JPS6062107A - シリコン・ウエハ - Google Patents

シリコン・ウエハ

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JPS6062107A
JPS6062107A JP7883484A JP7883484A JPS6062107A JP S6062107 A JPS6062107 A JP S6062107A JP 7883484 A JP7883484 A JP 7883484A JP 7883484 A JP7883484 A JP 7883484A JP S6062107 A JPS6062107 A JP S6062107A
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wafer
thickness
wafers
warpage
diameter
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JP7883484A
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English (en)
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ステフン・ウイリアム・ケース、サード
エリツク・メンデル
ミユン・ソク・パツク
ユージン・ジヨセフ・バツツナー
レオン・ガードナー・ウイルソン・ジユニア
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International Business Machines Corp
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International Business Machines Corp
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    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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    • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はシリコン・ウェハに係り、さらに詳細に述べれ
ば、そりが小さいシリコン・ウェハに関するものである
。
［従来技術］ そりを最少にするための研究手段のひとつに、シリコン
・ウェハのそりと酸素濃度との関係の調査があげられる
。米国特許第４０１７３４１号明細書には、そりを減少
させるため、ウェハの多結晶部分への酸素の拡散または
浸透を防ぐ、不動態化被膜法を開示している。関連技術
の１つに、ウェハを熱処理のため受入れる前に、きびし
い酸素濃度の仕様に適合するよう、入荷したすべての単
結晶ウェハを検査し、選択することがある。もちろん、
ウェハの酸素濃度を監視するという、このような高価な
特別の注意に頼ることなく、そりの問題を解決する方法
を見出すことが望ましい。
また、シリコン・ウェハの直径、厚み、およびたわみ（
測定された負荷をかけた場合）との間にある関係がある
ことが知られている。Ｆ、Ｙ。
Ｃｈｕｉらが１９７６年１１月１５〜１７日にマサチュ
ーセッツ州で開かれたｔｈｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｒ
ｅ５ｅａｒｃｈＳｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ｃａｍｂｒｉｄ
ｇｅの年次総会で発表した“Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏ
ｒ　Ｗａｆｅｒ　Ｆｌａｔｎｅｓｓ　ａｎｄ　Ｗａｒｐ
ａｇｅ”と題する論文に、３２．５ｍｍ、５７ＩＩＩ１
１．７６圃、８２、５ｍｍ、１０２ＩＩＩ１１．１２８
ｍ等、各種の直径のウェハに、重量既知の負荷をかけた
場合のプロットしたデータ（たわみ対ウェハの厚み）が
発表されている。このデータによれば、ウェハが厚いほ
どたわみが少いことがわかる。このようなデータから、
シリコン・ウェハのそりの問題は、許容できる範囲まで
そりが小さくなるまで、ウエノ）の厚みを増すだけで、
解決できると考えがちである。
しかし、ウェハの厚みをむやみに増すことは、シリコン
の使用に無理があるため高価になるばかりでなく、収量
その他の問題も生じる。
Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ａ
ｎｄ　ＭａｔｅｒｉａｌｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅ、　Ｉｎ
ｃ、によれば、現行の工業標準番よ、５１−ａｍウェハ
の厚みは０．２５４〜〜０．３０５ｍ、７６ＩＩＩｆｉ
ウエハについては０．３６６〜０．４１７ｍｍ、８０ｎ
ｍウェハについては０．３８１〜０゜４３２ｎｒｎ、９
０ｎｍウェハについては０．４５７〜０．５０．８ｍｍ
、１００ｍｎウェハについては０．５０８〜０．５５９
ｍｍまたはＱ、６１０〜０．６６０ｍｍ、１２５ｍｎウ
ェハについては０．６１０〜０゜６６０１１［１１，１
５０ｍｍウェハについては０．６６０〜０．７１１ｍｍ
と規定されている。規定の厚みのウェハを用いる場合は
、一般に、バイポーラ・トランジスタの処理にともなう
約１０００℃の高温サイクルによるウェハのそりをさけ
るため、シリコン・ウェハの酸素含有量を厳重に管理し
、選別を行う必要であることがわかっている。このよう
な酸素含有量の仕様に適合させるため、各シリコン・イ
ンゴットを試験し、選別して、かなりの部分を不合格と
することや、結晶成長の工程を注意深く管理することは
、高価な手順であり、できる限りさけなければならない
。
［発明が解決しようとする問題点］ バイポーラ・トランジスタ集積回路の製造に見られるよ
うに、高温処理を行った後のシリコン・ウェハのそりは
、最大の部品密度および収率を得るために、フォトリソ
グラフに関連した工程が、最大の精度および再現性をも
って行なえる様に、さけなければならないことがわかっ
ている。
［問題を解決するための手段］ 直径が５７ｍｎ（２，２５インチ）を超え、１０２ｍｍ
（４，０インチ）以外のシリコン・ウェハで、第３図の
プロット点に沿った値の周囲に集中した、実質的に±１
ミルの範囲の厚みを有するものは、バイポーラ・トラン
ジスタ製作工程にともなう約１０００℃の高温サイクル
の結果化ずるウエノ）のそりを少くするため用いられる
。上記範囲の上限はまた、加工したウエノ１の漏れ制限
収量（ｌｅａｋａｇｅｌｉｍｉｔｅｄ　ｙｉｅｌｄ）を
高める。この厚み範囲の使用により、酸素による選別の
必要がなくなる。
［実施例］ 従来の０．４０１＋ｎｍの厚みでは、直径８２．５ｍの
ウェハで、酸素含有量が中程度に高ｂｑ（）３０　ｐｐ
ｍ）もの番よ、バイポーラ・トランジスタ集積回路の製
造工程中の熱処理後にそりを生じ、漏れ制限収量が低く
なることが知られている。このような好ましくない結果
をさけるため、結晶の切断およびウェハの分類時に再分
類を行い、厳重な酸素含有量限度に適合させるには、原
料の結晶インゴットのロスは５０％にも上っていた。
業界の慣行とは逆に、本発明者らは、８２．５ｍウェハ
には最適の厚み（他の直径のウエノ１にも最適の厚み）
は約０．５３３ｍｍ’（２１ミル）であることを発見し
た。この最適の厚みは、シ１ノコン結晶インゴットの主
要部から得たウエノ１と同様、シード端やテール端から
得たウェハにもあてはまる。最適の厚みの使用によって
、バイポーラ集積回路チップの熱処理後の漏れ制限収量
が最大に、ウェハのそりが最少になることが判明した。
さらに詳しく述べれば、直径が同じ８２．５ｍｍで、厚
みの異なる多数のシリコン・ウェハを、最新技術のバイ
ポーラ集積回路チップ製造工程の温度・時間サイクルに
かけ、第１図に示すような結果を得た。曲線１は、厚み
が１３．１５．１８．２１および２３　（Ｘｏ、０２５
４ｍｍ）のウエノ）の漏れ制限収量（ＬＬＹ）を示す。
同じウニＡの反りは、曲線２に示すとおりである。これ
により、曲線１の最大は、曲線２の最小と、ウエノ）の
厚み２１ミルの点で一致することがわかった。
同様の試験を、１２５ｍｍウェハの厚みを変えて行い、
１０００℃で１６時間加熱した後急冷するという極端な
条件で行った。２組のデータをとり、それぞれ第２図に
プロットした。一方の組（実線、曲線２および３）は、
熱処理前のウェハのそりを示し、他の組（破線、曲線２
′および３′）は加熱後のウェハのそりを示す。熱処理
による正味のそり（実線と破線の間隔）は、厚みが３０
〜３５（Ｘｏ、０２５４ｍｍ）以上のウェハでは、実質
的にゼロに減少することがわかる６ 最適なウェハの厚みとウェハの直径の間に、ｍ−単な直
線的比例関係が存在すると考えられ１．これは見たとこ
ろそりを減らすための業界の慣習と逆である。この証拠
として、直径８２．５ＩＩＩ１１および１２５ｍｍウェ
ハの試験により得た上述のデータと共に、３１．８＋ｎ
ｍ　（１，２５インチ）、５．７２ｍ＋（２，２５イン
チ）の直径のウェハ、および２つの業界標準の１０１．
６＋ｎｍ（４インチ）怪のウェハの１つ−厚みはそれぞ
れ２０３．３８１及び６３５ミクロン−の示すデータを
第３図にプロットした（グラフＡ）。第３図のグラフＡ
から、本発明による最適なウェハの厚みは、同一直線上
にあることが容易に理解される。これは１曲線のプロッ
ト（グラフＢ）で示され、一定のウェハ直径の値に関し
て、低いウェハ厚みの値を有する先行技術による業界の
慣行とは異っている。
従来の、直径８２．５ｎｍのウェハには厚み４０６ミク
ロン（１６ミル）、直径１２５画のウェハには厚み６１
０ミクロン（２４ミル）の場合に、そりを防止するため
、ウェハの酸素含有量を監視する必要性をさけるには、
第３図に示すようにウェハの厚みはそれぞれ５３３ミク
ロン（２１ミル）、８１３ミクロン（３２ミル）とすべ
きである。第３図の厚さの各データには、通常の加工許
容誤差±２５．４ミクロン（±１ミル）がある。
第４図は、多数の同じ０．６１０ｍｍ　（２４，５ミル
）の厚みの、８２，１００および１２５ｍｍの直径のウ
ェハの、バイポーラ熱処理後のそりをプロットしたもの
である。プロット４．５および６は、それぞれ１１２枚
、３９枚および８２枚のウェハのデータである。そりの
広がり（プロットのたでの長さで示す）はそり管理の良
い目安となり、第３図の最適厚みからの偏差が最少の場
合、広がりも最少となる。これは直径が１００ｎａのウ
ェハの場合で、その厚み０．６２２ｍｍ　（２４，５ミ
ル）が、最適の厚み０．６４５ｎａ　（２５，４ミル）
かられずか４％の偏差があるだけである。直径が８２．
５ｍｍおよび１２５＋ａｍのウェハの厚みの、最適厚み
からの偏差はそれぞれ１７％および２３％である。この
ように、ウェハの厚みが最適の厚みと比較して薄すぎる
場合または厚すぎる場合は、そりの仕様に適合しない場
合が多くなる。
［発明の効果］ 本発明による最適厚みの発見の最大の利点は、最適でな
い厚みのウェハを使用する場合、特別な処理条件に頼る
場合のような、限界に近いウェハ処理を行わなければな
らないということが軽減される点にある。最適厚みを使
用すれば、ウェハはそりを生じるような工程のほとんど
に対し、実質的に安全である。酸素含有量による選別が
不要となり、その他生産性の向上が実現する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、厚みの異なる直径８２．５ｍｍのウェハの高
温熱サイクル後の漏れ制限収量およびそりのデータをプ
ロットしたものである。 第２図は、厚みの異なる、直径１２５ｍｍのウェハの、
熱サイクル後のそりをプロットしたものである。 第３図は、本発明によるウェハの最適厚みとウェハの直
径をプロットしたものと、先行技術にょるウェハの厚み
とウェハの直径をプロットしたものを重ね合せたもので
ある。 第４図は、３つの異なる直径を有する同じ厚みのウェハ
の、熱サイクル処理後のそりの広がりをプロットしたも
のである。 第１図において、ｌ・・・・ウェハ厚さ対漏れ制限収率
の関係を示すグラフ、２・・・・ウェハ厚さ対そりの量
の関係を示すグラフ。 出願人　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 代理人　弁理士　岡　１）　次　生 （外１名） 々リ ウ１へ厚さ　（ｘＯ，０２５４ｍｍ） 第１図 ウニへ厚″！（０，０２５４ｍｍ） 第１頁の続き ０発　明　者　ミュン・ツク・パック ＠発明者　ニージン・ジョセフ・ バラツナ− ０発　明　者　レオン・ガードナー・ ウィルソン・ジュニア アメリカ合衆国ニューヨーク州ポーキプシー、マロニイ
・ロード、アール５番地 アメリカ合衆国ニューヨーク州ホープウェル・ジャンク
ション、プラスタ・ドライブ（番地なし）アメリカ合衆
国コネチカット州ダンバリー、ホースシュー会ドライブ
１幡地

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 直径の値３２ｍｎ、５７ｒｒｎ及び１０２ｍｎと、これ
    らの値に夫々対応する厚さの値２０３ミクロン、３８１
    ミクロン及び６３５ミクロンとで定義される３つの点に
    略沿う線形グラフによって特徴付けられる直径／厚さ関
    係を有するシリコン・ウェハ。
JP7883484A 1983-09-02 1984-04-20 シリコン・ウエハ Pending JPS6062107A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US52881683A 1983-09-02 1983-09-02
US528816 1990-05-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6062107A true JPS6062107A (ja) 1985-04-10

Family

ID=24107305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7883484A Pending JPS6062107A (ja) 1983-09-02 1984-04-20 シリコン・ウエハ

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EP (1) EP0137914A3 (ja)
JP (1) JPS6062107A (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54146205A (en) * 1978-05-02 1979-11-15 Asea Ab Producing metal or ceramic material articles
JPH09266206A (ja) * 1996-03-28 1997-10-07 Nec Corp 半導体装置の製造方法およびシリコン基板

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JPS5232669A (en) * 1975-09-08 1977-03-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Liquid-phase epitaxial growth method

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EP0137914A3 (en) 1989-03-08

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