JPH04162609A - ディスクリート素子用基板の製造方法 - 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、ディスクリート素子用基板の製造方法に関す
る。

さらに詳しくは、トランジスタ、ダイオード等のディス
クリート素子用基板を製造する中途工程である不純物の
拡散処理での生成物の生成の防止を可能にする製造方法
に関する。

［従来の技術］ 従来、ディスクリート素子用基板の製造方法としては、
例えば、第３図に示す方法が知られている。

この従来のディスクリート素子用基板の製造方法は、デ
ィスクリート素子の例としてトランジスタを示したもの
で、第３図（Ａ）〜（Ｅ）の順の工程が採られる。

即ち、第３図（Ａ）には、インゴットからスライスされ
、両面をラッピング加工し洗浄した厚み幅がＴ。１の半
導体ウェハＷが示されている。この半導体ウェハＷの表
面は、厳密には多結晶質（破砕層）、クラック層、有歪
層等により構成される加工歪を有しており、半導体ウェ
ハＷの加工歪は、後述の粒子状の窒素化合物の生成の核
として作用するが、拡散処理での不純物の拡散の際に発
生する転位を吸収するという大きな作用をも奏する。

まず、第３図（Ｂ）に示すように、不純物を浅く高濃度
に拡散する第１拡散（デポジション）を行なう。次に、
所要の洗浄等を行なってから、第３図（Ｃ）に示すよう
に、窒素、酸素の混合キャリアガスの雰囲気下で高温、
長時間を掛けて前記拡散を所要深さまで再拡散する第２
拡散（ドライブイン）を行なう。この結果、半導体ウェ
ハＷの中央の不純物が拡散されていない未拡散層Ｗａの
外側の両面に不純物が拡散された拡散層ｗｂが形成され
ることになる。

このような拡散処理かなされた半導体ウェハＷに対して
は、第３図（Ｄ）に示すように、砥石Ｓによって片面の
拡散層ｗｂの全部と未拡散層Ｗａの一部とを研削除去す
る加工処理を行ない、研削された未拡散層Ｗａの表面を
研磨加工等で鏡面仕上げし所要の洗浄等を行なう。この
結果、第３図（Ｅ）に示すように、半導体ウエノ＼Ｗの
片面にｘｊなる拡散層ｗｂを有し、反対面にｘｉなる未
拡散層Ｗａを有する厚み幅Ｔ、の１枚のディスクリート
素子用基板が得られることになる。

［発明が解決しようとする課題］ 前述の従来のディスクリート素子用基板の製造方法では
、拡散処理（第２拡散）において、拡散層ｗｂの表面均
一に分布している前記加工歪の深い点を起点として粒子
状の窒素化合物が生成されてしまう。この粒子状の窒素
化合物については、参考として第４図に顕微鏡写真を示
してあり、第４図（Ａ）は一般的形状のもので第４図（
Ｂ）は特異な形状のものである。この顕微鏡写真は、リ
ン（Ｐ）からなる不純物を第１拡散した後、窒素、酸素
の混合キャリアガスの雰囲気下で１２００℃以上で１４
３時間掛けて第２拡散した後、粒子像の鮮明化のために
浅くエツチング（２ミクロン）し撮影したものである。

この粒子状の窒素化合物は、酸、混合酸（半導体ウェハ
Ｗ自体には影響のない）に対して不溶解であること及び
半導体ウェハＷの結晶軸に沿った方向へ成長しているこ
とから、極めて完全性の高い結晶であると推定され、溶
解法ではなく機械的な除去手段が採られることになるが
、完全な除去は困難であり、ディスクリート素子用基板
の続く加工工程での電極付けの強度不足、ピンホールの
形成等積々の不具合の原因となり、高集積化、高品位化
に対応できないという問題を有している。

本発明は、このような問題点を考慮してなされたもので
、拡散処理における粒子状の窒素化合物の生成自体を防
止することが可能なディスクリート素子用基板の製造方
法を提供することを課題とする。

なお、この課題を解決するための手段の前提となる本発
明者の試行によると、拡散処理における粒子状の窒素化
合物の生成の原因は、ディスクリート素子用基板の９０
％以上を占める＜ＩＩ＋　＞ウェハに対しては、■「半
導体ウェハに加工歪が存在すること」、■窒素系キャリ
アガスの雰囲気下にあること、■「高温、長時間の拡散
処理を経ること」の３条件を同時に満足させることが必
要で、粒子生成に関しては必要かつ十分な条件である。

従って前記条件の１条件でも欠くと粒子状の窒素化合物
の生成が防止されることが確認されている。

ただし、前記条件■については、拡散処理に必要不可欠
であり、前記条件■については代替技術が不完全である
という背景がある。

［課題を解決す、るための手段］ 前述の課題を解決するため、本発明に係るディスクリー
ト素子用基板の製造方法は、第１の手段として、粒子を
生成する前記３条件中の■の条件の対処、すなわち加工
歪の存在をなくすことにあり、拡散処理前に通常の約２
倍程の厚さのラップ加工された半導体ウェハの加工歪を
科学的エツチング処理により完全に除去した後に拡散処
理をし、第２の手段として拡散処理された半導体ウェハ
を厚み幅の中央より２分割に切断し、それぞれディスク
リート素子用基板とする手段を採用する。

［作　用］ 前述の手段によると、インゴットからスライスした半導
体ウェハを化学的エツチング処理して加工歪を除去した
ことから、前述の粒子状の窒素化合物の生成の条件■を
排除したことになるため、粒子状の窒素化合物の生成自
体が防止されることになる。

しかしながら、従来のラップ加工により、浅（均一に分
布している半導体ウェハＷの加工歪は、この粒子状の窒
素化合物の生成の核として作用するが、拡散処理での不
純物の拡散の際に発生する未拡散の転位を吸収するとい
う大きな作用があり、ディスクリート素子用基板として
拡散前の始発素材ウェハが９０％以上ラップ加工されて
いる理由となっている。

従って、ウェハの完全な加工歪の除去は、前記転位を発
生させるはずであるが、第２の手段であるインゴットか
ら比較的厚くスライスした半導体ウェハを拡散処理後に
２分割する。

前記切断面側を研削、研磨してディスクリート素子用基
板を２枚得る方法は、不純物の拡散の際に発生する未拡
散の転位を著しく減少させる作用がある。

すなわち、前記第１の手段と第２の手段との相乗効果に
よって、拡散層表面に粒子の発生がなく、未拡散の特に
転位密度の小さい良好なディスクリート素子用基板の製
造を可能にする。

これを第２図を用いて説明すると、第２図（Ｂ）に示す
ように、従来法の約２倍程の厚み幅Ｔ。２の中心部から
切断代Ｃで２分割して、夫々研削研磨式αで鏡面仕上げ
することにより、半導体ウェハＷの片面にｘｊなる拡散
層ｗｂを有し、反対面にｘｉなる未拡散層Ｗａを有する
厚み幅Ｔ１の２枚のディスクリート素子用基板を得てい
る。

第２図には、このようにして得られたディスクリート素
子用基板（第２図（Ｂ））と従来方法によって得られた
ディスクリート素子用基板（第２図（Ａ））との半導体
ウェハＷ内部の転位の発生状態を示す転位密度値の比較
を示しである（両者ともラップ加工品である）。

この比較によると、図中の曲線ａＩ　＋　　ｂｌ　ｒａ
　２　＋　ｂ　２で示されるように、両者共に拡散され
る不純物の最も高濃度である半導体ウェハＷの表面で最
大値を示し反対面に向かって減少していく。

然しなから、実際には不純物の拡散が半導体ウェハＷの
両面から同時に進行するため、前記曲線ａ、、ｂ＋及び
ａ２＋ｔ）２曲線を合成した曲線Ｃ１＋Ｃ２で示される
ことになる。

第２図（Ａ）において、得られたディスクリート素子用
基板の未拡散層Ｗａの鏡面仕上げ面を直線Ｘ、　Ｘ＋’
　　とすると、この鏡面仕上げ面での転位密度値は直線
Ｘ＋　　Ｘ１’　　と曲線ｃ１との交点であるが、対数
目盛であるために実質的には直線Ｘ　１Ｘ　１°　と曲
線ｂ１との交点Ｂ、の値に近くなる。同様に、第２図（
Ｂ）においては、直線Ｘ２　　Ｘ２°　と曲線ａ２．ｂ
２との夫々交点のＡ２．Ｂ２の値に近くなる。

即ち、従来方法によって得られたディスクリート素子用
基板では、削除された側の拡散層ｗｂの影響を受けるの
に対し、本発明方法によって得られたディスクリート素
子用基板では、両側の拡散層ｗｂから離間して影響をほ
とんど受けなくなる。

このため、本発明では、従来に比し転位密度値が約１／
１０以下に減少し、転位密度値の悪化によるパイプ現象
（耐圧不良、リーク電流）を有効に防止することができ
る。

［実施例コ 以下、本発明に係るディスクリート素子用基板の製造方
法の実施例を第１図、第１表に基いて説明する。

第１図には、この化学的エツチング処理と窒素化合物の
粒子数との関係のグラフを示しである。

このグラフから理解されることは、同一の拡散条件下で
化学的エツチング処理により加工歪層を除去していくと
粒子数が徐々に減少し、片面５ミクロン（両面で１０ミ
クロン）のエツチング代以上では加工歪が完全に除去さ
れていると考えられ粒子の存在が確認されなくなってい
る。

又、第１表は本発明による実施例の結果を従来法と対比
して示したものであり、共通条件とじて素材はＦＺ製法
のＮ型＜ＩＩ＋　＞１００φウエハ、拡散条件は第２拡
散の窒素対酸素が３対１のキャリアガス、拡散層（ＸＤ
は１６５μ、ディスクリート素子用基板の厚さは２３θ
μ（Ｘｊ＝６５μ）であり、ＥＰＤ値は鏡面仕上面で粒
子数は拡散層表面で測定しである。

第１表中の従来法■によると、素材ウェハをラップ加工
品（加工歪あり）からエツチング加工品（加工歪なし）
に変えることにより、粒子は全く生成しないが、加工歪
によるゲッターリング効果も失われ、ＥＰＤ値は大きく
増加し、かつバラ付く。

それに対し、本発明■によれば、拡散層表面に粒子の発
生がな（（粒子数０）、しかもＥＰＤ値を従来法に較べ
て著しく減少されて品質的に優位な特性のディスクリー
ト素子用基板を製造できることが理解されよう。

＊粒子数　個数／視野×７８９ ［発明の効果］ 以上のように本発明に係るディスクリート素子用基板の
製造方法は、拡散処理における粒子状の窒素化合物の生
成自体を防止することができる効果がある。また、この
効果により、ディスクリート素子用基板の続く加工工程
での電極付けの強度不測、ピンホールの形成等の種々の
不具合の原因が除去されることになり、ディスクリート
素子用基板の高集積化、高品位化に対応可能となる効果
が生ずる。

さらに、半導体ウェハの２分割加工により転位密度値が
減少してパイプ現象が防止されるため、ディスクリート
素子用基板の品質が向上する効果がある。

さらに、半導体ウェハを化学的エツチング処理しである
ことから、表面を清浄化しやすくなるため、何度も繰返
される洗浄処理が容易となる効果がある。

さらに、半導体ウェハの２分割加工により、拡散層のロ
スや切粉ロスが低減される効果がある。

従って品質的及び経済的に優位な特性のディスクリート
素子用基板を提供し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るディスクリート素子用基板の製造
方法の実施例を示す化学的エツチング処理と窒素化合物
の粒子数との関係を示すグラフ、第２図は従来（Ａ）と
本発明（Ｂ）との転位密度を比較する目盛表示の断面図
、第３図は従来例の工程を示す断面図、第４図は従来例
によって生成された窒素化合物の粒子構造を示す顕微鏡
写真である。 図中、 Ｗ・・・半導体ウェハ　　　　Ｗａ・・・未拡散層ｗｂ
・・・拡散層 特許出願人　　　　直江津電子工業株式会社第１因 エツチング除去代（両面）［ＩＬ］ 第３図 （Ａ）　　　　　（Ｂ） （Ｃ）　　　　（Ｄ）　　　　（Ｅ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　インゴットからスライスされた半導体ウェハを始発素
   材として両面からキャリアガス下で不純物を拡散処理し
   、半導体ウェハの中央の不純物が拡散されていない未拡
   散層の外側の両面に不純物が拡散された拡散層を形成し
   た後、適当な加工処理を行なうことにより、半導体ウェ
   ハの片面に拡散層を有し反対面に未拡散層を有するディ
   スクリート素子用基板を製造するディスクリート素子用
   基板の製造方法において、インゴットから比較的厚くス
   ライスした半導体ウェハの表裏を化学的エッチング処理
   して加工歪を完全に除去した後に不純物を拡散処理し、
   両面に拡散層が形成された半導体ウェハの厚み幅の中心
   部から２分割する加工処理を行なうことを特徴とするデ
   ィスクリート素子用基板の製造方法。