JP7204436B2 - 欠陥除去方法及びＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、欠陥除去方法及びＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法に関する。
炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）に比べて絶縁破壊電界が１桁大きく、バンドギャップが３倍大きく、熱伝導率が３倍程度高い。そのため、炭化珪素（ＳｉＣ）は、パワーデバイス、高周波デバイス、高温動作デバイス等のＳｉＣデバイスへの応用が期待されている。
ＳｉＣデバイスの実用化の促進には、高品質のＳｉＣエピタキシャルウェハ、及び高品質のエピタキシャル成長技術の確立が求められている。
ＳｉＣエピタキシャルウェハには、種々の欠陥が存在する。ＳｉＣエピタキシャルウェハに存在する種々の欠陥は、品質悪化の要因となっている。種々の欠陥の中にはＳｉＣデバイスの特性を劣化させるデバイスキラー欠陥がある。デバイスキラー欠陥は、歩留まりを阻害する大きな要因となっている。
上記事情に際して、デバイスキラー欠陥の発生を抑制するＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法、および、ＳｉＣエピタキシャルウェハの欠陥を除去する方法が、様々な発明により提供されている。
例えば、特許文献１には、Ｎ系ガスとＣｌ系ガスとを同時に用いること固体生成物が発生の原因となることを見出し多が記載されている。その上で、特許文献１に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法は、Ｎ系ガスとＣｌ系ガスとを分離して導入し、かつ、混合する際には、固体生成物の沸点または昇華温度以上の温度で混合する。したがって、特許文献１に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法は、固体生成物に伴う欠陥の発生を抑制することが記載されている。
例えば、特許文献１には、Ｎ系ガスとＣｌ系ガスとを同時に用いること固体生成物が発生の原因となることを見出し多が記載されている。その上で、特許文献１に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法は、Ｎ系ガスとＣｌ系ガスとを分離して導入し、かつ、混合する際には、固体生成物の沸点または昇華温度以上の温度で混合する。したがって、特許文献１に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法は、固体生成物に伴う欠陥の発生を抑制することが記載されている。
また、特許文献２には、デバイスキラー欠陥となる結晶欠陥をＳｉＣエピタキシャルウェハから除去する方法が記載されている。ＳｉＣエピタキシャルウェハの結晶欠陥は、ＳｉＣデバイスのリーク電流の原因となり、耐圧を低下させる。特許文献２に記載の結晶欠陥の除去方法は、ＳｉＣエピタキシャルウェハの表面にレジスト膜を形成し、ＳｉＣエピタキシャルウェハの裏面から紫外線を照射し、結晶欠陥のある部分に開口を形成する。形成した開口部内に不純物イオンを注入することで、高抵抗化し、結晶欠陥が存在する部分を選択的に除去することができる。
特許文献１に記載されたＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法は、固体生成物に伴う欠陥の発生を低減するものである。固体生成物に伴う欠陥が全く発生しないＳｉＣエピタキシャルウェハは、作製することが難しい。また固体生成物の大きさにも大小があり、デバイスキラー欠陥のみを特製することはできない。特許文献２に記載の結晶欠陥の除去方法は、ＳｉＣエピタキシャルウェハ中に存在する結晶欠陥を除去する方法であり、レジスト膜等を用いており、生産効率に劣る。またデバイスキラー欠陥となる大きな固体生成物（以下、ヒュージダウンフォールという）のみを特定することができない。
従って、上記の特許文献に開示された発明を行っても、ヒュージダウンを抑制するＳｉＣエピタキシャルウェハを製造することおよびＳｉＣエピタキシャルウェハからヒュージダウンフォールを特定し、除去することはできない。
ヒュージダウンフォールによる影響は、デバイスキラー欠陥となるだけにはとどまらず、検査やデバイス作製工程で問題となる。例えば、ヒュージダウンフォールは、水銀プローブ法による電気的特性の算出等の検査やデバイス作製工程にも影響する。ヒュージダウンフォールは、水銀プローブ法において、キャピラリー等の水銀プロ―ブ支持具の先端と、ＳｉＣエピタキシャルウェハ表面と、の良好な接触を阻害する。すなわち、支持具の先端とＳｉＣエピタキシャルウェハ表面との間にヒュージダウンフォールが噛みこむことで、支持具とＳｉＣエピタキシャルウェハとの隙間から水銀が漏れ出してしまう場合がある。この場合、水銀がキャピラリーから漏れ出て拡がった分、水銀とＳｉＣエピタキシャルウェハとの接触面積（水銀電極面積）はキャピラリーの断面積からずれるので、ＳｉＣエピタキシャルウェハの電気的特性が正確に算出できなくなる。
特許文献３には、ＳｉＣエピタキシャルウェハ表面の凸状または凹状の所定の欠陥を特定し、所定の欠陥を避けて水銀プローブ法により電気的特性を評価する評価方法が記載されている。しかしながら、特許文献３に記載の方法では、デバイスキラー欠陥以外の欠陥を特定する恐れがある。そのため、特許文献３に記載の評価方法を用いてデバイスキラー欠陥のみを除去することはできない。
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、ＳｉＣエピタキシャルウェハに存在するヒュージダウンフォールを特定し、ヒュージダウンフォールを除去する欠陥除去方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意検討の結果、デバイスキラー欠陥となるヒュージダウンフォールを特定し、このヒュージダウンフォールを除去できることを見出した。
すなわち、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
すなわち、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
（１）本発明の第１の態様にかかる欠陥除去方法は、ＳｉＣエピタキシャルウェハのヒュージダウンフォールを識別する、識別工程と、前記識別工程で識別したヒュージダウンフォールを除去する、除去工程と、を有し、前記識別工程は、ＳｉＣエピタキシャルウェハ表面の三角形の欠陥を特定する、第１工程と、前記三角形の欠陥のうち、ヒュージダウンフォールを有する欠陥を抽出する、第２工程と、を有し、前記第２工程は、前記三角形の欠陥の３辺のそれぞれの基準面に対する第１コントラスト比、第２コントラスト比、及び第３コントラスト比を求める、コントラスト比決定工程と、前記第１コントラスト比、前記第２コントラスト比、及び前記第３コントラスト比と比較して、前記基準面に対するコントラスト比が大きい又は小さい特定部分をヒュージダウンフォールとして検出する、ヒュージダウンフォール検出工程と、を有し、前記特定部分は、コントラスト比が、前記第１コントラスト比、前記第２コントラスト比、及び前記第３コントラスト比のうちの１より大きな値を示すいずれのコントラスト比よりも５％以上大きい、又は、前記第１コントラスト比、前記第２コントラスト比、及び前記第３コントラスト比のうちの１より小さい値を示すいずれのコントラスト比よりも５％以上小さい場合に、ヒュージダウンフォールとして検出する。
（２）上記態様にかかる欠陥除去方法において、前記除去工程は、モース硬度が５以上のプローブを、ヒュージダウンフォールに押し付けてもよい。
（３）上記態様にかかる欠陥除去方法において、前記除去工程は、レーザー又はビームをヒュージダウンフォールに照射してもよい。
（４）上記態様にかかる欠陥除去方法において、前記除去工程は、ヒュージダウンフォールにガス及び液体及び／または固体を同時に噴射してもよい。
（５）上記態様にかかる欠陥除去方法において、前記除去工程は、前記ヒュージダウンフォール付近に対向電極を設置し、放電または電気分解を行ってもよい。
（６）上記態様にかかる欠陥除去方法において、前記除去工程は、ヒュージダウンフォールをウェットエッチングしてもよい。
（７）本発明の第２の態様にかかるＳｉＣエピタキシャルウェハ製造方法は、ＳｉＣウェハにエピタキシャル膜を製膜する工程と、上記態様にかかる欠陥除去方法を行う工程と、を有する。
本発明の一態様にかかる欠陥除去方法によれば、ＳｉＣエピタキシャルウェハに存在するヒュージダウンフォールを特定し、ヒュージダウンフォールを除去できる。
以下、本発明の一態様に係る欠陥除去方法について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
〔欠陥除去方法〕
第１の実施形態にかかる欠陥除去方法は、ＳｉＣエピタキシャルウェハのヒュージダウンフォールを識別する識別工程と、識別工程で識別したヒュージダウンフォールを除去する、除去工程と、を有する。
第１の実施形態にかかる欠陥除去方法は、ＳｉＣエピタキシャルウェハのヒュージダウンフォールを識別する識別工程と、識別工程で識別したヒュージダウンフォールを除去する、除去工程と、を有する。
＜識別工程＞
識別工程は、ＳｉＣエピタキシャルウェハに存在する欠陥の中からヒュージダウンフォールを抽出する工程である。すなわち、欠陥識別工程は第１工程と、第２工程と、を有する。
識別工程は、ＳｉＣエピタキシャルウェハに存在する欠陥の中からヒュージダウンフォールを抽出する工程である。すなわち、欠陥識別工程は第１工程と、第２工程と、を有する。
「第１工程」
第１工程は、ＳｉＣエピタキシャルウェハに存在する三角形の欠陥を特定する工程である。ＳｉＣエピタキシャルウェハは、ＳｉＣ基板の一面にエピタキシャル膜が成膜されたものである。ＳｉＣエピタキシャルウェハ中には、種々の欠陥が存在する。例えば、基底面転位、貫通刃状転位、積層欠陥、ダウンフォール等が存在する。三角形の欠陥は、ＳｉＣエピタキシャルウェハを平面視した際に三角形に見える欠陥である。
第１工程は、ＳｉＣエピタキシャルウェハに存在する三角形の欠陥を特定する工程である。ＳｉＣエピタキシャルウェハは、ＳｉＣ基板の一面にエピタキシャル膜が成膜されたものである。ＳｉＣエピタキシャルウェハ中には、種々の欠陥が存在する。例えば、基底面転位、貫通刃状転位、積層欠陥、ダウンフォール等が存在する。三角形の欠陥は、ＳｉＣエピタキシャルウェハを平面視した際に三角形に見える欠陥である。
三角形の欠陥は、微分干渉顕微鏡、光学式表面検査装置、ＰＬ検査装置等を用いて特定する。三角形の欠陥は、例えば、レーザテック社製のＳｉＣウェハ欠陥検査装置（ＳＩＣＡ）を用いて特定できる。
ＳＩＣＡは、光学系による表面検査と、ＰＬ検査とを１台で行うことができる。ＳＩＣＡは、観察するＳｉＣエピタキシャルウェハに対して、紫外線を垂直に入射する。ＳＩＣＡは、ＳｉＣエピタキシャルウェハ表面からの散乱光の強度、および反射光の強度と反射位置を計測することができる装置である。ＳＩＣＡでは、被測定体のコントラストを強調することができる。
欠陥の中には、光学表面検査による観測は難しいが、ＰＬ検査では容易に観測することができるものも存在する。
ＳＩＣＡは、光学系による表面検査と、ＰＬ検査とを１台で行うことができる。ＳＩＣＡは、観察するＳｉＣエピタキシャルウェハに対して、紫外線を垂直に入射する。ＳＩＣＡは、ＳｉＣエピタキシャルウェハ表面からの散乱光の強度、および反射光の強度と反射位置を計測することができる装置である。ＳＩＣＡでは、被測定体のコントラストを強調することができる。
欠陥の中には、光学表面検査による観測は難しいが、ＰＬ検査では容易に観測することができるものも存在する。
三角形の欠陥の高さは、エピタキシャル膜の厚さにも依存するが、１５０ｎｍ程度である。三角形の欠陥の高さは、レーザー顕微鏡又は原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて求めることができる。三角形の欠陥の高さは、三角形の欠陥の３辺のそれぞれの基準面に対する高さのうち最大高さである。
ＳｉＣエピタキシャルウェハの評価方法で詳しく後述するが、Ｈｇ－ＣＶ法は、所定の欠陥上で行うと、水銀と被測定体との接触面積が正確に測れず被測定体の正確なキャリア濃度を測定することができない。また、所定の欠陥上にウェハ評価装置を設置すると、キャピラリーとウェハとの隙間から水銀が漏れてしまう場合がある。
三角形の欠陥は、Ｈｇ－ＣＶ法に悪影響を与えない。これに対して、後述するヒュージダウンフォールはＨｇ－ＣＶ法に悪影響を与える。
三角形の欠陥は、Ｈｇ－ＣＶ法に悪影響を与えない。これに対して、後述するヒュージダウンフォールはＨｇ－ＣＶ法に悪影響を与える。
すなわち、Ｈｇ－ＣＶ法を正確に行うためには、三角形の欠陥から所定の欠陥（後述するヒュージダウンフォール）を有するものを区別することが必要である。
「第２工程」
第２工程は、コントラスト比決定工程と、ヒュージダウンフォール検出工程と、を有する。すなわち、以下の手段を行う。
第２工程は、コントラスト比決定工程と、ヒュージダウンフォール検出工程と、を有する。すなわち、以下の手段を行う。
＜コントラスト比決定工程＞
コントラスト比決定工程は、三角形の欠陥の３辺のそれぞれの基準面に対する第１コントラスト比、第２コントラスト比、及び第３コントラスト比を求める工程である。
コントラスト比決定工程は、例えば、ＳＩＣＡを用いて行う。
コントラスト比決定工程は、三角形の欠陥の３辺のそれぞれの基準面に対する第１コントラスト比、第２コントラスト比、及び第３コントラスト比を求める工程である。
コントラスト比決定工程は、例えば、ＳＩＣＡを用いて行う。
図１を例にコントラスト比決定工程について説明する。図１は、ＳｉＣエピタキシャルウェハの三角形の欠陥の近傍を拡大した図である。図１に示すＳｉＣエピタキシャルウェハ１の拡大部分は、三角形の欠陥１１と基準面１２とを有する。三角形の欠陥１１は、第１工程で特定された欠陥である。三角形の欠陥１１の各頂点を頂点Ａ、頂点Ｂ、頂点Ｃとする。基準面１２は、欠陥を有さない正常部である。
コントラスト比決定工程では、三角形の欠陥１１の３辺（辺ＡＢ、辺ＢＣ、辺ＣＡ）のそれぞれの基準面に対するコントラスト比を求める。例えば、この三角形の欠陥１１において辺ＡＢの基準面１２に対するコントラスト比を第１コントラスト比とし、辺ＢＣの基準面１２に対するコントラスト比を第２コントラスト比とし、辺ＣＡの基準面１２に対するコントラスト比を第３コントラスト比とする。基準面１２に対するコントラスト比は、基準面１２の輝度に対する該当箇所の輝度の比である。基準面１２の輝度は、正常部分の輝度の最頻値のことをいう。
本実施形態中では、ＳｉＣエピタキシャルウェハ１の基準面１２の輝度の値を１とし、第１コントラスト比の値をＸ、第２コントラスト比の値をＹ、第３コントラスト比の値をＺとする。例えば、辺ＡＢの輝度が基準面１２の輝度より強い場合、Ｘは１より大きい値となり、辺ＡＢの輝度が基準面１２の輝度より弱い場合、Ｘは１より小さい値となる。
＜ヒュージダウンフォール検出工程＞
ヒュージダウンフォール検出工程は、第１コントラスト比Ｘ、第２コントラスト比Ｙ、及び第３コントラスト比Ｚと比較して、基準面に対するコントラスト比が大きい又は小さい特定部分をヒュージダウンフォールとして検出する。
ヒュージダウンフォール検出工程は、第１コントラスト比Ｘ、第２コントラスト比Ｙ、及び第３コントラスト比Ｚと比較して、基準面に対するコントラスト比が大きい又は小さい特定部分をヒュージダウンフォールとして検出する。
図２は、ＳｉＣエピタキシャルウェハのヒュージダウンフォールを内部に有する三角形の欠陥の近傍を拡大した図である。図２に示すＳｉＣエピタキシャルウェハ１の拡大部分は、三角形の欠陥１１と基準面１２とヒュージダウンフォール１３とを有する。
ヒュージダウンフォール１３は、エピタキシャル膜を形成時に、エピタキシャル膜に噛みこんだ大きな異物である。異物は、例えばチャンバー内に付着したＳｉＣが剥離し、落下した物等である。
ヒュージダウンフォール１３は、三角形の欠陥１１の内部において、コントラスト比が、第１コントラスト比Ｘ、第２コントラスト比Ｙ、及び第３コントラスト比Ｚのうちの１より大きな値を示すいずれのコントラスト比よりも５％以上大きい部分、又は、第１コントラスト比Ｘ、第２コントラスト比Ｙ、及び第３コントラスト比Ｚのうちの１より小さい値を示すいずれのコントラスト比よりも５％以上小さい部分として特定される。
図３は、ヒュージダウンフォール１３の特定の具体例を示す図である。まずコントラスト比決定工程において、三角形の欠陥１１の３辺（辺ＡＢ、辺ＢＣ、辺ＣＡ）のそれぞれの基準面１２に対する第１コントラスト比Ｘ、第２コントラスト比Ｙ、及び第３コントラスト比Ｚが求められる。例えば、第１コントラスト比Ｘが１．１、第２コントラスト比Ｙが０．９５、第３コントラスト比Ｙが１．０３とする。
第１コントラスト比Ｘ、第２コントラスト比Ｙ、及び第３コントラスト比Ｚのうちの１より大きな値を示すのは、第１コントラスト比Ｘ及び第３コントラスト比Ｚである。第１コントラスト比Ｘ（例えば、１．１）より５％以上大きい値は、１．１５５である。第３コントラスト比Ｚ（例えば、１．０３）より５％以上大きい値は、１．０８１５である。すなわち、第１コントラスト比Ｘ、第２コントラスト比Ｙ、及び第３コントラスト比Ｚのうちの１より大きな値を示すいずれのコントラスト比よりも５％以上大きい部分は、基準面に対するコントラスト比が１．１５５以上の部分である。
一方で、第１コントラスト比Ｘ、第２コントラスト比Ｙ、及び第３コントラスト比Ｚのうちの１より小さな値を示すのは、第２コントラスト比Ｙである。第２コントラスト比Ｙ（例えば、０．９５）より５％以上小さい値は、０．９０２５である。すなわち、第１コントラスト比Ｘ、第２コントラスト比Ｙ、及び第３コントラスト比Ｚのうちの１より小さな値を示すいずれのコントラスト比よりも５％以上小さい部分は、基準面に対するコントラスト比が０．９０２５以下の部分である。
つまり、図３に示す場合、基準面に対するコントラスト比が、１．１５５以上又は０．９２５以下の場合、その特定部分がヒュージダウンフォールとして検出される。
本実施形態にかかる欠陥識別方法によれば、Ｈｇ－ＣＶ法を用いる際に問題となるヒュージダウンフォールのみを特定できる。
Ｈｇ－ＣＶ法を行う際に避けるべき欠陥は様々な特定方法が考えられる。例えば、エピタキシャル膜に存在する欠陥をすべて避けようとすると、測定を行うことができる箇所を十分確保できない。また例えば、欠陥のサイズ等を基に欠陥を避けようとすると、この欠陥の中には避ける必要が無かった欠陥も含まれることになる。さらに、基準面に対するコントラストのみで欠陥を特定した場合は、ヒュージダウンフォール近傍の表面状態を反映することができず、特定された欠陥の中には避ける必要が無かった欠陥も含まれることになる。
これに対し、本実施形態にかかる欠陥特定方法は、ヒュージダウンフォールが生じる場所の近傍に形成される三角形の欠陥のコントラスト比を基に、ヒュージダウンフォーコントラスト比の範囲を設定している。すなわち、ヒュージダウンフォール近傍の表面状態を反映することができ、Ｈｇ－ＣＶ法を用いる際に問題となる欠陥のみを特定できる。
また、ヒュージダウンフォール１３のうち、大きさが、１０μｍ２以上、または、三角形の欠陥１１の面積の０．０１％以上の欠陥をさらに特定してもよい。ヒュージダウンフォール１３のうち、大きさが５μｍ２以上の欠陥を特定できることが好ましく、２．５μｍ２以上の欠陥を特定できることがより好ましい。また、ヒュージダウンフォール１３のうち、大きさが三角形の欠陥１１の面積比の０．００５％以上の欠陥を特定することが好ましく、０．００２５％以上の欠陥を特定することがより好ましい。
特定部分の面積が大きいほど、水銀プローブ法による測定で、電気的特性に影響を及ぼす可能性が高い。例えば、大きなヒュージダウンフォールは、キャピラリーを傷つける原因となる。当該範囲の欠陥を避けることで、電気的特性に影響を及ぼす可能性の高い欠陥をより確実に避けることができる。そのため、電気的特性の正確性が高まる。
また、ヒュージダウンフォール１３のうち、高さが所定値以上の欠陥をさらに特定してもよい。特定すべきヒュージダウンフォール１３の高さは、三角形の欠陥１１の３辺のそれぞれの基準面に対する最大高さ以上であることが好ましく、この値の２倍以上であることがより好ましく、この値の５倍以上であることがさらに好ましい。例えば、ヒュージダウンフォール１３の高さは、１５００μｍ程度である。ヒュージダウンフォール１３の高さは、レーザー顕微鏡又は原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて求めることができる。
特定部分の高さが高いほど、水銀プローブ法による測定で、電気的特性に影響を及ぼす可能性は高い。例えば、高さが高いヒュージダウンフォール１３は、キャピラリーを傷つける原因となる。当該範囲の欠陥を避けることで、電気的特性に影響を及ぼす可能性の高い欠陥を避けることができる。そのため、電気的特性の正確性が高まる。
＜除去工程＞
除去工程は、識別工程で識別したヒュージダウンフォールを除去する工程である。識別工程でヒュージダウンフォールの座標位置が特定されている。除去工程は、当該位置において以下の除去方法を行い、ヒュージダウンフォールを除去する。
ヒュージダウンフォールを除去する方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
除去工程は、識別工程で識別したヒュージダウンフォールを除去する工程である。識別工程でヒュージダウンフォールの座標位置が特定されている。除去工程は、当該位置において以下の除去方法を行い、ヒュージダウンフォールを除去する。
ヒュージダウンフォールを除去する方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
第１の除去方法は、プローブをヒュージダウンフォールに押し付ける。プローブによりヒュージダウンフォールが剥がれ、ＳｉＣエピタキシャルウェハからヒュージダウンフォールが除去される。ヒュージダウンフォールは、プローブを擦りつけることでも、ＳｉＣエピタキシャルウェハから除去できる。
プローブのモース硬度は、５以上であることで、ヒュージダウンフォールを除去することができ、６以上であることがより好ましい。また、ヒュージダウンフォールを除去する際にプローブが欠けることを避けるためには、モース硬度が７以上であることが好ましく、モース硬度が８以上であることがより好ましい。プローブは、例えば、燐灰石や、ホウケイ酸ガラスや、ＷＣ、ＳｉＣ、ＴａＣ等の炭化物や、上述の炭化物を用いた超硬合金や、アルミナ（サファイア）、ＳｉＯ２（酸化ケイ素、水晶）、ＺｒＯ等の酸化物や、クロム鋼、クロムモリブデン鋼等の金属、および、ダイヤモンド、ケイ素等の物質が用いられる。
プローブは、不純物を含まないことが好ましい。
また、プローブを用いてヒュージダウンフォールの除去を行った際に、プローブの一部がＳｉＣエピタキシャルウェハに残存してしまう場合がある。そのため、プローブは、後工程での洗浄で容易に除去できる材料を用いることが好ましい。本実施形態において、後工程とは、ＳｉＣエピタキシャルウェハ成長後の洗浄工程やＳｉＣエピタキシャルウェハに半導体素子等を作成する工程の洗浄工程のことをいう。
また、プローブを用いてヒュージダウンフォールの除去を行った際に、プローブの一部がＳｉＣエピタキシャルウェハに残存してしまう場合がある。そのため、プローブは、後工程での洗浄で容易に除去できる材料を用いることが好ましい。本実施形態において、後工程とは、ＳｉＣエピタキシャルウェハ成長後の洗浄工程やＳｉＣエピタキシャルウェハに半導体素子等を作成する工程の洗浄工程のことをいう。
ヒュージダウンフォールは、エピタキシャル膜を形成時に、エピタキシャル膜に噛みこんだ大きな異物である。異物は、例えばチャンバー内に付着したＳｉＣが剥離し、落下した物等である。したがって、ヒュージダウンフォールの多くは、ＳｉＣからなる。ＳｉＣは硬度が高く、硬度が高いプローブでないとプローブが傷つく可能性が高まる。
第１の除去方法は、用いる装置の構成が簡便である。そのため、除去したヒュージダウンフォールの洗浄による除去が容易であるという点で好ましい。
第２の除去方法は、レーザー又は電子ビームをヒュージダウンフォールに照射する。ヒュージダウンフォールは、レーザー又は電子ビームにより蒸発又は爆散する。
例えば、ＳｉＣエピタキシャルウェハを固定し、識別工程でヒュージダウンフォールが存在すると識別された箇所にレーザー又は電子ビームを照射する。
例えば、ＳｉＣエピタキシャルウェハを固定し、識別工程でヒュージダウンフォールが存在すると識別された箇所にレーザー又は電子ビームを照射する。
ヒュージダウンフォールに照射するレーザーは、例えば、炭酸ガスレーザー、エキシマレーザー、アルゴンレーザー、ルビーレーザー、ガラスレーザー、ＹＡＧレーザー等を用いることができるが、これに限定されるものではない。
ヒュージダウンフォールに照射するビームは、例えば、イオンビームを使用することができる。イオンビームとしては、例えば、集束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ ｉｏｎ Ｂｅａｍ：ＦＩＢ）等を用いることができるが、これに限定されるものではない。
第２の除去方法は、ヒュージダウンフォールを除去する際に、ＳｉＣエピタキシャルウェハへ与える物理的ダメージが少ないという点で好ましい。
第３の除去方法は、ヒュージダウンフォールにガス及び液体及び/または固体を同時に噴射する。まず、ＳｉＣエピタキシャルウェハを固定する。固定したＳｉＣエピタキシャルウェハのうち、識別工程で識別したヒュージダウンフォールに対してガス及び液体を同時に噴射する。噴射するガスとしては、例えば、高圧の空気等を用いる。噴射する液体としては、例えば、純水、アルコール、水溶液、界面活性剤またはその水溶液等を用いる。固体としては、ドライアイス粉末、ＳｉＣ粉末等の研削材、ガラス粉末等を用いることができる。またこれらを液体に分散させ、液体ごと噴射しても構わない。噴射する気体と液体との組み合わせや、気体と液体と固体との組み合わせは、特に限定されない。
ガス及び液体の同時噴射は、例えば、２流体式ノズル等を用いて行われる。
ガス及び液体の同時噴射は、例えば、２流体式ノズル等を用いて行われる。
第３の除去方法は、ヒュージダウンフォールをＳｉＣエピタキシャルウェハから剥離した後、速やかにＳｉＣエピタキシャルウェハ上から除去できるという点で好ましい。
第４の除去方法は、放電または電気分解を行うことでヒュージダウンフォールを除去する。
第４の除去方法は、ＳｉＣエピタキシャルウェハのヒュージダウンフォール付近に対向電極を配置し、対向電極に電圧を印加することで放電または電気分解を行う。
電気分解を行う場合は、ＳｉＣエピタキシャルウェハ及び対向電極を電解液に浸す。
電気分解を行う場合は、ＳｉＣエピタキシャルウェハ及び対向電極を電解液に浸す。
配置する対向電極は、例えば、白金やパラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、金、黒鉛等を用いることができる。対向電極は、ヒュージダウンフォールから、例えば、０μｍ～１００μｍ程度の距離に配置する。
ＳｉＣエピタキシャルウェハを浸す電解液は、例えば、エチレンジアミン四酢酸溶液（ＥＤＴＡ溶液）や溶融塩等を用いることができる。例えば、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムの溶融塩または水溶液や、塩酸、硫酸、リン酸、酢酸、ギ酸、過塩素酸等の酸や、アンモニア水溶液等のアルカリ溶液等を用いることができる。
放電または電気分解を行う条件は、上記の例に限定されず、ヒュージダウンフォールを除去することができる方法で適宜変更することができる。
放電または電気分解を行う条件は、上記の例に限定されず、ヒュージダウンフォールを除去することができる方法で適宜変更することができる。
第４の除去方法は、ヒュージダウンフォール周辺のＳｉＣエピタキシャルウェハへのダメージが少ないというという点で好ましい。
第５の除去方法は、ウェットエッチングによりヒュージダウンフォールを除去する。
例えば、まずヒュージダウンフォール以外の箇所にマスクを施す。マスクは、例えば、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２等が用いられる。次に、マスクを施したＳｉＣエピタキシャルウェハに対して、エッチング溶液を塗布し、ヒュージダウンフォールを除去する。次に、マスクを施されていない部分は、エッチング溶液が塗布され、ＳｉＣエピタキシャルウェハに存在するヒュージダウンフォールが除去される。エッチング溶液は、公知の溶液が用いられる。例えば、フッ酸、硝酸、酢酸の酸性混合液や、フッ酸と硝酸との混合液を加熱した熱フッ硝酸や、水酸化カリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）、エチレンジアミン・ピロカテール（ＥＤＰ）等のアルカリ性水溶液等を用いることができる。
第５の除去方法は、多数のヒュージダウンフォールを同時に除去できるという点で好ましい。
＜ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法＞
第２実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法は、ＳｉＣウェハにエピタキシャル膜を成膜する工程と、欠陥除去方法によりエピタキシャル膜が製膜されたＳｉＣウェハからヒュージダウンフォールを除去する工程と、を有する。
第２実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法は、ＳｉＣウェハにエピタキシャル膜を成膜する工程と、欠陥除去方法によりエピタキシャル膜が製膜されたＳｉＣウェハからヒュージダウンフォールを除去する工程と、を有する。
ＳｉＣウェハにエピタキシャル膜を成膜する工程は、公知の方法で行われる。ＳｉＣウェハの一面にエピタキシャル膜を成膜する。例えば、枚葉炉型の化学気相成長装置、自公転式化学気相成長装置が用いられる。
ヒュージダウンフォールは、自公転式化学気相成長装置を用いる場合だけでなく、枚葉炉型の化学気相成長装置を用いる場合も、発生する場合がある。
次いで、上記実施形態に係る欠陥除去方法を行う。すなわち、まず、識別工程によりヒュージダウンフォールを識別する。次に、除去工程によりヒュージダウンフォールを除去する。
本実施形態に係るＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法は、ＳｉＣウェハ上にエピタキシャル膜を成膜し、所定の欠陥を特定し、その欠陥を除去する。所定の欠陥はヒュージダウンフォールである。すなわち、本実施形態に係るＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法によれば、ヒュージダウンフォールを除去したＳｉＣエピタキシャルウェハを提供することができる。また、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造にかかる歩留まりを改善することができる。
以上、本発明の一態様にかかる欠陥識別方法、ＳｉＣエピタキシャルウェハの評価方法、および、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法について図面を参照して説明したが、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更を加えることができる。
（実施例１）
識別工程により、ＳｉＣエピタキシャルウェハに存在するヒュージダウンフォールを識別し、識別工程で識別したヒュージダウンフォールに対して、プローブを押し付けることでヒュージダウンフォールを除去した。本実施例では、プローブは石英からなるプローブを用いた。本実施例では、表面検査装置として、ＳＩＣＡを用いて、ＳｉＣエピタキシャルウェハの表面の高さを測定した。
識別工程により、ＳｉＣエピタキシャルウェハに存在するヒュージダウンフォールを識別し、識別工程で識別したヒュージダウンフォールに対して、プローブを押し付けることでヒュージダウンフォールを除去した。本実施例では、プローブは石英からなるプローブを用いた。本実施例では、表面検査装置として、ＳＩＣＡを用いて、ＳｉＣエピタキシャルウェハの表面の高さを測定した。
図４は、本実施例に係るＳｉＣエピタキシャルウェハの拡大図である。本実施例では、除去工程を行った箇所と行っていない箇所との比較をするため、ヒュージダウンフォールの一部に対して除去工程を行った。図４のうち、破線で囲まれた箇所は、除去工程を行った箇所である。
図５は、ＳＩＣＡにより計測した基準面の高さである。（ａ）は、除去工程を行った箇所の高さであり、（ｂ）は、除去工程を行っていない箇所の高さである。図５の横軸は、測定箇所の位置成分であり、図４のＸ軸に平行な成分である。縦軸は、高さを表す。縦軸成分の値が横ばいの箇所の高さすなわち、３０μｍ程度の高さは、ＳｉＣエピタキシャルウェハの高さとみなすことができる。除去前は突起であったものが除去後にくぼみとなっており、ヒュージダウンフォールが除去されたことが確認できる。
本実施例では、除去工程を行った箇所と除去工程を行っていない箇所とでは、高さが２４μｍ異なった。
本実施例では、除去工程を行った箇所と除去工程を行っていない箇所とでは、高さが２４μｍ異なった。
以上のように、本発明に係る欠陥除去方法は、デバイス作成の際、キラー欠陥となるヒュージダウンフォールを識別し、識別したヒュージダウンフォールを除去する欠陥除去方法を提供することができる。
１ ＳｉＣエピタキシャルウェハ
１１ 三角形の欠陥
１２ 基準面
１３ ヒュージダウンフォール
Ａ、Ｂ、Ｃ 頂点
１１ 三角形の欠陥
１２ 基準面
１３ ヒュージダウンフォール
Ａ、Ｂ、Ｃ 頂点
Claims (7)
- ＳｉＣエピタキシャルウェハのヒュージダウンフォールを識別する、識別工程と、前記識別工程で識別したヒュージダウンフォールを除去する、除去工程と、を有し、
前記識別工程は、ＳｉＣエピタキシャルウェハ表面の三角形の欠陥を特定する、第１工程と、前記三角形の欠陥のうち、ヒュージダウンフォールを有する欠陥を抽出する、第２工程と、を有し、
前記第２工程は、
微分干渉顕微鏡を用いて、前記三角形の欠陥の３辺のそれぞれの基準面に対する第１コントラスト比、第２コントラスト比、及び第３コントラスト比を求める、コントラスト比決定工程と、
前記第１コントラスト比、前記第２コントラスト比、及び前記第３コントラスト比と比較して、前記基準面に対するコントラスト比が大きい又は小さい特定部分をヒュージダウンフォールとして検出する、ヒュージダウンフォール検出工程と、を有し、
前記特定部分は、
コントラスト比が、前記第１コントラスト比、前記第２コントラスト比、及び前記第３コントラスト比のうちの１より大きな値を示すいずれのコントラスト比よりも５％以上大きい、又は、前記第１コントラスト比、前記第２コントラスト比、及び前記第３コントラスト比のうちの１より小さい値を示すいずれのコントラスト比よりも５％以上小さい場合に、ヒュージダウンフォールとして検出する、欠陥除去方法。 - 前記除去工程は、モース硬度が５以上のプローブを、ヒュージダウンフォールに押し付ける、請求項１に記載の欠陥除去方法。
- 前記除去工程は、レーザー又はビームをヒュージダウンフォールに照射する、請求項１に記載の欠陥除去方法。
- 前記除去工程は、ヒュージダウンフォールにガス及び液体及び／または固体を同時に噴射する、請求項１に記載の欠陥除去方法。
- 前記除去工程は、前記ヒュージダウンフォール付近に対向電極を設置し、放電または電気分解を行う、請求項１に記載の欠陥除去方法。
- 前記除去工程は、ヒュージダウンフォールをウェットエッチングする、請求項１に記載の欠陥除去方法。
- ＳｉＣウェハ上にエピタキシャル膜を成膜する工程と、
請求項１から６のいずれかに記載の欠陥除去方法を行う工程と、を有する、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法。
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