JPH03136766A - 半導体基板の研磨方法 - 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］ 本発明はシリコン膜を持った半導体基板の研磨方法、特
に高速、高耐圧等の特徴のある高性能集積回路５ＯＩ（
Ｓｉｌｉｃｏｎ　　ｏｎ　　Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ）基板
の研磨方法に関する。

［従来の技術］ 従来のシリコン・デバイスの欠点を補うものとしてＳＯ
Ｉ梢遠を用いたデバイスが現在盛んに研究されている。

具体的には、Ｓｏｌ構造を用いることにより、高速化、
耐放射線素子、ラッチ・アップ・フリー、高耐圧素子等
が可能となる。

このＳＯＩ梢遺を形成する方法がいくつか提案、研究さ
れているが、その中の１つに、２枚のシリコン基板をシ
リコン酸化膜を介して貼り合わせ、片側の基板を研磨し
て、基板全面が所定の厚みのシリコン単結晶膜を持った
ＳＯＩ梢造基板を得る方法がある。この研磨の際、基板
全面を研磨する通常のラッピング、ポリッシングを行な
っただけでは、ＳＯＩ基板上部のシリコン層（以下８０
１層という）を基板全面に亘って均一な膜厚に残すのは
不可能である。従って、ＳＯＩ層が数ミクロンまでは通
常のラップ、ポリッシュを行い、その後、目的の膜厚に
達するまで局所研磨（ポリッシュ）を行なう場合がある
。

局所研磨とは、従来の研磨が基板よりも大きい研磨定盤
を用い、常時基板全面を研磨しているのとは異なり、基
板より小さな研磨ツールを基板上の研磨したい領域に圧
接、回転させ部分的に研磨する方法である。

従来は、局所研磨で用いる研磨液としてシリコンの通常
のポリッシュに使われているアルカリ性コロイダルシリ
カ砥液（例えばロゾール・ニッタ■製のＭＡＲＣＯ２３
５０＞を使っていた。これはシリコン用のメカノケミカ
ルポリッシュ液で、シリコンに対しエツチング作用があ
り、機械的な研磨と化学的なエツチングが同時に起こる
。このため破砕層の少ないレートの高いポリッシュがで
きる。

［発明が解決しようとする課！！！］ しかしながら、局所研磨で上記研磨液を用いると、研磨
ツールが基板にあたっていない時もシリコン膜がエツチ
ングされてしまう６通常のメカノケミカルポリッシュで
は、研磨とエツチングが常に同時に起こるため平坦な表
面が得られるが、エツチングだけ起こると表面が凹凸に
なってしまう。

また、目的の膜厚が達成できた領域が、他の領域を研磨
している間にエツチングされてしまい、無くなってしま
うこともあった。

本発明は以上のような従来の局所研磨の問題点を鑑みて
なされたものであって、制御性が良く平坦な表面を得る
ことができる局所研磨方法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］ シリコン層を持った半導体基板を局所研磨する本発明の
局所研磨方法では、研＠液に過酸化水素水を添加するこ
とを特徴とする。

局所研磨に用いる研磨液としては、研磨直前に過酸化水
素水を添加したアルカリ性コロイダルシリカ砥液を使用
する。

［作用］ 本発明の局所研磨方法は制御性がよく、これにより平坦
な表面を得ることができる。

過酸化水素水を添加したアルカリ性コロイダルシリカ砥
液にシリコンを浸すと、過酸化水素水の酸化作用のため
にシリコン表面が数オングストローム酸化される。

シリコン酸化膜はアルカリ性コロイダルシリカ砥液にエ
ツチングされないので、シリコン表面に酸化膜が数オン
グストロームでも形成されると；下側のシリコンはエツ
チングされないでそのまま保存される。

局所研磨に於て上記研磨液を用いると、研磨ツールがあ
たって研磨している間は研磨とエツチングが同時に起こ
るが、−旦研磨ツールが離れて研磨しなくなると、表面
が酸化され、それ以上はエツチングされなくなり、下側
のシリ、コン膜は保護される。なお、ポリッシュが済ん
だら表面の酸化膜を＃１衝ぶつ酸で除去する。

研磨液に添加する過酸化水素水の濃度を０．０３〜０．
１３％の範囲で変えて研磨作業を行ったところ、同様な
結果が得られた。

［実施例］ 去ｌ自１１ ４インチＳｏｌ基板（ＳＯＩ膜厚が５ミクロン上２ミク
ロン）を、局所研磨装置の研磨容器中の治具にワックス
付けした。研磨直前にアルカリ性コロイダルシリカ砥液
に過酸化水素水を０．１％添加して、研磨液とした。こ
の研磨液を局所研磨装置の研磨容器に、基板が完全に水
没するまで注いだ、研磨領域と研磨しない領域の表面状
態の比較のため、基板の半分に対してだけ局所研磨を行
い、残りの半分に対しては全く研磨ツールを接触させず
研磨を行なわなかった。研磨ツールの回転数は６６０回
転／分で一定とし、研磨にかけた時間は約１時間２０分
であった。

研磨が終了した基板表面を表面粗さ計で測定したところ
、局所研磨を行なった領域で中心線平均。

粗さ（Ｒａ）が２３オングストローム、一方局所研磨を
行なわない領域では、４０オングストロームであった。

また、局所研磨を行なわない領域の５ｏｒｓ厚を測定し
たところ、研磨前後で膜厚に全く変化がないことが分か
った。

土！１し２ 研磨液として過酸化水素水を添加しないアルカリ性コロ
イダルシリカ砥液を用いた他は実施例１と全く同条件で
局所研磨を行なった。研磨が終了した基板の表面を表面
粗さ計で測定したところ、局所研磨を行なった領域では
中心線平均粗さ（Ｒａ）が２１０オングストローム、局
所研磨を行なわない領域では４０５オングストロームで
あった。

また、局所研磨を行なわない領域では７０００オングス
トローム程もエツチングされ、膜厚が減少していること
が分っな。

［発明の効果］ 上述したことから明らかなように、シリコン層を持った
半導体基板を局所研磨する際に、研磨液に過酸化水素水
を添加することにより、表面粗さの少ない制御性の良い
研磨作業が可能となり、品質の良いＳＯＩ基板を供給す
ることができるので、産業界に寄与するところ大なるも
のがある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリコン層を持った半導体基板を局所研磨する際に研磨
   液に過酸化水素水を添加することを特徴とする、半導体
   基板の研磨方法。