JPS6047427A - Bsdを付与した半導体基板 - Google Patents

Bsdを付与した半導体基板

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JPS6047427A
JPS6047427A JP15499783A JP15499783A JPS6047427A JP S6047427 A JPS6047427 A JP S6047427A JP 15499783 A JP15499783 A JP 15499783A JP 15499783 A JP15499783 A JP 15499783A JP S6047427 A JPS6047427 A JP S6047427A
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bsd
silicon substrate
etching
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back surface
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Nobuyuki Akiyama
信之 秋山
Mitsuo Kono
光雄 河野
Shunsuke Goto
俊介 後藤
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Komatsu Electronic Metals Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture 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
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    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/322Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections
    • H01L21/3221Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections of silicon bodies, e.g. for gettering

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体デバイスに使用する鏡面ウェーハに関す
る。通常、IC,VLSI用のシリコン基板には鏡面ウ
ェーハを使用する。鏡面ウェーハには、シリコン単結晶
棒より、スライス、ラップ、面取り、エツチングしたシ
リコン基板と、シリコン単結晶棒より、スライス、ラッ
プ、面取り、エツチング後、片面研摩又は両面研摩した
シリコン基板がある。
半導体デバイスの高集積化に伴ない、シリコン基板の平
担度がよシ重要になってきており、両面研摩したシリコ
ン基板が使われはじめた。
又、最近は、シリコン基板にゲッタリング処理を施すこ
とが多い。ゲッタリングはデバイスプロセス中の酸化等
の熱処理にょp1素子形成領域に結晶欠陥が発生したシ
、不純物で汚染されると素子歩留り、素子特性が劣化す
るため、これを防止、低減することを目的として施され
る。
ゲッタリング処理の一つにバックサイドダメージ(以下
BSDという)がある。その方法にはSem1cond
uctor World 1983年7月号P33〜3
7に記述されている通シ、イオン注入、レーザー照射、
スパッタリング、インパクトサウンドストレッシング、
機械的損傷等の方法がある。
本発明者等は上記の種々のBSD方法をテストしたが、
いづれもゲッタリング効果についての品質面及び敵意の
場合の生産コスト面の両者を満足する結果が得られなか
った。その理由の主なものは、今まではBSD加工する
ウェーハの仕上げ面についての検討がなされなかったと
とである。本発明者等は、BSD加工する面の粗さ、あ
るいは光沢度に注目し、後述のごとく種々の面粗さを持
つ鏡面ウェーハを作成し、これらの鏡面ウェーハに種々
のBSD加工を施こし、ゲッタリング効果を調べた結果
、新しい効果が得られた。すなわち、半導体シリコン棒
をウェーハ化した後、加工工程、例えば、エツチングす
る工程、研摩する工程、あるいはその中間工程に於て、
BSDを施す場合、BSD加工する面に後述の実施例で
示すごとく、#1000のAt203粉の砥粒でラップ
後、片面で40μ以上エツチングするか、又は、o、0
2〜0.15μの粒径を持つコロイダルシリカの砥粒で
両面研摩するか、又は#2500のダイヤモンド砥粒を
埋め込んだ研削板で研削後10μ以上エツチングし、該
BSD加工する面の粗さがRaで0.1μm以下、又は
光沢度で250%以上であるごとき加工をした後、BS
D加工すると、BSD面に効率よく欠陥が発生し、非B
SD面に何ら欠陥が発生せず、従って、従来のゲッタリ
ング効果よシ格段の効果が得られることを見出した。又
、後述の実施例にも示すごとく、BsD加工時間が短縮
でき、生産性の向上ができる等、多大な効果が得られた
のである。
本発明の要旨は、面の粗さがRaで0.1pm以下、又
は、光沢度で250%以上である面にBSD加工を付与
した半導体基板にある。
これを以下各実施例について図面を用いて説明する。
実施例 1 シリコン単結晶棒より、スライス工程、面取シ工程、ラ
ップ工程を経たウェーッSf:片面で、20μ、30μ
、40μ、及び50μエツチングしたエツチング取り代
の異なる4種類のウェーッーを作った。これらのウェー
ッ\はボロンドープ10〜25Ωix、100咽Ω、 
(100)面、厚さ500μである。
これらのウェーッ・の一部を抜き取υ、日本電色製VC
−IDを用いて、JISZ8741に従い、入射角、受
光角60°にて光沢度を測定した。その後、表面粗さ計
を用いて、Raを測定した。RaはJIS BO601
に記載されている中心線平均粗さである(以下単にRa
という)。
測定は各ウェーッ・裏、表各3点づつ行なった。
測定値の平均値を第1表に示す。
これらのエツチング取り代を変えて作った光沢度、Ra
の4種類のウェーッ・をArプラズマ中でBSD付与し
た0 プラズマ装置は、リアクティブイオンエツチングの装置
を用い、Arガスを約10cc/分流し、チャンバーの
圧力Q5paとした。ウェーッ・は装置からの汚染を防
ぐ目的でカソード上に石英板を置き、その上に乗せた。
高周波電源には13.56MH,)を用いた。アノード
とカソード間の電圧が一定になるように高周波!力を制
御すると共に、ドーズ量は ノ1に1 式により算出し、第1@のシステムで制御した。。
(1)式でNはドーズ量、W(t)はプラズマエツチン
グ開始後を時間後の高周波電力、v(t)はプラズマエ
ツチング開始後を時間後のアノード、カソード間電圧、
茨は電気素量、Aはカソードの面積である。
アノードとカソード間の電圧に1500V±100vと
し、ドーズ量f、0.5 x 101BFLtoms 
/d。
1.5 x 1018atoms /aA、4.5 X
 1018atoms /−の3通シに変えて、プラズ
マエツチングした。
この後、これらのウェーハの非B80面を研摩して、半
導体デバイス用シリコン基板を作った。
これらのウェーハを、1140℃、60分、We tO
2雰囲気で酸化後、酸化膜を除去し、ジルトルエッチし
て、結晶欠陥を調べた。この結果を第2図に示す。 。
第2図は、前述の通り、エツチング取9代を20μから
50μまで変えた鏡面ウェーハにArプラズマによるB
SDを付与した後、非B80面を研摩して作った半導体
基板を1140℃、60分、WetO□中で酸化後、酸
化膜を除去して、ジルトルエツチングした時のBSD面
に発生したO S F密度とエツチング取り代の関係を
示す。
図中 −−1−はドーズ量 0.5 X 1018atoms
 /ai −6−一−−−−−−−はドーズ:ll: 
1.5X10”atoms/fflはドーズ量 4.5
 X 101018ato /−であることを示す。
第2図中の玉印は非B80面に微小な欠陥が102〜1
03個/d発生し、ゲッタリング効果が不充分であるこ
とを示し、盃印は非B80面に何ら欠陥が発生しなかっ
たことを示している。
又BSD面に約105個/−以上の棒状欠陥(以下O8
Fという)が発生すると、ゲッタリング効果が有効であ
る。このためには、BSD加工面が30μ以上のエツチ
ング面である、ことが必要であり、特に40μ以上エツ
、チングした場合、0.5 X 101018ato 
/airのドーズ量でもゲッタリング効果が発生したす
なわち、プラズマエツチングの時間が短かくても充分ゲ
ッタリング効果が発生することがわかった。
従って、BSD加工面が40μ以上のエツチング面の場
合、光沢度が250%以上、又は中心線平均粗さが0.
1μmRa以下であり、プラズマエツチングによるBS
D効果が充分発生すると共に、プラズマエツチングの加
工時間が約半分にすることができ、品質上、コスト上多
大な効果が得られた。又、本実施例はArガスのプラズ
マを用いたが、この他、Krガスプラズマ、Neガスプ
ラズマを用いても同様の効果が得られた。
又、いづれのガスプラズマを用いても、光沢度、Raは
プラズマエツチング前後で変わらなかった。
実施例 2 シリコン単結晶棒より、スライス工程、面取り工程、ラ
ップ工程を経たウェーハを片面で、20μ、40μ、及
び50μエツチングしたエツチング取り代の異なる4種
類のウェーハ全作った。
これらは、ボロンドープ10〜25Ω(yB、 100
 m(1、(100)面、厚さ500μである。これら
のウェーハの一部を抜取り、日本電色製VG−I Dを
用いてJIS z8741に従い、入射角、受光角60
°にて光沢度を測定した。その後、表面粗さ計を用いて
、Raを測定した。
RaはJIS BO601に記載されている中心線平均
粗さである。測定は各ウェーッ・裏、表°各3点づつ行
った。測定値の平均値は前記第1表と同様であった。こ
れらのエツチング取り代を変えて作った光沢度、Raの
4種類のウェーハを液体ホーニングによりBSD付与し
た。
液体ホーニングは、#12000石英微粉を用い、圧縮
エアー圧力3 kp/caで、加工時間を5sec/枚
、i o see/枚、15就/枚の3通9時間を変え
て加工した。
又、加工前後で光沢度、Raはほとんど変化しないこと
を確認した。
この後、これらのウェー2ハを1140℃、60分、W
etO□雰囲気で酸化後、酸イ鴫膜全除去し、ジルトル
エッチして、結晶欠陥を調べた。
この結果、実施例1と同様の結果が得られ、BSD加工
面が40μ以上のエツチング面の場合、光沢度が250
係以上、Raが0.1μm以下であり、液体ホーニング
によるBSD効果が充分発生すると共に、液体ホーニン
グの加工時間を約半分にすることができ、品質上、コス
ト上多大な効果が得られた。
又、本実施例は液体ホーニングを用いてBSDを付与し
たが、乾式サンドプラストラ用いても、同様の結果が得
られた。
実施例 3 シリコン単結晶棒より、スライス工程、面取多工程、ラ
ップ工程、エツチング工程を経たウェーハを両面研摩し
た。これらは、ボロンドープ1θ〜25Ωの、100鵡
L (100)面、厚さ500μである。これらのウェ
ーハの一部を前記実施例と同様、光沢度、Rae測定し
たところ、光沢度330〜350%、Raは0.01μ
flt以下であった。これらのウェーハ′fI:、Ar
プラズマ中で実施例1と同様にBSDを付与した。
この後、非B80面を2〜5μ研摩して、半導体基板を
作った。
これらg1140℃、60分、WetO2酸化し、酸化
膜を除去した後、ジルトルエッチして調べたところ、A
rブ2ズマエッチで、0.5 X 101018ato
 /−ドーズした場合でも、BSD面には、2〜5×1
05個/−〇〇SFがBSD面に発生し、゛非BSD面
には、何ら欠陥が認められなかった。
一方、上記ArプラズマによるBSD付与の他に液体ホ
ーニング及び乾式サンドブラストによるBSD付与も同
時に試みたが、いづれも、BSD付与時に、非B80面
にもダメージやキズが入り、その後の2〜5μ研摩で除
去しきれないことが解った。液体ホーニング及びサンド
ブラストでBSDk入れる場合、その後、非B80面を
10μ以上研摩することでArプラズマと同様のゲッタ
リング効果が確認された。
然し乍ら、両面研摩ウェーハに対−しては量産コスト上
多大すると、不活性ガスプラズマによ、!1)BSD加
工する方が、その後の研摩取り代を小さくできるため、
生産コスト上有利である。
実施例 4 シリコン単結晶棒よシ、スライス工程、面取多工程を経
たウェーハffi#2500の研削板で研削した。
その後、片面で10〜20μエツチングして、500μ
厚のボロンドープ、10〜25Ω謂、100癲ρ、(1
00)面のウェーハ全作った。これらのウェーハの一部
を前記実施例と同様、光沢度、Raを測定したところ、
光沢度250%、Raは0.03〜0.06μmであっ
た。これらのウェーハをArプラズマ中で実施例1と同
様、BSD付与した後、非B’SD面を研摩して、半導
体基板を作った。
この後、1140℃、60分、WetO2酸化し、酸化
膜を除去した後、ジルトルエッチして調べたところ、A
rプラズマエツチングでドーズ量が0.5 X 101
8.1.5 X 1018.4.5 X I O18a
toms/i (7)いづれの場合でもBSD面には2
〜5 X 10 ’(IN/iのO8Fが発生し、非B
SD面には何ら欠陥が発生せず、ゲッタリング効果が得
られた。
実施例 5 シリコン単結晶棒よシスライス工程、面取多工程を経た
ウェーハe#2.500研削板で研削したO その後、片面で10〜20μエツチングして、500μ
厚のボロンドープ10〜25Ω(7)、100簡Ω、(
100)面のウェーッ・ヲ作った。
これらのウェーハの一部を前記実施例と同様光沢度、R
aを測定したところ、光沢度250%、Raは0.03
〜0.06μmであった。これらのウェーハを液体ホー
ニングによシ実施例2と同様BSD付与した後、非BS
D面を研摩して半導体基板を作った。
この後、1140℃、60分、WetO□酸化し、酸化
膜を除去した後、ジルトルエッチして調べたところ、液
体ホーニング時間が5 sec 7枚、10 sec/
枚、’15soc/枚のいづれの場合でも、BSD面に
は2〜5×105個/dのO8Fが発生し、非BSD面
には、何ら欠陥が発生せず、ゲッタリング効果が得られ
た。又液体ホーニングの他ザンドブラストでも同様のゲ
ッタリング効果が得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図はドーズ量制御システムを示す。 第2図はエツチング取り代とBSD面に発生したO8F
密度の関係を示す。 特許出願人 小松電子金属株式会社 覗 第1図 丁ツ4ニゲ°頁弧−I4% 第2 0噛 ]−IC☆ノ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体デバイスに使用するシリコン基板に於いて、
    該基板である鏡面ウェーハの裏面粗さがRaで0.1μ
    m以下であるか、又は該裏面光沢度が250%以上であ
    り、且つ、該裏面にBSDが付与されたことを特徴とす
    る半導体デバイス用シリコン基板。 2、該BSDが不活性ガスのプラズマエツチングにより
    付与された特許請求の範囲第1項の半導体デバイス用シ
    リコン基板。 3、両面鏡面ウェーハで、且つ、片面にBSDが付与さ
    れた特許請求の範囲第1項の半導体デバイス用シリコン
    基板。 4、該BSDが不活性ガスのプラズマエツチングにより
    付与された特許請求の範囲第3項の半導体デバイス用シ
    リコン基板。 5、研削盤により加工された該裏面にBSDが付与され
    た特許請求の範囲第1項の半導体デバイス用シリコン基
    板。 6、不活性ガスのプラズマエツチングによすBSDが付
    与された特許請求の範囲第51項の半導体デバイス用シ
    リコン基板。 7、半導体デバイス用シリコン基板を製造する方法にお
    いて、ラップ工程、又は、研削工程の後、エツチングす
    るか、又は両面研摩によシ加工し、仕上げ面のRaが帆
    1μm以下、又は、光沢度が250−以上に加工した後
    、該面にBSDを付与することを特徴とする半導体デバ
    イス用シリコン基板の製造方法。 s、#1oooラップ後、40μ以上エツチングし、濤
    k Raで0.1μm位下、又は光沢度が250チ以上のI
    仕上げ面に加工した後、該面にBSDを付与し、(非B
    80面を研摩する特許請求の範囲第7項の半導体デバイ
    ス用シリコン基板の製造方法。 9、該BSDが、不活性ガスプラズマエツチングによシ
    付与される特許請求の範囲第8項の半導体デバイス用シ
    リコン基板の製造方法。 100両面研摩し、Raで0.01μm以下、又は光沢
    度が330〜350チの仕上げ面に加工した後、該面K
    BSDを付与し、非BSD面を研摩する特許請求の範囲
    第7項の半導体デバイス用シリコン基板の製造方法。 11、該BSDが不活性ガスプラズマエツチングによシ
    付与される特許請求の範囲第10項の半導チングし、R
    aで0.1μm以下、又は光沢度が250%以上の仕上
    げ面に加工した後、該面にBSDを付与し、非BSD面
    を研摩する特許請求の範囲第7項の半導体デバイス用シ
    リコン基板の製造方法。 13、該BSDが不活性ガスプラズマエツチングにより
    付与される特許請求の範囲第12項の半導体デバイス用
    シリコン基板の製造方法。
JP58154997A 1983-08-26 1983-08-26 半導体デバイス用シリコン基板の製造方法 Expired - Lifetime JPH065675B2 (ja)

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Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5071776A (en) * 1987-11-28 1991-12-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Wafer processsing method for manufacturing wafers having contaminant-gettering damage on one surface

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