JPH0737811A - 半導体基板の製造方法 - Google Patents
半導体基板の製造方法Info
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- JPH0737811A JPH0737811A JP18119493A JP18119493A JPH0737811A JP H0737811 A JPH0737811 A JP H0737811A JP 18119493 A JP18119493 A JP 18119493A JP 18119493 A JP18119493 A JP 18119493A JP H0737811 A JPH0737811 A JP H0737811A
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- Japan
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- silicon
- crystal layer
- semiconductor wafer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体基板の表面に一定厚みの熱力学的に安
定したステップ・テラス構造をシリコン単結晶層により
形成し、表面のマイクロラフネスを小さく押えることが
できる半導体基板を提供する。 【構成】 シリコンインゴットを作成した後、シリコン
インゴットを切断して半導体ウェハを作製する。半導体
ウェハの切断面を鏡面化仕上げするとともに洗浄液で洗
浄する。半導体ウェハの洗浄面に対して、９０ｐｐｂ以
下の水分を含む気相成長雰囲気中で気相成長を施す。こ
れにより１μｍ以上のシリコン単結晶層を表面に有する
半導体基板を得ることができる。
定したステップ・テラス構造をシリコン単結晶層により
形成し、表面のマイクロラフネスを小さく押えることが
できる半導体基板を提供する。 【構成】 シリコンインゴットを作成した後、シリコン
インゴットを切断して半導体ウェハを作製する。半導体
ウェハの切断面を鏡面化仕上げするとともに洗浄液で洗
浄する。半導体ウェハの洗浄面に対して、９０ｐｐｂ以
下の水分を含む気相成長雰囲気中で気相成長を施す。こ
れにより１μｍ以上のシリコン単結晶層を表面に有する
半導体基板を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はシリコン半導体基板の製
造方法に係り、とりわけ半導体基板表面のマイクロラフ
ネスを小さく押さえることができるシリコン半導体基板
の製造方法に関する。
造方法に係り、とりわけ半導体基板表面のマイクロラフ
ネスを小さく押さえることができるシリコン半導体基板
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＭＯＳＬＳＩはシリコン単結晶
基板を用いて製造されているが、半導体装置の微細化に
伴ない、半導体装置のゲート絶縁膜は１０ｎｍ以下とい
う極めて薄い酸化膜となっている。このような均一な厚
さをもった酸化膜を再現性よく形成するために、シリコ
ン半導体基板表面の微少凹凸（いわゆるマイクロラフネ
ス）を小さく押える試みが行われている。
基板を用いて製造されているが、半導体装置の微細化に
伴ない、半導体装置のゲート絶縁膜は１０ｎｍ以下とい
う極めて薄い酸化膜となっている。このような均一な厚
さをもった酸化膜を再現性よく形成するために、シリコ
ン半導体基板表面の微少凹凸（いわゆるマイクロラフネ
ス）を小さく押える試みが行われている。
【０００３】半導体基板は、一般にシリコンの単結晶引
上げにより作製されたシリコンインゴットを切断して半
導体ウェハを作製し、、その後、この半導体ウェハに対
して鏡面化仕上げおよび洗浄液による洗浄を順次行なう
ことにより製造される。そしてマイクロラフネスを小さ
く押えるため、洗浄液の液組成を種々変化させている。
上げにより作製されたシリコンインゴットを切断して半
導体ウェハを作製し、、その後、この半導体ウェハに対
して鏡面化仕上げおよび洗浄液による洗浄を順次行なう
ことにより製造される。そしてマイクロラフネスを小さ
く押えるため、洗浄液の液組成を種々変化させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、半導体
基板表面のマイクロラフネスを小さく押えるため、洗浄
液の組成を、種々変化させている。しかしながら、この
ように洗浄液の組成を変化させて半導体基板表面のマイ
クロラフネスを小さく押える方法では、シリコン単結晶
引上げ時の速度が変化したり、半導体ウェハ内の格子間
酸素濃度が変化したり、あるいは半導体ウェハ内に含ま
れる微量金属不純物等により、マイクロラフネスが大き
く変化してしまう。このため、半導体基板に平滑な表面
を安定して形成することにむずかしいのが実情である。
基板表面のマイクロラフネスを小さく押えるため、洗浄
液の組成を、種々変化させている。しかしながら、この
ように洗浄液の組成を変化させて半導体基板表面のマイ
クロラフネスを小さく押える方法では、シリコン単結晶
引上げ時の速度が変化したり、半導体ウェハ内の格子間
酸素濃度が変化したり、あるいは半導体ウェハ内に含ま
れる微量金属不純物等により、マイクロラフネスが大き
く変化してしまう。このため、半導体基板に平滑な表面
を安定して形成することにむずかしいのが実情である。
【０００５】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、半導体基板表面のマイクロラフネスを確実
に小さく押えることができる半導体基板の製造方法を提
供することを目的とする。
ものであり、半導体基板表面のマイクロラフネスを確実
に小さく押えることができる半導体基板の製造方法を提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、シリコンイン
ゴットを作製する工程と、このシリコンインゴットを切
断して半導体ウェハを作製する工程と、半導体ウェハの
切断面を鏡面化仕上げする工程と、半導体ウェハの鏡面
化仕上げされた面を洗浄液で洗浄する工程と、９０ｐｐ
ｂ以下の水分を含む気相成長雰囲気中で１μｍ以上のシ
リコンの単結晶層を半導体ウェハ表面に気相成長方によ
り形成する工程と、からなる半導体基板の製造方法であ
る。
ゴットを作製する工程と、このシリコンインゴットを切
断して半導体ウェハを作製する工程と、半導体ウェハの
切断面を鏡面化仕上げする工程と、半導体ウェハの鏡面
化仕上げされた面を洗浄液で洗浄する工程と、９０ｐｐ
ｂ以下の水分を含む気相成長雰囲気中で１μｍ以上のシ
リコンの単結晶層を半導体ウェハ表面に気相成長方によ
り形成する工程と、からなる半導体基板の製造方法であ
る。
【０００７】
【作用】本発明のよれば、半導体ウェハの洗浄面上に、
９０ｐｐｂ以下の水分を含む気相成長雰囲気中で１μｍ
以上の単結晶層を気相成長法により形成するので、気相
成長中に水分によるシリコンのエッチング作用が無視で
きるようになり、また気相成長中のシリコン原子の表面
での移動がスムースに行なわれる。このため半導体基板
表面に、一定厚みの熱力学的に安定したステップ・テラ
ス構造を気相成長シリコン単結晶層により形成すること
ができる。
９０ｐｐｂ以下の水分を含む気相成長雰囲気中で１μｍ
以上の単結晶層を気相成長法により形成するので、気相
成長中に水分によるシリコンのエッチング作用が無視で
きるようになり、また気相成長中のシリコン原子の表面
での移動がスムースに行なわれる。このため半導体基板
表面に、一定厚みの熱力学的に安定したステップ・テラ
ス構造を気相成長シリコン単結晶層により形成すること
ができる。
【０００８】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。まず本発明の原理について説明する。
て説明する。まず本発明の原理について説明する。
【０００９】（基本的構成）通常のシリコン半導体ウェ
ハは、ＣＺ法で引き上げられて作製されたシリコンイン
ゴットをウェハ状に切断して得られる。半導体ウェハ
は、その後主平面が機械化学的研磨法により鏡面化さ
れ、次にＮＨ4 ＯＨ／Ｈ2 Ｏ2 ／Ｈ2 Ｏ等の洗浄液によ
り洗浄されて仕上げらる（図４）。この半導体ウェハ１
１の表面を例えば原子間力顕微鏡で観察すると、高さ
０．３μｍのステップ１２が見られる（図４）。また、
このステップはランダムに分布しており、長周期にわた
って微少な凹凸（Ｒａが〜１ｎｍ）を形成している。
ハは、ＣＺ法で引き上げられて作製されたシリコンイン
ゴットをウェハ状に切断して得られる。半導体ウェハ
は、その後主平面が機械化学的研磨法により鏡面化さ
れ、次にＮＨ4 ＯＨ／Ｈ2 Ｏ2 ／Ｈ2 Ｏ等の洗浄液によ
り洗浄されて仕上げらる（図４）。この半導体ウェハ１
１の表面を例えば原子間力顕微鏡で観察すると、高さ
０．３μｍのステップ１２が見られる（図４）。また、
このステップはランダムに分布しており、長周期にわた
って微少な凹凸（Ｒａが〜１ｎｍ）を形成している。
【００１０】本発明ではこの様な表面をもったシリコン
半導体ウェハ１１に対し、水分濃度を極力減らした不活
性雰囲気中で気相成長を施すことにより、半導体ウェハ
１１表面にシリコンの単結晶層１５を形成する。そして
このシリコンの単結晶層１５により、半導体基板１０の
表面を平滑化させることができる。
半導体ウェハ１１に対し、水分濃度を極力減らした不活
性雰囲気中で気相成長を施すことにより、半導体ウェハ
１１表面にシリコンの単結晶層１５を形成する。そして
このシリコンの単結晶層１５により、半導体基板１０の
表面を平滑化させることができる。
【００１１】（具体的構成）次に本発明の具体的構成に
ついて説明する。まず図３に示すように、ＣＺ法でシリ
コンを引上げることにより、Ｐ型（１００）単結晶のシ
リコンインゴットが得られる。次にシリコンインゴット
を切断することにより、半導体ウェハ１１が作製され
る。次に半導体ウェハ１１の切断面に対して機械化学的
研磨法により鏡面化仕上げが施され、表面化仕上げされ
た面は、その後ＮＨ4 ＯＨ／Ｈ2 Ｏ2 ／Ｈ2 Ｏ等の洗浄
液により洗浄される。
ついて説明する。まず図３に示すように、ＣＺ法でシリ
コンを引上げることにより、Ｐ型（１００）単結晶のシ
リコンインゴットが得られる。次にシリコンインゴット
を切断することにより、半導体ウェハ１１が作製され
る。次に半導体ウェハ１１の切断面に対して機械化学的
研磨法により鏡面化仕上げが施され、表面化仕上げされ
た面は、その後ＮＨ4 ＯＨ／Ｈ2 Ｏ2 ／Ｈ2 Ｏ等の洗浄
液により洗浄される。
【００１２】次に半導体ウェハ１１の洗浄面に、気相成
長法により１μｍ以上のシリコンの単結晶層１５が形成
される。この気相成長はＨ2 雰囲気で例えばＳｉＨ2 Ｃ
ｌ2を用いて行なわれ、気相成長温度は約１１００℃に
設定される。
長法により１μｍ以上のシリコンの単結晶層１５が形成
される。この気相成長はＨ2 雰囲気で例えばＳｉＨ2 Ｃ
ｌ2を用いて行なわれ、気相成長温度は約１１００℃に
設定される。
【００１３】この時の気相成長反応は、ＳｉＨ2 Ｃｌ2
＋Ｈ2 →Ｓｉ＋ＨＣｌとなる。
＋Ｈ2 →Ｓｉ＋ＨＣｌとなる。
【００１４】なお、Ｈ2 ガスは多段精製により精製さ
れ、気相成長雰囲気中の水分は９０ｐｐｂ以下に押えら
れている。
れ、気相成長雰囲気中の水分は９０ｐｐｂ以下に押えら
れている。
【００１５】このように半導体ウェハ１１の表面にシリ
コンの単結晶層１５を形成することにより、半導体基板
１０が得られる。次に気相成長により形成された単結晶
層の厚さを約０〜１００μｍまで種々変化させた場合の
半導体基板表面と、Ｈ2 雰囲気中の水分温度を約０〜１
０００ｐｐｂまで称々変化させた場合の半導体基板表面
を、各々原子間力顕微鏡により観察した。この結果を図
１および図２に各々示す。
コンの単結晶層１５を形成することにより、半導体基板
１０が得られる。次に気相成長により形成された単結晶
層の厚さを約０〜１００μｍまで種々変化させた場合の
半導体基板表面と、Ｈ2 雰囲気中の水分温度を約０〜１
０００ｐｐｂまで称々変化させた場合の半導体基板表面
を、各々原子間力顕微鏡により観察した。この結果を図
１および図２に各々示す。
【００１６】図１に示すように、半導体基板１０表面の
マイクロラフネス（Ｒａ）は、シリコンの単結晶層１５
の厚みが１．０μｍ以上の場合に小さく押えられること
が判明した。なお、図１において、気相成長雰囲気中の
水分は９０ｐｐｂ程度となっている。
マイクロラフネス（Ｒａ）は、シリコンの単結晶層１５
の厚みが１．０μｍ以上の場合に小さく押えられること
が判明した。なお、図１において、気相成長雰囲気中の
水分は９０ｐｐｂ程度となっている。
【００１７】また、図２に示すのように、半導体基板１
０表面のマイクロラフネス（Ｒａ）は、Ｈ2 雰囲気中の
水分が約９０ｐｐｂ以下の場合に小さく押えられること
が判明した。なお、図２において、シリコンの単結晶層
１５の厚みは１．０μｍ程度となっている。
０表面のマイクロラフネス（Ｒａ）は、Ｈ2 雰囲気中の
水分が約９０ｐｐｂ以下の場合に小さく押えられること
が判明した。なお、図２において、シリコンの単結晶層
１５の厚みは１．０μｍ程度となっている。
【００１８】これらの現象は物理的には次の様に解釈さ
れる。すなわち図４に示すように、一般に鏡面研磨され
洗浄された半導体ウェハ１１の表面は、研磨条件に応じ
た形状となり必ずしも熱力学的に安定な平滑表面となっ
ていない。このような半導体ウェハ１１に対して清浄な
雰囲気下で気相成長を行なわせると、半導体ウェハ１１
の最表面ではシリコン原子がステップ１２上で熱力学的
に安定な場所へ横方向（図４の左方向）に移動し、いわ
ゆる熱力学的に安定したステップ・テラス構造のシリコ
ン単結晶層１５を形成する。このように熱力学的に安定
したステップ・テラス構造のシリコン単結晶層１５を形
成することにより、表面のマイクロラフネスを小さく押
えることができる。また、シリコン単結晶層１５を１μ
ｍ以上とすることにより、半導体ウェハ１１の表面のス
テップ１２形状の影響を受けない平坦な表面を得ること
ができる。
れる。すなわち図４に示すように、一般に鏡面研磨され
洗浄された半導体ウェハ１１の表面は、研磨条件に応じ
た形状となり必ずしも熱力学的に安定な平滑表面となっ
ていない。このような半導体ウェハ１１に対して清浄な
雰囲気下で気相成長を行なわせると、半導体ウェハ１１
の最表面ではシリコン原子がステップ１２上で熱力学的
に安定な場所へ横方向（図４の左方向）に移動し、いわ
ゆる熱力学的に安定したステップ・テラス構造のシリコ
ン単結晶層１５を形成する。このように熱力学的に安定
したステップ・テラス構造のシリコン単結晶層１５を形
成することにより、表面のマイクロラフネスを小さく押
えることができる。また、シリコン単結晶層１５を１μ
ｍ以上とすることにより、半導体ウェハ１１の表面のス
テップ１２形状の影響を受けない平坦な表面を得ること
ができる。
【００１９】一方、気相成長中、雰囲気中に微量の水分
が存在すると、Ｈ2 Ｏ＋Ｓｉ→ＳｉＯの反応が起こり、
Ｓｉがエッチングされる。このエッチング作用により、
シリコン原子の移動が妨げられ、このため気相成長シリ
コン単結晶層１５が平滑なテラス構造を形成することは
むずかしくなる。
が存在すると、Ｈ2 Ｏ＋Ｓｉ→ＳｉＯの反応が起こり、
Ｓｉがエッチングされる。このエッチング作用により、
シリコン原子の移動が妨げられ、このため気相成長シリ
コン単結晶層１５が平滑なテラス構造を形成することは
むずかしくなる。
【００２０】以上説明したように本実施例によれば、半
導体ウェハの洗浄面上に、９０ｐｐｂ以下の水分を含む
気相成長雰囲気中で１μｍ以上の単結晶層を気相成長法
により形成することにより、表面のマイクロラフネスを
小さく押えることができる。
導体ウェハの洗浄面上に、９０ｐｐｂ以下の水分を含む
気相成長雰囲気中で１μｍ以上の単結晶層を気相成長法
により形成することにより、表面のマイクロラフネスを
小さく押えることができる。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、９０ｐｐｂ以下の水分
を含む気相成長雰囲気中で半導体ウェハ表面に１μｍ以
上の単結晶層を気相成長法により形成することにより、
気相成長中に水分によるエッチング反応を抑止し、ま
た、シリコン原子の移動をスムースに行なって、表面に
一定厚みの熱力学的に安定したステップ・テラス構造を
シリコン単結晶層により形成することができる。このた
め、表面のマイクロラフネスを小さく押えた半導体基板
を得ることができる。
を含む気相成長雰囲気中で半導体ウェハ表面に１μｍ以
上の単結晶層を気相成長法により形成することにより、
気相成長中に水分によるエッチング反応を抑止し、ま
た、シリコン原子の移動をスムースに行なって、表面に
一定厚みの熱力学的に安定したステップ・テラス構造を
シリコン単結晶層により形成することができる。このた
め、表面のマイクロラフネスを小さく押えた半導体基板
を得ることができる。
【図１】Ｈ2 雰囲気中で気相成長を行なった場合の単結
晶層厚さとマイクロラフネスの関係を示す図。
晶層厚さとマイクロラフネスの関係を示す図。
【図２】Ｈ2 雰囲気中で気相成長を行なった場合のＨ2
雰囲気中の水分濃度とマイクロラフネスの関係を示す
図。
雰囲気中の水分濃度とマイクロラフネスの関係を示す
図。
【図３】本発明による半導体基板の製造方法を示す概略
図。
図。
【図４】半導体基板の表面状態を示す図。
１０ 半導体基板 １１ 半導体ウェハ １２ ステップ １５ シリコン単結晶層
Claims (1)
- 【請求項１】シリコンインゴットを作製する工程と、こ
のシリコンインゴットを切断して半導体ウェハを作製す
る工程と、半導体ウェハの切断面を鏡面化仕上げする工
程と、半導体ウェハの鏡面化仕上げされた面を洗浄液で
洗浄する工程と、９０ｐｐｂ以下の水分を含む気相成長
雰囲気中で１μｍ以上のシリコンの単結晶層を半導体ウ
ェハ表面に気相成長法により形成する工程と、からなる
半導体基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18119493A JPH0737811A (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | 半導体基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18119493A JPH0737811A (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | 半導体基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0737811A true JPH0737811A (ja) | 1995-02-07 |
Family
ID=16096498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18119493A Pending JPH0737811A (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | 半導体基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0737811A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7060597B2 (en) | 2003-05-19 | 2006-06-13 | Toshiba Ceramics Co., Ltd. | Manufacturing method for a silicon substrate having strained layer |
| US10160075B2 (en) | 2013-06-28 | 2018-12-25 | Makino Milling Machine Co., Ltd. | Main spindle device for machine tool and machine tool |
-
1993
- 1993-07-22 JP JP18119493A patent/JPH0737811A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7060597B2 (en) | 2003-05-19 | 2006-06-13 | Toshiba Ceramics Co., Ltd. | Manufacturing method for a silicon substrate having strained layer |
| US10160075B2 (en) | 2013-06-28 | 2018-12-25 | Makino Milling Machine Co., Ltd. | Main spindle device for machine tool and machine tool |
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