(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内にウェーハを載置するサセプタを具備するコールドウォールタイプの気相成長装置を用いて、前記サセプタ上に載置されたウェーハの主表面にエピタキシャル層を気相成長させてエピタキシャルウエーハを製造する方法であって、
前記チャンバー内及び前記サセプタの加熱をランプ加熱方式の加熱装置で行い、前記気相成長前の昇温時に、前記サセプタを前記チャンバー内壁に近づけ、該チャンバー内壁の温度を上昇させた後に、前記サセプタをもとの位置に戻し、その後、前記気相成長を行い、エピタキシャルウエーハを製造することを特徴とするエピタキシャルウエーハの製造方法。
【請求項２】
前記気相成長前の昇温時に、前記サセプタを１１００℃以上に加熱することを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャルウエーハの製造方法。
【請求項３】
前記気相成長前の昇温時に、前記サセプタを前記チャンバー内壁に近づけ、前記チャンバー内壁の温度を５００℃以上に上昇させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエピタキシャルウエーハの製造方法。
【請求項４】
前記気相成長時に、前記サセプタ上に載置されたウェーハを１０５０〜１１８０℃とし、該ウェーハの主表面に原料ガス及びキャリアガスを供給することでエピタキシャル層を気相成長させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のエピタキシャルウエーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長装置を用いたエピタキシャルウエーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な気相成長によるシリコンエピタキシャルウェーハの製造では、Ｈ２とＳｉ原料ガスであるＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨ４などのガスを用いてＳｉのエピタキシャル成長を行う。
【０００３】
エピタキシャル成長の反応はランプ加熱などで、９００℃〜１２００℃の比較的高温で行われることが多い。多くのエピタキシャル成長装置はコールドウォール式であり、水冷、空冷により、チャンバー構造部材である、石英、ＳＵＳ（ステンレス鋼）などを冷却しながらプロセスを行う。
【０００４】
Ｓｉのエピタキシャル成長反応はウェーハ上で起こるが、同時にチャンバー構造部材上でも反応が起こり、ポリシリコンやポリ塩化シランが副生成物として堆積する。主にはウェーハを支持するサセプタ上、その周りの高温となるガス流路上にポリシリコンが多く堆積する。また一部はチャンバー内壁にも堆積し、これを総じてウォールデポと呼ぶ。ポリシリコンおよびウォールデポは定期的に除去する必要があり、除去にはＨＣｌによる気相エッチングが用いられる。
【０００５】
ウォールデポはチャンバー内壁を高温にするほど起きにくいことが実証されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
コールドウォール型反応器では、サセプタの温度は容易に上昇するが、チャンバー内壁は昇温に時間がかかる。また、十分に昇温できない場合もある。サセプタの温度はエピタキシャル成長反応を効率よく進められる１１００℃以上に容易に上げることができるため、速やかに気相成長反応を進めることができる。しかし、チャンバー内壁の温度はサセプタに比べて温度を上げることはできない構造になっている。よって、サセプタ温度が所定の温度に上がってからもチャンバ内壁温度の上昇を待つ必要がある。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、気相成長前の昇温時間を短縮でき、ウォールデポの付着を少なくできるエピタキシャルウエ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】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、チャンバー内にウェーハを載置するサセプタを具備するコールドウォールタイプの気相成長装置を用いて、前記サセプタ上に載置されたウェーハの主表面にエピタキシャル層を気相成長させてエピタキシャルウエーハを製造する方法であって、
前記気相成長前の昇温時に、前記サセプタを前記チャンバー内壁に近づけ、該チャンバー内壁の温度を上昇させた後に、前記サセプタをもとの位置に戻し、その後、前記気相成長を行い、エピタキシャルウエーハを製造することを特徴とするエピタキシャルウエーハの製造方法を提供する。
【０００９】
このように、加熱しやすいサセプタを近づけてチャンバー内壁温度を上昇させれば、チャンバー内壁もすばやく昇温させることができ、気相成長前の昇温時間を短縮でき、ウォールデポの付着を少なくできるエピタキシャルウエーハの製造方法となる。
【００１０】
前記気相成長前の昇温時に、サセプタを１１００℃以上に加熱することが好ましく、さらに、サセプタをチャンバー内壁に近づけ、チャンバー内壁の温度を５００℃以上に上昇させることが好ましい。
【００１１】
これにより、気相成長前の昇温時間を一層短縮できるとともに、ウォールデポの付着を一層少なくできる。
【００１２】
前記気相成長時に、サセプタ上に載置されたウェーハを１０５０〜１１８０℃とし、該ウェーハの主表面に原料ガス及びキャリアガスを供給することでエピタキシャル層を気相成長させることが好ましい。
【００１３】
これにより、気相成長反応をより適切に進行させることができる。特に、本発明ではウォールデポを低減できるので、エピタキシャル層にこれに基づく欠陥の発生を低減できる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明のエピタキシャルウエーハの製造方法であれば、気相成長前の昇温時間を短縮でき、ウォールデポの付着を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明で用いることができる枚葉式の気相成長装置の一例を示す断面図である。
【図２】実施例と比較例のチャンバー内壁の昇温速度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。上述のように、気相成長前の昇温時間を短縮でき、ウォールデポの付着を少なくできるエピタキシャルウエーハの製造方法が望まれていた。
【００１７】
本発明者らは、上記問題点について鋭意検討を重ねた結果、加熱されたサセプタをチャンバー内壁に近づけ、該チャンバー内壁の温度を上昇させることで、気相成長前の昇温時間を短縮でき、ウォールデポの付着を少なくできることを見出して、本発明を完成させた。以下、本発明をより詳細に説明する。
【００１８】
本発明のエピタキシャルウエーハの製造方法では、チャンバー内にウエーハＷを載置するサセプタを具備するコールドウォールタイプの気相成長装置を用いる。図１に本発明のエピタキシャルウエーハの製造方法に用いることのできる枚葉式の気相成長装置の一例を示す。図１に示すように、コールドウォールタイプの気相成長装置２０はチャンバー１内にウエーハＷを載置するサセプタ２を具備する。
【００１９】
さらに、気相成長装置２０は、ＳＵＳからなるチャンバーベース３とそれを上下から挟み、チャンバー１を形成する透明石英部材４、４’と、チャンバー１の内部に設けられてＳＵＳのチャンバーベースをカバーする不透明石英５、５’とウエーハＷを上面で支持するサセプタ２を備えている。
【００２０】
また、サセプタ２は回転機構６に接続されており、気相成長中は回転している。回転機構６内部はＳＵＳが使われており、回転機構６内部をパージするガス導入管７が設けられている。さらに、サセプタ２は上下動してチャンバー１の内壁（上部の透明石英部材４）に近づき、また元の位置に戻れるように、支持構造１０で支持される。
【００２１】
チャンバー１には、チャンバー１内に原料ガス（例えばＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨ４、及びドーパントガスなど）及びキャリアガス（例えば、水素）を含む気相成長ガスをサセプタ２の上側の領域に導入してサセプタ２上のウエーハＷの主表面上に供給する気相成長用ガス導入管８が設けられている。また、チャンバー１は、気相成長用ガス導入管８が設けられた側と反対側にガス排出管９が設けられている。
【００２２】
なお、本発明のエピタキシャルウエーハの製造方法に用いることのできるバッチ式の気相成長装置としては、上記のようにサセプタがチャンバーの内壁に近づき、また元の位置に戻れるような装置であればよい。
【００２３】
本発明では、気相成長前の昇温時に、サセプタ２をチャンバー１の内壁に近づけ、該チャンバー１の内壁の温度を上昇させた後に、サセプタ２をもとの位置に戻す。これにより、容易に昇温するサセプタ２がチャンバー１の内壁（上部の透明石英部材４のサセプタ２側の内壁）の昇温を助け、気相成長前の昇温時間を短縮することができる。さらに、これにより、チャンバー１の内壁が充分に昇温し、ウォールデポの付着も妨げられる。
【００２４】
ここで、サセプタ２をチャンバー１の内壁に近づけるとは、通常、気相成長時の位置にあるサセプタ２を、支持構造１０等で、その位置よりもチャンバー１の内壁側に近づけることを意味し、サセプタ２をもとの位置に戻すとは、近づけられたサセプタ２を気相成長時の位置に戻すことをいう。
【００２５】
なお、チャンバー１内、及びサセプタ２の加熱は公知の加熱装置（不図示）で行うことができる。例えば、チャンバー１及びサセプタ２の加熱装置としては、いわゆるランプ加熱方式が例示される。
【００２６】
この際に、サセプタ２を１１００℃以上に加熱することが好ましく、サセプタ２をチャンバー１の内壁に近づけ、チャンバー１の内壁の温度を５００℃以上に上昇させることが好ましい。これにより、気相成長前の昇温時間を一層短縮することができ、ウォールデポの付着もより少なくなる。
【００２７】
次に、具体的にウエーハＷの主表面にエピタキシャル層を気相成長させる工程について、説明する。最初に、投入温度（例えば６５０℃）に調整したチャンバー１内にウエーハＷを投入し、その主表面が上を向くように、サセプタ２上面のザグリに載置する。
【００２８】
ここでチャンバー１にはウエーハＷが投入される前段階から、気相成長用のガス導入管８及びパージガス導入管７をそれぞれ介して水素ガスが導入されている。
【００２９】
次に、サセプタ２上のウエーハＷを加熱装置により水素熱処理温度（例えば１０５０〜１２００℃）まで加熱する。この際に、加熱されたサセプタ２をチャンバー１の内壁に近づけ、サセプタ２をもとの位置に戻すことで、チャンバー１の内壁の温度を上昇させる。
【００３０】
次に、ウエーハＷの主表面に形成されている自然酸化膜を除去するための気相エッチングを行う。なお、この気相エッチングは、具体的には、次工程である気相成長の直前まで行われる。
【００３１】
次に、ウエーハＷを所望の成長温度（例えば１０５０〜１１８０℃）とし、気相成長用ガス導入管８を介してウエーハＷの主表面上に原料ガス（例えば、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨ４及びドーパントガスなど）やキャリアガス（例えば、水素ガス）を、パージガス導入管７を介してパージガス（例えば、水素ガス）をそれぞれ略水平に供給することによってウエーハＷの主表面上にエピタキシャル層を気相成長してエピタキシャルウエーハを製造することができる。
【００３２】
最後に、エピタキシャルウエーハを取り出し温度（例えば、６５０℃）まで降温し、チャンバー１外へと搬出する。
【００３３】
その後、ＨＣｌエッチング工程としてチャンバー１を１１００〜１２００℃まで加熱し、ＨＣｌガスを流して、サセプタ２やチャンバー１の内壁に堆積したポリＳｉ、ポリ塩化シランを除去してもよい。
【００３４】
この時、チャンバー１の昇温時にサセプタ２を上昇させ、上部の透明石英部材４のサセプタ２側の内壁に近接させ、所定の温度まで上がった後にサセプタ２をもとの位置に戻し、通常通りのエッチングを行ってもよい。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明の実施例および比較例を挙げてさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００３６】
〔実施例〕
図１に示す枚様式の気相成長装置を準備した。水素雰囲気下、加熱装置でサセプタを７００℃から１２００℃まで加熱し、加熱されたサセプタを１２００℃で保持して、チャンバー内壁に近づけ、チャンバー内壁の温度を上昇させた。図２にチャンバー内壁の温度変化をパイロメータで測温した結果を示す。図２の横軸は後述する比較例のチャンバー内壁が５００℃となるまでの時間を１として、経過時間を示したものである。
【００３７】
その後、サセプタをもとの位置に戻し、原料ガスとしてＳｉＣｌ４を用い、キャリアガスとして水素ガスを用いてウエーハの主表面にエピタキシャル層を気相成長させてエピタキシャルウエーハを製造した。
【００３８】
〔比較例〕
図１の枚様式の気相成長装置を準備した。サセプタを移動させずに通常用いられるヒーターでチャンバー内の温度を上昇させた。図２にチャンバー内壁の温度変化をパイロメータで測温した結果を示す。
【００３９】
その後、実施例と同一の条件でウエーハの主表面にエピタキシャル層を気相成長させてエピタキシャルウエーハを製造した。
【００４０】
図２に示されるようにチャンバー内壁が約５００℃に到達する時間が短縮できた。また、実施例において昇温から気相成長に要した時間は比較例と比べて８０％となった。さらに、実施例、比較例の条件でエピタキシャルウエーハの製造を続けたところ、得られたエピタキシャルウエーハ上のウォールデポが原因と思われる欠陥の発生が約３０％減少した。
【００４１】
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】
【００４２】
１…チャンバー、  ２…サセプタ、  ３…チャンバーベース、  ４、４’…透明石英部材、  ５、５’…不透明石英部材、  ６…回転機構、  ７…パージガス導入管、  ８…気相成長用ガス導入管、  ９…ガス排出管、  １０…支持構造、  ２０…気相成長装置、  Ｗ…ウエーハ
【図１】
0005807505.tif 000002
【図２】
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