JP2003209059A - エピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ並びにその製造方法 - Google Patents
エピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ並びにその製造方法Info
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Abstract
コン単結晶ウェーハであって、該ウェーハを基板に用い
てエピタキシャル成長されたミスフィット転位の発生し
ない低濃度のボロンドープシリコン単結晶エピタキシャ
ルウェーハを提供する。 【解決手段】 高濃度ボロンドープシリコン単結晶ウェ
ーハであって、該ウェーハ表面及びその近傍にゲルマニ
ウムがドープされたウェーハを、該ウェーハの表面に低
濃度ボロンドープのエピタキシャル層が形成されたエピ
タキシャルウェーハとすることにより解決できる。
Description
層とその基板の格子定数が著しく異なる場合、その界面
に発生するミスフィット転位を抑制したエピタキシャル
シリコン単結晶ウェーハとその製造方法に関する。
ゲートを基板に埋め込んだU溝構造となり、さらに微細
化による低オン抵抗化が進められている。パワーMOS
FETのオン抵抗はチャネル抵抗値とエピタキシャル層
の抵抗値と基板の抵抗値の和で表されるので、オン抵抗
を低下させるためには、個々の抵抗値を低下させればよ
いことになる。
が進められている。またエピタキシャル層の低抵抗化に
はエピタキシャル層を薄くするか、またはエピタキシャ
ル層を高濃度化すればよいが、その場合にはソースドレ
イン間の耐圧が劣化するという問題が生じる。さらに基
板の低抵抗化には基板を薄くするか、高濃度化にすれば
よいことになるが、基板を薄くすると、機械的強度が弱
くなってしまう。従って基板を高濃度化することがカギ
になる。しかし、エピタキシャル層の濃度を下げずに、
基板を高濃度化すると、格子定数の差が著しくなり、そ
の界面にミスフィット転位が発生するという問題が生じ
る。
けるミスフィット転位発生のエピタキシャル膜厚と基板
比抵抗の関係を示したものである( 超LSIプロセス制御
工学:津屋英樹:丸善、P.166,1995 )。基板の比抵抗
が2〜3mΩ・cmの場合、エピ膜厚が1μmでもミス
フィット転位が発生する。このときのエピタキシャル層
の比抵抗は0.5Ω・cmである。
Tはいっそうのオン抵抗を低下させるために、基板の比
抵抗が2〜3mΩ・cm、エピタキシャル層の膜厚が3
〜10μm、比抵抗0.5〜1Ω・cm程度のものが求
められている。
題点に鑑みてなされたもので、ミスフィット転位の発生
しない高濃度のボロンドープシリコン単結晶ウェーハと
低濃度のボロンドープエピタキシャル層からなるエピタ
キシャルシリコン単結晶ウェーハ、及び該エピタキシャ
ルシリコン単結晶ウェーハを高い生産性で製造し供給す
ることを主たる目的とする。
ドープしたエピタキシャル層とボロンを高濃度にドープ
したウェーハの界面に発生するミスフィット転位を定量
的に考察してみる。シリコン単結晶の (100) 面に平行
な格子定数は、ボロン濃度が5×1016atms/cm
3 程度の比較的低濃度の場合には5.431Åとほぼ一
定である。しかし、ボロンを5×1019atms/cm
3 (2mΩ・cmに相当)ドープした場合の格子定数は
5.429Åと小さくなる。これはボロンの共有結合半
径が0.98Åで、シリコンの共有結合半径1.17Å
よりも小さいからである。
ル層の格子定数をAeとすると、格子定数のミスマッチ
によって生じる歪εは(1)式で与えられる。 ε=│As-Ae│/As ・・・ (1) (1)式でボロン濃度が5×1016atms/cm3 程度
の比較的低濃度の場合の格子定数5.431Åと、ボロ
ンを5×1019atms/cm3ドープした場合の格子
定数5.429Åを計算すると、この場合は歪εは3.
7×10-4となる。
る場合、エピタキシャル膜厚が一定の値を超えると、ミ
スフィット転位が発生する。この値を臨界膜厚といい、
tcで表す。tcとεの間には理論的に(2)式の関係があ
る。( J.H.van der Merwe:J.Appl.Phys.,34,123(196
3).) lnε+ln2π/e(1−ν)+4π(1−ν)2 εtc/(1−2ν)As = 0 ・・・ (2) ポアソン比ν=0.3を用いて(2)式から臨界膜厚t
cを計算すると、0.65μmとなる。この値は図1で
示した通りである。つまり2mΩ・cmの基板に0.5
Ω・cmのエピタキシャル層を5μm成長させると、原
理的にミスフィット転位が発生することは避けられな
い。
ピタキシャルウェーハとその製造方法を提供するもので
ある。ボロンの共有結合半径はシリコンと比べて小さい
ので、本発明ではシリコンよりも共有結合半径が大き
く、かつ原子価がシリコンに等しい4価のゲルマニウム
をウェーハ表面及びその近傍に供給し、ボロンによって
生じる歪を補償するすることを特徴とする。なお、ゲル
マニウムの共有結合半径は1.22Åである。
り、もしゲルマニウムが100%シリコンにおき換わる
と、歪量は4%に達することが知られている。ボロンを
5×1019atms/cm3 ドープしたウェーハにボロ
ンを5×1016atms/cm 3 ドープしたエピタキシ
ャル層を成長するときに生じる歪3.7×10-4を補償
するためのゲルマニウム濃度を計算すると、5×1020
atms/cm3 となる。
抵抗、エピタキシャル膜厚が5μmの場合、補償するゲ
ルマニウム濃度は1×1020atms/cm3 である。
パワーMOSFETの基板比抵抗は2〜3mΩ・cm、
エピタキシャル膜厚はたかだか5μmかそれ以下である
から、基板の歪を補償するゲルマニウム濃度は1×10
20atms/cm3 以上5×1020atms/cm3 以
下であればよいことになる。
及びその近傍にゲルマニウムを数nm程度ドープするた
めの生産性の高い方法は、化学気相エピタキシャル成長
法とそれに続く押し込み拡散プロセスまたは化学気相エ
ピタキシャル成長法により拡散近似のエピタキシャル層
プロファイルを形成するのが最適である。なぜならこの
プロセス後に、低濃度のボロンをドープしたエピタキシ
ャル層を同じエピタキシャル成長装置で成長し、すべて
同一の装置で行うことができるからである。
が、本発明はそれらに限定されるものではない。
が1×1019atms/cm3 から5×1019atms
/cm3 のシリコン単結晶インゴットからウェーハ加工
し、直径200mmの (100) 鏡面ウェーハを用意し
た。
成長装置に該ウェーハを設置し、クリーニングのため1
100℃、水素雰囲気で熱処理した。次いで650℃、
60Torr(8kPa)の条件で、SiH4 及びGe
H4 反応ガスを供給し、SiGeエピタキシャル層20
nmを成長した。シリコン中のゲルマニウム濃度を制御
するためには、GeH4 ガスの濃度を変えてもよいし、
流量を変えてもよい。
用い、流量は50sccmとした。SiH4 の流量は2
0sccmとした。SiH4 の代わりにSiH2Cl2
を使ってもよいが、この場合の流量は100sccmと
すればよい。ここでsccmとは、0℃、1気圧の下で
の1分間の流量をccで表したもので、標準体積を指
す。
長するためには、400sec要した。該ウェーハを1
000℃の温度で5時間熱処理してゲルマニウムを基板
中に拡散させた。拡散後、エピタキシャル成長装置を常
圧にし、ボロン濃度が5×1016atms/cm3 のエ
ピタキシャル層を5μm成長させた。この場合はSiH
Cl3 を用い、成長時間は180sec要した。
量分析装置でゲルマニウムの分布を測定したところ、ゲ
ルマニウムがエピタキシャル層の界面からウェーハ内へ
15nm拡散したことが確認された。さらにX線トポグ
ラフ装置を用いてミスフィット転位の発生状態を調べた
ところ、ミスフィット転位は発生していないことが分か
った。
成したボロン濃度が1×1019atms/cm3 から5
×1019atms/cm3 のシリコン単結晶インゴット
からウェーハ加工し、直径200mmの (100) 鏡面ウ
ェーハを用意した。
成長装置に該ウェーハを設置し、クリーニングのため1
100℃、水素雰囲気で熱処理した。次いで650℃、
60Torr(8kPa)の条件で、SiH4 及びGe
H4 反応ガスとドーピングガスであるB2H6 を供給
し、ウェーハと同じ濃度のボロンがドープされたSiG
eエピタキシャル層10nmを成長した。
の条件で、SiH4 及びGeH4 反応ガスを流しSiG
eエピタキシャル層10nmを成長した。シリコン中の
ゲルマニウム濃度を制御するためには、GeH4 ガスの
濃度を変えてもよいし、流量を変えてもよい。
用い、流量は50sccmとした。SiH4 の流量は2
0sccmとした。SiH4 の代わりにSiH2Cl2
を使ってもよいが、この場合の流量は100sccmと
すればよい。トータル20nmのSiGeエピタキシャ
ル層を成長するためには、400sec要した。
×1016atms/cm3 のエピタキシャル層を5μm
成長させた。この場合はSiHCl3 を用い、成長時間
は180sec要した。
量分析装置でゲルマニウムの分布を測定したところ、ゲ
ルマニウムがボロン濃度が5×1016atms/cm3
のエピタキシャル層の界面から20nmの深さまで存在
することが確認された。さらにX線トポグラフ装置を用
いてミスフィット転位の発生状態を調べたところ、ミス
フィット転位は発生していないことが分かった。
度ボロンドープシリコンウェーハの表面及びその近傍に
ゲルマニウムをドープ(添加)することにより、ウェー
ハとエピタキシャル層界面に発生するミスフィット転位
を抑制し、高品質のボロン低濃度のエピタキシャルウェ
ーハを提供し、かつ高い生産性で作製することができ
る。
発生のエピタキシャル膜厚とウェーハ比抵抗の関係を示
す図
ェーハの模式図
Claims (9)
- 【請求項1】 ボロンがドープされたシリコン単結晶ウ
ェーハの表面近傍にゲルマニウムをドープしていること
を特徴とするエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ。 - 【請求項2】 請求項1記載のシリコン単結晶ウェーハ
のボロン濃度が7×1018atms/cm3 以上である
ことを特徴とするエピタキシャルシリコン単結晶ウェー
ハ。 - 【請求項3】 請求項1記載のシリコン単結晶ウェーハ
の表面近傍にドープされたゲルマニウムは表面から20
nm以内の深さに亘ってドープしていることを特徴とす
るエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ。 - 【請求項4】 請求項1ないし請求項3記載のボロンド
ープシリコン単結晶ウェーハの表面近傍にドープされた
ゲルマニウム濃度が1×1020atms/cm3 以上5
×1020atms/cm3 以下であることを特徴とする
エピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ。 - 【請求項5】 請求項1ないし請求項4記載のエピタキ
シャル層の膜厚は2μm以上20μm以下であることを
特徴とするエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ。 - 【請求項6】 請求項1ないし請求項5記載のエピタキ
シャル層のボロン濃度は5×1016atms/cm3 以
下であることを特徴とするエピタキシャルシリコン単結
晶ウェーハ。 - 【請求項7】 請求項1ないし請求項6記載のボロンド
ープシリコン単結晶ウェーハの表面にゲルマニウムをド
ープする方法は、化学気相エピタキシャル法を用いるこ
とを特徴とするエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ
の製造方法。 - 【請求項8】 請求項7記載のエピタキシャルシリコン
単結晶ウェーハの製造方法は、シリコン単結晶ウェーハ
を同一エピタキシャル成長装置内で熱処理を続けて行
い、拡散によりゲルマニウムを表面から20nm以内に
分布させることを特徴とするエピタキシャルシリコン単
結晶ウェーハの製造方法。 - 【請求項9】 請求項7記載のエピタキシャルシリコン
単結晶ウェーハの製造方法は、常圧下で化学気相エピタ
キシャル成長を行うことを特徴とするエピタキシャルシ
リコン単結晶ウェーハの製造方法。
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JP2005223092A (ja) * | 2004-02-04 | 2005-08-18 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp | エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法及びその方法で製造されたシリコンウェーハ |
JP2007123469A (ja) * | 2005-10-27 | 2007-05-17 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 半導体装置とその製造方法 |
KR100751960B1 (ko) | 2004-08-12 | 2007-08-24 | 실트로닉 아게 | 실리콘으로부터의 도핑된 반도체 웨이퍼 및 그 제조 방법 |
JP2010177355A (ja) * | 2009-01-28 | 2010-08-12 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンエピタキシャルウェーハ及びシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法並びにエピタキシャル成長用シリコン単結晶基板 |
JP2011187651A (ja) * | 2010-03-08 | 2011-09-22 | Sumco Corp | エピタキシャルウェーハ製造方法 |
KR101082709B1 (ko) * | 2008-06-05 | 2011-11-15 | 가부시키가이샤 섬코 | 실리콘 에피택셜 웨이퍼 및 그 제조 방법 |
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Cited By (9)
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---|---|---|---|---|
US6905771B2 (en) * | 2002-11-11 | 2005-06-14 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corporation | Silicon wafer |
JP2005223092A (ja) * | 2004-02-04 | 2005-08-18 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp | エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法及びその方法で製造されたシリコンウェーハ |
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JP2007123469A (ja) * | 2005-10-27 | 2007-05-17 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 半導体装置とその製造方法 |
KR101082709B1 (ko) * | 2008-06-05 | 2011-11-15 | 가부시키가이샤 섬코 | 실리콘 에피택셜 웨이퍼 및 그 제조 방법 |
JP2010177355A (ja) * | 2009-01-28 | 2010-08-12 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンエピタキシャルウェーハ及びシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法並びにエピタキシャル成長用シリコン単結晶基板 |
JP2011187651A (ja) * | 2010-03-08 | 2011-09-22 | Sumco Corp | エピタキシャルウェーハ製造方法 |
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