(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドーパントガスの濃度を連続的に減少させながら供給する第１供給工程と、前記第１供給工程後に前記第１供給工程の終了時点での前記ドーパントガスの濃度で前記ドーパントガスを供給する第２供給工程を有し、エピタキシャル層の表面側から裏面側に向かう深さ方向の少なくとも一区間で抵抗率分布を傾斜させるように基板にエピタキシャル成長をしたエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記第１及び第２供給工程を含み、前記基板に前記エピタキシャル層を成長した試料を作製する作製工程と、
前記試料の前記深さ方向の抵抗率分布である抵抗率プロファイルを測定する測定工程と、
前記抵抗率プロファイルと、製造する前記エピタキシャルウェーハにおいて目標とする前記深さ方向の抵抗率分布である、傾斜領域を有する目標プロファイルとのずれに基づき前記第２供給工程を実施する時間を設定する設定工程と、を備え、
前記設定工程は、前記抵抗率プロファイルの傾斜領域で前記エピタキシャル層の表面側に位置する第１深さと、前記抵抗率プロファイルの前記第１深さの抵抗率に一致する前記目標プロファイルの抵抗率に対応する第２深さとの差を前記エピタキシャル層の成長速度で除法した値を前記時間にする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】
前記時間は第２時間であり、
前記エピタキシャルウェーハを製造する際の前記第１及び第２供給工程は、前記目標プロファイルの傾斜領域に対応する層厚の前記エピタキシャル層を成長する間実施され、
前記設定工程は、前記層厚を前記成長速度で除法した値から前記第２時間を減算した値を、前記第１供給工程を実施する第１時間に設定する請求項１に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記第１深さは、前記目標プロファイルの傾斜領域において最も浅い深さに一致する請求項２に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記第１供給工程を前記第１時間実施した後、前記第２供給工程を前記第２時間実施して前記基板に前記エピタキシャル層を成長させる成長工程を備える請求項３に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記測定工程は、広がり抵抗測定法を用いて前記抵抗率プロファイルを測定する請求項１ないし４のいずれか１項に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項６】
前記作製工程は、前記第２供給工程中に前記エピタキシャル層の層厚を５μｍ以上成長させる請求項１ないし５のいずれか１項に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項７】
前記作製工程は、前記基板の直上から前記抵抗率分布が傾斜する前記エピタキシャル層を成長し、
前記測定工程は、前記抵抗率プロファイルから前記試料の前記深さ方向における抵抗率の常用対数の分布を取得し、取得した常用対数の分布の前記深さ方向における変化率の絶対値が最大となる地点に対応する深さを前記エピタキシャル層の表面側に向けて前記抵抗率プロファイルの傾斜領域が開始する深さとする請求項５又は６に記載の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、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】
例えば、シリコンエピタキシャルウェーハは、水素雰囲気中でシランガスを原料としてシリコン単結晶基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相成長して製造される。
【０００３】
このようなエピタキシャル層の抵抗率を調節する場合には、気相成長をする際に反応炉内にドーパントガスを供給する。供給するドーパントガスの種類としては、エピタキシャル層に付与する導電型（Ｐ型又はＮ型）に応じて選択される。例えば、導電型がＰ型ならばＢ２Ｈ６ガス等、Ｎ型ならばＰＨ３ガス等がドーパントガスとして反応炉内に供給される。
【０００４】
ドーパントガスを供給して抵抗率を調整したエピタキシャル層としては、エピタキシャル層の抵抗率をエピタキシャル層の厚さ方向（深さ方向）に調整したものが存在する。例えば、特許文献１〜３には、基板に成長したエピタキシャル層の表面側から裏面側（基板側）に向かう深さ方向の抵抗率分布が傾斜する（抵抗率が次第に減少する）エピタキシャル層が開示される。
【０００５】
このように抵抗率分布が傾斜したエピタキシャル層は、例えば、気相成長中に反応炉内に供給するドーパントガスの濃度を連続的に変化させて成膜する。ドーパントガスの濃度を連続的に変化させることで、エピタキシャル層に取り込まれるドーパントガスの濃度がエピタキシャル層の深さ方向で変化し、深さ方向においてエピタキシャル層の抵抗率分布が傾斜する。例えば、抵抗率分布をエピタキシャル層の表面側から裏面側に向けて減少するように傾斜させる場合は、ドーパントガスの濃度を高濃度側から低濃度側に向けて連続的に変化させて供給することになる。
【０００６】
しかし、ドーパントガスの濃度を高濃度側から低濃度側に向けて連続的に変化させてエピタキシャル層を成長すると、高濃度側のドーパントガスから先に反応炉内に供給される。よって、成長させるエピタキシャル層の周囲には、後から供給するドーパントガスより高濃度のドーパントガスが残留する。そのため、残留したドーパントガスより濃度の低いドーパントガスが反応炉内に供給されると、意図した濃度より高い濃度でドーパントガスがエピタキシャル層に取り込まれる。その結果、エピタキシャル層の深さ方向の抵抗率分布が残留するドーパントガスの影響を受け、目標とする抵抗率分布から乖離してしまう。
【０００７】
本出願人は、このような先に供給したドーパントガスの影響を抑制することが可能なエピタキシャルウェーハの製造方法を特願２０１５−０８５１２９で開示する。
【０００８】
具体的には、ドーパントガスの濃度を連続的に減少させて供給する供給時間（第１供給工程の時間）を通常より短縮する。そして、その短縮した第１供給工程の終了時点でのドーパントガスの濃度（連続的に減少させた濃度の最低濃度）で、短縮した時間の分だけドーパントガスを供給する（第２供給工程）。このようにドーパントガスの供給方法を工夫することで、エピタキシャル層の周囲に残留するドーパントの影響を相殺する。また、第１供給工程を実施する時間と第２供給工程を実施する時間は、例えば、抵抗率分布を傾斜させるエピタキシャル層の層厚に応じて両者の合計時間が設定され、第１及び第２供給工程の各時間は、次のように設定される。
【０００９】
具体的には、第１供給工程と第２供給工程の時間の組み合わせを変える以外は同様の条件で基板にエピタキシャル層を成長し、第１及び第２供給工程の時間の組み合わせが異なるエピタキシャルウェーハを複数作製する。そして、各エピタキシャルウェーハから深さ方向の抵抗率分布を測定して第１及び第２供給工程の時間の組み合わせに応じて深さ方向の分布が異なる複数の抵抗率分布を取得する。取得した抵抗率分布に目標とする抵抗率分布に相当するものがある場合は、作製した試料の第１及び第２供給工程の時間条件から目標とする抵抗率分布を得るのに必要な第１及び第２供給工程の時間の組み合わせを設定する。一方、取得した抵抗率分布に目標とする抵抗率分布に相当するものがない場合は、測定で得られた抵抗率分布の第１及び第２供給工程の時間の組み合わせを目安にしてエピタキシャルウェーハを再度、複数作製する。そして、各エピタキシャルウェーハから抵抗率分布を測定して第１及び第２供給工程の時間を設定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−０８１０４５号公報
【特許文献２】特開２０１０−００３７３５号公報
【特許文献３】特開２０１３−０８０９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以上のように第１及び第２供給工程の時間の組み合わせを変えた複数のエピタキシャルウェーハの抵抗率分布を測定して目標とする抵抗率分布に相当する時間条件を探し当てることで、供給工程の時間条件を設定する。よって、作製したエピタキシャルウェーハの中に目標とする抵抗率分布がない場合は、エピタキシャルウェーハの作製と作製したウェーハの抵抗率分布の確認の２つの作業を複数回繰り返して試行錯誤しながら時間を設定する必要がある。そのため、エンジニアの介在が不可欠となり、第１及び第２供給工程の時間を設定するのに時間と手間を要していた。
【００１２】
本発明の課題は、ドーパントガスを供給する工程の時間条件を設定することが容易なエピタキシャルウェーハの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１３】
本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、
ドーパントガスの濃度を連続的に減少させながら供給する第１供給工程と、第１供給工程後に第１供給工程の終了時点でのドーパントガスの濃度でドーパントガスを供給する第２供給工程を有し、エピタキシャル層の表面側から裏面側に向かう深さ方向の少なくとも一区間で抵抗率分布を傾斜させるように基板にエピタキシャル成長をしたエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
第１及び第２供給工程を含み、基板にエピタキシャル層を成長した試料を作製する作製工程と、
試料の深さ方向の抵抗率分布である抵抗率プロファイルを測定する測定工程と、
抵抗率プロファイルと、製造するエピタキシャルウェーハにおいて目標とする深さ方向の抵抗率分布である、傾斜領域を有する目標プロファイルとのずれに基づき第２供給工程を実施する時間を設定する設定工程と、を備え、
設定工程は、抵抗率プロファイルの傾斜領域でエピタキシャル層の表面側に位置する第１深さと、抵抗率プロファイルの第１深さの抵抗率に一致する目標プロファイルの抵抗率に対応する第２深さとの差をエピタキシャル層の成長速度で除法した値を第２供給工程の時間にすることを特徴とする。
【００１４】
本発明者は、第１及び第２供給工程を実施する時間を設定する際に作製する試料の深さ方向の抵抗率プロファイルと目標プロファイルとのずれに着眼した。このずれがあると、試料の抵抗率プロファイルが傾斜する傾斜領域におけるエピタキシャル層の表面側の第１深さと、抵抗率プロファイルの第１深さの抵抗率に一致する目標プロファイルの抵抗率が示す第２深さとの間に差が生じる。本発明者は、第１深さと第２深さの差に着眼して試行錯誤をする中で、この差が目標プロファイルの傾斜領域の分布を得るために必要な第２供給工程の時間条件に何らかの関連性があるとの知見を得た。この知見に基づき本発明者が精査したところ、第１深さと第２深さの差をエピタキシャル層の成長速度で除法した数値が目標プロファイルの傾斜領域の分布を得るために必要な第２供給工程の時間に適切であるとの結論に到達した。よって、作製した試料から得られる第１深さと目標プロファイルにおける第２深さとの差とエピタキシャル層の成長速度から第２供給工程の時間を設定でき、時間の設定が容易となる。
【００１５】
本発明の実施態様では、エピタキシャルウェーハを製造する際の第１及び第２供給工程は、目標プロファイルの傾斜領域に対応する層厚のエピタキシャル層を成長する間実施される。第２供給工程の時間を第２時間とすると、設定工程は、目標プロファイルの傾斜領域に対応するエピタキシャル層の層厚をエピタキシャル層の成長速度で除法した値から第２時間を減算した値を、第１供給工程を実施する第１時間に設定する。
【００１６】
エピタキシャルウェーハを製造する際の第１及び第２供給工程は、目標プロファイルの傾斜領域に対応する層厚のエピタキシャル層を成長する間実施される。よって、第１及び第２供給工程の合計時間は、目標プロファイルの傾斜領域に対応するエピタキシャル層の層厚をそのエピタキシャル層の成長速度で除法すると必然的に導かれる。そのため、第１及び第２供給工程の合計時間から第２供給工程の第２時間を減算すると、第１供給工程の第１時間を算出できる。それ故、第１時間は、目標プロファイルの傾斜領域に対応する層厚、エピタキシャル層の成長速度及び第２時間から設定でき、第１供給工程の時間の設定が容易である。
【００１７】
本発明の実施態様では、第１深さは、目標プロファイルの傾斜領域において最も浅い深さに一致させた深さである。
【００１８】
これにより、エピタキシャルウェーハにおける深さ方向の抵抗率分布の傾斜領域が目標プロファイルの傾斜領域に近づけるのに効果的な第２供給工程の第２時間を設定することが可能となる。また、設定した第２時間を用いると、同じように目標プロファイルの傾斜領域に近づけるのに効果的な第１供給工程の第１時間も取得することが可能となる。
【００１９】
本発明の実施態様では、第１供給工程を第１時間実施した後、第２供給工程を第２時間実施して基板にエピタキシャル層を成長させる成長工程を備える。
【００２０】
これにより、先に供給したドーパントガスの影響を抑制することができ、目標プロファイルに近づいた抵抗率分布を有するエピタキシャルウェーハを製造することが可能となる。
【００２１】
本発明の実施態様では、測定工程は、広がり抵抗測定法を用いて抵抗率プロファイルを測定する。作製工程は、第２供給工程中にエピタキシャル層の層厚を５μｍ以上成長させる。こうすることで、エピタキシャル層の深さ方向の表面側で抵抗率分布の傾斜が終了後、エピタキシャル層の表面側に向かって抵抗率分布がフラット状になる試料を作製できる。そのため、深さ方向の抵抗率の測定精度の低い広がり抵抗測定法を用いる場合でも、試料の抵抗率プロファイルから傾斜領域が終了する深さを精度よく割り出すことが可能となる。
【００２２】
本発明の実施態様では、作製工程は、基板の直上から抵抗率分布が傾斜するエピタキシャル層を成長し、測定工程は、抵抗率プロファイルから試料の深さ方向における抵抗率の常用対数の分布を取得し、取得した常用対数の分布の深さ方向における変化率の絶対値が最大となる地点に対応する深さをエピタキシャル層の表面側に向けて抵抗率プロファイルの傾斜領域が開始する深さとする。
【００２３】
エピタキシャル層と基板の間の界面で抵抗率が大きく変動する。よって、試料の深さ方向における抵抗率の常用対数の分布を取得し、取得した分布の深さ方向における変化率の絶対値が最大となる深さから、界面の深さを正確に把握できる。この界面の深さは、エピタキシャル層の抵抗率分布の傾斜が開始する深さとなる。それ故、深さ方向の抵抗率の測定精度が低い広がり抵抗測定法を用いる場合でも、試料の抵抗率プロファイルから傾斜領域が開始する深さを精度よく割り出すことが可能となる。
【００２４】
なお、本明細書で「抵抗率分布が傾斜する」とは、幾何学的に傾斜する場合に限らず、統計的に傾斜する傾向を示している場合も含まれる。また、傾斜としては直線状に傾斜する場合に限らず、対数状等に傾斜する場合も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に使用する気相成長装置の一例を示す模式断面図。
【図２】作製した試料における深さ方向の抵抗率プロファイルと目標とする目標プロファイルを示すグラフ。
【図３】図２の縦軸の抵抗率の下限を０．０１оｈｍ−ｃｍから１０оｈｍ−ｃｍに変更して図２の一部を拡大したグラフ。
【図４】図３のグラフに補助線及び英文字を追加したグラフ。
【図５】図２に示す試料の深さ方向の各抵抗率から抵抗率の常用対数の分布を取得し、取得した常用対数の分布を数値微分したグラフ。
【図６】実験例において第２供給工程の時間を０秒、４０秒、８０秒、１２０秒にして作製したエピタキシャルウェーハの各抵抗率プロファイルと、目標プロファイルを示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は本発明で使用される一例の枚葉型の気相成長装置１を示す。気相成長装置１により、例えば、成長用基板となるシリコン単結晶ウェーハ（基板Ｗ）にシリコン単結晶膜（エピタキシャル層）を気相成長させて、シリコン単結晶エピタキシャルウェーハを製造する。
【００２７】
気相成長装置１は反応炉２を備え、反応炉２の内部には、サセプタ３と、サセプタ３を支持する支持部４と、支持部４を通じてサセプタ３を駆動させる駆動部５を備える。
【００２８】
サセプタ３は円盤状に形成され、サセプタ３の表面は凹状に窪み基板Ｗが載置されるポケット部３ａを備える。サセプタ３は、ポケット部３ａに基板Ｗが載置された状態で基板Ｗを略水平に支持する。
【００２９】
支持部４はサセプタ３の裏面側からサセプタ３を略水平に支持するように図示Ｙ字状に配置される。支持部４は、鉛直方向に伸びる支柱４ａと、支柱４ａの上部から放射状に延びて先端がサセプタ３の周縁部に接続するアーム４ｂを備える。
【００３０】
支柱４ａの下部には駆動部５が接続される。駆動部５は支柱４ａを上下動及び支柱４ａを軸線Ｏ（鉛直方向）回りに回転駆動させることが可能な、駆動手段（例えばモーター）として構成される。
【００３１】
反応炉２の外部には、反応炉２の左右にガス供給管６及びガス排出管７が配置されるとともに、反応炉２の上下にランプ８が配置される。
【００３２】
ガス供給管６は反応炉２の水平方向の一端側（図示左側）に位置し、反応炉２内に各種のガスを略水平に供給する。ガス供給管６は反応炉２内に通じるガス供給口６ａから反応炉２内にガスを供給する。ガス供給管６は、気相成長時にはガス供給口６ａから反応炉２内に気相成長ガスＧを供給する。気相成長ガスＧは、シリコン単結晶膜（エピタキシャル層）の原料となる原料ガスと、原料ガスを希釈するキャリアガスと、単結晶膜に導電型を付与するドーパントガスを含む。原料ガスとしてはトリクロロシラン（ＴＣＳ）等のシラン系ガス、キャリアガスとしては水素ガス、ドーパントガスとしては、Ｂ２Ｈ６ガス又はＰＨ３ガスが気相成長中に供給される。供給されるドーパントガスは、例えば、水素等の希釈ガスにより希釈された状態で反応炉２内に供給される。
【００３３】
ガス排出管７は反応炉２の水平方向の他端側（図示右側）に位置し、反応炉２内からガス（基板Ｗを通過した気相成長ガスＧ等）を排出する。ガス排出管７は、反応炉２内に供給された気相成長ガスＧ等をガス排出口７ａから反応炉２の外に排出する。
【００３４】
また、反応炉２の上下にはランプ８が複数配置される。ランプ８は、気相成長時に反応炉２内を加熱して反応炉２内に位置する基板Ｗ等の温度を調節する熱源である。
【００３５】
反応炉２内に供給されるドーパントガス及びドーパントガスを希釈する希釈ガスの流量は、図示しない制御部で制御される。制御部は、例えば、希釈ガスの流量又はドーパントガスの流量の少なくとも一方を連続的に変化させる。これによりエピタキシャル層を成長する際に反応炉２内に供給されるドーパントガスの濃度を連続的に減少させる。例えば、制御部は、ドーパントガスの流量を次第に減少させるとともに、希釈ガスの流量を次第に増加させることで反応炉２内に供給するドーパントガスの濃度を連続的に減少させる。また、制御部は、上記の流量とともに原料ガスの流量も制御してエピタキシャル層の成長速度を、例えば、一定に制御する。
【００３６】
以上のように構成された気相成長装置１によりエピタキシャルウェーハを作製する場合には、先ず反応炉２内に基板Ｗを搬入してサセプタ３上に載置する。そして、基板Ｗに気相成長ガスＧ等を導入してエピタキシャル層を成長し、エピタキシャルウェーハを製造する。成長するエピタキシャル層としては、エピタキシャル層の表面側から裏面側（基板Ｗ側）に向かう深さ方向で次第に抵抗率が小さくなるように傾斜した抵抗率分布となるように気相成長をする。
【００３７】
エピタキシャル層を基板Ｗに気相成長するにあたっては、原料ガス等を反応炉２内に供給するとともに、原料ガスとともに反応炉２内に供給するドーパントガスの濃度を制御する。ドーパントガスの濃度は、下記で説明する第１供給工程及び第２供給工程で制御され、第１及び第２供給工程の間、エピタキシャル層を気相成長する。以下、第１供給工程及び第２供給工程を説明する。
【００３８】
第１供給工程では、反応炉２内に供給されるドーパントガスの濃度が所定の濃度になるまで連続的に減少するようにドーパントガスを供給する。第１供給工程は、気相成長の開始から第１時間（以下、時間ｔ１）の間実施され、ドーパントガスの濃度が第１供給工程の開始時点の濃度ｃ１から第１供給工程の終了時点の濃度ｃ２（＜濃度ｃ１）に到達すると第１供給工程が終了する。
【００３９】
第１供給工程が終了すると、制御部は、第１供給工程に引き続き、第１供給工程の終了時点の濃度ｃ２でドーパントガスを反応炉２内に供給する（第２供給工程）。第２供給工程は第２時間（以下、時間ｔ２）の間実施され、第２供給工程の終了とともにエピタキシャル層の気相成長が終了し、抵抗率分布が傾斜したエピタキシャル層が得られる。第２供給工程の時間ｔ２は第１供給工程の時間ｔ１より短く（時間ｔ２＜時間ｔ１）、第１及び第２供給工程の合計時間（気相成長の時間）の大部分が第１供給工程の時間ｔ１となる。
【００４０】
第１供給工程のようにドーパントガスの濃度を高濃度側から低濃度側に連続的に変化させて供給すると、成長させるエピタキシャル層の周囲には、後から供給するドーパントガスより高濃度のドーパントガスが残留する。よって、後から供給するドーパントガスより高い濃度でドーパントガスがエピタキシャル層に取り込まれ、目標とする抵抗率分布から乖離する。
【００４１】
そのため、第１供給工程の終了時点では、第１供給工程の終了時点でのドーパントの濃度ｃ２より高濃度のドーパントがエピタキシャル層に取り込まれる。そこで、第１供給工程に引き続いて第２供給工程で、第１供給工程の終了時点の濃度ｃ２のドーパントガスを供給する。こうすることで、反応炉２内のエピタキシャル層の周囲に濃度ｃ２のドーパントガスを残留させ、濃度ｃ２のドーパントガスをエピタキシャル層に取り込ませることが可能となる。その結果、第１供給工程の終了時点での濃度ｃ２でドーパントガスがエピタキシャル層に取り込まれ、先に供給したドーパントガスの影響を抑制した状態でエピタキシャルウェーハを製造することができる。
【００４２】
次に、第１及び第２供給工程の時間ｔ１、ｔ２の設定方法について説明する。時間ｔ１、ｔ２は、製造するエピタキシャルウェーハにおいて目標とする深さ方向の抵抗率分布（目標プロファイル）等に応じて設定される。例えば、目標プロファイルとして、エピタキシャル層の表面側から裏面側（基板Ｗ側）に向かう深さ方向で、層厚２５μｍの範囲で抵抗率が２００оｈｍ−ｃｍから２оｈｍ−ｃｍに直線状に傾斜する分布を目標とする。また、目標プロファイルとなるようにエピタキシャル層を気相成長させるエピタキシャル層の成長速度Ｖ（例えば一定）を設定する。第１及び第２供給工程は、目標プロファイルの傾斜領域に対応する層厚（上記の例では２５μｍ）となるエピタキシャル層を成長する間実施される。そのため、設定する時間ｔ１、ｔ２の合計時間（ｔ１＋ｔ２）は、目標プロファイルの傾斜領域に対応するエピタキシャル層の層厚（上記の例では２５μｍ）を、そのエピタキシャル層の成長速度Ｖで除法した時間Ｔと設定される。
【００４３】
最初に時間ｔ１、ｔ２を設定するための試料を作製する。この試料は、第１及び第２供給工程とともに基板Ｗにエピタキシャル層を成長することで作製される。ただし、第１及び第２供給工程を実施する時間条件は上記の時間ｔ１、ｔ２と異なる。具体的な時間条件としては、例えば、第１供給工程を時間Ｔ（＝時間ｔ１＋時間ｔ２）の間実施する。また、エピタキシャル層の層厚が少なくとも５μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上成長する間、第２供給工程を実施する。そして、第１及び第２供給工程を実施する間、エピタキシャル層を気相成長する。それ以外は、目標プロファイルとなるエピタキシャルウェーハを得る製造条件と同様にして気相成長装置１を用いて基板Ｗにエピタキシャル層を成長し、試料となるエピタキシャルウェーハを作製する（作製工程）。
【００４４】
試料が作製されると、作製した試料から試料の深さ方向の抵抗率分布を測定する（測定工程）。試料の深さ方向の抵抗率分布は、広がり抵抗測定器を用いて測定される。図２には、試料から測定した抵抗率プロファイルの一例と、製造するエピタキシャルウェーハで狙いとする抵抗率プロファイル（目標プロファイル）の一例をプロットしたグラフが示される。図２では、深さ１０μｍから３５μｍの層厚２５μｍの範囲で抵抗率が２００から２оｈｍ−ｃｍに直線状に傾斜する傾斜領域を有する抵抗率分布を目標プロファイルとする。図３には、図２の縦軸の抵抗率の下限を０．０１から１０оｈｍ−ｃｍに変更して図２の一部を拡大したグラフが示される。図４には、図３のグラフに補助線と英文字を追加したグラフが示される。
【００４５】
図２に示すように試料の抵抗率プロファイルと目標プロファイルとの間にずれが生じている。本発明者は、この２つのプロファイルのずれが第２供給工程の時間ｔ２に関連性があるとして試行錯誤を重ねた。その結果、以下の計算手順により目標プロファイルの傾斜領域に相当する抵抗率分布を得るのに適切な第１及び第２供給工程の時間ｔ１、ｔ２を設定することが可能であるとの結論に到達した。
【００４６】
図４に示すように先ず、目標プロファイルの傾斜領域で最も浅い深さＡ（１０μｍ）に一致する試料の抵抗率プロファイルの抵抗率Ｂを取得する。次に目標プロファイルで抵抗率Ｂに対応する深さＣを取得する。そして、深さＣと深さＡの差Ｄを算出し、算出した差Ｄをエピタキシャル層の成長速度Ｖで除法した値を第２供給工程の時間ｔ２と設定する。第１供給工程の時間ｔ１は第１及び第２供給工程の合計時間である時間Ｔから時間ｔ２を減算した時間（時間Ｔ−時間ｔ２）に設定する（設定工程）。
【００４７】
以上の計算手順により、試料となるエピタキシャルウェーハを１つ作製するだけで目標プロファイルの傾斜領域に相当する抵抗率分布となるエピタキシャル層を成長することが可能な時間ｔ１、ｔ２を設定できる。そのため、作製した試料から得られる深さＡと目標プロファイルの深さＣの差Ｄと、成長速度Ｖから時間ｔ２を設定でき、設定が容易である。時間ｔ１は、時間Ｔ（目標プロファイルの傾斜領域における層厚を成長速度Ｖで除法した値）から時間ｔ２を減算することで設定でき、設定が容易となる。
【００４８】
なお、時間ｔ１、ｔ２を設定するのに用いる試料の抵抗率プロファイルの傾斜領域は、例えば、以下のように割り出される。試料の基板Ｗ側からエピタキシャル層の表面側に向けて抵抗率分布が傾斜を開始する深さは、次のように割り出される。例えば、図２に示す試料の抵抗率プロファイルから試料の深さ方向における抵抗率の常用対数の分布を取得し、取得した常用対数の分布の深さ方向における変化率の絶対値が最大となる深さを取得する。図５には、図２に示す試料の深さ方向の各抵抗率から抵抗率の常用対数の分布を取得し、取得した常用対数の分布を差分法で数値微分したグラフが示される。図５では、深さが３５μｍ近傍の地点で常用対数の変化率の絶対値が最大となる。エピタキシャル層と基板Ｗとの界面では抵抗率が大きく変動するため、絶対値が最大となる深さが界面の深さとなる。この界面直上からエピタキシャル層の抵抗率分布の傾斜が開始するため、この界面の深さが抵抗率プロファイルから傾斜領域が開始する深さとなる。よって、深さ方向の抵抗率の測定精度の低い広がり抵抗測定法を用いる場合でも、抵抗率プロファイルから傾斜領域が開始する深さを精度よく割り出すことが可能となる。
【００４９】
一方で、試料の基板Ｗ側からエピタキシャル層の表面側に向けた抵抗率分布の傾斜が終了する深さは、次のように割り出される。試料を作製する第２供給工程中にエピタキシャル層の層厚を５μｍ以上成長させることで、例えば、図４の試料の抵抗率プロファイルに示すようにエピタキシャル層の表面側に向かい傾斜した後に抵抗率分布がフラット状になる試料を作製できる。そのため、抵抗率分布の傾斜領域とフラット状の領域から試料の抵抗率プロファイルの傾斜領域が終了する深さを精度よく割り出すことが可能となる。
【００５０】
本実施態様では、以上のように抵抗率プロファイルの傾斜領域の始点と終点に対応する深さを精度よく把握でき、このような抵抗率プロファイルの傾斜領域を利用して時間ｔ１、ｔ２が設定される。
【実施例】
【００５１】
本発明の効果を確認するために以下の実験を行った。以下においては、本発明の実施例と実験例を挙げて本発明を具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
【００５２】
（実施例）
実施例では、次の抵抗率分布を有するエピタキシャル層を基板Ｗに成長させる条件（時間ｔ１、ｔ２）を設定した。成長させるエピタキシャル層の抵抗率分布としては、エピタキシャル層の表面側から裏面側（基板Ｗ側）に向かう深さ方向で、層厚２５μｍの範囲で抵抗率が１０оｈｍ−ｃｍから０．１оｈｍ−ｃｍに直線状に傾斜する分布を目標とした。また、この抵抗率分布のエピタキシャル層を気相成長させるエピタキシャル層の成長速度をＶ（＝一定）に設定した。そして、気相成長装置１によりシリコン単結晶基板（直径２００ｍｍ、結晶方位（１００））にトリクロルシランを原料としてシリコンエピタキシャル層を気相成長して時間ｔ１、ｔ２を設定する際に試料となるエピタキシャルウェーハを作製した。試料の作製条件としては、第１供給工程でエピタキシャル層の層厚が２５μｍ、第２供給工程でエピタキシャル層の層厚が１０μｍ成長するように設定した。次いで作製した試料の深さ方向の抵抗率プロファイルを取得し、取得した抵抗率プロファイルと目標プロファイルから時間ｔ１、ｔ２を設定した。その結果、時間ｔ２が８０秒となり、時間ｔ１が時間Ｔ（層厚２５μｍを成長速度Ｖで除法することで算出した時間）から８０秒を減算した時間となった。
【００５３】
（実験例）
実験例１では、第２供給工程の時間ｔ２を０秒（第２供給工程は不実施）、第１供給工程の時間ｔ１をＴ秒にし、実施例と同じ成長速度Ｖで基板Ｗにエピタキシャル層を２５μｍ成長してエピタキシャルウェーハを作製した。そして、作製したエピタキシャルウェーハの深さ方向における抵抗率分布を測定した。
【００５４】
実験例２では、実験例１の時間ｔ２を４０秒、時間ｔ１をＴ−４０秒に代える以外は同様の条件でエピタキシャルウェーハを作製し、深さ方向の抵抗率分布を測定した。
【００５５】
実験例３では、実験例１の時間ｔ２を８０秒、時間ｔ１をＴ−８０秒に代える以外は同様の条件でエピタキシャルウェーハを作製し、深さ方向の抵抗率分布を測定した。
【００５６】
実験例４では、実験例１の時間ｔ２を１２０秒、時間ｔ１をＴ−１２０秒に代える以外は同様の条件でエピタキシャルウェーハを作製し、深さ方向の抵抗率分布を測定した。
【００５７】
図６は、実験例１〜４で作製したエピタキシャルウェーハの深さ方向における抵抗率分布の測定結果と目標プロファイルを示す。図６中の０秒、４０秒、８０秒、１２０秒は、第２供給工程を実施した時間ｔ２を示し、０秒が実験例１、４０秒が実験例２、８０秒が実験例３、１２０秒が実験例４に対応する。実施例で設定した第１及び第２供給工程の時間と同じである実験例３の抵抗率分布では、目標の抵抗率分布とほぼ同一となるのに対し、実験例１、２、４の抵抗率分布では、エピタキシャル層の表面側で目標とする抵抗率から乖離する。したがって、実施例で設定した時間ｔ１、ｔ２の計算結果が適切であることが示された。そのため、実施例における設定方法を用いると、時間ｔ１、ｔ２を設定するのに要する原料、工数、ダウンタイム等を低減することができる。
【００５８】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその具体的な記載に限定されることなく、例示した構成等を技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせて実施することも可能であるし、またある要素、処理を周知の形態に置き換えて実施することもできる。
【符号の説明】
【００５９】
１  気相成長装置                  ２  反応炉
３  サセプタ                      ４  支持部
５  駆動部                        ６  ガス供給管
７  ガス排出管                    ８  ランプ
【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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