(57)【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いドーピング物質濃度を有するドーピング物質フィルムを配置し、また、前記シリコンウェーハの他方の面に低いドーピング物質濃度を有する中性フィルムを配置し、続いて拡散工程を行うことで、前記一方の面に高濃度でドープされた層を形成するとともに、前記他方の面に低濃度でドープされた層を形成し、その後、前記低濃度でドープされた層を除去することを特徴とする、シリコンウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記拡散工程の際、多数の前記シリコンウェーハを前記ドーピング物質フィルムおよび前記中性フィルムと共に１つの積層体として配置する、請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記シリコンウェーハをワイヤソー切断機によってシリコン単結晶から切出し、それ以上のシリコン剥離を行わずにさらに前記拡散工程で処理をする、請求項１または２記載の製造方法。
【請求項４】
前記除去はラッピングおよびポリシングにより行う、請求項１から３までのいずれか１項記載の製造方法。
【請求項５】
前記シリコンウェーハが前記拡散工程前に実質的に均一な、低濃度の第１の導電型のドーピング物質を有し、前記ドーピング物質フィルムが前記第１の導電型のためのドーピング物質を有する、請求項１から４までのいずれか１項記載の製造方法。
【請求項６】
前記中性フィルムが、第２の導電型の低濃度のドーピング物質を有する、請求項１から５までのいずれか１項記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェーハの一方の面に高いドーピング物質濃度を有するドーピング物質フィルムを施与し、続く拡散工程で処理するシリコンウェーハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヨーロッパ特許第３５０５３１号明細書からすでに、シリコンウェーハ上にドーピング物質フィルムを施与し、続いて拡散工程で大量のドーピング物質をシリコンウェーハ内に導入するかかるシリコンウェーハの製造方法は公知である。該方法は同時に、シリコンウェーハの両方の面に適用できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、前記形式のシリコンウェーハの製造方法をさらに改良することであった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、本発明により、冒頭に記載した形式の方法において、拡散工程において、シリコンウェーハの他方の面に、低いドーピング物質濃度を有するにすぎない中性フィルムを施与しておくことにより解決される。
【０００５】
従来の技術に対して、請求項１の特徴を有する本発明の方法は、シリコンウェーハの一方の面の上にはわずかなドーピング物質が導入されるにすぎないという利点を有する。従って、そうして生じた拡散ゾーンは、低濃度のドーピングおよびわずかな浸入深さを有するにすぎない。そのため、この層はさらなる処理工程において特に容易に剥離することができる。それにより、シリコン材料の多大な損失が生じない。
【０００６】
請求項２以降で挙げられている手段によって、請求項１に基づく方法のさらに有利な発展および改善が可能である。多数のシリコンウェーハを積層体に配置することによって、ドーピングフィルムおよび中性フィルムのわずかな消費で、多数のシリコンウェーハを同時に加工することができる。シリコン単結晶からのワイヤソー切断機を使用してのシリコンウェーハの切出しによって、シリコンウェーハは、フィルム拡散に非常に適する表面を有する。こうしてシリコンの材料の消費を減少させ、必要な後加工工程の数を減らすことができる。中性フィルムに面したシリコンウェーハの表面の後処理は、ラッピングおよびポリシングによって特に容易に達成できる。この加工方法には、わずかな材料消費が結び付いているにすぎない。
【０００７】
【実施例】
次に図面に示した実施例につき、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
図１には、シリコン単結晶１０が示されており、該シリコン単結晶からワイヤソー切断機１１で個々のシリコンウェーハを切出す。ワイヤソー切断機１１は、高速で運動する切断ワイヤからなる。ワイヤ上には砥粒、例えばダイヤモンド粉が施与されている。シリコン単結晶１０のこの切断方式によって、良好な表面質を有するシリコンウェーハ１が得られる。こうしてシリコン単結晶１０から切出されたシリコンウェーハ１は、洗浄工程後直接、シリコンウェーハ１の表面質改良のために表面の更なる剥離工程を必要とせずに、さらに加工することができる。さらにこうして形成された表面は、ドーピング物質の浸入にとって好ましい多少の微細表面荒さを有している。
【０００９】
図２には、こうして得られたシリコンウェーハ１のさらなる加工が示されている。各シリコンウェーハ１は、表面をワイヤソー切断機によって形成された２つの面を有している。この表面の一方に拡散フィルム２を、そしてもう一方には中性フィルム３を施与する。拡散フィルムはヨーロッパ特許第３５０５３１号明細書に記載されている通り、有機バインダー、無機バインダーおよびドーピング物質から構成される。この場合、ドーピング物質濃度は、シリコンウェーハ１の高濃度のドーピングを達するために、できる限り高く選択する。中性フィルム２は、実質的に有機バインダーおよび無機バインダーからなる。理想的には、中性フィルム２は、シリコンウェーハ１のドーピングを引き起こす可能性のあるドーピング物質を有していない。実際にはドーピング物質を含有しない中性フィルム２を得るのは極めて困難である。その際障害となるのはとりわけ、いかなる不純物が存在するのかを再現可能に予測ができないことである。そのため少量の、それゆえ精密に調整可能なシリコンウェーハ１のドーピングが中性フィルム２に向いた面の上に得られるように、中性フィルムにも少量のドーピング物質が見込まれている。図２に示されている通り、好ましくは多数のシリコンウェーハ１を、多数の拡散フィルム２および中性フィルム３とともに積層体に配置する。その際上のフィルムおよび下のフィルムを除いて、全ての拡散フィルム２および全ての中性フィルム３を２つのシリコンウェーハ１間に配置する。従って、フィルムの必要数は少なく抑えられ、多数のシリコンウェーハ１を１回の拡散工程で加工できる。引き続き、図２に記載の積層体を高温、例えば１２５０℃で拡散炉内で拡散する。その際、有機バインダーは分解し、拡散物質がシリコンウェーハ１の表面に浸透する。この際、シリコンウェーハ１の直接の積み重ねは、無機バインダーによって防止される。次いで、充分な長さの拡散時間によって、ドーピング物質はシリコンウェーハ１の深部に浸入せしめられる。拡散後、個々のシリコンウェーハ１を互いに分離する。
【００１０】
図３には、こうした拡散直後のシリコンウェーハ１が示されている。シリコンウェーハ１は下面に、ドーピングフィルム２のドーピング物質によって引き起こされた比較的厚い拡散ゾーンを有する。中間のゾーン４はまだシリコンウェーハ１およびシリコン単結晶１０の初期のドーピングを有している。上面には、中性フィルム２のドーピング物質によって引き起こされた比較的薄いドーピングゾーン６が配置される。ドーピング物質濃度とドーピングフィルムの構造の大きな差異のため、シリコンウェーハ１の下面の拡散ゾーンは、シリコンウェーハ１の上面から出発して拡がる拡散ゾーンより著しく深くシリコンウェーハ１内に浸入している。
【００１１】
図４には、上部の層６を除去した別の加工工程後のシリコンウェーハ１が示されている。この除去は、例えばラッピングおよびポリシングによって行う、従ってその際半導体素材の製造のさらなる後続加工、例えばリソグラフィ工程に特に好適である、特に平滑な上面７が生じる。
【００１２】
本発明は、いわゆる背面拡散ウェーハの製造に特に好適である。かかるウェーハは、図４に示されているようなシリコンウェーハであり、この場合には上層４が低濃度のドーピングを有し、下層５が上層４と同じ導電型の高濃度のドーピングを有する。かかるシリコンウェーハは特にダイオードおよびパワートランジスタの製造のために使用される。その際、高濃度でドープされ、ひいては特に低い抵抗を有する下層５が可能な限り厚くなることが望ましい。そのため高いドーピング物質濃度および長い拡散時間が必要となる。しかしながら、上層４はそれと異なり、低濃度のドーピングを有するべきである。下層５を拡散過程によって導入する場合には、シリコンプレート１の上面に同様に高濃度でドープされた層が導入されるのを阻止しなければならない。このことは本発明による方法においては、特に低いドーピング物質濃度を有する中性フィルムを使用することで特に容易に達成される。さらに、中性フィルムの低いドーピング物質濃度には、反対の導電型のドーピング物質を使用することも可能である。その結果図３に示した通り、中間工程において上層６が例えばｐ型ドーピングを、２つの下層４および５が例えばｎ型ドーピングを有する。その後、ｐ型ドープされた上層は選択的エッチング工程によって特に容易に除去することができる。その際、上層６の厚さとは、ｐ型ドープされた上層６とｎ型ドープされた層４の間のｐｎ接合であると理解されるべきである。中性フィルム２の低いドーピング物質濃度に基づき、薄い表面層のみがｐ型ドープされるにすぎなので、シリコンウェーハ１のわずかな厚さのみを剥離することが必要であるにすぎない。従って、本発明による方法は非常に経済的である。さらに、シリコン素材の消耗も本発明によるワイヤソー切断により少量に抑えられる。というのも、ワイヤソー切断の際の切断幅は特に狭く押さえることができるからである。さらに、ワイヤソー切断の際の表面の損傷は、内周刃式切断機の通常の切断による損傷より明らかに少ないので、シリコンウェーハを切断後、通常のシリコン材料を剥離する更なる処理工程を経ずに直接拡散に使用することが出来る。それにより、ワイヤソー切断機とフィルム拡散の組み合わせによって、シリコン材料の特に少量の損失が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ワイヤソー切断機によるシリコン単結晶からのシリコンウェーハの切出しを示す図である。
【図２】シリコンウェーハとその間に配置されたフィルムからなる積層体を示す図である。
【図３】拡散工程後の個々のシリコンウェーハを示す図である。
【図４】低濃度でドープされた上層を除去した後のシリコンウェーハを示す図である。
【符号の説明】
１  シリコンウェーハ、  ２  ドーピング物質フィルム、  ３  中性フィルム、  ４，６  上層、  ５  下層、  ７  上面、  １０  シリコン単結晶、  １１ワイヤソー切断機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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