JP2008109125A - Silicon single-crystal substrate, and its manufacturing method - Google Patents
Silicon single-crystal substrate, and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008109125A JP2008109125A JP2007254100A JP2007254100A JP2008109125A JP 2008109125 A JP2008109125 A JP 2008109125A JP 2007254100 A JP2007254100 A JP 2007254100A JP 2007254100 A JP2007254100 A JP 2007254100A JP 2008109125 A JP2008109125 A JP 2008109125A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- roughness
- silicon single
- crystal substrate
- less
- cvd film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
Description
本発明は、シリコン単結晶基板及びその製造方法に関するもので、さらに詳しくは、エピタキシャル層を気相成長させるために用いられるシリコン単結晶基板及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a silicon single crystal substrate and a method for manufacturing the same, and more particularly to a silicon single crystal substrate used for vapor phase growth of an epitaxial layer and a method for manufacturing the same.
一般に、シリコン単結晶基板は、ドーパントとして、アクセプタとなるB、あるいはドナーとなるP、AsまたはSbを添加された溶融シリコンより育成されたシリコン単結晶インゴットから基板をスライシングし、エッチングおよびポリッシングすることにより製造される。また、溶融シリコンからではなく、シリコン単結晶を気相成長させるエピタキシャルによりシリコンウェーハを製造することも知られている。このようなエピタキシャルウェーハには、7×1018atoms/cm3程度に高濃度のドーパントを添加した上述のシリコン単結晶基板上に1×1015atoms/cm3程度に低濃度のドーパントを添加したエピタキシャル層を気相成長して形成されるものがある。 In general, a silicon single crystal substrate is formed by slicing, etching and polishing a substrate from a silicon single crystal ingot grown from molten silicon to which B as an acceptor or P, As or Sb as a donor is added. Manufactured by. It is also known to manufacture a silicon wafer by epitaxial growth of a silicon single crystal instead of from molten silicon. In such an epitaxial wafer, a low concentration dopant of about 1 × 10 15 atoms / cm 3 is added on the above-described silicon single crystal substrate to which a high concentration dopant of about 7 × 10 18 atoms / cm 3 is added. Some are formed by vapor phase epitaxy.
エピタキシャルウェーハを製造するために、上述のような高濃度ドーパント添加シリコン単結晶基板を水素雰囲気中で高温に加熱して気相成長を行うと、主に基板の裏面が水素によりエッチングされて、基板に高濃度に添加されたドーパントが気相中に放出される。気相中に放出されたドーパントは、気相成長中のエピタキシャル層に再度取り込まれて、いわゆるオートドーピング現象を引き起こし、エピタキシャル層内のドーパント濃度を不均一化する。そこで、従来、このオートドーピング現象を抑制するために、シリコン単結晶基板の裏面に二酸化珪素や窒化珪素からなる保護膜を形成し、基板が水素によりエッチングされることを防止している。 In order to manufacture an epitaxial wafer, when a vapor phase growth is performed by heating a high concentration dopant-added silicon single crystal substrate as described above to a high temperature in a hydrogen atmosphere, the back surface of the substrate is mainly etched by hydrogen, The dopant added at a high concentration is released into the gas phase. The dopant released into the vapor phase is re-incorporated into the epitaxial layer undergoing vapor phase growth, causing a so-called auto-doping phenomenon and making the dopant concentration in the epitaxial layer non-uniform. Therefore, conventionally, in order to suppress this auto-doping phenomenon, a protective film made of silicon dioxide or silicon nitride is formed on the back surface of the silicon single crystal substrate to prevent the substrate from being etched by hydrogen.
このような保護膜は、例えば、CVD法(化学気相成長法)でシリコン単結晶基板の裏面上に形成させることができるが、このCVD工程において、シリコン単結晶基板の主表面側や周縁部にも原料ガスが回り込んで同様に保護膜(CVD膜)が形成される。基板の主表面側や周縁部に回り込んで形成されたCVD膜は、機械的又は化学的に(特許文献1)、例えば、テープ研磨(特許文献3)によって除去することが提案されている。 Such a protective film can be formed on the back surface of the silicon single crystal substrate by, for example, a CVD method (chemical vapor deposition method). In this CVD process, the main surface side and the peripheral portion of the silicon single crystal substrate are formed. The protective gas (CVD film) is formed in the same manner as the raw material gas flows around. It has been proposed to remove the CVD film formed around the main surface side and the peripheral edge of the substrate mechanically or chemically (Patent Document 1), for example, by tape polishing (Patent Document 3).
ところで、上述のエピタキシャル層を気相成長させるために用いられるシリコン単結晶基板は、周辺部の欠けによってパーティクルが発生することがある。この周辺部の欠けに起因するパーティクルの発生個数を低減させることが、エピタキシャル成長層の形成において望ましいことはいうまでもない。このため、板厚tのウェーハの周辺部に約1/2tの半径の円弧状の面取り部を形成し、主鏡面に隣接して表面に沿って500μmの部分において最大面粗さ(Rmax)0.5μm以下の鏡面に形成することが提案されている(特許文献2)。
しかしながら、これらの工夫は、それぞれの効果を得るために、単発的になされるので、シリコン単結晶基板全体としての好ましい特性が得られているわけではない。また、近年大量にシリコン単結晶基板が取り扱われるため、シリコン単結晶基板のハンドリング時の破損発生率を極めて低く抑えることが望まれている。 However, since these ideas are made on a one-time basis in order to obtain the respective effects, preferable characteristics as the whole silicon single crystal substrate are not obtained. Moreover, since silicon single crystal substrates are handled in large quantities in recent years, it is desired to keep the rate of breakage during handling of silicon single crystal substrates extremely low.
例えば、シリコン単結晶基板の主表面側や周縁部に回り込んで形成されたCVD膜を、テープ研磨によって除去し、オートドーピングを効果的に防止することはできても、周縁部にある面取り部の欠け等によりパーティクルの発生は必ずしも有効に防ぐことができないのである。一方、シリコン単結晶基板の周縁部にある面取り部の表面を最大面粗さ(Rz)0.5μm以下の鏡面に形成し、パーティクルの発生をある程度低減できたとしても、シリコン単結晶基板の高濃度に添加されたドーパントによるオートドーピングを有効に防ぐことができない。 For example, the CVD film formed around the main surface side and the peripheral portion of the silicon single crystal substrate can be removed by tape polishing to effectively prevent autodoping, but the chamfered portion at the peripheral portion The generation of particles cannot always be effectively prevented due to chipping or the like. On the other hand, even if the surface of the chamfered portion at the peripheral edge of the silicon single crystal substrate is formed into a mirror surface having a maximum surface roughness (Rz) of 0.5 μm or less and the generation of particles can be reduced to some extent, Autodoping due to dopant added to the concentration cannot be effectively prevented.
更に、面取り部の研磨面の表面粗さが、最大面粗さ(Rz)0.5μm以下の鏡面程度では、シリコン単結晶基板の十分な強度を担保することが難しいのである。 Furthermore, if the surface roughness of the polished surface of the chamfered portion is a mirror surface having a maximum surface roughness (Rz) of 0.5 μm or less, it is difficult to ensure sufficient strength of the silicon single crystal substrate.
上記点に鑑み、エピタキシャルウェーハの製造にあたり、オートドーピングを有効に防ぎ、かつ、パーティクルの発生を十分に低減すると共に、シリコン単結晶基板の十分な強度を担保するシリコン単結晶基板の製造方法を提供することが本発明の目的である。 In view of the above points, in manufacturing an epitaxial wafer, a method for manufacturing a silicon single crystal substrate that effectively prevents autodoping, sufficiently reduces generation of particles, and ensures sufficient strength of the silicon single crystal substrate is provided. It is an object of the present invention.
本発明によれば、主鏡面及び裏面を有するエピタキシャル成長用半導体ウェーハにおいて、該ウェーハは、シリコン単結晶基板からなり、該シリコン単結晶基板の外周側面と前記主鏡面及び裏面の間に面取り部をそれぞれ備え、少なくとも前記裏面及び裏面側の面取り部にCVD膜を成長させる工程を施した後に、主鏡面側の面取り部に回り込んだCVD膜を機械的に除去し、最大面粗さ(Rz)が0.3μm以下の鏡面に仕上げたことを特徴とするエピタキシャル成長用半導体ウェーハを提供することを特徴とする。 According to the present invention, in an epitaxial growth semiconductor wafer having a main mirror surface and a back surface, the wafer is made of a silicon single crystal substrate, and a chamfered portion is provided between the outer peripheral side surface of the silicon single crystal substrate and the main mirror surface and the back surface, respectively. Provided, and after performing the step of growing the CVD film at least on the back surface and the chamfered portion on the back surface side, the CVD film that has wrapped around the chamfered portion on the main mirror surface side is mechanically removed, and the maximum surface roughness (Rz) is It is characterized by providing a semiconductor wafer for epitaxial growth characterized by having a mirror finish of 0.3 μm or less.
より具体的には、以下のものを提供する。 More specifically, the following are provided.
(1)主鏡面及び裏面を有するエピタキシャル成長用半導体ウェーハにおいて、該ウェーハは、シリコン単結晶基板からなり、該シリコン単結晶基板の外周側面と前記主鏡面及び裏面の間に面取り部をそれぞれ備え、少なくとも前記裏面及び裏面側の面取り部にCVD膜を成長させる工程を施した後に、主鏡面側の面取り部に回り込んだCVD膜を機械的に除去し、最大面粗さ又は最大高さ粗さ(Rz)が0.3μm以下の鏡面に仕上げたことを特徴とするエピタキシャル成長用半導体ウェーハを提供することができる。 (1) In an epitaxial growth semiconductor wafer having a primary mirror surface and a back surface, the wafer is made of a silicon single crystal substrate, and includes a chamfered portion between an outer peripheral side surface of the silicon single crystal substrate and the primary mirror surface and the back surface, After performing the step of growing the CVD film on the chamfered portion on the back surface and the back surface side, the CVD film wrapping around the chamfered portion on the main mirror surface side is mechanically removed, and the maximum surface roughness or the maximum height roughness ( It is possible to provide a semiconductor wafer for epitaxial growth characterized in that a mirror surface having a Rz) of 0.3 μm or less is finished.
ここで、最大面粗さ(Rz)は、JIS B O601−2001に基づくものであり、測定長さは、0.2mmである。 Here, the maximum surface roughness (Rz) is based on JIS B O601-2001, and the measurement length is 0.2 mm.
(2)前記外周側面に回り込んだCVD膜を機械的に除去し、最大面粗さ又は最大高さ粗さ(Rz)が0.3μm以下の鏡面に仕上げたことを特徴とする上記(1)記載のエピタキシャル成長用半導体ウェーハを提供することができる。 (2) The CVD film wrapping around the outer peripheral side surface is mechanically removed to finish a mirror surface having a maximum surface roughness or a maximum height roughness (Rz) of 0.3 μm or less (1) The semiconductor wafer for epitaxial growth described in the above can be provided.
面取り部の鏡面は、研磨ドラムを用いた研磨装置により形成することができるが、外周側面の鏡面も同様に、同じ装置で形成することができる。これらの鏡面は、どちらを先に行ってもよく、また、両者を少しずつ研磨して行ってもよい。 The mirror surface of the chamfered portion can be formed by a polishing apparatus using a polishing drum, but the mirror surface of the outer peripheral side surface can also be formed by the same apparatus. Either of these mirror surfaces may be performed first, or both may be polished little by little.
(3)前記主鏡面側の面取り部の鏡面仕上げが、最大面粗さ又は最大高さ粗さ(Rz)0.3μm以下であり、算術平均粗さ(Ra)が0.01μm以下であり、粗さの振幅分布曲線のピークが、平均線より上にあることを特徴とする上記(1)又は(2)記載のエピタキシャル成長用半導体ウェーハを提供することができる。 (3) The mirror finish of the chamfered portion on the main mirror surface side is a maximum surface roughness or a maximum height roughness (Rz) of 0.3 μm or less, and an arithmetic average roughness (Ra) of 0.01 μm or less, The peak of the amplitude distribution curve of the roughness is above the average line, and the semiconductor wafer for epitaxial growth described in (1) or (2) above can be provided.
ここで、欠けなどに起因するパーティクルの生成は、表面粗さの単なる大きさだけでなく、形状(例えば、粗さの振幅分布曲線の形)にも影響され得る。 Here, the generation of particles due to chipping or the like can be influenced not only by the mere magnitude of the surface roughness but also by the shape (for example, the shape of the amplitude distribution curve of the roughness).
(4)前記外周側面の鏡面仕上げが、最大面粗さ又は最大高さ粗さ(Rz)0.3μm以下であり、算術平均粗さ(Ra)が0.01μm以下であり、粗さの振幅分布曲線のピークが、平均線より上にあることを特徴とする上記(2)記載のエピタキシャル成長用半導体ウェーハを提供することができる。 (4) The mirror finish of the outer peripheral side surface is a maximum surface roughness or a maximum height roughness (Rz) of 0.3 μm or less, an arithmetic average roughness (Ra) is 0.01 μm or less, and an amplitude of the roughness The peak of the distribution curve is above the average line, and the semiconductor wafer for epitaxial growth described in (2) above can be provided.
(5)主鏡面及び裏面を有するエピタキシャル成長用半導体ウェーハを製造する方法であって、該ウェーハは、シリコン単結晶基板からなり、該シリコン単結晶基板の外周側面と前記主鏡面及び裏面の間に面取り部を形成する工程と、少なくとも前記裏面及び裏面側の面取り部にCVD膜を成長させる工程と、主鏡面側の面取り部に回り込んだCVD膜を機械的に除去する工程と、前記面取り部を最大面粗さ又は最大高さ粗さ(Rz)が0.3μm以下の鏡面に仕上げる工程とを含むことを特徴とするエピタキシャル成長用半導体ウェーハの製造方法を提供することができる。 (5) A method of manufacturing a semiconductor wafer for epitaxial growth having a main mirror surface and a back surface, the wafer comprising a silicon single crystal substrate, and chamfering between the outer peripheral side surface of the silicon single crystal substrate and the main mirror surface and the back surface A step of forming a portion, a step of growing a CVD film on at least the back surface and the chamfered portion on the back surface side, a step of mechanically removing the CVD film that has wrapped around the chamfered portion on the main mirror surface side, and the chamfered portion It is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor wafer for epitaxial growth, comprising a step of finishing a mirror surface having a maximum surface roughness or a maximum height roughness (Rz) of 0.3 μm or less.
(6)更に、前記外周側面に回り込んだCVD膜を機械的に除去する工程と、前記外周側面のCVD膜除去表面を最大面粗さ(Rz)が0.3μm以下の鏡面に仕上げる工程とを含むことを特徴とする上記(5)記載のエピタキシャル成長用半導体ウェーハの製造方法を提供することができる。 (6) Furthermore, a step of mechanically removing the CVD film that has wrapped around the outer peripheral side surface, and a step of finishing the CVD film removal surface on the outer peripheral side surface to a mirror surface having a maximum surface roughness (Rz) of 0.3 μm or less, The method for producing a semiconductor wafer for epitaxial growth as described in (5) above can be provided.
(7)前記主鏡面側の面取り部の鏡面仕上げが、最大高さ又は最大高さ粗さ0.3μm以下であり、算術平均粗さ(Ra)が0.01μm以下であり、粗さの振幅分布曲線のピークが、平均線より上にあることを特徴とする上記(5)又は(6)記載のエピタキシャル成長用半導体ウェーハの製造方法を提供することができる。 (7) The mirror finish of the chamfered portion on the main mirror surface side has a maximum height or a maximum height roughness of 0.3 μm or less, an arithmetic average roughness (Ra) of 0.01 μm or less, and a roughness amplitude The method for producing a semiconductor wafer for epitaxial growth according to (5) or (6) above, wherein the peak of the distribution curve is above the average line.
(8)前記外周側面の鏡面仕上げが、最大面粗さ又は最大高さ粗さ0.3μm以下であり、 算術平均粗さ(Ra)が0.01μm以下であり、粗さの振幅分布曲線のピークが、平均線より上にあることを特徴とする上記(6)記載のエピタキシャル成長用半導体ウェーハの製造方法を提供することができる。 (8) The mirror finish of the outer peripheral surface is a maximum surface roughness or a maximum height roughness of 0.3 μm or less, an arithmetic average roughness (Ra) is 0.01 μm or less, and an amplitude distribution curve of roughness The method for producing a semiconductor wafer for epitaxial growth according to (6) above, wherein the peak is above the average line.
図3から6を用いて、表面粗さの評価について簡単に説明する。図3は、最大面粗さ又は最大高さ粗さ[Rz(JIS B O601−2001)又はRy(JIS B O601−1994)又はRmax(JIS B O601−1982)]の規定を図解するものである。粗さの高さ方向を表す縦軸100から、粗さ計測のために基準長さl(110)だけ走査したときの粗さ曲線104が描かれている。このとき所定のカットオフ値をもちいて、うねり成分を除去している。この粗さ曲線104の平均線102から最も高い山頂(高さ106)までの高さYpと最も低い谷底(高さ108)までの深さYvとの和が、最大高さ(Ry)である。
The evaluation of the surface roughness will be briefly described with reference to FIGS. FIG. 3 illustrates the definition of the maximum surface roughness or the maximum height roughness [Rz (JIS B O601-2001) or Ry (JIS B O601-1994) or Rmax (JIS B O601-1982)]. . From the
この図からわかるように、1箇所でも際立って高い山や深い谷があると、大きな値になってしまい、一般に、測定値のばらつきが大きくなりやすいものである。 As can be seen from this figure, if there is a conspicuously high peak or deep valley even at one place, it becomes a large value, and in general, variations in measured values tend to increase.
図4は、算術平均粗さ[Ra(JIS B O601−2001)]の規定を図解するものである。同様に、粗さの高さ方向を表す縦軸100から、粗さ計測のために基準長さ(l)110だけ走査したときの粗さ曲線104が描かれている。このとき所定のカットオフ値をもちいて、うねり成分を除去している。この粗さ曲線104の平均線102から測定曲線104までの偏差の絶対値を合計し、平均した値が、算術平均粗さ(Ra)112である。
FIG. 4 illustrates the definition of arithmetic average roughness [Ra (JIS B O601-2001)]. Similarly, from the
この図からわかるように、例えば、1箇所際立って高い山や深い谷があっても、測定値に及ぼす影響が非常に小さくなり、安定した結果が得られやすいものである。 As can be seen from this figure, for example, even if there is a conspicuously high peak or deep valley, the influence on the measured value is very small, and a stable result is easily obtained.
図5(a)は、負荷長さ率tpの規定を図解するものである。粗さ曲線104を山頂線106に平行な切断レベル114で切断したときに得られる切断長さの和(負荷長さnp)の基準長さ(l)110に対する比を百分率で表したものが、負荷長さ率である。
FIG. 5A illustrates the definition of the load length rate tp. The ratio of the sum of the cutting lengths (load length np) obtained when cutting the
一般には、耐摩耗性や摺動性の評価に広く用いられている。 Generally, it is widely used for evaluation of wear resistance and slidability.
図5(b)は、負荷曲線BACの規定を図解するものである。上述の負荷長さ率tpの値を横軸118に、測定曲線の高さ(切断する高さ)の方向を縦軸にとってプロットしたものが、負荷曲線BACとなる(図5(b1))。図5(c)から(f)は、それぞれの粗さ曲線120、122、124、126から得られる負荷曲線BAC121、123、125、127を図解する。平均線から均等に山と谷が出ている粗さ曲線122の場合は、右肩下がりのグラフになりやすく(123)、平面から突起が突き出している粗さ曲線120の場合は、右肩に急に下がって後はなだらかに変化する(121)。また、平坦面から傷が入るような粗さ曲線126の場合は、なだらかに推移した後に急激に右肩下がりとなる(127)。このことから、パーティクルの発生を効果的に防止するためには、(f)のような粗さが好ましいとも考えられる。
FIG. 5B illustrates the definition of the load curve BAC. The load curve BAC is plotted with the value of the load length ratio tp on the horizontal axis 118 and the direction of the height (cutting height) of the measurement curve on the vertical axis (FIG. 5 (b1)). FIGS. 5 (c) to (f) illustrate
図6は、振幅分布曲線ADCの規定を図解するものである。粗さ曲線130の最も高い山頂と最も深い谷底との間を等間隔に分割し、2本の平行線内の領域に存在するデータの数nと全データの数Nとの比を横軸に、粗さ曲線の高さ方向を縦軸にとってプロットしたもの132が、振幅分布曲線ADCである(図6(a))。図6(b)から(d)は、種々の粗さ曲線130a、130b、130cに対するそれぞれの振幅分布曲線ADCを示している。それぞれの振幅分布曲線ADCのピーク位置134、136、138は、平均線とほぼ同じ、より高い、及びより低い位置にある。この図から、パーティクルの発生を効果的に防止するためには、(c)のような粗さが好ましいとも考えられる。尚、この振幅分布曲線ADCの横軸(nとNの比)を上から累積して表したものが、上記の負荷曲線BACに相当する。
FIG. 6 illustrates the definition of the amplitude distribution curve ADC. The highest peak and the deepest valley bottom of the
以上のように、一口に粗さといっても、種々の規定があり、それぞれ特徴を表しているので、適宜組み合わせて用いることが好ましい。 As described above, even if it is rough, there are various regulations, and each represents a characteristic.
上述のように、本発明によれば、エピタキシャルウェーハの製造にあたり、オートドーピングを有効に防ぎ、かつ、パーティクルの発生を十分に低減すると共に、シリコン単結晶基板の十分な強度を担保することができる。 As described above, according to the present invention, in the production of an epitaxial wafer, autodoping can be effectively prevented, the generation of particles can be sufficiently reduced, and sufficient strength of the silicon single crystal substrate can be ensured. .
以下に本発明の実施例について、図面に基づいてより詳しく説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below in more detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is used for the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.
気相成長用シリコン単結晶基板の製造方法について主に図1を用いて説明する。まず、ドーパントとして、約3×1019atoms/cm3の砒素が添加されたn型で直径125mm、主表面の面方位が(100)のシリコン単結晶基板10をラッピング処理済みの状態で準備する。スイッチング電源用パワーMOSFETに用いられるシリコンウェーハを製造するための基板に添加するドーパント濃度としては、1×1019〜1.9×1021atoms/cm3の範囲が好ましい。オン抵抗を十分に低くするためには1×1019atoms/cm3以上のドーパント濃度が必要であるが、砒素を1.9×1021atoms/cm3以上シリコン単結晶中に添加することはできないからである。
A method for producing a silicon single crystal substrate for vapor phase growth will be described mainly with reference to FIG. First, an n-type silicon
次に、準備したラッピング処理済みのシリコン単結晶基板10について、その側面を面取り加工して、主表面面取り部10aと外周部10cと裏面面取り部10bを形成する(図1及び7)。面取り部の形状は、必要に応じて、例えば図2に示すような弧状に形成することもできる。また、面取り加工は、ラッピング処理の前に行っても良い。
Next, the side surface of the prepared lapping-treated silicon
面取り加工した基板10に、さらに、加工歪を除去するための化学エッチング処理を施した後に、基板10をCVD装置で処理して、該基板10の裏面上および側面上に、オートドープを防止するための酸化膜のCVD膜11を形成する。本実施例で用いたCVD装置は連続処理型であり、投入された基板10が移動するにつれて、300〜500℃に加熱するとともに原料ガスを吹き付けて、基板10上に300〜12000nmの厚さのCVD膜11を形成する。
Further, after the chamfered
原料ガスとしてモノシラン(SiH4)を用い、酸素と反応させると、CVD膜11として二酸化珪素(SiO2)が成長する。本実施例で用いたCVD装置以外の型としては、横型、縦型、拡散炉型などがあり、0.1〜10Torrの減圧下、700〜900℃の温度で加熱しながら、CVD膜11として二酸化珪素(SiO2)が成長する。
When monosilane (SiH 4 ) is used as a source gas and reacted with oxygen, silicon dioxide (SiO 2 ) grows as the
面取り加工した基板10にCVD膜11を成長させると、原料ガスは基板10の裏面上のみならず、回り込んで面取り部の主表面側に達するので、CVD膜11は面取り部の主表面側10aにも回り込んで成長する。この状態が図1(a)に示されている。
When the
次に、CVD膜11を成長させたシリコン単結晶基板10をCVD装置から取り出し、CVD膜11のうち面取り部の主表面側10aに回り込んで成長した部分を、研磨機を用いて除去する。この状態が図1(b)に示されている。研磨は、図8に示すような研磨機50を用いて行うことができる。例えば、粒子直径が10〜60μmの酸化珪素でできた遊離砥粒を担持した研磨ドラム52を用いることができる。基板10をロアーチャック54にチャックし、ドラムカバー56中の研磨ドラム52に押し当てて研磨を行う。この時適切な研磨材を含む研磨液をスラリー58として供給する。ロアーチャック54で固定された基板10は、500〜900rpmで回転させられながら、研磨ドラムにそのCVD膜11が主表面上10aに回り込んで成長した部分等に押し当てられるのである。
Next, the silicon
このとき、固定砥粒の直径が9μmより大きいと、研磨後に、KOH等のアルカリ水溶液によりエッチングして歪みを除去することが好ましい。一方、固定砥粒の直径が3μmより小さいと研磨に長時間必要となり、実用的でない。また、基板10の回転数が500〜900rpmであれば、ウェーハ1枚あたり30〜300秒で研磨することができる。
At this time, if the diameter of the fixed abrasive is larger than 9 μm, it is preferable to remove the strain by polishing with an alkaline aqueous solution such as KOH after polishing. On the other hand, if the diameter of the fixed abrasive is smaller than 3 μm, it takes a long time for polishing, which is not practical. Moreover, if the rotation speed of the board |
最後に、CVD膜11のうち面取り部の主表面側10aに回り込んで成長した部分を除去したシリコン単結晶基板10について、その主表面をメカノケミカル法によって鏡面研磨し、気相成長用シリコン単結晶基板とする。
Finally, with respect to the silicon
このようにして得られた気相成長用シリコン単結晶基板に、ドーパントとして燐(P)を1×1016atoms/cm3の濃度で添加したエピタキシャル層12を6μmの厚さに気相成長すると、該エピタキシャル層12はシリコン単結晶基板10の主表面上および面取り部の主表面側10aに形成される。この状態が図1(c)に示されている。この気相成長用シリコン単結晶基板において、面取り部の主表面側10aに回り込んで成長したCVD膜は研磨により確実に除去されるので、問題となるノジュールは1枚も発生しない。また、積層欠陥やスリップなどの加工歪みが原因となる欠陥は発生しない。さらに、その他の面取り部10b,10cと裏面上にはCVD膜が確実に残されるので、オートドープの発生を実質的に防止することができる。一方、面取り部の主表面側10aに回り込んで成長したCVD膜を除去しないで気相成長すると、主表面側10aにノジュールが発生してしまう。
When the
他の実施例として、側面が弧状に形成されたシリコン単結晶基板10について、該側面の主表面側、すなわち主表面側から見える側面部に回り込んで成長したCVD膜をテープ研磨により除去する場合を図2に示した。この場合にも、側面の主表面側10dに回り込んで成長したCVD膜11(図2(a))は、研磨により確実に除去される(図2(b))ので、エピタキシャル層12を気相成長させてもノジュールが発生しない上、オートドープの発生を実質的に防止することもできる(図2(c))。
As another example, for a silicon
図7を参照しつつ、面取り部等の鏡面加工について更に説明する。図7(a)は、鏡面加工前の状態を示している。図7(b)は、面取り部10aのみが研磨によりCVD膜11が除去され、鏡面加工された状態を示している。図7(c)は、面取り部10a及び外周側面10cが研磨によりCVD膜11が除去され、鏡面加工された状態を示している。図7(d)は、面取り部10a、外周側面10c、裏面側の面取り部10bが研磨によりCVD膜11が除去され、鏡面加工された状態を示している。
With reference to FIG. 7, the mirror finishing of the chamfered portion and the like will be further described. FIG. 7A shows a state before mirror finishing. FIG. 7B shows a state where only the chamfered
CVD膜11は、オートドーピングを有効に防ぐことができるため、維持した方が好ましいが、エピタキシャル層の周縁部でのクラウニング等を防ぐために、少なくとも、鏡面側の面取り部10aのものを除去する。更に、外周側面10cのCVD膜11も除去し、外周側面10cを鏡面に形成することがエピタキシャル成長の条件によっては、より好ましい。オートドーピングにとって、CVD膜11除去はマイナスに作用するが、オートドーピングよりもパーティクル発生の弊害の方が大きい場合があるからである。更に、裏側の面取り部10bのCVD膜11を除去することは、あまり好ましくない。オートドーピングの弊害が大きくなるからである。
The
図9から15は、実際に鏡面側の面取り部10a及び外周側面10cを鏡面に形成したシリコン単結晶基板10及びその評価結果を示す。図9は、シリコン単結晶基板10の断面を示す。シリコン基板の厚みは、約520μmで、鏡面側の面取りはその周端から約100〜500μmのところを、約10から30度の角度で行った。裏面側の面取りはその周端から約100〜500μmのところを、約10から30度の角度で行った。尚、面取り部10a及び10bの面は約100から500μmの半径のアール形状となっていた。
9 to 15 show the silicon
図10に比較例として、従来からの滑面に仕上げたものの、測定した粗さ曲線を示す。図10(a)及び(b)は、それぞれ面取り部10a及び10cの面の粗さ曲線を示す。このときの最大高さRmax(Rzに相当)は、0.621μm及び0.466μmであった。また、算術平均粗さRaは、0.077μm及び0.058μmであった。
As a comparative example, FIG. 10 shows a measured roughness curve of a conventional smooth surface. 10A and 10B show the roughness curves of the surfaces of the chamfered
図11に実施例として、本発明による鏡面に仕上げたものの、測定した粗さ曲線を示す。図11(a)及び(b)は、それぞれ面取り部10a及び10cの面の粗さ曲線を示す。このときの最大高さRmax(Rzに相当)は、0.243μm及び0.239μmであった。また、算術平均粗さRaは、0.0069μm及び0.0068μmであった。また、このときの振幅分布曲線ADCは、図11(a)(b)に示している。それぞれの振幅分布曲線ADCのピーク位置は、平均線より高くなっていた。
FIG. 11 shows, as an example, a measured roughness curve of a mirror finished according to the present invention. FIGS. 11A and 11B show roughness curves of the surfaces of the chamfered
次に上記の実施例及び比較例のシリコン単結晶基板から発生するパーティクルの分布及び量を調べた結果をそれぞれ図12及び13並びに14及び15に示す。実施例にかかるシリコン単結晶基板からは、粒径が0.1μm以上のパーティクルの発生がほとんどなかった。一方、比較例のシリコン単結晶基板からは、相当量のパーティクル(粒径が0.1μm以上)が発生し、その相対比は、約1対5であった。この図からわかるように、明らかに本実施例の方がカウント可能なパーティクルの量が少ないことがわかる。 Next, the results of examining the distribution and amount of particles generated from the silicon single crystal substrates of the above examples and comparative examples are shown in FIGS. From the silicon single crystal substrate according to the example, almost no particles having a particle diameter of 0.1 μm or more were generated. On the other hand, a considerable amount of particles (particle size of 0.1 μm or more) were generated from the silicon single crystal substrate of the comparative example, and the relative ratio thereof was about 1: 5. As can be seen from this figure, it is apparent that the amount of particles that can be counted is smaller in this embodiment.
所定の強度指標で比べた場合、実施例のシリコン単結晶基板は、比較例に比べ、1.3倍の強度になった。 When compared with a predetermined strength index, the silicon single crystal substrate of the example was 1.3 times stronger than the comparative example.
以上、本発明者がなした発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定はされず、本発明の要旨を変更しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, although the embodiment of the invention made by the present inventor has been described, the present invention is not limited to such an embodiment, and it goes without saying that various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Nor.
10 シリコン単結晶基板
10a 主表面面取り部
10b 裏面面取り部
10c 外周側面
11 CVD膜
12 エピタキシャル層
50 研磨装置
DESCRIPTION OF
Claims (8)
該ウェーハは、シリコン単結晶基板からなり、
該シリコン単結晶基板の外周側面と前記主鏡面及び裏面の間に面取り部をそれぞれ備え、
少なくとも前記裏面及び裏面側の面取り部にCVD膜を成長させる工程を施した後に、
主鏡面側の面取り部に回り込んだCVD膜を機械的に除去し、最大高さ粗さ(Rz)が0.3μm以下の鏡面に仕上げたことを特徴とするエピタキシャル成長用半導体ウェーハ。 In a semiconductor wafer for epitaxial growth having a main mirror surface and a back surface,
The wafer consists of a silicon single crystal substrate,
A chamfered portion is provided between the outer peripheral side surface of the silicon single crystal substrate and the main mirror surface and the back surface, respectively.
After performing a step of growing a CVD film on at least the back surface and the chamfered portion on the back surface side,
A semiconductor wafer for epitaxial growth, characterized in that a CVD film that wraps around a chamfered portion on the main mirror surface side is mechanically removed and finished to a mirror surface having a maximum height roughness (Rz) of 0.3 μm or less.
算術平均粗さ(Ra)が0.01μm以下であり、
粗さの振幅分布曲線のピークが、平均線より上にあることを特徴とする請求項1又は2記載のエピタキシャル成長用半導体ウェーハ。 The mirror finish of the chamfered portion on the main mirror surface side is a maximum height roughness (Rz) of 0.3 μm or less,
Arithmetic mean roughness (Ra) is 0.01 μm or less,
3. The semiconductor wafer for epitaxial growth according to claim 1, wherein the peak of the roughness amplitude distribution curve is above the average line.
算術平均粗さ(Ra)が0.01μm以下であり、
粗さの振幅分布曲線のピークが、平均線より上にあることを特徴とする請求項2記載のエピタキシャル成長用半導体ウェーハ。 The mirror finish of the outer peripheral side surface is a maximum height roughness (Rz) of 0.3 μm or less,
Arithmetic mean roughness (Ra) is 0.01 μm or less,
3. The semiconductor wafer for epitaxial growth according to claim 2, wherein the peak of the amplitude distribution curve of the roughness is above the average line.
該ウェーハは、シリコン単結晶基板からなり、
該シリコン単結晶基板の外周側面と前記主鏡面及び裏面の間に面取り部を形成する工程と、
少なくとも前記裏面及び裏面側の面取り部にCVD膜を成長させる工程と、
主鏡面側の面取り部に回り込んだCVD膜を機械的に除去する工程と、
前記面取り部を最大高さ粗さ(Rz)が0.3μm以下の鏡面に仕上げる工程とを含むことを特徴とするエピタキシャル成長用半導体ウェーハの製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor wafer for epitaxial growth having a main mirror surface and a back surface,
The wafer consists of a silicon single crystal substrate,
Forming a chamfer between the outer peripheral side surface of the silicon single crystal substrate and the main mirror surface and the back surface;
Growing a CVD film on at least the back surface and the chamfered portion on the back surface side; and
A step of mechanically removing the CVD film that has wrapped around the chamfered portion on the primary mirror side;
And a step of finishing the chamfered portion to a mirror surface having a maximum height roughness (Rz) of 0.3 μm or less.
前記外周側面のCVD膜除去表面を最大高さ粗さ(Rz)が0.3μm以下の鏡面に仕上げる工程とを含むことを特徴とする請求項5記載のエピタキシャル成長用半導体ウェーハの製造方法。 Furthermore, the step of mechanically removing the CVD film that wraps around the outer peripheral side surface;
6. The method for producing a semiconductor wafer for epitaxial growth according to claim 5, further comprising a step of finishing the CVD film removal surface on the outer peripheral side surface into a mirror surface having a maximum height roughness (Rz) of 0.3 [mu] m or less.
算術平均粗さ(Ra)が0.01μm以下であり、
粗さの振幅分布曲線のピークが、平均線より上にあることを特徴とする請求項5又は6記載のエピタキシャル成長用半導体ウェーハの製造方法。 The mirror finish of the chamfered portion on the main mirror surface side is a maximum height roughness (Rz) of 0.3 μm or less,
Arithmetic mean roughness (Ra) is 0.01 μm or less,
7. The method for producing a semiconductor wafer for epitaxial growth according to claim 5, wherein the peak of the roughness amplitude distribution curve is above the average line.
算術平均粗さ(Ra)が0.01μm以下であり、
粗さの振幅分布曲線のピークが、平均線より上にあることを特徴とする請求項6記載のエピタキシャル成長用半導体ウェーハの製造方法。 The mirror finish of the outer peripheral side surface is a maximum height roughness (Rz) of 0.3 μm or less,
Arithmetic mean roughness (Ra) is 0.01 μm or less,
7. The method for producing a semiconductor wafer for epitaxial growth according to claim 6, wherein the peak of the amplitude distribution curve of the roughness is above the average line.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007254100A JP2008109125A (en) | 2006-09-29 | 2007-09-28 | Silicon single-crystal substrate, and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006270065 | 2006-09-29 | ||
JP2007254100A JP2008109125A (en) | 2006-09-29 | 2007-09-28 | Silicon single-crystal substrate, and its manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008109125A true JP2008109125A (en) | 2008-05-08 |
Family
ID=39442179
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007254100A Pending JP2008109125A (en) | 2006-09-29 | 2007-09-28 | Silicon single-crystal substrate, and its manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008109125A (en) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010269962A (en) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | Substrate for growth of single crystal diamond layer and method for producing single crystal diamond substrate |
JP2014179160A (en) * | 2012-09-28 | 2014-09-25 | Hoya Corp | Glass substrate for magnetic disk, magnetic disk, and method for manufacturing glass substrate for magnetic disk |
CN106158776A (en) * | 2015-04-17 | 2016-11-23 | 上海申和热磁电子有限公司 | The seal coat structure of composite back without trimming and manufacture method thereof for silicon chip |
CN106158769A (en) * | 2015-04-17 | 2016-11-23 | 上海申和热磁电子有限公司 | Seal coat structure and manufacture method thereof is carried on the back for the LTO without trimming of silicon chip |
CN106158770A (en) * | 2015-04-17 | 2016-11-23 | 上海申和热磁电子有限公司 | For silicon chip without trimming super back of the body seal coat structure and manufacture method thereof |
CN106158771A (en) * | 2015-04-17 | 2016-11-23 | 上海申和热磁电子有限公司 | Trimming super back of the body seal coat structure and manufacture method thereof is had for silicon chip |
CN106158768A (en) * | 2015-04-17 | 2016-11-23 | 上海申和热磁电子有限公司 | Trimming composite back seal coat structure and manufacture method thereof is had for silicon chip |
JP2018011080A (en) * | 2017-09-26 | 2018-01-18 | 日亜化学工業株式会社 | Method for manufacturing optical member, method for manufacturing semiconductor laser device, and semiconductor laser device |
JP2019117857A (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-18 | 株式会社Sumco | Manufacturing method of epitaxial silicon wafer and epitaxial silicon wafer |
US10581219B2 (en) | 2015-07-29 | 2020-03-03 | Nichia Corporation | Semiconductor laser device |
CN111128784A (en) * | 2019-12-31 | 2020-05-08 | 杭州中欣晶圆半导体股份有限公司 | Method for measuring compactness of silicon dioxide film |
CN112233968A (en) * | 2020-10-19 | 2021-01-15 | 绍兴同芯成集成电路有限公司 | Processing technology for side wall and back surface plugging protective layer of wafer |
WO2022137727A1 (en) * | 2020-12-21 | 2022-06-30 | Jx金属株式会社 | Indium phosphide substrate, method for manufacturing indium phosphide substrate, and semiconductor epitaxial wafer |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62128520A (en) * | 1985-11-29 | 1987-06-10 | Kyushu Denshi Kinzoku Kk | Semiconductor wafer and manufacture thereof |
JPH07235534A (en) * | 1994-02-24 | 1995-09-05 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Manufacture of silicon wafer |
-
2007
- 2007-09-28 JP JP2007254100A patent/JP2008109125A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62128520A (en) * | 1985-11-29 | 1987-06-10 | Kyushu Denshi Kinzoku Kk | Semiconductor wafer and manufacture thereof |
JPH07235534A (en) * | 1994-02-24 | 1995-09-05 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Manufacture of silicon wafer |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9076653B2 (en) | 2009-05-20 | 2015-07-07 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Substrate for growing single crystal diamond layer and method for producing single crystal diamond substrate |
JP2010269962A (en) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | Substrate for growth of single crystal diamond layer and method for producing single crystal diamond substrate |
JP2014179160A (en) * | 2012-09-28 | 2014-09-25 | Hoya Corp | Glass substrate for magnetic disk, magnetic disk, and method for manufacturing glass substrate for magnetic disk |
CN106158776A (en) * | 2015-04-17 | 2016-11-23 | 上海申和热磁电子有限公司 | The seal coat structure of composite back without trimming and manufacture method thereof for silicon chip |
CN106158769A (en) * | 2015-04-17 | 2016-11-23 | 上海申和热磁电子有限公司 | Seal coat structure and manufacture method thereof is carried on the back for the LTO without trimming of silicon chip |
CN106158770A (en) * | 2015-04-17 | 2016-11-23 | 上海申和热磁电子有限公司 | For silicon chip without trimming super back of the body seal coat structure and manufacture method thereof |
CN106158771A (en) * | 2015-04-17 | 2016-11-23 | 上海申和热磁电子有限公司 | Trimming super back of the body seal coat structure and manufacture method thereof is had for silicon chip |
CN106158768A (en) * | 2015-04-17 | 2016-11-23 | 上海申和热磁电子有限公司 | Trimming composite back seal coat structure and manufacture method thereof is had for silicon chip |
US10581219B2 (en) | 2015-07-29 | 2020-03-03 | Nichia Corporation | Semiconductor laser device |
JP2018011080A (en) * | 2017-09-26 | 2018-01-18 | 日亜化学工業株式会社 | Method for manufacturing optical member, method for manufacturing semiconductor laser device, and semiconductor laser device |
JP2019117857A (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-18 | 株式会社Sumco | Manufacturing method of epitaxial silicon wafer and epitaxial silicon wafer |
CN111128784A (en) * | 2019-12-31 | 2020-05-08 | 杭州中欣晶圆半导体股份有限公司 | Method for measuring compactness of silicon dioxide film |
CN111128784B (en) * | 2019-12-31 | 2022-06-24 | 杭州中欣晶圆半导体股份有限公司 | Method for measuring compactness of silicon dioxide film |
CN112233968A (en) * | 2020-10-19 | 2021-01-15 | 绍兴同芯成集成电路有限公司 | Processing technology for side wall and back surface plugging protective layer of wafer |
WO2022137727A1 (en) * | 2020-12-21 | 2022-06-30 | Jx金属株式会社 | Indium phosphide substrate, method for manufacturing indium phosphide substrate, and semiconductor epitaxial wafer |
JP2022098256A (en) * | 2020-12-21 | 2022-07-01 | Jx金属株式会社 | Indium phosphide substrate, method for manufacturing the same, and semiconductor epitaxial wafer |
JP7166323B2 (en) | 2020-12-21 | 2022-11-07 | Jx金属株式会社 | Indium phosphide substrate, method for producing indium phosphide substrate, and semiconductor epitaxial wafer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2008109125A (en) | Silicon single-crystal substrate, and its manufacturing method | |
US8241423B2 (en) | Silicon single crystal substrate and manufacture thereof | |
KR101369577B1 (en) | Silicon carbide epitaxial wafer and manufacturing method therefor | |
KR100829878B1 (en) | Method for producing epitaxially coated silicon wafers | |
KR100808930B1 (en) | Method for producing epitaxially coated silicon wafers | |
KR100829879B1 (en) | Method for producing epitaxially coated silicon wafers | |
KR101659380B1 (en) | Method of producing epitaxial silicon wafer and epitaxial silicon wafer | |
EP2514857A1 (en) | SiC EPITAXIAL WAFER AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME | |
KR101088953B1 (en) | Epitaxially coated silicon wafer with ?110? orientation and method for producing it | |
JP2007204286A (en) | Method for manufacturing epitaxial wafer | |
JP2003249466A (en) | Silicon semiconductor wafer, and method for producing a number of semiconductor wafers and use thereof | |
SG192665A1 (en) | Method for producing silicon wafer | |
JP5273150B2 (en) | Manufacturing method of silicon epitaxial wafer | |
WO2016170721A1 (en) | Method for manufacturing epitaxial wafer | |
US6965149B2 (en) | Epitaxial semiconductor wafer and a manufacturing method thereof | |
JP2012174935A (en) | Method of manufacturing epitaxial wafer | |
JP2010171330A (en) | Method of manufacturing epitaxial wafer, defect removing method, and the epitaxial wafer | |
US20030041798A1 (en) | Coated silicon wafer and process for its production | |
WO2011007494A1 (en) | Method for manufacturing semiconductor epitaxial wafer, and semiconductor epitaxial wafer | |
JPH09266212A (en) | Silicon wafer | |
JP7457486B2 (en) | Method for manufacturing epitaxial wafer | |
JP2010021441A (en) | Epitaxial substrate wafer | |
JP2023113512A (en) | Epitaxial wafer manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20100824 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110818 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110823 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111021 |
|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20120117 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |