JPS5819424B2 - シリコンキバンノケンマホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシリコン結晶の一部を多孔質化した場合の多孔
質層の角度研磨方法に関する。

最近半導体装置の製造方法として、シリコン結晶基板の
一部領域を陽極化成処理によって多孔質化した後、これ
を酸化したりまたは多孔質層のままで利用したりする技
術が開発された。

たとえば特開昭４８−４６２７６号公報に示されている
如く、半導体集積回路の絶縁分離に多孔質シリコン層を
酸化した絶縁領域を利用するものである。

シリコン結晶の多孔質化としては、代表的な方法として
弗化水素酸水溶液の中にシリコンを陽極、白金電極板を
陰極として浸漬しある条件内で電流を流すことによって
形成する方法が知られている。

通常シリコン基板のある所定領域のみを多孔質化したい
ため、シリコン基板は選択拡散や選択酸化の場合と同様
にフォトレジストや窒化膜等で所定領域以外はマスクさ
れる。

形成された多孔質層は化学的に極めて活性で、不純物の
拡散速度や酸化がシリコン単結晶のそれに比べて非常に
速い。

シリコン結晶の多孔質化技術は今後の半導体素子の製造
技術としては重要な一分野となり、前述の集積回路分離
技術の他にも数多くの応用に関する提案がなされている
し、その工業的価値は今後ますます大きくなって行くで
あろう。

しかし現在はまだその緒についたばかりで、この技術の
工業的展開にはシリコンの多孔質に関してまだまだ基本
的に調べて行く事柄も残っている。

通常、多孔質シリコン層はシリコン基板表面からおよそ
数ミクロンの深さまで形成するために、これらの形成さ
れた多孔質の薄い層について色々と調べる場合、良く知
られた角度研磨方法を用いることが考えられる。

すなわち、この角度研磨方法は、従来では半導体基板に
不純物を浅く拡散したり、エピタキシャル成長をした場
合、その深さなり厚さなりを調べる手段として、直接骨
間して基板の断面を観測するには不純物層やエピタキシ
ャル層が薄すぎるため、断面に対しである角度をもった
面に研磨して深さ方向（厚み方向）を等制約に拡大する
方法である。

たとえば表面に対して３度と云う浅い角度で機械的に研
磨すれば、その研磨面は垂直断面を（１／５ｉｎ３°）
倍、すなわち１．９．１５倍した投影面を示すことにな
る。

この角度研磨方法または斜めラップ法は従来より拡散深
さの測定等で広く用いられて来ていたが、多孔質層の深
さの測定等にこの方法を用いようとした場合、しばしば
不都合が生じていた。

すなわち、多孔質層がシリコン単結晶に比べるとその多
孔性であるがために機械的に脆弱で、機械的に研磨する
際クラックが生じたり、はなはだしい場合には多孔質層
が欠損してしまったりして、平滑な研磨面が得られない
ことが多かった。

本発明はシリコン結晶基板の一部を多孔質化した場合、
その多孔質層の領域を含んで基板を角度研磨する新規な
方法を提供することを目的とするものであり、かＸる研
磨によって上述の欠点を有せず良好な研磨面を得ること
ができる。

こ＼で云う多孔質層とはシリコン結晶基板の陽極化成に
より結晶の所定領域を多孔性にしたものを指し、またこ
れを酸化処理等により絶縁物に変質してもなおかつ多孔
性である場合をも含んでいる。

本発明を図面とともに具体的な実施例に従って説明する
。

第１図〜第５図は本発明の一実施例を示すもので、出発
材料をまづ第１図に示す。

１はシリコン結晶基板、２は形成された多孔質層、３は
基板に多孔質層を形成したときの残りの単結晶領域であ
る（第１図）。

実際には多孔質層は選択的に形成される場合の方が多く
、更にシリコン結晶基板１もその中にＮ型領域やＰ型領
域を複雑に含み、また表面には部分的に酸化膜や窒化膜
が被着されている場合が多いが、本発明の本旨と直接関
係しない部分は省略して、ここではシリコン基板の一主
表面側から一様に所定深さに多孔質化した場合をとりあ
げて説明する。

この形成された多孔質層２の形成深さや、多孔質層その
もののいろいろな性質を調べるために角度研磨したい場
合、次の第２図に示す様に多孔質層２０表面にシリコン
多結晶層４を被着形成する１通常多結晶シリコンを成長
させる条件、たとえばよ（知られた高周波加熱の成長装
置で基板１を約６５０℃〜７００℃に保ち、水素によっ
て稀釈したＳｉＨ４を約２０分熱分解反応させることに
よって基板１０表面、すなわち多孔質層２０表面に多結
晶層を大略１ミクロン形成することが出来る。

次にこれをしかるべき角度研磨用の治具に単結晶領域３
０面を接着させ、シリコン多結晶層４０表面側から第３
図の破線りの様に角度研磨すると第４図の如（に厚み方
向を研磨面５が得られる。

第４図は断面図でありこれに対応して上面より見た図を
第５図に示している。

第５図においてＡはシリコン多結晶層４と多孔質層２の
境界、Ｂは多孔質層２と残された単結晶領域３との境界
であって、Ｃはシリコン多結晶層４０表面と研磨面との
境界を示している。

第５図は顕微鏡で実際に観測した場合をや＼模式的に画
いたものであって、たとえばシリコン多結晶層４の表面
と研磨面との境界Ｃは研磨によって多少のギザギザが生
じるが境界Ａ及びＢは極めて正確に研磨されていること
を示している。

また、研磨面５においてシリコン多結晶層４と単結晶領
域３はいづれも鏡面状で白色に見えるが、多孔質層２は
多孔質であるために光の反射が悪く黒灰色に見えるため
、それぞれＡ。

Ｂの境界が明確に識別できる。

多孔質層の上に被着形成するシリコン多結晶層）４の厚
みは特に限定するべき条件はないが多結晶層の目的が多
孔質層の脆弱性をカバーして研磨に対する機械的強度を
保持するのが目的であるから０．５ミクロン以下とゴう
のは効果から云って望ましいものではないが、だからと
云って厚すぎるとｉ形成時間も研磨時間も増加するので
１〜５μ以内で選べば適当である。

従来、単結晶基板での角度研磨の場合、基板表面に酸化
膜を被着したりすることはおこなわれていたが、結晶基
板の多孔質層の場合には前述したン様に多孔質層が極め
て活性で、酸化膜の被着形成時に本来の観測目的の多孔
質自身での酸化も進行してしまい、多孔質層に対する正
しい評価をすることを困難にしてしまう。

また、酸化膜や窒化膜では多孔質層の脆弱性を機械的に
支持補強するこ；とは出来ない。

本発明は多孔質層の脆弱性と、多孔質層の多孔性である
が故に反射率が単結晶の研磨面とは異なる点や、熱的、
化学的に活性である点を考慮して多結晶被着形成によっ
て初めて角度研磨を達成し；得たものである。

なお、本実施例では基板の厚み方向に斜めに研磨する方
法について述べて来ているが、本発明の本旨を理解する
ならば、それは表面に対して斜角に研磨する場合のみを
指しているのでな（、表面に対して直角（垂直）に研磨
する場合または襞間する場合をも含んで本願発明が成り
たっていることは明瞭である。

以上説明してきたように、本発明のシリコン基板の研磨
方法は、多孔質層表面にシリコン多結晶・層が被着され
ているため、従来不可能であった多孔質層を含んだシリ
コン基板の精密な角度研磨測定を可能とし、その工業的
価値の犬なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明のシリコン基板の研磨方法の一
実施例を示す図である。 １・・・・・・シリコン結晶基板、２・・・・・・多孔
質層、３・・・・・・単結晶領域、４・・・・・・シリ
コン多結晶層、５・・・・・・研磨面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリコン結晶よりなる基板の一生表面に多孔質シリ
   コン層を形成し、その後前記多孔質シリコン層表面にシ
   リコン層を被着形成し、その後前記基板を厚み方向に対
   して角度研磨することケ特徴とするシリコン基板の研磨
   方法。