JP2000138168A - 半導体ウェーハ及び気相成長装置 - Google Patents

半導体ウェーハ及び気相成長装置

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JP2000138168A
JP2000138168A JP10326034A JP32603498A JP2000138168A JP 2000138168 A JP2000138168 A JP 2000138168A JP 10326034 A JP10326034 A JP 10326034A JP 32603498 A JP32603498 A JP 32603498A JP 2000138168 A JP2000138168 A JP 2000138168A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドーパント濃度が比較的低い直径３００ｍｍ
以上の大口径の半導体単結晶基板の主面上に、抵抗率の
均一でスリップ転位が実質的に発生していない半導体薄
膜を有する半導体ウェーハを提供すると共に、このよう
な半導体ウェーハを作製することができる気相成長装置
を提供することを目的とする。 【解決手段】 反応容器１０の幅方向に配設された６つ
全ての導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆのからは、主
ドーパントガス配管として機能する共通のガス配管２２
ａを介して供給されたドーパントガスが反応容器１０内
に供給されるようになっている。また、特定のガス導入
口としての内側導入口１８ａ、１８ｂ及び中間導入口１
８ｃ、１８ｄからは、第１及び第２の副ドーパントガス
配管２２ｂ、２２ｃを介してそれぞれ供給されたドーパ
ントガスが反応容器１０内に追加供給されるようになっ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウェーハ及び
気相成長装置に係り、特に大口径の珪素単結晶基板の主
面上に均一な抵抗率分布を有する半導体薄膜が形成され
ている半導体ウェーハ及びその製造に用いられる気相成
長装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の電子デバイスの微細化に伴って、
珪素単結晶基板の主面上に珪素単結晶薄膜が形成されて
いる半導体ウェーハの利用が増加すると共に、珪素単結
晶薄膜の抵抗率の均一化が要求されてきている。この抵
抗率の均一化とは、珪素単結晶薄膜面内において、その
抵抗率が一様になるようにすることをいう。また、この
ような抵抗率の均一化と共に、半導体ウェーハの大口径
化も要求されている。そして、この半導体ウェーハの大
口径化に伴って、珪素単結晶基板の主面上に珪素単結晶
薄膜を成長させる装置として水平型の枚葉式気相成長装
置が主に使用されている。
【０００３】以下、通常に使用されている水平型の枚葉
式気相成長装置を、図５及び図６を用いて説明する。こ
こで、図５はこの従来の水平型の枚葉式気相成長装置を
模式的に示す横断面図であり、図６はその縦断面図であ
る。図５及び図６に示されるように、従来の水平型の枚
葉式気相成長装置においては、水平に設置された透明な
石英ガラス製の反応容器１０内の中央底部に、珪素単結
晶基板１２を水平に載置するサセプタ１４が設置され、
回転軸１６を介して回転装置（図示せず）に接続されて
いる。
【０００４】また、この反応容器１０の長手方向の一端
にはガス導入口１８が設けられ、その他端部には排気口
２０が設けられる。このため、ガス導入口１８から反応
容器１０内に導入され、排気口２０から外部に排出され
るガスの流れは、おおむね反応容器１０の長手方向に沿
ってサセプタ１４上に載置された珪素単結晶基板１２の
主面上方を通過するようになっている。
【０００５】また、この反応容器１０のガス導入口１８
は、反応容器１０の幅方向に配設された６つの導入口１
８ａ、１８ｂ、…、１８ｆから構成されている。これら
６つの導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆのうち、内側
の２つの導入口（以下、単に「内側導入口」という）１
８ａ、１８ｂ、外側の２つの導入口（以下、単に「外側
導入口」という）１８ｅ、１８ｆ、及び内側と外側の中
間の２つの導入口（以下、単に「中間導入口」という）
１８ｃ、１８ｄは、それぞれ反応容器１０の長手方向に
仮想されサセプタ１４上の珪素単結晶基板１２の主面の
中心を通る中心軸に対して対称に配設されている。
【０００６】更に詳細にいえば、反応容器１０の幅方向
に仮想されサセプタ１４上の珪素単結晶基板１２の主面
の中心を通る中心軸上において、内側導入口１８ａ、１
８ｂは珪素単結晶基板１２の主面の中心部近傍を向いて
おり、外側導入口１８ｅ、１８ｆは珪素単結晶基板１２
の主面の外縁部近傍を向いており、中間導入口１８ｃ、
１８ｄは珪素単結晶基板１２の主面の中心部と外縁部と
に挟まれた中間部を向いている。また、これら６つの導
入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆは共通のガス配管２２
に接続されている。そして、この共通のガス配管２２は
３つに分岐し、それぞれガス流量制御器としてのＭＦＣ
（Mass Flow Controller；マスフローコントローラ）２
４、２６、２８を介して、キャリアガスとしてのＨ
2 （水素）ガスのガスソース（図示せず）、半導体原料
ガスのガスソース（図示せず）、及びドーパントガスの
ガスソース（図示せず）にそれぞれ接続されている。
【０００７】また、反応容器１０の外側には、サセプタ
１４上に載置された珪素単結晶基板１２を加熱する加熱
源として例えば赤外線輻射ランプ３０が配置され、この
赤外線輻射ランプ３０に通電することにより、珪素単結
晶基板１２の主面を所定の温度にまで上昇させるように
なっている。更に、この赤外線輻射ランプ３０と反応容
器１０の外壁とを冷却するための冷却手段（図示せず）
が設置され、所謂コールドウォール（Cold Wall ）式の
気相成長装置となっている。このコールドウォール式の
気相成長装置においては、反応容器１０の外壁面が冷媒
によって強制的に冷却されるため、反応容器１０の内壁
面に珪素を主成分とする付着物が堆積することを防止す
ることができる。
【０００８】次に、図５及び図６に示される従来の水平
型の枚葉式気相成長装置を用いて、珪素単結晶基板１２
の主面上に珪素単結晶薄膜を形成する方法を説明する。
先ず、反応容器１０内のサセプタ１４上に珪素単結晶基
板１２を水平に載置する。続いて、Ｈ2 ガスのガスソー
スからＭＦＣ２４、共通のガス配管２２、及び６つの導
入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆを介して反応容器１０
内にＨ2 ガスを供給して、反応容器１０内の雰囲気を水
素に置換する。また、回転装置により、回転軸１６を介
して、珪素単結晶基板１２を水平に載置した状態のまま
サセプタ１４を図５及び図６中の矢印で示すように時計
回りに回転させる。そして、赤外線輻射ランプ３０によ
り、サセプタ１４上の珪素単結晶基板１２を加熱し、そ
の主面における温度を所定の温度にまで上昇させる。
【０００９】続いて、半導体原料ガス及びドーパントガ
スの各ガスソースから、それぞれＭＦＣ２６、２８、共
通のガス配管２２、及び６つの導入口１８ａ、１８ｂ、
…、１８ｆを介して、反応容器１０内に半導体原料ガス
及びドーパントガスを供給する。このとき、キャリアガ
スとしてのＨ2 ガス、半導体原料ガス、及びドーパント
ガスの流量はそれぞれＭＦＣ２４、２６、２８により個
別にかつ精密に制御されると共に、これらのガスはその
後混合されて、反応容器１０の幅方向に配設された６つ
の導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆのそれぞれから殆
ど幅方向に拡散することなく原料ガス濃度及びドーパン
トガス濃度が同一のプロセスガスとして反応容器１０内
に導入される。この反応容器１０内に導入されたプロセ
スガスは、回転軸１６を中心に回転するサセプタ１４上
に水平に載置されている珪素単結晶基板１２の主面上方
を、その主面に対して略平行かつ一方向に通過する。そ
して、その際に化学反応を生じて、珪素単結晶基板１２
の主面上に珪素単結晶薄膜３２を気相成長させる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述のようにして、図
５及び図６に示される従来の水平型の枚葉式気相成長装
置を用い、珪素単結晶基板１２の主面上に珪素単結晶薄
膜３２を形成する際に、珪素単結晶基板１２の直径が２
００ｍｍ以下の場合には、珪素単結晶基板１２の主面上
に形成される珪素単結晶薄膜３２の直径方向の抵抗率の
分布は略均一であった。
【００１１】しかし、珪素単結晶基板１２のドーパント
濃度が１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度と比較的低く、珪
素単結晶基板１２の直径が２００ｍｍよりも大きな場
合、例えば直径３００ｍｍの大口径の場合、珪素単結晶
薄膜３２の周辺部にスリップ転位が発生し易いという問
題があることが判明した。そして、このスリップ転位が
発生している領域に集積回路を形成すると、電流のリー
クが発生するという問題が生じる。
【００１２】このスリップ転位が発生する原因として、
次のことが考えられる。即ち、コールドウォール式の気
相成長装置においては、珪素単結晶基板１２を均一な加
熱出力で加熱した場合、反応容器１０の外壁面が冷媒に
よって強制的に冷却されていることから、その影響を受
けて、珪素単結晶基板１２の周辺部における温度が中心
部の温度よりも低くなる傾向になる。そして、この傾向
が、直径３００ｍｍの大口径の場合には顕著に表れ、珪
素単結晶基板１２の周辺部と中心部との温度差がスリッ
プ転位を発生させる程に大きくなると考えられる。
【００１３】そこで、珪素単結晶薄膜３２の周辺部にお
けるスリップ転位の発生を防止するため、珪素単結晶基
板１２の周辺部を加熱する出力を中心部よりも高くし
て、周辺部と中心部との温度差を小さくしようとする
と、今度は、珪素単結晶薄膜３２の周辺部の抵抗率が中
心部の抵抗率からずれた値となり、珪素単結晶薄膜３２
の直径方向の抵抗率分布が不均一になるという問題が生
じる。
【００１４】この珪素単結晶薄膜３２の直径方向の抵抗
率分布の不均一を改善するためには、珪素単結晶基板１
２の主面上に供給されるドーパントガスの流量を反応容
器１０の幅方向に変化させて調整すればよい。しかし、
図５及び図６に示される従来の水平型の枚葉式気相成長
装置において、反応容器１０の幅方向に配設された複数
の導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆからは同一濃度の
ドーパントガスしか反応容器１０内に供給されず、反応
容器１０の幅方向にドーパントガスの濃度を変化させる
ことができないため、珪素単結晶薄膜３２の直径方向の
抵抗率分布の不均一を解消するような調整を行うことが
できない。
【００１５】このため、各導入口１８ａ、１８ｂ、…、
１８ｆの上流部に、各別にドーパントガス流量調整バル
ブを設けて、ドーパントガス流量を各導入口１８ａ、１
８ｂ、…、１８ｆ毎に個別に調整することも試みてみ
た。しかし、この方法によると、全ての導入口１８ａ、
１８ｂ、…、１８ｆについてドーパントガス流量を調整
する必要があるため、実際の調整は非常に繁雑なものと
なり、実用的ではないという問題があった。
【００１６】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたものであり、ドーパント濃度が比較的低い直径３０
０ｍｍ以上の大口径の半導体単結晶基板の主面上に、抵
抗率の均一でスリップ転位が実質的に発生していない半
導体薄膜を有する半導体ウェーハを提供すると共に、直
径３００ｍｍ以上の大口径の半導体単結晶基板の主面上
に、スリップ転位を実質的に発生させることなく抵抗率
の均一な半導体薄膜を形成することができる気相成長装
置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の本発
明に係る半導体ウェーハ及びその製造方法により達成さ
れる。即ち、請求項１に係る半導体ウェーハは、直径が
３００ｍｍ以上４００ｍｍ以下で、ドーパント濃度が４
×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以上３×１０18ａｔｏｍｓ
／ｃｍ3 以下の半導体単結晶基板の主面上に、直径方向
の抵抗率分布が±３％以下の半導体薄膜が形成されてい
ることを特徴とする。
【００１８】このように請求項１に係る半導体ウェーハ
においては、直径が３００ｍｍ以上４００ｍｍ以下の大
口径の半導体単結晶基板であり、かつドーパント濃度が
４×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以上３×１０18ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3 以下の低濃度の半導体単結晶基板であって
も、スリップ転位を実質的に発生させることなく、その
主面上に直径方向の抵抗率分布が±３％以下の半導体薄
膜が形成されていることにより、最近の半導体ウェーハ
に要請される大口径化と抵抗率の均一化が共に達成され
るため、半導体チップの収量の増大と歩留りの向上の実
現に大いに寄与する。
【００１９】なお、上記請求項１に係る半導体ウェーハ
において、半導体単結晶基板の導電型がｐ型であり、抵
抗率が０．０３Ω・ｃｍ以上３００Ω・ｃｍ以下である
こと好適である。また、この範囲においても、実際に半
導体ウェーハを用いて半導体装置を作製する場合と考え
ると、特に抵抗率が、１Ω・ｃｍ以上２０Ω・ｃｍ以下
であることが望ましい。そして、その際に、半導体単結
晶基板に添加されているドーパントとしてボロンを使用
することが、その使用の際の取り扱いや制御の容易さ等
の実用的な観点から好ましい。
【００２０】更に、上記請求項１に係る半導体ウェーハ
において、半導体単結晶基板の直径が３００ｍｍである
ことが好適である。現在の段階では、直径が３００ｍｍ
までは高品質にかつ安定して半導体単結晶基板を作製す
ることが可能であるため、実際には、直径３００ｍｍの
大口径の場合に、ドーパント濃度が４×１０13ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3 以上３×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以下の低
濃度の半導体単結晶基板の主面上に直径方向の抵抗率分
布が±３％以下に均一化するという作用が十全に発揮さ
れる。
【００２１】また、半導体単結晶基板が珪素単結晶基板
であり、半導体薄膜が珪素単結晶薄膜であることが好適
である。即ち、現在の半導体ウェーハの主流をなす珪素
単結晶ウェーハにおいて大口径化と抵抗率の均一化が共
に達成されることにより、半導体装置の製造において広
範で多様な利用が期待される。
【００２２】また、請求項７に係る気相成長装置は、反
応容器と、この反応容器の幅方向に配設された複数のガ
ス導入口とを有し、反応容器内において回転する半導体
単結晶基板の主面に対して複数のガス導入口から略平行
かつ一方向に半導体原料ガスを供給し、半導体単結晶基
板の主面上に半導体薄膜を気相成長させる気相成長装置
であって、複数のガス導入口の全てのガス導入口にドー
バントガスを供給する主ドーバントガス配管と、複数の
ガス導入口のうちの特定のガス導入口にドーバントガス
を供給する副ドーバントガス配管とを有することを特徴
とする。
【００２３】このように請求項７に係る気相成長装置に
おいては、複数のガス導入口の全てのガス導入口にドー
バントガスを供給する主ドーバントガス配管と特定のガ
ス導入口にドーバントガスを供給する副ドーバントガス
配管とが併設されていることにより、主ドーバントガス
配管を介して全てのガス導入口から反応容器内の半導体
単結晶基板の主面にドーバントガスを供給して、半導体
単結晶基板の主面上に気相成長させる半導体薄膜の全体
的な抵抗率を所定の目標値近傍に実現すると共に、副ド
ーバントガス配管を介して特定のガス導入口から反応容
器内の半導体単結晶基板の主面にドーバントガスを追加
供給して、半導体薄膜の抵抗率分布を調整することが可
能になるため、大口径の半導体単結晶基板の主面上に半
導体薄膜を形成する場合であっても、その半導体薄膜の
抵抗率の均一化が達成される。例えば、直径が３００ｍ
ｍ以上４００ｍｍ以下の大口径でかつドーパント濃度が
４×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以上３×１０18ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3 以下の低濃度の半導体単結晶基板の主面上に
形成する半導体薄膜の直径方向の抵抗率分布を±３％以
下にすることが可能になる。
【００２４】また、主ドーバントガス配管及び副ドーバ
ントガス配管を介するドーバントガスの供給条件を、半
導体薄膜の直径方向の抵抗率分布が例えば±３％以下に
均一化されるように調節した後は、半導体薄膜の目標と
する抵抗率が変更されて高くしたり低くしたりする必要
が生じた場合であっても、主ドーバントガス配管及び副
主ドーバントガス配管を介してそれぞれ供給されるドー
バントガスの比率を保持したまま、ドーバントガスを希
釈する水素ガスの供給量を制御することにより、抵抗率
分布の均一性を保持しつつ目標とする抵抗率の変更が実
現される。このため、半導体薄膜の目標とする抵抗率の
変更に容易にかつ迅速に対応することが可能になり、生
産性の向上が達成される。
【００２５】また、請求項８に係る気相成長装置は、上
記請求項７に係る気相成長装置において、複数のガス導
入口が、反応容器の幅方向の内側に配設された内側導入
口、反応容器の幅方向の外側に配設された外側導入口、
及びこれらの内側導入口と外側導入口との間に配設され
た中間導入口の３種類の導入口からなり、副ドーバント
ガス配管がドーバントガスを供給する特定のガス導入口
が、これら内側導入口、外側導入口、及び中間導入口の
うちの１又は２種類の導入口であることを特徴とする。
【００２６】このように請求項８に係る気相成長装置に
おいては、複数のガス導入口が内側導入口と外側導入口
と中間導入口の３種類のガス導入口からなり、副ドーバ
ントガス配管がドーバントガスを供給する特定のガス導
入口が、これら３種類の内側導入口、外側導入口、及び
中間導入口のうちの１又は２種類の導入口であることに
より、副ドーバントガス配管を介して、ドーバントガス
が内側導入口のみに供給されたり、外側導入口のみに供
給されたり、中間導入口のみに供給されたり、或いはま
た、内側導入口及び中間導入口に供給されたり、中間導
入口及び外側導入口に供給されたりすることが可能にな
る。
【００２７】即ち、主ドーバントガス配管を介してガス
導入口、即ち内側導入口、外側導入口、及び中間導入口
の３種類のガス導入口に供給されたドーバントガスを、
反応容器の幅方向に仮想され半導体単結晶基板の主面の
中心を通る中心軸上において、内側ガス導入口からは半
導体単結晶基板の主面の中心部近傍に、外側ガス導入口
からは半導体単結晶基板の外縁部近傍に、中間ガス導入
口からは半導体単結晶基板の主面の中心部と外縁部とに
挟まれた中間部にそれぞれ供給する一方において、半導
体単結晶基板の主面上に気相成長する半導体薄膜の抵抗
率が局所的に高くなる領域に対応する特定のガス導入
口、即ち内側導入口、外側導入口、及び中間導入口のう
ちの選択された１又は２種類の導入口に副ドーバントガ
ス配管を介してドーバントガスを追加供給することが可
能になる。
【００２８】こうして、主ドーバントガス配管を介して
３種類全てのガス導入口から半導体単結晶基板の主面に
全体的に供給されるドーバントガスと、副ドーバントガ
ス配管を介して３種類のうちの１又は２種類の特定のガ
ス導入口から反応容器内の半導体単結晶基板の主面に局
所的に供給されるドーバントガスとが合わさって、半導
体単結晶基板の主面上に形成される半導体薄膜の抵抗率
が均一化される。
【００２９】なお、ここでは、反応容器の幅方向に配設
された複数のガス導入口が内側導入口と外側導入口と中
間導入口の３種類のガス導入口からなる場合について述
べているが、半導体単結晶基板の大口径化の進展によっ
ては、３種類以上のガス導入口を設けることも可能であ
る。その場合、副ドーバントガス配管がドーバントガス
を供給する特定のガス導入口としては、これら３種類以
上のガス導入口から任意の１種類のガス導入口を選択し
たり、２種類以上のガス導入口を任意に組み合わせたり
すればよい。
【００３０】また、請求項９に係る気相成長装置は、上
記請求項７に係る気相成長装置において、主ドーバント
ガス配管及び副ドーバントガス配管のそれぞれに、ドー
バントガスの供給を制御するドーバントガス制御装置が
設置されていることを特徴とする。
【００３１】このように請求項９に係る気相成長装置に
おいては、主ドーバントガス配管及び副ドーバントガス
配管のそれぞれにドーバントガス制御装置が設置されて
いることにより、主ドーバントガス配管を介して複数の
ガス導入口の全てのガス導入口から半導体単結晶基板の
主面全体に供給されるドーバントガスと副ドーバントガ
ス配管を介して特定のガス導入口から半導体単結晶基板
の主面に局所的に追加供給されるドーバントガスとがそ
れぞれ別個に制御されるため、半導体薄膜の抵抗率分布
を高精度に調整することが可能になり、大口径の半導体
単結晶基板の主面上に半導体薄膜を形成する場合であっ
ても、その半導体薄膜の直径方向の抵抗率分布はより均
一なものとなる。
【００３２】なお、ここで、副ドーバントガス配管が２
種類のドーバントガス配管からなる場合には、それら２
種類のドーバントガス配管のそれぞれにドーバントガス
制御装置が設置されていることが望ましい。このことに
より、半導体薄膜の直径方向の抵抗率分布は更により均
一なものとなる。
【００３３】また、請求項１１に係る気相成長装置は、
上記請求項７〜１０のいずれかに係る気相成長装置がコ
ールドウォール式の気相成長装置であることが好適であ
る。この場合、反応容器の外壁面が冷媒によって強制的
に冷却されるため、反応容器の内壁面に気相成長の際に
発生する付着物の堆積が防止され、より良質の半導体薄
膜が形成される。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施
形態に係る半導体ウェーハの製造方法に使用する水平型
の枚葉式気相成長装置を模式的に示す横断面図である。
なお、本実施形態に係る半導体ウェーハの製造に使用す
る水平型の枚葉式気相成長装置を模式的に示す横断面図
は、上記図６と基本的に同様であるため、説明中に上記
図６を流用することとし、その図示は省略する。また、
上記図５及び図６に示す従来の水平型の枚葉式気相成長
装置の構成要素と同一の要素には同一の符号を付して、
その説明を省略又は簡略化する。
【００３５】図１及び上記図６に示されるように、本実
施形態に係る半導体ウェーハの製造方法に使用する水平
型の枚葉式気相成長装置においては、水平に設置された
透明な石英ガラス製の反応容器１０内の中央底部に、珪
素単結晶基板１２を水平に載置するサセプタ１４が設置
され、回転軸１６を介して回転装置（図示せず）に接続
されている。
【００３６】また、この反応容器１０の長手方向の一端
にはガス導入口１８が設けられ、その他端部には排気口
２０が設けられる。このため、ガス導入口１８から反応
容器１０内に導入され、排気口２０から外部に排出され
るガスの流れは、おおむね反応容器１０の長手方向に沿
ってサセプタ１４上に載置された珪素単結晶基板１２の
主面上方を通過するようになっている。
【００３７】また、この反応容器１０のガス導入口１８
は、反応容器１０の幅方向に配設された６つの導入口１
８ａ、１８ｂ、…、１８ｆから構成されている。そし
て、これら６つの導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆの
うち、内側導入口１８ａ、１８ｂ、外側導入口１８ｅ、
１８ｆ、及び中間導入口１８ｃ、１８ｄは、それぞれ反
応容器１０の長手方向に仮想されサセプタ１４上の珪素
単結晶基板１２の主面の中心を通る中心軸に対して対称
に配設されている。更に詳細にいえば、反応容器１０の
幅方向に仮想されサセプタ１４上の珪素単結晶基板１２
の主面の中心を通る中心軸上において、内側導入口１８
ａ、１８ｂは珪素単結晶基板１２の主面の中心部近傍を
向いており、外側導入口１８ｅ、１８ｆは珪素単結晶基
板１２の主面の外縁部近傍を向いており、中間導入口１
８ｃ、１８ｄは珪素単結晶基板１２の主面の中心部と外
縁部とに挟まれた中間部を向いている。
【００３８】また、これら６つの導入口１８ａ、１８
ｂ、…、１８ｆは、全て共通のガス配管２２ａに接続さ
れている。そして、この共通のガス配管２２ａは３つに
分岐し、それぞれガス流量制御器としてのＭＦＣ２４、
２６、２８ａを介して、キャリアガスとしてのＨ2 ガス
のガスソース（図示せず）、半導体原料ガスのガスソー
ス（図示せず）、及びドーパントガスのガスソース（図
示せず）にそれぞれ接続されている。このように６つの
導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆが共通のガス配管２
２ａ及びＭＦＣ２８ａを介してドーパントガスのガスソ
ースに接続されている構成により、共通のガス配管２２
ａは６つの導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆの全てに
ドーパントガスを供給する主ドーパントガス配管として
機能する。
【００３９】また、内側導入口１８ａ、１８ｂは、共に
第１の副ドーパントガス配管２２ｂに接続されている。
そして、この第１の副ドーパントガス配管２２ｂは、ド
ーパントガス流量制御器としてのＭＦＣ２８ｂを介して
ドーパントガスのガスソース（図示せず）に接続されて
いる。また、同様に、中間導入口１８ｃ、１８ｄは、共
に第２の副ドーパントガス配管２２ｃに接続されてい
る。そして、この第２の副ドーパントガス配管２２ｃ
は、ドーパントガス流量制御器としてのＭＦＣ２８ｃを
介してドーパントガスのガスソース（図示せず）に接続
されている。
【００４０】なお、ここで、半導体原料ガスとして、例
えばＳｉＣｌ4 （テトラクロロシラン）ガス、ＳｉＨ2
Ｃｌ2 （ジクロロシラン）ガス、ＳｉＨＣｌ3 （トリク
ロロシラン）ガス、又はＳｉＨ4 （モノシラン）ガスな
どの珪素系ガスが用いられ、ドーパントガスとして、例
えばＢ2 Ｈ6 （ジボラン）ガス又はＰＨ3 （フォスフィ
ン）ガスなどが用いられる。
【００４１】また、反応容器１０の外側には、サセプタ
１４上に水平に載置された珪素単結晶基板１２を加熱し
て珪素単結晶基板１２の主面を所定の温度にまで上昇さ
せる加熱源として例えば赤外線輻射ランプ３０が配置さ
れている。更に、この赤外線輻射ランプ３０と反応容器
１０の外壁を冷却するための冷却手段（図示せず）が設
置され、コールドウォール式の気相成長装置となってい
る。
【００４２】次に、図１及び上記図６に示される水平型
の枚葉式気相成長装置を用いて、ドーパント濃度が比較
的低く、直径が３００ｍｍ以上の大口径の珪素単結晶基
板１２の主面上に、抵抗率が均一でスリップ転位が実質
的にない珪素単結晶薄膜を形成する方法を説明する。
【００４３】先ず、反応容器１０内のサセプタ１４上
に、直径が３００ｍｍ以上４００ｍｍ以下の大口径をも
ち、かつドーパント濃度が４×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ
3 以上３×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以下の低濃度の珪
素単結晶基板１２を水平に載置する。なお、ここで、ド
ーパント濃度が４×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 より低濃
度であっても特に問題はないが、実際には殆ど使用され
ないため、実用的ではない。他方、ドーパント濃度が３
×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 より高濃度になると、オー
トドープ現象の影響により、珪素単結晶基板１２の主面
上に形成する珪素単結晶薄膜の周辺部における抵抗率の
低下を無視することができなくなり、その直径方向の抵
抗率分布を±３％以下にすることが困難になる。また、
珪素単結晶基板１２の導電型がｐ型の場合には、ドーパ
ント濃度が４×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 〜３×１０18
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 の範囲は、抵抗率に換算すると、
０．０３Ω・ｃｍ〜３００Ω・ｃｍの範囲に略相当す
る。
【００４４】続いて、Ｈ2 ガスのガスソースからＭＦＣ
２４、共通のガス配管２２ａ、及び６つの導入口１８
ａ、１８ｂ、…、１８ｆを介して反応容器１０内にＨ2
ガスを供給し、反応容器１０内の雰囲気を水素に置換す
る。また、回転装置により、回転軸１６を介して、珪素
単結晶基板１２を水平に載置した状態のままサセプタ１
４を図１及び上記図６中の矢印で示されるように時計回
りに回転させる。そして、赤外線輻射ランプ３０によ
り、サセプタ１４上の珪素単結晶基板１２に対して、所
定の温度サイクルに従った加熱を行い、その主面におけ
る温度を所定の設定温度にまで上昇させる。
【００４５】ここで、次の気相成長工程においてスリッ
プ転位が発生することを防止するために、赤外線輻射ラ
ンプ３０からの加熱出力分布を予め調整しておく。即
ち、コールドウォール式の気相成長装置においては、反
応容器１０の外壁面が冷媒によって強制的に冷却されて
いることから、その影響を受けて、壁面に近い珪素単結
晶基板１２の周辺部の熱が奪われ易くなっている。この
ため、珪素単結晶基板１２の周辺部をその中心部よりも
強く加熱して、周辺部と中心部との温度差が大きくなる
ことを抑制し、珪素単結晶基板１２の主面上に形成する
珪素単結晶薄膜にスリップ転位が発生しないような温度
分布に予め調整しておく。但し、この場合、珪素単結晶
基板１２の主面上に気相成長させる珪素単結晶薄膜の導
電型がｐ型の場合には、その珪素単結晶薄膜の周辺部の
抵抗率が中心部よりも低くなり、逆に、ｎ型の場合に
は、その珪素単結晶薄膜の周辺部の抵抗率が中心部より
も高くなる傾向が表れることに留意する必要がある。
【００４６】続いて、所定の温度サイクルに従い、その
気相成長工程において、半導体原料ガスのガスソースか
ら、ＭＦＣ２６、共通のガス配管２２ａ、及び６つの導
入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆを介して、反応容器１
０内に半導体原料ガスを供給すると共に、ドーパントガ
スのガスソースから、それぞれＭＦＣ２８ａ、２８ｂ、
２８ｃ、共通のガス配管２２ａ、第１の副ドーパントガ
ス配管２２ｂ、及び第２の副ドーパントガス配管２２
ｃ、並びに６つの導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆを
介して、反応容器１０内にドーパントガスを供給する。
【００４７】このとき、６つの導入口１８ａ、１８ｂ、
…、１８ｆからは、主ドーパントガス配管として機能す
る共通のガス配管２２ａを介して供給されたドーパント
ガスを反応容器１０内に供給する。また、内側導入口１
８ａ、１８ｂからは、第１の副ドーパントガス配管２２
ｂを介して供給されたドーパントガスを反応容器１０内
に追加供給する。更に、中間導入口１８ｃ、１８ｄから
は、第２の副ドーパントガス配管２２ｃを介して供給さ
れたドーパントガスを反応容器１０内に追加供給する。
【００４８】このようにして、珪素単結晶基板１２の主
面上に気相成長させる珪素単結晶薄膜の抵抗率の基本的
な基準値は、主ドーパントガス配管として機能する共通
のガス配管２２ａを介して６つの導入口１８ａ、１８
ｂ、…、１８ｆから供給されるドーパントガス濃度の調
整により主に略実現する。そして、第１の副ドーパント
ガス配管２２ｂ及び第２の副ドーパントガス配管２２ｃ
を介して特定のガス導入口としての内側導入口１８ａ、
１８ｂ及び中間導入口１８ｃ、１８ｄから追加供給され
るドーパントガス濃度のそれぞれの調整により、珪素単
結晶薄膜の抵抗率分布の均一化を略達成する。
【００４９】また、このとき、キャリアガスとしてのＨ
2 ガス及び半導体原料ガスの流量はそれぞれＭＦＣ２４
及びＭＦＣ２６により個別にかつ精密に制御される。ま
た、主ドーパントガス配管として機能する共通のガス配
管２２ａを介して供給されるドーパントガスの流量はＭ
ＦＣ２８ａにより精密に制御され、同様に、第１の副ド
ーパントガス配管２２ｂ及び第２の副ドーパントガス配
管２２ｃを介して追加供給されるドーパントガスの流量
はそれぞれＭＦＣ２８ｂ及びＭＦＣ２８ｃにより個別に
かつ精密に制御される。そして、ＭＦＣ２８ａ、２８
ｂ、２８ｃによりそれぞれ流量を精密に制御されたドー
パントガスは、その後混合されて、反応容器１０の幅方
向に配設された６つの導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８
ｆから殆ど幅方向に拡散することなく反応容器１０内に
導入される。
【００５０】図１に示される気相成長装置において、反
応容器１０内に導入されたプロセスガスは、回転軸１６
を中心に回転するサセプタ１４上に載置されている珪素
単結晶基板１２の主面上方を、その主面に対して略平行
かつ一方向に通過する。このとき、内側導入口１８ａ、
１８ｂ及び中間導入口１８ｃ、１８ｄからは、第１の副
ドーパントガス配管２２ｂ及び第２の副ドーパントガス
配管２２ｃを介して追加供給された分だけ、外側導入口
１８ｅ、１８ｆから供給するドーパントガスよりも高濃
度のドーパントガスを供給する。そして、その際に化学
反応を生じて、珪素単結晶基板１２の主面上に珪素単結
晶薄膜３２を気相成長させる。
【００５１】
【実施例】以下、図１及び上記図６に示される水平型の
枚葉式気相成長装置を用いて、珪素単結晶基板の主面上
に珪素単結晶薄膜を形成する際の具体的な条件及びその
条件に基づいて形成した珪素単結晶薄膜の抵抗率分布に
ついて、図２及び図３を用いて説明する。ここで、図２
は図１に示す気相成長装置を使用して半導体ウェーハを
製造する際の温度サイクルを示すグラフであり、図３は
図１の気相成長装置を使用して製造した半導体ウェーハ
の直径方向の抵抗率分布を示すグラフである。
【００５２】反応容器１０内のサセプタ１４上に載置す
る珪素単結晶基板１２としては、直径３００ｍｍ±０．
２ｍｍ、Ｂ（ボロン）がオートドープ現象の影響を考慮
する必要のない程度の比較的低濃度に添加されている抵
抗率１Ω・ｃｍ以上２０Ω・ｃｍ以下（ドーパント濃度
に換算すると、６×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以上２×
１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以下）のｐ型珪素単結晶基板
１２を用いる。そして、この珪素単結晶基板１２を反応
容器１０内のサセプタ１４上に水平に載置した後、６つ
の導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆからＨ2 ガスを反
応容器１０内に供給して、反応容器１０内をＨ2 雰囲気
にする。また、回転装置によって珪素単結晶基板１２を
水平に載置した状態のままサセプタ１４を例えば時計回
りに回転させる。
【００５３】続いて、加熱源としての赤外線輻射ランプ
３０に通電して、サセプタ１４上の珪素単結晶基板１２
を加熱し、図２の温度サイクルに示されるように、珪素
単結晶基板１２の主面における温度が１１３０℃になる
まで昇温する（昇温工程）。そして、そのままこの１１
３０℃に一定時間保持して、珪素単結晶基板１２の主面
上に形成された自然酸化膜を除去するための熱処理を行
う（熱処理工程）。なお、このとき、珪素単結晶基板１
２の主面上に形成する珪素単結晶薄膜にスリップ転位が
発生しないような加熱分布の条件を予め求めておき、そ
の条件に従って熱処理を行う。ちなみに、本実施例にお
いては、珪素単結晶基板１２の周辺部近傍に約６０％の
加熱出力を付与し、中心部近傍に約４０％の加熱出力を
付与する。
【００５４】続いて、珪素単結晶基板１２の主面におけ
る温度を１１３０℃から１１００℃にまで降温した後、
６つの導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆからキャリア
ガスとしてのＨ2 ガス、半導体原料ガス、及びドーパン
トガスからなるプロセスガスを反応容器１０内に供給す
る。このとき、キャリアガスとしてのＨ2 ガスは、ＭＦ
Ｃ２４ａ、２４ｂ、２４ｃにより個別にかつ精密に制御
し、合計７０リットル／分の流量で全ての導入口１８
ａ、１８ｂ、…、１８ｆから均等に反応容器１０内に供
給する。また、半導体原料ガスとしては例えば液体のＳ
ｉＨＣｌ3 を水素でバブリングして得られた混合ガスを
用い、この共通の半導体原料ガスソースから供給される
ガスをＭＦＣ２６ａ、２６ｂ、２６ｃにより個別にかつ
精密に制御し、合計２２リットル／分の流量で全ての導
入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆから均等に反応容器１
０内に供給する。
【００５５】更に、共通のドーパントガスソースとして
は例えば水素で希釈されたＢ2 Ｈ6ガスを用い、主ドー
パントガス配管として機能する共通のガス配管２２ａを
介して６つの導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆの全て
から、９０ｃｍ3 ／分の流量で反応容器１０内に供給す
る。同時に、第１の副ドーパントガス配管２２ｂを介し
て内側導入口１８ａ、１８ｂから、４ｃｍ3 ／分の流量
で反応容器１０内に供給すると共に、第２の副ドーパン
トガス配管２２ｃを介して中間導入口１８ｃ、１８ｄか
ら、４０ｃｍ3 ／分の流量で反応容器１０内に供給す
る。これら主ドーパントガス配管として機能する共通の
ガス配管２２ａ、並びに第１の副ドーパントガス配管２
２ｂ及び第２の副ドーパントガス配管２２ｃを介して供
給されるドーパントガスは、それぞれＭＦＣ２８ａ、２
８ｂ、２８ｃにより個別にかつ精密に制御されている。
【００５６】こうして反応容器１０内に供給されたプロ
セスガスにより化学反応を生じさせて、珪素単結晶基板
１２の主面上に、抵抗率１３Ω・ｃｍ、抵抗率分布±３
％以下を目標値として、ｐ型の珪素単結晶薄膜３２を４
μｍの厚さに気相成長させる（気相成長工程）。
【００５７】続いて、気相成長工程の終了後、反応容器
１０内をＨ2 ガスによって十分にパージする（パージ工
程）。そして、加熱源としての赤外線輻射ランプ３０の
通電を切って、珪素単結晶基板１２の主面上に珪素単結
晶薄膜３２が形成された半導体ウェーハを６５０℃にな
るまで冷却する（冷却工程）。その後、この半導体ウェ
ーハを反応容器１０内から取り出す。
【００５８】次に、このようにして珪素単結晶基板１２
の主面上に形成した珪素単結晶薄膜３２の抵抗率を測定
する。なお、この抵抗率の測定には、アメリカ合衆国マ
サチューセッツ州ウォバーンに所在するＱＣ Ｓｏｌｕ
ｔｉｏｎｓ社のＳＣＰ（Surface Charge Profier）装置
を使用した。このＳＣＰ装置は、その測定原理として、
以下に説明するＳＰＶ（Surface Photo Voltage ）法を
用いている。
【００５９】即ち、先ず、サンプルウェーハを約３００
℃において短時間に熱処理し、表面に形成されている自
然酸化膜の電荷量を一定にした後、サンプルウェーハ表
面にＧａＮ（窒化ガリウム）ＬＥＤ（Light Emitting D
iode）による波長４５０ｎｍの光を約４０Ｈｚで照射す
る。この光の進入深さ約０．４μｍにおいて光により励
起された少数キャリアがサンプルウェーハ表面で電位変
化を起こすため、この電位変化をＳＰＶ信号として検出
する。そして、このＳＰＶ信号が空乏層の幅と比例し、
この空乏層の幅が珪素中の不純物濃度と比例することか
ら、サンプルウェーハ表面から約１μｍの深さにおける
不純物濃度を検出し、更にその検出値を抵抗率に換算す
る。そして、このＳＣＰ装置を使用して、珪素単結晶基
板１２の主面上に形成した珪素単結晶薄膜３２の抵抗率
をその直径方向に１０ｍｍ間隔で測定したところ、図３
のグラフに示されるような結果を得た。
【００６０】
【比較例】次に、上記実施例との比較を行うため、従来
の水平型の枚葉式気相成長装置を用いて、珪素単結晶基
板の主面上に珪素単結晶薄膜を形成した珪素単結晶薄膜
の抵抗率分布について、図４を用いて説明する。ここ
で、図４は上記図５に示す従来の気相成長装置を使用し
て製造した半導体ウェーハの直径方向の抵抗率分布を示
すグラフである。この比較例においては、ドーパントガ
スとして水素で希釈されたＢ2 Ｈ6 ガスを用い、全ての
導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆのそれぞれから１６
０ｃｍ3／分の流量で均等に反応容器１０内に供給し、
温度１１３０℃において気相成長させる点を除けば、使
用する珪素単結晶基板１２の大きさや抵抗率、キャリア
ガスや半導体原料ガスの種類や流量、昇温工程から熱処
理工程を経て気相成長工程を行い、更にパージ工程、冷
却工程に至る温度サイクルの条件、珪素単結晶薄膜３２
の抵抗率の測定条件等、全て上記実施例の場合と同様と
する。このようにして、従来の気相成長装置を使用して
珪素単結晶基板１２の主面上に形成した珪素単結晶薄膜
３２の抵抗率をその直径方向に１０ｍｍ間隔で測定した
ところ、図４のグラフに示されるような結果を得た。
【００６１】次に、上記実施例の図３のグラフに示され
る結果と比較例の図４のグラフに示される結果とを比較
する。先ず、図３及び図４のグラフを直接に比較する
と、珪素単結晶薄膜３２の外縁部近傍において、上記実
施例では抵抗率の低下が見られないのに対し、比較例で
は抵抗率が低下していることが明らかである。これは、
比較例における珪素単結晶薄膜３２の外縁部近傍が中心
部近傍よりも強く加熱されたことにより、ｐ型ドーパン
トとして供給されるボロンの珪素単結晶薄膜３２中への
取り込み率が高くなり、抵抗率が低下するのに対して、
上記実施例においては、外縁部近傍における抵抗率の低
下に相当するだけのドーパントを第１の副ドーパントガ
ス配管２２ｂ及び第２の副ドーパントガス配管２２ｃを
介して中心部近傍に追加供給しているため、珪素単結晶
薄膜３２の外縁部近傍における抵抗率の低下が観察され
なかったのである。
【００６２】また、上記実施例と比較例とを数値的に比
較すると、次のようになる。即ち、上記実施例において
は、図３のグラフに示されるように、珪素単結晶薄膜３
２の全測定点の平均抵抗率は１２．９７Ω・ｃｍであ
り、目標値とした抵抗率１３Ω・ｃｍに極めて近い値が
得られている。また、この珪素単結晶薄膜３２の抵抗率
分布を、次式 （最大抵抗率−最小抵抗率）／（最大抵抗率＋最小抵抗率） （１） を用いて計算すると、珪素単結晶薄膜３２の最大抵抗率
が１３．３８Ω・ｃｍ、最小抵抗率が１２．６８Ω・ｃ
ｍとなることから、その抵抗率分布は±２．６９％とな
り、目標値とした抵抗率分布±３％以下を満足するもの
であった。ちなみに、珪素単結晶薄膜３２の抵抗率分布
を、上記式（１）の代わりに、次式 （最大抵抗率−最小抵抗率）／全測定点の平均抵抗率 （２） を用いて計算すると、５．４％となる。
【００６３】これに対して、比較例においては、図４の
グラフに示されるように、珪素単結晶薄膜３２の全測定
点の平均抵抗率は１１．６２Ω・ｃｍである。また、こ
の珪素単結晶薄膜３２の最大抵抗率が１２．０２Ω・ｃ
ｍ、最小抵抗率が１０．７７Ω・ｃｍとなることから、
その抵抗率分布は±５．４８％となり、±３％を超える
ものとなった。なお、上記式（２）を用いて計算した場
合には、その抵抗率分布は１０．８％となる。
【００６４】以上のように上記実施例と比較例との比較
から、直径３００ｍｍ±０．２ｍｍという大口径の半珪
素単結晶基板１２の主面上に珪素単結晶薄膜３２を気相
成長させる場合であっても、その珪素単結晶薄膜３２の
直径方向の抵抗率分布の均一性が従来よりも十分に改善
できることが確認された。
【００６５】なお、本発明者が上記実施例の条件以外に
も種々の条件を変化させて実験を繰り返した結果、珪素
単結晶薄膜３２の抵抗率分布は、反応容器１０に供給す
る半導体原料ガス及びドーパントガスの濃度や反応温度
によって多少の変動を生じることが明らかになった。し
かし、上記実施形態に係る半導体ウェーハの製造方法を
適用すれば、直径３００ｍｍの低濃度ドープの珪素単結
晶基板１２の主面上に珪素単結晶薄膜３２を気相成長さ
せる場合、その珪素単結晶薄膜３２の抵抗率分布を±３
％以下（式（１）による場合）或いは６％以下（式
（２）による場合）に抑制することは容易に可能であ
る。
【００６６】そして、珪素単結晶基板１２の直径が３０
０ｍｍ以上４００ｍｍ以下の場合であっても、同様に、
その珪素単結晶基板１２主面上に気相成長させる珪素単
結晶薄膜３２の抵抗率分布を±３％以下（式（１）によ
る場合）或いは６％以下（式（２）による場合）に抑制
することが可能である。更にいえば、直径が４００ｍｍ
を超える珪素単結晶基板１２の場合にも、この大きさの
珪素単結晶基板１２は現在の段階では十分に高品質にか
つ安定して作製することが困難ではあるが、その珪素単
結晶基板１２主面上に気相成長させる珪素単結晶薄膜３
２の直径方向の抵抗率分布の均一性を改善することは可
能である。
【００６７】また、上記実施例においては、珪素単結晶
基板１２主面上にｐ型の珪素単結晶薄膜３２を気相成長
させる場合について述べているため、珪素単結晶薄膜３
２の抵抗率が中央部近傍で相対的に高くなる傾向があ
り、そのため、第１の副ドーパントガス配管２２ｂ及び
第２の副ドーパントガス配管２２ｃを介して内側導入口
１８ａ、１８ｂ及び中間導入口１８ｃ、１８ｄから反応
容器１０内にドーパントガスが追加供給されるような構
成にしている。しかし、ｎ型の珪素単結晶薄膜３２を気
相成長させる場合には、珪素単結晶薄膜３２の抵抗率が
周辺部近傍で相対的に高くなる傾向があるため、副ドー
パントガス配管を介して外側導入口１８ｅ、１８ｆ又は
外側導入口１８ｅ、１８ｆ及び中間導入口１８ｃ、１８
ｄから反応容器１０内にドーパントガスが追加供給され
るような構成にすることが好ましい。
【００６８】更に、気相成長条件によっては、珪素単結
晶薄膜３２の抵抗率が局所的に高くなる場合もあるた
め、その場合には、その領域に対応する特定のガス導入
口、即ち内側導入口、外側導入口、及び中間導入口のう
ちの選択された１又は２種類の導入口に副ドーバントガ
ス配管を介してドーバントガスを追加供給する構成にす
ることが好ましい。
【００６９】また、上記実施例においては、第１の副ド
ーパントガス配管２２ｂ及び第２の副ドーパントガス配
管２２ｃを介して内側導入口１８ａ、１８ｂ及び中間導
入口１８ｃ、１８ｄから反応容器１０内にドーパントガ
スが追加供給しているが、ドーパントガスの代わりに、
Ｈ2 ガスを供給することも可能である。この場合、主ド
ーパントガス配管として機能する共通のガス配管２２ａ
を介して導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆの全てから
供給されているドーパントガスを局所的に希釈すること
が可能になる。従って、珪素単結晶薄膜３２の抵抗率が
局所的に低くなる領域に対応する特定のガス導入口に副
ドーバントガス配管を介してＨ2 ガスを追加供給するこ
とにより、上記実施例の場合と同様に、珪素単結晶薄膜
３２の抵抗率分布を均一化することができる。
【００７０】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明に係
る半導体ウェーハ及び気相成長装置によれば、次のよう
な効果を奏することができる。即ち、請求項１に係る半
導体ウェーハによれば、直径が３００ｍｍ以上４００ｍ
ｍ以下の大口径の半導体単結晶基板であり、かつドーパ
ント濃度が４×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以上３×１０
18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以下の低濃度の半導体単結晶基板
であっても、スリップ転位を実質的に発生させることな
く、その主面上に直径方向の抵抗率分布が±３％以下の
半導体薄膜が形成されていることにより、最近の半導体
ウェーハに要請される大口径化と抵抗率の均一化が共に
達成されるため、半導体チップの収量の増大と歩留りの
向上の実現に大いに寄与することができる。
【００７１】また、請求項７に係る気相成長装置によれ
ば、複数のガス導入口の全てのガス導入口にドーバント
ガスを供給する主ドーバントガス配管と特定のガス導入
口にドーバントガスを供給する副ドーバントガス配管と
が併設されていることにより、主ドーバントガス配管を
介して全てのガス導入口から反応容器内の半導体単結晶
基板の主面にドーバントガスを供給して、半導体単結晶
基板の主面上に気相成長させる半導体薄膜の全体的な抵
抗率を所定の目標値近傍に実現することができると共
に、副ドーバントガス配管を介して特定のガス導入口か
ら反応容器内の半導体単結晶基板の主面にドーバントガ
スを追加供給して、半導体薄膜の抵抗率分布を調整する
ことができるため、大口径の半導体単結晶基板の主面上
に半導体薄膜を形成する場合であっても、その半導体薄
膜の抵抗率の均一化を達成することができる。例えば、
直径が３００ｍｍ以上４００ｍｍ以下の大口径でかつド
ーパント濃度が４×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以上３×
１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以下の低濃度の半導体単結晶
基板の主面上に形成する半導体薄膜の直径方向の抵抗率
分布を±３％以下にすることが可能になる。
【００７２】また、主ドーバントガス配管及び副ドーバ
ントガス配管を介するドーバントガスの供給条件を、半
導体薄膜の直径方向の抵抗率分布が例えば±３％以下に
均一化されるように調節した後は、半導体薄膜の目標と
する抵抗率を変更する必要が生じた場合であっても、主
ドーバントガス配管及び副ドーバントガス配管を介して
それぞれ供給されるドーバントガスの比率を保持したま
ま、ドーバントガスを希釈する水素ガスの供給量を制御
することにより、抵抗率分布の均一性を保持しつつ目標
とする抵抗率の変更を実現することができるため、半導
体薄膜の目標とする抵抗率の変更に容易にかつ迅速に対
応することが可能になり、生産性の向上を達成すること
ができる。
【００７３】また、請求項８に係る気相成長装置によれ
ば、複数のガス導入口が内側導入口と外側導入口と中間
導入口の３種類のガス導入口からなり、副ドーバントガ
ス配管がドーバントガスを供給する特定のガス導入口
が、これら３種類のうちの１又は２種類の導入口である
ことにより、半導体単結晶基板の主面上に気相成長する
半導体薄膜の抵抗率が局所的に高くなる領域に対応する
特定のガス導入口、即ち内側導入口、外側導入口、及び
中間導入口のうちの選択された１又は２種類の導入口に
副ドーバントガス配管を介してドーバントガスを追加供
給することが可能になるため、半導体単結晶基板の主面
上に形成される半導体薄膜の抵抗率を均一化することが
できる。
【００７４】また、請求項９に係る気相成長装置によれ
ば、主ドーバントガス配管及び副ドーバントガス配管の
それぞれにドーバントガスの供給を制御するドーバント
ガス制御装置が設置されていることにより、主ドーバン
トガス配管を介して全てのガス導入口から半導体単結晶
基板の主面全体に供給されるドーバントガスと副ドーバ
ントガス配管を介して特定のガス導入口から半導体単結
晶基板の主面に局所的に追加供給されるドーバントガス
とがそれぞれ別個に制御されるため、半導体薄膜の抵抗
率分布を高精度に調整することが可能になり、大口径の
半導体単結晶基板の主面上に半導体薄膜を形成する場合
であっても、その半導体薄膜の直径方向の抵抗率分布を
より均一なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体ウェーハの製
造方法に使用する水平型の枚葉式気相成長装置を模式的
に示す横断面図である。
【図２】図１の気相成長装置を使用して半導体ウェーハ
を製造する際の温度サイクルを示すグラフである。
【図３】図１の気相成長装置を使用して製造した半導体
ウェーハの直径方向の抵抗率分布を示すグラフである。
【図４】従来の気相成長装置を使用して製造した半導体
ウェーハの直径方向の抵抗率分布を示すグラフである。
【図５】従来の半導体ウェーハの製造方法に使用する水
平型の枚葉式気相成長装置を模式的に示す横断面図であ
る。
【図６】従来の半導体ウェーハの製造方法に使用する水
平型の枚葉式気相成長装置を模式的に示す縦断面図であ
る。
【符号の説明】
１０……反応容器 １２……珪素単結晶基板 １４……サセプタ １６……回転軸 １８……ガス導入口 １８ａ、１８ｂ……内側導入口 １８ｃ、１８ｄ……中間導入口 １８ｅ、１８ｆ……外側導入口 ２０……排気口 ２２ａ……主ドーパントガス配管として機能する共通の
ガス配管 ２２ｂ……第１の副ドーパントガス配管 ２２ｃ……第２の副ドーパントガス配管 ２２……共通のガス配管 ２４……Ｈ2 ガス用のＭＦＣ ２６……半導体原料ガス用のＭＦＣ ２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８……ドーパントガス用の
ＭＦＣ ３０……赤外線輻射ランプ ３２……珪素単結晶薄膜

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 直径が３００ｍｍ以上４００ｍｍ以下
    で、ドーパント濃度が４×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以
    上３×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以下の半導体単結晶基
    板の主面上に、直径方向の抵抗率分布が±３％以下の半
    導体薄膜が形成されていることを特徴とする半導体ウェ
    ーハ。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体ウェーハにおい
    て、 前記半導体単結晶基板の導電型が、ｐ型であり、抵抗率
    が、０．０３Ω・ｃｍ以上３００Ω・ｃｍ以下であるこ
    とを特徴とする半導体ウェーハ。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の半導体ウェーハにおい
    て、 前記半導体単結晶基板の抵抗率が、１Ω・ｃｍ以上２０
    Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする半導体ウェーハ。
  4. 【請求項４】 請求項２又は３に記載の半導体ウェーハ
    において、 前記半導体単結晶基板に添加されているドーパントとし
    て、ボロンが使用されていることを特徴とする半導体ウ
    ェーハ。
  5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずかに記載の半導体
    ウェーハにおいて、 前記半導体単結晶基板の直径が、３００ｍｍであること
    を特徴とする半導体ウェーハ。
  6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずかに記載の半導体
    ウェーハにおいて、 前記半導体単結晶基板が、珪素単結晶基板であり、 前記半導体薄膜が、珪素単結晶薄膜であることを特徴と
    する半導体ウェーハ。
  7. 【請求項７】 反応容器と、前記反応容器の幅方向に配
    設された複数のガス導入口とを有し、前記反応容器内に
    おいて回転する半導体単結晶基板の主面に対して、前記
    複数のガス導入口から略平行かつ一方向に半導体原料ガ
    スを供給し、前記半導体単結晶基板の主面上に半導体薄
    膜を気相成長させる気相成長装置であって、 前記複数のガス導入口の全てのガス導入口にドーバント
    ガスを供給する主ドーバントガス配管と、 前記複数のガス導入口のうちの特定のガス導入口にドー
    バントガスを供給する副ドーバントガス配管と、 を有することを特徴とする気相成長装置。
  8. 【請求項８】 請求項７記載の気相成長装置において、 前記複数のガス導入口が、前記反応容器の幅方向の内側
    に配設された内側導入口、前記反応容器の幅方向の外側
    に配設された外側導入口、及び前記内側導入口と前記外
    側導入口との間に配設された中間導入口の３種類の導入
    口からなり、 前記副ドーバントガス配管がドーバントガスを供給する
    前記特定のガス導入口が、前記内側導入口、前記外側導
    入口、及び前記中間導入口のうちの１又は２種類の導入
    口であることを特徴とする気相成長装置。
  9. 【請求項９】 請求項７記載の気相成長装置において、 前記主ドーバントガス配管及び前記副ドーバントガス配
    管のそれぞれに、ドーバントガスの供給を制御するドー
    バントガス制御装置が設置されていることを特徴とする
    気相成長装置。
  10. 【請求項１０】 請求項９記載の気相成長装置におい
    て、 前記副ドーバントガス配管が、２種類のドーバントガス
    配管からなり、前記２種類のドーバントガス配管のそれ
    ぞれに、前記ドーバントガス制御装置が設置されている
    ことを特徴とする気相成長装置。
  11. 【請求項１１】 請求項７乃至１０のいずれかに記載の
    気相成長装置が、コールドウォール式の気相成長装置で
    あることを特徴とする気相成長装置。
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