DE102007006150A1 - Method of producing a semiconductor wafer from a single crystal does not etch between lapping and smooth grinding stages and does not polish back side of the wafer - Google Patents

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semiconductor wafer
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DE200710006150
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German (de)
Inventor
Peter Dreier
Andreas Dipl.-Wirtsch. Ing Prokscha
Michael Dipl.-Ing. Simon (FH)
Johann Niedermeier
Günter Schwab
Hans Dipl.-Ing. Krämer
Rudolf Dipl.-Ing. Mayrhuber
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Siltronic AG
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Siltronic AG
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    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002—Preparing wafers
    • H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
    • H01L21/02008—Multistep processes

Abstract

A method of producing a semiconductor wafer comprises drawing a single crystal, separating a wafer from this, lapping front and back sides of the wafer, smooth grinding the front side, treating front and back sides with an etch medium and polishing the front side. There is no etch processing between the lapping and smooth grinding steps and the back side of the wafer is not polished.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe.The The invention relates to a method for producing a semiconductor wafer.

Für die moderne Mikroelektronik werden Ausgangsmaterialien (Substrate) mit hohen Anforderungen an globale und lokale Ebenheit, Dickenverteilung, einseiten-bezogene lokale Ebenheit (Nanotopologie) und Defektfreiheit benötigt.For the modern one Microelectronics become starting materials (substrates) with high Requirements for global and local evenness, thickness distribution, single-sided local flatness (nanotopology) and defect-free needed.

Die globale Ebenheit bezieht sich auf die gesamte Oberfläche einer Halbleiterscheibe, üblicherweise abzüglich eines zu definierenden Randausschlusses. Sie wird durch den GBIR („global backsurface-referenced ideal plane/range" = Betrag der positiven und negativen Abweichung von einer rückseitenbezogenen Idealebene für die gesamte Vorderseite der Halbleiterscheibe) beschrieben, welcher der früher gebräuchlichen Angabe TTV („total thickness variation" Gesamtdickenvarianz) entspricht.The global flatness refers to the entire surface of a Semiconductor wafer, usually minus one to be defined edge exclusion. It is defined by the GBIR ("global backsurface-referenced ideal plane / range "= amount of positive and negative Deviation from a backside-related ideal level for the entire front side of the semiconductor wafer) which describes the sooner common indication TTV ("total thickness variation "total thickness variance) equivalent.

Die früher gebräuchliche Angabe LTV („local thickness variation") wird heute gemäß SEMI-Norm mit SBIR („site backsurface-referenced ideal plane/range" = Betrag der positiven und negativen Abweichung von einer rückseitenbezogenen Idealebene für eine einzelne Bauelementfläche definierter Dimension) bezeichnet und entspricht dem GBIR bzw. TTV einer Bauelementfläche („site"). Der SBIR ist also im Gegensatz zur globalen Ebenheit GBIR auf definierte Felder auf der Scheibe bezogen, also beispielsweise auf Segmente eines Flächenrasters von Messfenstern der Größe 26 × 8 mm2 (Site-Geometrie). Der maximale Site-Geometriewert SBiRmax gibt den höchsten SBIR-Wert für die berücksichtigten Bauelementeflächen auf einer Siliciumscheibe an.The previously used term LTV ("local thickness variation") is today referred to in accordance with the SEMI standard with SBIR ("site backsurface-referenced ideal plane / range" = the amount of positive and negative deviation from a backside-related ideal plane for a single component surface of defined dimension) and corresponds to the GBIR or TTV of a component area ("site") .In contrast to the global flatness GBIR, the SBIR is based on defined fields on the pane, ie, for example, on segments of a surface grid of measuring windows of size 26 × 8 mm 2 (Site The maximum site geometry value SBiR max indicates the highest SBIR value for the considered device areas on a silicon wafer.

Gemäß dem Stand der Technik werden Halbleiterscheiben in einer Vielzahl von aufeinander folgenden Prozessschritten hergestellt, die sich allgemein in folgende Gruppen unterteilen lassen:

  • a) Herstellung eines Einkristalls aus Halbleitermaterial (Kristallziehen);
  • b) Trennen des Halbleiter-Einkristalls in einzelne Scheiben („Wafering", „Sägen");
  • c) mechanische Bearbeitung der Halbleiterscheiben;
  • d) chemische Bearbeitung der Halbleiterscheiben;
  • e) chemo-mechanische Bearbeitung der Halbleiterscheiben.
According to the prior art, semiconductor wafers are produced in a multiplicity of successive process steps, which can generally be subdivided into the following groups:
  • a) production of a single crystal of semiconductor material (crystal pulling);
  • b) separating the semiconductor single crystal into individual wafers ("wafering", "sawing");
  • c) mechanical processing of the semiconductor wafers;
  • d) chemical processing of the semiconductor wafers;
  • e) chemo-mechanical processing of the semiconductor wafers.

Dazu kommt eine Vielzahl an Nebenschritten wie Reinigen, Messen und Verpacken.To comes a variety of side steps such as cleaning, measuring and packaging.

Die Herstellung eines Halbleiter-Einkristalls erfolgt üblicherweise durch Ziehen eines Einkristalls aus einer Schmelze (CZ- bzw. „Czochralski"-Verfahren) oder durch Rekristallisation eines Stabes aus polykristallinem Halbleitermaterial (FZ- bzw. „floating zone"-Verfahren).The Production of a semiconductor single crystal usually takes place by pulling a single crystal from a melt (CZ or "Czochralski" method) or by recrystallization of a rod of polycrystalline semiconductor material (FZ- or "floating zone "method).

Als Trennverfahren sind Drahtsägen („multi-wire slicing", MWS) sowie Innenlochsägen bekannt.When Separation methods are wire saws ( "Multi-wire slicing ", MWS) as well as Annular saws known.

Beim Drahtsägen wird eine Vielzahl von Halbleiterscheiben in einem Arbeitsgang von einem Kristallstück abgetrennt. Drahtsägen besitzen ein Drahtgatter, das von einem Sägedraht gebildet wird, der um zwei oder mehrere Drahtführungsrollen gewickelt ist. Der Sägedraht kann mit Schneidkorn (Diamantdraht-MWS) belegt sein. Bei Verwendung von Drahtsägen mit Sägedraht ohne fest gebundenes Schneidkorn wird Schneidkorn in Form einer Suspension („slurry"-MWS) während des Abtrennvorgangs zugeführt. Beim Abtrennvorgang durchdringt das Kristallstück das Drahtgatter, in dem der Sägedraht in Form parallel nebeneinander liegender Drahtabschnitte angeordnet ist. Die Durchdringung des Drahtgatters wird mit einer Vorschubeinrichtung bewirkt, die das Kristallstück gegen das Drahtgatter oder das Drahtgatter gegen das Kristallstück führt.At the wire saws is a variety of semiconductor wafers in one operation a piece of crystal separated. wire saws have a wire gate made of a saw wire that around two or more wire guide rollers is wound. The saw wire may be covered with cutting grain (diamond wire MWS). Using of wire saws with sawdust without firmly bound cutting grain is cutting grain in the form of a Suspension ("slurry" -MWS) during the Separation process supplied. During the separation process, the crystal piece penetrates the wire gate in which the saw wire arranged in the form of parallel adjacent wire sections is. The penetration of the wire gate is provided with a feed device causes the crystal piece leads against the wire gate or the wire gate against the crystal piece.

Beim Innenlochsägen werden ein kreisrundes, rotierendes, an seinem Außenumfang in einem Spannsystem eingespanntes Sägeblatt, das eine zentrale kreisförmige Bohrung aufweist (Innenloch) und dessen Umfangsbereich mit einem Schneidbelag versehen ist, und das zu zerschneidende Kristallstück, das mittels einer Adaptiereinrichtung in einer Halterung befestigt ist und über einen Zustellmechanismus in die vorgesehene Schnittposition gebracht und dort gehalten wird, einer Relativbewegung unterworfen, durch welche sich die Schneidkante radial durch das Kristallstück hindurcharbeitet, bis schließlich eine Halbleiterscheibe abgetrennt ist.At the Annular saws become a circular, rotating, on its outer circumference in a clamping system clamped saw blade, which has a central circular Has bore (inner hole) and its peripheral region with a Schneidbelag is provided, and the piece of crystal to be cut, the is secured by means of an adapter in a holder and over a delivery mechanism brought into the intended cutting position and held there, subjected to a relative movement, through which the cutting edge is working radially through the piece of crystal, until finally a semiconductor wafer is separated.

Die mechanische Bearbeitung dient der Entfernung von Sägewelligkeiten, dem Abtrag der durch die raueren Sägeprozesse kristallin geschädigten oder vom Sägedraht kontaminierten Oberflächenschichten und vor allem der globalen Einebnung der Halbleiterscheiben. Hier werden sequentielle Einseiten-Schleifverfahren („single-side grinding", SSG) und simultane Doppelseiten-Schleifverfahren („double-disk grinding", DDG) sowie Läppen verwendet.The mechanical processing is used to remove Sägewelligkeiten, the removal of the crystal by the rougher sawing processes or damaged by the saw wire surface layers and above all the global leveling of the semiconductor wafers. Here, sequential single-side grinding (SSG) and simultaneous double-side grinding (DDG) are so like lapping.

Beim Einseitenschleifen wird die Halbleiterscheibe rückseitig auf einer Unterlage („chuck") gehalten und vorderseitig von einer Topf- oder, was weniger gebräuchlich ist, von einer Außenschleifscheibe unter Drehung von Unterlage und Schleifscheibe und langsamer radialer Zustellung eingeebnet.At the Single-sided grinding, the semiconductor wafer on the back of a pad ("Chuck") held and front from a pot or, what is less common, from an outside grinding wheel under rotation of base and grinding wheel and slower radial Leveling delivery.

Beim simultanen Doppelseitenschleifen („double-disk grinding", DDG) wird die Halbleiterscheibe frei schwimmend zwischen zwei, auf gegenüberliegenden kollinearen Spindeln montierten Schleifscheiben gleichzeitig beidseitig bearbeitet und dabei weitgehend frei von Zwangskräften axial zwischen einem vorder- und rückseitig wirkenden Wasser- (hydrostatisches Prinzip) oder Luftkissen (aerostatisches Prinzip) geführt und radial lose von einem umgebenden dünnen Führungsring oder von einzelnen radialen Speichen am Davonschwimmen gehindert.At the simultaneous double-side grinding ("double-disk grinding", DDG) becomes the semiconductor wafer floating freely between two, on opposite collinear spindles mounted grinding wheels simultaneously machined on both sides and while largely free of constraining forces axially between a front and back acting water (hydrostatic principle) or air cushion (aerostatic) Principle) and radially loose from a surrounding thin guide ring or individual Radial spokes prevented from swimming away.

Weiterhin lässt sich je nach Körnung und Bindung der Schleifscheiben zwischen Grobschleifen und Feinschleifen unterscheiden.Farther let yourself depending on the grain size and bonding the grinding wheels between rough grinding and fine grinding differ.

Im Rahmen dieser Erfindung ist mit Feinschleifen gemeint, dass Schleifscheiben mit gebundenem Schleifkorn und einer Schleifmittelkörnung von #1000 (mesh) und feiner (größere mesh-Zahl) verwendet werden. Wenn dagegen von Grobschleifen die Rede ist, soll darunter die Verwendung von Schleifscheiben mit gröberen Schleifmittelkörnungen verstanden werden.in the Frame of this invention is meant by fine grinding that grinding wheels with bonded abrasive grain and an abrasive grain of # 1000 (mesh) and finer (larger mesh number) can be used. If, on the other hand, there is talk of rough grinding, the use should be included from grinding wheels with coarser ones Abrasive grits be understood.

Derartige Schleifscheiben sind beispielsweise bei Disco Corp. Japan erhältlich. Die Angabe der Schleifmittelkörnung erfolgt gemäß Japanese Industrial Standard JIS R 6001:1998.such Grinding wheels are for example at Disco Corp. Japan available. The indication of the abrasive grains is in accordance with Japanese Industrial Standard JIS R 6001: 1998.

Beim Läppen werden die Halbleiterscheiben unter Zuführung einer Abrasivstoffe enthaltenden Suspension zwischen einer oberen und einer unteren Arbeitsscheibe, die meist aus Stahl bestehen und mit Kanälen zur besseren Verteilung des Läppmittels versehen sind, unter einem gewissen Druck bewegt und dadurch Halbleitermaterial entfernt. Die Halbleiterscheiben liegen dabei in geeignet dimensionierten Aussparungen von so genannten Läuferscheiben, wobei die Läuferscheiben mittels eines inneren und eines äußeren Antriebskranzes in Rotation versetzt und die Halbleiterscheiben somit auf einer durch Antriebsparameter bestimmten geometrischen Bahn geführt werden. Der Druck wird üblicherweise über eine pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch arbeitende Kraftübertragungseinrichtung von der oberen Arbeitsscheibe auf die Halbleiterscheiben und das sich zwischen den Arbeitsscheiben und den Halbleiterscheiben befindende Läppmittel übertragen.At the lapping The semiconductor wafers are supplied with the supply of an abrasive Suspension between an upper and a lower working disk, mostly made of steel and with channels for better distribution of the lapping agent are provided, moved under a certain pressure and thereby semiconductor material away. The semiconductor wafers lie in suitably dimensioned Recesses of so-called carrier discs, taking the runners by means of an inner and an outer drive ring set in rotation and thus the semiconductor wafers on one be guided by drive parameters specific geometric path. The pressure is usually over a pneumatic, hydraulic or electric power transmission device from the upper working disk to the semiconductor wafers and the located between the working disks and the semiconductor disks Transfer lapping agent.

Die Kante der Halbleiterscheibe einschließlich gegebenenfalls vorhandener mechanischer Markierungen wie einer Orientierungskerbe („notch") oder einer im Wesentlichen geradlinigen Abflachung des Scheibenrandes („flat") wird üblicherweise auch bearbeitet (Kantenverrunden, „edge-notchgrinding"). Hierzu werden konventionelle Schleifschritte mit profilierten Schleifscheiben, Bandschleifverfahren mit kontinuierlichem oder periodischem Werkzeugvorschub oder integrierte Kantenverrundungsverfahren (Kantenschleifen und Kantenpolieren in einem Schritt) eingesetzt.The Edge of the semiconductor wafer, including any existing ones mechanical markings such as a notch or substantially rectilinear flattening of the disc edge ("flat") is usually also processed (Edge rounding, "edge-notchgrinding") Grinding steps with profiled grinding wheels, belt grinding process with continuous or periodic tool feed or integrated edge rounding process (Edge grinding and edge polishing in one step) used.

Die Gruppe der chemischen Bearbeitungsschritte umfasst Reinigungs- und Ätzschritte, insbesondere zum Entfernen von Verunreinigungen, zum Abtragen von geschädigten Oberflächenschichten und zur Verringerung der Oberflächenrauigkeit. Beim Ätzen kommen Ätzschritte mit alkalischen Medien, insbesondere auf Basis von NaOH (Natronlauge), KOH (Kalilauge) oder TMAH (Tetramethylammoniumhydroxid) und Ätzschritte mit sauren Medien, insbesondere auf Basis von Mischungen von HNO3/HF (Salpetersäure/Flusssäure) oder Kombinationen solcher Ätzschritte zum Einsatz. Gelegentlich werden auch andere Ätzverfahren wie Plasmaätzen verwendet.The group of chemical processing steps includes cleaning and etching steps, in particular for removing impurities, for removing damaged surface layers and for reducing the surface roughness. During etching, etching steps are carried out with alkaline media, in particular based on NaOH (caustic soda), KOH (potassium hydroxide) or TMAH (tetramethylammonium hydroxide) and etching steps with acidic media, in particular based on mixtures of HNO 3 / HF (nitric acid / hydrofluoric acid) or combinations thereof Etching steps are used. Occasionally, other etching methods such as plasma etching are used.

Die Gruppe der chemo-mechanischen Bearbeitungsschritte umfasst Polierschritte, mit denen durch teilweise chemische Reaktion und teilweise mechanischen Materialabtrag (Abrasion) die Oberfläche bezüglich lokaler Geometrie, Nanotopologie und Oberflächenrauhigkeit geglättet wird und Restschädigungen der Oberfläche entfernt werden. Beim Einseitenpolieren (single-side polishing, SSP) wird die Halbleiterscheibe während der Bearbeitung rückseitig auf einer Trägerplatte mit Kitt, Vakuum oder Adhäsion gehalten. Dies kann als Einzelscheiben- oder Mehrscheiben-SSP ausgeführt werden. Beim Doppelseitenpolieren (DSP) ist die Halbleiterscheibe lose in eine dünne Zahnscheibe eingelegt und wird vorder- und rückseitig simultan "frei schwimmend" zwischen einem oberen und einem unteren, mit einem Poliertuch belegten Polierteller poliert.The Group of chemo-mechanical processing steps includes polishing steps, with those by partial chemical reaction and partly mechanical Material removal (abrasion) the surface with respect to local geometry, nanotopology and surface roughness smoothed will and residual damages the surface be removed. When single-side polishing (single-side polishing, SSP), the wafer is back during processing on a carrier plate with putty, vacuum or adhesion held. This can be done as a single-disc or multi-slice SSP. In double-side polishing (DSP), the semiconductor wafer is loose in a thin one Pulley inserted and is front and back simultaneously "free floating" between an upper and a lower polishing pad coated with a polishing cloth.

In DE 102 15 960 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben beschrieben, bei dem die folgende Prozesssequenz zum Einsatz kommt:

  • a) Auftrennen eines Halbleiter-Einkristalls in Scheiben,
  • b) Läppen der Vorder- und Rückseiten der Halbleiterscheiben,
  • c) Ätzen der Vorder- und Rückseiten der Halbleiterscheiben,
  • d) Feinschleifen wenigstens der Vorderseiten der Halbleiterscheiben,
  • e) Ätzen der Vorder- und Rückseiten der Halbleiterscheiben,
  • f) Polieren der Halbleiterscheiben.
In DE 102 15 960 A1 a process for the production of semiconductor wafers is described in which the following process sequence is used:
  • a) separating a semiconductor single crystal into slices,
  • b) lapping the front and back sides of the semiconductor wafers,
  • c) etching the front and back sides of the semiconductor wafers,
  • d) fine grinding at least the front sides of the semiconductor wafers,
  • e) etching the front and back sides of the semiconductor wafers,
  • f) polishing the semiconductor wafers.

Hier sind zwei Ätzbehandlungen erforderlich, was das Verfahren in Verbindung mit den vergleichsweise hohen Materialabträgen unwirtschaftlich macht.Here are two etching treatments what the procedure in connection with the comparatively high material removal makes it uneconomic.

In DE 102 004 031 966 A1 ist folgende Prozessfolge offenbart: a) Abtrennen einer Scheibe vom Kristallstück; b) [Schleifen – Läppen] oder DDG; c) Ätzen; d) Feinschleifen von Vorder- und Rückseite der Scheibe; e) Polieren von Vorder- und Rückseite der Scheibe (DSP). Bei diesem Verfahren wird im Wesentlichen ein Läppschritt durch Grobschleifen und Feinschleifen ersetzt, wobei zwischen der mechanischen Bearbeitung durch Grobschleifen und dem Feinschleifen ein Ätzschritt vorgesehen ist, wodurch ein Teil der durch das Grobschleifen verursachten geschädigten Kristallbereiche entfernt werden soll. Nach dem Ätzen verbleibende Schäden sollen durch das nachfolgende Feinschleifen beseitigt werden. Auch dieses Verfahren ist unwirtschaftlich, da einzelne Prozessschritte offenbar in erster Linie eingesetzt werden, um Beschädigungen der vorausgegangenen Prozessschritte zu beseitigen und somit insgesamt zu einem erhöhten Materialabtrag sowie zu einem insbesondere für Halbleiterscheiben mit kleinen Durchmessern (≤ 200mm) zu aufwändigen Prozessablauf führen.In DE 102 004 031 966 A1 the following process sequence is disclosed: a) separating a disk from the crystal piece; b) [loop lapping] or DDG; c) etching; d) fine grinding of front and back of the disc; e) Polishing front and back of the disc (DSP). In this method, a lapping step is essentially replaced by rough grinding and fine grinding, wherein an etching step is provided between the rough grinding and the fine grinding, whereby a part of the damaged crystal portions caused by the rough grinding should be removed. After etching the remaining damage should be eliminated by the subsequent fine grinding. This method is also uneconomical, since individual process steps are apparently used primarily to eliminate damage to the previous process steps and thus lead to an overall increased material removal and a particularly for semiconductor wafers with small diameters (≤ 200mm) to complex process flow.

In US 62 147 04 ist eine Sequenz Abtrennen einer Scheibe vom Kristall – Läppen – Reinigen – Feinschleifen der Vorderseite – Ätzen – Polieren von Vorder- und Rückseite (DSP) – Schleierfreipolitur beschrieben. Es ist vorgesehen, den durch das Läppen verursachten Damage auch nach Politur als mechanischen Getter auf der Rückseite zu belassen. Die abschließende Doppelseitenpolitur führt zu globalen Ebenheitswerten der Scheiben von 1 μm und weniger, ausgedrückt als GBIR. Auch dieser Prozessablauf ist insbesondere für die Herstellung von Halbleiterscheiben mit kleinen Durchmessern zu aufwändig und damit unwirtschaftlich.In US 62 147 04 is a sequence separating a disk from the crystal - lapping - cleaning - fine sanding the front - etching - polishing front and back (DSP) - Schleierfreipolitur described. It is intended to leave the damage caused by the lapping also after polishing as a mechanical getter on the back. The final double-side polishing results in global flatness values of 1 μm and less slices, expressed as GBIR. Also, this process is too expensive especially for the production of semiconductor wafers with small diameters and thus uneconomical.

Aufgabe der Erfindung war es, ein wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben, die den hohen Anforderungen an lokale und globale Ebenheit genügen, zur Verfügung zu stellen.task The invention was an economical process for the production of semiconductor wafers that meet the high demands of local and satisfy global evenness, to disposal to deliver.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe, das folgende Schritte in der angegebenen Reihenfolge umfasst: (a) Ziehen eines Einkristalls aus Halbleitermaterial, (b) Abtrennen einer Halbleiterscheibe von diesem Einkristall, (c) Läppen von Vorder- und Rückseite der Halbleiterscheibe, (d) Feinschleifen der Vorderseite der Halbleiterscheibe, (e) Behandlung von Vorder- und Rückseite der Halbleiterscheibe mit einem Ätzmedium, (f) Politur der Vorderseite der Halbleiterscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Läppen in Schritt c) und Feinschleifen in Schritt d) keine Behandlung der Halbleiterscheibe mit einem Ätzmedium erfolgt und dass die Rückseite der Halbleiterscheibe nicht poliert wird.The The object of the invention is achieved by a method of manufacturing a semiconductor wafer, the following Steps in the order given include: (a) pulling one Single crystal of semiconductor material, (b) separating a semiconductor wafer from this single crystal, (c) lapping from front and back the semiconductor wafer, (d) fine grinding of the front side of the semiconductor wafer, (e) Treatment of front and back the semiconductor wafer with an etching medium, (f) polishing the front side of the semiconductor wafer, characterized that between lapping in step c) and fine grinding in step d) no treatment of Semiconductor wafer with an etching medium done and that the back the wafer is not polished.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung einer einseitig polierten Halbleiterscheibe mit einer geläpptgeätzten Rückseite, die deutlich verbesserte Geometriewerte gegenüber dem Stand der Technik aufweist.The inventive method allows the production of a one-sided polished semiconductor wafer with a lapped etched back, which has significantly improved geometric values over the prior art.

Das Verfahren verzichtet zum einen auf eine abschließende Doppelseitenpolitur. Zum anderen erfolgt zwischen Läppen und Feinschleifen keine Ätzbehandlung der Halbleiterscheibe. Dadurch ist das Verfahren gegenüber dem Stand der Technik auch wirtschaftlicher.The Method dispensed on the one hand on a final double-sided polishing. On the other hand takes place between lapping and fine grinding no etching treatment the semiconductor wafer. This is the procedure over the State of the art also more economical.

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Verfahrensschritte (a) bis (f) gemäß Anspruch 1 im Detail beschrieben.in the The invention will be described below with reference to the method steps (a) to (f) according to claim 1 described in detail.

Gemäß Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst ein Einkristall aus Halbleitermaterial durch Kristallziehen hergestellt.According to step (a) the process of the invention will be first a single crystal of semiconductor material produced by crystal pulling.

Das Ziehen des Einkristalls erfolgt vorzugsweise nach dem CZ-Verfahren.The Pulling of the single crystal is preferably carried out by the CZ method.

Alternativ wird der Einkristall nach dem FZ-Verfahren hergestellt.alternative the single crystal is produced by the FZ process.

Vorzugsweise wird als Halbleitermaterial monokristallines Silicium verwendet.Preferably is used as semiconductor material monocrystalline silicon.

Danach wird gemäß Schritt b) eine Halbleiterscheibe vom Einkristall abgetrennt.After that will according to step b) a semiconductor wafer separated from the single crystal.

Vorzugsweise erfolgt das Abtrennen der Halbleiterscheibe vom Einkristall mittels einer Drahtsäge nach dem Stand der Technik.Preferably the separation of the semiconductor wafer is carried out by the single crystal means a wire saw after the state of the art.

Es ist aber auch ein Abtrennen der Halbleiterscheibe vom Einkristall mit einer Innenlochsäge bevorzugt.It but is also a separation of the semiconductor wafer from the single crystal with an inner hole saw prefers.

Anschließend erfolgt vorzugsweise ein Grobschleifen der Vorderseite der Halbleiterscheibe mit einem Materialabtrag von 10–50 μm.Then done preferably a rough grinding of the front side of the semiconductor wafer with a material removal of 10-50 μm.

Ebenfalls bevorzugt ist es, die Halbleiterscheibe mit einer verrundeten Kante zu versehen.Also it is preferred that the semiconductor wafer with a rounded edge to provide.

Nach Grobschleifen und/oder Kantenverrunden wird vorzugsweise eine saure Ätzreinigung der kantenverrundeten bzw. geschliffenen Halbleiterscheibe durchgeführt mit einem Materialabtrag von 10–30 μm.To Coarse grinding and / or edge rounding is preferably an acidic etching cleaning the edge-rounded or ground semiconductor wafer performed with a material removal of 10-30 microns.

In Schritt c) werden Vorder- und Rückseite der Halbleiterscheibe geläppt.In Step c) will be front and back the semiconductor wafer lapped.

Der Materialabtrag beim Läppen beträgt vorzugsweise 15–40 μm pro Seite, ganz besonders bevorzugt 20–35 μm pro Seite.Of the Material removal during lapping is preferably 15-40 μm per side, most preferably 20-35 microns per side.

Als Läppmittel wird vorzugsweise eine Suspension verwendet, die eine Trägerflüssigkeit wie z.B. Glykol und als Abrasivmittel bzw. Läppkorn Al2O3 beinhaltet.The lapping agent used is preferably a suspension which contains a carrier liquid such as, for example, glycol and as an abrasive or lapping grain Al 2 O 3 .

Andere, marktübliche Läppmittel sind für das Verfahren ebenfalls geeignet.Other, standard market Lapping Compounds are for the method is also suitable.

Zwischen Läppen in Schritt c) und Feinschleifen in Schritt d) erfolgt vorzugsweise ein Reinigungsschritt, um die Halbleiterscheibe von Rückständen des Läppmittels zu befreien. Ein derartiger Reinigungsschritt kann auch mit einem sauren Medium erfolgen. Dabei kommt es jedoch zu keinem Abtrag von Halbleitermaterial.Between lapping in step c) and fine grinding in step d) is preferably carried out a cleaning step to remove the semiconductor wafer from residues of the lapping compound to free. Such a cleaning step can also with a Acid medium done. However, there is no erosion of Semiconductor material.

Gemäß Schritt d) erfolgt anschließend ein Feinschleifen der Vorderseite der Halbleiterscheibe.According to step d) takes place subsequently a fine grinding of the front side of the semiconductor wafer.

Der Materialabtrag beim Feinschleifen der Vorderseite beträgt vorzugsweise 5–15 μm.Of the Material removal during fine grinding of the front is preferably 5-15 μm.

Vorzugsweise erfolgt das Feinschleifen mittels Schleifscheiben einer Körnung von gleich oder feiner als #1000.Preferably The fine grinding is done by means of grinding wheels of a grain size of equal or better than # 1000.

Die Halbleiterscheibe weist also nach dem Feinschleifen vorzugsweise eine geschliffene Vorder- und eine gesägt-geläppte Rückseite auf.The Semiconductor disk thus preferably has after the fine grinding a ground front and a sawn-lapped back on.

Nach dem Feinschleifen wird die Halbleiterscheibe gemäß Schritt (e) des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Vorder- und Rückseite mit einem Ätzmedium behandelt.To the fine grinding is the semiconductor wafer according to step (e) of the method according to the invention on the front and back with an etching medium treated.

Vorzugsweise wird die Halbleiterscheibe mit einem sauren Ätzmedium behandelt.Preferably the semiconductor wafer is treated with an acidic etching medium.

Der Ätzschritt erfolgt vorzugsweise mit einer Mischung aus HF/HNO3 (Flusssäure/Salpetersäure).The etching step is preferably carried out with a mixture of HF / HNO 3 (hydrofluoric acid / nitric acid).

Es ist auch bevorzugt, die Halbleiterscheibe mit einem alkalischen Ätzmedium zu behandeln.It is also preferred, the semiconductor wafer with an alkaline etching medium to treat.

Vorzugsweise erfolgt durch die Ätzbehandlung ein Materialabtrag von 10–80 μm, pro Seite der Halbleiterscheibe 10–40 μm.Preferably done by the etching treatment a material removal of 10-80 μm, per side the semiconductor wafer 10-40 microns.

Vorzugsweise wird nach der Ätzbehandlung und vor der Politur der Vorderseite der Halbleiterscheibe die Kante der Halbleiterscheibe poliert.Preferably will after the etching treatment and prior to polishing the front of the wafer, the edge polished the semiconductor wafer.

In Schritt f) erfolgt schließlich eine Politur der Vorderseite der Halbleiterscheibe.In Step f) finally takes place a polish of the front side of the semiconductor wafer.

Der Materialabtrag beim Polieren beträgt vorzugsweise 5–15 μm, besonders bevorzugt 5–10 μm auf der Vorderseite der Halbleiterscheibe.Of the Material removal during polishing is preferably 5-15 microns, especially preferably 5-10 microns on the Front side of the semiconductor wafer.

Vorzugsweise wird die Halbleiterscheibe während der Politur auf einer Trägerplatte aus Aluminium gehalten.Preferably is the semiconductor wafer during the polish on a backing plate made of aluminum.

Es ist aber auch bevorzugt, die Halbleiterscheibe während der Politur auf einer Trägerplatte aus Keramik zu halten.It but is also preferred, the semiconductor wafer during polishing on a support plate made of ceramic.

Erfindungsgemäß wird die Rückseite der Halbleiterscheibe nicht poliert.According to the invention back the wafer is not polished.

Die Halbleiterscheibe weist also nach Schritt f) eine polierte Vorderseite und eine geläppt-geätzte Rückseite auf.The Semiconductor wafer thus has a polished front after step f) and a lapped-etched back on.

Vorzugsweise wird die Rückseite der Halbleiterscheibe mit einer mechanischem Damage versehen. Durch diese Maßnahmen werden metallische Kontaminationen reduziert.Preferably will the back the semiconductor wafer provided with a mechanical damage. By these measures Metal contaminations are reduced.

Vorzugsweise wird die Rückseite der Halbleiterscheibe mit einer Oxidschicht, z.B. mit einer LTO- ("Low Thermal Oxide") Schicht versiegelt. Es ist auch bevorzugt, auf die Rückseite der Halbleiterscheibe eine polykristalline Schicht aufzubringen. Durch diese Maßnahmen wird eine optimale Versiegelung der Halbleiterscheibe erreicht sowie metallische Kontaminationen reduziert.Preferably will the back the semiconductor wafer with an oxide layer, e.g. with an LTO ("Low Thermal Oxide") layer sealed. It is also preferred on the back the semiconductor wafer to apply a polycrystalline layer. Through these measures Optimum sealing of the semiconductor wafer is achieved as well reduced metallic contamination.

Diese Schritte zur Versiegelung der Rückseite der Halbleiterscheibe, des Erzeugung eines mechanischen Damage auf der Rückseite sowie eine ebenfalls bevorzugte thermische Behandlung („Anneal") der Halbleiterscheibe finden bevorzugt zwischen der Ätzbehandlung der Halbleiterscheibe in Schritt (e) und der Politur der Vorderseite der Halbleiterscheibe in Schritt (f) statt.These Steps to seal the back of the semiconductor wafer, generating a mechanical damage the back and a likewise preferred thermal treatment ("anneal") of the semiconductor wafer preferably find between the etching treatment of the semiconductor wafer in step (e) and the polish of the front side the semiconductor wafer in step (f) instead.

Vorzugsweise wird anschließend auf die polierte Vorderseite der Halbleiterscheibe eine epitaktische Schicht aufgebracht.Preferably will follow on the polished front side of the semiconductor wafer an epitaxial layer applied.

Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine epitaktische Schicht aus monokristallinem Silicium.Preferably this is an epitaxial layer of monocrystalline Silicon.

Beispielexample

Es werden Scheiben mit einem Durchmesser von 150 mm von einem Silicium-Einkristall abgetrennt. Anschließend werden die Scheiben mit verrundeten Kanten versehen, gefolgt von Läppen von Vorder- und Rückseiten mit einem Materialabtrag von 60 μm. Dann erfolgt Feinschleifen der Vorderseiten mit einem Materialabtrag von 12 μm sowie eine Ätzbehandlung mit einem Materialabtrag von 30 μm. Abschließend werden die Vorderseiten der Scheiben poliert, wobei der Materialabtrag 7 μm beträgt.It are discs with a diameter of 150 mm from a silicon single crystal separated. Subsequently the discs are provided with rounded edges followed by lapping from front and back sides with a material removal of 60 μm. Then fine sanding of the front sides takes place with a material removal of 12 μm and an etching treatment with a material removal of 30 μm. Finally the front sides of the discs are polished, with the material removal 7 microns.

In Tabelle 1 wird ein Vergleich der Geometriewerte zwischen gemäß Beispiel prozessierten Siliciumscheiben und Siliciumscheiben, die gemäß der Prozessfolge Sägen – Läppen – Ätzen – Vorderseitenpolitur hergestellt wurden, vorgenommen. Es zeigt sich eine deutliche Verbesserung der GBIR- und SBIR-Parameter.In Table 1 is a comparison of the geometry values between according to example Processed silicon wafers and silicon wafers, according to the process sequence Sawing - Lapping - Etching - Front side polishing made were made. It shows a clear improvement of GBIR and SBIR parameters.

Tabelle 1:

Figure 00120001
Table 1:
Figure 00120001

Somit handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um einen besonders wirtschaftlichen Prozess zur Herstellung von Siliciumscheiben, die vorzugsweise einen Durchmesser kleiner oder gleich 200 mm, besonders bevorzugt einen Durchmesser kleiner oder gleich 150 mm aufweisen und dennoch den hohen Anforderungen an globale und lokale Ebenheit genügen.Consequently is the process of the invention is a special economical process for the production of silicon wafers, the preferably a diameter less than or equal to 200 mm, especially preferably have a diameter less than or equal to 150 mm and yet the high demands on global and local evenness suffice.

Claims (21)

Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe, das folgende Schritte in der angegebenen Reihenfolge umfasst: (a) Ziehen eines Einkristalls aus Halbleitermaterial, (b) Abtrennen einer Halbleiterscheibe von diesem Einkristall, (c) Läppen von Vorder- und Rückseite der Halbleiterscheibe, (d) Feinschleifen der Vorderseite der Halbleiterscheibe, (e) Behandlung von Vorder- und Rückseite der Halbleiterscheibe mit einem Ätzmedium, (f) Politur der Vorderseite der Halbleiterscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Läppen in Schritt c) und Feinschleifen in Schritt d) keine Behandlung der Halbleiterscheibe mit einem Ätzmedium erfolgt und dass die Rückseite der Halbleiterscheibe nicht poliert wird.A method of producing a semiconductor wafer comprising the steps of: (a) pulling a single crystal of semiconductor material, (b) separating a semiconductor wafer from said single crystal, (c) lapping front and back of the semiconductor wafer, (d) fine grinding (e) treatment of the front and back side of the semiconductor wafer with an etching medium, (f) polishing of the front side of the semiconductor wafer, characterized in that between lapping in step c) and fine grinding in step d) no treatment of the semiconductor wafer with an etching medium and that the back of the semiconductor wafer is not polished. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Materialabtrag beim Läppen gemäß Schritt c) jeweils 15–40 μm auf Vorder- und Rückseite der Halbleiterscheibe beträgt.The method of claim 1, wherein the material removal when lapping according to step c) each 15-40 μm on front and back the semiconductor wafer is. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Materialabtrag beim Läppen jeweils 20–35 μm auf Vorder- und Rückseite der Halbleiterscheibe beträgt.The method of claim 2, wherein the material removal when lapping each 20-35 μm on front and back the semiconductor wafer is. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Materialabtrag beim Feinschleifen der Vorderseite gemäß Schritt d) 5–15 μm beträgt.Method according to one of claims 1 to 3, wherein the material removal during fine grinding of the front according to step d) is 5-15 microns. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Feinschleifen mittels Schleifscheiben einer Körnung von gleich oder feiner als #1000 erfolgt.Method according to one of claims 1 to 4, wherein the fine grinding using grinding wheels of a grain size equal or finer than # 1000. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in Schritt e) die Halbleiterscheibe mit einem sauren Ätzmedium behandelt wird.Method according to one of claims 1 to 5, wherein in step e) the semiconductor wafer is treated with an acidic etching medium. Verfahren nach Anspruch 6, wobei als Ätzmedium eine Mischung aus HF/HNO3 (Flusssäure/Salpetersäure) verwendet wird.A method according to claim 6, wherein a mixture of HF / HNO 3 (hydrofluoric acid / nitric acid) is used as the etching medium. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in Schritt e) ein alkalisches Ätzmedium verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 5, wherein in step e) an alkaline etching medium is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei bei der Ätzbehandlung gemäß e) ein Materialabtrag von 10–80 μm auf Vorder- und Rückseite der Halbleiterscheibe erfolgt.Method according to one of claims 1 to 8, wherein in the etching treatment according to e) Material removal of 10-80 μm on front and back the semiconductor wafer takes place. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei nach der Ätzbehandlung gemäß e) und vor der Politur der Vorderseite der Halbleiterscheibe gemäß f) die Kante der Halbleiterscheibe poliert wird.Method according to one of claims 1 to 9, wherein after the etching treatment according to e) and before polishing the front side of the semiconductor wafer according to (f) Edge of the semiconductor wafer is polished. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 109, wobei der Materialabtrag beim Polieren gemäß Schritt f) 5–15 μm auf der Vorderseite der Halbleiterscheibe beträgt.Method according to one of claims 1 to 109, wherein the material removal during polishing according to step f) 5-15 μm on the Front side of the semiconductor wafer is. Verfahren nach Anspruch 11 mit einem Materialabtrag durch Polieren von 5–10 μm auf der Vorderseite der Halbleiterscheibe.The method of claim 11 with a material removal by polishing 5-10 μm on the Front side of the semiconductor wafer. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Halbleiterscheibe während der Politur auf einer Trägerplatte aus Aluminium gehalten wird.Method according to one of claims 1 to 12, wherein the semiconductor wafer while the polish on a backing plate made of aluminum. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Halbleiterscheibe während der Politur auf einer Trägerplatte aus Keramik gehalten wird.Method according to one of claims 1 to 12, wherein the semiconductor wafer while the polish on a backing plate made of ceramics. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Rückseite der Halbleiterscheibe mit einem mechanischen Damage versehen wird.Method according to one of claims 1 to 14, wherein the back the semiconductor wafer is provided with a mechanical damage. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Rückseite der Halbleiterscheibe mit einer Oxidschicht versiegelt wird.Method according to one of claims 1 to 15, wherein the back the semiconductor wafer is sealed with an oxide layer. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei auf die Rückseite der Halbleiterscheibe eine polykristalline Schicht aufgebracht wird.A method according to any one of claims 1 to 16, wherein the back the semiconductor wafer is applied a polycrystalline layer. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Versiegelung der Rückseite und/oder das Erzeugen eines mechanischen Damage zwischen der Ätzbehandlung der Halbleiterscheibe in Schritt e) und der Politur der Vorderseite der Halbleiterscheibe in Schritt f) erfolgen.Method according to one of claims 15 to 17, characterized that the seal of the back and / or generating a mechanical damage between the etching treatment the semiconductor wafer in step e) and the polishing of the front side the semiconductor wafer in step f) take place. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei zwischen der Ätzbehandlung der Halbleiterscheibe in Schritt e) und der Politur der Vorderseite der Halbleiterscheibe in Schritt f) eine thermische Behandlung der Halbleiterscheibe erfolgt.Method according to one of claims 1 to 18, wherein between the etching treatment the semiconductor wafer in step e) and the polishing of the front side the semiconductor wafer in step f) a thermal treatment of Semiconductor wafer takes place. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei auf die polierte Vorderseite der Halbleiterscheibe eine epitaktische Schicht aufgebracht wird.Method according to one of claims 1 to 19, wherein the polished front side of the semiconductor wafer an epitaxial layer is applied. Verfahren nach Anspruch 20, wobei es sich um eine epitaktische Schicht aus monokristallinem Silicium handelt.The method of claim 20, which is a epitaxial layer of monocrystalline silicon.
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