JPH06260415A

JPH06260415A - エピタキシャルウエハおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH06260415A
Application number: JP4472993A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Tanaka; 英行田中; Takashi Yokoyama; 崇横山; Kunyu Sumita; 勲勇住田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-03-05
Filing date: 1993-03-05
Publication date: 1994-09-16

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体デバイス用のエピタキシャルウエハお
よびその製造方法に関し、ウエハからエピタキシャル層
への不純物の固相中拡散、および気相を介したオートド
ーピングの課題を解決し、ウエハとエピタキシャル層の
界面における不純物プロファイルが急峻になるエピタキ
シャル成長装置を提供することを目的とする。【構成】清浄化によってウエハ表面に生じた非平面形
状を温度Ｔ１の第１のエピタキシャル成長工程で略平坦
面とし、その後の第２のエピタキシャル成長工程では、
エピタキシャル温度Ｔ２をＴ２＜Ｔ１に設定する。これ
により、ウエハとエピタキシャル層の界面における不純
物プロファイルが急峻になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エピタキシャルウエハ
製造方法およびエピタキシャルウエハに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、エピタキシャル成長の分野におい
ては、ウエハとエピタキシャル層の界面における不純物
プロファイルの急峻化に努力が払われている。

【０００３】以下、従来のエピタキシャル成長装置につ
いて説明する。図４は従来のエピタキシャル成長装置の
構成を示すものである。

【０００４】図４において、１はガス制御装置、２はプ
ロセス制御装置、３は温度コントローラ、４は高周波誘
導加熱装置、５は温度センサ、６はウエハ、７はサセプ
タ、８はＲＦコイル、９は排気口である。

【０００５】次に、以上のように構成されたエピタキシ
ャル成長装置について、図５のウエハ温度の時間変化の
グラフをも用いながら、以下その動作について説明す
る。

【０００６】まず、ガス制御装置１によって、ウエハ６
の存在する炉内１０を水素（Ｈ₂）ガスで満たす。

【０００７】次に、ウエハ温度をＴ０（約１２００℃）
まで引き上げる。この時の時刻をｔ１とする。

【０００８】ここで、加熱方式としては、誘導加熱方式
を用いている。具体的には、高周波誘導加熱装置４から
ＲＦコイル８に高周波電流を流し、サセプタ７とウエハ
６に誘導電流を発生させる。

【０００９】その誘導電流が流れる際に発生するジュー
ル熱により、ウエハ６は加熱される。

【００１０】なお、他の加熱方式には、赤外線等の熱線
をウエハに照射する方式等が考えられる。

【００１１】そして、炉１０内の温度は温度センサ５に
よって計測され、温度コントローラ３によって温度Ｔ０
を維持するように制御される。

【００１２】このように制御しながら加熱し続けると、
時刻ｔ２に達する頃には、ウエハ表面に存在した膜厚数
ｎｍの自然酸化膜（ＳｉＯ₂）は還元される。

【００１３】さらに、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間、炉１
０内のＨ₂ガス中に塩化水素（ＨＣｌ）ガスを混入する
ことにより、表面の欠陥部分や汚染が、Ｓｉと共に除去
され、時刻ｔ３には清浄表面が得られる。

【００１４】時刻ｔ３以後、ウエハ６の温度を、エピタ
キシャル成長させるに適当な温度Ｔ１（約１０００℃）
まで下げていく。と、同時に、ＨＣｌガスをパージす
る。

【００１５】結果、炉１０内は、再びＨ₂ガスのみ含ま
れる状態に戻される。ＨＣｌガスが充分パージされた時
刻をｔ４とする。

【００１６】このＨＣｌガスが充分パージされた時刻ｔ
４から、Ｈ₂ガスに、エピタキシャル膜の原料ガスであ
るＳｉＨ₄とドープする不純物とを加え、時刻ｔ４から
エピタキシャル成長が行われる。所望の厚さのエピタキ
シャル膜が、ウエハ６上に完全に形成された時刻をｔ５
とする。

【００１７】この所望の厚さのエピタキシャル膜がウエ
ハ６上に完全に形成された時刻ｔ５において、原料ガス
ＳｉＨ₄のパージを開始し、時刻ｔ６でパージは終了す
る。

【００１８】以後、ウエハ６の温度は、再び室温まで冷
却される。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では、成長温度Ｔ１が高いので、ウエハ６か
らエピタキシャル膜への不純物の固相中拡散、および気
相を介したオートドーピングが発生する。

【００２０】このため、図６に示されるように、いわば
不純物界面２０のボケ２１が発生し不純物の深さ方向プ
ロファイルが鈍ってしまう。

【００２１】つまり、ウエハ６自体とエピタキシャル膜
の界面における不純物プロファイルの急峻性が損なわれ
てしまう。

【００２２】また、清浄表面上にエピタキシャル成長さ
れた場合には、この傾向が一層顕著な性質として現出し
てしまう。

【００２３】そのため、このエピタキシャル膜を有する
ウエハ６を用いた場合、回路遅延時間の増加等、デバイ
ス特性が低下するという課題を有していた。

【００２４】本発明は上記従来技術の課題を解決するも
ので、ウエハ自体とエピタキシャル膜の界面における不
純物プロファイルを急峻にしたエピタキシャルウエハお
よびその製造方法を提供することを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、ウエハを清浄化する工程と、前記清浄化
工程で清浄化されたウエハ上にエピタキシャル成長をす
る工程とを有するエピタキシャルウエハ製造方法であっ
て、前記エピタキシャル成長をする工程はシーケンシャ
ルな少なくとも第１の工程および第２の工程とを有し、
前記第１の工程におけるウエハ温度Ｔ１と前記第２の工
程におけるウエハ温度Ｔ２とをＴ１＞Ｔ２の関係になる
ように設定し、前記第１の工程においては、前記第１の
不純物を第１の密度でエピタキシャル成長させ、前記第
２の工程においては、第２の不純物を第２の密度でエピ
タキシャル成長させるエピタキシャルウエハ製造方法で
ある。

【００２６】また、本発明は、ウエハを清浄化する工程
と、前記清浄化工程で清浄化されたウエハ上にエピタキ
シャル成長をする工程とを有するエピタキシャルウエハ
製造方法であって、前記エピタキシャル成長をする工程
はシーケンシャルな少なくとも第１の工程および第２の
工程とを有し、前記第１の工程においては、前記ウエハ
を清浄化する工程で形成されたウエハの表面形状を実質
的に平坦化するように、第１の不純物を第１の密度にな
るようにエピタキシャル成長させ、前記第２の工程に
は、第２の不純物を第２の密度でエピタキシャル成長さ
せるエピタキシャルウエハ製造方法である。

【００２７】また、このとき、ウエハの清浄化のための
時間に対応して、第１のエピタキシャル工程のエピタキ
シャル成長時間はを設定される。

【００２８】また、第１のエピタキシャル工程では、ウ
エハと同一な不純物をウエハにドープされた不純物濃度
と実質的に同一な濃度でドープをする。

【００２９】また、第１のエピタキシャル工程の不純物
と第２のエピタキシャル工程の不純物は同種であり、か
つドープ濃度は実質的に等しい。

【００３０】一方、本発明のエピタキシャルウエハは、
表面が所定の安定面に対して所定角度、即ち１゜から１
０゜傾斜しているエピタキシャルウエハであって、エピ
タキシャル成長によって形成したウエハ内の不純物密度
または不純物原子種が異なることにより発生するエピタ
キシャルウエハ中の界面が、前記エピタキシャルウエハ
の表面に対して実質的に平行である。

【００３１】また、前記界面が、実質的にエピタキシャ
ルウエハの表面となる構成も実現される。

【００３２】

【作用】本発明は上記構成によって、まず、安定面から
数度傾いたＳｉウエハ上にエピタキシャル膜を形成させ
る際、１２００℃の表面清浄化処理によって、安定面の
テラスから所定角度傾いたファセット面が発生する。

【００３３】ここで、最初の安定面を（１１１）面とす
れば、清浄化によって現出するファセット面は（３３
１）面である。

【００３４】ここで、テラスやファセット等の用語の説
明をする。一般に、固体が結晶からできているとき、そ
の表面は、結晶格子を反映した安定な結晶面で覆われ、
多面体となる。

【００３５】そのため、鏡面になるまで研磨された平ら
な表面といえども、その表面が安定面から傾いていた場
合、多面体化する場合が一般的である。

【００３６】テラスとは、この多面体化する前のウエハ
表面に、最も近い安定面であり、例えば（１１１）面で
ある。

【００３７】また、テラス以外の安定面がファセットで
あり、例えば（３３１）面である。安定面上にも、所
々、原子層程度の段差が存在し、これをステップと呼
ぶ。

【００３８】テラス幅とは、この隣接するステップの間
隔に相当する。以下、これらの用語を用い、作用、実施
例について説明する。

【００３９】ウエハにドープされた不純物と同種で同濃
度の不純物を用いる温度Ｔ１下における第１のエピタキ
シャル成長を行なうことにより、（３３１）ファセット
は消失し、ウエハは、（１１１）面上の単原子層ステッ
プで覆われる。

【００４０】この時、（１１１）面テラス幅は、（３３
１）ファセットが存在したときより減少している。

【００４１】従って、その後積層する平坦な表面のエピ
タキシャル膜を得るのに必要な成長温度は、Ｔ１より低
くてよい。

【００４２】そのため、Ｔ２（＜Ｔ１）なる温度で、所
望の不純物を用いたエピタキシャル成長をすることがで
きる。

【００４３】このようにエピタキシャル成長温度が低く
なったがために、不純物の固相中拡散、オートドーピン
グが減少し、かつ（３３１）ファセットを消失させてか
ら所望の不純物を加えているので、ウエハとエピタキシ
ャル層の界面における不純物プロファイルが急峻にな
る。

【００４４】また、ウエハとエピタキシャル層の界面
が、積層後のウエハ表面と平行となるため、界面のボケ
が減少され、一層ウエハとエピタキシャル層の界面にお
ける不純物プロファイルが急峻になる。

【００４５】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら詳細に説明する。

【００４６】（実施例１）本発明の第１の実施例につい
て図１から図４を参照しながら詳細に説明する。

【００４７】図１は、本発明の第１の実施例におけるエ
ピタキシャル成長装置でのウエハ温度の時間変化を示す
グラフである。

【００４８】図１において、従来例を示す図５と異なる
点は、エピタキシャル成長中における時刻ｔ４’におい
て、ウエハ温度をＴ１からＴ２に下げる点であり、他は
図５と同様である。

【００４９】図２は、Ｓｉからなるウエハ６の断面図で
あり、１１は自然酸化膜であるＳｉＯ₂膜、１２は（１
１１）面、１３はファセットである（３３１）面、１４
は単原子層ステップ、１５はテラス、１６はエピタキシ
ャル層である。

【００５０】図２（ａ）は時刻ｔ１以前の酸化膜がまだ
付着している状態、図２（ｂ）は時刻ｔ２において酸化
膜が取り除かれた状態、図２（ｃ）は時刻ｔ３での（３
３１）ファセット面積の増大した状態、図２（ｄ）は時
刻ｔ４から時刻ｔ４’での（３３１）ファセット１３が
消失していく状態、図２（ｅ）は時刻ｔ５でのエピタキ
シャル膜が充分に成長した状態を、各々示す。

【００５１】図３は、本発明のエピタキシャルウエハ製
造方法を用いたエピタキシャルウエハにおける、ウエハ
の断面とそれに対応した不純物濃度の深さ方向のプロフ
ァイルを示す図で、２０は不純物界面、２１は不純物界
面２０のボケ、２２は等間隔に単原子層ステップが並ん
だ状態の面、２３はエピタキシャル成長終了後の表面で
ある。

【００５２】以上のように構成されたエピタキシャル成
長装置について、図１から図４を用いて、その動作を詳
細に説明する。

【００５３】まず、図２（ａ）に示されるように、エピ
タキシャル成長に用いる基板は、（１１１）面から所定
角度傾いたＳｉウエハ６であり、その表面は充分に鏡面
研磨されている。

【００５４】この角度は、好適には１゜から１０゜の間
に設定される。この程度傾けると、後述するようにエピ
タキシャル成長した表面が平滑になる。

【００５５】次に、従来の表面清浄化と同様に、ガス制
御装置１によって、炉１０内を水素ガスＨ₂で満たし、
ウエハ６の温度をＴ０（約１２００℃）まで上昇させ
る。

【００５６】この温度Ｔ０に到達した時刻をｔ１とす
る。次に、温度Ｔ０を維持しながら、ウエハ６の表面の
自然酸化膜（ＳｉＯ₂）を、充分に還元する。

【００５７】この充分に還元された時刻をｔ２とする。
さらに、時刻ｔ２から所定時間の間、温度をＴ０に維持
し続け、Ｈ₂ガス中に塩化水素（ＨＣｌ）ガスを混入す
ることにより、表面の欠陥部分や汚染を、Ｓｉと共に除
去する。

【００５８】この表面の欠陥部分や汚染が、Ｓｉと共に
充分に除去された時刻をｔ３とし、この時には充分な清
浄表面が得られる。

【００５９】この清浄表面においては、鏡面研磨が充分
されていたにもかかわらず、図２（ｂ）に示されるよう
に、（１１１）面１２上でＳｉの単原子層ステップが束
ねらた状態になっており、具体的には、（１１１）面１
２から２２゜傾斜した（３３１）ファセット１３を形成
するまでにＳｉ単原子層の各ステップが束ねられている
状態である。

【００６０】このように一部ファセット化した表面が、
温度Ｔ０でのウエハ６の熱平衡状態である。

【００６１】また、任意の（３３１）ファセット１３の
面積について観察すれば、温度Ｔ０である時間Δｔ（＝
ｔ３−ｔ１）に対応して、その面積は、図２（ｃ）に示
されるように増大する。

【００６２】時刻ｔ３以後は、ウエハの温度を、従来の
エピタキシャル成長させる温度Ｔ１（約１０００℃）に
まで下げていく。

【００６３】かつ同時に、ＨＣｌガスをパージし、その
結果、炉１０内は、Ｈ₂ガスのみの状態となる。

【００６４】ＨＣｌガスが充分パージされた時刻をｔ４
とする。この時刻ｔ４から、Ｈ₂ガスに、エピタキシャ
ル膜の原料ガスであるＳｉＨ₄とウエハ６にドープした
ものと同じ種、濃度の不純物とを加え、エピタキシャル
成長が行われる。

【００６５】本実施例では、エピタキシャル成長法とし
て、化学気相堆積（ＣＶＤ）法を用いた。

【００６６】このエピタキシャル成長は、図２（ｄ）に
示されるように、（１１１）面上にエピタキシャルによ
る単原子層ステップ１４（段差０．３１ｎｍ）が成長
し、束ねられていたもともと存在したＳｉの各ステップ
が解けていくかのように成長する。

【００６７】本実施例においては、時刻ｔ４’には、図
２（ｅ）に示されるように、（３３１）ファセット１３
はほぼ完全に消失し、エピタキシャル成長した表面は、
単原子層ステップ１４が、ほぼ等間隔に並んだ実質的に
平坦な状態となる。

【００６８】ここで、平坦になるまでの時間Δｔ’（＝
ｔ４’−ｔ４）は、１つの（３３１）ファセット１３が
埋まるまでの時間であるから、ｔ４’の関数であるとい
える。

【００６９】従って、Δｔによってｔ４’は決定され
る。この平坦表面は、熱平衡状態ではなく、成長状態に
ある表面である。

【００７０】この時の（１１１）テラス１５の幅、すな
わち実質的には各ステップ１１間の間隔であるが、は、
時刻ｔ４のエピタキシャル成長する前のステップが束ね
られた表面状態に比べ、充分に狭くなっている。

【００７１】一般に、高品質なエピタキシャル成長を行
なう最低限の基板温度は、さまざまなパラメータによっ
て規定されるが、その一つにテラス１５の幅がある。

【００７２】テラス１５の幅が狭いほど、エピタキシャ
ル成長しうる基板温度は低く設定することができるか
ら、そのため、本実施例においては、時刻ｔ４’におけ
る表面において、従来のエピタキシャル温度Ｔ１より低
い温度Ｔ２でもエピタキシャル成長することができる。

【００７３】この時刻ｔ４’においては、それまでと同
じ原料ガスとドーパントを用いてエピタキシャル成長を
所望の厚さまで続行することもできるし、希望する場合
には、ウエハ６そのものへのドーパントと同様なドーパ
ントから、エピタキシャル層１６に対する所望のドーパ
ントへの切り替えをもおこなうことができる。

【００７４】本実施例においては、時刻ｔ４’からは、
Ｈ₂ガスに加え、エピタキシャル膜の原料ガスであるＳ
ｉＨ₄と、これから成長されるエピタキシャル層自体に
ドープする所望の不純物とを用いてエピタキシャル成長
が行われる。

【００７５】このとき、温度Ｔ２は、従来のエピタキシ
ャル成長を実施する温度Ｔ１より低いので、時刻ｔ４’
以降、積み上げるエピタキシャル層１６への不純物の固
相中拡散、および気相を介したオートドーピングがきわ
めて減少し、ウエハ６とエピタキシャル層１６の界面に
おける不純物プロファイルが、急峻になる。

【００７６】同時に、図３に示すように、等間隔に単原
子層ステップが並んだ状態の表面２２に対して、所望の
不純物を含んだエピタキシャル層１６を形成することに
もなるために、不純物界面２０がウエハ表面２３方向に
対して、実質的に、一様に平行となる。

【００７７】このため、図６に示される従来の（３３
１）ファセット等の存在によって生じた界面のボケ２１
が実質的に排除され、不純物の深さ方向プロファイル
が、急峻になる。

【００７８】そして、所望の厚さのエピタキシャル層１
６が、ウエハ６上に完全に形成された時刻をｔ５とす
る。

【００７９】この所望の厚さのエピタキシャル膜が、ウ
エハ６上に完全に形成された時刻ｔ５から、原料ガスＳ
ｉＨ₄のパージを開始し、時刻ｔ６においてこのパージ
は終了する。

【００８０】以後、ウエハ６の温度は、再び室温まで冷
却される。なお、時刻ｔ４’から行なわれるエピタキシ
ャル成長において用いる原料および不純物は、それ以前
と同じ原料および不純物でもよいし、全く別種のものと
してもよい。

【００８１】（実施例２）本発明の第２の実施例は、第
１の実施例と同様に、ウエハはＳｉではあるが、その表
面の面方位が（１００）から所定角度傾いている場合で
あり、その点のみが、基本的に第１の実施例と異なって
いる。

【００８２】以下、本発明の第２の実施例について、図
１から図４を参照しながら詳細に説明する。ただし、こ
れらの図において、第１の実施例の（１１１）面が、本
実施例では（１００）面に対応し、第１実施例の（３３
１）ファセットが、本実施例では（３１１）ファセット
に対応している。

【００８３】まず、第１の実施例と同様に、エピタキシ
ャル成長に用いる基板は、（１００）面から所定角度、
好ましくは１゜から１０゜傾いたＳｉウエハ６であり、
その表面は充分に鏡面研磨されている。

【００８４】次に、ガス制御装置１によって、炉１０内
を水素ガスＨ₂で満たし、ウエハ６の温度をＴ０（約１
２００℃）まで上昇させｔ₁、温度Ｔ０を維持しなが
ら、ウエハ６の表面の自然酸化膜（ＳｉＯ₂）を、充分
に還元する。

【００８５】さらに、時刻ｔ₂から所定時間の間、温度
をＴ０に維持し続け、Ｈ₂ガス中に塩化水素（ＨＣｌ）
ガスを混入することにより、表面の欠陥部分や汚染を、
Ｓｉと共に除去し、充分な清浄表面を得る（ｔ₃）。

【００８６】この清浄表面においては、鏡面研磨が充分
されていたにもかかわらず、（１００）面１２上でＳｉ
の単原子層ステップが束ねらた状態になっており、具体
的には、（１００）面１２から２２、５゜傾斜した（３
１１）ファセット１３を形成するまでにＳｉ単原子層の
各ステップが束ねられている状態である。

【００８７】そして、これ以後は、ウエハの温度を、従
来のエピタキシャル成長させる温度Ｔ１（約１０００
℃）にまで下げていき、同時に、ＨＣｌガスをパージ
し、その結果、炉１０内は、Ｈ₂ガスのみの状態となる
（ｔ₄）。

【００８８】この時刻から、Ｈ₂ガスに、エピタキシャ
ル膜の原料ガスであるＳｉＨ₄とウエハ６にドープした
ものと同じ種、濃度の不純物とを加え、エピタキシャル
成長が行われる。

【００８９】本実施例においても、エピタキシャル成長
させる手法はＣＶＤ法である。このエピタキシャル成長
は、（１００）面上にエピタキシャルによる単原子層ス
テップ１４が成長し、束ねられていたもともと存在した
Ｓｉの各ステップが解けていくかのように成長する。

【００９０】そして、本実施例においても、時刻ｔ４’
には、（３１１）ファセット１３はほぼ完全に消失し、
エピタキシャル成長した表面は、単原子層ステップ１４
が、ほぼ等間隔に並んだ実質的に平坦な状態となる。

【００９１】つまり、この時の（１００）テラス１５の
幅は、時刻ｔ４のエピタキシャル成長する前のステップ
が束ねられた表面状態に比べ、充分に狭くなっている。

【００９２】テラス１５の幅が狭いほど、エピタキシャ
ル成長しうる基板温度は低く設定することができるか
ら、そのため、本実施例においても、時刻ｔ４’におけ
る表面において、従来のエピタキシャル温度Ｔ１より低
い温度Ｔ２でもエピタキシャル成長することができる。

【００９３】従って、積み上げるエピタキシャル層１６
への不純物の固相中拡散、および気相を介したオートド
ーピングがきわめて減少し、ウエハ６とエピタキシャル
層１６の界面における不純物プロファイルが、急峻にな
る。

【００９４】そして、時刻ｔ４’からは、Ｈ₂ガスに加
え、エピタキシャル膜の原料ガスであるＳｉＨ₄と、こ
れから成長されるエピタキシャル層自体にドープする所
望の不純物とを用いてエピタキシャル成長が行われる。

【００９５】同時に、図３に示すように、等間隔に単原
子層ステップが並んだ状態の表面２２に対して、所望の
不純物を含んだエピタキシャル層１６を形成することに
もなるために、不純物界面２０がウエハ表面２３方向に
対して、実質的に、一様に平行となる。

【００９６】このため、従来の（３１１）ファセット等
の存在によって生じた界面のボケ２１が実質的に排除さ
れ、不純物の深さ方向プロファイルが、急峻になる。

【００９７】そして、その後所望の厚さのエピタキシャ
ル層１６をウエハ６上に形成し、原料ガスＳｉＨ₄のパ
ージを行ない、ウエハ６を再び室温まで冷却する。

【００９８】なお、本実施例においても、時刻ｔ４’か
ら行なわれるエピタキシャル成長において用いる原料お
よび不純物は、それ以前と同じ原料および不純物でもよ
いし、全く別種のものとしてもよい。

【００９９】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例
について、詳細に説明する。

【０１００】第３の実施例では、上記第１および第２の
実施例とは異なり、ウエハの材料がＳｉではなく、Ｇａ
Ａｓである。

【０１０１】さらに、上記第１および第２の実施例で
は、エピタキシャルさせる手法にＣＶＤ法を用いていた
が、本実施例では、分子線エピタキシャル（ＭＢＥ）法
を用いる。

【０１０２】まず、その表面は、第１や第２の実施例の
ように、ある安定な結晶面、例えば（１１１）または
（１００）面等から所定角度、好ましくは１゜から１０
゜傾いている。

【０１０３】次に、このウエハを加熱することにより、
高温に維持し、表面を清浄化する。一般に、安定面から
数度傾ければ、その安定面近傍の別の安定面、例えば
（１１１）または（１００）の場合には、（３３１）ま
たは（３１１）面が、ファセットとして現出する。

【０１０４】特に、ウエハを高温にして処理を行なう場
合には、このようなファセット化が発生する。

【０１０５】従って、本実施例におけるエピタキシャル
成長手法方法あるＭＢＥ法でも、表面を清浄化するため
に、ウエハを高温にするため、この様なファセットが現
われることになる。

【０１０６】そこで、（１１１）面を用いる場合には、
第１の実施例と同等な処理を施し、（１００）面を用い
る場合には、第２の実施例と同等な処理を施すことによ
り、これらの実施例と同様な効果が得られる。

【０１０７】具体的には、ファセットが発生した清浄化
されたウエハを用いて、エピタキシャル膜の原料ガスと
ウエハ６にドープしたものと同種、同濃度の不純物とを
加え、ＭＢＥ法によりエピタキシャル成長行なう。

【０１０８】そして、所定時間後、（３３１）ファセッ
トまたは（３１１）ファセットは、ほぼ完全に消失し、
エピタキシャル成長した表面は、単原子層ステップが、
ほぼ等間隔に並んだ実質的に平坦な状態となる。

【０１０９】本実施例においても、この状態のウエハ表
面のテラスの幅が狭いため、エピタキシャル成長しうる
基板温度は低く設定することができるから、従来のエピ
タキシャル温度より低い温度でもエピタキシャル成長す
ることができる。

【０１１０】従って、これから積み上げるエピタキシャ
ル層への不純物の固相中拡散、および気相を介したオー
トドーピングがきわめて減少し、ウエハとエピタキシャ
ル層の界面における不純物プロファイルが、急峻にな
る。

【０１１１】そして、これ以降は、エピタキシャル膜の
原料ガスと、所望種類と濃度を有する不純物を用いてＭ
ＢＥ法によるエピタキシャル成長が行われる。

【０１１２】またこのとき、等間隔に単原子層ステップ
が並んだ状態の表面に対して、所望の不純物を含んだエ
ピタキシャル層を形成することにもなるために、不純物
界面がウエハ表面方向に対して、実質的に、一様に平行
となる。

【０１１３】このため、従来の（３１１）ファセット等
の存在によって生じた界面のボケが実質的に排除され、
不純物の深さ方向プロファイルが、急峻になる。

【０１１４】そして、その後所望の厚さのエピタキシャ
ル層をウエハ上に形成し、原料ガスのパージを行ない、
ウエハを再び室温まで冷却する。

【０１１５】なお、本実施例においても、後半行なわれ
るエピタキシャル成長において用いる原料および不純物
は、それ以前と同じ原料および不純物でもよいし、全く
別種のものとしてもよい。

【０１１６】

【発明の効果】以上のように、本発明は、第１の不純物
をドープする第１のエピタキシャル成長と、第２の不純
物をドープする第２のエピタキシャル成長とを組み合わ
せることにより、清浄化で生じたウエハ表面の非平面形
状を実質的に平面化した上で、その実質的な平面上にエ
ピタキシャル成長を行なうことができる。

【０１１７】従って、ウエハとエピタキシャル層の界面
における不純物プロファイルを急峻にすることができ、
このようなエピタキシャルウエハを具体的なデバイスに
応用すると、遅延時間が短い、等の素子特性に優れた電
子素子を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるエピタキシャル成長の
ウエハ温度の時間変化を示す図

【図２】（ａ）時刻ｔ１以前の酸化膜がまだ着いている
本発明の実施例におけるウエハの断面図（ｂ）時刻ｔ２での酸化膜が取り除かれた本発明の実施
例におけるウエハの断面図（ｃ）時刻ｔ３での（３３１）ファセット面積の増大し
た本発明の実施例におけるウエハの断面図（ｄ）時刻ｔ４からｔ４’での（３３１）ファセットが
消失していく本発明の実施例におけるウエハの断面図（ｅ）時刻ｔ５でのエピ膜が充分成長した本発明の実施
例におけるウエハの断面図

【図３】本発明の実施例であるエピタキシャル装置を用
いたエピタキシャルウエハの断面と、その不純物濃度の
深さ方向プロファイルを示す図

【図４】従来のエピタキシャル成長装置の構成図

【図５】従来のエピタキシャル成長のウエハ温度の時間
変化を示す図

【図６】従来のエピタキシャル成長装置を用いたエピタ
キシャルウエハの断面と、その不純物濃度の深さ方向プ
ロファイルを示す図

【符号の説明】

１ガス制御装置２プロセス制御装置３温度コントローラ４高周波誘導加熱装置５温度センサ６ウエハ７サセプタ８ＲＦコイル９排気口１１酸化膜１２（１１１）面１３（３３１）面１４単原子層ステップ１４１５テラス１６エピタキシャル成長層２０不純物界面２２（３３１）面が消失した表面２３ウエハ表面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウエハを清浄化する工程と、前記清浄化
工程で清浄化されたウエハ上にエピタキシャル成長をす
る工程とを有するエピタキシャルウエハ製造方法であっ
て、前記エピタキシャル成長をする工程はシーケンシャ
ルな少なくとも第１の工程および第２の工程とを有し、
前記第１の工程におけるウエハ温度Ｔ１と前記第２の工
程におけるウエハ温度Ｔ２とをＴ１＞Ｔ２の関係になる
ように設定し、前記第１の工程においては、前記第１の
不純物を第１の密度でエピタキシャル成長させ、前記第
２の工程においては、第２の不純物を第２の密度でエピ
タキシャル成長させるエピタキシャルウエハ製造方法。
【請求項２】ウエハを清浄化する工程と、前記清浄化
工程で清浄化されたウエハ上にエピタキシャル成長をす
る工程とを有するエピタキシャルウエハ製造方法であっ
て、前記エピタキシャル成長をする工程はシーケンシャ
ルな少なくとも第１の工程および第２の工程とを有し、
前記第１の工程においては、前記ウエハを清浄化する工
程で形成されたウエハの表面形状を実質的に平坦化する
ように、第１の不純物を第１の密度になるようにエピタ
キシャル成長させ、前記第２の工程には、第２の不純物
を第２の密度でエピタキシャル成長させるエピタキシャ
ルウエハ製造方法。
【請求項３】ウエハの清浄化のための時間に対応し
て、第１のエピタキシャル工程のエピタキシャル成長時
間を設定する請求項１または２記載のエピタキシャルウ
エハ製造方法。
【請求項４】第１のエピタキシャル工程では、ウエハ
と同一な不純物を、ウエハにドープされた不純物濃度と
実質的に同一な濃度でドープする請求項１から３記載の
エピタキシャルウエハ製造方法。
【請求項５】第１のエピタキシャル工程の不純物と第
２のエピタキシャル工程の不純物は同種であり、かつド
ープ濃度が実質的に等しい請求項１から４記載のエピタ
キシャルウエハ製造方法。
【請求項６】表面が所定の安定面に対して所定角度傾
斜しているエピタキシャルウエハであって、エピタキシ
ャル成長によって形成したウエハ内の不純物密度または
不純物原子種が異なることにより発生するエピタキシャ
ルウエハ中の界面が、前記エピタキシャルウエハの表面
に対して実質的に平行であるエピタキシャルウエハ。
【請求項７】表面が所定の安定面に対して１゜から１
０゜傾斜している請求項６記載のエピタキシャルウエ
ハ。
【請求項８】界面が、実質的にエピタキシャルウエハ
の表面である請求項４または７記載のエピタキシャルウ
エハ。