JPH0897164A - シリコン半導体ウエハの拡散方法及びディスクリート基板の製造方法 - Google Patents
シリコン半導体ウエハの拡散方法及びディスクリート基板の製造方法Info
- Publication number
- JPH0897164A JPH0897164A JP25876694A JP25876694A JPH0897164A JP H0897164 A JPH0897164 A JP H0897164A JP 25876694 A JP25876694 A JP 25876694A JP 25876694 A JP25876694 A JP 25876694A JP H0897164 A JPH0897164 A JP H0897164A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wafer
- thickness
- diffusion
- gas
- impurity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 title claims abstract description 67
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims description 14
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims description 12
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 13
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 27
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 4
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 63
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 33
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 6
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005247 gettering Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N aqua regia Chemical compound Cl.O[N+]([O-])=O QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ウエハ面方位（１１１）又は（１００）にか
かわらず粒子の生成を防止し転位の均一化及び低転位化
を同時に達成することにある。 【構成】 結晶軸が〈１１１〉または〈１００〉である
シリコン単結晶のインゴットを所定厚さにスライスし、
得られたウエハを研磨剤を用いて両面同時にラッピング
した該所定厚さのウエハ面方位（１１１）または（１０
０）のウエハ面に不純物の雰囲気中でデポジションする
第１の拡散工程と、第１拡散工程終了後のウエハをＯ2
ガス０．５〜１０（ｖｏｌ）％を含むＡｒまたはＨｅの
混合ガス雰囲気中で高温度で長時間処理し、該ウエハの
中央部に不純物の未拡散層を有し両面に不純物の拡散層
を形成したウエハを得る第２の拡散工程と、第２の拡散
工程後のウエハを厚み幅の中央部の不純物未拡散層より
枚葉式に内周刃切断装置で２分割に切断し、該ウエハの
切断面を研削・研磨しミラー仕上げする。
かわらず粒子の生成を防止し転位の均一化及び低転位化
を同時に達成することにある。 【構成】 結晶軸が〈１１１〉または〈１００〉である
シリコン単結晶のインゴットを所定厚さにスライスし、
得られたウエハを研磨剤を用いて両面同時にラッピング
した該所定厚さのウエハ面方位（１１１）または（１０
０）のウエハ面に不純物の雰囲気中でデポジションする
第１の拡散工程と、第１拡散工程終了後のウエハをＯ2
ガス０．５〜１０（ｖｏｌ）％を含むＡｒまたはＨｅの
混合ガス雰囲気中で高温度で長時間処理し、該ウエハの
中央部に不純物の未拡散層を有し両面に不純物の拡散層
を形成したウエハを得る第２の拡散工程と、第２の拡散
工程後のウエハを厚み幅の中央部の不純物未拡散層より
枚葉式に内周刃切断装置で２分割に切断し、該ウエハの
切断面を研削・研磨しミラー仕上げする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トランジスター，ダイ
オード等のディスクリート用基板の製造における不純物
の深い拡散層の形成及び加工方法、さらに詳しくは、シ
リコン半導体インゴットよりスライスされたウエハ両面
に目的とする不純物の深い拡散層を形成し、ディスクリ
ート（トランジスター，ダイオード等）用基板（片側が
不純物の拡散層で反対側が不純物の未拡散層でその表面
は通常ミラー仕上げされている）を製造する際の拡散前
のウエハの処理方法と拡散方法と拡散後のウエハの加工
方法に関する。
オード等のディスクリート用基板の製造における不純物
の深い拡散層の形成及び加工方法、さらに詳しくは、シ
リコン半導体インゴットよりスライスされたウエハ両面
に目的とする不純物の深い拡散層を形成し、ディスクリ
ート（トランジスター，ダイオード等）用基板（片側が
不純物の拡散層で反対側が不純物の未拡散層でその表面
は通常ミラー仕上げされている）を製造する際の拡散前
のウエハの処理方法と拡散方法と拡散後のウエハの加工
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ディスクリート用基板を製造する
方法は、シリコン半導体インゴットよりスライスしたウ
エハを研磨剤にてラップ加工し又は更にエッチング加工
したウエハを使用してまず第一段階の拡散（即ち、デポ
ジション）として、ボート上に一定間隔をおいて配列し
た複数の素材ウエハを拡散チューブ内に格納し、そのチ
ューブ内に目的とする不純物（Ｐ又はＢ等）のソースを
含むキャリアガス、一般的にはＮ2 及びＯ2 ガスの混合
ガスを送って所望の温度，時間で熱処理し、前記不純物
をウエハ両面に浅く高濃度に拡散させる。
方法は、シリコン半導体インゴットよりスライスしたウ
エハを研磨剤にてラップ加工し又は更にエッチング加工
したウエハを使用してまず第一段階の拡散（即ち、デポ
ジション）として、ボート上に一定間隔をおいて配列し
た複数の素材ウエハを拡散チューブ内に格納し、そのチ
ューブ内に目的とする不純物（Ｐ又はＢ等）のソースを
含むキャリアガス、一般的にはＮ2 及びＯ2 ガスの混合
ガスを送って所望の温度，時間で熱処理し、前記不純物
をウエハ両面に浅く高濃度に拡散させる。
【０００３】次に第二段階の拡散（押込み拡散）とし
て、前記デポジション済みの各ウエハを別のボート上に
ＳｉＯ2 粉等を介してお互いに密着させて配設し、拡散
チューブ内にてキャリアガス（Ｎ2 及びＯ2 ガスの混合
ガス）雰囲気下で高温，長時間熱処理して、前記不純物
を所望の深さまで拡散させると共に所望の不純物表面濃
度を達成するようになっていた。前記ウエハの片側の拡
散層は研削加工にて完全に除去し、不純物の未拡散層は
所定の厚みを残してその表面は通常ミラー仕上げしてデ
ィスクリート用基板を製造していた。
て、前記デポジション済みの各ウエハを別のボート上に
ＳｉＯ2 粉等を介してお互いに密着させて配設し、拡散
チューブ内にてキャリアガス（Ｎ2 及びＯ2 ガスの混合
ガス）雰囲気下で高温，長時間熱処理して、前記不純物
を所望の深さまで拡散させると共に所望の不純物表面濃
度を達成するようになっていた。前記ウエハの片側の拡
散層は研削加工にて完全に除去し、不純物の未拡散層は
所定の厚みを残してその表面は通常ミラー仕上げしてデ
ィスクリート用基板を製造していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法によると高
温，長時間の第二の拡散工程においてウエハ両面に「粒
子」と呼ばれる化合物が生成してしまっていた。この
「粒子」と呼ばれるものを説明すると、組成的には、
Ｎ，Ｏ，Ｓｉ，不純物（Ｐ又はＢ），その他よりなって
いることは判明しているが、素材ウエハの結晶軸方向に
成長する極めて完全性の高い結晶であってフッ酸はもと
より王水にも溶解せず、現状においては適切な除去手段
が見当らないことから、引続く製造工程（機械加工工
程，次の拡散工程，洗浄工程等）において脱落する等し
て様々な悪影響を及ぼしていた。
温，長時間の第二の拡散工程においてウエハ両面に「粒
子」と呼ばれる化合物が生成してしまっていた。この
「粒子」と呼ばれるものを説明すると、組成的には、
Ｎ，Ｏ，Ｓｉ，不純物（Ｐ又はＢ），その他よりなって
いることは判明しているが、素材ウエハの結晶軸方向に
成長する極めて完全性の高い結晶であってフッ酸はもと
より王水にも溶解せず、現状においては適切な除去手段
が見当らないことから、引続く製造工程（機械加工工
程，次の拡散工程，洗浄工程等）において脱落する等し
て様々な悪影響を及ぼしていた。
【０００５】上記「粒子」については、図１（ａ），
（ｂ），（ｃ）に倍率を変えたＳＥＭ写真を示してあ
る。この顕微鏡写真例は、ＦＺ法により作製した面方位
（１１１）のデポジション済みウエハを従来の所定条件
で高温，長時間拡散した時に、ウエハ表面に生成した
「粒子」形態の一例を示し、（１１１）の場合は核らし
きものを中心として結晶方向（１２０°）に成長してい
る様に観察できる。尚、この倍率の電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）写真は、「粒子」の像を鮮明にするために拡散終了
後のウエハの表面を浅くエッチング処理して撮影したも
のである。
（ｂ），（ｃ）に倍率を変えたＳＥＭ写真を示してあ
る。この顕微鏡写真例は、ＦＺ法により作製した面方位
（１１１）のデポジション済みウエハを従来の所定条件
で高温，長時間拡散した時に、ウエハ表面に生成した
「粒子」形態の一例を示し、（１１１）の場合は核らし
きものを中心として結晶方向（１２０°）に成長してい
る様に観察できる。尚、この倍率の電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）写真は、「粒子」の像を鮮明にするために拡散終了
後のウエハの表面を浅くエッチング処理して撮影したも
のである。
【０００６】この粒子生成の原因としてラップ加工時に
形成される加工歪が影響すると考え、更にエッチング加
工（取代２０μ）し加工歪を除去して有効な対策として
きたが、 現在ディスクリート用基板として利用されるウエハ
の面方位は主に（１１１）及び（１００）であるが、面
方位（１１１）ウエハに対しては有効であるものの、面
方位（１００）ウエハに対しては不十分であることが判
明してきた〔特に面方位（１００）ウエハを使用したパ
ワーＭＯＳ系ＦＥＴの深い拡散層（例２５０〜３００
μ）については無力である〕。 その上、面方位（１１１）ウエハに対しては有効で
あるものの、加工歪除去により加工歪が本来もっている
ゲッターリング効果も失われ、このことは第二の拡散工
程中に不純物の拡散（侵入）による未拡散層内に発生す
る転位の吸収作用が失われ、未拡散側の表面に著しく不
均一に分布する転位が発生する。
形成される加工歪が影響すると考え、更にエッチング加
工（取代２０μ）し加工歪を除去して有効な対策として
きたが、 現在ディスクリート用基板として利用されるウエハ
の面方位は主に（１１１）及び（１００）であるが、面
方位（１１１）ウエハに対しては有効であるものの、面
方位（１００）ウエハに対しては不十分であることが判
明してきた〔特に面方位（１００）ウエハを使用したパ
ワーＭＯＳ系ＦＥＴの深い拡散層（例２５０〜３００
μ）については無力である〕。 その上、面方位（１１１）ウエハに対しては有効で
あるものの、加工歪除去により加工歪が本来もっている
ゲッターリング効果も失われ、このことは第二の拡散工
程中に不純物の拡散（侵入）による未拡散層内に発生す
る転位の吸収作用が失われ、未拡散側の表面に著しく不
均一に分布する転位が発生する。
【０００７】ディスクリートがトランジスターであれば
この未拡散層は次のベース，エミッターの形成する層で
あり、不均一な転位の分布は素子となった時の特性の劣
化（特にリーク電流）及びそのバラツキの原因をもたら
す。〔この状態を図２（Ａ）に示す。ウエハは面方位
（１１１）で拡散層は１６０μで未拡散層は９０μでそ
の面はミラー仕上げされている。このウエハのミラー面
をジルトルエッチして転位をエッチピット（三角形）と
し現し光の反射のない様に工夫して写真撮影したもので
ある。図中「シマ」状の白く観える部分が転位（エッチ
ピット）の密集部であり、これの一部分を拡大して図３
に示す。〕かといって加工歪を除去しないと多大な粒子
が発生してしまう。というジレンマがある。
この未拡散層は次のベース，エミッターの形成する層で
あり、不均一な転位の分布は素子となった時の特性の劣
化（特にリーク電流）及びそのバラツキの原因をもたら
す。〔この状態を図２（Ａ）に示す。ウエハは面方位
（１１１）で拡散層は１６０μで未拡散層は９０μでそ
の面はミラー仕上げされている。このウエハのミラー面
をジルトルエッチして転位をエッチピット（三角形）と
し現し光の反射のない様に工夫して写真撮影したもので
ある。図中「シマ」状の白く観える部分が転位（エッチ
ピット）の密集部であり、これの一部分を拡大して図３
に示す。〕かといって加工歪を除去しないと多大な粒子
が発生してしまう。というジレンマがある。
【０００８】本発明は上述したような従来の技術が有す
る問題点に鑑みてなされたものでその目的とするところ
は、ウエハ面方位（１１１）又は（１００）にかかわら
ず粒子の生成を防止し転位の均一化及び低転位化を同時
に達成することにある。
る問題点に鑑みてなされたものでその目的とするところ
は、ウエハ面方位（１１１）又は（１００）にかかわら
ず粒子の生成を防止し転位の均一化及び低転位化を同時
に達成することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成する為
に本発明は以下の手段を採用する。即ち請求項１に係る
手段は、シリコン単結晶のインゴットよりスライスされ
たウエハを研磨剤（ＦＯ＃１０００、又は＃１２００）
で両面同時にラップ加工（取代６０μ）し、均一な加工
歪を付与し、拡散終了後の加工方法に合せた所要厚さの
面方位（１１１）又は（１００）のウエハを使用して目
的とする不純物の雰囲気下でウエハ両面にデポジション
する第一の拡散工程と、該ウエハをＯ2 ガス０．５％〜
１０（ｖｏｌ）％を含むＡｒ又はＨｅの混合ガスの雰囲
気下で高温，長時間の拡散をする第二の拡散工程より成
り、上記の所要厚さは不純物の拡散層厚をｘj 、ディス
クリート基板となった時の未拡散層厚をｘi とすると、
その時のウエハ厚ｔ1 は、２ｘj ＋ｘi ＋２０≦ｔ1 ≦
２ｘj ＋ｘi ＋８０である。
に本発明は以下の手段を採用する。即ち請求項１に係る
手段は、シリコン単結晶のインゴットよりスライスされ
たウエハを研磨剤（ＦＯ＃１０００、又は＃１２００）
で両面同時にラップ加工（取代６０μ）し、均一な加工
歪を付与し、拡散終了後の加工方法に合せた所要厚さの
面方位（１１１）又は（１００）のウエハを使用して目
的とする不純物の雰囲気下でウエハ両面にデポジション
する第一の拡散工程と、該ウエハをＯ2 ガス０．５％〜
１０（ｖｏｌ）％を含むＡｒ又はＨｅの混合ガスの雰囲
気下で高温，長時間の拡散をする第二の拡散工程より成
り、上記の所要厚さは不純物の拡散層厚をｘj 、ディス
クリート基板となった時の未拡散層厚をｘi とすると、
その時のウエハ厚ｔ1 は、２ｘj ＋ｘi ＋２０≦ｔ1 ≦
２ｘj ＋ｘi ＋８０である。
【００１０】請求項２に係る手段は、シリコン単結晶の
インゴットよりスライスされたウエハを研磨剤（ＦＯ＃
１０００又は＃１２００）で両面同時にラップ加工（取
代６０μ）し、均一な加工歪（略数μ）を付与し拡散後
の加工方法に合せた所要厚の面方位（１１１）又は（１
００）のウエハを使用してウエハ両面に上記のデポジシ
ョンする第一の拡散工程と、該ウエハをＯ2 ガス０．５
％〜１０（ｖｏｌ）％含むＡｒ又はＨｅの混合ガスの雰
囲気下で高温，長時間の拡散をする第二の拡散工程と、
該ウエハを枚葉式に内周刃切断装置でその厚み幅の中央
部より２分割に切断し、その切断面側を研削，研磨加工
する工程の組合せより成るディスクリート用基板製造方
法を採用する。そして、上記の拡散後の加工方法に合わ
せたウエハの所要厚さｔ2 は、内周刃切断装置の刃厚を
ｔc （μｍ）とすると、２（ｘj ＋ｘi ）＋ｔc ＋７５
≦ｔ2≦２（ｘj ＋ｘi ）＋ｔc ＋３００である。
インゴットよりスライスされたウエハを研磨剤（ＦＯ＃
１０００又は＃１２００）で両面同時にラップ加工（取
代６０μ）し、均一な加工歪（略数μ）を付与し拡散後
の加工方法に合せた所要厚の面方位（１１１）又は（１
００）のウエハを使用してウエハ両面に上記のデポジシ
ョンする第一の拡散工程と、該ウエハをＯ2 ガス０．５
％〜１０（ｖｏｌ）％含むＡｒ又はＨｅの混合ガスの雰
囲気下で高温，長時間の拡散をする第二の拡散工程と、
該ウエハを枚葉式に内周刃切断装置でその厚み幅の中央
部より２分割に切断し、その切断面側を研削，研磨加工
する工程の組合せより成るディスクリート用基板製造方
法を採用する。そして、上記の拡散後の加工方法に合わ
せたウエハの所要厚さｔ2 は、内周刃切断装置の刃厚を
ｔc （μｍ）とすると、２（ｘj ＋ｘi ）＋ｔc ＋７５
≦ｔ2≦２（ｘj ＋ｘi ）＋ｔc ＋３００である。
【００１１】
【作用】請求項１に係る作用について述べる前に現段階
で結論づけられている粒子生成のメカニズムについて説
明する。この粒子生成のメカニズムについては、粒子の
組成分析（目的とする不純物にデコレートされたＮ，
Ｏ，Ｓｉの化合物）及び今まで判明している事実より粒
子生成の根本原因は、「ウエハが拡散時に高温，長時間
のＯ2 ガス及びＮ2 ガスの共存する雰囲気下に晒される
こと」にあると考えられ、「ウエハ両面の加工歪の有無
又はウエハ面方位（１１１），（１００）の差は粒子生
成に大きく影響を与えＮ2 ガスの割合の高い程、又当然
のことながらより高温、より長時間の程、粒子生成数も
多く、そのサイズも大きくなる」ことが確認されてい
る。そして上記根本原因は、 Ｏ2 ガス１００％ 又は′Ｏ2 ガスとＮ2 ガス
以外の他ガスの混合 Ｎ2 ガス１００％ 又は′Ｎ2 ガスとＯ2 ガス
以外の他ガスの混合 のいずれの雰囲気下でも他の条件に因らず粒子の生成の
ないことで裏付けされる。
で結論づけられている粒子生成のメカニズムについて説
明する。この粒子生成のメカニズムについては、粒子の
組成分析（目的とする不純物にデコレートされたＮ，
Ｏ，Ｓｉの化合物）及び今まで判明している事実より粒
子生成の根本原因は、「ウエハが拡散時に高温，長時間
のＯ2 ガス及びＮ2 ガスの共存する雰囲気下に晒される
こと」にあると考えられ、「ウエハ両面の加工歪の有無
又はウエハ面方位（１１１），（１００）の差は粒子生
成に大きく影響を与えＮ2 ガスの割合の高い程、又当然
のことながらより高温、より長時間の程、粒子生成数も
多く、そのサイズも大きくなる」ことが確認されてい
る。そして上記根本原因は、 Ｏ2 ガス１００％ 又は′Ｏ2 ガスとＮ2 ガス
以外の他ガスの混合 Ｎ2 ガス１００％ 又は′Ｎ2 ガスとＯ2 ガス
以外の他ガスの混合 のいずれの雰囲気下でも他の条件に因らず粒子の生成の
ないことで裏付けされる。
【００１２】以下請求項１に係る作用について説明する
と、請求項１は粒子生成のないより低転位のディスクリ
ート用基板を製造する方法であり、これらを簡明に記す
ると以下の２条件、即ち、（１）素材ウエハは研磨剤
（ＦＯ＃１２００又は＃１０００）にてラップ加工され
両面に均一な「加工歪」（１〜１０μ）を有しているこ
と及び、（２）第二拡散はＯ2 ＋Ａｒガス（Ｈｅガス）
の雰囲気下で行うことであり、条件（１）の均一に分布
する加工歪はそれが本来有しているゲッターリング効果
により第二拡散中に不純物の拡散により不純物の未拡散
層内に発生する転位を吸収し、かつ条件（２）で行なっ
ているため粒子の生成もない。即ち条件（１）（２）は
粒子生成のない低転位ウエハ製造のためのお互いに補完
し合う対の条件である。ディスクリート基板は片側の拡
散層（ｘj ）と反対側の未拡散層（ｘi ）よりなるが、
素材ウエハとしては最小限２ｘj ＋ｘi の厚さが必要で
あり、加工余裕代は２０μ以上と過大にならない様な８
０μ以下である。
と、請求項１は粒子生成のないより低転位のディスクリ
ート用基板を製造する方法であり、これらを簡明に記す
ると以下の２条件、即ち、（１）素材ウエハは研磨剤
（ＦＯ＃１２００又は＃１０００）にてラップ加工され
両面に均一な「加工歪」（１〜１０μ）を有しているこ
と及び、（２）第二拡散はＯ2 ＋Ａｒガス（Ｈｅガス）
の雰囲気下で行うことであり、条件（１）の均一に分布
する加工歪はそれが本来有しているゲッターリング効果
により第二拡散中に不純物の拡散により不純物の未拡散
層内に発生する転位を吸収し、かつ条件（２）で行なっ
ているため粒子の生成もない。即ち条件（１）（２）は
粒子生成のない低転位ウエハ製造のためのお互いに補完
し合う対の条件である。ディスクリート基板は片側の拡
散層（ｘj ）と反対側の未拡散層（ｘi ）よりなるが、
素材ウエハとしては最小限２ｘj ＋ｘi の厚さが必要で
あり、加工余裕代は２０μ以上と過大にならない様な８
０μ以下である。
【００１３】次に請求項２に係る作用について説明す
る。請求項２は簡明に記すと以下の３条件、即ち、
（１）素材ウエハは研磨剤（ＦＯ＃１２００又は＃１０
００）にてラップ加工され両面に均一な「加工歪」（１
〜１０μ）を有して、かつ拡散後の加工を考慮した通常
の倍程の「特別な厚さ」を有すること、（２）第二拡散
はＯ2 ＋Ａｒガス（又はＨｅガス）の雰囲気下であるこ
と、（３）拡散終了後のウエハはその厚み幅の中央部よ
り２分割に切断し、所要の厚さのディスクリート用基板
に仕上げること（当然のことながら素材ウエハ１枚に対
して２枚のディスクリート用基板を得る）、であり、条
件（１）の「加工歪」及び（２）に係る作用は前述した
ものと基本的には同一と考えられるが、この時にウエハ
は「加工歪」を有するだけでなく通常の倍程の所要厚さ
（後述）を有しており、このことは転位に関して請求項
１に係る通常のウエハの厚さで得られる効果（転位レベ
ル）の又更に数分の一程に下げることが実証されてい
る。（例えば、拡散深さが１６０μ、未拡散層が９０μ
の一例で述べるとＦＺ法によるウエハについては１／１
０に、そしてＣＺ法によるウエハについては１／２〜１
／３程度に減少できる。） 尚、この理由についてはウエハ中央部の未拡散が厚い分
だけ転位発生が緩和されると考えても現象と一致する。
したがって、条件（１）の素材ウエハが更に低転位化を
目標として「特別な厚さ」のウエハを使用できるために
は、条件（３）が不可欠である。以上の様に条件（１）
（２）及び（３）はお互いに補完し合って、粒子生成の
ない極めて低転位の高品位ディスクリート用基板の提供
を可能とすることができる。
る。請求項２は簡明に記すと以下の３条件、即ち、
（１）素材ウエハは研磨剤（ＦＯ＃１２００又は＃１０
００）にてラップ加工され両面に均一な「加工歪」（１
〜１０μ）を有して、かつ拡散後の加工を考慮した通常
の倍程の「特別な厚さ」を有すること、（２）第二拡散
はＯ2 ＋Ａｒガス（又はＨｅガス）の雰囲気下であるこ
と、（３）拡散終了後のウエハはその厚み幅の中央部よ
り２分割に切断し、所要の厚さのディスクリート用基板
に仕上げること（当然のことながら素材ウエハ１枚に対
して２枚のディスクリート用基板を得る）、であり、条
件（１）の「加工歪」及び（２）に係る作用は前述した
ものと基本的には同一と考えられるが、この時にウエハ
は「加工歪」を有するだけでなく通常の倍程の所要厚さ
（後述）を有しており、このことは転位に関して請求項
１に係る通常のウエハの厚さで得られる効果（転位レベ
ル）の又更に数分の一程に下げることが実証されてい
る。（例えば、拡散深さが１６０μ、未拡散層が９０μ
の一例で述べるとＦＺ法によるウエハについては１／１
０に、そしてＣＺ法によるウエハについては１／２〜１
／３程度に減少できる。） 尚、この理由についてはウエハ中央部の未拡散が厚い分
だけ転位発生が緩和されると考えても現象と一致する。
したがって、条件（１）の素材ウエハが更に低転位化を
目標として「特別な厚さ」のウエハを使用できるために
は、条件（３）が不可欠である。以上の様に条件（１）
（２）及び（３）はお互いに補完し合って、粒子生成の
ない極めて低転位の高品位ディスクリート用基板の提供
を可能とすることができる。
【００１４】又、素材ウエハの所要厚さ（ｔ2 ）は次式
であり、 ２（ｘj ＋ｘi ）＋３３０＋７５≦ｔ2 ≦２（ｘj ＋ｘ
i ）＋３３０＋３００ その式中の｛２（ｘj ＋ｘi ）＋３３０｝は加工形態を
考えた必要最小限の厚さであり、（７５μ〜３００μ）
×１／２はディスクリート用基板１枚当りの切断面側の
研削，研磨代であり、最小限３７．５μは必要であり、
特性（低転位）を重視して意識的に更に厚くする場合の
他は１５０μ以上はコスト的に無理をきたす。尚、請求
項１及び２におけるＯ2 ガス割合が０．５％〜１０％と
なっているのは、０．５％以上のＯ2 ガスは高温，長時
間の拡散中にＳｉＯ2 膜が形成されていってＳｉ原子の
蒸発を防ぎ、又逆に１０％以下のＯ2 ガスは過度のＳｉ
Ｏ2 膜形成による面のアレ（アバタ，クラック等）を防
止する。請求項３，４及び請求項５，６に係る作用はい
ずれもが本発明の対象としている実用上の範囲である。
であり、 ２（ｘj ＋ｘi ）＋３３０＋７５≦ｔ2 ≦２（ｘj ＋ｘ
i ）＋３３０＋３００ その式中の｛２（ｘj ＋ｘi ）＋３３０｝は加工形態を
考えた必要最小限の厚さであり、（７５μ〜３００μ）
×１／２はディスクリート用基板１枚当りの切断面側の
研削，研磨代であり、最小限３７．５μは必要であり、
特性（低転位）を重視して意識的に更に厚くする場合の
他は１５０μ以上はコスト的に無理をきたす。尚、請求
項１及び２におけるＯ2 ガス割合が０．５％〜１０％と
なっているのは、０．５％以上のＯ2 ガスは高温，長時
間の拡散中にＳｉＯ2 膜が形成されていってＳｉ原子の
蒸発を防ぎ、又逆に１０％以下のＯ2 ガスは過度のＳｉ
Ｏ2 膜形成による面のアレ（アバタ，クラック等）を防
止する。請求項３，４及び請求項５，６に係る作用はい
ずれもが本発明の対象としている実用上の範囲である。
【００１５】
【実施例】以下本発明に係る実施例について説明する。
「表１」は従来法と本発明法との「粒子」及び「転位」
に係る比較表で、ＦＺ法により作製した口径１００φの
面方位（１００）のウエハと、ＦＺ法により作製した口
径１００φの面方位（１１１）のウエハ２種を対象とし
て、従来法と本発明法に分けて実施した結果である。拡
散深さは１６０μでディスクリート用基板となった時の
未拡散層は９０μで、全厚さは２５０μとなる。ウエハ
厚さは標準によるものは２ｘj ＋ｘi ＋４５＝４５５μ
で、拡散終了後２分割切断するものは２（ｘj ＋ｘi ）
＋３３０＋１５０＝９８０μである。従来法はシリコン
単結晶のインゴットよりスライスされたウエハを研磨剤
（ＦＯ＃１２００）でラップ加工（取代６０μ）したも
のと、更にエッチング加工（取代２０μ）を対象に一般
的洗浄後、Ｐ（リン）雰囲気中でデポジションし、引き
続きＯ2 ガス：Ｎ2 ガスが１：３よりなる雰囲気中で高
温（１２８０℃），長時間（１５０Ｈｒ）拡散し、終了
後片側の拡散層は完全に除去し、中央部の不純物の未拡
散層厚が９０μになる様に研削後研磨加工し、ミラー面
に仕上げたものである。
「表１」は従来法と本発明法との「粒子」及び「転位」
に係る比較表で、ＦＺ法により作製した口径１００φの
面方位（１００）のウエハと、ＦＺ法により作製した口
径１００φの面方位（１１１）のウエハ２種を対象とし
て、従来法と本発明法に分けて実施した結果である。拡
散深さは１６０μでディスクリート用基板となった時の
未拡散層は９０μで、全厚さは２５０μとなる。ウエハ
厚さは標準によるものは２ｘj ＋ｘi ＋４５＝４５５μ
で、拡散終了後２分割切断するものは２（ｘj ＋ｘi ）
＋３３０＋１５０＝９８０μである。従来法はシリコン
単結晶のインゴットよりスライスされたウエハを研磨剤
（ＦＯ＃１２００）でラップ加工（取代６０μ）したも
のと、更にエッチング加工（取代２０μ）を対象に一般
的洗浄後、Ｐ（リン）雰囲気中でデポジションし、引き
続きＯ2 ガス：Ｎ2 ガスが１：３よりなる雰囲気中で高
温（１２８０℃），長時間（１５０Ｈｒ）拡散し、終了
後片側の拡散層は完全に除去し、中央部の不純物の未拡
散層厚が９０μになる様に研削後研磨加工し、ミラー面
に仕上げたものである。
【００１６】一方、本発明法によるものは同じくラップ
加工された４５５μ及び９８０μのウエハを一般的な洗
浄後、同じくＰ（リン）雰囲気下でデポジションし、引
き続きＯ2 ガス５％を含むＡｒガスの雰囲気中で高温，
長時間の拡散を行い、終了後厚み幅の中央部より２分割
に切断し、厚さ３２５μのウエハを得てその切断面側を
研削，研磨加工し、ミラー面に仕上げたものである。粒
子数はディスクリート用基板のＨＦ処理した拡散層側表
面をＳＥＭでウエハ中心を数回観察し、視野内の平均的
粒子数を単位面積換算して示した。又、転位はディスク
リート用基板の未拡散層側のミラー面をジルトルエッチ
ングし、光学的顕微鏡で視野内のエッチピット数を単位
面積換算したＥＰＤ値（エッチピット密度数）で示し
た。右側数値はウエハ中心の値であり左側数値はウエハ
外周４点の平均値を示す。但し、面方位（１００）はエ
ッチピット（三角形）としては観察できず、小さい円形
窪みとして現われるものをカウントしたため、参考用と
いう意味で（ ）で示した。
加工された４５５μ及び９８０μのウエハを一般的な洗
浄後、同じくＰ（リン）雰囲気下でデポジションし、引
き続きＯ2 ガス５％を含むＡｒガスの雰囲気中で高温，
長時間の拡散を行い、終了後厚み幅の中央部より２分割
に切断し、厚さ３２５μのウエハを得てその切断面側を
研削，研磨加工し、ミラー面に仕上げたものである。粒
子数はディスクリート用基板のＨＦ処理した拡散層側表
面をＳＥＭでウエハ中心を数回観察し、視野内の平均的
粒子数を単位面積換算して示した。又、転位はディスク
リート用基板の未拡散層側のミラー面をジルトルエッチ
ングし、光学的顕微鏡で視野内のエッチピット数を単位
面積換算したＥＰＤ値（エッチピット密度数）で示し
た。右側数値はウエハ中心の値であり左側数値はウエハ
外周４点の平均値を示す。但し、面方位（１００）はエ
ッチピット（三角形）としては観察できず、小さい円形
窪みとして現われるものをカウントしたため、参考用と
いう意味で（ ）で示した。
【００１７】
【表１】
【００１８】従来法（１）は面方位（１１１）には粒子
が生成しないが（１００）には多数発生しており、面方
位（１１１）及び（１００）は共に著しく転位が不均一
に分布している〔図２（Ａ）〕。従来法（２）は転位の
不均一性は消滅〔図２（Ｂ）〕しているものの粒子の発
生は最大である。これはウエハ表面に形成されている加
工歪の影響と考えられる。本発明法の（１）及び（２）
によるものはウエハ面方位（１１１）及び（１００）共
に粒子の生成はなく、かつ本発明（２）によるものは転
位は加工歪によって吸収されたレベル〔従来法（２）の
（１１１）ウエハの２５２０〜２０７０ケ／ｃｍ2 〕よ
り更に１桁程低下させることができており、最終的目標
としている未拡散層内に結晶欠陥を発生させない無欠陥
拡散法に近づいたものとなっている。尚、本実施例はＦ
Ｚ法によるウエハを対象としたが、ＣＺ法によるものは
転位の発生レベルに差（ＣＺ法によるものは転位が発生
しやすい）は生じるものの同様の傾向であり、粒子の生
成についても傾向の差は生じない。
が生成しないが（１００）には多数発生しており、面方
位（１１１）及び（１００）は共に著しく転位が不均一
に分布している〔図２（Ａ）〕。従来法（２）は転位の
不均一性は消滅〔図２（Ｂ）〕しているものの粒子の発
生は最大である。これはウエハ表面に形成されている加
工歪の影響と考えられる。本発明法の（１）及び（２）
によるものはウエハ面方位（１１１）及び（１００）共
に粒子の生成はなく、かつ本発明（２）によるものは転
位は加工歪によって吸収されたレベル〔従来法（２）の
（１１１）ウエハの２５２０〜２０７０ケ／ｃｍ2 〕よ
り更に１桁程低下させることができており、最終的目標
としている未拡散層内に結晶欠陥を発生させない無欠陥
拡散法に近づいたものとなっている。尚、本実施例はＦ
Ｚ法によるウエハを対象としたが、ＣＺ法によるものは
転位の発生レベルに差（ＣＺ法によるものは転位が発生
しやすい）は生じるものの同様の傾向であり、粒子の生
成についても傾向の差は生じない。
【００１９】又、本発明法（２）によるものは拡散層の
特に深いもの（例えば２００μ以上）については圧倒的
に品質面，コスト面で有利であり、本発明法（１）によ
るものについては拡散層の浅いもの（２０μ〜８０μ）
及び２つのオリエンテーションフラット〔片方は一般的
にＣＦ（カットフラット）とよばれる〕を有して２分割
切断が不適合のものに有用である。
特に深いもの（例えば２００μ以上）については圧倒的
に品質面，コスト面で有利であり、本発明法（１）によ
るものについては拡散層の浅いもの（２０μ〜８０μ）
及び２つのオリエンテーションフラット〔片方は一般的
にＣＦ（カットフラット）とよばれる〕を有して２分割
切断が不適合のものに有用である。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明の拡散方法に
よれば、シリコン半導体ウエハに深い拡散層を形成して
ディスクリート用基板を製造していく時に、本発明によ
るラップ加工された均一な加工歪を有してその後の２分
割切断可能な厚さのウエハを使用してＯ2 ガスを含むＡ
ｒガス又はＨｅガスの雰囲気下で高温，長時間の拡散を
し、拡散後その厚み幅の中央部より２分割に切断し、そ
の切断面側を研削，研磨してディスクリート用基板に仕
上げる方法は粒子生成のない極めて低転位の高品位の製
品とすることができ、それ以降の工程における粒子剥離
等による問題（ミラー面への付着，蒸着不良）を未然に
防止することができ生産性を向上できると共に、無欠陥
拡散に近い極めて低転位の不純物未拡散層を利用して特
性のすぐれたディスクリートを製造することができる。
よれば、シリコン半導体ウエハに深い拡散層を形成して
ディスクリート用基板を製造していく時に、本発明によ
るラップ加工された均一な加工歪を有してその後の２分
割切断可能な厚さのウエハを使用してＯ2 ガスを含むＡ
ｒガス又はＨｅガスの雰囲気下で高温，長時間の拡散を
し、拡散後その厚み幅の中央部より２分割に切断し、そ
の切断面側を研削，研磨してディスクリート用基板に仕
上げる方法は粒子生成のない極めて低転位の高品位の製
品とすることができ、それ以降の工程における粒子剥離
等による問題（ミラー面への付着，蒸着不良）を未然に
防止することができ生産性を向上できると共に、無欠陥
拡散に近い極めて低転位の不純物未拡散層を利用して特
性のすぐれたディスクリートを製造することができる。
【図１】従来の方法によって生成された粒子構造を示す
顕微鏡写真である。
顕微鏡写真である。
【図２】ウエハのミラー面に生じた転位の結晶構造を示
す写真である。
す写真である。
【図３】図２（Ａ）の結晶構造を示す写真の部分拡大写
真である。
真である。
Claims (6)
- 【請求項１】 結晶軸が〈１１１〉または〈１００〉で
あるシリコン単結晶のインゴットを所定厚さにスライス
し、得られたウエハを研磨剤を用いて両面同時にラッピ
ングした下記（１）式の厚さ（ｔ1 ）のウエハ面方位
（１１１）または（１００）のウエハ面に不純物の雰囲
気中でデポジションする第１の拡散工程と、第１拡散工
程終了後のウエハをＯ2 ガス０．５〜１０（ｖｏｌ）％
を含むＡｒまたはＨｅの混合ガス雰囲気中で高温度で長
時間処理し、該ウエハの中央部に不純物の未拡散層を有
し両面に不純物の拡散層を形成したウエハを得る第２の
拡散工程とより成るシリコン半導体ウエハの拡散方法。 ２ｘj ＋ｘi ＋２０≦ｔ1 ≦２ｘj ＋ｘi ＋８０………(1) ｘj ：ウエハ不純物拡散層厚（μｍ） ｘi ：ディスクリート基板となった時のウエハ不純物未
拡散層厚（μｍ） - 【請求項２】 結晶軸が〈１１１〉または〈１００〉で
あるシリコン単結晶のインゴットを所定厚さにスライス
し、得られたウエハを研磨剤を用いて両面同時にラッピ
ングした下記（２）式の厚さ（ｔ2 ）のウエハ面方位
（１１１）または（１００）のウエハ面に不純物の雰囲
気中でデポジションする第１の拡散工程と、第１拡散工
程終了後のウエハをＯ2 ガス０．５〜１０（ｖｏｌ）％
を含むＡｒまたはＨｅの混合ガス雰囲気中で高温度で長
時間処理し、該ウエハの中央部に不純物の未拡散層を有
し両面に不純物の拡散層を形成したウエハを得る第２の
拡散工程と、第２の拡散工程後のウエハを厚み幅の中央
部の不純物未拡散層より枚葉式に内周刃切断装置で２分
割に切断し、該ウエハの切断面を研削・研磨しミラー仕
上げすることを特徴とするディスクリート基板の製造方
法。 ２（ｘj ＋ｘi ）＋ｔc ＋７５≦ｔ2 ≦２（ｘj ＋ｘi ）＋ｔc ＋３００…(2) ｘj ：ウエハ不純物拡散層厚（μｍ） ｘi ：ディスクリート基板となった時のウエハ不純物未
拡散層厚（μｍ） ｔ2 ：ウエハの厚さ（μｍ） ｔc ：内周刃切断装置の刃厚（μｍ） - 【請求項３】 請求項１における高温度が１２５０℃〜
１３１０℃であることを特徴とするシリコン半導体ウエ
ハの拡散方法 - 【請求項４】 請求項２における高温度が１２５０℃〜
１３１０℃であることを特徴とするディスクリート基板
の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１における長時間が２０時間〜４
５０時間であることを特徴とするシリコン半導体ウエハ
の拡散方法。 - 【請求項６】 請求項２における長時間が２０時間〜４
５０時間であることを特徴とするティスクリート基板の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6258766A JP2607853B2 (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | シリコン半導体ウエハの拡散方法及びディスクリート基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6258766A JP2607853B2 (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | シリコン半導体ウエハの拡散方法及びディスクリート基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0897164A true JPH0897164A (ja) | 1996-04-12 |
| JP2607853B2 JP2607853B2 (ja) | 1997-05-07 |
Family
ID=17324796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6258766A Expired - Fee Related JP2607853B2 (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | シリコン半導体ウエハの拡散方法及びディスクリート基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2607853B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0945530A1 (en) * | 1998-03-26 | 1999-09-29 | Naoetsu Electronics Company | A production method for a discrete structure substrate |
| US8329563B2 (en) | 2006-02-24 | 2012-12-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device including a gettering layer and manufacturing method therefor |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112012000210T5 (de) | 2012-02-23 | 2014-01-16 | Fuji Electric Co., Ltd | Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements |
| JP6135666B2 (ja) | 2012-05-31 | 2017-05-31 | 富士電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
1994
- 1994-09-27 JP JP6258766A patent/JP2607853B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0945530A1 (en) * | 1998-03-26 | 1999-09-29 | Naoetsu Electronics Company | A production method for a discrete structure substrate |
| US6093648A (en) * | 1998-03-26 | 2000-07-25 | Naoetsu Electronics Company | Production method for a discrete structure substrate |
| KR100293686B1 (ko) * | 1998-03-26 | 2001-09-17 | 마츠자와 히데미 | 디스크리이트용기판의제조방법 |
| US8329563B2 (en) | 2006-02-24 | 2012-12-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device including a gettering layer and manufacturing method therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2607853B2 (ja) | 1997-05-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5738942A (en) | Semiconductor silicon wafer and process for producing it | |
| JP3252702B2 (ja) | 気相エッチング工程を含む半導体単結晶鏡面ウエーハの製造方法およびこの方法で製造される半導体単結晶鏡面ウエーハ | |
| US4276114A (en) | Semiconductor substrate and a manufacturing method thereof | |
| JP2726583B2 (ja) | 半導体基板 | |
| JPS6141133B2 (ja) | ||
| CN1217393C (zh) | 热处理硅晶片的方法及用该方法制造的硅晶片 | |
| JP4854936B2 (ja) | シリコンウエーハの製造方法及びシリコンウエーハ | |
| US5389551A (en) | Method of manufacturing a semiconductor substrate | |
| JP2010034128A (ja) | ウェーハの製造方法及び該方法により得られたウェーハ | |
| US4193783A (en) | Method of treating a silicon single crystal ingot | |
| JP3454033B2 (ja) | シリコンウェーハおよびその製造方法 | |
| JP4218681B2 (ja) | シリコン単結晶基板の製造方法及び抵抗特性測定方法並びに抵抗特性保証方法 | |
| JPH09260619A (ja) | Ｓｏｉ基板及びその製造方法 | |
| TW202428512A (zh) | 用於處理多晶碳化矽晶圓之方法 | |
| JP2607853B2 (ja) | シリコン半導体ウエハの拡散方法及びディスクリート基板の製造方法 | |
| JPH04162609A (ja) | ディスクリート素子用基板の製造方法 | |
| JP3080501B2 (ja) | シリコンウェーハの製造方法 | |
| JPH07235534A (ja) | シリコンウェーハの製造方法 | |
| JPH1116844A (ja) | エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法と素材用ウェーハ | |
| US6323140B1 (en) | Method of manufacturing semiconductor wafer | |
| JPH09266212A (ja) | シリコンウエーハおよびその製造方法 | |
| KR100201705B1 (ko) | 경면 연마 웨이퍼 제조방법 | |
| JP3473654B2 (ja) | 半導体鏡面ウェーハの製造方法 | |
| JP3491523B2 (ja) | 半導体ウエーハの加工方法 | |
| JPS5885534A (ja) | 半導体シリコン基板の製造法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |