(57)【要約】      （修正有）【課題】わずかな粗面性及びわずかな金属濃度を有するシリコン表面が生じ、同時にウェハの形状寸法は著しく悪化しない、シリコンウェハの改善されたエッチング方法を提供する。【解決手段】フッ化水素と、半導体ウェハの表面を酸化する少なくとも１種の酸化剤とを含有するガス状媒体を、シリコンウェハの表面に４０ｍｍ／ｓ〜３００ｍ／ｓの範囲内の相対速度で、さらに有利にはリコンウェハの表面に４０°〜９０°の範囲内の角度で流し当てることにより半導体ウェハを処理する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ化水素と、半導体ウェハの表面を酸化する少なくとも１種の酸化剤とを含有するガス状媒体で、半導体ウェハを処理する方法において、前記ガス状媒体を半導体ウェハの表面に４０ｍｍ／ｓ〜３００ｍ／ｓの範囲内の相対速度で流し当てることを特徴とする、半導体ウェハの処理方法。
【請求項２】
半導体ウェハが単結晶シリコンウェハであることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
酸化剤がオゾンであることを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
相対速度が１ｍ／ｓ〜１００ｍ／ｓの範囲内であることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
ガス状媒体を、半導体ウェハの表面に４０゜〜９０゜の範囲内の角度で流し当てることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
角度が７５゜〜９０゜の範囲内にあることを特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項７】
このガス状媒体を半導体ウェハの表面に、前記表面に対して平行に配置されたガス分配プレートを介して供給し、前記ガス分配プレートは複数のガス排出開口部を有することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
半導体ウェハとガス分配プレートとは相対運動することを特徴とする、請求項７記載の方法。
【請求項９】
ガス状媒体を半導体ウェハの表面にスリット状のガスノズルを介して供給し、ガスノズルの長さは少なくとも半導体ウェハの直径に一致し、かつスリット状のガスノズルは処理の間に少なくとも１回、半導体ウェハの全表面にわたり動くか又は半導体ウェハは少なくとも１回スリット状のガスノズルの前を通過することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
ガス状媒体を半導体ウェハの表面に、点状のガスノズルの櫛状の装置を介して供給し、前記櫛状の装置の長さは少なくとも半導体ウェハの直径に一致し、かつ前記の櫛状の装置は処理の間に少なくとも１回、半導体ウェハの全表面にわたり動くか又は半導体ウェハが少なくとも１回櫛状の装置の前を通過することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
Chapman Surface Profiler MP 2000を用いて測定して、７０ｎｍより低いＲＭＳ粗面性を有し、かつPoly-UTPにより測定して、鉄、銅、ニッケル、クロム、亜鉛及びカルシウムのそれぞれの金属について１．０×１０１０ａｔ／ｃｍ２より低い金属濃度を有する半導体ウェハ。
【請求項１２】
単結晶シリコンからなることを特徴とする、請求項１１記載の半導体ウェハ。
【請求項１３】
２０ｎｍ以下の層厚、０．２ｎｍ以下のＲＭＳ粗面性、及びPoly-UTPにより測定して、鉄、銅、ニッケル、クロム、亜鉛及びカルシウムのそれぞれの金属について１．０×１０１０ａｔ／ｃｍ２よりも低い金属濃度を有するシリコン層を備えたＳＯＩウェハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハを、フッ化水素及び酸化剤を含有するガス状媒体で処理する方法、並びに前記媒体で処理された、低い粗面性及び低い金属濃度を有する半導体ウェハに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電子工学デバイスの製造において使用される半導体ウェハ、特にシリコンウェハの製造の範囲内で、一連の機械加工工程が実施される。単結晶からシリコンウェハを分離した後、このシリコンウェハは例えばラッピング及び／又は研削され、要求に応じた表面状態が得られる。この表面を更に平滑にしかつ機械加工工程により損傷された結晶領域（いわゆるダメージ）を取り去るために、シリコンウェハは通常ではエッチングプロセスにかけられる。この場合、前記シリコンウェハは、一般に液状媒体中に浸漬されるか又は周囲に液状媒体が流される。
【０００３】
酸性媒体中でエッチングによる除去を達成するために、前記シリコンはまず酸化しなければならない。前記シリコンが酸化された形で存在する場合にだけ、酸化ケイ素、一般に二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）はフッ酸（ＨＦ）により溶かし剥がすことができる。この酸化は、多様な化学薬品、例えば過塩素酸（ＨＣｌＯ４）、二クロム酸カリウム（Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７）又は過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ４）により行うことができる。平滑でかつ光沢のある表面を達成するために、もちろんたいていは高濃度の硝酸（ＨＮＯ３）が使用される。この生成された酸化物は常にフッ酸を用いて除去される、それというのもフッ酸だけがＳｉＯ２を溶解することができるためである。
【０００４】
硝酸及びフッ酸を含有する液状エッチング媒体を用いてシリコンをエッチングする場合に次のような反応が行われる：
【０００５】
【化１】
2007051051.tif 000002
【０００６】
しばしばエッチング媒体に、更に酸、例えばリン酸又は酢酸を混合し、エッチング媒体の粘度を調節し、それにより生じるシリコン表面の特性を変更する。同様にエッチング媒体に部分的に界面活性剤が添加される。
【０００７】
調節すべきエッチング除去は、多様な基準に依存する。一般に、エッチング除去は、先行する機械加工工程の際に損傷した結晶格子の範囲内が除去される程度に行われる。同時に、できる限りわずかな粗面性の値及びできる限り高い反射値が達成され、一般に後続するポリシング工程において材料除去をわずかに保つことができる。エッチング除去を十分高く選択した場合に、極めて平滑でかつ光沢の表面を達成することができる。
【０００８】
液状媒体中でエッチング除去が増大すると共に、予めラッピング又は研削により設定されたシリコンウェハの形状寸法は次第に著しく変動し、引き続くポリシングプロセスの際に問題が生じるという欠点がある。ポリシングの前に問題の原因となる幾何学的欠陥は場合によりもはやポリシングによって補正できない。
【０００９】
ポリシングの前にできる限り良好な幾何学的値を達成するために、液体エッチング媒体を用いる従来の方法の場合に、エッチング除去を、たいていは機械加工工程により引き起こされたダメージだけを除去する用に選択する。このためには、選択された機械プロセスに依存して、ウェハ面当たり１０〜１５μｍのエッチング除去で十分である。この場合に達成可能な、半導体ウェハの粗面性及び反射能についての値は、しかしながら後続するポリシング工程を必然的に不可欠にしている。このポリシング工程によって、再び、半導体ウェハの表面上の及び表面近傍の領域の金属濃度が高められてしまう。
【００１０】
この除去ポリシング工程はｐＨ＞７で、有利にｐＨ１０〜１１の範囲内で行われる。この条件下で、シリコン表面上では主にＳｉ−Ｈ結合が生じ、この表面は電子富有を特徴とする。カチオンは、見かけ上負に帯電した表面により引き付けられるため、正に帯電した金属イオンは周囲環境からクーロンの法則に従ってシリコン表面へ移行し、その化学的電位に応じてシリコン表面と反応する。貴金属は電気化学列に従ってシリコン−金属−結合を生じることができる。イオンサイズに基づき大きなエネルギー消費なしにシリコン格子の通路を通過して移行できる金属は、伝導帯に電子を放出し、かつ室温で既に妨害されることなくシリコンウェハの内部（バルク）に拡散する。前記金属は空のシリコン格子位置に前記金属にとってエネルギー的に理想的な配位構造を見つけ出すか又は前記金属にとって最適な反応パートナーを見つけ出し、シリコン格子内へほぼ定量的に入り込む。銅イオン（Ｃｕ＋、Ｃｕ２＋）にとって前記された条件はほぼ理想的である。そのわずかなイオンサイズに基づき、シリコン格子の通路は抵抗にはならない。ドーパントのホウ素（Ｂ）は理想的な反応パートナーであり、Ｃｕ−Ｂ−複合体を形成する。シリコン格子位置のピラミッド状の配位環境は、銅化合物中の銅格子位置と同等である。
【００１１】
US5423944及びUS2004/0020513A1では、エッチング媒体と酸化剤とをガス状の形で加工室中に、もちろん水蒸気との共沸混合物として導入するエッチング法が記載されている。この方法は、極めて薄い液膜を半導体ウェハの表面上に構築することを目指している。この除去特性は、従って液体中でのエッチング除去と同等である。この半導体ウェハは更にエッチングプロセスの後に乾燥しなければならない。前記刊行物中に記載された方法の、従来の液体で満たされたエッチング浴中でのエッチングと比べた利点は、エッチングプロセス中での除去特性に関する対流の影響の抑制の点にある。
【００１２】
他の気相エッチング法はUS3518132に記載されている。ここでは、フッ化水素（ＨＦ）及び一酸化窒素（ＮＯ）又は一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）を含有するガス状媒体が使用される。この場合、シリコン表面に配位した材料からなる層が形成され、前記表面は更なるプロセス工程で液状のアルカリ性エッチング媒体、例えば苛性ソーダ液により除去しなければならない。この方法の本質的な欠点は、２つのプロセス工程が必要なことである、それというのもアルカリ性エッチング媒体中での半導体ウェハの処理の際に表面の粗面性が更に増大するためである。従って、この方法を用いて半導体ウェハのダメージは除去されるが、平滑化効果は得られない。
【特許文献１】US5423944
【特許文献２】US2004/0020513A1
【特許文献３】US3518132
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、本発明の課題は、わずかな粗面性及びわずかな金属濃度を有するシリコン表面が生じ、同時にウェハの形状寸法は著しく悪化しない、シリコンウェハの改善されたエッチング方法を提供することであった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題は、フッ化水素と、半導体ウェハの表面を酸化する少なくとも１種の酸化剤とを含有するガス状媒体で、半導体ウェハを処理する方法において、前記ガス状媒体を半導体ウェハの表面に４０ｍｍ／ｓ〜３００ｍ／ｓの範囲内の相対速度で流し当てることを特徴とする半導体ウェハの処理方法により解決される。
【００１５】
本発明の場合に、半導体ウェハの表面は、少なくともフッ化水素（ＨＦ）と、半導体材料を酸化する少なくとも１種のガス、有利にオゾンとを定義するガス状媒体が供給される。本発明に導く調査は、ガス状の媒体は流動なしでは著しいエッチング除去及び平滑化を引き起こすことができないことが示された。本発明による方法の成果にとって決定的なのは、従って、ガス状媒体と半導体ウェハとの間の相対速度が４０ｍｍ／ｓ〜３００ｍ／ｓの範囲内、有利に１ｍ／ｓ〜１００ｍ／ｓの範囲内にあることである。更に、ガス状媒体は、有利に４０°〜９０°の範囲内の角度で、特に有利に７５°〜９０°の範囲内の角度で表面に供給される。このエッチング率は、ガス状媒体の流れが、半導体ウェハの表面に対して直角で、つまり９０°の角度である場合に最大であり、従って特に有利である。有利にガス状媒体の流動パラメータ及び組成は、処理すべき表面に液膜が沈着しないように選択される。
【００１６】
有利に、ガス状媒体の流動速度は、加工室の寸法形状に依存して、非層流が半導体ウェハの表面に沿って生じるように選択される。ガス状媒体の所定の体積流量で、ガス状媒体の流れがほぼ直角、つまり半導体ウェハの表面に対して９０°の角度である場合に、エッチング率は最大である。このエッチング率は、従って、体積流量、流れ当たる角度、フッ化水素対酸化剤の混合比、反応が行われる温度によって影響を及ぼされる。有利に、この方法は、室温でかつ１：１〜４：１の範囲内でフッ化水素対酸化剤のモル混合比で実施される。
【００１７】
前記媒体のガス状の状態に基づき、処理すべき半導体ウェハと媒体との間の極めて高い相対流動速度を達成することができ、この流動速度は、液体エッチング媒体を使用する際の流動速度をはるかに上回る。液体エッチング媒体を使用する場合の典型的な流動速度は、５ｍｍ／ｓ〜４０ｍｍ／ｓである。気相中でエッチングする場合に、障害なく５００ｍｍ／ｓ以上に達することができる。本発明の場合のこの高い流動速度により、まずウェハ表面の高い領域（つまり突出部）は除去され、一方で深い領域（谷部）はガス状の媒体によって全く攻撃されないか又はわずかに攻撃されるだけである。それにより、本発明による方法を用いて、極めてわずかなエッチング除去の場合でも既に、Chapman Surface Profiler MP 2000を用いて測定してＲＭＳ粗面性が７０ｎｍよりも低い極めて平滑な表面が作成される。極めてわずかなエッチング除去により、半導体ウェハの寸法形状は実際に変化せず、つまり先行する平坦化工程、例えばラッピング又は研削より設定された寸法形状が維持される。
【００１８】
有利に、本発明による方法の適用後に半導体ウェハの除去ポリシングは行われない。このポリシングは、一般に多工程法であり、その際、個々の部分工程は多様な目標設定に基づいている。個々のポリシング工程は、最後の工程を除いて、除去ポリシング（stock removal polishing）の概念にまとめられ、その際、全体で２μｍより多くの材料が除去される。この除去ポリシングは、定性的特徴の寸法形状、ナノトポグラフィー及び無欠陥性を達成するため並びにポリシングされていない表面の粗面性をポリシングで除くために必要である。後者のポリシング工程は、いわゆる鏡面研磨（mirror polishing）であり、ＣＭＰポリシングとも言われる。この工程は「ヘイズの無いこと」及び最低の粗面性の値を保証する。この材料除去は、０．５μｍよりも低い。相対的に短いプロセス工程である。本発明による方法に引き続いて除去ポリシングは行われない、それというのも本発明による方法により既に極めて平滑な表面が得られているためである。除去ポリシングを行わないことにより、半導体ウェハの表面は新たに金属で汚染されない結果となる、それというのも、この鏡面研磨の間の半導体ウェハの表面へのポリシングゾルの作用時間は極めて短いためである。従って、本発明による方法を用いて、Poly-UTPにより測定して、それぞれの金属の鉄、銅、ニッケル、クロム、亜鉛及びカルシウムに対して１．０×１０１０ａｔ／ｃｍ２より低い金属濃度を達成することができる。
【００１９】
この理由から、本発明は、Chapman Surface Profiler MP 2000を用いて測定して、７０ｎｍより低いＲＭＳ粗面性を有し、かつPoly-UTPにより測定して、鉄、銅、ニッケル、クロム、亜鉛及びカルシウムのそれぞれの金属について１．０×１０１０ａｔ／ｃｍ２より低い金属濃度を有する半導体ウェハにも関する。
【００２０】
このPoly-UTP法は、当業者に公知のかつこの分野において認められている方法であり、バルク金属も表面金属も同時に検出できる。検索速度は非常に早い。この方法は、特に迅速に拡散する元素、例えば銅及びニッケルの検出のために特に適している。分析すべきシリコンウェハの両面に、石英管反応器中で、約１μｍの厚さの多結晶シリコンを堆積させる。それにより、意図的にストレス領域、いわゆるダメージが作成される。更なる熱処理の経過において、全ての金属がそのバルク中の位置からほとんど定量的にエネルギー的に活性化されたダメージ区域に移行する。冷却後に、この多結晶シリコン層は湿式化学的に除去エッチングされる。その後でエッチング溶液中に存在する金属イオンをＩＣＰ−ＭＳにより測定する。それぞれ個々の金属の総量は、原子／平方センチメートル（ａｔ／ｃｍ２）の単位で表される。
【００２１】
本発明による方法は、ＳＯＩウェハに関しても適用できる。例えば層移設法（Schichttransfer-Verfahren）により製造されたＳＯＩウェハは、分離工程の後に原則として１００ｎｍより高いＲＭＳ粗面性を有する。この粗面性は、ラッピングされた半導体ウェハの粗面性と比較して、既に比較的わずかである。
【００２２】
比較的わずかな初期粗面性に基づき、本発明による方法を用いて短い処理時間の後でも既に０．２ｎｍ以下（ＡＦＭ１０×１０μｍ２で測定して）の最終粗面性を達成できる。更に、Poly-UTPにより測定して、鉄、銅、ニッケル、クロム、亜鉛及びカルシウムのそれぞれの金属について１．０×１０１０ａｔ／ｃｍ２より低い金属濃度を達成することができる。
【００２３】
本発明は、従って、２０ｎｍ以下の層厚、０．２ｎｍ以下のＲＭＳ粗面性及びPoly-UTPにより測定して、鉄、銅、ニッケル、クロム、亜鉛及びカルシウムのそれぞれの金属について１．０×１０１０ａｔ／ｃｍ２よりも低い金属濃度を有するシリコン層を備えたＳＯＩウェハにも関する。このＲＭＳ粗面性は、ＡＦＭ（atomic force microscopy）で、１０×１０μｍ２で測定される。
【００２４】
本発明の範囲内で、半導体ウェハの表面に対してガス状媒体を供給するための多様な実現方法を選択できる。例えば、ガス状媒体が流出するガスノズルで半導体ウェハの全面を走査することにより、半導体ウェハの全面を処理することができる。処理すべき表面とガスノズルとの間隔は、この場合、有利に０．１ｍｍ〜２５ｍｍの範囲内で選択される。
【００２５】
本発明の有利な実施態様の場合には、わずかな距離で存在するガス分配プレートで全表面を覆うことにより均質な全面の処理が達成される。このガス分配プレートは、有利に０．２ｍｍ〜５０ｍｍの距離で、特に有利に２ｍｍ〜１５ｍｍの距離でシリコン表面をカバーするように存在する。このガス分配プレートは、適当なガス排出開口部を有し、この開口部を通して流動速度、体積流量及び流れ当たる角度が決定される。このガス排出開口部は、有利に０．０５ｍｍ〜４ｍｍ、特に有利に０．１ｍｍ〜２ｍｍの直径を有する。
【００２６】
エッチングプロセスの間に、半導体ウェハとガス分配プレートとの間で相対運動を考慮することも可能である。この場合、半導体ウェハ又はガス分配プレートを所定の速度で回転させることも可能である。半導体ウェハ又はガス分配プレートをそれぞれ所定の速度で同一方向又は反対方向で回転させることも可能である。半導体ウェハとガス分配プレートとの回転軸の相対する振動運動も考慮できる。
【００２７】
半導体ウェハの均一な全面の処理は、本発明の更なる有利な実施態様によって、長さが少なくとも処理すべき半導体ウェハの直径に相当するスリット状のガスノズルを用いても達成できる。スリット状のガスノズルの代わりに、点状のガスノズルの櫛状の装置を使用することもでき、その際、櫛状のガスノズルの長さは、少なくとも処理すべき半導体ウェハの直径に相当する。この全面の処理は、この実施態様の場合に、スリット状のガスノズル又は櫛状ガスノズルが、半導体ウェハの全表面上を少なくとも１回動くか、又は半導体ウェハがスリット状のガスノズル又は櫛状のガスノズルの前を通過することにより達成される。この場合でも、１つもしくは複数のガス排出開口部の距離は０．２〜５０ｍｍ、特に有利に２〜１５ｍｍである。櫛状のガスノズルの場合には、このガス排出開口部は、有利に０．０５ｍｍ〜４ｍｍ、特に有利に０．１ｍｍ〜２ｍｍの直径を有する。
【００２８】
本発明の処理は閉鎖された加工室中で実施するのが有利である。
【００２９】
このガス状媒体は、本発明によるフッ化水素と少なくとも１種の酸化剤とを含有する。この酸化剤は、半導体材料を酸化できなければならない。シリコン表面を酸化させる場合に、例えば酸化ケイ素、有利に二酸化ケイ素が生じる。これらは再びフッ化水素によって化学的に攻撃され、その際、反応生成物としてヘキサフルオロケイ酸（Ｈ２ＳｉＦ６）、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ４）及び水が生じ、これらはガス状媒体の流動によって搬出される。このガス状媒体は、流動条件及び除去率に影響を及ぼす目的で、更に他の成分、例えば不活性キャリアガス、例えば窒素又はアルゴンを含有することができる。
【００３０】
二酸化窒素、オゾン及び塩素のグループから選択される少なくとも１種の酸化剤を使用するのが有利である。純粋な塩素を使用する場合、シリコン表面を酸化させるために水蒸気の添加が必要である。二酸化窒素及び塩素並びにオゾン及び塩素からなる混合物を使用する場合に、この塩素の添加は、フッ化水素と二酸化ケイ素との反応において放出される水をシリコン表面の更なる酸化のために使用しかつ反応において放出される水の凝縮を低い流動速度及び低い温度の場合でも抑制するために用いられる。オゾンの使用は、その高い酸化力、問題のない反応生成物及び半導体工業において汎用されているオゾン発生装置による簡単な製造のために特に有利である。
【００３１】
ガス状媒体の製造のために、これらの成分は所望の量比で混合することができる。一般に、フッ化水素対酸化剤の割合は１：１〜４：１の範囲内で選択される。ガス状媒体は、個々の成分を加工室に直接供給することによって、又は前方に配置された混合機中に供給することによって、又はガス状の酸化剤を適当な濃度のフッ化水素の液状の水溶液を通過させて導入することによって供給することができる。これは、例えばいわゆる洗浄びん又は同等の装置中で行うことができる。ガス状の酸化剤を、水溶液を通過させて導入する場合に、水とフッ化水素との濃度が高められるため、必要なガス状媒体が生じる。
【００３２】
同じ方法パラメータ及びフッ化水素対酸化剤の一定の割合の場合に、温度の上昇並びに濃度の上昇が反応を促進する作用を示す。
【００３３】
一般に、本発明による方法は半導体ウェハの前面の処理のために使用される。（この前面は、半導体ウェハの電子工学デバイスの作成を予定している面として定義される。）この方法は、しかしながら背面に使用することもできる。この方法は前面と背面とに順番に又は同時に適用することもできる。
【００３４】
本発明による方法は、気相−エッチング法として、半導体ウェハの製造プロセスにおいて有利に次の位置で使用することができる：
スライシング−エッジラウンディング−研削（１段階又は多段階）−液体中でのエッチング−エッジポリシング−気相中での本発明によるエッチング−除去ポリシング（片面又は両面）−鏡面研磨（ＣＭＰ）の一連の製造工程。この場合、このエッチングは気相中で半導体ウェハの粗面性の低減のために用いられ、それにより必要なポリシングによる除去を低減することができる。ウェハ表面及びウェハエッジの多段階の研削プロセスが使用される場合には、不純物及び結晶構造の表面障害を除去するために必要なエッチング除去を低減でき、エッチング液中での従来のエッチングは気相中でのエッチングのため行わず、研削プロセスにより優勢となる半導体ウェハの平坦度に相応して有利な影響を有する。
【００３５】
スライシング−エッジラウンディング−研削（１段階又は多段階）−液体中でのエッチング−エッジポリシング−気相中での本発明によるエッチング−除去ポリシング（片面又は両面）−ポリシング及びエピタキシャル被覆されたウェハ並びにアニールウェハのためのＣＭＰの一連の製造工程も可能である。
【００３６】
スライシング−エッジラウンディング−研削（１段階又は多段階）−液体中でのエッチング−気相中での本発明によるエッチング−エッジポリシング−除去ポリシングの一連の製造工程も可能である。
【００３７】
同様に、スライシング−エッジラウンディング−研削（多段階）−気相中での本発明によるエッチング−除去ポリシング（片面又は両面）−ＣＭＰの一連の製造工程も考えられる。
【００３８】
更に、スライシング−エッジラウンディング−研削（多段階）−気相中での本発明によるエッチング−ＣＭＰの一連の製造工程も可能である。この一連の製造工程は有利である、それというのもこの方法により製造された半導体ウェハは除去ポリシングを行わないために、明らかに減少された金属濃度を示すためである。本発明による気相エッチング法及びＣＭＰは、極めてわずかな粗面性を達成するのに十分である。
【００３９】
しかしながら、スライシング−エッジラウンディング−研削（１段階又は多段階）−液体中でのエッチング−除去ポリシング（片面及び両面）−気相中での本発明によるエッチング−ＣＭＰの一連の製造工程も考えられる。
【００４０】
更に、スライシング−エッジラウンディング−研削（１段階又は多段階）−液体中でのエッチング−除去ポリシング（片面及び両面）−ＣＭＰ−気相中での本発明によるエッチングの一連の製造工程も可能である。
【００４１】
前記の一連の製造工程において、もちろん他の工程、例えば洗浄工程、レーザーマーキング等を適当な場所に補うこともできる。
【００４２】
本発明による方法は、流動速度、体積流量、流れ当たる角度、フッ化水素と酸化剤との混合比並びに温度の適当な選択によりわずかな除去率を実現できる方法のため、及び従来の液体エッチング法と比較してはるかに強い平坦化効果のため、特にＳＯＩ（絶縁体上のシリコン）ウェハの後の活性のシリコン層の平坦化及び薄層化のためにも適している。
【００４３】
半導体ウェハがＳＯＩウェハである場合に、本発明による方法は、半導体層（例えばシリコン層）をハンドルウェハに移設した後に、この半導体層の平滑化のために使用される。この一連の製造工程は、例えば次の工程を有する：ドナーウェハとハンドルウェハとの接合−予め定義された分離層に沿ったドナーウェハの分離−気相中での本発明によるエッチングによる平滑化。気相中での本発明によるエッチングは同時に、移設された半導体層の厚さを減少させるためにも使用できる。本発明による方法は、ＳＩＭＯＸ法により製造されたＳＯＩウェハにも適用可能である。この場合も、半導体層の平滑化及び場合による薄層化のために使用できる。
【００４４】
ガス状媒体を用いた本発明による処理の終わりに、半導体ウェハの表面を後続するプロセス工程のためにコンディショニングすることができる。これは、有利に本発明による処理に引き続き直接、半導体ウェハを加工室から取り出さずに行われる。均一な親水性表面を調節するために、処理の終わりにまずフッ化水素の供給を停止し、数秒間後に酸化剤の供給も停止する。均一な疎水性シリコン表面が所望の場合には、まず酸化剤の供給を、次いで数秒後にフッ化水素の供給を停止する。
【実施例】
【００４５】
次に、本発明による方法の利点を、実施例及び比較例を用いて説明する。
【００４６】
単結晶シリコンウェハを、単結晶から分離後に洗浄し、ＦＯ１２００でラッピングし、もう１回洗浄した。このラッピングされた表面は、Ｒａ＝０．２５μｍの粗面性を有していた。このシリコンウェハから、複数の同じ大きさの約１ｃｍ×３ｃｍのサイズのシリコン片を製造した。
【００４７】
同様に製造された２番目の対照ウェハについて、鉄、銅、ニッケル、クロム、亜鉛及びカルシウムの金属の濃度をPoly-UTPにより決定した。この金属濃度は、前記したそれぞれ個々の金属について１．０×１０１２ａｔ／ｃｍ２よりも高い値を示した。
【００４８】
記載されたシリコン片を、引き続き気相エッチングにかけ、その際、ガス状エッチング媒体といて、酸素、オゾン、フッ化水素及び水蒸気からなる混合物を使用した。このガス状エッチング媒体は次のように製造された：
オゾン発生器に、ガスボンベから酸素（９９．９９９％）を供給した。この発生器の出力を、このオゾン発生器から出るガス流が０．１２５ｇオゾン／ｌの濃度を有するように選択した。このガス流は、室温（Ｔ＝２２℃）で、フッ酸（質量２５％）を充填した洗浄びんを通過させて供給した。こうして製造されたガス状エッチング媒体を、テフロンホースを通して水平に置かれたＰＦＡ管（長さ８０ｃｍ、直径＝５ｃｍ）中に通し、この供給及び排出の両方は三方コック弁によって遮断可能にした。
【００４９】
比較例１：
上記のように製造されたシリコン片を、水平に置かれたＰＦＡ管中に水平に置いた。水流ポンプを用いて反応室を排気した。引き続き、上記のガス状エッチング媒体を、常圧に達するまで反応管中へ供給した。この反応管を、次いで手動弁で閉じた。室温でシリコン片を５分間エッチング媒体にさらした。取り出されたこの試料は、視覚的にも測定的にも粗面性の変化は示されなかった。金属濃度は、Poly-UTPによって、鉄、銅、ニッケル、クロム、亜鉛及びカルシウムについて１．０×１０１２ａｔ／ｃｍ２より大きかった。
【００５０】
比較例２：
比較例１に記載したのと同様であるが、連続して５回、反応管を排気し、前記したガス状媒体を充填し、シリコン片をそれぞれ５分間室温で、静止するエッチング媒体にさらした。５回目のサイクル後に取り出されたシリコン片は、視覚的にも測定的にも粗面性の変化は示されなかった。処理後の金属濃度は、Poly-UTPにより、鉄、銅、ニッケル、クロム、亜鉛及びカルシウムについて、４×１０１１ａｔ／ｃｍ２〜６×１０１１ａｔ／ｃｍ２の範囲内にあった。
【００５１】
比較例３：
比較例２に記載したのと同様であるが、サイクルを１０回連続して実施した。
【００５２】
比較例４：
比較例２に記載したのと同様であるが、サイクルを１５回連続して実施した。
【００５３】
比較例３及び４の結果は、比較例２と同様であった。このシリコン片は視覚的にも、測定的にも粗面性の変化は示さなかった。金属濃度は、Poly-UTPにより、鉄、銅、ニッケル、クロム、亜鉛及びカルシウムについて、４×１０１１ａｔ／ｃｍ２〜６×１０１１ａｔ／ｃｍ２の範囲内で一定であった。
【００５４】
実施例１：
上記のように製造されたシリコン片を、水平に置いたＰＦＡ管中で４５°の角度に傾けて置いた。引き続き、供給及び排出用の手動弁を開放した。５０ｍｍ／ｓの速度で、上記のガス状エッチング媒体を、前記反応管を通過するように流した。３０分の反応時間の後に、ガス流が最初に当たり、４５゜の角度で平行して傾斜平面を上方に向かって流動し始めるシリコン片の下端で、明らかな平滑化効果が視覚的に認識でき、この平滑化効果はシリコン面に沿って急速に弱まり、約１．５ｃｍの後で完全に消失した。
【００５５】
実施例２：
ＰＦＡ管中で、上記のように製造したシリコン片の一つを垂直に立てた。この管の内部で、薄いホース中のガス流をシリコン片に近づけた。排出開口部は直径２ｍｍに狭めた。シリコン片の表面に対する排出開口部の距離は約５ｍｍであった。この反応を室温（Ｔ＝２２℃）で実施し、反応時間は５分であった。計算された流動速度は、２１．３ｍ／ｓであった。反応時間の完了後に、約５ｍｍの直径の著しく光沢性の環が視覚的に認識できた。前記環の中央部では１．７６μｍの材料の除去が測定された。前記環の中央部でのＲＭＳ粗面性は４０ｎｍであった。Poly-UTP法により測定して、金属濃度は、Poly-UTPにより測定して、鉄、銅、ニッケル、クロム、亜鉛及びカルシウムのそれぞれの金属について１．０×１０１０ａｔ／ｃｍ２より低かった。