TW202413711A - 磊晶成長用基座及磊晶晶圓的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明是一種磊晶成長用基座，其是用以對主表面為(110)面的晶圓實行磊晶成長者，該磊晶成長用基座的特徵在於，具有用以放置晶圓的袋部與包圍前述袋部的外周部，在前述外周部處設置有平坦部與隆起部，該隆起部是與前述袋部相鄰的部分並具有較前述平坦部的上表面更為突出的部分，並且，前述袋部以如下方式設計：在將前述晶圓放置於前述袋部時，前述晶圓的上表面的高度位於高於前述平坦部的上表面的高度之上。藉此可提供一種磊晶成長用基座，其能夠使用將主表面設為(110)的晶圓(基板)來製造高平坦性的(110)磊晶晶圓。

Description

磊晶成長用基座及磊晶晶圓的製造方法
本發明關於一種磊晶成長用基座及磊晶晶圓的製造方法。
伴隨近年來的半導體元件的線路線寬的微細化，針對最先進元件用晶圓，開始要求一種直到最外周區域仍為高平坦性的晶圓。 直到目前為止仍使用以(100)為主表面的磊晶晶圓，而已開發出一種如專利文獻1所示的(100)面的晶圓為主要對象的基座。但是，目前在元件的特性方面，開始要求如專利文獻2所示的那樣主表面為(100)面以外的大直徑磊晶晶圓。然而，最外周區域的局部性的成長速度會受到相鄰的取向的影響發生變化，因此正謀求一種配合主表面的基座的設計。 [先前技術文獻] (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2010-40534號公報。 專利文獻2：日本特開2021-34410號公報。
[發明所欲解決的問題] 配合目前的最先進元件，對於將主表面設為(110)的磊晶晶圓的要求正在增加，並且高平坦化日漸重要。但是，其與(100)晶圓的晶面取向不同，即便使用開發來用於(100)的基座，仍難以使ESFQR MAX(Edge Site Frontsurface referenced least sQuares/Range maximum，邊緣部位正面基準最小平方/範圍最大值)和Front ZDD(Front Z-Height Double Differentiation，正面Z高度雙重微分)這樣複數種的晶圓平坦度的指標同時平坦化。
專利文獻1提案有一種基座，其特徵在於收容晶圓的凹部(袋部)深於晶圓厚度，並且在側壁設置有突出部。一般而言，若側壁做得較高，處理氣體會變得不易供給至晶圓最外周部，而氣相成長會受到抑制，所以會造成磊晶膜厚在外周變得較薄，作為平坦度的指標之一的Front ZDD會位移至負數側。在此處，比起(100)磊晶晶圓，(110)晶圓的Front ZDD容易往負數側變化，因此當使用上述提案的基座時，外周的凹陷會變大，並且即使突出部以配合(110)用的方式設計時也難以改善Front ZDD。
專利文獻2中，特別針對將主表面為(111)面的基座進行敘述，但是在這樣的情況下，最外周部的成長速度在較快之處與較慢之處仍有差異，而難以使ESFQR變得平坦。
本發明是為了解決上述問題而成者，目的在於提供一種磊晶成長用基座及磊晶晶圓的製造方法，該等能夠使用將主表面設為(110)的晶圓(基板)，來製造高平坦性的(110)磊晶晶圓。 [解決問題的技術手段]
本發明是用以達成上述目的而成者，提供一種磊晶成長用基座，其是用以對主表面為(110)面的晶圓實行磊晶成長者，該磊晶成長用基座的特徵在於：具有用以放置晶圓的袋部與包圍前述袋部的外周部，在前述外周部處設置有平坦部與隆起部，該隆起部是與前述袋部相鄰的部分並具有較前述平坦部的上表面更為突出的部分，並且，前述袋部以如下方式設計：在將前述晶圓放置於前述袋部時，前述晶圓的上表面的高度位於高於前述平坦部的上表面的高度之上。
根據如此的磊晶成長用基座，會成為能夠使用將主表面設為(110)的晶圓來製造高平坦性的(110)磊晶晶圓者。
此時，能夠設計為：在前述外周部設置有塌陷部，其是與前述袋部相鄰的部分並具有較前述平坦部的上表面更為凹陷的部分。
藉此，會成為能夠使用將主表面設為(110)的晶圓來更可靠地製造高平坦性的(110)磊晶晶圓者。
此時，能夠設計為：在將前述晶圓放置於前述袋部時，自前述晶圓的下表面的位置起直到前述平坦部的上表面為止的袋部高度，為前述晶圓的厚度的一半以上。
藉此，會成為能夠使用將主表面設為(110)的晶圓來更可靠地製造高平坦性的(110)磊晶晶圓者。
此時，能夠設計為：在將前述晶圓放置於前述袋部時，自前述晶圓的下表面的位置起直到前述平坦部的上表面為止的袋部高度與前述晶圓的厚度的差值，在0.30 mm以內。
藉此，會成為能夠使用將主表面設為(110)的晶圓來更可靠地製造高平坦性的(110)磊晶晶圓者。
此時，能夠設計為：在將前述晶圓放置於前述袋部時，自前述晶圓的下表面的位置起直到前述塌陷部的下端為止的袋部高度，為前述晶圓的厚度的一半以上。
藉此，會成為能夠使用將主表面設為(110)的晶圓來更可靠地製造高平坦性的(110)磊晶晶圓者。
此時，能夠設計為：在將前述晶圓放置於前述袋部時，自前述晶圓的下表面的位置起直到前述塌陷部的下端為止的袋部高度與前述晶圓的厚度的差值，在0.30 mm以內。
藉此，會成為能夠使用將主表面設為(110)的晶圓來更可靠地製造高平坦性的(110)磊晶晶圓者。
本發明是用以達成上述目的而成者，提供一種磊晶晶圓的製造方法，其使用先前記載的磊晶成長用基座，使磊晶層氣相成長於主表面為(110)面的晶圓表面上，該製造方法的特徵在於具有如下步驟：將晶圓放置於前述磊晶成長用基座的袋部，並以相鄰於前述晶圓的表面的(110)面的{111}面的取向與前述隆起部相對向的方式進行配置後，實行氣相成長。
根據這樣的磊晶晶圓的製造方法，能夠使用將主表面設為(110)的晶圓來製造高平坦性的(110)磊晶晶圓。 [發明的效果]
如同上述，根據本發明的磊晶成長用基座，會成為能夠使用將主表面設為(110)的晶圓來製造高平坦性的(110)磊晶晶圓者。 根據本發明的磊晶晶圓的製造方法，能夠使用將主表面設為(110)的晶圓來製造高平坦性的(110)磊晶晶圓。
以下，詳細地說明本發明，但是本發明不限於此。
如同上述，謀求一種磊晶成長用基座及磊晶晶圓的製造方法，其能夠使用將主表面設為(110)的晶圓來製造高平坦性的(110)磊晶晶圓。
發明人致力於研究上述技術問題，結果發現藉由一種磊晶成長用基座，能夠使用將主表面設為(110)的晶圓來製造高平坦性的(110)磊晶晶圓，進而完成本發明，該磊晶成長用基座是用以對主表面為(110)面的晶圓實行磊晶成長者，該磊晶成長用基座的特徵在於，具有用以放置晶圓的袋部與包圍前述袋部的外周部，在前述外周部處設置有平坦部與隆起部，該隆起部是與前述袋部相鄰的部分並具有較前述平坦部的上表面更為突出的部分，並且，前述袋部以如下方式設計：在將前述晶圓放置於前述袋部時，前述晶圓的上表面的高度位於高於前述平坦部的上表面的高度之上。
以下，針對本發明的實施形態的磊晶成長用基座及磊晶晶圓的製造方法進行說明。
(磊晶成長用基座) 第1圖(a)顯示本發明的實施形態的磊晶成長用基座的俯視圖。此外，第1圖(b)顯示本發明的實施形態的磊晶成長用基座的截面圖。 如同第1圖(a)、(b)所示，本發明的實施形態的磊晶成長用基座1具有：袋部10，其用以放置晶圓W；及，外周部12，其包圍袋部10。
外周部12處設置有平坦部14與隆起部16，隆起部16是與袋部10相鄰的部分並具有較平坦部14的上表面更為突出的部分。 有關用以放置晶圓W且為凹狀的袋部10，在放置晶圓W時的存在有{111}面的取向的至少一部分設有隆起部16。 在{111}面的取向中，成長速度會局部性地較快，因此藉由隆起部能夠抑制成長速度。
袋部10被設計為：在將晶圓W放置於袋部10時，晶圓W的上表面的高度位於平坦部14的上表面的高度之上(晶圓W的上表面較平坦部14更為突出)。 至少存在有{100}面的方向的一部分以如下方式設計：在放置有晶圓W時，晶圓W的表面高於袋部側面。 在{100}取向中，成長速度相對性地較慢，在外周處容易發生凹陷，而使Front ZDD往負數側位移的效果較強，因此藉由晶圓表面設為高於袋部側面的高度，能夠抑制外周凹陷所造成的Front ZDD往負數側的位移。
本發明的實施形態的磊晶成長用基座，除了用以放置晶圓W的袋部10，還設置有貫穿孔(省略圖示)，其用以設置為了使晶圓W升降的升降銷，藉由搬運機構與升降銷的升降，可在袋部10中放置晶圓W。 針對袋部10，也可以設為抑制背面側沉積的形狀和設有抑制自動摻雜的貫穿孔等。
較佳是：在將晶圓W放置於袋部10時，自晶圓W的下表面的位置起直到平坦部14的上表面為止的袋部高度，為晶圓W的厚度的一半以上。該袋部高度的上限並無特別限定，例如是小於晶圓W的厚度。此外，更佳是：在放置於袋部10時，自晶圓W的下表面的位置起直到平坦部14的上表面為止的袋部高度與晶圓W的厚度的差值，在0.30 mm以內。該厚度的差值的下限並無特別限定，例如超過0 mm。藉由設為如此的高度位置關係，能夠將磊晶晶圓作成更為高平坦性者。 當袋部側面的高度過低時，處理氣體會變得容易圍繞晶圓背面，而造成晶圓背面的品質惡化。
較佳是：在外周部12設置有塌陷部，其是與袋部10相鄰的部分並具有較前述平坦部的上表面更為凹陷的部分。 在相對於袋部10的對應於{100}取向的取向設置有局部性的塌陷部，藉此該部分的成長速度會變快，而能夠更有效地抑制Front ZDD往負數側的位移。
較佳是：在將晶圓W放置於袋部10時，自晶圓W的下表面的位置起直到前述塌陷部的下端為止的袋部高度，為晶圓W的厚度的一半以上。該袋部高度的上限並無特別限定，例如是小於晶圓W的厚度。此外，更佳是：在將晶圓W放置於袋部10時，自晶圓W的下表面的位置起直到前述塌陷部的下端的袋部高度與晶圓W的厚度的差值，在0.30 mm以內。厚度的差值的下限並無特別限定，例如超過0 mm。 當袋部側面的高度過低時，處理氣體會變得容易圍繞晶圓背面，而造成晶圓背面的品質惡化。
(磊晶晶圓的製造方法) 繼而，針對本發明的實施形態的磊晶晶圓的製造方法進行說明。 本發明的實施形態的磊晶晶圓的製造方法使用磊晶成長用基座1，使磊晶層氣相成長於的晶圓表面上。 該製造方法具有如下步驟：將晶圓W放置於磊晶成長用基座1的袋部10，並以相鄰於晶圓W的表面的(110)面的{111}面的取向與隆起部16相對向的方式進行配置後，實行氣相成長。
藉由隆起部能夠抑制{111}面的取向的成長速度，並且藉由將晶圓表面設置得高於袋部側面的高度，能夠抑制由於{100}取向的成長速度的緩慢造成外周凹陷所進而造成的Front ZDD往負數側的位移，所以能夠使用將主表面設為(110)的晶圓來製造高平坦性的(110)磊晶晶圓。 [實施例]
以下，列舉實施例來具體地說明本發明，但是該等實施例並非用以限定本發明。
(實施例1) 第2圖是表示實施例1基座與晶圓的高度關係的示意圖。 首先，準備實施例1基座，其被設計成為平坦部的高度為0.647 mm且隆起部的最大高度為0.812 mm。
第3圖是顯示於實施例1基座自中心側觀察到的隆起部的示意圖。 該隆起部以朝向圓周方向中心的最高的假想位置變高且被設置在中心的最高的假想位置起±40°的範圍。
第4圖是用於磊晶成長的晶圓的示意圖，並且是與晶圓表面相鄰的取向(001)缺口的情況的示意圖。 用於磊晶成長的晶圓，設為主表面(110)且厚度為0.775±0.01 mm。 將晶圓放置於基座時，平坦部的袋部變得低於晶圓表面。並且，使(110)晶圓的{111}面取向與基座的隆起部相對向的方式配置。
如此操作，將本發明的基座安裝於成長腔內，對於已預先洗淨且主表面設為(110)的晶圓實行磊晶成長，來製成實施例1樣品後，實行平坦度測定來實行品質評價。
(比較例1) 第5圖是表示比較例1基座與晶圓的高度關係的示意圖。 第6圖是比較例1基座自中心側觀察到的示意圖。 準備比較例1基座，其在外周部不具隆起部，該外周部被設計為在晶圓被放置於袋部內時，袋部高度在全周方向上成為0.830 mm。
進行反應的晶圓，設為主表面(110)且厚度為0.775±0.01 mm，將晶圓放置於基座時，晶圓表面遍及全周地變得低於袋部。
將該基座安裝於成長腔內，對於已預先洗淨且主表面設為(110)的晶圓實行磊晶成長，來製成比較例1樣品後，實行平坦度測定來實行品質評價。
品質評價的結果，在作為外周部的平坦度指標的ESFQR MAX方面，比較例1樣品為平均0.022 μm，相對於此，實施例1樣品為0.018 μm，而確認到18%的改善效果。此外，在Front ZDD方面，比較例1樣品為-25.7 nm/mm 2，相對於此，實施例1樣品為-14.9 nm/mm 2，而可獲得約10 nm/mm 2左右往正數側位移的效果。
(實施例2) 第7圖是表示實施例2基座與晶圓的高度關係的示意圖。 首先，準備實施例2基座，其被設計成為平坦部的高度為0.647 mm且隆起部的最大高度為0.812 mm，除此之外還具有塌陷部，該塌陷部的下端的高度為0.497 mm。
將該基座安裝於成長腔內，對於已預先洗淨且主表面設為(110)的晶圓實行磊晶成長，來製成實施例2樣品後，實行平坦度測定來實行品質評價。此時，以如下方式配置：使(110)晶圓的{111}面取向與隆起部相對向並且使(110)晶圓的{100}面取向與塌陷部相對向。
品質評價的結果，在作為外周部的平坦度指標的ESFQR MAX方面，實施例2樣品為0.016 μm，而確認到改善效果。此外，在Front ZDD方面，實施例2樣品為-12.9 nm/mm 2，而可獲得往正數側位移的效果。
本說明書包含以下態樣。 [1] 一種磊晶成長用基座，其是用以對主表面為(110)面的晶圓實行磊晶成長者，該磊晶成長用基座的特徵在於，具有用以放置晶圓的袋部與包圍前述袋部的外周部，在前述外周部處設置有平坦部與隆起部，該隆起部是與前述袋部相鄰的部分並具有較前述平坦部的上表面更為突出的部分，並且，前述袋部以如下方式設計：在將前述晶圓放置於前述袋部時，前述晶圓的上表面的高度位於高於前述平坦部的上表面的高度之上。 [2] 如上述[1]所述之磊晶成長用基座，其中，在前述外周部設置有塌陷部，其是與前述袋部相鄰的部分並具有較前述平坦部的上表面更為凹陷的部分。 [3] 如上述[1]或[2]所述之磊晶成長用基座，其中，在將前述晶圓放置於前述袋部時，自前述晶圓的下表面的位置起直到前述平坦部的上表面為止的袋部高度，為前述晶圓的厚度的一半以上。 [4] 如上述[1]～[3]中任一項所述之磊晶成長用基座，其中，在將前述晶圓放置於前述袋部時，自前述晶圓的下表面的位置起直到前述平坦部的上表面為止的袋部高度與前述晶圓的厚度的差值，在0.30 mm以內。 [5] 如上述[2]所述之磊晶成長用基座，其中，在將前述晶圓放置於前述袋部時，自前述晶圓的下表面的位置起直到前述塌陷部的下端為止的袋部高度，為前述晶圓的厚度的一半以上。 [6] 如上述[2]所述之磊晶成長用基座，其中，在將前述晶圓放置於前述袋部時，自前述晶圓的下表面的位置起直到前述塌陷部的下端為止的袋部高度與前述晶圓的厚度的差值，在0.30 mm以內。 [7] 一種磊晶晶圓的製造方法，其使用上述[1]～[6]中任一項所述之磊晶成長用基座，使磊晶層氣相成長於主表面為(110)面的晶圓表面上，該製造方法的特徵在於具有如下步驟：將晶圓放置於前述磊晶成長用基座的袋部，並以相鄰於前述晶圓的表面的(110)面的{111}面的取向與前述隆起部相對向的方式進行配置後，實行氣相成長。
再者，本發明並未限定於上述實施形態。上述實施形態為例示，具有與本發明的申請專利範圍所記載的技術思想實質地相同的構成而能發揮相同的作用效果者，全部都包含在本發明的技術範圍內。
1:磊晶成長用基座 10:袋部 12:外周部 14:平坦部 16:隆起部 W:晶圓
第1圖是本發明的實施形態的磊晶成長用基座的俯視圖(a)與沿A-A線的截面圖(b)。 第2圖是表示實施例1基座與晶圓的高度關係的示意圖。 第3圖是顯示於實施例1基座自中心側觀察到的隆起部的示意圖。 第4圖是用於磊晶成長的晶圓的示意圖，並且是與晶圓表面相鄰的取向(001)缺口的情況的示意圖。 第5圖是表示比較例1基座與晶圓的高度關係的示意圖。 第6圖是於比較例1基座自中心側觀察到的示意圖。 第7圖是表示實施例2基座與晶圓的高度關係的示意圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims (7)

  1. 一種磊晶成長用基座，其是用以對主表面為(110)面的晶圓實行磊晶成長者，該磊晶成長用基座的特徵在於， 具有用以放置晶圓的袋部與包圍前述袋部的外周部， 在前述外周部處設置有平坦部與隆起部，該隆起部是與前述袋部相鄰的部分並具有較前述平坦部的上表面更為突出的部分，並且， 前述袋部以如下方式設計：在將前述晶圓放置於前述袋部時，前述晶圓的上表面的高度位於高於前述平坦部的上表面的高度之上。
  2. 如請求項1所述之磊晶成長用基座，其中，在前述外周部設置有塌陷部，其是與前述袋部相鄰的部分並具有較前述平坦部的上表面更為凹陷的部分。
  3. 如請求項1所述之磊晶成長用基座，其中，在將前述晶圓放置於前述袋部時，自前述晶圓的下表面的位置起直到前述平坦部的上表面為止的袋部高度，為前述晶圓的厚度的一半以上。
  4. 如請求項1所述之磊晶成長用基座，其中，在將前述晶圓放置於前述袋部時，自前述晶圓的下表面的位置起直到前述平坦部的上表面為止的袋部高度與前述晶圓的厚度的差值，在0.30 mm以內。
  5. 如請求項2所述之磊晶成長用基座，其中，在將前述晶圓放置於前述袋部時，自前述晶圓的下表面的位置起直到前述塌陷部的下端為止的袋部高度，為前述晶圓的厚度的一半以上。
  6. 如請求項2所述之磊晶成長用基座，其中，在將前述晶圓放置於前述袋部時，自前述晶圓的下表面的位置起直到前述塌陷部的下端為止的袋部高度與前述晶圓的厚度的差值，在0.30 mm以內。
  7. 一種磊晶晶圓的製造方法，其使用請求項1所述之磊晶成長用基座，使磊晶層氣相成長於主表面為(110)面的晶圓表面上，該製造方法的特徵在於具有如下步驟： 將晶圓放置於前述磊晶成長用基座的袋部，並以相鄰於前述晶圓的表面的(110)面的{111}面的取向與前述隆起部相對向的方式進行配置後，實行氣相成長。
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