JPS63226030A - 半導体基板の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体基板の製造方法に関するもので、特に
ゲッタリング処理の改良に係るものである。

（従来の技術） 半導体素子の製造工程において、基板となるシリコンウ
ェーハは数々の熱処理を受ける。この熱処理に際し、シ
リコンウェーハが外部から汚染されていると半導体基板
の特性か著しく劣化する。

そこで半導体基板への汚染を極力防止する措置かとられ
、加えて汚染物質、結晶欠陥、重金属を基板の不要部分
に集める、換言すれば活性領域から外れた部分に集める
ゲッタリング法か行われている。

上記ゲッタリング法としては、研磨粉をシリコンウェー
ハの裏面に吹きつけ機械的に歪層を形成するサンドブラ
スト法、ポリシリコン膜を形成する方法、高濃度イオン
打ち込み法或いはレーザーを照射する方法等がある。

（発明か解決しようとする問題点） そして上記ゲッタリング法のうち、ポリシリコン膜形成
法及び高濃度イオン打ち込み法は、コストか高くなると
いう欠点かあり、サンドブラスト法及び最近注目されて
いるレーザー照射による歪層の形成方法は、これらの方
法により歪付けられた半導体基板か、第１図に示すよう
、その後の熱処理やフッ酸処理時に歪付は部から発塵し
、半導体基板の表面（活性領域）を汚染するという欠点
かある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記不具合を解決するためになされたもので、
素材の裏面に機械的に或いはレーザーを照射して歪層を
形成し、そして形成された歪層を、厚さ２００オングス
トロ一ム以上で且つ５０００オングストローム以下の範
囲内で化学的に除去処理（例えばエツチング処理）する
ことを内容とする。

ここで素材とは、化学的除去処理前の半導体基板を指称
し、機械的に歪層を形成するとは、サンドブラスト等に
より表面に加工歪層を形成すること、そしてレーザー照
射により歪層を形成するとは、例えば、ＹＡＧレーザ−
、エキシマ−レーザー等によるレーザー光線を上記素材
の表面に照射して加工歪層を形成することをいう、また
、化学処理とは、コリン等の有機アルカリ、苛性ソータ
、静性カリ、アンモニア水と界面活性剤や過酸化水素水
等の溶解反応抑制剤との混合液による浸漬処理をいう。

歪層除去量を２００オンクストロ一ム以上５０００オン
グストローム以下としたのは、２００オングストロ一ム
未満においては裏面歪層からの発塵を十分抑えることが
できず、５ｏｏｏオングストロームを越えてはゲッタリ
ング効果か低下してしまうことによる。

（作　用） 機械的に形成された歪層には、微細な塵や、僅かの衝撃
でｉｌ離し塵埃となる不安定部（以下、「クラック」と
称する。）が付着している。レーザー照射による場合も
同様である。すなわちレーザー照射により歪層を形成す
る際、レーザー光線が表面近傍を局所的に、且つ、急速
に加熱するため、表面近傍が局所的に溶解し、また一部
は蒸発する。そして、レーザー照射後、溶解された部分
は、急冷されて再び凝固し、歪層が形成されるが、その
際歪層にクラックが形成されたり、また、蒸発した素材
の蒸気か雰囲中で冷却され、微細な粒子となって素材に
付着する。そしてこれらの塵埃及びクラックは、わずか
の衝撃で素材からＴＬｌｌｌｌシて塵埃となるが、上記
化学処理時に溶融分離して取除かれ、したがって後工程
での発塵が防止てきることになる。

なお、上記化学処理を経た後にも歪層は保存される０例
えば、歪層の深さは、ＹＡＧレーザーによるものでは、
１０〜２０μｍ、またエキシマ−レーザーによるもので
は、１〜４μｍであり、本発明でエツチング量を５００
０オングストローム以下としているので、ゲッタリング
効果は、低下することなく保存される。

（実施例） 本発明を実施例によりさらに詳述する。

（１）まず、ＣＺ法により製造された［Ｏｉ］＝１４ｘ
　ｌ　Ｏ”ａｔｓｓ／ｃｃ以下の結晶方位（１００）面
とした素材を用意し、該素材の裏面にサンドブラスト法
による歪層を形成した。そして、上記歪層の形成された
素材を、プリンと界面活性剤とを含む水溶液に浸漬し、
エツチング量を１００オングストローム、２００オング
ストローム、５００オングストローム、１０００オング
ストローム、５０００オングストローム、ｔｏｏｏｏオ
ングストロームの半導体基板を作成した。

上記により作成した半導体基板を１０００度Ｃで２０時
間処理した後、フッ酸に浸漬させ素子面の汚染状態を観
察した結果を第１図に示す。縦軸には表面検査装置によ
りカウントした汚染粒子（０，２５ｐＬｍ以上）をとっ
た。

第１図より明らかな如く、サンドブラストのみで工・シ
チングしていないもの（処理なし）と１００オングスト
ロームのエツチングを行ったものは１０２個以上の粒子
が付着していた。それに対して２００オングストローム
、５００オングストローム、１０００オングストローム
、ｓｏｏ。

オンタストロームのエツチングを行ったもの、及び歪付
けのないもの（歪なし）は、１０”個以下の粒子数とな
り、素子歩留を低下させないことか判明した。つまり、
エツチング処理は、サントブラスト法によって発生する
汚染源の除去に効果かあることを確認した。

次に、上記により作成した半導体基板を予め重金属によ
り汚染させた拡散炉にて１０００度Ｃで２時間の熱処理
を行い、７５０オングストロームの酸化膜を付けた後に
３１角のアルミ電極を付けＭＯＳを作成した。このＭＯ
Ｓのライフタイムなｃ−を法により測定した結果を第２
図に示す、なお、第２図において縦軸にはライフタイム
値をとっている。

第２図より明らかな如く、２００オングストローム、５
００オングストローム、１０００オングストローム、５
０００オングストロームのエツチングを行ったものと処
理なしのものはｌ〇−以上のライフタイム値であり十分
なゲッタリング効果を示した。それに対して、１ｏｏｏ
ｏオングストロームのエツチングを行ったものと歪なし
のものは１０−’以下であり、ゲッタリング効果が不足
していることが明らかとなった。

以上の結果から、２００〜５０００オンダストロームの
範囲で裏面歪層を除去することにより、ゲッタリング効
果を低下させることなく半導体基板表面の汚染の少ない
半導体基板を作成することかでき、歪量とエツチング量
の適当な組合せを選択することにより数種のデバイスに
対応できることか判す１した。エツチング量に関しては
、コリン及び界面活性剤の濃度、処理温度、時間を選択
することによって制御でき、また、コリンの代わりに峙
性ソーダ、苛性カリ、アンモニア水でも同様の効果が期
待できる。また、溶解反応抑制剤として混合する界面活
性剤の代わりに過酸化水素水を用いるか、或いは両者を
同時に混合することにより、アルカリエッチによる表面
荒れ抑制と同様の効果を期待することができる。

（２）同様に、ＣＺ法により製造された［Ｏｉ］＝１４
ｘｌＯ″’ａｔｓｓ／ｃｃ以下の結晶方位（１０口）面
としたシリコン基板を用意し、該基板の裏面に、ＹＡＧ
レーザー波長１．０６ｇ　ｍ　、エネルギー密度２０　
Ｊ／ｃｍ”で照射し、歪層を形成した。この際形成され
た歪層の深さは約１１０１Ｌであり、また、（１１０）
方位にそって、微細なりラックが密度的ｌ　ｘ　１０　
ｓケ／ｃｍ”で形成された。

別に、エキシマ−レーザー波長０．２４９　ｐ、、ｍ　
、エネルギー密度５　Ｊ／ｃｍ”ｐｕｌｓｅで、該基板
の裏面に。

照射し、歪層を形成した。この際形成された歪層の深さ
は約ＩＩＬｍであった。上記歪層の形成された基板を、
コリンと界面活性剤とを含む水溶液に浸漬し、エツチン
グ量を１００オンゲスローム、２００オンゲストロム、
５００オングストローム、１０００オングストローム、
５０００オングストローム、１ｏｏｏｏオングストロー
ムの半導体基板を形成した。

上記により作成した半導体基板を１０００°Ｃで２０時
間処理した後、フッ酸に浸漬させ素子面の汚染状態を観
察した結果を第３図に示す。縦軸には表面検査装置によ
りカウントした汚染粒子（０，２５路ｍ以上）をとった
。

第３図から明らかなように、レーザー照射のみてエツチ
ング処理を行なっていないもの（処理なし）と、ｌＯＯ
オンクストロームのエツチングを行なったものは、ＹＡ
Ｇレーザ−、エキシマ−レーザー共に１０”個以上の粒
子が付着していた。しかしながら、５００オングストロ
一ム以上のエツチングを行なったもの、及び歪付けのな
いもの（歪なし）は、１０”個以下の粒子数となり、素
子歩留を低下させないことが判明した。つまり、エツチ
ング処理は、レーザー照射によって発生する汚染源の除
去に効果があることを確認した。

次に、上記により作成した半導体基板を予め重金属によ
り汚染させた後、拡散炉にて１ｏｏｏ℃で２時間の熱酸
化を行ない、約７５０オングストロームの酸化膜を付け
た後に、３１■角のアルミ電極を付けてＭＯＳキャパシ
タを作成した。このＭＯＳキャパシタの発生ライフタイ
ムをＣ−を法により測定した結果を第４図に示す、なお
、第４図より明らかなように、歪付けをなしのもの（歪
なし）及びエキシマ−レーザーで歪層を形成して１００
００オングストロームのエツチングを行なったものは、
ライフタイムが１０−’秒以下であり、ゲッタリング効
果か見られない。それに対し、ＹＡＧレーザーでは、１
ｏｏｏｏオングストロームまてエツチングしてもライフ
タイムか大きく低下することはなく、充分なゲッタリン
グ効果か得られる。また、エキシマ−レーザーにおいて
、５０００オングストローム以下のエツチング量のもの
は、１Ｏ−４秒以上のライフタイムかあり、ゲッタリン
グ効果か見られることが明らかとなった。上記において
、ＹＡＧレーザーでは、１ｏｏｏ。

オンタストロームまでのエツチングを行なっても、ライ
フタイムかほとんど低下することなく、充分なゲッタリ
ング効果か得られるのは、上記レーザーによる歪層の深
さか約１０ｐｍあり、はとんどの歪層がエツチングで除
去されずに残るためであるか、それに対し、エキシマ−
レーザーでは、約１ｇｍの深さでしか歪層か形成されて
おらず、１００００オングストロームのエツチングを行
なうと、はとんどの歪層か除去されてしまうため、上記
エツチング量ではゲッタリング効果か得られないのは明
らかである。

次に、上記ＭＯＳキャパシタの酸化膜耐圧を測定したと
ころ、第３図に示したものの中、素子面の粒子数か１０
２個以下のものは、酸化膜耐圧の向上か見られた。例え
ば、ＹＡＧレーザーを照射したたけで、エツチング処理
を行なわなかったものを第５図（１）に示す、これに対
し、ＹＡＧレーザー照射後５０００オングストロームの
エツチングを行なったものを第５図（２）に示す。第５
図より明らかなように、素子面の粒子数を１０２個以下
に減少させることで、酸化膜耐の劣化を防止することか
できることか判明した。

以１−の結果から、２００〜５０００オングストローム
の範囲で裏面歪層を除去することにより、ゲッタリング
効果を低下させることなく、半導体基板表面の汚染の少
・ない半導体基板を作成することがてき、歪層とエツチ
ング量の適当な組合せにより、数種のデバイスに対応で
きることが明らかになった。エツチング量に関しては、
コリン及び界面活性剤の濃度、処理温度１時間を選択す
ることによって制御でき、また、コリンの代わりに苛性
ソーダ、苛性カリ、アンモニア水でも同様の効果か期待
できる。また、溶解反応抑制剤として混合する界面活性
剤の代わりに過酸化水素水を用いるか、或いは、両者を
同時に混合することにより、アルカリエッチによる表面
荒れ抑制と同様の効果を期待することかできる。

（発明の効果） 本発明は以上説明したように、素材の裏面に歪層を形成
した後、この形成された歪層を、厚さ２００〜５０００
オングストロームの範囲内で化学的に除去処理してなる
半導体基板の製造方法であり、したがって本発明によれ
ば、ゲッタリンク効果を維持しつつ、後工程での塵発生
を抑制でき、この結果、ＭＯＳ型半導体素子のゲート酸
化膜耐圧の劣化を防止、またポリシリコンまたはＡｎ配
線における断線を防止する等、半導体素子製造の歩留り
が向上するという作用効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はエツチング量と素子面汚染粒子との関係図（サ
ンドブラスト）、第２図はエツチング量とライフタイム
との関係図（サンドブラスト）、第３図はエツチング量
と素子面汚染粒子との関係図（レーザー）、第４図はエ
ツチング量とライフライムとの関係図（レーザー）であ
る。 第５図は、エツチング処理の有無による、酸化膜耐圧の
向上を示す図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）素材の裏面に歪層を形成した後、この形成された
   歪層を、厚さ２００〜５０００オングストロームの範囲
   内で化学的に除去処理することを特徴とする半導体基板
   の製造方法。
2. （２）歪層は機械的に形成されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の半導体基板の製造方法。
3. （３）歪層はレーザー照射により形成されることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の半導体基板の製造方
   法。