JP2018206925A - アニール装置及び半導体ウェハの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を提供する。
図1は、本実施形態にかかるアニール装置の断面模式図である。図1に示すアニール装置は、第1炉体10と第2炉体20とを備える。第2炉体20は、第1炉体10内に支持体40により支持される。また第2炉体20は、複数のウェハ容器30を保持する。
図1に示す第1炉体10は、底部11と側部12と蓋部13とを有する。底部11、側部12及び蓋部13は、それぞれ分離可能である。底部11が側部12の一端を塞ぎ、蓋部13は側部12の他端を塞ぐことで、第1炉体10内に第1加熱空間を形成する。第1炉体10は、複数の部材により構成されていなくてもよい。一方で、第1炉体10が複数の部材により構成されていると、第2炉体20等の設置が容易になる。
第2炉体20は、第1炉体10の内側に位置する。第2炉体20は、ウェハを保持できる。図1に示す第2炉体20は、ウェハ容器30を保持することで、ウェハ容器30内に載置されたウェハを保持する。
ウェハ容器30は、第2炉体20により支持されている。図2は、本実施形態にかかるアニール装置100のウェハ容器30を拡大した図である。ウェハ容器30は、試料台31と蓋32とを有する。ウェハWは、試料台31の載置面31aに載置される。試料台31と蓋32とは、嵌合して密閉空間を形成する。ウェハ容器30を用いることで、ウェハWを密閉空間内でアニールでき、ウェハWからのSiの昇華を防げる。
支持体40は、第1炉体10内で第2炉体20を支持する。図1に示す支持体40は、第1炉体10の底部11に設けられた溝部11aに嵌合されている。支持体40の形状は特に問わない。例えば、第2炉体20の側方に支持体を設け、側方から第2炉体20を支持してもよいし、第2炉体20の上方に支持体を設け、上方から第2炉体20を支持体により吊るしてもよい。
本実施形態にかかる半導体ウェハの製造方法は、上述のアニール装置を用いて作製する。以下、本実施形態にかかる半導体ウェハの製造方法の一例について、図3を基に具体的に説明する。図3は、本実施形態にかかる半導体ウェハの製造方法の製造過程を模式的に示した図である。
不純物ドープ工程では、図3(a)に示すように、エピタキシャル層52にマスク53を介して不純物イオン54を注入する。不純物イオン54は、マスク53の開口部に注入され、不純物イオン注入領域55を形成する。不純物イオンとしては、例えばアルミニウム(Al)イオン等を用いることができる。不純物イオン54の注入は、異なる加速電圧で複数回行っても良い。不純物イオン54の注入後には、マスク53を除去する。
次に、図3(b)に示すように、SiCエピタキシャルウェハ50の両面に、カーボン膜56を成膜する。カーボン膜56は、加熱処理時にSiCエピタキシャルウェハ50の表面からのSiの昇華を防ぐ。Siの昇華を抑制することで、SiCエピタキシャルウェハ50の表面荒れが抑制される。
アニール工程は、本実施形態にかかるアニール装置100(図1参照)を用いて行う。アニール時にはウェハ容器30(図2参照)内に、SiCエピタキシャルウェハ50を載置することが好ましい。SiCエピタキシャルウェハ50をアニールすることで、不純物イオン注入領域55が活性化し、活性化領域57となる。また不純物イオン注入領域55の結晶欠陥が回復する。
最後に、カーボン膜56をSiCエピタキシャルウェハ50から除去する。カーボン膜56を除去する際は、酸素雰囲気で熱酸化し、カーボン膜56を灰化する。具体的には、熱酸化炉内にSiCエピタキシャルウェハ50を設置する。そして熱酸化炉内に、流量3.5L/分の酸素を供給しながら、1125℃で90分間加熱する。この処理により、カーボン膜56が灰化し、除去される。カーボン膜56は、酸素を用いたプラズマ処理やオゾン処理によって除去してもよい。
直径100mmで厚さ350μmの4°オフの4H−SiCウェハのSi面上に、高周波誘導加熱方式の横型CVD装置を使用して、エピタキシャル膜を33μm成長させた。エピタキシャル膜へのドーピングは窒素を用いて行い、キャリア濃度は2×1015cm−3とした。
比較例1は、図1に示すアニール装置を用いなかった点が実施例1と異なる。比較例1では、ウェハを載置したサセプタを熱電子衝撃により発熱させ、ウェハをサセプタからの熱伝導または輻射により直接加熱した。
Claims (10)
- 第1炉体と、
前記第1炉体の内側に位置し、少なくとも1枚のウェハを保持できる第2炉体と、を備え、
前記第1炉体は加熱手段により加熱され、前記第2炉体は前記第1炉体からの輻射により加熱される、アニール装置。 - ウェハを収容でき、前記第2炉体により保持されるウェハ容器をさらに備える、請求項1に記載のアニール装置。
- 前記第2炉体は、前記第2炉体の底面に対して垂直方向に、複数のウェハを接触させずに積層配置できる、請求項1又は2に記載のアニール装置。
- 前記第2炉体を支持する支持体をさらに備え、
前記支持体と前記第2炉体との接触面積が、前記第2炉体の前記支持体と接触する第1面全体の面積の30%以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のアニール装置。 - 前記加熱手段による加熱が高周波加熱の場合において、
前記第1炉体の厚みが2mm以上である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のアニール装置。 - 前記加熱手段による加熱が高周波加熱以外の場合において、
前記第1炉体の厚みが10mm以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のアニール装置。 - 前記第1炉体に温度測定用の孔部が設けられている、請求項1〜6のいずれか一項に記載のアニール装置。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載のアニール装置を用いた半導体ウェハの製造方法。
- 前記アニール装置における加熱温度が1600℃以上2000℃以下である、請求項8に記載の半導体ウェハの製造方法。
- 前記アニール装置の前記第2炉体にウェハを保持する前に、前記ウェハの両面にカーボン膜を被覆する、請求項8又は9に記載の半導体ウェハの製造方法。
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