JP5040333B2 - Vapor growth susceptor, vapor growth apparatus and vapor growth method - Google Patents
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Description
本発明は、主にエピタキシャルウエーハの製造に使用される気相成長用サセプタ及び気相成長装置並びに気相成長方法に関し、詳しくは対象となるウエーハをほぼ水平に保持してエピタキシャル成長を行う例えば水平円盤型の気相成長用サセプタ及びこれを備える気相成長装置並びに気相成長方法に関する。 The present invention relates to a susceptor for vapor phase growth, a vapor phase growth apparatus, and a vapor phase growth method, which are mainly used for manufacturing an epitaxial wafer, and more specifically, for example, a horizontal disk for performing epitaxial growth while holding a target wafer substantially horizontal. The present invention relates to a type of susceptor for vapor phase growth, a vapor phase growth apparatus including the same, and a vapor phase growth method.
気相エピタキシャル成長技術は、バイポーラトランジスタやMOSLSI等の集積回路の製造に用いられる単結晶薄膜層を気相成長させる技術であり、清浄な半導体単結晶基板(ウエーハ)上に基板の結晶方位に合せて均一な単結晶薄膜を成長させたり、ドーパント濃度差が大きい接合の急峻な不純物濃度勾配を形成することができるので、極めて重要な技術である。気相エピタキシャル成長装置としては、縦型(パンケーキ型)、バレル型(シリンダー型)、さらに横型の3種類が一般的である。これらの成長装置の原理は共通している。
このうち、縦型(パンケーキ型)、横型の2機種は、ほぼ水平に基板ウエーハを保持する気相成長用サセプタを採用している。
Vapor phase epitaxial growth technology is a technology for vapor phase growth of single crystal thin film layers used in the manufacture of integrated circuits such as bipolar transistors and MOSLSIs, and is aligned with the crystal orientation of the substrate on a clean semiconductor single crystal substrate (wafer). This is an extremely important technique because a uniform single crystal thin film can be grown and a steep impurity concentration gradient of a junction having a large dopant concentration difference can be formed. As the vapor phase epitaxial growth apparatus, three types are generally used: a vertical type (pancake type), a barrel type (cylinder type), and a horizontal type. The principles of these growth apparatuses are common.
Among these, the vertical type (pancake type) and the horizontal type employ a vapor phase growth susceptor that holds the substrate wafer substantially horizontally.
図5は、従来の縦型気相成長装置の一例を示す断面概略説明図である(特許文献1参照)。この縦型気相成長装置21においては、ベースプレート2上に釣鐘状のベルジャ3を載置することによって反応室4が形成される。この反応室4内には、半導体基板(ウエーハ)5を載置する水平円盤型のサセプタ16が水平に配置され、その下面には該サセプタ16を介してウエーハ5を加熱する高周波加熱コイル7がコイルカバー8内に設けられている。気相成長の際には、サセプタ16の上面に設けられた円形の凹部であるザグリ19にウエーハ5を載置し、原料ガスをガス導入口10より供給し、ノズル11の側面や上面に設けられた噴出孔12から噴出して反応室4に導入し、ガス排出口13から排出する。このとき、ウエーハ5は高周波加熱コイル7により加熱されているので、ウエーハ上に噴出された原料ガスはウエーハ表面で反応し、ウエーハ表面に薄膜のエピタキシャル層を気相成長させる。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing an example of a conventional vertical vapor phase growth apparatus (see Patent Document 1). In this vertical type vapor
また、横型気相成長装置の一種として枚葉式装置がある。この装置は、横型の加熱炉内に配置された水平円盤型のサセプタの上にウエーハを載置し、これを垂直軸まわりに回転させながら、炉内水平方向に原料ガスを流通させることにより、ウエーハ表面にエピタキシャル層を形成するものである。このような装置は、ウエーハの大径化と共に多用されるようになり、直径300mmのウエーハに対応できる装置としても主流と目されている。 One type of horizontal vapor phase growth apparatus is a single wafer type apparatus. In this apparatus, a wafer is placed on a horizontal disk-type susceptor disposed in a horizontal heating furnace, and the raw material gas is circulated in the horizontal direction in the furnace while rotating it around the vertical axis. An epitaxial layer is formed on the wafer surface. Such an apparatus has been widely used as the diameter of the wafer increases, and is regarded as the mainstream as an apparatus that can handle a wafer having a diameter of 300 mm.
前述のように、これらの気相成長装置では、エピタキシャル成長をさせるウエーハの上面にのみ原料ガスを接触させることを目的として、ウエーハを収容する円形の凹部がサセプタの上面に設けられる。そして、ザグリと呼ばれるこの凹部内にウエーハを収容してエピタキシャル成長を行う。 As described above, in these vapor phase growth apparatuses, a circular recess for accommodating a wafer is provided on the upper surface of the susceptor for the purpose of bringing the source gas into contact only with the upper surface of the wafer to be epitaxially grown. Then, the wafer is accommodated in this recess called counterbore and epitaxial growth is performed.
ところで、表面に薄膜をエピタキシャル成長させたウエーハは、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のパワーデバイスに用いられる。このようなパワーデバイス向けエピタキシャルウエーハにおいては、エピタキシャル成長膜を100μm程度以上に厚くする場合がある。このような厚い膜を形成する場合、サセプタ上のウエーハがザグリ内に収容されているにもかかわらず、ザグリのウエーハ載置面とウエーハの外周裏面との間等に両者に跨がって成長した析出物によりスティック(固着)する現象が発生しやすい。このスティッキング現象が生じると、エピタキシャル成長後にサセプタからウエーハを取り出すときに、スティック部分の析出物を剥がさなければならず、その際にウエーハのスティック部分に相当の力が付加されるために、しばしばウエーハにクラックが発生し、割れに至ることもある。このようなクラックや割れの発生はウエーハの歩留まりを低下させる。 By the way, a wafer having a thin film epitaxially grown on its surface is used for a power device such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). In such an epitaxial wafer for power devices, the epitaxial growth film may be thickened to about 100 μm or more. When forming such a thick film, the wafer on the susceptor grows across both the wafer mounting surface of the counterbore and the outer peripheral back surface of the wafer, even though the wafer is housed in the counterbore. The phenomenon of sticking (fixing) is likely to occur due to the deposited precipitates. When this sticking phenomenon occurs, when the wafer is taken out of the susceptor after epitaxial growth, the deposit on the stick portion must be peeled off, and a considerable force is applied to the stick portion of the wafer at this time. Cracks may occur and may lead to cracks. The occurrence of such cracks and cracks reduces the yield of the wafer.
このようなスティッキングは反応律速条件下で発生しやすい。すなわち、ザグリ側壁とウエーハ外周側面との間や、ザグリのウエーハ載置面の周辺側とウエーハ外周裏面との間のように、原料ガスが回り込みにくい狭い領域でも、エピタキシャル成長が起きる条件下で発生する。逆に言うと、スティッキングを抑えるには輸送律速条件下で反応させることが有効である。
したがって、輸送律速条件にするために、原料ガスの流量を少なくしたり、反応温度を高くしたりする必要がある。しかし、原料ガスの流量を少なくする場合、薄膜の成長速度が低くなってしまうので、生産性も低くなってしまう。また、反応温度を高くすると、スリップ転位が発生しやすくなったり、基板からのエピタキシャル層へのオートドーピングが強くなってしまうなどの問題があった。
Such sticking is likely to occur under reaction-limited conditions. That is, it occurs under conditions where epitaxial growth occurs even in a narrow region where the source gas does not flow around, such as between the counterbore side wall and the wafer outer peripheral side surface, or between the peripheral side of the counterbore wafer mounting surface and the wafer outer peripheral surface. . Conversely, to suppress sticking, it is effective to carry out the reaction under a transport rate-limiting condition.
Therefore, it is necessary to reduce the flow rate of the raw material gas or increase the reaction temperature in order to achieve the transport rate limiting condition. However, when the flow rate of the source gas is reduced, the growth rate of the thin film is lowered, and the productivity is also lowered. Further, when the reaction temperature is increased, slip dislocation is likely to occur, and autodoping from the substrate to the epitaxial layer becomes strong.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、スティッキングの発生を効果的に防止し、ウエーハのクラックや割れを防止し、エピタキシャルウエーハの生産性を高く行うことができる気相成長用サセプタ及び気相成長装置並びに気相成長方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and can effectively prevent the occurrence of sticking, prevent wafer cracks and cracks, and increase the productivity of epitaxial wafers. An object is to provide a susceptor, a vapor phase growth apparatus, and a vapor phase growth method.
上記目的を達成するため、本発明は、気相成長装置においてウエーハを載置するための気相成長用サセプタであって、該気相成長用サセプタは、ウエーハを載置するウエーハ載置面と側壁とからなる凹形状のザグリが形成されたものであり、前記ウエーハ載置面は、中心側領域と、該中心側領域よりも表面粗さが大きい周辺側領域とからなることを特徴とする気相成長用サセプタを提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a vapor phase growth susceptor for placing a wafer in a vapor phase growth apparatus, the vapor phase growth susceptor comprising: a wafer placement surface on which a wafer is placed; A concave counterbore composed of a side wall is formed, and the wafer mounting surface includes a center side region and a peripheral side region having a surface roughness larger than that of the center side region. that provides a vapor phase growth susceptor.
このように、ウエーハを載置するウエーハ載置面と側壁とからなる凹形状のザグリが形成され、前記ウエーハ載置面は、中心側領域と、該中心側領域よりも表面粗さが大きい周辺側領域とからなる気相成長用サセプタであれば、気相成長装置に用いて、スティッキングの発生を効果的に防止し、ウエーハのクラックや割れを防止し、エピタキシャルウエーハの生産性を高く行うことができる気相成長用サセプタとなる。したがって、この時、高品質のエピタキシャルウエーハを効率よく生産することができる。 In this way, a concave counterbore consisting of a wafer mounting surface on which a wafer is mounted and a side wall is formed, and the wafer mounting surface has a central region and a peripheral surface having a larger surface roughness than the central region. If it is a susceptor for vapor phase growth consisting of a side region, it should be used in a vapor phase growth apparatus to effectively prevent sticking, prevent wafer cracks and cracks, and increase the productivity of epitaxial wafers. It becomes a susceptor for vapor phase epitaxy. Therefore, at this time, a high quality epitaxial wafer can be efficiently produced.
この場合、前記ウエーハ載置面における中心側領域の表面粗さRaは、1μm以上10μm未満であり、前記ウエーハ載置面における周辺側領域の表面粗さRaは、10μm以上20μm以下であることが好ましい。また、前記ウエーハ載置面における周辺側領域の前記側壁からの幅は、1mm以上5mm以下であることが好ましい。 In this case, the surface roughness Ra of the central region on the wafer mounting surface is 1 μm or more and less than 10 μm, and the surface roughness Ra of the peripheral region on the wafer mounting surface is 10 μm or more and 20 μm or less. It has preferred. The width from the side wall near the side region in the wafer mounting surface, have preferably not less 1mm 5mm or more or less.
このように、ウエーハ載置面における中心側領域の表面粗さRaが1μm以上10μm未満であり、前記ウエーハ載置面における周辺側領域の表面粗さRaが10μm以上20μm以下であったり、ウエーハ載置面における周辺側領域の側壁からの幅が1mm以上5mm以下であれば、より効果的にスティッキングの発生を防止することができ、かつ、エピタキシャルウエーハを材料として作製される半導体デバイスへのスリップ転位などによる影響を少なくすることができる。 Thus, the surface roughness Ra of the central region on the wafer mounting surface is 1 μm or more and less than 10 μm, and the surface roughness Ra of the peripheral region on the wafer mounting surface is 10 μm or more and 20 μm or less. If the width from the side wall of the peripheral region on the mounting surface is 1 mm or more and 5 mm or less, the occurrence of sticking can be more effectively prevented, and slip dislocation to a semiconductor device manufactured using an epitaxial wafer as a material The influence by etc. can be reduced.
また、本発明は、少なくとも前記の気相成長用サセプタを備えることを特徴とする気相成長装置を提供する。 Further, the present invention is that provides a vapor phase growth apparatus characterized in that it comprises at least the vapor phase growth susceptor.
このような少なくとも前記の気相成長用サセプタを備える気相成長装置であれば、スティッキングの発生を効果的に防止し、ウエーハのクラックや割れを防止し、エピタキシャルウエーハの生産性を高く行うことができる気相成長装置となる。 With such a vapor phase growth apparatus provided with at least the above-mentioned vapor phase growth susceptor, it is possible to effectively prevent sticking, prevent wafer cracks and cracks, and increase the productivity of epitaxial wafers. It becomes a vapor phase growth apparatus that can.
この場合、前記気相成長装置は、縦型気相成長装置であることができる。
このような少なくとも前記の気相成長用サセプタを備える縦型気相成長装置であれば、特にスティッキングが発生しやすい縦型気相成長装置においても、スティッキングの発生を効果的に防止し、ウエーハのクラックや割れを防止し、エピタキシャルウエーハの生産性を高く行うことができる縦型気相成長装置とすることができる。
In this case, the vapor deposition apparatus, Ru can be a vertical type vapor phase growth apparatus.
Such a vertical vapor phase growth apparatus provided with at least the above-mentioned vapor phase growth susceptor can effectively prevent sticking even in a vertical vapor phase growth apparatus in which sticking is likely to occur. A vertical vapor phase growth apparatus capable of preventing cracks and cracks and increasing the productivity of the epitaxial wafer can be obtained.
また、本発明は、少なくとも、前記の気相成長用サセプタのザグリにウエーハを載置し、該ウエーハの表面に薄膜を気相成長させることを特徴とする気相成長方法を提供する。 Further, the present invention includes at least placing the wafer in counterbore of the vapor phase growth susceptor, that provides a vapor phase growth method, characterized in that for thin film vapor phase growth on the surface of the wafer.
このように、前記の気相成長用サセプタのザグリにウエーハを載置し、ウエーハの表面に薄膜を気相成長させれば、スティッキングの発生を効果的に防止し、ウエーハのクラックや割れを防止し、エピタキシャルウエーハの生産性を高く行うことができる。 In this way, if the wafer is placed on the counterbore of the vapor phase growth susceptor and a thin film is grown on the surface of the wafer, the occurrence of sticking can be effectively prevented, and cracking and cracking of the wafer can be prevented. In addition, the productivity of the epitaxial wafer can be increased.
本発明の気相成長用サセプタ、気相成長装置、気相成長方法であれば、特にウエーハ外周裏面でのスティッキングの発生を効果的に防止できるので、ウエーハのクラック、割れを防止でき、ウエーハの歩留まりの低下を防止できる。また、気相成長速度を低くしなくてもよいので、エピタキシャルウエーハの生産性を高く行うことができる。 With the susceptor for vapor phase growth, the vapor phase growth apparatus, and the vapor phase growth method of the present invention, it is possible to effectively prevent the occurrence of sticking particularly on the back surface of the outer periphery of the wafer. Yield reduction can be prevented. Further, since the vapor phase growth rate does not have to be lowered, the productivity of the epitaxial wafer can be increased.
以下、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
前述のように、従来、スティッキング防止を目的として、原料ガスの流量を少なくする場合、薄膜の成長速度が低くなってしまうので、生産性も低くなってしまうという問題があった。また、反応温度を高くすると、スリップ転位が発生しやすくなったり、基板からエピタキシャル層へのオートドーピングが強くなってしまうなどの問題があった。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited thereto.
As described above, conventionally, when the flow rate of the raw material gas is reduced for the purpose of preventing sticking, the growth rate of the thin film is lowered, and the productivity is also lowered. Further, when the reaction temperature is increased, slip dislocation is likely to occur, and autodoping from the substrate to the epitaxial layer becomes strong.
そこで、本発明者は、このようなデメリットを抑え、ウエーハ裏面でのスティッキングの発生を効果的に防止する方法について鋭意検討を行った。その結果、サセプタのザグリ表面の粗さを粗くして、基板ウエーハとザグリ表面の接触面積を小さくすることが、ウエーハ裏面とザグリのウエーハ載置面との間におけるスティッキングを効果的に防止するために重要であることを見出した。
さらに、ウエーハ裏面とザグリのウエーハ載置面との間におけるスティッキングの発生は、ウエーハの外周側のみで起こることに着目した。すなわち、原料ガスが回り込まないウエーハ中央付近では、スティッキングは発生しない。このため、ウエーハ裏面とザグリのウエーハ載置面との間におけるスティッキングを防止するには、ザグリの表面粗さを粗くする領域は、ウエーハ載置面の周辺側のみとすればよいことに想到し、本発明を完成させた。
In view of this, the present inventor has intensively studied a method for suppressing such demerits and effectively preventing the occurrence of sticking on the back surface of the wafer. As a result, the roughness of the counterbore surface of the susceptor is increased to reduce the contact area between the substrate wafer and the counterbore surface in order to effectively prevent sticking between the wafer back surface and the counterbore wafer mounting surface. Found it important.
Further, it was noted that sticking between the wafer back surface and the counterbore wafer mounting surface occurs only on the outer peripheral side of the wafer. That is, sticking does not occur in the vicinity of the wafer center where the source gas does not enter. For this reason, in order to prevent sticking between the wafer back surface and the wafer mounting surface of the counterbore, it is conceived that the area where the surface roughness of the counterbore is roughened only on the peripheral side of the wafer mounting surface. The present invention has been completed.
以下では、本発明の実施の形態について、添付した図面に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図1は本発明に従う気相成長用サセプタのザグリ部分の一例を示す断面概略説明図である。このサセプタ6は、ウエーハ5を載置するウエーハ載置面9aと側壁9bとからなる凹形状のザグリ9が形成されたものであり、ウエーハ載置面9aは、中心側領域9cと、中心側領域9cよりも表面粗さが大きい周辺側領域9dとからなることを特徴とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited thereto.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a counterbore part of a susceptor for vapor phase growth according to the present invention. The
気相成長用サセプタ6の材質はウエーハ5の材質や成長条件等により適宜選択することができ、例えば、ウエーハ5をシリコン基板とするときには、気相成長用サセプタ6は黒鉛をSiCで被覆したものとすることができる。
ウエーハ載置面を上記のような表面粗さの分布、すなわち、中心側領域の表面を滑らかにし、周辺側領域を粗くするには、ウエーハ載置面の研磨条件を変えて研磨することによって実現することができるが、これに限定されず、上記の黒鉛製サセプタ基材にSiCで被覆した気相成長用サセプタであれば、あらかじめ黒鉛製サセプタ基材の表面のうち相当領域部分を研磨して局所的に滑らかにしておくことや、逆に、エンドミル等の加工機の加工条件を変えて粗くしておくことなどによってもよい。
The material of the vapor
In order to smooth the surface of the wafer mounting surface as described above, that is, to smooth the surface of the central region and roughen the peripheral region, it is realized by changing the polishing conditions of the wafer mounting surface. However, the present invention is not limited to this, and if it is a susceptor for vapor phase growth in which the above-described graphite susceptor substrate is coated with SiC, a corresponding region of the surface of the graphite susceptor substrate is polished in advance. It may be smoothed locally or, conversely, by changing the processing conditions of a processing machine such as an end mill to make it rough.
このように、ウエーハ載置面9aの表面を、中心側領域9cよりも周辺側領域9dの方を粗いものとすることにより、ウエーハ5において、中心側領域9cと接するウエーハ中心部分では接触面積を大きくし、局所的な熱集中によるスリップ転位の発生を抑制しつつ、周辺側領域9dと接するウエーハ外周部分では、ウエーハ載置面との接触面積を小さくすることができ、効果的にウエーハ裏面とザグリのウエーハ載置面との間におけるスティッキングを防止することができる。すなわち、本発明に係る気相成長用サセプタ6は、ウエーハ外周裏面におけるスティッキングの発生を効果的に防止し、ウエーハのクラックや割れを防止し、かつ、成長速度を低下させる必要もないので、エピタキシャルウエーハの生産性を高くすることができる気相成長用サセプタとなる。
In this way, by making the surface of the
中心側領域9c、周辺側領域9dのそれぞれの表面粗さの具体的な数値は、Ra値(基準線平均粗さ:ウエーハ載置面の基準線(波形までの偏差の2乗和が最小になるように設定した直線)からの距離の平均値)で、中心側領域9cが1μm以上10μm未満であり、周辺側領域9dが10μm以上20μm以下であることが望ましい。
このうち、周辺側領域9dの数値の意義は、表面粗さRaが10μm以上であれば、ウエーハ5とザグリ表面との接触面積を十分に小さくすることができ、より効果的にスティッキングを防止することができるためであり、一方、表面粗さRaが20μm以下であれば、特に、サセプタを加熱源とする縦型反応器の場合であっても、周辺側領域における局所的な熱集中によるスリップ転位の発生を一定レベルに抑制することができるためである。
また、中心側領域9cの数値の意義は、表面粗さRaを10μm未満とすれば、半導体デバイスの作り込み領域内へのスリップ転位の発生をより確実に抑制することができるためである。一方、表面粗さRaを1μm未満とするためには、研磨に要するコストが増大し、不経済であるからであり、これよりさらに小さい表面粗さRaであっても構わない。
The specific numerical value of the surface roughness of each of the
Among these, the significance of the numerical value of the
The significance of the numerical value of the
また、ウエーハ載置面9aにおける周辺側領域9dの側壁9bからの幅は、1mm以上5mm以下であることが望ましい。
周辺側領域9dの側壁9bからの幅が1mm以上であれば、周辺側領域9dと、ウエーハ5の周辺側領域9dに接触する部分(ウエーハ外周裏面)との間のスティッキングをより確実に防止することができるためである。一方、周辺側領域9dの側壁9bからの幅が5mm以下であれば、ウエーハ5の、周辺側領域9dと接触する部分(ウエーハ外周裏面)において局所的な熱集中によりスリップ転位が発生したとしても、ウエーハ中央部に作製されることになる半導体デバイスに、より確実に悪影響を及ぼさないためである。従って、半導体デバイスの作りこまない領域がウエーハ外周端から5mm以上である場合などは、周辺側領域側9dの幅を5mmよりさらに広くしても構わない。
Further, the width from the
If the width from the
なお、サセプタ全体の形状は例えば水平円盤型であるが特に限定されず、また、形成されるザグリは1つ又はそれ以上とできる。ザグリの直径、深さ等は載置するウエーハのサイズに合わせて適宜選択することができる。 In addition, although the shape of the whole susceptor is a horizontal disk type | mold, for example, it is not specifically limited, Moreover, the counterbore formed can be made into one or more. The diameter and depth of the counterbore can be appropriately selected according to the size of the wafer to be placed.
図2は本発明に従う気相成長装置の一例を示す断面概略説明図である。
この縦型気相成長装置1においては、ベースプレート2上に釣鐘状のベルジャ3を載置することによって反応室4が形成される。この反応室4内には、ウエーハ5を載置する水平円盤型のサセプタ6が水平に配置され、その下面には該サセプタ6を介してウエーハ5を加熱する高周波加熱コイル7がコイルカバー8内に設けられている。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing an example of a vapor phase growth apparatus according to the present invention.
In this vertical type vapor phase growth apparatus 1, a reaction chamber 4 is formed by mounting a bell-shaped
この気相成長装置に備えられるサセプタ6は、本発明に従うサセプタであり、例えば図1に示すサセプタを用いることができる。本発明に従うサセプタを備える気相成長装置であれば、スティッキングの発生を効果的に防止し、ウエーハのクラックや割れを防止し、エピタキシャルウエーハの生産性を高く行うことができる気相成長装置となる。
なお、本発明の気相成長装置は、このような縦型のものに限定されず、横型のものであってもよい。
The
The vapor phase growth apparatus of the present invention is not limited to such a vertical type, and may be a horizontal type.
次に、本発明の気相成長方法によりウエーハ表面に薄膜を気相成長させる方法を、図2の気相成長装置を用いる場合について説明する。
まず、サセプタ6のザグリ9にウエーハ5を載置する。そして、原料ガスをガス導入口10より供給し、ノズル11の側面や上面に設けられた噴出孔12から噴出して反応室4に導入し、ガス排出口13から排出する。このとき、ウエーハ5は高周波加熱コイル7により加熱されているので、噴出された原料ガスはウエーハ表面で反応し、ウエーハ表面に薄膜のエピタキシャル層を気相成長させる。
Next, a method for vapor-depositing a thin film on the wafer surface by the vapor phase growth method of the present invention will be described in the case of using the vapor phase growth apparatus of FIG.
First, the
このとき、ザグリ9のウエーハ載置面が、上記のような表面粗さ分布、すなわち、中心側領域の表面粗さよりも周辺側領域の表面粗さが大きくなっているため、上述したように、ウエーハ外周裏面とザグリのウエーハ載置面の周辺側領域との間におけるスティッキングの発生が防止され、また、ウエーハの中心側ではスリップ転位の発生が抑制される。このようにして、本発明に係る気相成長方法では、スティッキングの発生を効果的に防止し、ウエーハのクラックや割れを防止することができ、成長速度を低下させる必要もないので、エピタキシャルウエーハの生産性を高く行うことができる。
At this time, since the wafer mounting surface of the
なお、ウエーハは、例えばシリコンウエーハを用いることができるが、化合物半導体等の他の半導体ウエーハ等でもよく、特に限定はされない。
また、薄膜は例えばシリコン薄膜とできるが、原料ガスを適宜選択すること等により他の半導体薄膜ともでき、特に限定されない。
As the wafer, for example, a silicon wafer can be used, but another semiconductor wafer such as a compound semiconductor may be used, and is not particularly limited.
Further, the thin film can be, for example, a silicon thin film, but other semiconductor thin films can be formed by appropriately selecting a source gas, and is not particularly limited.
また、このときエピタキシャル成長させる薄膜の厚さを100μm以上とすることができる。薄膜の厚さが厚いとザグリにも膜が厚く堆積するのでスティッキングが発生しやすいが、本発明の方法であれば、ウエーハ外周裏面におけるスティッキングの発生を効果的に防止できるので有益である。 At this time, the thickness of the thin film to be epitaxially grown can be 100 μm or more. If the thin film is thick, sticking is likely to occur because the film is also deposited on the counterbore, but the method of the present invention is beneficial because it can effectively prevent sticking from occurring on the back surface of the outer periphery of the wafer.
また、本発明の気相成長方法によりウエーハの表面に薄膜を気相成長させたエピタキシャルウエーハであれば、スティッキングの発生によるウエーハのクラック、割れが防止された、歩留まりの高いエピタキシャルウエーハであり、かつ高い速度で薄膜を成長させた、生産性の高いエピタキシャルウエーハであるから、安価なものとできる。 Further, if the epitaxial wafer is obtained by vapor-phase growth of a thin film on the surface of the wafer by the vapor phase growth method of the present invention, it is an epitaxial wafer having a high yield in which cracking and cracking of the wafer due to sticking are prevented, and Since it is an epitaxial wafer with high productivity and a thin film grown at a high speed, it can be made inexpensive.
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1〜18)
図2に示したような縦型気相成長装置1を用い、直径6インチ(150mm)のシリコンウエーハを、サセプタ6のザグリ9に収容し、ウエーハ5上にシリコンのエピタキシャル層を成長させた。
このとき、6インチウエーハ用のサセプタ6として、下記の表1に水準表を示したように、18個のザグリ9のそれぞれの周辺側領域9dの側壁9bからの幅Wを0.5mm、1.0mm、5.0mm、30.0mm、表面粗さRout(Ra)を7μm、10μm、15μm、20μm、25μmと振ったものを図3(a)に示したように配置したサセプタを用いた。なお、中心側領域9cの表面粗さRin(Ra)はすべてのザグリにおいて3μmとした。また、図3(b)に、周辺側領域の幅Wと表面粗さRout、中心側領域の表面粗さRinを示す模式図を示した。
なお、実施例1〜18はそれぞれ水準1〜18に対応する。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples of the present invention, but the present invention is not limited to these.
(Examples 1-18)
Using a vertical vapor phase growth apparatus 1 as shown in FIG. 2, a silicon wafer having a diameter of 6 inches (150 mm) was accommodated in a
At this time, as a
Examples 1 to 18 correspond to levels 1 to 18, respectively.
なお、反応ガスとしてSiHCl3を用い、成長速度を1.5μm/min、反応温度を1050℃、成長膜厚を120μmとした。
それぞれの水準について、一度の気相成長につき1枚ずつ、30回の気相成長を繰り返して、それぞれの水準について30枚ずつのエピタキシャルウエーハを得た。
そして、このようにエピタキシャル層を成長させた後のウエーハとサセプタとの間のスティッキング発生割合を調べた。
SiHCl 3 was used as a reaction gas, the growth rate was 1.5 μm / min, the reaction temperature was 1050 ° C., and the growth film thickness was 120 μm.
For each level, 30 vapor phase growths were repeated, one for each vapor phase growth, and 30 epitaxial wafers were obtained for each level.
Then, the sticking generation ratio between the wafer and the susceptor after the epitaxial layer was grown in this way was examined.
図4に、周辺側領域9dの側壁9bからの幅W(周辺側領域幅W)及び周辺側領域の表面粗さRoutとスティッキング発生割合との関係を示すグラフを示した。周辺側領域の幅Wが1.0mm以上の場合は、いずれも表面粗さが10μm以上においてスティッキング発生率が3%以下であり、スティッキングの発生が効果的に防止された。周辺側領域の表面粗さが7μmの場合では、スティッキング発生率は20%程度であった。また、周辺側領域幅が0.5mmの場合は、いずれの表面粗さにおいてもスティッキング発生割合が20%程度であった。
Figure 4 shows a graph showing the relationship between the width W (the peripheral side area width W) and the surface roughness R out and sticking occurrence rate near side area of the
また、表2に局所的熱集中によるウエーハ外周部におけるスリップ転位の発生の有無を示した。 Table 2 shows the presence or absence of occurrence of slip dislocations at the outer periphery of the wafer due to local heat concentration.
周辺側領域の表面粗さが25μmの場合は、いずれもスリップ転位の発生が見られた。周辺側領域の表面粗さが20μmと15μmのものは、一部に発生が見られた。周辺側領域の表面粗さが10μmのものにはほとんど発生せず、7μmのものには全く発生しなかった。
また、実施例1〜18のいずれの場合も、ウエーハ載置面の中心側領域に相当する、ウエーハ中央付近には、スリップ転位の発生はまったく見られなかった。
When the surface roughness of the peripheral region was 25 μm, slip dislocation was observed in all cases. Generation | occurrence | production was seen in a part with the surface roughness of a peripheral area | region of 20 micrometers and 15 micrometers. Almost no surface roughness of the peripheral region was 10 μm, and no surface roughness was generated at 7 μm.
In any of Examples 1 to 18, no slip dislocation was observed near the center of the wafer, which corresponds to the center side region of the wafer mounting surface.
これら結果から、実施例1〜18では、いずれにおいてもスティッキングを防止しつつウエーハ中央付近におけるスリップ転位の発生を抑制できる本発明の効果が明らかに得られた。
特に、周辺側領域の表面粗さRoutを10μm以上20μm以下にし、周辺側領域の幅Wを1mm以上にすれば、ほとんどスティッキングは発生せず、周辺側領域においてもスリップ転位の発生を抑制することができた。また、周辺側領域の幅を5mm以下とすることで、半導体デバイスの作りこみ領域となるウエーハ中央付近でのスリップ転位の発生も抑えることができた。
From these results, in Examples 1 to 18, the effects of the present invention that can suppress the occurrence of slip dislocation near the center of the wafer while preventing sticking were clearly obtained.
In particular, if the surface roughness R out of the peripheral region is 10 μm or more and 20 μm or less and the width W of the peripheral region is 1 mm or more, sticking hardly occurs and the occurrence of slip dislocation is suppressed in the peripheral region. I was able to. In addition, by setting the width of the peripheral region to 5 mm or less, it was possible to suppress the occurrence of slip dislocation near the center of the wafer, which is the region where the semiconductor device was built.
(比較例1〜6)
ウエーハ載置面の表面粗さが、それぞれ一様に3μm(比較例1)、7μm(比較例2)、10μm(比較例3)、15μm(比較例4)、20μm(比較例5)、25μm(比較例6)である6種のザグリが3個ずつ、合計18個形成されたサセプタを備えた以外は実施例1〜18と同一の気相成長装置を用いて、実施例1〜18と同様の成長条件で10回の気相成長を行い、比較例1〜6について合計それぞれ30枚ずつのエピタキシャルウエーハを得た。
(Comparative Examples 1-6)
The surface roughness of the wafer mounting surface is 3 μm (Comparative Example 1), 7 μm (Comparative Example 2), 10 μm (Comparative Example 3), 15 μm (Comparative Example 4), 20 μm (Comparative Example 5), and 25 μm, respectively. (Comparative Example 6) Using the same vapor phase growth apparatus as in Examples 1 to 18 except that the six types of counterbore were provided with susceptors formed in total of 18 types of counterbore, Vapor phase growth was performed 10 times under similar growth conditions, and a total of 30 epitaxial wafers were obtained for each of Comparative Examples 1-6.
その結果、比較例1〜3では、ウエーハ全面においてスリップ転位の発生がほとんど見られなかったが、スティッキングの発生率が比較例1で80%以上、比較例2で20%以上、比較例3では3%以下であった。
比較例4〜6では、スティッキングの発生率は3%以下であったが、ウエーハ中央付近を含むウエーハ全面においてスリップ転位が発生した。特に、ウエーハ載置面の表面粗さが大きくなるにつれ、スリップ転位の発生量がウエーハ全面において増加した。
以上の結果より、本発明の、スティッキングを防止しつつウエーハ中央付近におけるスリップ転位の発生を抑制できる効果が明らかとなった。
As a result, in Comparative Examples 1 to 3, almost no slip dislocation was observed on the entire surface of the wafer, but the occurrence rate of sticking was 80% or more in Comparative Example 1, 20% or more in Comparative Example 2, and in Comparative Example 3 3% or less.
In Comparative Examples 4 to 6, although the sticking occurrence rate was 3% or less, slip dislocation occurred on the entire wafer surface including the vicinity of the wafer center. In particular, as the surface roughness of the wafer mounting surface increased, the amount of slip dislocations increased on the entire wafer surface.
From the above results, it has been clarified that the present invention can suppress the occurrence of slip dislocation near the center of the wafer while preventing sticking.
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。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
1、21…縦型気相成長装置、 2…ベースプレート、 3…ベルジャ、
4…反応室、 5…ウエーハ、 6,16…サセプタ、 7…高周波加熱コイル、
8…コイルカバー、 9、19…ザグリ、 9a…ウエーハ載置面、
9b…側壁、 9c…中心側領域、 9d…周辺側領域、
10…ガス導入口、 11…ノズル、
12…噴出孔、 13…ガス排出口。
1, 21 ... Vertical vapor phase growth apparatus, 2 ... Base plate, 3 ... Berja,
4 ... reaction chamber, 5 ... wafer, 6, 16 ... susceptor, 7 ... high frequency heating coil,
8 ... Coil cover, 9, 19 ... Counterbore, 9a ... Wafer mounting surface,
9b ... side wall, 9c ... center side region, 9d ... peripheral side region,
10 ... gas inlet, 11 ... nozzle,
12 ... ejection hole, 13 ... gas discharge port.
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