(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ溶液よりなるエッチング液を用いてチョコラルスキー法（以下，ＣＺ法と省略する）により作製されたシリコンウェハをエッチングするに当たり，上記アルカリ溶液にはＭｇを添加してなり，
かつ上記Ｍｇは上記エッチング液に対して１００００〜１００００００ｐｐｂ含有されていることを特徴とするシリコンウェハのエッチング方法。
【請求項２】
請求項１の発明において，上記アルカリ溶液は水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液，水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）水溶液のいずれか一方であることを特徴とするシリコンウェハのエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，半導体圧力センサのダイヤフラム，半導体加速度センサの感知レバー等，シリコンウェハを三次元加工した構造物の加工表面を平滑とする，又はシリコンウェハを高精度に加工する場合に利用されるシリコンウェハのエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来，シリコン単結晶，多結晶シリコン等よりなるシリコンウェハは，その電気的特性からＬＳＩなどに代表される半導体集積回路に欠くことができない材料として重視されている。
【０００３】
更に，近年はシリコンウェハの機械的特性が注目され，理想的な弾性材料として種々のデバイスに応用されている。尚，この応用例としては，バルブ，ノズル，プリンタ用ヘッド，流量，圧力及び加速度等の各種半導体センサ（例えば半導体圧力センサのダイヤフラム，半導体加速度センサの感知レバー）等が挙げられる。
【０００４】
上記シリコンウェハの加工方法としては，一般にエッチング方法が多用されていた。上記エッチング方法はドライエッチングとウェットエッチングとに大別される。ここに上記ウェットエッチングとは，エッチング液を充填したエッチング槽にシリコンウェハを投入し，エッチング液との化学反応を利用してシリコンウェハの不要部分を溶解させて行う加工方法である。
【０００５】
この場合の一般に使用されるエッチング液は異方性エッチングを行うことができる異方性エッチング液である。具体的には，ＫＯＨ水溶液，ＮａＯＨ水溶液，ＥＤＰ液（エチレンジアミンとピロカテコールの混合物），ヒドラジン等のアルカリ溶液である。
【０００６】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来のシリコンウェハのエッチング方法には以下に示すごとき問題があった。
つまり，ＣＺ法により製造されたシリコンウェハはイントリンシックゲッタリング作用を有し，このものにはリーク電流の減少，ライフタイムの向上という有効価値がある。
このようなシリコンウェハには，重金属等をゲッタリングする微小欠陥を発生させるために熱処理が施されることがある。
【０００７】
ところが，この熱処理の施されたシリコンウェハ１をアルカリ溶液にてエッチングした場合，図５に示すごとく，エッチング面１４にマイクロピラミッド１５が発生し，該エッチング面１４の平滑さが著しく損なわれてしまうという問題があった。
【０００８】
上記マイクロピラミッド１５は以下のようなメカニズムにて生じると考えられている。
一般に，上述したようなシリコンウェハ１は，図２に示すごとく，高密度微小欠陥領域１１と無欠陥層１２とから構成されているが，この無欠陥層１２においても若干の微小欠陥１３が存在する。
【０００９】
そして，アルカリ溶液を用いたエッチングにおいて，微小欠陥１３が存在する部分はシリコンの溶解が生じ難く，エッチングが進行し難い。
このため，シリコンウェハ１をアルカリ溶液に浸した場合，図５に示すごとく，微小欠陥１３及び該微小欠陥１３の内方に存在する部分がピラミッド状となってエッチング面１４に残留してしまう。この残留部分はマイクロピラミッド１５と呼ばれ，エッチング面１４の平滑さを著しく損なう原因となる。
【００１０】
従来，エッチング液の温度，濃度を補正して上記マイクロピラミッドの発生を解消する方法が提案されている（「真空ｖｏｌ２９（２）（１９８６）ｐ．８５」参照）。
しかしながらこの方法では，ある特定のエッチング液を用い，この特定のエッチング液の温度及び濃度を特定の値の範囲となるように調整した場合でしか良好なエッチング面が形成されず，大変面倒であった。
【００１１】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，マイクロピラミッドの発生を抑制し，エッチング面をより平滑とすることができる，シリコンウェハのエッチング方法を提案するものである。
【００１２】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，アルカリ溶液よりなるエッチング液を用いてチョコラルスキー法（以下，ＣＺ法と省略する）により作製されたシリコンウェハをエッチングするに当たり，上記アルカリ溶液にはＭｇを添加してなり，
かつ上記Ｍｇは上記エッチング液に対して１００００〜１００００００ｐｐｂ含有されていることを特徴とするシリコンウェハのエッチング方法にある。
【００１３】
上記ＣＺ法とは，チョコラルスキー法によりシリコンウェハを育成する方法で，本発明はこの方法にて作製されたシリコンウェハに対して適用される。
上記Ｍｇはエッチング液に対し，１００００〜１００００００ｐｐｂ含まれることが好ましい。
１００００ｐｐｂ未満である場合には，本発明にかかる効果を得ることができないおそれがある。一方，１００００００ｐｐｂより大である場合には，エッチング速度が遅くなり，処理に膨大な時間を要するおそれがある。
【００１４】
また，上記アルカリ液としては，後述する液体の他，ＮａＯＨ水溶液，ＥＤＰ液（エチレンジアミンとピロカテコールの混合物），ヒドラジン等を使用することができる。
また，上記アルカリ液としては，Ｃｕが１００〜１０００００ｐｐｂ含まれたものを使用することができる。
【００１５】
次に，本発明の作用につき説明する。
本発明は，Ｍｇを添加したアルカリ溶液を用いたシリコンウェハのエッチング方法である。
ところで，Ｍｇを添加したアルカリ溶液にてエッチングを行った場合，エッチング速度が低下することが知られている。
【００１６】
ここに，３２％ＫＯＨ水溶液にＭｇを適宜加えたアルカリ溶液を準備し，該アルカリ溶液を用いてエッチング温度１１０℃でシリコンウェハの（１１０）面をエッチングした。この時のエッチング速度を縦軸に，加えたＭｇの量（Ｍｇ含有率）を横軸にとって，両者の関係を測定し，図４にかかる線図に記載した。
同図より，Ｍｇの含有率が１００００ｐｐｂを越えることでエッチング速度がＭｇを含まない場合の２／３となったことが分かった。
【００１７】
従来技術においても説明したとおり，Ｍｇが含まれていないアルカリ溶液でシリコンウェハをエッチングした場合，図５に示すごとく，横方向Ａに対するエッチングが充分進行するより先に，深さ方向Ｂに対するエッチングがより進行してしまう。このため，エッチングを阻害する微小欠陥１３がマスクとなって，この部分にマイクロピラミッド１５が形成されてしまう。
【００１８】
なお，上記微小欠陥とは，例えばシリコンウェハを構成するシリコン結晶の格子欠陥である。また，熱処理されたシリコンウェハの場合には，該熱処理で析出した酸素原子である。また，シリコンウェハ表面に吸着されたアルコール等である。
【００１９】
本発明においてはエッチング液にＭｇが添加されており，このため，本発明にて使用されるエッチング液のエッチング速度は従来品よりも遅くなる。
これにより，図１に示すごとく，本発明においては，深さ方向Ｂに対するエッチングの進行が，横方向Ａに対するエッチングの進行とほぼ同期する。
これは，Ｍｇの添加により深さ方向Ｂへのエッチング速度は大きく減少するが，横方向Ａへのエッチング速度の減少は深さ方向Ｂに比べて大変小さいためである。
【００２０】
このため，図１に示すごとく，深さ方向Ｂのエッチングの進行により形成されたマイクロピラミッドは，進行する横方向Ａからのエッチングにより微小欠陥ごと除去される。
このため，マイクロピラミッドがエッチング表面に残留し難くなる。
【００２１】
また，本発明は上述したごとく，Ｍｇをエッチング液となるアルカリ溶液に添加するだけで実現することができるため，非常に容易に実行することができる。また，エッチング条件等を整える必要が無いため，従来のエッチング工程用の設備と該設備の制御系等をそのまま利用することができ，エッチングにかかるコスト増加を防止することができる。
【００２２】
以上により，本発明によれば，マイクロピラミッドの発生を抑制し，エッチング面をより平滑とすることができる，シリコンウェハのエッチング方法を得ることができる。
【００２３】
次に，請求項２の発明のように，上記アルカリ溶液は水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液，水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）水溶液のいずれか一方であることが好ましい。
これにより，異方性エッチング加工を行い，３次元加工を実現することができる。
【００２４】
次に，上記シリコンウェハは内部に高密度微小欠陥領域を有し，該微小欠陥領域よりも外方に無欠陥層を有しており，上記エッチング液は高密度微小欠陥領域よりも外方をエッチングすると共に，高密度微小欠陥領域にて上記エッチング液によるエッチングを停止することが好ましい。
【００２５】
これにより，重金属のゲッタリング作用を加工物に与えると共に加工物の反り（変形）を少なくすることができる。
なお，上記高密度微小欠陥領域とは，例えばシリコンウェハ中の酸素が析出に基づいて発生する微小欠陥が高密度に存在する領域である。上記無欠陥層とは，上記のような酸素析出に基づく微小欠陥が殆ど存在しない層である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
実施形態例
本発明の実施形態例にかかるエッチング方法について，図１〜図５を用いて説明する。
本例において，アルカリ溶液よりなるエッチング液を用いてＣＺ法により作製されたシリコンウェハをエッチングするに当たり，上記アルカリ溶液にはＭｇを添加する。
【００２７】
次に，本例にかかるエッチング方法と該エッチング方法により形成されたエッチング面について従来例と共に比較説明する。
本例にかかるエッチング方法で処理されるシリコンウェハ１は，図２に示すごとく，内部に高密度微小欠陥領域１１を有し，その外方が無欠陥層１２で覆われている。符号１２０がシリコンウェハ表面で，エッチング液にシリコンウェハ１を浸すことにより，該表面１２０からエッチングが進行する。
【００２８】
また，上記シリコンウェハ１は，ＣＺ法により製造され，イントリンシックゲッタリング作用を有するものであり，更に，このシリコンウェハ１には，ウェハ中の酸素を析出させるために，その全面に熱処理が施されている。
【００２９】
ここにおいて，高密度微小欠陥領域１１とは，シリコンウェハ１中の酸素の析出に基づいて発生する微小欠陥が高密度に存在する領域である。上記無欠陥層１２とは，上記のような酸素析出に基づく微小欠陥が殆ど存在しない層である。
また，高密度微小欠陥領域１１における微小欠陥１３の密度は１０2 〜１０10ｃｍ-3程度，無欠陥層１２における微小欠陥の密度は１０2 ｃｍ-3未満程度である。なお，図２において，高密度微小欠陥領域１１に対しては個々の微小欠陥１３の記載を省略した。
【００３０】
このようなシリコンウェハ１を大きさ２ｍｍ×２ｍｍ×０．３ｍｍ（厚み）にカットして，Ｍｇが１８．５ｐｐｍ（＝１８５００ｐｐｂ）含まれ，Ｃｕが６０ｐｐｂ含まれている，３２ｗｔ％ＫＯＨ水溶液を用いてエッチングした。
【００３１】
そして，このエッチングは，エッチング液を１１０℃に加熱し，該加熱されたエッチング液にシリコンウェハ１を投入して２０分間行った後，水洗するという手順で行った。
この時のエッチング温度は１１０℃であり，シリコンウェハ１の全面に対してエッチングを行った。
また，このエッチングはシリコンウェハ表面１２０から３００μｍ内部となるシリコンウェハ中心部にて終了させた。
【００３２】
以上のような要領で，３枚のシリコンウェハ１に対しエッチングを施し，それぞれのエッチング面１４に形成されたマイクロピラミッドの数を光学顕微鏡で観察しながらカウントして計測し，それぞれの結果を図３の線図に記載した。
【００３３】
また，上記と同様にして３枚のシリコンウェハ１に対して，エッチング液のＭｇ添加量を３７．５ｐｐｍとしてエッチングを行った。
更に，比較するために，５枚のシリコンウェハ１に対して，Ｍｇを加えないエッチング液を用いてエッチングを行った。
これらの結果も図３の線図に記載した。
【００３４】
同図によれば，Ｍｇを添加しなかった場合と比較して，Ｍｇを１８．５ｐｐｍ添加することでマイクロピラミッドの発生量は半分以下に減少し，３７．５ｐｐｍ添加することでマイクロピラミッドの発生量は約１／１０になることが確認できた。
【００３５】
本例にかかる作用効果について説明する。
本例は，Ｍｇを添加したアルカリ溶液を用いたシリコンウェハ１のエッチング方法である。
【００３６】
ところで，Ｍｇを添加したアルカリ溶液にてエッチングを行った場合，エッチング速度が低下することが知られている。
従来技術においても説明したとおり，Ｍｇが含まれていないアルカリ溶液でシリコンウェハをエッチングした場合，図５に示すごとく，横方向Ａに対するエッチングが充分進行するより先に，深さ方向Ｂに対するエッチングがより進行してしまう。このため，エッチングを阻害する微小欠陥１３がマスクとなって，該微小欠陥１３の内方の部分がエッチングされずに残留し，この部分にマイクロピラミッド１５が形成されてしまう。
【００３７】
本例においてはエッチング液にＭｇが添加されており，このため，本例にて使用されるエッチング液のエッチング速度はＭｇを添加しないものよりも遅くなる。
これにより，図１に示すごとく，本例においては，深さ方向Ｂに対するエッチングの進行が，横方向Ａに対するエッチングの進行とほぼ同期する。
これは，Ｍｇの添加により，深さ方向Ｂへのエッチング速度が大きく減少し，，また横方向Ａへのエッチング速度の減少が深さ方向Ｂに比べて大変小さいためである。
【００３８】
このため，図１に示すごとく，深さ方向Ｂのエッチングの進行により形成されたマイクロピラミッドは，進行する横方向Ａからのエッチングにより微小欠陥１３ごと除去される。
このため，マイクロピラミッドがエッチング表面１４に残留し難くなる。
【００３９】
以上により，本例によれば，マイクロピラミッドの発生を抑制し，エッチング面をより平滑とすることができる，シリコンウェハのエッチング方法を提供することができる。
【００４０】
なお，本例は上述したごとく，Ｍｇをエッチング液となるアルカリ溶液に添加するだけで実現することができるため，非常に容易に実行することができる。また，エッチング条件等を整える必要が無いため，従来のエッチング工程用の設備と該設備の制御系等をそのまま利用することができ，エッチングにかかるコスト増加を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例にかかる，エッチング方法の説明図。
【図２】実施形態例にかかる，シリコンウェハの説明図。
【図３】実施形態例にかかる，Ｍｇを添加したエッチング液と添加しないエッチング液によりエッチングしたシリコンウェハにおけるマイクロピラミッドの密度を示す線図。
【図４】実施形態例にかかる，エッチング液中のＭｇの含有率とエッチング速度との関係を示す線図。
【図５】従来例にかかるエッチング法でのマイクロピラミッド発生のメカニズムを示す説明図。
【符号の説明】
１．．．シリコンウェハ，
１１．．．高密度微小欠陥領域，
１２．．．無欠陥層，
１３．．．微小欠陥，
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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