(57)【要約】      （修正有）【課題】用いるシリコン単結晶基板の導電型や添加元素に関わらず、ミスフィット転位の発生を抑制したシリコンエピタキシャルウェーハおよびその製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも、シリコン単結晶基板２と、該シリコン単結晶基板２の主表面上に気相成長によって形成されたシリコン単結晶薄膜３とからなるシリコンエピタキシャルウェーハ１であって、前記シリコン単結晶基板２の格子歪み量εを（（Ｘ線回析法で測定した前記シリコン単結晶基板２の格子定数―真性シリコンの格子定数）／真性シリコンの格子定数の絶対値）とし、前記シリコン単結晶薄膜３の厚さをｔμｍとした時、ｔ＜（５．０×１０−４）×ε―１．１を満たすものであることを特徴とするシリコンエピタキシャルウェーハ。【選択図】図１
2011073900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、シリコン単結晶基板と、該シリコン単結晶基板の主表面上に気相成長によって形成されたシリコン単結晶薄膜とからなるシリコンエピタキシャルウェーハであって、
前記シリコン単結晶基板の格子歪み量εを（（Ｘ線回析法で測定した前記シリコン単結晶基板の格子定数―真性シリコンの格子定数）／真性シリコンの格子定数の絶対値）とし、前記シリコン単結晶薄膜の厚さをｔμｍとした時、
ｔ＜（５．０×１０−４）×ε―１．１
を満たすものであることを特徴とするシリコンエピタキシャルウェーハ。
【請求項２】
少なくとも、シリコン単結晶基板の主表面上に厚さｔμｍのシリコン単結晶薄膜を気相成長させるシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記シリコン単結晶薄膜の気相成長前に予め、Ｘ線回析法で実験用の複数のシリコン単結晶基板の格子定数を測定し、該それぞれの測定した格子定数から格子歪み量εを（（Ｘ線回析法で測定した前記シリコン単結晶基板の格子定数―真性シリコンの格子定数）／真性シリコンの格子定数の絶対値）として算出し、前記実験用の複数のシリコン単結晶基板の主表面上にそれぞれ厚さｔの異なる前記シリコン単結晶薄膜を形成し、該シリコン単結晶薄膜形成後の前記それぞれのシリコン単結晶基板にミスフィット転位が発生しているか調査することによって、ミスフィット転位が発生しない格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔの関係を求めておき、
前記シリコン単結晶薄膜の気相成長前のシリコン単結晶基板の前記格子歪み量εを算出し、該算出した格子歪み量εに対してミスフィット転位が発生しないシリコン単結晶薄膜の厚さｔを前記求めた格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔの関係から選択し、該選択した厚さｔのシリコン単結晶薄膜を気相成長させてシリコンエピタキシャルウェーハを製造することを特徴とするシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項３】
少なくとも、シリコン単結晶基板の主表面上に厚さｔμｍのシリコン単結晶薄膜を気相成長させるシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記シリコン単結晶薄膜の気相成長前に予め、Ｘ線回析法で実験用の複数のシリコン単結晶基板の格子定数を測定し、該それぞれの測定した格子定数から格子歪み量εを（（Ｘ線回析法で測定した前記シリコン単結晶基板の格子定数―真性シリコンの格子定数）／真性シリコンの格子定数の絶対値）として算出し、前記実験用の複数のシリコン単結晶基板の主表面上にそれぞれ厚さｔの異なる前記シリコン単結晶薄膜を形成し、該シリコン単結晶薄膜形成後の前記それぞれのシリコン単結晶基板にミスフィット転位が発生しているか調査することによって、ミスフィット転位が発生しない格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔの関係を求めておき、
前記気相成長させるシリコン単結晶薄膜の厚さｔに対してミスフィット転位が発生しない格子歪み量εを前記求めた格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔの関係から選択し、該選択した格子歪み量εを有する前記シリコン単結晶基板を選別し、該選別したシリコン単結晶基板上に厚さｔのシリコン単結晶薄膜を成長させてシリコンエピタキシャルウェーハを製造することを特徴とするシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記ミスフィット転位が発生しない格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔの関係を、
ｔ＜（５．０×１０−４）×ε―１．１
を満たす関係とすることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。
【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およびシリコンエピタキシャルウェーハに関し、具体的には、ミスフィット転位が発生しないシリコンエピタキシャルウェーハとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン半導体の集積回路素子（デバイス）の高集積化は、急速に進んでおり、デバイスが形成されるシリコンウェーハの品質に対する要求は、ますます厳しくなっている。
すなわち、高集積化に伴い集積回路は微細となる。そのため、デバイスが形成されるいわゆるデバイス活性領域では、転位などの結晶欠陥および金属系不純物が厳しく制限される。これらは、リーク電流の増大およびキャリアのライフタイム低下の原因となるためである。
【０００３】
近年、電源コントロールなどの用途として、パワー半導体デバイスが用いられている。パワー半導体デバイス用の基板としては、チョクラルスキー（ＣＺ）法により育成されたシリコン単結晶棒をスライスし、得られたシリコン単結晶基板の表面に、結晶欠陥をほぼ完全に含まないシリコン単結晶薄膜を成長させたシリコンエピタキシャルウェーハが主に利用されている。そのシリコンエピタキシャルウェーハのシリコン単結晶基板には、一般的に高濃度にドーパントがドープされている。
【０００４】
そして、特に大電流動作が可能な低耐圧パワーＭＯＳデバイスやＩＧＢＴ用途に、抵抗率の低いシリコン単結晶基板を用いたシリコンエピタキシャルウエーハの需要が急速に高まっている。
このような抵抗率が低いシリコン単結晶基板を用いたシリコンエピタキシャルウェーハでは、基板にシリコンより共有結合半径の小さい燐やボロン、もしくは共有結合半径の大きいアンチモンやヒ素が多量にドープされることにより、エピタキシャル層と基板との間に格子不整合が生じ得る。この格子不整合が原因でエピタキシャル工程中やデバイス熱処理中にミスフィット転位が発生する場合があり、デバイス特性の悪化が懸念されている。
【０００５】
この問題に対し、従来よりボロンを添加した低抵抗Ｐ＋シリコンウェーハ上に、Ｐ＋シリコンウェーハよりも抵抗率が２桁以上高いエピタキシャルシリコン膜を形成する際に、実験データに基づいて導出した、ミスフィット転位発生臨界を示すエピタキシャルシリコン膜厚とＰ＋シリコンウェーハの抵抗率との関係式を利用して製造されたシリコンエピタキシャルウェーハが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】昭６３−２５８０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、この関係式は、Ｐ型基板を用いる場合に限定されており、Ｎ型のシリコン単結晶基板に対しては適応できない。
また、このミスフィット転位の発生にはエピタキシャル層と基板の間に生じる格子不整合とエピタキシャル層の厚さが大きく関係しているが、上記関係式は、格子不整合に影響を及ぼす元素(例えば、Ｃ、Ｇｅ等)が添加されている場合には適応できない。
【０００８】
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、用いるシリコン単結晶基板の導電型や添加元素に関わらず、ミスフィット転位の発生を抑制したシリコンエピタキシャルウェーハおよびそ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】
上記目的を達成するために、本発明によれば、少なくとも、シリコン単結晶基板と、該シリコン単結晶基板の主表面上に気相成長によって形成されたシリコン単結晶薄膜とからなるシリコンエピタキシャルウェーハであって、前記シリコン単結晶基板の格子歪み量εを（（Ｘ線回析法で測定した前記シリコン単結晶基板の格子定数―真性シリコンの格子定数）／真性シリコンの格子定数の絶対値）とし、前記シリコン単結晶薄膜の厚さをｔμｍとした時、
ｔ＜（５．０×１０−４）×ε―１．１
を満たすものであることを特徴とするシリコンエピタキシャルウェーハが提供される。
【００１０】
このように、前記シリコン単結晶基板の格子歪み量εを（（Ｘ線回析法で測定した前記シリコン単結晶基板の格子定数―真性シリコンの格子定数）／真性シリコンの格子定数の絶対値）とし、前記シリコン単結晶薄膜の厚さをｔμｍとした時、
ｔ＜（５．０×１０−４）×ε―１．１
を満たすシリコンエピタキシャルウェーハであれば、シリコン単結晶基板の導電型及び添加元素に関わらず、ミスフィット転位の発生が抑制されたものとなる。
【００１１】
また、本発明によれば、少なくとも、シリコン単結晶基板の主表面上に厚さｔμｍのシリコン単結晶薄膜を気相成長させるシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法であって、前記シリコン単結晶薄膜の気相成長前に予め、Ｘ線回析法で実験用の複数のシリコン単結晶基板の格子定数を測定し、該それぞれの測定した格子定数から格子歪み量εを（（Ｘ線回析法で測定した前記シリコン単結晶基板の格子定数―真性シリコンの格子定数）／真性シリコンの格子定数の絶対値）として算出し、前記実験用の複数のシリコン単結晶基板の主表面上にそれぞれ厚さｔの異なる前記シリコン単結晶薄膜を形成し、該シリコン単結晶薄膜形成後の前記それぞれのシリコン単結晶基板にミスフィット転位が発生しているか調査することによって、ミスフィット転位が発生しない格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔの関係を求めておき、前記シリコン単結晶薄膜の気相成長前のシリコン単結晶基板の前記格子歪み量εを算出し、該算出した格子歪み量εに対してミスフィット転位が発生しないシリコン単結晶薄膜の厚さｔを前記求めた格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔの関係から選択し、該選択した厚さｔのシリコン単結晶薄膜を気相成長させてシリコンエピタキシャルウェーハを製造することを特徴とするシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法が提供される。
【００１２】
このように、前記シリコン単結晶薄膜の気相成長前に予め、Ｘ線回析法で実験用の複数のシリコン単結晶基板の格子定数を測定し、該それぞれの測定した格子定数から格子歪み量εを（（Ｘ線回析法で測定した前記シリコン単結晶基板の格子定数―真性シリコンの格子定数）／真性シリコンの格子定数の絶対値）として算出し、前記実験用の複数のシリコン単結晶基板の主表面上にそれぞれ厚さｔの異なる前記シリコン単結晶薄膜を形成し、該シリコン単結晶薄膜形成後の前記それぞれのシリコン単結晶基板にミスフィット転位が発生しているか調査することによって、ミスフィット転位が発生しない格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔの関係を求めておき、前記シリコン単結晶薄膜の気相成長前のシリコン単結晶基板の前記格子歪み量εを算出し、該算出した格子歪み量εに対してミスフィット転位が発生しないシリコン単結晶薄膜の厚さｔを前記求めた格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔの関係から選択し、該選択した厚さｔのシリコン単結晶薄膜を気相成長させてシリコンエピタキシャルウェーハを製造すれば、用いる格子歪み量εを有するシリコン単結晶基板に対してミスフィット転位が発生しない適切なシリコン単結晶薄膜の厚さを選択でき、ミスフィット転位の発生が抑制されたシリコンエピタキシャルウェーハを確実に製造することができる。
【００１３】
また、本発明によれば、少なくとも、シリコン単結晶基板の主表面上に厚さｔμｍのシリコン単結晶薄膜を気相成長させるシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法であって、前記シリコン単結晶薄膜の気相成長前に予め、Ｘ線回析法で実験用の複数のシリコン単結晶基板の格子定数を測定し、該それぞれの測定した格子定数から格子歪み量εを（（Ｘ線回析法で測定した前記シリコン単結晶基板の格子定数―真性シリコンの格子定数）／真性シリコンの格子定数の絶対値）として算出し、前記実験用の複数のシリコン単結晶基板の主表面上にそれぞれ厚さｔの異なる前記シリコン単結晶薄膜を形成し、該シリコン単結晶薄膜形成後の前記それぞれのシリコン単結晶基板にミスフィット転位が発生しているか調査することによって、ミスフィット転位が発生しない格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔの関係を求めておき、前記気相成長させるシリコン単結晶薄膜の厚さｔに対してミスフィット転位が発生しない格子歪み量εを前記求めた格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔの関係から選択し、該選択した格子歪み量εを有する前記シリコン単結晶基板を選別し、該選別したシリコン単結晶基板上に厚さｔのシリコン単結晶薄膜を成長させてシリコンエピタキシャルウェーハを製造することを特徴とするシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法が提供される。
【００１４】
このように、前記シリコン単結晶薄膜の気相成長前に予め、Ｘ線回析法で実験用の複数のシリコン単結晶基板の格子定数を測定し、該それぞれの測定した格子定数から格子歪み量εを（（Ｘ線回析法で測定した前記シリコン単結晶基板の格子定数―真性シリコンの格子定数）／真性シリコンの格子定数の絶対値）として算出し、前記実験用の複数のシリコン単結晶基板の主表面上にそれぞれ厚さｔの異なる前記シリコン単結晶薄膜を形成し、該シリコン単結晶薄膜形成後の前記それぞれのシリコン単結晶基板にミスフィット転位が発生しているか調査することによって、ミスフィット転位が発生しない格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔの関係を求めておき、前記気相成長させるシリコン単結晶薄膜の厚さｔに対してミスフィット転位が発生しない格子歪み量εを前記求めた格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔの関係から選択し、該選択した格子歪み量εを有する前記シリコン単結晶基板を選別し、該選別したシリコン単結晶基板上に厚さｔのシリコン単結晶薄膜を成長させてシリコンエピタキシャルウェーハを製造すれば、厚さｔのシリコン単結晶薄膜を有するミスフィット転位の発生が抑制されたシリコンエピタキシャルウェーハを確実に製造することができる。
【００１５】
このとき、前記ミスフィット転位が発生しない格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔの関係を、
ｔ＜（５．０×１０−４）×ε―１．１
を満たす関係とすることが好ましい。
【００１６】
このように、前記ミスフィット転位が発生しない格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔの関係を、
ｔ＜（５．０×１０−４）×ε―１．１
を満たす関係とすれば、ミスフィット転位の発生が抑制されたシリコンエピタキシャルウェーハをより確実に製造することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法において、ミスフィット転位が発生しない格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔの関係を求めておき、その関係に基づいてシリコン単結晶薄膜の厚さｔを選択、或いはシリコン単結晶基板を選別してシリコンエピタキシャルウェーハを製造するので、用いるシリコン単結晶基板の導電型や添加元素に関わらず、ミスフィット転位の発生が抑制された本発明のシリコンエピタキシャルウェーハを確実に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの一例を示す概略図である。
【図２】実施例１、比較例におけるシリコンエピタキシャルウェーハのトポグラフ像を示す図である。
【図３】実施例１、比較例における格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔの関係を示す図である。
【図４】実施例２における格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔの関係を示す図である。
【図５】図２における、比較例の基板１とシリコン単結晶薄膜の厚さ４０μｍの条件時の結果を拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、抵抗率が低いシリコン単結晶基板を用いたシリコンエピタキシャルウェーハでは、エピタキシャル層と基板との間に生じる格子不整合が原因でエピタキシャル工程中やデバイス熱処理中にミスフィット転位が発生し易く、デバイス特性の悪化が懸念されている。
【００２０】
従来より、この問題に対しミスフィット転位発生臨界を示すエピタキシャルシリコン膜厚とＰ＋シリコンウェーハの抵抗率との関係式に基づいて製造されたミスフィット転位の発生が抑制されたシリコンエピタキシャルウェーハが知られているが、この関係式は、Ｐ型基板を用いる場合に限定されており、Ｎ型のシリコン単結晶基板の場合、或いは格子不整合に影響を及ぼす元素(例えば、Ｃ、Ｇｅ等)が添加されている場合には適応できなかった。そして、用いるシリコン単結晶基板の導電型や添加元素に関わらず、ミスフィット転位の発生を抑制可能な方法が求められていた。
【００２１】
そこで、本発明者はこのような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、ミスフィット転位の発生が抑制されたシリコンエピタキシャルウェーハを製造するためには、従来のように基板抵抗率を指標とするのではなく、Ｘ線回析によって測定したシリコン単結晶基板の格子定数から算出した真性シリコンを基準としたときの格子歪み量を指標にすることにより、基板の導電型や添加される元素を問わず、ミスフィット転位を抑制できることに想到し、本発明を完成させた。
【００２２】
図１は、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの一例を示した概略図である。
図１に示すように、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハ１は、少なくとも、シリコン単結晶基板２と、そのシリコン単結晶基板２の主表面上に気相成長によって形成されたシリコン単結晶薄膜３からなるものである。
ここで、シリコン単結晶基板２は例えばボロン等をドープしたＰ型であっても、例えば燐、アンチモン、ヒ素等をドープしたＮ型であっても良い。また、これらドーパント以外の元素としてゲッタリングその他の種々の目的で例えばＣやＧｅあるいは窒素等が添加されたものでも良い。
また、シリコン単結晶基板２は、例えば３ｍΩ・ｃｍ以下の低抵抗率のものとすることができる。このような極低抵抗の基板を用いた場合に特にミスフィット転位が発生し易いので、本発明が有効である。
【００２３】
そして、このシリコン単結晶基板２の格子歪み量εを（（Ｘ線回析法で測定した前記シリコン単結晶基板の格子定数―真性シリコンの格子定数）／真性シリコンの格子定数の絶対値）とし、シリコン単結晶薄膜３の厚さをｔμｍとした時、
ｔ＜（５．０×１０−４）×ε―１．１
を満たすものである。
このようなシリコンエピタキシャルウェーハは、シリコン単結晶基板の導電型及び添加元素に関わらず、ミスフィット転位の発生が抑制されたものである。
【００２４】
次に、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法について以下説明する。
まず、チョクラルスキー法によってシリコン単結晶棒を育成する。
このとき、添加するドーパントは特に限定されず、目的とするシリコンエピタキシャルウェーハに応じてドーパントを添加し、導電型、抵抗率等を制御して育成すれば良い。また、ドーパント以外の元素として例えばＣ、Ｇｅ又はＮ等を添加しても良い。
また、シリコン単結晶棒の抵抗率は、例えば３ｍΩ・ｃｍ以下の低抵抗率とすることができる。
【００２５】
その後、育成したシリコン単結晶棒を加工して、シリコン単結晶基板２を作製する。具体的には、シリコン単結晶棒をスライスし、その後ラッピング・エッチング・研磨等を行う。
この加工で行われるスライスも、一般的なものとすれば良く、例えば内周刃スライサあるいはワイヤソー等の切断装置によってスライスすることができる。またラッピング・エッチング・研磨等も一般的な条件で行えば良く、製造するシリコンエピタキシャルウェーハの仕様に応じて適宜選択することができる。
【００２６】
そして、シリコン単結晶薄膜３の気相成長前に予め、ミスフィット転位が発生しない格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜３の厚さｔの関係を求めておく。
この関係は以下のようにして求めておくことができる。
まず、Ｘ線回析法で実験用の複数のシリコン単結晶基板の格子定数を測定する。そして、それぞれの測定した格子定数から格子歪み量εを（（Ｘ線回析法で測定した前記シリコン単結晶基板の格子定数―真性シリコンの格子定数）／真性シリコンの格子定数の絶対値）として算出する。
【００２７】
そして、これら実験用の複数のシリコン単結晶基板の主表面上にそれぞれ厚さｔの異なるシリコン単結晶薄膜を形成し、そのシリコン単結晶薄膜形成後のそれぞれのシリコン単結晶基板にミスフィット転位が発生しているか調査する。このような調査によって、ミスフィット転位が発生しない格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜３の厚さｔの関係を求めることができる。
【００２８】
図３は、この求めた格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜３の厚さｔの関係の一例を示した図である。図３中の点がシリコンエピタキシャルウェーハを製造した際に算出した格子歪み量ε及びシリコン単結晶薄膜３の厚さｔを示しており、ミスフィット転位が発生しているかの調査結果として、丸い点がミスフィット転位が発生していないもの、四角い点がミスフィット転位が発生したものを示している。そして、ミスフィット転位が発生しないのは、図３中の斜線の領域内の格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜３の厚さｔの条件の場合であることを示している。
【００２９】
このような調査結果から斜線の領域中にある格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔの組み合わせの条件がミスフィット転位が発生しない条件となり、このような斜線の領域内にある関係に基づいて格子歪み量εのシリコン単結晶基板上に厚さｔのシリコン単結晶薄膜を気相成長させれば良い。
このとき、図３中のミスフィット転位の発生する領域と発生しない領域を分断する右下りの直線は式ｔ＝（５．０×１０−４）×ε―１．１であり、斜線の領域はｔ＜（５．０×１０−４）×ε―１．１を満たしている場合である。
【００３０】
すなわち、本発明者は、実験を通じてミスフィット転位が発生しない格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔの関係として上記式を導き出し、この関係に基づいて格子歪み量εのシリコン単結晶基板上に厚さｔのシリコン単結晶薄膜を気相成長させればミスフィット転位の発生をより確実に抑制することができることを発見した。
【００３１】
具体的には上記した予め求めておいた格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜３の厚さｔの関係に基づいてシリコン単結晶基板２上にシリコン単結晶薄膜３を以下のようにして気相成長させる。
まず、シリコン単結晶薄膜の気相成長前のシリコン単結晶基板２の格子歪み量εを上記のようにして算出する。その算出した格子歪み量εに対してミスフィット転位が発生しないシリコン単結晶薄膜３の厚さｔを上記した予め求めておいた格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔの関係から選択する。その選択した厚さｔのシリコン単結晶薄膜３を気相成長させる。
このような本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法であれば、用いる格子歪み量εを有するシリコン単結晶基板に対してミスフィット転位が発生しない適切なシリコン単結晶薄膜の厚さｔを選択でき、ミスフィット転位の発生が抑制されたシリコンエピタキシャルウェーハを確実に製造することができる。
【００３２】
或いは、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法では、以下のようにしてシリコン単結晶薄膜３の気相成長を行うこともできる。
まず、シリコン単結晶薄膜３の気相成長までを上記と同様に行って、気相成長させるシリコン単結晶薄膜３の厚さｔに対してミスフィット転位が発生しない格子歪み量εを上記した予め求めた格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔの関係から選択する。
【００３３】
そして、その選択した格子歪み量εを有するシリコン単結晶基板２を選別し、その選別したシリコン単結晶基板２上に厚さｔのシリコン単結晶薄膜３を気相成長させてシリコンエピタキシャルウェーハを製造する。
このような本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法であれば、厚さｔのシリコン単結晶薄膜を有するミスフィット転位の発生が抑制されたシリコンエピタキシャルウェーハを確実に製造することができる。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３５】
（実施例１）
本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法に従って、シリコンエピタキシャルウェーハを製造し、ミスフィット転位の発生状況を評価した。
まず、チョクラルスキー法により、ドーパントの燐以外にゲルマニウムを２〜８×１０１９ａｔｏｍｓ/ｃｍ３添加して、抵抗率が１．２〜１．３ｍΩ・ｃｍのシリコン単結晶棒を育成し、そのシリコン単結晶棒を加工した直径２００ｍｍのシリコン単結晶基板を４枚準備した。
【００３６】
その後、（００４）反射を用いたＸ線回折測定を行い、これらシリコン単結晶基板の格子定数を求め格子歪み量εを算出した。表１に算出した格子歪み量εの結果を示す。これら４枚のシリコン単結晶基板の格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔ（５、１０、１４、２５、４０）μｍの組み合わせ条件を、ｔ＜（５．０×１０−４）×ε―１．１を満たす条件、すなわち、表１に示すような条件でシリコン単結晶薄膜をシリコン単結晶基板上に気相成長させてシリコンエピタキシャルウェーハを製造した。そして、その製造したシリコンエピタキシャルウェーハのミスフィット転位の発生状況をＸ線トポグラフ法によって調査した。これら調査したトポグラフ像の結果を図２に示す。また、ミスフィット転位の発生の有無の結果を表２に示す。
【００３７】
図２、表２に示すように、いずれの条件の場合にもミスフィット転位が発生していないことが分かった。また、図３にシリコン単結晶基板の格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔとの関係を示す。図３の丸い点が実施例１における条件に相当する。すなわち、ｔ＜（５．０×１０−４）×ε―１．１を満たす条件であり、ミスフィット転位が発生しなかったことを示している。一方、四角い点は後述する比較例の結果であり、ミスフィット転位が発生したことを示している。
このように、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法は、用いるシリコン単結晶基板の添加元素に関わらず、ミスフィット転位の発生を抑制した本発明のシリコンエピタキシャルウェーハを製造できることが確認できた。
【００３８】
（実施例２）
ドーパントが燐で抵抗率が１．４ｍΩ・ｃｍのＮ型シリコン単結晶基板、ドーパントがボロンで抵抗率が３ｍΩ・ｃｍ及び２ｍΩ・ｃｍのＰ型シリコン単結晶基板の計３枚のシリコン単結晶基板を用いた以外、実施例１と同様にシリコンエピタキシャルウェーハを製造し、実施例１と同様に評価した。
図４は、用いたシリコン単結晶基板の格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔとの関係を示した図である。図４中の丸い点はミスフィット転位が発生しなかったシリコンエピタキシャルウェーハを示している。
【００３９】
図４に示すように、ｔ＜（５．０×１０−４）×ε―１．１を満たす条件でシリコン単結晶薄膜をシリコン単結晶基板上に気相成長させてシリコンエピタキシャルウェーハを製造したところ、これら製造した全てのシリコンエピタキシャルウェーハにミスフィット転位が発生することはなかった。一方、図４中の四角い点はｔ＜（５．０×１０−４）×ε―１．１を満たさない条件であり、この場合にはミスフィット転位が発生してしまった。
【００４０】
このように、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法は、用いるシリコン単結晶基板の導電型に関わらず、ミスフィット転位の発生が抑制されたシリコンエピタキシャルウェーハを確実に製造できることが確認できた。
【００４１】
（比較例）
シリコン単結晶薄膜の気相成長を表１に示す条件にした以外、実施例１と同様にしてシリコンエピタキシャルウェーハを製造し、同様に評価した。
結果のトポグラフ像を図２に示す。また、ミスフィット転位の発生の有無の結果を表２に示す。
表２に示すように、いずれの条件の場合にもミスフィット転位が発生していることが分かった。このミスフィット転位の発生は図２の点線で囲んだ箇所で発生しており、図５は基板１のシリコン単結晶薄膜の厚さが４０μｍの場合の結果を拡大した図である。図５に示すように、ミスフィット転位が発生していることが確認できる。このようなミスフィット転位が同様に図２における他の点線で囲まれた部分にも発生していた。
また、図３にシリコン単結晶基板の格子歪み量εとシリコン単結晶薄膜の厚さｔとの関係を示す。図３の四角い点が比較例における条件に相当する。すなわち、ｔ＜（５．０×１０−４）×ε―１．１を満たさない条件である。
【００４２】
【表１】
2011073900.tif 000003
【００４３】
【表２】
2011073900.tif 000004
【００４４】
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。
【符号の説明】
【００４５】
１…シリコンエピタキシャルウェーハ、  ２…シリコン単結晶基板、
３…シリコン単結晶薄膜。
【図１】
2011073900.tif 000005
【図２】
2011073900.tif 000006
【図３】
2011073900.tif 000007
【図４】
2011073900.tif 000008
【図５】
2011073900.tif 000009