專利名稱：磊晶晶片的制造方法及磊晶晶片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及一種磊晶晶片，特別是涉及制造一種磊晶層較厚、且厚度偏差較小的磊晶晶片的方法。
背景技術(shù)：
制造半導(dǎo)體器件時，會使用在硅晶片等基板上堆積硅單晶而成的磊晶晶片。該磊晶晶片可以依照例如圖6所示的流程制造。首先，準備經(jīng)蝕刻的硅晶片(CW)作為磊晶晶片用基板。使用摻雜濃度較高的晶片時，為了防止自摻雜，在背面?zhèn)刃纬蒀VD氧化膜。隨后，研磨晶片的表面(生長磊晶層側(cè)的表面)后，進行洗滌。隨后，使用磊晶生長裝置，在基板的經(jīng)研磨過的表面上，生長由硅單晶構(gòu)成的磊晶層至預(yù)定厚度。由此，可以制造磊晶晶片，進而經(jīng)過檢查等而出貨。
使用磊晶晶片所制造的晶體管、功率MOS、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等的器件特性，是與磊晶層的厚度、電阻率等有密切的關(guān)系。為了得到優(yōu)良器件特性，在硅晶片上的磊晶層必須具有一定且同樣的電阻率，并同樣地生長至與預(yù)定厚度相同的厚度，磊晶層的厚度及電阻率的控制是重要的。但是，為了在保持磊晶晶片表面質(zhì)量的同時，能夠保持磊晶層一致且與預(yù)定值相同的電阻率和膜厚，許多情況必須犧牲生產(chǎn)力來達成。
例如，廣泛被采用的批次式磊晶反應(yīng)裝置(豎立式機臺)，為了使批次內(nèi)的磊晶層的厚度為一定值，要求嚴格地管理配置有基板的基座內(nèi)的溫度分布、反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)氣體流量平衡。結(jié)果，就生長速度而言，通常使用能夠生長速度的1/3至1/5左右作為生長速度條件，通常以1微米/分鐘以下的生長速度來進行磊晶生長。又，批次式磊晶反應(yīng)裝置，即使生產(chǎn)力可以提升至比單片式反應(yīng)裝置高，欲穩(wěn)定地控制，使批次內(nèi)、進而亦包含批次之間時的磊晶層的厚度在±5％以下是不可能的。
另一方面，在單片式磊晶反應(yīng)裝置，雖然能夠控制使磊晶層的厚度偏差比批次式裝置低，但是生產(chǎn)力變差。特別是使磊晶層生長至較厚度時，生產(chǎn)力顯著地下降，成本大幅度提高。
因此，例如生長50微米以上的較厚的磊晶層時，厚度偏差變大、生產(chǎn)力降低、成本提高，特別是制造必須較厚磊晶層(例如100微米以上)的高耐壓功率MOS或IGBT用的磊晶晶片時，成本的降低成為大問題。
又，生長較厚的磊晶層時，硅容易以附著的異物作為晶核而生長，生長為粒狀的大隆起，又，在晶片的周邊部，容易形成被稱為「凸部」的磊晶層較厚的部分，在器件制造工序，此等會成為微細圖案加工的障礙。
有提案公開一種通過在磊晶生長后施加研磨加工，去除如上述的隆起或凸部來改善表面狀態(tài)的技術(shù)，但是因為存在有所謂磊晶層的膜厚度分布變差的問題，幾乎都未實用化。
而且，使較厚的磊晶層高速生長時，亦會有在基板的斜角部生長的磊晶層與在基座上生長的多晶硅產(chǎn)生橋狀連接，在該橋狀連接的冷卻過程，會發(fā)生剝離、背面碎屑、裂紋、缺口、裂縫等問題。因此，有提案(參照特開平8-279470號公報)公開一種方法，是通過以1.2微米/分鐘以下的慢生長速度來進行磊晶生長，以抑制在斜角部等的多晶硅的生長。但是以低速生長較厚的磊晶層時，會導(dǎo)致生產(chǎn)力更為降低、成本顯著增加。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上問題點，本發(fā)明的主要目是提供一種技術(shù)，即使具有較厚的磊晶層，亦可以高生產(chǎn)力且低成本地制造具有優(yōu)良的磊晶層厚度均勻性的磊晶晶片。
依據(jù)本發(fā)明的制造磊晶晶片的方法，可以提供一種磊晶晶片的制造方法，系針對制造磊晶晶片的方法，其特征為，至少包含以下的步驟在具有初期厚度的磊晶用基板的表面上，使磊晶層生長至比最后目標的磊晶層厚度更厚的步驟；對前述已生長的磊晶層進行平面磨削而平坦化的步驟；以及研磨經(jīng)前述平面磨削后的磊晶層的步驟。
如此預(yù)先使磊晶層生長至比最后目標磊晶層的厚度更厚，隨后，施行平面磨削和研磨，加工成目標厚度的磊晶層時，可以制造具有厚度且膜厚度均勻性優(yōu)良的磊晶層的磊晶晶片。又，依據(jù)此方法，因為可以放寬生長磊晶層時的膜厚管制，而以例如以往的3至6倍的速度高速生長，能夠以短時間進行其后的磊晶層的平面磨削等，可以制造高生產(chǎn)力且低成本的磊晶晶片。
此時，優(yōu)選是，進行前述磊晶層的平面磨削及研磨，使研磨前述磊晶層后之基板整體厚度，成為將前述磊晶用基板的初期厚度和前述磊晶層的最后目標厚度加在一起后的厚度。
基于基板的初期厚度、磊晶層的最后目標厚度等，依各自預(yù)定平面磨削及研磨的磨去厚度來進行磊晶層的加工時，可以精確度良好、更有效率地制造具有希望厚度的磊晶層的晶片。
此時，為了分別辨識前述磊晶用基板的初期厚度，優(yōu)選在基板附加激光標記。
如此，通過在基板附加激光標記，來得知各個基板的初期厚度時，即使基板之間有厚度差，亦可以將磊晶層的厚度加工成希望厚度。
又，優(yōu)選是，將平面磨削前述磊晶層后的基板整體的厚度，設(shè)定為將前述磊晶用基板的初期厚度、前述磊晶層的最后目標厚度和前述平面磨削后的研磨所磨去的厚度加在一起而成的厚度，來進行前述磊晶層的平面磨削。
因為生長磊晶層后的厚度主要是通過平面磨削來調(diào)整，如上述考慮隨后之研磨的磨去厚度后，進行平面磨削時，可以更確實且有效率地形成磊晶層。
前述磊晶用基板，優(yōu)選使用TTV(表示平坦度)為2微米以下的基板。
使用具有如此高平坦度的基板時，可以形成磊晶層亦具有高平坦、且厚度均勻性優(yōu)良的制品。
在前述磊晶用基板上生長磊晶層之前，優(yōu)選是，進一步含有至少在自該基板的背面?zhèn)戎列苯遣康暮穸确较虻闹行牟啃纬蒀VD氧化膜的步驟。
在基板的背面?zhèn)扰c斜角部形成氧化膜時，特別是使用摻雜濃度高的基板時，除了可以防止磊晶生長中的自摻雜以外，亦可以容易地去除磊晶生長時在背面?zhèn)壬L晶體等。
形成前述CVD氧化膜后，優(yōu)選是，研磨前述磊晶用基板的生長前述磊晶層側(cè)的表面。
即使CVD氧化膜亦形成于基板的表面?zhèn)?，通過研磨表面?zhèn)榷R面化，可以生長結(jié)晶性優(yōu)良的磊晶層。
在上述磊晶用基板上生長磊晶層后，優(yōu)選進一步含有磨削該基板的斜角部的步驟、以及研磨該磨削后的斜角部的步驟。
磊晶生長后，通過對斜角部施加磨削及研磨去除斜角部的堆積物，來整理斜角部的形狀，即使生長了較厚的磊晶層，亦可以確實地防止隨后產(chǎn)生粒子等。
優(yōu)選將前述磊晶層的最后目標厚度設(shè)定為50微米以上。磊晶層的最后目標厚度在50微米以上時，特別是在100微米以上時，可以確實地謀求磊晶層高速生長、和通過平面磨削膜使厚度均勻化，以及通過提升生產(chǎn)力而低成本化。
在生長前述磊晶層的步驟，優(yōu)選是，使該磊晶層生長至比前述最后目標厚度至少更厚10微米以上。
亦即，將該磊晶層生長至比前述最后目標厚度更厚10微米以上時，可以確實地確保通過平面磨削與研磨的磨去厚度。
優(yōu)選使前述磊晶層以2.2微米/分鐘以上的生長速度生長。
通過高速使磊晶生長，可以確實地提高生產(chǎn)力，縱使高速生長形成平坦度較低的磊晶層，亦可以通過隨后的平面磨削來加工成平坦度高的磊晶層。
優(yōu)選是，使用批次式的磊晶生長裝置來生長前述磊晶層。
使用批次式的裝置時，可以一次在多數(shù)基板上生長磊晶層，可以進一步提升生產(chǎn)力。
優(yōu)選是，前述磊晶層的生長，是將前述磊晶用基板配置在基座的置放槽內(nèi)，該置放槽的形成是底部自周邊朝向中央逐漸加深。
使用如此基座來生長磊晶層時，不容易在基板的斜角部等產(chǎn)生堆積，可以抑制貼附在基板的基座或產(chǎn)生粒子。
在前述磊晶用基板上生長磊晶層后，優(yōu)選是，通過蝕刻使該基板背面?zhèn)鹊某跗诘拿媛冻觯S后，對前述磊晶層進行平面磨削。
使露出的初期的背面作為基準面而進行磊晶層的平面磨削時，可以確實地提高磊晶層的平坦度。
優(yōu)選是，使用旋轉(zhuǎn)蝕刻器來進行前述的蝕刻。
特別是，磊晶層生長時在基板的背面?zhèn)榷逊e有多晶時，使用旋轉(zhuǎn)蝕刻器可以在短時間使基板的初期的背面露出。
前述磊晶用基板優(yōu)選使用硅基板。
使用硅基板的磊晶晶片可以大量地制造，對于即使磊晶層較厚亦能夠謀求膜厚度的均勻化及低成本化的本發(fā)明特別有效。
優(yōu)選前述磊晶用基板，使用斜角部的錐角角度比22度小的基板。
通過使用錐角角度較小的基板，可以抑制在斜角部的磊晶生長，可以防止貼附在基座等。
而且，依據(jù)本發(fā)明，可以提供一種磊晶晶片，是通過前述方法所制造的磊晶晶片，其特征為，該磊晶晶片的磊晶層的厚度為50微米以上，該磊晶層的厚度偏差為±4％以下。
依據(jù)本發(fā)明方法制造磊晶晶片時，如上述，可以得到一種磊晶層較厚，且其厚度的偏差較小的磊晶晶片。
又，本發(fā)明可以提供一種磊晶晶片，是在基板上形成有磊晶層的磊晶晶片，其中該前述基板的平坦度TTV(表示平坦度)為2微米以下，在該基板上所形成的磊晶層的厚度為50微米以上、且該磊晶層的厚度偏差為±4％以下。
特別是使用平坦度較高的基板，依據(jù)本發(fā)明方法制造磊晶晶片時，如上述，能夠得到磊晶層較厚、且其厚度偏差較小、整體的平坦度、厚度均勻性優(yōu)良、且價廉的磊晶晶片。
此時，亦可以進而使前述磊晶晶片的面內(nèi)厚度偏差為±2微米以下。
因為最初的基板平坦度較高，通過本發(fā)明所得到的磊晶晶片，其晶片整體的面內(nèi)厚度偏差亦變?yōu)檩^小，特別是可以大幅度地提升制造高耐電壓功率MOS等器件時的產(chǎn)率。
本發(fā)明在制造磊晶晶片時，高速生長磊晶層至比最后的厚度更厚，隨后通過平面磨削及研磨加工成希望厚度的磊晶晶片。由此，可以高生產(chǎn)力、且低成本地制造具有較厚、且膜厚度均勻性優(yōu)良的磊晶層的磊晶晶片。
例如，即便制造100微米左右的較厚的磊晶晶片時，亦可以形成磊晶層的厚度偏差較小、無突起或周邊部的凸部的平坦性優(yōu)良的磊晶層。因此，將如此磊晶晶片使用于制造必須微細加工的器件時，可以顯著地提升器件的產(chǎn)率。


圖1是依據(jù)本發(fā)明的磊晶晶片的制造步驟的一個例子的流程圖。
圖2是依據(jù)本發(fā)明制造磊晶晶片時在各步驟的晶片的概要圖。
圖3是實施例及比較例的磊晶層的厚度(磊晶厚度)偏差的圖形。(A)比較例，(B)實施例。
圖4是實施例及比較例的磊晶晶片的外周部的剖面形狀。(A)比較例，(B)實施例。
圖5是實施例及比較例的磊晶晶片的粒子程度(粒子粒徑＞0.2微米)的圖形。(A)比較例，(B)實施例。
圖6是以往的磊晶晶片制造步驟的一個例子的流程圖。
圖7是本發(fā)明可以使用的基座的一個例子的概要圖。
圖8是說明晶片的斜角部的錐角角度的圖形。
具體實施例方式
以下，邊參照附圖，邊具體地說明使用硅基板(硅晶片)作為磊晶用基板，以制造磊晶晶片時的優(yōu)選方式。
圖1是依據(jù)本發(fā)明的磊晶晶片的制造步驟的一個例子的流程圖。又，圖2是依據(jù)本發(fā)明制造磊晶晶片時在各步驟的晶片的概要示意圖。
首先，準備硅晶片(CW化學(xué)蝕刻晶片)，作為用以生長磊晶層的基板(磊晶用基板)(圖1(A))。
該硅晶片可以使用通常制造半導(dǎo)體器件所使用硅晶片。例如將通過切克斯基法(Czochralski method)所培育而成硅單晶切片后，經(jīng)由研磨、斜角加工、蝕刻等步驟制得。
又，因為基板的平坦度對在其上生長的磊晶層、進而對最后所制得的磊晶晶片的平坦度有重大的影響，所以基板的平坦度越高越佳，具體上的平坦度，是使用TTV(表示平坦度)為2微米以下的制品，特別優(yōu)選為1微米以下。
又，本發(fā)明是在隨后的步驟，在基板上生長磊晶層后，通過平面磨削及研磨磊晶層，加工成希望厚度，如此的平面磨削，優(yōu)選以基于基板的初期厚度來進行。因此，最初應(yīng)測定好作為基板的硅晶片的厚度，為了辨識各個的初期厚度，優(yōu)選在基板上附加有激光標記。例如，在各個晶片的背面?zhèn)龋褂眉す鈽擞浉郊覫D號碼，通過該ID號碼可以管理各別基板的初期厚度的數(shù)據(jù)。
在所準備的硅晶片的表面上生長磊晶層之前，至少在自該基板的背面?zhèn)戎列苯遣康暮穸确较虻闹行牟慷逊eCVD(SiO2)氧化膜(圖1(B))。
如圖2(A)所示，在晶片1的背面?zhèn)刃纬蒀VD氧化膜2時，可以防止使用摻雜濃度較高的基板時，在磊晶生長時的自摻雜。又，與摻雜濃度無關(guān)，自背面?zhèn)戎列苯遣康暮穸确较虻闹行牟啃纬蒀VD氧化膜(SiO2)時，可以抑制在生長磊晶時，在背面或斜角部的多晶硅的堆積或污染。又，在隨后的磊晶層生長步驟，即使背面?zhèn)扔泄鑼由L，其后去除CVD氧化膜時，通過移除可以容易地去除。而且，背面有CVD氧化膜時，亦有不容易貼附在基座的優(yōu)點。又，為了充分發(fā)揮此等的效果，優(yōu)選CVD氧化膜形成0.2微米以上的厚度。
在形成CVD氧化膜，研磨有磊晶層生長的基板表面?zhèn)群?，進行洗滌(圖1(C))。又，在其它步驟亦適當(dāng)?shù)剡M行洗滌，將省略該項記載。
如上述，在晶片的背面及斜角部形成CVD氧化膜時，在表面?zhèn)纫嘤行纬蒀VD氧化膜的可能性。在表面上形成CVD氧化膜時，在磊晶步驟會有多晶硅生長的可能性。因此，在形成CVD氧化膜后，通過研磨形成有磊晶層的表面?zhèn)?，可以確實地生長結(jié)晶性及厚度均勻性優(yōu)良的磊晶層。
隨后，如圖2(B)所示，在經(jīng)研磨過的基板1的表面上生長磊晶層3。隨后，此時使磊晶層3生長至比最后目標磊晶層的厚度更厚(圖1D)。
磊晶層3所生長的厚度，可以考慮所要求最后目標的磊晶層的厚度、磊晶層生長后所進行的平面磨削及研磨的磨去厚度等而決定。但是，若只是使磊晶層3生長至比最后目標的厚度更厚數(shù)微米左右時，其后的通過平面磨削來平坦化有無法充分進行的可能性。因此，考慮隨后進行的磊晶層的平面磨削和研磨的磨去厚度，優(yōu)選是生長至比最后目標的厚度更厚10微米以上，特別優(yōu)選生長至比最后目標的厚度更厚15微米以上。但是，若磊晶層的厚度太厚，因為生長時間及隨后的平面磨削時間會變長，生產(chǎn)力有降低的可能性，所以優(yōu)選是使磊晶厚度生長至最后目標+30微米以下。
最后目標的磊晶層的厚度，雖然與磊晶晶片的使用目的有關(guān)，磊晶層的最后厚度越厚時，通過隨后的平面磨削等的磨去比率相對地較小，可以充分地發(fā)揮提升生產(chǎn)力和降低成本。因此，磊晶層的最后目標厚度設(shè)定為50微米以上，特別優(yōu)選為80微米以上。換言之，本發(fā)明對于制造具有磊晶層的最后厚度為50微米以上的磊晶晶片時，特別有效。
又，生長磊晶層的生長速度沒有特別限定，因為生長速度越快可以提升生產(chǎn)力，為以往生長速度的3～6倍，具體上為2.2微米/分鐘以上，更優(yōu)選為3.0微米/分鐘以上的高速。如此高速生長，可以通過增加硅烷源(silane source)等原料氣體的供給量來實現(xiàn)。
所使用的磊晶生長裝置亦沒有特別限定，通常，廣泛地使用豎式型、圓筒型、單片型，本發(fā)明可以使用任一種裝置。
例如，用批次式的磊晶生長裝置時，能夠以2.2微米/分鐘以上，一次在多片晶片上生長磊晶層，可以確實地提升生產(chǎn)力。另一方面，在單片式的裝置，能夠以5.0微米/分鐘以上的磊晶生長速度來生長，可以充分地提升生產(chǎn)力。
又，通過高速生長來形成較厚的磊晶層時，在晶片與收容該晶片的基座之間，會有產(chǎn)生因多晶硅橋狀連接而黏貼著的可能性。因此，優(yōu)選是，使用形成有V字型的置放槽6的基座5，該V字型的置放槽6是如圖7所示，底部從周邊朝向中央逐漸加深。在如此基座5的置放槽6內(nèi)配置基板(硅晶片)1來進行磊晶生長時，可以有效地抑制上述產(chǎn)生橋狀連接。
又，作為基板的硅晶片1，在如圖8所示的斜角部7的錐角角度θ，通常角度是22度以下，例如具有錐角角度θ為11度以下為斜角形狀時，不容易產(chǎn)生晶片1與基座的黏貼或是多晶硅堆積在背面。又，通過使斜角部的形狀非對稱、如前述使CVD氧化膜被覆至斜角部的厚度方向的中心部，或是采用前述兩者，可以抑制多晶硅堆積在斜角部等。使用如此與通常形狀不同的斜角形狀時，因為通過下一步驟進行斜角加工，可以成為通?；宓男苯切螤疃粫蟹恋K。
在晶片上生長磊晶層后，磨削晶片斜角部，進而研磨經(jīng)磨削過的斜角部(圖1(E))。
晶片的斜角部的形狀是影響到器件步驟的質(zhì)量的重要因素之一?？梢酝ㄟ^如前述基座的形狀或斜角部形狀等，來某種程度抑制在斜角部等堆積多晶硅，在斜角部若堆積有多晶硅時，或是使用斜角部的形狀不對稱的晶片時，在隨后的器件步驟發(fā)生粒子、裂紋的可能性增加。
又，生長膜厚度較厚的磊晶層時，如上述，周邊部的生長速度變快而容易產(chǎn)生隆起(凸部)，該凸部會成為光刻蝕步驟時的解像不良的原因。為了提升器件特性，在圖案加工往微細化進展的功率MOS方面，周邊部的解像度對策是重要的。
因此，高速磊晶生長步驟后，如圖2(C)所示，對斜角部進行錐角磨削或通過固定研磨粒進行磨削來整理斜角部的形狀，進而對該經(jīng)磨削過的斜角部進行研磨，可以加工成為能夠使用于最尖端器件的理想的斜角部形狀。亦即，在磊晶層生長后通過施行與最尖端器件用的晶片相同的斜角加工，可以穩(wěn)定地進行能夠達到周邊部的微細加工。
而且，如上述進行的斜角部加工，亦可以在對后述的磊晶層進行平面磨削后進行。亦即，對磊晶層進行平面磨削后，磨削斜角部來整理形狀，隨后研磨斜角部來進行鏡面加工。或者，亦可以在磨削斜角部后，進行磊晶層的平面磨削，隨后進行研磨斜角部。
又，例如使用具有非對稱的斜角形狀的晶片形成磊晶層后，通過對斜角部施加磨削及研磨，亦可以加工成為可以更適合器件步驟的與通常的鏡面晶片相同的斜角形狀(例如22度的錐角角度)。
隨后，通過蝕刻使晶片的背面?zhèn)鹊某跗诿媛冻?圖1(F))。使用HF等通過蝕刻去除背面?zhèn)鹊腃VD氧化膜，可以使晶片的初期背面露出，如圖2(D)所示。又，即便磊晶生長時在晶片的背面?zhèn)扔卸嗑Ч枭L，在蝕刻去除氧化膜時，亦可以同時去除(移除)多晶硅。但是，因為將晶片浸漬在蝕刻液的通常的蝕刻，有需要長時間的可能性，為了避免長時間蝕刻，可以使用旋轉(zhuǎn)蝕刻。例如，使用氟硝酸系蝕刻液，通過旋轉(zhuǎn)蝕刻只蝕刻背面?zhèn)?，來去除堆積在背面?zhèn)鹊亩嗑Ч?。亦即，通過蝕刻來去除背面?zhèn)鹊腟iO2氧化膜，可以在短時間使晶片背面?zhèn)鹊某跗诿媛冻?。通過如此去除背面?zhèn)鹊腟iO2，可以維持基板的初期厚度。
又，為了使如上述的背面?zhèn)鹊某跗诿媛冻龆M行的蝕刻，可以在晶片上生長磊層后進行，亦可以在對前述斜角部進行磨削與研磨之間進行。
隨后，通過平面磨削使前述已生長的磊晶層平坦化(圖1(G))，進而研磨該平面磨削后的磊晶層(圖1(H))。
通過對該磊晶層進行平面研削和研磨，可以調(diào)整最后的磊晶層與磊晶晶片的厚度。例如，如上述，測定基板的初期厚度并以可以辨識的方式進行管理，以研磨磊晶層后的基板整體厚度是將磊晶用基板的初期厚度和磊晶層的最后目標厚度加在一起而成的厚度，來對每一片各自基板的磊晶層進行平面磨削和研磨。
特別是，磊晶層的平面磨削可以進行平坦化，同時可以大幅度調(diào)整磊晶層的厚度。又，以通過蝕刻所露出的初期背面作為基準面，進行磊晶層的平面磨削時，可以得到極高的平坦度。例如，以初期的基板上所附加的激光標記的ID號碼為基礎(chǔ)，來識別各自晶片的初期厚度，設(shè)定平面磨削后的剩余厚度為將晶片的初期厚度、磊晶層的最后目標厚度和平面磨削后因研磨而產(chǎn)生的磨去厚度加在一起而成的厚度，來進行平面磨削。通過進行如此的平面磨削，可以將磊晶層加工成高平坦度，同時可以調(diào)整至所希望的厚度。又，亦可以形成CVD氧化膜后，在施行表面研磨時(圖1(C))，考慮其研磨厚度。
又，不限定從最初階段通過ID標記等來管理各自的磊晶用基板的厚度，亦可以在磊晶生長后，測定基板的厚度和磊晶層的厚度來決定加工磨去厚度。又，亦可以設(shè)定磨去厚度而非設(shè)定平面磨削后的剩余厚度，來進行平面磨削。
平面磨削磊晶層后，進行研磨。通過該研磨，可以去除來自平面磨削所產(chǎn)生的磊晶層的加工變形、可以使磊晶層的表面鏡面化。如前述，若可以調(diào)整平面磨削后的剩余厚度為將晶片的初期厚度、磊晶層的最后目標厚度和平面磨削后的研磨所產(chǎn)生的磨去厚度加在一起而成的厚度時，亦可以通過上述預(yù)定的磨去厚度來進行研磨。
通過如上述的步驟，可以制造如圖2(E)所示的具有較厚且高平坦度的磊晶層的磊晶晶片4。
例如，使用以往通常使用的豎立型磊晶生長裝置生長磊晶層時，生長相對于規(guī)格中心厚度偏差在±5％以下的磊晶層十分困難，但是依據(jù)本發(fā)明，以不用控制厚度偏差的方式預(yù)先形成較厚的磊晶層，通過在平面磨削時設(shè)定預(yù)定厚度(磊晶用基板的初期厚度+規(guī)格中心磊晶層厚度+研磨厚度)，可以將晶片整體的厚度加工成包含面內(nèi)的偏差為±2微米。因為所使用基板的面內(nèi)偏差為±1微米左右，相對于規(guī)格中心可以控制磊晶層的厚度為±2.5微米。若規(guī)格中心厚度比50微米更厚時，與以往的豎立型磊晶生長裝置比較時，磊晶層的厚度控制為以往的相同水平以上，目標厚度越厚時，其控制性可以比例地改善。
而且，具體上，亦能夠制造磊晶層的厚度為50微米以上，磊晶層的厚度偏差為±4％以下的磊晶晶片。特別是，初期的基板是使用TTV(表示平坦度)為2微米以下的硅晶片時，亦可以制造在晶片上所形成的磊晶層的厚度為50微米以上、且磊晶層的厚度偏差為±4％以下的磊晶晶片，進而亦可以制造晶片的面內(nèi)厚度偏差為±2微米以內(nèi)的磊晶晶片。
又，在本發(fā)明，例如，因為能夠使用以往的3～6倍的生長速度進行磊晶生長，即使進行多余的磊晶生長(通過磨削及研磨所磨去的厚度例如為20微米左右)，亦可以提高生產(chǎn)力2至3倍左右。例如，最后形成100微米厚度磊晶層時，在本發(fā)明，磊晶層生長，即使進行斜角部和磊晶層的加工(磨削及研磨)，此等步驟的成本，與以往為了改良平坦度而以低速進行生長磊晶層的步驟的成本比較時，約只有一半左右即可以完成。結(jié)果，磊晶晶片制造工序的整體成本可以大幅度降低。
如此，通過本發(fā)明所制成的具有較厚磊晶層的磊晶晶片，是與制造最尖端器件所使用的晶片具有同等的平坦化及鏡面加工。如此的膜厚度較厚的磊晶晶片，可以適合使用于形成微細圖案之中的高耐壓功率MOS、IGBT等，能夠得到穩(wěn)定的器件特性及高產(chǎn)率。
以下，說明本發(fā)明之實施例及比較例。
實施例準備200片直徑200毫米、厚度規(guī)格625微米、P型、電阻率5～10mΩcm、TTV(平坦度規(guī)格)2.0微米以下的硅晶片，作為磊晶用基板。通過CVD對各晶片的自背面?zhèn)戎列苯遣啃纬裳趸?SiO2)。又，各晶片是在形成CVD氧化膜以前測定各自的厚度(初期厚度)，在各晶片上通過激光標記附加ID號碼。
磊晶生長是使用高頻加熱型式的豎立型磊晶生長裝置。磊晶生長厚度是以120微米為目標，氣體源(source gas)是使用三氯硅烷、載體氣體是用H2氣體，調(diào)整三氯硅烷的供給速度，使生長速度為4微米/分鐘。設(shè)定磊晶生長溫度(基座溫度)為170℃。又，目標磊晶層電阻率為N型、30Ωcm。
又，為了抑制磊晶生長時的橋狀連接，使用一基座，該基座形成有一置放槽其底部自周邊往至中央有傾斜深度為0.2毫米左右的V字型。
使用如上述條件在硅晶片上生長磊晶層后，對斜角部進行磨削(相當(dāng)于#3000)、隨后進行研磨，加工斜角部成為鏡面狀態(tài)。
完成斜角部的加工后，將晶片浸漬在HF水溶液中去除背面?zhèn)鹊腟iO2膜。此時，通過移除(lift-off)來去除在磊晶生長過程中在晶片外周部薄薄地生長的多晶硅，使初期的晶片的背面露出，作為基準面，用以確保隨后的平面磨削步驟的平坦度。
隨后，使用平面磨削裝置，依每一片晶片的初期厚度來改變加工厚度的設(shè)定值，將磊晶層磨削(#3000)至相對于最后磊晶層的厚度(100微米)加上研磨厚度7微米而成的厚度為止。該平面磨削是以上述露出基板的初期背面為基準面來進行。
平面磨削后，使用批次式研磨機和二氧化硅系研磨劑，階段地進行研磨來維持高平坦度，以第1次研磨至加工完成研磨的磨去厚度為7微米的方式將平面磨削面加工成為鏡面。
研磨結(jié)束后，使用制造通常的鏡面晶片所使用的氨/雙氧水及鹽酸/雙氧水系的洗滌液進行洗滌，得到具有100微米厚度磊晶層的磊晶晶片。
比較例對與在實施例中所使用的基板相同的硅晶片，使用豎立型磊晶生長裝置，在晶片的表面生長磊晶層約100微米的厚度，制得磊晶晶片。
測定實施例與比較例各自制得的磊晶晶片的磊晶層的厚度(磊晶厚度)的偏差，各自如圖3所示。(A)是表示比較例的數(shù)據(jù)，(B)是表示實施例的數(shù)據(jù)。
如圖3(A)所示，比較例的磊晶厚度在晶片面內(nèi)為跨及96～108微米范圍，偏差較大。
另一方面，如圖3(B)所示，實施例的磊晶晶片，磊晶層的厚度約在98～102微米范圍內(nèi)，只包含少數(shù)數(shù)值，但在晶片面內(nèi)都在100±4微米的范圍內(nèi)，均勻性優(yōu)良。
隨后，測定實施例及比較例所制成的各晶片的外周部的剖面形狀，各自如圖4所示。(A)是表示比較例的數(shù)據(jù)，(B)是表示實施例的數(shù)據(jù)。
在比較例的磊晶晶片的最外周部，可以觀察到有稱為凸部額隆起。存在有如此大的隆起時，制造器件時，會有無法在步進機進行微細加工的問題。
另一方面，得知在實施例的晶片無法觀察到凸部，能夠進行微細加工至晶片的最外周部為止。
而且，圖5是顯示實施例及比較例所制成的各磊晶晶片的粒子程度(粒子粒徑＞0.2微米)的圖形。
如圖5(A)所示，比較例存在有多數(shù)粒徑5微米以上的大粒子，認為對器件產(chǎn)率有重大的影響。相對地，如圖5(B)所示，實施例所存在的粒子數(shù)量較小，而且?guī)缀跷创嬖谟辛?微米以上的大粒子。是否有如此的粒子，特別是，該質(zhì)量項目會影響到如高耐壓功率MOS等微細加工器件的產(chǎn)率提高，得知實施例的磊晶晶片用來制造如此的器件是極為有用的。
又，本發(fā)明不限定是上述實施方式。上述實施方式只是例示性的，具有與本發(fā)明權(quán)利要求書記載的技術(shù)思想，實質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)、達成相同作用效果的方式，是全部包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
例如，依據(jù)本發(fā)明制造磊晶晶片時，不限定圖1的步驟，可以改變步驟順序，例如，亦可以在磊晶層生長后，進行斜角部的磨削和磊晶層的平面磨削，進而進行斜角部和磊晶層的研磨。又，亦可以追加步驟，例如在研磨后、磨削后等，不必說當(dāng)然可以進行適當(dāng)?shù)南礈臁?br> 又，磊晶用基板不限定硅晶片，若是作為磊晶晶片而使用的基板時，沒有特別限定。又，所使用的硅晶片不限定是CW，當(dāng)然亦可以使用背面?zhèn)纫嘟?jīng)研磨過的PW(經(jīng)拋光晶片)。
權(quán)利要求
1.一種磊晶晶片的制造方法，其是針對制造磊晶晶片的方法，其特征為，至少包含以下的步驟在具有初期厚度的磊晶用基板的表面上，使磊晶層生長至比最后目標的磊晶層厚度更厚的步驟；對前述已生長的磊晶層進行平面磨削而平坦化的步驟；以及研磨經(jīng)前述平面磨削后的磊晶層的步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的磊晶晶片的制造方法，其中對前述磊晶層進行平面磨削及研磨，使研磨前述磊晶層后的基板整體厚度，成為將前述磊晶用基板的初期厚度和前述磊晶層的最后目標厚度加在一起后的厚度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的磊晶晶片的制造方法，其中為了分別辨識前述磊晶用基板的初期厚度，在基板附加激光標記。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項所述的磊晶晶片的制造方法，其中將平面磨削前述磊晶層后的基板整體的厚度，設(shè)定為將前述磊晶用基板的初期厚度、前述磊晶層的最后目標厚度和前述平面磨削后的研磨所磨去的厚度加在一起而成的厚度，來進行前述磊晶層的平面磨削。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項所述的磊晶晶片的制造方法，其中使用TTV為2微米以下的基板作為前述磊晶片用基板。
6.如權(quán)利要求1～5中任一項所述的磊晶晶片的制造方法，其中在前述磊晶用基板上生長磊晶層之前，進一步含有至少在自該基板的背面?zhèn)戎列苯遣康暮穸确较虻闹行牟啃纬蒀VD氧化膜的步驟。
7.如權(quán)利要求6所述的磊晶晶片的制造方法，其中形成前述CVD氧化膜后，研磨前述磊晶用基板的生長前述磊晶層側(cè)的表面。
8.如權(quán)利要求1～7中任一項所述的磊晶晶片的制造方法，其中在前述磊晶用基板上生長磊晶層后，進一步含有磨削該基板的斜角部的步驟、以及研磨該磨削后的斜角部的步驟。
9.如權(quán)利要求1～8中任一項所述的磊晶晶片的制造方法，其中將前述磊晶層的最后目標厚度設(shè)定為50微米以上。
10.如權(quán)利要求1～9中任一項所述的磊晶晶片的制造方法，其中在生長前述磊晶層的步驟，將該磊晶層生長至比前述最后目標厚度至少厚10微米以上。
11.如權(quán)利要求1～10中任一項所述的磊晶晶片的制造方法，其中使前述磊晶層以2.2微米/分鐘以上的生長速度生長。
12.如權(quán)利要求1～11中任一項所述的磊晶晶片的制造方法，其中使用批次式的磊晶生長裝置來生長前述磊晶層。
13.如權(quán)利要求1～12中任一項所述的磊晶晶片的制造方法，其中前述磊晶層的生長，是將前述磊晶用基板配置在基座的置放槽內(nèi)，該置放槽的形成是底部自周邊朝向中央逐漸加深。
14.如權(quán)利要求1～13中任一項所述的磊晶晶片的制造方法，其中在前述磊晶用基板上生長磊晶層后，通過蝕刻使該基板背面?zhèn)鹊某跗诘拿媛冻?，隨后，對前述磊晶層進行平面磨削。
15.如權(quán)利要求14所述的磊晶晶片的制造方法，其中使用旋轉(zhuǎn)蝕刻器來進行前述的蝕刻。
16.如權(quán)利要求1～15中任一項所述的磊晶晶片的制造方法，其中前述磊晶用基板是使用硅基板。
17.如權(quán)利要求1～16中任一項所述的磊晶晶片的制造方法，其中前述磊晶用基板是使用斜角部的錐角角度比22度小的基板。
18.一種磊晶晶片，其是使用權(quán)利要求1～17中任一項的方法所制成的磊晶晶片，其中該磊晶晶片的磊晶層的厚度為50微米以上，該磊晶層的厚度偏差為±4％以下。
19.一種磊晶晶片，其是在基板上形成有磊晶層的磊晶晶片，其中該前述基板的平坦度TTV為2微米以下，在該基板上所形成的磊晶層的厚度為50微米以上、且該磊晶層的厚度偏差為±4％以下。
20.如權(quán)利要求19所述的磊晶晶片，其中前述磊晶晶片的面內(nèi)厚度偏差為±2微米以下。
全文摘要
一種制造磊晶晶片的方法，至少包含以下的步驟在具有初期厚度的磊晶用基板的表面上，使磊晶層生長至比最后目標磊晶層的厚度更厚的步驟(D)；對前述已生長的磊晶層進行平面磨削而平坦化的步驟(G)；以及研磨經(jīng)前述平面磨削后的磊晶層的步驟(H)。優(yōu)選是使用TTV(表示平坦度)為2微米以下的基板作為磊晶用基板，使磊晶層生長后，進一步含有磨削該基板的斜角部的步驟(E)和研磨該經(jīng)磨削的斜角部的步驟(E)。由此，可以提供一種技術(shù)，即使具有較厚的磊晶層時，亦能夠以高生產(chǎn)力且低成本地制造磊晶層厚度均勻性優(yōu)良的磊晶晶片。
文檔編號H01L21/205GK101091237SQ200580045209
公開日2007年12月19日 申請日期2005年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者高見澤彰一, 佐山隆司 申請人:信越半導(dǎo)體股份有限公司