JP2004339003A - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】COPに起因するLPDの発生を抑制する。
【解決手段】シリコンエピタキシャルウェーハWは、主表面11にCOPを有するシリコン単結晶基板1と、該シリコン単結晶基板1の主表面11に気相成長されたシリコンエピタキシャル層2とを備えている。主表面11は、[100]軸に対し(100)面から[011]方向または[0−1−1]方向に角度θだけ傾斜するとともに、[01−1]方向または[0−11]方向に角度φだけ傾斜している。これらオフアングル角度θ及びオフアングル角度φの少なくとも一方は、0°以上15′以下である。
【選択図】 図4
【解決手段】シリコンエピタキシャルウェーハWは、主表面11にCOPを有するシリコン単結晶基板1と、該シリコン単結晶基板1の主表面11に気相成長されたシリコンエピタキシャル層2とを備えている。主表面11は、[100]軸に対し(100)面から[011]方向または[0−1−1]方向に角度θだけ傾斜するとともに、[01−1]方向または[0−11]方向に角度φだけ傾斜している。これらオフアングル角度θ及びオフアングル角度φの少なくとも一方は、0°以上15′以下である。
【選択図】 図4
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層が形成されたシリコンエピタキシャルウェーハと、その製造方法とに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、シリコンエピタキシャルウェーハを製造するには、例えばCZ(Czochralski)法により引き上げられたシリコン単結晶インゴットに対して、面取り、スライス、ラッピング、エッチング、鏡面研磨などを施し、シリコン単結晶基板を準備する。そして、高温条件下でシリコン単結晶基板の主表面にシリコン原料を供給することにより、該主表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させる。
【0003】
このようなシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法において、シリコン単結晶インゴットをCZ法によって引き上げると、ボイドと呼ばれる微小な空隙がシリコン単結晶中に生じる場合がある。そして、ボイドがシリコン単結晶基板の主表面に表れると、図6に示すように、該主表面11に直径0.2μm程度の微小なピット、いわゆるCOP(Crystal Originated Particle)100が形成される。このようにCOP100が形成されたシリコン単結晶基板1の主表面11にシリコンエピタキシャル層2を気相成長させると、気相成長の条件によりシリコンエピタキシャル層2の表面に、図7(a)〜(c)に示すように、COP100に起因する直径数μm、深さ数nm程度のピット101が形成されることがある(例えば、特許文献1参照)。このピット101は、レーザーシリコン表面検査装置により、LPD(Light Point Defect)として検出される。以下、ピット101をLPD101として記載する。なお、図7(c)に示されるLPD101の幅と深さは、図7(b)の点線に沿って測定した値である。
【0004】
一方、シリコン単結晶基板の主表面に水分や重金属が付着した状態でシリコンエピタキシャル層が気相成長されると、シリコンエピタキシャルウェーハの主表面に直径10μm程度の大きさのピット、いわゆるティアドロップが発生する場合がある。このティアドロップの発生を抑制する技術として、主表面が(100)面から所定方向に所定角度だけオフアングルしたシリコン単結晶基板を用いてシリコンエピタキシャルウェーハを製造する技術がある(例えば、特許文献2参照)。ただし、特許文献2は、ティアドロップの発生の抑制については開示しているものの、COPに起因するLPDの発生の抑制については何ら開示していない。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−68420号公報
【特許文献2】
特開昭62−226891号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、シリコンエピタキシャル層の表面にCOPに起因したピットが発生すると、そのピットは結晶欠陥やパーティクルと同様にレーザーシリコン表面検査装置によりLPDとしてカウントされてしまう。
本発明の課題は、COPに起因するLPDの発生が抑制されたシリコンエピタキシャルウェーハと、COPに起因するLPDの発生を抑制することができるシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法とを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
主表面が[100]軸に対して(100)面から[011]方向及び[0−11]方向に23′傾斜し、かつ、COP100を有するシリコン単結晶基板1の主表面11に、シリコンエピタキシャル層2を気相成長させた場合のLPD101の発生位置を図8に示す。この図より、LPD101の発生位置はCOP100の位置と高い相関を示しており、シリコンエピタキシャル層2の表面にCOP100が転写されることによってLPD101が形成されることが分かる。
ところが、シリコン単結晶基板の主表面が[100]軸に対して(100)面から[011]方向及び[0−11]方向に傾斜する角度が15′以下の場合には、その主表面にCOPを有しているにも関わらず、COPに起因するLPDがシリコンエピタキシャル層の表面に形成され難い。
本発明者らが種々検討した結果、シリコン単結晶基板の主表面を(100)面から実質的に特定の方向にのみ一定の傾きをもつように調整することによって、シリコンエピタキシャル層の表面へのCOPの転写を防止することができ、その結果、LPDの発生を抑制できることを見出した。
【0008】
すなわち、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハは、
主表面にCOPを有するシリコン単結晶基板と、該シリコン単結晶基板の主表面に気相成長されたシリコンエピタキシャル層とを備え、
主表面は、[100]軸に対して(100)面から[011]方向または[0−1−1]方向に角度θだけ傾斜するとともに、[01−1]方向または[0−11]方向に角度φだけ傾斜し、かつ、
角度θ及び角度φの少なくとも一方が0°以上15′以下であることを特徴とする。
ここで、[0−1−1]方向、[01−1]方向、[0−11]方向とは、図1(a)〜(c)に示す方向のことである。
【0009】
本発明によれば、シリコン単結晶基板の主表面を[100]軸に対して(100)面から[011]方向または[0−1−1]方向に角度θだけオフアングルさせるとともに、[01−1]方向または[0−11]方向に角度φだけオフアングルさせ、かつ、
オフアングル角度θ及びオフアングル角度φの少なくとも一方が0°以上15′以下にしておくことにより、シリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させる際に、該主表面のCOPがシリコンエピタキシャル層の表面へ転写されることを防止することができる。従って、COPに起因するLPDの発生が抑制された状態とすることができる。
ここで、オフアングル角度θ,φの少なくとも一方を0°以上15′以下としたのは、シリコン単結晶基板の主表面にCOPを有し、かつ、(100)面に対するオフアングル角度θ及びオフアングル角度φの両方が15′よりも大きい場合、シリコンエピタキシャル層の表面にCOPが転写されやすくなり、COPに起因するLPDの発生が顕著になるためである。
【0010】
また、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハは、角度θ及び角度φが
0°≦θ≦5°、0°≦φ≦15′
または0°≦φ≦5°、0°≦θ≦15′
を満たすことが好ましく、更に
3′≦θ≦30′、0°≦φ≦15′
または3′≦φ≦30′、0°≦θ≦15′
を満たすことがより好ましい。この場合には、COPに起因するLPDの発生を確実に抑制することができる。
【0011】
本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法は、
シリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させる工程を有するシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法において、
主表面にCOPを有するシリコン単結晶基板を用いる場合、該主表面が[100]軸に対して(100)面から[011]方向または[0−1−1]方向に角度θだけ傾斜するとともに、[01−1]方向または[0−11]方向に角度φだけ傾斜し、かつ、
角度θ及び角度φの少なくとも一方が0°以上15′以下であるシリコン単結晶基板を用いることを特徴とする。
【0012】
本発明によれば、シリコン単結晶基板の主表面が[100]軸に対して(100)面から[011]方向または[0−1−1]方向に角度θだけ傾斜するとともに、[01−1]方向または[0−11]方向に角度φだけ傾斜し、かつ、
オフアングル角度θ及びオフアングル角度φの少なくとも一方が0°以上15′以下であるシリコン単結晶基板を用いることにより、該シリコン単結晶基板の主表面にCOPが形成されている場合、シリコンエピタキシャル層を気相成長させる際に、該主表面のCOPがシリコンエピタキシャル層の表面へ転写されることを防止することができる。従って、COPに起因するLPDの発生を抑制することができる。
【0013】
また、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法は、気相成長の際に、角度θ及び角度φが、
0°≦θ≦5°、0°≦φ≦15′
または0°≦φ≦5°、0°≦θ≦15′
を満たすシリコン単結晶基板を用いることが好ましく、更に
3′≦θ≦30′、0°≦φ≦15′
または3′≦φ≦30′、0°≦θ≦15′
を満たすシリコン単結晶基板を用いることがより好ましい。この場合には、COPに起因するLPDの発生を確実に抑制することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハの実施の形態について、図面を参照して説明する。
図2は、シリコンエピタキシャルウェーハWを示す縦断面図である。
この図に示すように、シリコンエピタキシャルウェーハWは、主表面11にシリコンエピタキシャル層2が気相成長されたシリコン単結晶基板1を備えている。
【0015】
シリコン単結晶基板1の主表面11には、COP100が形成されている。また、シリコン単結晶基板1の主表面11は、(100)面から実質的に特定の方向にのみ一定の傾き(オフアングル)をもつように調整されている。ここで、シリコン単結晶基板1の主表面11のオフアングルについて図3を参照して説明する。
【0016】
今、(100)面3内の一点をO点とする。また、(100)面3内に、O点を通る結晶軸[011]、[0−1−1]、[01−1]及び[0−11]をとる。更に、(100)面3上に直方体4を配置する。より詳細には、直方体4の一つの頂点をO点に置き、この頂点に集まる3辺を[011]、[01−1]及び[100]軸に一致させて直方体4を配置する。
【0017】
このとき、直方体4の側面5,6の対角線OA,OBが[100]軸となす傾斜角度(オフアングル角度)を角度θ、角度φとすると、直方体4の対角線OCを法線とするシリコン単結晶基板1は、その主表面11が[100]軸に対して(100)面から[011]方向に角度θだけ傾斜し、かつ[01−1]方向に角度φだけ傾斜したものとなる。これら角度θ及び角度φは、図4に示すように、少なくとも一方が0°以上15′以下となっている。そのため、図2に示すように、シリコンエピタキシャル層2の表面には、COP100が転写されることによるLPD101が発生していない。
【0018】
次に、本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハWの製造方法について説明する。
まず、CZ法によってシリコン単結晶インゴット(図示せず)を引き上げる。このとき、シリコン単結晶インゴットの内部にはボイドが発生する。
【0019】
次に、シリコン単結晶インゴットに対して、ブロック切断及び面取りを行う。続いて、シリコン単結晶インゴットをスライスする。より詳細には、生成されるべきシリコン単結晶基板1の主表面11が[100]軸に対して(100)面から[011]方向に角度θだけ傾斜するとともに、[01−1]方向に角度φだけ傾斜し、かつ、これら角度θ及び角度φの少なくとも一方が0°以上15′以下になるように、シリコン単結晶インゴットをスライスする。更に、ラッピング、エッチング、鏡面研磨及び洗浄などの表面処理を行い、シリコン単結晶基板1を準備する。このとき、シリコン単結晶基板1の主表面11にボイドが表れることにより、該主表面11にはCOP100が形成される。
【0020】
そして、シリコン単結晶基板1の主表面11にシリコンエピタキシャル層2を気相成長させる。すると、シリコン単結晶基板1の主表面11のCOP100はシリコンエピタキシャル層2の表面に転写されないので、COPに起因するLPD101の発生を抑制することができる。
【0021】
なお、上記の実施の形態においては、シリコン単結晶基板1の主表面11は、[100]軸に対して(100)面から[011]方向及び[01−1]方向に傾斜するものとして説明したが、[011]方向及び[0−11]方向に傾斜しても良いし、[0−1−1]方向及び[0−11]方向に傾斜しても良いし、[0−1−1]方向及び[01−1]方向に傾斜しても良い。
【0022】
【実施例】
以下に、実施例および比較例を挙げることにより、本発明をさらに具体的に説明する。
【0023】
<実施例1>
実施例1では、上記の角度θ及び角度φが
3′≦θ≦30′、0°≦φ≦15′
または3′≦φ≦30′、0°≦θ≦15′
を満たし、かつ、COPを有するシリコン単結晶基板の主表面に、シリコンエピタキシャル層を気相成長させた。なお、用いたシリコン単結晶基板の直径は200mmである。
【0024】
<比較例>
比較例では、上記の角度θ及び角度φが
15′<θ≦40′、15′<φ≦40′
を満たし、かつ、COPを有するシリコン単結晶基板の主表面に、シリコンエピタキシャル層を気相成長させた。なお、用いたシリコン単結晶基板の直径は200mmである。
【0025】
以上の実施例1及び比較例によって製造されたシリコンエピタキシャルウェーハの主表面、すなわちシリコンエピタキシャル層の表面で検出されたLPDの個数を図5に示す。
この図に示されるように、実施例では、1枚のシリコンエピタキシャルウェーハの主表面で検出されたLPDの個数が全て100個以下であり、LPDの個数が全て100個を越えている比較例と比べて少なかった。つまり、シリコン単結晶基板の主表面のCOPに起因するLPDの発生を抑制することができた。
【0026】
<実施例2>
主表面が[100]軸に対して(100)面から[011]方向に角度θ、[0−11]方向に角度φだけ傾斜した3枚のシリコン単結晶基板(No.1〜No.3)を用意した。これら3枚のシリコン単結晶基板の角度θ及び角度φの値を表1に示す。
【0027】
【表1】
【0028】
上記シリコン単結晶基板においてCOPを観察したところ、何れのシリコン単結晶基板にも1枚あたり1000個以上のCOPが発生していた。
これらシリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させてシリコンエピタキシャルウェーハを製造したところ、何れのシリコンエピタキシャルウェーハの主表面にも、COPに起因するLPDは全く発生しなかった。
【0029】
ここで、角度θと角度φとは等価であるので、上記の実施例1,2の結果から、角度θ及び角度φが
0°≦θ≦5°、0°≦φ≦15′
または0°≦φ≦5°、0°≦θ≦15′
より好ましくは、
3′≦θ≦30′、0°≦φ≦15′
または3′≦φ≦30′、0°≦θ≦15′
である場合に、シリコン単結晶基板の主表面のCOPに起因するLPDの発生が大幅に抑制されることが分かる。
【0030】
【発明の効果】
本発明によれば、シリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させる際に、該主表面のCOPがシリコンエピタキシャル層の表面へ転写されることを防止することができる。従って、COPに起因するLPDの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は[0−1−1]方向を示す図であり、(b)は[01−1]方向を示す図であり、(c)は[0−11]方向を示す図である。
【図2】本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハを示す縦断面図である。
【図3】シリコン単結晶基板の主表面の傾き(オフアングル)を説明するための図である。
【図4】シリコン単結晶基板の主表面の傾斜範囲を示す図である。
【図5】シリコン単結晶基板の主表面のオフアングル角度と、1枚のシリコンエピタキシャルウェーハの主表面で検出されるLPDの個数との関係を示す図である。
【図6】COPとLPDとの関係を示す縦断面図である。
【図7】LPDとして検出されるピットを示す図であり、(a)はLPDの平面図であり、(b)はLPDの斜視図であり、(c)はLPDの縦断面図である。
【図8】COPの位置とLPDの位置との相関を示す図である。
【符号の説明】
1 シリコン単結晶基板
2 シリコンエピタキシャル層
11 シリコン単結晶基板の主表面
100 COP
101 LPD
W シリコンエピタキシャルウェーハ
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層が形成されたシリコンエピタキシャルウェーハと、その製造方法とに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、シリコンエピタキシャルウェーハを製造するには、例えばCZ(Czochralski)法により引き上げられたシリコン単結晶インゴットに対して、面取り、スライス、ラッピング、エッチング、鏡面研磨などを施し、シリコン単結晶基板を準備する。そして、高温条件下でシリコン単結晶基板の主表面にシリコン原料を供給することにより、該主表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させる。
【0003】
このようなシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法において、シリコン単結晶インゴットをCZ法によって引き上げると、ボイドと呼ばれる微小な空隙がシリコン単結晶中に生じる場合がある。そして、ボイドがシリコン単結晶基板の主表面に表れると、図6に示すように、該主表面11に直径0.2μm程度の微小なピット、いわゆるCOP(Crystal Originated Particle)100が形成される。このようにCOP100が形成されたシリコン単結晶基板1の主表面11にシリコンエピタキシャル層2を気相成長させると、気相成長の条件によりシリコンエピタキシャル層2の表面に、図7(a)〜(c)に示すように、COP100に起因する直径数μm、深さ数nm程度のピット101が形成されることがある(例えば、特許文献1参照)。このピット101は、レーザーシリコン表面検査装置により、LPD(Light Point Defect)として検出される。以下、ピット101をLPD101として記載する。なお、図7(c)に示されるLPD101の幅と深さは、図7(b)の点線に沿って測定した値である。
【0004】
一方、シリコン単結晶基板の主表面に水分や重金属が付着した状態でシリコンエピタキシャル層が気相成長されると、シリコンエピタキシャルウェーハの主表面に直径10μm程度の大きさのピット、いわゆるティアドロップが発生する場合がある。このティアドロップの発生を抑制する技術として、主表面が(100)面から所定方向に所定角度だけオフアングルしたシリコン単結晶基板を用いてシリコンエピタキシャルウェーハを製造する技術がある(例えば、特許文献2参照)。ただし、特許文献2は、ティアドロップの発生の抑制については開示しているものの、COPに起因するLPDの発生の抑制については何ら開示していない。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−68420号公報
【特許文献2】
特開昭62−226891号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、シリコンエピタキシャル層の表面にCOPに起因したピットが発生すると、そのピットは結晶欠陥やパーティクルと同様にレーザーシリコン表面検査装置によりLPDとしてカウントされてしまう。
本発明の課題は、COPに起因するLPDの発生が抑制されたシリコンエピタキシャルウェーハと、COPに起因するLPDの発生を抑制することができるシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法とを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
主表面が[100]軸に対して(100)面から[011]方向及び[0−11]方向に23′傾斜し、かつ、COP100を有するシリコン単結晶基板1の主表面11に、シリコンエピタキシャル層2を気相成長させた場合のLPD101の発生位置を図8に示す。この図より、LPD101の発生位置はCOP100の位置と高い相関を示しており、シリコンエピタキシャル層2の表面にCOP100が転写されることによってLPD101が形成されることが分かる。
ところが、シリコン単結晶基板の主表面が[100]軸に対して(100)面から[011]方向及び[0−11]方向に傾斜する角度が15′以下の場合には、その主表面にCOPを有しているにも関わらず、COPに起因するLPDがシリコンエピタキシャル層の表面に形成され難い。
本発明者らが種々検討した結果、シリコン単結晶基板の主表面を(100)面から実質的に特定の方向にのみ一定の傾きをもつように調整することによって、シリコンエピタキシャル層の表面へのCOPの転写を防止することができ、その結果、LPDの発生を抑制できることを見出した。
【0008】
すなわち、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハは、
主表面にCOPを有するシリコン単結晶基板と、該シリコン単結晶基板の主表面に気相成長されたシリコンエピタキシャル層とを備え、
主表面は、[100]軸に対して(100)面から[011]方向または[0−1−1]方向に角度θだけ傾斜するとともに、[01−1]方向または[0−11]方向に角度φだけ傾斜し、かつ、
角度θ及び角度φの少なくとも一方が0°以上15′以下であることを特徴とする。
ここで、[0−1−1]方向、[01−1]方向、[0−11]方向とは、図1(a)〜(c)に示す方向のことである。
【0009】
本発明によれば、シリコン単結晶基板の主表面を[100]軸に対して(100)面から[011]方向または[0−1−1]方向に角度θだけオフアングルさせるとともに、[01−1]方向または[0−11]方向に角度φだけオフアングルさせ、かつ、
オフアングル角度θ及びオフアングル角度φの少なくとも一方が0°以上15′以下にしておくことにより、シリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させる際に、該主表面のCOPがシリコンエピタキシャル層の表面へ転写されることを防止することができる。従って、COPに起因するLPDの発生が抑制された状態とすることができる。
ここで、オフアングル角度θ,φの少なくとも一方を0°以上15′以下としたのは、シリコン単結晶基板の主表面にCOPを有し、かつ、(100)面に対するオフアングル角度θ及びオフアングル角度φの両方が15′よりも大きい場合、シリコンエピタキシャル層の表面にCOPが転写されやすくなり、COPに起因するLPDの発生が顕著になるためである。
【0010】
また、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハは、角度θ及び角度φが
0°≦θ≦5°、0°≦φ≦15′
または0°≦φ≦5°、0°≦θ≦15′
を満たすことが好ましく、更に
3′≦θ≦30′、0°≦φ≦15′
または3′≦φ≦30′、0°≦θ≦15′
を満たすことがより好ましい。この場合には、COPに起因するLPDの発生を確実に抑制することができる。
【0011】
本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法は、
シリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させる工程を有するシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法において、
主表面にCOPを有するシリコン単結晶基板を用いる場合、該主表面が[100]軸に対して(100)面から[011]方向または[0−1−1]方向に角度θだけ傾斜するとともに、[01−1]方向または[0−11]方向に角度φだけ傾斜し、かつ、
角度θ及び角度φの少なくとも一方が0°以上15′以下であるシリコン単結晶基板を用いることを特徴とする。
【0012】
本発明によれば、シリコン単結晶基板の主表面が[100]軸に対して(100)面から[011]方向または[0−1−1]方向に角度θだけ傾斜するとともに、[01−1]方向または[0−11]方向に角度φだけ傾斜し、かつ、
オフアングル角度θ及びオフアングル角度φの少なくとも一方が0°以上15′以下であるシリコン単結晶基板を用いることにより、該シリコン単結晶基板の主表面にCOPが形成されている場合、シリコンエピタキシャル層を気相成長させる際に、該主表面のCOPがシリコンエピタキシャル層の表面へ転写されることを防止することができる。従って、COPに起因するLPDの発生を抑制することができる。
【0013】
また、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法は、気相成長の際に、角度θ及び角度φが、
0°≦θ≦5°、0°≦φ≦15′
または0°≦φ≦5°、0°≦θ≦15′
を満たすシリコン単結晶基板を用いることが好ましく、更に
3′≦θ≦30′、0°≦φ≦15′
または3′≦φ≦30′、0°≦θ≦15′
を満たすシリコン単結晶基板を用いることがより好ましい。この場合には、COPに起因するLPDの発生を確実に抑制することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハの実施の形態について、図面を参照して説明する。
図2は、シリコンエピタキシャルウェーハWを示す縦断面図である。
この図に示すように、シリコンエピタキシャルウェーハWは、主表面11にシリコンエピタキシャル層2が気相成長されたシリコン単結晶基板1を備えている。
【0015】
シリコン単結晶基板1の主表面11には、COP100が形成されている。また、シリコン単結晶基板1の主表面11は、(100)面から実質的に特定の方向にのみ一定の傾き(オフアングル)をもつように調整されている。ここで、シリコン単結晶基板1の主表面11のオフアングルについて図3を参照して説明する。
【0016】
今、(100)面3内の一点をO点とする。また、(100)面3内に、O点を通る結晶軸[011]、[0−1−1]、[01−1]及び[0−11]をとる。更に、(100)面3上に直方体4を配置する。より詳細には、直方体4の一つの頂点をO点に置き、この頂点に集まる3辺を[011]、[01−1]及び[100]軸に一致させて直方体4を配置する。
【0017】
このとき、直方体4の側面5,6の対角線OA,OBが[100]軸となす傾斜角度(オフアングル角度)を角度θ、角度φとすると、直方体4の対角線OCを法線とするシリコン単結晶基板1は、その主表面11が[100]軸に対して(100)面から[011]方向に角度θだけ傾斜し、かつ[01−1]方向に角度φだけ傾斜したものとなる。これら角度θ及び角度φは、図4に示すように、少なくとも一方が0°以上15′以下となっている。そのため、図2に示すように、シリコンエピタキシャル層2の表面には、COP100が転写されることによるLPD101が発生していない。
【0018】
次に、本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハWの製造方法について説明する。
まず、CZ法によってシリコン単結晶インゴット(図示せず)を引き上げる。このとき、シリコン単結晶インゴットの内部にはボイドが発生する。
【0019】
次に、シリコン単結晶インゴットに対して、ブロック切断及び面取りを行う。続いて、シリコン単結晶インゴットをスライスする。より詳細には、生成されるべきシリコン単結晶基板1の主表面11が[100]軸に対して(100)面から[011]方向に角度θだけ傾斜するとともに、[01−1]方向に角度φだけ傾斜し、かつ、これら角度θ及び角度φの少なくとも一方が0°以上15′以下になるように、シリコン単結晶インゴットをスライスする。更に、ラッピング、エッチング、鏡面研磨及び洗浄などの表面処理を行い、シリコン単結晶基板1を準備する。このとき、シリコン単結晶基板1の主表面11にボイドが表れることにより、該主表面11にはCOP100が形成される。
【0020】
そして、シリコン単結晶基板1の主表面11にシリコンエピタキシャル層2を気相成長させる。すると、シリコン単結晶基板1の主表面11のCOP100はシリコンエピタキシャル層2の表面に転写されないので、COPに起因するLPD101の発生を抑制することができる。
【0021】
なお、上記の実施の形態においては、シリコン単結晶基板1の主表面11は、[100]軸に対して(100)面から[011]方向及び[01−1]方向に傾斜するものとして説明したが、[011]方向及び[0−11]方向に傾斜しても良いし、[0−1−1]方向及び[0−11]方向に傾斜しても良いし、[0−1−1]方向及び[01−1]方向に傾斜しても良い。
【0022】
【実施例】
以下に、実施例および比較例を挙げることにより、本発明をさらに具体的に説明する。
【0023】
<実施例1>
実施例1では、上記の角度θ及び角度φが
3′≦θ≦30′、0°≦φ≦15′
または3′≦φ≦30′、0°≦θ≦15′
を満たし、かつ、COPを有するシリコン単結晶基板の主表面に、シリコンエピタキシャル層を気相成長させた。なお、用いたシリコン単結晶基板の直径は200mmである。
【0024】
<比較例>
比較例では、上記の角度θ及び角度φが
15′<θ≦40′、15′<φ≦40′
を満たし、かつ、COPを有するシリコン単結晶基板の主表面に、シリコンエピタキシャル層を気相成長させた。なお、用いたシリコン単結晶基板の直径は200mmである。
【0025】
以上の実施例1及び比較例によって製造されたシリコンエピタキシャルウェーハの主表面、すなわちシリコンエピタキシャル層の表面で検出されたLPDの個数を図5に示す。
この図に示されるように、実施例では、1枚のシリコンエピタキシャルウェーハの主表面で検出されたLPDの個数が全て100個以下であり、LPDの個数が全て100個を越えている比較例と比べて少なかった。つまり、シリコン単結晶基板の主表面のCOPに起因するLPDの発生を抑制することができた。
【0026】
<実施例2>
主表面が[100]軸に対して(100)面から[011]方向に角度θ、[0−11]方向に角度φだけ傾斜した3枚のシリコン単結晶基板(No.1〜No.3)を用意した。これら3枚のシリコン単結晶基板の角度θ及び角度φの値を表1に示す。
【0027】
【表1】
【0028】
上記シリコン単結晶基板においてCOPを観察したところ、何れのシリコン単結晶基板にも1枚あたり1000個以上のCOPが発生していた。
これらシリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させてシリコンエピタキシャルウェーハを製造したところ、何れのシリコンエピタキシャルウェーハの主表面にも、COPに起因するLPDは全く発生しなかった。
【0029】
ここで、角度θと角度φとは等価であるので、上記の実施例1,2の結果から、角度θ及び角度φが
0°≦θ≦5°、0°≦φ≦15′
または0°≦φ≦5°、0°≦θ≦15′
より好ましくは、
3′≦θ≦30′、0°≦φ≦15′
または3′≦φ≦30′、0°≦θ≦15′
である場合に、シリコン単結晶基板の主表面のCOPに起因するLPDの発生が大幅に抑制されることが分かる。
【0030】
【発明の効果】
本発明によれば、シリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させる際に、該主表面のCOPがシリコンエピタキシャル層の表面へ転写されることを防止することができる。従って、COPに起因するLPDの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は[0−1−1]方向を示す図であり、(b)は[01−1]方向を示す図であり、(c)は[0−11]方向を示す図である。
【図2】本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハを示す縦断面図である。
【図3】シリコン単結晶基板の主表面の傾き(オフアングル)を説明するための図である。
【図4】シリコン単結晶基板の主表面の傾斜範囲を示す図である。
【図5】シリコン単結晶基板の主表面のオフアングル角度と、1枚のシリコンエピタキシャルウェーハの主表面で検出されるLPDの個数との関係を示す図である。
【図6】COPとLPDとの関係を示す縦断面図である。
【図7】LPDとして検出されるピットを示す図であり、(a)はLPDの平面図であり、(b)はLPDの斜視図であり、(c)はLPDの縦断面図である。
【図8】COPの位置とLPDの位置との相関を示す図である。
【符号の説明】
1 シリコン単結晶基板
2 シリコンエピタキシャル層
11 シリコン単結晶基板の主表面
100 COP
101 LPD
W シリコンエピタキシャルウェーハ
Claims (6)
- 主表面にCOPを有するシリコン単結晶基板と、該シリコン単結晶基板の主表面に気相成長されたシリコンエピタキシャル層とを備え、
前記主表面は、[100]軸に対して(100)面から[011]方向または[0−1−1]方向に角度θだけ傾斜するとともに、[01−1]方向または[0−11]方向に角度φだけ傾斜し、かつ、
前記角度θ及び前記角度φの少なくとも一方が0°以上15′以下であることを特徴とするシリコンエピタキシャルウェーハ。 - 前記角度θ及び前記角度φは、
0°≦θ≦5°、0°≦φ≦15′
または0°≦φ≦5°、0°≦θ≦15′
を満たすことを特徴とする請求項1記載のシリコンエピタキシャルウェーハ。 - 前記角度θ及び前記角度φは、
3′≦θ≦30′、0°≦φ≦15′
または3′≦φ≦30′、0°≦θ≦15′
を満たすことを特徴とする請求項2記載のシリコンエピタキシャルウェーハ。 - シリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させる工程を有するシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法において、
前記主表面にCOPを有するシリコン単結晶基板を用いる場合、該主表面が[100]軸に対して(100)面から[011]方向または[0−1−1]方向に角度θだけ傾斜するとともに、[01−1]方向または[0−11]方向に角度φだけ傾斜し、かつ、
前記角度θ及び前記角度φの少なくとも一方が0°以上15′以下であるシリコン単結晶基板を用いることを特徴とするシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。 - 前記シリコン単結晶基板として、前記角度θ及び前記角度φが、
0°≦θ≦5°、0°≦φ≦15′
または0°≦φ≦5°、0°≦θ≦15′
を満たすシリコン単結晶基板を用いることを特徴とする請求項4記載のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。 - 前記シリコン単結晶基板として、前記角度θ及び前記角度φが、
3′≦θ≦30′、0°≦φ≦15′
または3′≦φ≦30′、0°≦θ≦15′
を満たすシリコン単結晶基板を用いることを特徴とする請求項5記載のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。
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