JPS586140A - シリコンウエ−ハの製造方法 - Google Patents
シリコンウエ−ハの製造方法Info
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- 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
- H01L21/18—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 the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体集積回路等の製造に用いられるシリコ
ン単結晶ウェーハの製造方法に関するものである。特に
半導体集積回路の製造に淳ｊいて、通常これらの基板が
ウェーハが受ける熱サイクルの際に、デバイス特性に悪
影智を及ぼす表面欠陥の元凶である東金属不純物のゲー
タリング甲心となる内部欠陥（このような方法で表面欠
陥ゲψターする方法はイントリンシック・ゲータリング
と呼ばれており、以後、ｌＧと配す）と機械的術撃によ
るウェーハ嬌函歪層（このような方法で表面欠陥倉ゲッ
ターする方法はエワストリンシ！り・ゲ！タリングと呼
ばれており、以後、船と記す）を有効に導入し得るシリ
コンウェーハの製造方法を提供するものである。
ン単結晶ウェーハの製造方法に関するものである。特に
半導体集積回路の製造に淳ｊいて、通常これらの基板が
ウェーハが受ける熱サイクルの際に、デバイス特性に悪
影智を及ぼす表面欠陥の元凶である東金属不純物のゲー
タリング甲心となる内部欠陥（このような方法で表面欠
陥ゲψターする方法はイントリンシック・ゲータリング
と呼ばれており、以後、ｌＧと配す）と機械的術撃によ
るウェーハ嬌函歪層（このような方法で表面欠陥倉ゲッ
ターする方法はエワストリンシ！り・ゲ！タリングと呼
ばれており、以後、船と記す）を有効に導入し得るシリ
コンウェーハの製造方法を提供するものである。
漸近、半導体装置はますます小型化し、Ｌ８Ｉ。
超Ｌ８Ｉが開発されつつある。これらの半導体装置（以
下素子と略記する）の材料である半導体つ工−ハ（以下
ウェーハと略記する）には結墨育成時から拳終製造工程
に至るまての間に種々の結晶欠陥が導入される。これら
の結晶欠陥のうち、素子のＬＳＩ、超ＬａＩ化に伴ない
素子表面に生じる１μｍ以下以下の微小欠陥が大きな問
題になって来ている。これらの表面欠陥の原因は素子製
造プロ・セスにおけるＩ金属（銅、鉄、ニッケル、金９
等）による汚染と考えられている。従来、ウェーハｉｒ
ついては、なるべく結晶欠陥のないものを作るように努
めて米だ訳であるがこのｔうに結晶格子が整うている場
合には、ウェーハの表側に素子を形成するとき、上述の
如き素子製造プロセスにおいて導入さＣＬる表面微小欠
陥、あるいはその源が素子の債域から逸脱する行き先が
゛ないために素子特性あるいは製造歩留りを低下させる
原因になってしよう。そこで、ウェーハの層側に積極的
に結晶欠ｌ１ｇ１ｔ−発生させて表側の表面欠陥あるい
はその源を素子の銅酸に関係のないウェーハ裏仙に移動
させる（ｇｏ）試みが多くなされている。このウェーハ
裏面に歪層を形成させる方法としては、例えは、アルミ
ナ等の始−粉を水と混合した砥粒液を一定の圧力でウェ
ーハＩＩｋ面に僑突させる方法、あるいは上記の如き砥
粒液を浸み込ませたスポンジ等でウェーハ裏面をこする
方法郷がある。一方、表面欠陥をゲ・ターする方法とし
て、熱処理により、ウェーハ内部に格子欠陥を導入し、
それらをゲッタリング・シンクとするＩＧ法がある。こ
れらの方法（ＭＯ，ＩＧ）は共に、顕著なゲッタリング
効果を有するが、前者の船は、その工程自体が汚染を導
入しやすい、あるいは導入さ−れな金が熱処理プロセス
中に消失しく以下、この現象をアニールアウトと称する
）、ゲッタリング効果を失なう等の欠点を有し父後者の
ＩＧは導入された内部欠陥自体が表面在寺にまで成長し
結果的に表面欠陥となり得ること、又、内部欠陥の発生
がウェーハ中に含まれる酸素の析出と１！ｆ接な関係が
あることから、使用し得るウェーハの酸素濃度に一定の
制限が付く、等の欠点ｔ−ｉする。しかし、前者（ｇＧ
）は、酸素濃度とは関係がないため使用可能なウェーハ
に制限が付かないこと、又後者（ＩＧ）は、工程自体が
非常に清潔であること、アニール１アウトされないこと
、等の長所を有する。つまり、夾＊０素子製造において
は、これら両者のゲッタリング法を相補的にかつ有効に
適用することが望ましい。
下素子と略記する）の材料である半導体つ工−ハ（以下
ウェーハと略記する）には結墨育成時から拳終製造工程
に至るまての間に種々の結晶欠陥が導入される。これら
の結晶欠陥のうち、素子のＬＳＩ、超ＬａＩ化に伴ない
素子表面に生じる１μｍ以下以下の微小欠陥が大きな問
題になって来ている。これらの表面欠陥の原因は素子製
造プロ・セスにおけるＩ金属（銅、鉄、ニッケル、金９
等）による汚染と考えられている。従来、ウェーハｉｒ
ついては、なるべく結晶欠陥のないものを作るように努
めて米だ訳であるがこのｔうに結晶格子が整うている場
合には、ウェーハの表側に素子を形成するとき、上述の
如き素子製造プロセスにおいて導入さＣＬる表面微小欠
陥、あるいはその源が素子の債域から逸脱する行き先が
゛ないために素子特性あるいは製造歩留りを低下させる
原因になってしよう。そこで、ウェーハの層側に積極的
に結晶欠ｌ１ｇ１ｔ−発生させて表側の表面欠陥あるい
はその源を素子の銅酸に関係のないウェーハ裏仙に移動
させる（ｇｏ）試みが多くなされている。このウェーハ
裏面に歪層を形成させる方法としては、例えは、アルミ
ナ等の始−粉を水と混合した砥粒液を一定の圧力でウェ
ーハＩＩｋ面に僑突させる方法、あるいは上記の如き砥
粒液を浸み込ませたスポンジ等でウェーハ裏面をこする
方法郷がある。一方、表面欠陥をゲ・ターする方法とし
て、熱処理により、ウェーハ内部に格子欠陥を導入し、
それらをゲッタリング・シンクとするＩＧ法がある。こ
れらの方法（ＭＯ，ＩＧ）は共に、顕著なゲッタリング
効果を有するが、前者の船は、その工程自体が汚染を導
入しやすい、あるいは導入さ−れな金が熱処理プロセス
中に消失しく以下、この現象をアニールアウトと称する
）、ゲッタリング効果を失なう等の欠点を有し父後者の
ＩＧは導入された内部欠陥自体が表面在寺にまで成長し
結果的に表面欠陥となり得ること、又、内部欠陥の発生
がウェーハ中に含まれる酸素の析出と１！ｆ接な関係が
あることから、使用し得るウェーハの酸素濃度に一定の
制限が付く、等の欠点ｔ−ｉする。しかし、前者（ｇＧ
）は、酸素濃度とは関係がないため使用可能なウェーハ
に制限が付かないこと、又後者（ＩＧ）は、工程自体が
非常に清潔であること、アニール１アウトされないこと
、等の長所を有する。つまり、夾＊０素子製造において
は、これら両者のゲッタリング法を相補的にかつ有効に
適用することが望ましい。
本発明はこのような事情を考慮してなされ、たもので、
その１的とするところは、本質的にはＩＧ法とＩＧ法を
相補的に併用し、従来の該方法が有していた欠Ａｔ除去
した、表面欠陥の抑制をせしめたシリコンウェーハの製
造方法を提供することある。
その１的とするところは、本質的にはＩＧ法とＩＧ法を
相補的に併用し、従来の該方法が有していた欠Ａｔ除去
した、表面欠陥の抑制をせしめたシリコンウェーハの製
造方法を提供することある。
以下、ｒｇ面を用いて本発明の詳細な説明する。
ＪＩＩＩ図は、従来のシリコンウェーハ製造プロセス（
破Ｍ、１）と本発明のシリコンウェー７１１Ｉｌｉ造プ
ロセス（実線、２）を説明するための図である。
破Ｍ、１）と本発明のシリコンウェー７１１Ｉｌｉ造プ
ロセス（実線、２）を説明するための図である。
まず従来の製造プロセスについて簡単に説明する。
育成されたシリコン単結晶インゴットは「丸め加工」に
よって定径円筒に加工され、ウェーハ状に１−スライス
」される。スライスされたウェーハは、厚さを揃えるた
め、及び加工◆を除去するために１う！ピング１と「工
！チング」処理を受ける。
よって定径円筒に加工され、ウェーハ状に１−スライス
」される。スライスされたウェーハは、厚さを揃えるた
め、及び加工◆を除去するために１う！ピング１と「工
！チング」処理を受ける。
こｔ）恢、必要に応じて、ウェーハ裏面に機械的歪層を
導入する「ウェーハ裏面歪入れ加工」が施され、ウェー
ハ表面は「戚研磨」にようて鏡面状に研磨され、半導体
素子製造用の基板ウエーノ１（以ド、生サブと略記する
）として完成される。
導入する「ウェーハ裏面歪入れ加工」が施され、ウェー
ハ表面は「戚研磨」にようて鏡面状に研磨され、半導体
素子製造用の基板ウエーノ１（以ド、生サブと略記する
）として完成される。
ＥＯあるいはＩＧ熱処理単独にシリコンウェーハに施す
場合、各々の方法は、それぞれ前述の如き欠点を有する
ので、よい完全な、＃！面欠陥のゲッタリングを期する
には、跪処理を施した生サブにＩＧ熱処理施すことが望
ましい。
場合、各々の方法は、それぞれ前述の如き欠点を有する
ので、よい完全な、＃！面欠陥のゲッタリングを期する
には、跪処理を施した生サブにＩＧ熱処理施すことが望
ましい。
しかし、従来の方法では、以下に述べるようＫｋｌ＋、
ＩＧいずれの効撃も減衰することは否めない。
ＩＧいずれの効撃も減衰することは否めない。
第２図に、従来のウエーノλ製造プロセスをウェーハの
模式的断面図を用いて示す。＃Ｉ１図に示すエツチング
処理を施されたウエーノ）３０ に裏面彊入れ加工を
施すとウェーハ表面には歪３１が導入され、この後に、
ウエーノ１衆面を宏研暦り−ることにより生サブとなる
。この生サブに、高温でのｌＧ熱処理を施すと、篩温で
のアニール効果によりウェーハ表面に導入されたφはア
ニール・アウ°トし、そのゲッタリング効果は減衰ある
いは消失してしまう。一方、高温熱処理によってシリコ
ンウェーハ内部に含まれる酸素原子は拡散し、裏向の歪
場に吸収される傾向（コットレル効釆）にあり、この作
用によっても、ウェーハ長面の歪は緩和される傾向にあ
り、そのゲッタリング効果は減衰する。
模式的断面図を用いて示す。＃Ｉ１図に示すエツチング
処理を施されたウエーノ）３０ に裏面彊入れ加工を
施すとウェーハ表面には歪３１が導入され、この後に、
ウエーノ１衆面を宏研暦り−ることにより生サブとなる
。この生サブに、高温でのｌＧ熱処理を施すと、篩温で
のアニール効果によりウェーハ表面に導入されたφはア
ニール・アウ°トし、そのゲッタリング効果は減衰ある
いは消失してしまう。一方、高温熱処理によってシリコ
ンウェーハ内部に含まれる酸素原子は拡散し、裏向の歪
場に吸収される傾向（コットレル効釆）にあり、この作
用によっても、ウェーハ長面の歪は緩和される傾向にあ
り、そのゲッタリング効果は減衰する。
更に、旧態処理によってウェーハ内部に導入される結晶
欠陥お は、前述のように、シリコンウェーハ内部に含
まれる酸素の析出に起因するので、内部欠陥密層はウェ
ーハ裏面近傍はど大きくなり、ＩＱ効果により有力な表
面近傍（表面から表面直下一定深さまでは酸素の外方拡
散現象により無欠陥舖謔が形成される）の内部欠陥密度
は小さくなうてしまう。より高密度の内部欠陥の導入を
期待して高酸素濃度（〜加Ｘ １０” ａｔｏｍｓｅ（
、−２：うのシリコンウェーハを用いれば、無欠陥層が
形成されにくい難点が生じてしまう。つまり従来の方法
では、田およびＩＱ いずれの効果も充分に発揮させる
のは離しい。
欠陥お は、前述のように、シリコンウェーハ内部に含
まれる酸素の析出に起因するので、内部欠陥密層はウェ
ーハ裏面近傍はど大きくなり、ＩＱ効果により有力な表
面近傍（表面から表面直下一定深さまでは酸素の外方拡
散現象により無欠陥舖謔が形成される）の内部欠陥密度
は小さくなうてしまう。より高密度の内部欠陥の導入を
期待して高酸素濃度（〜加Ｘ １０” ａｔｏｍｓｅ（
、−２：うのシリコンウェーハを用いれば、無欠陥層が
形成されにくい難点が生じてしまう。つまり従来の方法
では、田およびＩＱ いずれの効果も充分に発揮させる
のは離しい。
本発明は、船、ＩＧ いずれの効果も相補的に、より有
効に発揮させ得るシリコンウェーハの製造方法を提供す
るもので、その実施例を第３図を用いて説明する。第１
図におけるエツチング後のウェーハにＩＧ熱処理を施す
。このＩＧ熱処理は無欠陥層３２ を形成するための
高温熱処理と、内部欠陥３３ を導入するための析出熱
処理の二種の熱処理から成るのが特徴である。無欠陥層
を形成するには１２００℃以上の温度での高温熱処理が
必要であり、必要とする無欠陥層０幅（深さ）Ｋ応じて
熱処理時間を設定する。例えば、乾いた＄１中にＳける
１２３０℃、２時間の熱処理によって、生サブの酸＊＃
度に応じて３０〜１００μｍ の無欠陥層を形成するこ
とができる。析出熱処理としては（ロ）℃〜１０００℃
の範囲で期待する内部欠陥密度および許容される熱処理
時間によって任意に選択できる。つまり、低温からの熱
処理はど内部欠陥密度は大きくなるが、欠陥発生に要す
る時間は長くなる。〜１＆）０℃付近までの高温におい
ては、上記の点で、低温の場合とは逆の傾向がある。例
えば、酸素両度〜１６ Ｘ １０’ ａｔｏｍｓｅｃｍ
−”の生サブを用いた時、１２３０℃、２＃ｊ間の高温
熱処理後、ｍω℃、６４時間の熱処理を施すと内部には
〜ＩＱ’（Ｘ””の内部欠陥が生じた。
効に発揮させ得るシリコンウェーハの製造方法を提供す
るもので、その実施例を第３図を用いて説明する。第１
図におけるエツチング後のウェーハにＩＧ熱処理を施す
。このＩＧ熱処理は無欠陥層３２ を形成するための
高温熱処理と、内部欠陥３３ を導入するための析出熱
処理の二種の熱処理から成るのが特徴である。無欠陥層
を形成するには１２００℃以上の温度での高温熱処理が
必要であり、必要とする無欠陥層０幅（深さ）Ｋ応じて
熱処理時間を設定する。例えば、乾いた＄１中にＳける
１２３０℃、２時間の熱処理によって、生サブの酸＊＃
度に応じて３０〜１００μｍ の無欠陥層を形成するこ
とができる。析出熱処理としては（ロ）℃〜１０００℃
の範囲で期待する内部欠陥密度および許容される熱処理
時間によって任意に選択できる。つまり、低温からの熱
処理はど内部欠陥密度は大きくなるが、欠陥発生に要す
る時間は長くなる。〜１＆）０℃付近までの高温におい
ては、上記の点で、低温の場合とは逆の傾向がある。例
えば、酸素両度〜１６ Ｘ １０’ ａｔｏｍｓｅｃｍ
−”の生サブを用いた時、１２３０℃、２＃ｊ間の高温
熱処理後、ｍω℃、６４時間の熱処理を施すと内部には
〜ＩＱ’（Ｘ””の内部欠陥が生じた。
上記のＩＧ熱熱感伊に、裏面ψ入れ加工をウェーハに施
ｒことが本発明の大きな特徴である。、第３図（３）は
裏面法人れ加工後のウェーハ断面を示す。
ｒことが本発明の大きな特徴である。、第３図（３）は
裏面法人れ加工後のウェーハ断面を示す。
第３図（２）の段階で、ウェーハ表、裏２両面に無欠陥
層（この層の中には、結Ｍ４欠陥が存在しないのはもと
より、酸素磨子の濃度も無視できる１１度に低下してい
る）が形成されでいるので、酸＊を子のコートレル効果
により、ＪｌｉｆＩの歪が緩和され、歪によるゲッタリ
ング効果がメ下することはない。
層（この層の中には、結Ｍ４欠陥が存在しないのはもと
より、酸素磨子の濃度も無視できる１１度に低下してい
る）が形成されでいるので、酸＊を子のコートレル効果
により、ＪｌｉｆＩの歪が緩和され、歪によるゲッタリ
ング効果がメ下することはない。
更に、ウェーハ中の酸素原子は、既に８ｉ−０析出物と
なり結晶欠陥を形成しているので、その後のデバイスプ
ロセスにおける熱処理により裏面の歪Ｅｌｋ引されるこ
ともない。このことは同時に酸素原子の移動による内部
欠陥のＩＧ効果と裏面法による加効来の低下をもたらさ
ないことを意味する。また、デバイスプロセスにおける
標々の熱感ｊ］！による裏向歪のアニールアウトによる
加効果の不可避的低下は、内部欠陥３３ によるＩＧ
効釆により、充分補うことができる。
なり結晶欠陥を形成しているので、その後のデバイスプ
ロセスにおける熱処理により裏面の歪Ｅｌｋ引されるこ
ともない。このことは同時に酸素原子の移動による内部
欠陥のＩＧ効果と裏面法による加効来の低下をもたらさ
ないことを意味する。また、デバイスプロセスにおける
標々の熱感ｊ］！による裏向歪のアニールアウトによる
加効果の不可避的低下は、内部欠陥３３ によるＩＧ
効釆により、充分補うことができる。
以、ヒ、本発明の詳細な説明したが、本発明は、半導体
ウェーハの表面欠陥の制御、その結果としてデバイス特
性及びデバイス製造歩留り向上に大いに威力を示し、そ
の半導体１菜に果たす役割は極めて大きい。
ウェーハの表面欠陥の制御、その結果としてデバイス特
性及びデバイス製造歩留り向上に大いに威力を示し、そ
の半導体１菜に果たす役割は極めて大きい。
第１図は、シリコンウェー／′％製造プロセスの概要を
説明するための図で、破線で示す１の流れは従来法、実
線で示す２の流れは本発明に方法を示す。第２図、第３
図は、シリコンウエーノ１製造プロセスの主要プロセス
におけるウエーノ）の断面図を用いて模式的に示すもの
で、第２図は従来法、Ｊｉｉａ図は本発明により、父は
第１図に示すエツチング後のシリコンウェーハ、３１
は裏面法、３２ に無欠陥層、３３ は内部欠陥を
示す。 ｗ！Ｉ １ 回 第 ２口 １ （？）ｘ−ＪｖＪｔＩＦＩＣ−＆ｒ＊＞↓ （テ穴゛スス７ｂクスへ）
説明するための図で、破線で示す１の流れは従来法、実
線で示す２の流れは本発明に方法を示す。第２図、第３
図は、シリコンウエーノ１製造プロセスの主要プロセス
におけるウエーノ）の断面図を用いて模式的に示すもの
で、第２図は従来法、Ｊｉｉａ図は本発明により、父は
第１図に示すエツチング後のシリコンウェーハ、３１
は裏面法、３２ に無欠陥層、３３ は内部欠陥を
示す。 ｗ！Ｉ １ 回 第 ２口 １ （？）ｘ−ＪｖＪｔＩＦＩＣ−＆ｒ＊＞↓ （テ穴゛スス７ｂクスへ）
Claims (3)
- （１）シリコンウェーハ製造工程において、骸ウェーハ
に高温加熱処理を施した後に、該ウェーハ裏面に機械的
衝撃により歪層を導入（ることを特徴とするシリコンウ
ェーハの製造方法。 - （２）上記、高温熱処理、ウェーハ＃Ｉ面歪層導入工程
は、シリコンウェーハ製造工程のうｔピング後の工！チ
ングを施した後に行なう特許請求の範１１８１項記載の
シリコンウェーハの製造方法。 - （３）上記、シリコンウェーハに熱処理を施す１騙は、
咳つェーハｔ？１２ω℃以上の漉度で少なくとも（資）
分以上行なった後に６００℃〜１００ＯＩＣの温度で少
なくとも４時間行なう特許請求の範囲第１項記載のシリ
コンウェーハのｍ遣方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10395781A JPS586140A (ja) | 1981-07-03 | 1981-07-03 | シリコンウエ−ハの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10395781A JPS586140A (ja) | 1981-07-03 | 1981-07-03 | シリコンウエ−ハの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS586140A true JPS586140A (ja) | 1983-01-13 |
Family
ID=14367873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10395781A Pending JPS586140A (ja) | 1981-07-03 | 1981-07-03 | シリコンウエ−ハの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS586140A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6276714A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-08 | Mitsubishi Metal Corp | シリコンウエハ |
| JPH01161756A (ja) * | 1987-11-18 | 1989-06-26 | Intersil Inc | Ｃｍｏｓ集積回路とその製造法 |
| US10234171B2 (en) | 2016-08-25 | 2019-03-19 | Rinnai Corporation | Attachment structure for water heater |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS491173A (ja) * | 1972-04-15 | 1974-01-08 | ||
| JPS51148355A (en) * | 1975-06-14 | 1976-12-20 | Fujitsu Ltd | Single crystal semiconductor base plate |
| JPS5671928A (en) * | 1979-11-16 | 1981-06-15 | Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Treatment for silicon substrate |
-
1981
- 1981-07-03 JP JP10395781A patent/JPS586140A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS491173A (ja) * | 1972-04-15 | 1974-01-08 | ||
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| JPS5671928A (en) * | 1979-11-16 | 1981-06-15 | Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Treatment for silicon substrate |
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| JPH01161756A (ja) * | 1987-11-18 | 1989-06-26 | Intersil Inc | Ｃｍｏｓ集積回路とその製造法 |
| US10234171B2 (en) | 2016-08-25 | 2019-03-19 | Rinnai Corporation | Attachment structure for water heater |
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