JP2001196308A - シリコンウエハーおよびその製造方法およびそれを用いた半導体素子 - Google Patents

シリコンウエハーおよびその製造方法およびそれを用いた半導体素子

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JP2001196308A
JP2001196308A JP2000006154A JP2000006154A JP2001196308A JP 2001196308 A JP2001196308 A JP 2001196308A JP 2000006154 A JP2000006154 A JP 2000006154A JP 2000006154 A JP2000006154 A JP 2000006154A JP 2001196308 A JP2001196308 A JP 2001196308A
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JP
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silicon
epitaxial growth
resistance
silicon wafer
base
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Hideyuki Yoshikawa
秀之 吉川
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Tokin Corp
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Tokin Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な工程にて製造される、不純物濃度が2
層構造のシリコンウエハーおよびその製造方法およびそ
れを用いた半導体素子を得る。 【解決手段】 高抵抗のベースとなるシリコン基板1
と、該ベースとなるシリコン基板1の上に形成されたシ
リコンエピタキシャル成長層2とで構成されたシリコン
ウエハーであって、前記ベースとなるシリコン基板1上
に低抵抗のシリコンエピタキシャル成長が行われ、前記
低抵抗のシリコンエピタキシャル成長層2の表面の研磨
仕上げが行なわれて、抵抗率の異なる平坦な2つのシリ
コン層を有しているシリコンウエハーとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として、産業機
器内あるいは家電機器内の半導体装置に使用されるシリ
コンウエハーおよびその製造方法およびそれを用いた半
導体素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、高抵抗と低抵抗の2層の基板を得
るためには、エピタキシャル成長によって製造するエピ
ウエハー(Epi Wafer:以下、EWと略する)と拡散によ
って製造される拡散ウエハー(Diffused Wafer:以下、
DWと略す)とがある。
【0003】EWにおいて、一般的には、比抵抗が0.
08Ωcm程度の低抵抗のSb(アンチモン)によって
ドーピングされたシリコンウエハーに所望の高抵抗のエ
ピタキシャル成長を行い、製造を行ってきた。
【0004】又、DWにおいては、高抵抗のシリコンウ
エハーに裏面からPhos(リン)を拡散した後、研磨
仕上げを行い、所望の厚みとすることで製造してきた。
しかしながら、前述の方法においては、厚みが厚くな
り、特に100μm以上になると、エピタキシャル成長
時に発生する結晶のずれ(スリップ)や結晶欠陥が増加
し、これを防ぐことが難しくなる。このため、製造時の
歩留まりが悪く、非常に製造コストが係り、かなり高価
なものになってしまった。
【0005】又、後述の方法においては、拡散を深く入
れなければならないので、拡散源にPhosを使わなけ
ればならず、DWを使用しての埋め込み用シリコンエピ
タキシャル成長等の工程を必要とするデバイス(static
induction transistor:SIT)等においては、裏面
からの埋め込み用シリコンエピタキシャル成長時のPh
osの飛び出しによって、埋め込み用シリコンエピタキ
シャル成長層の抵抗率の制御が非常に困難であった。
【0006】そのための対応技術としては、EWにおい
てはエピタキシャルの成長速度を上げたり、各種のエピ
タキシャル成長炉の改良等が進められてきた。また、D
Wにおいては、ウエハー裏面に酸化膜を施しエピタキシ
ャル成長を行うバックシール等の対策が行われてきた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
製造方法は、根本的な解決には至っていなかった。EW
においては、上記の方法では多少の改善は認められるも
のの、100μmを越えるエピタキシャル成長は、やは
り難しく、DWにおいてもバックシールを行っても完全
に裏面からのPhosの飛び出しを押さえ切れていない
のが現状であった。
【0008】従って、本発明の目的は、簡単な工程にて
製造される、不純物濃度が2層構造のシリコンウエハー
およびその製造方法およびそれを用いた半導体素子を提
供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によるシリコンウ
エハーは、このような従来の方法に変わり、高抵抗のベ
ースとなるシリコン基板に、低抵抗のシリコンエピタキ
シャル成長層を形成し、その後、前記シリコンエピタキ
シャル成長層を研磨し、鏡面仕上げを行うことで2層構
造のシリコンウエハーとするものである。
【0010】ここで、ベースとなるシリコン基板につい
ては、シリコン基板製造メーカー等にて、通常使用して
いる結晶の種を利用してのFZ法などで引き上げる結晶
成長法によって製造することで、非常に安価に、歩留ま
りの良い量産性に優れた高抵抗のベースとなるシリコン
基板を得ることが可能である。
【0011】即ち、本発明は、高抵抗のベースとなるシ
リコン基板と、該ベースとなるシリコン基板の上に形成
されたシリコンエピタキシャル成長層とで構成されたシ
リコンウエハーであって、前記ベースとなるシリコン基
板上に低抵抗のシリコンエピタキシャル成長が行われ、
前記低抵抗のシリコンエピタキシャル成長層の表面の研
磨仕上げが行なわれて、抵抗率の異なる平坦な2つのシ
リコン層を有しているシリコンウエハーである。
【0012】また、本発明は、前記シリコンウエハーに
おいて、ベースとなるシリコン基板の比抵抗の値は、1
00Ωcmから300Ωcmの範囲であり、前記シリコ
ンエピタキシャル成長層の比抵抗の値は、0.08Ωc
mから0.20Ωcmの範囲とするシリコンウエハーで
ある。
【0013】また、本発明は、前記シリコンウエハーに
おいて、ベースとなるシリコン基板の面の結晶方位は、
(111)面から(110)面方向に、2度以上から4
度以下の範囲の角度をずらした面を基準としているシリ
コンウエハーである。
【0014】また、本発明は、ベースとなるシリコン基
板に、シリコンエピタキシャル成長層を形成させるシリ
コンウエハーの製造方法において、前記シリコン基板
に、低抵抗のシリコンエピタキシャル成長を行った後、
前記低抵抗のシリコンエピタキシャル成長層の表面を研
磨仕上げを行い、抵抗率の異なる2層を形成するシリコ
ンウエハーの製造方法である。
【0015】また、本発明は、前記シリコンウエハーを
用いた半導体素子であって、シリコンウエハーの低抵抗
のエピタキシャル成長層をソース層とし、かつシリコン
基板表面にゲート層を形成して構成した半導体素子であ
る。
【0016】また、本発明は、前記半導体素子は、静電
誘導型トランジスタ、あるいは、縦型電界効果トランジ
スタ、あるいはIGBTとする半導体素子である。
【0017】
【実施例】本発明の実施例によるシリコンウエハーおよ
びその製造方法およびそれを用いた半導体素子につい
て、以下説明する。
【0018】(実施例1)図1に、本発明の実施例のシ
リコンウエハーの製造方法の説明図を示す。
【0019】図1(a)は、ベースとなるシリコン基板
1であって、高比抵抗のN型のシリコン基板1を示す
図である。ベースとなるシリコン基板1は、抵抗率10
0Ωcm厚み300μmの高抵抗層である。
【0020】図1(b)は、ベースとなるシリコン基板
1に、エピタキシャル成長炉において非抵抗0.08Ω
cm厚み150μmのシリコンエピタキシャル成長層2
を形成した状態を示す図である。ここで、シリコンエピ
タキシャル成長層2には、シリコンエピタキシャル成長
時において、膜厚の周辺部盛り上がり3が発生する。
【0021】図1(c)は、図1(b)に示した膜厚の
周辺部盛り上がり3を、メカニカルな研磨によって研磨
を行い、平坦な面を得て、シリコンウエハーを形成した
状態を示すものである。ここで、必要に応じて研磨面
を、鏡面仕上げまで処理し、シリコンエピタキシャル成
長層の厚みを、略100μmとするものである。
【0022】図1(d)は、図1(c)のシリコンウエ
ハーを、シリコンエピタキシャル成長層2を下側にした
状態であり、以後の半導体素子を形成する初期段階の状
態である。これによって、シリコンウエハーの裏面側か
らでも半導体デバイスを製造することが可能となるシリ
コンウエハーとなる。つまり、表裏を逆にすると低抵抗
層が裏面となり、高抵抗層が表面のシリコンウエハーと
なる。
【0023】(実施例2)図2は、前記シリコンウエハ
ーを用いた半導体素子の1例であって、静電誘導型トラ
ンジスタの例を示す図である。
【0024】図2(a)は、ベースとなるシリコン基板
1の表面近傍に、P型の不純物拡散層4を形成した状態
を示し、図2(b)は、ベースとなるシリコン基板1の
上に、埋め込み用シリコンエピタキシャル成長層6を形
成した状態を示す。図2(b)にて、P型の不純物拡散
層4aをゲートとし、埋め込み用シリコンエピタキシャ
ル成長層6をソースとし、シリコンエピタキシャル層2
をドレインとすれば、静電誘導型トランジスタが形成さ
れるものである。
【0025】本発明のシリコンウエハーを用いない従来
の場合は、EWにおいては0.08Ωcm、300μm
のシリコンウエハーに、100Ωcm、厚み100μm
のエピタキシャル成長を行わなければならなかった。従
来のような、シリコンエピタキシャル成長を100μm
も成長させるという方法では、シリコンウエハーにかな
りの結晶欠陥が発生し、製品の品質が悪くなる。
【0026】それに対し、本発明のシリコンウエハーで
は、従来に相当する低抵抗層に、シリコンエピタキシャ
ル成長層が該当するため、多少の結晶欠陥やスリップが
発生していても、このような2層構造のシリコンウエハ
ーを用いる半導体デバイスにおいては、低抵抗層は非能
動領域に使用するため、結晶欠陥の影響を全く受けな
い。
【0027】また、能動領域の高抵抗層である、ベース
となるシリコン基板においても、FZ法などによる結晶
成長法によって製造された層が該当するので、量産に優
れた欠陥の少ない、非常に安定した層が得られる。
【0028】また、DWにおいては、拡散によって低抵
抗層を形成するため、抵抗値が0.001Ωcm程度の
Phosの低抵抗層となる。これは、SIT等のよう
に、埋め込み用シリコンエピタキシャル成長を行う半導
体デバイスに用いる場合においては、埋め込み用シリコ
ンエピタキシャル成長時に裏面からの不純物の飛び出し
が発生し、埋め込み用シリコンエピタキシャル成長層の
抵抗値を変化させていた。
【0029】しかし、本発明のシリコンウエハーを用い
た場合には、低抵抗層の抵抗値を0.08Ωcm程度に
調整することが可能であり、必要に応じて、さらなる抵
抗値の調整も自由に行うことができる。これによって、
低抵抗層からの埋め込み用シリコンエピタキシャル成長
時の飛び出しも緩和できる。
【0030】
【発明の効果】以上、本発明によれば、簡単な工程にて
製造される、不純物濃度が2層構造のシリコンウエハー
およびその製造方法およびそれを用いた半導体素子を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例によるシリコンウエハーの製造
方法の説明図。図1(a)は、ベースとなるシリコン基
板の断面図、図1(b)は、ベースとなるシリコン基板
に、低抵抗のシリコンエピタキシャル成長を行った状態
の断面図、図1(c)は、低抵抗のシリコンエピタキシ
ャル成長層の表面を平坦化したシリコンウエハーを示す
図、図1(d)は、図1(c)のシリコンウエハーを面
を逆転した状態を示す図。
【図2】本発明の実施例による静電誘導型トランジスタ
の説明図。図2(a)は、P型の不純物拡散層を形成し
た状態を示す図、図2(b)は、埋め込み用シリコンエ
ピタキシャル成長層を形成した状態を示す図。
【符号の説明】
1 (ベースとなる)シリコン基板 2 シリコンエピタキシャル成長層 3 膜厚の周辺部盛り上がり 4,4a P型不純物拡散層 5 チャンネル長 6 埋め込み用シリコンエピタキシャル成長層
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 29/80 H01L 29/80 V

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高抵抗のベースとなるシリコン基板と、
    該ベースとなるシリコン基板の上に形成されたシリコン
    エピタキシャル成長層とで構成されたシリコンウエハー
    であって、前記ベースとなるシリコン基板上に低抵抗の
    シリコンエピタキシャル成長が行われ、前記低抵抗のシ
    リコンエピタキシャル成長層の表面の研磨仕上げが行な
    われて、抵抗率の異なる平坦な2つのシリコン層を有し
    ていることを特徴とするシリコンウエハー。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のシリコンウエハーにお
    いて、前記ベースとなるシリコン基板の比抵抗の値は、
    100Ωcmから300Ωcmの範囲であり、前記シリ
    コンエピタキシャル成長層の比抵抗の値は、0.08Ω
    cmから0.20Ωcmの範囲であることを特徴とする
    シリコンウエハー。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のシリコンウエハーにお
    いて、前記ベースとなるシリコン基板の面の結晶方位
    は、(111)面から(110)面方向に、2度以上か
    ら4度以下の範囲の角度をずらした面を基準としている
    ことを特徴とするシリコンウエハー。
  4. 【請求項4】 ベースとなるシリコン基板に、シリコン
    エピタキシャル成長層を形成させるシリコンウエハーの
    製造方法において、前記シリコン基板に、低抵抗のシリ
    コンエピタキシャル成長を行った後、前記低抵抗のシリ
    コンエピタキシャル成長層の表面を研磨仕上げを行い、
    抵抗率の異なる2層を形成することを特徴とするシリコ
    ンウエハーの製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし3のいずれかに記載のシ
    リコンウエハーを用いた半導体素子であって、前記シリ
    コンウエハーの低抵抗のエピタキシャル成長層をドレイ
    ン層とし、かつベースとなるシリコン基板表面にゲート
    層を形成して構成してなることを特徴とする半導体素
    子。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の半導体素子は、静電誘
    導トランジスタ、あるいは、縦型電界効果トランジス
    タ、あるいはIGBTとすることを特徴とする半導体素
    子。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011016219A1 (ja) * 2009-08-04 2011-02-10 Dowaエレクトロニクス株式会社 電子デバイス用エピタキシャル基板およびその製造方法
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