(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器の幅方向に配設された複数のガス導入口から、前記反応容器内において回転する半導体単結晶基板の主面に対して略平行かつ一方向に半導体原料ガスを供給し、前記半導体単結晶基板の主面上に半導体薄膜を気相成長させる半導体ウェーハの製造方法であって、
前記複数のガス導入口のうちの内側寄りのガス導入口から、ドーパントガスを供給し、外側のガス導入口からは前記ドーパントガスを供給しないことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【請求項２】
請求の範囲第１項記載の半導体ウェーハの製造方法において、
前記複数のガス導入口が、前記反応容器の幅方向の内側に配設された内側導入口、前記反応容器の幅方向の外側に配設された外側導入口、及び前記内側導入口と前記外側導入口との間に配設された中間導入口の３種類の導入口からなり、
前記複数のガス導入口のうちの内側寄りのガス導入口が、前記内側導入口及び前記中間導入口である
ことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【請求項３】
請求の範囲第２項記載の半導体ウェーハの製造方法において、
前記内側導入口及び前記中間導入口から供給されるドーパントガスの量を、それぞれ別個に制御する
ことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【請求項４】
請求の範囲第１項乃至請求の範囲第３項のいずれかに記載の半導体ウェーハの製造方法において、
前記半導体単結晶基板が、直径３００ｍｍ以上４００ｍｍ以下、抵抗率０．０１Ω・ｃｍ以上０．０２Ω・ｃｍ以下のｐ型半導体単結晶基板である
ことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【請求項５】
請求の範囲第４項記載の半導体ウェーハの製造方法において、
前記半導体単結晶基板の直径が、３００ｍｍである
ことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【請求項６】
請求の範囲第１項乃至請求の範囲第５項のいずれかに記載の半導体ウェーハの製造方法において、
前記半導体単結晶基板が、珪素単結晶基板であり、
前記半導体薄膜が、珪素単結晶薄膜である
ことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は半導体ウェーハ及びその製造方法に係り、特に大口径の半導体基板の主面上に均一な抵抗率分布を有する半導体薄膜が形成されている半導体ウェーハ及びその製造方法に関するものである。
背景技術
近年の電子デバイスの微細化に伴って、珪素単結晶基板の主面上に珪素単結晶薄膜が形成されている半導体ウェーハの利用が増加すると共に、珪素単結晶薄膜の抵抗率の均一化が要求されてきている。この抵抗率の均一化とは、珪素単結晶薄膜面内において、その抵抗率が一様になるようにすることをいう。また、このような抵抗率の均一化と共に、半導体ウェーハの大口径化も要求されている。そして、この半導体ウェーハの大口径化に伴って、珪素単結晶基板の主面上に珪素単結晶薄膜を成長させる装置として水平型の枚葉式気相成長装置が主に使用されている。
以下、通常に使用されている水平型の枚葉式気相成長装置を、図５及び図６を用いて説明する。ここで、図５はこの従来の水平型の枚葉式気相成長装置を模式的に示す横断面図であり、図６はその縦断面図である。
図５及び図６に示されるように、従来の水平型の枚葉式気相成長装置においては、水平に設置された透明な石英ガラス製の反応容器１０内の中央底部に、珪素単結晶基板１２を水平に載置するサセプタ１４が設置され、回転軸１６を介して回転装置（図示せず）に接続されている。
また、この反応容器１０の長手方向の一端にはガス導入口１８が設けられ、その他端部には排気口２０が設けられる。このため、ガス導入口１８から反応容器１０内に導入され、排気口２０から外部に排出されるガスの流れは、おおむね反応容器１０の長手方向に沿ってサセプタ１４上に載置された珪素単結晶基板１２の主面上方を通過するようになっている。
また、この反応容器１０のガス導入口１８は、反応容器１０の幅方向に配設された６つの導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆから構成されている。これら６つの導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆのうち、内側の２つの導入口（以下、単に「内側導入口」という）１８ａ、１８ｂ、外側の２つの導入口（以下、単に「外側導入口」という）１８ｅ、１８ｆ、及び内側と外側の中間の２つの導入口（以下、単に「中間導入口」という）１８ｃ、１８ｄは、それぞれ反応容器１０の長手方向に仮想されサセプタ１４上の珪素単結晶基板１２の主面の中心を通る中心軸に対して対称に配設されている。
更に詳細にいえば、反応容器１０の幅方向に仮想されサセプタ１４上の珪素単結晶基板１２の主面の中心を通る中心軸上において、内側導入口１８ａ、１８ｂは珪素単結晶基板１２の主面の中心部近傍を向いており、外側導入口１８ｅ、１８ｆは珪素単結晶基板１２の主面の外縁部近傍を向いており、中間導入口１８ｃ、１８ｄは珪素単結晶基板１２の主面の中心部と外縁部とに挟まれた中間部を向いている。
また、これら６つの導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆは共通のガス配管２２に接続されている。そして、この共通のガス配管２２は３つに分岐し、それぞれガス流量制御器としてのＭＦＣ（Mass  Flow  Controller；マスフローコントローラ）２４、２６、２８を介して、キャリアガスとしてのＨ2（水素）ガスのガスソース（図示せず）、半導体原料ガスのガスソース（図示せず）、及びドーパントガスのガスソース（図示せず）にそれぞれ接続されている。
また、反応容器１０の外側には、サセプタ１４上に載置された珪素単結晶基板１２を加熱する加熱源として例えば赤外線輻射ランプ３０が配置され、この赤外線輻射ランプ３０に通電することにより、珪素単結晶基板１２の主面を所定の温度にまで上昇させるようになっている。更にこの赤外線輻射ランプ３０と反応容器１０の外壁を冷却するための冷却手段（図示せず）が設置されている。
次に、図５及び図６に示される従来の水平型の枚葉式気相成長装置を用いて、珪素単結晶基板１２の主面上に珪素単結晶薄膜を形成する方法を説明する。
先ず、反応容器１０内のサセプタ１４上に珪素単結晶基板１２を水平に載置する。続いて、Ｈ2ガスのガスソースからＭＦＣ２４、共通のガス配管２２、及び６つの導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆを介して反応容器１０内にＨ2ガスを供給して、反応容器１０内の雰囲気を水素に置換する。また、回転装置により、回転軸１６を介して、珪素単結晶基板１２を水平に載置した状態のままサセプタ１４を図５及び図６中の矢印で示すように時計回りに回転させる。そして、赤外線輻射ランプ３０により、サセプタ１４上の珪素単結晶基板１２を加熱し、その主面における温度を所定の温度にまで上昇させる。
続いて、半導体原料ガス及びドーパントガスの各ガスソースから、それぞれＭＦＣ２６、２８、共通のガス配管２２、及び６つの導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆを介して、反応容器１０内に半導体原料ガス及びドーパントガスを供給する。
このとき、キャリアガスとしてのＨ2ガス、半導体原料ガス、及びドーパントガスの流量はそれぞれＭＦＣ２４、２６、２８により個別にかつ精密に制御されると共に、これらのガスはその後混合されて、反応容器１０の幅方向に配設された６つの導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆのそれぞれから殆ど幅方向に拡散することなく原料ガス濃度及びドーパントガス濃度が同一のプロセスガスとして反応容器１０内に導入される。
この反応容器１０内に導入されたプロセスガスは、回転軸１６を中心に回転するサセプタ１４上に水平に載置されている珪素単結晶基板１２の主面上方を、その主面に対して略平行かつ一方向に通過する。そして、その際に化学反応を生じて、珪素単結晶基板１２の主面上に珪素単結晶薄膜３２を気相成長させる。
上述のようにして、図５及び図６に示される従来の水平型の枚葉式気相成長装置を用い、珪素単結晶基板１２の主面上に珪素単結晶薄膜３２を形成する際に、珪素単結晶基板１２の直径が２００ｍｍ以下の場合には、珪素単結晶基板１２の主面上に形成される珪素単結晶薄膜３２の直径方向の抵抗率の分布は略均一であった。
しかし、珪素単結晶基板１２の直径が２００ｍｍよりも大きな場合、例えば直径３００ｍｍの大口径の場合、珪素単結晶薄膜３２の直径方向の抵抗率の分布に顕著な不均一が発生した。即ち、直径３００ｍｍの珪素単結晶薄膜３２の外縁分近傍における抵抗率がそれ以外の中央部における抵抗率よりも急激に低下した。
この珪素単結晶薄膜３２の外縁部近傍における抵抗率の急激な低下は、いわゆるオートドープ現象に起因すると考えられる。ここで、オートドープ現象とは、次のような現象をいう。
即ち、珪素単結晶基板１２の主面上に珪素単結晶薄膜３２を気相成長させる際に、この高温に加熱された珪素単結晶基板１２の主裏面から、反応雰囲気ガスのＨ2ガスによりエッチングされた珪素単結晶基板１２中に添加されていた不純物が反応雰囲気ガス中に遊離して、ドーパントガスが発生する。そして、この珪素単結晶基板１２の主裏面から発生したドーパントガスは、珪素単結晶基板１２の側面を通って主面側に回り込み、気相成長中の珪素単結晶薄膜３２に再度取り込まれる。こうして、珪素単結晶薄膜３２には、本来のガス導入口１８から導入されたドーパントガスに加えて、珪素単結晶基板１２の主裏面から発生したドーパントガスが供給されることになるため、必要以上の不純物が添加されて、珪素単結晶薄膜３２の抵抗率が目的の値よりも低下することになる。そして、珪素単結晶基板１２の主裏面から発生し、その側面を通って主面側に回り込むドーパントガスの濃度は、珪素単結晶基板１２の主面の外縁部近傍ほど高くなるため、珪素単結晶薄膜３２の外縁部近傍において抵抗率の急激な低下が生じる。
ところで、このようなオートドープ現象は、原理的には珪素単結晶基板１２の大きさによらずに発生するものである。しかし、実際には、珪素単結晶基板１２の直径が２００ｍｍよりも小さかった従来の場合、このオートドープ現象に起因する珪素単結晶薄膜３２の外縁部近傍における抵抗率の低下はそれほど顕著ではなく、従って珪素単結晶薄膜３２の抵抗率の分布は一定の許容範囲内に入っていた。
ところが、最近の半導体ウェーハの大口径化の要請に対応すべく、本発明者が直径３００ｍｍかつ低抵抗率の珪素単結晶基板１２を用いて、その主面上に珪素単結晶薄膜３２を気相成長させたところ、上述のように、オートドープ現象に起因する珪素単結晶薄膜３２の外縁部近傍における抵抗率の急激な低下が生じて、その直径方向の抵抗率の分布に顕著な不均一が生じるという問題が顕在化したのである。
なお、このオートドープ現象の発生を抑制する手段としては、珪素単結晶基板１２の主裏面上に窒素珪素又は酸化珪素からなる被膜を形成することが知られている。但し、この方法は、珪素単結晶基板１２の主裏面上に形成したオートドープ防止用の被膜が発塵源や金属汚染源となる恐れがあるため、珪素単結晶基板１２の主面上に形成する珪素単結晶薄膜３２の品質を劣化させるという問題が生じる。また、珪素単結晶基板１２の主裏面上にオートドープ防止用の被膜を形成することに加えて、更にその後このオートドープ防止用の被膜を除去するという余分な工程が必要となるため、生産性が低下して、製造コストが割高になるという問題も生じる。
発明の開示
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、直径３００ｍｍ以上の大口径の半導体単結晶基板の主面上に抵抗率の均一な半導体薄膜を有する半導体ウェーハを提供すると共に、直径３００ｍｍ以上の大口径の半導体単結晶基板の主裏面上にオートドープ防止用の被膜を形成することなく、その主面上に抵抗率の均一な半導体薄膜を形成する半導体ウェーハの製造方法を提供することを目的とする。
上記課題は、以下の本発明に係る半導体ウェーハ及びその製造方法により達成される。
即ち、本発明に係る半導体ウェーハは、直径が３００ｍｍ以上４００ｍｍ以下、抵抗率が０．０１Ω・ｃｍ以上０．０２Ω・ｃｍ以下のｐ型半導体単結晶基板の主面上に直径方向の抵抗率分布が８％以下の半導体薄膜が形成されていることを特徴とする。
ここで、半導体薄膜の直径方向の抵抗率分布を表す数値、即ち８％以下という数値は、次式
（最大抵抗率−最小抵抗率）／全測定点の平均抵抗率              （１）
を用いて計算したものである。
このように本発明に係る半導体ウェーハにおいては、直径が３００ｍｍ以上４００ｍｍ以下の大口径の半導体単結晶基板であり、かつ抵抗率が０．０１Ω・ｃｍ以上０．０２Ω・ｃｍ以下の低抵抗のｐ型半導体単結晶基板であっても、その主面上に直径方向の抵抗率分布が８％以下の半導体薄膜が形成されていることにより、最近の半導体ウェーハに要請される大口径化と抵抗率の均一化が共に達成されるため、半導体チップの収量の増大と歩留りの向上の実現に大いに寄与する。
なお、上記本発明に係る半導体ウェーハにおいて、ｐ型半導体単結晶基板の主面上に形成されている半導体薄膜の直径方向の抵抗率分布が±４％以下であることが好適である。
ここで、半導体薄膜の直径方向の抵抗率分布を表す数値、即ち±４％以下という数値は、次式
（最大抵抗率−最小抵抗率）／（最大抵抗率＋最小抵抗率）        （２）
を用いて計算したものである。
この場合、最近の半導体ウェーハに要請される抵抗率の均一化が高い精度で達成され、半導体チップの歩留りの向上の実現に更に寄与する。
また、上記本発明に係る半導体ウェーハにおいて、半導体単結晶基板の直径が３００ｍｍであることが好適である。現在の段階では、直径が３００ｍｍまでは高品質にかつ安定して半導体単結晶基板を作製することが可能であるために、０．０１Ω・ｃｍ以上０．０２Ω・ｃｍ以下の低抵抗の半導体単結晶基板の主面上に直径方向の抵抗率分布が８％以下（上記（１）式により計算した場合）或いは±４％以下（上記（２）式により計算した場合）に均一化する作用が十全に発揮される。
また、半導体単結晶基板が珪素単結晶基板であり、半導体薄膜が珪素単結晶薄膜であることが好適である。即ち、現在の半導体ウェーハの主流をなす珪素単結晶ウェーハにおいて大口径化と抵抗率の均一化が共に達成されることにより、半導体装置の製造において広範で多様な利用が期待される。
また、本発明に係る半導体ウェーハの製造方法は、反応容器の幅方向に配設された複数のガス導入口から、この反応容器内において回転する半導体単結晶基板の主面に対して略平行かつ一方向に半導体原料ガスを供給し、この半導体単結晶基板の主面上に半導体薄膜を気相成長させる半導体ウェーハの製造方法であって、これら複数のガス導入口のうちの内側寄りのガス導入口から、ドーパントガスを供給する。
このように本発明に係る半導体ウェーハの製造方法においては、反応容器の幅方向に配設された複数のガス導入口から半導体単結晶基板の主面に対して略平行かつ一方向に半導体原料ガスを供給する際に、これら複数のガス導入口のうちの内側寄りのガス導入口からドーパントガスを供給することにより、即ち複数のガス導入口のうちの外側のガス導入口からはドーパントガスを供給しないことにより、半導体単結晶基板の主面の外縁部近傍に供給されるドーパントガスの濃度はそれ以外の中央部に供給されるドーパントガスの濃度よりも相対的に低くなる。但し、半導体単結晶基板の主面の外縁部近傍には、オートドープ現象により半導体単結晶基板の主裏面から発生し、その側面を通って主面側に回り込むドーパントガスが供給される。このため、ガス導入口から供給されるドーパントガスとオートドープ現象により供給されるドーパントガスとをトータルすると、半導体単結晶基板の主面全体に供給されるドーパントガスの濃度を略均一にすることが可能になる。その結果、半導体単結晶基板の主面上に気相成長させる半導体薄膜の直径方向の抵抗率分布はより均一なものとなる。
また、さらに好適な本発明に係る半導体ウェーハの製造方法は、複数のガス導入口が、反応容器の幅方向の内側に配設された内側導入口、反応容器の幅方向の外側に配設された外側導入口、及び内側導入口と外側導入口との間に配設された中間導入口の３種類の導入口からなり、これら複数のガス導入口のうちの内側寄りのガス導入口が、内側導入口及び中間導入口である。
このように本発明に係る半導体ウェーハの製造方法においては、複数のガス導入口が内側導入口と外側導入口と中間導入口の３種類のガス導入口からなり、反応容器の幅方向に仮想され半導体単結晶基板の主面の中心を通る中心軸上において、内側ガス導入口からは半導体単結晶基板の主面の中心部近傍に、外側ガス導入口からは半導体単結晶基板の外縁部近傍に、中間ガス導入口からは半導体単結晶基板の主面の中心部と外縁部とに挟まれた中間部にそれぞれ半導体原料ガスが供給されるが、その際に内側導入口及び中間ガス導入口からはドーパントガスが供給され、外側導入口からはドーパントガスが供給されないことにより、半導体単結晶基板の主面の外縁部近傍に供給されるドーパントガスの濃度はそれ以外の中央部及び中間部に供給されるドーパントガスの濃度よりも相対的に低くなる一方、外縁部近傍にはオートドープ現象によるドーパントガスが供給されるため、これら両方のドーパントガスをトータルすると、半導体単結晶基板の主面全体に供給されるドーパントガスの濃度は略均一になる。従って、半導体単結晶基板の主裏面にオートドープ防止用の被膜を形成するという余分な工程を設けることなく、半導体単結晶基板の主面上に気相成長させる半導体薄膜の直径方向の抵抗率分布がより均一なものとなる。
なお、ここでは、反応容器の幅方向に配設された複数のガス導入口のうち、ドーパントガスを供給する内側寄りのガス導入口として、内側導入口と中間導入口の２種類のガス導入口を設けた場合について述べているが、半導体単結晶基板の大きさによっては、ドーパントガスを供給する内側寄りのガス導入口として３種類以上のガス導入口を設けることも可能である。
また、さらに好適な本発明に係る半導体ウェーハの製造方法は、内側導入口及び中間導入口から供給されるドーパントガス量をそれぞれ別個に制御する。
このように本発明に係る半導体ウェーハの製造方法においては、反応容器の幅方向に仮想され半導体単結晶基板の主面の中心を通る中心軸上において、半導体単結晶基板の主面の外縁部近傍を除く中心部近傍及び中間部にそれぞれ供給されるドーパントガスの量をそれぞれ別個に制御することにより、中央部及び中間部に供給されるドーパントガスの濃度をより均一にすることが可能になるため、半導体単結晶基板の主面上に気相成長させる半導体薄膜の直径方向の抵抗率分布は更により均一なものとなる。
なお、上記本発明に係る半導体ウェーハの製造方法において、半導体単結晶基板としては、直径３００ｍｍ以上４００ｍｍ以下、その中でも特に直径３００ｍｍであって、抵抗率０．０１Ω・ｃｍ以上０．０２Ω・ｃｍ以下のｐ型半導体単結晶基板を用いることが好適である。
即ち、半導体単結晶基板が直径３００ｍｍ以上４００ｍｍ以下、その中でも特に現段階において高品質かつ安定して作製可能な直径３００ｍｍの大口径基板の場合に、オートドープ現象に起因する半導体単結晶薄膜の外縁部近傍における抵抗率の低下が顕著に現れるため、ガス導入口からこの外縁部近傍へのドーパントガスの供給を止めることにより半導体薄膜の直径方向の抵抗率分布を均一にする作用が十全に発揮される。
なお、本発明に係る半導体ウェーハの製造方法において、半導体単結晶基板の直径は、本質的に直径３００ｍｍ以上４００ｍｍ以下に限定されるものではなく、４００ｍｍを越える場合にも適用可能な製造方法である。この場合には、上述したように、例えばドーパントガスを供給する内側寄りのガス導入口として３種類以上のガス導入口を設ける等の処置を取ることにより対応することが考えられる。
また、半導体単結晶基板の抵抗率が０．０１Ω・ｃｍより低い低抵抗基板の場合には、オートドープ現象の影響が更に増大し、これに起因する半導体単結晶薄膜の外縁部近傍における抵抗率の低下が急激すぎるため、単にガス導入口からこの外縁部近傍へのドーパントガスの供給を止めるだけでは、半導体薄膜の直径方向の抵抗率分布を均一する作用を十全に発揮することが困難になる。他方、半導体単結晶基板の抵抗率が０．０２Ω・ｃｍより高い高抵抗基板の場合には、オートドープ現象の影響が減少し、これに起因する半導体単結晶薄膜の外縁部近傍における抵抗率の低下が小さくなるため、単にガス導入口からこの外縁部近傍へのドーパントガスの供給を止める必要がなくなり、場合によってはこの外縁部近傍へのドーパントガスの供給を止めることが却って半導体薄膜全体における抵抗率分布を不均一化する恐れも生じる。従って、半導体単結晶基板の抵抗率が０．０１Ω・ｃｍ〜０．０２Ω・ｃｍの範囲内の場合に、ガス導入口から外縁部近傍へのドーパントガスの供給を止めることにより半導体薄膜の直径方向の抵抗率分布を均一する作用が最も効果的に発揮される。
また、上記本発明に係る半導体ウェーハの製造方法において、半導体単結晶基板が珪素単結晶基板であり、半導体薄膜が珪素単結晶薄膜であることが好適である。即ち、現在の半導体ウェーハの主流をなす珪素単結晶ウェーハにおいて大口径化と抵抗率の均一化が共に達成されることにより、半導体装置の製造において広範で多様な利用が期待される。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体ウェーハの製造方法に使用する水平型の枚葉式気相成長装置を模式的に示す横断面図である。
図２は、図１の気相成長装置を使用して半導体ウェーハを製造する際の温度サイクルを示すグラフである。
図３は、図１の気相成長装置を使用して製造した半導体ウェーハの直径方向の抵抗率分布を示すグラフである。
図４は、従来の気相成長装置を使用して製造した半導体ウェーハの直径方向の抵抗率分布を示すグラフである。
図５は、従来の半導体ウェーハの製造方法に使用する水平型の枚葉式気相成長装置を模式的に示す横断面図である。
図６は、従来の半導体ウェーハの製造方法に使用する水平型の枚葉式気相成長装置を模式的に示す縦断面図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る半導体ウェーハの製造方法に使用する水平型の枚葉式気相成長装置を模式的に示す横断面図である。なお、本実施形態に係る半導体ウェーハの製造方法に使用する水平型の枚葉式気相成長装置を模式的に示す縦断面図は、上記図６と基本的に同様であるため、説明中に上記図６を流用することとし、その図示は省略する。また、上記図５及び図６に示す従来の水平型の枚葉式気相成長装置の構成要素と同一の要素には同一の符号を付して、その説明を省略又は簡略化する。
図１及び上記図６に示されるように、本実施形態に係る半導体ウェーハの製造方法に使用する水平型の枚葉式気相成長装置においては、水平に設置された透明な石英ガラス製の反応容器１０内の中央底部に、珪素単結晶基板１２を水平に載置するサセプタ１４が設置され、回転軸１６を介して回転装置（図示せず）に接続されている。
また、この反応容器１０の長手方向の一端にはガス導入口１８が設けられ、その他端部には排気口２０が設けられる。このため、ガス導入口１８から反応容器１０内に導入され、排気口２０から外部に排出されるガスの流れは、おおむね反応容器１０の長手方向に沿ってサセプタ１４上に載置された珪素単結晶基板１２の主面上方を通過するようになっている。
また、この反応容器１０のガス導入口１８は、反応容器１０の幅方向に配設された６つの導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆから構成されている。そして、これら６つの導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆのうち、内側導入口１８ａ、１８ｂ、外側導入口１８ｅ、１８ｆ、及び中間導入口１８ｃ、１８ｄは、それぞれ反応容器１０の長手方向に仮想されサセプタ１４上の珪素単結晶基板１２の主面の中心を通る中心軸に対して対称に配設されている。
更に詳細にいえば、反応容器１０の幅方向に仮想されサセプタ１４上の珪素単結晶基板１２の主面の中心を通る中心軸上において、内側導入口１８ａ、１８ｂは珪素単結晶基板１２の主面の中心部近傍を向いており、外側導入口１８ｅ、１８ｆは珪素単結晶基板１２の主面の外縁部近傍を向いており、中間導入口１８ｅ、１８ｄは珪素単結晶基板１２の主面の中心部と外縁部とに挟まれた中間部を向いている。
また、内側導入口１８ａ、１８ｂは共通のガス配管２２ａに接続されている。この共通のガス配管２２ａは３つに分岐し、それぞれガス流量制御器としてのＭＦＣ２４ａ、２６ａ、２８ａを介して、Ｈ2ガスのガスソース（図示せず）、半導体原料ガスのガスソース（図示せず）、及びドーパントガスのガスソース（図示せず）に接続されている。
また、同様に、中間導入口１８ｃ、１８ｄは共通のガス配管２２ｂに接続されている。この共通のガス配管２２ｂは３つに分岐し、それぞれガス流量制御器としてのＭＦＣ２４ｂ、２６ｂ、２８ｂを介して、Ｈ2ガスのガスソース（図示せず）、半導体原料ガスのガスソース（図示せず）、及びドーパントガスのガスソース（図示せず）に接続されている。
更に、同様に、外側導入口１８ｅ、１８ｆは共通のガス配管２２ｃに接続されている。この共通のガス配管２２ｃは２つに分岐し、それぞれガス流量制御器としてのＭＦＣ２４ｃ、２６ｃを介して、Ｈ2ガスのガスソース（図示せず）及び半導体原料ガスのガスソース（図示せず）に接続されている。但し、この外側導入口１８ｅ、１８ｆに接続されている共通のガス配管２２ｃは、ドーパントガスのガスソースには接続されておらず、従ってドーパントガスのガス流量を制御するＭＦＣも接続されていない。
なお、ここで、半導体原料ガスとして、例えばＳｉＣｌ4（テトラクロロシラン）ガス、ＳｉＨ2Ｃｌ2（ジクロロシラン）ガス、ＳｉＨＣｌ3（トリクロロシラン）ガス、又はＳｉＨ4（モノシラン）ガスなどの珪素系ガスが用いられ、ドーパントガスとして、例えばＢ2Ｈ6（ジボラン）ガス又はＰＨ3（フォスフイン）ガスなどが用いられる。
また、反応容器１０の外側には、サセプタ１４上に水平に載置された珪素単結晶基板１２を加熱して珪素単結晶基板１２の主面を所定の温度にまで上昇させる加熱源として例えば赤外線輻射ランプ３０が配置され、更にこの赤外線輻射ランプ３０と反応容器１０の外壁を冷却するための冷却手段（図示せず）が設置されている。
次に、図１及び上記図６に示される水平型の枚葉式気相成長装置を用いて、珪素単結晶基板１２の主面上に珪素単結晶薄膜を形成する方法を説明する。
先ず、反応容器１０内のサセプタ１４上に珪素単結晶基板１２を水平に載置する。続いて、Ｈ2ガスのガスソースからＭＦＣ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、共通のガス配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、及び６つの導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆを介して反応容器１０内にＨ2ガスを供給し、反応容器１０内の雰囲気を水素に置換する。また、回転装置により、回転軸１６を介して、珪素単結晶基板１２を水平に載置した状態のままサセプタ１４を図１及び上記図６中の矢印で示されるように時計回りに回転させる。そして、赤外線輻射ランプ３０により、サセプタ１４上の珪素単結晶基板１２に対して、所定の温度サイクルに従った加熱を行い、その主面における温度を所定の設定温度にまで上昇させる。
続いて、所定の温度サイクルに従い、その気相成長工程において、半導体原料ガスのガスソースから、それぞれＭＦＣ２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、共通のガス配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、及び６つの導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆを介して、反応容器１０内に半導体原料ガスを供給すると共に、ドーパントガスのガスソースから、それぞれＭＦＣ２８ａ、２８ｂ、共通のガス配管２２ａ、２２ｂ、及び４つの導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｄを介して、反応容器１０内にドーパントガスを供給する。
このとき、キャリアガスとしてのＨ2ガス、半導体原料ガス、及びドーパントガスの流量はそれぞれＭＦＣ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、ＭＦＣ２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、及びＭＦＣ２８ａ、２８ｂにより個別にかつ精密に制御される。そして、ＭＦＣ２４ａ、２６ａ、２８ａによりそれぞれ流量を精密に制御されたＨ2ガス、半導体原料ガス、及びドーパントガスは、その後混合されて、反応容器１０の幅方向に配設された内側導入口１８ａ、１８ｂからプロセスガスとして殆ど幅方向に拡散することなく反応容器１０内に導入される。
また、同様にして、ＭＦＣ２４ｂ、２６ｂ、２８ｂによりそれぞれ流量を精密に制御されたＨ2ガス、半導体原料ガス、及びドーパントガスも、その後混合されて、反応容器１０の幅方向に配設された中間導入口１８ｃ、１８ｄからプロセスガスとして殆ど幅方向に拡散することなく反応容器１０内に導入される。
更に、同様にして、ＭＦＣ２４ｃ、２６ｃによりそれぞれ流量を精密に制御されたＨ2ガス及び半導体原料ガスも、その後混合されて、反応容器１０の幅方向に配設された外側導入口１８ｅ、１８ｆからプロセスガスとして殆ど幅方向に拡散することなく反応容器１０内に導入される。但し、これらの外側導入口１８ｅ、１８ｆからドーパントガスが反応容器１０内に導入されることはない。
この反応容器１０内に導入されたプロセスガスは、回転軸１６を中心に回転するサセプタ１４上に載置されている珪素単結晶基板１２の主面上方を、その主面に対して略平行かつ一方向に通過する。このとき、内側導入口１８ａ、１８ｂ及び中間導入口１８ｃ、１８ｄから供給されたキャリアガスとしてのＨ2ガス、半導体原料ガス、及びドーパントガスが珪素単結晶基板１２の主面の中心部近傍及び中間部を通過するのに対して、外側導入口１８ｅ、１８ｆから供給されたＨ2ガス及び半導体原料ガスは珪素単結晶基板１２の主面の外縁部近傍を通過するものの、この外側導入口１８ｅ、１８ｆからはドーパントガスが供給されない。そして、その際に化学反応を生じて、珪素単結晶基板１２の主面上に珪素単結晶薄膜３２を気相成長させる。
以上のように本実施形態によれば、反応容器１０の幅方向に配設された６つの導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆから構成されるガス導入口１８から回転する珪素単結晶基板１２の主面に対して略平行かつ一方向にプロセスガスを供給する際に、内側導入口１８ａ、１８ｂ及び中間導入口１８ｃ、１８ｄからは、キャリアガスとしてのＨ2ガス、半導体原料ガス、及びドーパントガスが珪素単結晶基板１２の主面の中心部近傍及び中間部に供給され、外側導入口１８ｅ、１８ｆからは、Ｈ2ガス及び半導体原料ガスのみが珪素単結晶基板１２の主面の外縁部近傍に供給され、この外縁部近傍にはドーパントガスが供給されないことにより、珪素単結晶基板１２の主面の外縁部近傍に供給されるドーパントガスの濃度はそれ以外の中央部近傍及び中間部に供給されるドーパントガスの濃度よりも相対的に低くなる。但し、この珪素単結晶基板１２の主面の外縁部近傍にはオートドープ現象によるドーパントガスが供給される。このため、ガス導入口１８から供給されるドーパントガスとオートドープ現象により供給されるドーパントガスとをトータルすると、珪素単結晶基板１２の主面全体に供給されるドーパントガスの濃度は略均一になる。言い換えれば、オートドープ現象により珪素単結晶基板１２の主面の外縁部近傍にドーパントガスが供給されることを予め計算に入れ、外側導入口１８ｅ、１８ｆからこの外縁部近傍へのドーパントガスの供給を止めることによって、結果的に主面全体に供給されるドーパントガスの濃度を略均一にするものである。従って、半珪素単結晶基板１２の主裏面にオートドープ防止用の被膜を形成するという余分な工程を設けることなく、半珪素単結晶基板１２の主面上に気相成長させる珪素単結晶薄膜３２の直径方向の抵抗率分布をより均一なものとすることができる。
また、内側導入口１８ａ、１８ｂから供給されるドーパントガスの供給量と中間導入口１８ｃ、１８ｄから供給されるドーパントガスの供給量とをそれぞれＭＦＣ２８ａ、２８ｂによって個別に制御することにより、珪素単結晶基板１２の主面の外縁部近傍を除く中央部及び中間部に供給されるドーパントガスの濃度をより均一になるように高精度に調整することが可能になるため、珪素単結晶薄膜３２の直径方向の抵抗率分布を更により均一なものとすることができる。
（実施例）
以下、図１及び上記図６に示される水平型の枚葉式気相成長装置を用いて、珪素単結晶基板の主面上に珪素単結晶薄膜を形成する際の具体的な条件及びその条件に基づいて形成した珪素単結晶薄膜３２の抵抗率分布について、図２及び図３を用いて説明する。
ここで、図２は図１に示す気相成長装置を使用して半導体ウェーハを製造する際の温度サイクルを示すグラフであり、図３は図１の気相成長装置を使用して製造した半導体ウェーハの直径方向の抵抗率分布を示すグラフである。
反応容器１０内のサセプタ１４上に載置する珪素単結晶基板１２としては、直径３００ｍｍ±０．２ｍｍ、Ｂ（硼素）が高濃度に添加された抵抗率０．０１Ω・ｃｍ〜０．０２Ω・ｃｍのｐ型低抵抗の珪素単結晶基板１２を用いる。
そして、この珪素単結晶基板１２を反応容器１０内のサセプタ１４上に水平に載置した後、６つの導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆからＨ2ガスを反応容器１０内に供給して、反応容器１０内をＨ2雰囲気にする。また、回転装置によって珪素単結晶基板１２を水平に載置した状態のままサセプタ１４を例えば時計回りに回転させる。
続いて、加熱源としての赤外線輻射ランプ３０に通電して、サセプタ１４上の珪素単結晶基板１２を加熱し、図２の温度サイクルに示されるように、珪素単結晶基板１２の主面における温度が１１３０℃になるまで昇温する（昇温工程）。そして、そのままこの１１３０℃に一定時間保持して、珪素単結晶基板１２の主面上に形成された自然酸化膜を除去するための熱処理を行う（熱処理工程）。
続いて、珪素単結晶基板１２の主面における温度を１１３０℃から１０７０℃にまで降温した後、６つの導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆからキャリアガスとしてのＨ2ガス、半導体原料ガス、及びドーパントガスからなるプロセスガスを反応容器１０内に供給する。
このとき、キャリアガスとしてのＨ2ガスは、ＭＦＣ２４ａ、２４ｂ、２４ｃにより個別にかつ精密に制御し、合計７０リットル／分の流量で全ての導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆから均等に反応容器１０内に供給する。また、半導体原料ガスとしては例えば液体のＳｉＨＣｌ3を水素でバブリングして得られた混合ガスを用い、この共通の半導体原料ガスソースから供給されるガスをＭＦＣ２６ａ、２６ｂ、２６ｃにより個別にかつ精密に制御し、合計２２リットル／分の流量で全ての導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆから均等に反応容器１０内に供給する。更に、ドーパントガスとしては例えば水素で希釈されたＢ2Ｈ6ガスを用い、この共通のドーパントガスソースから供給されるガスをＭＦＣ２８ａ、２８ｂにより個別にかつ精密に制御し、内側導入口１８ａ、１８ｂからそれぞれ５０ｃｍ3／分の流量で反応容器１０内に供給すると共に、中間導入口１８ｃ、１８ｄからそれぞれ３００ｃｍ3／分の流量で反応容器１０内に供給する。勿論、外側導入口１８ｅ、１８ｆからＢ2Ｈ6ガスを供給することはない。
また、ここで、反応容器１０の幅方向に配設されている６つの導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆは、片側１８０ｍｍの幅を有している。そして、内側導入口１８ａ、１８ｂのそれぞれ内側から中間導入口１８ｃ、１８ｄのそれぞれの外側までの幅が約１１０ｍｍある。このため、内側導入口１８ａ、１８ｂ及び中間導入口１８ｃ、１８ｄから供給されたドーパントガスを含有するプロセスガスは珪素単結晶基板１２の主面の外縁部近傍約４０ｍｍを除く中心部近傍及び中間部を通過する。また、外側導入口１８ｅ、１８ｆから供給されたドーパントガスを含有しないプロセスガスは珪素単結晶基板１２の主面の外縁部近傍約４０ｍｍを通過する。
こうして反応容器１０内に供給されたプロセスガスにより化学反応を生じさせて、珪素単結晶基板１２の主面上に、抵抗率２．２Ω・ｃｍ、抵抗率分布８％以下（上記（１）式により計算した場合）或いは±４％以下（上記（２）式により計算した場合）を目標値としてｐ型の珪素単結晶薄膜３２を４μｍの厚さに気相成長させる（気相成長工程）。
続いて、気相成長工程の終了後、反応容器１０内をＨ2ガスによって十分にパージする（パージ工程）。そして、加熱源としての赤外線輻射ランプ３０の通電を切って、珪素単結晶基板１２の主面上に珪素単結晶薄膜３２が形成された半導体ウェーハを６５０℃になるまで冷却する（冷却工程）。その後、この半導体ウェーハを反応容器１０内から取り出す。
次に、このようにして珪素単結晶基板１２の主面上に形成した珪素単結晶薄膜３２の抵抗率を測定する。
なお、この抵抗率の測定には、アメリカ合衆国マサチューセッツ州ウォバーンに所在するＱＣ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ社のＳＣＰ（Surface  Charge  Profiler）装置を使用した。このＳＣＰ装置は、その測定原理として、以下に説明するＳＰＶ（Surface  Photo  Voltage）法を用いている。
即ち、先ず、サンプルウェーハを約３００℃において短時間に熱処理し、表面に形成されている自然酸化膜の電荷量を一定にした後、サンプルウェーハ表面にＧａＮ（窒化ガリウム）ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）による波長４５０ｎｍの光を約４０Ｈｚで照射する。
この光の進入深さ約０．４μｍにおいて光により励起された少数キャリアがサンプルウェーハ表面で電位変化を起こすため、この電位変化をＳＰＶ信号として検出する。そして、このＳＰＶ信号が空乏層の幅と比例し、この空乏層の幅が珪素中の不純物濃度と比例することから、サンプルウェーハ表面から約１μｍの深さにおける不純物濃度を検出し、更にその検出値を抵抗率に換算する。
そして、このＳＣＰ装置を使用して、珪素単結晶基板１２の主面上に形成した珪素単結晶薄膜３２の抵抗率をその直径方向に１０ｍｍ間隔で測定したところ、図３のグラフに示されるような結果を得た。
（比較例）
次に、上記実施例との比較を行うため、従来の水平型の枚葉式気相成長装置を用いて、珪素単結晶基板の主面上に珪素単結晶薄膜を形成した珪素単結晶薄膜の抵抗率分布について、図４を用いて説明する。
ここで、図４は上記図５に示す従来の気相成長装置を使用して製造した半導体ウェーハの直径方向の抵抗率分布を示すグラフである。
この比較例においては、ドーパントガスとして水素で希釈されたＢ2Ｈ6ガスを用い、全ての導入口１８ａ、１８ｂ、…、１８ｆのそれぞれから２００ｃｍ3／分の流量で均等に反応容器１０内に供給し、温度１１００℃において気相成長させる点を除けば、使用する珪素単結晶基板１２の大きさや抵抗率、キャリアガスや半導体原料ガスの種類や流量、昇温工程から熱処理工程を経て気相成長工程を行い、更にパージ工程、冷却工程に至る温度サイクルの条件、珪素単結晶薄膜３２の抵抗率の測定条件等、全て上記実施例の場合と同様とする。
このようにして、従来の気相成長装置を使用して珪素単結晶基板１２の主面上に形成した珪素単結晶薄膜３２の抵抗率をその直径方向に１０ｍｍ間隔で測定したところ、図４のグラフに示されるような結果を得た。
次に、上記実施例の図３のグラフに示される結果と比較例の図４のグラフに示される結果とを比較する。
先ず、図３及び図４のグラフを直接に比較すると、珪素単結晶薄膜３２の外縁部近傍においては共に抵抗率が低下しているものの、上記実施例における抵抗率の低下の度合は比較例における抵抗率の低下の度合よりも十分に小さくなっていることが明らかである。
これは、比較例における珪素単結晶薄膜３２の外縁部近傍には、外側導入口１８ｅ、１８ｆからＢ2Ｈ6ガスが流量２００ｃｍ3／分で供給されることに加えて、オートドープ現象によりＢが高濃度に添加された低抵抗の珪素単結晶基板１２の主裏面から遊離したドーパントが更に添加されるため、珪素単結晶薄膜３２の外縁部近傍における抵抗率の低下の度合が極めて大きなものになるのに対し、上記実施例における珪素単結晶薄膜３２の外縁部近傍には、オートドープ現象によるドーパントの添加があるだけで、外側導入口１８ｅ、１８ｆからのＢ2Ｈ6ガスの供給はないため、珪素単結晶薄膜３２の外縁部近傍における抵抗率の低下が生じても、その度合は相対的に小さなものとなるからである。
また、上記実施例と比較例とを数値的に比較すると、次のようになる。即ち、上記実施例においては、図３のグラフに示されるように、珪素単結晶薄膜３２の全測定点の平均抵抗率は２．２３Ω・ｃｍであり、目標値とした抵抗率２．２Ω・ｃｍに極めて近い値が得られている。また、この珪素単結晶薄膜３２の抵抗率分布を、上記（１）式を用いて計算すると、最大抵抗率が２．３２Ω・ｃｍ、最小抵抗率が２．１５Ω・ｃｍとなることから、その抵抗率分布は７．７％となり、目標値とした抵抗率分布８％以下を満足するものであった。
また、珪素単結晶薄膜３２の抵抗率分布を、上記（２）式を用いて計算すると、その抵抗率分布は±３．８％となり、目標値とした抵抗率分布±４％以下を満足するものであった。
これに対して、比較例においては、図４のグラフに示されるように、珪素単結晶薄膜３２の全測定点の平均抵抗率は６．３９Ω・ｃｍである。また、この珪素単結晶薄膜３２の抵抗率分布は５７．９％（上記（１）式により計算した場合）或いは±３５．０％（上記（２）式により計算した場合）となり、それぞれ目標値とした８％或いは±４％を遥かに越えるものとなった。
以上のように上記実施例と比較例との比較から、直径３００ｍｍ±０．２ｍｍという大口径の半珪素単結晶基板１２の主面上に珪素単結晶薄膜３２を気相成長させる場合であっても、その珪素単結晶薄膜３２の直径方向の抵抗率分布の均一性が従来よりも十分に改善できることが確認された。
なお、本発明者が上記実施例の条件以外にも種々の条件を変化させて実験を繰り返した結果、珪素単結晶薄膜３２の抵抗率分布は、反応容器１０に供給する半導体原料ガス及びドーパントガスの濃度や反応温度によって多少の変動を生じることが明らかになった。しかし、上記実施形態に係る半導体ウェーハの製造方法を適用すれば、直径３００ｍｍの低抵抗の珪素単結晶基板１２の主面上に珪素単結晶薄膜３２を気相成長させる場合に、その珪素単結晶薄膜３２の抵抗率分布を８％以下（上記（１）式により計算した場合）或いは±４％以下（上記（２）式により計算した場合）に抑制することは容易に可能であった。
そして、珪素単結晶基板１２の直径が３００ｍｍ以上４００ｍｍ以下の場合であっても、同様にして、その珪素単結晶基板１２主面上に気相成長させる珪素単結晶薄膜３２の抵抗率分布を８％以下（上記（１）式により計算した場合）或いは±４％以下（上記（２）式により計算した場合）に抑制することが可能であった。更にいえば、直径が４００ｍｍを超える珪素単結晶基板１２の場合にも、この大きさの珪素単結晶基板１２は現在の段階では十分に高品質にかつ安定して作製することが困難ではあるが、その珪素単結晶基板１２主面上に気相成長させる珪素単結晶薄膜３２の直径方向の抵抗率分布の均一性を改善することは可能である。
但し、珪素単結晶基板１２の抵抗率が０．０２Ω・ｃｍよりも高くなるに従って、オートドーブ現象による影響は減少するため、珪素単結晶薄膜３２の外縁部近傍における抵抗率の低下量は小さくなり、珪素単結晶薄膜３２全体の抵抗率分布を均一化するためには外側導入口１８ｅ、１８ｆからもドーパントガスを供給する必要が生じる場合があった。
また、珪素単結晶基板１２の抵抗率が０．０１Ω・ｃｍよりも低い場合、オートドーブ現象による影響が増大するため、外側導入口１８ｅ、１８ｆからのドーパントガスの供給を止めても、珪素単結晶薄膜３２の外縁部近傍における抵抗率の低下を防止して、珪素単結晶薄膜３２の抵抗率分布を８％以下（上記（１）式により計算した場合）或いは±４％以下（上記（２）式により計算した場合）に抑制することは困難になった。従って、この場合には、珪素単結晶基板１２の主裏面にオートドーブ防止用の被膜を形成することが必要になった。
産業上の利用可能性
以上、詳細に説明した通り、本発明に係る半導体ウェーハ及びその製造方法によれば、次のような効果を奏することができる。
即ち、本発明に係る半導体ウェーハによれば、直径が３００ｍｍ以上４００ｍｍ以下の大口径の半導体単結晶基板であり、かつ抵抗率が０．０１Ω・ｃｍ以上０．０２Ω・ｃｍ以下の低抵抗の半導体単結晶基板であっても、その主面上に直径方向の抵抗率分布が８％以下（上記（１）式により計算した場合）或いは±４％以下（上記（２）式により計算した場合）の半導体薄膜が形成されていることにより、最近の半導体ウェーハに要請される大口径化と抵抗率の均一化が共に達成されるため、半導体チップの収量の増大と歩留りの向上の実現に大いに寄与することができる。
また、本発明に係る半導体ウェーハによれば、直径が３００ｍｍ以上４００ｍｍ以下の大口径で、かつ抵抗率が０．０１Ω・ｃｍ以上０．０２Ω・ｃｍ以下の低抵抗の半導体単結晶基板の主面上に直径方向の抵抗率分布が±４％以下（上記（２）式により計算した場合）の半導体薄膜が形成されていることにより、最近の半導体ウェーハに要請される大口径化と抵抗率の均一化が共に達成されるため、半導体チップの収量の増大と歩留りの向上の実現に大いに寄与することができる。
また、本発明に係る半導体ウェーハの製造方法によれば、反応容器の幅方向に配設された複数のガス導入口から半導体単結晶基板の主面に対して略平行かつ一方向に半導体原料ガスを供給する際に、これら複数のガス導入口のうちの内側寄りのガス導入口からドーパントガスを供給することにより、即ち複数のガス導入口のうちの外側のガス導入口からはドーパントガスを供給しないことにより、ガス導入口から供給されるドーパントガスとオートドープ現象により供給されるドーパントガスとをトータルして、半導体単結晶基板の主面全体に供給されるドーパントガスの濃度を略均一にすることが可能になるため、半導体単結晶基板の主裏面にオートドープ防止用の被膜を形成するという余分な工程を設けることなく、半導体単結晶基板の主面上に気相成長させる半導体薄膜の直径方向の抵抗率分布の均一性を向上させることができる。
また、さらに好適な本発明に係る半導体ウェーハの製造方法によれば、複数のガス導入口が内側導入口と外側導入口と中間導入口の３種類の導入口からなり、反応容器の幅方向に仮想され半導体単結晶基板の主面の中心を通る中心軸上において、内側導入口からは半導体単結晶基板の主面の中心部近傍に、外側導入口からは半導体単結晶基板の外縁部近傍に、中間導入口からは半導体単結晶基板の主面の中心部と外縁部とに挟まれた中間部にそれぞれ半導体原料ガスを供給する際に、内側ガス導入口及び中間ガス導入口からはドーパントガスが供給され、外側ガス導入口からはドーパントガスが供給されないことにより、内側ガス導入口及び中間ガス導入口から半導体単結晶基板の主面の中心部近傍及び中間部に供給されるドーパントガスとオートドープ現象により半導体単結晶基板の主面の外縁部近傍に供給されるドーパントガスとをトータルして、半導体単結晶基板の主面全体に供給されるドーパントガスの濃度を略均一にすることが可能になるため、半導体単結晶基板の主裏面にオートドープ防止用の被膜を形成するという余分な工程を設けることなく、半導体単結晶基板の主面上に気相成長させる半導体薄膜の直径方向の抵抗率分布の均一性を向上させることができる。
また、さらに好適な本発明に係る半導体ウェーハの製造方法によれば、反応容器の幅方向に仮想され半導体単結晶基板の主面の中心を通る中心軸上において、半導体単結晶基板の主面の外縁部近傍を除く中心部近傍及び中間部に供給されるドーパントガス量をそれぞれ別個に制御することにより、中央部及び中間部に供給されるドーパントガスの濃度をより均一にすることが可能になるため、半導体単結晶基板の主面上に気相成長させる半導体薄膜の直径方向の抵抗率分布の均一性を更に向上させることができる。
なお、オートドープ現象に起因する半導体単結晶薄膜の外縁部近傍における抵抗率の急激な低下は直径３００ｍｍ以上の大口径基板の場合に顕著に発生し、また半導体単結晶基板の抵抗率が０．０１Ω・ｃｍより低いも低抵抗基板の場合にはオートドープ現象に起因する半導体単結晶薄膜の外縁部近傍における抵抗率の低下が急激すぎる一方、０．０２Ω・ｃｍよりも高い高抵抗基板の場合にはオートドープ現象に起因する半導体単結晶薄膜の外縁部近傍における抵抗率の低下が小さいことから、上記の効果は直径が３００ｍｍ以上、抵抗率が０．０１Ω・ｃｍ以上０．０２Ω・ｃｍ以下の半導体単結晶基板を用いる場合に十全に発揮される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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