JP4016823B2 - シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体基板（以下、単に基板という。）の主表面上へのエピタキシャル層の気相成長は、反応容器内にサセプタを配し、このサセプタ上に基板を配置した状態で、基板を加熱装置により所望の成長温度に加熱するとともに、ガス供給装置により基板の主表面上に反応ガスを供給することによって行われる。
ところで、例えば、ｐ+型のボロン（Ｂ）ドープ基板上にｐ-型のシリコンエピタキシャル層（以下、単にエピタキシャル層という。）を気相成長させる場合などのように、ドーパント濃度が高い（従って低抵抗率の）基板上に低濃度（従って高抵抗率）のエピタキシャル層を気相成長させる場合には、基板内より気相中に一旦放出されたドーパントがエピタキシャル層にドーピングされる現象（以下、オートドープという。）が発生する。このオートドープは、加熱により基板内から外方拡散するドーパント、及び、基板の表面が気相エッチングされることにより基板内から放出されるドーパントに起因して発生する。オートドープが発生すると、気相成長後のエピタキシャル層のドーパント濃度が、基板の中心から周縁部に向かうにつれて高くなってしまうという問題がある（逆に、ｐ-／ｐ+型あるいはｎ-／ｎ+型の場合、抵抗率は中心から周縁部に向かうにつれて小さくなる）。
従来は、このようなオートドープが発生してしまうのを防止するため、基板の主裏面に常圧ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition；化学的気相成長)法による酸化膜（以下、単にＣＶＤ酸化膜という）を形成している（特許文献１参照）。
基板の主裏面にＣＶＤ酸化膜を形成するには、キャリアガスとして窒素などの不活性ガスを用い、これに例えば、０．０５容量％〜０．１５容量％のモノシラン（ＳｉＨ4）と、０．５容量％〜１．５容量％の酸素とを混合した窒素ガス雰囲気中で基板を３５０℃〜４５０℃の温度範囲に加熱する。すると、ＯＨ基を３重量％以上含むＣＶＤ酸化膜が形成される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−１９７１２８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように基板の主裏面にＣＶＤ酸化膜を形成した場合には、ＣＶＤ酸化膜は膜質がポーラスであり、その酸化膜中に水分が吸着されているため、エピタキシャル層を気相成長すると、ＣＶＤ酸化膜から脱離した水分の影響で基板表面に形成されるエピタキシャル層の表面に微少な凹凸が形成され、集光灯下でヘイズ（haze）が観察されることがある。そして、このようなヘイズの発生は歩留まり低下の原因となる。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、シリコンエピタキシャル層の表面に微少な凹凸が形成されることなく、ヘイズの発生を抑制できるシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記のように、気相成長工程において、ＣＶＤ酸化膜から脱離した水分の影響で基板表面に形成されるエピタキシャル層の表面に微少な凹凸が形成され、集光灯下でヘイズが観察されるのは、次のような理由に依るものと考えられる。
サセプタには、基板を位置決め状態で配置するための座ぐり（基板形状に近い凹部）が形成されており、この座ぐりに基板を配置しているが、気相成長の際に、特にＣＶＤ酸化膜のうちの気相成長用ガス導入側に近い酸化膜から脱離した水分は、気相成長用ガス導入側の気流に引っ張られて上昇し、基板の主表面側に回り込み易い。そして、水分は、気相成長用ガスとともに基板の主表面に形成されるエピタキシャル層に沿って流れ、エピタキシャル層の表面に微少な凹凸を形成する。
【０００７】
このように、ＣＶＤ酸化膜から脱離した水分は、座ぐりの基板を支持する側の面と基板の裏面との間の隙間を流れて基板の主表面側に回り込み、基板主表面のエピタキシャル層に沿ってガス排気側へと流れる。裏面に貫通する孔部を設けたサセプタを使用することによって、ＣＶＤ酸化膜から脱離した水分は、孔部から水分をサセプタの下側に逃がすことができる。裏面に貫通する孔部を設けたサセプタの例としては、オートドープ防止対策用の特開平１０−２２３５４５号公報がある。
しかしながら、特開平１０−２２３５４５号公報に記載の孔部は座ぐりの最外周部にあるので、ＣＶＤ酸化膜から脱離した水分は、孔部を介してサセプタの下側から座ぐり内に流入するガスとともに気相成長用ガスの気流に引っ張られて上昇し、基板主表面のエピタキシャル層に沿って流れてしまうので、結局、エピタキシャル層の表面に微少な凹凸が形成されてしまう。
【０００８】
また、例えば、基板の座ぐりに対する滑り防止対策用の特開平８−８１９８号公報には、仕込みの際のガスを抜くための貫通孔を座ぐりに複数設けたサセプタが開示されている。ただし、座ぐりにおける貫通孔の形成位置については何ら開示がなく、例えば貫通孔を座ぐりの最外周部に設けた場合には、上記したように、ＣＶＤ酸化膜から脱離した水分は基板主表面のエピタキシャル層に沿って流れてしまう。
さらに、特開平８−８１９８号公報に開示された貫通孔は、サセプタに直交して形成されているので、サセプタの裏面側からの輻射光が貫通孔を介して座ぐりに支持された基板に直接照射するため、貫通孔を介して直接的に加熱される箇所と、サセプタを介して加熱される箇所とが基板上に生じる。すなわち、基板において貫通孔に対応する箇所が局部的に加熱され易いので、このような貫通孔が複数形成されていることで、基板の温度分布にムラが生じてしまう。その結果、基板において貫通孔に対応する部位におけるエピタキシャル層の膜厚が厚くなり、全体として膜厚が不均一となる。
【０００９】
そこで、上記課題を解決するため、本発明に係る第一のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法は、主裏面にＣＶＤ酸化膜が形成された半導体基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相成長することによってシリコンエピタキシャルウェーハを製造するシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法において、
内部に半導体基板が配置される座ぐりが形成され、該座ぐり内の最外周部よりも中心側に、裏面に貫通し、気相成長の際にも開放状態となる孔部が形成されたサセプタを使用し、
前記孔部に前記ＣＶＤ酸化膜が臨むように前記半導体基板を配置して、該半導体基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相成長させることを特徴としている。
【００１０】
ここで、サセプタには、リフトピン貫通用の孔部（以下、リフトピン用孔部という。）が形成されたものがあるが、リフトピン用孔部は、気相成長中、リフトピンの頭部により閉塞されてガスの流通が実質的に不可能となるため、ここでいう「気相成長の際にも開放状態となる孔部」には該当しない。なお、リフトピンとは、サセプタに対し昇降動作可能に設けられ、半導体基板を下面側から支持した状態で昇降動作するのに伴わせてサセプタ上に半導体基板を着脱するためのピンである。
【００１１】
本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法によれば、座ぐり内の最外周部よりも中心側に、裏面に貫通し、気相成長の際にも開放状態となる孔部が形成されたサセプタを使用し、孔部にＣＶＤ酸化膜が臨むように半導体基板を配置して半導体基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相成長させるので、半導体基板の主裏面に形成されたＣＶＤ酸化膜から気相成長の際の加熱によって脱離した水分を、孔部を介してサセプタの下側に円滑に放出させることができる。よって、ＣＶＤ酸化膜から脱離した水分の影響により、エピタキシャル層の表面に微少な凹凸が形成され難くなり、ヘイズの発生を抑制できる。
つまり、孔部はＣＶＤ酸化膜に臨むように座ぐり内の最外周部よりも中心側に形成され、基板に覆われていることから、従来のように孔部が最外周部にある場合と異なり、水分が、孔部を介してサセプタの下側から座ぐり内に流入するガスとともに気相成長用ガスの気流に引っ張られて上昇しづらい。よって、基板の主表面側にＣＶＤ酸化膜からの水分が回り込み難くなり、ヘイズの発生を抑制できるのである。
【００１２】
また、本発明では、前記孔部は、前記半導体基板の主裏面の外周縁部に臨む位置のみに形成されていることが好ましい。
基板の外周縁部に臨む位置に限定して孔部を形成することにより、サセプタの裏面側からの輻射光の影響を最小限にとどめることができる。そして、加熱等により半導体基板の主裏面に形成されたＣＶＤ酸化膜から放出される水分を、半導体基板の主表面側に回り込んでしまう前に孔部を介してサセプタの下側に放出させることができるので、サセプタの裏面側からの輻射光の影響を最小限にとどめながらヘイズの発生を抑制することができる。
【００１３】
また、本発明に係る第二のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法は、主裏面にＣＶＤ酸化膜が形成された半導体基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相成長することによってシリコンエピタキシャルウェーハを製造するシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法において、
内部に半導体基板が配置される座ぐりが形成され、該座ぐりが、前記半導体基板の外周縁部を支持する上段座ぐり部と、該上段座ぐり部よりも中心側下段に形成された下段座ぐり部とを有する二段構成をなしており、前記下段座ぐり部に、裏面に貫通し、気相成長の際にも開放状態となる孔部が形成されたサセプタを使用し、
前記孔部に前記ＣＶＤ酸化膜が臨むように前記半導体基板を配置して、該半導体基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相成長させることを特徴とする。
【００１４】
この場合、半導体基板の外周縁部を支持する上段座ぐり部よりも中心側に形成された下段座ぐり部に形成された孔部は、必然的に、座ぐり内の最外周部よりも中心側に位置する。したがって、この孔部を介して、ＣＶＤ酸化膜から脱離した水分を、サセプタの下側に円滑に放出させることができ、よって、エピタキシャル層の表面に微少な凹凸が形成され難くなり、ヘイズの発生を抑制できる。
【００１５】
また、本発明では、前記孔部は、前記半導体基板の裏面側から加熱する熱源から、前記孔部を介して直接的に輻射される熱輻射を妨げることによって、前記半導体基板の局所的過熱を抑制する過熱抑制部を有することが好ましい。
【００１６】
ここで、孔部が、サセプタの板面に直交する直線状である場合には、サセプタにより支持された半導体基板に、熱源から孔部を介して直接的に輻射され、半導体基板において孔部に対応する箇所が局部的に過熱され易く、この結果、半導体基板において孔部に対応する部位におけるシリコンエピタキシャル層の膜厚が厚くなってしまう。しかしながら、本発明では、孔部は過熱抑制部を有するので、熱源から半導体基板への孔部を介した直接的な熱輻射を妨げることができる。よって、半導体基板の局部的な過熱が抑制されて、シリコンエピタキシャル層の膜厚をより均一とすることができる。
【００１７】
なお、前記過熱抑制部は、前記孔部をクランク状とすることにより設けられたものであることが好ましい。
また、前記過熱抑制部は、前記孔部を前記サセプタの厚み方向に対して直線状に傾斜させることにより設けられたものであっても良く、さらには、前記孔部を前記サセプタの厚み方向に対して湾曲させることにより設けられたものであっても良い。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［第１の実施の形態］
まず、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法に使用する気相成長装置の好適な一例としての枚葉式の気相成長装置の構成について説明する。
図１及び図２に示すように、気相成長装置１０は、反応容器１１、サセプタ２０、サセプタ支持部材１２、リフトピン１３、加熱装置１４a、１４b、気相成長用ガス導入管１５、パージガス導入管１６、排気管１７等を備えて構成されている。
【００１９】
反応容器１１は、サセプタ２０が内部に配されて、該サセプタ２０上に配置された１枚の半導体基板Ｗを、水素雰囲気下で熱処理して基板Ｗの主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相成長させる場所である。
【００２０】
サセプタ２０は、シリコンエピタキシャル気相成長を行う際に、基板Ｗを支持するものであり、例えば炭化ケイ素で被覆されたグラファイトにより構成されている。このサセプタ２０は、例えば、略円板状に構成され、その主表面には、該主表面上に基板Ｗを位置決めするための平面視円形状の凹部である座ぐり２１が形成されている。
【００２１】
この座ぐり２１は、例えば、図３に示すように基板Ｗの外周縁部を支持する円環状の上段座ぐり部２１aと、該上段座ぐり部２１aよりも中心側下段に形成された下段座ぐり部２１bとを有する二段構成を成している。これら上段座ぐり部２１aおよび下段座ぐり部２１bは、例えばともに略平面に形成されている。
下段座ぐり部２１bの最外周部の円周上のみに、サセプタ２０の裏面に貫通し、気相成長の際にも開放状態となる多数の孔部２２が等間隔に形成されている。ここで、基板Ｗの外周縁部を支持する円環状の上段座ぐり部２１aよりも中心側に形成された下段座ぐり部２１bの孔部２２は、必然的に、上段座ぐり部２１aの最外周部に相当する座ぐり２１内の最外周部よりも中心側に位置するとともに、基板Ｗの主裏面の外周縁部に望むようになっている。
そして、後述するが、このような孔部２２にＣＶＤ酸化膜１が臨むように基板Ｗを配置して、該基板Ｗの主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相成長させるようになっている。
【００２２】
サセプタ支持部材１２は、サセプタ２０の裏面から該サセプタ２０を支持し、矢印Ａで示す上下方向に移動可能に配設されるとともに、矢印Ｂで示す方向に回転可能に配設されている。サセプタ支持部材１２の先端部には、複数の支持アーム１２aが放射状に分岐するように設けられている。
支持アーム１２aの先端部は、サセプタ２０の裏面に形成された凹部２４（なお、図３〜図１２には図示略）に嵌合され、これによりサセプタ２０をその上面が略水平状となるように支持するようになっている。
【００２３】
リフトピン１３は、丸棒状に構成された胴体部１３aと、該胴体部１３aの上端部に形成され、座ぐり２１に載置された基板Ｗを下面側から支持する頭部１３bとを備えている。頭部１３bは、基板Ｗを支持しやすいように胴体部１３aに比べて拡径されている。
リフトピン１３は、座ぐり２１の底面に形成されたリフトピン用孔部２３に挿通され、その頭部１３bが座ぐり２１の底面に望むように配設されている。さらに、リフトピン１３の胴体部１３aは、支持アーム１２aに形成された貫通孔１２bを貫通している。
【００２４】
加熱装置１４a、１４bは、サセプタ２０上に載置された基板Ｗを所望の成長温度に加熱する装置である。加熱装置１４a、１４bとしては、例えば、ハロゲンランプ等が挙げられる。
【００２５】
気相成長用ガス導入管１５は、原料ガス（例えば、トリクロロシラン）及びキャリアガス（例えば、水素）を含む気相成長用ガスを反応容器１１内のサセプタ２０上側の領域に導入して該サセプタ２０上の基板Ｗの主表面上に供給する。
パージガス導入管１６は、反応容器１１に対して、気相成長用ガス導入管１５と同じ側に設けられて、パージガス（例えば、水素）を反応容器１１内のサセプタ２０下側の領域に導入する。
排気管１７は、反応容器１１に対して、気相成長用ガス導入管１５及びパージガス導入管１６と反対側に設けられて、反応容器１１からガス（気相成長用ガス及びパージガス）を排気する。
【００２６】
次に、上述した構成の気相成長装置１０を用いて、主裏面にＣＶＤ酸化膜１が形成された基板Ｗに、シリコンエピタキシャル層を気相成長することによってシリコンエピタキシャルウェーハＷを製造するシリコンエピタキシャルウェーハＷの製造方法について説明する。
なお、ＣＶＤ酸化膜１は、基板Ｗの主裏面に、常圧ＣＶＤ法によって形成されるものであり、具体的には、キャリアガスとなる窒素ガス等の不活性ガスに、モノシラン（ＳｉＨ4）と、酸素とを所定割合に混合した成長ガス雰囲気中で基板Ｗを加熱することによって形成される。
【００２７】
まず、図１に示すように、基板Ｗを反応容器１１内のサセプタ２０により支持させる。
このためには、リフトピン１３上に基板Ｗを受け渡すために、各リフトピン１３を互いに略等量だけサセプタ２０上面より上方に突出するように該サセプタ２０に対し相対的に上昇させる。すなわち、サセプタ支持部材１２を下降させる動作に伴わせてサセプタ２０を下降させていき、この下降の過程でリフトピン１３の下端部が反応容器１１の内部底面に到達すると、リフトピン１３はそれ以上に下降できないが、サセプタ２０はさらに下降する。このため、サセプタ２０に対し相対的にリフトピン１３が上昇し、やがて、図２において基板Ｗが無い状態となる。
このようにサセプタ２０に対し相対的にリフトピン１３が上昇した状態で、図示しないハンドラにより基板Ｗを反応容器１１内に搬送し、各リフトピン１３の頭部１３bにより主表面を上にして基板Ｗを支持させる。
そして、ハンドラを退避させる一方で、サセプタ支持部材１２を上昇させるのに伴わせて、サセプタ２０を上昇させていき、この上昇の過程で座ぐり２１の外周側部分が基板Ｗの主裏面に到達すると、それまでリフトピン１３の頭部１３b上に支持されていた基板Ｗが、座ぐり２１の外周側部分により支持された状態へと移行する。このとき、基板Ｗの主裏面に形成されたＣＶＤ酸化膜１は、サセプタ２０の孔部２２に臨むように配置される。
さらに、リフトピン用孔部２３の縁部がリフトピン１３の頭部１３bに到達すると、それまで反応容器１１の内部底面により支持された状態であったリフトピン１３は、サセプタ２０により支持された状態へと移行する（図１参照）。
【００２８】
このようにサセプタ２０により基板Ｗを支持させたら、気相成長を行う。
すなわち、サセプタ支持部材１２を鉛直軸回りに回転駆動させることによりサセプタ２０及び基板Ｗを回転させる。そして、加熱装置１４a、１４bに電力を供給し、サセプタ２０上の基板Ｗを所望の成長温度に加熱し、この温度を保持するとともに、気相成長用ガス導入管１５を介して基板Ｗの主表面上に気相成長用ガスを略水平に供給する。一方、パージガス導入管１６を介してサセプタ２０の下側に水素ガスを導入する。したがって、気相成長中、サセプタ２０の上側には気相成長用ガス流が、下側にはパージガス流がそれぞれサセプタ２０及び基板Ｗと略平行に形成される。
このように気相成長を行うことにより、基板Ｗの主表面上にシリコンエピタキシャル層を形成して、シリコンエピタキシャルウェーハＷを製造することができる。
【００２９】
ここで、本実施の形態で、サセプタ２０に配置する基板Ｗは、主裏面にＣＶＤ酸化膜１が形成されているので、気相成長中、基板Ｗを加熱することによってＣＶＤ酸化膜１内に吸着された水分が、該ＣＶＤ酸化膜１から脱離して放出されることになる。
これに対し、本実施の形態で使用するサセプタ２０は、上述したように裏面に貫通する孔部２２がＣＶＤ酸化膜に臨むように形成されているので、ＣＶＤ酸化膜１から脱離した水分を、孔部２２を介してサセプタ２０の下面側から円滑に放出させることができ、水分が基板Ｗの主表面側に回り込んで、シリコンエピタキシャル層に微少な凹凸を形成し難くなり、ヘイズを抑制できる。
しかも、孔部２２が、基板Ｗの主裏面の外周縁部に臨む位置に形成されているので、サセプタ２０の裏面側からの輻射光の影響を最小限にとどめながら、水分が基板Ｗの主表面側に回り込んでしまう前に、孔部２２を介してサセプタ２０の下側に放出させることができる。
さらに、基板Ｗを上段座ぐり部２１aに支持させた状態では、基板Ｗの主裏面と下段座ぐり部２１bとの間に僅かな間隔が生じて、該間隔を水分が穏やかに流通可能となる。よって、下段座ぐり部２１bの一部（例えば、最外周部）にのみ孔部２２が形成されている場合でも、ＣＶＤ酸化膜１から脱離される水分を円滑に放出させることができる。
【００３０】
シリコンエピタキシャルウェーハＷを製造したら、該製造後のシリコンエピタキシャルウェーハＷを、反応容器１１外に搬出する。
すなわち、予めサセプタ２０の回転を止めた後に、サセプタ支持部材１２を下降させて、図２に示すように、各リフトピン１３を互いに略等量だけサセプタ２０上方に突出動作させ、この突出動作に伴わせて基板Ｗをサセプタ２０の座ぐり２１上方に上昇させる。そして、図示しないハンドラにより基板Ｗを搬出する。
【００３１】
次に、上述したサセプタ２０と、孔部２２を有しないサセプタ（以下、孔無しサセプタという；図示略）とをそれぞれ使用して、シリコン単結晶基板（以下、単に基板という）Ｗの主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相成長することによりシリコンエピタキシャルウェーハＷを製造した。なお、孔無しサセプタは、孔部２２を有しない点以外は、サセプタ２０と同様の構成をなしているものとする。
【００３２】
まず、直径２００ｍｍ、抵抗率約０．０１〜０．０２Ω・ｃｍ、ｐ型、面方位（１００）の基板Ｗの主裏面に、常圧ＣＶＤ法によって膜厚５００ｎｍ〜８００ｎｍのＣＶＤ酸化膜１を形成した。このＣＶＤ酸化膜１は、キャリアガスとして窒素ガスを用いて、モノシラン０．０５〜０．１５容量％、酸素０．５〜１．５容量％を混合した反応ガス雰囲気中で基板Ｗを約３５０〜４５０℃に加熱することによって形成する。このようにして得られるＣＶＤ酸化膜１中には約３重量％のＯＨ基が含まれる。
次いで、上記ＣＶＤ酸化膜１が形成された基板Ｗを、上記サセプタ２０と孔無しサセプタとにそれぞれ配置して、抵抗率約１０Ω・ｃｍ、ｐ型、厚さ約６μｍのシリコンエピタキシャル層を気相成長してシリコンエピタキシャルウェーハＷを製造した。
その結果、上記孔部２２を有するサセプタ２０を使用した場合には、ヘイズによる不良率が０％であったが、孔無しサセプタを使用した場合には、ヘイズによる不良率が３．６％であった。
【００３３】
このことは、下段座ぐり部２１bに孔部２２が形成されたサセプタ２０を使用した場合には、孔無しサセプタを使用した場合に比べて、ＣＶＤ酸化膜１から脱離した水分が、基板Ｗの主表面側に回り込んで基板主表面のエピタキシャル層に沿って流れることを防止し、エピタキシャル層の表面に凹凸が形成されることなく、ヘイズの発生が抑制されたことを顕著にあらわしていると言える。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態のシリコンエピタキシャルウェーハＷの製造方法によれば、下段座ぐり部２１b、すなわち、座ぐり２１内の最外周部よりも中心側に、裏面に貫通し、気相成長の際にも開放状態となる孔部２２が形成されたサセプタ２０を使用し、孔部２２にＣＶＤ酸化膜１が臨むように基板Ｗを配置して基板Ｗの主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相成長させるので、気相成長の際の加熱によって基板Ｗの主裏面に形成されたＣＶＤ酸化膜１から脱離した水分を、孔部２２を介してサセプタ２０の下側に円滑に放出させることができる。よって、ＣＶＤ酸化膜１から脱離した水分の影響により、エピタキシャル層の表面に微少な凹凸が形成されることなく、ヘイズの発生を抑制できる。
【００３５】
なお、本実施の形態では、図３に示すサセプタ２０を使用したが、例えば、以下に挙げるサセプタを使用しても良い。
［第２の実施の形態］
上記においては、座ぐり２１が、上段座ぐり部２１aと下段座ぐり部２１bとを有する二段構成を成しているサセプタ２０について説明したが、本発明はこれに限らず、孔部２２が座ぐり２１の最外周部よりも中心側に配置されていれば良く、例えば図４に示すように座ぐり２１が一段のみのサセプタ３０であっても良い。
すなわち、図４に示すように、基板Ｗの面取部２よりも中心側の主裏面に臨む位置に多数の孔部２２が形成されていても良い。また、孔部２２は、座ぐり２１と中心が略等しい円周上に多数配置しても良い。
【００３６】
［第３の実施の形態］
上記においては、孔部２２がいずれもサセプタ２０、３０の厚み方向に対して平行となるように設けられていたが、例えば図５に示すように、孔部２２をクランク状としたサセプタ４０であっても良い。
なお、図５に示すサセプタ４０は、図３に示すサセプタ２０と異なり、下段座ぐり部２１bが凹曲面形状に形成され、さらに孔部２２の形状が異なっており、その他の点では上記サセプタ２０と同様であるので同様の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
このサセプタ４０の孔部２２は、基板Ｗの裏面側から加熱する熱源（特に、加熱装置１４b）から、孔部２２を介して直接的に輻射される熱輻射を妨げることによって、基板Ｗの局所的過熱を抑制する過熱抑制部２２１、２２２を有している。
過熱抑制部２２１、２２２は、孔部２２をクランク状とすることにより設けられたものである。すなわち、下段座ぐり部２１bには、基板Ｗを支持する側の面と、その裏面とから、互いに一部のみが重なり合うように位置のずれた孔部２２３、２２４が、それぞれサセプタ４０を貫通しないがサセプタ４０内部で互いに通じ合う深さに形成されることによって、孔部２２がクランク状とされている。そして、孔部２２３が突き当たる部位が過熱抑制部２２１を構成し、孔部２２４が突き当たる部位が過熱抑制部２２２を構成している。
なお、このような過熱抑制部２２１、２２２は、座ぐり２１が一段のみのサセプタ３０に適用しても良い。
このように孔部２２は過熱抑制部２２１、２２２を有するので、熱源（加熱装置１４b）から基板Ｗへの孔部２２を介した直接的な熱輻射を妨げることができる。よって、基板Ｗの局部的な過熱が抑制されて、シリコンエピタキシャル層の膜厚を均一とすることができる。
【００３７】
［第４の実施の形態］
図６〜図８に示すように、これらサセプタは、図５に示すサセプタ４０と孔部２２の形状のみが異なり、その他の点では上記サセプタ４０と同様であるので同様の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
図６及び図７に示すサセプタ５０、６０の孔部２２は、過熱抑制部２２５、２２６を有しており、過熱抑制部２２５、２２６は、孔部２２をサセプタ５０、６０の厚み方向に対して直線状に傾斜させることにより設けられたものである。すなわち、孔部２２の縁部分が過熱抑制部２２５、２２６を構成する。なお、図６、図７に示すように傾斜方向は任意である。
また、図８では、過熱抑制部２２７は、孔部２２をサセプタ７０の厚み方向に対して円弧状に湾曲させることにより設けられたものである。すなわち、孔部２２の縁部分が過熱抑制部２２７を構成する。
なお、このような過熱抑制部２２５、２２６、２２７は、座ぐり２１が一段のみのサセプタ３０に適用しても良い。
【００３８】
［第５の実施の形態］
上記においては、孔部２２が円筒形状である例について説明したが、例えば内空断面が矩形状をなすような円筒以外の筒形状であっても良い。また、例えば、図９に示すサセプタ８０のように孔部２２がスリット状であっても良く、図１０に示すサセプタ９０のように孔部２２が円環状であっても良い。なお、図９及び図１０に示すサセプタ８０、９０は、図３に示すサセプタ２０と孔部２２の形状のみが異なり、その他の点では上記サセプタ２０と同様であるので同様の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
図９では、下段座ぐり部２１b（の例えば最外周部）に座ぐり２１の中心が略等しい円周に沿う、スリット状（つまり、円弧状）の孔部２２が形成されている。
なお、図示は省略するが、座ぐり２１と中心が略等しい複数の同心円上にそれぞれ沿うスリット状の複数の孔部２２を形成することとしても良い。また、座ぐり２１が一段のみのサセプタ３０に、スリット状の孔部２２を適用しても良い。
【００３９】
図１０では、上段座ぐり部２１a等を有する外周側部分１１０aと、下段座ぐり部２１bを構成する内周側部分１１０bとに分割された分割構造をなしている。ここで、外周側部分１１０aの中央の開口部１１０cの内径は、内周側部分１１０bの外径と比べて、大きく設定されている。
そして、外周側部分１１０aの開口部１１０c内に、該開口部１１０cの内周壁に接しないように内周側部分１１０bを配置することにより、内周側部分１１０bと外周側部分１１０aとの間隔に、円環状の孔部２２が形成される。
なお、スリット状の孔部２２や円環状の孔部２２は、座ぐり２１が一段のみのサセプタ３０に適用しても良い。
【００４０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態では枚葉式のサセプタに本発明を適用した例についてのみ説明したが、これに限らず、多数枚式のサセプタに適用しても良い。
また、サセプタがリフトピン用孔部を備える例について説明したが、これに限らずサセプタがリフトピン用孔部を備えていなくても良い。
【００４１】
【発明の効果】
本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法によれば、半導体基板の主裏面に形成されたＣＶＤ酸化膜から気相成長の際の加熱によって脱離した水分を、孔部を介してサセプタの下側に円滑に放出させることができる。よって、ＣＶＤ酸化膜から脱離した水分の影響により、エピタキシャル層の表面に微少な凹凸が形成され難くなり、ヘイズの発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】気相成長装置の模式的な正面断面図であり、特に、気相成長中の状態を示す。
【図２】気相成長装置の模式的な正断面図であり、特に、リフトピンにより基板をサセプタ上方に支持した状態を示す。
【図３】サセプタの一例を示す図であり、(a)は正面断面図、(b)は平面図である。
【図４】サセプタの一例を示す正面断面図である。
【図５】サセプタの一例を示す図であり、(a)は正面断面図、(b)は平面図である。
【図６】サセプタの一例を示す図であり、(a)は正面断面図、(b)は平面図である。
【図７】サセプタの一例を示す図であり、(a)は正面断面図、(b)は平面図である。
【図８】サセプタの一例を示す図であり、(a)は正面断面図、(b)は平面図である。
【図９】サセプタの一例を示す図であり、(a)は正面断面図、(b)は平面図である。
【図１０】サセプタの一例を示す図であり、(a)は正面断面図、(b)は平面図である。
【符号の説明】
１ ＣＶＤ酸化膜
１４b 加熱装置（熱源）
２０ サセプタ
２１ 座ぐり
２１a 上段座ぐり部
２１b 下段座ぐり部
２２ 孔部
２２１、２２２、２２５、２２６、２２７ 過熱抑制部
Ｗ 半導体基板、シリコンエピタキシャルウェーハ
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体基板（以下、単に基板という。）の主表面上へのエピタキシャル層の気相成長は、反応容器内にサセプタを配し、このサセプタ上に基板を配置した状態で、基板を加熱装置により所望の成長温度に加熱するとともに、ガス供給装置により基板の主表面上に反応ガスを供給することによって行われる。
ところで、例えば、ｐ+型のボロン（Ｂ）ドープ基板上にｐ-型のシリコンエピタキシャル層（以下、単にエピタキシャル層という。）を気相成長させる場合などのように、ドーパント濃度が高い（従って低抵抗率の）基板上に低濃度（従って高抵抗率）のエピタキシャル層を気相成長させる場合には、基板内より気相中に一旦放出されたドーパントがエピタキシャル層にドーピングされる現象（以下、オートドープという。）が発生する。このオートドープは、加熱により基板内から外方拡散するドーパント、及び、基板の表面が気相エッチングされることにより基板内から放出されるドーパントに起因して発生する。オートドープが発生すると、気相成長後のエピタキシャル層のドーパント濃度が、基板の中心から周縁部に向かうにつれて高くなってしまうという問題がある（逆に、ｐ-／ｐ+型あるいはｎ-／ｎ+型の場合、抵抗率は中心から周縁部に向かうにつれて小さくなる）。
従来は、このようなオートドープが発生してしまうのを防止するため、基板の主裏面に常圧ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition；化学的気相成長)法による酸化膜（以下、単にＣＶＤ酸化膜という）を形成している（特許文献１参照）。
基板の主裏面にＣＶＤ酸化膜を形成するには、キャリアガスとして窒素などの不活性ガスを用い、これに例えば、０．０５容量％〜０．１５容量％のモノシラン（ＳｉＨ4）と、０．５容量％〜１．５容量％の酸素とを混合した窒素ガス雰囲気中で基板を３５０℃〜４５０℃の温度範囲に加熱する。すると、ＯＨ基を３重量％以上含むＣＶＤ酸化膜が形成される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−１９７１２８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように基板の主裏面にＣＶＤ酸化膜を形成した場合には、ＣＶＤ酸化膜は膜質がポーラスであり、その酸化膜中に水分が吸着されているため、エピタキシャル層を気相成長すると、ＣＶＤ酸化膜から脱離した水分の影響で基板表面に形成されるエピタキシャル層の表面に微少な凹凸が形成され、集光灯下でヘイズ（haze）が観察されることがある。そして、このようなヘイズの発生は歩留まり低下の原因となる。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、シリコンエピタキシャル層の表面に微少な凹凸が形成されることなく、ヘイズの発生を抑制できるシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記のように、気相成長工程において、ＣＶＤ酸化膜から脱離した水分の影響で基板表面に形成されるエピタキシャル層の表面に微少な凹凸が形成され、集光灯下でヘイズが観察されるのは、次のような理由に依るものと考えられる。
サセプタには、基板を位置決め状態で配置するための座ぐり（基板形状に近い凹部）が形成されており、この座ぐりに基板を配置しているが、気相成長の際に、特にＣＶＤ酸化膜のうちの気相成長用ガス導入側に近い酸化膜から脱離した水分は、気相成長用ガス導入側の気流に引っ張られて上昇し、基板の主表面側に回り込み易い。そして、水分は、気相成長用ガスとともに基板の主表面に形成されるエピタキシャル層に沿って流れ、エピタキシャル層の表面に微少な凹凸を形成する。
【０００７】
このように、ＣＶＤ酸化膜から脱離した水分は、座ぐりの基板を支持する側の面と基板の裏面との間の隙間を流れて基板の主表面側に回り込み、基板主表面のエピタキシャル層に沿ってガス排気側へと流れる。裏面に貫通する孔部を設けたサセプタを使用することによって、ＣＶＤ酸化膜から脱離した水分は、孔部から水分をサセプタの下側に逃がすことができる。裏面に貫通する孔部を設けたサセプタの例としては、オートドープ防止対策用の特開平１０−２２３５４５号公報がある。
しかしながら、特開平１０−２２３５４５号公報に記載の孔部は座ぐりの最外周部にあるので、ＣＶＤ酸化膜から脱離した水分は、孔部を介してサセプタの下側から座ぐり内に流入するガスとともに気相成長用ガスの気流に引っ張られて上昇し、基板主表面のエピタキシャル層に沿って流れてしまうので、結局、エピタキシャル層の表面に微少な凹凸が形成されてしまう。
【０００８】
また、例えば、基板の座ぐりに対する滑り防止対策用の特開平８−８１９８号公報には、仕込みの際のガスを抜くための貫通孔を座ぐりに複数設けたサセプタが開示されている。ただし、座ぐりにおける貫通孔の形成位置については何ら開示がなく、例えば貫通孔を座ぐりの最外周部に設けた場合には、上記したように、ＣＶＤ酸化膜から脱離した水分は基板主表面のエピタキシャル層に沿って流れてしまう。
さらに、特開平８−８１９８号公報に開示された貫通孔は、サセプタに直交して形成されているので、サセプタの裏面側からの輻射光が貫通孔を介して座ぐりに支持された基板に直接照射するため、貫通孔を介して直接的に加熱される箇所と、サセプタを介して加熱される箇所とが基板上に生じる。すなわち、基板において貫通孔に対応する箇所が局部的に加熱され易いので、このような貫通孔が複数形成されていることで、基板の温度分布にムラが生じてしまう。その結果、基板において貫通孔に対応する部位におけるエピタキシャル層の膜厚が厚くなり、全体として膜厚が不均一となる。
【０００９】
そこで、上記課題を解決するため、本発明に係る第一のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法は、主裏面にＣＶＤ酸化膜が形成された半導体基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相成長することによってシリコンエピタキシャルウェーハを製造するシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法において、
内部に半導体基板が配置される座ぐりが形成され、該座ぐり内の最外周部よりも中心側に、裏面に貫通し、気相成長の際にも開放状態となる孔部が形成されたサセプタを使用し、
前記孔部に前記ＣＶＤ酸化膜が臨むように前記半導体基板を配置して、該半導体基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相成長させることを特徴としている。
【００１０】
ここで、サセプタには、リフトピン貫通用の孔部（以下、リフトピン用孔部という。）が形成されたものがあるが、リフトピン用孔部は、気相成長中、リフトピンの頭部により閉塞されてガスの流通が実質的に不可能となるため、ここでいう「気相成長の際にも開放状態となる孔部」には該当しない。なお、リフトピンとは、サセプタに対し昇降動作可能に設けられ、半導体基板を下面側から支持した状態で昇降動作するのに伴わせてサセプタ上に半導体基板を着脱するためのピンである。
【００１１】
本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法によれば、座ぐり内の最外周部よりも中心側に、裏面に貫通し、気相成長の際にも開放状態となる孔部が形成されたサセプタを使用し、孔部にＣＶＤ酸化膜が臨むように半導体基板を配置して半導体基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相成長させるので、半導体基板の主裏面に形成されたＣＶＤ酸化膜から気相成長の際の加熱によって脱離した水分を、孔部を介してサセプタの下側に円滑に放出させることができる。よって、ＣＶＤ酸化膜から脱離した水分の影響により、エピタキシャル層の表面に微少な凹凸が形成され難くなり、ヘイズの発生を抑制できる。
つまり、孔部はＣＶＤ酸化膜に臨むように座ぐり内の最外周部よりも中心側に形成され、基板に覆われていることから、従来のように孔部が最外周部にある場合と異なり、水分が、孔部を介してサセプタの下側から座ぐり内に流入するガスとともに気相成長用ガスの気流に引っ張られて上昇しづらい。よって、基板の主表面側にＣＶＤ酸化膜からの水分が回り込み難くなり、ヘイズの発生を抑制できるのである。
【００１２】
また、本発明では、前記孔部は、前記半導体基板の主裏面の外周縁部に臨む位置のみに形成されていることが好ましい。
基板の外周縁部に臨む位置に限定して孔部を形成することにより、サセプタの裏面側からの輻射光の影響を最小限にとどめることができる。そして、加熱等により半導体基板の主裏面に形成されたＣＶＤ酸化膜から放出される水分を、半導体基板の主表面側に回り込んでしまう前に孔部を介してサセプタの下側に放出させることができるので、サセプタの裏面側からの輻射光の影響を最小限にとどめながらヘイズの発生を抑制することができる。
【００１３】
また、本発明に係る第二のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法は、主裏面にＣＶＤ酸化膜が形成された半導体基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相成長することによってシリコンエピタキシャルウェーハを製造するシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法において、
内部に半導体基板が配置される座ぐりが形成され、該座ぐりが、前記半導体基板の外周縁部を支持する上段座ぐり部と、該上段座ぐり部よりも中心側下段に形成された下段座ぐり部とを有する二段構成をなしており、前記下段座ぐり部に、裏面に貫通し、気相成長の際にも開放状態となる孔部が形成されたサセプタを使用し、
前記孔部に前記ＣＶＤ酸化膜が臨むように前記半導体基板を配置して、該半導体基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相成長させることを特徴とする。
【００１４】
この場合、半導体基板の外周縁部を支持する上段座ぐり部よりも中心側に形成された下段座ぐり部に形成された孔部は、必然的に、座ぐり内の最外周部よりも中心側に位置する。したがって、この孔部を介して、ＣＶＤ酸化膜から脱離した水分を、サセプタの下側に円滑に放出させることができ、よって、エピタキシャル層の表面に微少な凹凸が形成され難くなり、ヘイズの発生を抑制できる。
【００１５】
また、本発明では、前記孔部は、前記半導体基板の裏面側から加熱する熱源から、前記孔部を介して直接的に輻射される熱輻射を妨げることによって、前記半導体基板の局所的過熱を抑制する過熱抑制部を有することが好ましい。
【００１６】
ここで、孔部が、サセプタの板面に直交する直線状である場合には、サセプタにより支持された半導体基板に、熱源から孔部を介して直接的に輻射され、半導体基板において孔部に対応する箇所が局部的に過熱され易く、この結果、半導体基板において孔部に対応する部位におけるシリコンエピタキシャル層の膜厚が厚くなってしまう。しかしながら、本発明では、孔部は過熱抑制部を有するので、熱源から半導体基板への孔部を介した直接的な熱輻射を妨げることができる。よって、半導体基板の局部的な過熱が抑制されて、シリコンエピタキシャル層の膜厚をより均一とすることができる。
【００１７】
なお、前記過熱抑制部は、前記孔部をクランク状とすることにより設けられたものであることが好ましい。
また、前記過熱抑制部は、前記孔部を前記サセプタの厚み方向に対して直線状に傾斜させることにより設けられたものであっても良く、さらには、前記孔部を前記サセプタの厚み方向に対して湾曲させることにより設けられたものであっても良い。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［第１の実施の形態］
まず、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法に使用する気相成長装置の好適な一例としての枚葉式の気相成長装置の構成について説明する。
図１及び図２に示すように、気相成長装置１０は、反応容器１１、サセプタ２０、サセプタ支持部材１２、リフトピン１３、加熱装置１４a、１４b、気相成長用ガス導入管１５、パージガス導入管１６、排気管１７等を備えて構成されている。
【００１９】
反応容器１１は、サセプタ２０が内部に配されて、該サセプタ２０上に配置された１枚の半導体基板Ｗを、水素雰囲気下で熱処理して基板Ｗの主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相成長させる場所である。
【００２０】
サセプタ２０は、シリコンエピタキシャル気相成長を行う際に、基板Ｗを支持するものであり、例えば炭化ケイ素で被覆されたグラファイトにより構成されている。このサセプタ２０は、例えば、略円板状に構成され、その主表面には、該主表面上に基板Ｗを位置決めするための平面視円形状の凹部である座ぐり２１が形成されている。
【００２１】
この座ぐり２１は、例えば、図３に示すように基板Ｗの外周縁部を支持する円環状の上段座ぐり部２１aと、該上段座ぐり部２１aよりも中心側下段に形成された下段座ぐり部２１bとを有する二段構成を成している。これら上段座ぐり部２１aおよび下段座ぐり部２１bは、例えばともに略平面に形成されている。
下段座ぐり部２１bの最外周部の円周上のみに、サセプタ２０の裏面に貫通し、気相成長の際にも開放状態となる多数の孔部２２が等間隔に形成されている。ここで、基板Ｗの外周縁部を支持する円環状の上段座ぐり部２１aよりも中心側に形成された下段座ぐり部２１bの孔部２２は、必然的に、上段座ぐり部２１aの最外周部に相当する座ぐり２１内の最外周部よりも中心側に位置するとともに、基板Ｗの主裏面の外周縁部に望むようになっている。
そして、後述するが、このような孔部２２にＣＶＤ酸化膜１が臨むように基板Ｗを配置して、該基板Ｗの主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相成長させるようになっている。
【００２２】
サセプタ支持部材１２は、サセプタ２０の裏面から該サセプタ２０を支持し、矢印Ａで示す上下方向に移動可能に配設されるとともに、矢印Ｂで示す方向に回転可能に配設されている。サセプタ支持部材１２の先端部には、複数の支持アーム１２aが放射状に分岐するように設けられている。
支持アーム１２aの先端部は、サセプタ２０の裏面に形成された凹部２４（なお、図３〜図１２には図示略）に嵌合され、これによりサセプタ２０をその上面が略水平状となるように支持するようになっている。
【００２３】
リフトピン１３は、丸棒状に構成された胴体部１３aと、該胴体部１３aの上端部に形成され、座ぐり２１に載置された基板Ｗを下面側から支持する頭部１３bとを備えている。頭部１３bは、基板Ｗを支持しやすいように胴体部１３aに比べて拡径されている。
リフトピン１３は、座ぐり２１の底面に形成されたリフトピン用孔部２３に挿通され、その頭部１３bが座ぐり２１の底面に望むように配設されている。さらに、リフトピン１３の胴体部１３aは、支持アーム１２aに形成された貫通孔１２bを貫通している。
【００２４】
加熱装置１４a、１４bは、サセプタ２０上に載置された基板Ｗを所望の成長温度に加熱する装置である。加熱装置１４a、１４bとしては、例えば、ハロゲンランプ等が挙げられる。
【００２５】
気相成長用ガス導入管１５は、原料ガス（例えば、トリクロロシラン）及びキャリアガス（例えば、水素）を含む気相成長用ガスを反応容器１１内のサセプタ２０上側の領域に導入して該サセプタ２０上の基板Ｗの主表面上に供給する。
パージガス導入管１６は、反応容器１１に対して、気相成長用ガス導入管１５と同じ側に設けられて、パージガス（例えば、水素）を反応容器１１内のサセプタ２０下側の領域に導入する。
排気管１７は、反応容器１１に対して、気相成長用ガス導入管１５及びパージガス導入管１６と反対側に設けられて、反応容器１１からガス（気相成長用ガス及びパージガス）を排気する。
【００２６】
次に、上述した構成の気相成長装置１０を用いて、主裏面にＣＶＤ酸化膜１が形成された基板Ｗに、シリコンエピタキシャル層を気相成長することによってシリコンエピタキシャルウェーハＷを製造するシリコンエピタキシャルウェーハＷの製造方法について説明する。
なお、ＣＶＤ酸化膜１は、基板Ｗの主裏面に、常圧ＣＶＤ法によって形成されるものであり、具体的には、キャリアガスとなる窒素ガス等の不活性ガスに、モノシラン（ＳｉＨ4）と、酸素とを所定割合に混合した成長ガス雰囲気中で基板Ｗを加熱することによって形成される。
【００２７】
まず、図１に示すように、基板Ｗを反応容器１１内のサセプタ２０により支持させる。
このためには、リフトピン１３上に基板Ｗを受け渡すために、各リフトピン１３を互いに略等量だけサセプタ２０上面より上方に突出するように該サセプタ２０に対し相対的に上昇させる。すなわち、サセプタ支持部材１２を下降させる動作に伴わせてサセプタ２０を下降させていき、この下降の過程でリフトピン１３の下端部が反応容器１１の内部底面に到達すると、リフトピン１３はそれ以上に下降できないが、サセプタ２０はさらに下降する。このため、サセプタ２０に対し相対的にリフトピン１３が上昇し、やがて、図２において基板Ｗが無い状態となる。
このようにサセプタ２０に対し相対的にリフトピン１３が上昇した状態で、図示しないハンドラにより基板Ｗを反応容器１１内に搬送し、各リフトピン１３の頭部１３bにより主表面を上にして基板Ｗを支持させる。
そして、ハンドラを退避させる一方で、サセプタ支持部材１２を上昇させるのに伴わせて、サセプタ２０を上昇させていき、この上昇の過程で座ぐり２１の外周側部分が基板Ｗの主裏面に到達すると、それまでリフトピン１３の頭部１３b上に支持されていた基板Ｗが、座ぐり２１の外周側部分により支持された状態へと移行する。このとき、基板Ｗの主裏面に形成されたＣＶＤ酸化膜１は、サセプタ２０の孔部２２に臨むように配置される。
さらに、リフトピン用孔部２３の縁部がリフトピン１３の頭部１３bに到達すると、それまで反応容器１１の内部底面により支持された状態であったリフトピン１３は、サセプタ２０により支持された状態へと移行する（図１参照）。
【００２８】
このようにサセプタ２０により基板Ｗを支持させたら、気相成長を行う。
すなわち、サセプタ支持部材１２を鉛直軸回りに回転駆動させることによりサセプタ２０及び基板Ｗを回転させる。そして、加熱装置１４a、１４bに電力を供給し、サセプタ２０上の基板Ｗを所望の成長温度に加熱し、この温度を保持するとともに、気相成長用ガス導入管１５を介して基板Ｗの主表面上に気相成長用ガスを略水平に供給する。一方、パージガス導入管１６を介してサセプタ２０の下側に水素ガスを導入する。したがって、気相成長中、サセプタ２０の上側には気相成長用ガス流が、下側にはパージガス流がそれぞれサセプタ２０及び基板Ｗと略平行に形成される。
このように気相成長を行うことにより、基板Ｗの主表面上にシリコンエピタキシャル層を形成して、シリコンエピタキシャルウェーハＷを製造することができる。
【００２９】
ここで、本実施の形態で、サセプタ２０に配置する基板Ｗは、主裏面にＣＶＤ酸化膜１が形成されているので、気相成長中、基板Ｗを加熱することによってＣＶＤ酸化膜１内に吸着された水分が、該ＣＶＤ酸化膜１から脱離して放出されることになる。
これに対し、本実施の形態で使用するサセプタ２０は、上述したように裏面に貫通する孔部２２がＣＶＤ酸化膜に臨むように形成されているので、ＣＶＤ酸化膜１から脱離した水分を、孔部２２を介してサセプタ２０の下面側から円滑に放出させることができ、水分が基板Ｗの主表面側に回り込んで、シリコンエピタキシャル層に微少な凹凸を形成し難くなり、ヘイズを抑制できる。
しかも、孔部２２が、基板Ｗの主裏面の外周縁部に臨む位置に形成されているので、サセプタ２０の裏面側からの輻射光の影響を最小限にとどめながら、水分が基板Ｗの主表面側に回り込んでしまう前に、孔部２２を介してサセプタ２０の下側に放出させることができる。
さらに、基板Ｗを上段座ぐり部２１aに支持させた状態では、基板Ｗの主裏面と下段座ぐり部２１bとの間に僅かな間隔が生じて、該間隔を水分が穏やかに流通可能となる。よって、下段座ぐり部２１bの一部（例えば、最外周部）にのみ孔部２２が形成されている場合でも、ＣＶＤ酸化膜１から脱離される水分を円滑に放出させることができる。
【００３０】
シリコンエピタキシャルウェーハＷを製造したら、該製造後のシリコンエピタキシャルウェーハＷを、反応容器１１外に搬出する。
すなわち、予めサセプタ２０の回転を止めた後に、サセプタ支持部材１２を下降させて、図２に示すように、各リフトピン１３を互いに略等量だけサセプタ２０上方に突出動作させ、この突出動作に伴わせて基板Ｗをサセプタ２０の座ぐり２１上方に上昇させる。そして、図示しないハンドラにより基板Ｗを搬出する。
【００３１】
次に、上述したサセプタ２０と、孔部２２を有しないサセプタ（以下、孔無しサセプタという；図示略）とをそれぞれ使用して、シリコン単結晶基板（以下、単に基板という）Ｗの主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相成長することによりシリコンエピタキシャルウェーハＷを製造した。なお、孔無しサセプタは、孔部２２を有しない点以外は、サセプタ２０と同様の構成をなしているものとする。
【００３２】
まず、直径２００ｍｍ、抵抗率約０．０１〜０．０２Ω・ｃｍ、ｐ型、面方位（１００）の基板Ｗの主裏面に、常圧ＣＶＤ法によって膜厚５００ｎｍ〜８００ｎｍのＣＶＤ酸化膜１を形成した。このＣＶＤ酸化膜１は、キャリアガスとして窒素ガスを用いて、モノシラン０．０５〜０．１５容量％、酸素０．５〜１．５容量％を混合した反応ガス雰囲気中で基板Ｗを約３５０〜４５０℃に加熱することによって形成する。このようにして得られるＣＶＤ酸化膜１中には約３重量％のＯＨ基が含まれる。
次いで、上記ＣＶＤ酸化膜１が形成された基板Ｗを、上記サセプタ２０と孔無しサセプタとにそれぞれ配置して、抵抗率約１０Ω・ｃｍ、ｐ型、厚さ約６μｍのシリコンエピタキシャル層を気相成長してシリコンエピタキシャルウェーハＷを製造した。
その結果、上記孔部２２を有するサセプタ２０を使用した場合には、ヘイズによる不良率が０％であったが、孔無しサセプタを使用した場合には、ヘイズによる不良率が３．６％であった。
【００３３】
このことは、下段座ぐり部２１bに孔部２２が形成されたサセプタ２０を使用した場合には、孔無しサセプタを使用した場合に比べて、ＣＶＤ酸化膜１から脱離した水分が、基板Ｗの主表面側に回り込んで基板主表面のエピタキシャル層に沿って流れることを防止し、エピタキシャル層の表面に凹凸が形成されることなく、ヘイズの発生が抑制されたことを顕著にあらわしていると言える。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態のシリコンエピタキシャルウェーハＷの製造方法によれば、下段座ぐり部２１b、すなわち、座ぐり２１内の最外周部よりも中心側に、裏面に貫通し、気相成長の際にも開放状態となる孔部２２が形成されたサセプタ２０を使用し、孔部２２にＣＶＤ酸化膜１が臨むように基板Ｗを配置して基板Ｗの主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相成長させるので、気相成長の際の加熱によって基板Ｗの主裏面に形成されたＣＶＤ酸化膜１から脱離した水分を、孔部２２を介してサセプタ２０の下側に円滑に放出させることができる。よって、ＣＶＤ酸化膜１から脱離した水分の影響により、エピタキシャル層の表面に微少な凹凸が形成されることなく、ヘイズの発生を抑制できる。
【００３５】
なお、本実施の形態では、図３に示すサセプタ２０を使用したが、例えば、以下に挙げるサセプタを使用しても良い。
［第２の実施の形態］
上記においては、座ぐり２１が、上段座ぐり部２１aと下段座ぐり部２１bとを有する二段構成を成しているサセプタ２０について説明したが、本発明はこれに限らず、孔部２２が座ぐり２１の最外周部よりも中心側に配置されていれば良く、例えば図４に示すように座ぐり２１が一段のみのサセプタ３０であっても良い。
すなわち、図４に示すように、基板Ｗの面取部２よりも中心側の主裏面に臨む位置に多数の孔部２２が形成されていても良い。また、孔部２２は、座ぐり２１と中心が略等しい円周上に多数配置しても良い。
【００３６】
［第３の実施の形態］
上記においては、孔部２２がいずれもサセプタ２０、３０の厚み方向に対して平行となるように設けられていたが、例えば図５に示すように、孔部２２をクランク状としたサセプタ４０であっても良い。
なお、図５に示すサセプタ４０は、図３に示すサセプタ２０と異なり、下段座ぐり部２１bが凹曲面形状に形成され、さらに孔部２２の形状が異なっており、その他の点では上記サセプタ２０と同様であるので同様の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
このサセプタ４０の孔部２２は、基板Ｗの裏面側から加熱する熱源（特に、加熱装置１４b）から、孔部２２を介して直接的に輻射される熱輻射を妨げることによって、基板Ｗの局所的過熱を抑制する過熱抑制部２２１、２２２を有している。
過熱抑制部２２１、２２２は、孔部２２をクランク状とすることにより設けられたものである。すなわち、下段座ぐり部２１bには、基板Ｗを支持する側の面と、その裏面とから、互いに一部のみが重なり合うように位置のずれた孔部２２３、２２４が、それぞれサセプタ４０を貫通しないがサセプタ４０内部で互いに通じ合う深さに形成されることによって、孔部２２がクランク状とされている。そして、孔部２２３が突き当たる部位が過熱抑制部２２１を構成し、孔部２２４が突き当たる部位が過熱抑制部２２２を構成している。
なお、このような過熱抑制部２２１、２２２は、座ぐり２１が一段のみのサセプタ３０に適用しても良い。
このように孔部２２は過熱抑制部２２１、２２２を有するので、熱源（加熱装置１４b）から基板Ｗへの孔部２２を介した直接的な熱輻射を妨げることができる。よって、基板Ｗの局部的な過熱が抑制されて、シリコンエピタキシャル層の膜厚を均一とすることができる。
【００３７】
［第４の実施の形態］
図６〜図８に示すように、これらサセプタは、図５に示すサセプタ４０と孔部２２の形状のみが異なり、その他の点では上記サセプタ４０と同様であるので同様の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
図６及び図７に示すサセプタ５０、６０の孔部２２は、過熱抑制部２２５、２２６を有しており、過熱抑制部２２５、２２６は、孔部２２をサセプタ５０、６０の厚み方向に対して直線状に傾斜させることにより設けられたものである。すなわち、孔部２２の縁部分が過熱抑制部２２５、２２６を構成する。なお、図６、図７に示すように傾斜方向は任意である。
また、図８では、過熱抑制部２２７は、孔部２２をサセプタ７０の厚み方向に対して円弧状に湾曲させることにより設けられたものである。すなわち、孔部２２の縁部分が過熱抑制部２２７を構成する。
なお、このような過熱抑制部２２５、２２６、２２７は、座ぐり２１が一段のみのサセプタ３０に適用しても良い。
【００３８】
［第５の実施の形態］
上記においては、孔部２２が円筒形状である例について説明したが、例えば内空断面が矩形状をなすような円筒以外の筒形状であっても良い。また、例えば、図９に示すサセプタ８０のように孔部２２がスリット状であっても良く、図１０に示すサセプタ９０のように孔部２２が円環状であっても良い。なお、図９及び図１０に示すサセプタ８０、９０は、図３に示すサセプタ２０と孔部２２の形状のみが異なり、その他の点では上記サセプタ２０と同様であるので同様の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
図９では、下段座ぐり部２１b（の例えば最外周部）に座ぐり２１の中心が略等しい円周に沿う、スリット状（つまり、円弧状）の孔部２２が形成されている。
なお、図示は省略するが、座ぐり２１と中心が略等しい複数の同心円上にそれぞれ沿うスリット状の複数の孔部２２を形成することとしても良い。また、座ぐり２１が一段のみのサセプタ３０に、スリット状の孔部２２を適用しても良い。
【００３９】
図１０では、上段座ぐり部２１a等を有する外周側部分１１０aと、下段座ぐり部２１bを構成する内周側部分１１０bとに分割された分割構造をなしている。ここで、外周側部分１１０aの中央の開口部１１０cの内径は、内周側部分１１０bの外径と比べて、大きく設定されている。
そして、外周側部分１１０aの開口部１１０c内に、該開口部１１０cの内周壁に接しないように内周側部分１１０bを配置することにより、内周側部分１１０bと外周側部分１１０aとの間隔に、円環状の孔部２２が形成される。
なお、スリット状の孔部２２や円環状の孔部２２は、座ぐり２１が一段のみのサセプタ３０に適用しても良い。
【００４０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態では枚葉式のサセプタに本発明を適用した例についてのみ説明したが、これに限らず、多数枚式のサセプタに適用しても良い。
また、サセプタがリフトピン用孔部を備える例について説明したが、これに限らずサセプタがリフトピン用孔部を備えていなくても良い。
【００４１】
【発明の効果】
本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法によれば、半導体基板の主裏面に形成されたＣＶＤ酸化膜から気相成長の際の加熱によって脱離した水分を、孔部を介してサセプタの下側に円滑に放出させることができる。よって、ＣＶＤ酸化膜から脱離した水分の影響により、エピタキシャル層の表面に微少な凹凸が形成され難くなり、ヘイズの発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】気相成長装置の模式的な正面断面図であり、特に、気相成長中の状態を示す。
【図２】気相成長装置の模式的な正断面図であり、特に、リフトピンにより基板をサセプタ上方に支持した状態を示す。
【図３】サセプタの一例を示す図であり、(a)は正面断面図、(b)は平面図である。
【図４】サセプタの一例を示す正面断面図である。
【図５】サセプタの一例を示す図であり、(a)は正面断面図、(b)は平面図である。
【図６】サセプタの一例を示す図であり、(a)は正面断面図、(b)は平面図である。
【図７】サセプタの一例を示す図であり、(a)は正面断面図、(b)は平面図である。
【図８】サセプタの一例を示す図であり、(a)は正面断面図、(b)は平面図である。
【図９】サセプタの一例を示す図であり、(a)は正面断面図、(b)は平面図である。
【図１０】サセプタの一例を示す図であり、(a)は正面断面図、(b)は平面図である。
【符号の説明】
１ ＣＶＤ酸化膜
１４b 加熱装置（熱源）
２０ サセプタ
２１ 座ぐり
２１a 上段座ぐり部
２１b 下段座ぐり部
２２ 孔部
２２１、２２２、２２５、２２６、２２７ 過熱抑制部
Ｗ 半導体基板、シリコンエピタキシャルウェーハ
Claims (6)
- 主裏面にＣＶＤ酸化膜が形成された半導体基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相成長することによってシリコンエピタキシャルウェーハを製造するシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法において、
内部に半導体基板が配置される座ぐりが形成され、該座ぐり内の最外周部よりも中心側に、裏面に貫通し、気相成長の際にも開放状態となる孔部が形成されたサセプタを使用し、
前記孔部は、前記半導体基板の裏面側から加熱する熱源から、前記孔部を介して直接的に輻射される熱輻射を妨げることによって、前記半導体基板の局所的過熱を抑制する過熱抑制部を有し、
前記孔部に前記ＣＶＤ酸化膜が臨むように前記半導体基板を配置して、該半導体基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相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。 - 前記孔部は、前記半導体基板の主裏面の外周縁部に臨む位置にのみ形成されてい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。
- 主裏面にＣＶＤ酸化膜が形成された半導体基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相成長することによってシリコンエピタキシャルウェーハを製造するシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法において、
内部に半導体基板が配置される座ぐりが形成され、該座ぐりが、前記半導体基板の外周縁部を支持する上段座ぐり部と、該上段座ぐり部よりも中心側下段に形成された下段座ぐり部とを有する二段構成をなしており、前記下段座ぐり部に、裏面に貫通し、気相成長の際にも開放状態となる孔部が形成されたサセプタを使用し、
前記孔部は、前記半導体基板の裏面側から加熱する熱源から、前記孔部を介して直接的に輻射される熱輻射を妨げることによって、前記半導体基板の局所的過熱を抑制する過熱抑制部を有し、
前記孔部に前記ＣＶＤ酸化膜が臨むように前記半導体基板を配置して、該半導体基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相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。 - 前記過熱抑制部は、前記孔部をクランク状とすることにより設けられたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一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。
- 前記過熱抑制部は、前記孔部を前記サセプタの厚み方向に対して直線状に傾斜させることにより設けられたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一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。
- 前記過熱抑制部は、前記孔部を前記サセプタの厚み方向に対して湾曲させることにより設けられたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一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。
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