JPH11288941A - シリコンウエハの加工方法 - Google Patents

シリコンウエハの加工方法

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JPH11288941A
JPH11288941A JP9193198A JP9193198A JPH11288941A JP H11288941 A JPH11288941 A JP H11288941A JP 9193198 A JP9193198 A JP 9193198A JP 9193198 A JP9193198 A JP 9193198A JP H11288941 A JPH11288941 A JP H11288941A
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JP
Japan
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silicon wafer
polishing
processing
wafer
ion implantation
Prior art date
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JP9193198A
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Toshiya Endo
俊哉 遠藤
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MEMC Japan Ltd
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MEMC Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリコンウエハの大口径化に伴うシリコンウ
エハ表面の平坦度の向上及び汚染防止に寄与することが
できるシリコンウエハの加工方法を提供する。 【解決手段】 ワイヤーソーにより切り出されたシリコ
ンウエハをエッチング処理した後、シリコンウエハの両
面を粗研磨して、ほぼ均一な厚さのシリコンウエハに加
工し、次いで、シリコンウエハ裏面にイオン注入でダメ
ージを与えることにより、汚染不純物のゲッタリングシ
ンクを形成し、シリコンウエハ表面をワックスレスマウ
ント方式で仕上げ研磨する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、シリコンウエハ
の加工方法に関し、更に詳細には、シリコンウエハの大
口径化に伴うシリコンウエハ表面の平坦度の向上及び汚
染防止に寄与することができるシリコンウエハの加工方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】 近年になり、マイクロエレクトロニク
スデバイスの高集積化・高機能化、そしてシリコンウエ
ハの大口径化の要求に伴い、シリコン単結晶の純度のみ
ならずシリコンウエハの表面に求められる機械(物理)
的、電気的、化学的完全性及び清浄度に対する要求はよ
り一層厳しいものになっている。
【0003】 このようなシリコンウエハは、一般に、
シリコンインゴットをワイヤーソー(ワイヤ式切断装
置)によって切断した後、スライシングによって生じた
シリコンウエハ表面の凹凸層を削り表面の平坦度とウエ
ハの平行度を高めるために、ラッピング(機械研磨)を
行う。
【0004】 次いで、ラッピング終了後の洗浄された
シリコンウエハの裏面にCVD法によって、効果的なE
Gシンクを供給するポリシリコン膜を蒸着させることに
より、汚染不純物(特に、金属不純物)のゲッタリング
シンクを形成した後、シリコンウエハ表面を粗研磨工程
から精密研磨工程のように、複数(2〜3)段研磨を行
っていた。
【0005】 しかしながら、ラッピングでは、シリコ
ンウエハからの取り代量やシリコンウエハに発生するダ
メージが大きいという問題点があった。
【0006】 また、シリコンウエハ表面を研磨する
時、現在では、ワックスマウント方式が主流となってい
るが、ワックスの厚みムラやワックスによるシリコンウ
エハの汚染等を防止するために、生産コスト及び生産性
が犠牲となっていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】 本発明は上記した従
来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とする
ところは、ラッピングの代わりにシリコンウエハの両面
を粗研磨することにより、シリコンウエハ表面の平坦度
と平行度を向上させるとともに、イオン注入ゲッタリン
グとワックスレスマウント方式の仕上げ研磨を採用する
ことにより、シリコンウエハの大口径化に伴うシリコン
ウエハ表面の平坦度の向上及び汚染防止に寄与すること
ができるシリコンウエハの加工方法を提供するものであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】 すなわち、本発明によ
れば、シリコンウエハ表面を鏡面研磨した適当な厚さの
ウエハ形状に加工するためのシリコンウエハの加工方法
であって、ワイヤーソーにより切り出されたシリコンウ
エハをエッチング処理した後、(a)シリコンウエハの
両面を粗研磨して、ほぼ均一な厚さのシリコンウエハに
加工し、(b)次いで、シリコンウエハ裏面にイオン注
入でダメージを与えることにより、汚染不純物のゲッタ
リングシンクを形成し、(c)該シリコンウエハ表面を
ワックスレスマウント方式で仕上げ研磨することを特徴
とするシリコンウエハの加工方法が提供される。
【0009】 また、本発明においては、工程(a)の
後に、ヒートトリートメントを行い、シリコンウエハ中
の酸素ドナーを消去することが好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】 本発明のシリコンウエハの加工
方法は、ワイヤーソーにより切り出されたシリコンウエ
ハをエッチング処理した後、シリコンウエハの両面を粗
研磨して、ほぼ均一な厚さのシリコンウエハに加工し、
次いで、シリコンウエハ裏面にイオン注入でダメージを
与えることにより、汚染不純物のゲッタリングシンクを
形成した後、シリコンウエハ表面を仕上げ研磨するもの
である。
【0011】 上記のようなシリコンウエハの加工方法
は、ラッピングの代わりにシリコンウエハの両面を粗研
磨することにより、シリコンウエハ表面の平坦度と平行
度を向上させるとともに、イオン注入ゲッタリングとワ
ックスレスマウント方式の仕上げ研磨を採用することに
より、シリコンウエハの大口径化に伴うシリコンウエハ
表面の平坦度の向上及び汚染防止に寄与することができ
る。
【0012】 更に、本発明のシリコンウエハの加工方
法を詳細に説明する。まず、シリコンインゴットはワイ
ヤーソー(ワイヤ式切断装置)により切断され、シリコ
ンウエハになる。ワイヤーソーは通常ピアノ線からなる
ワイヤと研磨砥粒を含有するスラリーを用いてシリコン
インゴットを切断するが、シリコンウエハは均一な厚さ
ではなく、不均一になる場合がある。
【0013】 また、このときのシリコンウエハの表面
には、シリコンウエハの機械的強度を低下させ、電気的
特性に悪影響を及ぼすマイクロクラックが入ったダメー
ジ層、すなわち加工変質層を有している。
【0014】 そこで、本発明の主な特徴としては、ま
ずエッチング処理を行うことにより、機械加工プロセス
でシリコンウエハに導入された加工変質層を完全に除去
した後、シリコンウエハの両面を粗研磨(ポリッシン
グ)することにある。
【0015】 このように、従来のラッピングに代わっ
て、シリコンウエハの両面を粗研磨(ポリッシング)す
ることにより、シリコンウエハ表面の平坦度と平行度を
大幅に向上することができるだけでなく、シリコンウエ
ハからの取り代量を大幅に削減することができる。以上
のことから、ラッピング工程を省略することができるた
め、生産性及びコストの低減に寄与することができる。
【0016】 また、本発明で用いる両面同時研磨方法
は、ラッピングのような機械加工プロセスでなく、Si
2砥粒による機械的研磨とアルカリ液による化学エッ
チングとの複合作用によるメカノケミカルプロセスで行
われるため、シリコンウエハのダメージ(加工歪み)を
極めて小さくすることができる。
【0017】 ここで、本発明で用いる両面同時研磨方
法とは、互いに平行に保たれたラップ定盤の間にシリコ
ンウエハが置かれ、アルカリ性コロイダルシリカ研磨液
をラップ定盤とシリコンウエハ間に流し込み、加圧下で
回転、摺合わせによりシリコンウエハの両面をメカノケ
ミカルポリッシングする方法である。このとき、シリコ
ンウエハの取り代量(リムーバル量)は、片面で10〜
20ミクロン程度にすることが好ましい。これは、ワイ
ヤーソーによる切断後のシリコンウエハ表面の凹凸が数
ミクロンであり、平坦度の改善に対して十分な量である
とともに、仕上げ研磨工程中の粗研磨を同時に行うこと
ができるからである。
【0018】 次に、粗研磨処理後の洗浄されたシリコ
ンウエハは、ヒートトリートメントを行うことにより、
シリコンウエハ中の酸素ドナーを消去する。このとき、
ヒートトリートメント(酸素ドナー消去熱処理)は、シ
リコンウエハを不活性ガス(N2ガス)中、650〜7
00℃の温度で30分程度熱処理後、酸素ドナー生成温
度(300〜500℃、特に400〜450℃)の滞在
時間を少なくするため、室温まで急冷することが必要で
ある。
【0019】 更に、本発明では、酸素ドナー消去熱処
理後のシリコンウエハ裏面にイオン注入でダメージを与
えることにより、外部ゲッタリング(EG)を行い、シ
リコンウエハ表面の汚染不純物(特に、金属不純物)を
除去することが好ましい。
【0020】 このように、外部ゲッタリング(EG)
として、イオン注入ゲッタリングを用いることにより、
従来のpoly-Si膜EGと比較して、CVD工程自体か
らの汚染とソリの発生を防止する上で有利である。
【0021】 ここで、イオン注入ゲッタリングのプロ
セスとは、イオン注入により非晶質層を形成し、続く熱
処理によって非晶質層を再結晶化させる際に高密度の結
晶欠陥を導入するものである。このとき、使用するイオ
ン源、ドープ量、加速エネルギーの違いにより、粒界、
微小双晶、積層欠陥、転位ループ、転位網など様々なタ
イプの欠陥が発生する。イオン注入によって形成される
ゲッタリングシンクは、ダメージによる直接的なもので
あり、イオン種あるいはp+、n+、中性領域などに依存
しないことが見い出されている。
【0022】 このため、本発明で用いるイオン種とし
ては、特に限定されないが、Ne、Ar、Kr、Xe、
O、P、Si、As、Bのイオンのいずれかであること
が好ましく、特に、Arイオンであることが、最も有効
なEGシンクを供給することができるため、より好まし
い。
【0023】 最後に、シリコンウエハ表面の仕上げ研
磨を行うことにより、本発明のシリコンウエハの加工方
法は完了する。ここで、仕上げ研磨とは、通常、シリコ
ンウエハ表面を粗研磨工程から精密研磨工程のように、
複数(2〜3)段研磨を指すが、本発明では、予め粗研
磨工程を行っているため、次の工程から行うことができ
る。これにより、シリコンウエハからの取り代量を大幅
に削減することができるため、生産性及びコストの低減
に寄与することができる。
【0024】 尚、本発明で用いる片面研磨法とは、シ
リコンウエハにおける研磨面にアルカリ性コロイダルシ
リカ研磨液を供給しながら、複数の回転研磨ブロックに
所定枚数のシリコンウエハをワックス等で貼付け、研磨
クロスを接着した回転研磨テーブル上に適切な圧力で押
しつけることにより、シリコンウエハ表面に当接しつつ
両者を相互に摺動させて、シリコンウエハ表面を光学的
光沢をもち加工歪みのない鏡面に仕上げる方法である。
【0025】 このとき、本発明では、ワックスを用い
ないワックスレスマウント方式を用いることが好まし
い。これは、ワックスマウント方式と比較して、ウエハ
の研磨ブロックへの貼付け、引離し作業が不要、研磨後
のシリコンウエハの洗浄が容易であるため、生産性及び
コスト面で有利であるとともに、ワックスによるシリコ
ンウエハの汚染を防止することができるためである。
【0026】 ワックスレスマウント方式としては、特
に限定されないが、真空吸着法、テンプレート法、フレ
ックスマウント法のいずれかであることが好ましい。
【0027】
【実施例】 本発明を実施例に基づいて、更に詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものでは
ない。 (実施例、比較例1〜2)直径8インチで、P型、抵抗
率5〜10Ωcm、結晶方位<100>の半導体用シリ
コンウエハを用いて、シリコンウエハの両面を粗研磨
し、イオン注入ゲッタリングとワックスレスマウント方
式(テンプレート法)の仕上げ研磨を採用したもの(実
施例)、従来のワックス方式による片面研磨後、シリコ
ンウエハの裏面にポリシリコン膜を成長させたもの(比
較例1)、更に従来のワックス方式による片面研磨後、
シリコンウエハの裏面に何の処理も施さなかったもの
(比較例2)の3種類のサンプルを作製した。尚、実施
例のイオン注入条件は、イオン種としてB+を用い、ド
ーズ量(イオン注入量)は、6.5×1012cm-2(7
5keV)であった。
【0028】 次に、それぞれのサンプルの平坦度を評
価するために、STIR(セルサイズ:20mm)を
測定した。その結果を表1に示す。ここで、STIRと
は、ウエハのセルサイズ中の平面度を表すものであり、
基準面からのずれの最大値と最小値との差で定義される
ものである。
【0029】
【表1】
【0030】 更に、それぞれのサンプルのSi表面を
Feで故意に汚染させ、CMOS熱シミュレーションを
行った後、MOSc−t法による発生ライフタイム長さ
τg(μsec)にて、ゲッタリング効果を評価した。
その結果を図1に示す。ここで、CMOS熱シュミレー
ションとは、一般のCMOSの製造プロセスの一つであ
る熱プロセスを簡約化して行ったものである。また、M
OSc−t法とは、MOS構造に階段波的に逆方向の電
圧を印加し、MOS界面の空乏層領域の準位に捕らえら
れていたキャリアを放出させた時のキャパシタ容量
(C)の時間変化をc−t曲線で表し、これをデータ処
理することにより、発生ライフタイム長さτg(μse
c)を調べる方法である。
【0031】 (考察)図1から明かなように、実施例
は、比較例1〜2と比較して同一のFe汚染濃度に対す
るライフタイムが長いため、ゲッタリング効果が高いこ
とが判明した。また、表1より、実施例は、比較例1〜
2と比較してSTIR(20mm)の値が小さいこと
から、平坦度向上に効果があることが判明した。
【0032】
【発明の効果】 以上の説明から明らかなように、本発
明のシリコンウエハの加工方法は、ラッピングの代わり
にシリコンウエハの両面を粗研磨することにより、シリ
コンウエハ表面の平坦度と平行度を向上させるととも
に、イオン注入ゲッタリングとワックスレスマウント方
式の仕上げ研磨を採用することにより、シリコンウエハ
の大口径化に伴うシリコンウエハ表面の平坦度の向上及
び汚染防止に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 発生ライフタイム長さτgとFe汚染濃度と
の関係を示すグラフである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコンウエハ表面を鏡面研磨した適当
    な厚さのウエハ形状に加工するためのシリコンウエハの
    加工方法であって、 ワイヤーソーにより切り出されたシリコンウエハをエッ
    チング処理した後、 (a)シリコンウエハの両面を粗研磨して、ほぼ均一な
    厚さのシリコンウエハに加工し、 (b)次いで、シリコンウエハ裏面にイオン注入でダメ
    ージを与えることにより、汚染不純物のゲッタリングシ
    ンクを形成し、 (c)該シリコンウエハ表面をワックスレスマウント方
    式で仕上げ研磨することを特徴とするシリコンウエハの
    加工方法。
  2. 【請求項2】 工程(a)の後に、ヒートトリートメン
    トを行い、シリコンウエハ中の酸素ドナーを消去する請
    求項1に記載のシリコンウエハの加工方法。
JP9193198A 1998-04-03 1998-04-03 シリコンウエハの加工方法 Withdrawn JPH11288941A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019102658A (ja) * 2017-12-04 2019-06-24 信越半導体株式会社 シリコンウェーハの加工方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019102658A (ja) * 2017-12-04 2019-06-24 信越半導体株式会社 シリコンウェーハの加工方法

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Effective date: 20050607