JP5228857B2 - 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
しかし、このようなウェーハに近接する部分をセラミック製とした気相成長装置であっても、気相成長中の金属汚染のレベルが高い場合があった。
ステンレスで構成された部材は、優れた強度と耐久性を有するため、ステンレスは気相成長装置を構成する部材の材料として、適した材料の一つであり、広く用いられている。そして、このようなステンレス製部材が、ガスに対して露出されている気相成長装置であっても、本発明では、金属露出部位がすべて保護膜で覆われ、O−リングとしてTiを含まないものを用いているため、金属汚染を防止し、白傷の少ない高品質のエピタキシャルウェーハを製造することができる。
このように、保護膜に石英の薄膜を用いれば、より確実に金属汚染を防止することができる。
このような、上記のいずれかの気相成長装置を用いて行う気相成長方法であれば、金属露出面やO−リングから反応雰囲気中への金属(特に、拡散の遅い金属)の放出を効果的に防止し、エピタキシャルウェーハの金属汚染を効果的に防止して気相成長を行うことができる。
このように、メンテナンス時に用いる工具として、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)を被覆した工具を用いることで、外部からの金属の混入を防ぐことができる。
このように、本発明では、エピタキシャル層を成膜したシリコンエピタキシャルウェーハ中のMo、W、V、Nbの4元素の合計濃度が4×1010個/cm3以下であり、かつTiの濃度が3×1012個/cm3以下のものを製造することができ、このようなエピタキシャルウェーハであれば、CCD、CMOSイメージセンサーなどの撮像素子に用いられる場合も、白傷の発生が抑制される。
前述のように、近年、SPV、WLTの測定値が高いエピタキシャルウェーハでも、CCD、CMOSイメージセンサーなどの撮像素子の作製に用いる場合に、白傷が発生する問題が生じてしまっていた。
前述のように、SPVやWLTの測定値が高くてもなお白傷が発生するということは、エピタキシャル層中に金属が存在しているにも関わらず、SPV、WLT測定で検知できないということを示している。気相成長工程でエピタキシャル層中に取り込まれ、拡散しやすい金属は基板中にも拡散するため、SPV、WLT測定値を低下させるので、SPV、WLT測定で検知することができる。
しかし、エピタキシャル層中で拡散が遅い金属は、エピタキシャル層中にとどまり、エピタキシャル層は通常非常に薄いため、SPV、WLT測定では検出されないにも関わらず白傷を発生させてしまうと考えられる。特に、CCD(電荷結合素子)、CMOSイメージセンサーなどのデバイスは、エピタキシャル層中の金属に非常に強く影響を受ける。このように、本発明者らは、これらのエピタキシャル層中で拡散の遅い金属元素は、極微量でも影響が大きく、SPVやWLTの測定値の高いウェーハに対しても白傷の原因となると考えた。
気相成長装置10は、内部で気相成長を行うためのチャンバー12と、チャンバー12に連通し、チャンバー12内に反応ガス等の各種のガスを導入するガス導入管20、21と、チャンバー12に連通し、チャンバー12内からガスを排出するガス排出管22、23と、チャンバー12内に配置され、ウェーハを載置するサセプタ17と、サセプタ17を回転させるためのサセプタ回転機構18とを具備する。この他、気相成長装置10は、ウェーハを加熱するための加熱手段(図示せず)を適宜具備するものでもよい。
まず、投入温度(例えば650℃)に調整したチャンバー12内にウェーハを投入し、その主表面が上を向くようにサセプタ17上面に載置する。
このような金属露出部材としては、通常、ガス導入管20、21、ガス排出管22、23、チャンバーベース11、サセプタ回転機構18内部などが挙げられるが、これらに限定されず、様々な種類の気相成長装置が存在する。金属を含む材料の具体的な材質としては、ステンレスが一般に使用されている。
保護膜としては、密着性を高めた石英の薄膜とすれば、より確実に金属の放出を抑制できるので好ましい。また、少なくともTiを含まないO−リングとしては、高純度のフッ素ゴム材料からなるO−リング等を用いることができる。
図1に示したような気相成長装置10において、金属汚染対策として、ガス導入管20、21、チャンバーベース11、サセプタ回転機構18、ガス排気管22、23の金属露出面を、密着性を高めた石英の薄膜でコーティングを施した。また、接合部に用いられるO−リング(図示したO−リング24等)は、高純度のフッ素ゴム材料からなるものを用いて、本発明に従う気相成長装置を構成した。そして、このような本発明に従う気相成長装置のサセプタ17上に単結晶シリコンウェーハを載置し、自然酸化膜を除去するための気相エッチングを行った後、所定の成長温度(1100℃)で、反応ガス(トリクロロシラン)をチャンバー12内に流し、実際に気相成長を行いシリコンエピタキシャルウェーハを7枚製造した(実施ウェーハ1)。その後、成膜したエピタキシャルウェーハからウェーハ片を切り出し、HF/HNO3にて全て溶解し、蒸発乾固させ、再度HNO3に溶解させ、ICP−MS分析装置で元素毎の定量分析を行った。なお、気相成長装置のメンテナンスにはDLCで被覆された工具を用いた。Mo、W、V、Nbの定量分析結果を図2中に示す。(尚、図中C、Eは、それぞれウェーハ中心部、周縁部での測定結果を示す。)
上記実施例のような保護膜によるコーティングを行わず、O−リングも通常のもの(Tiを含有するO−リング)を用い、実施例と同様の方法でシリコンエピタキシャルウェーハ(比較ウェーハ1)を3枚製造し、製造したエピタキシャルウェーハからウェーハ片を切り出し、上記と同様の方法で元素毎の定量分析を行った。Mo,W,V,Nbの定量分析結果を図2中に示す。また、白傷が規格値以上に発生したエピタキシャルウェーハ(比較ウェーハ2)についても同様の方法で定量分析を行った。Mo、W、V、Nbの定量分析結果を図2中に示す。
本発明に従う気相成長装置を用いて得られた、白傷が低減されたシリコンエピタキシャルウェーハ(実施ウェーハ2)と、白傷が規格値以上に発生したシリコンエピタキシャルウェーハ(比較ウェーハ3)について、それぞれHF/HNO3にて溶解し、蒸発乾固させ、再度HNO3に溶解させ、ICP−MS分析装置で定量分析を行った。実施ウェーハ2及び比較ウェーハ3の4元素(V、Nb、Mo、W)の合計濃度とTiの濃度を、それぞれ図3及び図4に示す。白傷が発生しない良品ウェーハ中の4元素の合計濃度は4×1010個/cm3以下であり、かつTiの濃度が3×1012個/cm3以下であった。
上記実施例の気相成長装置と、比較例の気相成長装置とを用いて製造したそれぞれのエピタキシャルウェーハ中のMoの濃度をDLTS測定により測定した。測定結果を図5に示す。図5から、Moはほぼ検出されず、部材からの金属の放出を抑制できた。
13…チャンバー上部部材、 14…チャンバー下部部材、 15、16…カバー部材、
17…サセプタ、 18…サセプタ回転機構、 19…パージガス導入管、
20、21…ガス導入管、 22、23…ガス排出管、 24…O−リング。
Claims (1)
- ウェーハ上に気相成長を行ってシリコンエピタキシャルウェーハを製造する方法であって、
少なくとも、チャンバーと、前記チャンバー内に連通し、該チャンバー内にガスを導入するためのガス導入管と、前記チャンバー内に連通し、該チャンバー内からガスを排出するガス排出管と、前記チャンバー内に配置され、ウェーハを載置するサセプタと、前記サセプタを回転させるためのサセプタ回転機構とを有し、前記ガス導入管から反応ガスを前記チャンバー内に導入しながら前記ウェーハ上に気相成長を行い、反応後のガスを前記ガス排出管から排出する気相成長装置であり、前記チャンバー、前記ガス導入管、前記ガス排出管、及び前記サセプタ回転機構を含む気相成長装置を構成する部材の内で、前記ガスに接触し、かつステンレスからなる部位が、全て石英の薄膜で覆ったものであり、前記気相成長装置を構成する部材の接合部に用いられるO−リングは、少なくとも、Tiを含まない気相成長装置を用いて、
前記サセプタ上にウェーハを載置し、前記ガス導入管から反応ガスを前記チャンバー内に導入しながら前記ウェーハ上に気相成長を行い、反応後のガスを前記ガス排出管から排出し、前記気相成長装置のメンテナンス時に、DLCを被覆した工具を用い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。
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