エピタキシャル被覆された半導体ウェハの製造方法
【課題】先行技術の欠点を受け入れる必要がなく、エピタキシャル被覆された半導体ウェハの成長縞を抑制し、そのナノトポグラフィーを改善すること
【解決手段】記載された順序で次の：（ａ）半導体ウェハの片面にエピタキシャル層を堆積させる工程、（ｂ）前記半導体ウェハのエピタキシャル被覆された側を固定砥粒を有する研磨パッドを使用して固体を含まない研磨剤溶液を供給しながら第１の研磨を行う工程、（ｃ）前記半導体ウェハのエピタキシャル被覆された側を、固定砥粒を有していない軟質の研磨パッドを使用して研磨剤懸濁液を供給しながらＣＭＰ研磨を行う工程、（ｄ）前記半導体ウェハの予めエピタキシャル被覆されかつ研磨された側に新たなエピタキシャル層を堆積させる工程を有する、エピタキシャル被覆された半導体ウェハを製造する方法。
【解決手段】記載された順序で次の：（ａ）半導体ウェハの片面にエピタキシャル層を堆積させる工程、（ｂ）前記半導体ウェハのエピタキシャル被覆された側を固定砥粒を有する研磨パッドを使用して固体を含まない研磨剤溶液を供給しながら第１の研磨を行う工程、（ｃ）前記半導体ウェハのエピタキシャル被覆された側を、固定砥粒を有していない軟質の研磨パッドを使用して研磨剤懸濁液を供給しながらＣＭＰ研磨を行う工程、（ｄ）前記半導体ウェハの予めエピタキシャル被覆されかつ研磨された側に新たなエピタキシャル層を堆積させる工程を有する、エピタキシャル被覆された半導体ウェハを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エピタキシャル被覆された半導体ウェハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
常により高い要求が課せられる半導体ウェハの最も重要なパラメータ（ITRS "International Technology Roadmap for Semiconductors"参照）は、ナノトポグラフィーである。このナノトポグラフィーは、通常では、２ｍｍ×２ｍｍの面の正方形の測定ウィンドウに関する高さ変動ＰＶ（＝ピーク・ツー・バレー（peak to valley））として表される。
【０００３】
このナノトポグラフィーを調査するために、例えばKLA Tencor社の装置Nanomapper（登録商標）が適している。この干渉計は、半導体ウェハの前面の−２０ｎｍ〜＋２０ｎｍの範囲内のトポグラフィーの測定のために適している。この測定の間に、前記半導体ウェハは柔軟で平坦なウェハホルダ（チャック）上に裁置されている。この生じたピーク・ツー・バレー（ＰＶ）値はフィルタ処理され（ガウスハイパスフィルター）、２ｍｍの直径の円について（付加的に１０ｍｍの直径の円についても）ピーク・ツー・バレー変動に関して分析される。ＴＨＡ（"threshold height analysis"）分析（詳細はＳＥＭＩ規格Ｍ４３を参照）の場合に、全てのＰＶ値の分布からの３シグマ−ＰＶ値が最終的にいわゆるＴＨＡ値として算出される。
【０００４】
しばしば、このＴＨＡ値は、２ｍｍの直径の小さな分析ウィンドウが用いられたことを明らかにするためにＴＨＡ−２とも言われる。
【０００５】
エレクトロニクス、マイクロエレクトロニクス及びマイクロエレクトロメカニクスにとって、出発材料（基板）として、グローバルフラットネス及びローカルフラットネス、片面基準ローカルフラットネス（ナノトポロジー）、ラフネス、及び清浄度に関する極端な要求が課せられた半導体ウェハが必要とされる。半導体ウェハは、半導体材料、特に化合物半導体、例えばガリウムヒ素及び主に元素半導体、例えばシリコン及びしばしばゲルマニウムのウェハである。先行技術によると、半導体ウェハは多数の連続するプロセス工程で製造され、前記プロセス工程は一般に次のグループに分類される：
ａ） 単結晶半導体棒の製造（結晶成長）；
ｂ） 前記棒を個別のウェハに切断；
ｃ） 機械的加工；
ｄ） 化学的加工；
ｅ） 化学機械的加工；
ｆ） 場合による層構造体の製造。
【０００６】
前記結晶成長は、予め位置決めされた単結晶のシードをシリコン融液から引き上げ及び回転させる、いわゆるＣＺ（チョクラルスキー）法によるか、又は、気相から堆積された多結晶の結晶を、誘導コイルを用いて作成され、ゆっくりと軸方向に前記結晶わたり案内される融液ゾーンに沿って再結晶させる、いわゆるＦＺ（フローティングゾーン）法により行われる。
【０００７】
ＣＺ結晶引き上げ法の先行技術において、それぞれのプロセスパラメータにより特徴付けられる成長界面の形状は、融液対流及び融液拡散、前記結晶界面でのドーパント偏析、融液及び結晶棒の熱伝導及び熱放射についての複雑な相互作用において形成されることは公知である。
【０００８】
前記融液中で及び前記相界面での材料堆積の間のこの複雑な材料輸送現象により、堆積されたドーパントの空間的に変動する濃度が成長する半導体単結晶中で生じる。
【０００９】
引き上げプロセス、引き上げ装置及び成長する半導体棒の回転対称に基づき、前記ドーパント濃度の変動は十分に放射対称である。つまり前記半導体単結晶の対称軸に沿って変動するドーパント濃度の同心のリングが形成される。
【００１０】
このドーパント濃度の変動は、「成長縞」とも言われる。
【００１１】
前記成長縞は、局所的表面伝導性の測定により又は欠陥エッチングによる処理後に構造的な非平坦性として視覚化することができる。
【００１２】
個別の半導体ウェハに切断するために前記半導体棒を鋸断することにより、得られた半導体ウェハの、単結晶性が損傷された表面近傍の層が生じる。この損傷された層は、引き続き化学的及び化学機械的加工により除去される。
【００１３】
半導体ウェハの表面の化学的又は化学機械的加工の際の材料研磨速度は、前記半導体表面の局所的な化学的特性又は電子的特性に依存する。このドーパント濃度の変動に応じてシリコンウェハの表面にリング状の非平坦性が形成される。化学的又は化学機械的加工の後の前記表面の同心の高さ変動は、同様に「成長縞」と言われる。
【００１４】
エレクトロニクス、マイクロエレクトロニクス又はマイクロエレクトロメカニクスにおける特に要求の多い適用のための基板として適した半導体ウェハは、その表面の平坦度及び均一性に関して特に高い等級を有する必要がある。前記基板ウェハの平坦度は、後にフォトリソグラフィーにより構造化される典型的な多層素子の個々の回路平面の達成可能な平坦度を決定的に制限する。この出発平坦度が不十分である場合、後に個々の配線平面の多様な平坦化プロセスの際に、設けられた絶縁層を突き破り、そのために短絡が生じ、こうして製造された前記素子の損傷が生じる。
【００１５】
従って、先行技術の場合には、できる限り小さくかつ長い波長のドーピング濃度変動を有する半導体ウェハが有利である。これは、特にゆっくりとした引き上げにより達成することができる。この理由は特に平坦な成長界面を維持する必要があることである。このプロセスは、しかしながら手間がかかり、かつ不経済である。
【００１６】
しばしば半導体ウェハはエピタキシャル層を備えていて、つまり、後に半導体ウェハが適用される、同じ結晶方位を有する単結晶の成長層を備えている。この種のエピタキシャル被覆された半導体ウェハは、均質な材料からなる半導体ウェハと比べて所定の利点、例えば前記素子の短絡によるバイポーラーＣＭＯＳ−スイッチ回路中での電荷反転の抑制（「ラッチアップ」の問題）、低い欠陥密度（例えばＣＯＰ（crystal-originated particies）の低減された数）並びにかなりの酸素含有量の不在の利点を有し、それにより素子に関連する領域での酸素析出物による短絡の危険性を排除することができる。
【００１７】
前記表面上にリング構造は、エピタキシャル被覆された半導体ウェハの場合でも観察される。これにより比較的悪いナノトポグラフィーが生じる（ＴＨＡ−２値、上記参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の課題は、先行技術の欠点（ゆっくりとした、不経済な引き上げ）を受け入れる必要がなく、エピタキシャル被覆された半導体ウェハの成長縞を抑制し、そのナノトポグラフィーを改善することにある。
【００１９】
従って、本発明は、先行技術により単結晶を成長させ、前記単結晶から切断されかつさらに加工されたウェハは上記の典型的な結晶縞を有する単結晶の一つから出発する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記課題は、次の工程を記載の順序で有するエピタキシャル被覆された半導体ウェハを加工する方法により解決される：（ａ）半導体ウェハの片面にエピタキシャル層を堆積させ、（ｂ）前記半導体ウェハのエピタキシャル被覆された側を固定砥粒を有する研磨パッドを使用しかつ固体を含まない研磨剤溶液を供給しながら第１の研磨を行い、（ｃ）前記半導体ウェハのエピタキシャル被覆された側を、固定砥粒を有していない軟質の研磨パッドを使用しかつ研磨剤懸濁液を供給しながらＣＭＰ研磨を行い、（ｄ）前記半導体ウェハの予めエピタキシャル被覆されかつ研磨された側に新たなエピタキシャル層を堆積させる。
【００２１】
前記半導体ウェハは、単結晶シリコンウェハであるのが有利である。
【００２２】
前記半導体ウェハは３００ｍｍ以上の直径を有するのが有利である。
【００２３】
前記半導体ウェハの直径が４５０ｍｍであるのが有利である。
【００２４】
工程（ａ）でも工程（ｂ）でも、単結晶シリコンウェハ上にシリコンをエピタキシャル堆積させるのが有利である。その結果、エピタキシャルシリコン層を備えたシリコンウェハが生じる。
【００２５】
しかしながら、ヘテロエピタキシャル層をシリコンウェハに堆積させることも有利である。
【００２６】
シリコンゲルマニウムをシリコンウェハに堆積させることが有利である。
【００２７】
シリコンカーバイドをシリコンウェハに堆積させることが有利である。
【００２８】
窒化ガリウム又は他のＩＩＩ−Ｖ系半導体をシリコンウェハに堆積させることが有利である。
【００２９】
前記方法の工程（ａ）の第１のエピタキシャル堆積まで従来の製造プロセスを行う。
【００３０】
特に、前記方法は、結晶引き上げのタイプとは無関係であり、特に引き上げが速くか又はゆっくりと実施されることとは無関係である。第１のエピタキシャル堆積までの全ての工程は、先行技術により行われる。典型的な方法工程は、引き上げられた単結晶からのウェハの切断、エッジ丸め操作、研削又はラッピング、エッチング又は洗浄、研磨（例えばＤＳＰ及びＣＭＰ）を含む。
【００３１】
低減されたエピタキシャル層が、有利に前記方法の工程（ａ）では堆積され、つまり慣用のエピタキシーの場合に通常の層厚（５μｍまで）よりもいくらか薄い層厚を有する層が堆積される。
【００３２】
この堆積された層の厚さは有利に０．５〜４μｍ、特に有利に１．５〜３．０μｍである。
【００３３】
半導体ウェハをパーティクルに暴露することから保護するために、エピタキシャル被覆の前に前記半導体ウェハを親水性に洗浄することが有利である。この親水性の洗浄は、前記半導体ウェハに、極めて薄い（洗浄及び測定の種類に応じて、約０．５〜２ｎｍの）自然酸化膜（natural oxide）を作成する。
【００３４】
この自然酸化膜は、通常では水素雰囲気下でのエピタキシー反応器中での前記半導体ウェハの前処理（「Ｈ2ベーク」とも言われる）で除去される。
【００３５】
第２の工程において、通常では前記半導体ウェハの前面の表面粗さを低減し、エッチング媒体を用いたシリコンウェハの前処理を行うことにより前記表面の研磨欠陥を除去する。通常では、エッチング媒体として、ガス状の塩化水素（ＨＣｌ）が使用され、水素雰囲気に添加される（ＨＣｌ−エッチング）。
【００３６】
このように前処理された半導体ウェハは、引き続きエピタキシャル層が付与される。
【００３７】
エピタキシャル被覆されたシリコンウェハの場合に、このために、エピタキシャル反応器中で、１つ以上のシリコンウェハを加熱源を用いて、有利に上側及び下側の加熱源を用いて例えばランプ又はランプバンクを用いて加熱し、引き続き、ケイ素化合物を有するソースガス（シラン）、キャリアガス（例えば水素）及び場合によるドーピングガス（例えばジボラン）からなるガス混合物にさらす。
【００３８】
前記エピタキシャル層は、通常ではＣＶＤ法（chemical vapor deposition）により堆積され、ソースガスとしてシラン、例えばトリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ3、ＴＣＳ）を前記シリコンウェハの表面に供給し、そこで６００〜１２５０℃の温度で元素のケイ素と揮発性副生成物とに分解され、エピタキシャル成長するシリコン層が前記シリコンウェハ上に形成される。
【００３９】
前記エピタキシャル層はドープされていないか又は適当なドーピングガスを用いて、適切にホウ素、リン、ヒ素又はアンチモンを用いてドーピングされ、伝導型及び伝導率を調節することができる。
【００４０】
例えば黒鉛、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は石英からなり、かつエピタキシャル反応器の堆積室中に含まれるサセプタは、前処理工程の間及びエピタキシャル被覆の間に、前記シリコンウェハの支持体として使用される。均質な加熱を保証しかつ通常では層を堆積させないシリコンウェハの背面をソースガスから保護するために、この場合に前記シリコンウェハは通常では前記サセプタのポケット部中に裁置される。
【００４１】
先行技術によると、前記エピタキシャル反応器の前記プロセス室は１つ以上のシリコンウェハ用に設計されている。比較的大きな直径（１５０ｍｍ以上）を有するシリコンウェハのためには、通常では枚葉型反応器が使用される、それというのも、前記枚葉型反応器は良好なエピタキシャル層厚の均一性のために知られているためである。前記層厚の均一性は多様な手段によって、例えばガス流量（水素、ＴＣＳ）の変更により、ガス導入装置（インジェクタ）の組み込み又は調整により、堆積室の変更により又はサセプタの改良により調節することができる。
【００４２】
前記方法の工程（ｂ）において、研磨パッド中に固定された砥粒を有する研磨パッドを用いて研磨が行われ、固体を有していない研磨剤溶液が供給される。ＤＳＰ又はＣＭＰの場合とは異なり、砥粒（例えばコロイド分散性シリカ）を含有する研磨剤懸濁液を使用せず、有利に研磨材料なしのアルカリ性溶液を使用する。
【００４３】
前記工程は、第１のエピタキシャル工程の後に見られる前記半導体ウェハの表面上の成長縞を低減するか又は完全に除去するために用いられる。前記堆積されたエピタキシャル層の全ては取り去られない。
【００４４】
前記第１の研磨後に、前記半導体ウェハの表面又は残留したエピタキシャル層の表面は、固定砥粒研磨パッドを用いた加工により引き起こされる所定の欠陥及び所定の表面粗さを有する。
【００４５】
研磨パッド中に結合された研磨材料を含有する研磨パッド（ＦＡＰパッド又はＦＡパッド）が使用される。
【００４６】
適当な砥粒は、例えばセリウム、アルミニウム、ケイ素、ジルコニウムの元素の酸化物の粒子並びに硬質材料、例えば炭化ケイ素、窒化ホウ素及びダイアモンドの粒子が含まれる。
【００４７】
特に適した研磨パッドは、反復する微細構造が付与された表面トポグラフィーを有する。この微細構造（posts）は、例えば円柱状又は多角形の断面を有する柱状体の形又はピラミッド又は切頭ピラミッドの形を有する。
【００４８】
このような研磨パッドの詳細な記載は、例えばWO 92/13680 A1、US 2005/227590 A1及びUS6602117B1に含まれている。
【００４９】
本発明による方法の工程（ｂ）による前記研磨剤溶液は、最も簡単な場合には、半導体工業において使用するために通常の純度を有する水、有利に脱イオン水（ＤＩＷ）である。
【００５０】
しかしながら、前記研磨剤溶液は、化合物、例えば炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）、炭酸カリウム（Ｋ2ＣＯ3）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化アンモニウム（ＮＨ4ＯＨ）、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）又はこれらの任意の混合物を含有することもできる。
【００５１】
炭酸カリウムを使用するのが特に有利である。
【００５２】
前記研磨剤溶液中の上記化合物の割合は、有利に０．０１〜１０質量％、特に有利に０．０１〜０．２質量％である。
【００５３】
前記研磨剤溶液のｐＨ値は、有利に１０〜１２の範囲内である。
【００５４】
前記研磨剤溶液は、さらに、１種以上の他の添加剤、例えば表面活性添加物、例えば湿潤剤及び界面活性剤、保護コロイドとして作用する安定剤、保存剤、殺生物剤、アルコール及び金属イオン封鎖剤を含有することができる。
【００５５】
前記方法の工程（ｃ）において、慣用のＣＭＰ研磨が行われ、つまり軟質の研磨パッドを用いてかつ砥粒を含有する研磨剤懸濁液を供給しながら研磨する。使用された前記ＣＭＰ研磨パッドは、前記研磨パッド中に固定された砥粒を含有しない。前記研磨剤懸濁液は有利にアルカリ性である。前記工程により、前記半導体ウェハの表面上の欠陥が除去され、かつ表面粗さは低減される。
【００５６】
有利に典型的なＣＭＰ研磨パッドが工程（ｃ）において使用される。
【００５７】
使用された前記ＣＭＰ研磨パッドは、多孔性マトリックスを備えた研磨パッドである。
【００５８】
有利に、前記研磨パッドは熱可塑性又は熱硬化性ポリマーからなる。多様な物質は、前記材料について、例えばポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアクリラート、ポリエステル等を挙げることができる。
【００５９】
有利に、前記研磨パッドは固体の多孔性ポリウレタンを含む。
【００６０】
発泡プレート又はポリマーで含浸されたフェルトサブストレート又は繊維サブストレートからなる研磨パッドの使用も有利である。
【００６１】
被覆され含浸された研磨パッドは、前記サブストレート中で、前記被覆中とは異なる細孔分布及び孔径を有するように作成されていてもよい。
【００６２】
前記研磨パッドは、十分に平坦であるか又は穿孔されていてもよい。
【００６３】
前記研磨パッドの多孔度を増大させるために、前記研磨パッド中へ充填剤を導入することができる。
【００６４】
市場で入手可能な研磨パッドは、例えばRodel Inc.社のSPM 3100又はRohm & Hass社のＤＣＰシリーズのパッド及び商品名IC1000（登録商標）、Polytex（登録商標）又はSUBA（登録商標）のパッドである。
【００６５】
前記方法の工程（ｃ）による研磨剤懸濁液中の研磨材料の割合は、有利に０．２５〜２０質量％、特に有利に０．２５〜１質量％である。
【００６６】
研磨材料粒子の粒度分布は有利に単峰性を特徴とする。
【００６７】
この平均粒径は５〜３００ｎｍ、特に有利に５〜５０ｎｍである。
【００６８】
前記研磨材料は、基板材料を機械的に除去する材料からなり、有利にアルミニウム、セリウム又はケイ素の元素の酸化物の１種以上からなる。
【００６９】
コロイド分散性シリカ（シリカゾル）を含有する研磨剤懸濁液が特に有利である。
【００７０】
前記研磨剤懸濁液のｐＨ値は、有利に９〜１１．５の範囲内にあり、有利に炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）、炭酸カリウム（Ｋ2ＣＯ3）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化アンモニウム（ＮＨ4ＯＨ）、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）又は前記化合物の任意の混合物のような添加物により調節される。
【００７１】
炭酸カリウムを使用するのが特に有利である。
【００７２】
前記研磨剤懸濁液は、さらに、１種以上の他の添加剤、例えば表面活性添加物、例えば湿潤剤及び界面活性剤、保護コロイドとして機能する安定剤、保存剤、殺生物剤、アルコール及び金属イオン封鎖剤を含有することができる。
【００７３】
前記工程（ｃ）の後に、２つの先行する研磨により低減されたエピタキシャル層の層厚を再び高めるために、前記半導体ウェハ上に新たにエピタキシャル層を堆積させる。
【００７４】
前記方法の工程（ｂ）及び（ｃ）中の全体の研磨量は、有利に０．５〜２．５μｍであるが、何れの場合も工程（ａ）において堆積されたエピタキシャル層の厚さよりも小さいため、工程（ｄ）における第２の被覆の前で前記半導体ウェハは有利に少なくとも０．２μｍの厚さのエピタキシャル層を有し、この厚さは前記方法の工程（ｄ）で再び高められる。
【００７５】
エピタキシャル層のこの新たな堆積は、前記方法の工程（ｄ）で行われる。工程（ａ）のエピタキシャル層の研磨後に残留する層厚及び付加的に工程（ｄ）において堆積された層の層厚から構成される層厚は、有利に０．５〜５μｍである。
【００７６】
最終的に、成長縞を有していないエピタキシャル被覆された半導体ウェハが生じる。
【００７７】
第１のエピタキシャル堆積とＦＡＰ研磨との間及びＣＭＰ研磨と第２のエピタキシャル堆積との間に、有利に、前記半導体ウェハの表面から場合によるパーティクルを除去する慣用の洗浄工程が行われる。前記洗浄工程は、有利に親水化型であるので、親水性表面を有する半導体ウェハが生じる。前記工程は、半導体工業において慣用の洗浄工程に相当する。
【００７８】
本発明は、従って２つに分けられたエピタキシー工程を特徴とし、その際、前記２つの被覆操作の間に少なくとも２つの研磨工程が行われる。
【００７９】
前記方法の成果のために重要なのは、研磨パッド中に固定された砥粒を含有する研磨パッドを用いる研磨方法（ＦＡＰ研磨）の使用である。慣用のＣＭＰの場合に選択的除去が観察でき、前記選択的除去は異なるドーパント濃度を有する領域で異なる研磨除去速度を引き起こし、かつ成長縞を実際に明らかにし、前記成長縞は後にエピタキシャル被覆の際にナノトポグラフィーの悪化を引き起こすが、ＦＡＰ技術の使用の場合にこのナノトポグラフィーの悪化は抑制される。このことは、意外であり、予測できなかった。
【００８０】
これは、慣用の方法に対して次の明らかな利点を生じさせる：
ａ） 特にエピタキシャル被覆された半導体ウェハに対する短い空間波領域（ＴＨＡ２）での局所的ジオメトリー及び特にナノトポグラフィーの改善。
【００８１】
ｂ） 坩堝引き上げプロセスのタイプ（ゆっくり、速く、極めて速く又は多様なドーパント濃度）とは無関係の、特に短い波長領域（ＴＨＡ２）でのナノトポグラフィーの最適化。
【００８２】
ｃ） 表面上に「成長縞」が現れない、ドーパント濃度変動の特定のプロファイルを有するエピタキシャル被覆された半導体ウェハの作成。
【００８３】
ｄ） 比較可能でかつ最適化された平坦度パラメータ（ナノトポグラフィー）で特別な内因性特性を有する全く特別なエピタキシャル被覆された半導体ウェハの作成。
【実施例】
【００８４】
この試験は、Strasbaugh Inc.社の「nHance 6EG」のタイプの研磨装置で実施した。
【００８５】
Strasbaugh Inc.社のこの研磨装置は、研磨パッドを備えた研磨定盤と、半導体ウェハを完全に自動的に加工する研磨ヘッドとを有する。前記研磨ヘッドは、一般的に取り付けられかつ「バッキングパッド」で被覆されている固定されたベースプレートを有し、かつ可動のリテーナーリングを有する。研磨の間に前記半導体ウェハを浮遊させるエアクッションは、前記ベースプレート中の穿孔を通して、２つの（内側及び外側の）同心の圧力区域中に設定することができる。前記の可動のリテーナーリングは圧縮空気ベローズによって圧力をかけることができるため、前記研磨パッドを前記半導体ウェハとの接触の際にプレテンションがかけられ、前記半導体ウェハを平坦に維持することができる。
【００８６】
それぞれ約２．７５μｍのエピタキシャル層厚を有するエピタキシャル被覆された複数のシリコンウェハを加工した。
【００８７】
３００ｍｍの直径を有する前記ウェハの全ては、その表面に「成長縞」を有していた。
【００８８】
抜き取り検査法を用いて、３枚のウェハを代表的な研磨設定で観察し、評価した。
【００８９】
研磨除去のための範囲は、約０．９〜約２．０５μｍの範囲内で変動し、このことは、それぞれの観察された設定に対して少なくとも０．７μｍの残留エピタキシャル層厚が存在することを意味する。
【００９０】
ＦＡ研磨パッドとして、酸化セリウムの切頭ピラミッド型の微細反復構想及び０．５μｍの粒子サイズを有する研磨パッドを使用した。このような研磨パッドの詳細な記載は、例えばUS6602117B1になされている。
【００９１】
第１のＦＡ研磨工程の後に、前記表面の平滑化のためにシリカゾル（Glanzox 3900；１質量％）を使用して同じＦＡ研磨パッドで２つの更なる研磨工程を実施した。
【００９２】
「Glanzox 3900」は、フジミインコーポレーテッド社（日本）の、濃縮液として提供される研磨剤懸濁液の商品名である。この希釈されていない溶液はｐＨ１０．５を有し、３０〜４０ｎｍの平均粒径を有する約９質量％のコロイド状ＳｉＯ2を含有する。
【００９３】
研磨剤懸濁液を供給しながらのこの２つの付加的なＦＡＰ研磨の後に既に前記ウェハは成長縞を有しない。
【００９４】
欠陥を有しない表面を達成するための引き続くＣＭＰ工程は、存在する欠陥（ＬＬＳ、マイクロスクラッチ）の除去のために利用され、シリコンの無欠陥の成長を保証する。
【００９５】
シリカゾル（Glanzox 3900；１質量％）を使用する前記２つの平滑化する研磨工程のために次の設定を使用した：
平滑化工程１：
時間＝２４０ｓｅｃ
シリカゾル体積流量＝３５０ｍｌ ｍｉｎ
ヘッド 盤の回転数の比率＝２３ｒｐｍ：４３ｒｐｍ
リテーナーリング圧力（フローティングリテーナーリング）＝２ｐｓｉ
前記キャリアの加圧区域中の圧力＝内側の加圧区域において２ｐｓｉ、外側の加圧区域において２ｐｓｉ
（両方の同心の内側及び外側の加圧区域に対して）
研磨圧力＝４ｐｓｉ
【００９６】
平滑化工程２：
時間＝６０ｓｅｃ
シリカゾル体積流量＝３５０ｍｌ ｍｉｎ
ヘッド 盤の回転数の比率＝２３ｒｐｍ：２４ｒｐｍ
リテーナーリング圧力（フローティングリテーナーリング）＝２ｐｓｉ
前記キャリアの加圧区域中の圧力＝内側加圧区域において２ｐｓｉ、外側加圧区域において２ｐｓｉ
研磨圧力＝０．５ｐｓｉ
【００９７】
前記方法の工程（ｂ）によるＦＡＰ研磨の場合に、３つの成果のあるウェハのために次の設定が選択された：
研磨剤溶液として、それぞれ０．２質量％のＫ2ＣＯ3溶液が使用された。
【００９８】
実施例Ａ
時間＝４８５ｓｅｃ
Ｋ2ＣＯ3溶液（０．２質量％）の体積流量＝１５００ｍｌ ｍｉｎ
ヘッド 盤の回転数の比率＝２３ｒｐｍ：４３ｒｐｍ
リテーナーリング圧力（フローティングリテーナーリング）＝２ｐｓｉ
前記キャリアの加圧区域中の圧力＝内側加圧区域において２ｐｓｉ、外側加圧区域において２ｐｓｉ
研磨圧力＝４ｐｓｉ
【００９９】
実施例Ｂ：
時間＝２４２ｓｅｃ
Ｋ2ＣＯ3溶液（０．２質量％）の体積流量＝１５００ｍｌ ｍｉｎ
ヘッド 盤の回転数の比率＝２３ｒｐｍ：４３ｒｐｍ
リテーナーリング圧力（フローティングリテーナーリング）＝２ｐｓｉ
前記キャリアの加圧区域中の圧力＝内側加圧区域において２ｐｓｉ、外側加圧区域において２ｐｓｉ
研磨圧力＝４ｐｓｉ
【０１００】
実施例Ｃ：
時間＝１２０ｓｅｃ
Ｋ2ＣＯ3溶液（０．２質量％）の体積流量＝１５００ｍｌ ｍｉｎ
ヘッド 盤の回転数の比率＝２３ｒｐｍ：４３ｒｐｍ
リテーナーリング圧力（フローティングリテーナーリング）＝２ｐｓｉ
前記キャリアの加圧区域中の圧力＝内側加圧区域において２ｐｓｉ、外側加圧区域において２ｐｓｉ
研磨圧力＝４ｐｓｉ
【０１０１】
前記研磨後に、新たなエピタキシャル層を堆積させた。前記層厚は、２．５〜２．７５μｍの範囲内にあった。
【０１０２】
３つの全てのウェハは、工程（ｄ）での第２のエピタキシャル被覆の後に成長縞はもはや有していなかった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エピタキシャル被覆された半導体ウェハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
常により高い要求が課せられる半導体ウェハの最も重要なパラメータ（ITRS "International Technology Roadmap for Semiconductors"参照）は、ナノトポグラフィーである。このナノトポグラフィーは、通常では、２ｍｍ×２ｍｍの面の正方形の測定ウィンドウに関する高さ変動ＰＶ（＝ピーク・ツー・バレー（peak to valley））として表される。
【０００３】
このナノトポグラフィーを調査するために、例えばKLA Tencor社の装置Nanomapper（登録商標）が適している。この干渉計は、半導体ウェハの前面の−２０ｎｍ〜＋２０ｎｍの範囲内のトポグラフィーの測定のために適している。この測定の間に、前記半導体ウェハは柔軟で平坦なウェハホルダ（チャック）上に裁置されている。この生じたピーク・ツー・バレー（ＰＶ）値はフィルタ処理され（ガウスハイパスフィルター）、２ｍｍの直径の円について（付加的に１０ｍｍの直径の円についても）ピーク・ツー・バレー変動に関して分析される。ＴＨＡ（"threshold height analysis"）分析（詳細はＳＥＭＩ規格Ｍ４３を参照）の場合に、全てのＰＶ値の分布からの３シグマ−ＰＶ値が最終的にいわゆるＴＨＡ値として算出される。
【０００４】
しばしば、このＴＨＡ値は、２ｍｍの直径の小さな分析ウィンドウが用いられたことを明らかにするためにＴＨＡ−２とも言われる。
【０００５】
エレクトロニクス、マイクロエレクトロニクス及びマイクロエレクトロメカニクスにとって、出発材料（基板）として、グローバルフラットネス及びローカルフラットネス、片面基準ローカルフラットネス（ナノトポロジー）、ラフネス、及び清浄度に関する極端な要求が課せられた半導体ウェハが必要とされる。半導体ウェハは、半導体材料、特に化合物半導体、例えばガリウムヒ素及び主に元素半導体、例えばシリコン及びしばしばゲルマニウムのウェハである。先行技術によると、半導体ウェハは多数の連続するプロセス工程で製造され、前記プロセス工程は一般に次のグループに分類される：
ａ） 単結晶半導体棒の製造（結晶成長）；
ｂ） 前記棒を個別のウェハに切断；
ｃ） 機械的加工；
ｄ） 化学的加工；
ｅ） 化学機械的加工；
ｆ） 場合による層構造体の製造。
【０００６】
前記結晶成長は、予め位置決めされた単結晶のシードをシリコン融液から引き上げ及び回転させる、いわゆるＣＺ（チョクラルスキー）法によるか、又は、気相から堆積された多結晶の結晶を、誘導コイルを用いて作成され、ゆっくりと軸方向に前記結晶わたり案内される融液ゾーンに沿って再結晶させる、いわゆるＦＺ（フローティングゾーン）法により行われる。
【０００７】
ＣＺ結晶引き上げ法の先行技術において、それぞれのプロセスパラメータにより特徴付けられる成長界面の形状は、融液対流及び融液拡散、前記結晶界面でのドーパント偏析、融液及び結晶棒の熱伝導及び熱放射についての複雑な相互作用において形成されることは公知である。
【０００８】
前記融液中で及び前記相界面での材料堆積の間のこの複雑な材料輸送現象により、堆積されたドーパントの空間的に変動する濃度が成長する半導体単結晶中で生じる。
【０００９】
引き上げプロセス、引き上げ装置及び成長する半導体棒の回転対称に基づき、前記ドーパント濃度の変動は十分に放射対称である。つまり前記半導体単結晶の対称軸に沿って変動するドーパント濃度の同心のリングが形成される。
【００１０】
このドーパント濃度の変動は、「成長縞」とも言われる。
【００１１】
前記成長縞は、局所的表面伝導性の測定により又は欠陥エッチングによる処理後に構造的な非平坦性として視覚化することができる。
【００１２】
個別の半導体ウェハに切断するために前記半導体棒を鋸断することにより、得られた半導体ウェハの、単結晶性が損傷された表面近傍の層が生じる。この損傷された層は、引き続き化学的及び化学機械的加工により除去される。
【００１３】
半導体ウェハの表面の化学的又は化学機械的加工の際の材料研磨速度は、前記半導体表面の局所的な化学的特性又は電子的特性に依存する。このドーパント濃度の変動に応じてシリコンウェハの表面にリング状の非平坦性が形成される。化学的又は化学機械的加工の後の前記表面の同心の高さ変動は、同様に「成長縞」と言われる。
【００１４】
エレクトロニクス、マイクロエレクトロニクス又はマイクロエレクトロメカニクスにおける特に要求の多い適用のための基板として適した半導体ウェハは、その表面の平坦度及び均一性に関して特に高い等級を有する必要がある。前記基板ウェハの平坦度は、後にフォトリソグラフィーにより構造化される典型的な多層素子の個々の回路平面の達成可能な平坦度を決定的に制限する。この出発平坦度が不十分である場合、後に個々の配線平面の多様な平坦化プロセスの際に、設けられた絶縁層を突き破り、そのために短絡が生じ、こうして製造された前記素子の損傷が生じる。
【００１５】
従って、先行技術の場合には、できる限り小さくかつ長い波長のドーピング濃度変動を有する半導体ウェハが有利である。これは、特にゆっくりとした引き上げにより達成することができる。この理由は特に平坦な成長界面を維持する必要があることである。このプロセスは、しかしながら手間がかかり、かつ不経済である。
【００１６】
しばしば半導体ウェハはエピタキシャル層を備えていて、つまり、後に半導体ウェハが適用される、同じ結晶方位を有する単結晶の成長層を備えている。この種のエピタキシャル被覆された半導体ウェハは、均質な材料からなる半導体ウェハと比べて所定の利点、例えば前記素子の短絡によるバイポーラーＣＭＯＳ−スイッチ回路中での電荷反転の抑制（「ラッチアップ」の問題）、低い欠陥密度（例えばＣＯＰ（crystal-originated particies）の低減された数）並びにかなりの酸素含有量の不在の利点を有し、それにより素子に関連する領域での酸素析出物による短絡の危険性を排除することができる。
【００１７】
前記表面上にリング構造は、エピタキシャル被覆された半導体ウェハの場合でも観察される。これにより比較的悪いナノトポグラフィーが生じる（ＴＨＡ−２値、上記参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の課題は、先行技術の欠点（ゆっくりとした、不経済な引き上げ）を受け入れる必要がなく、エピタキシャル被覆された半導体ウェハの成長縞を抑制し、そのナノトポグラフィーを改善することにある。
【００１９】
従って、本発明は、先行技術により単結晶を成長させ、前記単結晶から切断されかつさらに加工されたウェハは上記の典型的な結晶縞を有する単結晶の一つから出発する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記課題は、次の工程を記載の順序で有するエピタキシャル被覆された半導体ウェハを加工する方法により解決される：（ａ）半導体ウェハの片面にエピタキシャル層を堆積させ、（ｂ）前記半導体ウェハのエピタキシャル被覆された側を固定砥粒を有する研磨パッドを使用しかつ固体を含まない研磨剤溶液を供給しながら第１の研磨を行い、（ｃ）前記半導体ウェハのエピタキシャル被覆された側を、固定砥粒を有していない軟質の研磨パッドを使用しかつ研磨剤懸濁液を供給しながらＣＭＰ研磨を行い、（ｄ）前記半導体ウェハの予めエピタキシャル被覆されかつ研磨された側に新たなエピタキシャル層を堆積させる。
【００２１】
前記半導体ウェハは、単結晶シリコンウェハであるのが有利である。
【００２２】
前記半導体ウェハは３００ｍｍ以上の直径を有するのが有利である。
【００２３】
前記半導体ウェハの直径が４５０ｍｍであるのが有利である。
【００２４】
工程（ａ）でも工程（ｂ）でも、単結晶シリコンウェハ上にシリコンをエピタキシャル堆積させるのが有利である。その結果、エピタキシャルシリコン層を備えたシリコンウェハが生じる。
【００２５】
しかしながら、ヘテロエピタキシャル層をシリコンウェハに堆積させることも有利である。
【００２６】
シリコンゲルマニウムをシリコンウェハに堆積させることが有利である。
【００２７】
シリコンカーバイドをシリコンウェハに堆積させることが有利である。
【００２８】
窒化ガリウム又は他のＩＩＩ−Ｖ系半導体をシリコンウェハに堆積させることが有利である。
【００２９】
前記方法の工程（ａ）の第１のエピタキシャル堆積まで従来の製造プロセスを行う。
【００３０】
特に、前記方法は、結晶引き上げのタイプとは無関係であり、特に引き上げが速くか又はゆっくりと実施されることとは無関係である。第１のエピタキシャル堆積までの全ての工程は、先行技術により行われる。典型的な方法工程は、引き上げられた単結晶からのウェハの切断、エッジ丸め操作、研削又はラッピング、エッチング又は洗浄、研磨（例えばＤＳＰ及びＣＭＰ）を含む。
【００３１】
低減されたエピタキシャル層が、有利に前記方法の工程（ａ）では堆積され、つまり慣用のエピタキシーの場合に通常の層厚（５μｍまで）よりもいくらか薄い層厚を有する層が堆積される。
【００３２】
この堆積された層の厚さは有利に０．５〜４μｍ、特に有利に１．５〜３．０μｍである。
【００３３】
半導体ウェハをパーティクルに暴露することから保護するために、エピタキシャル被覆の前に前記半導体ウェハを親水性に洗浄することが有利である。この親水性の洗浄は、前記半導体ウェハに、極めて薄い（洗浄及び測定の種類に応じて、約０．５〜２ｎｍの）自然酸化膜（natural oxide）を作成する。
【００３４】
この自然酸化膜は、通常では水素雰囲気下でのエピタキシー反応器中での前記半導体ウェハの前処理（「Ｈ2ベーク」とも言われる）で除去される。
【００３５】
第２の工程において、通常では前記半導体ウェハの前面の表面粗さを低減し、エッチング媒体を用いたシリコンウェハの前処理を行うことにより前記表面の研磨欠陥を除去する。通常では、エッチング媒体として、ガス状の塩化水素（ＨＣｌ）が使用され、水素雰囲気に添加される（ＨＣｌ−エッチング）。
【００３６】
このように前処理された半導体ウェハは、引き続きエピタキシャル層が付与される。
【００３７】
エピタキシャル被覆されたシリコンウェハの場合に、このために、エピタキシャル反応器中で、１つ以上のシリコンウェハを加熱源を用いて、有利に上側及び下側の加熱源を用いて例えばランプ又はランプバンクを用いて加熱し、引き続き、ケイ素化合物を有するソースガス（シラン）、キャリアガス（例えば水素）及び場合によるドーピングガス（例えばジボラン）からなるガス混合物にさらす。
【００３８】
前記エピタキシャル層は、通常ではＣＶＤ法（chemical vapor deposition）により堆積され、ソースガスとしてシラン、例えばトリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ3、ＴＣＳ）を前記シリコンウェハの表面に供給し、そこで６００〜１２５０℃の温度で元素のケイ素と揮発性副生成物とに分解され、エピタキシャル成長するシリコン層が前記シリコンウェハ上に形成される。
【００３９】
前記エピタキシャル層はドープされていないか又は適当なドーピングガスを用いて、適切にホウ素、リン、ヒ素又はアンチモンを用いてドーピングされ、伝導型及び伝導率を調節することができる。
【００４０】
例えば黒鉛、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は石英からなり、かつエピタキシャル反応器の堆積室中に含まれるサセプタは、前処理工程の間及びエピタキシャル被覆の間に、前記シリコンウェハの支持体として使用される。均質な加熱を保証しかつ通常では層を堆積させないシリコンウェハの背面をソースガスから保護するために、この場合に前記シリコンウェハは通常では前記サセプタのポケット部中に裁置される。
【００４１】
先行技術によると、前記エピタキシャル反応器の前記プロセス室は１つ以上のシリコンウェハ用に設計されている。比較的大きな直径（１５０ｍｍ以上）を有するシリコンウェハのためには、通常では枚葉型反応器が使用される、それというのも、前記枚葉型反応器は良好なエピタキシャル層厚の均一性のために知られているためである。前記層厚の均一性は多様な手段によって、例えばガス流量（水素、ＴＣＳ）の変更により、ガス導入装置（インジェクタ）の組み込み又は調整により、堆積室の変更により又はサセプタの改良により調節することができる。
【００４２】
前記方法の工程（ｂ）において、研磨パッド中に固定された砥粒を有する研磨パッドを用いて研磨が行われ、固体を有していない研磨剤溶液が供給される。ＤＳＰ又はＣＭＰの場合とは異なり、砥粒（例えばコロイド分散性シリカ）を含有する研磨剤懸濁液を使用せず、有利に研磨材料なしのアルカリ性溶液を使用する。
【００４３】
前記工程は、第１のエピタキシャル工程の後に見られる前記半導体ウェハの表面上の成長縞を低減するか又は完全に除去するために用いられる。前記堆積されたエピタキシャル層の全ては取り去られない。
【００４４】
前記第１の研磨後に、前記半導体ウェハの表面又は残留したエピタキシャル層の表面は、固定砥粒研磨パッドを用いた加工により引き起こされる所定の欠陥及び所定の表面粗さを有する。
【００４５】
研磨パッド中に結合された研磨材料を含有する研磨パッド（ＦＡＰパッド又はＦＡパッド）が使用される。
【００４６】
適当な砥粒は、例えばセリウム、アルミニウム、ケイ素、ジルコニウムの元素の酸化物の粒子並びに硬質材料、例えば炭化ケイ素、窒化ホウ素及びダイアモンドの粒子が含まれる。
【００４７】
特に適した研磨パッドは、反復する微細構造が付与された表面トポグラフィーを有する。この微細構造（posts）は、例えば円柱状又は多角形の断面を有する柱状体の形又はピラミッド又は切頭ピラミッドの形を有する。
【００４８】
このような研磨パッドの詳細な記載は、例えばWO 92/13680 A1、US 2005/227590 A1及びUS6602117B1に含まれている。
【００４９】
本発明による方法の工程（ｂ）による前記研磨剤溶液は、最も簡単な場合には、半導体工業において使用するために通常の純度を有する水、有利に脱イオン水（ＤＩＷ）である。
【００５０】
しかしながら、前記研磨剤溶液は、化合物、例えば炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）、炭酸カリウム（Ｋ2ＣＯ3）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化アンモニウム（ＮＨ4ＯＨ）、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）又はこれらの任意の混合物を含有することもできる。
【００５１】
炭酸カリウムを使用するのが特に有利である。
【００５２】
前記研磨剤溶液中の上記化合物の割合は、有利に０．０１〜１０質量％、特に有利に０．０１〜０．２質量％である。
【００５３】
前記研磨剤溶液のｐＨ値は、有利に１０〜１２の範囲内である。
【００５４】
前記研磨剤溶液は、さらに、１種以上の他の添加剤、例えば表面活性添加物、例えば湿潤剤及び界面活性剤、保護コロイドとして作用する安定剤、保存剤、殺生物剤、アルコール及び金属イオン封鎖剤を含有することができる。
【００５５】
前記方法の工程（ｃ）において、慣用のＣＭＰ研磨が行われ、つまり軟質の研磨パッドを用いてかつ砥粒を含有する研磨剤懸濁液を供給しながら研磨する。使用された前記ＣＭＰ研磨パッドは、前記研磨パッド中に固定された砥粒を含有しない。前記研磨剤懸濁液は有利にアルカリ性である。前記工程により、前記半導体ウェハの表面上の欠陥が除去され、かつ表面粗さは低減される。
【００５６】
有利に典型的なＣＭＰ研磨パッドが工程（ｃ）において使用される。
【００５７】
使用された前記ＣＭＰ研磨パッドは、多孔性マトリックスを備えた研磨パッドである。
【００５８】
有利に、前記研磨パッドは熱可塑性又は熱硬化性ポリマーからなる。多様な物質は、前記材料について、例えばポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアクリラート、ポリエステル等を挙げることができる。
【００５９】
有利に、前記研磨パッドは固体の多孔性ポリウレタンを含む。
【００６０】
発泡プレート又はポリマーで含浸されたフェルトサブストレート又は繊維サブストレートからなる研磨パッドの使用も有利である。
【００６１】
被覆され含浸された研磨パッドは、前記サブストレート中で、前記被覆中とは異なる細孔分布及び孔径を有するように作成されていてもよい。
【００６２】
前記研磨パッドは、十分に平坦であるか又は穿孔されていてもよい。
【００６３】
前記研磨パッドの多孔度を増大させるために、前記研磨パッド中へ充填剤を導入することができる。
【００６４】
市場で入手可能な研磨パッドは、例えばRodel Inc.社のSPM 3100又はRohm & Hass社のＤＣＰシリーズのパッド及び商品名IC1000（登録商標）、Polytex（登録商標）又はSUBA（登録商標）のパッドである。
【００６５】
前記方法の工程（ｃ）による研磨剤懸濁液中の研磨材料の割合は、有利に０．２５〜２０質量％、特に有利に０．２５〜１質量％である。
【００６６】
研磨材料粒子の粒度分布は有利に単峰性を特徴とする。
【００６７】
この平均粒径は５〜３００ｎｍ、特に有利に５〜５０ｎｍである。
【００６８】
前記研磨材料は、基板材料を機械的に除去する材料からなり、有利にアルミニウム、セリウム又はケイ素の元素の酸化物の１種以上からなる。
【００６９】
コロイド分散性シリカ（シリカゾル）を含有する研磨剤懸濁液が特に有利である。
【００７０】
前記研磨剤懸濁液のｐＨ値は、有利に９〜１１．５の範囲内にあり、有利に炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）、炭酸カリウム（Ｋ2ＣＯ3）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化アンモニウム（ＮＨ4ＯＨ）、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）又は前記化合物の任意の混合物のような添加物により調節される。
【００７１】
炭酸カリウムを使用するのが特に有利である。
【００７２】
前記研磨剤懸濁液は、さらに、１種以上の他の添加剤、例えば表面活性添加物、例えば湿潤剤及び界面活性剤、保護コロイドとして機能する安定剤、保存剤、殺生物剤、アルコール及び金属イオン封鎖剤を含有することができる。
【００７３】
前記工程（ｃ）の後に、２つの先行する研磨により低減されたエピタキシャル層の層厚を再び高めるために、前記半導体ウェハ上に新たにエピタキシャル層を堆積させる。
【００７４】
前記方法の工程（ｂ）及び（ｃ）中の全体の研磨量は、有利に０．５〜２．５μｍであるが、何れの場合も工程（ａ）において堆積されたエピタキシャル層の厚さよりも小さいため、工程（ｄ）における第２の被覆の前で前記半導体ウェハは有利に少なくとも０．２μｍの厚さのエピタキシャル層を有し、この厚さは前記方法の工程（ｄ）で再び高められる。
【００７５】
エピタキシャル層のこの新たな堆積は、前記方法の工程（ｄ）で行われる。工程（ａ）のエピタキシャル層の研磨後に残留する層厚及び付加的に工程（ｄ）において堆積された層の層厚から構成される層厚は、有利に０．５〜５μｍである。
【００７６】
最終的に、成長縞を有していないエピタキシャル被覆された半導体ウェハが生じる。
【００７７】
第１のエピタキシャル堆積とＦＡＰ研磨との間及びＣＭＰ研磨と第２のエピタキシャル堆積との間に、有利に、前記半導体ウェハの表面から場合によるパーティクルを除去する慣用の洗浄工程が行われる。前記洗浄工程は、有利に親水化型であるので、親水性表面を有する半導体ウェハが生じる。前記工程は、半導体工業において慣用の洗浄工程に相当する。
【００７８】
本発明は、従って２つに分けられたエピタキシー工程を特徴とし、その際、前記２つの被覆操作の間に少なくとも２つの研磨工程が行われる。
【００７９】
前記方法の成果のために重要なのは、研磨パッド中に固定された砥粒を含有する研磨パッドを用いる研磨方法（ＦＡＰ研磨）の使用である。慣用のＣＭＰの場合に選択的除去が観察でき、前記選択的除去は異なるドーパント濃度を有する領域で異なる研磨除去速度を引き起こし、かつ成長縞を実際に明らかにし、前記成長縞は後にエピタキシャル被覆の際にナノトポグラフィーの悪化を引き起こすが、ＦＡＰ技術の使用の場合にこのナノトポグラフィーの悪化は抑制される。このことは、意外であり、予測できなかった。
【００８０】
これは、慣用の方法に対して次の明らかな利点を生じさせる：
ａ） 特にエピタキシャル被覆された半導体ウェハに対する短い空間波領域（ＴＨＡ２）での局所的ジオメトリー及び特にナノトポグラフィーの改善。
【００８１】
ｂ） 坩堝引き上げプロセスのタイプ（ゆっくり、速く、極めて速く又は多様なドーパント濃度）とは無関係の、特に短い波長領域（ＴＨＡ２）でのナノトポグラフィーの最適化。
【００８２】
ｃ） 表面上に「成長縞」が現れない、ドーパント濃度変動の特定のプロファイルを有するエピタキシャル被覆された半導体ウェハの作成。
【００８３】
ｄ） 比較可能でかつ最適化された平坦度パラメータ（ナノトポグラフィー）で特別な内因性特性を有する全く特別なエピタキシャル被覆された半導体ウェハの作成。
【実施例】
【００８４】
この試験は、Strasbaugh Inc.社の「nHance 6EG」のタイプの研磨装置で実施した。
【００８５】
Strasbaugh Inc.社のこの研磨装置は、研磨パッドを備えた研磨定盤と、半導体ウェハを完全に自動的に加工する研磨ヘッドとを有する。前記研磨ヘッドは、一般的に取り付けられかつ「バッキングパッド」で被覆されている固定されたベースプレートを有し、かつ可動のリテーナーリングを有する。研磨の間に前記半導体ウェハを浮遊させるエアクッションは、前記ベースプレート中の穿孔を通して、２つの（内側及び外側の）同心の圧力区域中に設定することができる。前記の可動のリテーナーリングは圧縮空気ベローズによって圧力をかけることができるため、前記研磨パッドを前記半導体ウェハとの接触の際にプレテンションがかけられ、前記半導体ウェハを平坦に維持することができる。
【００８６】
それぞれ約２．７５μｍのエピタキシャル層厚を有するエピタキシャル被覆された複数のシリコンウェハを加工した。
【００８７】
３００ｍｍの直径を有する前記ウェハの全ては、その表面に「成長縞」を有していた。
【００８８】
抜き取り検査法を用いて、３枚のウェハを代表的な研磨設定で観察し、評価した。
【００８９】
研磨除去のための範囲は、約０．９〜約２．０５μｍの範囲内で変動し、このことは、それぞれの観察された設定に対して少なくとも０．７μｍの残留エピタキシャル層厚が存在することを意味する。
【００９０】
ＦＡ研磨パッドとして、酸化セリウムの切頭ピラミッド型の微細反復構想及び０．５μｍの粒子サイズを有する研磨パッドを使用した。このような研磨パッドの詳細な記載は、例えばUS6602117B1になされている。
【００９１】
第１のＦＡ研磨工程の後に、前記表面の平滑化のためにシリカゾル（Glanzox 3900；１質量％）を使用して同じＦＡ研磨パッドで２つの更なる研磨工程を実施した。
【００９２】
「Glanzox 3900」は、フジミインコーポレーテッド社（日本）の、濃縮液として提供される研磨剤懸濁液の商品名である。この希釈されていない溶液はｐＨ１０．５を有し、３０〜４０ｎｍの平均粒径を有する約９質量％のコロイド状ＳｉＯ2を含有する。
【００９３】
研磨剤懸濁液を供給しながらのこの２つの付加的なＦＡＰ研磨の後に既に前記ウェハは成長縞を有しない。
【００９４】
欠陥を有しない表面を達成するための引き続くＣＭＰ工程は、存在する欠陥（ＬＬＳ、マイクロスクラッチ）の除去のために利用され、シリコンの無欠陥の成長を保証する。
【００９５】
シリカゾル（Glanzox 3900；１質量％）を使用する前記２つの平滑化する研磨工程のために次の設定を使用した：
平滑化工程１：
時間＝２４０ｓｅｃ
シリカゾル体積流量＝３５０ｍｌ ｍｉｎ
ヘッド 盤の回転数の比率＝２３ｒｐｍ：４３ｒｐｍ
リテーナーリング圧力（フローティングリテーナーリング）＝２ｐｓｉ
前記キャリアの加圧区域中の圧力＝内側の加圧区域において２ｐｓｉ、外側の加圧区域において２ｐｓｉ
（両方の同心の内側及び外側の加圧区域に対して）
研磨圧力＝４ｐｓｉ
【００９６】
平滑化工程２：
時間＝６０ｓｅｃ
シリカゾル体積流量＝３５０ｍｌ ｍｉｎ
ヘッド 盤の回転数の比率＝２３ｒｐｍ：２４ｒｐｍ
リテーナーリング圧力（フローティングリテーナーリング）＝２ｐｓｉ
前記キャリアの加圧区域中の圧力＝内側加圧区域において２ｐｓｉ、外側加圧区域において２ｐｓｉ
研磨圧力＝０．５ｐｓｉ
【００９７】
前記方法の工程（ｂ）によるＦＡＰ研磨の場合に、３つの成果のあるウェハのために次の設定が選択された：
研磨剤溶液として、それぞれ０．２質量％のＫ2ＣＯ3溶液が使用された。
【００９８】
実施例Ａ
時間＝４８５ｓｅｃ
Ｋ2ＣＯ3溶液（０．２質量％）の体積流量＝１５００ｍｌ ｍｉｎ
ヘッド 盤の回転数の比率＝２３ｒｐｍ：４３ｒｐｍ
リテーナーリング圧力（フローティングリテーナーリング）＝２ｐｓｉ
前記キャリアの加圧区域中の圧力＝内側加圧区域において２ｐｓｉ、外側加圧区域において２ｐｓｉ
研磨圧力＝４ｐｓｉ
【００９９】
実施例Ｂ：
時間＝２４２ｓｅｃ
Ｋ2ＣＯ3溶液（０．２質量％）の体積流量＝１５００ｍｌ ｍｉｎ
ヘッド 盤の回転数の比率＝２３ｒｐｍ：４３ｒｐｍ
リテーナーリング圧力（フローティングリテーナーリング）＝２ｐｓｉ
前記キャリアの加圧区域中の圧力＝内側加圧区域において２ｐｓｉ、外側加圧区域において２ｐｓｉ
研磨圧力＝４ｐｓｉ
【０１００】
実施例Ｃ：
時間＝１２０ｓｅｃ
Ｋ2ＣＯ3溶液（０．２質量％）の体積流量＝１５００ｍｌ ｍｉｎ
ヘッド 盤の回転数の比率＝２３ｒｐｍ：４３ｒｐｍ
リテーナーリング圧力（フローティングリテーナーリング）＝２ｐｓｉ
前記キャリアの加圧区域中の圧力＝内側加圧区域において２ｐｓｉ、外側加圧区域において２ｐｓｉ
研磨圧力＝４ｐｓｉ
【０１０１】
前記研磨後に、新たなエピタキシャル層を堆積させた。前記層厚は、２．５〜２．７５μｍの範囲内にあった。
【０１０２】
３つの全てのウェハは、工程（ｄ）での第２のエピタキシャル被覆の後に成長縞はもはや有していなかった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記載された順序で次の工程：（ａ）半導体ウェハの片面にエピタキシャル層を堆積させる工程、（ｂ）前記半導体ウェハのエピタキシャル被覆された側を固定砥粒を有する研磨パッドを使用して固体を含まない研磨剤溶液を供給しながら第１の研磨を行う工程、（ｃ）前記半導体ウェハのエピタキシャル被覆された側を、固定砥粒を有していない軟質の研磨パッドを使用して研磨剤懸濁液を供給しながらＣＭＰ研磨を行う工程、（ｄ）前記半導体ウェハの予めエピタキシャル被覆されかつ研磨された側に新たなエピタキシャル層を堆積させる工程を有する、エピタキシャル被覆された半導体ウェハを製造する方法。
【請求項２】
工程（ａ）において堆積された層の厚さは０．５〜４μｍである、請求項１記載の方法。
【請求項３】
工程（ｂ）において使用された研磨パッドは、セリウム、アルミニウム、ケイ素及びジルコニウムの元素の酸化物の粒子を有するか又は炭化ケイ素、窒化ホウ素及びダイアモンドからなる硬質材料のグループから選択される粒子を有する固定砥粒を含有する、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
工程（ｂ）において使用された研磨剤溶液は、炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）、炭酸カリウム（Ｋ2ＣＯ3）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化アンモニウム（ＮＨ4ＯＨ）、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）のような化合物又はこれらの任意の混合物を含有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記研磨溶液のｐＨ値は１０〜１２である、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
工程（ｃ）による前記研磨剤懸濁液は、アルミニウム、セリウム又はケイ素の元素の酸化物の１種以上を有する研磨材料を有する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記研磨剤懸濁液は酸化ケイ素を含有し、これはコロイド分散性シリカゾルである、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記工程（ｂ）及び（ｃ）の全体の研磨量は０．５〜２．５μｍであり、前記半導体ウェハは、工程（ｄ）における第２の被覆の前に、少なくとも０．２μｍの厚さのエピタキシャル層を有する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記半導体ウェハは、工程（ｄ）による第２のエピタキシャル被覆の後で０．５〜５μｍの厚さを有する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記半導体ウェハは、３００ｍｍ以上の直径、有利に４５０の直径を有するシリコンウェハである、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１】
記載された順序で次の工程：（ａ）半導体ウェハの片面にエピタキシャル層を堆積させる工程、（ｂ）前記半導体ウェハのエピタキシャル被覆された側を固定砥粒を有する研磨パッドを使用して固体を含まない研磨剤溶液を供給しながら第１の研磨を行う工程、（ｃ）前記半導体ウェハのエピタキシャル被覆された側を、固定砥粒を有していない軟質の研磨パッドを使用して研磨剤懸濁液を供給しながらＣＭＰ研磨を行う工程、（ｄ）前記半導体ウェハの予めエピタキシャル被覆されかつ研磨された側に新たなエピタキシャル層を堆積させる工程を有する、エピタキシャル被覆された半導体ウェハを製造する方法。
【請求項２】
工程（ａ）において堆積された層の厚さは０．５〜４μｍである、請求項１記載の方法。
【請求項３】
工程（ｂ）において使用された研磨パッドは、セリウム、アルミニウム、ケイ素及びジルコニウムの元素の酸化物の粒子を有するか又は炭化ケイ素、窒化ホウ素及びダイアモンドからなる硬質材料のグループから選択される粒子を有する固定砥粒を含有する、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
工程（ｂ）において使用された研磨剤溶液は、炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）、炭酸カリウム（Ｋ2ＣＯ3）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化アンモニウム（ＮＨ4ＯＨ）、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）のような化合物又はこれらの任意の混合物を含有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記研磨溶液のｐＨ値は１０〜１２である、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
工程（ｃ）による前記研磨剤懸濁液は、アルミニウム、セリウム又はケイ素の元素の酸化物の１種以上を有する研磨材料を有する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記研磨剤懸濁液は酸化ケイ素を含有し、これはコロイド分散性シリカゾルである、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記工程（ｂ）及び（ｃ）の全体の研磨量は０．５〜２．５μｍであり、前記半導体ウェハは、工程（ｄ）における第２の被覆の前に、少なくとも０．２μｍの厚さのエピタキシャル層を有する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記半導体ウェハは、工程（ｄ）による第２のエピタキシャル被覆の後で０．５〜５μｍの厚さを有する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記半導体ウェハは、３００ｍｍ以上の直径、有利に４５０の直径を有するシリコンウェハである、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【公開番号】特開２０１１−９７４６（Ｐ２０１１−９７４６Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−１４２４９２（Ｐ２０１０−１４２４９２）
【出願日】平成２２年６月２３日（２０１０．６．２３）
【出願人】（５９９１１９５０３）ジルトロニック アクチエンゲゼルシャフト (223)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｌｔｒｏｎｉｃ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｈａｎｎｓ−Ｓｅｉｄｅｌ−Ｐｌａｔｚ ４， Ｄ−８１７３７ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４２４９２（Ｐ２０１０−１４２４９２）
【出願日】平成２２年６月２３日（２０１０．６．２３）
【出願人】（５９９１１９５０３）ジルトロニック アクチエンゲゼルシャフト (223)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｌｔｒｏｎｉｃ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｈａｎｎｓ−Ｓｅｉｄｅｌ−Ｐｌａｔｚ ４， Ｄ−８１７３７ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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