DD228935A1 - FORMSTABLE SEMICONDUCTOR DISC AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF - Google Patents
FORMSTABLE SEMICONDUCTOR DISC AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF Download PDFInfo
- Publication number
- DD228935A1 DD228935A1 DD26857084A DD26857084A DD228935A1 DD 228935 A1 DD228935 A1 DD 228935A1 DD 26857084 A DD26857084 A DD 26857084A DD 26857084 A DD26857084 A DD 26857084A DD 228935 A1 DD228935 A1 DD 228935A1
- Authority
- DD
- German Democratic Republic
- Prior art keywords
- silicon
- semiconductor wafer
- silicon wafers
- dimensionally stable
- item
- Prior art date
Links
Landscapes
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf die Praeparation von Silizium-Scheiben mit stabilisierter Form zur Herstellung von integrierten Bauelementen. Die Aufgabe besteht darin, Kruemmungsformen von Silizium-Scheiben zu vereinheitlichen und ueber den Bauelemente-Herstellungsprozess aufrecht zu erhalten. Die Aufgabe wird durch Erzeugen von scheibenrueckseitigen Stoer- und/oder Deckschichten in Abhaengigkeit von Durchbiegungsklassifikationen der Ausgangsscheiben oder durch gezielt gekruemmtes Trennschleifen der Einkristalle geloest. FigurThe invention relates to the preparation of silicon disks with stabilized form for the production of integrated components. The task is to unify the contraction forms of silicon wafers and to maintain them via the device manufacturing process. The object is achieved by generating disk-side interference and / or cover layers as a function of deflection classifications of the output disks or by selectively curved separation grinding of the single crystals. figure
Description
-3- 685-3- 685
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, eine Beeinflussung der Scheibenform mittels rückseitig auf gestörten Scheiben ausgebildeten Schichten zu erreichen, die makroskopisch Zugspannungen in Silizium-Scheiben verursachen. Es zeigt sich jedoch, daß dieses Verfahren nicht durchgehend für alle real vorkommenden Scheibenformen zum Erfolg führt, insbesondere eingeschränkt ist, bei vorderseitig stark konvex ausgebildeten Ausgangsscheiben.It has also been proposed to influence the shape of the disk by means of layers formed on the back side of faulty disks, which cause macroscopic tensile stresses in silicon disks. It turns out, however, that this method does not lead to success for all actually occurring disc shapes to success, in particular is limited, at the front highly convex output discs.
Ziel der Erfindung ist es, die mechanische Stabilität von Halbleiter-Scheiben zu verbessern und somit die Ausbeute bei der Fertigung von Halbleiter-Bauelementen zu erhöhen.The aim of the invention is to improve the mechanical stability of semiconductor wafers and thus to increase the yield in the manufacture of semiconductor devices.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine formstabile Halbleiter-Scheibe und ein Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben, das zu eng tolerierter Form der Scheiben zu Beginn und während des Zyklus der Bauelemente-Herstellung führt und insbesondere geeignet ist, eine leicht konvexe Wölbung der bauelementeseitigen Oberfläche (im weiteren Vorderseite genannt) der Scheiben zu sichern. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem von einer konvexen Scheibenkrümmung der Vorderseite als Einsatzzustand für die Bauelementeherstellung ausgegangen wird und die Halbleiter-Scheibe rückseitig mittels Deck- und/oder Störschichten formstabilisiert wird. Dabei wird entweder von kreisrunden Scheiben mit Anfasungen oder von kreisringförmigen Scheiben mit Anfasungen und den Kreisring öffnenden Schritt ausgegangen.The invention has as its object to provide a dimensionally stable semiconductor wafer and a method for their production, which leads to tight toleranced shape of the discs at the beginning and during the cycle of component manufacturing and is particularly suitable, a slightly convex curvature of the component-side surface (called in the further front) to secure the discs. The object is achieved according to the invention by starting from a convex disk curvature of the front side as the operating condition for the component production and the semiconductor disk being dimensionally stabilized on the back by means of covering and / or interference layers. Either circular disks with chamfers or circular disks with chamfers and the circular ring opening step are used.
Für die Erzeugung von Deckschichten werden vorzugsweise Silizium-Verbindungen mit den Elementen Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff angestrebt, entweder durch Reaktion dieser Elemente mit dem Rückseiten-Scheibenmaterial bei hohen Temperaturen oder durch Abscheiden aus der Gasphase.For the production of cover layers, preference is given to silicon compounds having the elements oxygen, nitrogen and carbon, either by reaction of these elements with the backside disc material at high temperatures or by deposition from the gas phase.
Gewünschte Druck- oder Zugspannungen lassen sich über die Dicke dieser Schichten regulieren. Besonders vorteilhaft sind Siliziumcarbid (SiC)-Schichten, die je nach Wahl der Schichtdicke Zug- oder Druckspannungen erzeugen und chemisch und thermisch äußerst resistent sind. Es ist zweckmäßig, daß die Störschicht mittels eines mechanisch abrasiven Eingriffs als nahezu konzentrische Gitterstörung eingebracht wird.Desired compressive or tensile stresses can be regulated over the thickness of these layers. Particularly advantageous are silicon carbide (SiC) layers, which generate tensile or compressive stresses depending on the choice of layer thickness and are chemically and thermally extremely resistant. It is expedient that the interference layer is introduced by means of a mechanically abrasive engagement as a nearly concentric lattice disorder.
Zur Stabilisierung der konvexen Scheibenkrümmung ist es nun zweckmäßig bei Silizium-Scheiben mit konkaver Vorderseite diese mit einer Stör- und/oder Deckschicht auf der Rückseite zu versehen, die dort Zugspannungen verursacht und deren Dicke der Krümmung der Silizium-Scheibe angepaßt wird.To stabilize the convex disc curvature, it is now useful for silicon discs with concave front to provide them with a noise and / or cover layer on the back, which causes tensile stresses there and whose thickness is adapted to the curvature of the silicon wafer.
Entsprechend werden Silizium-Scheiben mit konvexer Vorderseite mit einer Stör- und/oder Deckschicht versehen, die dort Druckspannungen verursacht und deren Dicke der Krümmung der Silizium-Scheibe angepaßt wird. Mit diesen Maßnahmen kann ein großes Spektrum von Ausgangsscheibenformen mit leicht konvex vorgespannten Vorderseiten eingestellt und über weite Bereiche des Bauelemente-Herstellungs-Zyklus aufrechterhalten werden. In beiden Fällen wird die Stärke der Stör- und/oder Deckschicht, beziehungsweise deren makroskopische Spannungskomponente, auch der jeweiligen Scheibendicke und -größe angepaßt. Vorteilhaft ist es auch, die Störschicht durch Eindiffusion von Fremdatomen in die Scheibenrückseite zu erzeugen, wobei die Vorbelegung mit diesen Fremdatomen auf konventionelle Art oder mit Hilfe der Ionenimplantation vorgenommen wird. Geeignete Ionen ohne Dotiercharakter sind zum Beispiel die der Elemente Kohlenstoff, Germanium, Argon. Zur Überführung der gegenüber Silizium artfremden Atome auf Gitterplätze im Silizium-Einkristall werden bekannte Ausheilverfahren angewendet. Das oberflächennahe Einbringen von Fremdatomen beziehungsweise deren Einbau auf Silizium-Gitterplätze ermöglicht wahlweise die Erzeugung von Zug- oder Druckspannungen über die Auswahl der geeigneten Elemente mit den Silizium abweichendem kovalenten Atomradius.Accordingly, silicon discs are provided with a convex front with a noise and / or cover layer, which causes compressive stresses there and whose thickness is adapted to the curvature of the silicon wafer. With these measures, a wide range of output disc shapes with slightly convex biased faces can be adjusted and maintained over wide areas of the device manufacturing cycle. In both cases, the strength of the interference and / or cover layer, or their macroscopic stress component, and the respective disc thickness and size is adjusted. It is also advantageous to generate the interference layer by diffusion of impurities into the wafer rear side, wherein the pre-occupation with these foreign atoms is carried out in a conventional manner or with the aid of ion implantation. Suitable ions without Dotiercharakter are for example those of the elements carbon, germanium, argon. Conventional annealing processes are used to convert the atoms which are alien to silicon to lattice sites in the silicon monocrystal. The near-surface introduction of foreign atoms or their incorporation on silicon lattice sites optionally allows the generation of tensile or compressive stresses on the selection of suitable elements with the silicon deviating covalent atomic radius.
Verfahrensseitig wird die Aufgabe der Erfindung gelöst, indem das bekannte Verfahren des Trennschleifens der Silizium-Einkristalle so geführt wird, daß im wesentlichen konvex oder konkav zum Kristallstab hin gekrümmte Scheiben entstehen, wobei eine spezielle Wasserführung zur Schnittstelle und/oder ein definiertes, einseitiges Abrichten des Diamantboardes angewendet werden. Zweckmäßig ist es, nach der Herstellung von Silizium-Scheiben, diese hinsichtlich ihrer herstellungsbedingten, zufälligen Krümmungsform in Gruppen einzuteilen und nach Ausmaß der Krümmung zu selektieren.The method, the object of the invention is achieved by the known method of cutting the silicon monocrystals is guided so that substantially convex or concave to the crystal rod out curved disks, with a special water supply to the interface and / or a defined, unilateral dressing of the Diamondboardes are applied. It is expedient, after the production of silicon wafers, to divide them into groups with regard to their production-related, random curvature shape and to select them according to the extent of the curvature.
Nach dieser Selektion und Klassifizierung schließen sich die erfindungsgemäßen Stabilisierungsmaßnahmen (Aufbringen einer rückseitigen Stör- und/oder Deckschicht) an, die im Verlaufe des Bauelementeherstellungs-Prozesses wiederholt werden können. Die Vorteile der erfinderischen Lösung liegen vor allem darin, daß durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen eine große Vielfalt von Formen der Silizium-Ausgangsscheiben in eine für moderne VLSI-Bauelemente-Technologien notwendige definierte, leicht konvexe Vorderseiten-Krümmung gebracht und in dieser Form stabil erhalten werden.After this selection and classification, the stabilization measures according to the invention (application of a backside impurity and / or cover layer) follow, which can be repeated during the component fabrication process. The advantages of the inventive solution are above all that brought by the inventive measures a large variety of forms of silicon output disks in a necessary for modern VLSI device technologies defined, slightly convex front curvature and obtained stable in this form.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung wird von Silizium-Einkristallen, die nach dem Czochralski-Verfahren oder dem Zonenschmelz-Verfahren gezüchtet sind, ausgegangen, an denen nach bekannten Verfahrensschritten der Scheibenherstellung erfindungsgemäße Selektionen und Klassifizierungen durchgeführt werden.The invention will be explained in more detail below with reference to embodiments. The accompanying drawing is based on silicon single crystals grown by the Czochralski process or the zone melting process, where selections and classifications according to the invention are carried out according to known process steps of wafer production.
Im Falle des Trennschleifens kann ein gezieltes Ansteuern einer einzigen Krümmungsrichtung erfolgen, indem der Innenboard-Schleifautomat mit einem berührungslos arbeitenden Überwachungsgerät ausgerüstet wird, das die Auslenkung der Diamanttrennmaschine aus der idealen Schnittrichtung während des Schnittverlaufs erfaßt. Durch modifizierte Wasserführung zur Schnittstelle und/oder ein definiertes, einseitiges Abrichten des Diamantboardes wird eine Auslenkung der Diamanttrennscheibe in die gewünschte Richtung und Größe erzeugt.In the case of cut-off grinding, a targeted direction of a single direction of curvature can be achieved by equipping the internal board grinding machine with a non-contact monitoring device, which detects the deflection of the diamond cutting machine from the ideal cutting direction during the cutting process. By modifying the flow of water to the interface and / or a defined, one-sided dressing of the diamond board, a deflection of the diamond cutting disc is produced in the desired direction and size.
Die Folge davon ist, daß die Diamantscheibe nicht geradlinig sondern gekrümmt durch den Einkristallstab läuft und folglich definiert gekrümmte Scheiben entstehen. Die Rückseite der späteren konvexen Polierfläche ist entsprechend zu kennzeichnen.The consequence of this is that the diamond disc is not straight but curved through the single crystal rod and thus defines defined curved discs. The back side of the later convex polishing surface must be marked accordingly.
Günstig ist auch eine Selektion nach dem Teilschritt „Ätzen" der Scheiben, bei dem die Störschichten auf beiden Seiten der Scheibe abgetragen und folglich die mechanischen Spannungen beseitigt wurden. Die so entstehende konkrete Scheibenform verändert sich beim abschließenden einseitigen Polieren nicht mehr. Für die Selektion und Klassifizierung werden die Scheiben vorzugsweise mit einem berührungslos arbeitenden Durchbiegungsmeßgerät gemessen und dabei die konkave Seite gekennzeichnet, sowie eine Klassifizierung nach Größengruppen vorgenommen.It is also favorable to select according to the "etching" step of the disks, in which the interference layers on both sides of the disk are removed and the mechanical stresses are thus eliminated Classification, the discs are preferably measured with a non-contact deflection meter, thereby marking the concave side, as well as a classification by size groups made.
Möglich ist auch eine Selektion nach den Teilschritten „Läppen" oder „Polieren". Da hier die spätere Scheibenvorderseite bereits feststeht, muß eine Selektion in konkave oder konvexe Vorderseiten vorgenommen werden, ehe die Klassifizierung in Größenklassen der Krümmung mit einem berührungslos messenden Gerät durchgeführt werden kann.Also possible is a selection after the steps "Lapping" or "Polishing". Since the later front face of the disc is already fixed, a selection must be made in concave or convex faces before the classification into size classes of the curvature can be carried out with a non-contact measuring device.
-4- 685-4- 685
Im allgemeinen soll nun durch weitere erfindungsgemäße Maßnahmen die Scheibenqualität der Klassifizierungsgruppen 2A eingestellt werden.In general, the disk quality of the classification groups 2A should now be adjusted by further measures according to the invention.
Bei relativ geringer thermischer Belastung durch Bauelemente-Technologien ist die Ausbildung von Störschichten zur Einstellung erfindungsgemäßer Scheiben ausreichend.At relatively low thermal stress by device technologies, the formation of interference layers for adjusting discs according to the invention is sufficient.
Vorzugsweise für Technologien, diel 000 0C als Temperaturbelastung nicht überschreiten und für die durchgehend automatische Chargierprogramme angewandt werden.Preferably for technologies diel 000 0 C does not exceed the thermal stress and be used for the continuous automatic Chargierprogramme.
Scheiben der Klasse 1 A werden in die gewünschte Scheibenklasse 2A überführt, indem eine Hochdosis-Implantation von Kohlenstoff vorgenommen wird (10le cm"2, 250 keV), an die sich eine konventionelle Wärmebehandlung bei 550°C, 1 h anschließt.Class 1 A slices are converted to the desired slice class 2A by a high-dose implantation of carbon (10 le cm -2 , 250 keV), followed by a conventional heat treatment at 550 ° C, 1 h.
Im Gegensatz dazu werden Scheiben der Klasse 2B mit Ge geringer Dosis (1014 cm"2,120 keV) und Scheiben der Klasse 2C ebenfalls mit Ge (5 x 1015 cm ~2,180 keV) implantiert und bei 550 0C, 1 h ausgeheilt.In contrast, disks Class 2B with Ge low dose (10 14 cm "2, 120 keV) and slices of Class 2C also with Ge (5 x 10 15 cm -2, 180 keV) implanted and at 550 0 C, 1 h healed.
Scheiben die einer höheren thermischen Belastung ausgesetzt werden, werden nach der beschriebenen Klassifikation vorzugsweise mit einer Deckschicht aus SiC bzw. SiC-Verbindungen versehen, gegebenenfalls mit einer darunter ausgebildeten Störschicht.Discs which are exposed to a higher thermal load are preferably provided, according to the described classification, with a cover layer of SiC or SiC compounds, if appropriate with an interfering layer formed thereunder.
So wird für eine CMOS-Technologie die Scheibenform vorteilhaft mittels Ausbildung einer Deckschicht eingestellt, wobei die resultierende makroskopische Scheibenverspannung über das Verfahren zur Deckschichtbildung sowie die jeweils vorgegebene Schichtdicke reguliert wird.Thus, for a CMOS technology, the disk shape is advantageously set by means of the formation of a cover layer, the resulting macroscopic disk stress being regulated by the method for covering layer formation and the respective predetermined layer thickness.
So werden Scheibenrückseiten der Klassen 1 A, 1 B und 1 C zunächst mit Weichruß beschichtet, wobei ein Kohlenwasserstoffgemisch aus Aceton und Benzol verbrannt wird. Anschließend erfolgt eine kurzzeitige Wärmebehandlung in reduzierender Atmosphäre bei 1 25O0C derart, daß sich eine dünne SiC-Schicht von etwa 10. ..30 nm durch Reaktion mit der Si-Oberfläche bildet. Diese bewirkt eine stabile Transformation in die angestrebte Scheibenklasse 2A.Thus, wheel backs of classes 1 A, 1 B and 1 C are first coated with carbon black, whereby a hydrocarbon mixture of acetone and benzene is burned. Subsequently, a brief heat treatment in a reducing atmosphere at 1 25O 0 C such that a thin SiC layer of about 10 .. 30 nm forms by reaction with the Si surface. This causes a stable transformation into the desired slice class 2A.
Scheiben der Klasse 2 B werden zu diesem Zweck durch pyrolytische Zersetzung von Tetramethyl-Silan bei 8000C mit einer Si-C-Bindungen enthaltenden Schicht einer Dicke von etwa 40 nm versehen. Bei Scheiben der Klasse 2C wird die Schichtdicke auf etwa 70 nm erhöht.Slices of class 2 B are provided for this purpose by pyrolytic decomposition of tetramethyl-silane at 800 0 C with a Si-C bonds-containing layer having a thickness of about 40 nm. For Class 2C wafers, the layer thickness is increased to about 70 nm.
Neben der dickenabhängigen Zug- bzw. Druckspannungswirkung hat SiC den Vorteil hoher chemischer Resistenz und einer Barrierewirkung für Verunreinigungsdiffusionen.In addition to the thickness-dependent tensile or compressive stress SiC has the advantage of high chemical resistance and a barrier effect for impurity diffusion.
Für den Einsatz in einer Bipolartechnologie, bei der besonders hohe Anforderungen an die Formstabilität der Scheiben gestellt werden, erfolgt vorteilhaft zunächst die Ausbildung einer Störschicht, worauf wiederum eine Deckschicht abgeschieden wird.For use in a bipolar technology, in which particularly high demands are placed on the dimensional stability of the discs, the formation of a disruptive layer is advantageously carried out, on which in turn a covering layer is deposited.
Als günstig erwiesen sich mechanisch induzierte, annähernd konzentrisch ausgebildete Störungen wie sie etwa mittels Feinschleifen (zum Beispiel mittels Topfschleifscheibe) erzeugt werden.Mechanically induced, approximately concentric disturbances such as those produced by means of fine grinding (for example by means of a cup grinding wheel) proved to be favorable.
Da derartige Störungen bekanntermaßen eine leicht konkave Krümmung der gegenüberliegenden Scheibenoberfläche verursachen, sollten Si3N4-Schichten mit einer starken Zugspannungskomponente zum Einsatz kommen (etwa 150 nm).Since such perturbations are known to cause a slightly concave curvature of the opposing disk surface, Si 3 N 4 layers with a high tensile stress component should be used (about 150 nm).
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD26857084A DD228935A1 (en) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | FORMSTABLE SEMICONDUCTOR DISC AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD26857084A DD228935A1 (en) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | FORMSTABLE SEMICONDUCTOR DISC AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DD228935A1 true DD228935A1 (en) | 1985-10-23 |
Family
ID=5561503
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DD26857084A DD228935A1 (en) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | FORMSTABLE SEMICONDUCTOR DISC AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DD (1) | DD228935A1 (en) |
-
1984
- 1984-10-22 DD DD26857084A patent/DD228935A1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1626440B1 (en) | SOI wafer | |
DE19609107B4 (en) | Method for producing silicon wafers | |
DE68920365T2 (en) | Process for polishing a semiconductor wafer. | |
DE102007047231B4 (en) | Silicon carbide semiconductor device and process for its production | |
DE19806045B4 (en) | A method of producing single crystal silicon rods under control of the pulling rate curve in a hot zone furnace | |
EP0328048B1 (en) | Method of producing semiconductor wafers with a modified check of the inner imperfections | |
DE102009004557A1 (en) | Epitaxial silicon wafer and process for producing epitaxially coated silicon wafers | |
DE202012013581U1 (en) | Silicon carbide substrate and semiconductor device | |
WO1999038201A1 (en) | Method for the production of a monocrystalline layer on a substrate with a non-adapted lattice and component containing one or several such layers | |
DE102016115436A1 (en) | Process for growing monocrystalline silicon and a monocrystalline silicon ingot produced therefrom | |
DE102008026784A1 (en) | Epitaxial silicon wafer with <110> crystal orientation and process for its preparation | |
DE1769298B2 (en) | Process for the epitaxial growth of silicon or germanium on a substrate made of monocrystalline sapphire | |
DE112018002163B4 (en) | Method of manufacturing a silicon single crystal, method of manufacturing an epitaxial silicon wafer, silicon single crystal, and epitaxial silicon wafer | |
DE102021113253A1 (en) | Process for manufacturing a silicon carbide epitaxial wafer | |
DE10143231A1 (en) | Single crystalline silicon wafer, blank and manufacturing method thereof | |
DE10164379A1 (en) | Fabrication of semiconductor epitaxial wafer for semiconductor devices, involves growing ingot from silicon containing carbon, forming silicon wafer by slicing ingot to wafers, and growing epitaxial silicon layer | |
DE112017005226T5 (en) | A method of polishing a silicon wafer, a method of producing a silicon wafer, and silicon wafers | |
DD228935A1 (en) | FORMSTABLE SEMICONDUCTOR DISC AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
DE4108394C2 (en) | Method of manufacturing a silicon substrate for a semiconductor device | |
DE69227852T2 (en) | Self-gettering for an epitaxial semiconductor chip | |
DE102009057593A1 (en) | Method for producing a semiconductor wafer | |
DE2540901A1 (en) | PROCESS FOR MANUFACTURING A SEMICONDUCTOR COMPONENT HIGH PERFORMANCE | |
WO2019081201A1 (en) | Semiconductor wafer composed of monocrystalline silicon | |
DE112017005704T5 (en) | A method of producing a silicon single crystal and silicon single crystal wafers | |
DD253706A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING SILICON SUBSTRATES |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |