(57)【要約】【課題】エピタキシャル成長の際の裏面クモリ及びピンハローを抑制して、高品質なシリコンエピタキシャルウェーハを製造することができる方法を提供することを目的とする。【解決手段】チャンバー内に配設されたサセプタのウェーハ載置面上にシリコン単結晶基板を載置して、該シリコン単結晶基板上にエピタキシャル成長させることによりシリコンエピタキシャルウェーハを製造する方法であって、前記シリコン単結晶基板を載置する前に、前記チャンバー内にシリコン原料ガスを流入させながら、５０秒を超えて３００秒以下の時間で、前記サセプタのウェーハ載置面上にポリシリコン膜を被覆し、その後前記サセプタのウェーハ載置面上に前記シリコン単結晶基板を載置してエピタキシャル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。【選択図】図１
2013105924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内に配設されたサセプタのウェーハ載置面上にシリコン単結晶基板を載置して、該シリコン単結晶基板上にエピタキシャル成長させることによりシリコンエピタキシャルウェーハを製造する方法であって、
前記シリコン単結晶基板を載置する前に、前記チャンバー内にシリコン原料ガスを流入させながら、５０秒を超えて３００秒以下の時間で、前記サセプタのウェーハ載置面上にポリシリコン膜を被覆し、その後前記サセプタのウェーハ載置面上に前記シリコン単結晶基板を載置してエピタキシャル成長させ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２】
前記ポリシリコン膜を被覆する時間を、１００秒以上３００秒以下とすることを特徴とする請求項１に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３】
前記ポリシリコン膜を被覆する際に流入させるシリコン原料ガスを、トリクロロシランとすることを特徴とする請求項１又は請求項２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、シリコン単結晶基板上にエピタキシャル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に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン単結晶基板上にエピタキシャル膜を成長させる際、加熱方法やサセプタの形状が異なる各種構造の気相成長装置が使用されている。近年、このような気相成長装置としては、シリコン単結晶基板を１枚単位で処理する枚葉式の気相成長装置が主流になってきている。枚葉式の気相成長装置では、密閉可能な反応チャンバー内にサセプタを配置し、このサセプタ上でシリコン単結晶基板を所定温度に加熱しながらシリコン単結晶基板上に原料ガスを供給することによりエピタキシャル膜の形成が行われる（特許文献１参照）。
【０００３】
典型的なサセプタとしては、略円板状でチャンバー内に水平に配置され、座ぐり部（シリコン単結晶基板の載置領域）に３つ以上の貫通孔が設けられ、各貫通孔内にウェーハリフトピンが挿入されている。外部の搬送装置からチャンバー内にシリコン単結晶基板が搬入されると、ウェーハリフトピンが貫通孔より上方に上昇してシリコン単結晶基板を受け取り、続いて下降してシリコン単結晶基板をサセプタ上に載置する。そしてエピタキシャル成長工程が終了すると、ウェーハリフトピンが再び貫通孔より上方に上昇してシリコン単結晶基板を持ち上げる。持ち上げられたシリコン単結晶基板は、ロボットアーム等により搬送装置に移され反応チャンバ外へ搬出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−４０５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したような枚葉式気相成長装置でのエピタキシャル成長について、本発明者が検討した結果、以下の課題があることが判明した。
（１）エピタキシャル成長後のウェーハの裏面を観察すると、全体または局所的にクモリ（エッチング斑、裏面クモリともいう）が観察される。
（２）上記したように、サセプタの座ぐり内には、シリコン単結晶基板をサセプタ上に搬送・載置する際に必要となるウェーハリフトピンの挿入のための貫通孔が設けられているが、貫通孔内のウェーハリフトピン先端部と対向するシリコン単結晶基板の裏面には、「ピンハロー」と呼ばれるドーナツ状のクモリが発生する。
【０００６】
このような裏面クモリやピンハローが目視でも確認できるようになると、外観不良となり製品ウェーハとしては好ましくない。さらに、近年、デバイス工程ではデザインルールの微細化に伴い、エピタキシャルウェーハに対し、より高度な平坦度が要求されている。そのため、これまでデバイス特性に影響を及ぼさなかった裏面クモリやピンハローによる面荒れ（凹凸）が問題視されてきている。
従って、高品質なエピタキシャルウェーハを得るためには、裏面クモリ及びピンハローを抑制することが求められる。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、エピタキシャル成長の際の裏面クモリ及びピンハローを抑制して、高品質なシリコンエピタキシャルウェーハを製造することができる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】
上記目的を達成するために、本発明は、チャンバー内に配設されたサセプタのウェーハ載置面上にシリコン単結晶基板を載置して、該シリコン単結晶基板上にエピタキシャル成長させることによりシリコンエピタキシャルウェーハを製造する方法であって、前記シリコン単結晶基板を載置する前に、前記チャンバー内にシリコン原料ガスを流入させながら、５０秒を超えて３００秒以下の時間で、前記サセプタのウェーハ載置面上にポリシリコン膜を被覆し、その後前記サセプタのウェーハ載置面上に前記シリコン単結晶基板を載置してエピタキシャル成長させ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を提供する。
【０００９】
このように、ウェーハ載置面上にポリシリコン膜を５０秒を超えて３００秒以下の時間で被覆することで、後工程のエピタキシャル成長の際に基板裏面への不均一なエッチングや異常成膜を抑制することができる。従って、裏面クモリ及びピンハローを低減して、外観が良好で、かつ高平坦度である高品質なシリコンエピタキシャルウェーハを製造することができる。
【００１０】
このとき、前記ポリシリコン膜を被覆する時間を、１００秒以上３００秒以下とすることが好ましい。
このような時間で被覆すれば、裏面クモリ及びピンハローを十分に抑制して、より高品質なシリコンエピタキシャルウェーハを製造することができる。
【００１１】
このとき、前記ポリシリコン膜を被覆する際に流入させるシリコン原料ガスを、トリクロロシランとすることが好ましい。
このようなシリコン原料ガスを用いれば、サセプタのウェーハ載置面上にポリシリコン膜を効率的に被覆することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、エピタキシャル成長の際の裏面クモリ及びピンハローを抑制して、外観が良好で、かつ高平坦度である高品質なシリコンエピタキシャルウェーハを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の製造方法に用いることができる気相成長装置の一例を示す概略図である。
【図２】実施例、比較例において測定したサセプタコート時間と裏面クモリ量の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明者は、エピタキシャル成長の際にウェーハ裏面のクモリ及びピンハローが生じるという課題を見出し、この課題を解決するために鋭意検討を重ねた。
その結果、裏面クモリおよびピンハローは、エピタキシャル成長中にサセプタ上の残留物質が、ウェーハ裏面の自然酸化膜を不均一にエッチングすることや、成膜ガス（原料ガス）の侵入による異常成膜によって、他領域と比較して粗さが不均一になったことに起因することを見出した。そして、このような知見から、上記課題を解決することができる以下のような本発明の製造方法を完成するに至った。
【００１５】
以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１は、本発明の製造方法に用いることができる枚葉式の気相成長装置を示す概略図である。
【００１６】
図１に示す気相成長装置１０のチャンバー（反応容器）１２は、チャンバーベース１１と、チャンバーベース１１を上下から挟む透明石英部材１３、１４とから形成される。このチャンバー１２内には、シリコン単結晶基板Ｗを上面のウェーハ載置面１９で支持するサセプタ１７が配設されている。このサセプタ１７には貫通孔１６が設けられ、この貫通孔１６を通って上下動することでシリコン単結晶基板Ｗを支持するウェーハリフトピン１５が配置されている。
【００１７】
このサセプタ１７はウェーハ回転機構１８に接続されており、エピタキシャル成長中はサセプタ１７を回転させることで、載置されたシリコン単結晶基板Ｗを回転させ、シリコンエピタキシャル層をシリコン単結晶基板Ｗ上に膜厚均一に成長させる。
【００１８】
チャンバー１２には、チャンバー１２内に原料ガス及びキャリアガス（例えば、水素）を含む気相成長ガスを導入して、サセプタ１７上に載置されたシリコン単結晶基板Ｗの表面上に原料ガスとキャリアガスを供給するガス導入管２０が接続されている。
また、チャンバー１２のガス導入管２０が接続された側の反対側には、チャンバー１２内からガスを排出するガス排出管２１が接続されている。
【００１９】
上記した気相成長装置を用いて、本発明では、シリコン単結晶基板をサセプタに載置する前に、例えば１０００〜１１８０℃に加熱されたチャンバー内にシリコン原料ガスを流入させながら、５０秒を超えて３００秒以下の時間、好ましくは１００秒以上３００秒以下の時間で、サセプタのウェーハ載置面上にポリシリコン膜を被覆する。
このように予めサセプタのウェーハ載置面上にポリシリコン膜を被覆することで、エピタキシャル成長の際、基板の裏面に、サセプタ上の残留物質による不均一なエッチングや、原料ガスの侵入による異常成膜が生じることを効果的に抑制できる。これにより、裏面クモリやピンハローを十分に低減して、外観が良好で、裏面の平坦度が高いシリコンエピタキシャルウェーハを製造できる。被覆時間が５０秒以下であると、裏面クモリやピンハローの抑制効果はほとんどみられず、３００秒を超えると生産性が悪くなる。
【００２０】
このポリシリコン膜の被覆の際に流入させるシリコン原料ガスとしては、特に限定されず、エピタキシャル成長に用いる原料ガスを流入させることができ、例えば、トリクロロシランを用いればウェーハ載置面上に効率的にポリシリコンを形成させて被覆することができる。
【００２１】
上記のようにポリシリコン膜を被覆した後、投入温度（例えば６５０℃）に調整したチャンバー内のサセプタのウェーハ載置面上にシリコン単結晶基板を載置して、水素熱処理温度（例えば１０５０〜１２００℃）まで加熱する。そして、シリコン単結晶基板を所望の成長温度（例えば９５０〜１１８０℃）にして、シリコン単結晶基板の表面上に、ガス導入管を介して原料ガス（例えばトリクロロシラン：ＳｉＨＣｌ３）及びキャリアガス（例えば水素）をそれぞれ略水平に供給することによって、シリコン単結晶基板の表面上にシリコンエピタキシャル層をエピタキシャル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。
【００２２】
なお、上記した本発明によるサセプタのウェーハ載置面上へのポリシリコン膜の被覆は、エピタキシャルウェーハ一枚毎（一回のエピタキシャル成長毎）に実施してもよいし、数枚毎（複数回のエピタキシャル成長毎）に実施してもよい。
【００２３】
以上のような本発明によれば、裏面クモリ及びピンハローによる面荒れを抑制することができ、外観が良好であり、かつ高い平坦度を有する高品質なシリコンエピタキシャルウェーハを提供することができる。
【実施例】
【００２４】
以下、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。
（実施例、比較例）
Ｐ型の直径３００ｍｍのシリコン単結晶ウェーハを使用し、その上に抵抗率１０Ωｃｍ、膜厚５μｍのエピタキシャル層を成長させた。
【００２５】
エピタキシャル成長工程の前に、１１００℃で、コート時間を４０〜３００秒としてトリクロロシランを導入することで、サセプタのウェーハ載置面上にポリシリコン膜を被覆した。その後エピタキシャル成長工程を行い、それぞれエピタキシャル成長後のシリコンエピタキシャルウェーハの裏面クモリ量（Ｈａｚｅ  ＤＷＮ  Ｐｅａｋ）をＳＰ−２（パーティクルカウンター：ＫＬＡテンコール社製）にて測定した。図２にその結果を示す。
【００２６】
図２より明らかなように、サセプタコート時間４０秒（比較例）では裏面クモリ量はあまり低減されていないことが確認できた。一方、サセプタコート時間が５０秒を超える場合は裏面クモリ量は抑制され、特に１００秒以上であれば十分に抑制されている。
以上の結果より、サセプタ表面へのコート時間を５０秒を超える時間とすることで裏面クモリを低減できることが確認できた。また、３００秒もコートすれば十分であることが分かる。
【００２７】
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】
【００２８】
１０…気相成長装置、  １１…チャンバーベース、  １２…チャンバー、
１３、１４…透明石英部材、  １５…ウェーハリフトピン、１６…貫通孔、
１７…サセプタ、  １８…ウェーハ回転機構、  １９…ウェーハ載置面、
２０…ガス導入管、  ２１…ガス排出管、  Ｗ…シリコン単結晶基板。
【図１】
2013105924.tif 000003
【図２】
2013105924.tif 000004