JPH08316191A - シリコンウエハの損傷結晶領域除去方法 - Google Patents
シリコンウエハの損傷結晶領域除去方法Info
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-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】シリコンウエハの機械加工により損傷した結晶
領域をシリコンウエハから除去する方法において、外来
金属によるシリコンウエハーの汚染に関する問題を回避
できる方法を提供すること。 【解決手段】シリコンウエハをフッ化水素含有水溶液で
前処理した後、超音波を当て且つアルカリ金属水酸化物
を含有する水溶液中、５５〜９５℃の温度でエッチング
する。
領域をシリコンウエハから除去する方法において、外来
金属によるシリコンウエハーの汚染に関する問題を回避
できる方法を提供すること。 【解決手段】シリコンウエハをフッ化水素含有水溶液で
前処理した後、超音波を当て且つアルカリ金属水酸化物
を含有する水溶液中、５５〜９５℃の温度でエッチング
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウエハの
機械加工により損傷した結晶領域をシリコンウエハから
除去する方法に関する。
機械加工により損傷した結晶領域をシリコンウエハから
除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記のような結晶構造の損傷は、シリコ
ンウエハの製造では不可避的に生じる。引上法で得た単
結晶から個々のシリコンウエハを、例えばワイヤーソー
や環状ソー等のソーツールにより切断する場合でも、得
られたシリコンウエハの表面下結晶領域は、約８０μｍ
までの深さで損傷している。ソーイングにより生じたこ
の損傷は、一般的に、例えばシリコンウエハをラッピン
グ又は研削により機械的に表面処理することにより減少
させる。ラッピング処理又は研削処理したシリコンウエ
ハは、したがって深さ約３５μｍまでのウエハ表面から
ウエハの内部に延びている結晶構造にのみ損傷を有す
る。もし後でシリコンウエハの表面に電子回路を集積す
ることを意図しているのであれば、この損傷も完全に除
去しなければならない。
ンウエハの製造では不可避的に生じる。引上法で得た単
結晶から個々のシリコンウエハを、例えばワイヤーソー
や環状ソー等のソーツールにより切断する場合でも、得
られたシリコンウエハの表面下結晶領域は、約８０μｍ
までの深さで損傷している。ソーイングにより生じたこ
の損傷は、一般的に、例えばシリコンウエハをラッピン
グ又は研削により機械的に表面処理することにより減少
させる。ラッピング処理又は研削処理したシリコンウエ
ハは、したがって深さ約３５μｍまでのウエハ表面から
ウエハの内部に延びている結晶構造にのみ損傷を有す
る。もし後でシリコンウエハの表面に電子回路を集積す
ることを意図しているのであれば、この損傷も完全に除
去しなければならない。
【０００３】機械的に損傷した結晶領域をシリコンウエ
ハから除去する方法は、シリコンウエハを、例えば水酸
化カリウム及び／又は水酸化ナトリウムを含有する水性
浴中、１００〜１２０℃の温度で異方性化学的エッチン
グすることを基本としている。実施するのに簡単である
この方法の特定の利点は、機械加工により決まるウエハ
の形状及びウエハ側面の平坦性に悪影響を及ぼさないこ
とである（Ｌ．Ｄ．Ｄｙｅｒ、Ｇ．Ｊ．Ｇｒａｎｔ、
Ｃ．Ｍ．Ｔｒｉｐｔｏｎ、Ａ．Ｅ．Ｓｔｅｐｈｅｎｓ、
Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｓｅ
ｒ．、第２９６頁、１９８９年６月）。一方、アルカリ
条件下でのエッチングは、部分的には使用されるアルカ
リ金属水酸化物に由来する外来金属が汚染物としてウエ
ハ表面に残留すること、そしてこのような外来金属が、
通常高温が用いられるので、エッチングを施した表面か
らウエハの内部に拡散するという事実が知られている。
外来金属原子は、電子部品の動作を著しく妨害するの
で、シリコンウエハの製造には細心の注意を払って、外
来金属による汚染をできるだけ少なくしなければならな
い。したがって、アルカリエッチング中にウエハの内部
に拡散する外来金属は、以後にウエハ表面を洗浄するこ
とによっても除去できないので、特に問題である。より
純粋なアルカリ金属水酸化物を使用することによりこの
状況を改善することは、このような試薬を準備すること
に伴う工業的且つ経済的なコストの面からいままでうま
くいかなかった。
ハから除去する方法は、シリコンウエハを、例えば水酸
化カリウム及び／又は水酸化ナトリウムを含有する水性
浴中、１００〜１２０℃の温度で異方性化学的エッチン
グすることを基本としている。実施するのに簡単である
この方法の特定の利点は、機械加工により決まるウエハ
の形状及びウエハ側面の平坦性に悪影響を及ぼさないこ
とである（Ｌ．Ｄ．Ｄｙｅｒ、Ｇ．Ｊ．Ｇｒａｎｔ、
Ｃ．Ｍ．Ｔｒｉｐｔｏｎ、Ａ．Ｅ．Ｓｔｅｐｈｅｎｓ、
Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｓｅ
ｒ．、第２９６頁、１９８９年６月）。一方、アルカリ
条件下でのエッチングは、部分的には使用されるアルカ
リ金属水酸化物に由来する外来金属が汚染物としてウエ
ハ表面に残留すること、そしてこのような外来金属が、
通常高温が用いられるので、エッチングを施した表面か
らウエハの内部に拡散するという事実が知られている。
外来金属原子は、電子部品の動作を著しく妨害するの
で、シリコンウエハの製造には細心の注意を払って、外
来金属による汚染をできるだけ少なくしなければならな
い。したがって、アルカリエッチング中にウエハの内部
に拡散する外来金属は、以後にウエハ表面を洗浄するこ
とによっても除去できないので、特に問題である。より
純粋なアルカリ金属水酸化物を使用することによりこの
状況を改善することは、このような試薬を準備すること
に伴う工業的且つ経済的なコストの面からいままでうま
くいかなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、外来金属によるシリコンウエハの汚染に関する
問題を回避する損傷した結晶領域をシリコンウエハから
除去する方法を提供することである。
目的は、外来金属によるシリコンウエハの汚染に関する
問題を回避する損傷した結晶領域をシリコンウエハから
除去する方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、シリコンウ
エハの機械加工により損傷した結晶領域をシリコンウエ
ハから除去するシリコンウエハの損傷結晶領域除去方法
であって、シリコンウエハをフッ化水素含有水溶液で前
処理した後、超音波を当て且つアルカリ金属水酸化物を
含有する水溶液中、５５〜９５℃の温度でエッチングす
ることを特徴とするシリコンウエハの損傷結晶領域除去
方法により達成される。
エハの機械加工により損傷した結晶領域をシリコンウエ
ハから除去するシリコンウエハの損傷結晶領域除去方法
であって、シリコンウエハをフッ化水素含有水溶液で前
処理した後、超音波を当て且つアルカリ金属水酸化物を
含有する水溶液中、５５〜９５℃の温度でエッチングす
ることを特徴とするシリコンウエハの損傷結晶領域除去
方法により達成される。
【０００６】そして好ましくは、前処理のために、シリ
コンウエハを、フッ化水素１〜５重量％及び任意に界面
活性剤０．０５〜２重量％を含有する水溶液に浸漬する
か、若しくは、前処理のために、シリコンウエハの表面
上に、フッ化水素１〜５重量％及び任意に界面活性剤
０．０５〜２重量％を含有する水溶液を噴霧する。さら
に、上記損傷結晶領域除去方法において、シリコンウエ
ハを、水酸化カリウム及び／又は水酸化ナトリウムの水
溶液でエッチングすることが好ましい。
コンウエハを、フッ化水素１〜５重量％及び任意に界面
活性剤０．０５〜２重量％を含有する水溶液に浸漬する
か、若しくは、前処理のために、シリコンウエハの表面
上に、フッ化水素１〜５重量％及び任意に界面活性剤
０．０５〜２重量％を含有する水溶液を噴霧する。さら
に、上記損傷結晶領域除去方法において、シリコンウエ
ハを、水酸化カリウム及び／又は水酸化ナトリウムの水
溶液でエッチングすることが好ましい。
【０００７】さらに、前記アルカリ金属水酸化物を含有
する溶液を、周波数２０〜８０ｋＨｚの超音波に当てる
ことが好ましい。このように、シリコンウエハをフッ化
水素酸水溶液で前処理し、且つ比較的低温でシリコンウ
エハの超音波援用アルカリエッチング行うことにより、
ウエハ表面には外来金属が不可避の低濃度でしか残留し
なくなる。次に、外来金属を、公知の洗浄法、例えば、
希フッ化水素酸浴又は希硝酸に浸漬することによりさら
に減少できる。この方法により、許容できない量の外来
金属が無傷な結晶格子に拡散するのが確実に防止され
る。
する溶液を、周波数２０〜８０ｋＨｚの超音波に当てる
ことが好ましい。このように、シリコンウエハをフッ化
水素酸水溶液で前処理し、且つ比較的低温でシリコンウ
エハの超音波援用アルカリエッチング行うことにより、
ウエハ表面には外来金属が不可避の低濃度でしか残留し
なくなる。次に、外来金属を、公知の洗浄法、例えば、
希フッ化水素酸浴又は希硝酸に浸漬することによりさら
に減少できる。この方法により、許容できない量の外来
金属が無傷な結晶格子に拡散するのが確実に防止され
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】好ましくは、前処理では、シリコ
ンウエハを、フッ化水素を含有する水溶液に浸漬する。
浸漬時間は、６０〜６００秒、好ましくは６０〜１８０
秒が適当である。溶液温度は、好ましくは２０〜４０
℃、特に好ましくは２５℃である。本発明の方法の別の
実施態様では、シリコンウエハ上にフッ化水素酸溶液を
噴霧する。溶液におけるフッ化水素の割合は、好ましく
は１〜５重量％、特に好ましくは２〜４重量％である。
さらに、必須ではないが、フッ化水素酸溶液が界面活性
剤を、好ましくは０．０５〜２重量％、特に好ましくは
０．５〜１重量％の濃度で含有することが推奨される。
界面活性剤は、単一化合物でもよいし、異なる単一化合
物の混合物でもよい。特に適当な界面活性剤は、ノニル
フェノール誘導体及びアンモニウムラウリルスルフェー
トである。
ンウエハを、フッ化水素を含有する水溶液に浸漬する。
浸漬時間は、６０〜６００秒、好ましくは６０〜１８０
秒が適当である。溶液温度は、好ましくは２０〜４０
℃、特に好ましくは２５℃である。本発明の方法の別の
実施態様では、シリコンウエハ上にフッ化水素酸溶液を
噴霧する。溶液におけるフッ化水素の割合は、好ましく
は１〜５重量％、特に好ましくは２〜４重量％である。
さらに、必須ではないが、フッ化水素酸溶液が界面活性
剤を、好ましくは０．０５〜２重量％、特に好ましくは
０．５〜１重量％の濃度で含有することが推奨される。
界面活性剤は、単一化合物でもよいし、異なる単一化合
物の混合物でもよい。特に適当な界面活性剤は、ノニル
フェノール誘導体及びアンモニウムラウリルスルフェー
トである。
【０００９】希フッ化水素酸での前処理により、シリコ
ンウエハの表面が疎水性となり、アルカリ性条件下でエ
ッチングを行うときに２つの特定の利点が得られる。即
ち、損傷した結晶領域が非常に均一に除去され、且つそ
のあとで使用されるエッチング溶液に汚染物として含有
される外来金属が、極めて限定された程度にしかシリコ
ン表面に吸着されない。
ンウエハの表面が疎水性となり、アルカリ性条件下でエ
ッチングを行うときに２つの特定の利点が得られる。即
ち、損傷した結晶領域が非常に均一に除去され、且つそ
のあとで使用されるエッチング溶液に汚染物として含有
される外来金属が、極めて限定された程度にしかシリコ
ン表面に吸着されない。
【００１０】前処理後のシリコンウエハのエッチング
は、特定の条件下で実施する必要がある。処理されるシ
リコンウエハを浸漬するエッチング浴の温度は、５５〜
９５℃、好ましくは７５〜８０℃の範囲でなければなら
ない。さらに、エッチング浴には、ウエハの処理中に超
音波、好ましくは周波数が２０〜８０ｋＨｚ、特に好ま
しくは４０ｋＨｚの超音波を、エッチング水溶液１リッ
トル当り６〜３０ワット、好ましくは４００ワット／１
５リットルのパワーで当てる必要がある。比較的低い浴
温では、外来金属のシリコンウエハ内部への拡散速度が
減少する。超音波の作用により、温度により生じる材料
除去率の減少速度が一定となる。最終分析によれば、ウ
エハの表面からシリコンを除去する速度は、外来金属が
シリコンウエハの表面から内部に拡散する速度よりも早
い。
は、特定の条件下で実施する必要がある。処理されるシ
リコンウエハを浸漬するエッチング浴の温度は、５５〜
９５℃、好ましくは７５〜８０℃の範囲でなければなら
ない。さらに、エッチング浴には、ウエハの処理中に超
音波、好ましくは周波数が２０〜８０ｋＨｚ、特に好ま
しくは４０ｋＨｚの超音波を、エッチング水溶液１リッ
トル当り６〜３０ワット、好ましくは４００ワット／１
５リットルのパワーで当てる必要がある。比較的低い浴
温では、外来金属のシリコンウエハ内部への拡散速度が
減少する。超音波の作用により、温度により生じる材料
除去率の減少速度が一定となる。最終分析によれば、ウ
エハの表面からシリコンを除去する速度は、外来金属が
シリコンウエハの表面から内部に拡散する速度よりも早
い。
【００１１】原則として、エッチング水溶液の化学組成
は、アルカリ性エッチング剤の公知組成の一つに相当す
るものであってよい。アルカリ金属水酸化物含量が好ま
しくは３０〜５０重量％、特に好ましくは４５〜５０重
量％である水酸化カリウム及び／又は水酸化ナトリウム
の水溶液がよい。使用されるアルカリ金属水酸化物は、
外来金属による汚染度ができるだけ低くなければならな
いことは勿論である。しかしながら、従来通常である程
度を超えて外来金属を除去したアルカリ金属水酸化物を
使用する必要はない。
は、アルカリ性エッチング剤の公知組成の一つに相当す
るものであってよい。アルカリ金属水酸化物含量が好ま
しくは３０〜５０重量％、特に好ましくは４５〜５０重
量％である水酸化カリウム及び／又は水酸化ナトリウム
の水溶液がよい。使用されるアルカリ金属水酸化物は、
外来金属による汚染度ができるだけ低くなければならな
いことは勿論である。しかしながら、従来通常である程
度を超えて外来金属を除去したアルカリ金属水酸化物を
使用する必要はない。
【００１２】本発明の方法により処理されたシリコンウ
エハは、外来金属による残留汚染が低いことに関しては
酸エッチング処理したシリコンウエハと同様である。し
かしながら、エッチング運動学の観点から、酸を使用し
てシリコンウエハをエッチングする方法では、望ましく
ないウエハの形状変更が生じるとともに、作業の安全性
及び環境保護の面でかかるコストが本発明の方法よりも
実質的に高い。
エハは、外来金属による残留汚染が低いことに関しては
酸エッチング処理したシリコンウエハと同様である。し
かしながら、エッチング運動学の観点から、酸を使用し
てシリコンウエハをエッチングする方法では、望ましく
ないウエハの形状変更が生じるとともに、作業の安全性
及び環境保護の面でかかるコストが本発明の方法よりも
実質的に高い。
【００１３】以下、本発明の実施の形態を列挙する。 １．シリコンウエハの機械加工により損傷した結晶領域
をシリコンウエハから除去するシリコンウエハの損傷結
晶領域除去方法であって、シリコンウエハをフッ化水素
含有水溶液で前処理した後、超音波を当て且つアルカリ
金属水酸化物を含有する水溶液中、５５〜９５℃の温度
でエッチングすることを特徴とするシリコンウエハの損
傷結晶領域除去方法。
をシリコンウエハから除去するシリコンウエハの損傷結
晶領域除去方法であって、シリコンウエハをフッ化水素
含有水溶液で前処理した後、超音波を当て且つアルカリ
金属水酸化物を含有する水溶液中、５５〜９５℃の温度
でエッチングすることを特徴とするシリコンウエハの損
傷結晶領域除去方法。
【００１４】２．前処理のために、シリコンウエハを、
フッ化水素１〜５重量％及び任意に界面活性剤０．０５
〜２重量％を含有する水溶液に浸漬することを特徴とす
る上記１に記載のシリコンウエハの損傷結晶領域除去方
法。 ３．前処理のために、シリコンウエハの表面上に、フッ
化水素１〜５重量％及び任意に界面活性剤０．０５〜２
重量％を含有する水溶液を噴霧することを特徴とする上
記１に記載のシリコンウエハの損傷結晶領域除去方法。
フッ化水素１〜５重量％及び任意に界面活性剤０．０５
〜２重量％を含有する水溶液に浸漬することを特徴とす
る上記１に記載のシリコンウエハの損傷結晶領域除去方
法。 ３．前処理のために、シリコンウエハの表面上に、フッ
化水素１〜５重量％及び任意に界面活性剤０．０５〜２
重量％を含有する水溶液を噴霧することを特徴とする上
記１に記載のシリコンウエハの損傷結晶領域除去方法。
【００１５】４．シリコンウエハを、水酸化カリウム及
び／又は水酸化ナトリウムの水溶液でエッチングするこ
とを特徴とする上記１〜３のいずれか１項に記載のシリ
コンウエハの損傷結晶領域除去方法。 ５．前記アルカリ金属水酸化物を含有する溶液を、周波
数２０〜８０ｋＨｚの超音波に当てることを特徴とする
上記１〜４のいずれか１項に記載のシリコンウエハの損
傷結晶領域除去方法。
び／又は水酸化ナトリウムの水溶液でエッチングするこ
とを特徴とする上記１〜３のいずれか１項に記載のシリ
コンウエハの損傷結晶領域除去方法。 ５．前記アルカリ金属水酸化物を含有する溶液を、周波
数２０〜８０ｋＨｚの超音波に当てることを特徴とする
上記１〜４のいずれか１項に記載のシリコンウエハの損
傷結晶領域除去方法。
【００１６】
【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、シリコンウエハの機械加工により損傷した結
晶領域をシリコンウエハから除去する従来の方法の欠点
である外来金属によるシリコンウエハの汚染の問題を、
経済的に解決できる。
によれば、シリコンウエハの機械加工により損傷した結
晶領域をシリコンウエハから除去する従来の方法の欠点
である外来金属によるシリコンウエハの汚染の問題を、
経済的に解決できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラスズロ・ファブリー ドイツ連邦共和国 ブルグハオゼン、マル クトラー・シュトラーセ 76 (72)発明者 ベルンド・パザール ドイツ連邦共和国 ブルグハオゼン、マリ エンベルガー・シュトラーセ 48 (72)発明者 エデルトラオド・シュタイガー ドイツ連邦共和国 ファルケンベルグ、ヴ ァインベルグシュトラーセ ６
Claims (1)
- 【請求項１】シリコンウエハの機械加工により損傷した
結晶領域をシリコンウエハから除去するシリコンウエハ
の損傷結晶領域除去方法であって、シリコンウエハをフ
ッ化水素含有水溶液で前処理した後、超音波を当て且つ
アルカリ金属水酸化物を含有する水溶液中、５５〜９５
℃の温度でエッチングすることを特徴とするシリコンウ
エハの損傷結晶領域除去方法。
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