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TWI498954B - 磊晶矽晶圓的製造方法 - Google Patents

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TWI498954B
TWI498954B TW099127773A TW99127773A TWI498954B TW I498954 B TWI498954 B TW I498954B TW 099127773 A TW099127773 A TW 099127773A TW 99127773 A TW99127773 A TW 99127773A TW I498954 B TWI498954 B TW I498954B
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epitaxial
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Shinichi Ogata
Kazushige Takaishi
Hironori Nishimura
Shigeru Okuuchi
Shunsuke Mikuriya
Yuichi Nakayoshi
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Sumco Corp
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Description

磊晶矽晶圓的製造方法
本發明是有關於一種磊晶矽晶圓(epitaxial silicon wafer)的製造方法，詳細而言，本發明是有關於一種於矽晶圓的經鏡面研磨的表面氣相成長有磊晶膜的磊晶矽晶圓的製造方法。
例如，作為製作雙極(bipolar)積體電路(Integrated Circuit，IC)用元件(device)的基板，磊晶矽晶圓已為人所知。該磊晶矽晶圓於p型的低電阻(0.01 Ω‧cm左右)的矽晶圓上，氣相成長有包含單結晶矽且厚度為數微米的n型的磊晶膜。
對藉由柴式(Czochralski，CZ)法經培養所得的單結晶矽錠(ingot)進行切片(slice)，對所獲得的矽晶圓依序實施導角(chamfering)、磨削(lapping)(研削加工)、以及蝕刻(etching)，然後，對晶圓表面進行研磨(polish)，藉此來製造表面經鏡面精加工的矽晶圓。
根據一般的研磨方法，對矽晶圓的表面依序實施一次研磨、二次研磨、精研磨以及各研磨階段之後的清洗。每當研磨的階段發生轉移時，例如使研磨粒微細化，降低研磨布的硬度，以晶圓表面的面粗糙度達到低值的方式來對晶圓表面實施多段的研磨處理。
然而，對於此種多階段的精密的研磨方法而言，由於在各階段中反覆地進行研磨與清洗，因此，對於硬度越高的低電阻晶圓，其研磨時間越長。結果，矽晶圓的表面的平坦度降低，於晶圓表面產生凹坑(pit)，並且於矽晶圓的外周部產生壓陷或週期性的凹凸。又，存在如下的問題：一次研磨、二次研磨、精研磨等對於矽晶圓的多段研磨處理會耗費成本(cost)。
因此，作為解決上述問題的先前技術，例如專利文獻1已為人所知。該專利文獻1的技術是對蝕刻之後的矽晶圓的表面僅實施一次鏡面研磨，接著使磊晶膜於該研磨面上氣相成長。於一次鏡面研磨步驟中，例如使用包含矽酸膠(colloidal silica)等的游離研磨粒的研磨液。當利用原子力顯微鏡來對1 μm×1 μm的測定面積區域進行測定時，以均方根(Root Mean Square，RMS)表示，一次鏡面研磨面的粗糙度為0.3 nm以上且為1.2 nm以下。
[先行技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3120825號公報
然而，專利文獻1的一次鏡面研磨中所使用的研磨液中包含游離研磨粒。因此，對於一次研磨之後的矽晶圓的表面，當藉由原子力顯微鏡來對1 μm×1 μm的測定面積區域進行測定時，以RMS表示，上述矽晶圓的表面粗糙度為0.3 nm以上。該數值無法充分地對應於目前急速發展的元件的高積體化。而且，10 μm×10 μm的大測定面積區域中的RMS值非常高，且其之後的磊晶膜的表面的粗糙度亦非常粗糙。
又，當使用如專利文獻1所示的包含游離研磨粒的研磨液來對晶圓表面進行一次鏡面研磨時，由於鏡面研磨中的機械(mechanical)作用，會於晶圓表層部產生新的加工損傷(damage)。因此，存在如下的問題：於該一次鏡面研磨面產生大致深度為5 nm以上的大量的加工損傷，使氧化膜耐壓特性降低。而且，由於研磨液中的游離研磨粒的凝聚，於矽晶圓的一次鏡面研磨面亦會產生微小刮痕(micro scratch)等的源於加工的缺陷等。由於這些缺陷，會於一次鏡面研磨面產生大量的光點缺陷(Light Point Defects，LPD)。若於此種晶圓表面形成磊晶膜，則存在導致磊晶膜的表面上所觀察到的LPD密度增大的問題。具體而言，於每一枚直徑為300 mm的矽晶圓上，出現了1000個以上的尺寸(size)為130 nm以上的LPD。
因此，發明者進行仔細研究之後，結果發現：若使用不包含游離研磨粒而添加有水溶性高分子的研磨液來對矽晶圓的表面進行鏡面研磨，然後，使磊晶膜於晶圓表面氣相成長，則可完全解決上述問題，從而完成了本發明。
本發明的目的在於提供一種磊晶矽晶圓的製造方法，使產生於矽晶圓的經鏡面研磨的表面的源於加工的LPD的密度減小，且使晶圓表面的表面粗糙度減小，藉此，使磊晶矽晶圓具有LPD密度低且表面粗糙度小的磊晶膜。
本發明是一種磊晶矽晶圓的製造方法，使用將水溶性高分子添加至不含有研磨粒的鹼(alkali)性水溶液而成的研磨液，來對矽晶圓的表面進行鏡面研磨，於該鏡面研磨之後，使磊晶膜於上述矽晶圓的經鏡面化的表面氣相成長。
尤其於本發明中，較佳為於上述鏡面研磨之前，實施一次研磨，該一次研磨是使用將上述鹼性水溶液作為主劑的一次研磨液，使研磨粒介入，將形成於上述矽晶圓的表面的氧化膜予以除去，上述鏡面研磨為將上述研磨液作為二次研磨液的二次研磨。
又，於本發明中，添加至上述鹼性水溶液的上述水溶性高分子較佳為羥乙基纖維素(hydroxyethyl cellulose)或聚乙二醇(polyethylene glycol)。
而且，於本發明中，上述水溶性高分子的濃度較佳為0.01 ppm～1000 ppm。
此外，於本發明中，較佳為將上述鹼性水溶液調整為pH8～pH14，該鹼性水溶液為添加有鹼性氨鹽(ammonia salt)、鹼性鉀鹽(potassium salt)、鹼性鈉鹽(sodium salt)中的任一種物質作為鹼劑的鹼性水溶液、或者碳酸鹼性水溶液、或者添加有肼(hydrazine)的鹼性水溶液、或者添加有胺(amine)的鹼性水溶液。
又，於本發明中，較佳為當藉由原子力顯微鏡來對1 μm×1 μm的測定面積區域進行測定時，以RMS表示，上述鏡面研磨之後的矽晶圓的表面的面粗糙度小於0.3 nm，且當藉由原子力顯微鏡來對10 μm×10 μm的測定面積區域進行測定時，以RMS表示，上述鏡面研磨之後的矽晶圓的表面的面粗糙度為0.3 nm以下。
而且，於本發明中，較佳為上述鏡面研磨之後的矽晶圓的氧化膜耐壓特性評價以基於零時介電崩潰(Time Zero Dielectric Breakdown，TZDB)測定的C+mode佔有率計，達到99%以上。
[發明的效果]
根據本發明，使用將水溶性高分子添加至不含有研磨粒的鹼性水溶液而成的研磨液，來對形成磊晶膜之前的矽晶圓的表面實施鏡面研磨。如此，由於將水溶性高分子添加至不含有研磨粒的鹼性水溶液而形成研磨液，因此，由水溶性高分子承受研磨中的研磨負荷的一部分，從而可減小摩擦係數。結果，氧化膜耐壓特性優異，且可大幅度地使微小刮痕等的源於加工的缺陷產生等減少，從而可使後來形成的磊晶膜的表面的LPD密度減小。又，使用將水溶性高分子添加至不含有游離研磨粒的鹼性水溶液而成的研磨液來對矽晶圓的表面進行鏡面研磨，藉此，於對1 μm×1 μm見方以及10 μm×10 μm見方的測定面積區域進行測定時，以RMS表示，均可使面粗糙度為0.3 nm以下，可使後來形成的磊晶表面粗糙度品質提高。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
本發明是一種磊晶矽晶圓的製造方法，其使用將水溶性高分子添加至不含有研磨粒的鹼性水溶液而成的研磨液，來對矽晶圓的表面進行鏡面研磨，於該鏡面研磨之後，使磊晶膜於上述矽晶圓的經鏡面化的表面氣相成長。
根據本發明，使用將水溶性高分子添加至不含有研磨粒的鹼性水溶液而成的研磨液，對形成磊晶膜之前的矽晶圓的表面實施鏡面研磨。藉此，藉由重複鹼性蝕刻、與蝕刻部分的剝離的化學(chemical)作用來對鏡面研磨時的晶圓表面進行鏡面研磨。結果，可避免如使用有研磨粒的鏡面研磨的機械作用所引起的加工損傷的產生，從而可形成氧化膜耐壓特性非常優異的晶圓。而且，由於為未使用研磨粒的研磨，故而可大幅度地使由研磨粒凝聚引起的微小刮痕等的源於加工的缺陷產生等減少，亦可使產生於後來形成的磊晶膜的表面的LPD的密度減小。
又，由於將水溶性高分子添加至不含有研磨粒的鹼性水溶液而形成研磨液，因此，由水溶性高分子承受研磨中的研磨負荷的一部分，從而可減小摩擦係數。結果，不僅可減小使用原子力顯微鏡所見的1 μm×1 μm的小測定面積區域中的RMS值，而且可減小10 μm×10 μm的大測定面積區域中的RMS值，從而可製造具有表面粗糙度品質優異的磊晶膜的磊晶矽晶圓。
此外，由於將水溶性高分子添加至鹼性水溶液，故而載板(carrier plate)的彈性變形受到抑制，從而可使載板所產生的噪音減少。而且，由於未使用研磨粒，故而亦可使如下的可能性減小，該可能性是指由於研磨液中的研磨粒容易密集地集中於矽晶圓的外周部，因此，晶圓外周部的研磨會過度地進行，從而產生外周壓陷。
於本發明中，較佳為於上述鏡面研磨之前，實施一次研磨，該一次研磨是使用將上述鹼性水溶液作為主劑的一次研磨液，使研磨粒介入，將形成於上述矽晶圓的表面的氧化膜予以除去，上述鏡面研磨為將上述研磨液作為二次研磨液的二次研磨。
於此種構成的本發明中，由於可僅實施一次研磨以及二次研磨，且省略精研磨來製造磊晶矽晶圓，因此，研磨步驟實現簡略化，磊晶矽晶圓的生產性提高，從而可使成本降低。而且，與僅實施含有游離研磨粒的一次研磨的情形相比較，可使產生於經鏡面研磨的晶圓表面的源於加工的LPD的密度減小，從而可使晶圓表面的表面粗糙度減小。
此外，於作為二次研磨的預處理的一次研磨時，由於使研磨粒介入，且藉由機械作用來以短時間除去氧化膜，因此，於二次研磨時，能夠以高研磨速率(rate)，藉由將使用有鹼性水溶液的氧化蝕刻與氧化物的剝離予以重複的化學作用來進行鏡面研磨。亦即，一般而言，於一次研磨之前的矽晶圓的表面存在有自然氧化膜，難以藉由僅使用鹼性水溶液的二次研磨的化學性研磨來除去該自然氧化膜。因此，於二次研磨之前，實施使用研磨粒的一次研磨，藉此，可以短時間來除去自然氧化膜。
於一次研磨時，所謂「使研磨粒介入，藉由一次研磨來將形成於矽晶圓的表面的氧化膜予以除去」，是指：(1)使用含有研磨粒(游離研磨粒)的一次研磨液，且使用不含有研磨粒的研磨布來進行研磨；或(2)使用不含有研磨粒的一次研磨液，且使用固定有研磨粒(固定研磨粒)的研磨布來進行研磨；或(3)使用含有研磨粒的一次研磨液，且使用含有研磨粒的研磨布來進行研磨。又，一次研磨之後的二次研磨時所使用的研磨液，是將水溶性高分子添加至不含有研磨粒的鹼性水溶液而成的研磨液。
作為研磨粒(游離研磨粒以及固定研磨粒)的素材，例如可採用鑽石(diamond)、矽土(矽酸膠)、以及SiC等。
研磨粒(游離研磨粒以及固定研磨粒)的粒徑(平均粒徑)為5 nm～200 nm。若該粒徑小於5 nm，則研磨速率低，需要長時間來除去氧化膜。又，若上述粒徑超過200 nm，則容易於已除去氧化膜的矽晶圓的研磨面產生劃痕。研磨粒的較佳粒徑為10 nm～100 nm。若為該範圍，則不易於已除去氧化膜的矽晶圓的研磨面產生劃痕，而且可維持高研磨速率。
作為氧化膜，可列舉自然氧化膜(SiO2 )、熱氧化膜等。於自然氧化膜的情形時，氧化膜的厚度為5～20。
於本發明中，較佳為上述鏡面研磨之後的矽晶圓的氧化膜耐壓特性評價以基於TZDB測定的C+mode佔有率計，達到99%以上。
一般而言，作為對矽晶圓的表面的加工損傷的有無進行評價的方法，藉由基於TZDB測定的C模式(mode)評價來對晶圓的良品、不良品進行判定。然而已知：即便為例如由C模式評價判定為99%以上的矽晶圓，當以更嚴格的C+mode佔有率來進行評價時，該矽晶圓的佔有率會大幅度地降低，氧化膜耐壓特性低。因此，極為重要的是具有C+mode佔有率為99%以上甚至為100%的優異的氧化膜耐壓特性。
於本發明中，藉由使用將水溶性高分子添加至不含有研磨粒的鹼性水溶液而成的研磨液，可有效果地使由研磨粒凝聚等的機械性要因產生的劃痕等的加工損傷減少，從而亦可使微小刮痕等的源於加工的缺陷產生減少。因此，可使基於TZDB測定的C+mode佔有率為99%以上，大致可實現100%的合格率。藉此，可大幅度地使磊晶膜的表面的LPD密度減小。
再者，所謂氧化膜耐壓(GOI：Gate Oxide Integrity)特性，是以如下的方法獲得的特性，即，於矽晶圓的表面形成氧化膜(閘極(gate)氧化膜)與電極來製作金屬氧化物半導體(Metal Oxide Semiconductor，MOS)構造之後，將電壓施加至電極而使氧化膜發生破壞，對崩潰電壓或崩潰電流進行測定。
本發明中所採用的基於TZDB(Time Zero Dielectric Bereakdown)評價的C+mode佔有率，是根據以下的測定條件而算出的佔有率。
＜測定條件＞
於晶圓表面形成閘極氧化膜厚度為25 nm的氧化膜，於該氧化膜的表面形成閘極電極面積為10 mm2 的多晶矽(polysilicon)電極，接著，藉由步級電壓(step voltage)施加法(SV法)來將電壓施加至各電極。以0.5 MV/cm的步級(各步級的電壓施加時間：200 msec)幅度來使電壓增大，當施加有8 MV/cm以上的電壓時，經由氧化膜而流動的電流密度為10 μA/cm2 以下，然後，使施加的電壓暫時下降至0 MV/cm之後，當再次施加有2 MV/cm的電壓時，將經由氧化膜而流動的電流密度為1 μA/cm2 以下的單元(cell)稱為C+mode，該C+mode個數的比例為C+mode佔有率。
又，於本發明中，較佳為當藉由原子力顯微鏡來對1 μm×1 μm的測定面積區域進行測定時，以RMS表示，上述鏡面研磨之後的矽晶圓的表面的面粗糙度小於0.3 nm。而且，較佳為當藉由原子力顯微鏡來對10 μm×10 μm的測定面積區域進行時，以RMS表示，上述鏡面研磨之後的矽晶圓的表面的面粗糙度為0.3 nm以下。藉此，可使後來形成的磊晶膜的表面粗糙度的品質提高。
於本發明中，使用將水溶性高分子添加至不含有研磨粒的鹼性水溶液而成的研磨液來對矽晶圓的表面進行鏡面研磨，藉此，於對1 μm×1 μm見方以及10 μm×10 μm見方的測定面積區域進行測定時，以RMS表示，均可使面粗糙度為0.3 nm以下，可使後來形成的磊晶表面粗糙度品質提高。
矽晶圓例如可採用單結晶矽晶圓、多結晶矽晶圓等。
對於矽晶圓的直徑而言，例如可列舉100 mm、125 mm、150 mm、200 mm、300 mm、450 mm等。
鹼性水溶液(包括一次研磨時的鹼性水溶液)較佳使用調整至pH8～pH14的範圍內的鹼性水溶液。若鹼性水溶液小於pH8，則蝕刻作用變得過低，容易於矽晶圓的表面產生刮痕、劃痕等的源於加工的缺陷。又，若如強鹼水溶液般超過pH14，則研磨液的處理會變得困難。鹼劑(pH調整劑)可採用氨水溶液、氫氧化鉀(potassium hydroxide)或氫氧化鈉(sodium hydroxide)的氫氧化物鹼性水溶液、碳酸鹼性水溶液。此外，可採用肼或胺類的水溶液。自提高研磨速率的觀點考慮，使用胺則尤佳。
作為添加至上述鹼性水溶液的水溶性高分子，較佳為使用羥乙基纖維素、聚乙二醇。尤其由於可較容易地獲得高純度的羥乙基纖維素，且該羥乙基纖維素的分子量大，故而該羥乙基纖維素於研磨墊(pad)與載板之間發揮軸承(bearing)的功能，從而可更加效率良好地使摩擦係數降低。
又，添加至上述鹼性水溶液的水溶性高分子的濃度較佳為調整至0.01 ppm～1000 ppm的範圍。若水溶性高分子的濃度小於0.01 ppm，則研磨時的摩擦會變得過大，從而存在於鏡面研磨之後的晶圓表面產生源於加工的缺陷的可能性。又，若上述水溶性高分子的濃度超過1000 ppm，則研磨速率會極端地降低，鏡面研磨處理需要大量的時間。
又，自將研磨液中所含的金屬離子(ion)予以除去的觀點考慮，較佳為將螯合(chelate)劑添加至研磨液中。藉由添加螯合劑而捕獲金屬離子，將該金屬離子予以錯合物化，然後將該金屬錯合物廢棄，藉此，可使研磨之後的矽晶圓的金屬污染的程度減小。螯合劑只要為具有與金屬離子螯合的螯合能力的物質即可。所謂螯合，是指具有多個配位點的配位基與金屬離子的結合(配位)。
關於螯合劑的種類，例如可採用膦酸(phosphonic acid)系螯合劑、胺基碳酸(aminocarboxylic acid)系螯合劑等。然後，當考慮對於鹼性水溶液的溶解性的情形時，胺基碳酸系螯合劑較佳。而且，當考慮重金屬離子的螯合能力時，乙二胺四乙酸EDTA(Ethylene Diamine Tetraacetic Acid)或二伸乙基三胺五乙酸DTPA(Diethylene Triamine Pentaacetic Acid)等的胺基碳酸鹽更佳。此外，亦可為氮基三乙酸(Nitrilo Triacetic Acid，NTA)。較佳為於0.1 ppm～1000 ppm的濃度範圍添加螯合劑，藉此，可捕獲Cu、Zn、Fe、Cr、Ni、以及Al等的金屬離子等。
作為用於鏡面研磨的研磨布(一次研磨用的研磨布亦相同)，例如可採用硬度(JIS-A)為75°～85°，壓縮率為2%～3%，胺基甲酸酯(urethane)型的研磨部。又，研磨布的素材較佳為聚胺基甲酸酯(polyurethane)，尤佳為使用矽晶圓的表面的鏡面化精度優異的發泡性聚胺基甲酸酯。此外，亦可採用麂皮型(suede type)的聚胺基甲酸酯或聚酯(polyester)製的不織布等。
關於相對於晶圓表面的其他鏡面研磨條件，例如可例示：研磨速率為0.1 μm/分鐘～0.6 μm/分鐘，研磨量為5 μm～20 μm，研磨負荷為200 g/cm2 ～300 g/cm2 ，研磨時間為10分鐘～90分鐘，研磨中的研磨液的溫度為20℃～30℃。若鏡面研磨時的研磨速率小於0.1 μm/分鐘，則研磨速率低，從而研磨需要耗費長時間。
又，當於鏡面研磨之前進行含有游離研磨粒的一次研磨時，該一次研磨的條件如下：研磨速率為0.05 μm/分鐘～0.6 μm/分鐘，研磨量為0.05 μm～2 μm。若上述研磨量小於0.05 μm，則無法充分地將氧化膜予以除去，有可能會殘留有部分的氧化膜的殘渣。又，若上述研磨量超過2 μm，則有可能會於矽晶圓的表面產生由研磨粒引起的機械損傷。
於鏡面研磨(一次研磨時亦相同)中，相對於矽晶圓的表面壓力為50 g/cm2 ～500 g/cm2 。若該表面壓力小於50 g/cm2 ，則研磨速率低，從而研磨需要耗費長時間。又，若上述表面壓力超過500 g/cm2 ，則容易於矽晶圓的研磨面產生劃痕。
可使用單片式的研磨裝置來對矽晶圓進行鏡面研磨，亦可使用同時對多枚矽晶圓進行研磨的批量(batch)式的研磨裝置來對矽晶圓進行鏡面研磨。
又，矽晶圓的研磨可為僅對於表面的單面研磨，亦可為同時對晶圓表背面進行研磨的雙面研磨。雙面研磨裝置可採用太陽齒輪(sun gear)(行星齒輪)方式的研磨裝置，或可採用無太陽齒輪方式的研磨裝置，該無太陽齒輪方式的研磨裝置使載板進行不伴隨自轉的圓周運動，同時對矽晶圓的表背的兩個面進行研磨。尤其若使用雙面研磨裝置，則可藉由一次性的研磨處理來使晶圓表面以及晶圓背面實現高平坦化，從而有效率地以低成本來提供高平坦度的磊晶晶圓。
而且，亦可以相同的鏡面研磨處理條件，對晶圓表面進行鏡面研磨(二次研磨)直至最後為止。又，亦可於相同的研磨裝置內，將化學藥液組成或研磨條件予以變更而實施多次鏡面研磨。於實施多段的鏡面研磨的情形時，例如於鏡面研磨的初期，為了迅速地將因切片、研削加工等產生的晶圓表層部的加工損傷予以除去，對鹼性水溶液或水溶性高分子等的化學藥液的濃度或者研磨定盤的旋轉數進行控制，以研磨速率高的條件來進行研磨。然後，將各面的研磨條件予以變更，為了於鏡面研磨時不會使晶圓表層部產生新的加工損傷，亦可採用研磨速率低的條件來進行研磨。
為了將附著於矽晶圓的表面的化學藥液或微粒(particle)予以除去，於磊晶成長處理之前，對經鏡面研磨的矽晶圓實施清洗處理。
作為該清洗處理，可採用眾所周知的重複SC1清洗、利用臭氧(ozone)與氫氟酸的混合溶液而進行的清洗、或交替地進行臭氧水清洗與氫氟酸溶液清洗的重複清洗等。對於此時所使用的各清洗液的液體種類、濃度、處理時間等而言，只要為如下的清洗條件即可，可將矽晶圓的表面除去0.2 nm～10 nm左右，使得不會於成長的磊晶膜上產生污染且可除去微粒。
作為磊晶膜的素材，例如可採用單結晶矽、多結晶矽等。
作為磊晶膜的氣相磊晶成膜方法，例如可採用常壓氣相磊晶法、減壓氣相磊晶法、以及有機金屬氣相磊晶法等。於氣相磊晶法中使用有晶座(susceptor)，該晶座例如將磊晶矽晶圓以橫置狀態(表背面為水平的狀態)收納於晶圓收納部，該晶座於平面觀察時呈圓形，且可載置1枚或多枚晶圓。氣相磊晶法可為使與晶圓相同的素材磊晶成長的同質磊晶(homoepitaxial)，亦可為使與晶圓不同的素材磊晶成長的異質磊晶(heteroepitaxial)。再者，由於磊晶膜的性狀會大幅度地受到晶圓表面性狀的影響，因此，該磊晶膜需要具有某程度的厚度以上的膜厚。例如，較佳為形成厚度為1 μm～10 μm的磊晶膜。
【實例】
以下，具體地對本發明的實例進行說明。此處，對製作雙極IC用元件的磊晶矽晶圓的製造方法進行說明。
參照圖1～圖4，對本發明的實例1的磊晶矽晶圓的製造方法進行說明。
參照圖1的流程圖(flowsheet)，實例1的磊晶矽晶圓的製造方法包括結晶提拉步驟、結晶加工步驟、切片步驟、導角步驟、磨削步驟、蝕刻步驟、鏡面研磨步驟、清洗步驟、磊晶成長步驟、以及最終清洗步驟。
以下，具體地對上述各步驟進行說明。
於結晶提拉步驟中，在坩堝內，自摻雜有規定量的硼(boron)的矽的熔融液，藉由柴式法而提拉出直徑為306 mm、直體部的長度為2500 mm、電阻率為0.01 Ω‧cm、初始氧濃度為1.0×1018 atoms/cm3 的單結晶矽錠。
接著，於結晶加工步驟中，將1根單結晶矽錠切斷為多個結晶塊(block)之後，對各結晶塊的外周進行研削。具體而言，藉由具有含有#200的研磨粒(SiC)的類樹脂(resinoid)研削磨石的外周研削裝置，來對結晶塊的外周部進行6 mm的外周研削。藉此，各結晶塊成形為圓柱狀。
於切片步驟中，可使用將鋼絲(wire)纏繞於經三角配置的3根凹槽輥(grooved roller)而成的線鋸(wire saw)。藉由該線鋸來自矽單結晶切出直徑為300 mm、厚度為775 μm的多枚矽晶圓。
於接下來的導角步驟中，將旋轉中的導角用磨石按壓於矽晶圓的外周部來進行導角。
於磨削(lapping)步驟中，藉由雙面磨削裝置來同時對矽晶圓的兩個面進行磨削。亦即，以規定速度，於旋轉中的上下的研磨(lap)定盤之間來對矽晶圓的兩個面進行磨削。
於蝕刻步驟中，將磨削之後的矽晶圓浸漬於蝕刻槽內的酸性蝕刻液中以進行蝕刻，將由導角及磨削引起的損傷或矽晶圓的表面的自然氧化膜予以除去。若以於矽晶圓的表面附著有氧化膜的狀態，使用不含有研磨粒的研磨液來進行鏡面研磨，則會導致研磨初期的加工速率變小，因此，有效的是預先藉由蝕刻來將矽晶圓的表面的氧化膜予以除去。
於鏡面研磨(polish)步驟中，使用無太陽齒輪方式的雙面研磨裝置，且使用將水溶性高分子添加至不含有研磨粒的鹼性水溶液而成的研磨液，同時對矽晶圓的兩個面進行鏡面研磨。
以下，參照圖2以及圖3，具體地對無太陽齒輪方式的雙面研磨裝置進行說明。
如圖2以及圖3所示，雙面研磨裝置的上定盤120經由朝上方延伸的旋轉軸12a，藉由上側旋轉馬達(motor)16而於水平面內受到旋轉驅動。又，藉由朝軸線方向進退的升降裝置18來使上定盤120於垂直方向上升降。將矽晶圓11供給至載板110或自該載板110排出該矽晶圓11時等使用升降裝置18。再者，藉由組裝至上定盤120及下定盤130的未圖示的氣囊(air bag)方式等的加壓單元，來對上定盤120及下定盤130的矽晶圓11的表背兩個面進行推壓。下定盤130經由輸出軸17a，藉由下側旋轉馬達17而於水平面內旋轉。載板110是以本身不自轉的方式，藉由載體圓周運動機構19而於與該載板110的表面平行的面(水平面)內進行圓周運動。
載體圓周運動機構19包括環狀的載體固持器(carrier holder)20，該載體固持器20自外方保持著載板110。載體圓周運動機構19與載體固持器20經由連結構造而連結。
於載體固持器20的外周部，配設有每隔90°朝外方突出的4個軸承部20b。於各軸承部20b中插入有偏心軸24a，該偏心軸24a突設於小直徑圓板形狀的偏心臂(arm)24的上表面的偏心位置。又，於上述4個偏心臂24的各下表面的中心部垂設有旋轉軸24b。各旋轉軸24b分別以前端部朝下方突出的狀態，插入至每隔90°地配設於環狀的裝置基體25的合計4個軸承部25a。各旋轉軸24b的朝下方突出的前端部分別固定有鏈輪(sprocket)26。一串正時鏈條(timing chain)27以水平狀態架設於各鏈輪26。上述4個鏈輪26與正時鏈條27使4根旋轉軸24b同時旋轉，使得4個偏心臂24同步地進行圓周運動。
4根旋轉軸24b中，1根旋轉軸24b形成得更長，該旋轉軸24b的前端部突出至比鏈輪26更下方處。於該部分固定有動力傳遞用的齒輪28。該齒輪28嚙合於大直徑的驅動用的齒輪30，該齒輪30固定於朝圓周運動用馬達29的上方延伸的輸出軸。
因此，圓周運動用馬達29啟動之後，則該圓周運動用馬達29的旋轉力經由齒輪30、28以及固定於長條的旋轉軸24b的鏈輪26而傳遞至正時鏈條27，正時鏈條27旋轉，藉此，經由其他3個鏈輪26，4個偏心臂24同步地以旋轉軸24b為中心而於水平面內旋轉。藉此，一併連結於各偏心軸24a的載體固持器20、進而保持於該固持器20的載板110於與該平板110平行的水平面內，進行不伴隨自轉的圓周運動。
亦即，載板110保持與上定盤120及下定盤130的軸線e偏離距離L的狀態而旋轉。於兩個定盤120、130的各對向面，貼附有硬度(JIS-A)為80°、壓縮率為2.5%的胺基甲酸酯型的研磨布15。
上述距離L等同於偏心軸24a與旋轉軸24b的距離。藉由該不伴隨自轉的圓周運動，載板110上的全部的點描繪出相同大小(半徑r)的小圓的軌跡。藉此，對於形成於載板110的晶圓收納部11a中所收納的矽晶圓11，使兩個研磨定盤120、130的旋轉方向相反，並對研磨定盤120、130的旋轉速度、研磨壓力、以及研磨時間等進行調整，以研磨量為單面6 μm(兩個面12 μm)的方式，同時對上述矽晶圓11的兩個面實施鏡面研磨。於該雙面研磨時，在兩個研磨布15上，使用將100 ppm的羥乙基纖維素(水溶性高分子)添加至pH為10.5的胺水溶液(鹼性水溶液)而成的不含有研磨粒的研磨液。
如此，作為鏡面研磨用的研磨液，採用將羥乙基纖維素添加至不含有研磨粒的胺水溶液而成的研磨液，因此，由羥乙基纖維素承受研磨中的研磨負荷的一部分，從而可減小摩擦係數。結果，氧化膜耐壓特性優異，且可大幅度地使微小刮痕等的源於加工的缺陷產生等減少，從而可使後來形成的磊晶膜的表面的LPD的密度減小。又，可減小矽晶圓11的表面的表面粗糙度，從而可使後來形成的磊晶膜的表面粗糙度的品質提高。
又，由於將羥乙基纖維素添加至胺水溶液，故而載板110的彈性變形受到抑制，亦可使載板110所產生的噪音減小。而且，亦可使如下的可能性減小，該可能性是指由於研磨液中的研磨粒容易密集地集中於矽晶圓11的外周部，因此，矽晶圓11的外周部的研磨會過度地進行，從而產生外周壓陷。
此外，亦可於該研磨液的鹼性水溶液中添加二伸乙基三胺五乙酸(DTPA：螯合劑)。藉由添加螯合劑，由該螯合劑來捕獲研磨液中所含的銅離子等的金屬離子，將該金屬離子予以錯合物化，從而可使研磨之後的矽晶圓的金屬污染的程度減小。
對經鏡面研磨的矽晶圓11實施清洗步驟。此處，對於各矽晶圓11進行使用有鹼溶液與酸溶液的SC1清洗。
接著，參照圖4，具體地對使用有單片式的氣相磊晶成長裝置的磊晶成長步驟進行說明。
如圖4所示，氣相磊晶成長裝置60於上下地配設有加熱器(heater)的腔室(chamber)的中央部，水平地配置有晶座61，該晶座61於平面觀察時呈圓形，且可載置1枚矽晶圓11。晶座61藉由SiC而塗佈(coating)有碳(carbon)製的基材。
於晶座61的上表面的內周部形成有凹形狀的座孔(晶圓收納部)62，該座孔62以橫置狀態(表背面為水平的狀態)來收納矽晶圓11。座孔62包括周壁62a、寬度為6 mm且平面觀察時呈環狀的階差部62b、以及底板(座孔的底壁面)62c。
於腔室的一側部配設有氣體供給口，該氣體供給口使規定的載氣(carrier gas)(H2 氣體)與規定的來源氣體(source gas)(SiHCl3 氣體)與晶圓表面平行地流入至腔室的上部空間。又，於腔室的另一側部形成有氣體的排氣口。
於磊晶成長時，使晶圓表背面呈水平地將矽晶圓11橫置於座孔62中。接著，為了將矽晶圓11的表面的自然氧化膜或微粒予以除去，將氫氣供給至腔室內，以1150℃的溫度來進行60秒鐘的氫烘烤(bake)。然後，代替氫氣而將載氣(H2 氣體)與來源氣體(SiHCl3 氣體)供給至腔室內，使磊晶膜12於矽晶圓11的表面成長。亦即，將載氣與來源氣體經由相對應的氣體供給口而導入至反應室。
將爐內壓力設為100±20 KPa，於加熱至1000℃～1150℃的高溫的矽晶圓11上，以3.5～4.5 μm/分鐘的反應速度來使藉由來源氣體的熱分解或還原而產生的矽析出。藉此，於矽晶圓11的表面上，成長有矽單結晶的厚度為10 μm左右的磊晶膜12。如此來製作磊晶矽晶圓10。
於最終清洗步驟中，對外觀檢查之後的各磊晶矽晶圓10進行最終清洗。具體而言，使用鹼溶液與酸溶液來對各磊晶矽晶圓10進行清洗。
接著，參照圖5～圖13，對本發明的實例2的磊晶矽晶圓的製造方法進行說明。
如圖5的流程圖所示，實例2的磊晶矽晶圓的製造方法包括結晶提拉步驟、結晶加工步驟、切片步驟、導角步驟、磨削步驟、蝕刻步驟、一次研磨步驟、清洗步驟、二次研磨步驟(鏡面研磨)、清洗步驟、磊晶成長步驟、以及最終清洗步驟。
於一次研磨步驟中，使用實例1的鏡面研磨用的無太陽齒輪方式的雙面研磨裝置，對於形成於載板110的晶圓收納部11a中所收納的矽晶圓11，使兩個研磨定盤120、130的旋轉方向相反，對研磨定盤120、130的旋轉速度、研磨壓力、以及研磨時間等進行調整，以研磨量為單面0.5 μm(兩個面1 μm)的方式，同時對兩個面進行一次研磨。於對上述兩個面進行一次研磨時，將一次研磨液供給至兩個研磨布15，該一次研磨液是於pH為10.5的胺水溶液中添加3 wt%的平均粒徑為70 nm的矽酸膠粒子而成。
如此，作為一次研磨用的研磨液，採用添加有含有研磨粒的胺水溶液的研磨液，因此，作為不使研磨粒介入的二次研磨的預處理，可藉由研磨粒的機械作用，以短時間將存在於矽晶圓11的表背面的各10左右的自然氧化膜予以除去。藉此，於二次研磨中，能夠以高研磨速率，藉由將使用有鹼性水溶液的鹼性蝕刻與蝕刻部分的剝離予以重複的化學作用來進行鏡面研磨。
亦即，於蝕刻之後，在經過規定時間之後所進行的一次研磨中，一般於晶圓表面存在有自然氧化膜。若僅利用不存在研磨粒的化學性二次研磨，則難以將自然氧化膜予以除去。顯然當僅藉由鹼性水溶液的研磨液來進行研磨時，即便提高加工壓力(研磨壓力)，研磨速率亦幾乎等於0(圖6)。因此，於實例2中，在二次研磨之前進行使用有研磨粒的一次研磨。藉此，可縮短自然氧化膜的除去時間，防止磊晶矽晶圓的生產性的降低。
於一次研磨步驟之後的清洗步驟中，對經一次研磨的矽晶圓11進行使用有鹼溶液與酸溶液的SC1清洗。
然後，於二次研磨步驟(相當於實例1的鏡面研磨步驟)中，使用一次研磨中所使用的無太陽齒輪方式的雙面研磨裝置，並使用將羥乙基纖維素(水溶性高分子)添加至不含有研磨粒的胺水溶液(鹼性水溶液)而成的二次研磨液(相當於實例1的研磨液)，對清洗之後的矽晶圓11的表背面進行二次研磨(相當於實例1的鏡面研磨)。亦即，對於載板110的晶圓收納部11a中所收納的矽晶圓11，使兩個研磨定盤120、130的旋轉方向相反，對研磨定盤120、130的旋轉速度、研磨壓力、以及研磨時間等進行調整，以研磨量為單面6 μm(兩個面12 μm)的方式，同時對兩個面進行二次研磨。於該二次研磨時，將二次研磨液供給至兩個研磨布15，該二次研磨液是將100 ppm的羥乙基纖維素添加至pH為10.5的胺水溶液而成。
於二次研磨之後，對矽晶圓11實施清洗。此處，對各矽晶圓11進行使用有鹼溶液與酸溶液的SC1清洗。
如此，僅實施一次研磨以及二次研磨，可省略精研磨而製造磊晶矽晶圓10，因此，研磨步驟實現簡略化，磊晶矽晶圓10的生產性提高，從而可成本降低。而且，與先前的僅實施含有游離研磨粒的一次研磨的情形相比較，可使產生於經二次研磨的晶圓表面的源於加工的LPD的密度減小，從而可使晶圓表面的表面粗糙度變小。
由於其他構成、作用以及效果處於可根據實例1推測的範圍，因此省略說明。
接著，參照圖7，報告針對如下的三種情形來對鏡面研磨之後的矽晶圓(PW)的氧化膜耐壓特性(基於TZDB測定的C+mode佔有率)進行評價所得的結果，該三種情形是指：依據本發明的方法的實例2的條件，於一次研磨之後，進行不含有研磨粒的二次研磨的情形；依序實施一般的一次研磨、二次研磨以及3次研磨(精研磨)的情形(先前方法1)；以及僅進行含有研磨粒(矽酸膠)的一次研磨的情形(先前方法2)。此處的結果均為SC1清洗之後的評價結果。關於清洗條件，使用以NH4 OH：H2 O2 ：H2 O=1：2：7的容量比加以混合而調製的SC1清洗液來進行清洗，將各晶圓表面除去4 nm。
根據圖7的圖表(graph)可知：對於使用有含有研磨粒的研磨液的先前方法2而言，C+mode佔有率小於30%。相對於此，對於本發明的方法而言，上述C+mode佔有率為與實施1次～3次研磨的一般的先前方法1大致相同程度的99.7%，本發明藉由含有研磨粒的一次研磨來將晶圓表面的自然氧化膜予以除去之後，使用將水溶性高分子添加至不含有研磨粒的鹼性水溶液而成的研磨液。
接著，參照圖8以及圖9的LPD分布圖，報告藉由微粒計數器(particle counter)來對LPD的個數(均計數130 nm以上)進行測定所得的結果，該LPD的個數是依據本發明(實例2)方法的(圖8)與先前方法(圖9)來對矽晶圓(PW)的表面進行鏡面研磨時的每一枚晶圓的LPD的個數，或形成於各鏡面研磨面的磊晶膜的表面上存在的每一枚晶圓的LPD的個數。此處，所謂本發明的方法是指如下的方法，即，以實例2的條件，於對矽晶圓的表面進行一次研磨時，使用含有研磨粒的研磨液，且於二次研磨時，使用不含有研磨粒的研磨液來進行兩個階段的研磨。又，所謂先前方法是指如下的方法，即，僅實施使用有含有研磨粒的鹼性水溶液的研磨液的一次研磨。
各圖的左側均表示矽晶圓(PW)的結果，右側均表示磊晶矽晶圓(EW)的結果。此處的結果均為對晶圓表面進行SC1清洗之後的評價結果。此時的清洗條件為如下的條件，即，使用以NH4 OH：H2 O2 ：H2 O=1：2：7的容量比加以混合而調製的SC1清洗液，將各表面除去4 nm。
LPD的測定裝置採用KLA Tencor公司製造的Surfscan SP2的「SP2XP」。該微粒計數器藉由集光器(collector)來使自20°的傾斜方向照射至試料晶圓的表面的雷射(laser)光的散射光的光子(photon)聚光，接著，藉由光電倍增管(Photomultiplier Tube)來將所獲得的光子予以放大並轉換為電氣信號。然後，將電氣信號轉換為散射強度，依據校準曲線(calibration curve)來將臨限值以上的散射光轉換為規定尺寸。此處的測定值設為5枚晶圓的平均值。
測定的結果如下：於採用本發明的方法的矽晶圓的表面，即，於使研磨粒介入的一次研磨之後進行不使研磨粒介入的二次研磨的矽晶圓的表面，LPD的檢測數為142.60個/wf(圖8的PW)，磊晶矽晶圓的表面的LPD的檢測數為2.7500個/wf(圖8的EW)。另一方面，採用先前方法的使用含有研磨粒的研磨液而經鏡面研磨的矽晶圓的表面的LPD的檢測數為1851.00個/wf(圖9的PW)，磊晶矽晶圓的表面的LPD的檢測數為10.5000個/wf(圖9的EW)。
根據圖8以及圖9的LPD分布圖可知：於使研磨粒介入的一次研磨之後進行不使研磨粒介入的二次研磨的本發明的方法，與僅進行使用有含有研磨粒的研磨液的一次研磨的先前方法相比較，矽晶圓的鏡面研磨面的LPD的產生數以及形成於該鏡面研磨面的磊晶膜的表面的LPD的產生數減少。再者，於圖8的本發明的方法的矽晶圓(PW)的LPD評價結果中，雖然稍微觀察到了LPD，但如之前的實驗結果所示，該矽晶圓(PW)的氧化膜耐壓特性(基於TZDB測定的C+mode佔有率)大致為100%(圖7)，因此，認為圖8中所觀察到的LPD並非為加工損傷等的源於加工的LPD而是微粒。即便上述LPD為源於加工的LPD，亦可將該LPD特別指定為不會對C+mode佔有率產生影響的尺寸非常小的加工損傷，對磊晶膜的表面品質產生影響的可能性小。
接著，參照圖10～圖13，依據本發明(實例2)的方法(圖10以及圖12)與先前方法(圖11以及圖13)，報告針對矽晶圓(PW)的表面、與磊晶成長之後的磊晶矽晶圓(EW)的表面，藉由原子力顯微鏡來對10 μm×10 μm的測定面積區域(圖10以及圖11)、或1 μm×1 μm的測定面積區域(圖12以及圖13)進行觀察時的各面粗糙度。再者，此處所示的結果為對矽晶圓(PW)及磊晶矽晶圓(EW)的表面均進行SC1清洗之後的評價結果。關於此時的清洗條件，使用以NH4 OH：H2 O2 ：H2 O=1：2：7的容量比加以混合而調製的SC1(Standard Cleaning 1)清洗液來進行清洗，將各表面除去4 nm。
採用Veeco公司製造的原子力顯微鏡即「多模式AFM」來觀察面粗糙度(平整度(flatness))。該裝置為輕敲式(tapping)AFM，以共振頻率附近(振幅為20 nm～100 nm)的頻率來使懸桿(cantilever)振動，一面使該懸桿斷續地與試料晶圓的表面接觸，一面觀察晶圓表面的凹凸。上述裝置的力檢測模式為動態(dynamic)模式，分解能力為1 nm，作用於試料晶圓的力於大氣中為0.1 nN～1 nN，測定點(point)為1 point/wf(Center)，粗糙度指標(高度方向的振幅平均參數(parameter))為均方根粗糙度(舊RMS)。
觀察的結果如下：對於依據本發明的方法的一次、二次的兩段研磨而經鏡面研磨的矽晶圓的表面而言，10 μm×10 μm的測定面積區域的面粗糙度以RMS表示為0.277 nm(圖10的PW)。又，磊晶矽晶圓的表面的同一測定面積區域的面粗糙度以RMS表示為0.100 nm(圖10的EW)。
另一方面，對於使用先前方法的含有研磨粒的研磨液而經一次鏡面研磨的矽晶圓的表面而言，10 μm×10 μm的測定面積區域的面粗糙度以RMS表示為0.458 nm(圖11的PW)。又，磊晶矽晶圓的表面的同一測定面積區域的面粗糙度以RMS表示為0.132 nm(圖11的EW)。
根據圖10以及圖11可知：實施上述兩段研磨的本發明的方法，與僅進行使用有含有游離研磨粒的研磨液的一次研磨的先前方法相比較，矽晶圓的鏡面研磨面以及形成於該鏡面研磨面的磊晶膜的表面的面粗糙度得到改善(減小)。
又，對於實施有本發明的方法的兩段研磨的矽晶圓的表面而言，1 μm×1 μm的測定面積區域的面粗糙度以RMS表示為0.223 nm(圖12的PW)。又，磊晶矽晶圓的表面的1 μm×1 μm的測定面積區域的面粗糙度以RMS表示為0.097 nm(圖12的EW)。
另一方面，對於使用先前方法的含有研磨粒的研磨液而經一次鏡面研磨的矽晶圓的表面而言，1 μm×1 μm的測定面積區域的面粗糙度以RMS表示為0.311 nm(圖13的PW)。又，磊晶矽晶圓的表面的同一測定面積區域的面粗糙度以RMS表示為0.103 nm(圖13的EW)。
根據圖12以及圖13可知：本發明的方法與先前方法相比較，可使矽晶圓的鏡面研磨面及磊晶膜的表面的面粗糙度減小。
[產業上的可利用性]
本發明可有效果地用作成為製作雙極IC、MOS、離散半導體等的元件的基板的磊晶矽晶圓的製造方法。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10．．．磊晶矽晶圓
11．．．矽晶圓
11a．．．晶圓收納部
12．．．磊晶膜
12a、24b．．．旋轉軸
15．．．研磨布
16．．．上側旋轉馬達
17．．．下側旋轉馬達
17a．．．輸出軸
18．．．升降裝置
19．．．載體圓周運動機構
20．．．載體固持器
20b、25a．．．軸承部
24．．．偏心臂
24a．．．偏心軸
25．．．裝置基體
26．．．鏈輪
27．．．正時鏈條
28、30．．．齒輪
29．．．圓周運動用馬達
60．．．氣相磊晶成長裝置
61．．．晶座
62．．．座孔
62a．．．周壁
62b．．．階差部
62c．．．底板
110．．．載板
120．．．上定盤
130．．．下定盤
e．．．軸線
L．．．距離
圖1是本發明的實例1的磊晶矽晶圓的製造方法的流程圖。
圖2是本發明的實例1的磊晶矽晶圓的製造方法中所使用的無太陽齒輪方式的雙面研磨裝置的立體圖。
圖3是本發明的實例1的磊晶矽晶圓的製造方法中所使用的無太陽齒輪方式的雙面研磨裝置的要部縱剖面圖。
圖4是本發明的實例1的磊晶矽晶圓的製造方法中所使用的氣相磊晶成長裝置的要部放大縱剖面圖。
圖5是本發明的實例2的磊晶矽晶圓的製造方法的流程圖。
圖6是表示在本發明的實例2的磊晶矽晶圓的製造方法中，使用含有研磨粒的研磨液與不含有研磨粒的研磨液來對矽晶圓的表面進行研磨時，加工壓力與研磨速率的關係的圖表。
圖7是針對在本發明的方法的實例2的條件下使用不含有研磨粒的研磨液來對晶圓進行研磨的情形、以及使用兩種先前方法的含有研磨粒的研磨液來對晶圓進行研磨的情形，對鏡面研磨之後的矽晶圓(PW)的氧化膜耐壓特性進行評價時，表示評價結果的圖表。
圖8是使用不含有研磨粒的研磨液來實施鏡面研磨(二次研磨)的本發明的實例2的矽晶圓的表面、與於該晶圓表面形成有磊晶膜的磊晶矽晶圓的表面的LPD分布圖。
圖9是使用含有研磨粒的研磨液來實施鏡面研磨的先前的矽晶圓的表面、與於該晶圓表面形成有磊晶膜的磊晶矽晶圓的表面的LPD分布圖。
圖10是針對使用不含有研磨粒的研磨液來實施鏡面研磨的本發明的實例2的矽晶圓(PW)的表面、與於該晶圓表面形成有磊晶膜的磊晶矽晶圓(EW)的表面，藉由原子力顯微鏡來觀察10 μm×10 μm的測定面積區域時，表示面粗糙度的三維圖表。
圖11是針對使用含有研磨粒的研磨液來實施鏡面研磨的先前的矽晶圓的表面、與於該晶圓表面形成有磊晶膜的磊晶矽晶圓的表面，藉由原子力顯微鏡來觀察10 μm×10 μm的測定面積區域時，表示面粗糙度的三維圖表。
圖12是針對使用不含有研磨粒的研磨液來實施鏡面研磨的本發明的實例2的矽晶圓的表面、與於該晶圓表面形成有磊晶膜的磊晶矽晶圓的表面，藉由原子力顯微鏡來觀察1 μm×1 μm的測定面積區域時，表示面粗糙度的三維圖表。
圖13是針對使用含有研磨粒的研磨液來實施鏡面研磨的先前的矽晶圓的表面、與於該晶圓表面形成有磊晶膜的磊晶矽晶圓的表面，藉由原子力顯微鏡來觀察1 μm×1 μm的測定面積區域時，表示面粗糙度的三維圖表。

Claims (4)

  1. 一種磊晶矽晶圓的製造方法，使用將pH8~pH14的胺水溶液作為主劑的一次研磨液，使研磨粒介入，將形成於矽晶圓的表面的氧化膜予以除去之後，使用將羥乙基纖維素添加0.01ppm~1000ppm至不含有研磨粒的pH8~pH14的胺水溶液而成的研磨液，以研磨速率為0.1μm/分鐘~0.6μm/分鐘，且研磨量為5μm~20μm的方式，來對上述矽晶圓的表背面同時進行鏡面研磨，於上述鏡面研磨之後，用包含NH4 OH、H2 O2 以及H2 O的SC1清洗液對上述矽晶圓的表面進行清洗，於上述清洗後，使磊晶膜於上述矽晶圓的經鏡面化的表面氣相成長。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的磊晶矽晶圓的製造方法，其中上述鏡面研磨是利用硬度(JIS-A)為80°、壓縮率為2.5%的胺基甲酸酯型的研磨布所進行的兩面同時鏡面研磨。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的磊晶矽晶圓的製造方法，其中當藉由原子力顯微鏡來對1μm×1μm的測定面積區域進行測定時，以RMS表示，上述鏡面研磨之後的矽晶圓的表面的面粗糙度小於0.3nm，且當藉由原子力顯微鏡來對10μm×10μm的測定面積區域進行測定時，以RMS表示，上述鏡面研磨之後的矽晶圓的表面的面粗糙度為0.3 nm以下。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的磊晶矽晶圓的製造方法，其中上述鏡面研磨之後的矽晶圓的氧化膜耐壓特性評價以基於TZDB測定的C+mode佔有率計，達到99%以上。
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