(57)【要約】【課題】  ポリシリコンによるエクストリンシックゲッタリング層を有する単結晶シリコンウェーハにおいて、ゲッタリング効果および平坦度をともに向上させる。【解決手段】  図１（ａ）〜（ｃ）は単結晶シリコンのスライス、ラッピング、酸化膜のエッチングである。このウェーハ１の裏面を図１（ｄ）で高平坦度に研削する。前記研削加工によって裏面に機械的歪を有した状態で、図１（ｅ）に示すようにＣＶＤ装置を用いてポリシリコン層３を形成し、図１（ｆ）でウェーハの表面側がヘイズフリーの鏡面となるように超低取り代鏡面研磨加工を施す。機械的歪層２とポリシリコンによる歪層とがダブルゲッタリングサイトの形で形成されるので、従来よりもゲッタリング効果が高くなるとともに、前記効果の持続性が向上する。これと同時に、前記平面研削によりウェーハの平坦度が改善されるので、鏡面研磨後のウェーハの高平坦度化を実現することができる。【選択図】  図１
2004312033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶シリコンウェーハの裏面を平面研削して機械的歪層を付与した状態で、この裏面にポリシリコン層を形成することを特徴とする単結晶シリコンウェーハの製造方法。
【請求項２】
単結晶シリコンウェーハの平面研削に際し、所定の平坦度を有する平板上に前記ウェーハの表面を吸着した上、前記ウェーハの裏面を平面研削することを特徴とする請求項１記載の単結晶シリコンウェーハの製造方法。
【請求項３】
ウェーハの裏面に機械的歪層と、ポリシリコンの被覆による歪層とを備えたことを特徴とする単結晶シリコンウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エクストリンシックゲッタリングサイトを有する単結晶シリコンウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の高集積化に対応するため、半導体基板に対するより一層の高品質化が要求されている。前記半導体基板として一般的に用いられている単結晶シリコンウェーハにおいて、デバイス工程中に誘起される欠陥、不純物などをデバイスが形成される活性領域から除去する手段として、イントリンシックゲッタリング（以下ＩＧという）、エクストリンシックゲッタリング（以下ＥＧという）などが挙げられる。ＩＧは、単結晶シリコンウェーハに所定の熱処理を施すことによって前記ウェーハの内部にバルク微小欠陥を形成させ、デバイス工程でウェーハ内に侵入する重金属不純物や点欠陥などの捕獲拠点として利用する方法である。一方、ＥＧの代表的な手法としては、単結晶シリコンウェーハの裏面にバックサイドダメージのような機械的歪を故意に与えて汚染不純物や点欠陥などの捕獲拠点とする手法と、ポリシリコン層をウェーハの裏面に形成して歪層を付与する手法とがある。
【０００３】
単結晶シリコンウェーハの裏面にポリシリコンによるＥＧ層を付与するための従来の加工プロセスは、図３に示す通りである。すなわち、図３（ａ）のように単結晶シリコンインゴットをスライスして加工歪フリーのウェーハ１とし、必要に応じて面取り加工した後、図３（ｂ）で前記ウェーハ１をラッピング加工し、図３（ｃ）で酸化膜のエッチングを行う。次に、図３（ｄ）で前記ウェーハ１にＣＶＤ処理などを施してポリシリコン層３を形成し、歪層とする。図３（ｅ）でウェーハ１の表面を鏡面研磨し、最後にこのウェーハを洗浄する。また、ポリシリコンのコーティングに代えてウェーハ裏面にサンドブラストなどを施して機械的歪を発生させる場合もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ウェーハの裏面に歪層としてポリシリコン層を形成した場合、このポリシリコン層はデバイス工程におけるウエル拡散熱処理のような高温領域で単結晶化する方向にあることが確認されている。また、前記単結晶化していく過程でゲッタリングサイトも減少するため、ゲッタリング効果が低下してしまう。このことは、前記ウェーハをＦｅで故意汚染した後に測定したバルクの汚染度が高いことから見ても明らかである。また、ＥＧ層を付与するための従来の加工プロセスは、単結晶シリコンをスライスした後ラッピングを行い、その形状をくずさないようにしてエッチングし、鏡面研磨工程で所定の平坦度に造り上げている。前記エッチング後、鏡面研磨工程に至るまでにウェーハ表面に対する平坦化加工がなされない。そして、エッチドウェーハにおけるＴＴＶ（ｔｏｔａｌ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｖａｒｉａｔｉｏｎ）は３μｍ程度以上であるため、鏡面研磨時の負荷が大きく、高平坦度規格に対する歩留りが悪い。更に、エッチドウェーハのＴＴＶが大きいため、鏡面研磨工程での研磨代も大きくなり、平坦度が悪化する要因となっている。
【０００５】
本発明は上記従来の問題点に着目してなされたもので、ポリシリコンによるＥＧ層を有する単結晶シリコンウェーハにおいて、ゲッタリング効果および平坦度をともに向上させることができるような単結晶シリコンウェーハの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る単結晶シリコンウェーハの製造方法は、単結晶シリコンウェーハの裏面を平面研削して機械的歪層を付与した後、引き続いてこの裏面にポリシリコン層を形成することを特徴とし、単結晶シリコンウェーハの平面研削に際し、所定の平坦度を有する平板上に前記ウェーハの表面を吸着した上、前記ウェーハの裏面を平面研削する構成とした。また、本発明に係る単結晶シリコンウェーハは、エクストリンシックゲッタリングサイトとして、ウェーハの裏面に機械的歪層と、ポリシリコンの被覆による歪層とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
上記のように構成された単結晶シリコンウェーハの製造方法では、平面研削による機械的歪層と、ポリシリコンのコーティングによる歪層とをウェーハの裏面に併せて付与することにしたので、このようなウェーハでは従来のウェーハよりもゲッタリング効果を高めることができるとともに、ゲッタリング効果の持続性が向上する。また、サンドブラストより平坦度の精度が１桁高い平面研削を実施することによってウェーハの平坦度を向上させ、これに加えて取り代の特に少ない鏡面研磨を施すことにしたので、ウェーハの高平坦度化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明に係る単結晶シリコンウェーハの製造方法の実施例について、図面を参照して説明する。図１は本発明による単結晶シリコンウェーハの製造工程の説明図で、図１（ａ）に示すように単結晶シリコンインゴットをスライスしてウェーハ１とし、必要に応じて面取り加工した後、図１（ｂ）で前記ウェーハ１の両面をラッピングし、図１（ｃ）で酸化膜をエッチングする。ここまでは従来の製造工程と同一である。次に、図１（ｄ）に示すように、加工歪フリーに仕上げられている前記ウェーハ１の表面を、所定の平坦度を有する平板上に強力に吸着し、ダイヤモンド砥石を取り付けた平面研削盤で前記ウェーハ１の裏面を高平坦度に研削する。この研削加工によって、ウェーハ１の裏面には機械的歪層２が付与される。この状態で、図１（ｅ）に示すようにＣＶＤ装置を用いてポリシリコン層３を形成すると、平面研削による機械的歪層２とポリシリコン層３の形成による歪層とが前記ウェーハ１の裏面に積層して付与される。その後、図１（ｆ）でウェーハ１の表面がヘイズフリーの鏡面となるように超低取り代の鏡面研磨加工を施す。超低取り代の鏡面研磨は、ウェーハ１の裏面を高平坦度に研削したことによって可能となる。最後にこのウェーハを洗浄する。
【０００９】
図２は、本発明による単結晶シリコンウェーハ製造方法の一実験例として製造したシリコンウェーハ（ＣＭＯＳ熱処理前）の裏面近傍の断面について、透過型電子顕微鏡で観察した結果を示す図である。前記実験例として６インチのＦＺウェーハを用い、前記製造工程に従ってラッピング、エッチングを施した後、＃２０００のダイヤモンド砥石で平面研削を行い、図２に示すように機械的歪層２を付与した。このウェーハに６５０°Ｃでモノシランガスによる減圧ＣＶＤを行い、膜厚約１μｍのポリシリコン層３を形成した後、ウェーハ表面を鏡面研磨した。このような処理を施したＦＺウェーハの表面を１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 のＦｅにより故意汚染し、１０００°Ｃ、１時間の拡散熱処理を施した上、ＳＰＶ法によりＦｅ濃度測定を行った。その結果は表１に示す通りで、本実験例のウェーハにはダイヤモンド砥石を用いた平面研削による機械的歪とポリシリコンの被覆による歪とのダブルゲッタリングサイトが形成されているため、ゲッタリング効果が大きく、従来の技術によるＥＧウェーハに比べてバルクのＦｅ濃度が低い。また、このウェーハはゲッタリング効果の持続期間が長い。
【００１０】
【表１】
2004312033.tif 000003
【００１１】
表２は、８インチのＣＺウェーハを用い、従来の方法でＥＧ処理を施した場合と本実験例とについて、鏡面研磨後のＴＴＶを比較した表である。ただし、本実験例によるウェーハに関してはＣＭＯＳ熱処理後の測定値である。ＴＴＶの平均値、バラツキ、最大値とも従来の１／３前後に低減していることが分かる。また表３は、本実験例によるウェーハの発塵性について、エッチドウェーハ、従来のＥＧウェーハと比較した表である。この表は、粒径０．２μｍ以上のパーティクル数について、ウェーハの最終洗浄後に行った第１回目の測定結果と、ＳＣ−１洗浄液（ＮＨ4 ＯＨ＋Ｈ2 Ｏ2 ）による洗浄後に行った第２回目の測定結果との差を示している。本実験例によるウェーハは、機械的歪をもっているにもかかわらず発塵性は従来のＥＧウェーハと変わらない。
【００１２】
【表２】
2004312033.tif 000004
【００１３】
【表３】
2004312033.tif 000005
【００１４】
本実施例では、エッチング済みのシリコンウェーハの裏面に平面研削とポリシリコンのコーティングとを施したが、応用例として、ウェーハの裏面に平面研削のみによってゲッタリングサイトを形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ＥＧ層を有する単結晶シリコンウェーハの製造工程の説明図である。
【図２】ＥＧ層を有する単結晶シリコンウェーハの裏面近傍の断面について、透過型電子顕微鏡で観察した結果を示す図である。
【図３】ポリシリコンによるＥＧ層を有する単結晶シリコンウェーハの、従来の製造工程の説明図である。  以上説明したように本発明は、エッチドウェーハに高平坦度の平面研削を施してウェーハの裏面に機械的歪層を形成するとともに平坦度を向上させた後、ポリシリコン層を形成するものである。これにより、ＥＧ層として前記機械的歪層とポリシリコンによる歪層とがダブルゲッタリングサイトの形で形成されるので、従来よりもゲッタリング効果が高くなるとともに、ゲッタリング効果の持続性が向上する。これと同時に、前記平面研削によりウェーハの平坦度が改善されるので、鏡面研磨後のウェーハの高平坦度化を実現することができる。更にこのウェーハは、裏面に機械的歪層を有しているにもかかわらず平面研削した面をポリシリコンでカバーする効果もあるため、パーティクルの発生が少ないという利点がある。
【符号の説明】
【００１６】
１  ウェーハ
２  機械的歪層
３  ポリシリコン層
【図１】
2004312033.tif 000006
【図２】
2004312033.tif 000007
【図３】
2004312033.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月7日(2004.7.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング済みの単結晶シリコンウェーハの裏面に平面研削をすることで、機械的歪層を付与し、当該機械的歪層を付与した状態でこの裏面にポリシリコン層を形成し、その後、ウェーハの表面が鏡面となるように鏡面研磨加工を施すこと
を特徴とする単結晶シリコンウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記鏡面研磨加工が超低取り代であること
を特徴とする請求項１記載の単結晶シリコンウェーハの製造方法。
【請求項３】
エッチング済みのウェーハの裏面に平面研削がされることで、ウェーハの裏面に機械的歪層が付与されており、ポリシリコンの被膜による歪層が備えられており、その後にウェーハの表面に鏡面研磨が施されて、ウェーハの表面が鏡面となっていること
を特徴とする単結晶シリコンウェーハ。