JP5227670B2

JP5227670B2 - エピタキシャルウェーハの製造方法

Info

Publication number: JP5227670B2
Application number: JP2008154007A
Authority: JP
Inventors: 秀一朗山内; 秀和柳澤
Original assignee: Sumco Techxiv Corp
Current assignee: Sumco Techxiv Corp
Priority date: 2008-06-12
Filing date: 2008-06-12
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2028-06-12
Also published as: JP2009302230A

Description

本発明は、不純物を含有する基板にエピタキシャル成長による薄膜層を形成させるエピタキシャルウェーハの製造方法に関する。

従来、基板（Substrate）に対してエピタキシャル成長、例えば、気相成長を実施してエピタキシャルウェーハが製造されている。

高濃度の不純物（例えば、砒素Ａｓ等）を含んだ基板を使用してエピタキシャル成長を実施する場合には、例えば、基板から飛び出した不純物がエピタキシャル反応炉のチャンバ内に滞留し、エピタキシャル層に取り込まれる。すなわち、オートドープが発生する。このオートドープが発生すると、エピタキシャル層の抵抗率が所望の抵抗率とならず、エピタキシャルウェーハのＳＲ（広がり抵抗：Spread Resistance）プロファイルがなだらかになってしまう（ダレてしまう）こととなる。

これに対して、基板上に、第１層を気相成長させる第１の気相成長工程と、第１層よりも不純物濃度が低い第２層を第１層の直上に気相成長させる第２の気相成長工程の間に、第１の気相成長工程よりも気圧を低くすることにより成長雰囲気中の不純物をパージする中間工程を設けることにより、ドーパント濃度を急峻に変化するシリコン単結晶薄膜を製造する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

また、エピタキシャル層の遷移領域におけるプロファイルを一定に維持する技術も知られている（例えば、特許文献２）。

特許第３３１２５５３号公報特許第３７９１６６７号公報

ところで、エピタキシャルウェーハを用いて製造されるデバイスの特性がデバイス毎にばらつかないようにすることが要請されており、より急峻且つより安定したＳＲプロファイルを有するエピタキシャルウェーハを製造することが要請される。上記した特許文献１の技術で実現されるよりも更なる急峻化が要請される。

また、チャンバ内を減圧状態とすることにより、基板から飛び出した不純物をチャンバ内から排除することによりオートドープを抑制することができる。

しかしながら、基板をエッチングしにくい（不純物の飛び出しが発生しにくい）成長ガス、すなわち、塩素成分がない又は比較的少ない成長ガス（例えば、ＳｉＨ_４（シラン）、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２（ジクロロシラン））を用いた場合には、薄膜の成長に長時間を要してしまい、生産性を低減させてしまう。一方、生産性を向上させるために、塩素成分の多い成長ガス（ＳｉＨＣｌ_３（トリクロロシラン））を用いた場合には、副生成物（例えば、塩素化合物）が剥離し易い状態で、チャンバ内のノズルやその周囲に大量に付着することとなり、剥離した副生成物によりウェーハに不良を発生させる虞がある。

また、エピタキシャルウェーハを用いて製造されるデバイスの特性を所望のものにするために、製造されるエピタキシャルウェーハが所望のＳＲプロファイルを有していることが要請される。上記した特許文献２の技術によると、遷移領域におけるプロファイルを一定に維持することができるものの、予想されるオートドーピング量よりも不純物濃度が十分に高くなるように、遷移領域の不純物濃度プロファイルを設定するので、遷移領域におけるプロファイルを急峻にすることができない。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、より急峻なＳＲプロファイルを有し、且つ所望のＳＲプロファイルを有するエピタキシャルウェーハを製造することのできる技術を提供することにある。また、本発明の目的は、エピタキシャルウェーハの生産性を向上することのできる技術を提供することにある。

上記目的達成のため、本発明の一観点に係るエピタキシャルウェーハの製造方法は、シリコン単結晶の基板の直上に、基板よりも不純物濃度が低い第１の層を気相成長させる第１成長工程と、第１の層よりも上に第２の層を気相成長させる第２成長工程とを有するエピタキシャルウェーハの製造方法であって、第１成長工程を常圧以下の第１圧力下で実行し、第２成長工程を第１圧力以上の第２圧力下で実行するとともに、不純物をドープするためのドーパントガスの反応炉内への流量の制御に用いられる１以上の流量制御部による制御流量を時間に対して比例的に変化させる。

係る方法によると、基板の直上に基板よりも不純物濃度が低い第１の層を気相成長させる際に、強制的に排気を行って第１圧力の下で気相成長させるので、基板から飛び出す不純物を効果的に排出することができる。また、基板よりも不純物濃度が低い第１の層を気相成長させるので、以降の気相成長の工程において、基板や層からの不純物の飛び出しの影響を抑制することができる。また、第２の層については、第２圧力の下で気相成長させるようにしたので、第１圧力の下での気相成長の時間を短くすることができ、第１圧力の下での気相成長時における副生成物の発生量を抑えることができる。これにより、より急峻且つより安定したＳＲプロファイルを有するエピタキシャルウェーハを製造することができる。また、反応炉内への流量の制御に用いられる１以上の流量制御による制御流量を時間に対して比例的に変化させるので、エピタキシャルウェーハの第２の層のＳＲプロファイルを所定の特性（例えば、基板からの厚さに対する抵抗率の対数値が比例的に変化する特性）にすることができる。

上記エピタキシャルウェーハの製造方法の第２成長工程において、第２の層における基板からの厚さに対する抵抗率の対数値が直線状となるように１以上の流量制御部による制御流量を時間に対して比例的に変化させるようにしてもよい。また、上記エピタキシャルウェーハの製造方法において、第２の層は、第１の層よりも不純物濃度が高くてもよい。係る方法によると、第１の層からの不純物の飛び出しによる第２の層への影響度が比較的低く、第２の層のＳＲプロファイルを効果的に所望のものに制御することができる。

また、上記エピタキシャルウェーハの製造方法において、第１の層と、第２の層との間に第３の層を気相成長させる第３成長工程を更に有し、第３成長工程において、不純物をドープするためのドーパントガスの反応炉内への流量の制御に用いられる１以上の流量制御部による制御流量を時間に対して比例的に変化させるようにしてもよい。係る方法によると、エピタキシャルウェーハのＳＲプロファイルを、より多様な特性を有するようにすることができる。

また、上記エピタキシャルウェーハの製造方法の第３成長工程において、第３の層における基板からの厚さに対する抵抗率の対数値が直線状となるように１以上の流量制御部による制御流量を時間に対して比例的に変化させ、第２成長工程において、第２の層における基板からの厚さに対する抵抗率の対数値が直線状となるように１以上の流量制御部による制御流量を時間に対して比例的に変化させ、第２成長工程及び第３成長工程において、第２の層における基板からの厚さに対する抵抗率の対数値の傾きが、第３の層における基板からの厚さに対する抵抗率の対数値の傾きよりも小さくなるように反応炉内へのドーパントガスの流量を制御するようにしてもよい。係る方法によると、第３の層における基板からの厚さに対する抵抗率の対数値の変化が、第２の層における基板からの厚さに対する抵抗率の対数値の変化よりも大きい特性を有するウェーハを製造することができる。

本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

本発明の一実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造方法を説明する。

まず、エピタキシャルウェーハの製造方法に用いる反応炉について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る反応炉の構成図である。図１Ａは、反応炉の斜視図を示し、図１Ｂは、反応炉の一部断面図を示している。

本実施形態の反応炉１は、複数枚の基板に対してエピタキシャル成長処理を実行可能なバッチ炉であり、縦型炉の一例としてのいわゆるパンケーキ型炉である。

反応炉１には、エピタキシャル層を形成するための複数の基板Ｓを載置するためのサセプター３が設けられている。サセプター３は、例えば、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）により構成され、中心部分に開口を有する略円盤状の形状をしている。ノズル４は、サセプター３の中心部分の開口を介して下方から上方に伸びて設けられている。ノズル４は、例えば、石英で構成されている。ノズル４は、ガス供給系１０（図２参照）からのキャリアガス、エピタキシャル成長ガス、ドーパントガスを反応炉１内に導入する。

サセプター３の下方には、ワークコイル６が設けられており、ワークコイル６に供給する電力を調整することにより基板Ｓの温度を調節できるようになっている。

反応炉１においては、サセプター３を内部空間に収容するためのベルジャー２が設けられている。本実施形態では、ベルジャー２は、エピタキシャル成長の実行前に基板Ｓを載置するために引き上げられ、基板Ｓの載置後に、サセプター３等を収容するための内部空間を形成するために引き下げられる。また、ベルジャー２は、エピタキシャル成長の終了後に製造されたエピタキシャル層が形成された基板Ｓ、すなわち、エピタキシャルウェーハを回収するために引き上げられる。

反応炉１においては、ノズル４から供給されたガスは、図面矢印に示すように、サセプター３の上方をサセプター３の外周方向に流れ、サセプター３の外周の外側を下方に進み、排気口５から排出される。なお、排気口５は、図示しない減圧ポンプに連通しており、内部空間を強制的に排気して減圧することができるようになっている。

図２は、本発明の一実施形態に係るガス供給系の構成図である。

ガス供給系１０は、反応炉１に供給するキャリアガス（例えば、Ｈ_２ガス）の質量流量を制御するＭＦＣ（質量流量コントローラ：Mass Flow Controller）１１と、反応炉１に供給するエピタキシャル成長ガス（例えば、ＳｉＨＣｌ_３ガス）の質量流量を制御するＭＦＣ１２と、図示しないドーパントガス供給源から供給されるドーパントガスの質量流量を制御するＭＦＣ（ＳｏｕｒｃｅＭＦＣ）１３と、ＭＦＣ１３により制御されたドーパントガスと、キャリアガス（例えば、Ｈ２ガス）とを混合するＭＩＸ（混合器：Ｍｉｘｔｕｒｅ）１４と、ＭＩＸ１４により混合された混合ガスのうちの排出する混合ガスの質量流量を制御するＭＦＣ（ＤｉｌｕｔｉｏｎＭＦＣ）１５と、ＭＩＸ１４により混合された混合ガスのうちの反応炉１に供給する混合ガスの質量流量を制御するＭＦＣ（ＩｎｊｅｃｔｉｏｎＭＦＣ）１６とを有する。本実施形態では、ＭＦＣ１３、ＭＦＣ１５及びＭＦＣ１６が、流量制御部に相当し、ＭＦＣ１３、ＭＦＣ１５及びＭＦＣ１６を図示しない制御装置が制御することにより、反応炉１内に供給するドーパントガスの流量を所望の量に制御することができるようになっている。

次に、本発明の一実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造方法の具体的な流れについて説明する。

図３は、本発明の一実施形態に係る製造方法のレシピ及び比較レシピを示す図である。図３Ａは、一実施形態に係るレシピ１を示し、図３Ｂは、第１変形例に係るレシピ２を示し、図３Ｃは、参考として用いる参考レシピを示し、図３Ｄは、比較に用いる比較レシピを示す。

ここで、エピタキシャルウェーハの製造方法を実施する前には、処理対象の複数の基板Ｓがサセプター３上に載置され、ベルジャー２が引き下げられて、ベルジャー２により内部空間（炉内）が外部空間と隔てられているものとする。また、基板Ｓは、不純物（例えば、砒素（Ａｓ））を含み、抵抗率が例えば、０．００１〜０．００４５Ωｃｍとなっており、不純物濃度が高くなっている。

まず、レシピ１に従ったエピタキシャルウェーハの製造方法においては、ノズル４からＮ_２ガスを導入して内部をパージし、その後、ノズル４からＨ_２ガスを導入して内部をパージする（Ｐｕｒｇｅ工程）。

次いで、ノズル４からのＨ_２ガスの導入を維持しつつ、減圧ポンプの動作を開始させて、炉内の圧力が常圧（第２圧力）から常圧より低い所定の圧力（第１圧力）となるようにする。なお、１ｓｔＧｒｏｗｔｈ工程終了まで、減圧ポンプによる動作は継続して実行され、炉内は、所定の減圧状態に維持される。ここで、減圧させる所定の圧力としては、例えば、１００〜６００Ｔｏｒｒ（１Ｔｏｒｒ≒１３３．３２２Ｐａ）の圧力としている。このように、炉内を所定の減圧状態となるように強制的に排気するようにしているので、基板Ｓから飛び出す不純物を効果的に炉内から排除することができる。なお、圧力が低くなればなるほど、排気できる量は上がる一方、基板３からの不純物の飛び出し量が増加することが考えられるが、例えば、１００〜６００Ｔｏｒｒの圧力のように、極端に低い圧力状態としていないので、基板３から飛び出す不純物によるオートドープの影響を抑制することができる。

次いで、ワークコイル６への電力の供給を開始して、基板Ｓが常温（Ｒ．Ｔ）から比較的高い温度（例えば、１０５０〜１２００度）になるように調整する（ＨｅａｔＵｐ工程）。この工程においては、基板Ｓはむき出しの状態となっており、基板Ｓの温度が上昇すると基板Ｓから飛び出す不純物が多くなるが、炉内を所定の減圧状態となるように強制的に排気するようにしているので、基板Ｓから飛び出す不純物を効果的に炉内から排除し、オートドープの影響を効果的に低減することができる。

次いで、ノズル４から更にＨＣＬガスを炉内に導入してドライエッチを行う。（なお、ドライエッチは、場合によっては行わなくてもよい。）。その後、ＨＣＬガスの導入を止めて、炉内のパージを行い、炉内の換気を行う。

次いで、炉内を所定の減圧状態となるように強制的に排気することを維持しつつ、エピタキシャル成長ガスを炉内に導入し、基板Ｓ上に第１層（第１の層）の生成を行う（１ｓｔＧｒｏｗｔｈ工程：第１成長工程）。本実施形態においては、エピタキシャル成長ガスとして、例えば、ＳｉＨＣｌ_３を用いているので、ＳｉＨ_４やＳｉＨ_２Ｃｌ_２を用いた場合よりも層の成長速度（ＧｒｏｗｔｈＲａｔｅ）を向上することができ、工程に要する処理時間を短縮することができる。

本実施形態では、この工程においては、ドーパントガスを導入しないので、第１層は、ノンドープ層となり、基板Ｓよりも不純物の濃度が低い。また、本実施形態では、１ｓｔＧｒｏｗｔｈ工程は、所定時間（例えば、１分）以内に限っているので、減圧状態でのエピタキシャル成長時に発生するエピタキシャル成長ガスにより生成される副生成物（塩素化合物）の炉内への付着を抑制することができる。１ｓｔＧｒｏｗｔｈ工程においては、炉内を所定の減圧状態となるように強制的に排気するようにしているので、基板Ｓから飛び出す不純物や、生成された副生成物を効果的に炉内から排除することができる。

第１層の生成後には、エピタキシャル成長ガスの導入を停止し、Ｈ_２ガスのみの導入を継続して炉内をパージする。次いで、減圧ポンプの動作を止めて、炉内を減圧状態から常圧の状態にし、Ｈ_２ガスの導入を継続して、炉内の換気を行う。

その後、エピタキシャル成長ガスと、ドーパントガス（例えば、リン（Ｐ））とを更に炉内に導入し、基板Ｓ上に第２層の生成を行う（２ｎｄＧｒｏｗｔｈ工程）。本実施形態では、ドーパントガスの炉内への供給量は、生成される第２層が基板Ｓよりも不純物濃度が低く、第１層よりも不純物濃度が高くなる範囲に調整されている。具体的には、第２層の最大の抵抗率が、９．０Ωｃｍになるために必要な量のドーパントガスが炉内に供給されるように調整されている。本実施形態では、ＭＦＣ１３、ＭＦＣ１５、及びＭＦＣ１６のそれぞれにより調整される流量が、２ｎｄＧｒｏｗｔｈ工程の開始時点から終了時点まで、時間と共に比例的に変化するようにランピング制御されており、炉内に供給されるドーパントガスの流量が徐々に減少するように制御されている。例えば、炉内に供給されるドーパントガスの流量は、第２層の基板からの厚さに対する抵抗率の対数値が直線（図４の直線ＡＣ）となるように調整される。本実施形態では、例えば、ＭＦＣ１３及びＭＦＣ１６による流量（制御流量）が、比例的に減少し、ＭＦＣ１５による流量（制御流量）が比例的に増加するように制御される。ここで、ＭＦＣ１３により調整される流量の減少は、炉内へのドーパントガスの流量の減少をもたらすので、ウェーハの抵抗率の増加につながり、ＭＦＣ１６による流量の減少は、炉内へのドーパントガスの流量の減少をもたらすので、ウェーハの抵抗率の増加につながり、ＭＦＣ１５による流量の増加は、炉内へのドーパントガスの流量の減少をもたらすので、ウェーハの抵抗率の増加につながる。なお、ＭＦＣ１３、ＭＦＣ１５、ＭＦＣ１６による流量の制御の具体的な値は、目標とする第２層の基板からの厚さに対する抵抗率の対数値の直線の傾き、やその他の条件に基づいて算出することができる。

第２層の生成を開始してから所定時間が経過した後に、ドーパントガスの供給量を一定にして第３層の生成を連続して開始する（３ｒｄＧｒｏｗｔｈ工程）。第３層の生成を開始してから所定時間が経過した後に、Ｈ_２ガスの導入を継続する一方、エピタキシャル成長ガスの導入を止めて、炉内のパージを行い、ワークコイル６への電力の供給を制御して、基板Ｓが常温に冷却されるようにする。その後、ノズル４からＨ_２ガスを導入して内部を冷却し、その後、ノズル４からＮ_２ガスを導入して内部を冷却する。この後、ベルジャー２を引き上げて、エピタキシャル層が生成された基板、すなわちエピタキシャルウェーハを取り出すことができる。

上記したエピタキシャルウェーハの製造方法によると、Ｈｅａｔｕｐ工程や、１ｓｔＧｒｏｗｔｈ工程において、炉内を所定の減圧状態となるように強制的に排気するようにしているので、基板Ｓから飛び出す不純物や、生成された副生成物を効果的に炉内から排除することができる。このため、同一の反応炉１を用いてエピタキシャルウェーハを順次製造する際に、順次製造されるエピタキシャルウェーハのＳＲプロファイルを安定させることができるとともに、反応炉１をメンテナンスする間隔を長くすることができる。

次に、この製造工程により製造されたエピタキシャルウェーハのＳＲプロファイルについて説明する。

図４は、本発明の一実施形態に係る製造されたウェーハのＳＲプロファイルを示す図である。図４は、本実施形態に係るレシピ１、レシピ２に従った製造方法により得られたウェーハのＳＲプロファイルと、参考レシピ、比較レシピに従った製造方法により得られたウェーハのＳＲプロファイルを示している。

ここで、参考レシピは、図３Ｃに示すように、全体の流れは、図３Ａに示すレシピ１と略同様であるが、２ｎｄＧｒｏｗｔｈ工程において、第２層の最大の抵抗率が、９．０Ωｃｍになるために必要な量のドーパントガスを一定に供給するようになっている。また、比較レシピは、図３Ｄに示すように、製造工程において常に常圧（ＡＰ）下で実行し、且つ２ｎｄＧｒｏｗｔｈ工程では、ドーパントガスを一定に供給するレシピであり、図３Ａに示すレシピ１とは、全ての工程を常圧下で行う点、２ｎｄＧｒｏｗｔｈ工程でドーパントガスを一定に供給する点とが異なっている。

図４に示すように、本実施形態に係るレシピ１に従った製造方法により製造されたウェーハのＳＲプロファイルの方が、比較レシピに従った製造方法により製造されたウェーハのＳＲプロファイルより、基板Ｓの表面（Ｄｅｐｔｈ＝０）近傍の抵抗率の立ち上がりが急峻である。例えば、１．０Ωｃｍになる厚さが、レシピ１は、比較レシピよりも薄い。また、レシピ１に従った製造方法により製造されたウェーハのＳＲプロファイルは、第２層の抵抗率の対数値が直線状（直線ＡＣ）となる。

次に、第１変形例を説明する。

第１変形例においては、図３Ｂに示すレシピ２に従ってウェーハを製造する。レシピ２は、図３Ａに示すレシピ１と、２ｎｄＧｒｏｗｔｈ工程以降の工程の一部が異なっている。ここでは、２ｎｄＧｒｏｗｔｈ工程及び３ｒｄＧｒｏｗｔｈ工程について説明する。

第１変形例では、２ｎｄＧｒｏｗｔｈ工程において、エピタキシャル成長ガスと、ドーパントガス（例えば、リン（Ｐ））とを更に炉内に導入し、基板Ｓ上に第２層の生成を行う。本実施形態では、ドーパントガスの炉内への供給量は、生成される第２層が基板Ｓよりも不純物濃度が低く、第１層よりも不純物濃度が高くなる範囲に調整されている。具体的には、第２層の最大の抵抗率が、４．０Ωｃｍになるために必要な量のドーパントガスが炉内に供給されるように調整されている。また、本実施形態では、ドーパントガスの供給量は、ＭＦＣ１３、ＭＦＣ１５、及びＭＦＣ１６のそれぞれにより調整される流量が、２ｎｄＧｒｏｗｔｈ工程の開始時点から終了時点まで、時間と共に比例的に変化するようにランピング制御されており、炉内に供給されるドーパントガスの流量が徐々に減少するように制御されている。例えば、炉内に供給されるドーパントガスの流量は、第２層の基板からの厚さに対する抵抗率の対数値が直線（図４の直線ＡＢ）となり、且つその傾き（絶対値）が第３層の基板からの厚さに対する抵抗率の対数値の直線（図４の直線ＢＣ）の傾き（絶対値）よりも大きくなるように制御されている。本実施形態では、例えば、ＭＦＣ１３及びＭＦＣ１６による流量が、比例的に減少し、ＭＦＣ１５による流量が比例的に増加するように制御される。

また、３ｒｄＧｒｏｗｔｈ工程において、エピタキシャル成長ガスと、ドーパントガス（例えば、リン（Ｐ））とを炉内に導入し、基板Ｓの第２層の上に、第３層の生成を行う。本実施形態では、ドーパントガスの炉内への供給量は、生成される第３層が第２層よりも不純物濃度が低くなる範囲に調整されている。具体的には、第３層の最大の抵抗率が、９．０Ωｃｍになるために必要な量のドーパントガスが炉内に供給されるように調整されている。また、本実施形態では、ＭＦＣ１３、ＭＦＣ１５、及びＭＦＣ１６のそれぞれにより調整される流量が、３ｒｄＧｒｏｗｔｈ工程の開始時点から終了時点まで、時間と共に比例的に変化するようにランピング制御されており、炉内に供給されるドーパントガスの流量が徐々に減少するように制御されている。本実施形態では、３ｒｄＧｒｏｗｔｈ工程におけるドーパントガスの炉内への流量（質量流量）、すなわち、ＭＦＣ１６を通過するドーパントガスの流量の初期量は、２ｎｄＧｒｏｗｔｈ工程の最終時点におけるドーパントガスの炉内への流量と同じである。例えば、炉内に供給されるドーパントガスの流量は、第３層の基板からの厚さに対する抵抗率の対数値が直線（図４の直線ＢＣ）となり、且つその傾き（絶対値）が第２層の基板からの厚さに対する抵抗率の対数値の直線（図４の直線ＡＢ）の傾き（絶対値）よりも小さくなるように、制御されている。本実施形態では、ＭＦＣ１３及びＭＦＣ１６による流量が、２ｎｄＧｒｏｗｔｈ工程の最終時点における流量を初期値として比例的に減少し、ＭＦＣ１５による流量が２ｎｄＧｒｏｗｔｈ工程の最終時点における流量を初期値として比例的に増加するように制御される。

次に、第１変形例に係るレシピ２に従って製造されたエピタキシャルウェーハのＳＲプロファイルについて説明する。

図４に示すように、第１変形例に係るレシピ２に従う製造方法により製造されたウェーハのＳＲプロファイルの方が、比較レシピに従った製造方法により製造されたウェーハのＳＲプロファイルより、基板Ｓの表面（Ｄｅｐｔｈ＝０）近傍の抵抗率の立ち上がりが急峻である。また、レシピ２に従った製造方法により製造されたウェーハのＳＲプロファイルは、第２層、及び第３層の基板からの厚さに対する抵抗率の対数値をそれぞれ直線状（直線ＡＢ、直線ＢＣ）とすることができる。なお、本実施形態では、第２層の基板からの厚さに対する抵抗率の対数値の直線ＡＢの傾き（絶対値）が、第３層の基板からの厚さに対する抵抗率の対数値の直線ＢＣの傾き（絶対値）よりも大きくなっており、ＳＲプロファイルが上に凸状となっている。

次に、本発明の第２変形例に係るエピタキシャルウェーハの製造方法について説明する。第２変形例は、基板ＳにＮ（Ｎは、３以上）層を有するエピタキシャルウェーハの製造方法である。

図５は、本発明の第２変形例に係る製造方法のレシピを示す図である。

第２変形例に係る変形レシピは、図３Ａに示すレシピ１とは、１ｓｔＧｒｏｗｔｈ工程の後に、減圧下で行われる少なくとも１以上の層の生成工程（２ｎｄＧｒｏｗｔｈ工程〜（Ｎ−１）Ｇｒｏｗｔｈ工程）を含んでいる点が異なっている。なお、各層は、基板Ｓよりも不純物濃度が低くなるように生成される。第１層は、ノンドープ層であってもよい。ここで、第２変形例では、第Ｎ層が第２の層に該当し、第２層〜第Ｎ−１層が第３の層に該当する。

第２変形例においては、減圧下で行われる層の生成工程の合計時間が所定時間以下（例えば、５分以下）となるようにしている。これにより、減圧下のエピタキシャル成長中に生成されて炉内に付着する塩素化合物を抑制することができる。

また、本変形例においては、第２層〜第Ｎ−１層の内のいずれか１以上の層を生成する工程において、ＭＦＣ１３、ＭＦＣ１５、及びＭＦＣ１６のそれぞれにより調整される流量が、成長工程の開始時点から終了時点まで、時間と共に比例的に変化するようにランピング制御されている。

第２変形例に係るエピタキシャルウェーハの製造方法によっても、上記した実施形態と同様に、基板Ｓの表面（Ｄｅｐｔｈ＝０）近傍の抵抗率の立ち上がりが急峻であるＳＲプロファイルを有するエピタキシャルウェーハを製造することができる。また、変形レシピに従った製造方法により製造されたウェーハのＳＲプロファイルは、ランピング制御した各層の抵抗率の対数値を所定の特性、例えば、基板からの厚さに対する抵抗率の対数値を直線状とすることができる。

以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は上述した実施の形態に限られず、他の様々な態様に適用可能である。例えば、上記第２変形例では、最初の複数層を減圧下で生成し、最終層のみを常圧下で生成するようにしていたが、例えば、最初の複数層を減圧下で生成し、最終層の直前の複数層を常圧下で生成するようにしてもよい。また、上記実施形態では、ＭＦＣ１３、ＭＦＣ１５、及びＭＦＣ１６のそれぞれにより調整される流量をすべてランピング制御するようにしていたが、本発明はこれに限られず、一部のＭＦＣ（１３、１５又は１６）により調整される流量をランピング制御するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、第１圧力よりも高い圧力である第２圧力を常圧としていたが、本発明はこれに限られず第２圧力を常圧よりも低い圧力としてもよく、また、常圧よりも高い圧力としてもよい。

また、上記実施形態では、減圧の下での気相成長を所定時間以内とするようにしていたが、本発明はこれに限られず、例えば、減圧の下での気相成長による層の厚さが所定厚さ以下とするようにしてもよい。また、上記実施形態の第１変形例では、ＳＲプロファイルが上に凸状となる例をあげていたが、本発明はこれに限られず、例えば、ＳＲプロファイルが凹状（下に凸状）になるようにドーパントガスの流量の制御をするようにしてもよい。

また、上記実施形態では、所定の層における基板からの厚さに対する抵抗率の対数値を直線状にするように、ランピング制御によりドーパントガスの流量を制御していたが、本発明はこれに限られず、所定の層における基板からの厚さに対する抵抗率の値を直線状にするように、ランピング制御によりドーパントガスの流量を制御するようにしてもよい。また、所定の層における基板からの厚さに対する濃度の対数値、又は濃度の値を直線状にするように、ランピング制御によりドーパントガスの流量を制御するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、パンケーキ型反応炉を用いていたが、本発明はこれに限られず、例えば、シリンダ型反応炉等の他のエピタキシャル成長炉を用いるようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る反応炉の構成図である。本発明の一実施形態に係るガス供給系の構成図である。本発明の一実施形態に係るウェーハ製造工程のレシピ及び比較レシピを示す図である。本発明の一実施形態に係る製造されたウェーハのＳＲプロファイルを示す図である。本発明の第２変形例に係るウェーハ製造工程のレシピを示す図である。

符号の説明

１反応炉、２ベルジャー、３サセプター、４ノズル、５排出口、６ワークコイル、１０ガス供給系、１１，１２，１３，１５，１６ＭＦＣ、１４ＭＩＸ、Ｓ基板。

Claims

シリコン単結晶の基板の直上に、前記基板よりも不純物濃度が低い第１の層を気相成長させる第１成長工程と、前記第１の層よりも上に第２の層を気相成長させる第２成長工程とを有するエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記第１成長工程を常圧以下の第１圧力下で実行し、
前記第２成長工程を前記第１圧力以上の第２圧力下で実行するとともに、不純物をドープするためのドーパントガスの反応炉内への流量を前記第２成長工程の開始時点から時間と共に徐々に減少させるように１以上の流量制御部によって制御するエピタキシャルウェーハの製造方法。
前記第２成長工程において、前記第２の層における前記基板からの厚さに対する抵抗率の対数値が直線状となるように、１以上の前記流量制御部による前記反応炉内への前記ドーパントガスの前記流量を前記第２成長工程の開始時点から時間と共に徐々に減少させる
請求項１に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
前記第１の層と、前記第２の層との間に第３の層を気相成長させる第３成長工程を更に有し、
前記第３成長工程において、不純物をドープするためのドーパントガスの反応炉内への流量を前記第３成長工程の開始時点から時間と共に徐々に減少させるように１以上の流量制御部によって制御する
請求項１乃至請求項２のいずれか一項に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
前記第３成長工程において、前記第３の層における前記基板からの厚さに対する抵抗率の対数値が直線状となるように１以上の前記流量制御部による前記反応炉内への前記ドーパントガスの前記流量を前記第３成長工程の開始時点から時間と共に徐々に減少させ、
前記第２成長工程において、前記第２の層における前記基板からの厚さに対する抵抗率の対数値が直線状となるように１以上の前記流量制御部による前記反応炉内への前記ドーパントガスの前記流量を前記第２成長工程の開始時点から時間と共に徐々に減少させ、
前記第２成長工程及び前記第３成長工程において、前記第２の層における前記基板からの厚さに対する抵抗率の対数値の傾きの絶対値が、前記第３の層における前記基板からの厚さに対する抵抗率の対数値の傾きの絶対値よりも小さくなるように前記反応炉内への前記ドーパントガスの前記流量を制御する
請求項３に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。