KR100197339B1 - 실리콘웨이퍼로부터 손상된 결정영역을 제거시키는방법 - Google Patents

Abstract

이 발명은 실리콘 웨이퍼의 기계적 가공결과 손상을 주는 실리콘 웨이퍼로부터 결정영역을 제거하는 방법에 관한 것이다. 그 실리콘 웨이퍼를 히드로겐 플루오라이드 함유 수용액으로 예비처리시키고, 초음파 처리하며 알칼리 금속히드록사이드를 함유한 수용액으로 온도 55∼95℃에서 에칭시킨다.

Description

실리콘 웨이퍼로부터 손상된 결정영역을 제거시키는 방법

이 발명은 실리콘 웨이퍼(silicon wafers)의 기계적 가공결과 손상을 입은 실리콘 웨이퍼로부터 결정영역을 제거시키는 방법에 관한 것이다.

이와같은 결정구조의 손상은 실리콘 웨이퍼를 제조할 때 불가피하게 발생한다. 톱질공구(sawing tool), 예로서 와이어톱(wire saw) 또는 환상톱(annular saw)으로 인출한 단결정에서 각각의 실리콘 웨이퍼로 절삭한 결과, 그 얻어진 실리콘 웨이퍼의 부표면 결정영역(subsurface crystal regions)은 약 80㎛의 길이까지 손상을 입는다.

일반적으로, 톱질작업결과 발생한 이와같은 손상은 그 실리콘 웨이퍼의 기계적 표면처리, 예로서 그 웨이퍼의 래핑(lapping) 또는 그라인딩(grinding)에 의해 감소된다.

따라서, 래핑 또는 그라인딩을 한 실리콘 웨이퍼는 그 웨이퍼 표면에서 그 웨이퍼 내부로 약 35㎛의 길이까지 형성되는 그 결정구조에서 손상을 입는다.

이 손상은 역시 실리콘 웨이퍼 표면상에 전자회로를 알맞게 레이터포인트(later point)에서 직접하는 계획을 가질 경우 충분히 제거시켜야 한다.

실리콘 웨이퍼에서 기계적으로 손상을 입는 결정영역을 제거시키는 공지의 방법은 온도 100-120℃에서 예로서 포타슘히드록사이드 및/또는 소듐히드록사이드를 포함하는 수액욕조내에서 실리콘 웨이퍼의 이방성 화학적 에칭(anisotropic chemical etching)에 의한 것이다.

실시가 간단한 이 방법은 기계적 가공에 의해 측정되는 웨이퍼 측면의 평탄성(flatness)과 웨이퍼 형상에 악영향을 주지 않는 잇점이 있다(L.D. Dyer, G,J.Grant, C.M. Tripton, A-E.Stephens, Electrochem, Soc, Symp. Ser., PP.296, June 1989).

반면에, 알칼리 상태하의 에칭(etching)은 오염물질로서 그 웨이퍼 표면상에 사용된 알칼리 금속히드록사이드로부터 부분적으로 유도되는 외부금속을 잔류시키며, 이와 같은 외부 금속이 일반적으로 온도가 고온이므로 에칭한 표면에서 웨이퍼 내부로 확산된다는 것이 공지되어 있다.

외부금속원자가 전자부품의 조작에 대해서 심하게 방해를 하므로 그 실리콘 웨이퍼를 제조할 때 외부금속으로 인한 오염이 가급적 저하되도록 하기위하여 특별한 주위를 취해야 할 필요가 있다.

따라서, 그 알칼리에칭을 할 때 그 웨이퍼내부로 확산되는 외부금속은 그 웨이퍼 표면의 후속세척에 의해서도 더 이상 제거할 수 없기 때문에 기술적으로 해결 해야할 문제점으로 되었다.

더 순수한 알킬리 금속히드록사이드의 사용에 의한 위 문제점의 기술적인 개량은, 종래에는 이와같은 시약의 구성과 관련하여 공업 및 경제적인 면에서 고가로 인하여 그 목적을 달성하지 못하였다.

따라서, 이 발명의 목적은 외부금속에 의한 실리콘 웨이퍼의 오염에 대한 문제점을 극복한 실리콘 웨이퍼로부터 손상결정영역을 제거하는 방법을 제공하는데 있다.

이 목적은 그 실리콘 웨이퍼를 히드로겐플루오라이드 함유수용액으로 예비처리시킨 다음, 초음파로 처리하며, 알칼리금속 히드록사이드 함유 용액중에 온도 55-95℃에서 에칭시킴을 특징으로 하는 방법에 의해 달성된다.

실리콘 웨이퍼와 히드로겐플루오르산 수용액의 예비처리와 비교적 저온에서 행한 실리콘 웨이퍼의 초음파처리한 알칼리에칭은 그 웨이퍼 표면상에서 불가피한 저농도의 외부금속만을 잔류시킨다. 그 외부금속은 공지의 세척방법에 의해 예로서 묽은 히드로플루오르산의 욕조내에 또는 묽은 질산중에서 함침에 의해 더 감소시킬 수 있다.

그러나, 이 방법은 허용할 수 없는 량의 외부금속이 비손상 결정격자(intract crystal lattice)내로 확산되는 것을 신뢰성 있게 방지한다.

이 예비처리를 위하여 실리콘 웨이퍼를 히드로켄 플루오라이드 함유수용액에 함침시키는 것이 바람직하다.

함침시간은 60-600초, 바람직하게는 60-180초가 적합하다.

그 수용액의 온도는 20-40℃가 바람직하며, 특히 25℃가 바람직하다.

이 방법의 또다른 실예로는 그 실리콘 웨이퍼상에 히드로플루오르산 수용액을 분무시키는 것(spraying)을 포함한다. 그 수용액중 히드로겐 플루오라이드의 함량은 1-5wt%가 바람직하며, 특히 2-4wt%가 바람직하다.

그 히드로플루오르산 수용액에 계면활성제를 바람직하게는 0.05-2wt%, 특히 0.5-1wt%를 포함하는 것은 추천할 수 있는 함량이나, 절대적으로 필요한 것은 아니다.

그 계면활성제는 단일화합물 또는 서로 다른 단일화합물의 혼합물로 할 수 있다. 특히 적합한 계면활성제에는 노닐페놀유도체 및 암모늄라우릴 설페이트가 있다.

묽은 히드로플루오르산과의 예비처리에 의해, 그 실리콘 웨이퍼는 알칼리 상태하에서 에칭처리할 때 2가지 잇점을 제공하는 소수성 표면을 얻는다.

그 손상결정영역을 균일하게 제거시키며, 후에 사용한 에칭용액중의 오염 물질과 같이 오염된 외부금속은 극히 제한되어있는 범위에서만 그 실리콘 표면상에 흡수할 수 있다.

그 예비처리 다음 실리콘 웨이퍼의 에칭은 특정조건에서 실시할 수 있다. 처리되는 그 실리콘 웨이퍼를 함침시키는 에칭욕조의 온도는 55-95℃, 바람직하게는 77-80℃의 범위로 할 필요가 있다.

또, 그 에칭욕조는 웨이퍼 처리시 초음파를 주파수 20-80㎑, 특히 바람직하게는 40㎑의 초음파로, 에칭수용액 1ℓ당 6-30W의 전력, 바람직하게는 400W/15ℓ로하여 처리한다.

비교적 낮은 욕조온도에서, 외부금속이 실리콘 웨이퍼 내부로 확신시킬 수 있는 양을 감소시킨다.

그 초음파 작용은 재료제거의 온도유도 감소량(temperature-induced reduced rate)을 균일하게 한다.

최종분석에서는 그 웨이퍼의 표면에서 실리콘을 제거시킨 양이 그 표면에서 실리콘 웨이퍼의 내부로 외부금속이 확산되는 양보다 더 많다.

원칙적으로, 그 에칭수앵액의 화학적 조성물을 알칼리 에칭액의 공지조성물 중 하나에 해당할 수 있다.

알칼리 금속히드록사이드 함량 30-50wt%, 특히 45-50wt%를 가진 포타슘 히드록사이드 및/또는 소듐 히드록사이드 수용액이 바람직하다. 물론, 그 알칼리-금속히드록사이드는 외부금속으로 인한 오염도를 가급적 저하시킨다.

그러나, 종래의 통상범위를 벗어난 외부금속이 없는 알칼리 금속히드록사이드는 사용할 필요가 없다.

이 발명에 의한 방법에 의해 처리한 실리콘 웨이퍼는 외부금속을 가진 낮은 잔류오염에 대하여 산-에칭처리한 실리콘 웨이퍼와 동일하다.

그러나, 이들의 에칭운동(etching kinematics)으로 인하여 실리콘 웨이퍼를 에칭하는데 산을 사용하는 방법은 그 처리결과 웨이퍼 형상에서 바람직하지 않은 변형을 얻으며, 작업안정상 및 환경보호를 위하여 발생하는 코스트에 관련하여 상당히 고가이다.

Claims (5)

1. 실리콘 웨이퍼(silicon wafers)의 기계적 가공결과 손상을 주는 실리콘 웨이퍼로부터 결정영역을 제거시키는 방법에 있어서, 그 실리콘 웨이퍼를 히드로겐 플루오라이드 함유수용액과 예비처리시킨 후, 초음파처리시키고 알칼리 금속히드록사이드를 함유한 수용액중에서 온도 55-95℃로 에칭시킴을 특징으로 하는 결정영역을 제거시키는 방법.
2. 제1항에 있어서, 그 실리콘 웨이퍼는 예비처리를 위하여 히드로겐 플루오라이드 1-5wt%, 선택적으로 계면활성제 0.05-2wt%를 포함하는 수용액중에 함침시킴을 특징으로 하는 결정영역을 제거시키는 방법.
3. 제1항에 있어서, 그 예비처리를 위하여 그 실리콘 웨이퍼의 표면상에 히드로겐 플루오라이드 1-5wt%, 선택적으로 계면활성제 0.05-2wt를 포함하는 수용액을 분무(spraying)시킴을 특징으로 하는 결정영역을 제거시키는 방법.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 그 실리콘 웨이퍼는 포타슘 히드록사이드 및/또는 소듐히드록사이드의 수용액중에서 에칭시킴을 특징으로 하는 결정영역을 제거시키는 방법.
5. 제1항에 있어서, 알칼리 히드록사이드 함유 수용액은 주파수 20-80㎑을 가진 초음파로 처리함을 특징으로 하는 결정영역을 제거시키는 방법.