JPH05291265A - ウエハ裏面ゲッター層の形成方法 - Google Patents
ウエハ裏面ゲッター層の形成方法Info
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- JPH05291265A JPH05291265A JP11980092A JP11980092A JPH05291265A JP H05291265 A JPH05291265 A JP H05291265A JP 11980092 A JP11980092 A JP 11980092A JP 11980092 A JP11980092 A JP 11980092A JP H05291265 A JPH05291265 A JP H05291265A
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- JP
- Japan
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- wafer
- layer
- back surface
- surface side
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、ウエハの裏面側に深いゲッター層
を形成することによりゲッタリング効果を向上させると
ともに、ゲッタリング層の形成工程の簡単化を図る。 【構成】 第1の工程で、ウエハ11の裏面12に複数
の穴13または複数の溝(図示せず)を形成し、その後
第2の工程で、各穴13の壁面の表層または各溝の壁面
側の表層とウエハ11の裏面12側の表層とにゲッター
層14を形成する。
を形成することによりゲッタリング効果を向上させると
ともに、ゲッタリング層の形成工程の簡単化を図る。 【構成】 第1の工程で、ウエハ11の裏面12に複数
の穴13または複数の溝(図示せず)を形成し、その後
第2の工程で、各穴13の壁面の表層または各溝の壁面
側の表層とウエハ11の裏面12側の表層とにゲッター
層14を形成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ウエハ裏面ゲッター層
の形成方法に関するものである。
の形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】通常、電気的特性に優れた半導体素子を
シリコンウエハに形成するには、素子を形成する前に、
シリコンウエハ中に含まれる重金属等の不純物や結晶欠
陥等を半導体素子形成領域より取り除くためのゲッタリ
ングを行う。ゲッタリングを行うためのゲッター層を形
成する工程の一例を説明する。平坦に加工されたシリコ
ンウエハの裏面に、例えば熱拡散法によってリン(P)
を導入する。そしてリンゲッター層を形成する。通常の
熱拡散法は、1000℃〜1200℃程度の温度のリン
を含む気体雰囲気にシリコンウエハをさらすことにより
行う。
シリコンウエハに形成するには、素子を形成する前に、
シリコンウエハ中に含まれる重金属等の不純物や結晶欠
陥等を半導体素子形成領域より取り除くためのゲッタリ
ングを行う。ゲッタリングを行うためのゲッター層を形
成する工程の一例を説明する。平坦に加工されたシリコ
ンウエハの裏面に、例えば熱拡散法によってリン(P)
を導入する。そしてリンゲッター層を形成する。通常の
熱拡散法は、1000℃〜1200℃程度の温度のリン
を含む気体雰囲気にシリコンウエハをさらすことにより
行う。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法では十分な深さのリンゲッター層を形成することがで
きない。すなわち、シリコンウエハ中の不純物の固溶限
界(およそ1200℃で3×1020cm-3〜2×1021
cm-3程度)と拡散深さとが時間の1/2乗に比例する
ので、拡散処理時の温度を高めることによりリンゲッタ
ー層の深さを深くすることは可能であるが、シリコンウ
エハの変形を防ぐために、シリコンウエハの融点よりも
低い温度で拡散処理をする必要がある。このため、拡散
温度は1200℃程度が限界になるので、拡散深さを十
分に深くすることは困難である。また拡散時間を長くす
ることにより拡散深さを深くすることは可能であるが、
拡散工程にかかる時間が長くなるので、スループットが
非常に低下する。
法では十分な深さのリンゲッター層を形成することがで
きない。すなわち、シリコンウエハ中の不純物の固溶限
界(およそ1200℃で3×1020cm-3〜2×1021
cm-3程度)と拡散深さとが時間の1/2乗に比例する
ので、拡散処理時の温度を高めることによりリンゲッタ
ー層の深さを深くすることは可能であるが、シリコンウ
エハの変形を防ぐために、シリコンウエハの融点よりも
低い温度で拡散処理をする必要がある。このため、拡散
温度は1200℃程度が限界になるので、拡散深さを十
分に深くすることは困難である。また拡散時間を長くす
ることにより拡散深さを深くすることは可能であるが、
拡散工程にかかる時間が長くなるので、スループットが
非常に低下する。
【0004】本発明は、十分な深さを有するとともにス
ループットに優れたウエハ裏面ゲッター層の形成方法を
提供することを目的とする。
ループットに優れたウエハ裏面ゲッター層の形成方法を
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた方法である。すなわち、第1の工
程で、ウエハの裏面側に複数の穴または複数の溝を形成
し、第2の工程で、各穴の壁面側または各溝の壁面側
と、ウエハの裏面側とにゲッター層を形成する。
成するためになされた方法である。すなわち、第1の工
程で、ウエハの裏面側に複数の穴または複数の溝を形成
し、第2の工程で、各穴の壁面側または各溝の壁面側
と、ウエハの裏面側とにゲッター層を形成する。
【0006】
【作用】上記方法では、ウエハの裏面側に複数の穴また
は複数の溝を形成した後、各穴の壁面側または各溝の壁
面側と、ウエハの裏面側とにゲッター層を形成したの
で、ゲッター層の体積が増える。このため、ゲッタリン
グ能力が高まる。またウエハの裏面側の深い位置にゲッ
ター層が形成される。このため、ゲッター層の位置が、
半導体装置を形成するウエハの表面側に近づくので、当
該ウエハの表面側のゲッタリングが十分に行われるよう
になる。
は複数の溝を形成した後、各穴の壁面側または各溝の壁
面側と、ウエハの裏面側とにゲッター層を形成したの
で、ゲッター層の体積が増える。このため、ゲッタリン
グ能力が高まる。またウエハの裏面側の深い位置にゲッ
ター層が形成される。このため、ゲッター層の位置が、
半導体装置を形成するウエハの表面側に近づくので、当
該ウエハの表面側のゲッタリングが十分に行われるよう
になる。
【0007】
【実施例】本発明の第1の実施例を図1に示す形成工程
図により説明する。まず第1の工程を行う前に、ウエハ
(11)の表面側に、不純物が導入されるのを防止する
膜として、例えば酸化シリコン膜(図示せず)を形成す
る。その後図1の(1)に示す第1の工程を行う。この
工程では、通常のホトリソグラフィーとエッチングとに
よって、ウエハ11の裏面12側に複数の穴13を形成
する。各穴13は、その底部がウエハ11の表面近くに
達するように形成される。そしてその深さは少なくとも
100μm程度を有する。さらに各穴13の径は1μm
〜10μm程度に形成され、その断面形状は問わない。
図により説明する。まず第1の工程を行う前に、ウエハ
(11)の表面側に、不純物が導入されるのを防止する
膜として、例えば酸化シリコン膜(図示せず)を形成す
る。その後図1の(1)に示す第1の工程を行う。この
工程では、通常のホトリソグラフィーとエッチングとに
よって、ウエハ11の裏面12側に複数の穴13を形成
する。各穴13は、その底部がウエハ11の表面近くに
達するように形成される。そしてその深さは少なくとも
100μm程度を有する。さらに各穴13の径は1μm
〜10μm程度に形成され、その断面形状は問わない。
【0008】次に図1の(2)に示す第2の工程を行
う。この工程では、通常の不純物導入法によって、各穴
13の壁面側の表層とウエハ11の裏面12側の表層と
に不純物を導入してゲッター層14を形成する。不純物
導入法には、例えば熱拡散法を採用する。導入する不純
物には、例えばリン(P)を用いる。
う。この工程では、通常の不純物導入法によって、各穴
13の壁面側の表層とウエハ11の裏面12側の表層と
に不純物を導入してゲッター層14を形成する。不純物
導入法には、例えば熱拡散法を採用する。導入する不純
物には、例えばリン(P)を用いる。
【0009】通常の熱拡散法によって、ウエハ11中に
不純物としてリン(P)を導入する方法の一例を、具体
的に説明する。まず流量が3dm3 /分〜7dm3 /分
程度の窒素(N2 )と流量が0.5dm3 /分〜1.0
dm3 /分程度の酸素(O2 )とを混合したガスを90
0℃〜1200℃程度に加熱し、その雰囲気中にウエハ
11を1分間〜3分間程度放置する。続いて流量が3d
m3 /分〜7dm3 /分程度の窒素(N2 )と流量が
0.5dm3 /分〜1.0dm3 /分程度の酸素
(O2 )と流量が0.5dm3 /分〜1.0dm3 /分
程度の三塩化酸化リン(POCl3 )とを混合したガス
を900℃〜1200℃程度に加熱し、その雰囲気中に
ウエハ11を20分間〜40分間放置する。さらに続け
て流量が3dm3 /分〜7dm3 /分程度の窒素
(N2 )を900℃〜1200℃程度に加熱した雰囲気
中に、ウエハ11を20分間〜40分間放置する。上記
熱拡散処理に関する数値は、上記値に限定されることは
なく、適宜、形成するゲッター層14の深さによって決
定される。
不純物としてリン(P)を導入する方法の一例を、具体
的に説明する。まず流量が3dm3 /分〜7dm3 /分
程度の窒素(N2 )と流量が0.5dm3 /分〜1.0
dm3 /分程度の酸素(O2 )とを混合したガスを90
0℃〜1200℃程度に加熱し、その雰囲気中にウエハ
11を1分間〜3分間程度放置する。続いて流量が3d
m3 /分〜7dm3 /分程度の窒素(N2 )と流量が
0.5dm3 /分〜1.0dm3 /分程度の酸素
(O2 )と流量が0.5dm3 /分〜1.0dm3 /分
程度の三塩化酸化リン(POCl3 )とを混合したガス
を900℃〜1200℃程度に加熱し、その雰囲気中に
ウエハ11を20分間〜40分間放置する。さらに続け
て流量が3dm3 /分〜7dm3 /分程度の窒素
(N2 )を900℃〜1200℃程度に加熱した雰囲気
中に、ウエハ11を20分間〜40分間放置する。上記
熱拡散処理に関する数値は、上記値に限定されることは
なく、適宜、形成するゲッター層14の深さによって決
定される。
【0010】上記第2の工程では、混合ガス中に含まれ
る酸素によって、ウエハ11の裏面側の表層と各穴13
の表層とが酸化される。そして薄い酸化シリコン膜15
が形成される。このため、各穴13が酸化シリコン膜1
5で埋まらないように、酸素の流量は調節される。
る酸素によって、ウエハ11の裏面側の表層と各穴13
の表層とが酸化される。そして薄い酸化シリコン膜15
が形成される。このため、各穴13が酸化シリコン膜1
5で埋まらないように、酸素の流量は調節される。
【0011】上記第1の実施例で説明した方法では、ウ
エハ11の裏面12側に複数の穴13を形成した後、各
穴13の壁面側とウエハ11の裏面12側とにゲッター
層14を形成したので、ゲッター層14の体積が増え
る。例えば直径が1μmで深さが100μmの穴13を
1.3×104 箇所/mm2 の割合で形成した場合に
は、穴13を形成しない場合に比較して、ゲッター層1
4の体積はおよそ2倍に増加する。このため、ゲッタリ
ング能力はおよそ2倍になる。またウエハ11の裏面1
2側の深い位置にゲッター層14が形成される。このた
め、ゲッター層14の位置が、半導体装置を形成するウ
エハ11の表面側に近づくので、当該ウエハ11の表面
側のゲッタリングが十分に行われるようになる。
エハ11の裏面12側に複数の穴13を形成した後、各
穴13の壁面側とウエハ11の裏面12側とにゲッター
層14を形成したので、ゲッター層14の体積が増え
る。例えば直径が1μmで深さが100μmの穴13を
1.3×104 箇所/mm2 の割合で形成した場合に
は、穴13を形成しない場合に比較して、ゲッター層1
4の体積はおよそ2倍に増加する。このため、ゲッタリ
ング能力はおよそ2倍になる。またウエハ11の裏面1
2側の深い位置にゲッター層14が形成される。このた
め、ゲッター層14の位置が、半導体装置を形成するウ
エハ11の表面側に近づくので、当該ウエハ11の表面
側のゲッタリングが十分に行われるようになる。
【0012】上記処理を行った後のウエハ11には複数
の穴13が形成されている。このため、ウエハ11の力
学的強度は低下する。そこで図2により説明する裏面強
化工程を行う。まず図2の(1)に示すように、例えば
通常のウェットエッチングによって、各穴13の内部と
ウエハ11の裏面12とに形成されている薄い酸化シリ
コン膜15(2点鎖線で示す部分)を除去する。
の穴13が形成されている。このため、ウエハ11の力
学的強度は低下する。そこで図2により説明する裏面強
化工程を行う。まず図2の(1)に示すように、例えば
通常のウェットエッチングによって、各穴13の内部と
ウエハ11の裏面12とに形成されている薄い酸化シリ
コン膜15(2点鎖線で示す部分)を除去する。
【0013】その後図2の(2)に示す如く、通常のエ
ピタキシャル成長法によって、各穴13の内部とウエハ
11の裏面12とにエピタキシャルシリコンを成長させ
て、エピタキシャルシリコン層16を形成する。そして
各穴13をエピタキシャルシリコン層16で埋める。こ
のように、各穴13がエピタキシャルシリコン層16で
埋められたことにより、各穴13より亀裂が進展するこ
とが無くなる。したがって、ウエハ11の力学的強度を
高めることが可能になる。また、エピタキシャルシリコ
ン層16の熱膨張係数とウエハ11の熱膨張係数とがほ
ぼ同一の値なので、ウエハ11を加熱処理した際に、エ
ピタキシャルシリコン層16とウエハ11との間で発生
するストレスを最小限に抑えることが可能になる。
ピタキシャル成長法によって、各穴13の内部とウエハ
11の裏面12とにエピタキシャルシリコンを成長させ
て、エピタキシャルシリコン層16を形成する。そして
各穴13をエピタキシャルシリコン層16で埋める。こ
のように、各穴13がエピタキシャルシリコン層16で
埋められたことにより、各穴13より亀裂が進展するこ
とが無くなる。したがって、ウエハ11の力学的強度を
高めることが可能になる。また、エピタキシャルシリコ
ン層16の熱膨張係数とウエハ11の熱膨張係数とがほ
ぼ同一の値なので、ウエハ11を加熱処理した際に、エ
ピタキシャルシリコン層16とウエハ11との間で発生
するストレスを最小限に抑えることが可能になる。
【0014】そしてウエハ11の裏面12を平坦化する
には、図2の(3)に示すように、エピタキシャルシリ
コン層16の2点鎖線で示す部分をエッチバックあるい
は研磨して除去すればよい。そして、各穴13の内部に
上記エピタキシャルシリコン層16を残す。
には、図2の(3)に示すように、エピタキシャルシリ
コン層16の2点鎖線で示す部分をエッチバックあるい
は研磨して除去すればよい。そして、各穴13の内部に
上記エピタキシャルシリコン層16を残す。
【0015】次に第2の実施例を図3に示す形成工程図
により説明する。図では上記第1の実施例で説明したと
同様の構成部品には同一符号を記す。まず第1の工程を
行う前に、ウエハ11の表面側に不純物が導入されるの
を防止する膜として、例えば酸化シリコン膜(図示せ
ず)を形成する。
により説明する。図では上記第1の実施例で説明したと
同様の構成部品には同一符号を記す。まず第1の工程を
行う前に、ウエハ11の表面側に不純物が導入されるの
を防止する膜として、例えば酸化シリコン膜(図示せ
ず)を形成する。
【0016】その後図3の(1)に示す第1の工程を行
う。この工程では、通常のホトリソグラフィーとエッチ
ングとによって、ウエハ11の裏面12側に複数の溝2
1を形成する。各溝21は、ウエハ11の強度を大きく
損なうことがない深さで、その底部がウエハ11の表面
の近くに達するように形成される。例えば溝21の深さ
は、少なくとも100μm程度の深さを有する。また各
溝21の幅は1μm〜10μm程度に形成され、その断
面形状は問わない。
う。この工程では、通常のホトリソグラフィーとエッチ
ングとによって、ウエハ11の裏面12側に複数の溝2
1を形成する。各溝21は、ウエハ11の強度を大きく
損なうことがない深さで、その底部がウエハ11の表面
の近くに達するように形成される。例えば溝21の深さ
は、少なくとも100μm程度の深さを有する。また各
溝21の幅は1μm〜10μm程度に形成され、その断
面形状は問わない。
【0017】次に図3の(2)に示す第2の工程を行
う。この工程では、上記第1の実施例で説明したと同様
にして、通常の不純物導入法により、各溝21の壁面側
の表層とウエハ11の裏面12側の表層とに不純物を導
入することにより、ゲッター層14を形成する。上記不
純物導入方法は、第1の実施例で説明したと同様なの
で、ここでの説明は省略する。
う。この工程では、上記第1の実施例で説明したと同様
にして、通常の不純物導入法により、各溝21の壁面側
の表層とウエハ11の裏面12側の表層とに不純物を導
入することにより、ゲッター層14を形成する。上記不
純物導入方法は、第1の実施例で説明したと同様なの
で、ここでの説明は省略する。
【0018】その後、前記図2で説明したと同様にし
て、各溝21の内部にエピタキシャルシリコン(図示せ
ず)を埋め込むことにより、ウエハ11の強度を保つこ
とが可能になる。
て、各溝21の内部にエピタキシャルシリコン(図示せ
ず)を埋め込むことにより、ウエハ11の強度を保つこ
とが可能になる。
【0019】上記第2の実施例では、ホトリソグラフィ
ーとエッチングとによって、各溝21を形成したが、各
溝21は切削加工によって形成することも可能である。
上記切削加工には、例えば刃先を非常に鋭利に尖らせた
バイトを用いる。バイトの一例を、図4により説明す
る。図に示すように、バイト31は、刃32とこの刃3
2を取り付けるシャンク33とよりなる。刃32は、例
えば単結晶ダイヤモンドや立方晶系閃亜鉛鉱型構造の窒
化ホウ素(CBN)で形成される。そして刃32には、
刃先先端半径Rが数μm,有効刃先長Lが200μm程
度および刃幅が20μm程度に設計されている刃先34
が形成されている。上記のようなバイト31を用いた切
削加工では、各溝(21)の形成が容易に行える。この
ため、溝形成工程にかかる時間を短縮できる。
ーとエッチングとによって、各溝21を形成したが、各
溝21は切削加工によって形成することも可能である。
上記切削加工には、例えば刃先を非常に鋭利に尖らせた
バイトを用いる。バイトの一例を、図4により説明す
る。図に示すように、バイト31は、刃32とこの刃3
2を取り付けるシャンク33とよりなる。刃32は、例
えば単結晶ダイヤモンドや立方晶系閃亜鉛鉱型構造の窒
化ホウ素(CBN)で形成される。そして刃32には、
刃先先端半径Rが数μm,有効刃先長Lが200μm程
度および刃幅が20μm程度に設計されている刃先34
が形成されている。上記のようなバイト31を用いた切
削加工では、各溝(21)の形成が容易に行える。この
ため、溝形成工程にかかる時間を短縮できる。
【0020】あるいは上記各溝(21)は、研削加工に
よって形成することが可能である。上記研削加工には、
例えば半導体ウエハをダイシングする際に用いるよう
な、厚さが15μm程度のダイヤモンド研削ブレード
(図示せず)を用いる。ダイヤモンド研削ブレードによ
る研削加工でも、溝(21)の形成が容易に行えるの
で、溝形成工程にかかる時間を短縮できる。
よって形成することが可能である。上記研削加工には、
例えば半導体ウエハをダイシングする際に用いるよう
な、厚さが15μm程度のダイヤモンド研削ブレード
(図示せず)を用いる。ダイヤモンド研削ブレードによ
る研削加工でも、溝(21)の形成が容易に行えるの
で、溝形成工程にかかる時間を短縮できる。
【0021】上記説明した穴(13)または溝(21)
は、レーザ加工,イオンビーム加工または電子ビーム加
工等のエネルギービーム加工によって形成することも可
能である。エネルギービーム加工では、穴(13)また
は溝(21)をウエハ(11)の裏面に直接的に形成で
きる。しかも、穴(13)または溝(21)の形状を自
在に設定して形成することができる。特にレーザ加工
は、大気中で加工できるので、加工時間が大幅に短縮で
きる。
は、レーザ加工,イオンビーム加工または電子ビーム加
工等のエネルギービーム加工によって形成することも可
能である。エネルギービーム加工では、穴(13)また
は溝(21)をウエハ(11)の裏面に直接的に形成で
きる。しかも、穴(13)または溝(21)の形状を自
在に設定して形成することができる。特にレーザ加工
は、大気中で加工できるので、加工時間が大幅に短縮で
きる。
【0022】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
ウエハ裏面側とウエハ裏面側に形成した複数の穴の壁面
側または複数の溝の壁面側とにゲッター層を形成したの
で、ゲッター層の体積を増加することができる。したが
って、ゲッター層のゲッタリング能力の向上が図れる。
またウエハの裏面側の深い位置にゲッター層を形成する
ことができる。したがって、ゲッター層の位置が半導体
装置を形成するウエハの表面側に近づくので、当該ウエ
ハの表面側のゲッタリング効果を向上させることが可能
になる。
ウエハ裏面側とウエハ裏面側に形成した複数の穴の壁面
側または複数の溝の壁面側とにゲッター層を形成したの
で、ゲッター層の体積を増加することができる。したが
って、ゲッター層のゲッタリング能力の向上が図れる。
またウエハの裏面側の深い位置にゲッター層を形成する
ことができる。したがって、ゲッター層の位置が半導体
装置を形成するウエハの表面側に近づくので、当該ウエ
ハの表面側のゲッタリング効果を向上させることが可能
になる。
【図1】第1の実施例の形成工程図である。
【図2】裏面強化工程の説明図である。
【図3】第2の実施例の形成工程図である。
【図4】バイトの斜視図である。
11 ウエハ 12 裏面 13 穴 14 ゲッター層 21 溝
Claims (1)
- 【請求項1】 ウエハの裏面側に複数の穴または複数の
溝を形成する第1の工程と、 前記各穴の壁面側または前記各溝の壁面側と、前記ウエ
ハの裏面側とにゲッター層を形成する第2の工程とを行
うことを特徴とするウエハ裏面ゲッター層の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11980092A JPH05291265A (ja) | 1992-04-13 | 1992-04-13 | ウエハ裏面ゲッター層の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11980092A JPH05291265A (ja) | 1992-04-13 | 1992-04-13 | ウエハ裏面ゲッター層の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05291265A true JPH05291265A (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=14770541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11980092A Pending JPH05291265A (ja) | 1992-04-13 | 1992-04-13 | ウエハ裏面ゲッター層の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05291265A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4941106A (en) * | 1987-12-05 | 1990-07-10 | Noell Gmbh | Apparatus for recognizing and approaching a three-dimensional target |
| US5478758A (en) * | 1994-06-03 | 1995-12-26 | At&T Corp. | Method of making a getterer for multi-layer wafers |
| US5892292A (en) * | 1994-06-03 | 1999-04-06 | Lucent Technologies Inc. | Getterer for multi-layer wafers and method for making same |
-
1992
- 1992-04-13 JP JP11980092A patent/JPH05291265A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4941106A (en) * | 1987-12-05 | 1990-07-10 | Noell Gmbh | Apparatus for recognizing and approaching a three-dimensional target |
| US5478758A (en) * | 1994-06-03 | 1995-12-26 | At&T Corp. | Method of making a getterer for multi-layer wafers |
| US5892292A (en) * | 1994-06-03 | 1999-04-06 | Lucent Technologies Inc. | Getterer for multi-layer wafers and method for making same |
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