JPS58102529A - 半導体デイスクの背面ゲツタ−リング表面処理方法 - 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】 本発明の対象は半導体ディスクの機械的応力による背面
ゲッターリング表面処理方法である。

半導体ディスクから電子デバイスを製造する場合に、デ
ィスク中に存在する点欠陥と不純物は多くの不利な作用
を及ぼす。例えば、このような点欠陥と不純物が集積回
路の障壁およびコンデンサにおける漏れ電流の原因とな
る。

しかし、このような点欠陥、点欠陥集合および不純物は
種々な方法によって、電子デノｚイス製造用の半導体デ
ィスクから除去することができる。

このような方法は通常「ゲッターりン、ダ」または正確
には、ディスクの欠陥、を背面から除去して。

欠陥のないディスク前面を得るので、「背面ゲッターり
ング」と呼ばれる。

例えば、米国特許第４０４２４１９号明細書によると、
半導体ディスクの片面に機械的応力場を与えてから、熱
処理を行なっており、このようにして、昇温下で可動な
点欠陥を片面の機械的応力場のゲッターリング作用によ
って、半導体ディスクから堆除いている。このような片
面の応力場は。

結晶格子の表向部分に半導体ディスクの格子原子とは大
きさの異なる異種原子を過飽和させることによっても、
または適当なラップ剤を用いた短時間の研摩によって特
殊な表面損傷を生じさせることによっても得られるが、
このような方法では。

厚さ、平面性またはチー／（一度のような、半導体ディ
スクの重要な幾何学特性値が変化することがある。

また、米国特許第５９０５１６２号明細書に述べられて
いるように、サンＶプラスナイングあるいは１例えば半
導体材料よりも硬い材料の矢線によるディスク片面の組
織的に均一なスクラッチンダによっても、ゲツテインメ
効果を有する片面表面損傷を得ることができる。しかし
ディスク背面に生ずる損傷はしばしば、非常に大ぎく１
次の処理過程間にディスク前面に出現することもある。

さらに、米国特許第３９０５１６２号明細書による方法
は、矢線の接触面がディスク表面に比べて小さい結果と
してかなり長時間かかり、低いスループット速度が可能
であるにすぎない。

最後に、西ト９イツ特許公開第２９２７２２０号公報に
よると、流動性キャリヤ媒質によって攪拌される粒状研
摩剤のいわゆる「流動床」の中に半導体ディスクを浸せ
きさせることも可能である。このｌ＆理によって高いス
ループットが可能になるが。

半導体デ・イスクに積層欠陥の生成をもっばら誘発する
ことＫなる。このような欠陥はある種のデノｔイスの製
造に不可欠である。１２００ｔ：’以上の温度で行なう
プロセスにおいてはもはや安定ではな（ゝＯ そこで１本発明の目的は機械的応力による半導体ディス
クの背面ゲッターリング表面処理をディスクの幾何学的
性質を保持しながら、制御された均一な方法で、しかも
高いスループット速度で実施可能にするプロセスを提供
することである。

この目的は、半導体ディスクを１個以上の移動キャリア
体に接触させ、このキャリア体の表面に。

粒状研摩剤が結合した弾ｉキャリア媒質を与えて。

機械的応力を生じさせることによって達成される。

この処理によって１機械的応力の程度に応じて０．１μ
富以下から約１〜１０＃簿までの深さを有し得る多数の
非常に微ＪｌｉＩなかき傷および裂は目が半導体ディス
クの被Ｊ６埋面側に生じる。

このような微細なかき傷と裂は目が半導体ディスクの表
面領域に生ずる機械的応力の誘因であり。

それ自体すでにゲッターリング作用を有している。

さらに、これらは例えば電子デバイス製造のために次に
行なう半導体ディスクの酸化または熱処理間に、あらゆ
る種類の点欠陥に非常に強力なゲッターリング作用を及
ぼす積層欠陥と転位を誘発し得るものである。

粒状研摩剤としての使用には、一般に被処理半導体ディ
スクと同じもしくはそれ以上に硬い物質が適している。

そのため、ケイ素ディスクの場合には１例えばケイ素０
石英、ダイヤモンド９または二酸化ジルコン、ならびに
例えば炭化タングステン、炭化ホウ素または炭化チタン
のような硬い物質、４１に炭化ケイ素または酸化アルミ
ニウムが適した物質である。

粒状研摩剤の粒径の選択は主として、望ましい表面損傷
の性質によって定まる。一般に　ａ粒な研摩剤の使用は
積層欠陥を誘発する表面処理を促進するが、粗粒な研摩
剤は表面領域に転位を生成させるのに適している。有利
な粒径は特に、５〜２５０ｊ１嵩の範囲である。

キャリア媒質としては一般に、変形力作用下で生ずる変
形を逆転させる傾向のある１弾力的に膨張・圧縮可能な
物質を含めるものと理解する弾性物質が適している。９
０までのショアＡ硬度を有する物質が特に適切であると
わかっている６本発明で意味する弾性物質は１例えば不
織材料またはフェルト様材料であり得るが、ゴムあるい
は合成樹脂または金属を基体と−するブラシも可能であ
り、もちろん、この他の弾性物質の使用も除外している
わけではない。

特に選択した粒状研摩剤は種々な方法で弾性キャリア媒
質に結合できるものであり１例えば、不織材料をキャリ
ア媒質として用いる場合には適当な接着剤によってこの
不織材料に粒状研摩剤を固定することが望ましいが、こ
れに反して１例えばゴムのような物質な用いる場合には
１粒状研摩剤をキャリア媒質自体の中へ１例えばゴムの
中へ埋め込むことが望ましい、もちろん、この場合にも
粒状研摩剤と被処理半導体ディスクとの間が確実に充分
に接触していることが必要である。

粒状研摩剤が結合している１弾性キャリア媒質な表面に
’ｌｌｉ覆したキャリア体は１種々の形状をとり得る。

そこで１例えば研削、ラッピングまたは研摩テクノロジ
ー用の公知の配置の場合には、原則的に、適当なキャリ
ア媒質を備えた研削、ラッピングまたは研摩ホイールを
用いることができる。

しかし、シリンダ状キャリア体を用いた場合に。

％に良い結果が得られている。

次に、第１図に基づいた実施態様によって本発明をさら
に詳細に説明する。

この実施態様は、任意に付加的な案内ローラ２を備えた
。ローラ１から成るコンベヤを有している。このコンは
ヤは１粒状研摩剤が結合した弾性キャリア媒質を備え１
種々なノズル５からの液体で濡らされることのできる回
転シリンダ４を通して、被処理半導体ディスク３を運ぶ
のく用いられる。半導体ディスクはこのシリンダ４と接
触した後に、水洗室６に入り、ここで水洗ノズル７によ
って洗浄される。次に、ディスクは乾燥室８において乾
燥ローラ９と冷風ファン１０によって乾燥された後、更
に加工するのに用いられる。

第１図の実施態様に示すような、ｌａ次配置された複数
個のローラから成るコンイヤ上に、被処理半導体ディス
クな手動で、または適当なフィーダを用いる機械によっ
て装入することができる。これに関して１例えば半導体
ディスクの平面を特定に配向させることによって、しば
しば破損し易い半導体ディスクの装入を方向性あるもの
にすることが実証されており、この方法によって半導体
ディスクの望ましい破損方向を応力の少ない状態に配向
することによって、破損の危険を最少にとどめることが
できる。

さらに、コンイヤ上に装入する半導体ディスクの案内は
１例えば望ましくは上方から作用する付加的な案内ロー
ラな用いて、さらに改良することができる。この処置は
、実際に背面ゲッターリング表面処理を受ける半導体デ
ィスクがこのために備えられたローラまで前進するコン
イア領域において１％に望ましいものである。

シリンダの表面は１粒状研摩剤のキャリア媒質として適
した弾性材料で被覆する。このためには。

すでに挙げた材料１例えば種々なタイプのゴム。

不織繊維またはフェルト、ならびにプラスチックまたは
金−ブラシが適している。不織研摩材料の被覆を備えた
シリンダが特に適切であるとわかっている。

ツム被覆をキャリア媒質として用いた場合には。

粒状研摩剤をぜム中に埋め込むことが望ましい；しかじ
、不織材料またはフェルトを用いた場合には、適切な接
着剤を用いて１粒状研摩剤を特定のキャリア媒質に固定
させることが望ましい；また。

ブラシを用いた場合には、この両方の方法が可能である
８粒状研摩剤に用いるベース材料としては。

原則的に、被処理半導体と同じかまたはそれ以上に硬い
材料が用いられる。このため、一般に、６以上のモース
硬度を有する材料がケイ素ディスクの処理用に適してい
る。シリンダ被覆として不織研摩材料を用いた場合には
、酸化アルミニウムと。

特に炭化ケイ素が適切であるとわかっている。

微粒な研摩剤を含む弾性キャリア媒質をシリンダ被覆と
して用いた場合には、積層欠陥を誘発する表面損傷が特
に得られるが、粗粒研摩剤を用いた場合には、むしろ転
位が生ずる。例えば、不織研摩材料をキャリア媒質とし
て用い、炭化ケイ素を粒状研摩剤として用いる場合には
、公称粒径６〜１０μｓｓ１％に５．５〜７５μ属が積
層欠陥を誘発する表面損傷の生成に適切であると実証さ
れている。

公称粒径なる用語をここでは、研摩側規格のＦＥＰＡ分
類の意味で用いることにする。すなわち１例えば公称粒
径５．５〜７．５μ藩はＦＥＰＡ粒度分類８００に相当
する。約５０〜２５０μｍ＠、特に１００〜１５０　ａ
ｍの公称粒径範囲を有する粒状研摩剤は転位を生ずる表
面損傷の生成に有利に用いられる。

従って１例えばＦＫＰＡ分類１００に相当する粒子はこ
の目的に非常に適していることになる。また。

例えば、ＦＫＰｋ粒度分類５００（公称粒径１ｔ８〜１
五８μ講）のような、約１０〜５０μｍの範囲にある公
称粒径のものは転位と積層欠陥の同時生成に有利に用い
られる。

シリンダの回転速度も表面損傷の性質に影響を与えるの
で、このパラメータをシリンダの直径に関連づけて考え
ることが、もちろん常に必要である。経験が示すところ
によると、大きな直径のシリンダを用いた場合には、小
さな直径のシリンダを用いた場合に必要な速度よりも低
い速度で１匹敵し得る成果が得られる。しかし、原則的
には。

高い速度は転位生成Ｋ１６合が良く、低い速度は積層欠
陥誘発表面損傷の生成に都合が良い。シリンダ直径約９
０ｍの場合には１例えば積層欠陥に関しては速度範囲４
００〜６００回転／分において。

また転位に関しては２０００〜６５００回転／分におい
て、４１に良好な結果を期待することができる。

半導体ディスクがコンベアで運ばれる速度も。

何らかの種類の表面損傷を促進させることがでとる。一
般に、高い運搬速度は積層欠陥損傷の場合に有利な作用
を及ぼし、低い運搬速度は転位損傷の場合に有利な作用
を有する。

キャリア媒質に弾力があるため、被処理半導体ディスク
と充分に接触するような状態にシリンダ１個持すること
が一般に充分であるので、シリンダが被処理半導体ディ
スクを押圧する力は、プロセス・パラメータとしてあま
り′Ｎ要ではない。個個にまたは互いに組合わせて変え
ることのでとるプロセス・パラメータ、すなわち粒状研
摩剤の粒桂、シリンダの回転速度および半導体ディスク
の運搬速度を適当に組合わせることによって１表面損傷
の望ましい性質と表面損傷密集度を簡単に容易に実現さ
せることかできる。成る結晶構造配向。

例えば（１００）−ディスクから異なる結晶構造配向１
例えば（１１１）−ディスクへ遷移が起こる場合には、
プロセス・パラメータも変り得る。

本発明によるプロセスはもちろん、シリンダ１個の使用
のみに限定されているものではす＜、むしろ、任意の数
のシリンダを順次接続することができる。これに関連し
て、ディスクを上面においてのみ処理するとは限らず、
下面においても、対応する方法で、１個または望みに応
じて数個の付加的なシリンダな用いて処理することが望
ましい。

この場合には１例えば次の片面研摩段階にお−・て。

ディスクに配向した位置決めを行なう必要がなくなるか
らである。

回転運動に加えてシリンダに軸方向での前後の振動運動
を行なわせることも有利であるとわかっており、この方
法で特に均一な表面損傷を実現することができる。一般
に、数ミリメートル、例えば５〜１０ｍの振動によって
も１表面損傷の顕著な改良がみられている。

シリンダ状キャリア体の他の利点は、数個の半導体ディ
スクの同時並行処理を特に簡単に行ｒｌ　５ことである
。例えば、約６００錦のシリンダ幅によって、それぞれ
直径１００ｍのディスクを少なくとも５個、並行処理す
ることができる。このように１本発明のプロセスにおい
て実現可能な高いスループット速度を、より幅広いシリ
ンダの使用が可能であることによって、一層高めること
ができる。

処理作業間に液体、望ましくは脱イオン化水をシリンダ
にスプレーすることも、適切であるとわかっている。こ
のためには、水をシリンダへ供給するノズルをシリンダ
の各側に設けることが有利である。しかし、大体におい
て、この散水を省略することができる。

半導体ディスクの実際の損傷処理に直接続けて。

例えばコンベアの上・下に設けるのが望ましい水洗ノズ
ルからの脱イオン化水スプレーによる洗浄作業と１例え
ば冷風ファンと組合わせた乾燥ローラによる乾燥作業を
行なうのが有利である。この後、半導体ディスクを次の
加工段階に用いることができる。

以上のようＶＣ，本発明によるプロセスは、半導体ディ
スクに背面ゲッターリング用の制御した表面損傷を与え
ることを簡単な方法でかつ高いスルーフット速度で可能
にするものである。このため（適した半導体材料は、特
にケイ素であるが１例えばゲルマニウムあるいは、砒素
化ガリウムまたはリン化ガリウムむような、Ｉ族／■族
化合物を用いることもできる。

次に、実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する
。

第１図に対応する実施態様において、ラッピングおよび
エツチングを施したケイ素ディスク２００枚（直径１０
０ｍ、（１１１つ一配向）を１系列のローラから成るコ
ンベヤ上に５グループに分けて。

手で装入し、ディスクの平面な送給方向に平行に配置し
た。ディスクは幅６００■と直径９０■を有するシリン
ダの方向へ１１１１／分の速度で移動した。

このシリンダは炭化ケイ素粒状研摩剤（ＦＫＰＡｌｏｏ
、公称粒径１０５〜１４９μ講）を含む不縁研摩材料で
被覆してあり、２１００回転／回転目転し。

さらに軸方向において１分間に９０回の速度および９ｗ
ｓの振幅で往復運動を行なっている。作業の間、シリン
ダには脱イオン化水をスプレーする。

ケイ素ディスクは回転シリンダの下を通りシリンダと接
触して、望ましい表面損傷を受ける。次に、これらのデ
ィスクに脱イオン化水をスプレーし、乾燥ローラと冷風
ファンによって乾燥させる。

次に、これらの未処理側を通常のやり方で研摩　５、し
た後、湿った酸素内で１２００ｔ：’においてこれらの
ディスクを２時間酸化させた。酸化物なフッ化水素酸で
溶解して、ディスクにジルトル・エツチングを行なった
時に、ディスクの前面には１点欠陥を示す、いわゆる「
小ピット」が存在しないことがわかった。第２図に示し
た。ディスクの背面は高度に密集した転位エツチングピ
ッｌ−有している。

実施例　２ （１００）−配向のケイ素ディスクを用いた点。

シリンダが公称粒径１１８〜１５．８＃＋ｍ（ＦｉＣＰ
Ａ５００）の炭化ケイ素粒状研摩剤を含む点および　、
シリンダを１２５０回転／回転目転させた点を変えて、
実施例と同様にプロセスを行なった。ディスクを実施例
１と同様に処理（１，１００１：’における酸化、酸化
物の溶解、およびジルトル・エツチング）した時に、デ
ィスクの前面には小ピットが存在しなかった。背面には
、第３図かられかるように。

積層欠陥と転位エツチング・ピットが見られた。

実施例　６ 公称粒径５．５〜７．５μ罵（ＦＫＰＡ８００）の炭化
ケイ素粒状研摩剤を含むシリンダを３００回転／分の速
度で用いた点な変えて、実施例２と同様にプロセスを行
なった。実施例２に示すように酸化、酸化物の除去およ
びエツチングを行なった後、ディスクの前面には欠陥が
なかった。第４図から明らかであるように、背面には若
干の転位エツチング・ピットに加えて、積層欠陥が実際
にみられた。

実施例　４ ケイ素ディスク３０枚に損傷処理なしに直接。

実−例１〜３に述氷たような研摩処理を行ない。

続けて醸化、酸化物除去およびジルトルーエツチングを
行なった。これらのディスクは高い濃度の小ピットを明
らかに示した。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ）　機械的応力による半導体ディスクの背面ゲッター
   リング表面処理方法において１機械的応力を生ずる粒状
   研摩側結合弾性キャリア媒質を表面に備えた。１個また
   はそれ以上の移動キャリア体に半導体ディスクを接触さ
   せることを特徴とする方法。 ２）　９０までのショアＡ硬度を有する物質をキャリア
   媒質として用いることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ３）　移動キャリア体がシリンダであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法。 ４）公称粒径５〜２５０５ＩＩＬを有する粒状研摩剤を
   用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第６
   項までのいずれか１項記載の方法。 ５）被処理半導体ディスクと同じもしくはそれ以上の硬
   度を有する粒状研摩剤を用いることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項記載の方
   法。 ６）　半導体ディスクとしてケイ素ディスクを用いるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項から第５までのい
   ずれか１項記載の方法。