JP5553066B2 - Epitaxial wafer manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、気相成長装置を用いたエピタキシャルウエーハの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an epitaxial wafer using a vapor phase growth apparatus.
一般的な気相成長によるシリコンエピタキシャルウェーハの製造では、H2とSi原料ガスであるSiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH4などのガスを用いてSiのエピタキシャル成長を行う。 In the production of a silicon epitaxial wafer by a general vapor phase growth, Si is epitaxially grown using a gas such as SiCl 4 , SiHCl 3 , SiH 2 Cl 2 , or SiH 4 which is H 2 and Si source gas.
エピタキシャル成長の反応はランプ加熱などで、900℃〜1200℃の比較的高温で行われることが多い。多くのエピタキシャル成長装置はコールドウォール式であり、水冷や空冷により、チャンバー構造部材である、石英やSUS(ステンレス鋼)などを冷却しながらプロセスを行う。 The epitaxial growth reaction is often performed at a relatively high temperature of 900 ° C. to 1200 ° C. by lamp heating or the like. Many epitaxial growth apparatuses are of the cold wall type, and the process is performed while cooling the chamber structural members such as quartz and SUS (stainless steel) by water cooling or air cooling.
Siのエピタキシャル成長反応はウエーハ上で起こるが、同時にチャンバー構造部材上でも反応が起こり、ポリシリコンやポリ塩化シランが副生成物として堆積する。主にはウエーハを支持するサセプタ上、その周りの高温となるガス流路上にポリシリコンが多く堆積する。また一部はチャンバー内壁にも堆積し、これを総じてウォールデポと呼ぶ。ポリシリコンおよびウォールデポは定期的に除去する必要があり、除去にはHClによる気相エッチングが用いられる。 The epitaxial growth reaction of Si occurs on the wafer, but at the same time, the reaction also occurs on the chamber structure member, and polysilicon or polychlorinated silane is deposited as a byproduct. A large amount of polysilicon is deposited mainly on the susceptor that supports the wafer and on the gas flow path around the susceptor. Some of them also deposit on the inner wall of the chamber, and this is generally called a wall deposit. Polysilicon and wall deposits need to be removed periodically, and removal by vapor phase etching with HCl is used.
このようなHClによる気相エッチング反応は反応効率を上げるため、高温で行うことが望ましい。 Such a gas phase etching reaction with HCl is preferably performed at a high temperature in order to increase the reaction efficiency.
コールドウォール型反応器では、サセプタの温度は容易に上昇するが、チャンバー内壁は昇温に時間がかかる。また、チャンバー内壁を十分に昇温できない場合もある。すなわち、サセプタの温度はエッチング反応を効率よく進められる1100℃以上に容易に上げることができるため、サセプタ部分では速やかにエッチング反応を進めることができる。しかし、チャンバー内壁の温度はサセプタに比べて温度を上げることはできない構造になっており昇温に時間がかかる。 In a cold wall reactor, the temperature of the susceptor easily rises, but it takes time to raise the temperature of the inner wall of the chamber. In some cases, the temperature of the inner wall of the chamber cannot be sufficiently raised. That is, since the temperature of the susceptor can be easily raised to 1100 ° C. or higher where the etching reaction can be efficiently advanced, the etching reaction can be rapidly advanced at the susceptor portion. However, the temperature of the inner wall of the chamber has a structure that cannot raise the temperature as compared with the susceptor, and it takes time to raise the temperature.
また、通常、内壁に付着するウォールデポ量はサセプタ上のデポに比べてわずかであるが、HClエッチング時の温度もサセプタ部分に比べて700℃以下と低いため、エッチング速度は非常に遅くなる。そのため、ウォールデポの除去がHClエッチング処理の律速となることもある。 In general, the amount of wall deposit attached to the inner wall is slightly smaller than the deposit on the susceptor, but the etching rate is very slow because the temperature during HCl etching is lower than 700 ° C. compared to the susceptor portion. For this reason, the removal of the wall deposit may be the rate-limiting factor for the HCl etching process.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、クリーニング前の昇温時間とエッチング時間を短縮できるエピタキシャルウエーハの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an epitaxial wafer manufacturing method capable of shortening the temperature raising time and the etching time before cleaning.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、チャンバー内にウエーハを載置するサセプタを具備し、チャンバー内を気相エッチングによりクリーニングするコールドウォールタイプの気相成長装置を用いてエピタキシャルウエーハを製造する方法であって、
前記クリーニング前の昇温時に、前記サセプタを前記チャンバー内壁に近づけ、該チャンバー内壁の温度を上昇させた後に、前記サセプタをもとの位置に戻し、その後、前記チャンバー及び前記サセプタを気相エッチングによりクリーニングし、
該クリーニングされたチャンバー内で、前記サセプタ上に載置されたウエーハの主表面にエピタキシャル層を気相成長させてエピタキシャルウエーハを製造することを特徴とするエピタキシャルウエーハの製造方法を提供する。
The present invention has been made to solve the above-described problem, and uses a cold wall type vapor phase growth apparatus that includes a susceptor for placing a wafer in a chamber and cleans the inside of the chamber by vapor phase etching. An epitaxial wafer manufacturing method comprising:
When the temperature rises before cleaning, the susceptor is brought closer to the inner wall of the chamber, the temperature of the inner wall of the chamber is raised, the susceptor is returned to the original position, and then the chamber and the susceptor are etched by vapor phase etching. Clean and
An epitaxial wafer manufacturing method is provided, wherein an epitaxial wafer is manufactured by vapor-phase growth of an epitaxial layer on a main surface of a wafer placed on the susceptor in the cleaned chamber.
このように、加熱しやすいサセプタを近づけてチャンバー内壁温度を上昇させれば、クリーニング前の昇温時間とエッチング時間を短縮できるエピタキシャルウエーハの製造方法となる。 In this way, if the temperature of the inner wall of the chamber is increased by bringing a susceptor that is easy to heat up, the temperature rise time and the etching time before cleaning can be shortened.
また、前記クリーニング前の昇温時に、サセプタを1100℃以上に加熱することが好ましく、さらに、サセプタをチャンバー内壁に近づけ、チャンバー内壁の温度を580℃以上に上昇させることが好ましい。 Further, it is preferable to heat the susceptor to 1100 ° C. or higher when the temperature is raised before the cleaning, and it is preferable to bring the susceptor closer to the chamber inner wall and raise the temperature of the chamber inner wall to 580 ° C. or higher.
これにより、クリーニング前の昇温時間とエッチング時間を一層短縮することができる。 Thereby, the temperature rising time and the etching time before cleaning can be further shortened.
さらに、前記クリーニング時に、チャンバーにHClガスを流してサセプタ及びチャンバーを気相エッチングによりクリーニングすることが好ましい。 Further, it is preferable to clean the susceptor and the chamber by vapor phase etching by flowing HCl gas into the chamber during the cleaning.
これによりサセプタ及びチャンバーからポリシリコンやポリ塩化シランを容易に除去することができる。 Thereby, polysilicon and polychlorinated silane can be easily removed from the susceptor and the chamber.
以上説明したように、本発明のエピタキシャルウエーハの製造方法であれば、クリーニング前の昇温時間とエッチング時間を短縮できる。特に、サセプタ及びチャンバーからポリシリコンやポリ塩化シランを効率よく除去することができる。 As described above, according to the epitaxial wafer manufacturing method of the present invention, the temperature raising time and the etching time before cleaning can be shortened. In particular, polysilicon and polychlorinated silane can be efficiently removed from the susceptor and chamber.
以下、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。上述のように、クリーニング前の昇温時間とエッチング時間を短縮できるエピタキシャルウエーハの製造方法が望まれていた。 Hereinafter, the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited thereto. As described above, there has been a demand for a method of manufacturing an epitaxial wafer that can shorten the temperature raising time and the etching time before cleaning.
本発明者らは、上記問題点について鋭意検討を重ねた結果、加熱されたサセプタをチャンバー内壁に近づけて、チャンバー内壁の温度を上昇させることで、クリーニング前の昇温時間とエッチング時間を短縮できることを見出して、本発明を完成させた。以下、本発明をより詳細に説明する。 As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors can shorten the heating time and the etching time before cleaning by bringing the heated susceptor closer to the inner wall of the chamber and increasing the temperature of the inner wall of the chamber. And the present invention was completed. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
本発明のエピタキシャルウエーハの製造方法では、チャンバー内にウエーハWを載置するサセプタを具備し、チャンバー内を気相エッチングによりクリーニングするコールドウォールタイプの気相成長装置を用いる。図1に本発明のエピタキシャルウエーハの製造方法に用いることのできる枚葉式の気相成長装置の一例を示す。図1に示すように、コールドウォールタイプの気相成長装置20はチャンバー1内にウエーハWを載置するサセプタ2を具備する。
In the epitaxial wafer manufacturing method of the present invention, a cold wall type vapor phase growth apparatus that includes a susceptor for placing the wafer W in a chamber and cleans the inside of the chamber by vapor phase etching is used. FIG. 1 shows an example of a single wafer type vapor phase growth apparatus that can be used in the method for producing an epitaxial wafer of the present invention. As shown in FIG. 1, a cold wall type vapor
さらに、気相成長装置20は、SUSからなるチャンバーベース3とそれを上下から挟み、チャンバー1を形成する透明石英部材4、4’と、チャンバー1の内部に設けられてSUSのチャンバーベースをカバーする不透明石英部材5、5’とウエーハWを上面で支持するサセプタ2を備えている。
Further, the vapor
また、サセプタ2は回転機構6に接続されており、気相成長中は回転している。回転機構6内部はSUSが使われており、回転機構6内部をパージするガス導入管7が設けられている。さらに、サセプタ2は上下動してチャンバー1の内壁(上部の透明石英部材4)に近づき、また元の位置に戻れるように、支持構造10で支持される。
The
チャンバー1には、チャンバー1内に原料ガス(例えばSiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH4、及びドーパントガスなど)及びキャリアガス(例えば、水素)を含む気相成長ガスをサセプタ2の上側の領域に導入してサセプタ上のウエーハWの主表面上に供給する気相成長用ガス導入管8が設けられている。また、チャンバー1は、気相成長用ガス導入管8が設けられた側と反対側にガス排出管9が設けられている。
In the
なお、本発明のエピタキシャルウエーハの製造方法に用いることのできる気相成長装置としては、上記のようにサセプタがチャンバーの内壁に近づき、また元の位置に戻れるような装置であればバッチ式の気相成長装置でもよい。 As a vapor phase growth apparatus that can be used in the method of manufacturing an epitaxial wafer of the present invention, a batch type gas deposition apparatus can be used as long as the susceptor approaches the inner wall of the chamber and returns to the original position as described above. A phase growth apparatus may be used.
本発明では、クリーニング前の昇温時に、サセプタ2をチャンバー1の内壁に近づけ、該チャンバー1の内壁の温度を上昇させた後に、サセプタ2をもとの位置に戻す。これにより、容易に昇温するサセプタ2がチャンバー1の内壁(上部の透明石英部材4のサセプタ2側の内壁)の昇温を助け、クリーニング前の昇温時間を短縮することができる。さらに、これにより、チャンバー1の内壁が充分に昇温し、これに付着するウォールデポの除去も促進され、エッチング時間を短縮することができる。
In the present invention, when raising the temperature before cleaning, the
ここで、サセプタ2をチャンバー1の内壁に近づけるとは、通常、気相成長時の位置にあるサセプタ2を、支持構造10等で、その位置よりもチャンバー1の内壁側に近づけることを意味し、サセプタ2をもとの位置に戻すとは、近づけられたサセプタ2を気相成長時の位置に戻すことをいう。
Here, bringing the
なお、チャンバー1内、及びサセプタ2の加熱は公知の加熱装置(不図示)で行うことができる。例えば、チャンバー1及びサセプタ2の加熱装置としては、いわゆるランプ加熱方式が例示される。
The heating of the
この際に、サセプタ2を1100℃以上に加熱することが好ましく、サセプタ2をチャンバー1の内壁に近づけ、チャンバー1の内壁の温度を580℃以上に上昇させることが好ましい。これにより、クリーニング前の昇温時間とエッチング時間を一層短縮することができる。
At this time, it is preferable to heat the
その後、クリーニング時には、チャンバー1及びサセプタ2を気相エッチングによりクリーニングする。この際、サセプタの周りの高温となるガス流路等も同時にクリーニングできる。このクリーニング時には、チャンバー1にHClガスを流してサセプタ2及びチャンバー1を気相エッチングによりクリーニングすることが好ましい。これにより、サセプタ1、その周りの高温となるガス流路、及びチャンバー2等からポリシリコンやポリ塩化シランをより容易に除去することができるエピタキシャルウエーハの製造方法となる。なお、クリーニング時にはチャンバー1は1100〜1200℃まで加熱することができる。
Thereafter, at the time of cleaning, the
本発明では、前述のようにしてクリーニングされたチャンバー1内で、ウエーハWの主表面にエピタキシャル層を気相成長させてエピタキシャルウエーハを製造する。以下、図1に示す枚葉式の気相成長装置を例に本発明の気相成長について具体的に説明するが、本発明の気相成長はこれに制限されるものではない。最初に、投入温度(例えば650℃)に調整したチャンバー1内にウエーハWを投入し、その主表面が上を向くように、サセプタ2上面のザグリに載置する。
In the present invention, an epitaxial wafer is produced by vapor-phase growth of an epitaxial layer on the main surface of the wafer W in the
ここでチャンバー1にはウエーハWが投入される前段階から、気相成長用ガス導入管8及びパージガス導入管7をそれぞれ介して水素ガスを導入しておく。
Here, hydrogen gas is introduced into the
次に、サセプタ2上のウエーハWを加熱装置により水素熱処理温度(例えば1050〜1200℃)まで加熱する。
Next, the wafer W on the
次に、ウエーハWの主表面に形成されている自然酸化膜を除去するための気相エッチングを行う。なお、この気相エッチングは、具体的には、次工程である気相成長の直前まで行われる。 Next, vapor phase etching for removing the natural oxide film formed on the main surface of the wafer W is performed. Note that this vapor phase etching is performed until immediately before the vapor phase growth which is the next step.
次に、ウエーハWを所望の成長温度(例えば1050〜1180℃)まで降温し、気相成長用ガス導入管8を介してウエーハWの主表面上に原料ガス(例えば、SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH4及びドーパントガスなど)を、パージガス導入管7を介してパージガス(例えば水素)をそれぞれ略水平に供給することによってウエーハWの主表面上にエピタキシャル層を気相成長してエピタキシャルウエーハを製造することができる。
Next, the temperature of the wafer W is lowered to a desired growth temperature (for example, 1050 to 1180 ° C.), and source gases (for example, SiCl 4 , SiHCl 3 , and the like) are formed on the main surface of the wafer W via the gas phase growth
最後に、エピタキシャルウエーハを取り出し温度(例えば、650℃)まで降温し、チャンバー1外へと搬出する。
Finally, the epitaxial wafer is taken out, cooled to a temperature (for example, 650 ° C.), and carried out of the
以下、本発明の実施例および比較例を挙げてさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although the Example and comparative example of this invention are given and demonstrated further in detail, this invention is not limited to the following Example.
〔実施例〕
図1に示す枚様式の気相成長装置を準備した。加熱装置でサセプタを700℃から1200℃まで加熱し、加熱されたサセプタを1200℃で保持して、ウエーハ載置面をチャンバー内壁に近づけ、チャンバー内壁の温度を上昇させた。図2にチャンバー内壁の温度変化をパイロメータで測温した結果を示す。図2の横軸は後述する比較例のチャンバー内壁が580℃となるまでの時間を1として、経過時間を示したものである。
〔Example〕
A single-phase vapor phase growth apparatus shown in FIG. 1 was prepared. The susceptor was heated from 700 ° C. to 1200 ° C. with a heating device, the heated susceptor was held at 1200 ° C., and the wafer mounting surface was brought close to the chamber inner wall to raise the temperature of the chamber inner wall. FIG. 2 shows the result of measuring the temperature change of the inner wall of the chamber with a pyrometer. The horizontal axis of FIG. 2 shows the elapsed time, where 1 is the time until the inner wall of the chamber of the comparative example described later reaches 580 ° C.
その後、サセプタをもとの位置に戻し、HClガスを流してチャンバー及びサセプタに付着したポリシリコンやポリ塩化シランを気相エッチングによりクリーニングした。クリーニングされたチャンバー内で、ウエーハの主表面にエピタキシャル層を気相成長させてエピタキシャルウエーハを製造した。 Thereafter, the susceptor was returned to the original position, and HCl gas was flowed to clean the polysilicon and polychlorinated silane adhering to the chamber and the susceptor by vapor phase etching. In the cleaned chamber, an epitaxial layer was vapor-grown on the main surface of the wafer to produce an epitaxial wafer.
〔比較例〕
図1の枚様式の気相成長装置を準備した。サセプタを移動させずに通常用いられるヒーターでチャンバー内の温度を上昇させた。図2にチャンバー内壁の温度変化をパイロメータで測温した結果を示す。
[Comparative example]
A single-phase vapor phase growth apparatus of FIG. 1 was prepared. The temperature in the chamber was raised with a commonly used heater without moving the susceptor. FIG. 2 shows the result of measuring the temperature change of the inner wall of the chamber with a pyrometer.
その後、チャンバー及びサセプタを気相エッチングによりクリーニングした。クリーニングされたチャンバー内で、ウエーハの主表面にエピタキシャル層を気相成長させてエピタキシャルウエーハを製造した。 Thereafter, the chamber and susceptor were cleaned by vapor phase etching. In the cleaned chamber, an epitaxial layer was vapor-grown on the main surface of the wafer to produce an epitaxial wafer.
図2に示されるようにチャンバー内壁が約580℃に到達する時間が短縮できた。また、実施例においてクリーニングから気相成長までに要した時間は比較例と比べて80%となった。 As shown in FIG. 2, the time required for the inner wall of the chamber to reach about 580 ° C. could be shortened. In the example, the time required from cleaning to vapor phase growth was 80% compared to the comparative example.
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…チャンバー、 2…サセプタ、 3…チャンバーベース、 4、4’…透明石英部材、 5、5’…不透明石英部材、 6…回転機構、 7…パージガス導入管、 8…気相成長用ガス導入管、 9…ガス排出管、 10…支持構造、 20…気相成長装置、 W…ウエーハ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記クリーニング前の昇温時に、前記サセプタを前記チャンバー内壁に近づけ、該チャンバー内壁の温度を上昇させた後に、前記サセプタをもとの位置に戻し、その後、前記チャンバー及び前記サセプタを気相エッチングによりクリーニングし、
該クリーニングされたチャンバー内で、前記サセプタ上に載置されたウエーハの主表面にエピタキシャル層を気相成長させてエピタキシャルウエーハを製造することを特徴とするエピタキシャルウエーハの製造方法。 A method of manufacturing an epitaxial wafer using a cold wall type vapor phase growth apparatus comprising a susceptor for placing a wafer in a chamber and cleaning the inside of the chamber by vapor phase etching,
When the temperature rises before cleaning, the susceptor is brought closer to the inner wall of the chamber, the temperature of the inner wall of the chamber is raised, the susceptor is returned to the original position, and then the chamber and the susceptor are etched by vapor phase etching. Clean and
An epitaxial wafer manufacturing method comprising: manufacturing an epitaxial wafer by vapor-phase-growing an epitaxial layer on a main surface of a wafer placed on the susceptor in the cleaned chamber.
4. The method of manufacturing an epitaxial wafer according to claim 1, wherein at the time of cleaning, HCl gas is flowed into the chamber to clean the susceptor and the chamber by vapor phase etching. 5.
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