縁体などの素子分
離領域５４を用いた場合の様子を例にあげて示してい
る。
【００３７】ＳＯＩ層５３の表面にゲート絶縁膜５６を
形成する。ゲート絶縁膜５６としては、酸化シリコン、
窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、
酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化チタン、酸化スカ
ンジウム、酸化イットリウム、酸化ガドリニウム、酸化
ランタン、酸化ジルコニウム及びこれらの混合物ガラス
などが用いられる。このゲート絶縁膜５６は、ＳＯＩ層
５３の表面を酸化したり、又はＣＶＤやＰＶＤ（Physic
al Vapour Deposition）によりＳＯＩ層５３の表面に堆
積することにより形成できる。
形成する。ゲート絶縁膜５６としては、酸化シリコン、
窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、
酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化チタン、酸化スカ
ンジウム、酸化イットリウム、酸化ガドリニウム、酸化
ランタン、酸化ジルコニウム及びこれらの混合物ガラス
などが用いられる。このゲート絶縁膜５６は、ＳＯＩ層
５３の表面を酸化したり、又はＣＶＤやＰＶＤ（Physic
al Vapour Deposition）によりＳＯＩ層５３の表面に堆
積することにより形成できる。
【００３８】ゲート絶縁膜５６の上にゲート電極５５を
形成する。ゲート電極５５としては、Ｐ型又はＮ型不純
物がドープされた多結晶シリコンや、タングステン、モ
リブデン、チタン、タンタル、アルミニウム、銅などの
金属（これらを少なくとも一種含む合金を含む）や、モ
リブデンシリサイド、タングステンシリサイド、コバル
トシリサイドなどの金属珪化物や、チタンナイトライ
ド、タングステンナイトライド、タンタルナイトライド
などの金属窒化物が用いられる。
形成する。ゲート電極５５としては、Ｐ型又はＮ型不純
物がドープされた多結晶シリコンや、タングステン、モ
リブデン、チタン、タンタル、アルミニウム、銅などの
金属（これらを少なくとも一種含む合金を含む）や、モ
リブデンシリサイド、タングステンシリサイド、コバル
トシリサイドなどの金属珪化物や、チタンナイトライ
ド、タングステンナイトライド、タンタルナイトライド
などの金属窒化物が用いられる。
【００３９】これらの材料の層はポリサイドゲートのよ
うに複数種類積層されて用いられても良い。ここでは、
サリサイド（セルフアラインシリサイド）と呼ばれるプ
ロセスでゲート電極を形成する場合について述べるが、
ダマシンゲートプロセスと呼ばれる方法で形成してもよ
い。こうして、図５（ａ）に示すような構造体が得られ
る。
うに複数種類積層されて用いられても良い。ここでは、
サリサイド（セルフアラインシリサイド）と呼ばれるプ
ロセスでゲート電極を形成する場合について述べるが、
ダマシンゲートプロセスと呼ばれる方法で形成してもよ
い。こうして、図５（ａ）に示すような構造体が得られ
る。
【００４０】ゲート電極５５のパターンを形成した後、
リン、砒素、アンチモンなどのＮ型不純物又はボロンな
どのＰ型不純物をＳＯＩ層５３に導入して、ゲート電極
５５の側面に整合した比較的低濃度のソース、ドレイン
領域５８を形成する。不純物はイオン打ち込みと熱処理
などにより導入できる。
リン、砒素、アンチモンなどのＮ型不純物又はボロンな
どのＰ型不純物をＳＯＩ層５３に導入して、ゲート電極
５５の側面に整合した比較的低濃度のソース、ドレイン
領域５８を形成する。不純物はイオン打ち込みと熱処理
などにより導入できる。
【００４１】ゲート電極５５を覆うように絶縁膜を形成
した後、エッチバックしてゲート電極５５の側面にサイ
ドウオール５９を形成する。再び同じ導電型の不純物を
導入し、サイドウオール５９に整合した比較的高濃度の
ソース・ドレイン領域５７を形成する。こうして、図５
（ｂ）に示す構造体が得られる。
した後、エッチバックしてゲート電極５５の側面にサイ
ドウオール５９を形成する。再び同じ導電型の不純物を
導入し、サイドウオール５９に整合した比較的高濃度の
ソース・ドレイン領域５７を形成する。こうして、図５
（ｂ）に示す構造体が得られる。
【００４２】ゲート電極上面とソース・ドレイン領域の
上面を露出させて、そこにシリサイド層６００を形成す
る。シリサイド層を形成する金属半導体化合物として
は、金属珪化物が好ましく、具体的にはニッケルシリサ
イド、チタンシリサイド、コバルトシリサイド、モリブ
デンシリサイド、タングステンシリサイドなどが用いら
れる。これらの珪化物は、ゲート電極５５の上面とソー
ス・ドレイン領域５７の上面を覆うように金属を堆積さ
せて、熱処理を施してソース・ドレイン領域５７のシリ
コンと反応させた後、金属の未反応部分を硫酸などのエ
ッチャントで除去することにより形成できる。必要に応
じて更に、シリサイド層６０の表面を窒化してもよい。
こうして、図５（ｃ）に示す構造体が得られる。
上面を露出させて、そこにシリサイド層６００を形成す
る。シリサイド層を形成する金属半導体化合物として
は、金属珪化物が好ましく、具体的にはニッケルシリサ
イド、チタンシリサイド、コバルトシリサイド、モリブ
デンシリサイド、タングステンシリサイドなどが用いら
れる。これらの珪化物は、ゲート電極５５の上面とソー
ス・ドレイン領域５７の上面を覆うように金属を堆積さ
せて、熱処理を施してソース・ドレイン領域５７のシリ
コンと反応させた後、金属の未反応部分を硫酸などのエ
ッチャントで除去することにより形成できる。必要に応
じて更に、シリサイド層６０の表面を窒化してもよい。
こうして、図５（ｃ）に示す構造体が得られる。
【００４３】シリサイド化したゲート電極上面、ソース
・ドレイン領域上面を覆うように絶縁膜６１を形成す
る。この絶縁膜６１としては、リン及び／又はボロンを
含む酸化シリコンなどが好ましく用いられる。
・ドレイン領域上面を覆うように絶縁膜６１を形成す
る。この絶縁膜６１としては、リン及び／又はボロンを
含む酸化シリコンなどが好ましく用いられる。
【００４４】必要に応じて、エッチバックやＣＭＰによ
り絶縁膜６１の上面を平坦化して、絶縁膜６１にコンタ
クトホールを形成する。ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦ
エキシマレーザ、Ｆ2エキシマレーザ、電子ビーム、Ｘ
線を光源とするフォトリソグラフィーを用いれば、０．
２５ミクロンより小さい長さの一辺をもつ矩形のコンタ
クトホール、または０．２５ミクロンより小さい長さの
一辺をもつ直径をもつ円形のコンタクトホールが形成で
きる。
り絶縁膜６１の上面を平坦化して、絶縁膜６１にコンタ
クトホールを形成する。ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦ
エキシマレーザ、Ｆ2エキシマレーザ、電子ビーム、Ｘ
線を光源とするフォトリソグラフィーを用いれば、０．
２５ミクロンより小さい長さの一辺をもつ矩形のコンタ
クトホール、または０．２５ミクロンより小さい長さの
一辺をもつ直径をもつ円形のコンタクトホールが形成で
きる。
【００４５】コンタクトホール内に導電体プラグを形成
する。コンタクトホール内の導電体プラグの形成方法と
しては、バリアメタル６２となる高融点金属膜、金属半
導体化合物又は高融点金属窒化物からなる少なくとも一
つの層を形成した後、タングステン、タングステン合金
やアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などの
導電材料６３を、ＣＶＤ、ＰＶＤ、メッキ法を用いて堆
積させ、必要に応じて絶縁膜上面より上にある導電材料
をエッチバックやＣＭＰにより除去してもよい。
する。コンタクトホール内の導電体プラグの形成方法と
しては、バリアメタル６２となる高融点金属膜、金属半
導体化合物又は高融点金属窒化物からなる少なくとも一
つの層を形成した後、タングステン、タングステン合金
やアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などの
導電材料６３を、ＣＶＤ、ＰＶＤ、メッキ法を用いて堆
積させ、必要に応じて絶縁膜上面より上にある導電材料
をエッチバックやＣＭＰにより除去してもよい。
【００４６】或いは必要に応じてコンタクトホールから
露出したソース・ドレイン領域５７のシリサイド層６０
の表面を窒化した後、コンタクトホール内に導電体を充
填してもよい。こうして、図５（ｄ）に示したような構
造体（ＭＯＳ型薄膜トランジスタ）が得られ、本発明の
ＳＯＩウエハを利用して、トランジスタなどの半導体装
置が製造できる。
露出したソース・ドレイン領域５７のシリサイド層６０
の表面を窒化した後、コンタクトホール内に導電体を充
填してもよい。こうして、図５（ｄ）に示したような構
造体（ＭＯＳ型薄膜トランジスタ）が得られ、本発明の
ＳＯＩウエハを利用して、トランジスタなどの半導体装
置が製造できる。
【００４７】このときに、ゲート電極に電圧を印加して
ゲート絶縁膜下に広がる空乏層が埋め込み絶縁膜の上面
に届くようにＳＯＩ層の厚さ及び不純物濃度を定めれ
ば、このトランジスタは完全空乏型トランジスタとして
動作する。また、空乏層が埋め込み絶縁膜の上面に届か
ないようにＳＯＩ層の厚さ及び不純物濃度を定めれば、
このトランジスタは部分空乏型トランジスタとして動作
する。
ゲート絶縁膜下に広がる空乏層が埋め込み絶縁膜の上面
に届くようにＳＯＩ層の厚さ及び不純物濃度を定めれ
ば、このトランジスタは完全空乏型トランジスタとして
動作する。また、空乏層が埋め込み絶縁膜の上面に届か
ないようにＳＯＩ層の厚さ及び不純物濃度を定めれば、
このトランジスタは部分空乏型トランジスタとして動作
する。
【００４８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によって還元
性雰囲気中での熱処理を用いてＨＦ欠陥密度の低いＳＯ
Ｉウェハおよびその熱処理方法を提供することが可能と
なる。
性雰囲気中での熱処理を用いてＨＦ欠陥密度の低いＳＯ
Ｉウェハおよびその熱処理方法を提供することが可能と
なる。
【図１】本発明の一実施形態を示す装置の断面図であ
る。
る。
【図２】従来技術の一実施形態を示す装置の断面図であ
る。
る。
【図３】ウェハ保持用のボートの立断面図である。
【図４】Ｃ−Ｃ線断面図である。
【図５】本発明の一実施形態の半導体ウェハを利用して
作成された半導体装置の一例である。
作成された半導体装置の一例である。
１ 炉心管 ２ ヒータ ３ 炭化珪素製のボート ４ ヒートバリア ５ 炉蓋 ６ ＳＯＩウェハ ７ シリコンボート ８ ウェハ保持用ボート １０ 底板 １１ 支柱 １２ 天板 １３ 溝 ５１ 基材 ５２ 埋込絶縁膜 ５３ ＳＯＩ層 ５４ 素子分離領域 ５５ ゲート電極 ５６ ゲート絶縁膜 ５７ 高濃度ソース・ドレイン ５８ 低濃度ソース・ドレイン ５９ サイドウオール ６０ シリサイド層 ６１ 絶縁膜 ６２ バリアメタル ６３ 導電体
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/336 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１８Ｆ ６２７Ｆ Ｆターム(参考） 4M104 AA09 BB01 BB02 BB04 BB14 BB16 BB17 BB18 BB20 BB26 BB27 BB30 BB32 BB33 DD02 DD19 DD33 DD43 DD51 EE03 EE16 EE17 FF14 GG09 GG10 GG14 5F110 AA26 CC02 DD05 DD13 DD25 EE01 EE02 EE03 EE04 EE05 EE09 EE14 EE32 FF01 FF02 FF03 FF04 FF27 FF29 GG01 GG02 GG12 GG60 HJ01 HJ13 HJ15 HK05 HK40 HK42 HL02 HL03 HL04 HL06 HL21 HL22 HL24 HL27 HM15 NN25 NN26 NN62 NN65 NN66 QQ01 QQ11 QQ19
Claims (11)
- 【請求項１】 単結晶シリコンの融点より低い温度の還
元性雰囲気中でＳＯＩ基体を熱処理する熱処理方法にお
いて、前記ＳＯＩ基体を保持する保持具の少なくとも表
面を珪素にすることを特徴とするＳＯＩ基体の熱処理方
法。 - 【請求項２】 単結晶シリコンの融点より低い温度の還
元性雰囲気中でＳＯＩ基体を熱処理する熱処理方法にお
いて、前記ＳＯＩ基体を保持する保持具が焼結法によっ
て製造された炭化珪素を含まない、ＣＶＤ法によって製
造された炭化珪素であることを特徴とするＳＯＩ基体の
熱処理方法。 - 【請求項３】 熱処理温度が７７５℃以上であることを
特徴とする請求項１または２記載のＳＯＩ基体の熱処理
方法。 - 【請求項４】 熱処理温度が９６６℃以上であることを
特徴とする請求項１または２記載のＳＯＩ基体の熱処理
方法。 - 【請求項５】 熱処理温度が９９３℃以上であることを
特徴とする請求項１または２記載の熱処理方法。 - 【請求項６】 請求項１から５のいずれか１項に記載の
熱処理方法を用いて製造されたＳＯＩ基体。 - 【請求項７】 ＨＦ欠陥密度が０．０５個／ｃｍ2以下
であることを特徴とする請求項６記載のＳＯＩ基体。 - 【請求項８】 請求項６または７記載のＳＯＩ基体の非
多孔質半導体層にトランジスタの活性領域を形成するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】 請求項６または７記載のＳＯＩ基体の非
多孔質半導体層にトランジスタの活性領域が形成されて
いることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項１０】 前記トランジスタは部分空乏型の薄膜
ＭＯＳトランジスタである請求項９に記載の半導体装
置。 - 【請求項１１】 前記トランジスタは完全空乏型の薄膜
ＭＯＳトランジスタである請求項９に記載の半導体装
置。
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP2001068745A JP2002270614A (ja) | 2001-03-12 | 2001-03-12 | Ｓｏｉ基体、その熱処理方法、それを有する半導体装置およびその製造方法 |
| TW091104308A TW550655B (en) | 2001-03-12 | 2002-03-07 | SOI substrate, annealing method therefor, semiconductor device having the SOI substrate, and method of manufacturing the same |
| US10/091,461 US20020160208A1 (en) | 2001-03-12 | 2002-03-07 | SOI substrate, annealing method therefor, semiconductor device having the SOI substrate, and method of manufacturing the same |
| EP02005550A EP1241707A3 (en) | 2001-03-12 | 2002-03-11 | SOI substrate, annealing method therefor, semiconductor device having the SOI substrate, and method of manufacturing the same |
| KR1020020013112A KR20020072801A (ko) | 2001-03-12 | 2002-03-12 | Ｓｏｉ기판, 그 어닐링방법, ｓｏｉ기판을 가진반도체장치 및 그 제조방법 |
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|---|---|---|---|
| JP2001068745A JP2002270614A (ja) | 2001-03-12 | 2001-03-12 | Ｓｏｉ基体、その熱処理方法、それを有する半導体装置およびその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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|---|---|
| US (1) | US20020160208A1 (ja) |
| EP (1) | EP1241707A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002270614A (ja) |
| KR (1) | KR20020072801A (ja) |
| TW (1) | TW550655B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004075298A1 (ja) * | 2003-02-19 | 2004-09-02 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Ｓｏｉウエーハの製造方法及びｓｏｉウエーハ |
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-
2001
- 2001-03-12 JP JP2001068745A patent/JP2002270614A/ja active Pending
-
2002
- 2002-03-07 TW TW091104308A patent/TW550655B/zh active
- 2002-03-07 US US10/091,461 patent/US20020160208A1/en not_active Abandoned
- 2002-03-11 EP EP02005550A patent/EP1241707A3/en not_active Withdrawn
- 2002-03-12 KR KR1020020013112A patent/KR20020072801A/ko not_active Application Discontinuation
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Also Published As
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| TW550655B (en) | 2003-09-01 |
| EP1241707A2 (en) | 2002-09-18 |
| US20020160208A1 (en) | 2002-10-31 |
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