シリコンエピタキシャルウェーハの後端にある異常な黒い斑点の原因

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エピタキシャルウェーハの電気パラメーター、欠陥、および均一性は、デバイスの主要なパラメーターに直接関連しており、デバイスの収量を決定します。材料の使用率を大幅に改善するために、顧客は外部拡張シートのエッジの高い要件を提案し、エッジの欠陥を減らすことが重要な暗黙の要件になりました。エピタキシャルウェーハの端でしばしば発生する霧の欠陥とスリップラインは強い注目を集めていますが、後端の黒い斑点などの他の異常な現象も注目を集めています。エピタキシャルウェーハの表面と背面の検査中、検査官は、シリコンエピタキシャルウェーハの後端に異常を発見しました。異常な領域は、図1-Aに示すように、蛍光光の下で黒い斑点として現れますが、強い光の下では、図1-Bに示すように、異物の汚染に似た白色光を反映しています。

図1蛍光灯（A）および強い光ランプ（B）の下での異常シリコンエピタキシャルウェーハのエッジ検出

生産担当者は、水洗浄、酸洗浄、機械的擦り傷を介して黒い斑点を除去することができず、表面汚染物質によって引き起こされていないことを証明しました。第二に、標準的な腐食試験を通じてシリコン単結晶では欠陥は見られなかったため、結晶ロッドの主要な欠陥も除外されました。さらに、基質の端にある白い糸は、さまざまなメーカーの基板上に一般的に見られますが、黒い斑点を引き起こしていません。

繰り返し観察した後、黒い斑点が背面シーリング層の端に現れ、バックシーリングエリアで停止することがわかったため、基質の面取りプロセスに関連していると事前に疑われています。修復面取りプロセスの後、基質面取りプロセス中に出発点からエンドポイントまでの面取りホイールの過度の粉砕がある可能性があり、過度の研削の位置は黒い斑点が現れる位置と一致していることがわかりました。さらに、この現象は基質面取りプロセスに関連していることが確認されました。さらに、顕微鏡下で異常な位置を観察する場合、異常な領域は滑らかではないが、腐食性が見えることがわかりました。チャンファーの過度の粉砕によって引き起こされる場合、異常な領域はこの腐食性の外観を持つべきではありません。

さまざまなエピタキシャル炉プロセスを比較し、腐食したエッジの現象を考慮することにより、エピタキシャル炉のプロセスにはHCl研磨が含まれていることがわかりました。その結果、異常な炉のプロセスにはHCl研磨が含まれず、異常な腹部耐渡し頭種が含まれませんでした。

したがって、黒い斑点の基本的な理由は、基質面取りプロセスにおける過剰な研削とエピタキシャルHClプロセスとの相互作用です。面取りプロセス中の過度の局所研削は、基質の異常なエッジ構造（黒いスポットの位置と一致）につながり、表面損傷領域を形成します。エピタキシャルプロセスにおけるHClの介入は、損傷した領域で腐食と異なるシリコン吸収速度につながり、異常な色を引き起こす可能性があります。 HCLがSIO2と反応しないため、黒いスポットはエッジにのみ表示されます（シリコン材料を露出させます）が、バックシーリング層は影響を受けません。顕微鏡下で観察された腐食エッジの形態は、このメカニズムをさらに確認します。

黒いスポットはエッジ除去領域にのみ存在し、デバイスプロセスに影響しないことに注意する必要があります。

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