JP2009164590A - エピタキシャルウェーハ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、ゲッタリング層をデバイス活性層の近傍に形成した場合であっても、デバイス活性層の品質に悪影響を与えることがなく、高いゲッタリング能力をもったゲッタリング層を有するエピタキシャルウェーハ及びその製造方法を提供することにある。
【解決手段】シリコン基板２０上（図１(ａ)）又は、シリコン基板２０上に必要に応じて形成したシリコンエピタキシャル下地膜３０上に（図１(ｂ)）、シリコン及び炭素を含有するゲッタリングエピタキシャル膜４０を形成し（図１(ｃ)）、該ゲッタリングエピタキシャル膜４０は、炭素原子濃度：5.0×10¹⁷atoms／cm³以上、1.0×10²¹atoms／cm³以下でり、炭素原子がシリコン格子間に存在すること特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、エピタキシャルウェーハ及びその製造方法に関し、より詳細には、撮像素子用デバイスまたは薄膜デバイスに適している所定のゲッタリング手段を有するエピタキシャルウェーハ及びその製造方法に関するものである。

半導体プロセスにおける問題点の一つとして、シリコンウェーハ中への不純物である重金属の混入が挙げられる。前記重金属が混入した場合、ポーズタイム不良、リテンション不良、接合リーク不良、及び酸化膜の絶縁破壊といったデバイス特性に著しい悪影響をもたらす。このため、シリコンウェーハの表面側のデバイス形成（活性）領域に重金属が拡散するのを抑制するため、ゲッタリング法を採用するのが一般的である。

従来のゲッタリング法としては、シリコンウェーハ内部の微小欠陥をゲッタリングサイト（捕獲領域）として利用する、イントリンシック・ゲッタリング法（ＩＧ法）と、ウェーハのデバイス形成面とは反対の面（裏面）にサンドブラスト法等を用いて機械的歪みを与えたり、多結晶シリコン膜を形成させてゲッタリングサイトとする、エクストリンシック・ゲッタリング法（ＥＧ法）が知られている。

ところで、携帯電話及びデジタルスチルカメラのような電子機器等の技術の発展に伴い、これら機器へ内蔵する半導体デバイスの薄厚化が伸展している。これに伴い、高いゲッタリング能力を得るためには、上述したゲッタリング層がよりデバイス活性層に近い領域に存在するシリコンウェーハが要求されている。

しかし、ＥＧ法に比べて、ゲッタリング層がよりデバイス活性層に近い前記イントリンシック・ゲッタリング法を用いたシリコンウェーハであっても、その熱処理によって酸素析出核が存在しないＤＺ層がウェーハ表面から10μｍ以上形成されることがある。デバイス最終膜厚の技術トレンドは益々薄厚化され2010年以降では10μｍ程度になると予想されている。この場合、ゲッタリング領域は存在しなくなりデバイス工程で発生した不純物金属を全くゲッタリング出来なくなる。前記デバイス活性層で発生した不純物を十分にゲッタリングすることができない結果、たとえば、薄厚化デバイスには、前記ＩＧ法及びＥＧ法をそのまま適用することができなくなる。

上記ゲッタリング層がよりデバイス活性層に近いシリコンウェーハとしては、例えば特許文献１に開示されているように、シリコンウェーハの表面に炭素をイオン注入することにより、該表面から浅い位置にゲッタリング層を形成した後、前記シリコンウェーハの表面にエピタキシャル層を成長させたシリコンウェーハが挙げられる。また、特許文献２に開示されているように、ＣＶＤ法やドーピング法によりC、Ge、Sn及び／又はPbを含有したゲッタリング層を形成した後、該ゲッタリング層上にエピタキシャル層を形成するシリコンウェーハが挙げられる。

しかしながら、特許文献１に記載の方法により製造されたシリコンウェーハは非常に高価なイオン注入装置を必要とし、またイオン注入装置自体からのイオン照射による金属汚染やパーティクル発生の問題、及び、このパーティクルを起因とした最終エピタキシャル膜に欠陥を誘発させるという問題がある。特許文献２に記載の方法により製造されたシリコンウェーハでは、炭素を格子位置に取り込む事により格子歪効果によるゲッタリング効果を発揮することから、炭素を格子位置に取り込むために500〜750℃の温度範囲での前記ゲッタリング層の低温成膜を必要とするため、膜成長速度が大幅に低下するために量産には適しておらず、さらに、特許文献２の方法により製造されたウェーハは、低温膜成長であるがゆえ、最終エピタキシャル膜であるデバイス活性層の欠陥、ヘイズ等による品質の劣化が生じるという問題があった。
特開平５−１５２３０４号公報 特開２００６−２１６９３４号公報

本発明の課題は、ゲッタリング層をデバイス活性層の近傍に形成した場合であっても、デバイス活性層の品質に悪影響を与えることなく、高いゲッタリング能力をもったゲッタリング層を有するエピタキシャルウェーハ及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）シリコン基板上に、シリコン及び炭素を含有するゲッタリングエピタキシャル膜を形成し、該ゲッタリングエピタキシャル膜の上に、主シリコンエピタキシャル膜を形成し、前記ゲッタリングエピタキシャル膜は、炭素原子濃度：5.0×10¹⁷atoms／cm³以上、1.0×10²¹atoms／cm³以下であり、炭素原子がシリコン格子間に存在すること特徴とするエピタキシャルウェーハ。

（２）前記ゲッタリングエピタキシャル膜は、その膜厚が0.025μm〜5μmであることを特徴とする上記（１）記載のエピタキシャルウェーハ。

（３）前記シリコン基板上にはシリコンエピタキシャル下地膜が形成されていることを特徴とする上記（１）又は（２）記載のエピタキシャルウェーハ。

（４）前記ゲッタリングエピタキシャル膜上にはキャッピングシリコン膜が形成されていることを特徴とする上記（１）、（２）又は（３）記載のエピタキシャルウェーハ。

（５）前記シリコンエピタキシャル下地膜、ゲッタリングエピタキシャル膜及びキャッピングシリコン膜のうちの少なくとも１つは、キャッピングシリコン膜は、比抵抗が1Ω・cm以下の低抵抗膜であることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか記載のエピタキシャルウェーハ。

（６）シリコン基板上に、シリコン及び炭素を含有する混合ガス雰囲気にて、750℃を超える温度でシリコン及び炭素からなるゲッタリングエピタキシャル膜を成長させる工程と、該ゲッタリングエピタキシャル膜上に、主シリコンエピタキシャル膜を形成させる工程とを有し、前記ゲッタリングエピタキシャル膜の炭素濃度を5.0×10¹⁷atoms／cm³以上、1.0×10²¹atoms／cm³以下とし炭素原子が格子間位置に存在す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。

（７）前記ゲッタリングエピタキシャル膜は、その膜厚が0.025μm〜5μmであることを特徴とする上記（６）記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。

（８）前記ゲッタリングエピタキシャル膜を成長させる工程の前にシリコンエピタキシャル下地膜を成長させる工程をさらに有することを特徴とする上記（６）又は（７）記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。

（９）前記ゲッタリングエピタキシャル膜を成長させる工程と前記主シリコンエピタキシャル膜を成長させる工程との間に、所定のキャッピングシリコン膜を成長させる工程をさらに有することを特徴とする上記（６）〜（８）のいずれか１項記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。

（１０）前記シリコンエピタキシャル下地膜、ゲッタリングエピタキシャル膜及びキャッピングシリコン膜のうちの少なくとも１つは、比抵抗が1Ω・cm以下の低抵抗膜であることを特徴とする上記（６）〜（９）のいずれか１項記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。

この発明によれば、ゲッタリング層をデバイス活性層の近傍に形成した場合であっても、デバイス活性層の品質に悪影響を与えることなく、高いゲッタリング能力をもったゲッタリング層を有するエピタキシャルウェーハ及びその製造方法の提供が可能になった。

本発明に従うエピタキシャルウェーハ及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図１は、それぞれ本発明に従うエピタキシャルウェーハ及びその製造方法を説明するためのフローチャートである。

本発明によるエピタキシャルウェーハ１０は、図１に示すように、シリコン基板２０上（図１(ａ)）又は、シリコン基板２０上に必要に応じて形成したシリコンエピタキシャル下地膜３０上に（図１(ｂ)）、シリコン及び炭素を含有するゲッタリングエピタキシャル膜４０を形成し（図１(ｃ)）、該ゲッタリングエピタキシャル膜４０の上又は該ゲッタリングエピタキシャル膜４０の上に必要に応じて形成したキャッピングシリコン膜５０上に（図１(ｄ)）、デバイス活性層となる主シリコンエピタキシャル膜６０を形成する（図１(ｅ)）。

本発明者らは、ゲッタリング層をデバイス活性層の近傍に形成した場合であっても、デバイス活性層の品質劣化がなく、高いゲッタリング能力をもったゲッタリング層を有するエピタキシャルウェーハについて鋭意研究を重ねた結果、シリコン基板２０と主シリコンエピタキシャル膜６０の間に形成されたシリコン及び炭素を含有する前記ゲッタリングエピタキシャル膜４０の成膜プロセス温度を750℃超えにして、炭素原子濃度：5.0×10¹⁷atoms／cm³〜1.0×10²¹atoms／cm³とすることで、炭素原子がシリコン格子間位置に取り込まれ、かつ格子間位置に存在する炭素も、主シリコンエピタキシャル膜６０近傍にゲッタリングサイトとして作用する事を見出した。更に、従来方法より高温で膜成長ができるため品質劣化のない、結晶性が高く、高品質な前記ゲッタリングエピタキシャル膜４０の形成が可能となるため、その上に形成された主シリコンエピタキシャル膜６０についても、前記ゲッタリングエピタキシャル膜４０の結晶性の悪化に起因したヘイズや転位などの欠陥の発生を抑制できることを見出だし、本発明を完成するに至った。

また、前記ゲッタリングエピタキシャル膜４０は、その膜厚が0.025μm〜5μmであることが好ましい。0.025μm未満では十分なゲッタリング能力を得ることができない恐れがあるためであり、5μm超えではエピタキシャル成長時間が長くなり生産性低下を招くためである。

また、図１(ｂ)に示すように、必要に応じて、前記シリコン基板２０の上に所定のシリコンエピタキシャル下地膜３０を形成することができる。このシリコンエピタキシャル下地膜３０を形成した場合、緩衝層として作用するため、前記基板２０と前記主シリコンエピタキシャル膜６０との格子定数の違いに起因して発生する転位を低減することができる点で有効な手段である。

なお、図１(ｄ)に示すように、必要に応じて、前記ゲッタリングエピタキシャル膜４０の上に所定のキャッピングシリコン膜５０を形成することができる。このキャッピングシリコン膜５０を形成した場合、前記主シリコンエピタキシャル膜６０にとってのカバーの役目を果たすため、前記ゲッタリングエピタキシャル膜４０中の炭素原子の前記主シリコンエピタキシャル膜６０への拡散を、さらに抑制することができる点で有効な手段である。

撮像デバイス用途として使用する場合には、デバイス活性層より下側の膜の比抵抗、好ましくは空乏層より下側の膜の比抵抗を1Ω・ｃｍ以下にする事が好ましい。理由としてフォトダイオードからの電子をすばやく逃がすために下側膜の比抵抗を低抵抗にする事により電子の移動度を向上させ特性が向上するからである。

次に、本発明によるエピタキシャルウェーハの製造方法について、図１を参照しながら説明する。

本発明によるエピタキシャルウェーハ１０の製造方法は、図１に示すように、シリコン基板２０上に（図１(ａ)）、シリコン及び炭素を含有する混合ガス雰囲気にて、所定温度でシリコン及び炭素からなるゲッタリングエピタキシャル膜４０を成長させる工程（図１(ｃ)）と、該ゲッタリングエピタキシャル膜４０上に、主シリコンエピタキシャル膜６０を形成させる工程（図１(ｅ)）から成る。

本発明のゲッタリングエピタキシャル膜成長工程（図１(ｃ)）は、シリコン基板２０上に、Si、C及びOからなるゲッタリングエピタキシャル膜４０を成長させる工程であり、シリコン、炭素及び酸素を含有する混合ガス雰囲気にて、750℃を超える温度で行う必要がある。
前記温度を750℃超えとすることで、炭素原子がシリコン格子間位置に取り込まれ、かつ格子間位置に存在する炭素も、主シリコンエピタキシャル膜６０近傍にゲッタリングサイトとして作用させることができ、さらに、ゲッタリング作用を有するシリコン及び炭素原子からなる析出物を、前記エピタキシャル膜６０に形成させることができるからである。それに加えて、従来方法より高温で膜成長ができるため、品質劣化のない、高品質な主シリコンエピタキシャル膜６０の成長が可能となるからである。ここで、前記析出物とは、シリコン及び炭素からなり、そのサイズは特に限定せず、析出する場所についても、前記エピタキシャル膜６０中であればよい。
なお、前記ゲッタリングエピタキシャル膜４０の成長の方法は、特に限定はしないが、例えば、750〜850℃の温度範囲ではモノメチルシランガス等の有機系ガスとモノシランガス等のシリコン系ガスを炉内に導入して成膜させると同時に、濃度規定された酸素入り水素ガスボンベから別配管で炉内にガスを導入することによって、シリコン、炭素及び酸素を含有するエピタキシャル膜を成長させる事ができる。また、800〜1200℃の温度範囲では、ジルロルシランやトリクロロシランガスのシリコン系ガスとトリメチルシランガス等の有機系ガスを炉内に導入させる。

さらに、前記所定のゲッタリングエピタキシャル膜４０の成長温度は、750℃超え、1180℃以下の範囲であることが好適である。750℃以下では、温度が低すぎるためエピタキシャル成長が進まず、1180℃超えでは、温度が高すぎるために前記シリコン基板２０中の不純物が主エピタキシャル膜６０へ拡散する恐れがあるからである。

本発明の主シリコンエピタキシャル膜形成工程（図１(ｅ)）は、デバイス活性層となる主シリコンエピタキシャル膜６０を、前記ゲッタリングエピタキシャル膜４０又はキャッピングシリコン膜５０の上に形成する工程である。主シリコンエピタキシャル膜６０の形成方法は、シリコン膜をエピタキシャル成長により形成する方法であればよい。また、前記主シリコンエピタキシャル膜６０の膜厚は、その用途によって種々の厚さとなるように、膜厚を調整することができる。例えば、メモリーデバイス用途では、前記主シリコンエピタキシャル膜６０の厚みを2〜5μm、撮像素子用途では5〜30μmなどとすれば良い。

また、図１に示すように、前記ゲッタリングエピタキシャル膜４０を成長させる工程（図１(ｃ)）と前記主シリコンエピタキシャル膜６０を成長させる工程（図１(ｅ)）との間に、所定のキャッピングシリコン膜を成長させる工程（図１(ｄ)）をさらに有することが好ましい。前記キャッピングシリコン膜５０を形成すれば、前記主シリコンエピタキシャル膜６０にとってのカバーの役目を果たすため、前記ゲッタリングエピタキシャル膜４０中の炭素原子の前記主シリコンエピタキシャル膜６０への拡散を、さらに抑制することができるからである。また、前記シリコンキャッピング膜５０の形成方法は、特に限定はなく、例えば、気相成長法（ＣＶＤ）による形成又は貼り合わせよる形成等がある。

さらに、図１に示すように、前記ゲッタリングエピタキシャル膜４０を成長させる工程（図１(ｃ)）の前に、所定のホスフィンガスを高濃度に導入し、シリコンエピタキシャル下地膜３０を形成する工程（図１(ｂ)）をさらに有することが好ましい。フォトダイオードから溢れ出た電子を、素早くフォトダイオード部から除外することができるため、撮像素子デバイスの性能が向上するからである。前記シリコンエピタキシャル下地膜３０の形成方法は、例えば、前記ゲッタリングシリコンエピタキシャル膜４０を成長させる際に、ホスフィンガスあるいはジボランガスを高濃度に導入させることにより形成することが可能である。

さらにまた、前記基板２０上に1100℃程度の水素雰囲気下又は塩酸ガス雰囲気下で熱処理を施し、前記シリコン基板２０表面上の自然酸化膜やパーティクルを除去した後、前記膜を形成する（図１(ｃ)、 (ｅ)）工程を行うことが好ましい。既知の事だがエピ膜成長前の高温前処理は基板表面上の自然酸化膜やパーティクル除去効率が高くなるからである。

なお、上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。

（実施例１）
図１に示すように、ＣＺ法により育成されたシリコンインゴットからスライスした直径：200mmのp型（100）、初期酸素濃度（7.0×10¹⁷atoms／cm³ ：ＡＳＴＭ Ｆ−１２１，１９７９）シリコンウェーハを８枚（サンプル１〜８）用意した。該シリコンウェーハは、ゲッタリングエピタキシャル膜自体のゲッタリング評価の目的で極低酸素ウェーハを適用した（IGとしての酸素析出物形成ができない）。該シリコンウェーハはシリコン基板２０とし（図１(ａ)）、エピタキシャル成長炉に800℃で入れた後、該シリコン基板２０上に水素ガスをベースにして1180℃まで昇温させた後に60秒保持させた。引き続き800℃まで降温させ更にモノシランガスを800cm³／分の流量を導入して下地膜を100nm厚み成長させ、その後モノメチルシランガスを導入し、流量を種々変更して炭素濃度がサンプルごとに所定の値（サンプル１：0、サンプル２：5.0×10¹⁷、サンプル３：5.0×10¹⁹、サンプル４：2.5×10²⁰、サンプル５：6.5×10²⁰、サンプル６：9.0×10²⁰、サンプル７：1.0×10
²¹、サンプル８：1.4×10²¹（atoms／cm³））になるように膜厚100nmのゲッタリングエピタキシャル膜４０を成長させた。最終的に800℃でモノメチルシランガスを停止させ、モノシランガスのみで膜厚50nmのキャッピングシリコン膜５０を形成した。更に温度を1100℃まで昇温させ、ジクロロシランガスを導入して膜厚2μmの主シリコンエピタキシャル膜６０を成長させることにより、サンプル１〜８のエピタキシャルウェーハ１０を得た。
なお、得られたサンプルは、SIMS測定機によりゲッタリングエピタキシャル膜４０中のカーボンドープ量を調査した。調査結果の一部を図２に示しているが、モノメチルシランガス流量の増加と共にゲッタリングエピタキシャル膜のカーボンドープ量が増加している事がわかる。また、図３は、モノメチルシランガス流量が12cm³／分でゲッタリング膜４０及びキャッピング膜を形成させたサンプルについて、SIMS測定によりキャップ膜表面からの炭素の深さ方向の濃度を測定した結果を示したものであるが、ゲッタリング膜中の炭素濃度が1.8atoms％（9.0×10²⁰ atoms／cm³）程度である事がわかる。
また、得られたサンプルはパーティクルカウンターを用いてウェーハ面内での0.13μｍ以上のサイズでのLPDを測定したが、モノメチルシランガスを20cm³／分流したサンプル８（炭素濃度：1.4×10²¹ atoms／cm³）のみLPD数が100個以上だったが他のサンプル１〜７では約50個以下であった。

（実施例２）
シリコンエピタキシャル下地膜形成工程（図１(ｂ)）でホスフィンガスを高濃度に導入させた状態でシリコンエピタキシャル下地膜３０を成長させたこと以外は、実施例１と同条件でサンプル１〜８を作製した。得られたサンプルのシリコンエピタキシャル下地膜３０の評価を行った結果、比抵抗0.1Ω・cmで膜厚100nmであることを確認した。
また、得られたサンプル１〜８はパーティクルカウンターにて0.13μｍ以上のサイズでのLPDを測定したがモノメチルシランガスを20cm³／分流したサンプル８（炭素濃度：1.4×10²¹ atoms／cm³）のみLPD数が100個以上だったが他のサンプル１〜７では約50個以下と良好な結果であった。

（実施例３）
実施例３は、エピタキシャル下地膜３０の形成工程（図１(ｂ)）を行わないこと以外は、実施例１と同様の工程を行うことにより、サンプル１〜８のエピタキシャルウェーハ１０を得た。ゲッタリングエピタキシャル膜のカーボン量を測定したが実施例１と変化ない事を確認した。
また、得られたサンプル全数はパーティクルカウンターにてウェーハ面内での0.13μｍ以上のサイズでのLPDを測定したがモノメチルシランガスを20cm³／分流したサンプル８（炭素濃度：1.4×10²¹ atoms／cm³）のみLPD数が100個以上だったが他のサンプル１〜７では約50個以下と良好な結果であった。

（実施例４）
実施例４は、キャッピングシリコン膜５０の形成工程（図１(ｄ)）を行わないこと以外は、実施例１と同様の工程を行うことにより、サンプル１〜８のエピタキシャルウェーハ１０を得た。実施例３と同様にゲッタリングエピタキシャル膜のカーボン量を測定したが実施例１と変化ない事を確認した。
また、得られたサンプル全数はパーティクルカウンターにてウェーハ面内での0.13μｍ以上のサイズでのLPDを測定したがモノメチルシランガスを20cm³／分流したサンプル８（炭素濃度：1.4×10²¹ atoms／cm³）のみLPD数が100個以上だったが他のサンプル１〜７では約50個以下と良好な結果であった。

（実施例５）
実施例５は、エピタキシャル下地膜３０の形成工程（図１(ｂ)）及びキャッピングシリコン膜５０の形成工程（図１(ｄ)）を行わないこと以外は、実施例１と同様の工程を行うことにより、サンプル1〜８のエピタキシャルウェーハ１０を得た。実施例３と同様にゲッタリングエピタキシャル膜のカーボン量を測定したが実施例１と変化ない事を確認した。
また、得られたサンプル全数はパーティクルカウンターにてウェーハ面内での0.13μｍ以上のサイズでのLPDを測定したがモノメチルシランガスを20cm³／分流したサンプル８（炭素濃度；1.4×10²¹ atoms／cm³）のみLPD数が100個以上だったが他のサンプル１〜７では約50個以下と良好な結果であった。

（実施例６）
実施例６は、ゲッタリングエピタキシャル膜中の炭素濃度が5.0×10¹⁹ atoms／cm³になる条件で成膜を行い、膜の厚みを0.001μm、0.025μm、0.05μm、0.1μm、0.5μm、1μm、2μmと変化させた以外は実施例１と同じ条件である。

（比較例１）
比較例１は、実施例１のゲッタリングエピタキシャル膜４０成長工程（図１(ｃ)）を形成していないこと以外は全て同条件でサンプルのエピタキシャルウェーハ１０を得た。また、得られたサンプルはパーティクルカウンターを用いてウェーハ面内での0.13μｍ以上のサイズでのLPDを測定したが、LPD数が50個以下だった。

（比較例２）
比較例２は、ゲッタリングエピタキシャル膜４０の形成工程（図１(ｃ)）において、750℃でゲッタリングエピタキシャル膜４０を成長させたこと以外は、実施例１と同様の方法により、サンプル１〜８のエピタキシャルウェーハ１０を作製した。
また、得られたサンプルはパーティクルカウンターを用いてウェーハ面内での0.13μｍ以上のサイズでのLPDを測定したが、サンプル１〜８すべてLPD数が100個以上だった。

（評価方法）
各実施例及び比較例で得られたサンプルについて、以下の評価項目（１）、（２）に従って評価を行った。

（１）ゲッタリング能力評価１
実施例１及び３〜５、並びに、比較例１及び２で得られたサンプルについて、スピンコート汚染法を用いてニッケル1×10¹²atoms／cm²表面汚染を行った。更に1000℃、1時間の熱処理を行った後に選択エッチング（Wright ET溶液）を行う事でサンプル表面欠陥密度を測定した。
評価結果を表１に示す。
○：1000個／cm²以下
△：1000個／cm²超え、10000個／cm²以下
×：10000個／cm²超え

（２）ゲッタリング能力評価２（ゲッタリングエピタキシャル膜の膜厚との関係）
実施例６で得られたサンプルについて、上記同様にスピンコート汚染法を用いてニッケル1×10¹²atoms／cm²表面汚染を行った後に1000℃、1時間の熱処理を行い選択エッチング（Wright ET溶液）を行う事でサンプル表面欠陥密度を測定した。評価結果を表２に示す。

（３）最終エピタキシャル成長膜表面のＬＰＤ評価
各実施例および比較例で得られたサンプルのＬＰＤ数を測定した。
評価結果を表３に示す。
ウェーハ面内の0.13μｍ以上のサイズのＬＰＤ数が、
○：５０個以下
×：５０個以上

表１の結果から、実施例のサンプルは、良好なゲッタリング効果を有することがわかった。さらに、表２の結果から、実施例６のサンプルは、ゲッタリング膜厚0.001μｍを除いて表面欠陥密度はよいことがわかった。
また、比較例２サンプルは実施例のサンプルと同等のゲッタリング効果を有しているものの、表３結果から、比較例２のサンプルは実施例のものと比べてＬＰＤ数が多いことがわかった。そのため、更にＬＰＤを原子間力顕微鏡で実態観察した結果、実施例のサンプルについてのＬＰＤはエピ表面上にパーティクルである一方、比較例２のサンプルについてのＬＰＤは大半がピット状の欠陥やスタッキング・フォルトと呼ばれるエピ欠陥であり、デバイス特性劣化を引き起す欠陥であり、比較例２のサンプルは、実施例のサンプルに比べて結晶性が劣ることがわかった。このことは、比較例２も主シリコンエピタキシャル膜６０の形成工程において、1100℃エピ成長は行っているが、ゲッタリングエピタキシャル膜４０成長時の温度が750℃のため結晶性が悪く、更に1100℃でのエピ成長を実施しても結晶品質の向上がないためであると考えられる。

この発明によれば、ゲッタリング層をデバイス活性層の近傍に形成した場合であっても、デバイス活性層の品質に悪影響を与えることなく、高いゲッタリング能力をもったゲッタリング層を有するエピタキシャルウェーハ及びその製造方法の提供が可能になった。

本発明にエピタキシャルウェーハの製造工程を説明するためのフローチャートである。 実施例１で作製したエピタキシャルウェーハのゲッタリングエピタキシャル膜中のカーボンドープ量を示したグラフである。 実施例１で作製したエピタキシャルウェーハのキャップ膜表面からの炭素の深さ方向の濃度を示したグラフである。

符号の説明

１０ エピタキシャルウェーハ
２０ シリコン基板
３０ シリコンエピタキシャル下地膜
４０ ゲッタリングエピタキシャル膜
５０ キャッピングシリコン膜
６０ 主シリコンエピタキシャル膜

Claims (10)

1. シリコン基板上に、シリコン及び炭素を含有するゲッタリングエピタキシャル膜を形成し、該ゲッタリングエピタキシャル膜の上に、主シリコンエピタキシャル膜を形成し、 前記ゲッタリングエピタキシャル膜は、炭素原子濃度：5.0×10¹⁷atoms／cm³以上、1.0×10²¹atoms／cm³以下であり、炭素原子がシリコン格子間に存在することを特徴とするエピタキシャルウェーハ。
2. 前記ゲッタリングエピタキシャル膜は、その膜厚が0.025μm〜5μmであることを特徴とする請求項１記載のエピタキシャルウェーハ。
3. 前記シリコン基板上にはシリコンエピタキシャル下地膜が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のエピタキシャルウェーハ。
4. 前記ゲッタリングエピタキシャル膜上にはキャッピングシリコン膜が形成されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のエピタキシャルウェーハ。
5. 前記シリコンエピタキシャル下地膜、ゲッタリングエピタキシャル膜及びキャッピングシリコン膜のうちの少なくとも１つは、比抵抗が1Ω・cm以下の低抵抗膜であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のエピタキシャルウェーハ。
6. シリコン基板上に、シリコン及び炭素を含有する混合ガス雰囲気にて、750℃を超える温度でシリコン及び炭素からなるゲッタリングエピタキシャル膜を成長させる工程と、該ゲッタリングエピタキシャル膜上に、主シリコンエピタキシャル膜を形成させる工程とを有し、
   前記ゲッタリングエピタキシャル膜の炭素濃度を5.0×10¹⁷atoms／cm³以上、1.0×10²¹atoms／cm³以下とし炭素原子が格子間位置に存在す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。
7. 前記ゲッタリングエピタキシャル膜は、その膜厚が0.025μm〜5μmであることを特徴と
   する請求項６記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
8. 前記ゲッタリングエピタキシャル膜を成長させる工程の前にシリコンエピタキシャル下地膜を成長させる工程をさらに有することを特徴とする請求項６又は７記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
9. 前記ゲッタリングエピタキシャル膜を成長させる工程と前記主シリコンエピタキシャル膜を成長させる工程との間に、所定のキャッピングシリコン膜を成長させる工程をさらに有することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
10. 前記シリコンエピタキシャル下地膜、ゲッタリングエピタキシャル膜及びキャッピングシリコン膜のうちの少なくとも１つは、キャッピングシリコン膜は、比抵抗が1Ω・cm以下の低抵抗膜であることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。

Images