(57)【要約】【課題】薄いシリコンウェーハであっても、あるいはSOIウェーハであっても、ゲッタリング領域を設けることができ、かつ平坦度の悪化やデバイスに有害な粒子汚染を発生させることもない、ゲッタリング能力の付与手段を提供する。【解決手段】シリコンウェーハのデバイス活性領域となる領域を有する表面のデバイス活性領域となる領域以外の部分に、溝を設けたゲッタリング領域を有することを特徴とするゲッタリング能力を有するシリコンウェーハ。シリコンウェーハのデバイス活性領域となる領域を有する表面のデバイス活性領域以外の部分に溝を形成してゲッタリング領域とする工程を含む、デバイスの製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウェーハのデバイス活性領域となる領域を有する表面のデバイス活性領域となる領域以外の部分に、溝を設けたゲッタリング領域を有することを特徴とするゲッタリング能力を有するシリコンウェーハ。
【請求項２】
前記溝は、線状または格子状である請求項1に記載のシリコンウェーハ。
【請求項３】
前記溝の幅は、110nm以下であり、深さは、100nm以上である請求項1または2に記載のシリコンウェーハ。
【請求項４】
前記ゲッタリング領域は、少なくとも溝の中に酸化物膜を有する請求項1〜3のいずれかに記載のシリコンウェーハ。
【請求項５】
シリコンウェーハがシリコン単結晶からなるか、またはシリコン単結晶とシリコン酸化物で構成されたものである、請求項1〜4のいずれかに記載のシリコンウェーハ。
【請求項６】
シリコンウェーハのデバイス活性領域となる領域を有する表面のデバイス活性領域以外の部分に溝を形成してゲッタリング領域とする工程を含む、デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記ゲッタリング領域の形成は、デバイスの製造の最初の段階で行う、請求項6に記載の製造方法。
【請求項８】
前記ゲッタリング領域の形成は、デバイスの製造の任意の段階で行う、請求項6に記載の製造方法。
【請求項９】
前記溝の形成は、ドライエッチングにより行う、請求項6〜8のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１０】
前記溝は、線状または格子状である請求項6〜9のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１１】
前記溝の幅は、110nm以下であり、深さは、100nm以上である請求項6〜10のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１２】
シリコンウェーハがシリコン単結晶からなるか、またはシリコン単結晶とシリコン酸化物で構成されたものである、請求項6〜11のいずれかに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲッタリング能力を有するシリコンウェーハに関する。さらに本発明は、デバイス製造の途中工程でシリコンウェーハにゲッタリング能力を付加する工程を含み、超LSIなどのデバイスに有害な汚染金属のデバイス活性領域からの除去を可能にする、デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有害な金属をデバイス活性領域から除去する方法は、有害な金属を捕獲する場所の違いにより、２つに分類できる。
【０００３】
一つは、デバイス活性領域から酸素析出欠陥の原因となる酸素を除去するための高温熱処理をし、デバイスを形成しない深い領域には金属を歪みによってゲッタリングするための酸素析出物をウェーハ内部に形成するDZ（デニューディドゾーン：無欠陥層）-IG（イントリンシックゲッタリング）である。もう一つはシリコンウェーハ裏面に歪みやポリシリコン界面にゲッタリングサイトを持つポリシリコンを堆積する方法や、シリコンウェーハ裏面に酸化シリコンの粒子を打ち付け歪みを付与する方法でEG（イクシントリックゲッタリング）と呼ばれる方法である。(非特許文献1、特許文献1)
【非特許文献１】シリコンの科学、株式会社リアライズ社、585〜590頁、1996年6月28日発行
【特許文献１】特開平4-087338号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
今後、シリコン半導体デバイスは、携帯に便利なようにより軽くより薄くなる傾向がある。また高性能デバイスを作製するためSOIウェーハが益々用いられるようになってきている。
【０００５】
シリコンウェーハが薄くなると前記IG層を作るのが非常に困難になる。またEGを付与するには平坦度の悪化やデバイスに有害な粒子汚染を発生させる懸念がある。またSOIウェーハはデバイス活性層が薄くなる傾向がありゲッタリング領域をSOI活性層中に作製するのは困難である。
【０００６】
このような状況を踏まえ、薄いシリコンウェーハであっても、あるいはSOIウェーハであっても、ゲッタリング領域を設けることができ、かつ平坦度の悪化やデバイスに有害な粒子汚染を発生させることもない、ゲッタリング能力の付与手段を提供することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第1の態様は、シリコンウェーハのデバイス活性領域となる領域を有する表面のデバイス活性領域となる領域以外の部分に、溝を設けたゲッタリング領域を有することを特徴とするゲッタリング能力を有するシリコンウェーハである。
【０００８】
本発明の第2の態様は、シリコンウェーハのデバイス活性領域となる領域を有する表面のデバイス活性領域以外の部分に溝を形成してゲッタリング領域とする工程を含む、デバイスの製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、薄いシリコンウェーハであっても、あるいはSOIウェーハであっても、平坦度の悪化やデバイスに有害な粒子汚染を発生させることなく、シリコンウェーハにゲッタリング領域を設けることができ、シリコンウェーハに良好なゲッタリング能力を付与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
[本発明の第1の態様]
本発明の第1の態様である、ゲッタリング能力を有するシリコンウェーハは、シリコンウェーハのデバイス活性領域となる領域を有する表面のデバイス活性領域となる領域以外の部分に、溝を設けたゲッタリング領域を有することを特徴とする。
【００１１】
シリコンウェーハのデバイス活性領域となる領域を有する表面のデバイス活性領域となる領域以外の部分とは、例えば、デバイスの製造において、スクライブラインとなる領域やデバイスに使えないウェーハ外周領域である。
【００１２】
シリコンウェーハ表面に溝を掘ると溝の角や稜線に沿って歪みが生じるため、歪みに有害な金属をゲッタリングすることができる。溝の形成はドライエッチングで行うと溝の角や稜線が形成されやすく好都合である。溝の幅は狭い方が、歪みが多くゲッタリング能力が高い。そのため、溝の幅は望ましくは110nm以下である。溝の幅が大きくなると歪みが小さくなり、ゲッタリング能力を低下する。溝の幅は、好ましくは10〜100nmの範囲、より好ましくは50〜100nmの範囲である。
【００１３】
溝の形状は歪みの大きさから丸みを帯びず角状が望ましい。溝の形状は、線状でも、格子状でも、穴(開口の形状は、円形、方形、矩形、多角形等)状でもよい。穴状の場合の溝の幅は、対向する穴の側面の最短距離を意味するものとする。溝は線状でも良いが、より歪みの密度が高くなるので格子状の方が望ましい。溝の深さは、ゲッタリングに事実上の影響はないことから特に制限はない。例えば、100nm以上の深さの溝であってもよく、溝の深さは、例えば、150〜400nmの範囲、より好ましくは200〜300nmの範囲であることができる。溝の深さは、ある深さまでは、深い程、歪みが大きくなり、ゲッタリング能力も高くなる。しかし、ある深さに達すると飽和する。一般には、デバイスの厚みから最適値を決めることができる。溝の密度はなるべく高い方がよく溝でない部分の幅は溝の幅と同等程度であることが望ましい。
【００１４】
溝の横断面の形状は、逆三角形(V字形)、U字形、方形、矩形、多角形等であることができる。ゲッタリング領域を形成するための溝は、ドライエッチングを利用して形成されることから、製造の容易さという観点からは、溝の形状は、例えば、方形やU字形であることができる。
【００１５】
上記ゲッタリング領域には、複数の溝を設けることが、所望のゲッタリング能力を付与するという観点からは好ましく、溝の数(本数、密度等)は、溝の幅、ゲッタリング領域とし得る領域の広さ、付与すべきゲッタリング能力の高さ等に応じて適宜を決定できる。
【００１６】
ゲッタリング領域を設けるシリコンウェーハは、シリコン単結晶からなる基板であっても、またはシリコン単結晶とシリコン酸化物で構成されたＳＯＩ基板であってもよい。特に、本発明のゲッタリング領域は、シリコンウェーハのデバイス活性領域となる領域と同一の表面上に設けられることから、ＳＯＩ基板の活性領域近傍にゲッタリングサイトが形成でき、ＳＯＩ層で汚染された金属もゲッタリングすることが可能となる。
【００１７】
ゲッタリング領域における溝の中には、酸化物膜を設けることもできるが、酸化物がなくても、ゲッタリング能力に違いはない。酸化物の膜厚みには特に制限はないが、例えば、１００〜４００nmの範囲とすることができる。
【００１８】
本発明のシリコンウェーハの製造方法は、第2の態様におけるゲッタリング領域の形成方法と同一であるので、後述する。
【００１９】
[本発明の第2の態様]
本発明の第2の態様である、デバイスの製造方法は、シリコンウェーハのデバイス活性領域となる領域を有する表面のデバイス活性領域以外の部分に溝を形成してゲッタリング領域とする工程を含む。
【００２０】
デバイスの製造方法は、シリコンウェーハ上にデバイス活性領域を設ける工程を含むものであれば、特に制限はない。そして、本発明のデバイスの製造方法においてはデバイス活性領域以外の部分にゲッタリング領域を形成する。デバイス活性領域以外の部分とは、上記したように、例えば、デバイスの製造において、スクライブラインとなる領域やデバイスに使えないウェーハ外周領域である。ゲッタリング領域を形成するための溝は、110nm以下の幅を有する溝である。溝の幅、形状、深さ、本数、密度等やゲッタリング領域の広さ等については、第1の態様における説明と同様である。
【００２１】
前記ゲッタリング領域の形成は、デバイスの製造の最初の段階で行うことも、デバイスの製造の都合の良い任意の途中工程の段階で行うこともできる。但し、ゲッタリング領域の形成は、デバイスの製造のシャロートレンチ形成段階の複数工程で行うのが、省力化の観点からもゲッタリング能力によるデバイスの不具合を回避するという観点からも適当である。
【００２２】
ゲッタリング領域の形成のための溝の形成は、ドライエッチングにより行うことができる。ドライエッチングは、公知の方法、例えば、反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching; RIE)、プラズマエッチング等を用いることができる。プラズマエッチングは、例えば、電子サイクロトロン共鳴(Electron Cyclotron Resonance: ECR)プラズマエッチング装置を用いて行うことができる。エッチング条件は、溝の深さ等を考慮して適宜設定することができる。
【００２３】
デバイスの製造に用いられるシリコンウェーハはシリコン単結晶からなる基板でも、シリコン単結晶とシリコン酸化物で構成されたSOI基板でもよい。シリコンウェーハ表面のデバイス活性領域以外に同様に溝を掘ればゲッタリング効果を持ち活性層中の有害金属がゲッタリングでき、拡散の遅い金属のゲッタリングやSOIウェーハに特に有効である。
【００２４】
本発明におけるゲッタリング領域のゲッタリングのメカニズムは、歪みに金属元素が集まってきてそこに金属シリサイドとして固着することによると推察される。但し、このメカニズムに固執するものではない。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
【００２６】
実施例1
ゲッタリングサイトを有しない３００ｍｍ径、ｐ型のシリコンウェーハを用い、なにも処理しないサンプルとドライエッチングによって、100nm幅、110nm幅または120nm幅で、250nmの深さの溝を、ウェーハ表面のデバイス活性領域以外の領域に線状で掘り、ゲッタリング領域を形成したサンプルを用意した。
【００２７】
その後、上記サンプルの裏面にＮｉで１X１０12cm-2の密度で故意に汚染した。その後９７％窒素、３％酸素の混合気体中９００℃、３０分の熱処理をしてＮｉをシリコン中に拡散させ、ゲッタリング効果を化学分析によって調べた。
【００２８】
その結果、裏面から１μm幅のNi濃度を調べた所、100nm幅と110nm幅では検出下限（１X１０9ｃｍ-2）以下であったが、120nm幅では２X１０9ｃｍ-2であった。一方、何も処理しないサンプルでは、５Ｘ１０11ｃｍ-2のＮｉが検出された。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、半導体製造分野に有用である。