JP2021082641A - エピタキシャルウェーハの製造方法及びエピタキシャルウェーハ - Google Patents
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Abstract
【課題】（１１１）ウェーハにおいて高平坦なエピタキシャルウェーハを製造するための成長方法を提供する。【解決手段】主表面が（１１１）面のシリコンウェーハの表面に、シリコン系原料ガスを含むプロセスガスを供給してシリコン層をエピタキシャル成長させるエピタキシャルウェーハの製造方法であって、前記エピタキシャル成長において、反応温度を８００〜１１５０℃とし、プロセスガス中におけるシリコン系原料ガスの濃度を１．０×１０−４〜１．０×１０−２ｍｏｌ／Ｌとし、反応炉の炉内圧を１．３３×１０４Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）以下とするエピタキシャルウェーハの製造方法。【選択図】図１
Description
本発明は、エピタキシャルウェーハの製造方法及びエピタキシャルウェーハに関する。
近年の半導体素子の高集積化に伴い、最先端デバイス用ウェーハでは、最外周まで高平坦なウェーハ形状が求められている。さらにデバイス用途によっては、主表面が（１００）面のエピタキシャルウェーハ（以下、「（１００）エピタキシャルウェーハ」という。他の面についても同様とする。）だけではなく（１１１）エピタキシャルウェーハの要求も増えているため、高平坦な（１１１）エピタキシャルウェーハの製造方法が重要となってきている。
エピタキシャルウェーハの平坦度で注目されるのは、ウェーハの結晶方位の変化によって生じる成長速度差がある。まず、シリコンウェーハの（１１１）面について説明する。図１は、主表面が（１１１）面のウェーハＷ表面における結晶方位の説明図である。図１に示すように、（１１１）ウェーハＷの結晶方位は、ウェーハの中心を基準として回転方向３０°単位の周期で、＜１１０＞方位と＜１１２＞方位を繰り返す。なお、図中の符号５は、＜１１２＞結晶方向の外周部を指す。主表面が（１１１）のシリコンウェーハにおいては、中心から外周へ向かう＜１１０＞方向を結晶方位の基準とした場合、結晶方位基準から３０°方向の＜１１２＞方向においては成長速度が大きく、エピタキシャル層の膜厚が増大してしまい、外周の平坦度が悪化してしまう。
従来のエピタキシャルウェーハ製造工程においては、エピタキシャル層の膜厚は２μｍ以上であり、エピタキシャル成長の反応温度は８００〜１１５０℃の範囲で行われるのが一般的であり、上記反応温度より低温ではエピタキシャル欠陥の増加、高温ではスリップの発生、プロセスガスの気相反応の影響が強くなり、製造条件としては相応しくない。また、原料ガス濃度も１×１０−４〜１×１０−２ｍｏｌ／Ｌの範囲で行われるのが一般的であり、上記原料ガス濃度より低濃度では、成長速度低下による生産性の低下、高濃度ではエピタキシャル欠陥の増加が起こる。従って、シリコンウェーハを基板に用いたエピタキシャルウェーハを作製する上では、上記反応温度、上記原料ガス濃度の範囲内で成膜が行われている。
一方、結晶方位の変化によって生じるウェーハ周縁部での成長速度差は、上記反応温度、上記原料ガス濃度の条件範囲においても発生する。結晶方位の変化によって生じるウェーハ周縁部の成長速度差は、サイトフラットネスの指標の一つであるΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきにも顕著に現れてしまう。
ここで、ＥＳＦＱＲ（Ｅｄｇｅ Ｓｉｔｅ Ｆｒｏｎｔ Ｌｅａｓｔ ｓＱｕａｒｅ Ｒａｎｇｅ）は、サイトフラットネスのうち、平坦度の悪化しやすいエッジに注目した指標であり、厚さの分布から最小二乗法により求められた基準面からの偏差の最大、最小の幅で定義される。また、ΔＥＳＦＱＲはエピタキシャル成長前後におけるＥＳＦＱＲの差として定義される。
結晶方位の変化によって生じるウェーハ周縁部での成長速度差を低減するために、特許文献１では、（１００）、（１１０）ウェーハへのエピタキシャル反応時に２．６６×１０４Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）以下まで減圧することで、外周フラットネスの良好な（１００）、（１１０）エピタキシャルウェーハを製造している。（１１１）ウェーハへのエピタキシャル反応においては、特許文献２のように（１１１）エピタキシャル成長にてファセットが発生する位置の成長速度が小さくなるようにウェーハの載置位置をずらすという手法は存在するが、反応時に減圧し成長速度差を低減した例はなかった。
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、（１１１）ウェーハにおいて高平坦なエピタキシャルウェーハを製造するための成長方法及びエピタキシャルウェーハを提供することを目的としている。
本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、主表面が（１１１）面のシリコンウェーハの表面に、シリコン系原料ガスを含むプロセスガスを供給してシリコン層をエピタキシャル成長させるエピタキシャルウェーハの製造方法であって、エピタキシャル成長において、反応温度を８００〜１１５０℃とし、プロセスガス中におけるシリコン系原料ガスの濃度を１．０×１０−４〜１．０×１０−２ｍｏｌ／Ｌとし、反応炉の炉内圧を１．３３×１０４Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）以下とするエピタキシャルウェーハの製造方法を提供する。
このような方法であれば、外周フラットネスの良好な（１１１）エピタキシャルウェーハを製造可能となる。
このとき、シリコンウェーハとして、直径３００ｍｍのシリコンウェーハを用いることができる。
このようなシリコンウェーハを用いれば、高い生産性で、外周フラットネスがより良好な大直径の（１１１）エピタキシャルウェーハを製造することができる。
このとき、シリコン系原料ガスとして、トリクロロシラン（ＴＣＳ）、ジクロロシラン（ＤＣＳ）、又はモノシランを用いることができる。
これにより、外周フラットネスが更に良好な（１１１）エピタキシャルウェーハを安価に製造することが可能となる。
また、主表面が（１１１）面であるシリコンエピタキシャルウェーハであって、エピタキシャル成長前後のサイトフラットネスの差分であるΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向のばらつき量をＸ、エピタキシャル成長膜の膜厚をＴとしたとき、エピタキシャル成長膜の膜厚Ｔに対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向のばらつきの割合（Ｘ／Ｔ）×１００が０．６％以下のエピタキシャルウェーハを提供する。
これにより、ウェーハ周方向のばらつきが抑えられた（１１１）エピタキシャルウェーハとなる。
以上のように、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法によれば、（１１１）ウェーハのエピタキシャル成長時に反応炉の炉内圧を１．３３×１０４Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）以下まで減圧することで、＜１１０＞、＜１１２＞方向のエッジ部の成長速度差を低減し、ウェーハ周方向のばらつきを、常圧で成長したときの３分の２以下まで是正し、外周フラットネスの良好な（１１１）エピタキシャルウェーハを得られる。
上述のように、（１１１）ウェーハにおいて高平坦なエピタキシャルウェーハを製造するための成長方法が求められていた。
本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、主表面が（１１１）面のシリコンウェーハの表面に、シリコン系原料ガスを含むプロセスガスを供給してシリコン層をエピタキシャル成長させるエピタキシャルウェーハの製造方法であって、エピタキシャル成長において、反応温度を８００〜１１５０℃とし、プロセスガス中におけるシリコン系原料ガスの濃度を１．０×１０−４〜１．０×１０−２ｍｏｌ／Ｌとし、反応炉の炉内圧を１．３３×１０４Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）以下とするエピタキシャルウェーハの製造方法を完成した。この製造方法により、＜１１０＞、＜１１２＞方向のエッジ部の成長速度差を低減し、ウェーハ周方向のばらつきを、常圧で成長したときの３分の２以下まで是正し、外周フラットネスの良好な（１１１）エピタキシャルウェーハを完成した。
以下、本発明について図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明の（１１１）面とは、実質上これと等価となる面も含まれるものであり、例えば、（１１１）面ジャストアングルのみならず、これに所望のオフアングルをしたものも含まれる。
本発明の（１１１）ウェーハＷとしては、主表面が（１１１）面であるシリコンウェーハを用いる。
エピタキシャル成長について、図２を参照しながら説明する。図２は、一般的なエピタキシャル成長装置の一例を示す図である。エピタキシャル成長装置１０は、エピタキシャル成長を行う反応炉（反応室）１１とプロセスガス供給部１２を備える。なお、エピタキシャル成長装置１０の構造は、特に限定されない。プロセスガス供給部１２からプロセスガスが供給され、温度が調整された（１１１）ウェーハＷ上でエピタキシャル成長を行うことができるものである。
エピタキシャル成長において、（１１１）ウェーハＷの反応温度は、８００℃より低温では、エピタキシャル欠陥が増加する。逆に１１５０℃より高温では、スリップの発生やプロセスガスの気相反応の影響が強くなる。そのため、エピタキシャル成長において、反応温度を９００〜１１５０℃とする。
本発明に係るプロセスガスは、シリコン系原料ガスの他、キャリアガスやドーパントなどを含み、シリコンのエピタキシャル成長が可能なガスである。プロセスガス中におけるシリコン系原料ガスの濃度は、１．０×１０−４ｍｏｌ／Ｌより低濃度では、成長速度の低下による生産性が低下する。１．０×１０−２ｍｏｌ／Ｌより高濃度では、エピタキシャル欠陥が増加する。そのため、プロセスガス中におけるシリコン系原料ガスの濃度は１．０×１０−４〜１．０×１０−２ｍｏｌ／Ｌとする。
また、エピタキシャル反応時、反応炉の炉内圧を１．３３×１０４Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）以下とする。これにより＜１１０＞、＜１１２＞方向のエッジ部の成長速度差を低減し、ウェーハ周方向のばらつきを、常圧で成長したときの３分の２以下まで是正し、外周フラットネスの良好な（１１１）エピタキシャルウェーハを製造することできる。また、反応炉の炉内圧の下限値は特に限定されないが、１．３３×１０２Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以上とすることが好ましい。１．３３×１０２Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）未満にするには長時間が必要とされ、生産性の低下を招いてしまう。
上記の主表面が（１１１）面のシリコンウェーハとして、直径３００ｍｍのシリコンウェーハを好適に用いることができる。このようなシリコンウェーハを用いれば、高い生産性で、大直径でありながら、外周フラットネスがより良好な（１１１）エピタキシャルウェーハを製造することができる。
上記シリコン系原料ガスは、トリクロロシラン（ＴＣＳ）、ジクロロシラン（ＤＣＳ）、又はモノシランを好適に用いることができる。これらの化合物を用いれば、外周フラットネスが更に良好な（１１１）エピタキシャルウェーハを安価に製造することが可能となる。
また、本発明で得られるエピタキシャルウェーハは、主表面が（１１１）面であるシリコンエピタキシャルウェーハであって、エピタキシャル成長前後のサイトフラットネスの差分であるΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向のばらつき量をＸ、エピタキシャル成長膜の膜厚をＴとしたとき、エピタキシャル成長膜の膜厚Ｔに対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向のばらつきの割合（Ｘ／Ｔ）×１００が０．６％以下のものである。
上記エピタキシャルウェーハは、ウェーハ周方向のばらつきを、常圧で成長したときの３分の２以下まで是正し、外周フラットネスの良好な（１１１）エピタキシャルウェーハである。
以下、実施例及び比較例を参照して説明する。
（実施例１）
評価するシリコンウェーハとして、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、トリクロロシラン（ＴＣＳ）を反応ガスとして、反応ガスのガス濃度を９．４×１０−４ｍｏｌ／Ｌ、反応温度を１０８０℃、炉内圧を６．６６×１０３Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）としてエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２（ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ社製）にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．４３％となった。
評価するシリコンウェーハとして、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、トリクロロシラン（ＴＣＳ）を反応ガスとして、反応ガスのガス濃度を９．４×１０−４ｍｏｌ／Ｌ、反応温度を１０８０℃、炉内圧を６．６６×１０３Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）としてエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２（ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ社製）にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．４３％となった。
（実施例２）
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、炉内圧を１．３３×１０４Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．６０％となった。
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、炉内圧を１．３３×１０４Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．６０％となった。
（実施例３）
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、反応ガスをジクロロシラン（ＤＣＳ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．４３％となった。
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、反応ガスをジクロロシラン（ＤＣＳ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．４３％となった。
（実施例４）
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、反応ガスをジクロロシラン（ＤＣＳ）、炉内圧を１．３３×１０４Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．５９％となった。
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、反応ガスをジクロロシラン（ＤＣＳ）、炉内圧を１．３３×１０４Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．５９％となった。
（実施例５）
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、反応ガスをモノシラン（ＳｉＨ４）、反応温度を９００℃とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．３８％となった。
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、反応ガスをモノシラン（ＳｉＨ４）、反応温度を９００℃とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．３８％となった。
（実施例６）
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、反応ガスをモノシラン（ＳｉＨ４）、反応温度を９００℃、炉内圧を１．３３×１０４Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．５２％となった。
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、反応ガスをモノシラン（ＳｉＨ４）、反応温度を９００℃、炉内圧を１．３３×１０４Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．５２％となった。
（比較例１）
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、炉内圧を２．６６×１０４Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．８３％となった。
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、炉内圧を２．６６×１０４Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．８３％となった。
（比較例２）
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、炉内圧を５．３３×１０４Ｐａ（４００Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．９０％となった。
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、炉内圧を５．３３×１０４Ｐａ（４００Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．９０％となった。
（比較例３）
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、炉内圧を１．０１×１０５Ｐａ（７６０Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．９５％となった。
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、炉内圧を１．０１×１０５Ｐａ（７６０Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．９５％となった。
（比較例４）
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、反応ガスをジクロロシラン（ＤＣＳ）、炉内圧を２．６６×１０４Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．８０％となった。
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、反応ガスをジクロロシラン（ＤＣＳ）、炉内圧を２．６６×１０４Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．８０％となった。
（比較例５）
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、反応ガスをジクロロシラン（ＤＣＳ）、炉内圧を５．３３×１０４Ｐａ（４００Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．８５％となった。
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、反応ガスをジクロロシラン（ＤＣＳ）、炉内圧を５．３３×１０４Ｐａ（４００Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．８５％となった。
（比較例６）
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、反応ガスをジクロロシラン（ＤＣＳ）、炉内圧を１．０１×１０５Ｐａ（７６０Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．９０％となった。
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、反応ガスをジクロロシラン（ＤＣＳ）、炉内圧を１．０１×１０５Ｐａ（７６０Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．９０％となった。
（比較例７）
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、反応ガスをモノシラン（ＳｉＨ４）、反応温度を９００℃、炉内圧を２．６６×１０４Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．７０％となった。
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、反応ガスをモノシラン（ＳｉＨ４）、反応温度を９００℃、炉内圧を２．６６×１０４Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．７０％となった。
（比較例８）
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、反応ガスをモノシラン（ＳｉＨ４）、反応温度を９００℃、炉内圧を５．３３×１０４Ｐａ（４００Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．７５％となった。
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、反応ガスをモノシラン（ＳｉＨ４）、反応温度を９００℃、炉内圧を５．３３×１０４Ｐａ（４００Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．７５％となった。
（比較例９）
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、反応ガスをモノシラン（ＳｉＨ４）、反応温度を９００℃、炉内圧を１．０１×１０５Ｐａ（７６０Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．８２％となった。
評価するシリコンウェーハとして、実施例１と同様の、ポリッシュ加工し、表面を鏡面とした直径３００ｍｍの（１１１）シリコンウェーハを用いた。枚葉式エピタキシャル成長装置において、反応ガスをモノシラン（ＳｉＨ４）、反応温度を９００℃、炉内圧を１．０１×１０５Ｐａ（７６０Ｔｏｒｒ）とする以外は、実施例１と同じ条件でエピタキシャル成膜を行った。成膜前のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲと成膜後に得られたエピタキシャルウェーハのＥＳＦＱＲについて、Ｗａｆｅｒ−Ｓｉｇｈｔ２にて測定を行ったところ、エピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合は０．８２％となった。
表１に上記の実施例１〜６及び比較例１〜９の結果を示す。
表１の結果から、実施例１〜６ではエピタキシャル膜の膜厚に対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向ばらつきの割合が０．６０％以下であり、比較例１〜９と比べて大幅に改善されていることがわかる。このように本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法を用いれば、ウェーハ周方向のばらつきを低減したエピタキシャルウェーハを得ることができる。すなわち、（１１１）面のシリコンウェーハにエピタキシャル成長する場合は、高平坦なエピタキシャルウェーハを得るためには、反応炉内圧を１００Ｔｏｒｒ以下にする必要があることが判った。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
５…＜１１２＞結晶方向の外周端部、 １０…エピタキシャル成長装置、
１１…反応炉（反応室）、 １２…プロセスガス供給部、
Ｗ…（１１１）ウェーハ。
１１…反応炉（反応室）、 １２…プロセスガス供給部、
Ｗ…（１１１）ウェーハ。
Claims (4)
- 主表面が（１１１）面のシリコンウェーハの表面に、シリコン系原料ガスを含むプロセスガスを供給してシリコン層をエピタキシャル成長させるエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記エピタキシャル成長において、反応温度を８００〜１１５０℃とし、プロセスガス中におけるシリコン系原料ガスの濃度を１．０×１０−４〜１．０×１０−２ｍｏｌ／Ｌとし、反応炉の炉内圧を１．３３×１０４Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）以下と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。 - 前記シリコンウェーハとして、直径３００ｍｍのシリコンウェーハを用いることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記シリコン系原料ガスとして、トリクロロシラン（ＴＣＳ）、ジクロロシラン（ＤＣＳ）、又はモノシランを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
- 主表面が（１１１）面であるシリコンエピタキシャルウェーハであって、
エピタキシャル成長前後のサイトフラットネスの差分であるΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向のばらつき量をＸ、エピタキシャル成長膜の膜厚をＴとしたとき、前記エピタキシャル成長膜の膜厚Ｔに対するΔＥＳＦＱＲのウェーハ周方向のばらつきの割合（Ｘ／Ｔ）×１００が０．６％以下のものであることを特徴とするエピタキシャルウェーハ。
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