(57)【要約】【課題】精度の高い非拡散層の厚みに加えて、抵抗率のバラツキの範囲も狭い拡散ウェーハ群の製造方法を提供する。【解決手段】従来は、１つのインゴット内での抵抗率のバラツキの範囲を把握することが出来ず、インゴット毎に抵抗率バラツキを規定し、非拡散層の厚みのみが規定可能であった。しかし、同一インゴット内であったとしても、抵抗率に対応した非拡散層の厚みを自在に製造可能な方法を提供する。また、異なるインゴットから得られる拡散ウェーハを組合せて、より好ましい抵抗率及び非拡散層の厚みを備える拡散ウェーハ群を提供することができる。【選択図】図１
2010225695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡散ウェーハの製造方法において、
インゴットからシリコンウェーハをスライスする工程と、
スライスされたシリコンウェーハの両面に拡散用の不純物を付けて拡散させる工程と、
拡散されたシリコンウェーハを二分割して、分割面を研削する工程と、
該研削した分割面の抵抗率を測定する工程と、
得られた抵抗率から、対応する取り代を算出する工程と、
算出された取り代を除去して拡散ウェーハを得る工程と、
を含む拡散ウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記取り代を除去して拡散ウェーハを得る工程は、スピンエッチングによる工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の拡散ウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記分割面を研削する工程と、前記取り代を除去して拡散ウェーハを得る工程との間に、非拡散層の厚みを非破壊で測定する工程を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の拡散ウェーハの製造方法。
【請求項４】
更に、算出された取り代を除去して拡散ウェーハを得る工程の後に、得られた拡散ウェーハを特定する特定情報を、抵抗率及び非拡散層の厚みに関連付けてデータベースに記憶させる工程と、
好ましい抵抗率及び非拡散層の厚みの関係から、記憶させた特定情報を選択する工程とを含む請求項１から３のいずれかに記載の拡散ウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記データベースに記憶させる工程の後、予め決められた回数だけ、前記スライスする工程から記憶する工程までを繰返し、
前記インゴットは、複数の種類のインゴットを含み、
前記スライスする工程において、前記シリコンウェーハは、少なくとも２種類のインゴットからスライスされることを特徴とする請求項４に記載の拡散ウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡散ウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、大出力トランジスタ、ダイオード、整流素子などのディスクリート用途のパワーデバイスのために、高濃度のドーパントが拡散された低抵抗率の拡散層と高抵抗率の非拡散層の２層からなる拡散ウェーハが用いられてきた（例えば、特許文献１及び２）。これを図１０及び図１１を用いて説明する。図１０に示すように、ここでは、拡散ウェーハ２０の非拡散層２１の表面２１ａを、拡散ウェーハ２０の「表面」と呼び、拡散ウェーハ２０の拡散層２２の表面２２ａを、拡散ウェーハ２０の「裏面」と呼ぶ。
【０００３】
図１１に示すように、インゴットからシリコンウェーハがスライスされる（Ｓ１０）。そして、ウェーハの割れ防止、ダスト発生防止のために、側端面のエッジに回転砥石を当ててエッジに丸みをつけて面取り部を形成する面取り（ベベリング）加工が施される（Ｓ１２）。スライスにより生じた表面傷や凹凸などのダメージを除去するとともにウェーハを平坦化するために、シリコンウェーハがラッピング装置にセットされて、シリコンウェーハの面がラッピングされる（Ｓ１４）。平坦化されたウェーハ面の加工歪層を除去するために、シリコンウェーハがアルカリ性のエッチング液に浸漬されて、エッチングされる（Ｓ１６）。炉内のボートに装填したシリコンウェーハを、高温かつドーパントが存在する雰囲気に所定時間晒して、ウェーハの両面に拡散層を形成する（Ｓ１８）。図１０（ａ）に示すように、シリコンウェーハの厚さ中心に沿って、たとえばワイヤソーによって切断して、シリコンウェーハを２分割して、１枚のシリコンウェーハから２枚の拡散ウェーハ２０を取得する（Ｓ２０）。拡散ウェーハ２０の非拡散層２１の表面を平坦化するために、拡散ウェーハ２０に片面研削機にセットして、拡散ウェーハ２０の非拡散層２１の表面２１ａに研削用砥石を押し当てて研削加工する（Ｓ２２）。図１０（ｂ）に示すように、拡散ウェーハ２０の割れ防止、ダスト発生防止のために、スライスされた拡散ウェーハ２０の側端面のエッジに回転砥石を当ててエッジに丸みをつけて面取り加工（ベベリング）が施される（Ｓ２４）。複数枚の拡散ウェーハ２０の拡散層２２の表面２２ａをプレート上にワックス等によって貼付する（Ｓ２８）。拡散ウェーハ２０の非拡散層２１の厚さを所望の厚さにし、研削工程で与えられた機械的ダメージ（脆性、延性の両ダメージ）を除去するために、プレートを反転させて非拡散層２１の表面が、研磨装置の定盤の研磨クロスに押し当てられるようにセットされ、プレートおよび定盤を回転させることにより、複数枚の拡散ウェーハ２０が同時にバッチ研磨される（Ｓ３０）。
【０００４】
上述のようにして、一般に拡散ウェーハが製造されてきたが、拡散ウェーハの非拡散層の厚さは、デバイスの特性に影響を及ぼすため、非拡散層の厚みの高精度な制御が望まれている。従来より、この非拡散層の所望の厚みを得るために、研磨加工精度を向上させる試みがなされている。一方、スピンエッチング（図４参照）による所定の取り代を除去することが提案されている（例えば、特許文献３）。
【０００５】
以上のような技術によれば、非拡散層の厚みを予め決められた所望のものとすることができるが、デバイスの高性能化のため、要求される水準としては、それだけでは十分とは言えなくなってきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１−２９３６１３号公報
【特許文献２】特許第２９１５８９３号公報
【特許文献３】特開２００７−１０３８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
即ち、精度の高い非拡散層の厚みに加えて、抵抗率のバラツキの範囲も狭いものが望ましいことが判明した。しかしながら、従来の方法では、１つのインゴット内での抵抗率のバラツキの範囲を把握することが出来ず、インゴット毎に抵抗率バラツキを規定し、非拡散層の厚みのみが規定可能であった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述のような課題に鑑みて、本発明では、同一インゴット内であったとしても、抵抗率に対応した非拡散層の厚みを自在に製造可能な方法を提供する。また、異なるインゴットから得られる拡散ウェーハを組合せて、より好ましい抵抗率及び非拡散層の厚みを備える拡散ウェーハ群を提供することができる。
【０００９】
より具体的には、以下のようなものを提供することができる。
（１）拡散ウェーハの製造方法において、インゴットからシリコンウェーハをスライスする工程と、スライスされたシリコンウェーハの両面に拡散用の不純物を付けて拡散させる工程と、拡散されたシリコンウェーハを二分割して、分割面を研削する工程と、該研削した分割面の抵抗率を測定する工程と、得られた抵抗率から、対応する取り代を算出する工程と、算出された取り代を除去して拡散ウェーハを得る工程と、を含む拡散ウェーハの製造方法を提供することができる。
【００１０】
ここで、抵抗率は、拡散ウェーハを加工して得られるデバイスの性能に影響を及ぼし得る。一方、拡散層の取り代もまた、デバイス加工における品質を維持するために、適正範囲内に管理することが好ましい。そして、最終製品としてのデバイスの性能は、後述するように、これらの相互関係に依存する。
【００１１】
（２）前記取り代を除去して拡散ウェーハを得る工程は、スピンエッチングによる工程を含むことを特徴とする上記（１）に記載の拡散ウェーハの製造方法を提供することができる。ここで、取り代は各拡散ウェーハ毎に異なる可能性があり、枚葉で除去するのが好ましい。一方、通常の研磨では、研磨装置への設定に手間がかかり、生産性を悪化させる。スピンエッチングは、装置への設置が容易で、生産性が高い。
【００１２】
（３）前記分割面を研削する工程と、前記取り代を除去して拡散ウェーハを得る工程との間に、非拡散層の厚みを非破壊で測定する工程を含むことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の拡散ウェーハの製造方法を提供することができる。非破壊で非拡散層の厚みが測定できると、その厚みに応じた後工程を行うことができ、最終製品の品質の向上を図ることができる。
【００１３】
（４）更に、算出された取り代を除去して拡散ウェーハを得る工程の後に、得られた拡散ウェーハを特定する特定情報を、抵抗率及び非拡散層の厚みに関連付けてデータベースに記憶させる工程と、好ましい抵抗率及び非拡散層の厚みの関係から、記憶させた特定情報を選択する工程とを含む上記（１）から（３）のいずれかに記載の拡散ウェーハの製造方法を提供することができる。このように、各拡散ウェーハ毎に特性が把握され、データベース化されると、後工程で必要とされる拡散ウェーハを好ましい順に提供することもできる。
【００１４】
（５）前記データベースに記憶させる工程の後、予め決められた回数だけ、前記スライスする工程から記憶する工程までを繰返し、前記インゴットは、複数の種類のインゴットを含み、前記スライスする工程において、前記シリコンウェーハは、少なくとも２種類のインゴットからスライスされることを特徴とする上記（４）に記載の拡散ウェーハの製造方法を提供することができる。各インゴットから切り出される拡散ウェーハは、インゴット毎に、分布がオーバーラップしてよい、特性のバラツキが生じ得る。そして、このバラツキをうまく利用できれば、各インゴットからその特性が均質な拡散ウェーハを特に選出して、拡散ウェーハ群とすることができる。この群においては、特性のバラツキが、同一インゴット内でのバラツキより小さくすることも可能である。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本願の発明によれば、同一インゴット内であったとしても、抵抗率に対応した非拡散層の厚みを自在に製造することができる。また、異なるインゴットから得られる拡散ウェーハを組合せると、同一のインゴット内で組み合わせるより好ましい抵抗率及び非拡散層の厚みの関係を備える拡散ウェーハ群を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例のフローチャートを示す図である。
【図２】非拡散層の厚みと抵抗率の関係を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例のフローチャートを示す図である。
【図４】スピンエッチング装置の模式図を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施例のフローチャートを示す図である。
【図６】非拡散層の厚みを測定する方法に関するフローチャートを示す図である。
【図７】抵抗率測定方法に関するフローチャートを示す図である。
【図８】スピンエッチング方法に関するフローチャートを示す図である。
【図９】計算・指示方法に関するフローチャートを示す図である。
【図１０】拡散ウェーハの概要を示す模式図である。
【図１１】従来の拡散ウェーハの製造方法に関するフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。各図面において同一の構成又は機能を有する構成要素及び相当部分には、同一の符号を付し、その説明は省略する。また、以下の説明では、本発明に係る実施の態様の例を示したに過ぎず、当業者の技術常識に基づき、本発明の範囲を超えることなく、適宜変更可能である。従って、本発明の範囲はこれらの具体例に限定されるものではない。また、これらの図面は、説明のために強調されて表されており、実際の寸法とは異なる場合がある。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施例の拡散ウェーハの製造方法を表すフローを示す。スライス工程（Ｓ１０）から面取り工程（Ｓ２４）まで、及び、貼付工程（Ｓ２８）から研磨工程（Ｓ３０）は、上述と同一であるので、ここでは説明を割愛する。面取り（Ｓ２４）を行った後、非拡散層の抵抗率測定を行う。これは、例えば、ＱＣＳｏｌｕｔｉｏｎｓ社製のサーフィスチャージプロファイラー（具体的には、Ｍｏｄｅｌ  ＱＣＳ−７２００／７３００）を用いて行うことができる。この基本原理としてサーフェスフォトボルテージ（ＳＰＶ）法を用いており、波長４５０ｎｍのパルス光照射（４０ＫＨｚ）により起こる、ウェーハ表面電位変化（ＡＣ−ＳＰＶ信号）を検出する事により、空乏層幅を測定することができる。また、強反転状態の空乏層幅が不純物濃度に比例する事により不純物濃度測定を行い、抵抗率に換算（ＡＳＴＭ）する。非破壊・非接触にてウェーハの測定が可能である為、図７に示すようなフローチャートに従い、製造ラインの中に組み込んで、全数を測定することができる。
【００１９】
この結果、予め決められた取り代と、抵抗率が決定されたウェーハが得られ、かかる取り代に従って、研磨され（Ｓ３０）、最終的に、予め決められた取り代が除去された、抵抗率が決定された拡散ウェーハが製造され、そのデータをその拡散ウェーハを特定可能な特定情報（例えば、サンプル番号）と関連付けて記憶手段であるメモリ等に記憶させる。このＳ１０からＳ３０までの工程を所定回数繰返すことにより（或いは、Ｓ１０からＳ２４までをまとめて行い、Ｓ２６からＳ３０までを繰返してもよい）、あるインゴットにおける、拡散ウェーハの取り代及び抵抗率がまとめられる。また、複数種類のインゴットに対して、同様にＳ１０からＳ３０までの工程を所定回数繰返すことにより（括弧内同上）、種々のインゴットから得られた拡散ウェーハの特性に関するデータベースを各拡散ウェーハの特定情報と関連付けて構築することができる。そしてこのデータベースに基づいて、所望の抵抗率及び非拡散層の厚みの拡散ウェーハを選択することができる。
【００２０】
図２は、Ａ、Ｂ、Ｃの３種類のインゴットから、切り出す拡散ウェーハの特性をグラフで示したものである。インゴットＡからは、比較的大きい非拡散層の厚みを備える拡散ウェーハを得ることができ、その取り代もそれに合わせて設定が可能である。一方、インゴットＣからは、比較的小さい非拡散層の厚みを備える拡散ウェーハを得ることができ、その取り代もそれに合わせて設定することになる。更に、インゴットＢでは、これらの中間の非拡散層の厚みを備えている。一方、抵抗率は、インゴットＡで比較的小さく、インゴットＣで比較的大きい。インゴットＢでは、これらの中間に位置する。
【００２１】
図７に抵抗率の測定方法を図解するフローチャートを示す。面取りされて（Ｓ２４）得られた拡散ウェーハを抵抗率測定装置にセットし（Ｓ２１３）、表面となる非拡散層の抵抗率を所定の位置で、所定の数だけ測定する（Ｓ２１４）。この測定結果から、平均の抵抗率を求め、また、その他の統計値（例えば、測定点数、標準偏差、分散、最大値、最小値等）を計算する（Ｓ２１５）。そしてこれらのデータを当該拡散ウェーハを特定するＩＤ情報と関連付けて、データベースに記録し（Ｓ２１６）、処理をメインフローに戻す。
【００２２】
図２に戻り、インゴットＡから得られる拡散ウェーハの取り代を一定とした場合、取り代分を除去した拡散ウェーハは、この分布が取り代分だけ下に平行移動した分布（厚み及び抵抗率）を備えることになる。一方、Ｓ２６の抵抗率の測定に基づき、抵抗率が点Ｐを通る垂直線（等抵抗率線）よりも左側、又は、点Ｑを通る垂直線（等抵抗率線）よりも右側の拡散ウェーハを廃棄すれば、より狭い抵抗率の範囲の拡散ウェーハ群を得ることができる。同様に、インゴットＢ及びインゴットＣの拡散ウェーハについても、より狭い抵抗率の範囲の拡散ウェーハ群を得ることができる。このようにより望ましいとされる抵抗率と非拡散層の厚みの関係を備える拡散ウェーハ群を、１つのインゴットから、又は、複数のインゴットから得ることができる。例えば、範囲Ｄ内の拡散ウェーハ群であれば、抵抗率を決めると、比較的狭い範囲の非拡散層の厚みが得られる。
【００２３】
図１において研磨（Ｓ２８−Ｓ３０）で取り代を除去したが、図３は、これを枚葉片側エッチング（Ｓ４２）で行った第２の実施例のフローを示すものである。ここでは、Ｓ２６までの工程は図１と同一であるので説明は省略する。このように抵抗率を測定後、研磨等で除去すべき取り代が計算で求められる（Ｓ４０）。この計算内容の一例は、図２に示すような抵抗率が増加するとほぼ直線的な相関関係で非拡散層の厚みが減少するものである。このように抵抗率と非拡散層の厚みに相関関係を持たせることにより、後工程で得られるデバイスの品質を向上させることができる。このようにして求めた取り代に関する情報を、以下の研磨若しくはエッチング工程（Ｓ４２）に適用する。Ｓ４２の枚葉片面エッチング（例えば、スピンエッチング）は、除去速度が速く、また、表面に与えるダメージも小さいものが好ましい。この例としてのスピンエッチング装置の模式図を図４に示す。スピンエッチング装置３０は、拡散ウェーハ２０の裏面２２ａ側に向けて、ガス（具体的には、エア）３１が吐出され、拡散ウェーハ２０の表面２１ａに向けてエッチング液３２が裏面２２ａの面取り部２３に浸透するように、エアが制御されるように構成されている。ディスペンサ３３を介して、拡散ウェーハ２０の表面２１ａのほぼ中心に向けて、エッチング液３２が滴下される。拡散ウェーハ２０は、回転軸３６を中心に回転される。このため破線で示すようにエッチング液３２は、遠心力によって拡散ウェーハ２０の中心から周縁に向かって拡散し、拡散ウェーハ２０の表面２１ａの各部に均一に供給される。エッチング液３２は、エッジ端面２０ａを通り、拡散ウェーハ２０の裏面２２ａ側に回り込む。こうして拡散ウェーハ２０の表面２１ａがスピンエッチングされる。ベルヌイチャック３４は、エア供給経路３５を介して、エア３１が拡散ウェーハ２０の裏面２２ａ側の面取り部２３に向けて吐出されるように、配置されている。ベルヌイチャック３４から吐出されるエア３１の流量、エア３１の吐出圧、拡散ウェーハ２０の回転数、エッチング液３２の吐出量、エッチング液３２の粘度等を調整することで、拡散ウェーハ２０の裏面２２ａ側へのエッチング液３２の回り込みが調節され、拡散ウェーハ２０の裏面２２ａの面取り部２３のエッチング幅δを制御することができる。エッチング幅δが、拡散ウェーハ２０の裏面２２ａの面取り部２３と一致するように制御される。このように、拡散ウェーハ２０の表面２１ａのみならず、面取り部２３についても表側、裏側共にエッチングされる。
【００２４】
具体的にはスピンエッチング方法となる枚葉片面エッチング方法を図８のフローにおいて示す。上述のように拡散ウェーハをベルヌイチャック等の基台上にセットし、その拡散ウェーハに関するエッチング量に関する情報（例えば、抵抗率のデータ、厚みデータ、要求される仕様データ等）をデータベースから取得する（Ｓ３１３）。そして、その情報に基づくエッチング条件を設定する（Ｓ３１４）。エッチング条件には、エッチング時間、エッチング液の種類、量等、回転速度等が含まれてよい。そして、その条件により枚葉片面エッチングが行われる（Ｓ３１５）。さらに枚葉片面研磨が行われて（Ｓ３１６）、出荷される。
【００２５】
図３のフローチャートにある枚葉片面エッチング工程（Ｓ４２）を用い、更に、抵抗率測定工程（Ｓ２６）の前に、非拡散層の厚み測定工程（Ｓ２５）を備える拡散ウェーハの製造方法（３）を図５に示す。非拡散層の厚み測定工程（Ｓ２５）を加えた以外は、図３の拡散ウェーハの製造方法（２）と同一であるので、重複する説明は省略する。ここでは、非拡散層の厚みを測定できるので、図２において、取り代除去後の非拡散層の厚みも自在に変化させることができる。例えば、インゴットＡにおいて、点Ｐを通る垂直線（等抵抗率線）よりも右側で、点Ｑを通る垂直線（等抵抗率線）よりも左側の拡散ウェーハは、測定した非拡散層の厚みに応じて取り代を適正に設定すれば、範囲Ｄ内に全て入れることが可能である。同様に、インゴットＢ及びインゴットＣの拡散ウェーハについても、抵抗率が所定の範囲内にある限りは、測定した非拡散層の厚みに応じた取り代の調整により、率同様に範囲Ｄ内に拡散ウェーハを入れることが可能になる。このようにして、望ましいとされる抵抗率と非拡散層の厚みの関係を備える拡散ウェーハ群を、１つのインゴットから、又は、複数のインゴットから得ることができる。
【００２６】
具体的な非拡散層の厚み測定方法は、ＦＴＩＲを用いたもので、図６及び以下の説明にあるような手順で行われる。まず、拡散ウェーハをキャリアと呼ばれる所定の載置治具にセットする（Ｓ１１３）。次に、測定位置及び測定点数等の所定の条件を用いて、それに適する条件で測定を行う（Ｓ１１４）。具体的には、予め記憶させた測定プログラムを選択し、それに従って、拡散ウェーハの特定情報（ＩＤ情報）をこの測定プログラムに従って入力し、実際の測定を行い、得られたデータをメモリに保存する。保存された測定データは、所定の処理がなされる。例えば、平均層厚、標準偏差、最大値、最小値等の値を算出する（Ｓ１１５）。そしてこのようなデータをその拡散ウェーハの特定情報と関連付けて、データベースに記録させる（Ｓ１１６）。
【００２７】
図９は、得られたデータベースから、好ましい抵抗率及び非拡散層の厚みの関係を備える拡散ウェーハ群の計算・指示方法を図解する。例えば、まず、この拡散ウェーハ群の非拡散層厚みに関する各ウェーハ毎のデータを参照する（Ｓ４１０）。次に、抵抗率に関する各ウェーハ毎のデータを参照する（Ｓ４１２）。そして、非拡散層厚み及び抵抗率に関して、理想的な相互関係を求める（Ｓ４１４）。この理想的な相互関係において、所定の抵抗率範囲において、最も理想的な関係からの乖離が少なくなるように、各拡散ウェーハに対して好ましい取り代を指示する（Ｓ４１６）。例えば、このような抵抗率Ｒと非拡散層の厚みＴの理想的な関係が、定数Ｃ１及びＣ２として、Ｔ＝−Ｃ１＊Ｒ＋Ｃ２  （式Ｘ）であれば、Ｒが決まれば、対応するＴを決定することができ、望ましい非拡散層の厚みから取り代を計算で求めることができる。また、このような関係に近い拡散ウェーハ群を得ることができれば、理想的な関係式Ｘからの距離Ｌ（Ｌ＝絶対値（Ｔ＋Ｃ１＊Ｒ−Ｃ２）／（Ｃ１＾２＋Ｃ２＾２）＾０．５）を基準に、更に精度の高い拡散ウェーハ群を構成することができる。
【００２８】
以上より、好ましいとされる抵抗率及び非拡散層の厚みを備える拡散ウェーハ群を容易に選出することができる。
【符号の説明】
【００２９】
２０    拡散ウェーハ、        ２１    非拡散層、        ２２    拡散層、
２１ａ    表面、        ２２ａ    裏面、        ３０    スピンエッチング装置
【図１】
2010225695.tif 000003
【図２】
2010225695.tif 000004
【図３】
2010225695.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010225695.tif 000009
【図８】
2010225695.tif 000010
【図９】
2010225695.tif 000011
【図１０】
2010225695.tif 000012
【図１１】
2010225695.tif 000013