(57)【要約】【課題】原材料の低減が可能であると共に、非拡散層の表面における転位密度の高レベル化と非拡散層の厚さの規格内化を図り得る拡散ウェーハの提供。【解決手段】シリコンウェーハの一方の面に高濃度の不純物が拡散された拡散層１を有し、他方の面に不純物が拡散されていない非拡散層２を有する２層構造からなり、上記非拡散層の表面から所定の表層付近ＮＳまで転位密度が漸減し、かつ、所定の表層付近から拡散層との界面Ｂまで転位密度が漸増する転位密度分布を有している拡散ウェーハにおいて、前記非拡散層の表面から所定の表層付近までの転位密度の勾配を所定の表層付近から拡散層との界面までの転位密度の勾配より大きくした。【選択図】        図２
2004335771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウェーハの一方の面に高濃度の不純物が拡散された拡散層を有し、他方の面に不純物が拡散されていない非拡散層を有する２層構造からなり、上記非拡散層の表面から所定の表層付近まで転位密度が漸減し、かつ、所定の表層付近から拡散層との界面まで転位密度が漸増する転位密度分布を有している拡散ウェーハにおいて、前記非拡散層の表面から所定の表層付近までの転位密度の勾配を所定の表層付近から拡散層との界面までの転位密度の勾配より大きくしたことを特徴とする拡散ウェーハ。
【請求項２】
ラッピング加工が施されたシリコンウェーハの両面に高濃度の不純物を拡散させ、一方の拡散層を研削除去し、露出した非拡散層の表面を鏡面仕上げする拡散ウェーハの製造方法において、前記研削除去される側の面のラッピング加工によるダメージを他の面のラッピング加工によるダメージより小さくしておくことを特徴とする拡散ウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランジスタやダイオード、ＭＯＳＦＥＴ等のディスクリートデバイス（個別素子）の製造に用いられ、デバイス形成面の転位密度を高レベルとして高周波特性を良好にし得る拡散ウェーハ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の拡散ウェーハとしては、シリコンウェーハの一方の面に高濃度の不純物が拡散された拡散層を有し、他方の面に表面が鏡面で不純物が拡散されていない非拡散層を有する２層構造からなり、デバイス形成面となる非拡散層の転位密度が５０００〜２００００個／ｃｍ２と高レベルで、非拡散層の表面から所定の表層付近（所定の深さ）まで転位密度が漸減し、かつ、所定の表層付近から拡散層との界面までの転位密度が漸増する転位密度分布を有していると共に、表面から所定の表層付近までの転位密度の勾配と所定の表層付近から拡散層との界面までの転位密度の勾配が等しいものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２８８８２９４号公報
【０００４】
この拡散ウェーハは、両面にラッピング加工を均等に施し、ボートに装填したシリコンウェーハに、例えば、常圧下、１２００℃の温度でＰＯＣｌ３（オキソ塩化リン）を用いてデポジションを行い、更に、より高温で、例えば、１２８０℃でドライブイン拡散し、シリコンウェーハの両面に高濃度の拡散層を中間に不純物が拡散されていない非拡散層を介在させて形成した後、一方の面の拡散層及び非拡散層の１／２厚未満を研削除去し、露出した非拡散層の表面を鏡面に仕上げることにより製造されるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の拡散ウェーハ及びその製造方法では、非拡散層の表面から所定の表層付近までの転位密度の勾配と所定の表層付近から拡散層との界面までの転位密度の勾配が等しいため、表面の転位密度の高レベル化を行うには、素材としての拡散前のシリコンウェーハの厚みを大きくしなければならず、原材料の増大を招来している。
又、非拡散層の表面における転位密度の高レベル化に併せて、非拡散層の厚さを所定の規格内にすることが困難となる不具合もある。
【０００６】
そこで、本発明は、原材料の低減が可能であると共に、非拡散層の表面における転位密度の高レベル化と非拡散層の厚さの規格内化を図り得る拡散ウェーハ及びその製造方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の拡散ウェーハは、シリコンウェーハの一方の面に高濃度の不純物が拡散された拡散層を有し、他方の面に不純物が拡散されていない非拡散層を有する２層構造からなり、上記非拡散層の表面から所定の表層付近まで転位密度が漸減し、かつ、所定の表層付近から拡散層との界面まで転位密度が漸増する転位密度分布を有している拡散ウェーハにおいて、前記非拡散層の表面から所定の表層付近までの転位密度の勾配を所定の表層付近から拡散層との界面までの転位密度の勾配より大きくしたことを特徴とする。
【０００８】
一方、拡散ウェーハの製造方法は、ラッピング加工が施されたシリコンウェーハの両面に高濃度の不純物を拡散させ、一方の拡散層を研削除去し、露出した非拡散層の表面を鏡面仕上げする拡散ウェーハの製造方法において、前記研削除去される側の面のラッピング加工によるダメージを他の面のラッピング加工によるダメージより小さくしておくことを特徴とする。
【０００９】
【作用】
本発明の拡散ウェーハにおいては、非拡散層の表面における転位密度が、非拡散層の厚さを同等にした従来のものに比べて格段に高くなる。
【００１０】
所定の表層付近から拡散層との界面までの転位密度の勾配より大きくした非拡散層の表面から所定の表層付近までの転位密度の勾配は、非拡散層に求められる表面の転位密度と厚さの規格に対応させて変化させるようにすることが望ましい。
【００１１】
一方、拡散ウェーハの製造方法においては、ラッピング加工によるダメージ（マイクロクラックを有する破砕層深さ）を小さくしておいた側が大きくしておいた側よりも、拡散層形成時における不純物の拡散に伴うひずみ応力やウェーハ外周部と中心部との温度差に伴う熱応力等の吸収緩和能力が小さくなり、又、拡散層形成後の非拡散層における転位密度分布の極小値が、非拡散層の厚さの中心よりもダメージを大きくしておいた側にずれる。
【００１２】
ラッピング加工によるダメージを小さくしておく側のダメージの程度は、非拡散層の厚さの規格に対応させて変化させるようにすることが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１、図２は本発明に係る拡散ウェーハの実施の形態の一例を示す断面図、図１の拡散ウェーハにおける非拡散層の転位密度分布図である。
【００１４】
この拡散ウェーハは、シリコンウェーハの一方（図１においては下方）の面に高濃度の不純物（代表的なものとして、ｎ型はＰ（リン）、Ｐ型はＢ（ボロン）が挙げられる）が拡散された拡散層１を有し、他方（図１においては上方）の面に表面Ｓが鏡面で不純物が拡散されていない非拡散層２を有する２層構造からなる。
そして、デバイス形成面となる非拡散層２の表面の転位密度は、デバイス工程でのゲッタリング能力及び最終的に素子となった時の高周波特性を良好にすべく、５０００〜２００００個／ｃｍ２と高レベルであり、かつ、非拡散層２は、その表面Ｓから所定の表層付近（例えば、表面から１０〜３０μｍの深さ）ＮＳまで転位密度が漸減し、かつ、所定の表層付近ＮＳから拡散層１との界面Ｂまで転位密度が漸増する転位密度分布を有しており、非拡散層２の表面Ｓから所定の表層付近ＮＳまでの転位密度の勾配は、所定の表層付近ＮＳから拡散層１との界面Ｂまでの転位密度の勾配より大きくされている。
なお、非拡散層２の表面Ｓから所定の表層付近ＮＳまでの転位密度の勾配は、非拡散層２に求められる表面Ｓの転位密度と厚さの規格に対応させて変化させられるものである。
【００１５】
上述した拡散ウェーハを製造するには、先ず、図３（ａ）に示すように、素材となる所要厚さのシリコンウェーハＷの両面に比較的粗い砥粒を用いてラッピング加工を施し、両面をダメージの大きい面ＤＬとした。
次に、図３（ｂ）に示すように、シリコンウェーハＷの一方（図３（ｂ）においては下方）の面を、接着テープ（図示せず）を介し保護パッド３により覆った後、他方（図３（ｂ）においては上方）の面に比較的細かい砥粒を用いてラッピング加工を施し、他方の面をダメージの小さい面ＤＳとした。
次いで、保護パット３を取り外し、図３（ｃ）に示すように、両面のダメージを変えたシリコンウェーハＷの両面にデポジション及びドライブイン拡散処理を順次施して高濃度の不純物を拡散させ、不純物が拡散されていない非拡散層２を中間に介在させて拡散層１を形成した後、図３（ｄ）に示すように、ダメージの小さい面ＤＳ側の拡散層１及び非拡散層２を研削除去し、露出した非拡散層２の表面を鏡面仕上げし、鏡面ＭＳとして拡散ウェーハを得た。
【００１６】
ここで、非拡散層の転位密度分布を測定するため、先ず、ＣＺ法による口径１２５ｍｍのｎ型シリコンウェーハの両面に、＃８００の砥粒によるラッピング加工を取代、片面１５μｍずつ、計３０μｍ施した後、一方の面に厚さ１．５ｍｍ、口径１２５ｍｍのフッ素樹脂製の保護パッドを、接着テープを介し貼り付けて一方の面を保護し、しかる後に、他方の面に、＃１２００の砥粒によるラッピング加工を取代１０μｍ施して両面のダメージを変えたｎ型シリコンウェーハを得た。
次に、両面のダメージを変えたｎ型シリコンウェーハを電気炉に装入し、炉内温度を１２００℃に保持すると共に、炉内に酸素、窒素及びＰＯＣｌ３ガスを導入して１８０分間熱処理し、ｎ型シリコンウェーハの両面にデポ拡散層を形成させた後、このｎ型シリコンウェーハをアルゴンガス雰囲気において１２９０℃の温度で３００時間熱処理し、不純物をさらに深くまで拡散させた拡散層を形成し、しかる後に、ダメージの小さい面側の拡散層を研削除去し、非拡散層を露出させた。
次いで、取代２０μｍ程度、研削面を研磨し、研削でのダメージを完全に除去して、拡散ウェーハとした。その後、これらの拡散ウェーハに対して、深さ方向に２０μｍ毎に表面を研磨してそれぞれサンプルを作成し、拡散ウェーハ表面から拡散層界面までの転位密度の変化の傾向をアングルラップによってサンプルを作成し転位密度を評価した。結果を図４に示す。
【００１７】
図４から分かるように、非拡散層の転位密度分布は、ダメージの小さい面ＤＳ側の界面Ｂ１から非拡散層の厚さの中心Ｃを越える位置まで転位密度が漸減し、ある極小値を経た後、ダメージの大きい面ＤＬ側の界面Ｂ２に向って転位密度が漸増し、かつ、極小値を境にしてダメージの小さい面ＤＳ側の転位密度の勾配が、ダメージの大きい面ＤＬ側の転位密度の勾配より大きくなっている。
なお、上述した傾向は、拡散前のシリコンウェーハの電気抵抗、酸素濃度、タイプ、表面のダメージの大小、拡散条件、拡散層の厚さ等によって異なるため、予めそれぞれの傾向を把握しておくことが望ましい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の拡散ウェーハ及びその製造方法によれば、非拡散層の表面における転位密度が、非拡散層の厚さを同等にした従来のものに比べて格段に高くなるので、原材料の低減ができる。
又、非拡散層の表面から所定の表層付近までの転位密度の勾配を変えることにより、非拡散層に求められる表面の転位密度と厚さの規格の両方を満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る拡散ウェーハの実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１の拡散ウェーハにおける拡散層の転位密度分布図である。
【図３（ａ）〜（ｄ）】図３は本発明に係わる拡散ウェーハの製造方法の実施の形態の一例を示すもので、（ａ）は第１工程の説明図、（ｂ）は第２工程の説明図、（Ｃ）は第３工程の説明図、（ｄ）は最終工程の説明図である。
【図４】図１の拡散ウェーハの具体例における非拡散層の転位密度分布図である。
【符号の説明】
１  拡散層
２  非拡散層
Ｓ  表面
ＮＳ  所定の表層付近
Ｂ  界面
Ｗ  シリコンウェーハ
ＤＬ  ダメージの大きい面
ＤＳ  ダメージの小さい面
ＭＳ  鏡面
【図１】
2004335771.tif 000003
【図２】
2004335771.tif 000004
【図３】
2004335771.tif 000005
【図４】
2004335771.tif 000006