JP2546986B2 - 半導体ウエ−ハ及びその製造方法 - Google Patents

半導体ウエ−ハ及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は各種半導体装置の基板等として用いられる半
導体ウエーハの製造方法、特にオートドープ防止用のブ
ロッキング膜の除去に特徴を有する半導体ウエーハの製
造方法及びその実施に使用する装置に関する。
〔従来技術〕
通常エピタキシャルウエーハは不純物を高濃度にドー
プしてp型、或いはn型のいずれかの導電型を備えるよ
う構成されることが多い。
例えば、導電型をp型とする場合には不純物としてボ
ロン(B)等が、またn型とする場合にはリン(P),
アンチモン(Sb),ヒ素(As)等が夫々シリコンウエー
ハに高濃度にドープされる。しかしこのようなドープさ
れたウエーハ上にシリコンをエピタキシャル成長させる
べくウエーハを高温(1000〜1200℃)に加熱したような
場合、B,P,Sb,As等が基板ウエーハから飛び出し、エピ
タキシャル成長層中に入る、所謂オートドープ現象が発
生して電気的特性を変化させてしまうことが知られてい
る。
ウエーハからのB,P,Sb,As等の飛び出しは表面側はエ
ピタキシャル成長層の形成によって抑制されるので、主
としてウエーハの周面及び裏面側からである。そこで従
来にあってはこの部分にオートドープを防止するために
ブロッキング膜としてSiO2及び/又はSi3N4等の膜を形
成する方法が採られている。
第7図は従来のウエーハにエピタキシャル層を形成す
る過程の説明図であり、第7図(イ)に示す如く円板形
ウエーハ1の周縁部を取扱い時の欠損等を防止するため
上,下から面取りして周面を傾斜面1a,1b及びこの間の
弧状部1cからなるよう形成し、化学的エッチングにてダ
メージ層を除去した後、常圧CVD法,熱酸化法にてウエ
ーハ1にブロッキング膜を形成する。第7図(ロ)は常
圧CVD法に依って、また第7図(ロ′)は熱酸化法に依
ってSiO2及び/又はSi3N4製のブロッキング膜を1又は
2層積層形成した場合を夫々示している。常圧CVD法に
依った場合、ブロッキング膜はウエーハ1の主面では薄
くなり、熱酸化法に依った場合は全面に亘って略一様な
厚さとなる。
ブロッキング膜2の形成が終了すると、ウエーハ1の
主面にポリッシングを施し、主面上に形成されたブロッ
キング膜2を研磨除去すると共に主面を鏡面に仕上げ
る。これによって第7図(ハ)に示す如く裏側全面及び
周面のうち主面側の傾斜面1aの略半分を除く部分にブロ
ッキング膜2を付着させたウエーハ1を得る。このよう
なウエーハ1の主面に第7図(ニ)に示す如くエピタキ
シャル層3を形成する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで上述の如くして得たブロッキング膜2を有す
るウエーハ1を用いてその主面上にシリコンのエピタキ
シャル成長を行うと、たしかにウエーハ1の主面にエピ
タキシャル層3が形成されてゆく過程ではウエーハ1の
周面及び裏面にはブロッキング膜2が形成されているた
め、ウエーハ1からエピタキシャル層3へのオートドー
プは著しく抑制され、エピタキシャル層3自体の品質の
向上を図れる。
第8図はブロッキング膜を形成した場合(実線)と形
成しない場合(破線)とにおけるオートドープの程度を
SR(スプレディングレジスタンス)の検査結果として示
すグラフであり、横軸にエピタキシャル層表面からの深
さを、また縦軸に不純物濃度(対数任意単位)をとって
示してあり、エピタキシャル層における不純物濃度はブ
ロッキング膜を形成することによって格段に低減せしめ
られていることが解る。
しかし反面においては第7図(ニ)からも明らかなよ
うにウエーハ1の主面へのエピタキシャル成長過程で、
反応ガス中のシリコンがポリシリコンとしてブロッキン
グ膜2、特にウエーハ1の周面部上に多数塊粒状に生成
され、この塊粒状シリコン3aが半導体デバイス(製品)
の製品過程でブロッキング膜の表面から脱落し、エピタ
キシャル層3表面等に付着して汚染の原因となり、歩留
を低下させるという問題があった。
第9図(イ)は第7図(ニ)のVII−VII線方向からみ
た模式的部分平面図、第9図(ロ)は第7図(ニ)のVI
I′−VII′線方向からみた模式的部分側面図である。こ
れからわかるように周面のブロッキング膜表面にはSiの
塊粒状物が多数生成されている。
本願発明者等はSiの塊粒状物が周面のブロッキング膜
上に形成されることに着目して、ウエーハの周面、更に
はオートドープの影響が許容できる範囲内で裏面のブロ
ッキング膜を可及的に広範囲に除去することによってSi
塊粒状物の生成が殆どなく、これに起因する汚染を防止
出来て、歩留の大幅な向上を図り得ることを知見した。
この発明の目的はそのようなウエーハを得るのに必要
なブロッキング膜の除去に特徴を有する半導体ウエーハ
の製造方法及びその実施に使用する装置を提供すること
を目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係る半導体ウエーハの製造方法は、周面に傾
斜面を有する円盤状のウエーハにオートドープ防止用の
ブロッキング膜を形成し、該ブロッキング膜の一部を除
去して裏面にのみ残留させた半導体ウエーハを製造する
過程において、周面にブロッキング膜を有する状態のウ
エーハを円盤中心回りに回転し、エッチング液含浸物を
その周面に摺接させて周面のブロッキング膜を除去する
ことを特徴とする。
この方法の実施に使用する装置は、エッチング液を含
浸させた不織布を内蔵し、ウエーハの周面に臨ませるべ
き開口を有することを特徴とする。
またもう一つの方法は、周面に傾斜面を有する円盤状
のウエーハにオートドープ防止用のブロッキング膜を形
成し、該ブロッキング膜の一側を除去して裏面にのみ残
留させた半導体ウエーハを製造する過程において、周面
にブロッキング膜を有する状態のウエーハを円盤中心回
りに回転しつつ、砥石を前記周面に接触させてウエーハ
の主面,裏面方向に移動させることを特徴とする。
この方法の実施に使用する装置は、ウエーハを固定し
て回転させるチャックと、該チャックに固定されたウエ
ーハの周面に接触可能であり、ウエーハの主面,裏面方
向に移動できる砥石とを備えることを特徴とする。
〔実施例〕
以下本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に
説明する。第1図は本発明によって製造された半導体ウ
エーハ(以下本発明品という)の断面構造図であり、図
中1はSi製の半導体ウエーハ(以下単にウエーハとい
う)を示している。ウエーハ1の周面は上,下から周縁
部の面取りをして傾斜面1a,1b及びこの両傾斜面1a,1bの
外端縁を結ぶ略円弧状をなす弧状部1cからなり、また裏
面には下側の傾斜面1bの端縁部から0〜5mm、例えば3mm
程度中心側に寄って位置までを除く裏側全面にブロッキ
ング膜2が付着せしめられている。ブロッキング膜はSi
O2(又はSi3N4)製であって厚さは0.1〜1μm程度であ
る。このブロッキング膜2の形成域は必ずしも上述の範
囲に限るものではなく、Siの塊粒状物が形成され易いウ
エーハの周面、即ち傾斜面1a,1b及び弧状部1c、を除く
ウエーハ1の裏側であって、オートドープの影響が許容
できる範囲であればよい。なおブロッキング膜2の領域
を過小にするとオートドープ現象が発生して電気特性を
変えてしまうことになるので好ましくない。
ブロッキング膜2の材質はSiO2膜のみに限るものでは
なく、Si3N4膜、或いはSiO2,Si3N4夫々を材料とする2
つの膜を積層形成して構成してもよい。
第2図は上記した本発明品の製造工程を示す模式図で
あり、先ず第2図(イ)に示す如く、ウエーハ1はその
周囲を面取りして傾斜面1a,1b及び弧状部1cを形成して
おき、これに第2図(ロ),(ロ′)に示す如くブロッ
キング膜2を付着せしめる。例えば常圧CVD法に依る場
合はウエーハ1の主面1dを下側にして反応炉内のパッド
(図示せず)上に配置し、ウエーハ1を加熱して上側に
向けた下面及び傾斜面1a,1b,弧状部1cを含む周面にSiO2
(及び/又はSi3N4)を所要厚さ(0.1〜1.0μm)に付
着せしめる。常圧CVD法による場合はパッドとウエーハ
1の主面1dとの間には僅かであるが、隙間が形成される
ためブロッキング膜22は第2図(ロ)に示す如くウエー
ハ1の裏面,周面は勿論、主面1dにも薄く形成されるこ
ととなる。
なお、常圧CVD法に代えて熱酸化法によって形成して
もよく、この場合は第2図(ロ′)に示す如くウエーハ
1の全表面にわたって略均一にブロッキング膜2が形成
されることとなる。
ブロッキング膜2の形成を終了した基板1は第2図
(ハ),(ハ′)に示す如くウエーハ1の少なくとも傾
斜面1a,1b及び弧状部1cを含む周面、又はこれを越えて
更にウエーハ1の裏面の周縁部、即ち端縁部から中心側
へ0〜5mmの範囲に形成されているブロッキング膜2を
除去する。第3,4図は上述した部分のブロッキング膜2
の除去方法を示す模式図であり、第3図は化学エッチン
グ法、第4図は機械研磨法による場合を示している。
第3図はウエーハ1を回転駆動軸11のチャック12に固
定し、駆動軸11回りに回転させつつウエーハ1の周面を
含む除去すべきブロッキング膜2表面に、エッチング液
を浸み込ませた不織布13を内蔵するヘッド14を押し当て
てウエーハ1の周面及び一部表,裏面にわたるブロッキ
ング膜2を除去し、第2図(ハ)に示す如く周面及び周
縁部を除く主面,裏面にブロッキング膜2を残したウエ
ーハ1を得る。
第4図に示す機械的研磨法はウエーハ1を同じく回転
駆動軸11のチャック12に固定し、ウエーハ1を回転させ
つつポリッシング砥石15をウエーハ1の周面における傾
斜面1a,弧状部1c,傾斜面1b、更に主面,裏面の周縁部に
わたるよう移動させてブロッキング膜2を除去するよう
になっている。
次に裏面及び主面にブロッキング膜2を付着させた状
態のウエーハ1の主面1d側に鏡面加工を施し、主面1dに
形成されているブロッキング膜2を除去すると共に、主
面1dを鏡面に仕上げて第1図に示す如き本発明品を得
る。なお上述の実施例ではウエーハ1の周面に対するブ
ロッキング膜の除去を行った後、主面1dに対する鏡面加
工を行う場合につき説明したが、先に主面1dに対する鏡
面加工を施すこととしてもよい。
第5図は上述の如くして得た第1図に示す如きウエー
ハ1の主面1d上にエピタキシャル層を積層形成した状態
の模式的断面図であり、図中3はエピタキシャル層を示
している。他の部分は第1図に示す実施例と同じであ
り、対応する部分には同じ番号を付して説明を省略す
る。
第6図(イ)は第5図に示す如き本発明品の周縁部を
V−V線方向からみた模式的部分平面図、第6図(ロ)
は同じく本発明品の主面にエピタキシャル成長層を形成
した状態の周面をV′−V′線方向からみた模式的部分
側面図を示している。
これら各図面から明らかなように、従来品にあっては
第9図(ロ)に示す如く塊粒状シリコン3aがウエーハ周
面に多数形成されているが、本発明品には第6図(ロ)
に示す如くSi塊粒が全く生成されていないことが解る。
〔効果〕
以上の如き本発明によればウエーハ周面及びその近傍
のブロッキング膜を確実に除去することができる。従っ
てエピタキシャル成長を行う過程で反応ガスがウエーハ
周面と接触してもSi塊粒が生成されることがなく、従っ
て半導体デバイスの製造工程において塊粒状シリコンが
ウエーハ表面から脱落しウエーハ主面に付着して汚染の
原因となることがないという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明品の断面図、第2図は本発明方法の製造
過程を示す説明図、第3,4図はウエーハに形成したブロ
ッキング膜の除去方法の実施状態を示す模式図、第5図
は第1図に示すウエーハ上にエピタキシャル層を形成し
たときの断面図、第6図(イ)は第5図のV−V線方向
からみた膜式的部分平面図、第6図(ロ)は第5図の
V′−V′線方向からみた模式的部分側面図、第7図は
従来品の製造工程を示す説明図、第8図はウエーハから
エピタキシャル層への不純物の拡散状態を示すグラフ、
第9図(イ)は第7図(ニ)のVII−VII線方向からみた
模式的部分平面図、第9図(ロ)は第7図(ニ)のVI
I′−VII′線方向からみた模式的部分側面図である。 1……ウエーハ、1a,1b……傾斜面、1c……弧状部 2……ブロッキング膜、3……エピタキシャル層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−79780(JP,A) 特開 昭58−95819(JP,A) 特公 昭49−15989(JP,B2)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】周面に傾斜面を有する円盤上のウエーハに
    オートドープ防止用のブロッキング膜を形成し、該ブロ
    ッキング膜の一部を除去して裏面にのみ残留させた半導
    体ウエーハを製造する過程において、 周面にブロッキング膜を有する状態のウエーハを円盤中
    心回りに回転し、エッチング液含浸物をその周面に摺接
    させて周面のブロッキング膜を除去することを特徴とす
    る半導体ウエーハの製造方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の半導体ウエーハ製造方法の
    実施に使用する装置であって、エッチング液を含浸させ
    た不織布を内蔵し、ウエーハの周面に臨ませるべき開口
    を有することを特徴とする半導体ウエーハの製造装置。
  3. 【請求項3】周面に傾斜面を有する円盤上のウエーハに
    オートドープ防止用のブロッキング膜を形成し、該ブロ
    ッキング膜の一側を除去して裏面にのみ残留させた半導
    体ウエーハを製造する過程において、 周面にブロッキング膜を有する状態のウエーハを円盤中
    心回りに回転しつつ、砥石を前記周面に接触させてウエ
    ーハの主面,裏面方向に移動させることを特徴とする半
    導体ウエーハの製造方法。
  4. 【請求項4】請求項3記載の半導体ウエーハ製造方法の
    実施に使用する装置であって、ウエーハを固定して回転
    させるチャックと、該チャックに固定されたウエーハの
    周面に接触可能であり、ウエーハの主面,裏面方向に移
    動できる砥石とを備えることを特徴とする半導体ウエー
    ハの製造装置。
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