次世代ウェーハ開発への挑戦

450mmウェーハにおいても、エピタキシャルウェーハが使用されると思われます。エピタキシャルウェーハとは、基板となるウェーハの表面に厚さ数μmの単結晶シリコン層（エピタキシャル層）を気相成長させた高品質ウェーハです。
エピタキシャルウェーハでは、高濃度のボロン（B）やリン（P）といったドーパント（必要な導電性を持たせるために用いられる不純物）を添加した基板ウェーハが多く用いられます。
ドーパントを高濃度に添加すると、原子配列の仕方を表す格子定数が変化します。すると、エピタキシャル層と基板ウェーハの格子定数の違いにより、ウェーハ全体に反りが発生してしまいます。

グラフは、エピタキシャル成長に伴うウェーハの反り量の計算結果の一例を示しています。基板ウェーハの抵抗率を5mΩcmとするp/p++エピウェーハでは、現時点において線幅45nm世代以降のデバイスで想定されている反りの基準値30μm以下を達成するためには、エピ厚み2μmでウェーハ厚み1,020μm以上、4μmでは1,430μm以上が必要であることがわかります。

※ エピタキシャル層はノンドープとして計算した。

デバイスプロセスでは、ウェーハ表面に多種多様な薄膜を成長させるため、エピタキシャル成長と同様にウェーハの反りが発生します。
一例として、ウェーハ表面に100nmの窒化膜を成長させた場合のウェーハ反り量を計算してみると、厚み775μmの300mmウェーハと同程度の反りに抑えるためには、1,180μm以上の厚みが必要になります。

※ 膜厚100nm、膜応力1GPaを想定して計算した。