JPH08279470A - エピタキシャルウェーハの製造方法 - Google Patents
エピタキシャルウェーハの製造方法Info
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 エピタキシャルウェーハの裏面面取り部及び
エッジ部のポリシリコンの付着量を減らし、剥離、割
れ、欠け、クラック等の発生を抑止する。 【構成】 エピタキシャルウェーハの製造にあたり、縦
型のエピタキシャルウェーハ成長炉を用い、ＳｉＣ
ｌ４、ＳｉＨＣｌ３またはＳｉＨ２Ｃｌ２等のクロロシ
ラン系成長ガス雰囲気中で、エピタキシャル成長速度を
１．２μｍ／分以下に制御して、ポリシリコン層を形成
する。温度は１０００〜１２００℃程度である。得られ
たエピタキシャルウェーハの裏面面取り部及びエッジ部
に対するポリシリコンの付着は、エピタキシャル成長速
度１．５μｍに比較すると、著しく減少して良品歩留ま
りが向上する。この効果は、特にエピタキシャル層の厚
さが１８０μｍ以上の厚もののエピタキシャルウェーハ
の製造において顕著である。
エッジ部のポリシリコンの付着量を減らし、剥離、割
れ、欠け、クラック等の発生を抑止する。 【構成】 エピタキシャルウェーハの製造にあたり、縦
型のエピタキシャルウェーハ成長炉を用い、ＳｉＣ
ｌ４、ＳｉＨＣｌ３またはＳｉＨ２Ｃｌ２等のクロロシ
ラン系成長ガス雰囲気中で、エピタキシャル成長速度を
１．２μｍ／分以下に制御して、ポリシリコン層を形成
する。温度は１０００〜１２００℃程度である。得られ
たエピタキシャルウェーハの裏面面取り部及びエッジ部
に対するポリシリコンの付着は、エピタキシャル成長速
度１．５μｍに比較すると、著しく減少して良品歩留ま
りが向上する。この効果は、特にエピタキシャル層の厚
さが１８０μｍ以上の厚もののエピタキシャルウェーハ
の製造において顕著である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エピタキシャルウェー
ハの製造方法、特に大電力ＭＯＳ型電界解効果トランジ
スタ（Ｐ−ＭＯＳ）やインシュレーテッド ゲート バ
イポーラ トランジスター（ＩＧＢＴ）用の厚もののエ
ピタキシャルウェーハの製造方法に関するものである。
ハの製造方法、特に大電力ＭＯＳ型電界解効果トランジ
スタ（Ｐ−ＭＯＳ）やインシュレーテッド ゲート バ
イポーラ トランジスター（ＩＧＢＴ）用の厚もののエ
ピタキシャルウェーハの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】エピタキシャルウェーハは、縦型成長
炉、横型成長炉あるいは樽型成長炉等を用い、クロロシ
ラン系成長ガス雰囲気中でエピタキシャル層をウェーハ
基板の表面に成長させて製造する。例えば、縦型成長炉
では、図１に示すように、ウェーハの基板１をサセプタ
ー２に載置して、基板１の上面にエピタキシャル層３を
形成する。この基板１の周縁部には、面取り部及びエッ
ジ部が形成されているため、基板１の裏面の面取り部１
ａ及びエッジ部１ｂとサセプター２の間に隙間が生じ
る。従来、Ｐ−ＭＯＳやＩＧＢＴ用等に供する厚ものの
エピタキシャルウェーハの製造に当たっては、エピタキ
シャル成長速度を１．５μｍ／分以上で実施していた
が、この方法では、前記基板１の面取り部１ａ及びエッ
ジ１ｂとサセプター２の間に成長ガスが回り込みポリシ
リコンが付着していた。その結果、ウェーハの平坦度が
悪化し必要とする品質が得難い。ウェーハを使用する後
工程で、チャッキングエラーや搬送エラーが生じる。特
にエピタキシャル層３の厚さが１００μｍ以上の厚もの
では、ウェーハの裏面面取り部剥離、エッジ部剥離（裏
面チップ）、割れ、欠け、クラック等の不良が多発す
る。特に、裏面チップは、エピタキシャル層の厚さが厚
いと、必然的にエッジ部のポリシリコン層の厚さも厚く
なり、降温時に基板１のエピタキシャル層（シリコン単
結晶）、裏面エッジ部１ｂに付着したポリシリコン層、
及びサセプター２間の比熱の差による熱歪みで剥離が生
じるものと推察され、良品歩留まりは２０〜３０％と極
端に悪くなる。したがって、最近要望の強い厚さ１００
μｍ以上、特に１８０μｍ以上の厚もののエピタキシャ
ルウェーハの製造を工業的に安定して実施するのは、困
難な現状である。
炉、横型成長炉あるいは樽型成長炉等を用い、クロロシ
ラン系成長ガス雰囲気中でエピタキシャル層をウェーハ
基板の表面に成長させて製造する。例えば、縦型成長炉
では、図１に示すように、ウェーハの基板１をサセプタ
ー２に載置して、基板１の上面にエピタキシャル層３を
形成する。この基板１の周縁部には、面取り部及びエッ
ジ部が形成されているため、基板１の裏面の面取り部１
ａ及びエッジ部１ｂとサセプター２の間に隙間が生じ
る。従来、Ｐ−ＭＯＳやＩＧＢＴ用等に供する厚ものの
エピタキシャルウェーハの製造に当たっては、エピタキ
シャル成長速度を１．５μｍ／分以上で実施していた
が、この方法では、前記基板１の面取り部１ａ及びエッ
ジ１ｂとサセプター２の間に成長ガスが回り込みポリシ
リコンが付着していた。その結果、ウェーハの平坦度が
悪化し必要とする品質が得難い。ウェーハを使用する後
工程で、チャッキングエラーや搬送エラーが生じる。特
にエピタキシャル層３の厚さが１００μｍ以上の厚もの
では、ウェーハの裏面面取り部剥離、エッジ部剥離（裏
面チップ）、割れ、欠け、クラック等の不良が多発す
る。特に、裏面チップは、エピタキシャル層の厚さが厚
いと、必然的にエッジ部のポリシリコン層の厚さも厚く
なり、降温時に基板１のエピタキシャル層（シリコン単
結晶）、裏面エッジ部１ｂに付着したポリシリコン層、
及びサセプター２間の比熱の差による熱歪みで剥離が生
じるものと推察され、良品歩留まりは２０〜３０％と極
端に悪くなる。したがって、最近要望の強い厚さ１００
μｍ以上、特に１８０μｍ以上の厚もののエピタキシャ
ルウェーハの製造を工業的に安定して実施するのは、困
難な現状である。
【０００３】
【０００４】本発明者は、前記のごとき問題点につき鋭
意検討の結果、驚くべきことにエピタキシャル層の厚さ
が１００μｍ以上の厚ものであっても、エピタキシャル
成長速度を一定に制御すると、ウェーハ基板の周縁部裏
面の面取り部及びエッジ部に対するポリシリコンの付着
が著しく減じ、良品歩留まりが一挙にあがることを見い
だし、本発明にいたった。
意検討の結果、驚くべきことにエピタキシャル層の厚さ
が１００μｍ以上の厚ものであっても、エピタキシャル
成長速度を一定に制御すると、ウェーハ基板の周縁部裏
面の面取り部及びエッジ部に対するポリシリコンの付着
が著しく減じ、良品歩留まりが一挙にあがることを見い
だし、本発明にいたった。
【０００５】本発明は、かかる知見に基づいたもので、
ポリシリコンの付着に起因する不良の少ない、工業的に
安定したエピタキシャル層の厚いエピタキシャルウェー
ハの製造方法を提供することを目的としている。
ポリシリコンの付着に起因する不良の少ない、工業的に
安定したエピタキシャル層の厚いエピタキシャルウェー
ハの製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成した本発
明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、エピタキシ
ャルウェーハ成長炉により、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣ
ｌ３、及びＳｉＨ２Ｃｌ２からなる群から選ばれた少な
くともひとつのクロロシラン系成長ガス雰囲気中で、エ
ピタキシャル層の厚さが１００μｍ以上のエピタキシャ
ルウェーハを製造するに当たり、エピタキシャル成長速
度を１．２μｍ／分以下に制御することを特徴としてい
る。
明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、エピタキシ
ャルウェーハ成長炉により、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣ
ｌ３、及びＳｉＨ２Ｃｌ２からなる群から選ばれた少な
くともひとつのクロロシラン系成長ガス雰囲気中で、エ
ピタキシャル層の厚さが１００μｍ以上のエピタキシャ
ルウェーハを製造するに当たり、エピタキシャル成長速
度を１．２μｍ／分以下に制御することを特徴としてい
る。
【０００７】本発明に使用するエピタキシャルウェーハ
成長炉としては、縦型以外にも、横型、樽型、その他特
に限定されるものではないが、縦型エピタキシヤルウェ
ーハ成長炉が、精度の観点からもっとも実用的である。
成長ガスとしては、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣｌ３あるいは
ＳｉＨ２Ｃｌ２等のクロロシラン系のものを使用できる
が、ＳｉＨＣｌ３が好適である。成長温度は約１０００
〜１２００℃である。
成長炉としては、縦型以外にも、横型、樽型、その他特
に限定されるものではないが、縦型エピタキシヤルウェ
ーハ成長炉が、精度の観点からもっとも実用的である。
成長ガスとしては、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣｌ３あるいは
ＳｉＨ２Ｃｌ２等のクロロシラン系のものを使用できる
が、ＳｉＨＣｌ３が好適である。成長温度は約１０００
〜１２００℃である。
【０００８】本発明者の知見によれば、エピタキシャル
層の厚さが１００μｍ以上の厚ものであっても、エピタ
キシャル成長速度が１．２μｍ／分近傍を境にして、ウ
ェーハ裏面面取り部及びエッジ部に対するポリシリコン
付着量は著しく減じ、良品歩留まり率は向上する。後述
する実験例から明らかなように、例えば基板１の上面に
付着するエピタキシャル層の最終厚さを２３０μｍとし
て、エピタキシャル成長速度を１．５μｍ／分、１．２
μｍ／分、１．０μｍ／分、０．８μｍ／分と変化させ
た場合、裏面面取り部１ａにおけるポリシリコン付着層
の厚さは、図２に示すとおりである。同様に成長速度と
歩留まりの関係は、図３に示すとおりである。図１及び
図２から明らかなように、従来の成長速度１．５μｍ／
分に比べ、１．２μｍ／分から飛躍的な効果が認めら
れ、１．０μｍ／分以下ではその効果は一層顕著であ
る。このエピタキシャル成長速度の低速化効果は、エピ
タキシャル層の厚さが大きいほど効果的で、少なくとも
１００μｍ以上、望ましくは１８０μｍ以上のエピタキ
シャルウェーハの製造において有効である。エピタキシ
ャル成長速度の調整は、成長ガスの供給量の増減で行う
ことができる。
層の厚さが１００μｍ以上の厚ものであっても、エピタ
キシャル成長速度が１．２μｍ／分近傍を境にして、ウ
ェーハ裏面面取り部及びエッジ部に対するポリシリコン
付着量は著しく減じ、良品歩留まり率は向上する。後述
する実験例から明らかなように、例えば基板１の上面に
付着するエピタキシャル層の最終厚さを２３０μｍとし
て、エピタキシャル成長速度を１．５μｍ／分、１．２
μｍ／分、１．０μｍ／分、０．８μｍ／分と変化させ
た場合、裏面面取り部１ａにおけるポリシリコン付着層
の厚さは、図２に示すとおりである。同様に成長速度と
歩留まりの関係は、図３に示すとおりである。図１及び
図２から明らかなように、従来の成長速度１．５μｍ／
分に比べ、１．２μｍ／分から飛躍的な効果が認めら
れ、１．０μｍ／分以下ではその効果は一層顕著であ
る。このエピタキシャル成長速度の低速化効果は、エピ
タキシャル層の厚さが大きいほど効果的で、少なくとも
１００μｍ以上、望ましくは１８０μｍ以上のエピタキ
シャルウェーハの製造において有効である。エピタキシ
ャル成長速度の調整は、成長ガスの供給量の増減で行う
ことができる。
【０００９】
【作用】ウェーハの裏面面取り部及びエッジ部へのポリ
シリコンの付着量に対するエピタキシャル成長速度１．
２μｍ／分以下の臨界的意義は、必ずしも明確ではない
が、裏面面取り部及びエッジ部のポリシリコン層の厚さ
が５μｍ以下になると、基板１のエピタキシャル層（シ
リコン単結晶）と、成長したポリシリコン層及びサセプ
ターの比熱の差により、降温中に熱歪みが生じて起こる
剥離が減少し、歩留まりが改善されるものと思われる。
シリコンの付着量に対するエピタキシャル成長速度１．
２μｍ／分以下の臨界的意義は、必ずしも明確ではない
が、裏面面取り部及びエッジ部のポリシリコン層の厚さ
が５μｍ以下になると、基板１のエピタキシャル層（シ
リコン単結晶）と、成長したポリシリコン層及びサセプ
ターの比熱の差により、降温中に熱歪みが生じて起こる
剥離が減少し、歩留まりが改善されるものと思われる。
【００１０】
【実験例】ウェーハ基板には、直径１２５ｍｍ、比抵抗
０．０１〜０．０２Ωｍ、裏面酸化膜付きを用いた。成
長炉には、高周波加熱タイプの縦型エピタキシャルウェ
ーハ成長炉を用いた。エピタキシャル成長ガスにはＳｉ
ＨＣｌ３を用いた。エピタキシャル成長厚さは５０μ
ｍ、１０４μｍ、１４８μｍ、２３０μｍ、を目標と
し、成長ガスの供給量を適宜調節して成長速度を０．８
μｍ／分、１．０μｍ、１．２μｍ、１．５μｍに制御
した。成長炉の温度は１１６５±１０℃の範囲内であっ
た。こうして、各４２枚のエピタキシャルウェーハを得
た。
０．０１〜０．０２Ωｍ、裏面酸化膜付きを用いた。成
長炉には、高周波加熱タイプの縦型エピタキシャルウェ
ーハ成長炉を用いた。エピタキシャル成長ガスにはＳｉ
ＨＣｌ３を用いた。エピタキシャル成長厚さは５０μ
ｍ、１０４μｍ、１４８μｍ、２３０μｍ、を目標と
し、成長ガスの供給量を適宜調節して成長速度を０．８
μｍ／分、１．０μｍ、１．２μｍ、１．５μｍに制御
した。成長炉の温度は１１６５±１０℃の範囲内であっ
た。こうして、各４２枚のエピタキシャルウェーハを得
た。
【００１１】得られた各ウェーハ裏面のポリシリコン段
差を図２、良品歩留まりを図３に示す。また、代表的な
実施例に相当するエピタキシャル層の厚さ２３０μｍ
で、エピタキシャル成長速度０．８μｍの場合のウェー
ハ裏面エッジ部段差の状態は、図４の粗さ計測定図に示
すとおりで、４２枚中の不良品は２枚、良品歩留まりは
９５％であった。一方比較例に相当するエピタキシャル
層の厚さ２３０μｍで、エピタキシャル成長速度１．５
μｍの場合のウェーハ裏面エッジ部段差の状態は図５の
粗さ計測定図に示すとおりで、４２枚中の不良品は２９
枚で、良品歩留まりは３１％であった。この段差部デー
タは、東京精密社製の接触式粗さ計「サーフコム５７０
Ａ」（商品名）により測定した。測定単位は、縦１目盛
り＝１０μｍ、横１目盛り＝５００μｍであった。
差を図２、良品歩留まりを図３に示す。また、代表的な
実施例に相当するエピタキシャル層の厚さ２３０μｍ
で、エピタキシャル成長速度０．８μｍの場合のウェー
ハ裏面エッジ部段差の状態は、図４の粗さ計測定図に示
すとおりで、４２枚中の不良品は２枚、良品歩留まりは
９５％であった。一方比較例に相当するエピタキシャル
層の厚さ２３０μｍで、エピタキシャル成長速度１．５
μｍの場合のウェーハ裏面エッジ部段差の状態は図５の
粗さ計測定図に示すとおりで、４２枚中の不良品は２９
枚で、良品歩留まりは３１％であった。この段差部デー
タは、東京精密社製の接触式粗さ計「サーフコム５７０
Ａ」（商品名）により測定した。測定単位は、縦１目盛
り＝１０μｍ、横１目盛り＝５００μｍであった。
【００１２】
【発明の効果】本発明のエピタキシャルウェーハの製造
方法によれば、以下の利点がある。 （イ）ウェーハ基板の裏面面取り部及びエッジ部に対す
るポリシリコンの付着が抑制され、これに起因するウェ
ーハ裏面の剥離、割れ、欠け、クラック等が減少し、良
品歩留まりが顕著に改善される。 （ロ）併せて、平坦度の悪化もさけられる。 （ハ）その結果、エピタキシャル層の厚さ１００μｍ以
上、特に１８０μｍ以上のエピタキシャルウェーハを工
業的に安定して生産できる。
方法によれば、以下の利点がある。 （イ）ウェーハ基板の裏面面取り部及びエッジ部に対す
るポリシリコンの付着が抑制され、これに起因するウェ
ーハ裏面の剥離、割れ、欠け、クラック等が減少し、良
品歩留まりが顕著に改善される。 （ロ）併せて、平坦度の悪化もさけられる。 （ハ）その結果、エピタキシャル層の厚さ１００μｍ以
上、特に１８０μｍ以上のエピタキシャルウェーハを工
業的に安定して生産できる。
【図１】ウェーハ基板周縁の裏面面取り部及びエッジ部
に付着するポリシリコン層を模式的に示す断面図であ
る。
に付着するポリシリコン層を模式的に示す断面図であ
る。
【図２】実験例において、エピタキシャル層の厚さとエ
ピタキシャル成長速度を変え、得られたウェーハ裏面エ
ッジ部に発生するポリシリコンの段差を示すグラフであ
る。
ピタキシャル成長速度を変え、得られたウェーハ裏面エ
ッジ部に発生するポリシリコンの段差を示すグラフであ
る。
【図３】実験例において、エピタキシャル層の厚さとエ
ピタキシャル成長速度を変え、得られたウェーハの歩留
まりを示すグラフである。
ピタキシャル成長速度を変え、得られたウェーハの歩留
まりを示すグラフである。
【図４】実験例において、エピタキシャル層の厚さ２３
０μｍで、エピタキシャル成長速度０．８μｍの場合の
ウェーハ裏面エッジ部段差の状態を示す粗さ計測定図で
ある。
０μｍで、エピタキシャル成長速度０．８μｍの場合の
ウェーハ裏面エッジ部段差の状態を示す粗さ計測定図で
ある。
【図５】実験例において、エピタキシャル層の厚さ２３
０μｍで、エピタキシャル成長速度１．５μｍの場合の
ウェーハ裏面エッジ部段差の状態を示す粗さ計測定図で
ある。
０μｍで、エピタキシャル成長速度１．５μｍの場合の
ウェーハ裏面エッジ部段差の状態を示す粗さ計測定図で
ある。
１ ウェーハ基板 １ａ 裏面面取り部 １ｂ 裏面エッジ部 ２ サセプター ３ エピタキシャル層
Claims (6)
- 【請求項１】 エピタキシャルウェーハ成長炉により、
ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣｌ３、及びＳｉＨ２Ｃｌ２からな
る群から選ばれた少なくともひとつのクロロシラン系成
長ガス雰囲気中で、エピタキシャル層の厚さが１００μ
ｍ以上のエピタキシャルウェーハを製造するに当たり、
エピタキシャル成長速度を１．２μｍ／分以下に制御す
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。 - 【請求項２】 エピタキシャル成長速度が１．０μｍ／
分以下であることを特徴とする請求項１記載のエピタキ
シャルウェーハの製造方法。 - 【請求項３】 成長ガスがＳｉＨＣｌ３であることを特
徴とする請求項１記載のエピタキシャルウェーハの製造
方法。 - 【請求項４】 成長炉が縦型であることを特徴とする請
求項１記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。 - 【請求項５】 成長温度が１０００〜１２００℃である
ことを特徴とする請求項１記載のエピタキシャルウェー
ハの製造方法。 - 【請求項６】 縦型のエピタキシャルウェーハ成長炉に
より、成長ガスＳｉＨＣｌ３雰囲気中で、エピタキシャ
ル層の厚さが１８０μｍ以上のエピタキシャルウェーハ
を製造するに当たり、温度１０００〜１２００℃の範囲
内で、エピタキシャル成長速度を１．０μｍ／分以下に
制御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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11625095A JPH08279470A (ja) | 1995-04-04 | 1995-04-04 | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11625095A JPH08279470A (ja) | 1995-04-04 | 1995-04-04 | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08279470A true JPH08279470A (ja) | 1996-10-22 |
Family
ID=14682489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11625095A Pending JPH08279470A (ja) | 1995-04-04 | 1995-04-04 | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08279470A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016201528A (ja) * | 2015-04-07 | 2016-12-01 | 株式会社Sumco | サセプタ、気相成長装置、気相成長方法およびエピタキシャルシリコンウェーハ |
| US10490437B2 (en) | 2015-04-07 | 2019-11-26 | Sumco Corporation | Susceptor, vapor deposition apparatus, vapor deposition method and epitaxial silicon wafer |
-
1995
- 1995-04-04 JP JP11625095A patent/JPH08279470A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016201528A (ja) * | 2015-04-07 | 2016-12-01 | 株式会社Sumco | サセプタ、気相成長装置、気相成長方法およびエピタキシャルシリコンウェーハ |
| US10490437B2 (en) | 2015-04-07 | 2019-11-26 | Sumco Corporation | Susceptor, vapor deposition apparatus, vapor deposition method and epitaxial silicon wafer |
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