JP4066881B2 - 表面処理方法、シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法及びシリコンエピタキシャルウェーハ - Google Patents
表面処理方法、シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法及びシリコンエピタキシャルウェーハ Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン単結晶基板の表面処理方法、シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法及びシリコンエピタキシャルウェーハに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコン単結晶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装置として、例えばシリンダ型の気相成長装置が用いられている。この気相成長装置は反応炉の内部に多角錘台状のサセプタを備えている。サセプタの外周面には座ぐり部が形成されており、気相成長の際にシリコン単結晶基板が立てかけられた状態で載置されるようになっている。
【０００３】
ところで、この気相成長装置を用いて低抵抗率のシリコン単結晶基板の主表面上に高抵抗率のシリコンエピタキシャル層を気相成長させる場合には、シリコン単結晶基板の裏面などからシリコン単結晶基板内のドーパントが気相中に一旦放出されてシリコンエピタキシャル層にドーピングされる現象、即ちオートドープが発生しやすい。そのため、気相成長を行う前には、シリコン単結晶基板の裏面にオートドープ防止用のシリコン酸化膜を形成する。
ただし、上記シリコン酸化膜の形成にＣＶＤ法を用いる場合には、シリコン酸化膜がシリコン単結晶基板の裏面から外周部の主表面側に亘って形成されることとなるため、気相成長の際にシリコン単結晶基板の外周部の主表面側に、図９に示すようなノジュール５、即ち塊状のポリシリコンが生じる。そして、このノジュール５は、シリコンエピタキシャルウェーハからとれてパーティクルの原因となる。そのため、従来、このようなノジュールの発生を防止する方法として、シリコン単結晶基板の外周部全体のシリコン酸化膜を除去した状態で気相成長を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところが、上記特許文献１に開示の方法を用い、シリコン単結晶基板の主表面上に厚いシリコンエピタキシャル層を例えばシリンダ型の気相成長装置で気相成長させる場合には、該シリコンエピタキシャル層が介在して上記サセプタとシリコン単結晶基板とを貼り付けてしまい、シリコンエピタキシャルウェーハにクラックが発生することがある。そのため、このようなクラックの発生を防止する方法として、シリコンエピタキシャル層の成長速度を制御した状態で気相成長を行う方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１−２４８５２７号公報
【特許文献２】
特開平８−２７９４７０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献２の方法を用いた場合には、クラックの発生を防止することはできるものの、シリコンエピタキシャル層の成長速度が低いため、シリコンエピタキシャルウェーハの生産性が大幅に低下する。
【０００７】
本発明の課題は、オートドープ、パーティクル及びクラックの発生を抑制した状態で、高い成長速度を保ちながらシリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させることができる表面処理方法、シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法及びシリコンエピタキシャルウェーハを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のシリコン単結晶基板の表面処理方法は、シリコン単結晶基板の裏面に形成されたシリコン酸化膜を耐腐食性板で覆い、かつシリコン単結晶基板の外周部の一部を液面上に露出させた状態で、フッ酸中にシリコン単結晶基板を浸漬することにより、前記シリコン単結晶基板の前記裏面から前記外周部の少なくとも最外縁に亘る外周酸化膜を前記外周部の前記一部のみに残存させるフッ酸処理工程を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、シリコン単結晶基板の裏面のシリコン酸化膜を耐腐食性板で覆った状態でフッ酸（フッ化水素水）中にシリコン単結晶基板を浸漬することにより、シリコン単結晶基板の裏面のシリコン酸化膜をエッチング除去せずに残存させることができるので、気相成長を行う場合にオートドープの発生を抑制することができる。
ここで、ノジュールが発生するのは、厚みにムラを生じた状態で薄く形成されたシリコン単結晶基板の外周部のシリコン酸化膜が気相成長の際に水素ガスでエッチングされてシリコン単結晶基板を局所的に露出させ、この露出部分でシリコンが気相成長するためである。そこで、シリコン単結晶基板の外周部の一部を液面上に露出させた状態でフッ酸中にシリコン単結晶基板を浸漬することにより、シリコン単結晶基板の外周部のうち、フッ酸処理工程で残存する外周酸化膜以外の部分を、シリコン酸化膜によって覆われていない状態とし、ノジュールの発生を防止することができる。また、フッ酸処理工程で残存する外周酸化膜についても、ノジュールの発生し易い部分、つまり、シリコン単結晶基板の外周部における主表面側領域のうちシリコン酸化膜の厚みが比較的小さく、水素ガスでエッチングされて疎ら（まばら）に除去されるような部分を、フッ酸から蒸発するフッ酸蒸気によって予めエッチング除去し、比較的厚いシリコン酸化膜を残存させることができるため、気相成長を行う際に、残存するシリコン酸化膜が水素でエッチングされて局所的にシリコン単結晶基板を露出させるまでの時間を長くし、その分ノジュールを発生し難くすることができる。その結果、ノジュールに起因したパーティクルが発生することを抑制することができる。
【００１０】
ところで、シリコンエピタキシャルウェーハにクラックが発生するのは、サセプタの表面上に堆積するポリシリコン層と、シリコン単結晶基板の主表面上に気相成長するシリコンエピタキシャル層とが、サセプタとシリコン単結晶基板との接触部付近で一体化し、冷却時にこの部分に熱応力が加わるためである。そこで、一部残存させた外周酸化膜とサセプタとを当接させることにより、シリコン単結晶基板の外周部とサセプタとを非接触状態とすることができる。また、シリコン酸化膜上にはシリコンエピタキシャル層が気相成長しないので、この状態で気相成長を行う場合に、サセプタの表面上に堆積するポリシリコン層とシリコン単結晶基板の主表面上で気相成長するシリコンエピタキシャル層とを一体化しないようにすることができるため、気相成長終了後、シリコンエピタキシャルウェーハにクラックが発生するのを抑制することができる。
以上より、シリコンエピタキシャル層の成長速度を低くしなくても、上記表面処理後のシリコン単結晶基板の主表面に対して、オートドープ、パーティクル及びクラックの発生を抑制した状態でシリコンエピタキシャル層を気相成長させることができる。
【００１３】
また、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法は、
ＣＶＤ法によってシリコン単結晶基板の裏面にシリコン酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
シリコン単結晶基板の裏面に形成されたシリコン酸化膜を耐腐食性板で覆い、かつシリコン単結晶基板の外周部の一部を液面上に露出させた状態で、シリコン単結晶基板をフッ酸中に浸漬することにより、シリコン単結晶基板の裏面から外周部の少なくとも最外縁に亘る外周酸化膜を外周部の一部のみに残存させるフッ酸処理工程と、
フッ酸処理工程で残存した外周酸化膜をサセプタの座ぐり部の側面に当接させた状態で、シリコン単結晶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気相成長工程とをこの順に行うことを特徴とする。
【００１４】
ここで、フッ酸処理工程においては、シリコン単結晶基板の外周部の１／４以下の領域を液面上に露出させた状態で、フッ酸中にシリコン単結晶基板を浸漬することが好ましい。
【００１５】
本発明によれば、ＣＶＤ法によってシリコン単結晶基板の裏面に形成されたシリコン酸化膜を耐腐食性板で覆った状態でフッ酸中にシリコン単結晶基板を浸漬することにより、シリコン単結晶基板の裏面のシリコン酸化膜をエッチング除去せずに残存させることができるので、気相成長工程の際にオートドープの発生を抑制することができる。
また、ＣＶＤ法によるとシリコン酸化膜はシリコン単結晶基板の外周部の主表面側領域にも回り込んで形成されるが、シリコン単結晶基板の外周部の一部、好ましくは外周部の１／４以下の領域を液面上に露出させた状態でフッ酸中にシリコン単結晶基板を浸漬することにより、シリコン単結晶基板の外周部のうち、フッ酸処理工程で残存する外周酸化膜以外の部分を、シリコン酸化膜によって覆われていない状態とし、ノジュールの発生を防止することができる。更に、フッ酸処理工程で一部残存する外周酸化膜においても、特に外周部の１／４以下の領域をフッ酸の液面上に露出させる場合、フッ酸処理工程で残存する外周酸化膜全体にフッ酸蒸気があたり、ノジュールの発生し易い部分、つまり、シリコン単結晶基板の外周部における主表面側領域のうちシリコン酸化膜の厚みが比較的小さく、水素ガスでエッチングされて疎らに除去されるような部分が、フッ酸から蒸発するフッ酸蒸気によって予めエッチング除去され、比較的厚いシリコン酸化膜が残存する。従って、気相成長工程の際に、残存するシリコン酸化膜が水素でエッチングされて局所的にシリコン単結晶基板を露出させるまでの時間を長くし、その分、シリコン単結晶基板の外周部の主表面側領域においてノジュールを発生し難くすることができる。その結果、ノジュールに起因したパーティクルが発生することを抑制することができる。
シリコンエピタキシャル層の気相成長の際、フッ酸処理工程で残存した外周酸化膜をサセプタに当接させることにより、シリコン単結晶基板の外周部とサセプタとを非接触状態とすることができる。また、シリコン酸化膜上にはシリコンエピタキシャル層が気相成長しないので、この状態で気相成長工程を行うことにより、サセプタの表面上に堆積するポリシリコン層とシリコン単結晶基板の主表面上で気相成長するシリコンエピタキシャル層とを一体化しないようにすることができるため、シリコンエピタキシャルウェーハにクラックが発生するのを抑制することができる。
以上より、シリコンエピタキシャル層の成長速度を低くしなくても、シリコン単結晶基板の主表面に対して、オートドープ、パーティクル及びクラックの発生を抑制した状態でシリコンエピタキシャル層を気相成長させることができる。
【００１６】
また、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハは、
シリコン単結晶基板と、該シリコン単結晶基板の裏面に形成されたシリコン酸化膜と、シリコン単結晶基板の主表面上に形成されたシリコンエピタキシャル層とを備えるシリコンエピタキシャルウェーハにおいて、
シリコン単結晶基板の裏面から、該シリコン単結晶基板の外周部の少なくとも最外縁に亘る外周酸化膜を外周部の一部のみに有することを特徴とする。
【００１７】
ここで、外周酸化膜は、シリコン単結晶基板の外周部の１／４以下の領域に形成されていることが好ましい。
【００１８】
本発明によれば、シリコン単結晶基板の裏面にシリコン酸化膜が形成された状態、つまりオートドープの発生が抑制された状態でシリコン単結晶基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層が形成されている。従って、シリコン単結晶基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層を形成する際に、シリコン単結晶基板の裏面にシリコン酸化膜を形成した状態で気相成長を行うことになるので、オートドープの発生を抑制しつつシリコンエピタキシャル層を気相成長させることができる。
また、シリコン単結晶基板の裏面から、このシリコン単結晶基板の外周部の少なくとも最外縁に亘る外周酸化膜を前記外周部の一部、好ましくは外周部の１／４以下の領域のみに有しており、シリコン単結晶基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層を形成する際に、外周酸化膜をサセプタに当接させることにより、シリコン単結晶基板の外周部とサセプタとを非接触状態として気相成長を行うことができる。また、シリコン酸化膜上にはシリコンエピタキシャル層が気相成長しないので、サセプタの表面上に堆積するポリシリコン層とシリコン単結晶基板の主表面上で気相成長するシリコンエピタキシャル層とを一体化しないようにすることができるため、シリコンエピタキシャルウェーハにクラックが発生するのを抑制することができる。また、シリコン単結晶基板の外周部のうち、外周酸化膜以外の部分はシリコン酸化膜によって覆われていない状態、つまり気相成長の際にノジュールが発生しない状態となっている。従って、シリコン単結晶基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層を形成する際にシリコン単結晶基板の外周部のうち、外周酸化膜以外の部分をシリコン酸化膜によって覆われていない状態として気相成長を行うことになるので、ノジュールに起因するパーティクルの発生を抑制しつつシリコンエピタキシャル層を気相成長させることができる。
以上より、シリコンエピタキシャル層の成長速度を低くしなくても、シリコン単結晶基板の主表面に対し、オートドープ、パーティクル及びクラックの発生を抑制した状態でシリコン単結晶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たシリコンエピタキシャルウェーハを得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
＜第１の実施の形態＞
まず、本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハの実施の形態について説明する。
図１（ａ）、（ｂ）は、シリコンエピタキシャルウェーハ１を示す図である。これらの図に示すように、シリコンエピタキシャルウェーハ１は略円板状のシリコン単結晶基板１０を備えている。シリコン単結晶基板１０には、図１（ｂ）に示すように、オリエンテーションフラット部（以下、オリフラ部と称する）１１が形成されている。シリコン単結晶基板１０の主表面１２上にはシリコンエピタキシャル層１３が形成され、シリコン単結晶基板１０の裏面１４にはシリコン酸化膜１５が形成されている。シリコン酸化膜１５は、シリコン単結晶基板１０の外周部１６のうち、オリフラ部１１と反対側の一部分に外周酸化膜１１０を有している。この外周酸化膜１１０は、外周部１６の１／４以下の領域、本実施の形態においては１／８の領域に形成されており、中心角が４５°である円弧状をなしている。また、外周酸化膜１１０は、シリコン単結晶基板１０の裏面１４から、このシリコン単結晶基板１０の外周部１６の少なくとも最外縁Ｘに亘って形成されている。
【００２１】
以下、本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハ１の製造方法について説明する。
シリコンエピタキシャルウェーハ１を製造するには、まず、例えばＦＺ法あるいはＣＺ法等により製造されたシリコン単結晶インゴットに対して、面取り工程、スライス工程、ラッピング工程及びエッチング工程を順に行い、図２（ａ）に示すようなシリコン単結晶基板１０を生成する。
【００２２】
次に、常圧ＣＶＤ法などによりシリコン単結晶基板１０の裏面１４にシリコン酸化膜１５を形成し、図２（ｂ）に示すような基板１７を生成する（酸化膜形成工程）。具体的には、シリコン単結晶基板１０を３５０〜４５０℃に加熱しつつ、その裏面１４に原料ガスをキャリアガスとともに吹き付ける。これにより、シリコン酸化膜１５はシリコン単結晶基板１０の裏面１４に形成される。また、このシリコン酸化膜１５は、シリコン単結晶基板１０の外周部１６のうち、主表面１２側領域にも回り込んで形成され、外周酸化膜１１０をなす。なお、原料ガスとしてはモノシラン（SiH4）ガスと酸素ガスとの混合ガスが好ましく、キャリアガスとしては窒素ガス等の不活性ガスが好ましい。
【００２３】
次に、基板１７の外周部１６にフッ酸（ＨＦ）処理を施し、図２（ｃ）に示すような基板１８を生成する（フッ酸処理工程）。基板１８は、裏面１４と、外周部１６（図２（ｃ）において左側に示す外周部１６）の１／４以下の領域、本実施の形態においては１／８の領域とに外周酸化膜１１０を有しているが、その他の外周部１６（図２（ｃ）において右側に示す外周部１６）の領域には、外周酸化膜１１０を有していない。外周酸化膜１１０がなす円弧の中心角は４５°となっている。なお、上記円弧の中心角は、３°以上であることが好ましい。
このフッ酸処理工程には、例えば図３に示すようなフッ酸処理装置２が用いられる。フッ酸処理装置２は、内部に希フッ酸（フッ化水素水）Ｆを満たした浴槽２０中に、複数の基板１７を把持する把持装置２１を備えている。把持装置２１は、塩化ビニルなどにより基板１７と略同形状に形成された耐腐食性板２２と基板１７とを交互に積層した積層体２３を把持するようになっている。より詳細には、把持装置２１は、基板１７におけるシリコン単結晶基板１０のオリフラ部１１を下方に揃えた状態で、基板１７と耐腐食性板２２とを互いに密着させるように把持するようになっている。なお、このようなフッ酸処理装置２としては、例えば特許文献１に開示のものがある。浴槽２０の上部には、フッ酸Ｆから蒸発したフッ酸蒸気Ｖが存在している。
【００２４】
このようなフッ酸処理装置２を用いたフッ酸処理工程においては、まず、積層体２３を把持装置２１に把持させ、基板１７のオリフラ部１１を下方に向けた状態で積層体２３を浴槽２０中の希フッ酸Ｆに浸漬する。このとき、積層体２３の上端部、つまり基板１７におけるオリフラ部１１と反対側の外周部１６の一部分を希フッ酸Ｆの液面上に露出させる。なお、液面上に露出される基板１７の外周部１６の一部分がなす円弧の中心角は、３°以上９０°以下（外周部１６の１／４以下）とすることが好ましい。この場合には、基板１７の外周部１６の一部分をフッ酸蒸気Ｖに曝しながら、希フッ酸Ｆの上部に確実に露出させることができる。
これにより、基板１７の外周部１６の主表面１２側領域のうち、オリフラ部１１と反対側の一部分には、図２（ｃ）の左側の外周部１６として示されるように、外周酸化膜１１０が残存して形成され、この外周酸化膜１１０以外の部分は図２（ｃ）の右側の外周部１６として示されるようにシリコン酸化膜によって覆われていない状態となる。より詳細には、外周酸化膜１１０においてもノジュールの発生し易い部分、つまり外周酸化膜１１０の厚みが比較的小さく、後述の気相成長工程において水素ガスでエッチングされて疎らに除去されるような部分は、希フッ酸Ｆから蒸発するフッ酸蒸気Ｖによってエッチング除去され、比較的厚いシリコン酸化膜が残存する。ここで、希フッ酸Ｆの液面上に露出される基板１７の外周部１６がなす円弧の中心角が９０°より大きくなり、フッ酸蒸気Ｖに曝されない領域が存在すると、その領域の外周部１６にはノジュール５が発生しやすい。
また、基板１７の裏面１４のシリコン酸化膜１５はエッチング除去されることなく残存する。
【００２５】
次に、生成された基板１８に鏡面研磨と洗浄を施す。
次に、基板１８の主表面１２の上部にシリコンエピタキシャル層１３を形成する（気相成長工程）。
この気相成長工程には、例えば図４に示すようなシリンダ型の気相成長装置３が用いられる。この気相成長装置３は、内部に複数の基板１８が配置される反応炉３０を備えている。反応炉３０の側壁３０ａは透光性の石英で形成されており、この側壁３０ａの上にはガス供給口３０ｂが形成されている。反応炉３０の底壁３０ｃにはガス排出口３０ｄが形成されている。反応炉３０の側方には、側壁３０ａを通して反応炉３０の内部に向かって輻射を行う複数の加熱装置３１が配設されている。反応炉３０の内部には、反応炉３０の頂壁３０ｅから吊り下げられた状態で多角錐台状のサセプタ３２が配設されている。このサセプタ３２は回転駆動装置（図示せず）によって回転可能となっており、その外周面３２ａのそれぞれには、例えば上段、中段、下段などの複数の座ぐり部３３が形成されている。各座ぐり部３３には、基板１８が立てかけられた状態で載置されるようになっている。
【００２６】
このような気相成長装置３を用いた気相成長工程においては、まず、サセプタ３２の各座ぐり部３３内に基板１８を載置する。このとき、外周酸化膜１１０を下側に配置し、サセプタ３２の座ぐり部３３の側面に当接させる。これにより、基板１８のシリコン単結晶基板１０の外周部１６と座ぐり部３３の側面との間には外周酸化膜１１０が介在するので、外周部１６と座ぐり部３３の側面とは非接触状態となる。なお、外周酸化膜１１０がなす円弧の中心角を３°以上とした場合には、座ぐり部３３の側面との間に外周酸化膜１１０を確実に介在させることができる。次に、加熱装置３１により基板１８を１１００〜１２００℃に加熱するとともに、前記回転駆動装置によりサセプタ３２を回転させる。そしてこの状態で、反応炉３０内にトリクロロシラン（SiHCl3）ガス等の反応ガスを水素ガス等のキャリアガスとともに供給することによって、シリコンエピタキシャル層１３を気相成長させる。このように基板１８の外周部１６と座ぐり部３３の側面とを非接触とした状態で気相成長工程を行うことにより、サセプタ３２の表面上に堆積するポリシリコン層と基板１８の主表面１２上で気相成長するシリコンエピタキシャル層１３とは一体化しない状態となる。また、このとき水素ガスによって外周酸化膜１１０がエッチングされるが、外周酸化膜１１０は比較的厚いシリコン酸化膜から構成されているので、エッチングされても、シリコン単結晶基板１０を露出させ難くなっている。
【００２７】
以上のようなシリコンエピタキシャルウェーハ１の製造方法によれば、シリコン単結晶基板１０の裏面１４のシリコン酸化膜１５をエッチング除去せず残存させることができるので、気相成長工程の際にオートドープの発生を抑制することができる。
【００２８】
また、シリコン単結晶基板１０の外周部１６のうち、フッ酸処理工程で残存する外周酸化膜１１０以外の部分を、シリコン酸化膜によって覆われていない状態とすることができ、かつフッ酸処理工程で残存する外周酸化膜１１０においても、ノジュールの発生し易い部分、つまり、外周部１６における主表面１２側領域のうちシリコン酸化膜の厚みが比較的小さい部分を、希フッ酸Ｆから蒸発するフッ酸蒸気Ｖによって予めエッチング除去し、比較的厚いシリコン酸化膜を残存させることができる。従って、気相成長工程の際に、残存するシリコン酸化膜が水素でエッチングされて局所的にシリコン単結晶基板を露出させるまでの時間を長くし、その分だけノジュールを発生し難くすることができるので、ノジュールがシリコンエピタキシャルウェーハ１からとれてパーティクルとなることを抑制することができる。
【００２９】
また、シリコンエピタキシャル層の成長速度を低くしなくても、気相成長工程において、サセプタ３２の表面上に堆積するポリシリコン層とシリコン単結晶基板１０の主表面１２上で気相成長するシリコンエピタキシャル層１３とを一体化しないようにすることができる。
【００３０】
以上より、気相成長の速度を高く保ちながら、シリコン単結晶基板１０の主表面１２に対して、オートドープ、パーティクル及びクラックの発生を抑制した状態でシリコンエピタキシャル層１３を気相成長させることができる。
【００３１】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３２】
本第２の実施の形態におけるシリコンエピタキシャルウェーハ１Ａは、図５（ａ），（ｂ）に示すように、シリコン単結晶基板１０の裏面１４にシリコン酸化膜１５Ａが形成されている。シリコン酸化膜１５Ａはシリコン単結晶基板１０の外周部１６の周囲全体に外周酸化膜１１０Ａを有しており、この外周酸化膜１１０Ａはシリコン単結晶基板１０の裏面１４から、このシリコン単結晶基板１０の外周部１６の少なくとも最外縁Ｘに亘って形成されている。
【００３３】
以下、本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハ１Ａの製造方法について説明する。本第２の実施の形態におけるシリコンエピタキシャルウェーハ１Ａの製造方法は、上記第１の実施の形態におけるフッ酸処理工程と異なるフッ酸処理工程を有している。以下、この点について詳しく説明する。
【００３４】
本第２の実施の形態におけるフッ酸処理工程は、シリコン酸化膜１５Ａが裏面１４に形成された基板１７の主表面１２側をフッ酸蒸気Ｖに曝すことによって行われる。
より詳細には、フッ酸処理工程は、例えば図６に示すようなフッ酸処理装置２Ａによって行うことができる。フッ酸処理装置２Ａは、内部に希フッ酸Ｆを満たした浴槽２０を備えている。浴槽２０の上部には、フッ酸Ｆから蒸発したフッ酸蒸気Ｖが存在している。
このようなフッ酸処理装置２Ａを用いたフッ酸処理工程においては、フッ酸処理装置２Ａの上部のフッ酸蒸気Ｖ中に、主表面１２が下側になるように基板１７を配置する。これにより、基板１７の主表面１２がフッ酸蒸気Ｖに曝され、基板１７の外周部１６における主表面１２側のシリコン酸化膜１５Ａのうち、シリコン酸化膜の厚みの比較的小さい部分、つまりノジュールの発生し易い部分がエッチング除去される。また、シリコン単結晶基板１０の裏面１４のシリコン酸化膜１５Ａはエッチング除去されずに残存する。
【００３５】
以上のようなシリコンエピタキシャルウェーハ１Ａの製造方法によれば、シリコン単結晶基板１０の裏面をシリコン酸化膜１５Ａによって覆われた状態とすることができるため、気相成長を行う場合にオートドープの発生を抑制することができる。
また、シリコン単結晶基板１０の外周部１６における主表面１２側のシリコン酸化膜のうち、ノジュールの発生し易い部分をエッチング除去し、比較的厚いシリコン酸化膜を残存させることができる。これにより、気相成長を行う場合に、残存するシリコン酸化膜が水素でエッチングされて局所的にシリコン単結晶基板１０を露出させるまでの時間を長し、その分だけノジュールを発生し難くすることができるので、ノジュールに起因したパーティクルが発生することを抑制することができる。
また、気相成長工程を行う際に、シリコン単結晶基板１０の外周部１６の周囲全体に残存する外周酸化膜１１０Ａとサセプタ３２の座ぐり部３３の側面とを当接させることにより、シリコン単結晶基板１０の外周部１６と座ぐり部３３の側面との間に外周酸化膜１１０Ａを確実に介在させることができるので、外周部１６と座ぐり部３３の側面とを非接触状態とすることができる。従って、この状態で気相成長を行うことにより、サセプタ３２の表面上に堆積するポリシリコン層とシリコン単結晶基板１０の主表面１２上で気相成長するシリコンエピタキシャル層１３とを一体化しないようにすることができるため、シリコンエピタキシャルウェーハ１Ａにクラックが発生するのを抑制することができる。更に、シリコン単結晶基板１０の外周部１６の周囲全体に外周酸化膜１１０Ａが形成されているので、外周酸化膜１１０Ａが除去されている場合に比べてより効果的にオートドープを防止することができる。
以上より、シリコンエピタキシャル層の成長速度を低くしなくても、上記表面処理後のシリコン単結晶基板１０の主表面に対して、オートドープ、パーティクル及びクラックの発生を抑制した状態でシリコンエピタキシャルウェーハ１Ａを気相成長させることができる。
【００３６】
なお、上記第１及び第２の実施の形態においては、気相成長工程にシリンダ型の気相成長装置３を用いることとして説明したが、縦型や枚葉型の気相成長装置を用いることとしても良い。その際、外周酸化膜とサセプタの座ぐり部の側面とが当接するようにシリコン単結晶基板を載置することが必要である。
また、第２の実施の形態においては、フッ酸処理装置２Ａの上部に存在するフッ酸蒸気によってシリコン酸化膜１５Ａを除去することとして説明したが、別の場所で用意したフッ酸蒸気を吹き付けることによってシリコン酸化膜１５Ａを除去することとしても良い。
【００３７】
【実施例】
以下に、実施例および比較例を挙げることにより、本発明をさらに具体的に説明する。
【００３８】
＜実施例＞
実施例では、上記第１の実施の形態におけるシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法によって複数のシリコン単結晶基板１０の主表面１２上にそれぞれ所定の成長速度でシリコンエピタキシャル層１３を形成し、複数のシリコンエピタキシャルウェーハ１を製造した。なお、酸化膜形成工程においては、約５００ｎｍの厚さでシリコン単結晶基板１０の裏面１４にシリコン酸化膜１５を形成した。また、フッ酸処理工程においては外周酸化膜１１０を、シリコン単結晶基板１０の外周部１６の１／２、１／４、１／８の領域にそれぞれ残存させた。また、気相成長工程においては、外周酸化膜１１０とサセプタ３２の座ぐり部３３の側面とを当接させ、成長速度を１、１．２５、１．５μｍ／ｍｉｎとして４０μｍの厚さのシリコンエピタキシャル層１３を気相成長させた。
【００３９】
＜比較例＞
比較例では、シリコン単結晶基板１０の外周部１６のシリコン酸化膜１５を完全に除去した状態でシリコン単結晶基板１０の主表面１２上に所定の成長速度でシリコンエピタキシャル層１３を形成し、シリコンエピタキシャルウェーハを製造した。なお、シリコン単結晶基板１０の裏面１４におけるシリコン酸化膜１５の厚さは、約５００ｎｍとした。また、気相成長工程においては、成長速度を１、１．２５、１．５μｍ／ｍｉｎとして４０μｍの厚さのシリコンエピタキシャル層１３を気相成長させた。
【００４０】
以上の実施例および比較例のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法によってシリコンエピタキシャルウェーハを製造した結果を、以下の図７，８に示す。
図７は、シリコンエピタキシャル層の気相成長速度（μｍ／ｍｉｎ）と、シリコンエピタキシャルウェーハ１におけるクラックの発生率（％）との関係を示す図である。なお、この図においては、実施例として、シリコン単結晶基板１０における外周部１６の１／２の領域に外周酸化膜１１０を残存させた場合のクラック発生率を示しているが、外周酸化膜１１０が１／４、１／８の領域に残存している場合も同じ結果であった。
この図に示されるように、実施例では比較例と異なり、成長速度が高くてもクラックが発生していない。つまり、クラックの発生を抑制した状態で、高い成長速度でシリコンエピタキシャル層を気相成長させることができる。
【００４１】
図８は、１枚のシリコンエピタキシャルウェーハにおいて発生するパーティクルの個数（個）と、シリコンエピタキシャル層の気相成長速度（μｍ／ｍｉｎ）及び外周酸化膜１１０の残存割合との関係を示す図である。なお、この図において、横軸の上段の数値は成長速度（μｍ／ｍｉｎ）を示しており、下段の括弧内の分数はフッ酸処理工程において残存した外周酸化膜１１０の割合を示している。
この図に示すように、シリコン単結晶基板１０の外周部１６に外周酸化膜１１０が１／４、１／８の領域に残存している場合、発生したパーティクルが１５個以下であり、外周酸化膜１１０を有しない比較例と同程度にパーティクルの発生が抑制されている。しかしながら、外周酸化膜１１０が１／２の領域に残存するシリコン単結晶基板１０にシリコンエタピタキシャル層を気相成長させると、ノジュールが多発し、パーティクルの発生率も高くなっている。つまり、外周酸化膜１１０が１／４以下の領域で残存しているシリコン単結晶基板１０を使用する場合、ノジュールの発生を抑制した状態で、かつ高い成長速度で、シリコンエピタキシャル層を気相成長させることができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、シリコンエピタキシャル層の成長速度を低くしなくても、シリコン単結晶基板の主表面に対して、オートドープ、パーティクル及びクラックの発生を抑制した状態でシリコンエピタキシャル層を気相成長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハを示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は主表面側の平面図である。
【図２】本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法を説明するための図である。
【図３】フッ酸処理装置の縦断面図である。
【図４】気相成長装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図５】本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハの他の実施の形態を示す平面図及び縦断面図である。
【図６】フッ酸処理装置の縦断面図である。
【図７】クラックの発生率と気相成長速度との関係を示す図である。
【図８】パーティクルの発生個数と、気相成長速度及び外周酸化膜の残存量との関係を示す図である。
【図９】ノジュールが形成されたシリコンエピタキシャルウェーハの縦断面図である。
【符号の説明】
１，１Ａ シリコンエピタキシャルウェーハ
５ ノジュール
１０ シリコン単結晶基板
１２ シリコン単結晶基板の主表面
１３ シリコンエピタキシャル層
１４ シリコン単結晶基板の裏面
１５，１５Ａ シリコン酸化膜
１６ シリコン単結晶基板の外周部
３２ サセプタ
３３ 座ぐり部
１１０，１１０Ａ 外周酸化膜
Ｆ 希フッ酸（フッ酸）
Ｘ シリコン単結晶基板の外周部の最外縁
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン単結晶基板の表面処理方法、シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法及びシリコンエピタキシャルウェーハに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコン単結晶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装置として、例えばシリンダ型の気相成長装置が用いられている。この気相成長装置は反応炉の内部に多角錘台状のサセプタを備えている。サセプタの外周面には座ぐり部が形成されており、気相成長の際にシリコン単結晶基板が立てかけられた状態で載置されるようになっている。
【０００３】
ところで、この気相成長装置を用いて低抵抗率のシリコン単結晶基板の主表面上に高抵抗率のシリコンエピタキシャル層を気相成長させる場合には、シリコン単結晶基板の裏面などからシリコン単結晶基板内のドーパントが気相中に一旦放出されてシリコンエピタキシャル層にドーピングされる現象、即ちオートドープが発生しやすい。そのため、気相成長を行う前には、シリコン単結晶基板の裏面にオートドープ防止用のシリコン酸化膜を形成する。
ただし、上記シリコン酸化膜の形成にＣＶＤ法を用いる場合には、シリコン酸化膜がシリコン単結晶基板の裏面から外周部の主表面側に亘って形成されることとなるため、気相成長の際にシリコン単結晶基板の外周部の主表面側に、図９に示すようなノジュール５、即ち塊状のポリシリコンが生じる。そして、このノジュール５は、シリコンエピタキシャルウェーハからとれてパーティクルの原因となる。そのため、従来、このようなノジュールの発生を防止する方法として、シリコン単結晶基板の外周部全体のシリコン酸化膜を除去した状態で気相成長を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところが、上記特許文献１に開示の方法を用い、シリコン単結晶基板の主表面上に厚いシリコンエピタキシャル層を例えばシリンダ型の気相成長装置で気相成長させる場合には、該シリコンエピタキシャル層が介在して上記サセプタとシリコン単結晶基板とを貼り付けてしまい、シリコンエピタキシャルウェーハにクラックが発生することがある。そのため、このようなクラックの発生を防止する方法として、シリコンエピタキシャル層の成長速度を制御した状態で気相成長を行う方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１−２４８５２７号公報
【特許文献２】
特開平８−２７９４７０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献２の方法を用いた場合には、クラックの発生を防止することはできるものの、シリコンエピタキシャル層の成長速度が低いため、シリコンエピタキシャルウェーハの生産性が大幅に低下する。
【０００７】
本発明の課題は、オートドープ、パーティクル及びクラックの発生を抑制した状態で、高い成長速度を保ちながらシリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させることができる表面処理方法、シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法及びシリコンエピタキシャルウェーハを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のシリコン単結晶基板の表面処理方法は、シリコン単結晶基板の裏面に形成されたシリコン酸化膜を耐腐食性板で覆い、かつシリコン単結晶基板の外周部の一部を液面上に露出させた状態で、フッ酸中にシリコン単結晶基板を浸漬することにより、前記シリコン単結晶基板の前記裏面から前記外周部の少なくとも最外縁に亘る外周酸化膜を前記外周部の前記一部のみに残存させるフッ酸処理工程を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、シリコン単結晶基板の裏面のシリコン酸化膜を耐腐食性板で覆った状態でフッ酸（フッ化水素水）中にシリコン単結晶基板を浸漬することにより、シリコン単結晶基板の裏面のシリコン酸化膜をエッチング除去せずに残存させることができるので、気相成長を行う場合にオートドープの発生を抑制することができる。
ここで、ノジュールが発生するのは、厚みにムラを生じた状態で薄く形成されたシリコン単結晶基板の外周部のシリコン酸化膜が気相成長の際に水素ガスでエッチングされてシリコン単結晶基板を局所的に露出させ、この露出部分でシリコンが気相成長するためである。そこで、シリコン単結晶基板の外周部の一部を液面上に露出させた状態でフッ酸中にシリコン単結晶基板を浸漬することにより、シリコン単結晶基板の外周部のうち、フッ酸処理工程で残存する外周酸化膜以外の部分を、シリコン酸化膜によって覆われていない状態とし、ノジュールの発生を防止することができる。また、フッ酸処理工程で残存する外周酸化膜についても、ノジュールの発生し易い部分、つまり、シリコン単結晶基板の外周部における主表面側領域のうちシリコン酸化膜の厚みが比較的小さく、水素ガスでエッチングされて疎ら（まばら）に除去されるような部分を、フッ酸から蒸発するフッ酸蒸気によって予めエッチング除去し、比較的厚いシリコン酸化膜を残存させることができるため、気相成長を行う際に、残存するシリコン酸化膜が水素でエッチングされて局所的にシリコン単結晶基板を露出させるまでの時間を長くし、その分ノジュールを発生し難くすることができる。その結果、ノジュールに起因したパーティクルが発生することを抑制することができる。
【００１０】
ところで、シリコンエピタキシャルウェーハにクラックが発生するのは、サセプタの表面上に堆積するポリシリコン層と、シリコン単結晶基板の主表面上に気相成長するシリコンエピタキシャル層とが、サセプタとシリコン単結晶基板との接触部付近で一体化し、冷却時にこの部分に熱応力が加わるためである。そこで、一部残存させた外周酸化膜とサセプタとを当接させることにより、シリコン単結晶基板の外周部とサセプタとを非接触状態とすることができる。また、シリコン酸化膜上にはシリコンエピタキシャル層が気相成長しないので、この状態で気相成長を行う場合に、サセプタの表面上に堆積するポリシリコン層とシリコン単結晶基板の主表面上で気相成長するシリコンエピタキシャル層とを一体化しないようにすることができるため、気相成長終了後、シリコンエピタキシャルウェーハにクラックが発生するのを抑制することができる。
以上より、シリコンエピタキシャル層の成長速度を低くしなくても、上記表面処理後のシリコン単結晶基板の主表面に対して、オートドープ、パーティクル及びクラックの発生を抑制した状態でシリコンエピタキシャル層を気相成長させることができる。
【００１３】
また、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法は、
ＣＶＤ法によってシリコン単結晶基板の裏面にシリコン酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
シリコン単結晶基板の裏面に形成されたシリコン酸化膜を耐腐食性板で覆い、かつシリコン単結晶基板の外周部の一部を液面上に露出させた状態で、シリコン単結晶基板をフッ酸中に浸漬することにより、シリコン単結晶基板の裏面から外周部の少なくとも最外縁に亘る外周酸化膜を外周部の一部のみに残存させるフッ酸処理工程と、
フッ酸処理工程で残存した外周酸化膜をサセプタの座ぐり部の側面に当接させた状態で、シリコン単結晶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気相成長工程とをこの順に行うことを特徴とする。
【００１４】
ここで、フッ酸処理工程においては、シリコン単結晶基板の外周部の１／４以下の領域を液面上に露出させた状態で、フッ酸中にシリコン単結晶基板を浸漬することが好ましい。
【００１５】
本発明によれば、ＣＶＤ法によってシリコン単結晶基板の裏面に形成されたシリコン酸化膜を耐腐食性板で覆った状態でフッ酸中にシリコン単結晶基板を浸漬することにより、シリコン単結晶基板の裏面のシリコン酸化膜をエッチング除去せずに残存させることができるので、気相成長工程の際にオートドープの発生を抑制することができる。
また、ＣＶＤ法によるとシリコン酸化膜はシリコン単結晶基板の外周部の主表面側領域にも回り込んで形成されるが、シリコン単結晶基板の外周部の一部、好ましくは外周部の１／４以下の領域を液面上に露出させた状態でフッ酸中にシリコン単結晶基板を浸漬することにより、シリコン単結晶基板の外周部のうち、フッ酸処理工程で残存する外周酸化膜以外の部分を、シリコン酸化膜によって覆われていない状態とし、ノジュールの発生を防止することができる。更に、フッ酸処理工程で一部残存する外周酸化膜においても、特に外周部の１／４以下の領域をフッ酸の液面上に露出させる場合、フッ酸処理工程で残存する外周酸化膜全体にフッ酸蒸気があたり、ノジュールの発生し易い部分、つまり、シリコン単結晶基板の外周部における主表面側領域のうちシリコン酸化膜の厚みが比較的小さく、水素ガスでエッチングされて疎らに除去されるような部分が、フッ酸から蒸発するフッ酸蒸気によって予めエッチング除去され、比較的厚いシリコン酸化膜が残存する。従って、気相成長工程の際に、残存するシリコン酸化膜が水素でエッチングされて局所的にシリコン単結晶基板を露出させるまでの時間を長くし、その分、シリコン単結晶基板の外周部の主表面側領域においてノジュールを発生し難くすることができる。その結果、ノジュールに起因したパーティクルが発生することを抑制することができる。
シリコンエピタキシャル層の気相成長の際、フッ酸処理工程で残存した外周酸化膜をサセプタに当接させることにより、シリコン単結晶基板の外周部とサセプタとを非接触状態とすることができる。また、シリコン酸化膜上にはシリコンエピタキシャル層が気相成長しないので、この状態で気相成長工程を行うことにより、サセプタの表面上に堆積するポリシリコン層とシリコン単結晶基板の主表面上で気相成長するシリコンエピタキシャル層とを一体化しないようにすることができるため、シリコンエピタキシャルウェーハにクラックが発生するのを抑制することができる。
以上より、シリコンエピタキシャル層の成長速度を低くしなくても、シリコン単結晶基板の主表面に対して、オートドープ、パーティクル及びクラックの発生を抑制した状態でシリコンエピタキシャル層を気相成長させることができる。
【００１６】
また、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハは、
シリコン単結晶基板と、該シリコン単結晶基板の裏面に形成されたシリコン酸化膜と、シリコン単結晶基板の主表面上に形成されたシリコンエピタキシャル層とを備えるシリコンエピタキシャルウェーハにおいて、
シリコン単結晶基板の裏面から、該シリコン単結晶基板の外周部の少なくとも最外縁に亘る外周酸化膜を外周部の一部のみに有することを特徴とする。
【００１７】
ここで、外周酸化膜は、シリコン単結晶基板の外周部の１／４以下の領域に形成されていることが好ましい。
【００１８】
本発明によれば、シリコン単結晶基板の裏面にシリコン酸化膜が形成された状態、つまりオートドープの発生が抑制された状態でシリコン単結晶基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層が形成されている。従って、シリコン単結晶基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層を形成する際に、シリコン単結晶基板の裏面にシリコン酸化膜を形成した状態で気相成長を行うことになるので、オートドープの発生を抑制しつつシリコンエピタキシャル層を気相成長させることができる。
また、シリコン単結晶基板の裏面から、このシリコン単結晶基板の外周部の少なくとも最外縁に亘る外周酸化膜を前記外周部の一部、好ましくは外周部の１／４以下の領域のみに有しており、シリコン単結晶基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層を形成する際に、外周酸化膜をサセプタに当接させることにより、シリコン単結晶基板の外周部とサセプタとを非接触状態として気相成長を行うことができる。また、シリコン酸化膜上にはシリコンエピタキシャル層が気相成長しないので、サセプタの表面上に堆積するポリシリコン層とシリコン単結晶基板の主表面上で気相成長するシリコンエピタキシャル層とを一体化しないようにすることができるため、シリコンエピタキシャルウェーハにクラックが発生するのを抑制することができる。また、シリコン単結晶基板の外周部のうち、外周酸化膜以外の部分はシリコン酸化膜によって覆われていない状態、つまり気相成長の際にノジュールが発生しない状態となっている。従って、シリコン単結晶基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層を形成する際にシリコン単結晶基板の外周部のうち、外周酸化膜以外の部分をシリコン酸化膜によって覆われていない状態として気相成長を行うことになるので、ノジュールに起因するパーティクルの発生を抑制しつつシリコンエピタキシャル層を気相成長させることができる。
以上より、シリコンエピタキシャル層の成長速度を低くしなくても、シリコン単結晶基板の主表面に対し、オートドープ、パーティクル及びクラックの発生を抑制した状態でシリコン単結晶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たシリコンエピタキシャルウェーハを得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
＜第１の実施の形態＞
まず、本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハの実施の形態について説明する。
図１（ａ）、（ｂ）は、シリコンエピタキシャルウェーハ１を示す図である。これらの図に示すように、シリコンエピタキシャルウェーハ１は略円板状のシリコン単結晶基板１０を備えている。シリコン単結晶基板１０には、図１（ｂ）に示すように、オリエンテーションフラット部（以下、オリフラ部と称する）１１が形成されている。シリコン単結晶基板１０の主表面１２上にはシリコンエピタキシャル層１３が形成され、シリコン単結晶基板１０の裏面１４にはシリコン酸化膜１５が形成されている。シリコン酸化膜１５は、シリコン単結晶基板１０の外周部１６のうち、オリフラ部１１と反対側の一部分に外周酸化膜１１０を有している。この外周酸化膜１１０は、外周部１６の１／４以下の領域、本実施の形態においては１／８の領域に形成されており、中心角が４５°である円弧状をなしている。また、外周酸化膜１１０は、シリコン単結晶基板１０の裏面１４から、このシリコン単結晶基板１０の外周部１６の少なくとも最外縁Ｘに亘って形成されている。
【００２１】
以下、本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハ１の製造方法について説明する。
シリコンエピタキシャルウェーハ１を製造するには、まず、例えばＦＺ法あるいはＣＺ法等により製造されたシリコン単結晶インゴットに対して、面取り工程、スライス工程、ラッピング工程及びエッチング工程を順に行い、図２（ａ）に示すようなシリコン単結晶基板１０を生成する。
【００２２】
次に、常圧ＣＶＤ法などによりシリコン単結晶基板１０の裏面１４にシリコン酸化膜１５を形成し、図２（ｂ）に示すような基板１７を生成する（酸化膜形成工程）。具体的には、シリコン単結晶基板１０を３５０〜４５０℃に加熱しつつ、その裏面１４に原料ガスをキャリアガスとともに吹き付ける。これにより、シリコン酸化膜１５はシリコン単結晶基板１０の裏面１４に形成される。また、このシリコン酸化膜１５は、シリコン単結晶基板１０の外周部１６のうち、主表面１２側領域にも回り込んで形成され、外周酸化膜１１０をなす。なお、原料ガスとしてはモノシラン（SiH4）ガスと酸素ガスとの混合ガスが好ましく、キャリアガスとしては窒素ガス等の不活性ガスが好ましい。
【００２３】
次に、基板１７の外周部１６にフッ酸（ＨＦ）処理を施し、図２（ｃ）に示すような基板１８を生成する（フッ酸処理工程）。基板１８は、裏面１４と、外周部１６（図２（ｃ）において左側に示す外周部１６）の１／４以下の領域、本実施の形態においては１／８の領域とに外周酸化膜１１０を有しているが、その他の外周部１６（図２（ｃ）において右側に示す外周部１６）の領域には、外周酸化膜１１０を有していない。外周酸化膜１１０がなす円弧の中心角は４５°となっている。なお、上記円弧の中心角は、３°以上であることが好ましい。
このフッ酸処理工程には、例えば図３に示すようなフッ酸処理装置２が用いられる。フッ酸処理装置２は、内部に希フッ酸（フッ化水素水）Ｆを満たした浴槽２０中に、複数の基板１７を把持する把持装置２１を備えている。把持装置２１は、塩化ビニルなどにより基板１７と略同形状に形成された耐腐食性板２２と基板１７とを交互に積層した積層体２３を把持するようになっている。より詳細には、把持装置２１は、基板１７におけるシリコン単結晶基板１０のオリフラ部１１を下方に揃えた状態で、基板１７と耐腐食性板２２とを互いに密着させるように把持するようになっている。なお、このようなフッ酸処理装置２としては、例えば特許文献１に開示のものがある。浴槽２０の上部には、フッ酸Ｆから蒸発したフッ酸蒸気Ｖが存在している。
【００２４】
このようなフッ酸処理装置２を用いたフッ酸処理工程においては、まず、積層体２３を把持装置２１に把持させ、基板１７のオリフラ部１１を下方に向けた状態で積層体２３を浴槽２０中の希フッ酸Ｆに浸漬する。このとき、積層体２３の上端部、つまり基板１７におけるオリフラ部１１と反対側の外周部１６の一部分を希フッ酸Ｆの液面上に露出させる。なお、液面上に露出される基板１７の外周部１６の一部分がなす円弧の中心角は、３°以上９０°以下（外周部１６の１／４以下）とすることが好ましい。この場合には、基板１７の外周部１６の一部分をフッ酸蒸気Ｖに曝しながら、希フッ酸Ｆの上部に確実に露出させることができる。
これにより、基板１７の外周部１６の主表面１２側領域のうち、オリフラ部１１と反対側の一部分には、図２（ｃ）の左側の外周部１６として示されるように、外周酸化膜１１０が残存して形成され、この外周酸化膜１１０以外の部分は図２（ｃ）の右側の外周部１６として示されるようにシリコン酸化膜によって覆われていない状態となる。より詳細には、外周酸化膜１１０においてもノジュールの発生し易い部分、つまり外周酸化膜１１０の厚みが比較的小さく、後述の気相成長工程において水素ガスでエッチングされて疎らに除去されるような部分は、希フッ酸Ｆから蒸発するフッ酸蒸気Ｖによってエッチング除去され、比較的厚いシリコン酸化膜が残存する。ここで、希フッ酸Ｆの液面上に露出される基板１７の外周部１６がなす円弧の中心角が９０°より大きくなり、フッ酸蒸気Ｖに曝されない領域が存在すると、その領域の外周部１６にはノジュール５が発生しやすい。
また、基板１７の裏面１４のシリコン酸化膜１５はエッチング除去されることなく残存する。
【００２５】
次に、生成された基板１８に鏡面研磨と洗浄を施す。
次に、基板１８の主表面１２の上部にシリコンエピタキシャル層１３を形成する（気相成長工程）。
この気相成長工程には、例えば図４に示すようなシリンダ型の気相成長装置３が用いられる。この気相成長装置３は、内部に複数の基板１８が配置される反応炉３０を備えている。反応炉３０の側壁３０ａは透光性の石英で形成されており、この側壁３０ａの上にはガス供給口３０ｂが形成されている。反応炉３０の底壁３０ｃにはガス排出口３０ｄが形成されている。反応炉３０の側方には、側壁３０ａを通して反応炉３０の内部に向かって輻射を行う複数の加熱装置３１が配設されている。反応炉３０の内部には、反応炉３０の頂壁３０ｅから吊り下げられた状態で多角錐台状のサセプタ３２が配設されている。このサセプタ３２は回転駆動装置（図示せず）によって回転可能となっており、その外周面３２ａのそれぞれには、例えば上段、中段、下段などの複数の座ぐり部３３が形成されている。各座ぐり部３３には、基板１８が立てかけられた状態で載置されるようになっている。
【００２６】
このような気相成長装置３を用いた気相成長工程においては、まず、サセプタ３２の各座ぐり部３３内に基板１８を載置する。このとき、外周酸化膜１１０を下側に配置し、サセプタ３２の座ぐり部３３の側面に当接させる。これにより、基板１８のシリコン単結晶基板１０の外周部１６と座ぐり部３３の側面との間には外周酸化膜１１０が介在するので、外周部１６と座ぐり部３３の側面とは非接触状態となる。なお、外周酸化膜１１０がなす円弧の中心角を３°以上とした場合には、座ぐり部３３の側面との間に外周酸化膜１１０を確実に介在させることができる。次に、加熱装置３１により基板１８を１１００〜１２００℃に加熱するとともに、前記回転駆動装置によりサセプタ３２を回転させる。そしてこの状態で、反応炉３０内にトリクロロシラン（SiHCl3）ガス等の反応ガスを水素ガス等のキャリアガスとともに供給することによって、シリコンエピタキシャル層１３を気相成長させる。このように基板１８の外周部１６と座ぐり部３３の側面とを非接触とした状態で気相成長工程を行うことにより、サセプタ３２の表面上に堆積するポリシリコン層と基板１８の主表面１２上で気相成長するシリコンエピタキシャル層１３とは一体化しない状態となる。また、このとき水素ガスによって外周酸化膜１１０がエッチングされるが、外周酸化膜１１０は比較的厚いシリコン酸化膜から構成されているので、エッチングされても、シリコン単結晶基板１０を露出させ難くなっている。
【００２７】
以上のようなシリコンエピタキシャルウェーハ１の製造方法によれば、シリコン単結晶基板１０の裏面１４のシリコン酸化膜１５をエッチング除去せず残存させることができるので、気相成長工程の際にオートドープの発生を抑制することができる。
【００２８】
また、シリコン単結晶基板１０の外周部１６のうち、フッ酸処理工程で残存する外周酸化膜１１０以外の部分を、シリコン酸化膜によって覆われていない状態とすることができ、かつフッ酸処理工程で残存する外周酸化膜１１０においても、ノジュールの発生し易い部分、つまり、外周部１６における主表面１２側領域のうちシリコン酸化膜の厚みが比較的小さい部分を、希フッ酸Ｆから蒸発するフッ酸蒸気Ｖによって予めエッチング除去し、比較的厚いシリコン酸化膜を残存させることができる。従って、気相成長工程の際に、残存するシリコン酸化膜が水素でエッチングされて局所的にシリコン単結晶基板を露出させるまでの時間を長くし、その分だけノジュールを発生し難くすることができるので、ノジュールがシリコンエピタキシャルウェーハ１からとれてパーティクルとなることを抑制することができる。
【００２９】
また、シリコンエピタキシャル層の成長速度を低くしなくても、気相成長工程において、サセプタ３２の表面上に堆積するポリシリコン層とシリコン単結晶基板１０の主表面１２上で気相成長するシリコンエピタキシャル層１３とを一体化しないようにすることができる。
【００３０】
以上より、気相成長の速度を高く保ちながら、シリコン単結晶基板１０の主表面１２に対して、オートドープ、パーティクル及びクラックの発生を抑制した状態でシリコンエピタキシャル層１３を気相成長させることができる。
【００３１】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３２】
本第２の実施の形態におけるシリコンエピタキシャルウェーハ１Ａは、図５（ａ），（ｂ）に示すように、シリコン単結晶基板１０の裏面１４にシリコン酸化膜１５Ａが形成されている。シリコン酸化膜１５Ａはシリコン単結晶基板１０の外周部１６の周囲全体に外周酸化膜１１０Ａを有しており、この外周酸化膜１１０Ａはシリコン単結晶基板１０の裏面１４から、このシリコン単結晶基板１０の外周部１６の少なくとも最外縁Ｘに亘って形成されている。
【００３３】
以下、本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハ１Ａの製造方法について説明する。本第２の実施の形態におけるシリコンエピタキシャルウェーハ１Ａの製造方法は、上記第１の実施の形態におけるフッ酸処理工程と異なるフッ酸処理工程を有している。以下、この点について詳しく説明する。
【００３４】
本第２の実施の形態におけるフッ酸処理工程は、シリコン酸化膜１５Ａが裏面１４に形成された基板１７の主表面１２側をフッ酸蒸気Ｖに曝すことによって行われる。
より詳細には、フッ酸処理工程は、例えば図６に示すようなフッ酸処理装置２Ａによって行うことができる。フッ酸処理装置２Ａは、内部に希フッ酸Ｆを満たした浴槽２０を備えている。浴槽２０の上部には、フッ酸Ｆから蒸発したフッ酸蒸気Ｖが存在している。
このようなフッ酸処理装置２Ａを用いたフッ酸処理工程においては、フッ酸処理装置２Ａの上部のフッ酸蒸気Ｖ中に、主表面１２が下側になるように基板１７を配置する。これにより、基板１７の主表面１２がフッ酸蒸気Ｖに曝され、基板１７の外周部１６における主表面１２側のシリコン酸化膜１５Ａのうち、シリコン酸化膜の厚みの比較的小さい部分、つまりノジュールの発生し易い部分がエッチング除去される。また、シリコン単結晶基板１０の裏面１４のシリコン酸化膜１５Ａはエッチング除去されずに残存する。
【００３５】
以上のようなシリコンエピタキシャルウェーハ１Ａの製造方法によれば、シリコン単結晶基板１０の裏面をシリコン酸化膜１５Ａによって覆われた状態とすることができるため、気相成長を行う場合にオートドープの発生を抑制することができる。
また、シリコン単結晶基板１０の外周部１６における主表面１２側のシリコン酸化膜のうち、ノジュールの発生し易い部分をエッチング除去し、比較的厚いシリコン酸化膜を残存させることができる。これにより、気相成長を行う場合に、残存するシリコン酸化膜が水素でエッチングされて局所的にシリコン単結晶基板１０を露出させるまでの時間を長し、その分だけノジュールを発生し難くすることができるので、ノジュールに起因したパーティクルが発生することを抑制することができる。
また、気相成長工程を行う際に、シリコン単結晶基板１０の外周部１６の周囲全体に残存する外周酸化膜１１０Ａとサセプタ３２の座ぐり部３３の側面とを当接させることにより、シリコン単結晶基板１０の外周部１６と座ぐり部３３の側面との間に外周酸化膜１１０Ａを確実に介在させることができるので、外周部１６と座ぐり部３３の側面とを非接触状態とすることができる。従って、この状態で気相成長を行うことにより、サセプタ３２の表面上に堆積するポリシリコン層とシリコン単結晶基板１０の主表面１２上で気相成長するシリコンエピタキシャル層１３とを一体化しないようにすることができるため、シリコンエピタキシャルウェーハ１Ａにクラックが発生するのを抑制することができる。更に、シリコン単結晶基板１０の外周部１６の周囲全体に外周酸化膜１１０Ａが形成されているので、外周酸化膜１１０Ａが除去されている場合に比べてより効果的にオートドープを防止することができる。
以上より、シリコンエピタキシャル層の成長速度を低くしなくても、上記表面処理後のシリコン単結晶基板１０の主表面に対して、オートドープ、パーティクル及びクラックの発生を抑制した状態でシリコンエピタキシャルウェーハ１Ａを気相成長させることができる。
【００３６】
なお、上記第１及び第２の実施の形態においては、気相成長工程にシリンダ型の気相成長装置３を用いることとして説明したが、縦型や枚葉型の気相成長装置を用いることとしても良い。その際、外周酸化膜とサセプタの座ぐり部の側面とが当接するようにシリコン単結晶基板を載置することが必要である。
また、第２の実施の形態においては、フッ酸処理装置２Ａの上部に存在するフッ酸蒸気によってシリコン酸化膜１５Ａを除去することとして説明したが、別の場所で用意したフッ酸蒸気を吹き付けることによってシリコン酸化膜１５Ａを除去することとしても良い。
【００３７】
【実施例】
以下に、実施例および比較例を挙げることにより、本発明をさらに具体的に説明する。
【００３８】
＜実施例＞
実施例では、上記第１の実施の形態におけるシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法によって複数のシリコン単結晶基板１０の主表面１２上にそれぞれ所定の成長速度でシリコンエピタキシャル層１３を形成し、複数のシリコンエピタキシャルウェーハ１を製造した。なお、酸化膜形成工程においては、約５００ｎｍの厚さでシリコン単結晶基板１０の裏面１４にシリコン酸化膜１５を形成した。また、フッ酸処理工程においては外周酸化膜１１０を、シリコン単結晶基板１０の外周部１６の１／２、１／４、１／８の領域にそれぞれ残存させた。また、気相成長工程においては、外周酸化膜１１０とサセプタ３２の座ぐり部３３の側面とを当接させ、成長速度を１、１．２５、１．５μｍ／ｍｉｎとして４０μｍの厚さのシリコンエピタキシャル層１３を気相成長させた。
【００３９】
＜比較例＞
比較例では、シリコン単結晶基板１０の外周部１６のシリコン酸化膜１５を完全に除去した状態でシリコン単結晶基板１０の主表面１２上に所定の成長速度でシリコンエピタキシャル層１３を形成し、シリコンエピタキシャルウェーハを製造した。なお、シリコン単結晶基板１０の裏面１４におけるシリコン酸化膜１５の厚さは、約５００ｎｍとした。また、気相成長工程においては、成長速度を１、１．２５、１．５μｍ／ｍｉｎとして４０μｍの厚さのシリコンエピタキシャル層１３を気相成長させた。
【００４０】
以上の実施例および比較例のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法によってシリコンエピタキシャルウェーハを製造した結果を、以下の図７，８に示す。
図７は、シリコンエピタキシャル層の気相成長速度（μｍ／ｍｉｎ）と、シリコンエピタキシャルウェーハ１におけるクラックの発生率（％）との関係を示す図である。なお、この図においては、実施例として、シリコン単結晶基板１０における外周部１６の１／２の領域に外周酸化膜１１０を残存させた場合のクラック発生率を示しているが、外周酸化膜１１０が１／４、１／８の領域に残存している場合も同じ結果であった。
この図に示されるように、実施例では比較例と異なり、成長速度が高くてもクラックが発生していない。つまり、クラックの発生を抑制した状態で、高い成長速度でシリコンエピタキシャル層を気相成長させることができる。
【００４１】
図８は、１枚のシリコンエピタキシャルウェーハにおいて発生するパーティクルの個数（個）と、シリコンエピタキシャル層の気相成長速度（μｍ／ｍｉｎ）及び外周酸化膜１１０の残存割合との関係を示す図である。なお、この図において、横軸の上段の数値は成長速度（μｍ／ｍｉｎ）を示しており、下段の括弧内の分数はフッ酸処理工程において残存した外周酸化膜１１０の割合を示している。
この図に示すように、シリコン単結晶基板１０の外周部１６に外周酸化膜１１０が１／４、１／８の領域に残存している場合、発生したパーティクルが１５個以下であり、外周酸化膜１１０を有しない比較例と同程度にパーティクルの発生が抑制されている。しかしながら、外周酸化膜１１０が１／２の領域に残存するシリコン単結晶基板１０にシリコンエタピタキシャル層を気相成長させると、ノジュールが多発し、パーティクルの発生率も高くなっている。つまり、外周酸化膜１１０が１／４以下の領域で残存しているシリコン単結晶基板１０を使用する場合、ノジュールの発生を抑制した状態で、かつ高い成長速度で、シリコンエピタキシャル層を気相成長させることができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、シリコンエピタキシャル層の成長速度を低くしなくても、シリコン単結晶基板の主表面に対して、オートドープ、パーティクル及びクラックの発生を抑制した状態でシリコンエピタキシャル層を気相成長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハを示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は主表面側の平面図である。
【図２】本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法を説明するための図である。
【図３】フッ酸処理装置の縦断面図である。
【図４】気相成長装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図５】本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハの他の実施の形態を示す平面図及び縦断面図である。
【図６】フッ酸処理装置の縦断面図である。
【図７】クラックの発生率と気相成長速度との関係を示す図である。
【図８】パーティクルの発生個数と、気相成長速度及び外周酸化膜の残存量との関係を示す図である。
【図９】ノジュールが形成されたシリコンエピタキシャルウェーハの縦断面図である。
【符号の説明】
１，１Ａ シリコンエピタキシャルウェーハ
５ ノジュール
１０ シリコン単結晶基板
１２ シリコン単結晶基板の主表面
１３ シリコンエピタキシャル層
１４ シリコン単結晶基板の裏面
１５，１５Ａ シリコン酸化膜
１６ シリコン単結晶基板の外周部
３２ サセプタ
３３ 座ぐり部
１１０，１１０Ａ 外周酸化膜
Ｆ 希フッ酸（フッ酸）
Ｘ シリコン単結晶基板の外周部の最外縁
Claims (5)
- シリコン単結晶基板の表面処理方法であって、
前記シリコン単結晶基板の裏面に形成されたシリコン酸化膜を耐腐食性板で覆い、かつ前記シリコン単結晶基板の外周部の一部を液面上に露出させた状態で、フッ酸中に前記シリコン単結晶基板を浸漬することにより、前記シリコン単結晶基板の前記裏面から前記外周部の少なくとも最外縁に亘る外周酸化膜を前記外周部の前記一部のみに残存させるフッ酸処理工程を有することを特徴とする表面処理方法。 - ＣＶＤ法によってシリコン単結晶基板の裏面にシリコン酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
前記シリコン単結晶基板の前記裏面に形成された前記シリコン酸化膜を耐腐食性板で覆い、かつ前記シリコン単結晶基板の外周部の一部を液面上に露出させた状態で、前記シリコン単結晶基板をフッ酸中に浸漬することにより、前記シリコン単結晶基板の前記裏面から前記外周部の少なくとも最外縁に亘る外周酸化膜を前記外周部の前記一部のみに残存させるフッ酸処理工程と、
前記フッ酸処理工程で残存した前記外周酸化膜をサセプタの座ぐり部の側面に当接させた状態で、前記シリコン単結晶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気相成長工程とをこの順に行う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。 - 前記シリコン単結晶基板の外周部の１／４以下の領域を液面上に露出させた状態で、前記フッ酸中に前記シリコン単結晶基板を浸漬することを特徴とする請求項２記載のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。
- シリコン単結晶基板と、該シリコン単結晶基板の裏面に形成されたシリコン酸化膜と、前記シリコン単結晶基板の主表面上に形成されたシリコンエピタキシャル層とを備えるシリコンエピタキシャルウェーハにおいて、
前記シリコン単結晶基板の前記裏面から、該シリコン単結晶基板の外周部の少なくとも最外縁に亘る外周酸化膜を、前記外周部の一部のみに有することを特徴とするシリコンエピタキシャルウェーハ。 - 前記外周酸化膜は、前記シリコン単結晶基板の外周部の１／４以下の領域に形成されていることを特徴とする請求項４記載のシリコンエピタキシャルウェーハ。
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