JP2010040534A - サセプタ、気相成長装置およびエピタキシャルウェーハの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体ウェーハの表面上にエピタキシャル層を気相成長させてエピタキシャルウェーハを製造する際に該半導体ウェーハを収容する座ぐり凹部を有するサセプタ。上記座ぐり凹部の側壁は平坦部と該平坦部より高い突出部とからなり、かつ該平坦部の高さは上記半導体ウェーハの厚み以上である。前記サセプタを含む気相成長装置および前記サセプタを使用するエピタキシャルウェーハの製造方法。
【選択図】なし
Description
更に本発明は、上記サセプタを使用するエピタキシャルウェーハの製造方法に関する。
[1]半導体ウェーハの表面上にエピタキシャル層を気相成長させてエピタキシャルウェーハを製造する際に該半導体ウェーハを収容する座ぐり凹部を有するサセプタであって、
上記座ぐり凹部の側壁は平坦部と該平坦部より高い突出部とからなり、かつ該平坦部の高さは上記半導体ウェーハの厚み以上であることを特徴とするサセプタ。
[2][1]に記載のサセプタと、該サセプタを収容する反応チャンバと、を含む気相成長装置。
[3]半導体ウェーハの表面上にエピタキシャル層を気相成長させてエピタキシャルウェーハを製造する方法であって、
上記半導体ウェーハを[1]に記載のサセプタの座ぐり凹部に収容した状態で上記気相成長を行うことを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
[4]前記半導体ウェーハの表面において、近接する{111}面が存在する方向の端面と前記突出部が対向するように該ウェーハを前記座ぐり凹部に収容する[3]に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
更に本発明によれば、半導体ウェーハ上に結晶性に優れた均一なエピタキシャル層を形成することができるため、半導体ウェーハの結晶方位性による半導体素子中の結晶欠陥、特に表面および表面近傍の結晶欠陥の低減が可能である。
本発明は、半導体ウェーハの表面上にエピタキシャル層を気相成長させてエピタキシャルウェーハを製造する際に該半導体ウェーハを収容する座ぐり凹部を有するサセプタに関する。本発明のサセプタは、上記座ぐり凹部の側壁が平坦部と該平坦部より高い突出部とからなり、かつ該平坦部の高さは上記半導体ウェーハの厚み以上であることを特徴とする。
さらに、側壁高さがウェーハ厚み以上である座ぐり凹部を設け、ウェーハをその中へ載置することにより、ウェーハの面取りを含む周縁部(特に裏面)へのシリコンの回り込みを押さえ、かつ側壁に突出部を設けることで気相成長速度が速い方位の周縁部における局所的なシリコン成長を回避し外周部における気相成長速度を安定させバラツキが出ないようにすることによって、均一な膜厚のエピタキシャル層を安定的に得ることができる。
また、上記のように外周部の気相成長を抑制させたい方位以外において、座ぐり凹部の側壁高さを変化させると面内全体の膜厚の均一化を図ることが困難となるため、本発明のサセプタでは上記突出部以外の側壁は平坦部とする。
以下、本発明のサセプタについて更に詳細に説明する。
図2中、直線(a)はウェーハ表面の中心を始点とし、他の方位と比べて外周部気相成長速度が速い方位(例えば{100}面に対して平行な<110>方位:または(100)面に対して平行な[011]方位と同等の方位)に沿って突出部の上面(平坦面)の中心を通る仮想直線であり、直線(b)は、ウェーハ表面の中心を始点とし突出部上面端部を通る仮想直線であり、直線(c)は、ウェーハ表面の中心を始点とし突出部下端部を通る仮想直線である。直線(a)と直線(b)とのなす角θ1は、例えば0〜15°とすることができ、0〜10°とすることが好ましい。θ1が0°の場合、突出部の断面形状は三角形となる。一方、直線(a)と直線(c)とのなす角θ2は、例えば5〜20°であることが好ましい。
本発明の気相成長装置は、本発明のサセプタと、該サセプタを収容する反応チャンバとを含むものである。本発明のサセプタを含む点以外は、エピタキシャルウェーハの製造に通常使用される公知の気相成長装置と同様の構成とすることができる。気相成長装置の構成については、例えば特開2004−63865号公報、特開2005−197380号公報、特開2007−189222号公報、特許第3931578号公報等に詳細に記載されている。
更に本発明は、半導体ウェーハの表面上にエピタキシャル層を気相成長させてエピタキシャルウェーハを製造する方法に関する。本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、エピタキシャル層を形成する半導体ウェーハを本発明のサセプタの座ぐり凹部に収容した状態で気相成長を行う。
ドーム取り付け体5のうち、サセプタ10と対峙する高さ位置には、ガス供給口12とガス排出口13とが対向配置されている。ガス供給口12からは、反応チャンバ2内にSiHCl3などのSiソースガス(原料ガス)を水素ガス(キャリアガス)で希釈し、それにドーパントを微量混合した反応ガスが、半導体ウェーハWの表面に対して平行(水平方向)に供給される。この供給された反応ガスは、半導体ウェーハWの表面を通過してエピタキシャル膜成長後、ガス排出口13より装置1の外に排出される。一方、サセプタ下面側には、通常、ウェーハ周辺を清浄に保つために、ガス供給口14からキャリアガスが供給される。ここで本発明のサセプタを使用することにより、外周部の気相成長が速い方位において、外周部への原料ガスの供給量を低減することができる。これにより結晶方位による外周部気相成長速度の差を抑え面内全域で均一な膜厚を有するエピタキシャルウェーハを形成することができる。
エピタキシャル層を形成する表面が(100)面である300mm半導体ウェーハを、気相成長装置の反応チャンバ内に配置された、座ぐり凹部側壁のウェーハノッチと対向する位置(ノッチ対向部)を0°とした場合、85°〜95°の部分、175°〜185°の部分、265°〜275°の部分、355°〜5°の部分に突出部を設けたサセプタに載置した。
上記サセプタに載置された半導体ウェーハの表面に、気相エピタキシャル法によりエピタキシャル膜を成長させた。以下、このエピタキシャル成長工程を具体的に説明する。
次に、加熱された半導体ウェーハの表面にエピタキシャル膜を成長させた。すなわち、キャリアガスとソースガスとを、対応するガス供給口を通してチャンバへ導入した。炉内圧力を100±20KPaとし、1000℃〜1200℃に加熱した半導体ウェーハ上に、ソースガスの熱分解または還元によって生成されたシリコンを、反応速度1.5〜4.5μm/分で析出させた。これにより、半導体ウェーハの表面上に厚さ2〜20μmの単結晶シリコンからなるエピタキシャル膜が成長された。
以上の工程により、エピタキシャルウェーハを作製した。
サセプタとして従来型のサセプタ(座ぐり凹部側壁高さが一定であり突出部を持たないサセプタ)を用いた点以外は実施例1と同様の方法でエピタキシャルウェーハを作製した。
実施例1および比較例1において半導体ウェーハの表面に作製されたエピタキシャル膜の厚さを赤外干渉法により測定した結果を図4に示す。図4は、半導体ウェーハの外周部エッジから2mmの地点で円周上に膜厚を測定した結果である。図4下図に示すように、比較例1で作製したエピタキシャルウェーハでは、<110>方位の外周部膜厚が局所的に厚くなる現象が観察された。
実施例1で作製したエピタキシャルウェーハおよび比較例1で作製したエピタキシャルウェーハについて、エピタキシャル膜厚測定装置(FT-IR)により、<100>方位と<110>方位の膜厚値を比較した結果、比較例1で作製したエピタキシャル層の<110>方位の膜厚は<100>方位の膜厚の1.85%増しであったのに対し、実施例1で作製したエピタキシャル層では0.75%増しであり比較例1の約半減に抑制することができた。
以上の結果から、本発明によれば面内全域にわたって均一な膜厚のエピタキシャル層を形成できることが示された。
2 反応チャンバ
3 上側ドーム
4 下側ドーム
5 ドーム取り付け体
6 ハロゲンランプ
7 サセプタ回転軸
8 支持アーム
9 リフトピン
10 サセプタ
11 リフトアーム
12 ガス供給口
13 ガス排出口
14 ガス供給口
15 ガス排出口
Claims (4)
- 半導体ウェーハの表面上にエピタキシャル層を気相成長させてエピタキシャルウェーハを製造する際に該半導体ウェーハを収容する座ぐり凹部を有するサセプタであって、
上記座ぐり凹部の側壁は平坦部と該平坦部より高い突出部とからなり、かつ該平坦部の高さは上記半導体ウェーハの厚み以上であることを特徴とするサセプタ。 - 請求項1に記載のサセプタと、該サセプタを収容する反応チャンバと、を含む気相成長装置。
- 半導体ウェーハの表面上にエピタキシャル層を気相成長させてエピタキシャルウェーハを製造する方法であって、
上記半導体ウェーハを請求項1に記載のサセプタの座ぐり凹部に収容した状態で上記気相成長を行うことを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。 - 前記半導体ウェーハの表面において、近接する{111}面が存在する方向の端面と前記突出部が対向するように該ウェーハを前記座ぐり凹部に収容する請求項3に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
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