JP2888294B1 - デスクリート用基板の製造方法 - Google Patents
デスクリート用基板の製造方法Info
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Abstract
【要約】
【課題】 低いレベルの転位密度のデスクリート用基板
を対象に、要求される転位密度のレベルに自在に合わせ
込むことができる製造方法を提供すること。 【解決手段】 平均転位密度5000個／cm2 以下の一般的
に低いレベルの転位密度といわれる範囲のデスクリート
用基板を製造する時に、拡散前の素材ウエハ厚さを一定
範囲内で調整してから拡散する。
を対象に、要求される転位密度のレベルに自在に合わせ
込むことができる製造方法を提供すること。 【解決手段】 平均転位密度5000個／cm2 以下の一般的
に低いレベルの転位密度といわれる範囲のデスクリート
用基板を製造する時に、拡散前の素材ウエハ厚さを一定
範囲内で調整してから拡散する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は片側が拡散層でその
反対側が未拡散層の２層構造よりなるシリコン半導体ウ
エハのデスクリート用基板の製造方法に関する。更に詳
しくはトランジスター、ダイオード等のデスクリート用
基板で、未拡散層の表面で計測できる転位密度が平均で
5000個／cm2以下の良好な結晶性を要求されるデスクリ
ート用基板を製造する方法で、デスクリート用基板とな
った時に要求される転位密度により、素材ウエハの厚さ
を予め調整・決定した厚さで拡散し、拡散時に発生する
未拡散層内の転位の発生を制御し、その後最終的に所要
の寸法のデスクリート用基板に仕上げても要求されてい
る転位密度を満足させるデスクリート用基板の製造方法
に関する。
反対側が未拡散層の２層構造よりなるシリコン半導体ウ
エハのデスクリート用基板の製造方法に関する。更に詳
しくはトランジスター、ダイオード等のデスクリート用
基板で、未拡散層の表面で計測できる転位密度が平均で
5000個／cm2以下の良好な結晶性を要求されるデスクリ
ート用基板を製造する方法で、デスクリート用基板とな
った時に要求される転位密度により、素材ウエハの厚さ
を予め調整・決定した厚さで拡散し、拡散時に発生する
未拡散層内の転位の発生を制御し、その後最終的に所要
の寸法のデスクリート用基板に仕上げても要求されてい
る転位密度を満足させるデスクリート用基板の製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来方法（１） 従来におけるデスクリート用基板の製造方法としては、
所要の前処理をした素材ウエハを準備し、拡散法により
ウエハ両面より所要の深さの拡散層を形成し、ウエハの
片面の拡散層は完全に除去し、所定の拡散層厚さ（Ｘｊ
という）と未拡散層厚さ（Ｘｉという）を有したデスク
リート用基板を製造していた。従って、製品厚さ（Ｘｊ
＋Ｘｉ）に片側の拡散層除去を含む最小の機械加工代を
加えたものが素材ウエハ厚さとなっていた。
所要の前処理をした素材ウエハを準備し、拡散法により
ウエハ両面より所要の深さの拡散層を形成し、ウエハの
片面の拡散層は完全に除去し、所定の拡散層厚さ（Ｘｊ
という）と未拡散層厚さ（Ｘｉという）を有したデスク
リート用基板を製造していた。従って、製品厚さ（Ｘｊ
＋Ｘｉ）に片側の拡散層除去を含む最小の機械加工代を
加えたものが素材ウエハ厚さとなっていた。
【０００３】従来方法（２） 上記の従来方法ではウエハの両面に形成されていた拡散
層のどちらか一方は除去され、結果的には拡散層の半分
が無駄になってしまうということから、最近では以下に
示す方法が採用されている。所要の前処理をした素材ウ
エハを準備し、拡散法によりウエハ両面より所要の深さ
の拡散層を形成し、ウエハ厚さ方向の中央部よりウエハ
を切断し、所定の拡散層厚さ（Ｘｊ）と未拡散層厚さ
（Ｘｉ）を有したデスクリート用基板２枚を製造してい
た。従って、製品厚さ（Ｘｊ＋Ｘｉ）の2倍の厚さに切
断代及び各々の切断面側の最小の機械加工代を加えたも
のが素材ウエハ厚さとなっていた。
層のどちらか一方は除去され、結果的には拡散層の半分
が無駄になってしまうということから、最近では以下に
示す方法が採用されている。所要の前処理をした素材ウ
エハを準備し、拡散法によりウエハ両面より所要の深さ
の拡散層を形成し、ウエハ厚さ方向の中央部よりウエハ
を切断し、所定の拡散層厚さ（Ｘｊ）と未拡散層厚さ
（Ｘｉ）を有したデスクリート用基板２枚を製造してい
た。従って、製品厚さ（Ｘｊ＋Ｘｉ）の2倍の厚さに切
断代及び各々の切断面側の最小の機械加工代を加えたも
のが素材ウエハ厚さとなっていた。
【０００４】この方法は、２枚のデスクリート用基板を
得ても、元々厚いウエハを使用しており、一見原材料の
低減には結びつかないように見えるが、原材料の低減は
インゴットよりウエハを切り出す時のロスも考慮に加え
るべきで、原材料の低減は確実に計られる方法である。
以上、従来方法（１）、（２）を述べたが、何れの場合
にしても、当然のことながら拡散前の素材ウエハの厚さ
は、製品の厚さ（デスクリート用基板の厚さ）に、所要
の寸法の製品とするための最小限の機械加工代（結果的
には切り粉）を加えたものを素材ウエハ厚さとしてい
た。
得ても、元々厚いウエハを使用しており、一見原材料の
低減には結びつかないように見えるが、原材料の低減は
インゴットよりウエハを切り出す時のロスも考慮に加え
るべきで、原材料の低減は確実に計られる方法である。
以上、従来方法（１）、（２）を述べたが、何れの場合
にしても、当然のことながら拡散前の素材ウエハの厚さ
は、製品の厚さ（デスクリート用基板の厚さ）に、所要
の寸法の製品とするための最小限の機械加工代（結果的
には切り粉）を加えたものを素材ウエハ厚さとしてい
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はデスクリート
用基板の製造方法の中で、拡散方法によるものを対象と
するものであるが、この拡散法によりデスクリート用基
板を製造する際は、所定の不純物の「濃度」、「拡散層
深さ」を得るために、高温（例えば1280℃以上）で長時
間（例えば 165時間）のウエハ熱処理が不可欠となる。
この熱処理がなされる時に、 拡散層を形成するための不純物でＮ型、Ｐ型の代表
的不純物であるリン、ボロンも原子半径がシリコンのそ
れより小さく、Ｓｉ原子と置換して拡散層に発生した収
縮力により未拡散層にも応力を発生させること。 拡散炉へのウエハの出し入れの際に、ウエハ群はお
互いに密着した状態であるという特殊事情により、特に
一定厚さ以上のウエハにおいてはウエハ外周部と中心部
の温度差がより拡大し、未拡散層に熱応力が発生してし
まうこと。 の主な理由により、ウエハの未拡散層内には必然的に転
位、又はスリップと呼ばれる連続した転位が発生してし
まう。
用基板の製造方法の中で、拡散方法によるものを対象と
するものであるが、この拡散法によりデスクリート用基
板を製造する際は、所定の不純物の「濃度」、「拡散層
深さ」を得るために、高温（例えば1280℃以上）で長時
間（例えば 165時間）のウエハ熱処理が不可欠となる。
この熱処理がなされる時に、 拡散層を形成するための不純物でＮ型、Ｐ型の代表
的不純物であるリン、ボロンも原子半径がシリコンのそ
れより小さく、Ｓｉ原子と置換して拡散層に発生した収
縮力により未拡散層にも応力を発生させること。 拡散炉へのウエハの出し入れの際に、ウエハ群はお
互いに密着した状態であるという特殊事情により、特に
一定厚さ以上のウエハにおいてはウエハ外周部と中心部
の温度差がより拡大し、未拡散層に熱応力が発生してし
まうこと。 の主な理由により、ウエハの未拡散層内には必然的に転
位、又はスリップと呼ばれる連続した転位が発生してし
まう。
【０００６】この転位は、一般的には「最終的に素子と
なった時の電気特性」を劣化させるものといわれてお
り、目標とする特性が得られないという大きな問題があ
った。一方、均一に分布しているあるレベルの転位の存
在は高周波特性を良好にすることができるという側面か
ら、一定範囲の転位密度が要求されるという特殊例も有
る。
なった時の電気特性」を劣化させるものといわれてお
り、目標とする特性が得られないという大きな問題があ
った。一方、均一に分布しているあるレベルの転位の存
在は高周波特性を良好にすることができるという側面か
ら、一定範囲の転位密度が要求されるという特殊例も有
る。
【０００７】よって、本発明はデスクリート用基板の未
拡散層表面で計測される平均転位密度が5000個／cm2か
らゼロ（無欠陥結晶に近いもの）のものを対象として、
要求されている転位密度のレベルに自在に合わせ込むこ
とが出来る製造方法を提供することを課題とする。
拡散層表面で計測される平均転位密度が5000個／cm2か
らゼロ（無欠陥結晶に近いもの）のものを対象として、
要求されている転位密度のレベルに自在に合わせ込むこ
とが出来る製造方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に請求項１に係る手段は、シリコン半導体ウエハの片側
が拡散層（Ｘｊ）でその反対側が未拡散層（Ｘｉ）の２
層構造よりなり、その未拡散層の表面の転位密度が平均
で5000個／cm2以下のシリコン半導体のデスクリート用
基板の製造方法において、シリコン半導体ウエハがラッ
ピング加工され、その時の加工歪みが残存する拡散前の
素材ウエハの厚さ（Ｔ）（単位…μｍ）を次式（１）と
し、 Ｔ＝２Ｘｊ＋Ｘｉ＋α …（１） デスクリート用基板となった時に要求されている転位密
度を満足できるように、予め拡散前素材ウエハ厚さを
（１）式中のαの値を45≦α≦930の範囲内で決定され
たその素材ウエハ厚さで拡散を終了後、２層構造の所要
の厚さのデスクリート用基板を得る手段を採用する。
に請求項１に係る手段は、シリコン半導体ウエハの片側
が拡散層（Ｘｊ）でその反対側が未拡散層（Ｘｉ）の２
層構造よりなり、その未拡散層の表面の転位密度が平均
で5000個／cm2以下のシリコン半導体のデスクリート用
基板の製造方法において、シリコン半導体ウエハがラッ
ピング加工され、その時の加工歪みが残存する拡散前の
素材ウエハの厚さ（Ｔ）（単位…μｍ）を次式（１）と
し、 Ｔ＝２Ｘｊ＋Ｘｉ＋α …（１） デスクリート用基板となった時に要求されている転位密
度を満足できるように、予め拡散前素材ウエハ厚さを
（１）式中のαの値を45≦α≦930の範囲内で決定され
たその素材ウエハ厚さで拡散を終了後、２層構造の所要
の厚さのデスクリート用基板を得る手段を採用する。
【０００９】更に詳しく説明すると、ラッピング加工さ
れその時の加工歪みが残存するような前処理がなされた
素材ウエハを用いて拡散層を形成するが、拡散層はウエ
ハ両面より形成（片面のみの形成は現状不可能）される
ため、１枚のデスクリート用基板を得るには少なくとも
（２Ｘｊ＋Ｘｉ）の厚さが必要であり、素材ウエハ厚さ
（Ｔ）については、 Ｔ＝２Ｘｊ＋Ｘｉ＋α …（１） で示されるものとする。ここにプラスされているαは素
材ウエハ厚さを決定する時の調整代であり、このαの値
を45≦α≦930の範囲内で、デスクリート用基板となっ
た時に未拡散層の表面で要求されている転位密度により
決定し、その厚さの素材ウエハを拡散し、所要の厚さの
デスクリート用基板に仕上げることを特徴とする。又、
調整代αの範囲としては、低いレベルの転位密度が期待
できる45μｍを下限値とし、α値を大きくする程、拡散
深さの程度の差こそあれ、転位は減少していくが、ある
限界を超えるとスリップの発生の問題が顕在化するた
め、930μｍをもって上限値としている。
れその時の加工歪みが残存するような前処理がなされた
素材ウエハを用いて拡散層を形成するが、拡散層はウエ
ハ両面より形成（片面のみの形成は現状不可能）される
ため、１枚のデスクリート用基板を得るには少なくとも
（２Ｘｊ＋Ｘｉ）の厚さが必要であり、素材ウエハ厚さ
（Ｔ）については、 Ｔ＝２Ｘｊ＋Ｘｉ＋α …（１） で示されるものとする。ここにプラスされているαは素
材ウエハ厚さを決定する時の調整代であり、このαの値
を45≦α≦930の範囲内で、デスクリート用基板となっ
た時に未拡散層の表面で要求されている転位密度により
決定し、その厚さの素材ウエハを拡散し、所要の厚さの
デスクリート用基板に仕上げることを特徴とする。又、
調整代αの範囲としては、低いレベルの転位密度が期待
できる45μｍを下限値とし、α値を大きくする程、拡散
深さの程度の差こそあれ、転位は減少していくが、ある
限界を超えるとスリップの発生の問題が顕在化するた
め、930μｍをもって上限値としている。
【００１０】以上の関係を拡散前素材ウエハ厚さ拡散工
程中（熱負荷時）に発生する転位で、その後未拡散層の
表面で計測される転位との関係を示す図１で説明する
と、同図は拡散終了後のウエハの断面を示す図２に示す
ような、拡散層厚さをＸｊ、デスクリート用基板となっ
た時の未拡散層厚さをＸｉとし、中央の未拡散層でその
一部分の厚さをαとした時、一例としてＦＺ法、Ｎ型、
〈１１１〉、 100φウエハを用いて、同一の拡散条件
で、発生する転位の密度を決定する最大の因子であるＸ
ｊをパラメータにして、αの値を変化させた時の未拡散
層の表面における転位密度の変化を示したものである。
Ｘｊ（拡散深さ）は概念的に「浅い」、「中間」、「深
い」ととらえられているものをここで改めて浅いもの
（Ｘｊ＜ 120μｍ）、中間のもの（ 120μｍ≦Ｘｊ＜ 2
50）、深いもの（Ｘｊ≧ 250μｍ）とし、その各々の代
表として曲線（80μｍ）、曲線（ 170μｍ）、曲線
（ 300μｍ）の３例を示す。拡散深さが深い程このα
の値を大きくとる（素材ウエハを厚くする）ことにより
転位密度が著しく減少していくことが判る。
程中（熱負荷時）に発生する転位で、その後未拡散層の
表面で計測される転位との関係を示す図１で説明する
と、同図は拡散終了後のウエハの断面を示す図２に示す
ような、拡散層厚さをＸｊ、デスクリート用基板となっ
た時の未拡散層厚さをＸｉとし、中央の未拡散層でその
一部分の厚さをαとした時、一例としてＦＺ法、Ｎ型、
〈１１１〉、 100φウエハを用いて、同一の拡散条件
で、発生する転位の密度を決定する最大の因子であるＸ
ｊをパラメータにして、αの値を変化させた時の未拡散
層の表面における転位密度の変化を示したものである。
Ｘｊ（拡散深さ）は概念的に「浅い」、「中間」、「深
い」ととらえられているものをここで改めて浅いもの
（Ｘｊ＜ 120μｍ）、中間のもの（ 120μｍ≦Ｘｊ＜ 2
50）、深いもの（Ｘｊ≧ 250μｍ）とし、その各々の代
表として曲線（80μｍ）、曲線（ 170μｍ）、曲線
（ 300μｍ）の３例を示す。拡散深さが深い程このα
の値を大きくとる（素材ウエハを厚くする）ことにより
転位密度が著しく減少していくことが判る。
【００１１】請求項２に係る手段は、例えば120μｍを
切るような拡散層厚さ（Ｘｊ）の浅いものは図１の曲線
（80μｍ）の例で示すように転位の発生がもともと少
ないからウエハ厚さを増加させても得られる効果が薄
い。従って、拡散層（Ｘｊ）の値が 120μｍ≦Ｘｊ≦ 4
00μｍ、未拡散層（Ｘｉ）の値がＸｉ≧20μｍである時
に、上記（１）式中のαの値が330≦α≦930の範囲で決
定された素材ウエハ厚さであることを特徴とする請求項
１に記載のデスクリート用基板の製造方法を採用する。
又、請求項３に係る手段は、拡散層（Ｘｊ）の値が Ｘ
ｊ＜120μｍ、未拡散層（Ｘｉ）の値がＸｉ≧30μｍで
ある時に、上記（１）式中のαの値が45≦α≦780の範
囲で決定された素材ウエハ厚さであることを特徴とする
請求項１に記載のデスクリート用基板の製造方法を採用
する。更に、請求項４に係る手段は、未拡散層表面の仕
上げ方法が平面研削加工で、その時の研削加工砥石の番
手が＃1500以上、＃3000以内であることを特徴とする請
求項３に記載のデスクリート用基板の製造方法を採用す
る。尚、研削砥石番手と砥粒自体の平均粒径ｄ（単位…
mm）との関係は次式に従うものとする。 ｄ＝（25.4／表示番手）×0.58 従って、研削砥石の通常使用されるダイヤモンド等の平
均粒径は5.9μｍから9.8μｍである。
切るような拡散層厚さ（Ｘｊ）の浅いものは図１の曲線
（80μｍ）の例で示すように転位の発生がもともと少
ないからウエハ厚さを増加させても得られる効果が薄
い。従って、拡散層（Ｘｊ）の値が 120μｍ≦Ｘｊ≦ 4
00μｍ、未拡散層（Ｘｉ）の値がＸｉ≧20μｍである時
に、上記（１）式中のαの値が330≦α≦930の範囲で決
定された素材ウエハ厚さであることを特徴とする請求項
１に記載のデスクリート用基板の製造方法を採用する。
又、請求項３に係る手段は、拡散層（Ｘｊ）の値が Ｘ
ｊ＜120μｍ、未拡散層（Ｘｉ）の値がＸｉ≧30μｍで
ある時に、上記（１）式中のαの値が45≦α≦780の範
囲で決定された素材ウエハ厚さであることを特徴とする
請求項１に記載のデスクリート用基板の製造方法を採用
する。更に、請求項４に係る手段は、未拡散層表面の仕
上げ方法が平面研削加工で、その時の研削加工砥石の番
手が＃1500以上、＃3000以内であることを特徴とする請
求項３に記載のデスクリート用基板の製造方法を採用す
る。尚、研削砥石番手と砥粒自体の平均粒径ｄ（単位…
mm）との関係は次式に従うものとする。 ｄ＝（25.4／表示番手）×0.58 従って、研削砥石の通常使用されるダイヤモンド等の平
均粒径は5.9μｍから9.8μｍである。
【００１２】請求項１に係わる作用は、所定の厚さのウ
エハを拡散する時に、素材ウエハはラッピング加工さ
れ、その時残存する加工歪により拡散工程中に発生する
転位を抑制させるようにした上で、その素材ウエハ厚さ
は請求項１の（１）式のα値を45≦α≦930の範囲内、
即ち45μｍ以上であり、930μｍ以下で決定するが、こ
こでこのα値の上・下限値を図１、図２を用いて説明す
ると、下限値については図２において、仮にα値をゼロ
とし、下側のＸｊ層を除去してＸｊ＋Ｘｉの厚さのデス
クリート用基板を製造したとすると、Ｘｊを除去した面
が、即製品の未拡散層表面ということになるが、その表
面はデスクリート用基板となる前に除去されるＸｊ層の
応力の影響を既に強く受けてしまっており、転位が急増
してしまう。このような現象を避けるためには、少なく
とも45μｍ以上が有効であることが見出されたため、下
限値として採用し、その下限値以上の値とすることによ
り除去される側の拡散層の応力の影響を回避することが
出来る。
エハを拡散する時に、素材ウエハはラッピング加工さ
れ、その時残存する加工歪により拡散工程中に発生する
転位を抑制させるようにした上で、その素材ウエハ厚さ
は請求項１の（１）式のα値を45≦α≦930の範囲内、
即ち45μｍ以上であり、930μｍ以下で決定するが、こ
こでこのα値の上・下限値を図１、図２を用いて説明す
ると、下限値については図２において、仮にα値をゼロ
とし、下側のＸｊ層を除去してＸｊ＋Ｘｉの厚さのデス
クリート用基板を製造したとすると、Ｘｊを除去した面
が、即製品の未拡散層表面ということになるが、その表
面はデスクリート用基板となる前に除去されるＸｊ層の
応力の影響を既に強く受けてしまっており、転位が急増
してしまう。このような現象を避けるためには、少なく
とも45μｍ以上が有効であることが見出されたため、下
限値として採用し、その下限値以上の値とすることによ
り除去される側の拡散層の応力の影響を回避することが
出来る。
【００１３】上限値については、一般的にデスクリート
用基板に要求されている拡散層は通常深いものであり、
高温・長時間の処理を余儀無くされる為、当然コスト面
を考慮すれば拡散炉中の１バッチ当たりの仕込み枚数の
多いことが望まれ、その仕込み形態として、ウエハ同士
は緩衝剤（固着防止）を介して密着した特殊な状態で数
多くの枚数が同時に仕込まれている。従って、複数枚の
ウエハ群の拡散炉中への出し入れの際は、通常の熱処理
されるウエハが一定間隔の間隙をもって並べられている
状態と異なり、対流による熱伝導が殆どないためウエハ
中心と外周部との温度差が大きくなり、熱応力が発生
し、その結果、直線状に連なる別の形態の転位（スリッ
プ）が、素材ウエハ厚さが厚くなればなるほど発生し易
く、おおよそ素材ウエハ厚さが1400μｍ程度を過ぎるこ
ろから急激に増大することが見出され、それを上限値以
下の値とすることで、素子となった時の特性を劣化させ
るスリップの発生を防止することが出来る。尚、この現
象は、図１の曲線で示す。但し、同図におけるスリッ
プは当然のことではあるが、部分的に集中し数値化しに
くいため「強」、「弱」の表現のみで示してある。以上
が本発明でいうα値が一定の範囲内である理由であり、
又、この範囲内でα値を調整することにより求められる
デスクリート用基板の転位密度を満足させることが出来
る。
用基板に要求されている拡散層は通常深いものであり、
高温・長時間の処理を余儀無くされる為、当然コスト面
を考慮すれば拡散炉中の１バッチ当たりの仕込み枚数の
多いことが望まれ、その仕込み形態として、ウエハ同士
は緩衝剤（固着防止）を介して密着した特殊な状態で数
多くの枚数が同時に仕込まれている。従って、複数枚の
ウエハ群の拡散炉中への出し入れの際は、通常の熱処理
されるウエハが一定間隔の間隙をもって並べられている
状態と異なり、対流による熱伝導が殆どないためウエハ
中心と外周部との温度差が大きくなり、熱応力が発生
し、その結果、直線状に連なる別の形態の転位（スリッ
プ）が、素材ウエハ厚さが厚くなればなるほど発生し易
く、おおよそ素材ウエハ厚さが1400μｍ程度を過ぎるこ
ろから急激に増大することが見出され、それを上限値以
下の値とすることで、素子となった時の特性を劣化させ
るスリップの発生を防止することが出来る。尚、この現
象は、図１の曲線で示す。但し、同図におけるスリッ
プは当然のことではあるが、部分的に集中し数値化しに
くいため「強」、「弱」の表現のみで示してある。以上
が本発明でいうα値が一定の範囲内である理由であり、
又、この範囲内でα値を調整することにより求められる
デスクリート用基板の転位密度を満足させることが出来
る。
【００１４】又、請求項２に係わる作用は、上記拡散層
（Ｘｊ）の値が120μｍ≦Ｘｊ≦ 400μｍ、未拡散層
（Ｘｉ）の値がＸｉ≧20μｍの時で、通常のトランジス
ターとなるデスクリート用基板である場合が多く、拡散
層の厚さをより厚く形成する範囲のもので、転位は当然
ながら増大していくが、α値を増大させることにより要
求される転位密度には十分対応できるものであり、この
ような厚いウエハはその厚さ方向の中央部より切断して
2枚とするのがコスト的に有利であり、この時にα値が3
30μｍ以上であることによって好適な切断方法を選択で
きコスト低減が図られると共に、要求されている転位密
度に十分対応することが出来る。
（Ｘｊ）の値が120μｍ≦Ｘｊ≦ 400μｍ、未拡散層
（Ｘｉ）の値がＸｉ≧20μｍの時で、通常のトランジス
ターとなるデスクリート用基板である場合が多く、拡散
層の厚さをより厚く形成する範囲のもので、転位は当然
ながら増大していくが、α値を増大させることにより要
求される転位密度には十分対応できるものであり、この
ような厚いウエハはその厚さ方向の中央部より切断して
2枚とするのがコスト的に有利であり、この時にα値が3
30μｍ以上であることによって好適な切断方法を選択で
きコスト低減が図られると共に、要求されている転位密
度に十分対応することが出来る。
【００１５】請求項３に係わる作用は、拡散層の値がＸ
ｊ＜120μｍ、未拡散層の値がＸｉ≧30μｍの時で、デ
スクリート用基板でも拡散層厚さを薄く形成する範囲の
もので転位は発生し難く、α値を大きくする必要も無
く、780μｍ以下とすることで原材料の低減を図れると
共に、本来の目的の要求される転位密度に十分対応する
ことができる。又、請求項４に係わる作用は、デスクリ
ート用基板の未拡散層表面は、通常スラリーを供給し、
研磨布上に押圧し、ミラー面に仕上げる狭い意味の研磨
加工される場合が多いが、前記した請求項３に示される
ような、拡散層の浅いものは未拡散層の鏡面側から既に
拡散されている不純物と反対の導電型のものを拡散し、
ダイオードに使用される例も多く、その表面は素子特性
より、必ずしも常に研磨加工されたミラー面である必要
も無く、研磨砥石番手＃1500以上＃3000以内のものを用
いた平面研削面でも十分特性を満足させることが出来る
ということを見出し、平面研削加工をもって最終加工と
し、研磨という高負荷の工程が省略できコストを下げる
ことが出来る。
ｊ＜120μｍ、未拡散層の値がＸｉ≧30μｍの時で、デ
スクリート用基板でも拡散層厚さを薄く形成する範囲の
もので転位は発生し難く、α値を大きくする必要も無
く、780μｍ以下とすることで原材料の低減を図れると
共に、本来の目的の要求される転位密度に十分対応する
ことができる。又、請求項４に係わる作用は、デスクリ
ート用基板の未拡散層表面は、通常スラリーを供給し、
研磨布上に押圧し、ミラー面に仕上げる狭い意味の研磨
加工される場合が多いが、前記した請求項３に示される
ような、拡散層の浅いものは未拡散層の鏡面側から既に
拡散されている不純物と反対の導電型のものを拡散し、
ダイオードに使用される例も多く、その表面は素子特性
より、必ずしも常に研磨加工されたミラー面である必要
も無く、研磨砥石番手＃1500以上＃3000以内のものを用
いた平面研削面でも十分特性を満足させることが出来る
ということを見出し、平面研削加工をもって最終加工と
し、研磨という高負荷の工程が省略できコストを下げる
ことが出来る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るデスクリート
用基板の製造方法に関する実施例を説明する。 ［実施例１］デスクリート素子用基板としては代表的口
径が 100φウエハの実施例（表−１参照）で、製品仕様
はＦＺ法、Ｎ型、〈１１１〉、30〜40Ω・cm、Ｘｊ＝ 1
70μｍ、Ｘｉ＝50μｍ、「スリップは無し」で転位密度
として100個／cm2 〜300個／cm2で要求される例を示
す。尚、素材ウエハ（拡散前）はもともと転位の発生を
抑制するといわれる加工歪みを有する面仕上げ、即ちラ
ップ加工仕上げされたウエハで、その時使用される遊離
砥粒はＦＯ（商品名）＃1000、＃1200等で、加工歪みは
操業条件にもよるが、片面で３〜４μｍとも言われるた
め、重金属除去等のためのエッチングは片面２μｍ以下
に押さえ、加工歪みが残存するようにしている。このよ
うに加工歪みを残存させることは、以下に示す実施例
（２），（３）も同じである。
用基板の製造方法に関する実施例を説明する。 ［実施例１］デスクリート素子用基板としては代表的口
径が 100φウエハの実施例（表−１参照）で、製品仕様
はＦＺ法、Ｎ型、〈１１１〉、30〜40Ω・cm、Ｘｊ＝ 1
70μｍ、Ｘｉ＝50μｍ、「スリップは無し」で転位密度
として100個／cm2 〜300個／cm2で要求される例を示
す。尚、素材ウエハ（拡散前）はもともと転位の発生を
抑制するといわれる加工歪みを有する面仕上げ、即ちラ
ップ加工仕上げされたウエハで、その時使用される遊離
砥粒はＦＯ（商品名）＃1000、＃1200等で、加工歪みは
操業条件にもよるが、片面で３〜４μｍとも言われるた
め、重金属除去等のためのエッチングは片面２μｍ以下
に押さえ、加工歪みが残存するようにしている。このよ
うに加工歪みを残存させることは、以下に示す実施例
（２），（３）も同じである。
【００１７】要求された転位密度の規格に対し、［実施
例１］におけるα値の決定は過去の実績データより（α
＝ 600μｍ）を設定し、結果も満足しているが、参考の
為にα値を敢えてその上限値（α＝ 930μｍ）、下限値
（α＝ 330μｍ）に設定した参考ｂ及び参考ａの結果も
比較例として表−１に併記する。実施例は参考（ａ）に
比して素材ウエハの厚さを 270μｍ増大させるだけで、
転位が著しく減少し、要求されている転位密度「100個
／cm2 〜300個／cm2 」を十分満足させることができ
る。参考（ｂ）は実施例より素材ウエハ厚さにして 330
μｍを増大させた場合であり、転位は顕微鏡下ではほと
んど観察されず（転位密度はほぼゼロ）、完全結晶に近
いＸｉ層を要求される時に採用される。尚、α値の設定
に関し、過去の実績等より推定のつかない特別の仕様の
ものに対しては、Ｘｊ（拡散深さ）の他に、インゴット
の製法（ＦＺ法又はＣＺ法）、口径、抵抗率及び導電型
（Ｎ型又はＰ型）等にもより微妙に影響を受けることが
確認されており、前もって確認しておくことが最も堅実
な方法である。
例１］におけるα値の決定は過去の実績データより（α
＝ 600μｍ）を設定し、結果も満足しているが、参考の
為にα値を敢えてその上限値（α＝ 930μｍ）、下限値
（α＝ 330μｍ）に設定した参考ｂ及び参考ａの結果も
比較例として表−１に併記する。実施例は参考（ａ）に
比して素材ウエハの厚さを 270μｍ増大させるだけで、
転位が著しく減少し、要求されている転位密度「100個
／cm2 〜300個／cm2 」を十分満足させることができ
る。参考（ｂ）は実施例より素材ウエハ厚さにして 330
μｍを増大させた場合であり、転位は顕微鏡下ではほと
んど観察されず（転位密度はほぼゼロ）、完全結晶に近
いＸｉ層を要求される時に採用される。尚、α値の設定
に関し、過去の実績等より推定のつかない特別の仕様の
ものに対しては、Ｘｊ（拡散深さ）の他に、インゴット
の製法（ＦＺ法又はＣＺ法）、口径、抵抗率及び導電型
（Ｎ型又はＰ型）等にもより微妙に影響を受けることが
確認されており、前もって確認しておくことが最も堅実
な方法である。
【００１８】［実施例２］デスクリート素子用基板とし
ては口径が 125φのウエハの実施例（表−１参照）で、
製品仕様はＦＺ法、Ｎ型、〈１１１〉、50〜65Ω・cm、
Ｘｊ＝ 180μｍ、Ｘｉ＝70μｍ、「スリップは無し」で
転位密度として1000個／cm2±20％の範囲で要求される
例を示す。尚、前記と同様に素材ウエハ（拡散前）はも
ともと転位の発生を抑制するといわれる加工歪みを有す
る面仕上げ、即ちラップ加工仕上げされたもので、その
加工歪みが消失しないようなエッチング（両面合わせ２
μｍ以下）がなされている。又、［実施例１］と同じ
く、本発明のα値を敢えてその上限値（α＝ 930μ
ｍ）、下限値（α＝ 330μｍ）に設定した参考ｂ及び参
考ａの転位密度の結果も比較例として表−１に併記す
る。実施例では参考（ａ）に比して素材ウエハの厚さを
250μｍ増大させるだけで転位が著しく減少し、要求さ
れている転位密度「1000個／cm2±20％」を十分満足さ
せている。又、参考（ｂ）は実施例より素材ウエハ厚さ
にして 350μｍ増大させた場合であり、転位は顕微鏡下
ではほとんど観察されず（転位密度はほぼゼロ）、完全
結晶に近いＸｉ層を要求される時に採用される。
ては口径が 125φのウエハの実施例（表−１参照）で、
製品仕様はＦＺ法、Ｎ型、〈１１１〉、50〜65Ω・cm、
Ｘｊ＝ 180μｍ、Ｘｉ＝70μｍ、「スリップは無し」で
転位密度として1000個／cm2±20％の範囲で要求される
例を示す。尚、前記と同様に素材ウエハ（拡散前）はも
ともと転位の発生を抑制するといわれる加工歪みを有す
る面仕上げ、即ちラップ加工仕上げされたもので、その
加工歪みが消失しないようなエッチング（両面合わせ２
μｍ以下）がなされている。又、［実施例１］と同じ
く、本発明のα値を敢えてその上限値（α＝ 930μ
ｍ）、下限値（α＝ 330μｍ）に設定した参考ｂ及び参
考ａの転位密度の結果も比較例として表−１に併記す
る。実施例では参考（ａ）に比して素材ウエハの厚さを
250μｍ増大させるだけで転位が著しく減少し、要求さ
れている転位密度「1000個／cm2±20％」を十分満足さ
せている。又、参考（ｂ）は実施例より素材ウエハ厚さ
にして 350μｍ増大させた場合であり、転位は顕微鏡下
ではほとんど観察されず（転位密度はほぼゼロ）、完全
結晶に近いＸｉ層を要求される時に採用される。
【００１９】
【表１】
【００２０】［実施例１］、［実施例２］からも判るよ
うに素材ウエハの厚さを予めデスクリート用基板となっ
た時の未拡散層表面にて計測される転位密度により決定
し、拡散工程を終了することにより極めて効果的な転位
制御が可能となり、又この時の加工方法は素材ウエハ厚
さの中央線で切断して2枚のデスクリート用基板とする
のがコスト的に見合った方法である。
うに素材ウエハの厚さを予めデスクリート用基板となっ
た時の未拡散層表面にて計測される転位密度により決定
し、拡散工程を終了することにより極めて効果的な転位
制御が可能となり、又この時の加工方法は素材ウエハ厚
さの中央線で切断して2枚のデスクリート用基板とする
のがコスト的に見合った方法である。
【００２１】［実施例３］デスクリート素子用基板とし
ては口径が 100φのウエハの実施例で、製品仕様はＦＺ
法、Ｎ型、〈１１１〉、29〜41Ω・cm、Ｘｊ＝55μｍ、
Ｘｉ＝185μｍ、「スリップは無し」で転位密度として2
00個／cm2±30％の範囲で要求される例を示す。尚、前
記と同様に素材ウエハ（拡散前）はもともと転位の発生
を抑制するといわれる加工歪みを有する面仕上げ、即ち
ラップ加工仕上げされたもので、その加工歪みが消失し
ないようなエッチング（両面合わせ２μｍ以下）がなさ
れている。この様な浅い拡散層の形成の場合は、α値が
45μｍ以上であれば、転位密度がα値如何に限らず100
個／cm2以下であることが確認できるため、α値を増大
させた時の品質メリット及び拡散終了の後にウエハ厚さ
方向の中央部より切断する方法の採用によるコストメリ
ットは何も無く採用しない。従って素材ウエハ厚さはα
＝45μｍの最小値で、素材ウエハ厚さを340μｍとし、
拡散終了後のウエハの片側から100μｍ（拡散層厚さ＋4
5μｍ）を１次、２次平面研削加工し、２次平面研削加
工は＃2000の研削砥石番手で仕上げ、厚さ240μｍのデ
スクリート用基板を生産している。
ては口径が 100φのウエハの実施例で、製品仕様はＦＺ
法、Ｎ型、〈１１１〉、29〜41Ω・cm、Ｘｊ＝55μｍ、
Ｘｉ＝185μｍ、「スリップは無し」で転位密度として2
00個／cm2±30％の範囲で要求される例を示す。尚、前
記と同様に素材ウエハ（拡散前）はもともと転位の発生
を抑制するといわれる加工歪みを有する面仕上げ、即ち
ラップ加工仕上げされたもので、その加工歪みが消失し
ないようなエッチング（両面合わせ２μｍ以下）がなさ
れている。この様な浅い拡散層の形成の場合は、α値が
45μｍ以上であれば、転位密度がα値如何に限らず100
個／cm2以下であることが確認できるため、α値を増大
させた時の品質メリット及び拡散終了の後にウエハ厚さ
方向の中央部より切断する方法の採用によるコストメリ
ットは何も無く採用しない。従って素材ウエハ厚さはα
＝45μｍの最小値で、素材ウエハ厚さを340μｍとし、
拡散終了後のウエハの片側から100μｍ（拡散層厚さ＋4
5μｍ）を１次、２次平面研削加工し、２次平面研削加
工は＃2000の研削砥石番手で仕上げ、厚さ240μｍのデ
スクリート用基板を生産している。
【００２２】以上の［実施例１］、［実施例２］、［実
施例３］は何れも〈１１１〉の結晶軸のウエハを対象と
しているが、〈１００〉の結晶軸のウエハについても本
質的に同様である。但し、転位密度はウエハ表面をエッ
チング処理して計数するが、〈１１１〉結晶軸のウエハ
はエッチング処理により発生した明瞭な三角形の窪みを
計数できるのに対し、〈１００〉結晶軸のウエハは明瞭
な窪みとして現れ難いため、エッチング液の組成自体に
工夫が必要である。
施例３］は何れも〈１１１〉の結晶軸のウエハを対象と
しているが、〈１００〉の結晶軸のウエハについても本
質的に同様である。但し、転位密度はウエハ表面をエッ
チング処理して計数するが、〈１１１〉結晶軸のウエハ
はエッチング処理により発生した明瞭な三角形の窪みを
計数できるのに対し、〈１００〉結晶軸のウエハは明瞭
な窪みとして現れ難いため、エッチング液の組成自体に
工夫が必要である。
【００２３】
【発明の効果】本発明に係るデスクリート用基板の製造
方法は請求項１、２、３に記載の構成により、比較的低
いレベルの転位密度（平均5000個／cm2 以下）を要求さ
れるデスクリート用基板を対象に、目標の転位レベルに
対応した拡散前の素材ウエハ厚さを調整することで、従
来達成できなかった無欠陥結晶に近いレベルまで達成可
能とし、最終的に素子となった時に求められている特性
を十分に発揮させることが出来る。
方法は請求項１、２、３に記載の構成により、比較的低
いレベルの転位密度（平均5000個／cm2 以下）を要求さ
れるデスクリート用基板を対象に、目標の転位レベルに
対応した拡散前の素材ウエハ厚さを調整することで、従
来達成できなかった無欠陥結晶に近いレベルまで達成可
能とし、最終的に素子となった時に求められている特性
を十分に発揮させることが出来る。
【図１】 拡散前素材ウエハ厚さとその時発生する転位
密度との関係を示す概念図である。
密度との関係を示す概念図である。
【図２】 拡散終了後のウエハ断面図である。
Ｘｊ…拡散層の厚さ Ｘｉ…未拡散層の厚さ α…調整代 Ｔ…素材ウエハの厚さ
Claims (4)
- 【請求項１】 シリコン半導体ウエハの片側が拡散層
（Ｘｊ）でその反対側が未拡散層（Ｘｉ）の２層構造よ
りなり、その未拡散層の表面の転位密度が平均で5000個
／cm2以下のシリコン半導体のデスクリート用基板の製
造方法において、 シリコン半導体ウエハがラッピング加工され、その時の
加工歪みが残存する拡散前の素材ウエハの厚さ（Ｔ）
（単位…μｍ）を次式（１）とし、 Ｔ＝２Ｘｊ＋Ｘｉ＋α …（１） デスクリート用基板となった時に要求されている転位密
度を満足できるように、予め拡散前素材ウエハ厚さを
（１）式中のαの値を45≦α≦930の範囲内で決定され
たその素材ウエハ厚さで拡散を終了後、２層構造の所要
の厚さのデスクリート用基板を得ることを特徴とするデ
スクリート用基板の製造方法。 - 【請求項２】 上記拡散層（Ｘｊ）の値が 120μｍ≦Ｘ
ｊ≦ 400μｍ、未拡散層（Ｘｉ）の値がＸｉ≧20μｍで
ある時に、上記（１）式中のαの値が330≦α≦930の範
囲で決定された素材ウエハ厚さであることを特徴とする
請求項１に記載のデスクリート用基板の製造方法。 - 【請求項３】 上記拡散層（Ｘｊ）の値が Ｘｊ＜120μ
ｍ、未拡散層（Ｘｉ）の値がＸｉ≧30μｍである時に、
上記（１）式中のαの値が45≦α≦780の範囲で決定さ
れた素材ウエハ厚さであることを特徴とする請求項１に
記載のデスクリート用基板の製造方法。 - 【請求項４】 未拡散層表面の仕上げ方法が平面研削加
工で、その時の研削加工砥石の番手が＃1500以上、＃30
00以内であることを特徴とする請求項３記載のデスクリ
ート用基板の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10078903A JP2888294B1 (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | デスクリート用基板の製造方法 |
| TW087108560A TW393687B (en) | 1998-03-26 | 1998-06-02 | A production method for a discrete structure substrate |
| KR1019980023490A KR100293686B1 (ko) | 1998-03-26 | 1998-06-22 | 디스크리이트용기판의제조방법 |
| CNB981155499A CN1152415C (zh) | 1998-03-26 | 1998-06-30 | 分立基板的制造方法 |
| US09/114,074 US6093648A (en) | 1998-03-26 | 1998-07-13 | Production method for a discrete structure substrate |
| EP98113478A EP0945530A1 (en) | 1998-03-26 | 1998-07-20 | A production method for a discrete structure substrate |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10078903A JP2888294B1 (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | デスクリート用基板の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| CN (1) | CN1152415C (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4514748A (en) * | 1983-11-21 | 1985-04-30 | At&T Bell Laboratories | Germanium p-i-n photodetector on silicon substrate |
| JP2541680B2 (ja) * | 1990-03-30 | 1996-10-09 | 直江津電子工業株式会社 | ディスクリ―ト素子用シリコン基板 |
| US5114876A (en) * | 1990-12-07 | 1992-05-19 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Selective epitaxy using the gild process |
| EP0709878B1 (en) * | 1994-10-24 | 1998-04-01 | Naoetsu Electronics Company | Method for the preparation of discrete substrate plates of semiconductor silicon wafer |
| JP2607853B2 (ja) * | 1994-09-27 | 1997-05-07 | 直江津電子工業株式会社 | 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 |
| JP2832184B2 (ja) * | 1996-08-08 | 1998-12-02 | 直江津電子工業株式会社 | シリコン半導体デスクリート用ウエハの製造方法 |
| JP2839027B2 (ja) * | 1997-01-23 | 1998-12-16 | 住友電気工業株式会社 | Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体の熱処理方法 |
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1998
- 1998-03-26 JP JP10078903A patent/JP2888294B1/ja not_active Expired - Fee Related
- 1998-06-02 TW TW087108560A patent/TW393687B/zh not_active IP Right Cessation
- 1998-06-22 KR KR1019980023490A patent/KR100293686B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1998-06-30 CN CNB981155499A patent/CN1152415C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1998-07-13 US US09/114,074 patent/US6093648A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-07-20 EP EP98113478A patent/EP0945530A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| CN1230767A (zh) | 1999-10-06 |
| KR19990076469A (ko) | 1999-10-15 |
| CN1152415C (zh) | 2004-06-02 |
| JPH11274091A (ja) | 1999-10-08 |
| KR100293686B1 (ko) | 2001-09-17 |
| US6093648A (en) | 2000-07-25 |
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