DE3930925A1

DE3930925A1 - Getterverfahren fuer halbleiterwafer

Info

Publication number: DE3930925A1
Application number: DE3930925A
Authority: DE
Inventors: James B Hall; Martin G Robinson; Ronald C Swift
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1988-10-03
Filing date: 1989-09-15
Publication date: 1990-04-05
Also published as: JPH02143532A; US4878988A

Description

Die Erfindung betrifft allgemein die Herstellung von Halblei terelementen und insbesondere ein Verfahren zur Verminderung der Anzahl von Fremdatomen in Halbleiterwafern.

Fremdatome werden in Halbleiterwafer eingebaut während der Herstellung der Wafer und der Herstellung von Halbleiterbau elementen auf den Wafern. Das Entfernen von Fremdatomen aus Halbleiterwafern ist wichtig, um die Bildung von Störstellen zu vermeiden, wie zum Beispiel durch Oxidation induzierte Schichtungsfehler. Übergangsmetallfremdatome verursachen auch ungünstige elektrische Eigenschaften in den Elementen, wie zum Beispiel hohen Übergangskriechstrom.

Es sind verschiedene Verfahren verwendet worden, um Fremd atome von dem aktiven Elementbereich auf Halbleiterwafern fernzuhalten. Das Vermögen von Störstellen, Fremdatome einzu fangen, wird als Gettern bezeichnet. Ein solches Getterver fahren umfaßt eine absichtliche Beschädigung der Rückfläche des Wafers. Mechanischer Abrieb, beispielsweise Läppen oder Sandstrahlen, sind für diesen Zweck verwendet worden. Die Beschädigung kann auch durch einen Laserstrahl oder Ionenim plantation geschaffen werden. Die Beschädigung verursacht Versetzungen in dem Kristallgitter, welche günstige Einfang stellen für Störatome, beispielsweise metallische, und andere Volumdefekte, beispielsweise Schichtungsfehler, darstellen.

Ein anderes Verfahren, als Gettern im Kristallgitter bezeich net, verwendet einen Sauerstoffniederschlag für Einfangstel len. Wafer mit Sauerstoffkonzentrationen nahe der Festlös lichkeit werden einer hohen Temperatur unterworfen, welche Sauerstoff von der Oberfläche des Wafers durch Ausdiffusion entfernt. Die Wafer werden dann bei einer niedrigeren Tempe ratur geglüht, und SiO_x-Niederschläge bilden sich im Inneren, wo eine gesättigte Sauerstoffmenge vorhanden ist. Die SiO_x- Niederschläge wirken als Senke für Fremdatome und Störstel len, also wird eine denudierte oder störstellenfreie Zone nahe der Oberfläche geschaffen, wo das Halbleiterelement her zustellen ist.

Andere Verfahren zum Gettern umfassen die Verwendung einer Siliziumdioxid- oder Siliziumnitridschicht, die auf der Rück fläche des Halbleiterwafers gewachsen ist. Diese Schichten sind keine Einkristallschichten, daher wirken die poly kristallinen Korngrenzen als die Einfangstellen für Fremd atome. Die Siliziumdioxid- oder Siliziumnitridschicht wird typisch abgeläppt gegen Ende des Bearbeitungszyklus.

Die oben beschriebenen Getterverfahren werden während der Bauelementbearbeitung angewendet, daher muß darauf geachtet werden, die Beschädigung während der Elementbearbeitung nicht herauszuglühen. Wenn die Beschädigung geglüht wird, werden die Fremdatome nicht mehr eingefangen und können durch den ganzen Halbleiterwafer hindurch diffundieren. Um dies zu ver meiden, werden Getterbehandlungen manchmal gegen Ende des Bearbeitungszyklus angewendet. An diesem Punkt kann jedoch das Kristallgitter bereits beschädigt sein, und Fremdatome können an Störstellen gelegen sein, von denen sie schlecht wegzugettern sind. Wenn diese Fremdatome vor Beginn der Halb leiterbearbeitung beseitigt würden, müßten nur die während der Elementherstellung eingebauten Fremdatome gegettert wer den. Außerdem werden, wenn man eine Epitaxialsiliziumschicht auf den Wafer aufwachsen läßt, Störstellen von dem Wafer in die Epitaxialschicht vordringen. Wenn ein störstellen freier/fremdatomfreier Wafer vorgesehen wird, wird höherwer tiges Epitaxialsilizium gezüchtet, welches für höherwertige darauf gefertigte Halbleiterelemente sorgt.

Nunmehr sollte es einleuchten, daß es vorteilhaft wäre, ein Verfahren zu schaffen, das nicht nur Fremdatome gettert, son dern auch Störstellen von dem Halbleiterwafer entfernt.

Dementsprechend ist ein Ziel der Erfindung die Schaffung eines Verfahrens, welches Fremdatome und Störstellen von Halbleiterwafern entfernt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Ver fahrens, welches für eine verbesserte Qualität von Halblei terwafern und resultierenden Halbleiterelementen sorgt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Getterverfahrens, welches leicht in den Prozeßablauf der Herstellung von Halbleiterwafern einzubauen ist.

Gemäß der Erfindung werden die obigen und weitere Ziele und Vorteile geschaffen durch Gettern und Entfernen von Fremdato men während der Herstellung der Halbleiterwafer. Die Oberflä chen der Wafer werden durch das Zersägen eines Blocks in Wafer beschädigt. Die Fremdatome werden dann zu den beschä digten Oberflächen gegettert, indem die Wafer einem Hochtem peraturschritt unterworfen werden. Die Läppoperation entfernt dann das beschädigte Material zusammen mit den gegetterten Fremdatomen, womit ein anfänglicher Halbleiterwafer geschaf fen wird, bei dem eine beträchtliche Menge Fremdatome ent fernt sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Die dargestellten bevorzugten Ausführungsformen dienen nur der Erläuterung und sollen in keiner Weise als beschränkend betrachtet werden. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 bis 4 einen Halbleiterwafer während des Getter verfahrens der Erfindung.

In den Fig. 1 bis 4 ist ein Halbleiterwafer während des Verfahrens gezeigt, das die Erfindung verkörpert. Die Her stellung von Halbleiterwafern beginnt mit dem Züchten eines Halbleiterkristalls oder Blocks (nicht gezeigt) durch in der Industrie allgemein bekannte Standardverfahren. Dann wird der Kristall mit einer Drahtsäge oder einer Blattsäge zersägt, um viele Halbleiterwafer zu bilden; eine stark vergrößerte Ansicht eines solchen Wafers 10 ist in Fig. 1 dargestellt. Mechanische Beschädigung wird an Oberflächen 11 des Halblei terwafers 10 erzeugt. Volumdefekte und metallische Fremd atome, als Linien 12 dargestellt, werden während des Kri stallwachstums und während anschließender Waferformungsopera tionen eingebaut. Es ist zu beachten, daß die Fremdatome 12 in dem ganzen Halbleiterwafer 10 verteilt sind. An diesem Punkt in dem Verfahren werden die Kanten des Wafers 10 abge rundet, um zu vermeiden, daß die Kanten des Wafers 10 während der Elementherstellung ausbrechen.

Fig. 2 zeigt den Wafer 10, nachdem er einem Wärmezyklus unterworfen worden ist, um Fremdatome 12 zu den beschädigten Oberflächen 11 zu gettern. In einer bevorzugten Ausführungs form bringt dieser Wärmeprozeß mit sich, daß der Wafer etwa eine Stunde lang einer Temperatur von etwa 1000°C ausgesetzt wird. Die Temperatur wird sägezahnförmig von etwa 800°C hoch und auf 800°C herunter geführt, um ein Verziehen des Halblei terwafers zu vermeiden. Andere Temperaturen und Zeitspannen können verwendet werden, solange die Fremdatome zu den be schädigten Oberflächen gegettert werden.

Wie in Fig. 3 dargestellt, werden dann die Wafer auf beiden Oberflächen mechanisch geläppt, um eine gleichförmige Dicke zu erhalten und die Ebenheit zu verbessern. Eine gestrichelte Linie 14 zeigt an, wieviel von dem Halbleiterwafer 10 entfernt wird. Typisch wird eine Dicke von annähernd 20 µm entfernt. Der Läppvorgang entfernt also die Fremdatome 12, die zu den beschädigten Oberflächen 11 gegettert worden sind. Das Läppen erzeugt auch eine gewisse Beschädigung an den Waferoberflächen 11, wo Fremdatome gegettert werden können, so daß durch den Läppvorgang hinzugefügte Fremdatome nahe den Oberflächen verbleiben.

Fig. 4 zeigt den Wafer 10 nach einer chemischen Ätzung bei der Oberflächen und einer mechanischen Polierung einer Ober fläche. An diesem Punkt können weitere Getterverfahren angewendet werden, um während der Halbleiterelementfertigung eingebaute Fremdatome zu gettern.

Es leuchtet ein, daß ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung von Halbleiterwafern geschaffen worden ist mit einer Verminderung der Menge vorhandener Fremdatome durch Gettern und Entfernen von Fremdatomen, die während der Formungsoperationen des Halbleiterwafers eingebaut worden sind.

Claims

1. Verfahren zum Entfernen von Fremdatomen von einem Halbleiterwafer mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
daß die erste und die zweite Waferoberfläche beschädigt werden,
daß der Wafer eine vorbestimmte Zeitspanne lang bei einer vorbestimmten Temperatur geheizt wird, so daß die Fremdatome zu dem beschädigten Bereich gegettert werden,
und daß der beschädigte Bereich entfernt wird, wodurch die gegetterten Fremdatome entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschädigung durch Abschneiden eines Halbleiterwafers von einem Kristallblock verursacht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizen ungefähr eine Stunde lang bei einer Temperatur von ungefähr 1000°C ausgeführt wird.

4. Verfahren zum Entfernen von Fremdatomen von einem Wafer mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
daß der Wafer von einem Kristallblock abgeschnitten wird, wodurch eine mechanische Beschädigung an der ersten und der zweiten Waferoberfläche erzeugt wird,
daß der Wafer eine vorbestimmte Zeitspanne lang bei einer vorbestimmten Temperatur geheizt wird, so daß die Fremdatome zu dem beschädigten Bereich gegettert werden,
und daß der beschädigte Bereich geläppt wird, wodurch die gegetterten Fremdatome entfernt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizen ungefähr eine Stunde lang bei einer Temperatur von ungefähr 1000°C ausgeführt wird.