JPH08213292A - 半導体基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウエハの大口径化に伴う重量の増加を軽減す
ることが可能な技術を提供する。 【構成】 シリコン単結晶基板２の素子領域が形成され
る表面３と反対側の裏面４に例えば７個の円形状の凹部
５を形成する。これにより、複数の凹部５を形成した分
重量が減るので、ウエハの大口径化に伴う重量の増加を
軽減することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板及びその製
造方法に関し、特に、大口径の半導体基板を必要とする
分野に適用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩで代表される半導体装置を製造す
るために使用される半導体基板（半導体ウエハ）は、ま
すます大口径化される傾向にある。特に、ＬＳＩにおい
ては高集積化、高機能化が進むにつれて、チップサイズ
が増加してきているのでその傾向が強くなってきてい
る。このようにウエハの大口径化が進むと、機械的強度
を確保する上でその厚さも徐々に増加するので、その重
量も無視できないファクタとなる。

【０００３】表１は、最も多く使用されているシリコン
ウエハ及び今後使用されるシリコンウエハに例をあげ
て、その直径が増加するにつれて、その厚さ及び重量が
どのように増加するかの目安を示している。なお、ウエ
ハにはオリエンテーションフラットが無いものとして概
算した結果を示している。

【０００４】

【表１】

【０００５】表１から明らかなように、ウエハの直径が
増加するとその重量は、飛躍的に増加するようになる。
現在のところ、多く使用されている直径が１５０ｍｍ、
あるいは２００ｍｍのシリコンウエハの場合、各々の直
径が２倍に増加したとすると、その重量は５倍弱あるい
は４倍強に増加することになる。特に、今後主流になる
と思われる３００ｍｍ以上のウエハの場合、重量は大幅
に増加する。

【０００６】このように、ウエハの大口径化の必要性、
あるいはこの場合の問題点等に関しては、例えば（株）
工業調査会発行、「ＶＬＳＩ プロセス装置ハンドブッ
ク」、１９９０年６月１０日発行、Ｐ５１１〜Ｐ５２０
に、詳細に記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記のようにウエハの
大口径化に伴って重量が増加すると、次のような問題が
生ずる。

【０００８】（１）取扱い時、手動、自動を問わず、ハ
ンドリングが厄介になる。

【０００９】（２）複数のウエハを治具にセットしてバ
ッチ処理する場合、治具に加わる重量が大きくなるの
で、ウエハ径に応じて治具を含めた搬送機構の仕様を変
更する必要がある。

【００１０】（３）ウエハを高温で熱処理する場合、ウ
エハが自重で反って変形し易くなる。

【００１１】本発明の目的は、ウエハの大口径化に伴う
重量の増加を軽減することが可能な技術を提供すること
にある。

【００１２】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかにな
るであろう。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下
記の通りである。

【００１４】（１）本発明の半導体基板は、素子領域が
形成される表面と反対側の裏面に凹部が形成されてい
る。

【００１５】（２）本発明の半導体基板の製造方法は、
半導体基板を用意する工程と、前記半導体基板の表面全
面及び裏面を部分的にマスクする工程と、前記裏面のマ
スクされていない部分を除去して凹部を形成する工程
と、を含んでいる。

【００１６】

【作用】上述した（１）の手段によれば、本発明の半導
体基板は、素子領域が形成される表面と反対側の裏面に
凹部が形成されているので、ウエハの大口径化に伴う重
量の増加を軽減することが可能となる。

【００１７】上述した（２）の手段によれば、本発明の
半導体基板の製造方法は、半導体基板を用意する工程
と、前記半導体基板の表面全面及び裏面を部分的にマス
クする工程と、前記裏面のマスクされていない部分を除
去して凹部を形成する工程と、を含んでいるので、ウエ
ハの大口径化に伴う重量の増加を軽減することが可能と
なる。

【００１８】以下、本発明について、図面を参照して実
施例とともに詳細に説明する。

【００１９】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。

【００２０】

【実施例】

（実施例１）図１は本発明の実施例１による半導体基板
を示すもので、（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ断面図である。本実施例の半導体基板１は、例えばシ
リコン単結晶基板２からなり、このシリコン単結晶基板
２の素子領域が形成される表面３と反対側の裏面４には
例えば７個の円形状の凹部５が形成されている。

【００２１】ここで、シリコン単結晶基板２は例えば、
直径３００ｍｍ、厚さ８００μｍ、面方位（１００）を
有している。また、裏面４に形成された円形状の凹部５
は、各々例えば直径１００ｍｍ、深さ４００μｍを有し
ている。

【００２２】このシリコン単結晶基板２の表面３に対し
ては、拡散、イオン打ち込み等のプロセス処理を施すこ
とにより、所望の素子領域の形成が行われる。

【００２３】次に、本実施例の半導体基板１の製造方法
を、図２乃至図５を参照して工程順に説明する。

【００２４】まず、図２に示すように、例えば直径４０
０ｍｍ、厚さ９００μｍ、面方位（１００）を有するシ
リコン単結晶基板２を用意する。このシリコン単結晶基
板２は、周知の単結晶製造技術によって製造することが
できる。

【００２５】すなわち、最初に直径４００ｍｍ強のシリ
コン単結晶棒をチョコラルスキー法で引き上げた後、こ
のシリコン単結晶棒の外形研削を行い、続いてオリエン
テーションフラットを加工した後、ダイヤモンドブレー
ドによって複数のウエハに切断する。次にウエハに面取
り加工を施してから、ラッピング処理を行って、表面加
工層の除去及び厚さの均一化を図る。ラッピング処理終
了時のウエハは例えば、厚さ９００μｍとなる。以上に
よって、図２のようなシリコン単結晶基板２が得られ
る。

【００２６】次に、図３に示すように、シリコン単結晶
基板２の表面３の全面及び裏面４を部分的にフォトレジ
スト６を塗布してマスクする。この裏面４のマスクされ
ない領域７は例えば、直径１００ｍｍの７個の円形状の
領域であり、後程凹部が形成される領域となる。裏面４
を部分的にフォトレジスト６でマスクするには、領域７
に予め粘着テープを張り付けた後、この粘着テープ上を
含む裏面４の全面にフォトレジスト６を塗布し、続いて
粘着テープを剥がせば、必要な部分のみにフォトレジス
ト６を残すことができる。（ａ）は底面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【００２７】続いて、図４に示すように、シリコン単結
晶基板２をフッ酸・硝酸系のエッチング溶液に浸すこと
により、フォトレジスト６をマスクとしてマスクされて
いない裏面４の領域７を部分的にエッチングして、凹部
５を形成する。凹部５は例えば直径１００ｍｍ、深さ約
４００μｍに形成する。この工程は、ウエットエッチン
グに限らず、ドライエッチングを利用して行うこともで
きる。

【００２８】次に、図５に示すように、フォトレジスト
６を有機溶剤によって除去した後、フォトレジスト６で
マスクされていた領域の表面加工層を除去するため、か
せいカリ（ＫＯＨ）、かせいナトリウム（ＮａＯＨ）の
ようなアルカリ系のエッチング溶液に浸してエッチング
を行う。これによって、シリコン単結晶基板２の表面３
及び裏面４はともに例えば４０μｍ除去される。この時
点で、裏面４の凹部５は例えば、深さ４００μｍとな
る。

【００２９】続いて、シリコン単結晶基板２に対して酸
素ドナー消去のための熱処理を施した後、表面３をポリ
ッシング処理して鏡面に仕上げる。鏡面仕上げ後のシリ
コン単結晶基板２は、直径４００ｍｍ、厚さ８００μｍ
で、裏面４に深さ４００μｍの凹部５が形成される。

【００３０】以上によって、図１に示したように、素子
領域が形成される表面３と反対側の裏面４に、円形状の
７個の凹部５が形成されたシリコン単結晶基板２が得ら
れる。

【００３１】このようにして得られたシリコン単結晶基
板２は、裏面４に７個の円形状の凹部５を形成したこと
により、約５１ｇを除去することができる。この結果、
シリコン単結晶基板２の重量を、凹部５を形成しない場
合に比較して約７８％（５１ｇ／２３５ｇ；表１参照）
に抑えることができる。

【００３２】このような実施例１によれば次のような効
果が得られる。

【００３３】シリコン単結晶基板２の素子領域が形成さ
れる表面３と反対側の裏面４には例えば７個の円形状の
凹部５が形成されているので、凹部５を形成した分重量
が減るので、ウエハの大口径化に伴う重量の増加を軽減
することが可能となる。特に、今後主流になると思われ
る３００ｍｍ以上のウエハの場合の重量の軽減を図るこ
とが可能となる。

【００３４】この結果、従来問題を次のように解決する
ことができる。

【００３５】（１）取扱い時、手動、自動を問わず、ハ
ンドリングが容易になる。

【００３６】（２）複数のウエハを治具にセットしてバ
ッチ処理する場合、治具に加わる重量があまり大きくな
らないので、ウエハ径に応じて治具を含めた搬送機構の
仕様を変更する必要がなくなる。

【００３７】（３）ウエハを高温で熱処理する場合、ウ
エハが自重で反りにくくなるため、変形しない。

【００３８】（実施例２）図６は本発明の実施例２によ
る半導体基板を示すもので、（ａ）は底面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ断面図である。本実施例の半導体基板１
は、実施例１と同じように、例えばシリコン単結晶基板
２からなり、直径４００ｍｍ、厚さ８００μｍ、面方位
（１００）を有し、素子領域が形成される表面３と反対
側の裏面４には例えば７個の正方形状の凹部５が形成さ
れている。但し、凹部５の内面の形状は実施例１と異な
っており、その内面には傾斜面８が形成されている。こ
の軽斜面８は面方位｛１１１｝を有している。

【００３９】次に、本実施例の半導体基板１の製造方法
を、図７乃至図１０を参照して工程順に説明する。

【００４０】まず、図７に示すように、例えば直径４０
０ｍｍ、厚さ９００μｍ、面方位（１００）を有するシ
リコン単結晶基板２を用意する。このシリコン単結晶基
板２は、周知の単結晶製造技術によって製造することが
できる。

【００４１】次に、図８に示すように、シリコン単結晶
基板２の表面３の全面及び裏面４を部分的にフォトレジ
スト６を塗布してマスクする。この裏面４のマスクされ
ない領域７は例えば、一辺９０ｍｍの７個の正方形状の
領域であり、後程凹部が形成される領域となる。裏面４
を部分的にフォトレジスト６でマスクするには、前記の
ような方法と同様にして行う。

【００４２】続いて、図９に示すように、シリコン単結
晶基板２をかせいカリ（ＫＯＨ）、かせいナトリウム
（ＮａＯＨ）のようなアルカリ性のエッチング溶液に浸
すことにより、フォトレジスト６をマスクとしてマスク
されていない裏面４の領域７を部分的にエッチングし
て、凹部５を形成する。凹部５は例えば一辺９０ｍｍ、
深さ約４００μｍに形成する。但し、アルカリエッチン
グを行ったことにより、凹部５の内面には面方位｛１１
１｝に沿った傾斜面８が形成される。この工程は、ウエ
ットエッチングに限らず、ドライエッチングを利用して
行うこともできる。

【００４３】次に、図１０に示すように、フォトレジス
ト６を有機溶剤によって除去した後、フォトレジスト６
でマスクされていた領域の表面加工層を除去するため、
続けてアルカリエッチングを行う。これによって、シリ
コン単結晶基板２の表面３及び裏面４はともに例えば４
０μｍ除去される。この時点で、裏面４の凹部５は例え
ば、深さ４００μｍとなる。

【００４４】続いて、シリコン単結晶基板２に対して酸
素ドナー消去のための熱処理を施した後、表面３をポリ
ッシング処理して鏡面に仕上げる。鏡面仕上げ後のシリ
コン単結晶基板２は、直径４００ｍｍ、厚さ８００μｍ
で、裏面４に深さ４００μｍの凹部５が形成される。

【００４５】このような実施例２によれば、シリコン単
結晶基板２の裏面４の凹部５の内面の形状が異なるだけ
で、素子領域が形成される表面３と反対側の裏面４に円
形状の７個の凹部５が形成されたシリコン単結晶基板２
が得られるので、実施例１と同様な効果を得ることがで
きる。

【００４６】図１１は実施例１の変形例を示すもので、
シリコン単結晶基板２の裏面４に形成する円形状の凹部
５を小面積で多数個形成した例を示すものである。図１
２は実施例２の変形例を示すもので、正方形状の凹部５
を小面積で多数個形成した例を示すものである。

【００４７】このように裏面４に凹部５を形成する場
合、機械的強度の点でその形状及び数が問題となるが、
あまり大面積の凹部５を形成した場合には、シリコン単
結晶基板２に強度的な負担がかかるので好ましくない。
この点で、凹部５の面積が等しい場合には、小面積で多
数個形成することが望ましい。

【００４８】また、一般に、アルカリエッチングは酸エ
ッチングに比較して、きめの細かい加工が可能なので、
特に小さな面積で精度良く凹部５を形成する場合には、
適している。

【００４９】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。

【００５０】例えば、前記実施例では半導体基板の材料
としては特定の材料に例を挙げて説明したが、これに限
らず同等の材料を用いることができる。

【００５１】また、前記実施例ではシリコン単結晶基板
や凹部等の各寸法は一例を示したものであり、目的、用
途等に応じて任意に変更することができる。各プロセス
処理条件に関しても同様である。

【００５２】さらに、裏面の凹部を形成する方法として
は、酸エッチングあるいはアルカリエッチング単独でな
く、両者を組み合わせることができる。

【００５３】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である半導体
基板に適用した場合について説明したが、それに限定さ
れるものではない。本発明は、少なくとも半導体基板の
大口径化に伴う重量軽減を図ることを目的とするものに
は適用できる。

【００５４】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。

【００５５】半導体基板の素子領域が形成される表面と
反対側の裏面には複数の凹部が形成されているので、凹
部を形成した分重量が減るので、ウエハの大口径化に伴
う重量の増加を軽減することが可能となり、特にほぼ３
００ｍｍ以上のウエハの場合の重量の軽減を図ることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による半導体基板を示すもの
で、（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図で
ある。

【図２】本発明の実施例１による半導体基板の製造方法
の一工程を示す断面図である。

【図３】本発明の実施例１による半導体基板の製造方法
の他の工程を示すもので、（ａ）は底面図、（ｂ）は
（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図４】本発明の実施例１による半導体基板の製造方法
のその他の工程を示す断面図である。

【図５】本発明の実施例１による半導体基板の製造方法
のその他の工程を示す断面図である。

【図６】本発明の実施例２による半導体基板を示すもの
で、（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図で
ある。

【図７】本発明の実施例２による半導体基板の製造方法
の一工程を示す断面図である。

【図８】本発明の実施例２による半導体基板の製造方法
の他の工程を示す断面図である。

【図９】本発明の実施例２による半導体基板の製造方法
のその他の工程を示す断面図である。

【図１０】本発明の実施例２による半導体基板の製造方
法のその他の工程を示す断面図である。

【図１１】本発明の実施例１による半導体基板の変形例
を示す底面図である。

【図１２】本発明の実施例２による半導体基板の他の変
形例を示す底面図である。

【符号の説明】

１…半導体基板、２…シリコン単結晶基板、３…シリコ
ン単結晶基板の表面、４…シリコン単結晶基板の裏面、
５…シリコン単結晶基板の裏面の凹部、６…フォトレジ
スト、７…シリコン単結晶基板の裏面のフォトレジスト
でマスクされない領域、８…シリコン単結晶基板の裏面
の凹部内の傾斜面。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 素子領域が形成される表面と反対側の裏
   面に凹部が形成されてなることを特徴とする半導体基
   板。
2. 【請求項２】 前記凹部は複数個形成されてなることを
   特徴とする請求項１に記載の半導体基板。
3. 【請求項３】 前記凹部は表面が円形状に形成されてな
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体基
   板。
4. 【請求項４】 直径がほぼ３００ｍｍ以上の円形状から
   なることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板。
5. 【請求項５】 半導体基板を用意する工程と、前記半導
   体基板の表面全面及び裏面を部分的にマスクする工程
   と、前記裏面のマスクされていない部分を除去して凹部
   を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体基板
   の製造方法。
6. 【請求項６】 前記凹部を形成する工程は、半導体基板
   を酸溶液に浸すことからなることを特徴とする請求項５
   に記載の半導体基板の製造方法。
7. 【請求項７】 前記凹部を形成する工程は、半導体基板
   をアルカリ溶液に浸すことからなることを特徴とする請
   求項５に記載の半導体基板の製造方法。
8. 【請求項８】 前記凹部を形成する工程は、半導体基板
   を酸溶液に浸すこととアルカリ溶液に浸すこととの組み
   合わせからなることを特徴とする請求項５に記載の半導
   体基板の製造方法。