JPS5999727A - シリコンウエ−ハの製造方法 - 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】 〔発明の技術分野〕　　　　　　。

この発明、は各種半導体デバイス、の基板シリコン材料
、とな、るシリコンウェー／１の製造方法、に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、特、にＭＯＳ−ＬＳＩの高密度・、大畢積化技術
の進展、、に伴って、シリコンウェ−７１に含まれる汚
染不純物が半導体線面、の製造歩、声や性能に犬。

きく左右することが明らかとなってきた。

このシリコンウェーハの品質を劣化させる不純物は、ウ
ェーハ中に含まれるＦｅ　、　Ｃｕ　、　Ｎｉ　等重金
属を中心とする不純物であり、この汚染不純物は、シワ
コンウェーハの原料のポリシリコン中に既に含まれてい
ると共にシリコン単結晶ウェーハの製造工程における単
結晶インゴット引き上げ時や、素材ウェーハ製造後デバ
イス製造プロセスにおいてもウェーハに混入する。

このよう彦汚染不純物をウェーハ内に残したままデバイ
ス製造プロセスを行うと、汚染不純物の存在する部分に
結晶欠陥が発生し、ウェーハの品質を劣化させる。

このため、デバイス製造プロセス中での汚染に対しては
、ウェーハ自体に汚染不純物のゲッター作用（捕獲作用
）を持たせる対策がとられる。このケ゛ツター作用を与
える対策の一例として、ウェーハ裏面にリン拡散層を形
成しこのリン拡散層にウェーハ中の不純物をトラップさ
せるいわゆるリンゲッター法がある。すなわち、筐ずウ
ェーハ主面にリンが拡散されないようシリコン酸化膜を
形成した後リン拡散を行って裏面にのみリンゲッタ一層
としてリン拡散層を形成するものである。

しかし、このリンゲッター処理は、デバイスプロセス中
に行われ、しかも通常デバイスプロセス中の後半に行々
われることか多い。このため、デバイスプロセスの壕ず
初めに必ず行なわれるシリコン酸化膜の形成工程におい
て、既に素材ウェーハに含まれている汚染不純物が原因
となり、結晶欠陥が特にウェーハ主面付近において兄生
しやすいものであった。加えてウェー・・裏面のリン拡
散層中のリンが外力拡散（蒸発）し、ウェーハ主面に再
び拡散して主面が汚染されがちであった。

このようなリンゲッター法の他に、ウェーハ裏面のシリ
コン結晶に損傷を与え、この多数の結晶欠陥を有する層
に汚染不純物を取シ込む裏面重付は法もある。この方法
は、リンの外方拡散の恐れがなく、ゲッター法と同様に
デバイス製造プロセスにおける汚染に対してはある程度
効果はあるものの、素材ウェーハ中に既に含まれている
重金属不純物に対してはリンゲッター法き同様に充分な
ゲッター作用を有していない。

以上のように、重金属を中心とする不純物による結晶欠
陥は、デバイス製造プロセスにおけるシリコン酸化膜形
成工程等で発生しやすいため、超ＬＳＩ等の結晶欠陥に
敏感なデバイスでは、素材ウェーハそのものに含まれる
不要な不純物を除去する必要があった。

〔発明の目的〕

この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、汚染
不純物の低減された高品質の７リコンウエーハの製造方
法を提供し、半導体デバイスの歩留りおよび特性の向上
を図ろうとするものである。

〔発明の概要〕

すなわちこの発明に係るシリコンウェーハの製造方法は
、シリコン単結晶ウェーハの製造工程中にリン拡散を行
い内部に含まれる不純物をリン拡散層内にゲッターし、
この後リン拡散層をウェーハ裏面□に残す場合は裏面に
絶縁膜を被着し、以下引き続き従来と同様に鏡面研磨等
の所定のウェーハ製造工程を行うようにするものである
。

実施例 以下図面を参照して説明する。この発明の一実施例に係
るノリコン単Ａ’Ｎ晶のインゴット引き」二げから素材
ウェーノ・の出荷用の梱包を行うまでのシリコンウェー
への製造過程は次に述べるようなものである。

（Ａ）　　例えばチョクラルスキー法によって単結晶イ
ンコ゛ットの引き上けを行う。

（Ｂ）　　上記インゴットをウェーノ・片に切断する。

（Ｃ）上Ｈ己つェーハ片の側面を円形に硝る。（ベベリ
ング工程） （Ｄ）　　このクエーハ片ｆ−ｙッピングＭＰＡする。

第１図（ａ）の１０はラッピングされたウエーノ・を示
す。

次に従来では順に（Ｅ）ウエーノ１のエツチング処理、
（Ｆ）鏡面研磨、（Ｇ）洗浄処理、および（功梱包を行
っていた。しかし、ここでは（Ｉ）燐拡散法によるゲッ
ター処理を行い、第１図（ｂ）に示すようにウェーハ１
０両面にリン拡散層１ノを形成する。

ここでのリン拡散は住人的にはＰＯＣノ、を拡散ンース
として用いるが、その他ＰＢｒ３．　ＰＨ３等を用いて
もよく、イオン注入により燐拡散を行っても良い。また
、拡散条件は、代表的には１１００℃、０．２〜５時間
程度の拡散時間で、拡散温度は９００℃以上あれば良く
、拡散時間は１０分以上であれば良い。さらに、ム下引
き続き行うエツチングやポリシング（鏡面研磨）工程に
おいてリン拡散層１ノが完全に除去できるように、リン
拡散層１１の拡散深さは２０μｍ以下であることが望ま
しい。

（Ｅ）　　次に、第１図（ｃ）に示すようにウェーハ１
０をエツチング液ｆ／ｌし、ウェー／・１０の表面処理
も兼ねてリン拡散層１１を除去する。

（Ｆ）　　引き続きウェーハ１０の主面を鏡面研磨する
。

（Ｇ）　　ウェーハ１０を洗浄処理する。

（→　り”−′ソ°を梱包する・　　。

以上（４）〜（Ｄ＞　、　、（：［）　、　（Ｅ）〜（
）］）で述でたように、つｘ　　、、／７．　！、、、
０．．Ｆ）　７ブ″、後・　υ′拡ｉ＋−を行５・ウェ
、　７７１．０中、Ω不岬物をリ リンど結合ケせ１て）・ラップ１、ウェーノ・中の汚染
不純物をリン拡散層１ノと共に除去する。従って、」子
記のように雪て製造し、たウェーノ・では、ウェーク内
の汚染不純９ヤが低減されているため、デバイス！Ｉ！
！萼プロセスにおける結晶欠陥の発生を防ぐこりができ
る。　　　、。

第２．！（ａ）〜（Ｃ）は穂の、、実施例により１する
ウェーノ・の断ｌｆｉ図で には同一符号を付して説明する。

壕ず５．工程穴〜（Ｐ）までは上記例午同様で、順に（
Ａ）単結晶イてゴツトの引き上ｐ、（Ｂ）土□記インゴ
・トの切断、（Ｃ）切す腎たつ・−・・の−一・ノくグ
、（Ｄ）ウェーハのラッ （Ｅ）　　恣に、リン拡散によるゲッター処理を行ナワ
、￥″ニウェーノヘヲエツチン 干ツチンン”処理する。

（Ｉ）　　この後、第２図（、）に示すウェーハ１０に
前記例と同様のリン拡散グ２ター処理を行ニリン拡散層
１１を形成する。この場□合も拡散深さは２０μｍ以下
が望せしい。

（Ｉ’）　　次に第２図（ｂ）に示すように酸化を行っ
てリン拡散層１１表面にシリコン酸化膜１２を形成する
。

（ｙ）　　その後、第２図（ｃ）に示すように□ウェー
ノ１１０の主面の鏡面研磨を行い　主面のシリコン酸化
膜およびリン拡散層を除去する。

引き続き、従来と同様に順に（Ｇ）洗浄処理および（Ｉ
（）梱包を行う。

このように囚〜（Ｅ）、（Ｉ）、（■プ、（Ｆ）〜（Ｈ
）の順でつ工−ハを製造しても、単結晶インゴット中に
既に含まれている不要な不純物をリン拡散層１１中にゲ
ッターし、ウェーハ内の結晶の純度を高めることができ
る。この場合、ウェーハ１０６面のリン拡散層１ノをシ
リコン酸化膜１２で覆うのは、ウェーハ製造後のデバイ
ス製造プロセスにおいて、ウェーハ１０裏面のリン拡散
層１１中のリンがウェーノー１０外に外方拡散（アウト
ディフーニノ・ン）シ、つ・−・・１０表面に再び拡散
してウェーハ１０を汚染することを防ぐためのものであ
る。この他、よｐ良好に外力拡よ□、′□、２６えゎ、
１ユ。ツウ３フ、イ、ツ７゜土にシリコン窒化膜をデポ
ゾションした後主面を鏡面□研磨しても良い。

また、この第２図の実施例では、ウェー７′−裏面に、
重金属を中心とする汚染不純物のゲッター作用を有する
リン′拡散層１１が除去されずに残っているため、ウェ
ーノー完成後における汚染呼幻しても効果的なものとな
っている。

なお、前記実施例ではシリコン単結晶ウェーハの主要な
工程のみを示したもので、インゴット径□合せ研削、ド
ナーキラーアニール、各工程間での洗浄等の細部の工程
は省略した。

〔発明の効果〕

第３図は前記したゲッター処３Ｍを施したウェーハを用
いてＭＯ８型ダイオードをポリシリコンゲート構造で製
作し、少数キャリアのライフタイムを従来のものと共に
示したものである。図において実施例１で示すものは第
１図で示した第１の実施例の場合で、実施例２で示すも
のは、第２図で示したエツチング処理後にリン拡散ゲッ
ター処理を行った第２の実施例の場合を示したものであ
る。

このグラフで明らかなように、本実施例では従来方法で
製造されたものよシも大幅にライフタイムが向上するこ
とが確認された。

さらに、このＭＯ３型ダイオードのゲート耐圧会測定し
たところ５ＭＶ／ｚ以下のゲート耐圧不良は従来方法の
ものでは２５％あったのに対し、それぞれ第１の実施例
によるものでは５％以下、第２の実施例によるものでは
３％以下と大幅に改善することが明らかとなった。

以上のようにこの発明に係るシリコンウェーハの製造方
法によれば、デバイスグロセス以前のシリコンウェーハ
製造工程中にリン拡散ゲッター処理を行うことによって
、ウェーハ内の汚染不純物を低減させることができるた
め、高純度、高品質のシリコンウェーハを製造でき、半
ｍ体デバイスの歩留りおよび特性の向上に薔与すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るシリコンウェーハの
製造方法を説明するためのウェーハ断面図、第２図はこ
の発明の他の実施例を説明するためのウェーハ断面図、
第３図はＭＯＳダイオードにおける少数キャリアのライ
フタイムをウェーハの製造力法別に比較し示す図である
。 １０・・・シリコンウェーハ、１１・・・リン拡散層、
１２・・・シリコン酸化膜。 出１頭人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第３図 第２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　シリコン単結晶インゴットより切シ出された
   シリコン、ウェーハの鏡面研磨工程が完了するまでの工
   程においてウェーハにリン拡散を行い、その後染なくと
   もその拡散層の一部を除去するゲッター処理を行なうこ
   とを特徴どするシリコンウェーハの製造方法。
2. （２）土配／Ｉ′″ツター処理は上記ウェーハ製造工程
   におけるエッチン、グ処坤工程および鏡面研磨工程、、
   の前に行い、上記ゲッター処理中に、ウェーハと面に形
   成されたリン拡散層を上記エラ・チング処理工程および
   鏡面研磨工程によ、シ除去すること、を特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のシリコンウェーハの製造方法。
3. （３）　　上記ゲッター処理後、ウェーハ裏面に、絶縁
   膜を形成して上記ゲッター処理によりウェーハ裏面に形
   成されたリン拡散層を覆い、ウェーハ主面に形成された
   リン拡散層を鏡面研磨工程において除去することを特徴
   とする特許請求の。 範囲第１項記載のシリコンウェーノ・の製造方法。
4. （４）上記絶、縁膜はシリコン酸化−であることを特徴
   とする特許、請求の範囲第３項記載のシリコンウェーハ
   の製造、方法。
5. （５）上記絶縁膜：はシリコン酸化膜上にシリコン窒化
   膜を積層被着、したものであることを特徴とする特許請
   求の範囲第３項記載のシリコンウェーハの製造方法。