JPH01256130A - 半導体基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は半導体基板に関し、特にゲッタリングを行な
うためにその裏面に多結晶シリコン層を堆積させた半導
体基板に関するものである。

［従来の技術］ 第６図は従来のシリコン単結晶基板の裏面の状態を示す
断面図である。図において、シリコン単結晶基板１は表
面２と裏面３とを備えている。このシリコン単結晶基板
１の裏面３には石英の粉を叩き付けることにより、サン
ドブラスト処理が施され、機械的歪層４が形成されてい
る。このような機械的歪層４は、シリコン単結晶基板１
を用いて所定の半導体装置を製造する際、熱処理中に発
生する微小熱誘起欠陥および重金属汚染をその機械的歪
層４内に封じ込める目的で形成されている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のシリコン単結晶基板の裏面は以上のような状態で
あるので、裏面のシリコンが剥離し、発塵する。また、
シリコン単結晶基板裏面に形成された機械的歪層は、半
導体装置の製造工程において熱処理中にその歪の緩和が
起こるため、熱処理中に発生する微小熱誘起欠陥および
重金属汚染を裏面に封じ込めるゲッター効果が熱処理時
間とともに減少するなどの問題点があった。

さらに、ゲッタリングを行なうためにその裏面に多結晶
シリコンを堆積させた半導体基板については、米国特許
束４，０３５，３３５号、特開昭５８−１３８０３５号
公報などに開示されているが、そのゲッター効果は不十
分であった。

そこで、この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、半導体基板の裏面からの発塵を防止
することができるとともに、ゲッター効果が高い多結晶
シリコン薄膜が裏面に形成された半導体基板を提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段コ この発明に従った半導体基板は、その主面方位が（１０
０）である単結晶からなる半導体基板と、その裏面に堆
積させられた多結晶シリコン層とを備えている。その多
結晶シリコン層は成長温度６００℃未満で堆積させられ
、その成長の面方位がすべて（１１０）であるものであ
る。

〔作用］ この発明における半導体基板は、その裏面に多結晶シリ
コン層が形成されることにより発塵を防止することがで
きる。また、その多結晶シリコン層は成長の面方位がす
べて（１１０１である結晶粒によって構成されているた
め、ゲッター効果は強力になる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第２図において、シリコン単結晶基板１は表面２と裏面
３とを備えている。裏面３には多結晶シリコン薄膜１１
が形成されている。多結晶シリコン薄膜１１は、その面
方位が（１１０）である多結晶シリコンの結晶粒１２と
、その面方位が（１１１）である多結晶シリコンの結晶
粒１３とによって構成されている。

通常、化学的気相薄膜成長法によって堆積させられる多
結晶シリコン薄膜の結晶粒は（１１１１と（１１０１の
面方位をもって成長する。この結晶粒の成長面方位の構
成は、化学的気相薄膜成長時の温度により変動する。す
なわち、多結晶シリコン薄膜の結晶粒の成長面方位は、
温度６４０℃以上で化学的気相成長させると、＋１１１
１　と＋１１０１　とが共存し、温度６００℃未満で化
学的気相成長させると、＋１１０）のみになる。シリコ
ン単結晶基板１の裏面に堆積させられる多結晶シリコン
薄膜１１はゲッタリングを目的とじて形成されるもので
ある。このような多結晶シリコン薄ＩＩ！ｉｌｌを構成
する、（１１０１と＋１１１１との面方位を有する結晶
粒１２．１３はゲッター効果に寄与することが判明して
いる。

ここで、第１図は温度５９９℃で化学的気相成長させ、
その面方位を（ｌ　１０１のみにした結晶粒１２から構
成される多結晶シリコン薄膜１１がその裏面に形成され
た半導体基板を示しているものとする。また、第２図は
、温度６５０℃で化学的気相成長させ、その面方位が＋
１１１）　と（１１０）とを有する結晶粒１２．１３と
からなる多結晶シリコン薄膜１１がその裏面に形成され
た半導体基板を示しているものとする。このような第１
図と第２図とで示される多結晶シリコン薄膜がその裏面
に形成された半導体基板を用いてダイナミックメモリを
製造し、特性の比較を行なった。

回路形成領域における結晶欠陥および重金属汚染が寄与
するリフレッシュ不良率については、面方位（１１１）
　と（１１０１とが共存する場合のリフレッシュ不良率
を１００とすると、面方位（１１０１のみの場合は６で
あった。このことは、多結晶シリコンの結晶粒の成長面
方位の構成比において（１１０１の面方位を有する結晶
粒が多い方が、多結晶シリコン薄膜のゲッター効果は高
いことを示している。したがって、多結晶シリコンの結
晶粒の面方位をすべてｉｌ　１０１　にした場合、最大
のゲッター効果を得ることができる。

上記の効果について以下に考察する。第３Ａｒ１！Ｊ〜
第３Ｃ図は多結晶シリコンのゲッタリングのメカニズム
を示している。第３Ａ図を参照して、シリコン単結晶基
板１が半導体装置の製造工程に投入される前の状態が示
されている。シリコン単結晶基板１内においてはＳｉ原
子とＯ原子とが結合格子を形成している。第３Ｂ図を参
照して、半導体装置製造工程中においては裏面の多結晶
シリコン薄膜１１からＳｉ原子がシリコン単結晶基板１
の中へ供給されている。また、第３Ｃ図に示すように、
多結晶シリコン薄膜１１から供給された過剰Ｓｉ原子を
核として、シリコン単結晶基板１の内部において格子間
酸素原子が析出している。

このように、半導体基板のゲッタリングは、第３Ｂ図お
よび第３Ｃ図に示すように、過剰Ｓｉ原子および酸素の
析出により発生する結晶格子歪に重金属汚染および微小
熱誘起欠陥が捕獲されるものである。そこで、この発明
においては、主要因となる過剰Ｓｉ原子の供給量が、半
導体基板中のゲッタリングの効果に寄与するものと考え
られている。

第４図は半導体基板の裏面に形成された多結晶シリコン
薄膜１１の結晶粒の成長面方位が（１１０）である箇所
において、シリコン単結晶基板１と多結晶シリコンの結
晶粒１２との間の界面を示す断面図である。第５図は、
半導体基板の裏面に形成された多結晶シリコン薄膜１１
の結晶粒の成長面方位が（１１１１である箇所において
、シリコン単結晶基板１と多結晶シリコンの結晶粒１３
との間の界面を示す断面図である。第４図および第５図
から明らかなように、（１１０１の方が、シリコン単結
晶基板１に近接する多結晶シリコンのＳｉ原子の数は多
いことがわかる。実際、面方位（１１０１のＳｉ原子の
面密度は、面方位（１１１）のＳｉ原子の面密度の１．
５３倍であることから、過剰Ｓｉ原子の供給能力は（１
１０１の方が＋１１１１　より大きいと考えられる。し
たがって、前述のダイナミックメモリを製造した場合に
おいて、面方位（１１０）のみの結晶粒からなる多結晶
シリコン薄膜が形成された半導体基板を用いた方が、デ
バイスのリフレッシュ不良率を減少させるのに効果があ
ることが理解され得る。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば半導体基板の裏面に堆
積させる多結晶シリコンの結晶粒の面方位を（１１０１
のみにしたため、ゲッター効果の高い半導体基板を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は多結晶シリコン薄膜の結晶粒の成長面方位が（
１１０）のみである半導体基板を示す断面図、第２図は
多結晶シリコン薄膜の結晶粒の成長面方位が（１１１１
と［１１０）共存の場合を示す半導体基板の断面図、第
３Ａ図、第３Ｂ図、第３Ｃ図はこの発明に従ったゲッタ
リングメカニズムを示す模式図、第４図は半導体基板の
裏面に形成された多結晶シリコン薄膜の結晶粒の成長面
方位がｉｌ　１０）である箇所において半導体基板と多
結晶シリコンとの間の界面を示す断面図、第５図は半導
体基板の裏面に形成された多結晶シリコン薄膜の結晶粒
の成長面方位が（１１１１である箇所において半導体基
板と多結晶シリコンとの間の界面を示す断面図、第６図
は従来の半導体基板を示す断面図である。 図において、１はシリコン単結晶基板、２はシリコン単
結晶基板の表面、３はシリコン単結晶基板の裏面、１１
は多結晶シリコン薄膜、１２は面方位が（１１０１であ
る多結晶シリコンの結晶粒である。 なお、各図中、同一符号は同一、または相当部分を示す
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　主表面を有し、その主面方位が（１００）である単結
   晶からなる半導体基板と、 前記半導体基板の裏面に、成長温度６００℃未満で堆積
   させられた多結晶シリコン層とを備え、その多結晶シリ
   コン層は成長の面方位がすべて｛１１０｝である半導体
   基板。