機能性材料における表面処理技術の現状と展望：Si結晶基板における表面処理技術

摘要

厚さ600～800μmのシリコン結晶基板上の半導体デバイスは，基板表面のわずか1μmにも満たない領域に造られている．これをすべて「表面」と言ってしまえば，「表面処理技術」は，すなわち半導体デバイス製造技術の全てを含んでしまうことになる．したがって，半導体プロセス技術で「表面」と言えば，まさに材料の物理的な表面，1～数原子層を意味する．半導体デバイスの土台には高品位のシリコン基板が使われるが，このようにLSI (Large Scale Integration)は基板のごく表層部に造られるので，バルク結晶としての高度の品質制御は不要であると思われがちである．しかしながら，シリコン基板の品質は，薄皮表面のデバイス特性にも大きな影響を及ぼすため，その結晶成長過程からウエーハとして完成するまでに実に注意深く制御されなければならない．表面の平坦度や清浄度はもちろんのこと，バルク内の結晶欠陥や不純物の濃度や分布，さらにエッジ部分の形状や裏面の状態までが，「表面」の状態に影響する．本稿では，Si結晶基板の表面完全性に関して要求される特性を概観し，物理的な表面処理としての平坦化加工技術と，化学的な表面処理としての洗浄技術について述べる．また，関連技術として，ゲッタリング技術と評価分析技術についても簡単に触れる．