JPH1187202A - 炭化ケイ素モニタウエハ - Google Patents

炭化ケイ素モニタウエハ

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JPH1187202A
JPH1187202A JP26096297A JP26096297A JPH1187202A JP H1187202 A JPH1187202 A JP H1187202A JP 26096297 A JP26096297 A JP 26096297A JP 26096297 A JP26096297 A JP 26096297A JP H1187202 A JPH1187202 A JP H1187202A
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JP
Japan
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silicon
wafer
silicon carbide
film
layer
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Application number
JP26096297A
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English (en)
Inventor
Sumihisa Sano
純央 佐野
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ADO MATSUPU KK
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Original Assignee
ADO MATSUPU KK
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリコンウエハの成膜厚さなどのチェックが
容易に行える。 【解決手段】 炭化ケイ素ウエハ10は、[111]方
向に配向して成長させてあり、[111]方向に炭素原
子Cが配列された層とケイ素原子Siが配列された層と
が交互に配置された構造をなしている。従って、炭化ケ
イ素ウエハ10は、(111)面と平行な方向に切断ま
たは研磨されると、一方の面がSi面となり、他方の面
がC面となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭化ケイ素からな
るウエハに係り、特に半導体ウエハとともにウエハボー
トに配置され、半導体ウエハに成膜された膜厚のチェッ
クや半導体ウエハに付着したパーティクル数のチェック
などに使用する炭化ケイ素モニタウエハに関する。
【0002】
【従来の技術】シリコン単結晶を基板とする半導体デバ
イスは、シリコン基板(シリコンウエハ)の表面に酸化
膜を形成する酸化工程や不純物を拡散する拡散工程、さ
らには減圧下で窒化ケイ素膜、多結晶シリコン膜(ポリ
シリコン膜)などを形成する減圧CVD(LPCVD)
工程等を経て、シリコンウエハ上に微細な回路が形成さ
れる。これらの工程には、拡散装置、LPCVD装置な
どと呼ばれる半導体製造装置が使用される。そして、こ
れらの装置は、いずれも複数のシリコンウエハを炉内に
挿入し、シリコンウエハ本体を高温に加熱する炉体部分
と、反応性ガスを炉内に供給するガス導入部、排気部な
どからなっており、多数枚のシリコンウエハを同時処理
(バッチ処理)できるようになっている。図3は、縦型
LPCVD装置の一例を示したものである。
【0003】図3において、CVD装置10は、炉本体
12の内周面に図示しないヒータが配設してあって内部
を高温に加熱、維持できるようになっているとともに、
図示しない真空ポンプに接続してあり、内部を10To
rr以下に減圧できるようにしてある。また、炉本体1
2の内部には、高純度石英や炭化ケイ素(SiC)によ
って形成したプロセスチューブ14が設けてある。
【0004】プロセスチューブ14によって覆われるベ
ース16の中央部には、ボート受け18が設けてあっ
て、このボート受け18上にSiCや石英などから形成
した縦型ラック状のウエハボート20が配置してある。
そして、ウエハボート20の上下方向には、大規模集積
回路(LSI)などの半導デバイスを形成するための多
数のシリコンウエハ22が適宜の間隔をあけて保持させ
てある。また、ウエハボート20の側部には、反応ガス
を炉内に導入するためのガス導入管24が配設してある
とともに、炉内温度を測定する熱電対を内蔵した熱電対
保護管26が設けてある。
【0005】このように構成したCVD装置10は、ウ
エハボート20を介して多数のシリコンウエハ22が炉
内に配置される。そして、炉内を100Torr以下に
減圧するとともに、例えば800〜1200℃の高温に
加熱し、ガス導入管24を介してH2 などのキャリアガ
スとともにSiCl4 などの反応性ガス(原料ガス)を
炉内に導入し、シリコンウエハ22の表面に多結晶シリ
コン膜(ポリシリコン膜)やシリコン酸化膜(SiO
2 )の形成などが行われる。
【0006】ところで、このようなCVD装置10にお
いては、炉内全体を均一な状態にすることは困難であ
る。そこで、従来からウエハボート20の上下部には、
炉内のガスの流れや温度の均一性を保持すること等を目
的として、シリコンウエハ22と同一形状のダミーウエ
ハ20と称するウエハを数枚ずつ配置している。また、
シリコンウエハ22に付着するパーティクルの状態や、
シリコンウエハ22に所定の膜厚が形成されているか等
を調べるために、ウエハボート20の上下方向の適宜の
位置に複数枚のモニタウエハ30をシリコンウエハ22
と混在させて配置している。これらのダミーウエハ2
8、モニタウエハ30は、従来、シリコン単結晶や高純
度石英によって形成した厚さが0.5〜1mm程度のも
のを使用してきた。
【0007】ところが、シリコン単結晶によって形成し
た従来のモニタウエハ30は、ポリシリコン膜やシリコ
ン酸化膜を形成した場合、膜を酸などによって洗い流し
て再使用することができず、1回限りの使い捨てとなっ
ており、不経済であった。このため、硝酸などに対する
耐蝕性に優れており、エッチングによる付着物の除去が
容易に行え、長期間の繰返し使用が可能である炭化ケイ
素ウエハが注目されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の炭化ケ
イ素ウエハは、ケイ素と炭素とからなっているため、シ
リコンウエハと性質が異る。このため、炭化ケイ素ウエ
ハを成膜用のモニタとして使用した場合に、炭化ケイ素
ウエハに実際に付着した膜厚をシリコンウエハに成膜さ
れた膜厚に換算する必要があり、チェック作業が面倒で
ある。また、シリコンウエハに形成された膜の厚さを換
算して求めるようにしているため、シリコンウエハ上の
正確な膜厚を求めることが困難であった。本発明は、前
記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、シ
リコンウエハの成膜厚さなどを容易に求めることができ
る炭化ケイ素モニタウエハを提供することを目的として
いる。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る炭化ケイ素モニタウエハは、一方の
面がSi面、他方の面がC面となるように配向させたS
iC結晶からなることを特徴としている。SiC結晶
は、CVDにより[111]方向に成長さて形成すると
よい。また、Si面は、鏡面仕上げすることが望まし
い。
【0010】
【作用】上記のごとく構成した本発明は、一方の面がS
i原子の層が現われたSi面となっているため、シリコ
ンウエハと近似した性質を有しており、ポリシリコン膜
やシリコン酸化膜などを成膜した場合に、シリコンウエ
ハと同じ様な膜の成長が行われる。従って、本発明に係
る炭化ケイ素ウエハに形成された膜の厚さを計測するこ
とにより、それをそのままシリコンウエハに形成された
膜の厚さと見なすことができ、成膜厚さのチェックが容
易となるばかりでなく、シリコンウエハに形成された膜
の厚さを正確に知ることができる。
【0011】SiC結晶をCVD法によって[111]
方向に成長させて形成すると、[111]方向にケイ素
(Si)原子の層と炭素(C)原子の層とが交互に配置
された状態の結晶が得られ、容易に片側の面をSi面、
他側の面をC面とすることができる。また、Si面を鏡
面に仕上げると、シリコンウエハの面と同様となり、シ
リコンウエハの正確なモリタリングをすることができ
る。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明に係る炭化ケイ素モニタウ
エハの好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に
説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る炭化ケイ
素モニタウエハの結晶構造を示したものである。
【0013】図1において、炭化ケイ素ウエハ10は、
結晶構造がダイヤモンドの置換型であって、炭素原子C
とケイ素原子Siとが六角形の格子を形成しているとと
もに、[111]軸12の方向に沿って炭素原子Cの配
列された層とケイ素原子Siの配列された層とが交互に
配置された構造をしている。そして、この炭素原子Cが
配列された層とケイ素原子Siが配列された層との結合
力は、他の部分の結合力より弱いため、(111)面と
平行な方向に切断されやすい。
【0014】このため、炭化ケイ素ウエハ10は、一点
鎖線14に示したように、炭素原子Cの層とケイ素原子
Siの層との境界である(111)面と平行な方向に容
易に切断され、切断面に炭素原子Cの層とケイ素原子S
iの層とが現われる。また、研磨を行った場合にも同様
であって、(111)を研磨すると、その表面にはケイ
素原子Siの層が現われ、反対側の面を研磨した場合に
は炭素原子Cの層が現われる。従って、炭化ケイ素ウエ
ハ10は、常に一方の面がケイ素原子Siの層が現われ
ているいわゆるSi面となり、他方の面が炭素原子Cの
層が現われているいわゆるC面となっている。
【0015】そこで、炭化ケイ素ウエハ10をモニタウ
エハとして使用する場合、Si面をシリコンウエハと同
様に研磨して鏡面に仕上げ、この鏡面仕上げしたSi面
をモニタ面とする。そして、鏡面仕上げしたSi面にポ
リシリコンなどが成膜された場合、シリコンウエハに成
膜したのと同様な成膜が行われる。従って、シリコンウ
エハへの成膜状態や、成膜厚さ、パーティクル数などを
チェックする場合に、炭化ケイ素モニタウエハの成膜状
態、成膜厚さ、パーティクル数をそのままシリコンウエ
ハの成膜状態、成膜厚さ、パーティクル数と見なすこと
ができ、換算などを必要としないためにチェックが容易
で、成膜厚さなどを正確に知ることができる。しかも、
炭化ケイ素ウエハ10は、シリコンウエハなどよりも耐
食性に優れていて酸にほとんど侵されることがなく、成
膜されたポリシリコン膜などを酸洗浄によって除去する
ことにより、繰り返し使用することができ、半導体デバ
イスの製造コストを低減することができる。なお、パー
ティクル数のチェック用モニタウエハの場合、C面を使
用してもよい。
【0016】図2は、本発明に係る炭化ケイ素ウエハの
製造工程を示したものである。図2(1)に示したよう
に、まず、製造する炭化ケイ素ウエハ10の寸法に合せ
た、高純度黒鉛からなる所定寸法の円板状黒鉛基材20
を製作する。その後、円板状黒鉛基材20をCVD装置
に入れ、装置(炉)内を所定の温度(例えば、1000
〜1600℃)に加熱、保持しするとともに、炉内を所
定の圧力(例えば、100Torr)に制御する。そし
て、キャリアガスである水素ガス(H2)とともに、炭
化ケイ素の原料となるSiCl4 、C38 などを体積
%で5〜20%供給し、同図(2)に示したように、黒
鉛基材20の表面に炭化ケイ素の層22を0.3〜1m
m成膜する。
【0017】その後、黒鉛基材20をCVD装置から取
り出し、機械加工によって炭化ケイ素層22の周面を研
削して切除し、図2(3)に示したように、黒鉛基材2
0の周面を露出させる。そして、炭化ケイ素層22に挟
まれた状態の黒鉛基材20を900〜1400℃の炉に
入れて酸素を供給し、黒鉛基材22を燃焼させて除去し
て2枚の炭化ケイ素ウエハ10を得る(図2(4))。
その後、炭化ケイ素ウエハ10を研磨するとともに周縁
部を面取りし、洗浄して製品にする。
【0018】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、一方の面がSi原子の層が現われたSi面となって
いるため、その面をシリコンウエハと近似したものにで
き、ポリシリコン膜やシリコン酸化膜などを成膜した場
合に、シリコンウエハと同じ様な膜の成長が行われ、そ
の膜の厚さを計測することにより、それをそのままシリ
コンウエハに形成された膜の厚さと見なすことができ、
シリコンウエハの成膜厚さのチェックが容易となるばか
りでなく、シリコンウエハに形成された膜の厚さを正確
に知ることができる。
【0019】SiC結晶をCVDによって[111]方
向に成長させて形成すると、[111]方向にケイ素原
子の層と炭素原子の層とが交互に配置された状態の結晶
が得られ、容易に片側面をSi面、他側面をC面とする
ことができる。また、Si面を鏡面に仕上げると、シリ
コンウエハの面と同様となり、シリコンウエハの正確な
モリタリングをすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る炭化ケイ素ウエハの
結晶構造を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る炭化ケイ素ウエハの
製造工程の説明図である。
【図3】減圧CVD装置の説明図である。
【符号の説明】
10 炭化ケイ素ウエハ C 炭素原子 Si ケイ素原子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方の面がSi面、他方の面がC面とな
    るように配向させたSiC結晶からなることを特徴とす
    る炭化ケイ素モニタウエハ。
  2. 【請求項2】 前記SiC結晶は、CVD法により[1
    11]方向に成長させたものであることを特徴とする請
    求項1に記載の炭化ケイ素モニタウエハ。
  3. 【請求項3】 前記Si面は、鏡面仕上げしてあること
    を特徴とする請求項1または2に記載の炭化ケイ素モニ
    タウエハ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003071588A1 (en) * 2002-02-22 2003-08-28 Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. Production method of sic monitor wafer

Cited By (2)

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WO2003071588A1 (en) * 2002-02-22 2003-08-28 Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. Production method of sic monitor wafer
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