JP6575931B2 - Epitaxial wafer manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、エピタキシャルウェーハの製造方法に関する。   The present invention relates to an epitaxial wafer manufacturing method.

例えば、N型の半導体基板の一部にパターンニングを行い、その基板のバルク部分と同じ抵抗率となるように、その基板上にエピタキシャル層を成長して形成した半導体素子がある。このような半導体素子のもとになるエピタキシャルウェーハにおいては、基板及びエピタキシャル層の抵抗率が、ドーパント濃度で、例えば、5×1014atоms/cm以下となる高い抵抗率のものがある。そして、このエピタキシャルウェーハの外周部においては、ウェーハの表面からウェーハの深さ方向へのドーパント濃度の分布(以下、「ドーパント濃度プロファイル」という。)が、図5に示されるグラフのようになることがある。図5では、基板とエピタキシャル層の界面付近でドーパント濃度プロファイルが局所的に低下している(下方に向けてコブ状に隆起している)。この現象は、基板にエピタキシャル層を成長させる前に基板を洗浄する工程と、この工程で洗浄した基板を特許文献1に示すような容器に収納して搬送した搬送先で、その基板にエピタキシャル層を成長する工程と、の間にP型のドーパントであるボロンが基板(N型)に付着することで発生する。即ち、基板と導電型の異なるドーパントにより基板が汚染されることで基板のキャリアが打ち消され、基板が汚染された箇所及びその近傍でドーパント濃度が低下し、ドーパント濃度プロファイルが乱される。エピタキシャルウェーハにおいて、基板とエピタキシャル層の界面におけるドーパント濃度は、半導体素子の特性に大きな影響を及ぼすため、この界面付近のドーパント濃度プロファイルを十分に制御することが求められる。 For example, there is a semiconductor element formed by patterning a part of an N-type semiconductor substrate and growing an epitaxial layer on the substrate so as to have the same resistivity as the bulk part of the substrate. Some epitaxial wafers that are the basis of such semiconductor elements have high resistivity in which the resistivity of the substrate and the epitaxial layer is, for example, 5 × 10 14 atoms / cm 3 or less in terms of dopant concentration. At the outer periphery of the epitaxial wafer, the dopant concentration distribution from the wafer surface to the wafer depth direction (hereinafter referred to as “dopant concentration profile”) is as shown in the graph of FIG. There is. In FIG. 5, the dopant concentration profile is locally reduced near the interface between the substrate and the epitaxial layer (raised in a hump shape downward). This phenomenon is caused by a step of cleaning the substrate before growing the epitaxial layer on the substrate, and a transport destination in which the substrate cleaned in this step is housed and transported in a container as shown in Patent Document 1. This is caused by the fact that boron, which is a P-type dopant, adheres to the substrate (N-type) during the step of growing the substrate. That is, when the substrate is contaminated by a dopant having a conductivity type different from that of the substrate, the carrier of the substrate is canceled, the dopant concentration is lowered at and near the contaminated portion of the substrate, and the dopant concentration profile is disturbed. In an epitaxial wafer, the dopant concentration at the interface between the substrate and the epitaxial layer has a great influence on the characteristics of the semiconductor element, so that it is required to sufficiently control the dopant concentration profile in the vicinity of this interface.

このようにエピタキシャルウェーハのドーパント濃度プロファイルを乱すボロンは、半導体製造装置などの半導体製造ラインが配置された環境中から一般的に持ち込まれる。例えば、半導体製造ラインが設けられたクリーンルームの環境がボロンにより汚染され、この環境中のボロンが何らかの過程を経て基板を汚染することで、その基板をもとに作製されるエピタキシャルウェーハのドーパント濃度プロファイルが乱されると考えられる。特に、エピタキシャルウェーハのN型基板及びエピタキシャル層の抵抗率が高いほど、言い換えればドーパント濃度が低いほど、環境中に極僅かなボロンが存在するだけでボロンによる汚染の影響を受け易くなる。よって、クリーンルームにボロンレスフィルターを設置した場合であってもボロンによる汚染が問題になることがある。   In this way, boron that disturbs the dopant concentration profile of the epitaxial wafer is generally brought in from an environment in which a semiconductor manufacturing line such as a semiconductor manufacturing apparatus is arranged. For example, the environment of a clean room provided with a semiconductor production line is contaminated with boron, and the boron in this environment contaminates the substrate through some process, so that the dopant concentration profile of the epitaxial wafer produced based on that substrate Is thought to be disturbed. In particular, the higher the resistivity of the N-type substrate and the epitaxial layer of the epitaxial wafer, in other words, the lower the dopant concentration, the more susceptible to the contamination by boron due to the presence of very slight boron in the environment. Therefore, even when a boron-less filter is installed in a clean room, contamination with boron may be a problem.

このように環境中に極僅かに存在するボロンによるウェーハの汚染は、例えば、特許文献2及び特許文献3に開示される方法により、高感度かつ定量的に評価することが可能である。   As described above, contamination of the wafer by boron present in the environment in a slight amount can be highly sensitive and quantitatively evaluated by the methods disclosed in Patent Document 2 and Patent Document 3, for example.

また、ボロンによるウェーハの汚染を防ぐ方法としては、例えば、特許文献4にフッ酸処理によりウェーハの表面を水素に終端させる方法が開示される。   As a method for preventing contamination of the wafer with boron, for example, Patent Document 4 discloses a method in which the surface of the wafer is terminated with hydrogen by hydrofluoric acid treatment.

特開2003−224103号公報JP 2003-224103 A 特開2000−21942号公報JP 2000-211942 A 特開2006−269962号公報JP 2006-269962 A 特開2008−112892号公報JP 2008-112892 A

しかし、ウェーハの表面を水素に終端させると、パーティクルが極端に増加し、エピタキシャル成長時に積層欠陥が発生する原因となってしまう。そのため、ウェーハの表面を水素に終端させずにボロンによるウェーハの汚染を抑制する方法が求められる。   However, if the surface of the wafer is terminated with hydrogen, the number of particles increases extremely, causing a stacking fault during epitaxial growth. Therefore, a method for suppressing contamination of the wafer by boron without terminating the surface of the wafer with hydrogen is required.

本発明の課題は、ボロンの汚染を抑制可能なエピタキシャルウェーハの製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an epitaxial wafer manufacturing method capable of suppressing boron contamination.

課題を解決するための手段及び発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、
N型ドーパントがドープされた高抵抗率のシリコン単結晶基板を洗浄する工程と、
洗浄する工程後に、シリコン単結晶基板にエピタキシャル層を成長する工程と、
洗浄する工程から成長する工程にシリコン単結晶基板をボックスに収納して搬送する工程と、
を備え、
洗浄する工程から成長する工程にシリコン単結晶基板を収納してボックスが搬送された回数をボックスの使用回数とした場合に、搬送する工程は使用回数が所定回数以下であるボックスを使用することを特徴とする。
The method for producing an epitaxial wafer of the present invention includes:
Cleaning a high resistivity silicon single crystal substrate doped with an N-type dopant;
A step of growing an epitaxial layer on the silicon single crystal substrate after the cleaning step;
Storing and transporting the silicon single crystal substrate in a box from the cleaning process to the growing process;
With
When the number of times the box is transported by storing the silicon single crystal substrate in the process of growing from the cleaning process is defined as the number of times the box is used, the transporting process should use a box whose number of times of use is a predetermined number or less. Features.

本発明者は、エピタキシャルウェーハのエピタキシャル層とN型基板との界面及びその界面近傍のドーパント濃度プロファイルを乱す原因となるボロンによる汚染の発生源を特定するために様々な角度から調査を重ねた。この結果、基板を洗浄する工程後に、その洗浄した基板に対してエピタキシャル層を成長する工程を実施するために、洗浄後の基板を収納して搬送するボックス内がボロンにより汚染されていることを見出した。そして、この汚染されたボックスがエピタキシャルウェーハのドーパント濃度プロファイルを乱す原因であることを突き止め、更に洗浄後の基板を搬送するのに使用されたボックスの使用回数に応じてボックス内のボロン濃度が増加することを見出した。したがって、シリコン単結晶基板を収納して搬送するボックスの使用回数を制限することで、ボックス内を発生源とするボロンの汚染を抑制することが可能となる。それ故、ボロンによる汚染を抑制可能なエピタキシャルウェーハを製造することができる。なお、本明細書において「高抵抗率のシリコン単結晶基板」とは、例えば、リン、ヒ素、又はアンチモンが5×1014atоms/cm以下ドープされたシリコン単結晶基板である。 The present inventor has conducted investigations from various angles in order to identify the source of contamination by boron that causes the disturbance of the dopant concentration profile in the vicinity of the interface between the epitaxial layer and the N-type substrate of the epitaxial wafer and the N-type substrate. As a result, after the step of cleaning the substrate, in order to carry out the step of growing an epitaxial layer on the cleaned substrate, the inside of the box for storing and transporting the cleaned substrate is contaminated with boron. I found it. Then, it was determined that this contaminated box was the cause of disturbing the dopant concentration profile of the epitaxial wafer, and the boron concentration in the box increased with the number of times the box was used to transport the cleaned substrate. I found out. Therefore, by limiting the number of times the box is used for storing and transporting the silicon single crystal substrate, it is possible to suppress the contamination of boron that is generated inside the box. Therefore, an epitaxial wafer capable of suppressing contamination by boron can be manufactured. In the present specification, the “high resistivity silicon single crystal substrate” is a silicon single crystal substrate doped with, for example, phosphorus, arsenic, or antimony at 5 × 10 14 atoms / cm 3 or less.

本発明の実施態様では、搬送する工程は、使用回数が10回以下であるボックスを使用する。   In the embodiment of the present invention, the transporting step uses a box that is used 10 times or less.

これによれば、ボロンによる汚染が効果的に抑制されたエピタキシャルウェーハを製造することができる。   According to this, an epitaxial wafer in which contamination by boron is effectively suppressed can be manufactured.

本発明の実施態様では、搬送する工程前にボックスを洗浄する工程を備える。   The embodiment of the present invention includes a step of cleaning the box before the transporting step.

これによれば、シリコン単結晶基板を搬送する前にボックスが洗浄され、ボックスからシリコン単結晶基板に汚染が広がるのを抑制できる。   According to this, it is possible to prevent the contamination from spreading from the box to the silicon single crystal substrate by cleaning the box before transporting the silicon single crystal substrate.

本発明の実施態様では、ボックスを洗浄する工程は、ボックスの周囲の雰囲気を真空雰囲気に置換し、ボックスを加熱する。   In an embodiment of the present invention, the step of cleaning the box replaces the atmosphere around the box with a vacuum atmosphere and heats the box.

これによれば、ボックス内のボロンを効果的に除去でき、ボックスからシリコン単結晶基板に汚染が広がるのをより効果的に抑制できる。   According to this, boron in the box can be effectively removed, and the spread of contamination from the box to the silicon single crystal substrate can be more effectively suppressed.

本発明の実施態様では、使用回数が10回を超えるボックスを、シリコン単結晶基板を収納する新たなボックスと交換する工程を備える。   In an embodiment of the present invention, the method includes a step of replacing a box that is used more than 10 times with a new box containing a silicon single crystal substrate.

これによれば、ボックスの使用回数が増えてボックス内におけるボロンの汚染が悪化したボックスを新しいボックスに交換でき、ボロンの汚染が悪化したボックスからシリコン単結晶基板に汚染が広がるのを防止できる。   According to this, a box in which the number of times of use of the box is increased and the boron contamination in the box is deteriorated can be replaced with a new box, and it is possible to prevent the contamination from spreading from the box in which the boron contamination has deteriorated to the silicon single crystal substrate.

本発明の実施態様では、洗浄する工程は、N型ドーパントとして、リン、ヒ素又はアンチモンがドープされてドーパント濃度が5×1014atоms/cm以下であるシリコン単結晶基板を用いる。 In the embodiment of the present invention, the cleaning step uses a silicon single crystal substrate doped with phosphorus, arsenic or antimony and having a dopant concentration of 5 × 10 14 atoms / cm 3 or less as the N-type dopant.

これによれば、ボロンによる汚染が効果的に抑制されたエピタキシャルウェーハを製造できる。   According to this, an epitaxial wafer in which contamination by boron is effectively suppressed can be manufactured.

本発明におけるエピタキシャルウェーハの製造方法の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the manufacturing method of the epitaxial wafer in this invention. ボックスの使用回数とボックス内のボロンの濃度(μg/L)の関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the use frequency of a box, and the density | concentration (microgram / L) of the boron in a box. ボックスの使用回数と、エピタキシャルウェーハの外周部のドーパント濃度プロファイルのピークの高さ(ドーパント濃度(atоms/cm)で示したピークの高さ)の関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the frequency | count of use of a box, and the height of the peak of the dopant density | concentration profile of the outer peripheral part of an epitaxial wafer (peak height shown by dopant density | concentration (atomics / cm < 3 >)). エピタキシャルウェーハにおける表面からの深さ(μm)と、その深さに対応するエピタキシャルウェーハのドーパント濃度(atоms/cm)の関係を示す実施例1及び2並びに比較例のグラフ。The graph of Example 1 and 2 which shows the relationship between the depth (micrometer) from the surface in an epitaxial wafer, and the dopant concentration (atomics / cm < 3 >) of the epitaxial wafer corresponding to the depth. エピタキシャルウェーハにおける表面からの深さ(μm)と、その深さに対応するエピタキシャルウェーハのドーパント濃度(atоms/cm)の関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the depth (micrometer) from the surface in an epitaxial wafer, and the dopant concentration (atomics / cm < 3 >) of the epitaxial wafer corresponding to the depth.

以下、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法の一例として、シリコン単結晶基板にシリコンエピタキシャル層を成長してシリコンエピタキシャルウェーハを製造する製造方法を説明する。以下の説明においては、シリコン単結晶インゴットから切り出して所定の処理がされた基板を洗浄する洗浄装置と、その洗浄装置から基板を搬送する際に用いるボックスと、そのボックスを用いて搬送された基板に気相成長を行う気相成長装置と、を用いてエピタキシャルウェーハを製造する方法を説明する。   Hereinafter, as an example of a method for manufacturing an epitaxial wafer of the present invention, a method for manufacturing a silicon epitaxial wafer by growing a silicon epitaxial layer on a silicon single crystal substrate will be described. In the following description, a cleaning device for cleaning a substrate cut out from a silicon single crystal ingot and subjected to a predetermined process, a box used for transporting the substrate from the cleaning device, and a substrate transported using the box A method of manufacturing an epitaxial wafer using a vapor phase growth apparatus that performs vapor phase growth will be described.

気相成長装置を用いてシリコンエピタキシャルウェーハを製造するためには、先ずは、エピタキシャル層を成長させる成長用基板となるシリコン単結晶基板を作製する。例えば、石英るつぼに多結晶シリコンと、抵抗率を調整するためにN型ドーパント(リン、ヒ素又はアンチモン)を入れて溶融させた溶融液の液面に種結晶シリコン棒を漬けて引き上げ、シリコン単結晶インゴットを作製する。シリコン単結晶インゴットの作製時には、ドーパントとしてリン、ヒ素又はアンチモンが5×1014atоms/cm以下添加される(例えば、リンが5×1014atоms/cm添加される)。そして、作製したシリコン単結晶インゴットを所定の厚さに切り出した後、切り出したウェーハに粗研磨、エッチング、研磨などを施して表面に鏡面加工がされた状態の基板Wを作製する。基板Wは、シリコン単結晶インゴットの作製する際に添加されたドーパントにより、導電型がN型となるとともに、抵抗率が、例えば、10Ω・cm以上となるように調整される。 In order to manufacture a silicon epitaxial wafer using a vapor phase growth apparatus, first, a silicon single crystal substrate which is a growth substrate on which an epitaxial layer is grown is manufactured. For example, polycrystalline silicon and quartz silicon crucible and N-type dopant (phosphorus, arsenic, or antimony) to adjust the resistivity are immersed in a liquid surface of a molten liquid and pulled up to obtain a silicon single-piece. A crystal ingot is produced. At the time of producing the silicon single crystal ingot, phosphorus, arsenic, or antimony is added as a dopant at 5 × 10 14 atoms / cm 3 or less (for example, phosphorus is added at 5 × 10 14 atoms / cm 3 ). Then, after the silicon single crystal ingot thus produced is cut out to a predetermined thickness, the cut wafer is subjected to rough polishing, etching, polishing, etc. to produce a substrate W in a state where the surface is mirror-finished. The substrate W is adjusted to have an N conductivity type and a resistivity of, for example, 10 Ω · cm or more by a dopant added when a silicon single crystal ingot is manufactured.

作製された基板Wは周知の洗浄装置に搬送され、これまでの工程で基板Wに付いた汚れが洗浄される(図1のS1)。周知の洗浄装置は、複数の基板Wを収納して搬送するためのボックスを載置するロードポートを備え、このロードポートに載置されたボックスに洗浄された複数の基板Wが収納される。   The produced substrate W is transported to a known cleaning device, and the dirt attached to the substrate W is cleaned in the steps so far (S1 in FIG. 1). A known cleaning apparatus includes a load port for mounting a box for storing and transporting a plurality of substrates W, and the plurality of cleaned substrates W are stored in a box mounted on the load port.

洗浄装置のロードポートに載置されたボックスは、開口を有する容器状の本体部と、その開口を塞ぐ蓋部を備える。蓋部が本体部の開口を塞いだ状態でボックス内部に密閉空間が形成される。ロードポートに配置されたボックスは、ボックスの内側が外気から遮断されるように蓋部が開かれ、開放された開口から本体部に洗浄された所定枚数の基板Wが収納されると(S2)、本体部の開口が蓋部により密閉される。このように密閉されたボックスに基板Wが収納された状態で、ボックスとともに基板Wが洗浄装置から周知の気相成長装置に自動搬送される(S3)。   The box placed on the load port of the cleaning apparatus includes a container-like main body having an opening and a lid for closing the opening. A sealed space is formed inside the box with the lid portion closing the opening of the main body portion. When the box arranged in the load port is opened so that the inside of the box is shielded from the outside air, and a predetermined number of substrates W are stored in the main body through the opened opening (S2). The opening of the main body is sealed by the lid. In a state where the substrate W is stored in the box thus sealed, the substrate W is automatically transferred from the cleaning apparatus to a known vapor phase growth apparatus together with the box (S3).

基板Wを収納したボックスが搬入される周知の気相成長装置は、例えば、ボックスを載置するロードポートと、ロードポートに載置されたボックスから基板Wを取出す搬送ロボットを備える。気相成長装置のロードポートにボックスが載置されると、ボックスの内側が外気から遮断されるように蓋部が開かれ、開放された開口から搬送ロボットにより基板が取り出され、取り出された基板Wにエピタキシャル成長が施される。具体的には、基板Wのドーパント濃度と同等のドーパント濃度を有するエピタキシャル層を成長するように成長条件が設定され、基板W上に、例えば、4μmのシリコンエピタキシャル層を成長し、シリコンエピタキシャルウェーハを製造する(S4)。   A known vapor phase growth apparatus into which a box containing a substrate W is loaded includes, for example, a load port for placing the box and a transfer robot for taking out the substrate W from the box placed on the load port. When the box is placed on the load port of the vapor phase growth apparatus, the lid is opened so that the inside of the box is shielded from the outside air, and the substrate is taken out by the transfer robot from the opened opening. Epitaxial growth is performed on W. Specifically, the growth conditions are set so that an epitaxial layer having a dopant concentration equivalent to the dopant concentration of the substrate W is grown. For example, a 4 μm silicon epitaxial layer is grown on the substrate W, Manufacture (S4).

以上のように製造されるエピタキシャルウェーハの基板Wは、導電型がN型であり、基板Wのドーパント濃度が低くなっている。そのため、このようなエピタキシャルウェーハを製造する環境中にP型のボロンが極僅かに存在するだけで、製造するエピタキシャルウェーハがボロンによる汚染の影響を受けてしまう。このようなボロンの汚染は、例えば、洗浄装置により洗浄した基板Wをボックスに収納して気相成長装置に搬送する間に、N型の基板WにP型のボロンが付着して基板Wのキャリアが打ち消されることで生じる。このようにキャリアが打ち消された基板Wにエピタキシャル層を成長してエピタキシャルウェーハを製造すると、製造したウェーハの深さ方向において、基板Wが汚染された箇所及びその近傍でドーパント濃度が低下する。その結果、ピタキシャルウェーハのドーパント濃度プロファイルが乱される。   The substrate W of the epitaxial wafer manufactured as described above has an N conductivity type, and the dopant concentration of the substrate W is low. Therefore, only a small amount of P-type boron exists in the environment for manufacturing such an epitaxial wafer, and the manufactured epitaxial wafer is affected by the contamination by boron. Such boron contamination is caused by, for example, P-type boron adhering to the N-type substrate W while the substrate W cleaned by the cleaning apparatus is stored in a box and transported to the vapor phase growth apparatus. This occurs when the carrier is canceled. When an epitaxial layer is grown on the substrate W in which carriers have been canceled in this way to manufacture an epitaxial wafer, the dopant concentration decreases at and near the location where the substrate W is contaminated in the depth direction of the manufactured wafer. As a result, the dopant concentration profile of the epitaxial wafer is disturbed.

本発明者は、このようにドーパント濃度プロファイルを乱す原因となるボロンによる汚染の発生源を特定するために様々な角度から調査を重ねた。その調査結果の一例が図2に示され、図2には洗浄装置から気相成長装置に基板Wを収納して搬送するボックスの使用回数と、ボックス内におけるボロン濃度(μg/L)の関係が示される。ボックスの使用回数としては、基板Wを収納してボックスが洗浄装置から気相成長装置に搬送された通算の搬送回数をボックスの使用回数とした。また、図2のボロン濃度には、ボックス内のボロン濃度をICP−MS法により測定した値が示される。具体的には、所定回数使用されたボックス内に少量の希硝酸を入れ、ボックスごと攪拌させた後、ボックス内の溶液をICP−MS法により測定した値をボロン濃度とした。図2に示すようにボックスの使用回数が増加するに連れてボックス内のボロン濃度が増え、ボックスの使用回数が20回以上になると、ボロン濃度が飽和傾向になることが分かる。   The present inventor has conducted research from various angles in order to identify the source of boron contamination that causes the dopant concentration profile to be disturbed in this way. An example of the results of the investigation is shown in FIG. 2. FIG. 2 shows the relationship between the number of times the box is used for transporting the substrate W from the cleaning apparatus to the vapor phase growth apparatus, and the boron concentration (μg / L) in the box. Is shown. As the number of times the box was used, the total number of times the box was transferred from the cleaning apparatus to the vapor phase growth apparatus after storing the substrate W was defined as the number of times the box was used. 2 shows a value obtained by measuring the boron concentration in the box by the ICP-MS method. Specifically, a small amount of dilute nitric acid was placed in a box that was used a predetermined number of times, the whole box was stirred, and the value obtained by measuring the solution in the box by the ICP-MS method was taken as the boron concentration. As shown in FIG. 2, the boron concentration in the box increases as the number of times the box is used, and the boron concentration tends to be saturated when the number of times the box is used is 20 times or more.

また、図3には、図2と同じように本発明者が調査した調査結果の一例が示される。図3では、図2と同じボックスの使用回数と、そのボックスで搬送された基板Wにエピタキシャル層を成長させたエピタキシャルウェーハの外周部のドーパント濃度プロファイルが局所的に低下するピークの高さが示される。このピークの高さは、広がり抵抗測定法によりエピタキシャルウェーハの外周部のドーパント濃度プロファイルを測定することで得たドーパント濃度(atоms/cm)からピーク部分の高さを算出したものであり、ピークの高さがドーパント濃度(atоms/cm)により示される。具体的には、基板Wとエピタキシャル層の界面及びその近傍で局所的にドーパント濃度が低下するピークの高さを取得した。図3では、ボックスの使用回数が増えるに連れてドーパント濃度プロファイルに形成されるピークの高さが増え、使用回数が20回以上になるとピークの高さが飽和傾向になることが分かる。 Further, FIG. 3 shows an example of the investigation result investigated by the present inventor as in FIG. FIG. 3 shows the number of times the same box is used as in FIG. 2 and the peak height at which the dopant concentration profile on the outer periphery of the epitaxial wafer on which the epitaxial layer is grown on the substrate W transported in that box is locally reduced. It is. The height of this peak is obtained by calculating the height of the peak portion from the dopant concentration (atomics / cm 3 ) obtained by measuring the dopant concentration profile at the outer peripheral portion of the epitaxial wafer by the spreading resistance measurement method. Is indicated by the dopant concentration (atomics / cm 3 ). Specifically, the peak height at which the dopant concentration locally decreases at the interface between the substrate W and the epitaxial layer and in the vicinity thereof was obtained. In FIG. 3, it can be seen that the height of the peak formed in the dopant concentration profile increases as the number of times the box is used, and the peak height tends to be saturated when the number of times of use is 20 times or more.

図2及び図3から分かるように、洗浄装置から気相成長装置に基板Wを搬送する際には使用回数が少ないボックスを用いることが好ましい。具体的には、使用回数が10回以下のボックスを用いると、ボロン濃度が抑制されたボックスにより洗浄装置から気相成長装置に基板Wを搬送できる。   As can be seen from FIGS. 2 and 3, it is preferable to use a box that is used less frequently when the substrate W is transferred from the cleaning apparatus to the vapor phase growth apparatus. Specifically, when a box that is used 10 times or less is used, the substrate W can be transferred from the cleaning apparatus to the vapor phase growth apparatus by the box in which the boron concentration is suppressed.

本発明の実施態様では、図1のS11に示すようにボックスの使用回数が所定回数(例えば、10回)を超える場合は(S11:No)、ボロンによる汚染が悪化しているボックスに代えて新たな(使用回数が10回以下である)ボックスを用いる(S12)。一方、ボックスの使用回数が、所定回数(例えば、10回)以下である場合は(S11:Yes)、そのボックスを、例えば、周知の真空置換装置に搬送してボックスを洗浄する(S13)。この真空置換装置としては、例えば、ボックスを収納でき、ボックスの周囲の雰囲気を真空雰囲気に置換できる置換炉を備える。この真空置換装置によりボックスを洗浄する場合には、置換炉内にボックスを収納して(例えば、ボックスの本体部の開口を開放させた状態で)置換炉内に真空を引き、例えば、1.33tоrrまで炉内を減圧する。そして、ボックスの周囲の雰囲気(炉内の雰囲気)を真空雰囲気にする。ここで、真空雰囲気とは、通常の大気圧より圧力が低い雰囲気を意味し、圧力が、例えば、1.33tоrr以下の雰囲気である。そして、真空雰囲気下で、例えば、80℃で20分間、ボックスを加熱する。これによりボックスからのボロンの離脱が促進される。このようなボックスの洗浄が終了すると、洗浄が終了したボックスに洗浄装置による洗浄後(S1)の基板Wが収納され(S14)、基板Wとともにボックスが気相成長装置に搬送される(S15)。そして、基板Wにエピタキシャル層を成長する。本発明の実施態様では、ボックスの使用回数を制限するとともに、そのボックスを洗浄することで、ボックス内におけるボロンの汚染を抑制することが可能となる。その結果、ボロンによる汚染を抑制可能なエピタキシャルウェーハを製造することができる。   In the embodiment of the present invention, as shown in S11 of FIG. 1, when the number of times of use of the box exceeds a predetermined number (for example, 10 times) (S11: No), it is replaced with a box in which the contamination with boron has deteriorated. A new box (the number of times of use is 10 times or less) is used (S12). On the other hand, when the number of times the box is used is equal to or less than a predetermined number (for example, 10 times) (S11: Yes), the box is transported to, for example, a well-known vacuum replacement device to clean the box (S13). As this vacuum replacement device, for example, a replacement furnace that can store a box and can replace the atmosphere around the box with a vacuum atmosphere is provided. When the box is cleaned by this vacuum replacement device, the box is stored in the replacement furnace (for example, with the opening of the main body of the box being opened), and a vacuum is drawn in the replacement furnace. The pressure in the furnace is reduced to 33 torr. The atmosphere around the box (atmosphere in the furnace) is made a vacuum atmosphere. Here, the vacuum atmosphere means an atmosphere whose pressure is lower than the normal atmospheric pressure, and is an atmosphere whose pressure is, for example, 1.33 torr or less. Then, the box is heated in a vacuum atmosphere at, for example, 80 ° C. for 20 minutes. This facilitates the removal of boron from the box. When the cleaning of the box is completed, the substrate W after the cleaning by the cleaning apparatus (S1) is stored in the box where the cleaning is completed (S14), and the box is transferred to the vapor phase growth apparatus together with the substrate W (S15). . Then, an epitaxial layer is grown on the substrate W. In the embodiment of the present invention, it is possible to limit the number of times the box is used and to clean the box, thereby suppressing the contamination of boron in the box. As a result, an epitaxial wafer that can suppress contamination by boron can be manufactured.

本発明の効果を確認するために以下の実験を行った。以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。   In order to confirm the effect of the present invention, the following experiment was conducted. EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated concretely, these do not limit this invention.

(実施例)
実施例1では、次のボックスを用意した。具体的には、直径200mmのウェーハを25枚収納可能なインナーキャリアと、ウェーハを固定する抑え部を有する蓋部と、蓋部により塞がれる開口を有してインナーキャリアを収納する本体部(外箱)を備えるボックスを用意した。そして、用意したボックスを上記の3つのパーツ(インナーキャリア、蓋部、外箱)に分解して各パーツを洗浄した。洗浄に際しては、エーテル系界面活性剤の濃度が3〜5%となるように調整した25℃の洗浄液が入った第1洗浄槽と、純水の入った第2洗浄槽を用意した。次いで、各パーツを純水によるシャワーに通して各パーツの粗洗いを実施した後、第1洗浄槽に各パーツを浸漬させた。その後、各パーツを第1洗浄槽から取り出し、第2洗浄槽に浸漬させてリンスした。そして、各パーツを第2洗浄槽から取り出した後、各パーツの表面から水分が取り除かれるまで風乾させ、風乾後の各パーツを組み直し、内部のボロン濃度が0.01μg/L以下のボックスを用意した。そして、このボックスを用いて洗浄装置から気相成長装置に基板を10回搬送し、ボックスの使用回数(洗浄装置から気相成長装置に基板とともに、ボックスが搬送された回数)を10回にした。また、ドーパントとしてリンが4.4×1014atоms/cmとなるように作製された高抵抗率のN型シリコン単結晶基板(直径200mm)を用意し、用意した基板を洗浄装置で洗浄した後に使用回数が10回のボックスに収納した。そして、基板が収納されたボックスを気相成長装置に搬送した後、ボックスから取り出した基板に、ドーパント濃度が基板と同等になるように調整した条件で4μmの層厚のシリコンエピタキシャル層を成長した。その後、作製したエピタキシャルウェーハの外周から中心に向けて5mmに位置する地点のドーパント濃度プロファイルを広がり抵抗測定法により算出した。
(Example)
In Example 1, the following boxes were prepared. Specifically, an inner carrier capable of accommodating 25 wafers having a diameter of 200 mm, a lid having a holding portion for fixing the wafer, and a main body (which has an opening closed by the lid, and accommodates the inner carrier ( A box with an outer box was prepared. And the prepared box was decomposed | disassembled into said three parts (an inner carrier, a cover part, and an outer box), and each part was wash | cleaned. At the time of cleaning, a first cleaning tank containing a 25 ° C. cleaning liquid adjusted so that the concentration of the ether-based surfactant was 3 to 5% and a second cleaning tank containing pure water were prepared. Next, each part was passed through a shower with pure water to perform rough cleaning of each part, and then each part was immersed in the first cleaning tank. Then, each part was taken out from the 1st washing tank, immersed in the 2nd washing tank, and rinsed. Then, after removing each part from the second washing tank, air-dry until the moisture is removed from the surface of each part, reassemble the parts after air-drying, and prepare a box with an internal boron concentration of 0.01 μg / L or less did. And using this box, the substrate was transferred 10 times from the cleaning apparatus to the vapor phase growth apparatus, and the number of times the box was used (the number of times the box was transferred from the cleaning apparatus to the vapor phase growth apparatus together with the substrate) was 10 times. . In addition, a high resistivity N-type silicon single crystal substrate (diameter: 200 mm) prepared so that phosphorus becomes 4.4 × 10 14 atoms / cm 3 as a dopant was prepared, and the prepared substrate was cleaned with a cleaning apparatus. It was stored in a box that was used 10 times later. Then, after the box containing the substrate was transported to the vapor phase growth apparatus, a silicon epitaxial layer having a thickness of 4 μm was grown on the substrate taken out from the box under the condition that the dopant concentration was adjusted to be equal to that of the substrate. . Thereafter, the dopant concentration profile at a point located 5 mm from the outer periphery to the center of the produced epitaxial wafer was spread and calculated by a resistance measurement method.

実施例2では、実施例1と同様に使用回数が10回のボックスを用意し、用意したボックスを周知の真空置換装置における置換炉に搬入した。次に、ボックスを収納した置換炉内を1.33Tоrrまで減圧してボックスの周囲を真空雰囲気にして80℃で20分間、ボックスを加熱した。そして、真空置換装置からボックスを取り出した後は、実施例1と同様にボックスに基板を収納して気相成長装置に搬送し、エピタキシャルウェーハを作製し、作製したウェーハのドーパント濃度プロファイルを算出した。   In Example 2, as in Example 1, a box that was used 10 times was prepared, and the prepared box was carried into a replacement furnace in a known vacuum replacement device. Next, the inside of the replacement furnace containing the box was depressurized to 1.33 Torr, and the box was heated to 80 ° C. for 20 minutes under a vacuum atmosphere. And after taking out a box from a vacuum substitution apparatus, the board | substrate was accommodated in a box like Example 1, and it conveyed to the vapor phase growth apparatus, produced an epitaxial wafer, and computed the dopant concentration profile of the produced wafer. .

(比較例)
比較例では、使用回数が20回のボックスを用いる以外は、実施例1と同様にエピタキシャルウェーハを作製し、作製したウェーハのドーパント濃度プロファイルを算出した。
(Comparative example)
In the comparative example, an epitaxial wafer was produced in the same manner as in Example 1 except that a box with a usage count of 20 was used, and the dopant concentration profile of the produced wafer was calculated.

図4には、実施例1及び2並びに比較例におけるドーパント濃度プロファイルが示される。実施例1及び2では、基板とエピタキシャル層の界面付近でドーパント濃度プロファイルが局所的に低下するドーパント濃度のピークの高さを1.0×1014atоms/cm以下に抑制することができた。また、実施例2においては、実施例1より効果的にピークの高さを抑制することができた。それに対して、比較例においては、ドーパント濃度のピークの高さが1.0×1014atоms/cm以上となった。このようなピークを有するエピタキシャルウェーハをもとに半導体素子を作製すると、作製する半導体素子の特性に悪影響を及ぼすと考えられる。 FIG. 4 shows dopant concentration profiles in Examples 1 and 2 and the comparative example. In Examples 1 and 2, the peak height of the dopant concentration at which the dopant concentration profile locally decreased near the interface between the substrate and the epitaxial layer could be suppressed to 1.0 × 10 14 atoms / cm 3 or less. . Moreover, in Example 2, the peak height was able to be suppressed more effectively than Example 1. On the other hand, in the comparative example, the peak height of the dopant concentration was 1.0 × 10 14 atoms / cm 3 or more. If a semiconductor element is produced based on an epitaxial wafer having such a peak, it is considered that the characteristics of the produced semiconductor element are adversely affected.

以上より、実施例1及び2においては、クリーンルームの環境を大規模に整備せずに、基板とエピタキシャル層の界面及びその近傍でのドーパント濃度プロファイルが局所的に低下する度合いを抑制することができた。その結果、半導体素子に要求されるドーパント濃度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た。   As described above, in Examples 1 and 2, the degree of local decrease in the dopant concentration profile at the interface between the substrate and the epitaxial layer and in the vicinity thereof can be suppressed without preparing the clean room environment on a large scale. It was. As a result, an epitaxial wafer having a dopant concentration profile required for a semiconductor element could be manufactured.

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその具体的な記載に限定されることなく、例示した構成等を技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせて実施することも可能であるし、またある要素、処理を周知の形態に置き換えて実施することもできる。   The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the specific description, and the illustrated configurations and the like can be appropriately combined within a technically consistent range. In addition, certain elements and processes may be replaced with known forms.

W 基板   W substrate

Claims (4)

N型ドーパントがドープされた高抵抗率のシリコン単結晶基板を洗浄する工程と、
前記洗浄する工程後に、前記シリコン単結晶基板にエピタキシャル層を成長する工程と、
前記洗浄する工程から前記成長する工程に前記シリコン単結晶基板をボックスに収納して搬送する工程と、
前記搬送する工程前に、前記ボックスの周囲の雰囲気を真空雰囲気に置換し、前記ボックスを加熱する工程と、
を備え、
前記洗浄する工程から前記成長する工程に前記シリコン単結晶基板を収納して前記ボックスが搬送された回数を前記ボックスの使用回数とした場合に、前記搬送する工程は前記使用回数が所定回数以下である前記ボックスを使用することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
Cleaning a high resistivity silicon single crystal substrate doped with an N-type dopant;
A step of growing an epitaxial layer on the silicon single crystal substrate after the cleaning step;
Storing and transporting the silicon single crystal substrate in a box from the cleaning step to the growing step;
Before the transporting step, the atmosphere around the box is replaced with a vacuum atmosphere, and the box is heated;
With
In the case where the number of times the box is transported by storing the silicon single crystal substrate from the cleaning step to the growing step is the number of times the box is used, the transporting step is performed when the number of times of use is equal to or less than a predetermined number. An epitaxial wafer manufacturing method using the certain box.
前記搬送する工程は、前記使用回数が10回以下である前記ボックスを使用する請求項1に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。   The method of manufacturing an epitaxial wafer according to claim 1, wherein the transporting step uses the box that is used 10 times or less. 前記使用回数が10回を超える前記ボックスを、前記シリコン単結晶基板を収納する新たなボックスと交換する工程を備える請求項1又は2に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。 The manufacturing method of the epitaxial wafer of Claim 1 or 2 provided with the process of replacing | exchanging the said box in which the said use frequency exceeds 10 with the new box which accommodates the said silicon single crystal substrate. 前記洗浄する工程は、前記N型ドーパントとして、リン、ヒ素又はアンチモンがドープされてドーパント濃度が5×1014atоms/cm以下である前記シリコン単結晶基板を用いる請求項1に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
Wherein the step of washing, as the N-type dopant, phosphorus, epitaxial wafer according to claim 1, arsenic or antimony is doped with a dopant concentration of 5 × 10 14 atоms / cm 3 or less is used the silicon single crystal substrate Manufacturing method.
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