JP2933050B2 - Semiconductor substrate and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Semiconductor substrate and method of manufacturing semiconductor device

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JP2933050B2
JP2933050B2 JP3561297A JP3561297A JP2933050B2 JP 2933050 B2 JP2933050 B2 JP 2933050B2 JP 3561297 A JP3561297 A JP 3561297A JP 3561297 A JP3561297 A JP 3561297A JP 2933050 B2 JP2933050 B2 JP 2933050B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基体の表面平滑
方法、及び高不純物濃度領域と低不純物濃度領域とを有
するウエハ状の半導体基体及び半導体装置の製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for smoothing a surface of a semiconductor substrate, and a method for manufacturing a wafer-like semiconductor substrate having a high impurity concentration region and a low impurity concentration region, and a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】高不純物濃度領域と低不純物濃度領域と
を有する半導体ウエハ(薄板状の半導体基体又は基板)
を得る時には、まず、インゴットから図1(A)に示す
ような例えばN型の比較的低不純物濃度(第1の不純物
濃度)の第1の半導体ウエハ1aを切り出す。
2. Description of the Related Art A semiconductor wafer having a high impurity concentration region and a low impurity concentration region (a thin semiconductor substrate or substrate)
First, a first semiconductor wafer 1a having a relatively low impurity concentration (first impurity concentration) of, for example, N type as shown in FIG. 1A is cut out from the ingot.

【0003】次に、第1の半導体ウエハ1aの両主面か
らN型不純物を熱拡散で導入して図1(B)に示すよう
に半導体ウエハの厚さ方向における中央に第1の不純物
濃度の領域2を残存させ、この両側に第1の不純物濃度
よりも高い第2の不純物濃度を有するN+ 型の第1及び
第2の拡散領域3a、3bを形成して第2の半導体ウエ
ハ1bを得る。
Next, an N-type impurity is introduced by thermal diffusion from both main surfaces of the first semiconductor wafer 1a, and the first impurity concentration is located at the center in the thickness direction of the semiconductor wafer as shown in FIG. Region 2 and N + -type first and second diffusion regions 3a and 3b having a second impurity concentration higher than the first impurity concentration are formed on both sides of the second semiconductor wafer 1b. Get.

【0004】次に、図1(B)の第2の半導体ウエハ1
bの厚さが約1/2 になるように第2の半導体ウエハ1b
をこの一方の主面側から研削して第1の拡散領域3aの
全部及び第1の不純物濃度の領域2の一部を除去し、図
1(C)に示す第2の不純物濃度を有する第2の拡散領
域3bと第1の不純物濃度の領域2aとから成る第3の
半導体ウエハ1cを得る。図1(C)に示す第3の半導
体ウエハ1cを得るための研削は周知の平面研削機(平
面研摩機)によって行うので、半導体ウエハの表面の研
摩が同時に達成され、インゴットから切り出したままの
第1の半導体ウエハ1aの表面よりは平滑性の良い表面
が得られる。従って、図1(B)の第2の半導体ウエハ
1bを図1(C)の第3の半導体ウエハ1cに研削する
工程を第1次研摩工程と呼ぶこともできる。しかし、平
面研削機で研削したままの状態では十分な平滑性を有さ
ない。そこで、図1(C)の第3の半導体ウエハ1cの
上面を研だく材を含侵させたクロス等で2次研摩し、鏡
面仕上げ(ミラーポリッシュ仕上げ)する。これによ
り、第1次研摩で除去しきれなかった半導体ウエハ1c
の主面の凹凸やダメージを除去する。
Next, a second semiconductor wafer 1 shown in FIG.
b so that the thickness of the second semiconductor wafer 1b becomes approximately 1/2.
Is ground from one main surface side to remove all of the first diffusion region 3a and a part of the region 2 with the first impurity concentration, and the second diffusion region 3a having the second impurity concentration shown in FIG. A third semiconductor wafer 1c comprising two diffusion regions 3b and a first impurity concentration region 2a is obtained. Since the grinding for obtaining the third semiconductor wafer 1c shown in FIG. 1C is performed by a well-known surface grinding machine (plane grinding machine), the grinding of the surface of the semiconductor wafer is simultaneously achieved, and the semiconductor wafer is cut out from the ingot. A surface having better smoothness than the surface of the first semiconductor wafer 1a is obtained. Therefore, the step of grinding the second semiconductor wafer 1b in FIG. 1B into the third semiconductor wafer 1c in FIG. 1C can be referred to as a first polishing step. However, it does not have sufficient smoothness while being ground by a surface grinder. Therefore, the upper surface of the third semiconductor wafer 1c in FIG. 1C is secondly polished with a cloth or the like impregnated with a sharpening material and mirror-polished (mirror polished). As a result, the semiconductor wafer 1c that could not be removed by the first polishing
To remove irregularities and damage on the main surface.

【0005】半導体装置を製造する際には、図1(C)
の第1の不純物濃度の領域2aに例えばP型のベース領
域とN型のエミッタ領域とを形成してバイポーラトラン
ジスタを得るか、又はP型のチャネル領域とN型のソー
ス領域とゲート絶縁膜等を形成した電界効果トランジス
タを得る。
In manufacturing a semiconductor device, FIG.
For example, a P-type base region and an N-type emitter region are formed in the first impurity concentration region 2a to obtain a bipolar transistor, or a P-type channel region, an N-type source region, a gate insulating film, etc. Is obtained.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、第2次研摩
(ミラーポリッシュ工程)には、微小な研だく材を用い
て半導体ウエハ表面のダメージ発生を防止して研摩する
必要があるため、研摩時間が長時間になるのみでなく、
手間がかかり、生産コストの上昇を招いた。従って、も
し、この第2次研摩を省略できれば、半導体ウエハの生
産工程ひいては半導体装置の生産工程が簡単化され、生
産性を向上させることができる。しかしながら、第1次
研摩のみを行ったウエハの表面は、凹凸が比較的大きい
ため、第1次研摩のみの半導体ウエハを使用し、例えば
ウエハ表面に酸化膜を形成し、これを周知のフォトリソ
グラフィー(光食刻)工程でパターニングすると凹凸が
妨害してフォトマスクとウエハの相対的な位置合せが良
好に行えないことがある。即ち、このようなフォトマス
クとウエハの相対的な位置合せは、周知のマスクアライ
メント装置を使用するのが一般的である。このとき、ウ
エハの上面に形成された酸化膜の一部を所定の形状に除
去して凹部を形成し、これをフォトマスクに対するウエ
ハの相対的な位置合せ用の標識とすることがある。この
標識の位置検出は、標識とその周辺の酸化膜をレーザ光
線で走査して、そのレーザ光線のウエハからの反射角度
の違いから標識を識別する方法によって行われる。つま
り、標識が形成された部分は、標識の形成されていない
部分の酸化膜表面よりも所定の傾斜で窪んでいる。この
ため、酸化膜表面に対して略垂直方向からレーザ光線を
投射して光走査すれば、標識の形成されていない部分で
は、レーザ光線が酸化膜表面から略垂直方向に反射する
が、標識の周部では酸化膜が傾斜しているので、この部
分に当ったレーザ光線は酸化膜表面に対して所定の角度
を有して反射する。従って、この所定の角度で反射した
レーザ光線の反射光量を測定すれば、標識の位置検出が
可能である。しかしながら、ウエハの表面が十分に平滑
化されていないと、ウエハの表面に形成された酸化膜の
表面も凹凸を有し、レーザ光線の走査の際に、標識の周
部以外の酸化膜上面でレーザ光線が乱反射して標識の正
確な検出が不可能になる。また、第1次研摩のみを行っ
たウエハの表面には、マイクロクラックが存在するダメ
ージ層が生じているため、この層に半導体素子を形成す
ると、素子の電気的特性が良好に得られない。よって、
第2次研摩を省くことが不可能であった。
In the second polishing (mirror polishing step), it is necessary to use a fine polishing material to prevent damage to the surface of the semiconductor wafer and perform polishing. Not only for a long time,
It took time and increased production costs. Therefore, if the second polishing can be omitted, the production process of the semiconductor wafer and the production process of the semiconductor device can be simplified, and the productivity can be improved. However, since the surface of the wafer subjected to only the first polishing has relatively large irregularities, a semiconductor wafer subjected to only the first polishing is used, for example, an oxide film is formed on the surface of the wafer, and the oxide film is formed by known photolithography. When patterning is performed in the (light etching) step, unevenness may be disturbed, and the relative alignment between the photomask and the wafer may not be properly performed. That is, such a relative alignment between the photomask and the wafer is generally performed using a well-known mask alignment apparatus. At this time, a part of the oxide film formed on the upper surface of the wafer may be removed into a predetermined shape to form a concave portion, and this may be used as a mark for relative alignment of the wafer with respect to the photomask. The position of the marker is detected by a method of scanning the marker and an oxide film around the marker with a laser beam, and identifying the marker based on a difference in the angle of reflection of the laser beam from the wafer. That is, the portion where the sign is formed is recessed at a predetermined inclination from the surface of the oxide film where the sign is not formed. Therefore, if a laser beam is projected from the direction substantially perpendicular to the surface of the oxide film and optical scanning is performed, the laser beam is reflected from the surface of the oxide film in a direction substantially perpendicular to the portion where no mark is formed. Since the oxide film is inclined in the peripheral portion, the laser beam hitting this portion is reflected at a predetermined angle with respect to the oxide film surface. Therefore, the position of the marker can be detected by measuring the amount of reflected laser light reflected at the predetermined angle. However, if the surface of the wafer is not sufficiently smooth, the surface of the oxide film formed on the surface of the wafer also has irregularities, and when scanning with a laser beam, the surface of the oxide film other than the peripheral portion of the sign is exposed. The irregular reflection of the laser beam makes accurate detection of the sign impossible. In addition, since a damaged layer having microcracks is formed on the surface of the wafer subjected to only the first polishing, when a semiconductor element is formed on this layer, good electrical characteristics of the element cannot be obtained. Therefore,
It was impossible to omit the second polishing.

【0007】そこで、本発明の目的は、機械的な鏡面仕
上げ工程を含まないで半導体基体を平滑化する方法、及
び半導体基体及び半導体装置を製造する方法を提供する
ことにある。
It is an object of the present invention to provide a method for smoothing a semiconductor substrate without including a mechanical mirror finishing step, and a method for manufacturing a semiconductor substrate and a semiconductor device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、表面が平滑化された第1の不純物濃度を有
する第1の半導体領域と前記第1の不純物濃度よりも高
い第2の不純物濃度を有する第2の半導体領域とから成
るウエハ状の半導体基体を製造する方法であって、全領
域が前記第1の不純物濃度を有している半導体領域から
成る第1の半導体ウエハを用意する工程と、前記第1の
半導体ウエハの一方及び他方の主面から前記第1の半導
体ウエハの導電型と同一の導電型を得るための不純物を
熱拡散させて前記第1の不純物濃度を有する領域の両側
に前記第2の不純物濃度を有する第1及び第2の不純物
拡散領域が配置された構成の第2の半導体ウエハを得る
工程と、前記第2の半導体ウエハにおける前記第1の不
純物拡散領域及び前記第1の不純物濃度を有する領域の
一部を研削し、この研削と同時又は別の工程で前記第1
の不純物濃度を有する領域の表面を微細な凹凸が残存す
るように研摩して第3の半導体ウエハを得る工程と、前
記第3の半導体ウエハの研摩された表面に熱酸化によっ
て半導体の酸化膜を形成する工程と、前記酸化膜をエッ
チングによって除去して表面が平滑化された前記第1の
半導体領域を得る工程とを備えていることを特徴とする
半導体基体の製造方法に係わるものである。また、請求
及びに示すように、半導体装置の製造にも請求項
1の技術を適用することができる。
In order to achieve the above object, the present invention has a first impurity concentration with a smooth surface.
A first semiconductor region to be formed and a first impurity concentration higher than the first impurity concentration.
A second semiconductor region having a second impurity concentration.
A method of manufacturing a wafer-shaped semiconductor substrate, comprising:
From the semiconductor region where the region has the first impurity concentration
Providing a first semiconductor wafer comprising:
The first semiconductor from one and the other main surface of the semiconductor wafer;
Impurities to obtain the same conductivity type as the body wafer
Both sides of the region having the first impurity concentration by thermal diffusion
First and second impurities having the second impurity concentration
Obtaining a second semiconductor wafer having a configuration in which diffusion regions are arranged
And the first semiconductor wafer in the second semiconductor wafer.
A pure diffusion region and a region having the first impurity concentration
Grind a part, and at the same time as this grinding or in another process,
Fine irregularities remain on the surface of the region having the impurity concentration of
Polishing to obtain a third semiconductor wafer,
The polished surface of the third semiconductor wafer is thermally oxidized.
Forming a semiconductor oxide film by etching, and etching the oxide film.
The first surface, the surface of which is smoothed by removing
And a step of obtaining a semiconductor region . Further, as described in claims 2 and 3 , the technology of claim 1 can be applied to the manufacture of a semiconductor device.

【0009】[0009]

【発明の作用及び効果】各請求項の発明によれば、半導
体基体又は半導体ウエハの表面の微細な凹凸を研摩によ
る鑑面仕上げ工程を伴なわないで除去して平滑すること
ができ、生産性が向上する。また、請求項の発明によ
れば、第1及び第2の不純物濃度の領域から成り、第1
の不純物濃度の領域の表面が平滑された半導体基体(半
導体ウエハ)を容易に得ることができる。また、請求項
及びの発明によれば、第1及び第2の不純物濃度の
領域を有する半導体装置を容易に得ることができる。
According to the present invention, fine irregularities on the surface of a semiconductor substrate or a semiconductor wafer can be removed and smoothed without a polishing step by polishing. Is improved. Further, according to the first aspect of the present invention, the first and second impurity concentration regions are provided.
It is possible to easily obtain a semiconductor substrate (semiconductor wafer) in which the surface of the region having the impurity concentration is smoothed. Claims
According to the inventions of 2 and 3 , a semiconductor device having regions of the first and second impurity concentrations can be easily obtained.

【0010】[0010]

【実施例】次に、図2〜図5を参照して本発明の一実施
例に係わる半導体ウエハ及び半導体装置の製造方法を説
明する。まず、図2(A)に示すように、シリコンイン
ゴット(シリコン融液から成長した単結晶のシリコンの
塊)から平板状に切り出された第1の半導体ウエハ11
aを用意する。インゴットからのウエハ11の切り出し
(スライシング)は周知のスライシングマシンを使用し
て行われる。図2(A)のウエハ11aは表面にスライ
シングによって生じた比較的大きな凹凸面(粗面)を有
する非鏡面のウエハであり、その厚さは約500μmで
ある。なお、本実施例のウエハ11aはN型の不純物
(例えばリン)が第1の不純物濃度(例えば4×1013
cm-3)に導入されたN型半導体から成る。また、ウエ
ハ11aの表面の凹部の深さ即ち凸部の高さは約900
0オングストロ−ム(0.9μm)である。
Next, a method of manufacturing a semiconductor wafer and a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 2A, a first semiconductor wafer 11 cut into a flat plate shape from a silicon ingot (a mass of single crystal silicon grown from a silicon melt).
Prepare a. Cutting (slicing) of the wafer 11 from the ingot is performed using a known slicing machine. The wafer 11a in FIG. 2A is a non-mirror wafer having a relatively large uneven surface (rough surface) generated by slicing on the surface, and has a thickness of about 500 μm. Note that the wafer 11a of this embodiment has an N-type impurity (for example, phosphorus) having a first impurity concentration (for example, 4 × 10 13).
cm −3 ). The depth of the concave portion on the surface of the wafer 11a, that is, the height of the convex portion is about 900.
0 Å (0.9 μm).

【0011】次に、図2(A)のウエハ11aの両主面
にN型の不純物として例えばリンを周知の熱拡散方法に
よって導入し、図2(B)に示すようにその中央部に第
1の不純物濃度のN型半導体領域12を残存させ、この
両側に第1の不純物濃度よりも高い第2の不純物濃度
(例えば3×1020cm-3)の第1及び第2の不純物拡
散領域としてのN+ 型半導体領域13a、13bが形成
された第2の半導体ウエハ11bを得る。N型半導体領
域12の厚さは約180μmであり、第1及び第2のN
+ 型半導体領域13a、13bの厚さはそれぞれ約16
0μmである。
Next, for example, phosphorus is introduced as an N-type impurity into both main surfaces of the wafer 11a in FIG. 2A by a well-known thermal diffusion method, and as shown in FIG. The first and second impurity diffusion regions having a second impurity concentration (for example, 3 × 10 20 cm −3 ) higher than the first impurity concentration on both sides of the N-type semiconductor region 12 having an impurity concentration of 1 are left. A second semiconductor wafer 11b on which N + type semiconductor regions 13a and 13b are formed. The thickness of the N-type semiconductor region 12 is about 180 μm, and the first and second N
The thickness of each of the + type semiconductor regions 13a and 13b is about 16
0 μm.

【0012】次に、第2の半導体ウエハ11bの第1の
+ 型半導体領域13aが形成された一方の主面側から
研摩を開始して、第1のN+ 型半導体領域13aの全部
とN型半導体領域12の約半分を除去して図2(C)に
示す第3の半導体ウエハ11cを得る。図2(C)の第
3の半導体ウエハ11cは、N型半導体領域12の残存
部分から成る第1の不純物濃度のN型半導体領域12a
と第2の不純物濃度のN+ 型半導体領域13bとから成
る。N型半導体領域12aの厚さは約90μmであり、
+ 型半導体領域13bの厚さが約160μmであるの
で、第3の半導体ウエハ11c全体の厚さは約250μ
mである。第3の半導体ウエハ11cを得るための研摩
は周知の平面研削機(研削工具を回転させて工作物の表
面を削る装置)によって行う。このため、研摩されたN
型半導体領域12aの露出面は、図2(A)(B)の半
導体ウエハ11a、11bの表面よりも凹凸が少ない面
となっているものの、ミラー面又は平滑面と呼べるもの
ではなく、微少の凹凸やマイクロクラックが残存する粗
面である。なお、研削後のウエハ11cの表面の凹部の
深さ即ち凸部の高さは約1600オングストロ−ム
(0.16μm)である。
Next, polishing is started from one main surface of the second semiconductor wafer 11b where the first N + type semiconductor region 13a is formed, and the entire first N + type semiconductor region 13a is removed. About half of the N-type semiconductor region 12 is removed to obtain a third semiconductor wafer 11c shown in FIG. The third semiconductor wafer 11c shown in FIG. 2C has an N-type semiconductor region 12a having a first impurity concentration and a remaining portion of the N-type semiconductor region 12.
And an N + type semiconductor region 13b having a second impurity concentration. The thickness of the N-type semiconductor region 12a is about 90 μm,
Since the thickness of the N + type semiconductor region 13b is about 160 μm, the thickness of the entire third semiconductor wafer 11c is about 250 μm.
m. Polishing for obtaining the third semiconductor wafer 11c is performed by a known surface grinder (a device for rotating a grinding tool to grind the surface of a workpiece). Therefore, the polished N
Although the exposed surface of the mold semiconductor region 12a is a surface having less irregularities than the surfaces of the semiconductor wafers 11a and 11b in FIGS. 2A and 2B, the exposed surface is not a mirror surface or a smooth surface, but a very small surface. It is a rough surface on which irregularities and microcracks remain. The depth of the concave portion, that is, the height of the convex portion on the surface of the wafer 11c after grinding is approximately 1600 angstroms (0.16 μm).

【0013】次に、第3の半導体ウエハ11cのN型半
導体領域12aの上面全体に周知の熱酸化法によってシ
リコン酸化物14を図2(D)に示すように形成する。
熱酸化工程では、半導体ウエハ11cの表面のシリコン
と空気中の酸素とが反応してシリコン酸化膜14が形成
されるため、半導体ウエハ11cのN型半導体領域12
aの表面側の一部がシリコン酸化膜14に変成する。こ
のシリコン酸化膜14に変成したN型半導体領域12a
の厚さは約0.35μm〜0.5μmであり、上記の凹
凸やマイクロクラックが存在する表面側領域を実質的に
全て含んでいる。つまり、半導体ウエハ11cの凹凸や
マイクロクラックが生じている表面側の領域は実質的に
全てシリコン酸化膜14に変成される。なお、シリコン
酸化膜14は、図2(C)のN型半導体領域12aの表
面の上方に相当する部分にも形成されるため、その厚さ
は0.7μm〜1.0μm程度である。
Next, a silicon oxide 14 is formed on the entire upper surface of the N-type semiconductor region 12a of the third semiconductor wafer 11c by a well-known thermal oxidation method as shown in FIG. 2D.
In the thermal oxidation step, silicon on the surface of the semiconductor wafer 11c reacts with oxygen in the air to form a silicon oxide film 14, so that the N-type semiconductor region 12 of the semiconductor wafer 11c is formed.
A part of the surface side of “a” is transformed into the silicon oxide film 14. N-type semiconductor region 12a denatured on silicon oxide film 14
Has a thickness of about 0.35 μm to 0.5 μm, and includes substantially all of the surface side region where the above-mentioned irregularities and microcracks exist. In other words, substantially the entire surface region of the semiconductor wafer 11c where the irregularities and microcracks have occurred is transformed into the silicon oxide film 14. Note that the silicon oxide film 14 is also formed on a portion corresponding to the upper part of the surface of the N-type semiconductor region 12a in FIG. 2C, and thus has a thickness of about 0.7 μm to 1.0 μm.

【0014】次に、このシリコン酸化膜14を例えば弗
酸と水から成るエッチング液によってエッチング除去
し、半導体ウエハ11cの主面にN型半導体領域12a
を図2(E)に示すように露出させる。このN型半導体
領域12aは、厳密にはシリコン酸化膜14に変成した
分だけ、図2(C)の段階よりもその厚みが若干小さく
なっている。また、ウエハ表面に露出したN型半導体領
域12aの表面は、上記の凹凸面が除去され、マイクロ
クラック等が実質的にない(特性上問題となる程度のマ
イクロクラックが存在しない)いわゆるミラー面又は平
滑面と呼べる面となっている。このように、N型半導体
領域12aの表面がミラー化、平滑化される理由は以下
のように考えられる。
Next, the silicon oxide film 14 is removed by etching with an etching solution comprising, for example, hydrofluoric acid and water, and an N-type semiconductor region 12a is formed on the main surface of the semiconductor wafer 11c.
Is exposed as shown in FIG. Strictly, the thickness of the N-type semiconductor region 12a is slightly smaller than that in the stage of FIG. On the surface of the N-type semiconductor region 12a exposed on the wafer surface, the above-mentioned uneven surface is removed, and there is substantially no micro-crack or the like (there is no micro-crack that causes a problem in characteristics). It is a surface that can be called a smooth surface. The reason why the surface of the N-type semiconductor region 12a is mirrored and smoothed as described above is considered as follows.

【0015】熱酸化工程においては、上述のように、シ
リコン半導体ウエハ中つまりN型半導体領域12a中の
シリコンが空気中の酸素と反応し、このシリコンと酸素
が結合してシリコン酸化膜14となる。ここで、シリコ
ンと酸素の反応スピードは、N型半導体領域12aの上
面の凹凸面の影響を受けない程度に早いと考えられる。
即ち、シリコンの酸化は半導体ウエハ11cの主面に対
して垂直方向のみでなく、水平方向横方向にも進む。こ
のため、N型半導体領域12aの表面の凸部の酸化が垂
直方向のみでなく、水平方向から進行し、短時間の内に
凸部全体が酸化される。このため、熱酸化によって形成
されたシリコン酸化膜14とその下方のシリコン半導体
基板即ちN型半導体領域12aの界面は、半導体ウエハ
11cの表面側の凹凸の影響を受けることなく平滑化し
た面となる。従って、シリコン酸化膜14を除去する
と、平滑化されたN型半導体領域12aの表面が得られ
る。図3及び図4は平滑化の原理を模式的に示すもので
あって、図2(C)及び図2(D)の一部を拡大したも
のに相当している。図3において生じている凹凸面15
は図4に示すようにシリコン酸化膜14によって吸収さ
れたような状態となる。
In the thermal oxidation step, as described above, silicon in the silicon semiconductor wafer, that is, in the N-type semiconductor region 12a reacts with oxygen in the air, and this silicon and oxygen combine to form the silicon oxide film 14. . Here, the reaction speed between silicon and oxygen is considered to be fast enough not to be affected by the uneven surface on the upper surface of the N-type semiconductor region 12a.
That is, oxidation of silicon proceeds not only in the vertical direction but also in the horizontal direction with respect to the main surface of the semiconductor wafer 11c. For this reason, the oxidation of the projection on the surface of the N-type semiconductor region 12a proceeds not only in the vertical direction but also in the horizontal direction, and the entire projection is oxidized within a short time. Therefore, the interface between the silicon oxide film 14 formed by thermal oxidation and the silicon semiconductor substrate therebelow, that is, the N-type semiconductor region 12a, is a smooth surface without being affected by the irregularities on the surface side of the semiconductor wafer 11c. . Therefore, when the silicon oxide film 14 is removed, a smoothed surface of the N-type semiconductor region 12a is obtained. FIGS. 3 and 4 schematically show the principle of smoothing, and correspond to enlarged portions of FIGS. 2C and 2D. The uneven surface 15 generated in FIG.
Is in a state as absorbed by the silicon oxide film 14 as shown in FIG.

【0016】図2(E)に示す半導体ウエハ11cは、
図5に概略的に示すように例えば電界効果トランジスタ
(FET)の製造に使用される。この場合には、N型半
導体領域12aにP型不純物を選択的に拡散してP型の
チャネル領域16を形成し、更にN型不純物を拡散して
+ 型のソース領域17を形成する。ソース領域17を
形成する時にはチャネル形成領域16に対して酸化膜1
8の開口19の位置を正確に決定することが要求され
る。このため、従来の技術の説明の欄で既に述べたよう
に周知のフォトリソグラフィー(光食刻)技術によって
フォトマスクの位置合せを行う。フォトマスクの位置合
せの時には光学的に識別できる標識を使用するが、本実
施例では半導体ウエハ11cの表面が平滑されているた
めに選択拡散用酸化膜18の表面も平滑になり、標識を
正確且つ迅速に検出することが可能になる。なお、半導
体ウエハ11cには多数の半導体素子を同時に形成し、
図5で破線で示すように半導体ウエハ11cを切断して
独立した半導体素子を得る。
The semiconductor wafer 11c shown in FIG.
It is used, for example, in the manufacture of field effect transistors (FETs), as schematically shown in FIG. In this case, a P-type impurity is selectively diffused into the N-type semiconductor region 12a to form a P-type channel region 16, and an N-type impurity is further diffused to form an N + -type source region 17. When the source region 17 is formed, the oxide film 1 is formed on the channel formation region 16.
It is required that the position of the opening 19 of the 8 be determined accurately. For this reason, the position of the photomask is adjusted by the well-known photolithography (light etching) technique as already described in the description of the related art. An optically identifiable marker is used when aligning the photomask. However, in this embodiment, the surface of the selective diffusion oxide film 18 is smooth because the surface of the semiconductor wafer 11c is smooth, and the marker can be accurately identified. And it becomes possible to detect it quickly. In addition, a large number of semiconductor elements are simultaneously formed on the semiconductor wafer 11c,
As shown by broken lines in FIG. 5, the semiconductor wafer 11c is cut to obtain independent semiconductor elements.

【0017】[0017]

【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 (1) 図6に示すよう第3の半導体ウエハ11cの平
滑化されたN型半導体領域12aの上にエピタキシャル
成長方法でP型半導体領域20を形成し、この中にN+
型半導体領域21を形成することもできる。この場合、
N型半導体領域12aの表面が平滑化されているために
P型半導体領域20の表面及びこの上に形成するマスク
としての酸化膜の表面も平滑面となる。なお、図6にお
いては例えばN+ 型半導体領域13bがコレクタ、P型
半導体領域20がベース、N+ 型半導体領域21がエミ
ッタとなる。 (2) FET、バイポーラトランジスタに限ることな
く、集積回路、ダイオード、サイリスタ等の製造にも本
発明を適用することができる。 (3) 低不純物濃度の例えばN型半導体領域12aと
高不純物濃度の例えばN+ 型半導体領域13bとから成
る半導体ウエハを得る時に本発明の技術は特に効果を有
するが、図2(A)に示すようにインゴットから切り出
した半導体ウエハ11aの表面の平滑化にも有効であ
る。この場合には、半導体ウエハ11aの表面を平面研
削機によって研摩し、その後に熱酸化でシリコン酸化膜
を形成し、しかる後、エッチングで除去する。
[Modifications] The present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, the following modifications are possible. (1) As shown in FIG. 6, a P-type semiconductor region 20 is formed on the smoothed N-type semiconductor region 12a of the third semiconductor wafer 11c by an epitaxial growth method, and N + is formed therein.
The type semiconductor region 21 can also be formed. in this case,
Since the surface of the N-type semiconductor region 12a is smoothed, the surface of the P-type semiconductor region 20 and the surface of the oxide film as a mask formed thereon are also smoothed. In FIG. 6, for example, the N + type semiconductor region 13b is a collector, the P type semiconductor region 20 is a base, and the N + type semiconductor region 21 is an emitter. (2) The present invention is applicable not only to FETs and bipolar transistors but also to the manufacture of integrated circuits, diodes, thyristors, and the like. (3) The technique of the present invention is particularly effective in obtaining a semiconductor wafer composed of, for example, an N-type semiconductor region 12a having a low impurity concentration and an N + -type semiconductor region 13b having a high impurity concentration. As shown, it is also effective for smoothing the surface of the semiconductor wafer 11a cut out from the ingot. In this case, the surface of the semiconductor wafer 11a is polished by a surface grinder, then a silicon oxide film is formed by thermal oxidation, and then removed by etching.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の半導体ウエハを製造工程順に示す断面図
である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor wafer in a manufacturing process order.

【図2】本発明の実施例に従う半導体ウエハを製造工程
順に示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps.

【図3】図2(C)の一部拡大断面図である。FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of FIG. 2 (C).

【図4】図2(D)の一部拡大断面図である。FIG. 4 is a partially enlarged sectional view of FIG. 2 (D).

【図5】図2(E)の半導体ウエハに半導体素子を形成
したものを示す拡大断面図である。
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a semiconductor device formed on the semiconductor wafer of FIG. 2 (E).

【図6】図2(E)の半導体ウエハに別の方法で半導体
素子を形成したものを示す拡大断面図である。
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a case where semiconductor elements are formed on the semiconductor wafer of FIG. 2E by another method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11c 半導体ウエハ 12a N型半導体領域 13b N+ 型半導体領域 14 シリコン酸化膜11c Semiconductor wafer 12a N type semiconductor region 13b N + type semiconductor region 14 silicon oxide film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/02 H01L 21/304 321 H01L 21/306 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/02 H01L 21/304 321 H01L 21/306

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 表面が平滑化された第1の不純物濃度を
有する第1の半導体領域と前記第1の不純物濃度よりも
高い第2の不純物濃度を有する第2の半導体領域とから
成るウエハ状の半導体基体を製造する方法であって、 全領域が前記第1の不純物濃度を有している半導体領域
から成る第1の半導体ウエハを用意する工程と、 前記第1の半導体ウエハの一方及び他方の主面から前記
第1の半導体ウエハの導電型と同一の導電型を得るため
の不純物を熱拡散させて前記第1の不純物濃度を有する
領域の両側に前記第2の不純物濃度を有する第1及び第
2の不純物拡散領域が配置された構成の第2の半導体ウ
エハを得る工程と、 前記第2の半導体ウエハにおける前記第1の不純物拡散
領域及び前記第1の不純物濃度を有する領域の一部を研
削し、この研削と同時又は別の工程で前記第1の不純物
濃度を有する領域の表面を微細な凹凸が残存するように
研摩して第3の半導体ウエハを得る工程と、 前記第3の半導体ウエハの研摩された表面に熱酸化によ
って半導体の酸化膜を形成する工程と、 前記酸化膜をエッチングによって除去して表面が平滑化
された前記第1の半導体領域を得る工程とを備えている
ことを特徴とする 半導体基体の製造方法。
A first impurity concentration having a smooth surface;
The first semiconductor region and the first impurity concentration
A second semiconductor region having a high second impurity concentration;
A method of manufacturing a wafer-like semiconductor substrate , comprising: a semiconductor region having an entire region having the first impurity concentration.
Preparing a first semiconductor wafer made of, from the one and the other main surface of said first semiconductor wafer
To obtain the same conductivity type as that of the first semiconductor wafer
Having the first impurity concentration by thermally diffusing impurities of
First and second regions having the second impurity concentration on both sides of the region.
Second semiconductor wafer having a structure in which two impurity diffusion regions are arranged.
A step of obtaining an electron beam and the first impurity diffusion in the second semiconductor wafer
Polishing the region and a part of the region having the first impurity concentration.
Grinding, and simultaneously with or separately from this grinding, the first impurity
The surface of the region with the concentration is made so that fine irregularities remain.
Polishing to obtain a third semiconductor wafer; and thermally oxidizing the polished surface of the third semiconductor wafer.
Forming an oxide film of the semiconductor by etching, and removing the oxide film by etching to smooth the surface.
Obtaining the formed first semiconductor region.
A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising:
【請求項2】 全領域が第1の不純物濃度を有している
半導体領域から成る第1の半導体ウエハを用意する工程
と、 前記第1の半導体ウエハの一方及び他方の主面から前記
第1の半導体ウエハの導電型と同一の導電型を得るため
の不純物を熱拡散させて前記第1の不純物濃度を有する
領域の両側に前記第1の不純物濃度よりも高い第2の不
純物濃度を有する第1及び第2の不純物拡散領域が配置
された構成の第2の半導体ウエハを得る工程と、 前記第2の半導体ウエハにおける前記第1の不純物拡散
領域及び前記第1の不純物濃度を有する領域の一部を研
削し、この研削と同時又は別の工程で前記第1の不純物
濃度を有する領域の表面を微細な凹凸が残存するように
研摩して第3の 半導体ウエハを得る工程と、 前記第3の半導体ウエハの研摩された表面に熱酸化によ
って半導体の酸化膜を形成する工程と、 前記酸化膜をエッチングによって除去して前記第1の不
純物濃度の領域の表面が平滑化された第4の半導体ウエ
ハを得る工程と、 前記第4の半導体ウエハの前記第1の不純物濃度の領域
に少なくとも1つのPN接合を含む半導体素子を形成す
る工程とを備えていることを特徴とする半導体装置の製
造方法。
2. The entire region has a first impurity concentration.
Step of preparing a first semiconductor wafer comprising a semiconductor region
And from one and the other main surface of the first semiconductor wafer,
To obtain the same conductivity type as that of the first semiconductor wafer
Having the first impurity concentration by thermally diffusing impurities of
A second impurity higher than the first impurity concentration is provided on both sides of the region.
First and second impurity diffusion regions having a pure concentration are arranged.
Obtaining a second semiconductor wafer having the above-described configuration, and diffusing the first impurity in the second semiconductor wafer.
Polishing the region and a part of the region having the first impurity concentration.
Grinding, and simultaneously with or separately from this grinding, the first impurity
The surface of the region with the concentration is made so that fine irregularities remain.
Polishing to obtain a third semiconductor wafer; and thermally oxidizing the polished surface of the third semiconductor wafer.
Forming a semiconductor oxide film by etching, and removing the oxide film by etching to form the first non-conductive film.
Fourth semiconductor wafer in which the surface of the pure concentration region is smoothed
Obtaining step c, and a region of the fourth semiconductor wafer having the first impurity concentration.
Forming a semiconductor device including at least one PN junction
Manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of:
Construction method.
【請求項3】 全領域が第1の不純物濃度を有している
半導体領域から成る第1の半導体ウエハを用意する工程
と、 前記第1の半導体ウエハの一方及び他方の主面から前記
第1の半導体ウエハの導電型と同一の導電型を得るため
の不純物を熱拡散させて前記第1の不純物濃度を有する
領域の両側に前記第1の不純物濃度よりも高い第2の不
純物濃度を有する第1及び第2の不純物拡散領域が配置
された構成の第2の半導体ウエハを得る工程と、 前記第2の半導体ウエハにおける前記第1の不純物拡散
領域及び前記第1の不純物濃度を有する領域の一部を研
削し、この研削と同時又は別の工程で前記第1の不純物
濃度を有する領域の表面を微細な凹凸が残存するように
研摩して第3の半導体ウエハを得る工程と、 前記第3の半導体ウエハの研摩された表面に熱酸化によ
って半導体の酸化膜を形成する工程と、 前記酸化膜をエッチングによって除去して前記第1の不
純物濃度の領域の表面が平滑化された第4の半導体ウエ
ハを得る工程と、 前記第4の半導体ウエハの前記第1の不純物濃度の領域
の表面上にエピタキシャル成長法によって第1の不純物
濃度の領域の導電型と反対の導電型の半導体領域を形成
して第5の半導体ウエハを得る工程と、 前記第5の半導体ウエハの前記反対の導電型の半導体領
域に少なくとも1つのPN接合を形成して半導体素子を
得る工程と を備えていることを特徴とする半導体装置の
製造方法。
3. The entire region has a first impurity concentration.
Step of preparing a first semiconductor wafer comprising a semiconductor region
And from one and the other main surface of the first semiconductor wafer,
To obtain the same conductivity type as that of the first semiconductor wafer
Having the first impurity concentration by thermally diffusing impurities of
A second impurity higher than the first impurity concentration is provided on both sides of the region.
First and second impurity diffusion regions having a pure concentration are arranged.
Obtaining a second semiconductor wafer having the above-described configuration, and diffusing the first impurity in the second semiconductor wafer.
Polishing the region and a part of the region having the first impurity concentration.
Grinding, and simultaneously with or separately from this grinding, the first impurity
The surface of the region with the concentration is made so that fine irregularities remain.
Polishing to obtain a third semiconductor wafer; and thermally oxidizing the polished surface of the third semiconductor wafer.
Forming a semiconductor oxide film by etching, and removing the oxide film by etching to form the first non-conductive film.
Fourth semiconductor wafer in which the surface of the pure concentration region is smoothed
Obtaining step c, and a region of the fourth semiconductor wafer having the first impurity concentration.
Of the first impurity on the surface of
Form semiconductor region of conductivity type opposite to that of concentration region
Obtaining a fifth semiconductor wafer by using the semiconductor region of the opposite conductivity type of the fifth semiconductor wafer.
Semiconductor device by forming at least one PN junction in the region
A method for manufacturing a semiconductor device.
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