(57)【要約】  本発明は、ドーパントを含有するシリコン基板の裏面側に酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、該形成された酸化膜を一部除去する酸化膜除去工程と、その後シリコン基板上にエピタキシャル層を気相成長させるエピタキシャル成長工程を有するエピタキシャルウェーハの製造方法であって、前記酸化膜除去工程を、少なくとも、前記シリコン基板の面取り部の酸化膜を除去するとともに、前記シリコン基板の裏面外周部の酸化膜を、前記シリコン基板裏面の最外周部から内側に０μｍ以上かつ３０μｍ未満の幅で除去することにより行うことを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法である。これにより、裏面酸化膜の除去量の適正化を図ることによって、確実にオートドープ及びポリシリコン生成物の発生を抑制し、抵抗率のウェーハ面内均一性が高く、ノジュール発生の抑制が図られたエピタキシャルウェーハの製造方法が提供される。
2013108335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドーパントを含有するシリコン基板の裏面側に酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、該形成された酸化膜を一部除去する酸化膜除去工程と、その後シリコン基板上にエピタキシャル層を気相成長させるエピタキシャル成長工程を有するエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記酸化膜除去工程を、少なくとも、前記シリコン基板の面取り部の酸化膜を除去するとともに、前記シリコン基板の裏面外周部の酸化膜を、前記シリコン基板裏面の最外周部から内側に０μｍ以上かつ３０μｍ未満の幅で除去することにより行う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】
ドーパントを含有するシリコン基板の裏面側に形成された酸化膜と、前記シリコン基板上に気相成長されたエピタキシャル層を有するエピタキシャルウェーハであって、
前記酸化膜は、少なくとも、前記シリコン基板の面取り部の酸化膜が除去されるとともに、前記シリコン基板の裏面外周部の酸化膜が、前記シリコン基板裏面の最外周部から内側に０μｍ以上かつ３０μｍ未満の幅で除去されたものであることを特徴とするエピタキシャルウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エピタキシャルウェーハは、パワーデバイス等の用途の場合、エピタキシャル層を形成するシリコン基板として、不純物（ドーパント）を高濃度に添加し、ｐ型又はｎ型のいずれかの導電型を備えるよう構成された低抵抗基板が用いられる。
導電型をｐ型とする場合には、ドーパントとしてボロン（Ｂ）等が添加され、ｎ型とする場合には、ドーパントとしてリン（Ｐ）、アンチモン（Ｓｂ）、ヒ素（Ａｓ）等がシリコン基板に添加される。ただし、このようなドーパントが添加されたシリコン基板上に、エピタキシャル層を成長させるべく前記基板を高温（１０００〜１２００℃）に加熱する場合、上述したドーパントがシリコン基板から飛び出し、成長したエピタキシャル層中に取り込まれる現象（オートドープ）が発生するという問題がある。このオートドープの発生は、抵抗率のウェーハ面内均一性の悪化等を引き起こすことから、できる限り抑制する必要がある。【０００３】
上述のオートドープを抑制するため、エピタキシャル層の成長に先立って、前記シリコン基板の裏面に対して、オートドープを防止するための酸化膜を形成する工程を有するエピタキシャルウェーハの製造方法が用いられている。形成された裏面酸化膜によって、前記ドーパントの飛び出しを防ぐことができるため、オートドープの発生を有効に抑制できる。なお、シリコン基板の表面側については、エピタキシャル層を成長させるため、上述の不純物の飛び出しは抑制されている。【０００４】
しかしながら、上述の裏面酸化膜を形成した状態で、エピタキシャル層の成長を行った場合、ウェーハ周縁部の前記裏面酸化膜上には、いわゆる「ノジュール」と呼ばれる、ポリシリコンの異常成長による微小な突起状の生成物が発生し、このポリシリコン生成物がエピタキシャル成長処理中に脱落してエピタキシャル層の表面に付着するという問題がある。その場合、エピタキシャルウェーハ表面で観察されるＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｐｏｉｎｔ  Ｄｅｆｅｃｔ）密度の増加や、半導体デバイス製造工程で脱落してウェーハ表面に付着し、酸化膜のパターニング不良を始めとする様々なトラブルを引き起こす恐れがある。【０００５】
そのため、上述のポリシリコン生成物の成長を抑制するエピタキシャルウェーハの製造方法として、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されているように、前記シリコン基板の裏面側に形成した酸化膜の一部を除去した上で、エピタキシャル層の成長を行う方法が挙げられる。これらの製造方法によれば、前記シリコン基板の周縁部、さらにはオートドープの影響が許容できる範囲内で裏面酸化膜を広範囲に除去し、ポリシリコン生成物の発生がなく、ＬＰＤ密度が抑制されたエピタキシャルウェーハを得ることができるとしている。【０００６】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２の発明では、ポリシリコン生成物の抑制については一定の効果を有するものの、オートドープの影響を考慮した上での前記裏面酸化膜の除去量の制御が困難であり、裏面酸化膜の除去量が大きくなりすぎた場合には、オートドープを十分に抑制することができず、抵抗率のウェーハ面内均一性が悪化するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６２−１２８５２０号公報
【特許文献２】特開２０００−２１７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、裏面酸化膜の除去量の適正化を図ることによって、確実にオートドープ及びポリシリコン生成物の発生を抑制し、抵抗率のウェーハ面内均一性が高く、ノジュール発生の抑制が図られた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する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明では、ドーパントを含有するシリコン基板の裏面側に酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、該形成された酸化膜を一部除去する酸化膜除去工程と、その後シリコン基板上にエピタキシャル層を気相成長させるエピタキシャル成長工程を有するエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記酸化膜除去工程を、少なくとも、前記シリコン基板の面取り部の酸化膜を除去するとともに、前記シリコン基板の裏面外周部の酸化膜を、前記シリコン基板裏面の最外周部から内側に０μｍ以上かつ３０μｍ未満の幅で除去することにより行うことを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法を提供する。【００１０】
このような本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法であれば、シリコン基板の裏面外周部の酸化膜除去を狭い幅（即ち、０μｍ以上かつ３０μｍ未満の幅）で行うことにより、確実にオートドープ及びポリシリコン生成物の発生を抑制し、抵抗率のウェーハ面内均一性が高く、ノジュール発生の抑制が図られたエピタキシャルウェーハを製造することができる。【００１１】
また、本発明によれば、ドーパントを含有するシリコン基板の裏面側に形成された酸化膜と、前記シリコン基板上に気相成長されたエピタキシャル層を有するエピタキシャルウェーハであって、前記酸化膜は、少なくとも、前記シリコン基板の面取り部の酸化膜が除去されるとともに、前記シリコン基板の裏面外周部の酸化膜が、前記シリコン基板裏面の最外周部から内側に０μｍ以上かつ３０μｍ未満の幅で除去されたものであることを特徴とするエピタキシャルウェーハが提供される。【００１２】
このような本発明のエピタキシャルウェーハであれば、確実にオートドープ及びポリシリコン生成物の発生を抑制し、抵抗率のウェーハ面内均一性が高く、ノジュール発生の抑制が図られたものとなる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、オートドープを抑制しつつ、ポリシリコン生成物の発生を抑制してエピタキシャルウェーハを製造することが可能であり、抵抗率のウェーハ面内均一性が高く、ノジュールの発生が抑制されたエピタキシャルウェーハを製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法の一例を示した工程フロー図を示す。
【図２】本発明における酸化膜除去工程で除去する酸化膜の範囲を説明した説明図である。
【図３】実施例、比較例におけるエピタキシャル層の抵抗率面内分布と裏面酸化膜除去幅との関係を示す。
【図４】本発明における、枚様式裏面酸化膜除去装置を用いた酸化膜除去方法を説明した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上記のように、オートドープを抑制しつつ、ノジュールの発生を抑制可能なエピタキシャルウェーハの製造方法が求められていた。
【００１６】
特開２０１１−１１４２１０号公報では裏面酸化膜除去幅が３０μｍ未満ではノジュール発生があるため３０μｍ以上の裏面酸化膜の除去が必要とされているが、本発明者らは、シリコン基板の裏面外周部の酸化膜を、前記シリコン基板裏面の最外周部から内側に０μｍ以上かつ３０μｍ未満の幅で除去する場合には、実際には、基板とサセプタがほぼ密着するためにエピタキシャル層を成長させる際に用いる成膜ガス（例えばトリクロロシラン等）の回り込みがないため、ノジュールが発生しないことを見出した。
【００１７】
即ち、本発明者らは、ドーパントを含有するシリコン基板の裏面側に酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、該形成された酸化膜を一部除去する酸化膜除去工程と、その後シリコン基板上にエピタキシャル層を気相成長させるエピタキシャル成長工程を有するエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記酸化膜除去工程を、少なくとも、前記シリコン基板の面取り部の酸化膜を除去するとともに、前記シリコン基板の裏面外周部の酸化膜を、前記シリコン基板裏面の最外周部から内側に０μｍ以上かつ３０μｍ未満の幅で除去することにより行うことを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法を提供する。以下、本発明について更に詳述する。
【００１８】
図１に本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法の一例を示した工程フロー図を示す。
図１（Ａ）で準備するシリコン基板は、ドーパントとして、例えば、導電型をｐ型とする場合には、ボロン（Ｂ）、導電型をｎ型とする場合には、リン（Ｐ）、アンチモン（Ｓｂ）、ヒ素（Ａｓ）等が添加された、例えば、抵抗率が１ｍΩ・ｃｍ以上２０ｍΩ・ｃｍ以下のシリコン基板が好ましい。
このような抵抗率の低いシリコン基板はオートドープを引き起こし易いので、本発明に用いた場合、得られる改善効果も大きいために好ましい。
【００１９】
次いで、ドーパントを含有するシリコン基板の裏面側に酸化膜を形成する酸化膜形成工程を行う（図１（Ｂ））。
前記酸化膜の形成は、ＣＶＤ法により行うことが好ましい。ＣＶＤ法によりシリコン基板の裏面側にシリコン酸化膜を堆積して形成することにより、簡単にＣＶＤシリコン酸化膜を形成することができる。
【００２０】
次いで、形成された酸化膜を一部除去する酸化膜除去工程を行う（図１（Ｃ））。
ここで、本発明は、図２に示すように、酸化膜除去工程を、少なくともシリコン基板１の面取り部２の酸化膜３を除去するとともに、前記シリコン基板１の裏面外周部の酸化膜３を、前記シリコン基板裏面４の最外周部５から内側に０μｍ以上かつ３０μｍ未満の幅（裏面酸化膜除去幅）で除去することにより行うことを特徴とする。
【００２１】
本発明者らにより、ウェーハ面取り部２に酸化膜３が残っているとノジュール発生の可能性があるが、ウェーハ面取り部２の端（即ち、シリコン基板裏面４の最外周部５）まで酸化膜３が除去されている場合には、ノジュールが発生しないことが確認できた。
【００２２】
また、シリコン基板１の裏面外周部の酸化膜３の除去は、シリコン基板裏面４の最外周部５から内側に０μｍ以上かつ３０μｍ未満の幅（裏面酸化膜除去幅）で行うことで、ノジュールの発生が抑制され、かつ、オートドープを十分に抑制することが可能である。
【００２３】
シリコン基板１の裏面外周部の酸化膜３の除去を、シリコン基板裏面４の最外周部５から内側に３０μｍ以上の幅（裏面酸化膜除去幅）で酸化膜を除去した場合には、ノジュールの発生は抑制されるものの、オートドープを十分に抑制することができず、エピタキシャル層の抵抗率面内均一性が悪化する。
【００２４】
このような酸化膜除去方法としては、特に限定されないが、例えば、図４に示すような枚様式裏面酸化膜除去装置７にシリコン基板１をセットし、ＨＦを含有する水溶液等で酸化膜のエッチングをすることで行うことができる。
この際、シリコン基板１の裏面外周部に設置されたＨＦエッチングブロック用パッキン８の位置を調整することで、シリコン基板１の面取り部２の酸化膜３を除去すると同時に、裏面酸化膜除去幅を０μｍ以上かつ３０μｍ未満の幅に設定することが可能となる。その後、この枚様式裏面酸化膜除去装置７を用いてリンス、乾燥を連続で行うことが好ましい。
【００２５】
その後、シリコン基板上にエピタキシャル層を気相成長させるエピタキシャル成長工程を行う（図１（Ｄ））。
【００２６】
エピタキシャル成長工程は、従来行われている公知の方法で行うことが可能であり、エピタキシャル成長装置を用い、シリコン基板の表面６（エピタキシャル層を成長させる側の面）上にエピタキシャル層を所定の厚さ（例えば１０μｍ〜１００μｍ）まで成長させることができる。用いるエピタキシャル成長装置は特に限定されず、一般的に、縦型、シリンダー型、枚葉型が広く使われており、本発明ではいずれの装置も用いることができる。
【００２７】
本発明のエピタキシャルウェーハは、上記した本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法により製造されたものであり、ドーパントを含有するシリコン基板の裏面側に形成された酸化膜と、シリコン基板上に気相成長されたエピタキシャル層を有する。この酸化膜は、少なくとも、シリコン基板の面取り部の酸化膜が除去されるとともに、シリコン基板の裏面外周部の酸化膜が、シリコン基板裏面の最外周部から内側に０μｍ以上かつ３０μｍ未満の幅で除去されたものである。
このような本発明のエピタキシャルウェーハであれば、確実にオートドープ及びポリシリコン生成物の発生を抑制し、抵抗率のウェーハ面内均一性が高く、ノジュール発生の抑制が図られたものとなる。
【実施例】
【００２８】
以下に本発明の実施例及び比較例を挙げて、本発明をより詳細に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。【００２９】
（実施例）
不純物（ドーパント）としてリンを含有した抵抗率が１ｍΩ・ｃｍのシリコン基板の裏面側にオートドープ防止のための酸化膜をＣＶＤ法により形成し、その後、ポリシリコン生成物（ノジュール）の発生を抑制するため、面取り部に形成されている酸化膜及び裏面外周部の酸化膜をシリコン基板裏面の最外周部から内側に０μｍ、及び２８μｍの幅だけ除去したシリコン基板を用意した。
そのシリコン基板上に、成長温度１１３０度、ドーパントガスにＰＨ３、成膜ガスにトリクロロシラン（ＴＣＳ）を用いてエピ抵抗率１．５Ω・ｃｍ、エピ膜厚１０μｍとなるようなエピタキシャル層を成長させるエピタキシャル成長（ＣＶＤ法）を行うことによって、サンプルとなるエピタキシャルウェーハを製造した。
このとき製造されたエピタキシャルウェーハのエピ抵抗率測定を実施した。図３にエピ抵抗率面内分布（％）と裏面酸化膜の除去幅（μｍ）との関係結果を示す。【００３０】
（比較例）
不純物（ドーパント）としてリンを含有した抵抗率が１ｍΩ・ｃｍのシリコン基板の裏面側にオートドープ防止のための酸化膜をＣＶＤ法により形成し、その後、ポリシリコン生成物（ノジュール）の発生を抑制するため、面取り部に形成されている酸化膜及び裏面外周部の酸化膜をシリコン基板裏面の最外周部から内側に４０〜３００μｍだけ除去したシリコン基板を用意した。
そのシリコン基板上に、成長温度１１３０度、ドーパントガスにＰＨ３、成膜ガスにトリクロロシラン（ＴＣＳ）を用いてエピ抵抗率１．５Ω・ｃｍ、エピ膜厚１０μｍとなるようなエピタキシャル層を成長させるエピタキシャル成長（ＣＶＤ法）を行うことによってサンプルとなるエピタキシャルウェーハを製造した。
このとき製造されたエピタキシャルウェーハのエピ抵抗率測定を実施した。図３にエピ抵抗率面内分布（％）と裏面酸化膜の除去幅（μｍ）との関係結果を示す。【００３１】
図３より、裏面酸化膜除去幅が４０〜３００μｍの間では裏面酸化膜除去幅が狭くなるに伴いエピ抵抗率面内分布は徐々に改善されていく傾向があるが、抵抗率のウェーハ面内均一性が不十分であった（比較例）。一方、裏面酸化膜除去幅が３０μｍ未満になるとエピ抵抗率面内分布が急激に改善されることが確認できた（実施例）。
このとき、全てのサンプルにおいてノジュールは発生していないことが確認された。【００３２】
以上の結果より、裏面酸化膜除去幅を３０μｍ未満かつ０μｍ以上としたシリコン基板を用いることで、オートドープ及びポリシリコン生成物の発生を抑制し、抵抗率のウェーハ面内均一性が大きく改善し、ノジュール発生が抑制されたエピタキシャルウェーハを製造することができることが示された。同様の結果は、エピタキシャル成長装置をバッチ式、枚葉式のいずれのタイプの装置を用いた場合も得られ、また、ドーパントをｐ型とした場合も同様の結果になった。【００３３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【図１】
2013108335.tif 000003
【図２】
2013108335.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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