JP2008066538A - 半導体ウェーハ用のアルカリエッチング液及びアルカリエッチング方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のアルカリエッチング液は、臭素酸塩を含む苛性アルカリ水溶液、又は臭素酸塩と硝酸塩とを含む苛性アルカリ水溶液である。
【選択図】図1
Description
一方、アルカリエッチングは、エッチングレートが遅いが、ラッピング加工により向上したウエーハの平坦度を維持することができ、エッチング後に平坦度の良好なウエーハが得られるという利点を有する。近年、より微細加工を可能とするべく半導体ウェーハについては極めて高い平坦度が要求されていることから、このアルカリエッチングが広く用いられている。
本発明のエッチング液を適用してエッチング可能なシリコンウェーハは特に制限はなく、従来公知の種々のシリコンウェーハへ適用可能である。具体的には、サイズ(直径、厚さ)、種々の元素のドープの有無、前行程の有無には何ら制限はない。
本発明に係るアルカリエッチング液は、通常公知のシリコンウェーハ用のアルカリエッチング液に、少量の臭素酸塩を含有することを特徴とする。ここでアルカリエッチング液とは、エッチング成分としてアルカリ成分を含む水溶液であって、さらに必要な場合他の成分をも含むものを意味する。
本発明のアルカリエッチング方法は、上記いずれかのアルカリエッチング液を用いることを特徴とし、特に(半導体)シリコンウェーハのアルカリエッチング方法である。
本発明の半導体シリコンウェーハ製造方法は、本発明のアルカリエッチング液を用いてアルカリエッチングして半導体シリコンウェーハを製造することを特徴とする。
「ウェーハ評価試験法」
(1)エッチング速度(エッチングレート:μm/sec):ADE社Ultragate9700を用いてエッチング前後のウェーハ中央の厚みを測定し、下記の計算式に基づいてエッチング速度を算出した。
エッチング速度:(エッチング前厚み−エッチング後厚み)/エッチング時間
(2)ウェーハ表面粗さ:ミツトヨ製サーフステストSJ−201Pを用いて、JIS B0601−1994に基づいてRaの測定を行った。
(3)ウェーハ表面光沢度:日本電色工業株式会社の光沢計PG−1Mを用いて、JISZ8741/K5400に基づいて照明/受光角度60度において光沢度測定を行った。
(4)エッチング表面観察:株式会社キーエンスの表面形状測定顕微鏡VF−7500を用いて、エッチング後のウェーハ表面観察(倍率100倍)を行った。
水酸化ナトリウム濃度48重量%(鶴見曹達(株)製:CLEARCUT−S 48%)苛性アルカリ水溶液65Lに、臭素酸ナトリウム196g(和光純薬工業(株)製:和光特級)、及び硝酸ナトリウム111g(和光純薬工業(株)製:試薬特級)を溶解し、臭素酸ナトリウム0.20重量%及び硝酸ナトリウム0.11重量%を含有するアルカリ水溶液を調製しアルカリエッチング液とした。調製したアルカリエッチング液を充填容量65リットルの角型エッチング処理槽に充填した。この充填槽中に両面ラッピング処理した直径8インチのシリコンウェーハ20枚をキャリアーに装填して浸し、ウェーハを該溶液中でキャリアーと共に回転(20rpm)させながら、液温度90℃で約7分間処理することで両面で約25μmエッチング処理したのち、ウェーハを水洗浄槽に移して洗浄し、乾燥した。その後、得られたウェーハを上記試験法により、エッチング速度、ウェーハ表面粗さ、ウェーハ表面光沢度について測定した。結果は表1にまとめた。また、図1にはSi溶解量に対して、得られたウェーハの表面粗さをプロットした。さらに、得られたウェーハの表面の顕微鏡写真を撮影し、図2に示した。
実施例1の処理後のエッチング液を交換することなく、実施例1と同様のエッチング処理を繰り返し行うことで、シリコン溶解量が0.3g/Lとなったアルカリ水溶液をエッチング液とした。実施例1と同様にシリコンウェーハをエッチング処理した。その後、得られたウェーハを上記試験法により、エッチング速度、ウェーハ表面粗さ、ウェーハ表面光沢度について測定した。結果は表1にまとめた。また、図1にはSi溶解量に対して、得られたウェーハの表面粗さをプロットした。
実施例2と同様にしてシリコン濃度が0.6g/Lとなったアルカリ水溶液をエッチング液とした。実施例1と同様にシリコンウェーハをエッチング処理した。その後、得られたウェーハを上記試験法により、エッチング速度、ウェーハ表面粗さ、ウェーハ表面光沢度について測定した。結果は表1にまとめた。また、図1にはSi溶解量に対して、得られたウェーハの表面粗さをプロットした。
実施例2と同様にしてシリコン濃度が0.9g/Lとなったアルカリ水溶液をエッチング液とした。実施例1と同様にシリコンウェーハをエッチング処理した。その後、得られたウェーハを上記試験法により、エッチング速度、ウェーハ表面粗さ、ウェーハ表面光沢度について測定した。結果は表1にまとめた。また、図1にはSi溶解量に対して、得られたウェーハの表面粗さをプロットした。
実施例2と同様にしてシリコン濃度が1.2g/Lとなったアルカリ水溶液をエッチング液とした。実施例1と同様にシリコンウェーハをエッチング処理した。その後、得られたウェーハを上記試験法により、エッチング速度、ウェーハ表面粗さ、ウェーハ表面光沢度について測定した。結果は表1にまとめた。また、図1にはSi溶解量に対して、得られたウェーハの表面粗さをプロットした。
実施例2と同様にしてシリコン濃度が1.5g/Lとなったアルカリ水溶液をエッチング液とした。実施例1と同様にシリコンウェーハをエッチング処理した。その後、得られたウェーハを上記試験法により、エッチング速度、ウェーハ表面粗さ、ウェーハ表面光沢度について測定した。結果は表1にまとめた。また、図1にはSi溶解量に対して、得られたウェーハの表面粗さをプロットした。
実施例2と同様にしてシリコン濃度が1.8g/Lとなったアルカリ水溶液をエッチング液とした。実施例1と同様にシリコンウェーハをエッチング処理した。その後、得られたウェーハを上記試験法により、エッチング速度、ウェーハ表面粗さ、ウェーハ表面光沢度について測定した。結果は表1にまとめた。また、図1にはSi溶解量に対して、得られたウェーハの表面粗さをプロットした。
実施例2と同様にしてシリコン濃度が2.1g/Lとなったアルカリ水溶液をエッチング液とした。実施例1と同様にシリコンウェーハをエッチング処理した。その後、得られたウェーハを上記試験法により、エッチング速度、ウェーハ表面粗さ、ウェーハ表面光沢度について測定した。結果は表1にまとめた。また、図1にはSi溶解量に対して、得られたウェーハの表面粗さをプロットした。
実施例2と同様にしてシリコン濃度が2.4g/Lとなったアルカリ水溶液をエッチング液とした。実施例1と同様にシリコンウェーハをエッチング処理した。その後、得られたウェーハを上記試験法により、エッチング速度、ウェーハ表面粗さ、ウェーハ表面光沢度について測定した。結果は表1にまとめた。また、図1にはSi溶解量に対して、得られたウェーハの表面粗さをプロットした。
実施例2と同様にしてシリコン濃度が2.7g/Lとなったアルカリ水溶液をエッチング液とした。実施例1と同様にシリコンウェーハをエッチング処理した。その後、得られたウェーハを上記試験法により、エッチング速度、ウェーハ表面粗さ、ウェーハ表面光沢度について測定した。結果は表1にまとめた。また、図1にはSi溶解量に対して、得られたウェーハの表面粗さをプロットした。
実施例2と同様にしてシリコン濃度が3.0g/Lとなったアルカリ水溶液をエッチング液とした。実施例1と同様にシリコンウェーハをエッチング処理した。その後、得られたウェーハを上記試験法により、エッチング速度、ウェーハ表面粗さ、ウェーハ表面光沢度について測定した。結果は表1にまとめた。また、図1にはSi溶解量に対して、得られたウェーハの表面粗さをプロットした。さらに、得られたウェーハの表面の顕微鏡写真を撮影し、図3にしめした。
硝酸ナトリウムを添加しなかったこと以外は実施例1と同様にしてアルカリ溶液を調製してエッチング液とした。さらに実施例1と同様にシリコンウェーハをエッチング処理した処理した。その後、得られたウェーハを上記試験法により、エッチング速度、ウェーハ表面粗さ、ウェーハ表面光沢度について測定した。結果は表1にまとめた。また、図1にはSi溶解量に対して、得られたウェーハの表面粗さをプロットした。さらに、得られたウェーハの表面の顕微鏡写真を撮影し、図4にしめした。
実施例12の処理後のエッチング液を交換することなく、実施例1と同様のエッチング処理を繰り返し行うことで、シリコン溶解量が0.3g/Lとなったアルカリ水溶液をエッチング液とした。実施例1と同様にシリコンウェーハをエッチング処理した。その後、得られたウェーハを上記試験法により、エッチング速度、ウェーハ表面粗さ、ウェーハ表面光沢度について測定した。結果は表1にまとめた。また、図1にはSi溶解量に対して、得られたウェーハの表面粗さをプロットした。
実施例13と同様にしてシリコン濃度が0.6g/Lとなったアルカリ水溶液をエッチング液とした。実施例1と同様にシリコンウェーハをエッチング処理した。その後、得られたウェーハを上記試験法により、エッチング速度、ウェーハ表面粗さ、ウェーハ表面光沢度について測定した。結果は表1にまとめた。また、図1にはSi溶解量に対して、得られたウェーハの表面粗さをプロットした。
実施例13と同様にしてシリコン濃度が0.9g/Lとなったアルカリ水溶液をエッチング液とした。実施例1と同様にシリコンウェーハをエッチング処理した。その後、得られたウェーハを上記試験法により、エッチング速度、ウェーハ表面粗さ、ウェーハ表面光沢度について測定した。結果は表1にまとめた。また、図1にはSi溶解量に対して、得られたウェーハの表面粗さをプロットした。
実施例13と同様にしてシリコン濃度が1.2g/Lとなったアルカリ水溶液をエッチング液とした。実施例1と同様にシリコンウェーハをエッチング処理した。その後、得られたウェーハを上記試験法により、エッチング速度、ウェーハ表面粗さ、ウェーハ表面光沢度について測定した。結果は表1にまとめた。また、図1にはSi溶解量に対して、得られたウェーハの表面粗さをプロットした。
実施例13と同様にしてシリコン濃度が1.5g/Lとなったアルカリ水溶液をエッチング液とした。実施例1と同様にシリコンウェーハをエッチング処理した。その後、得られたウェーハを上記試験法により、エッチング速度、ウェーハ表面粗さ、ウェーハ表面光沢度について測定した。結果は表1にまとめた。また、図1にはSi溶解量に対して、得られたウェーハの表面粗さをプロットした。
実施例13と同様にしてシリコン濃度が1.8g/Lとなったアルカリ水溶液をエッチング液とした。実施例1と同様にシリコンウェーハをエッチング処理した。その後、得られたウェーハを上記試験法により、エッチング速度、ウェーハ表面粗さ、ウェーハ表面光沢度について測定した。結果は表1にまとめた。また、図1にはSi溶解量に対して、得られたウェーハの表面粗さをプロットした。
実施例13と同様にしてシリコン濃度が2.1g/Lとなったアルカリ水溶液をエッチング液とした。実施例1と同様にシリコンウェーハをエッチング処理した。その後、得られたウェーハを上記試験法により、エッチング速度、ウェーハ表面粗さ、ウェーハ表面光沢度について測定した。結果は表1にまとめた。また、図1にはSi溶解量に対して、得られたウェーハの表面粗さをプロットした。
実施例13と同様にしてシリコン濃度が2.4g/Lとなったアルカリ水溶液をエッチング液とした。実施例1と同様にシリコンウェーハをエッチング処理した。その後、得られたウェーハを上記試験法により、エッチング速度、ウェーハ表面粗さ、ウェーハ表面光沢度について測定した。結果は表1にまとめた。また、図1にはSi溶解量に対して、得られたウェーハの表面粗さをプロットした。
実施例13と同様にしてシリコン濃度が2.7g/Lとなったアルカリ水溶液をエッチング液とした。実施例1と同様にシリコンウェーハをエッチング処理した。その後、得られたウェーハを上記試験法により、エッチング速度、ウェーハ表面粗さ、ウェーハ表面光沢度について測定した。結果は表1にまとめた。また、図1にはSi溶解量に対して、得られたウェーハの表面粗さをプロットした。
実施例13と同様にしてシリコン濃度が2.7g/Lとなったアルカリ水溶液をエッチング液とした。実施例1と同様にシリコンウェーハをエッチング処理した。その後、得られたウェーハを上記試験法により、エッチング速度、ウェーハ表面粗さ、ウェーハ表面光沢度について測定した。結果は表1にまとめた。また、図1にはSi溶解量に対して、得られたウェーハの表面粗さをプロットした。さらに、得られたウェーハの表面の顕微鏡写真を撮影し、図5にしめした。
臭素酸ナトリウム及び硝酸ナトリウムを添加しなかったこと以外は実施例1と同様にしてアルカリ溶液を調製し、エッチング液とした。実施例1〜11と同様に、シリコン溶解量(g/L)が、0、0.3、0.6、0.9、1.2、1.5、1.8、2.1、2.4、2.7、3.0のアルカリ水溶液をエッチング液として、それぞれについて実施例1と同様にシリコンウェーハをエッチング処理した。その後、それぞれの場合について得られたウェーハを上記試験法により、エッチング速度、ウェーハ表面粗さ、ウェーハ表面光沢度について測定した。結果は表1にまとめた。また、図1にはSi溶解量に対して、得られたウェーハの表面粗さをプロットした。また、シリコン溶解度:0g/L、及び3.0g/Lのエッチング液を用いて得られたウェーハの表面の顕微鏡写真をそれぞれ撮影し、図6、図7に示した。
また、図2〜4と図5〜7を比較することで、本発明に係るアルカリエッチング液を用いることで顕著なファセットサイズの縮小が可能であることが分かる。
Claims (9)
- アルカリ水溶液に臭素酸塩を含有するアルカリエッチング液。
- アルカリ水溶液に、臭素酸塩と硝酸塩を含有するアルカリエッチング液。
- 前記臭素酸塩が臭素酸ナトリウムであることを特徴とする請求項1又は2記載のアルカリエッチング液。
- 前記硝酸塩が硝酸ナトリウムであることを特徴とする請求項2記載のアルカリエッチング液。
- シリコンウェーハをアルカリ溶液によりエッチングする方法において、臭素酸塩を含有する苛性アルカリ水溶液を用いてエッチングすることを特徴とするシリコンウェーハのエッチング方法。
- シリコンウェーハをアルカリ溶液によりエッチングする方法において、臭素酸塩と硝酸塩を含有する苛性アルカリ水溶液を用いてエッチングすることを特徴とするシリコンウェーハのエッチング方法。
- 前記臭素酸塩が臭素酸ナトリウムであることを特徴とする請求項5または6記載のシリコンウェーハのエッチング方法。
- 前記硝酸塩が硝酸ナトリウムであることを特徴とする請求項6記載のシリコンウェーハのエッチング方法。
- 臭素酸塩を含有する苛性アルカリ水溶液を用いてアルカリエッチングし、エッチング後のウェーハにおける表面粗さRaが0.27μm以下であることを特徴とする半導体シリコンウェーハを製造する方法。
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