(57)【要約】【課題】ＣＯＰに起因するＬＰＤの発生を抑制する。【解決手段】シリコンエピタキシャルウェーハＷは、主表面１１にＣＯＰを有するシリコン単結晶基板１と、該シリコン単結晶基板１の主表面１１に気相成長されたシリコンエピタキシャル層２とを備えている。主表面１１は、［１００］軸に対し（１００）面から［０１１］方向または［０−１−１］方向に角度θだけ傾斜するとともに、［０１−１］方向または［０−１１］方向に角度φだけ傾斜している。これらオフアングル角度θ及びオフアングル角度φの少なくとも一方は、０°以上１５′以下である。【選択図】        図４
2004339003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主表面にＣＯＰを有するシリコン単結晶基板と、該シリコン単結晶基板の主表面に気相成長されたシリコンエピタキシャル層とを備え、
前記主表面は、［１００］軸に対して（１００）面から［０１１］方向または［０−１−１］方向に角度θだけ傾斜するとともに、［０１−１］方向または［０−１１］方向に角度φだけ傾斜し、かつ、
前記角度θ及び前記角度φの少なくとも一方が０°以上１５′以下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】
前記角度θ及び前記角度φは、
０°≦θ≦５°、０°≦φ≦１５′
または０°≦φ≦５°、０°≦θ≦１５′
を満たすことを特徴とする請求項１記載のシリコンエピタキシャルウェーハ。
【請求項３】
前記角度θ及び前記角度φは、
３′≦θ≦３０′、０°≦φ≦１５′
または３′≦φ≦３０′、０°≦θ≦１５′
を満たすことを特徴とする請求項２記載のシリコンエピタキシャルウェーハ。
【請求項４】
シリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させる工程を有するシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法において、
前記主表面にＣＯＰを有するシリコン単結晶基板を用いる場合、該主表面が［１００］軸に対して（１００）面から［０１１］方向または［０−１−１］方向に角度θだけ傾斜するとともに、［０１−１］方向または［０−１１］方向に角度φだけ傾斜し、かつ、
前記角度θ及び前記角度φの少なくとも一方が０°以上１５′以下であるシリコン単結晶基板を用い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５】
前記シリコン単結晶基板として、前記角度θ及び前記角度φが、
０°≦θ≦５°、０°≦φ≦１５′
または０°≦φ≦５°、０°≦θ≦１５′
を満たすシリコン単結晶基板を用いることを特徴とする請求項４記載のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項６】
前記シリコン単結晶基板として、前記角度θ及び前記角度φが、
３′≦θ≦３０′、０°≦φ≦１５′
または３′≦φ≦３０′、０°≦θ≦１５′
を満たすシリコン単結晶基板を用いることを特徴とする請求項５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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層が形成されたシリコンエピタキシャルウェーハと、その製造方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコンエピタキシャルウェーハを製造するには、例えばＣＺ（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法により引き上げられたシリコン単結晶インゴットに対して、面取り、スライス、ラッピング、エッチング、鏡面研磨などを施し、シリコン単結晶基板を準備する。そして、高温条件下でシリコン単結晶基板の主表面にシリコン原料を供給することにより、該主表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させる。
【０００３】
このようなシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法において、シリコン単結晶インゴットをＣＺ法によって引き上げると、ボイドと呼ばれる微小な空隙がシリコン単結晶中に生じる場合がある。そして、ボイドがシリコン単結晶基板の主表面に表れると、図６に示すように、該主表面１１に直径０．２μｍ程度の微小なピット、いわゆるＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ）１００が形成される。このようにＣＯＰ１００が形成されたシリコン単結晶基板１の主表面１１にシリコンエピタキシャル層２を気相成長させると、気相成長の条件によりシリコンエピタキシャル層２の表面に、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、ＣＯＰ１００に起因する直径数μｍ、深さ数ｎｍ程度のピット１０１が形成されることがある（例えば、特許文献１参照）。このピット１０１は、レーザーシリコン表面検査装置により、ＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｐｏｉｎｔ  Ｄｅｆｅｃｔ）として検出される。以下、ピット１０１をＬＰＤ１０１として記載する。なお、図７（ｃ）に示されるＬＰＤ１０１の幅と深さは、図７（ｂ）の点線に沿って測定した値である。
【０００４】
一方、シリコン単結晶基板の主表面に水分や重金属が付着した状態でシリコンエピタキシャル層が気相成長されると、シリコンエピタキシャルウェーハの主表面に直径１０μｍ程度の大きさのピット、いわゆるティアドロップが発生する場合がある。このティアドロップの発生を抑制する技術として、主表面が（１００）面から所定方向に所定角度だけオフアングルしたシリコン単結晶基板を用いてシリコンエピタキシャルウェーハを製造する技術がある（例えば、特許文献２参照）。ただし、特許文献２は、ティアドロップの発生の抑制については開示しているものの、ＣＯＰに起因するＬＰＤの発生の抑制については何ら開示していない。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−６８４２０号公報
【特許文献２】
特開昭６２−２２６８９１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、シリコンエピタキシャル層の表面にＣＯＰに起因したピットが発生すると、そのピットは結晶欠陥やパーティクルと同様にレーザーシリコン表面検査装置によりＬＰＤとしてカウントされてしまう。
本発明の課題は、ＣＯＰに起因するＬＰＤの発生が抑制されたシリコンエピタキシャルウェーハと、ＣＯＰに起因するＬＰＤの発生を抑制することができるシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法とを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
主表面が［１００］軸に対して（１００）面から［０１１］方向及び［０−１１］方向に２３′傾斜し、かつ、ＣＯＰ１００を有するシリコン単結晶基板１の主表面１１に、シリコンエピタキシャル層２を気相成長させた場合のＬＰＤ１０１の発生位置を図８に示す。この図より、ＬＰＤ１０１の発生位置はＣＯＰ１００の位置と高い相関を示しており、シリコンエピタキシャル層２の表面にＣＯＰ１００が転写されることによってＬＰＤ１０１が形成されることが分かる。
ところが、シリコン単結晶基板の主表面が［１００］軸に対して（１００）面から［０１１］方向及び［０−１１］方向に傾斜する角度が１５′以下の場合には、その主表面にＣＯＰを有しているにも関わらず、ＣＯＰに起因するＬＰＤがシリコンエピタキシャル層の表面に形成され難い。
本発明者らが種々検討した結果、シリコン単結晶基板の主表面を（１００）面から実質的に特定の方向にのみ一定の傾きをもつように調整することによって、シリコンエピタキシャル層の表面へのＣＯＰの転写を防止することができ、その結果、ＬＰＤの発生を抑制できることを見出した。
【０００８】
すなわち、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハは、
主表面にＣＯＰを有するシリコン単結晶基板と、該シリコン単結晶基板の主表面に気相成長されたシリコンエピタキシャル層とを備え、
主表面は、［１００］軸に対して（１００）面から［０１１］方向または［０−１−１］方向に角度θだけ傾斜するとともに、［０１−１］方向または［０−１１］方向に角度φだけ傾斜し、かつ、
角度θ及び角度φの少なくとも一方が０°以上１５′以下であることを特徴とする。
ここで、［０−１−１］方向、［０１−１］方向、［０−１１］方向とは、図１（ａ）〜（ｃ）に示す方向のことである。
【０００９】
本発明によれば、シリコン単結晶基板の主表面を［１００］軸に対して（１００）面から［０１１］方向または［０−１−１］方向に角度θだけオフアングルさせるとともに、［０１−１］方向または［０−１１］方向に角度φだけオフアングルさせ、かつ、
オフアングル角度θ及びオフアングル角度φの少なくとも一方が０°以上１５′以下にしておくことにより、シリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させる際に、該主表面のＣＯＰがシリコンエピタキシャル層の表面へ転写されることを防止することができる。従って、ＣＯＰに起因するＬＰＤの発生が抑制された状態とすることができる。
ここで、オフアングル角度θ，φの少なくとも一方を０°以上１５′以下としたのは、シリコン単結晶基板の主表面にＣＯＰを有し、かつ、（１００）面に対するオフアングル角度θ及びオフアングル角度φの両方が１５′よりも大きい場合、シリコンエピタキシャル層の表面にＣＯＰが転写されやすくなり、ＣＯＰに起因するＬＰＤの発生が顕著になるためである。
【００１０】
また、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハは、角度θ及び角度φが
０°≦θ≦５°、０°≦φ≦１５′
または０°≦φ≦５°、０°≦θ≦１５′
を満たすことが好ましく、更に
３′≦θ≦３０′、０°≦φ≦１５′
または３′≦φ≦３０′、０°≦θ≦１５′
を満たすことがより好ましい。この場合には、ＣＯＰに起因するＬＰＤの発生を確実に抑制することができる。
【００１１】
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、
シリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させる工程を有するシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法において、
主表面にＣＯＰを有するシリコン単結晶基板を用いる場合、該主表面が［１００］軸に対して（１００）面から［０１１］方向または［０−１−１］方向に角度θだけ傾斜するとともに、［０１−１］方向または［０−１１］方向に角度φだけ傾斜し、かつ、
角度θ及び角度φの少なくとも一方が０°以上１５′以下であるシリコン単結晶基板を用いることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、シリコン単結晶基板の主表面が［１００］軸に対して（１００）面から［０１１］方向または［０−１−１］方向に角度θだけ傾斜するとともに、［０１−１］方向または［０−１１］方向に角度φだけ傾斜し、かつ、
オフアングル角度θ及びオフアングル角度φの少なくとも一方が０°以上１５′以下であるシリコン単結晶基板を用いることにより、該シリコン単結晶基板の主表面にＣＯＰが形成されている場合、シリコンエピタキシャル層を気相成長させる際に、該主表面のＣＯＰがシリコンエピタキシャル層の表面へ転写されることを防止することができる。従って、ＣＯＰに起因するＬＰＤの発生を抑制することができる。
【００１３】
また、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、気相成長の際に、角度θ及び角度φが、
０°≦θ≦５°、０°≦φ≦１５′
または０°≦φ≦５°、０°≦θ≦１５′
を満たすシリコン単結晶基板を用いることが好ましく、更に
３′≦θ≦３０′、０°≦φ≦１５′
または３′≦φ≦３０′、０°≦θ≦１５′
を満たすシリコン単結晶基板を用いることがより好ましい。この場合には、ＣＯＰに起因するＬＰＤの発生を確実に抑制することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハの実施の形態について、図面を参照して説明する。
図２は、シリコンエピタキシャルウェーハＷを示す縦断面図である。
この図に示すように、シリコンエピタキシャルウェーハＷは、主表面１１にシリコンエピタキシャル層２が気相成長されたシリコン単結晶基板１を備えている。
【００１５】
シリコン単結晶基板１の主表面１１には、ＣＯＰ１００が形成されている。また、シリコン単結晶基板１の主表面１１は、（１００）面から実質的に特定の方向にのみ一定の傾き（オフアングル）をもつように調整されている。ここで、シリコン単結晶基板１の主表面１１のオフアングルについて図３を参照して説明する。
【００１６】
今、（１００）面３内の一点をＯ点とする。また、（１００）面３内に、Ｏ点を通る結晶軸［０１１］、［０−１−１］、［０１−１］及び［０−１１］をとる。更に、（１００）面３上に直方体４を配置する。より詳細には、直方体４の一つの頂点をＯ点に置き、この頂点に集まる３辺を［０１１］、［０１−１］及び［１００］軸に一致させて直方体４を配置する。
【００１７】
このとき、直方体４の側面５，６の対角線ＯＡ，ＯＢが［１００］軸となす傾斜角度（オフアングル角度）を角度θ、角度φとすると、直方体４の対角線ＯＣを法線とするシリコン単結晶基板１は、その主表面１１が［１００］軸に対して（１００）面から［０１１］方向に角度θだけ傾斜し、かつ［０１−１］方向に角度φだけ傾斜したものとなる。これら角度θ及び角度φは、図４に示すように、少なくとも一方が０°以上１５′以下となっている。そのため、図２に示すように、シリコンエピタキシャル層２の表面には、ＣＯＰ１００が転写されることによるＬＰＤ１０１が発生していない。
【００１８】
次に、本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハＷの製造方法について説明する。
まず、ＣＺ法によってシリコン単結晶インゴット（図示せず）を引き上げる。このとき、シリコン単結晶インゴットの内部にはボイドが発生する。
【００１９】
次に、シリコン単結晶インゴットに対して、ブロック切断及び面取りを行う。続いて、シリコン単結晶インゴットをスライスする。より詳細には、生成されるべきシリコン単結晶基板１の主表面１１が［１００］軸に対して（１００）面から［０１１］方向に角度θだけ傾斜するとともに、［０１−１］方向に角度φだけ傾斜し、かつ、これら角度θ及び角度φの少なくとも一方が０°以上１５′以下になるように、シリコン単結晶インゴットをスライスする。更に、ラッピング、エッチング、鏡面研磨及び洗浄などの表面処理を行い、シリコン単結晶基板１を準備する。このとき、シリコン単結晶基板１の主表面１１にボイドが表れることにより、該主表面１１にはＣＯＰ１００が形成される。
【００２０】
そして、シリコン単結晶基板１の主表面１１にシリコンエピタキシャル層２を気相成長させる。すると、シリコン単結晶基板１の主表面１１のＣＯＰ１００はシリコンエピタキシャル層２の表面に転写されないので、ＣＯＰに起因するＬＰＤ１０１の発生を抑制することができる。
【００２１】
なお、上記の実施の形態においては、シリコン単結晶基板１の主表面１１は、［１００］軸に対して（１００）面から［０１１］方向及び［０１−１］方向に傾斜するものとして説明したが、［０１１］方向及び［０−１１］方向に傾斜しても良いし、［０−１−１］方向及び［０−１１］方向に傾斜しても良いし、［０−１−１］方向及び［０１−１］方向に傾斜しても良い。
【００２２】
【実施例】
以下に、実施例および比較例を挙げることにより、本発明をさらに具体的に説明する。
【００２３】
＜実施例１＞
実施例１では、上記の角度θ及び角度φが
３′≦θ≦３０′、０°≦φ≦１５′
または３′≦φ≦３０′、０°≦θ≦１５′
を満たし、かつ、ＣＯＰを有するシリコン単結晶基板の主表面に、シリコンエピタキシャル層を気相成長させた。なお、用いたシリコン単結晶基板の直径は２００ｍｍである。
【００２４】
＜比較例＞
比較例では、上記の角度θ及び角度φが
１５′＜θ≦４０′、１５′＜φ≦４０′
を満たし、かつ、ＣＯＰを有するシリコン単結晶基板の主表面に、シリコンエピタキシャル層を気相成長させた。なお、用いたシリコン単結晶基板の直径は２００ｍｍである。
【００２５】
以上の実施例１及び比較例によって製造されたシリコンエピタキシャルウェーハの主表面、すなわちシリコンエピタキシャル層の表面で検出されたＬＰＤの個数を図５に示す。
この図に示されるように、実施例では、１枚のシリコンエピタキシャルウェーハの主表面で検出されたＬＰＤの個数が全て１００個以下であり、ＬＰＤの個数が全て１００個を越えている比較例と比べて少なかった。つまり、シリコン単結晶基板の主表面のＣＯＰに起因するＬＰＤの発生を抑制することができた。
【００２６】
＜実施例２＞
主表面が［１００］軸に対して（１００）面から［０１１］方向に角度θ、［０−１１］方向に角度φだけ傾斜した３枚のシリコン単結晶基板（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３）を用意した。これら３枚のシリコン単結晶基板の角度θ及び角度φの値を表１に示す。
【００２７】
【表１】
2004339003.tif 000003
【００２８】
上記シリコン単結晶基板においてＣＯＰを観察したところ、何れのシリコン単結晶基板にも１枚あたり１０００個以上のＣＯＰが発生していた。
これらシリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層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したところ、何れのシリコンエピタキシャルウェーハの主表面にも、ＣＯＰに起因するＬＰＤは全く発生しなかった。
【００２９】
ここで、角度θと角度φとは等価であるので、上記の実施例１，２の結果から、角度θ及び角度φが
０°≦θ≦５°、０°≦φ≦１５′
または０°≦φ≦５°、０°≦θ≦１５′
より好ましくは、
３′≦θ≦３０′、０°≦φ≦１５′
または３′≦φ≦３０′、０°≦θ≦１５′
である場合に、シリコン単結晶基板の主表面のＣＯＰに起因するＬＰＤの発生が大幅に抑制されることが分かる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、シリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させる際に、該主表面のＣＯＰがシリコンエピタキシャル層の表面へ転写されることを防止することができる。従って、ＣＯＰに起因するＬＰＤの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は［０−１−１］方向を示す図であり、（ｂ）は［０１−１］方向を示す図であり、（ｃ）は［０−１１］方向を示す図である。
【図２】本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハを示す縦断面図である。
【図３】シリコン単結晶基板の主表面の傾き（オフアングル）を説明するための図である。
【図４】シリコン単結晶基板の主表面の傾斜範囲を示す図である。
【図５】シリコン単結晶基板の主表面のオフアングル角度と、１枚のシリコンエピタキシャルウェーハの主表面で検出されるＬＰＤの個数との関係を示す図である。
【図６】ＣＯＰとＬＰＤとの関係を示す縦断面図である。
【図７】ＬＰＤとして検出されるピットを示す図であり、（ａ）はＬＰＤの平面図であり、（ｂ）はＬＰＤの斜視図であり、（ｃ）はＬＰＤの縦断面図である。
【図８】ＣＯＰの位置とＬＰＤの位置との相関を示す図である。
【符号の説明】
１      シリコン単結晶基板
２      シリコンエピタキシャル層
１１    シリコン単結晶基板の主表面
１００  ＣＯＰ
１０１  ＬＰＤ
Ｗ      シリコンエピタキシャルウェーハ
【図１】
2004339003.tif 000004
【図２】
2004339003.tif 000005
【図３】
2004339003.tif 000006
【図４】
2004339003.tif 000007
【図５】
2004339003.tif 000008
【図６】
2004339003.tif 000009
【図７】
2004339003.tif 000010
【図８】
2004339003.tif 000011