(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面側及び裏面側からエッジ部が面取りされ、面取りテーパ面の角度が２０°以上であるシリコンウエーハを用意する工程と、前記シリコンウエーハの表面側の主面を除き、かつ前記エッジ部を含む前記シリコンウエーハの表裏面に保護膜を形成する工程と、この表面側の主面を除き、かつ前記エッジ部を含む前記シリコンウエーハの表裏面に保護膜を形成した状態でこのシリコンウエーハの表面側の主面にエピタキシャル膜を形成する工程とを包含することを特徴とするエピタキシャルウエーハ製造方法。
【請求項２】
前記保護膜の膜厚が、前記シリコンウエーハの裏面側の主面で５０００オングストローム以上である請求項１に記載のエピタキシャルウエーハ製造方法。
【請求項３】
前記面取りテーパ面の角度が２２°である請求項１又は２に記載のエピタキシャルウエーハ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウエーハの表面にエピタキシャル膜が形成されたエピタキシャルウエーハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のパワー素子の素材として、シリコンウエーハの表面にエピタキシャル膜を形成したエピタキシャルウエーハが使用されている。エピタキシャルウエーハの製造工程、特にエピタキシャル処理工程における重大な問題の一つとしてオートドープがある。オートドープは、シリコンウエーハの表面にエピタキシャル膜を形成する過程で、ウエーハ中のドーパント物質が裏面から拡散により表面側のエピタキシャル膜中に混入する現象であり、この混入によりエピタキシャル膜の抵抗分布が半径方向で不均一化するという問題を生じる。
【０００３】
この問題を解決するために、エピタキシャルウエーハの製造では、エピタキシャル処理に先立って、シリコンウエーハの裏面に保護膜を形成することが行われている。この保護膜はシリコン酸化膜であり、この膜をシリコンウエーハの裏面に形成することにより、ウエーハの裏面からエピタキシャル膜へのオートドープが防止される。しかし、この保護膜は、シリコンウエーハの裏面側の主面にのみ限定的に形成され、ウエーハの外周面、表面側及び裏面側の面取りテーパ面には形成されない。その理由を図２により説明する。
【０００４】
エピタキシャル処理に供されるシリコンウエーハ１０は、外周縁部の機械的強度を高めるため、及びエピタキシャル処理でのクラウン現象を防止するために、表面側及び裏面側からエッジ部が面取りされる。この結果、ウエーハ１０の面は、中心線に直角な表面側の主面１１及び裏面側の主面１２、表面側の面取りテーパ面１３及び裏面側の面取りテーパ面１４、並びに主面１１，１２に直角或いはラウンド形状の外周面１５の５面からなる。
【０００５】
そして、エピタキシャル膜２０は表面側の主面１１に形成され、保護膜３０は裏面側の主面１２に限定的に形成される（特公平７−８２９９７号公報）。保護膜３０が裏面側の主面１２に限定的に形成され、テーパ面１３，１４及び外周面１５に形成されないのは、エピタキシャル処理工程でのノジュールを防止するためである。
【０００６】
即ち、ノジュールとは、テーパ面１３，１４及び外周面１５に形成された保護膜３０上に生じる微小な多結晶シリコンの異常成長による突起物であり、この突起は、半導体デバイス製造工程で脱落してウエーハ表面に付着し、酸化膜のパターニング不良を始めとする様々なトラブルの原因となる。このノジュールは、テーパ面１３，１４及び外周面１５に保護膜３０を形成しない、或いはそこに形成された保護膜３０をエピタキシャル処理に先立って除去することにより、発生が防止される。このため、テーパ面１３，１４及び外周面１５に保護膜３０が存在しない状態でエピタキシャル処理が行われる。
【０００７】
エピタキシャルウエーハの製造過程において、テーパ面１３，１４及び外周面１５はハンドリング等の機械的接触を受ける頻度が高い。このため、テーパ面１３，１４及び外周面１５に保護膜３０が存在する場合には、局所的な保護膜３０の剥がれ或いは薄膜化の現象が見られる。このような現象が発生する部分においてノジュールが発生していることから、予めテーパ面１３，１４及び外周面１５から保護膜３０を排除しておくことで、ノジュールの発生を防止することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
シリコンウエーハ１０のエピタキシャル処理において、テーパ面１３，１４及び外周面１５から保護膜３０を排除することにより、ノジュールは防止される。しかし、テーパ面１３，１４及び外周面１５が露出することより、これらの露出面からエピタキシャル膜３０へのオートドープが問題になる。
【０００９】
ここにおけるオートドープは、保護膜３０を裏面側の主面１２に全く形成しない場合に比べると軽微である。しかし、露出面からエピタキシャル膜２０の主に外周縁部への不純物拡散が避けられず、エピタキシャル膜２０の抵抗分布が半径方向で不均一化するという問題が発生する。
【００１０】
本発明の目的は、オートドープ及びノジュールの両方を効果的に防止できるエピタキシャルウエーハ製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者らはシリコンウエーハの面取りテーパ面及び外周面に保護膜を形成してオートドープを抑えるのが不可欠であると考え、シリコンウエーハの面取りテーパ面及び外周面に保護膜を形成した場合に問題となるノジュールの防止策について以前より検討を行ってきた。その結果、シリコンウエーハにおける面取りテーパ面の角度がノジュールの発生に大きな影響を及ぼしていることが明らかになってきた。
【００１２】
具体的に説明すると、面取りテーパ面の主面に対する傾斜角度θ（図２参照）として規格上は１１°と２２°の２種類が存在する。面取りテーパ面及び外周面に保護膜を形成した場合、テーパ面の角度が１１°のウエーハではノジュールが多発するが、２２°のウエーハではノジュールの発生が効果的に抑制されることが判明した。これは、テーパ面の角度が大きくなるほど、面取りテーパ面及び外周面に形成される保護膜の膜厚が大きくなり、特に、表面側の面取りテーパ面の主面に近い部分で十分な膜厚が確保されることにより、保護膜の剥がれ及び薄膜化が抑制され、ノジュールと呼ばれる多結晶シリコンの突起物が形成され難くなることが理由と考えられる。
【００１３】
本発明のエピタキシャルウエーハの製造方法は、かかる知見に基づいて開発されたものであり、表面側及び裏面側からエッジ部が面取りされ、面取りテーパ面の角度が２０°以上であるシリコンウエーハを用意する工程と、前記シリコンウエーハの表面側の主面を除き、かつ前記エッジ部を含む前記シリコンウエーハの表裏面に保護膜を形成する工程と、この表面側の主面を除き、かつ前記エッジ部を含む前記シリコンウエーハの表裏面に保護膜を形成した状態でこのシリコンウエーハの表面側の主面にエピタキシャル膜を形成する工程とを含んでいる。
【００１４】
面取りテーパ面の角度は、規格上２２°が通例となるが、２０°以上であれば面取りテーパ面及び外周面に保護膜を形成した場合のノジュールが効果的に防止される。
【００１５】
保護膜の膜厚は、ノジュール防止の点からは厚いほうが好ましく、シリコンウエーハの裏面側の主面における膜厚で表して５０００オングストローム以上が好ましい。シリコンウエーハの裏面側の主面における膜厚が５０００オングストローム未満であると、面取りテーパ面の角度が２０°以上でも、面取りテーパ面及び外周面に形成される保護膜の膜厚が低減し、表面側の面取りテーパ面の主面に近い部分で膜切れが発生し易くなる。ただし、保護膜の膜厚が厚すぎると、ウエーハの反り或いは保護膜のひび割れ等の発生が懸念されることから、シリコンウエーハの裏面側の主面における膜厚で表して１５０００オングストローム以下に止めることが好ましい。
【００１６】
面取り部の幅Ｄ（図２参照）については、ウエーハの厚みｔの２５〜７０％が好ましい。なぜなら、幅Ｄが大きすぎる場合には、オートドープの影響を促進させる方向に作用するため、この幅Ｄはできるだけ小さくすることが有効である。ただし、幅Ｄが小さすぎる場合には、ハンドリング時におけるウエーハの欠け割れを抑制する面取りを抑制する面取り効果そのものを低下させてしまう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１（ａ）（ｂ）は本発明の一実施形態を示すエピタキシャルウエーハ製造方法の説明図である。
【００１８】
本実施形態のエピタキシャルウエーハ製造方法では、図１（ａ）に示すように、面取り加工を受けたシリコンウエーハ１０を裏返して平板状のレセプター４０上に載せて、表面側の主面１１を除く面、即ち裏面側の主面１２、表面側の面取りテーパ面１３、裏面側の面取りテーパ面１４及び外周面１５にシリコン酸化膜からなる保護膜３０をＣＶＤ法により形成する。
【００１９】
即ち、シリコンウエーハ１０を裏返して平板状のレセプター４０上に載せて保護膜形成のためのＣＶＤを行うことにより、ＣＶＤガスが表面側の面取りテーパ面１３にまで回り込んで、表面側の主面１１を除く面に保護膜３０が形成される。
【００２０】
シリコンウエーハ１０における面取りテーパ面１３，１４の主面１１，１２に対する傾斜角度θは２２°である。保護膜３０の膜厚は、裏面側の主面１２に形成される保護膜３０の膜厚で５０００オングストローム以上である。
【００２１】
保護膜３０の形成が終わると、図１（ｂ）に示すように、保護膜３０が形成されていない表面側の主面１１を仕上げ加工した後、ここにエピタキシャル膜２０を所定厚みに形成する。
【００２２】
このエピタキシャル処理では、表面側の主面１１を除く全ての面が保護膜３０で覆われているので、エピタキシャル膜２０へのオートドープが確実に防止される。また、面取りテーパ面１３，１４の角度が２０°以上であり、且つ保護膜３０の膜厚が裏面側の主面１２で５０００オングストローム以上であることにより、裏面側の主面１２、表面側の面取りテーパ面１３、裏面側の面取りテーパ面１４及び外周面１５に保護膜３０が形成されているにもかかわらず、ノジュールの発生が確実に防止される。
【００２３】
本発明の実施例１として、上記方法によりエピタキシャルウエーハを製造した。ウエーハ直径は１５０ｍｍ、ウエーハ厚は６７５μｍ、面取り部の幅Ｄは３６０μｍ、エピタキシャル膜の膜厚は６μｍ、保護膜の膜厚（平均膜厚）は裏面側の主面で９０００オングストロームとした。
【００２４】
製造されたエピタキシャルウエーハに対するオートドープの影響をＣ−Ｖ（Capacitance-Voltage ）法により調査した。また、表面側の面取りテーパ面外周縁部におけるノジュールの有無を走査型電子顕微鏡により調査した。なお、このときの主面以外の面における保護膜の膜厚（平均膜厚）は、裏面側の面取りテーパ面で７０００オングストローム、外周面で５８００オングストローム、表面側の面取りテーパ面で３０００オングストロームであった。
【００２５】
また、実施例２として、保護膜の膜厚を裏面側の主面で５０００オングストロームに変更し、実施例３として、保護膜の膜厚を裏面側の主面で３０００オングストロームに変更した。その他の条件は実施例１と同じである。
【００２６】
図３は、実施例１〜３で得られたエピタキシャル層の径方向における抵抗率分布を示す図である。この図から明らかなように、実施例３では若干の外周部での抵抗率低下が見られるものの、実施例１及び実施例２では、ウエーハ外周部での抵抗率低下が見られず、半径方向にエピタキシャル層の抵抗率が均一化することが確認された。
【００２７】
図４は、実施例１におけるノジュール発生状況を調査した走査型電子顕微鏡である。この図から明らかなように、ノジュールの発生は観察されなかった。また、実施例２でも実施例１と同様にノジュールの発生は全く観察されず、実施例３では、保護膜の厚みが十分でないことから、若干のノジュール発生が確認された。
【００２８】
比較例１として、面取りテーパ面の角度が１１°のシリコンウエーハに対して同様の保護膜形成及びエピタキシャル処理を行った。他の条件は実施例１と同じである。このときの主面以外の面における保護膜の膜厚（平均膜厚）は、裏面側の面取りテーパ面で６５００オングストローム、外周面で４７００オングストローム、表面側の面取りテーパ面で２０００オングストロームであった。
【００２９】
比較例２として、保護膜を裏面側の主面にのみ形成した。即ち、エピタキシャル処理において裏面側の主面、表面側の面取りテーパ面、裏面側の面取りテーパ面及び外周面を露出させた。他は比較例１と同じである。
【００３０】
比較例３として、面取りテーパ面の角度が２２°のシリコンウエーハに対して、保護膜を裏面側の主面にのみ形成した。他は実施例１と同じである。
【００３１】
図５は、比較例１〜３で得られたエピタキシャル層の径方向における抵抗率分布を示す図である。この図から明らかなように、比較例１では外周部での抵抗率低下が見られ、比較例２及び比較例３にあっては、表面側の面取りテーパ面、裏面側の面取りテーパ面及び外周面に保護膜が形成されていないことから、外周部で大きな抵抗率の低下が確認された。
【００３２】
図６は、比較例１におけるノジュール発生状況を調査した走査型電子顕微鏡である。この図から明らかなように、テーパ面の角度が１１°の場合は、ノジュールが多発することが確認された。なお、比較例２及び比較例３では、表面側の面取りテーパ面、裏面側の面取りテーパ面及び外周面に保護膜が形成されていないことから、ノジュールの発生は観察されなかった。
【００３３】
【発明の効果】
以上に説明したとおり、本発明のエピタキシャルウエーハ製造方法は、表面側及び裏面側からエッジ部が面取りされ、面取りテーパ面の角度が２０°以上であるシリコンウエーハの表面側の主面を除く全ての面に保護膜を形成し、しかる後に、シリコンウエーハの表面側の主面にエピタキシャル膜を形成することにより、オートドープ及びノジュールの両方を効果的に防止することができ、エピタキシャルウエーハの品質向上等に大きな効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）は本発明の一実施形態を示すエピタキシャルウエーハ製造方法の説明図である。
【図２】従来法で製造されたエピタキシャルウエーハの説明図である。
【図３】実施例で製造されたエピタキシャルウエーハにおけるエピタキシャル層の抵抗率の径方向分布を示す図表である。
【図４】実施例におけるノジュール発生状況を示した走査型電子顕微鏡である。
【図５】比較例で製造されたエピタキシャルウエーハにおけるエピタキシャル層の抵抗率の径方向分布を示す図表である。
【図６】比較例におけるノジュール発生状況を示した走査型電子顕微鏡である。
【符号の説明】
１０  シリコンウエーハ
１１，１２  主面
１３，１４  面取りテーパ面
１５  外周面
２０  エピタキシャル膜
３０  保護膜
４０  レセプター
【図１】
0004078831.tif 000002
【図２】
0004078831.tif 000003
【図３】
0004078831.tif 000004
【図４】
0004078831.tif 000005
【図５】
0004078831.tif 000006
【図６】
0004078831.tif 000007