JP2009272465A - Silicon wafer and method of manufacturing epitaxial substrate - Google Patents

Silicon wafer and method of manufacturing epitaxial substrate Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid cracking by preventing a silicon wafer from sliding on a susceptor and preventing a circumferential edge of the wafer from coming into contact with a surface of the susceptor. <P>SOLUTION: The silicon wafer is curved such that when the susceptor 20 of a vapor deposition device rotates in a state wherein the silicon wafer is placed on the susceptor 20, a portion of the wafer circumferential edge 11 does not come into contact with the surface of the susceptor 20. In the method of manufacturing an epitaxial substrate in which an epitaxial layer is formed on a principal surface of the silicon wafer 10 while the susceptor 20 of the vapor deposition device rotates in the state wherein the silicon wafer 10 is placed thereupon, the silicon wafer 10 is so curved that when the susceptor 20 rotates in the state wherein the wafer is placed on the susceptor 20, the portion of the circumferential edge 11 of the silicon wafer 10 does not come into contact with the surface of the susceptor 20. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、気相成長装置のサセプタに載せられて回転しながらその主面にエピタキシャル層を形成するシリコンウェーハ及びそのようなシリコンウェーハとエピタキシャル層からなるエピタキシャル基板の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a silicon wafer on which an epitaxial layer is formed on a main surface thereof while rotating on a susceptor of a vapor phase growth apparatus, and a method for manufacturing an epitaxial substrate composed of such a silicon wafer and an epitaxial layer.

従来、シリコンウェーハの主面にエピタキシャル層を形成するためには、一般に加熱方法やサセプタの形状の違いにより各種構造の気相成長装置が使用されている。そして、エピタキシャル層に要求される品質が年々厳しくなりつつある最近では、枚葉型の気相成長装置が注目されている。さらには、高生産性をねらったミニバッチ型の気相成長装置も使用されている。一般に、この気相成長装置は、石英製の通路状又は円形鐘状のチャンバーからなり、黒鉛の母材にSiCをコートした円盤状のサセプタにシリコンウェーハを1枚乃至は複数枚載せ、サセプタの表面側および/または裏面側に配置したランプや高周波コイルにより加熱し、チャンバー端部に設けられたノズル部より各種原料ガスをチャンバー内に導入する構造となっている。この気相成長装置では、円盤状のサセプタにシリコンウェーハを載せて回転しながらシリコンウェーハの主面にエピタキシャル層を形成するようになっている(例えば、特許文献1及び2参照。)。
特開2001−35800号公報(明細書[0034]、図1) 特開2003−197532号公報(明細書[0004]〜[0006]、図8)
Conventionally, in order to form an epitaxial layer on the main surface of a silicon wafer, generally, vapor phase growth apparatuses having various structures are used depending on the heating method and the shape of the susceptor. In recent years, the quality required for the epitaxial layer is becoming stricter year by year, and a single-wafer type vapor phase growth apparatus has attracted attention. Furthermore, a mini batch type vapor phase growth apparatus aiming at high productivity is also used. In general, this vapor phase growth apparatus is composed of a quartz passage-shaped or circular bell-shaped chamber, and a single or a plurality of silicon wafers are placed on a disk-shaped susceptor in which a graphite base material is coated with SiC. Heating is performed by a lamp or a high-frequency coil disposed on the front side and / or the back side, and various source gases are introduced into the chamber from a nozzle provided at the end of the chamber. In this vapor phase growth apparatus, an epitaxial layer is formed on the main surface of a silicon wafer while the silicon wafer is placed on a disk-shaped susceptor and rotated (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
Japanese Patent Laying-Open No. 2001-35800 (Description [0034], FIG. 1) JP 2003-197532 A (specifications [0004] to [0006], FIG. 8)

しかし、このような気相成長装置を用いてサセプタに載せられたシリコンウェーハの主面にエピタキシャル層を成長させるには、一般的に、ウェーハ1をサセプタ2に載せ、その状態でサセプタ2を回転させるとともに加熱を開始し、所定温度まで昇温をしている。このときに、比較的平坦度の高いウェーハ1をサセプタ2に載せると、そのウェーハ周縁部の全てがサセプタ2の表面に接触して、特にシリコンウェーハ1が凸型の場合で、裏面とサセプタ2との間に密閉空間が形成される。サセプタに載置した直後でウェーハがサセプタ上で静止していたとしても、サセプタ2を回転させるとともに加熱を開始すると、ウェーハ裏面とサセプタ2との間の空間に溜まったキャリアガスが加熱により膨張してシリコンウェーハ1をサセプタ2から浮かせる。ウェーハ1が浮いた状態でサセプタ2が回転すると、ウェーハ1がサセプタ2上において滑って移動してしまうようなことがあった。さらには高周波加熱方式においては、サセプタを加熱し間接的にウェーハを加熱するため、ウェーハに熱が加わると凹型に反ってしまいウェーハ面内の温度が不均一となりスリップやエピタキシャル層比抵抗、厚さの品質が悪くなる症状もあった。   However, in order to grow an epitaxial layer on the main surface of a silicon wafer placed on the susceptor using such a vapor phase growth apparatus, the wafer 1 is generally placed on the susceptor 2 and the susceptor 2 is rotated in that state. Heating is started and the temperature is raised to a predetermined temperature. At this time, when a wafer 1 with relatively high flatness is placed on the susceptor 2, the entire periphery of the wafer contacts the surface of the susceptor 2, and particularly when the silicon wafer 1 is convex, the back surface and the susceptor 2. A sealed space is formed between the two. Even if the wafer is stationary on the susceptor immediately after being placed on the susceptor, when the susceptor 2 is rotated and heating is started, the carrier gas accumulated in the space between the wafer back surface and the susceptor 2 expands due to the heating. The silicon wafer 1 is lifted from the susceptor 2. If the susceptor 2 rotates while the wafer 1 is floating, the wafer 1 may slide on the susceptor 2. Furthermore, in the high-frequency heating method, the wafer is heated indirectly by heating the susceptor, so if the wafer is heated, it will warp in a concave shape, resulting in uneven temperature in the wafer surface, slip, epitaxial layer resistivity, thickness There was also a symptom of poor quality.

ここで、サセプタ2にはウェーハ1の位置決めとその移動を防止し、ウェーハ面内の温度を均一とするために、凹型の座ぐり3を形成し、その座ぐり3の中央部分にウェーハ1を載せるようにしているけれども、その座ぐり3の内部でウェーハ1が移動するとその周縁部の一部がサセプタ2の表面を構成する座ぐり3の側壁に接触してしまうことになる。そして、ウェーハ1の周縁部が座ぐり3の側壁に接触したままエピタキシャル成長を行うと、その接触部でウェーハ面内の温度分布が大きく変化し、スリップ発生の原因となり、エピタキシャル基板の歩留が低下する不具合がある。   Here, in order to prevent positioning and movement of the wafer 1 on the susceptor 2 and to make the temperature in the wafer surface uniform, a concave spot facing 3 is formed, and the wafer 1 is placed at the center of the spot facing 3. However, when the wafer 1 moves inside the counterbore 3, a part of its peripheral edge comes into contact with the side wall of the counterbore 3 constituting the surface of the susceptor 2. When epitaxial growth is performed while the peripheral edge of the wafer 1 is in contact with the side wall of the counterbore 3, the temperature distribution in the wafer surface changes greatly at the contact portion, causing slippage and reducing the yield of the epitaxial substrate. There is a bug to do.

また、シリコンウェーハ1の周縁部がサセプタ2の表面を構成する座ぐり3の側壁に接触していると、エピタキシャル成長中にシリコンウェーハ1上では温度分布が不均一になるために、エピタキシャル層の比抵抗分布が悪くなり、その層の均一性が劣化する問題点もある。更に、ウェーハ1の周縁部の一部が座ぐり3の側壁に接触したままエピタキシャル成長を行うと、ウェーハ1の表面と座ぐり3の側壁との間にエピタキシャル層が成長し、成長したエピタキシャル層がウェーハ周縁部と座ぐり側壁を連結してしまい、その後ウェーハ1をサセプタ2から取り外すときに、そのウェーハ1が割れてしまうような不具合もある。   Further, if the peripheral edge of the silicon wafer 1 is in contact with the side wall of the spot facing 3 constituting the surface of the susceptor 2, the temperature distribution becomes uneven on the silicon wafer 1 during epitaxial growth. There is also a problem that the resistance distribution is deteriorated and the uniformity of the layer is deteriorated. Further, when epitaxial growth is performed while a part of the peripheral edge of the wafer 1 is in contact with the side wall of the spot facing 3, an epitaxial layer grows between the surface of the wafer 1 and the side wall of the spot facing 3, and the grown epitaxial layer becomes There is also a problem that the wafer 1 is cracked when the peripheral edge of the wafer and the counterbore side wall are connected and then the wafer 1 is removed from the susceptor 2.

本発明の目的は、サセプタ上の座ぐりの底面において滑ることを防止し得るシリコンウェーハ、及びそれによりウェーハの周縁部がサセプタの座ぐり側壁に接触することを防止して割れを回避し得るエピタキシャル基板の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a silicon wafer that can prevent slipping at the bottom face of the counterbore on the susceptor, and thereby an epitaxial substrate that can avoid cracking by preventing the peripheral edge of the wafer from contacting the counterbore side wall of the susceptor It is in providing the manufacturing method of.

請求項1に係る発明は、図1に示すように、気相成長装置のサセプタ20に載置されたシリコンウェーハにおいて、サセプタ20を回転させながら昇温するとき、ウェーハ裏面の周縁部11の一部とサセプタ20の座ぐり底面とに空間が生ずるように反りを付けたことを特徴とするシリコンウェーハである。   As shown in FIG. 1, when the temperature of the silicon wafer placed on the susceptor 20 of the vapor phase growth apparatus is raised while rotating the susceptor 20, as shown in FIG. The silicon wafer is characterized in that a warp is formed so as to create a space between the portion and the counterbore bottom surface of the susceptor 20.

請求項2に係る発明は、気相成長装置のサセプタ20にシリコンウェーハ10を載せて回転しながらシリコンウェーハ10の主面にエピタキシャル層を形成するエピタキシャル基板の製造方法の改良である。   The invention according to claim 2 is an improvement of an epitaxial substrate manufacturing method in which an epitaxial layer is formed on the main surface of the silicon wafer 10 while the silicon wafer 10 is placed on the susceptor 20 of the vapor phase growth apparatus and rotated.

その特徴ある点は、サセプタ20に載せた状態でサセプタ20が回転するときシリコンウェーハ10の周縁部11の一部がサセプタ20の表面に接触しないような反りをシリコンウェーハ10に付けたところにある。   The characteristic point is that the silicon wafer 10 is warped such that a part of the peripheral edge portion 11 of the silicon wafer 10 does not come into contact with the surface of the susceptor 20 when the susceptor 20 rotates while being placed on the susceptor 20. .

この請求項1に記載されたシリコンウェーハ及び請求項2に記載されたエピタキシャル基板の製造方法では、反りの大きなシリコンウェーハ10を意図的に作り、エピ後のそりがエピ前のそりに影響しないその反りによりサセプタ20の表面とシリコンウェーハ10との間に隙間を外部に連通させてその間に密閉空間が形成されることを防止し、その間の隙間のエアが膨張することによるウェーハ10の浮きを回避することができる。この結果、ウェーハ10が浮くことに起因するサセプタ20上におけるウェーハ10の滑りは防止され、これによりウェーハ10の周縁部11がサセプタ20の表面に接触することに起因するウェーハ10の割れ等を抑制することができる。   In the method for manufacturing the silicon wafer described in claim 1 and the epitaxial substrate described in claim 2, the silicon wafer 10 having a large warp is intentionally formed, and warpage after epi does not affect warpage before epi. The warp causes the gap between the surface of the susceptor 20 and the silicon wafer 10 to communicate with the outside and prevents a sealed space from being formed between them, and avoids the wafer 10 from floating due to the expansion of the air in the gap therebetween. can do. As a result, the slippage of the wafer 10 on the susceptor 20 due to the floating of the wafer 10 is prevented, thereby suppressing the cracking of the wafer 10 caused by the peripheral edge 11 of the wafer 10 coming into contact with the surface of the susceptor 20. can do.

本発明のシリコンウェーハ及びエピタキシャル基板の製造方法では、気相成長装置のサセプタに載せた状態でサセプタが回転するときウェーハ周縁部の一部がサセプタの表面に接触しないような反りをシリコンウェーハに付けたので、その反りによりサセプタの表面とシリコンウェーハとの間に隙間を外部に連通させて、その間の隙間のエアが膨張することによるウェーハの浮きを防止することができる。よって、ウェーハが浮くことに起因するサセプタ上におけるウェーハの滑りは防止され、これによりウェーハの周縁部がサセプタの表面に接触することに起因するウェーハの割れ、エピタキシャル層比抵抗と厚さの面内分布劣化および、スリップ発生を抑制することができる。   In the method for producing a silicon wafer and epitaxial substrate of the present invention, the silicon wafer is warped such that a part of the peripheral edge of the wafer does not come into contact with the surface of the susceptor when the susceptor rotates while being placed on the susceptor of the vapor phase growth apparatus. Therefore, the warp allows the gap between the surface of the susceptor and the silicon wafer to communicate with the outside, and prevents the wafer from floating due to the expansion of the air in the gap therebetween. Therefore, the slippage of the wafer on the susceptor due to the floating of the wafer is prevented, and thereby the wafer is cracked due to the peripheral edge of the wafer contacting the surface of the susceptor, and the epitaxial layer resistivity and thickness are in the plane. Distribution degradation and occurrence of slip can be suppressed.

次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、本発明のシリコンウェーハ10は、気相成長装置のサセプタ20に載せられ、その状態でサセプタ20が回転するときウェーハ周縁部11の一部がサセプタ20の表面に接触しないような反りを付けたことを特徴とする。ここで、サセプタ20に載せられたウェーハ10がサセプタ20の回転中に移動するのは、シリコンウェーハ10の裏面とサセプタ20との間に溜まったキャリアガスが加熱により膨張して、シリコンウェーハ10をサセプタ20から浮かせてしまうことが原因と考えられており、本発明のシリコンウェーハ10は、反りの大きなシリコンウェーハ10を意図的に作り、その反りによりサセプタ20の座ぐり21底面とシリコンウェーハ10との間に隙間を外部に連通させて、そのウェーハ10がサセプタ20から浮くようなことを回避してウェーハ10が浮くことに起因する滑りを抑制するものである。ここで、その反りの形状は帽子型やお椀型のような左右対称であるものに限られない。また、座ぐり21底面とシリコンウェーハ10との間に隙間は、ウェーハが熱により軟化し動かなくなる状態にまで至るまで、存在すればよい。
Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the silicon wafer 10 of the present invention is placed on a susceptor 20 of a vapor phase growth apparatus, and when the susceptor 20 rotates in this state, a part of the wafer peripheral portion 11 does not contact the surface of the susceptor 20. It is characterized by warping like this. Here, the wafer 10 placed on the susceptor 20 moves during the rotation of the susceptor 20 because the carrier gas accumulated between the back surface of the silicon wafer 10 and the susceptor 20 is expanded by heating, and the silicon wafer 10 is moved. The silicon wafer 10 of the present invention is intentionally made to have a large warped silicon wafer 10, and the warpage of the counterbore 21 of the susceptor 20, the silicon wafer 10, and the like are considered to be caused by floating from the susceptor 20. In this case, the gap is communicated to the outside to prevent the wafer 10 from floating from the susceptor 20 and to prevent slippage caused by the wafer 10 floating. Here, the shape of the warpage is not limited to a symmetrical shape such as a hat shape or a bowl shape. Moreover, the clearance gap should just exist between the counterbore 21 bottom face and the silicon wafer 10 until it reaches a state where the wafer is softened by heat and cannot move.

ここで、シリコンウェーハ10はシリコンインゴットをスライスすることにより作られるけれども、シリコンウェーハ10の反りはこのスライス時に付することが好ましい。具体的にはいわゆる内歯形のIDソーでは非均一な厚さになるよう、特に外周部を変化させるようなスライスする等の方法を採ることにより所望のそりを有するシリコンウェーハ10を得ることができる。一方、ワイヤソーによりシリコンインゴットをスライスする場合であっても、後述するワープ値を大きくするような切り方をすることにより所望のそりを有するシリコンウェーハ10を得ることができる。   Here, although the silicon wafer 10 is made by slicing a silicon ingot, the warp of the silicon wafer 10 is preferably applied at the time of slicing. Specifically, a silicon wafer 10 having a desired warp can be obtained by adopting a method such as slicing that changes the outer peripheral portion so that the so-called internal tooth-shaped ID saw has a non-uniform thickness. . On the other hand, even when the silicon ingot is sliced with a wire saw, the silicon wafer 10 having a desired warp can be obtained by cutting the warp value to be described later.

また、一般的にウェーハ10の反りを表す指標としてワープ(Warp)値とバウ(Bow)値が知られている。このワープ値は、ウェーハ10裏面における基準面からウェーハ10中心面の最大変位と最小変位の差として表すものであり、このときの基準面はウェーハ10の裏面の3点又はベストフィット基準により作られるものである。一方、バウ値は、ウェーハ10の中心基準面からウェーハ10の中点における中心面までの変位により表すものであり、このときの中心基準面は中心面上の3点又はベストフィット基準により作られるものである。よって、バウ値にあってはプラス(+)符号により表されたものは凸型のそりを有するものとなり、マイナス(−)符号により表されたものは凹型のそりを有するものとなる。   In general, a warp value and a bow value are known as indices representing warpage of the wafer 10. This warp value is expressed as a difference between the maximum displacement and the minimum displacement of the center plane of the wafer 10 from the reference plane on the back surface of the wafer 10, and the reference plane at this time is made by three points on the back surface of the wafer 10 or a best fit criterion. Is. On the other hand, the bow value is expressed by the displacement from the center reference plane of the wafer 10 to the center plane at the midpoint of the wafer 10, and the center reference plane at this time is formed by three points on the center plane or the best fit reference. Is. Therefore, in the bow value, the one represented by the plus (+) sign has a convex warp, and the one represented by a minus (-) sign has a concave warp.

シリコンウェーハ周縁部11の一部がサセプタ20の表面に接触しないような反りとしては、外径が6インチで厚さが600μmであるシリコンウェーハ10であれば、ワープ値において20μm以上80μm以下、バウ値において−30μm〜+30μmの範囲内であることが挙げられる。また、外径が8インチで厚さが700μmであるシリコンウェーハ10であれば、ワープ値において20μm以上40μm以下、バウ値において−30μm〜+30μmの範囲内であることが挙げられる。それぞれのウェーハ10においてワープ値において20μm以上とするのは、ウェーハ周縁部11の一部をサセプタ20の表面に接触しないようにするためであり、20μm未満ではウェーハ周縁部11の一部をサセプタ20の表面に接触しないようすることが困難になるからである。また6インチのウェーハ10においてワープ値において80μm以下とし、8インチのウェーハ10においてワープ値において40μm以下とするのは、ワープ値が80μm又は40μmを越えるとウェーハ10の反りが必要以上に大きくなり、ウェーハ面内の温度分布がわるくなるからである。また、バウ値において−30〜+30μm以内とするのは、凸型や鞍型のウェーハ10を得るとともにウェーハ10の平坦度を確保するためであり、バウ値が−30〜+30μmの範囲を(−)方向に越えると、ウェーハの外周部が持ち上がりすぎてウェーハの温度分布が悪くなりスリップや比抵抗分布の劣化が起こるからである。また、バウ値が(+)方向に越えるとウェーハ10の反りが必要以上に大きくなるからである。ここで、6インチウェーハ10におけるワープ値の更に好ましい値は、20μm以上70μm以下であり、バウ値の更に好ましい範囲は−10μm+30μmの範囲内である。また、8インチウェーハ10厚さが600μmであるウェーハにおけるワープ値の更に好ましい値は、20μm以上70μm以下であり、バウ値の更に好ましい範囲は−10μm+30μmの範囲内である。   As a warp in which a part of the peripheral portion 11 of the silicon wafer does not contact the surface of the susceptor 20, the silicon wafer 10 having an outer diameter of 6 inches and a thickness of 600 μm has a warp value of 20 μm to 80 μm. It can be mentioned that the value is within a range of −30 μm to +30 μm. Further, in the case of the silicon wafer 10 having an outer diameter of 8 inches and a thickness of 700 μm, the warp value is in the range of 20 μm to 40 μm, and the bow value is in the range of −30 μm to +30 μm. The reason why the warp value of each wafer 10 is 20 μm or more is to prevent a part of the wafer peripheral portion 11 from coming into contact with the surface of the susceptor 20. This is because it is difficult to avoid contact with the surface. Further, the warp value of the 6-inch wafer 10 is set to 80 μm or less, and the warp value of the 8-inch wafer 10 is set to 40 μm or less. When the warp value exceeds 80 μm or 40 μm, the warpage of the wafer 10 becomes larger than necessary. This is because the temperature distribution in the wafer surface becomes unstable. The reason why the bow value is within the range of −30 to +30 μm is to obtain a convex or saddle-shaped wafer 10 and to ensure the flatness of the wafer 10, and the bow value is within a range of −30 to +30 μm (− ) Direction, the outer peripheral portion of the wafer is lifted up too much, and the temperature distribution of the wafer becomes worse, causing slip and deterioration of the specific resistance distribution. Further, when the bow value exceeds the (+) direction, the warpage of the wafer 10 becomes larger than necessary. Here, the more preferable value of the warp value in the 6-inch wafer 10 is 20 μm or more and 70 μm or less, and the more preferable range of the bow value is in the range of −10 μm + 30 μm. Further, the more preferable value of the warp value in the wafer having the thickness of the 8-inch wafer 10 of 600 μm is 20 μm or more and 70 μm or less, and the more preferable range of the bow value is in the range of −10 μm + 30 μm.

また、本発明のエピタキシャル基板の製造方法は、気相成長装置のサセプタ20にシリコンウェーハ10を載せて回転しながら上述したそりを有するシリコンウェーハ10の主面にエピタキシャル層を形成するものである。即ち、サセプタ20に載せた状態でサセプタ20が回転するときシリコンウェーハ10の周縁部11の一部がサセプタ20の表面に接触しないような反りをシリコンウェーハ10に付けたことを特徴とする。   In addition, the epitaxial substrate manufacturing method of the present invention is to form an epitaxial layer on the main surface of the silicon wafer 10 having the above-described warp while the silicon wafer 10 is placed on the susceptor 20 of the vapor phase growth apparatus and rotated. That is, the silicon wafer 10 is warped such that a part of the peripheral edge portion 11 of the silicon wafer 10 does not come into contact with the surface of the susceptor 20 when the susceptor 20 rotates while being placed on the susceptor 20.

気相成長装置における一般的なサセプタ20は黒鉛の母材にSiCをコートした円盤状を成し、このサセプタ20にはウェーハ10の位置決めとその移動を防止するための座ぐり21が上面に形成される。座ぐり21の外径は載せるウェーハ10の外径より大きく形成され、シリコンウェーハ10はこの座ぐり21の中央部分に載せられ、座ぐり21とウェーハ10のエッジ部との隙間が円周方向の全周において隙間があるようにされる。シリコンウェーハ10の主面にエピタキシャル層を形成する際にはサセプタ20を回転させるけれども、そのサセプタ20が回転するときそのサセプタ20に載せたシリコンウェーハ10の周縁部11の一部がサセプタ20の表面に接触しないような反りをシリコンウェーハ10に付する。具体的には、外径が6インチ及び8インチのシリコンウェーハ10であれば、ワープ値において20μm以上80μm以下、バウ値において−30μm〜+30μmの範囲内である反りをシリコンウェーハ10に付する。そして、サセプタ20をランプ等により加熱し、ノズル部より各種原料ガスをチャンバー内に導入してシリコンウェーハ10の主面にエピタキシャル層を形成させる。   A general susceptor 20 in a vapor phase growth apparatus has a disk shape in which SiC is coated on a graphite base material, and a counterbore 21 for preventing positioning and movement of the wafer 10 is formed on the upper surface of the susceptor 20. Is done. The outer diameter of the counterbore 21 is formed to be larger than the outer diameter of the wafer 10 to be placed, the silicon wafer 10 is placed on the central portion of the counterbore 21, and the gap between the counterbore 21 and the edge portion of the wafer 10 is circumferential. There are gaps around the entire circumference. When the epitaxial layer is formed on the main surface of the silicon wafer 10, the susceptor 20 is rotated, but when the susceptor 20 rotates, a part of the peripheral edge 11 of the silicon wafer 10 placed on the susceptor 20 is the surface of the susceptor 20. The silicon wafer 10 is warped so as not to contact the wafer. Specifically, if the silicon wafer 10 has outer diameters of 6 inches and 8 inches, the warp value is 20 μm or more and 80 μm or less, and the bow value is in the range of −30 μm to +30 μm. Then, the susceptor 20 is heated by a lamp or the like, and various source gases are introduced into the chamber from the nozzle portion to form an epitaxial layer on the main surface of the silicon wafer 10.

このようにシリコンウェーハ10の周縁部11の一部がサセプタ20の表面に接触しないような反りをシリコンウェーハ10に付すると、シリコンウェーハ10の裏面とサセプタ20との間に溜まったキャリアガスが、シリコンウェーハ10のエッジとサセプタ20の外周部底面との隙間から抜けやすくなり、シリコンウェーハ10の裏面とサセプタ20との間に溜まったキャリアガスが加熱により膨張して、シリコンウェーハ10をサセプタ20から浮かせてしまうことはない。従って、シリコンウェーハ10がサセプタ20から浮くことに起因するウェーハ10の滑りは抑制され、サセプタ20座ぐり21の側壁とウェーハ10エッジとが接触するような事態を有効に回避することができる。   When the silicon wafer 10 is warped such that a part of the peripheral edge portion 11 of the silicon wafer 10 does not contact the surface of the susceptor 20, the carrier gas accumulated between the back surface of the silicon wafer 10 and the susceptor 20 is It becomes easy to escape from the gap between the edge of the silicon wafer 10 and the bottom surface of the outer periphery of the susceptor 20, and the carrier gas accumulated between the back surface of the silicon wafer 10 and the susceptor 20 expands by heating, so that the silicon wafer 10 is removed from the susceptor 20. It wo n’t float. Therefore, the slip of the wafer 10 due to the silicon wafer 10 floating from the susceptor 20 is suppressed, and a situation where the side wall of the susceptor 20 counterbore 21 and the edge of the wafer 10 come into contact can be effectively avoided.

ここで、好ましいウェーハ10の状況とは、ウェーハ10を座ぐり21にセットするときは、座ぐり21底部の外周部とウェーハ10エッジが10〜50μmの隙間が、全円周の1部分又は1/2周分程度発生しており、ウェーハ10を座ぐり21に載せたとき全く滑りが無く、昇温完了後エピ成長中には座ぐり21とウェーハ10の重心位置2/3r位置前後で接触して支えられ、ウェーハ10表面上の温度が均一になるようにエッジ部分でもサセプタ20の表面からあまり離れていない状態である。このような間隔が有れば、ウェーハを回転させると共に加熱を開始し昇温を行う時、キャリアガスの膨張によりウェーハが浮き上がることがなく、すなわちウェーハが座ぐりの底面で移動することなく、ウェーハが熱により軟化し動かなくなる状態にまで至る。この構成は、該記載のエピ前のシリコンウェーハのワープ値およびバウ値にて達成された。   Here, a preferable situation of the wafer 10 is that when the wafer 10 is set on the spot facing 21, the gap between the outer peripheral portion of the bottom face of the spot facing 21 and the edge of the wafer 10 is 10 to 50 μm is a part of the entire circumference or 1 / 2 rounds are generated, and there is no slip when the wafer 10 is placed on the counterbore 21. During the epi growth after the temperature rise is completed, the counterbore 21 and the wafer 10 are in contact with each other around the center of gravity position 2 / 3r. Thus, the edge portion is not so far away from the surface of the susceptor 20 so that the temperature on the surface of the wafer 10 is uniform. If there is such an interval, when the wafer is rotated and heating is started and the temperature is raised, the wafer does not float due to the expansion of the carrier gas, that is, the wafer does not move on the bottom face of the counterbore. It reaches a state where it becomes softened by heat and stops moving. This configuration was achieved with the warp and bow values of the pre-epi silicon wafer described.

そして、本発明のシリコンウェーハ10及びエピタキシャル基板の製造方法では、シリコンウェーハ10の一端がザグリの側壁に接触することを回避できるので、エピタキシャル成長を行ってもスリップが発生しないので、スリップの発生に起因するエピタキシャル基板10の歩留を低下させるようなことを回避することができる。また、エピタキシャル成長中におけるシリコンウェーハ10の温度分布も均一になり、エピタキシャル膜の比抵抗分布を均一化させることができる。更に、ウェーハ10の表面とサセプタ20の側壁とがエピタキシャル層において連結されるようなこともなく、そのウェーハ10をサセプタ20から取り外すときにそのウェーハ10が割れてしまうような事態を回避することができる。   In the method of manufacturing the silicon wafer 10 and the epitaxial substrate according to the present invention, since one end of the silicon wafer 10 can be prevented from coming into contact with the side wall of the counterbore, slip does not occur even when epitaxial growth is performed. It is possible to avoid a reduction in the yield of the epitaxial substrate 10 to be performed. Further, the temperature distribution of the silicon wafer 10 during the epitaxial growth becomes uniform, and the specific resistance distribution of the epitaxial film can be made uniform. Furthermore, the surface of the wafer 10 and the side wall of the susceptor 20 are not connected in the epitaxial layer, and a situation in which the wafer 10 breaks when the wafer 10 is removed from the susceptor 20 can be avoided. it can.

本発明でのエピ厚さの好ましい値は、50μm以上であり180μm以下である。エピの厚さは、薄いと、エピ層の応力は小さいため、エピ前のシリコンウェーハ(基板)のそりの面内形状がエピ後のそりに影響を及ぼすが、エピの厚さが厚く、たとえば50μm以上であると、基板のそりの面内形状はエピ後のそりに影響を及ぼさなくなり、エピの厚さによるそりの面内形状の要因が大きくなる。更にエピが厚いとエピ成長厚さによる影響度が大きく本発明の様な効果はえられない。つまり、本願発明は、厚エピにおける基板のそりの影響度を勘案し、ワープ値とバウ値にて最適なそりを形成することにより、基板でのそりによらず、エピ後に、割れのないエピタキシャル層の厚さ抵抗分布がよい製品をえるに至った。ウェーハが熱により軟化し動かなくなる状態に至る温度は、900℃以下で、それ以上なら、目視にて確認できるが、ウェーハがどのようなそりの場合でも移動はみられない。いいかえれば、本発明は900℃以下でシリコンウェーハ10の周縁部11の一部がサセプタ20の表面に接触しないようにする技術である。   The preferable value of the epi thickness in the present invention is 50 μm or more and 180 μm or less. If the thickness of the epi is thin, the stress of the epi layer is small, so the in-plane shape of the warp of the silicon wafer (substrate) before the epi affects the warp after the epi, but the epi is thick, for example, When the thickness is 50 μm or more, the in-plane shape of the substrate warp does not affect the warp after epi, and the factor of the in-plane shape of the warp due to the thickness of the epi increases. Further, when the epi is thick, the influence due to the epi growth thickness is large, and the effect of the present invention cannot be obtained. In other words, the present invention takes into consideration the influence of the warp of the substrate in the thickness epi and forms an optimal warp with the warp value and the bow value. The result was a product with good layer thickness resistance distribution. The temperature at which the wafer softens due to heat and stops moving is 900 ° C. or lower, and if it is higher, it can be visually confirmed, but no movement is observed in any warp of the wafer. In other words, the present invention is a technique for preventing a part of the peripheral portion 11 of the silicon wafer 10 from contacting the surface of the susceptor 20 at 900 ° C. or lower.

<実施例1>
図1に示すように、高周波加熱方式ミニバッチ式気相成長装置におけるサセプタ20の座ぐり21にシリコンウェーハ10を載せた。その状態のままで、サセプタ20を10rpmの速度で回転させながら、ランプでサセプタおよびウェーハを加熱を開始し昇温をおこない、反応温度である1150〜1100℃に加熱した後、SiHC13をシリコンソースとして、7枚のシリコンウェーハ10の主面に厚さ約60μmのエピタキシャル膜をそれぞれ成長させた。この時用いたシリコンウェーハ10は外径が6インチで厚さが600μmである。そして、7枚のシリコンウェーハ10のそれぞれの反りは、ワープ値において5,10,20,25,35,53,64μm、同じくバウ値において順番に−3、+7、−4、+25、+40、−5、+12μmであった。
<Example 1>
As shown in FIG. 1, a silicon wafer 10 was placed on a counterbore 21 of a susceptor 20 in a high-frequency heating type mini-batch vapor phase growth apparatus. In this state, while the susceptor 20 is rotated at a speed of 10 rpm, the susceptor and the wafer are heated with a lamp to raise the temperature and heated to 1150 to 1100 ° C. which is a reaction temperature, and then SiHC1 3 is added to the silicon source. As a result, epitaxial films having a thickness of about 60 μm were grown on the main surfaces of the seven silicon wafers 10 respectively. The silicon wafer 10 used at this time has an outer diameter of 6 inches and a thickness of 600 μm. The warpage of each of the seven silicon wafers 10 is 5, 10, 20, 25, 35, 53, 64 μm in the warp value, and also in the bow value in the order of −3, +7, −4, +25, +40, − 5, +12 μm.

それぞれのシリコンウェーハ10は、サセプタ20の座ぐり21に載置されたとき座ぐり内で動いていないことを確認し、つぎに、サセプタを回転させて昇温を行ったときにも、ウェーハが座ぐり内でのすべりを目視にて確認した。さらにエピタキシャル膜を成長させた後、座ぐり21に載せられたウェーハ10滑りの有無を目視において確認するとともに、エピタキシャル層が形成されたウェーハ10をサセプタ20から実際に取り出して顕微鏡及びCCDセンサーによる画像において割れの有無を確認した。この結果を反りの大きさとともに表1に示す。   When each silicon wafer 10 is mounted on the counterbore 21 of the susceptor 20, it is confirmed that the silicon wafer 10 does not move in the counterbore, and then the wafer is not moved even when the temperature is increased by rotating the susceptor. The slip in the spot facing was confirmed visually. Further, after the epitaxial film is grown, the presence or absence of slippage of the wafer 10 placed on the spot facing 21 is visually confirmed, and the wafer 10 on which the epitaxial layer is formed is actually taken out from the susceptor 20 and imaged by a microscope and a CCD sensor. The presence or absence of cracks was confirmed. The results are shown in Table 1 together with the warpage size.

Figure 2009272465
表1から明らかなように、ウェーハの形状が凸型で面内の凹凸が有る物が良かった。ワープ値及びバウ値が(5μm、−3μm)、(10μm,+7μm)及び(35μm,+40μm)の反りを有する番号5〜7におけるシリコンウェーハ10は、座ぐり21の中で滑っているのが確認された。これは、サセプタ20に載せたウェーハ10の周縁部がサセプタ20の座ぐり21底部に接触して、座ぐり底面とウェーハ裏面の間に密閉空間を形成し、その空間に溜まったキャリアガスが加熱により膨張してシリコンウェーハ10が浮かんでサセプタの回転による遠心力ですべってしまい、サセプタ座ぐりの側壁に移動したことによるものと考えられる。そして、これらの比抵抗、厚さは、座ぐり21の側壁に接触している部分が分布が悪くなっているのが観察された。そして(5μm、−3μm)のそりを有するシリコンウェーハ10にあっては、エピタキシャル層を形成した後に割れ、及び小さなクラックが発生した。
Figure 2009272465
As apparent from Table 1, a wafer having a convex shape and in-plane irregularities was good. It is confirmed that the silicon wafers 10 in the numbers 5 to 7 having warps and bow values of (5 μm, −3 μm), (10 μm, +7 μm) and (35 μm, +40 μm) are slipping in the counterbore 21. It was done. This is because the peripheral portion of the wafer 10 placed on the susceptor 20 contacts the bottom of the counterbore 21 of the susceptor 20 to form a sealed space between the bottom surface of the counterbore and the back surface of the wafer, and the carrier gas accumulated in the space is heated. This is considered to be due to the fact that the silicon wafer 10 floats and slips due to the centrifugal force generated by the rotation of the susceptor and moves to the side wall of the susceptor counterbore. And it was observed that the specific resistance and thickness of the part in contact with the side wall of the spot facing 21 are poorly distributed. In the silicon wafer 10 having a warp of (5 μm, −3 μm), cracks and small cracks occurred after the epitaxial layer was formed.

しかし、それ以外のウェーハ10はウェーハ10の滑り、及びウェーハ10のエッジ部分における割れ、及びクラックは認められなかった。これは、シリコンウェーハ10に付した反りによりサセプタ20とシリコンウェーハ10との間に隙間が外部に連通し、ウェーハ10がサセプタ20から浮くようなことが回避されたことによるものと考えられる。   However, the other wafers 10 were not observed to slip, cracks at the edge of the wafer 10, and cracks. This is considered to be because the gap between the susceptor 20 and the silicon wafer 10 communicates with the outside due to the warpage applied to the silicon wafer 10 and the wafer 10 is prevented from floating from the susceptor 20.

<実施例2>
ランプ加熱方式の枚葉式気相成長装置を用い、実施例1と同一の温度条件において、2枚のシリコンウェーハ10の主面に厚さ約100μmのエピタキシャル膜を成長させた。この時用いたシリコンウェーハ10は外径が8インチで厚さが600μmである。そして、2枚のシリコンウェーハ10のそれぞれの反りは、ワープ値において15μm及び35μm、同じくバウ値において順番に+18μm及び+28μmであった。
<Example 2>
An epitaxial film having a thickness of about 100 μm was grown on the main surface of two silicon wafers 10 under the same temperature conditions as in Example 1 using a lamp heating type single wafer vapor phase growth apparatus. The silicon wafer 10 used at this time has an outer diameter of 8 inches and a thickness of 600 μm. The warpage of each of the two silicon wafers 10 was 15 μm and 35 μm in the warp value, and +18 μm and +28 μm in turn in the bow value.

それぞれのシリコンウェーハ10にエピタキシャル膜を成長させた後、座ぐり21に載せられたウェーハ10滑りの有無を目視において確認するとともに、エピタキシャル層が形成されたウェーハ10をサセプタ20から実際に取り出して顕微鏡及びCCDセンサーによる画像において割れの有無を確認した。この結果を反りの大きさとともに表2に示す。   After growing an epitaxial film on each silicon wafer 10, the presence or absence of slippage of the wafer 10 placed on the spot face 21 is visually confirmed, and the wafer 10 on which the epitaxial layer has been formed is actually taken out of the susceptor 20 and microscope. And the presence or absence of a crack was confirmed in the image by a CCD sensor. The results are shown in Table 2 together with the warpage size.

Figure 2009272465
表2より明らかなように、8インチのシリコンウェーハ10では、ワープ値及びバウ値が(15μm、+18μm)のものにおいてウェーハ10の滑りは確認されたが、割れには至っていなかった。スティッキングしたもののぎりぎりのところで割れには至っていないと考える。一方、ワープ値及びバウ値が(35μm、+28μm)のものにおいては問題がなかった。これは、ワープ値及びバウ値が(15μm、+18μm)のものは反りが足りずにシリコンウェーハ10が浮かんでしまったことによるものと考えられ、ワープ値及びバウ値が(35μm、+28μm)のものにおいては、シリコンウェーハ10の浮きを防止するに足りる反りが付されていたことによるものと考えられる。
Figure 2009272465
As is apparent from Table 2, in the 8-inch silicon wafer 10, slipping of the wafer 10 was confirmed when the warp value and the bow value were (15 μm, +18 μm), but no crack was reached. I think that there is no crack at the last minute of the sticking. On the other hand, there was no problem when the warp value and the bow value were (35 μm, +28 μm). This is because the warp value and bow value (15 μm, +18 μm) are considered to be due to the fact that the silicon wafer 10 floated due to insufficient warpage, and the warp value and bow value (35 μm, +28 μm). In this case, it is considered that the warp sufficient to prevent the silicon wafer 10 from being lifted was added.

本発明実施形態のウェーハをサセプタに載せた状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which mounted the wafer of embodiment of this invention on the susceptor. 従来のウェーハをサセプタに載せた状態を示す図1に対応する断面図である。It is sectional drawing corresponding to FIG. 1 which shows the state which mounted the conventional wafer on the susceptor.

符号の説明Explanation of symbols

10 シリコンウェーハ
11 周縁部
20 サセプタ
10 silicon wafer 11 peripheral edge 20 susceptor

Claims (2)

気相成長装置のサセプタに載置された、シリコンウェーハにおいて、前記サセプタを回転させながら昇温するとき、ウェーハ裏面の周縁部の一部と前記サセプタの座ぐり底面とに空間が生じるように反りを付けたことを特徴とするシリコンウェーハ。   In a silicon wafer placed on a susceptor of a vapor phase growth apparatus, when the temperature is raised while rotating the susceptor, a warp is generated so that a space is generated between a part of the peripheral edge of the back surface of the wafer and the bottom surface of the counterbore of the susceptor. A silicon wafer characterized by 気相成長装置のサセプタにシリコンウェーハを載せて回転しながら前記シリコンウェーハの主面にエピタキシャル層を形成するエピタキシャル基板の製造方法において、
前記サセプタに載せた状態で前記サセプタが回転するとき前記シリコンウェーハの周縁部の一部が前記サセプタの表面に接触しないような反りを前記シリコンウェーハに付けたことを特徴とするエピタキシャル基板の製造方法。
In an epitaxial substrate manufacturing method for forming an epitaxial layer on the main surface of the silicon wafer while rotating the silicon wafer on a susceptor of a vapor phase growth apparatus,
A method of manufacturing an epitaxial substrate, wherein a warp is applied to the silicon wafer so that a part of a peripheral edge of the silicon wafer does not contact the surface of the susceptor when the susceptor rotates in a state of being placed on the susceptor. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018041851A (en) * 2016-09-08 2018-03-15 クアーズテック株式会社 Nitride semiconductor substrate

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