JP2009224594A - シリコンエピタキシャルウェーハ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シリコン基板をサセプタに載置してエピタキシャル層を成長させることによりシリコンエピタキシャルウェーハを製造する方法において、少なくとも、シリコン基板Wの裏面全面にシリコン酸化膜4を形成する工程と、シリコン基板Wの少なくともエッジ部3に形成されたシリコン酸化膜4を除去する工程と、シリコン酸化膜4を介してサセプタ16上にシリコン基板Wを載置する工程とを含み、該サセプタ16でシリコン酸化膜4を介してシリコン基板Wを保持したまま、シリコン基板上にエピタキシャル層5を成長させ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。
【選択図】図1
Description
この枚葉式エピタキシャル成長装置41は、表面にエピタキシャル層が積層されるシリコン基板42が内部に配置される反応室43を有しており、該反応室43に原料ガス・キャリアガスを導入するためのガス導入口44とガスを排出するガス排出口45が設けられている。また、反応室43内にはシリコン基板42を載置するサセプタ46を具備する。
また、少なくとも、反応室43の外部には、シリコン基板42を加熱する例えばハロゲンランプ等の加熱手段48を備えている。
しかし、このようなタイプのサセプタは基板の裏面のほぼ全面と接触するため、基板の載置面(裏面)を傷つけてしまうという問題点があった。さらに基板の裏面に傷が残っていると、後のデバイス製造工程において発塵の原因となった。
しかし、このようなタイプのサセプタは基板の裏主面の全体を傷つけることはないが、一部分でしか基板を支持していないため、接触部での傷が深かったり、基板が撓んだり、基板のエッジ部からスリップが発生したりといった問題があった。
しかし、このように基板の支持方法を工夫しても、デバイス製造工程における発塵の問題は、依然として発生していた。
このように、シリコン基板がドーパントを含有する場合、除去するシリコン酸化膜は、多くても裏主面の外周から内側に向かって1mmまでとすることで、エピタキシャル層の成長中にシリコン基板の裏面からのオートドープを抑制することができる。
このように、鏡面研磨によりエッジ部のシリコン酸化膜を精度良く除去することができ、また、シリコン基板のエッジ部が鏡面であることにより、さらに発塵のないシリコンエピタキシャルウェーハを製造することができる。
このように、CVD法によりシリコン基板の裏面全面にシリコン酸化膜を形成することにより、簡単にCVDシリコン酸化膜を形成することができる上に、エピタキシャル層を成長させた後、簡単にシリコン酸化膜を除去することができる。
現在、直径300mmを越すシリコンエピタキシャルウェーハを製造するには、シリコン基板の裏主面の外周付近(エッジ部より内側)をサセプタで支持することにより、サセプタとの接触傷の発生を防止してきた。しかし、このような支持方法でもサセプタとの接触点で傷が発生してしまう。
基板裏主面の外周と接触して支持するタイプのサセプタでは、基板を載置して水素雰囲気中で1100℃まで昇温すると、サセプタと基板が局所的に張り付き、次に温度を下げることで接着点が剥がれ、剥がれた部分が傷となるのである。
図1は、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハを製造する方法においてサセプタとの接触関係を詳細に示した断面図である。また、図3は、本発明にかかるシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法の工程フローを説明するための図である。
このとき用意するシリコン基板Wは特に限定されない。
このように、CVD法でシリコン基板の裏面全面にシリコン酸化膜を形成することにより、簡単にCVDシリコン酸化膜を形成することができる上に、エピタキシャル層を成長させた後、シリコンエピタキシャルウェーハを傷つけずに簡単にシリコン酸化膜を除去することができる。また例えば基板がドーパントを含んでいる場合、裏面(エピタキシャル層を形成しない面)にCVD法で作成されたシリコン酸化膜は緻密であるため、エピタキシャル層の成長中に基板に含んだドーパントの外方拡散を防止することができ、いわゆるエピタキシャル層のオートドープによる抵抗率変化を抑制することができる。
上記CVD法の条件は限定されず、例えば常圧下で行うCVD法を適用することができる。
このときシリコン酸化膜は、エッジ部よりもさらに内側まで除去しても良いが、最低サセプタと接触する部分は残しておく必要がある。このシリコン酸化膜は、サセプタと基板が直接接触しないようにするためのものであるからである。
このように、基板がドーパントを含む場合、裏主面に形成されたシリコン酸化膜をあまり内側まで除去しないことにより、成長中のエピタキシャル層のオートドープを抑制できる。
シリコン基板Wのエッジ部3に形成されたシリコン酸化膜4を鏡面研磨により除去することで、確実に酸化膜を除去して、エピタキシャル成長工程でポリシリコンの成長のないシリコンエピタキシャルウェーハを製造することができる。しかもエッジ部が平滑化するので、エピタキシャル工程において、エッジ部にノジュールと呼ばれるポリシリコンの異常成長を防止することができる。
このときサセプタ16は、図3(C)のようにサセプタのザグリの中央に円柱状の凸部が形成されているものを使用することができる。また、本発明で使用するサセプタは、例えばリング状の凸部が中央に形成されているものであってもよい。
しかし本発明で使用するサセプタ16は、基板Wをシリコン酸化膜4を介して支持するものでなければならない。そのため、ザグリである凹部の内側にさらに凹部が形成されており、ザグリの段差で、エッジ部、又は、基板Wの裏主面の外周から内側に向かって1mmまで範囲で支持するサセプタは使用できない。
従って、ザグリの中央に円柱状やリング状の凸部が形成されているサセプタにおいても、その凸部の円柱若しくはリングの直径は、残留させたシリコン酸化膜より約1mmから2mm程度小さいサセプタを使用することが好ましい。
エピタキシャル層5は、例えば、図4で紹介したような枚葉式のエピタキシャル成長装置の反応室に上述のようなサセプタを配置して、裏面に酸化膜を形成したシリコン基板を保持してキャリアガス(水素)のみを供給し、基板Wを回転させながら、原料ガスの反応温度である1130℃にまで昇温させて、次に、エピタキシャル層の成長温度を約1130℃とし、反応ガスとしてのトリクロロシランと水素を一定の流量でガス導入口から供給することにより成長させることができる。反応時間及び、原料ガスの流量は、形成するエピタキシャル層の厚さに応じて適宜変更する。
さらに、エッジ部にシリコン酸化膜が残留していないので、エピタキシャル層成長時の無用なポリシリコンの成長を抑制することができる。
(実施例1、2)
図3に示すフローでシリコンエピタキシャルウェーハの製造を行った。
次に、シリコン基板Wの裏面全面に常圧下のCVD法により厚さ3500Å(350nm)のCVDシリコン酸化膜を形成した。
続いて、鏡面研磨により、基板のエッジ部及び裏主面の外周から1mm内側までの領域に形成されたCVD酸化膜を除去した。従って、基板の裏主面に形成されたCVD酸化膜4の直径は約297mmとなった。
このとき実施例1でのサセプタは、ザグリの直径が302mmで該ザグリの中央に直径が280mmで高さが0.09mmの円柱状の凸部を有するものを使用した(図3(C)参照)。また、実施例2でのサセプタは、ザグリの直径が302mmで該ザグリの中央に外径が296mm、内径が279mmで高さが0.09mmのリング状の凸部を有するものを使用した(不図示)。
これにより、基板Wの裏面全面にサセプタによる接触傷がないシリコンエピタキシャルウェーハが製造できた。
まず、実施例で準備した基板Wと同様の仕様の基板Wを準備した(裏面CVD酸化膜なし)。次に、サセプタのザグリ内に傾斜(約1°の角度)を持つ段差部分に基板Wを載置し、基板の裏主面外周から約1mm以内の範囲で基板を支持するようにした。
続いて、枚葉式のエピタキシャル成長装置の反応室にキャリアガス(水素)のみを供給し、基板Wを回転させながら、原料ガスの反応温度である1130℃にまで昇温させて、エピタキシャル層の成長温度を約1130℃とし、反応ガスとしてトリクロロシラン(SiHCl3)10SLM、水素(H2)50SLM、の流量でガス導入口から供給した。そして、基板W上に約5μmの厚さのエピタキシャル層を形成した。
まず、比較例1で準備した基板Wと同様の仕様の基板Wを準備した。次に、ザグリの直径が302mmで該ザグリの中央に外径が280mm、内径が279mmで高さが0.09mmのリング状の凸部を有するサセプタに基板Wを載置した。
続いて、枚葉式のエピタキシャル成長装置の反応室にキャリアガス(水素)のみを供給し、基板Wを回転させながら、原料ガスの反応温度である1130℃にまで昇温させて、エピタキシャル層の成長温度を約1130℃とし、反応ガスとしてトリクロロシラン(SiHCl3)10SLM、水素(H2)50SLM、の流量でガス導入口から供給した。そして、基板W上に約5μmの厚さのエピタキシャル層を形成した。
まず、比較例1で準備した基板Wと同様の仕様の基板Wを準備した。
次に、シリコン基板の裏面全面に常圧下のCVD法により厚さ3500Å(350nm)のCVDシリコン酸化膜を形成した。
このときサセプタは、ザグリの直径が302mmで該ザグリの中央に直径が296mmで高さが0.09mmの円柱状の凸部を有するものを使用した。
これにより、シリコンエピタキシャルウェーハを製造したが、エッジ部にCVD酸化膜が残留していたため、エピタキシャル層成長中にポリシリコンが大量に発生し、製品として出荷できるものを得ることができなかった。
2…表主面、 3…エッジ部、 4…シリコン酸化膜、 5…エピタキシャル層、
10…シリコンエピタキシャルウェーハ、 16…サセプタ、
W…シリコン基板。
Claims (7)
- シリコン基板をサセプタに載置してエピタキシャル層を成長させることによりシリコンエピタキシャルウェーハを製造する方法において、少なくとも、
前記シリコン基板の裏面全面にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記シリコン基板の少なくともエッジ部に形成されたシリコン酸化膜を除去する工程と、
前記シリコン酸化膜を介して前記サセプタ上に前記シリコン基板を載置する工程とを含み、
該サセプタで前記シリコン酸化膜を介して前記シリコン基板を保持したまま、前記シリコン基板上にエピタキシャル層を成長させ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。 - 前記シリコン基板がドーパントを含有する場合、前記シリコン酸化膜の除去工程において、前記シリコン酸化膜の除去領域を多くても裏主面の外周から内側に向かって1mmまでとすることを特徴とする請求項1に記載のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記シリコン酸化膜を除去する工程は、鏡面研磨により行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記シリコン酸化膜を形成する工程は、CVD法により行うことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。
- シリコン基板上にエピタキシャル層を成長させたシリコンエピタキシャルウェーハであって、前記シリコン基板の少なくともエッジ部及び裏主面の外周から1mm内側までの領域は、サセプタによる接触傷がないもの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。
- 前記シリコン基板の裏面は、全面にわたってサセプタによる接触傷がないものであることを特徴とする請求項5に記載のシリコンエピタキシャルウェーハ。
- 前記シリコン基板のエッジ部は、鏡面であることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載のシリコンエピタキシャルウェーハ。
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