JP2009111292A - エピタキシャルウェーハの製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エピタキシャル層のエピタキシャル成長を中断した部分の抵抗率の上昇を抑制できるエピタキシャルウェーハの製造方法を提供すること。
【解決手段】 エピ成長炉内で複数回に分けてエピタキシャル成長を行なうことにより、ウェーハ上にエピタキシャル層を成長させるエピタキシャルウェーハの製造方法において、前記エピタキシャル成長を中断して再開する前に、前記エピ成長炉内にドーパントガスを流入させるエピタキシャルウェーハの製造方法とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ウェーハ上にエピタキシャル成長によりエピタキシャル層を形成するエピタキシャルウェーハの製造方法および製造装置に関し、特にエピ成長炉内で複数回に分けてエピタキシャル成長を行なうことにより、ウェーハ上にエピタキシャル層を成長させるエピタキシャルウェーハの製造方法および製造装置に関する。

エピタキシャル成長装置の一種として、エピ成長炉内に、切頭多角錐型に形成されたウェーハ保持体（サセプタ）を備えた多角錐装置がある。このような装置では、ウェーハの搭載されたサセプタを回転させながら、エピ成長炉内に取り付けられた複数のガス噴射ノズルからサセプタの側面に沿ってシリコンソースガスを流すことで、ウェーハの上面に薄膜が形成されるようになっている。
また、エピタキシャル成長装置の一種として枚葉式装置が知られている。この装置は、エピ成長炉内のサセプタ上にウェーハを載せて回転させながら、エピ成長炉内水平方向にシリコンソースガスを流通させることにより、ウェーハの上面にエピタキシャル層を形成するものである。
このようなエピタキシャル成長装置のエピ成長炉には、エピタキシャル成長を行なっている間、所望の抵抗率と成長速度を実現すべく設定された流量にて、ドーパントガスとシリコンソースガスが水素ガスなどのキャリアガスとともに流入される。また、エピタキシャル成長装置のエピ成長炉には、エピタキシャル成長を行っている間以外は、キャリアガスのみが流入されている。

また、エピタキシャル層が形成されたウェーハとして、エピタキシャル層の厚みを５０〜１５０μｍ程度と厚くしたものがある。このような厚いエピタキシャル層は、例えば、埋め込み拡散層付エピタキシャルウェーハや、パワーデバイスに用いるエピタキシャルウェーハなどを製造する場合に設けられる。

例えば、５０μｍを超える厚いエピタキシャル層をウェーハ上に形成する場合、サセプタとウェーハ外周面との間にブリッジと呼ばれる両者に跨がった析出物が発生しやすい。ウェーハとサセプタの間にブリッジが形成されると、ウェーハとサセプタとの収縮量及び収縮速度の相違により、エピタキシャル成長後の降温工程でウェーハのクラックや割れなどが発生する。また、ブリッジが残ったまま降温が終了したとしても、サセプタからウェーハを取り出すときにウェーハのクラックや割れなどが発生する危険性がある。

ブリッジに起因する問題を解決するために、エピタキシャル成長プロセスで一旦発生したブリッジを降温プロセスまでに除去する技術（例えば、特許文献１参照）や、エピタキシャル成長速度を限定することでブリッジなどの発生を抑える技術（例えば、特許文献２参照）がある。しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の技術では、ブリッジに起因するウェーハのクラックや割れを十分に防止できない場合があった。

また、ブリッジに起因する問題を解決するために、エピタキシャル成長を複数回に分け、途中でエピタキシャル成長によって形成されたブリッジを除去することにより、ブリッジをクラックや割れなどを引き起こすまで成長させない方法がある。

また、エピタキシャル層の厚みが５０μｍを超えない場合でも、エピタキシャル成長を複数回に分けて行う場合として、例えば、減圧エピタキシャル成長または高温（１２００℃以上）の常圧エピタキシャル成長を行う場合などがある。減圧エピタキシャル成長や高温でのエピタキシャル成長は、例えば、面方位＜１００＞の埋め込み拡散層付エピタキシャルウェーハを製造する場合にエピタキシャル層表面のパターンが崩れることを防ぐために行なわれる。減圧エピタキシャル成長や高温でのエピタキシャル成長を行う場合、エピ成長炉内が汚れやすいため、５０μｍを超えない場合でも、エピタキシャル成長を複数回に分けて行う必要がある。具体的には、３０μｍを超えるエピタキシャル層を成長させる場合、エピタキシャル成長を複数回に分け、途中でエピ成長炉内からウェーハを取り出して炉内クリーニングレシピを運転し、エピ成長炉内の汚れを除去している。
特開２００４−３２７８００号公報 特開２０００−１２８６９４号公報

ところで、エピタキシャル成長を複数回に分けて行う場合、エピタキシャル成長を中断している間、エピタキシャル成長装置のエピ成長炉には、水素ガスなどのキャリアガスのみが流入している。このため、エピタキシャル成長を中断して再開する前に、前回のエピタキシャル成長時に形成されたエピタキシャル層からドーパントがエピ成長炉内に外方拡散してしまう。その結果、得られた厚いエピタキシャル層のエピタキシャル成長を中断した部分の抵抗率が所望の抵抗率よりも高くなってしまうという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、エピ成長炉内で複数回に分けてエピタキシャル成長を行なうことにより、ウェーハ上にエピタキシャル層を成長させるエピタキシャルウェーハの製造方法において、エピタキシャル層のエピタキシャル成長を中断した部分の抵抗率の上昇を抑制できるエピタキシャルウェーハの製造方法を提供することを目的とする。
また、エピタキシャル層のエピタキシャル成長を中断した部分の抵抗率の上昇が抑制されたエピタキシャル層を形成することができるエピタキシャルウェーハの製造装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、エピ成長炉内で複数回に分けてエピタキシャル成長を行なうことにより、ウェーハ上にエピタキシャル層を成長させるエピタキシャルウェーハの製造方法において、前記エピタキシャル成長を中断して再開する前に、前記エピ成長炉内にドーパントガスを流入させることを特徴とする。
上述したエピタキシャルウェーハの製造方法においては、エピタキシャル成長を中断して再開するまでの間に、エピタキシャルウェーハを前記エピ成長炉内から一旦取り出すことができる。
また、上述したエピタキシャルウェーハの製造方法においては、１２００℃以上の温度でエピタキシャル成長させることができる。
また、上述したエピタキシャルウェーハの製造方法では、前記エピタキシャル成長を中断して再開する前に、前記エピ成長炉内に流入させるドーパントガスの流量を、前記エピタキシャル成長を中断する前と同じとすることができる。
また、上記エピタキシャルウェーハの製造方法では、前記エピタキシャル成長を中断して再開する前に、前記エピ成長炉内に流入させるドーパントガスの流量を、前回のエピタキシャル成長時に形成されたエピタキシャル層から前記エピ成長炉内に外方拡散する分のドーパントに相当する量とすることができる。
また、上述したエピタキシャルウェーハの製造方法では、前記ウェーハがシリコンウェーハであるものとすることができる。

上記課題を解決するために、本発明のエピタキシャルウェーハの製造装置は、エピタキシャル成長を行なうエピ成長炉を備えたエピタキシャルウェーハの製造装置において、前記エピ成長炉内で複数回に分けてウェーハ上にエピタキシャル成長を行なうことによりエピタキシャル層を成長させる場合、前記エピタキシャル成長を中断して再開する前に、前記エピ成長炉内にドーパントガスが流入されることを特徴とする。

本発明者は、鋭意研究を行なうことにより、前記エピタキシャル成長を中断して再開する前に、前回のエピタキシャル成長時に形成されたエピタキシャル層からエピ成長炉内に外方拡散した分のドーパントに相当するドーパントガスを、エピ成長炉内に流入して補完することで、エピタキシャル層のエピタキシャル成長を中断した部分の抵抗率の上昇を抑制できることを見出した。エピタキシャル成長を中断して再開する前に流入したドーパントガスは、前回のエピタキシャル成長時に形成されたエピタキシャル層の表面に取り込まれ、エピタキシャル成長を再開した後に熱拡散する。このため、得られたエピタキシャル層に拡散しているドーパント量が均一となり、抵抗率が一定であるエピタキシャル層を形成することができる。ここで、エピタキシャル層のエピタキシャル成長を中断した部分とは、例えば、膜厚が１０〜３０μｍ程度の部分を意味し、このような以上の膜厚を有するエピタキシャル層において厚さ方向に抵抗率を均一にすることが可能となる。

本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法によれば、前記エピタキシャル成長を中断して再開する前に、前記エピ成長炉内にドーパントガスを流入させるので、２回目以降のエピタキシャル成長を行う前に、前回のエピタキシャル成長時に形成されたエピタキシャル層に、エピタキシャル成長を中断して外方拡散したドーパンドを補うことができ、エピタキシャル層のエピタキシャル成長を中断した部分の抵抗率の上昇を抑制できる。
また、エピタキシャル成長を中断して再開するまでの間に、エピタキシャルウェーハを前記エピ成長炉内から一旦取り出すことで、炉内クリーニングレシピを運転してエピ成長炉内の汚れを除去したり、エピタキシャル成長によって形成されたブリッジを除去することができる。結果的に、均一な抵抗率を有し、かつ、従来一回のエピタキシャル層形成工程では成膜できなかった厚みを有するエピタキシャル層が形成されたウェーハを得ることができる。

また、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法において、１２００℃以上の温度でエピタキシャル成長させることで、埋め込み拡散層付エピタキシャルウェーハを製造する場合など、エピタキシャル層表面のパターンが崩れることを防ぎつつ、エピタキシャル層のエピタキシャル成長を中断した部分の抵抗率の上昇が抑制されたエピタキシャルウェーハを製造することができる。

また、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法では、前記エピタキシャル成長を中断して再開する前に、前記エピ成長炉内に流入させるドーパントガスの流量を、前記エピタキシャル成長を中断する前と同じとすることで、エピタキシャル層のエピタキシャル成長を中断した部分の抵抗率の上昇を効果的に抑制できる。
また、上記エピタキシャルウェーハの製造方法では、前記エピタキシャル成長を中断して再開する前に、前記エピ成長炉内に流入させるドーパントガスの流量を、前回のエピタキシャル成長時に形成されたエピタキシャル層から前記エピ成長炉内に外方拡散する分のドーパントに相当する量とすることができ、エピタキシャル層の抵抗率を一定にすることができる。

本発明によれば、所望のエピタキシャル層を１度のエピタキシャル成長で得ることが難しく、エピ成長炉内で複数回に分けてエピタキシャル成長を行なう場合に、エピタキシャル成長を中断した部分の抵抗率の上昇が抑制されたエピタキシャル層を備えた高品質なエピタキシャルウェーハを製造できる。

以下、図面を参照して本発明について詳細に説明する。
「第１実施形態」
図７は、本発明のエピタキシャルウェーハの製造装置の一例である多角錐エピタキシャル成長装置を説明するための構成図である。図７に示すエピタキシャル成長装置は、いわゆるシリンダ型の気相成長装置であり、密閉空間となる石英製で鐘型のエピ成長炉１１０を備え、エピ成長炉１１０内には、上面に開閉自在に設けられた蓋体とともに上昇および下降するサセプタ１１１がハンガー１２を介して吊り下げられている。

サセプタ１１１は、ウェーハＷを搭載する複数（ここでは６つ）の平面部１１１ａと、互いに隣接する平面部１１１ａ間の角部１１１ｂとで外周面が構成され、多角形状（ここでは正六角形）の頂面１１１ｃおよび底面１１１ｄを有する切頭多角錐型に形成されている。サセプタ１１１は、エピ成長炉１１０内で回転するようになっている。エピ成長炉１１０の周囲には、赤外線複写加熱源からなるヒータ１２２が設けられている。ヒータ１２２は、サセプタ１１１の側面に搭載されたウェーハＷを所定の反応温度に昇温させるようになっている。

また、エピ成長炉１１０の上部には、ガス供給手段１２４からのガスをエピ成長炉１１０内に導くために、ガス噴射ノズル１２３を有するガスの供給部が複数（ここでは２つ）設けられている。また、エピ成長炉１１０の下部には、エピ成長炉１１０内のガスを下方から外部に排出するように、排気部１２５が設けられている。

次に、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法の一例として、図７に示すエピタキシャル成長装置を用いて、エピ成長炉内で２回のエピタキシャル成長を行なうことにより、ウェーハ上にエピタキシャル層を成長させる場合の製造方法について説明する。

まず、エピタキシャル層を成長させるウェーハＷを用意する。ウェーハＷとしては、シリコンウェーハ，ガリウム・砒素ウェーハなどを用いることができる。また、張り合わせ誘電体分離ウェーハなどの誘電体分離ウェーハ用のウェーハを用いても良い。

次に、エピ成長炉１１０内のサセプタ１１１にウェーハＷを保持させて、ヒータ１２２によって８５０℃程度の低温アニールを行いエピ成長炉１１０内の水分を除去する。この低温アニール中の供給ガスは、Ａｒガスとすることができる。
その後、サセプタ１１１を回転させながら、ヒータ１２２によってエピ成長炉１１０内を１０００〜１２５０℃のエピタキシャル成長温度まで昇温し、ドーパントガスとシリコンソースガスとをキャリアガスとともに、所望の抵抗率と成長速度を実現すべく設定された流量にてエピ成長炉１１０内に流入し、エピタキシャル成長（第１のエピタキシャル成長）を行う。

このとき用いるドーパントガスとしては、ｐ型ではボロン等、ｎ型ではＡｓ等を含むガスを挙げることができる。
シリコンソースガスとしては、ＳｉＨ_４，ＳｉＨ_２Ｃｌ_２，ＳｉＨＣｌ_３，ＳｉＣｌ_４を用いることができる。
キャリアガスとしては、Ｈ_２ガス、Ａｒガス等を用いることができる。
また、１２００℃以上の温度でエピタキシャル成長させることで、埋め込み拡散層付エピタキシャルウェーハを製造する場合など、エピタキシャル層表面のパターンが崩れることを防ぎつつ、エピタキシャル成長させることができる。

そして、第１のエピタキシャル成長により、１０〜３０μｍ程度の所定の膜厚となるまでエピタキシャル成長を行った後、ドーパントガスとシリコンソースガスの供給を止めてエピタキシャル成長を中断し、エピ成長炉１１０内の温度がウェーハ取り出し可能になるまでエピ成長炉１１０内の温度を降下させる。
ここで、第１のエピタキシャル成長によってブリッジが形成された場合には、エピタキシャル成長を中断して再開するまでの間に、ブリッジを除去する。また、エピタキシャル成長を中断して再開するまでの間に、エピタキシャルウェーハをエピ成長炉１１０内から一旦取り出し、炉内クリーニングレシピによりエピ成長炉１１０内の汚れを除去する。
ここで、クリーニングレシピとは、エピ成長炉１１０内の温度を６００〜８５０〜９００〜１１００℃、にした状態で、０．１〜３％のＨＣｌガス等を含むガスを１５〜１２０秒間、好ましくは３０秒間供給して炉内に付着したシリコン等を排除し、その後、水素、Ａｒ等のガスを供給することにより、ＨＣｌガス（クリーニングガス）の影響をなくすという工程をおこなうことができる。

その後、エピ成長炉１１０内のサセプタ１１１にウェーハＷを再度保持させて、第１のエピタキシャル成長を行なう前と同様に、低温アニールを行い、エピタキシャル成長温度まで昇温する。そして、エピタキシャル成長を再開して第２のエピタキシャル成長を行なう前に、エピ成長炉１１０内にドーパントガスを流入させる。このとき流入させるドーパントガスの種類および流量は、第１のエピタキシャル成長を行っているときと同じとすることが望ましい。ドーパントガスの種類および流量を、第１のエピタキシャル成長を行っているときと同じとすることで、第１のエピタキシャル成長時に形成されたエピタキシャル層から外方拡散した分のドーパントにほぼ相当する量を、第１のエピタキシャル成長時に形成されたエピタキシャル層に供給しドープすることができる。その後、エピ成長炉１内へのドーパントガスの流入を一旦停止させて、エピ成長炉１内からキャリアガスとドーパントガスとによるエピタキシャル層への影響をなくすとともに、ドーパントの外方拡散による影響が問題にならない時間だけその状態を維持する。このガス供給停止時間は具体的に３０秒〜２分である。

続いて、ドーパントガスとシリコンソースガスとをキャリアガスとともに、第１のエピタキシャル成長時と同じ流量にてエピ成長炉１１０内に流入させ、エピタキシャル成長（第２のエピタキシャル成長）を行う。
そして、第２のエピタキシャル成長により、１０〜３０μｍ程度の所定の膜厚となるまでエピタキシャル成長を行った後、ドーパントガスとシリコンソースガスとキャリアガスの供給を止めてエピタキシャル成長を終了し、エピ成長炉１１０内の温度がウェーハ取り出し可能になるまでエピ成長炉１１０内の温度を降下させる。

「第２実施形態」
図１および図２は、本発明のエピタキシャルウェーハの製造装置の一例である枚葉式エピタキシャル成長装置を説明するための図である。図１および図２に示すエピタキシャル成長装置は、上ドーム部７と下ドーム部９とこれらの間に設けられた中リング部８とからエピ成長炉１が構成され、エピ成長炉１内には、ウェーハ１２を保持するサセプタ１１が、エピ成長炉１内を上部を構成するガス流路２とチャンバ内下部３にウェーハ１２で分けるように設けられている。

サセプタ１１はサセプタ支持部１６により回転可能に支持され、サセプタ支持部１６は、チャンバ外部の図示しない回転駆動機構により回転可能とされている。チャンバ外側の上ドーム部７の上側位置および下ドーム部９の下側には、ウェーハ１２加熱用に図１に示すように赤外線ランプ１５，１５が複数設けられている。
中リング部８は、厚みを有する略円筒形状石英部材とされ、その上面が平面状とされる。中リング部８には、ガス流路２の上流側と下流側となる位置で上面外周側に、底面８２，８３が略水平面とされかつ外周と同心の垂直曲面８４，８５を有する切欠８６，８７が設けられている。この切欠８６，８７は、中リング部８の径方向に均一な寸法を有し、中リング部８の周方向には、ガス流路２の幅方向にウェーハ１２の径寸法と同程度かやや大きい程度に設定されており、これにより、ガス流供給口のガス流路２幅方向に、ウェーハ１２全面にガスを供給可能とされている。

上ドーム部７は、上方が一体となった蓋部で閉じられた中リング部８と同径で同幅の円筒形状石英部材とされ、下端面７１は中リング８の上面と密着される平面状とされる。上ドーム部７には、中リング部８の切欠８６，８７に対応する円周位置には、底面８２，８３および垂直曲面８４，８５にそれぞれ対向する天井面７２，７３および垂直曲面７４，７５を有する切欠７６，７７が円周内側に設けられている。

これらの切欠７６，８６が組み合わされることにより、図１に示すように中リング部８と上ドーム部７とで囲まれたガス供給口が形成される。このガス供給口は、中リング部８の外周位置と内周位置とで、ガスを流入および放出する高さ位置が異なり、下側から流入されたガスが、ガス衝突壁面（垂直曲面）８４に衝突して拡散し、流速調節面（天井面）７２により流量を調節されるようになっている。同様に切欠７７，８７が組み合わされることにより、図１に示すように中リング部８と上ドーム部７とで囲まれたガス排出口が形成され、中リング部８の外周位置と内周位置とで、ガスを流入および放出する高さ位置が異なるようになっている。

ガス供給口には、図１に示すように、導入側整流部材６が接続され、この導入側整流部材６には図示しないガス供給手段が接続されている。ガス供給手段は、図示しない制御手段によって、あらかじめ設定された所定のガスを所定の流量で供給するように制御されている。
また、ガス排出口には、排気側整流部材１３が接続され、この排気側整流部材１３には図示しないガス排気手段が接続されている。

図１および図２に示すエピタキシャル成長装置では、エピ成長炉１内で複数回に分けてエピタキシャル成長を行なうことにより、ウェーハ１２上にエピタキシャル層を成長させる場合、エピタキシャル成長を中断して再開する前に、ガス供給手段からエピ成長炉１内にドーパントガスが流入されるようになっている。

次に、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法の一例として、図１および図２に示すエピタキシャル成長装置を用いて、エピ成長炉内で２回のエピタキシャル成長を行なうことにより、ウェーハ上にエピタキシャル層を成長させる場合の製造方法について説明する。
まず、エピタキシャル層を成長させるウェーハ１２を用意する。ウェーハ１２としては、第１実施形態と同様のもの用いることができる。

次に、エピ成長炉１内のサセプタ１１にウェーハ１２を保持させて、赤外線ランプ１５，１５により８５０℃程度の低温アニールを行いエピ成長炉１内の水分を除去する。この低温アニール中の供給ガスは、第１実施形態と同様のもの用いることができる。
その後、第１実施形態と同様にして第１のエピタキシャル成長を行う。そして、第１のエピタキシャル成長によってブリッジが形成された場合には、エピタキシャル成長を中断して再開するまでの間に、ブリッジを除去する。また、エピタキシャル成長を中断して再開するまでの間に、エピタキシャルウェーハをエピ成長炉１内から一旦取り出し、炉内クリーニングレシピによりエピ成長炉１内の汚れを除去する。
ここで、クリーニングレシピとは、第１実施形態と同様のもの用いることができる。

その後、エピ成長炉１内のサセプタ１１にウェーハ１２を再度保持させて、第１のエピタキシャル成長を行なう前と同様に、低温アニールを行い、エピタキシャル成長温度まで昇温する。そして、エピタキシャル成長を再開して第２のエピタキシャル成長を行なう前に、エピ成長炉１内にドーパントガスを流入させる。その後、エピ成長炉１内へのドーパントガスの流入を一旦停止させて、エピ成長炉１内からキャリアガスとドーパントガスとによるエピタキシャル層への影響をなくすとともに、ドーパントの外方拡散による影響が問題にならない時間だけその状態を維持する。このガス供給停止時間は具体的に３０秒〜２分である。

続いて、ドーパントガスとシリコンソースガスとをキャリアガスとともに、第１のエピタキシャル成長時と同じ流量にてエピ成長炉１内に流入させ、エピタキシャル成長（第２のエピタキシャル成長）を行う。
そして、第２のエピタキシャル成長により、１０〜３０μｍ程度の所定の膜厚となるまでエピタキシャル成長を行った後、ドーパントガスとシリコンソースガスとキャリアガスの供給を止めてエピタキシャル成長を終了し、エピ成長炉１内の温度がウェーハ取り出し可能になるまでエピ成長炉１内の温度を降下させる。

なお、図１に示すエピタキシャルウェーハの製造装置においては、図１に示す赤外線ランプ１５，１５を用いるランプ加熱方式とすることができるが、ランプ加熱方式に代えて、高周波加熱方式や抵抗加熱方式としてもよい。

「実験例１」
図７に示すエピタキシャル成長装置を用いて、面方位＜１００＞の埋め込み拡散層付エピタキシャルシリコンウェーハを構成する３０μｍのエピタキシャル層を、２回のエピタキシャル成長を行なうことにより形成した。図３および図４は、エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法で用いるエピタキシャル成長レシピを説明するための図であり、図３は実験例１の１回目のエピタキシャル成長を説明するための図であり、図４は実験例１の２回のエピタキシャル成長を説明するための図である。

まず、図７に示すエピ成長炉１１０内のサセプタ１１１に単結晶シリコンからなるウェーハＷを保持させて、ヒータ１２２によりエピ成長炉１１０内を図３に示すように８５０℃の低温アニール温度まで昇温し充分な水分除去が可能な１〜５分間低温アニールを行った。その後、図３に示すようにエピ成長炉１１０内を１２1５℃のエピタキシャル成長温度まで昇温し、ドーパントガスを１１０ｓｃｃｍとトリクロロシランであるシリコンソースガスを８．５ｓｌｍとを水素ガスであるキャリアガスとともにエピ成長炉１１０内に流入し、３０分間エピタキシャル成長（第１のエピタキシャル成長）を行なった。

なお、ｓｌｐとは、１ａｔｍ、０℃における１分間当たりの流量（リットル）を示す。

そして、第１のエピタキシャル成長により、膜厚が１５μｍとなるまでエピタキシャル成長を行って第１エピタキシャル層を形成した後、ドーパントガスとシリコンソースガスの供給を止めてエピタキシャル成長を中断し、エピ成長炉１１０内の温度がシリコンウェーハ取り出し可能になるまでエピ成長炉１１０内の温度を降下させた。
ここで、第１のエピタキシャル成長によって形成されたブリッジを除去した。また、エピタキシャル成長を中断して再開するまでの間に、エピタキシャルウェーハをエピ成長炉１１０内から一旦取り出し、炉内クリーニングレシピをおこなってエピ成長炉内の汚れを除去した。

その後、エピ成長炉１１０内のサセプタ１１１にウェーハＷを再度保持させて、図４に示すように第１のエピタキシャル成長を行なう前と同様に、８５０℃で低温アニールを行い、１２1５℃のエピタキシャル成長温度まで昇温した。そして、エピタキシャル成長を再開して第２のエピタキシャル成長を行なう前に、図４に示すように、エピ成長炉１１０内に第１のエピタキシャル成長を行っているときと同じ流量で同じドーパントガスを１分間流入させた。このとき、供給しないシリコンソースガスの流量はキャリアガスを増加することにより補償するものとする。
その後、図４に示すように、エピ成長炉１内へのドーパントガスの流入を１分間一旦停止させた。

続いて、図４に示すように、ドーパントガスとシリコンソースガスとをキャリアガスと混合させるとともに、第１のエピタキシャル成長時と同じ流量にてエピ成長炉１内に流入し、３０分間エピタキシャル成長（第２のエピタキシャル成長）を行なった。
なお、第１のエピタキシャル成長後、第２のエピタキシャル成長を開始するまでの時間（エピタキシャル成長を中断した時間）は、１分であった。
そして、第２のエピタキシャル成長により、膜厚が１５μｍとなるまでエピタキシャル成長を行って第２エピタキシャル層を形成した後、ドーパントガスとシリコンソースガスとキャリアガスの供給を止めてエピタキシャル成長を終了し、エピ成長炉１１０内の温度がシリコンウェーハ取り出し可能になるまでエピ成長炉１１０内の温度を降下させた。

実験例１で得られたエピタキシャルシリコンウェーハについて、表面からの深さと抵抗率との関係を調べた。その結果を図５に示す。
図５に示すように、第１エピタキシャル層および第２エピタキシャル層の深さ方向における抵抗率は一定であった。すなわち、第１エピタキシャル層と第２エピタキシャル層と境界部分であるエピタキシャル成長を中断した部分における抵抗率の上昇は生じなかった。
また、得られたエピタキシャルシリコンウェーハのエピタキシャル層表面のパターンは、崩れていなかった。

「実験例２」
従来のエピタキシャル成長装置を用いて、面方位＜１００＞の埋め込み拡散層付エピタキシャルシリコンウェーハを構成する３０μｍのエピタキシャル層を、２回のエピタキシャル成長を行なうことにより形成した。実験例２で用いるエピタキシャル成長レシピは、２回とも図３に示すものである。

まず、図３に示すように実験例１と同様の単結晶シリコンからなるウェーハＷ上に実験例１と同様の第１のエピタキシャル成長により、膜厚が１５μｍとなるまでエピタキシャル成長を行って第１エピタキシャル層を形成した後、ドーパントガスとシリコンソースガスの供給を止めてエピタキシャル成長を中断し、エピ成長炉１内の温度がシリコンウェーハ取り出し可能になるまでエピ成長炉内の温度を降下させた。ここで、実験例１と同様にブリッジの除去およびエピ成長炉内の汚れを除去した。
その後、エピ成長炉内のサセプタにウェーハＷを再度保持させて、図３に示す第１のエピタキシャル成長と同じ第２のエピタキシャル成長により、膜厚が１５μｍとなるまでエピタキシャル成長を行って第２エピタキシャル層を形成した後、ドーパントガスとシリコンソースガスとキャリアガスの供給を止めてエピタキシャル成長を終了し、エピ成長炉内の温度がシリコンウェーハ取り出し可能になるまでエピ成長炉内の温度を降下させた。
なお、第１のエピタキシャル成長後、第２のエピタキシャル成長を開始するまでの時間（エピタキシャル成長を中断した時間）は、１分であった。

実験例２で得られたエピタキシャルシリコンウェーハについて、表面からの深さと抵抗率との関係を調べた。その結果を図６に示す。
図６に示すように、第１エピタキシャル層および第２エピタキシャル層の深さ方向における抵抗率は、ほぼ一定であった。しかし、第１エピタキシャル層と第２エピタキシャル層と境界部分であるエピタキシャル成長を中断した部分で抵抗率は上昇しており、高抵抗率領域が形成された。

図１は、本発明のエピタキシャルウェーハの製造装置の一例である枚葉式エピタキシャル成長装置を説明するための図であり、枚葉式エピタキシャル成長装置を側面から見た図である。 図２は、図１に示す枚葉式エピタキシャル成長装置の平面図である。 図３は、エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法で用いるエピタキシャル成長レシピを説明するための図であり、実験例１の１回目のエピタキシャル成長を説明するための図である。 図４は、エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法で用いるエピタキシャル成長レシピを説明するための図であり、実験例１の２回のエピタキシャル成長を説明するための図である。 図５は、表面からの深さと抵抗率との関係を示したグラフである。 図６は、表面からの深さと抵抗率との関係を示したグラフである。 図７は、本発明のエピタキシャルウェーハの製造装置の一例である多角錐エピタキシャル成長装置を説明するための構成図である。

符号の説明

１、１１０…エピ成長炉、２…ガス流路、３…チャンバ内下部、６…導入側整流部材、７…上ドーム部、８…中リング部、９…下ドーム部、１１、１１１…サセプタ、１２、Ｗ…ウェーハ、１３…排気側整流部材、１５…赤外線ランプ、１６…サセプタ支持部、１２２…ヒータ、１２３…ガス噴射ノズル、１２４…ガス供給手段、１２５…排気部。

Claims (7)

1. エピ成長炉内で複数回に分けてエピタキシャル成長を行なうことにより、ウェーハ上にエピタキシャル層を成長させるエピタキシャルウェーハの製造方法において、
   前記エピタキシャル成長を中断して再開する前に、前記エピ成長炉内にドーパントガスを流入させることを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
2. 前記エピタキシャル成長を中断して再開するまでの間に、エピタキシャルウェーハを前記エピ成長炉内から一旦取り出すことを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
3. １２００℃以上の温度でエピタキシャル成長させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
4. 前記エピタキシャル成長を中断して再開する前に、前記エピ成長炉内に流入させるドーパントガスの流量を、前記エピタキシャル成長を中断する前と同じにすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
5. 前記エピタキシャル成長を中断して再開する前に、前記エピ成長炉内に流入させるドーパントガスの流量を、前回のエピタキシャル成長時に形成されたエピタキシャル層から前記エピ成長炉内に外方拡散する分のドーパントに相当する量とすることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
6. 前記ウェーハがシリコンウェーハであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
7. エピタキシャル成長を行なうエピ成長炉を備えたエピタキシャルウェーハの製造装置において、
   前記エピ成長炉内で複数回に分けてエピタキシャル成長を行なうことによりウェーハ上にエピタキシャル層を成長させる場合、前記エピタキシャル成長を中断して再開する前に、前記エピ成長炉内にドーパントガスが流入されることを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造装置。

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