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JP2003318109A - Method for manufacturing silicon epitaxial wafer - Google Patents

Method for manufacturing silicon epitaxial wafer

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Publication number
JP2003318109A
JP2003318109A JP2002119460A JP2002119460A JP2003318109A JP 2003318109 A JP2003318109 A JP 2003318109A JP 2002119460 A JP2002119460 A JP 2002119460A JP 2002119460 A JP2002119460 A JP 2002119460A JP 2003318109 A JP2003318109 A JP 2003318109A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
silicon epitaxial
epitaxial layer
vapor phase
epitaxial wafer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002119460A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazunori Hagimoto
和徳 萩本
Tetsushi Oka
哲史 岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Handotai Co Ltd filed Critical Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority to JP2002119460A priority Critical patent/JP2003318109A/en
Publication of JP2003318109A publication Critical patent/JP2003318109A/en
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  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a silicon epitaxial wafer, which further improves the crystalline property of an epitaxial layer. <P>SOLUTION: The silicon epitaxial layer 1 is grown on a silicon monocrystalline substrate W by chemical vapor deposition using a monosilane (SiH<SB>4</SB>) gas as a material at a growth temperature, for instance, of 700°C and in a reduced pressure atmosphere (hydrogen gas atmosphere). Thus formed silicon epitaxial wafer EPW is then subjected to thermal treatment without being taken out from a reactor where chemical vapor deposition has been performed. In this way, polycrystalline silicon 2 which is partially contained in the silicon epitaxial layer 1 is turned to monocrystal. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンエピタキ
シャルウェーハの製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a silicon epitaxial wafer.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリコン単結晶基板上に、シリコンエピ
タキシャル層(以下、単にエピタキシャル層ともいう)
を形成したシリコンエピタキシャルウェーハにおいて
は、これにより製造される半導体デバイスの性能に大き
く影響を与えることもあって、エピタキシャル層の結晶
性の向上が求められる。
2. Description of the Related Art A silicon epitaxial layer (hereinafter also simply referred to as an epitaxial layer) is formed on a silicon single crystal substrate.
In the silicon epitaxial wafer formed with, the crystallinity of the epitaxial layer is required to be improved because the performance of the semiconductor device manufactured thereby may be greatly affected.

【0003】エピタキシャル層を気相成長により形成す
る場合、成長温度を高くすることで、該エピタキシャル
層の結晶性は向上しやすい。しかし、製造される半導体
デバイスの種類によって、シリコンエピタキシャルウェ
ーハも様々な特徴を有するものが製造され、中には敢え
て低い成長温度で製造されるものもある。例えば、シリ
コン単結晶基板表面に埋め込み層を形成した後に、該シ
リコン単結晶基板上にエピタキシャル層を形成する場合
や、MOSFET用のシリコンエピタキシャルウェーハ
を製造する際に、シリコン単結晶基板あるいはシリコン
エピタキシャルウェーハの表面にトレンチ(溝)を形成
し、該トレンチが形成されたウェーハのトレンチ内にシ
リコンエピタキシャル層を形成する場合などには、比較
的低い成長温度(例えば1000℃未満)での気相成長
が行なわれる。しかしながら、このような低温での気相
成長に際しては、エピタキシャル層の結晶性が低下する
というジレンマがある。
When the epitaxial layer is formed by vapor phase growth, the crystallinity of the epitaxial layer is easily improved by increasing the growth temperature. However, silicon epitaxial wafers having various characteristics are manufactured depending on the type of semiconductor device to be manufactured, and some of them are intentionally manufactured at a low growth temperature. For example, when a buried layer is formed on the surface of a silicon single crystal substrate and then an epitaxial layer is formed on the silicon single crystal substrate, or when manufacturing a silicon epitaxial wafer for MOSFET, a silicon single crystal substrate or a silicon epitaxial wafer is used. When a trench is formed on the surface of the wafer and a silicon epitaxial layer is formed in the trench of the wafer in which the trench is formed, vapor phase growth at a relatively low growth temperature (eg, less than 1000 ° C.) Done. However, there is a dilemma that the crystallinity of the epitaxial layer is lowered during the vapor phase growth at such a low temperature.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】例えば、シリコン単結
晶基板の主表面(面方位(100))上に、モノシラン
(SiH)ガスを原料として、約700℃の成長温度
でシリコンエピタキシャル層を形成し、その表面を選択
エッチングすると、図7のようなピットが多数観察され
る。例えば、シリコンエピタキシャルウェーハの表面に
このようなピットが存在すると、その表面に絶縁膜を作
成したりする場合に当該膜厚分布が不均一となるなど、
半導体デバイスにおける性能不良の原因となることがあ
る。
For example, a silicon epitaxial layer is formed on a main surface (plane orientation (100)) of a silicon single crystal substrate from a monosilane (SiH 4 ) gas at a growth temperature of about 700 ° C. Then, when the surface is selectively etched, many pits as shown in FIG. 7 are observed. For example, if such a pit exists on the surface of a silicon epitaxial wafer, the film thickness distribution becomes nonuniform when an insulating film is formed on the surface,
This may cause poor performance in the semiconductor device.

【0005】そこで、従来では、気相成長中の原料ガス
(例えば、モノシランガス)の供給量を減らしたり、気
相成長の温度ができるだけ一定となるように制御したり
する。しかしながら、このような対策を行っても、例え
ば、選択エッチングによりエピタキシャル層表面に顕在
化するピットは完全にはなくならない。
Therefore, conventionally, the supply amount of the source gas (for example, monosilane gas) during vapor phase growth is reduced, or the temperature of vapor phase growth is controlled to be as constant as possible. However, even if such measures are taken, for example, the pits exposed on the surface of the epitaxial layer by selective etching are not completely eliminated.

【0006】本発明は、上記問題を鑑みて為されたもの
であり、結晶性の良好なシリコンエピタキシャル層を形
成することができるシリコンエピタキシャルウェーハの
製造方法を提供することを課題とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a silicon epitaxial wafer capable of forming a silicon epitaxial layer having good crystallinity.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
を解決するために、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、反応容器内において、多結晶シリ
コンが部分的に形成されたシリコンエピタキシャル層
を、シリコン単結晶基板上に気相成長させる気相成長工
程を行い、該シリコンエピタキシャル層形成後のシリコ
ンエピタキシャルウェーハを熱処理して多結晶シリコン
を単結晶化する単結晶化工程を行うことを特徴とする。
In order to solve the above problems, a method for manufacturing a silicon epitaxial wafer according to the present invention is a silicon epitaxial layer in which polycrystalline silicon is partially formed in a reaction container. Is subjected to a vapor phase growth step of performing vapor phase growth on a silicon single crystal substrate, and a single crystallization step of heat-treating the silicon epitaxial wafer after the formation of the silicon epitaxial layer to single crystallize polycrystalline silicon is performed. And

【0008】本発明者等は、モノシランガスを原料とし
て約700℃の成長温度で気相成長後に得られるエピタ
キシャル層に対して、選択エッチングを行う前に、図7
のようなピットが形成されると予測できる部分(例え
ば、他の領域と色彩の異なる部分)において、シリコン
エピタキシャルウェーハの断面を、透過型電子顕微鏡
(TEM:Transmission Electron Microscope)により
観察した。図5はその観察結果である。図5において、
逆三角形状に濃く観察される部分が、選択エッチングに
よりエッチングされて、図7のようなピットとして顕在
化する。さらに、濃く観察されている部分の最深部付近
において、エネルギー分散形X線分光分析(EDX:En
ergy Dispersive X-ray spectroscopy)により組成分析
を行った。図6は、得られたEDXプロファイルであ
る。Matorixの記載があるプロファイルは、エピタキシ
ャル層が正常に形成されている領域において、同じ深さ
の部分を組成分析した結果得られたEDXプロファイル
である。図5の逆三角形状に濃く観察される部分におい
ては、Matorixと同様にSi以外は検出されない。この
ことから、本発明者等は、図5の、逆三角形状に濃く観
察される部分が、多結晶シリコンにより構成されてお
り、この多結晶シリコンが選択エッチングによりエッチ
ングされて、図7のようなピットがエピタキシャル層表
面に顕在化するという知見を得た。
The inventors of the present invention have shown in FIG. 7 before performing selective etching on an epitaxial layer obtained by vapor phase growth using a monosilane gas as a raw material at a growth temperature of about 700 ° C.
The cross section of the silicon epitaxial wafer was observed by a transmission electron microscope (TEM) in a portion where a pit like this is expected to be formed (for example, a portion whose color is different from other areas). FIG. 5 shows the observation result. In FIG.
The portion that is observed in a dark shape in the shape of an inverted triangle is etched by selective etching, and becomes a pit as shown in FIG. Furthermore, near the deepest part of the densely observed part, energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX: En
The composition was analyzed by energy dispersive X-ray spectroscopy. FIG. 6 is the obtained EDX profile. The profile in which Matorix is described is an EDX profile obtained as a result of composition analysis of a portion having the same depth in a region where the epitaxial layer is normally formed. In the darkly observed portion in the inverted triangular shape in FIG. 5, only Si is detected as in Matorix. From this, the inventors of the present invention have found that the portion of FIG. 5 that is darkly observed in the shape of an inverted triangle is made of polycrystalline silicon, and this polycrystalline silicon is etched by selective etching, as shown in FIG. It was found that various pits become apparent on the surface of the epitaxial layer.

【0009】そこで、本発明者等は、上記のような気相
成長により得られるシリコンエピタキシャル層中の多結
晶シリコンを単結晶化させることで、より均質なエピタ
キシャル層を形成することができ、ひいては、該シリコ
ンエピタキシャル層表面に顕在化するピットを大幅に削
減できたり、トレンチの内部に結晶性の良好なエピタキ
シャル層を形成できることを見出し、本発明の完成に至
ったものである。
Therefore, the inventors of the present invention can form a more homogeneous epitaxial layer by single-crystallizing the polycrystalline silicon in the silicon epitaxial layer obtained by vapor phase growth as described above. The inventors have found that it is possible to significantly reduce the pits that are exposed on the surface of the silicon epitaxial layer and to form an epitaxial layer having good crystallinity inside the trench, thus completing the present invention.

【0010】さらに、エピタキシャル層に部分的に形成
されている多結晶シリコンを、単結晶化させる際、気相
成長工程後、反応容器内からシリコンエピタキシャルウ
ェーハを取り出すことなく、単結晶化工程を行うのがよ
い。気相成長工程が終了したのち、気相成長が行われた
反応容器内からシリコンエピタキシャルウェーハを一旦
取り出すことなく、同一の反応容器内において熱処理し
単結晶化工程を行えば、パーティクルの浮遊する外気雰
囲気に晒される機会がその分だけ減るので、シリコンエ
ピタキシャル層の結晶性をより一層向上することができ
る。さらに、この方法によれば、同一の反応容器内にお
いて、気相成長工程に引き続いて単結晶化工程が行なわ
れるので、製造にかかる時間を短縮することができる。
Further, when the polycrystalline silicon partially formed in the epitaxial layer is single-crystallized, the single-crystallizing step is performed after the vapor phase growth step without taking out the silicon epitaxial wafer from the reaction container. Is good. After the vapor phase growth process is completed, without taking out the silicon epitaxial wafer from the reaction container in which the vapor phase growth was performed once, if heat treatment is performed in the same reaction container and a single crystallization process is performed, outside air in which particles float Since the chance of being exposed to the atmosphere is reduced accordingly, the crystallinity of the silicon epitaxial layer can be further improved. Further, according to this method, since the single crystallization step is performed subsequent to the vapor phase growth step in the same reaction container, it is possible to reduce the manufacturing time.

【0011】また、単結晶化工程は、気相成長工程にお
ける成長温度よりも高い温度で行なわれるのがよい。さ
らに、同一反応容器内で、気相成長工程に引き続いて単
結晶化工程を行う場合に限れば、反応容器内の温度を、
気相成長工程終了後に低下させることなく増加させて、
単結晶化工程が行われる温度に設定するのがよい。これ
により、エピタキシャル層が活性な状態を保ったままで
単結晶化工程を行うことができ、多結晶シリコンが単結
晶化しやすくなる。
The single crystallization process is preferably performed at a temperature higher than the growth temperature in the vapor phase growth process. Furthermore, in the same reaction vessel, the temperature in the reaction vessel can be adjusted only when the single crystallization step is performed following the vapor phase growth step.
After the vapor phase growth process, increase without decreasing,
It is preferable to set the temperature at which the single crystallization process is performed. As a result, the single crystallization step can be performed while the epitaxial layer remains active, and the polycrystalline silicon is likely to be single crystallized.

【0012】さらに具体的には、シリコン単結晶基板に
は、当該シリコン単結晶基板の主表面から厚さ方向にト
レンチが形成され、多結晶シリコンが部分的に形成され
たシリコンエピタキシャル層をトレンチ内部に気相成長
させる場合に適用するのがよい。このような場合に、前
述したような比較的低温でのエピタキシャル成長が行な
われるのは、成長温度が比較的高いとトレンチの開口部
近傍において、成長速度が速まり、トレンチ内部にエピ
タキシャル層が形成される前に開口部が塞がってしまう
からである。トレンチの開口部が気相成長中に塞がって
しまうと、トレンチの内部に空洞が生じてしまい、例え
ばMOSFET等の半導体デバイスの性能悪化につなが
る。しかし、このような問題を解決するために、成長温
度を比較的低く(例えば、1000℃未満に)すると、
シリコンエピタキシャル層中に多結晶シリコンが形成さ
れる可能性が高くなる。そのため、本発明の方法を採用
して、エピタキシャル層に部分的に形成される多結晶シ
リコンを単結晶化することにより、トレンチの内部に、
該トレンチの開口部を塞ぐことなく、結晶性の良好なシ
リコンエピタキシャル層を形成することができる。そし
て、半導体デバイス、特にMOSFET用として、結晶
性のよいシリコンエピタキシャルウェーハを得ることが
できる。
More specifically, a trench is formed in the silicon single crystal substrate in the thickness direction from the main surface of the silicon single crystal substrate, and a silicon epitaxial layer in which polycrystalline silicon is partially formed is formed inside the trench. It is preferable to apply it when vapor phase growth is performed. In such a case, the epitaxial growth at a relatively low temperature as described above is performed because, when the growth temperature is relatively high, the growth rate is increased near the opening of the trench and the epitaxial layer is formed inside the trench. This is because the opening will be blocked before the opening. If the opening of the trench is closed during vapor phase growth, a cavity is created inside the trench, which leads to deterioration of the performance of a semiconductor device such as MOSFET. However, in order to solve such a problem, if the growth temperature is relatively low (for example, below 1000 ° C.),
Polycrystalline silicon is more likely to be formed in the silicon epitaxial layer. Therefore, by adopting the method of the present invention to single crystallize the polycrystalline silicon partially formed in the epitaxial layer,
A silicon epitaxial layer having good crystallinity can be formed without blocking the opening of the trench. Then, a silicon epitaxial wafer having good crystallinity can be obtained for a semiconductor device, particularly for MOSFET.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】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、具体的には以下のように行うの
がよい。つまり、気相成長装置の反応容器内にシリコン
単結晶基板を配置し、反応容器内を減圧しつつ、多結晶
シリコンが部分的に形成されたシリコンエピタキシャル
層を、シリコン単結晶基板上に気相成長させる気相成長
工程を行う。そして、該シリコンエピタキシャル層形成
後のシリコンエピタキシャルウェーハに対して、水素ガ
ス雰囲気中、気相成長温度よりも高い温度で熱処理する
ことにより、シリコンエピタキシャル層中の多結晶シリ
コンを単結晶化させる単結晶化工程を行う。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The method of manufacturing a silicon epitaxial wafer of the present invention is preferably carried out as follows. That is, a silicon single crystal substrate is placed in a reaction container of a vapor phase growth apparatus, and while reducing the pressure in the reaction container, a silicon epitaxial layer on which polycrystalline silicon is partially formed is vapor-deposited on the silicon single crystal substrate. A vapor phase growth process for growing is performed. Then, the silicon epitaxial wafer on which the silicon epitaxial layer has been formed is heat-treated in a hydrogen gas atmosphere at a temperature higher than the vapor phase growth temperature to thereby single-crystallize the polycrystalline silicon in the silicon epitaxial layer. The conversion process is performed.

【0014】図1は、本発明のシリコンエピタキシャル
ウェーハの製造方法を説明する模式図である。まず、反
応容器内にシリコン単結晶基板Wを配置する。そして、
図1(a)のように、反応容器内に水素(H)ガスを
流入させつつ、シリコン単結晶基板Wをベーキング温度
まで加熱し、ベーキング工程を行う。これにより、図1
(b)に示すように、シリコン単結晶基板W上の自然酸
化膜3が除去される。ベーキング温度は、例えば950
〜1000℃とすることができる。その際のベーキング
時間としては、0.1〜1時間程度とする。
FIG. 1 is a schematic view for explaining the method for manufacturing a silicon epitaxial wafer according to the present invention. First, the silicon single crystal substrate W is placed in the reaction container. And
As shown in FIG. 1A, the silicon single crystal substrate W is heated to a baking temperature while hydrogen (H 2 ) gas is introduced into the reaction container, and a baking process is performed. As a result,
As shown in (b), the natural oxide film 3 on the silicon single crystal substrate W is removed. The baking temperature is, for example, 950.
It can be up to 1000 ° C. The baking time at that time is about 0.1 to 1 hour.

【0015】次に、図1(c)のように、シリコン単結
晶基板W上に、シリコンエピタキシャル層1を気相成長
させる(気相成長工程)。気相成長工程は、反応容器内
を減圧して行われる。本実施の形態においては、シリコ
ンエピタキシャル層は、比較的低温にて行なわれる。前
述したように、比較的低温でのエピタキシャル成長の場
合、形成されるエピタキシャル層の結晶性が低下しがち
である。これは、シリコン単結晶基板W上でシリコンが
拡散しにくいため、結晶性の良いエピタキシャル層が形
成しにくいためである。このとき、大気圧よりも低い減
圧雰囲気中にて気相成長工程を行うと、成長温度が比較
的低くても比較的結晶性の良いエピタキシャル層を形成
することができる。
Next, as shown in FIG. 1C, the silicon epitaxial layer 1 is vapor-phase grown on the silicon single crystal substrate W (vapor-phase growth step). The vapor phase growth step is performed by reducing the pressure inside the reaction vessel. In the present embodiment, the silicon epitaxial layer is formed at a relatively low temperature. As described above, in the case of epitaxial growth at a relatively low temperature, the crystallinity of the formed epitaxial layer tends to deteriorate. This is because it is difficult for silicon to diffuse on the silicon single crystal substrate W, and it is difficult to form an epitaxial layer having good crystallinity. At this time, if the vapor phase growth step is performed in a reduced pressure atmosphere lower than atmospheric pressure, an epitaxial layer having relatively good crystallinity can be formed even if the growth temperature is relatively low.

【0016】上記のように反応容器内を減圧し、図2に
示すように、反応容器内の温度を気相成長温度に設定す
る。本発明においては、気相成長工程は1000℃未満
の温度で行なわれるものとできる。そして、このような
比較的低温でのエピタキシャル成長の場合、シリコンエ
ピタキシャル層に部分的に多結晶シリコンが形成されや
すい。そのため、本発明のシリコンエピタキシャルウェ
ーハの製造方法の効果的な適用範囲となる。気相成長工
程における気相成長温度は、具体的には、550〜95
0℃とすることができる。
The pressure in the reaction vessel is reduced as described above, and the temperature in the reaction vessel is set to the vapor phase growth temperature as shown in FIG. In the present invention, the vapor phase growth step may be performed at a temperature lower than 1000 ° C. In the case of such epitaxial growth at a relatively low temperature, polycrystalline silicon is likely to be partially formed in the silicon epitaxial layer. Therefore, it becomes an effective application range of the method for manufacturing a silicon epitaxial wafer of the present invention. The vapor growth temperature in the vapor growth step is, specifically, 550 to 95.
It can be 0 ° C.

【0017】上記のような成長温度にて気相成長工程を
行う場合、気相成長工程は、シリコン単結晶基板W上に
モノシラン(SiH)ガスを接触させて行なわれるも
のとできる。本実施の形態のように、比較的低温で気相
成長を行う場合は、550〜750℃程度で気相成長が
行なわれるモノシランガスを使用するのがよい。また、
成長温度が850℃〜950℃程度で気相成長が行なわ
れるジクロロシラン(SiHCl)ガスを使用して
もよいが、成長速度の観点からモノシランガスを使用す
るのが望ましい。しかしながら、モノシランガスは、ジ
クロロシランガスと比較してかなり低温でのエピタキシ
ャル成長となり、良好な結晶性のシリコンエピタキシャ
ル層を得るのが特に困難である。また、モノシランガス
を使用する気相成長は、基本的に熱分解によるものであ
り、気相成長温度が高いと、シリコンが気相中で析出し
てしまう結果、エピタキシャル層中に多結晶シリコンが
形成されやすくなる。そのため、モノシランガスを使用
して気相成長を行う場合には、本発明のシリコンエピタ
キシャルウェーハの製造方法を採用するのがよい。
When the vapor phase growth step is performed at the growth temperature as described above, the vapor phase growth step can be performed by bringing monosilane (SiH 4 ) gas into contact with the silicon single crystal substrate W. When vapor phase growth is performed at a relatively low temperature as in the present embodiment, it is preferable to use a monosilane gas that causes vapor phase growth at about 550 to 750 ° C. Also,
A dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) gas, which allows vapor phase growth at a growth temperature of about 850 ° C. to 950 ° C., may be used, but monosilane gas is preferably used from the viewpoint of the growth rate. However, monosilane gas is epitaxially grown at a considerably lower temperature than dichlorosilane gas, and it is particularly difficult to obtain a silicon epitaxial layer having good crystallinity. Further, vapor phase growth using monosilane gas is basically due to thermal decomposition, and if the vapor phase growth temperature is high, silicon is precipitated in the vapor phase, resulting in the formation of polycrystalline silicon in the epitaxial layer. It is easy to be done. Therefore, when vapor phase growth is performed using monosilane gas, the method for producing a silicon epitaxial wafer of the present invention is preferably adopted.

【0018】上記のようなモノシランガスを使用した低
温の気相成長工程により、図1(c)のように、シリコ
ン単結晶基板W上にシリコンエピタキシャル層1が形成
され、シリコンエピタキシャルウェーハEPWとなる。
該シリコンエピタキシャル層1中には、前述した比較的
低温での気相成長により、多結晶シリコン2が析出しや
すい。
As shown in FIG. 1C, the silicon epitaxial layer 1 is formed on the silicon single crystal substrate W by the low temperature vapor phase growth process using the monosilane gas as described above, and the silicon epitaxial wafer EPW is obtained.
Polycrystalline silicon 2 is likely to precipitate in the silicon epitaxial layer 1 due to the above-described vapor phase growth at a relatively low temperature.

【0019】気相成長工程が完了すると、原料ガス(モ
ノシランガス)の流入をストップしたのち、反応容器内
を水素ガスにてパージする。そして、図2に示すよう
に、水素ガスを流入させつつ反応容器内の温度を増加さ
せ、気相成長温度よりも高い温度に設定する。そして、
シリコンエピタキシャルウェーハEPWに対して水素ガ
ス雰囲気中にて熱処理して単結晶化工程を行う(図1
(d))。単結晶化工程を行う温度としては、例えば9
50℃とする。また、単結晶化工程は、1時間以上行う
のがよい。これにより、シリコンエピタキシャル層1中
に形成される多結晶シリコン2がシリコン単結晶2’と
なり、その結果、シリコンエピタキシャル層1の結晶性
が向上する。
When the vapor phase growth process is completed, the flow of the raw material gas (monosilane gas) is stopped, and then the inside of the reaction vessel is purged with hydrogen gas. Then, as shown in FIG. 2, the temperature in the reaction vessel is increased while inflowing hydrogen gas to set the temperature higher than the vapor phase growth temperature. And
The silicon epitaxial wafer EPW is heat-treated in a hydrogen gas atmosphere to perform a single crystallization process (see FIG. 1).
(D)). The temperature for performing the single crystallization step is, for example, 9
Set to 50 ° C. Further, the single crystallization step is preferably performed for 1 hour or more. Thereby, the polycrystalline silicon 2 formed in the silicon epitaxial layer 1 becomes a silicon single crystal 2 ', and as a result, the crystallinity of the silicon epitaxial layer 1 is improved.

【0020】単結晶化工程が終了後、図2に示すよう
に、反応容器内の温度を下げて、反応容器内から取り出
せば、良好な結晶性を有するシリコンエピタキシャル層
1’が形成されたシリコンエピタキシャルウェーハEP
Wを得ることができる(図1(e))。
After the completion of the single crystallization step, as shown in FIG. 2, the temperature in the reaction vessel is lowered and the silicon is taken out from the reaction vessel. The silicon epitaxial layer 1'having good crystallinity is formed on the silicon. Epitaxial wafer EP
W can be obtained (FIG. 1 (e)).

【0021】なお、上記実施の形態においては、単結晶
化工程は、水素ガス雰囲気中にて行う場合を説明した
が、本発明はこれに限られるものではない。例えば、不
活性ガス雰囲気中、特にアルゴン(Ar)ガス雰囲気中
で単結晶化工程を行っても同様の効果が実現できる。
In the above embodiment, the case of performing the single crystallization step in a hydrogen gas atmosphere has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the same effect can be achieved by performing the single crystallization process in an inert gas atmosphere, particularly in an argon (Ar) gas atmosphere.

【0022】さらに、前述のシリコンエピタキシャルウ
ェーハの製造方法は、以下のような、MOSFET用の
シリコンエピタキシャルウェーハの製造に際して用いる
ことができる。図3は縦型のパワーMOSFETの概要
を説明するものである。パワーMOSFET100は、
ゲートGと、該ゲートGの下方に形成される柱状のn型
領域20aとソースSと、該ソースSの下方であってn
型領域20aの間に形成された柱状のp型領域20b
と、ゲートG及びソースSから離間した位置に係止さ
れ、前記柱状領域からなるドリフト領域20に接続され
たドレイン領域20cとを有する。n型のシリコン単結
晶基板がドレイン領域20cとなり、該シリコン単結晶
基板上に形成されるエピタキシャル層がドリフト領域2
0とされる。そして、該エピタキシャル層の表面上に、
さらにシリコン単結晶薄膜5が形成され、この薄膜5に
埋め込み層30が形成される。
Further, the above-described method for manufacturing a silicon epitaxial wafer can be used in manufacturing a silicon epitaxial wafer for MOSFET as follows. FIG. 3 illustrates an outline of a vertical power MOSFET. The power MOSFET 100 is
A gate G, a columnar n-type region 20a formed below the gate G, a source S, and n below the source S.
A columnar p-type region 20b formed between the mold regions 20a
And a drain region 20c that is locked at a position separated from the gate G and the source S and is connected to the drift region 20 formed of the columnar region. The n-type silicon single crystal substrate serves as the drain region 20c, and the epitaxial layer formed on the silicon single crystal substrate is the drift region 2
It is set to 0. Then, on the surface of the epitaxial layer,
Further, a silicon single crystal thin film 5 is formed, and a buried layer 30 is formed on this thin film 5.

【0023】上記のようなパワーMOSFET100に
おいて、柱状のn型領域20aとp型領域20bとが交
互に配置される形態を形成するには、例えばn型シリコ
ン単結晶ウェーハにトレンチを形成し、そのトレンチの
内部にp型領域20bを形成することで得ることができ
る。以下、このようなパワーMOSFET100用のシ
リコンエピタキシャルウェーハの具体的な製造方法につ
いて説明する。図4は、その製造方法の概略を説明する
ものである。まず、n型のシリコン単結晶基板W’上
に、従来より知られた製法によりn型のシリコンエピタ
キシャル層10を形成する。そして、形成されたシリコ
ンエピタキシャル層10に、図4(a)に示すように、
トレンチTを形成する。トレンチTは、その底部がシリ
コン単結晶基板W’の主表面に達するように形成され
る。トレンチTの形成は、例えばフォトリソグラフィ及
びエッチング等によって行うことができる。なお、トレ
ンチTの幅等は、所望のパワーMOSFET100の構
造に応じて適宜設定する。
In the power MOSFET 100 as described above, in order to form a mode in which the columnar n-type regions 20a and the p-type regions 20b are alternately arranged, for example, a trench is formed in an n-type silicon single crystal wafer and the trench is formed. It can be obtained by forming the p-type region 20b inside the trench. Hereinafter, a specific method for manufacturing such a silicon epitaxial wafer for the power MOSFET 100 will be described. FIG. 4 illustrates the outline of the manufacturing method. First, the n-type silicon epitaxial layer 10 is formed on the n-type silicon single crystal substrate W ′ by a conventionally known manufacturing method. Then, on the formed silicon epitaxial layer 10, as shown in FIG.
The trench T is formed. Trench T is formed such that its bottom reaches the main surface of silicon single crystal substrate W ′. The trench T can be formed by, for example, photolithography and etching. The width of the trench T and the like are appropriately set according to the desired structure of the power MOSFET 100.

【0024】次に、トレンチTが形成されたウェーハの
トレンチTの内部に対して、図4(b)のように、p型
のシリコンエピタキシャル層4を成長させる。このと
き、トレンチTの内部に、シリコンエピタキシャル層4
が形成される前に、トレンチTの開口部が塞がれること
を防止するために、比較的低温での成長温度が採用され
る。具体的には、550〜950℃の範囲の気相成長温
度にて行うことができる。また、原料ガスとしても、そ
の成長温度に対応するものが使用される。例えば、85
0〜950℃の温度範囲にて気相成長させる場合は、ジ
クロロシランガスを使用することができ、550〜75
0℃にて気相成長を行う場合は、モノシランガスを使用
するのがよい。しかし、トレンチTの開口部を塞がない
ことを目的とするためには、できるだけ低い温度での気
相成長を行うのがよく、モノシランガスを原料ガスとし
て採用するのがより望ましい。さらに、この気相成長工
程は、減圧雰囲気下で行うのがよい。減圧雰囲気下で気
相成長を行うことにより、成長温度を低く設定できると
ともに、面方位依存性が小さくなるので、トレンチTの
開口部が塞がれにくくなる。
Next, as shown in FIG. 4B, a p-type silicon epitaxial layer 4 is grown inside the trench T of the wafer in which the trench T is formed. At this time, the silicon epitaxial layer 4 is formed inside the trench T.
A relatively low growth temperature is employed to prevent the opening of the trench T from being blocked before the formation of. Specifically, it can be performed at a vapor growth temperature in the range of 550 to 950 ° C. Also, as the source gas, one corresponding to the growth temperature is used. For example, 85
In the case of vapor phase growth in the temperature range of 0 to 950 ° C, dichlorosilane gas can be used, and 550 to 75
When vapor phase growth is performed at 0 ° C., it is preferable to use monosilane gas. However, for the purpose of not blocking the opening of the trench T, it is preferable to carry out vapor phase growth at a temperature as low as possible, and it is more preferable to use monosilane gas as a source gas. Furthermore, this vapor phase growth step is preferably performed in a reduced pressure atmosphere. By performing vapor phase growth under a reduced pressure atmosphere, the growth temperature can be set low and the plane orientation dependency is reduced, so that the opening of the trench T is less likely to be blocked.

【0025】このような気相成長工程は、例えば、枚葉
型の気相成長装置により行うことができるが、他の装置
を使用して行ってもよい。例えば、バッチ型ホットウォ
ールLPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposi
tion)装置により行うようにしてもよい。
Such a vapor phase growth process can be carried out, for example, by a single-wafer type vapor phase growth apparatus, but may be carried out by using another apparatus. For example, batch type hot wall LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposi)
device).

【0026】上記のような比較的低温での気相成長にお
いては、形成されるシリコンエピタキシャル層4に部分
的に多結晶シリコンが形成されやすいので、本発明にか
かる単結晶化工程を行う。これにより、シリコンエピタ
キシャル層4に部分的に形成される多結晶シリコンが単
結晶化し、シリコンエピタキシャル層4の結晶性が向上
する。単結晶化工程の条件については、前述した条件と
同様のものが採用される。
In vapor phase growth at a relatively low temperature as described above, since polycrystalline silicon is likely to be partially formed in the silicon epitaxial layer 4 to be formed, the single crystallization step according to the present invention is performed. Thereby, the polycrystalline silicon partially formed in the silicon epitaxial layer 4 becomes a single crystal, and the crystallinity of the silicon epitaxial layer 4 is improved. Regarding the conditions of the single crystallization process, the same conditions as those described above are adopted.

【0027】さらに、トレンチTの内部に、シリコンエ
ピタキシャル層4を気相成長させる場合、気相成長工程
と単結晶化工程とを交互に複数回繰り返して、トレンチ
T内部をシリコンエピタキシャル層で埋めるのがよい。
具体的には、図4(b)のように、シリコンエピタキシ
ャル層4を形成して単結晶化工程を行った後に、さら
に、同様の条件で気相成長工程を行って、図4(c)の
ように、シリコンエピタキシャル層4’を形成する。形
成されたシリコンエピタキシャル層4’に対しては、単
結晶化工程を行って、部分的に形成される多結晶シリコ
ンを単結晶化しておく。さらに、シリコンエピタキシャ
ル層4’’を形成し、そのシリコンエピタキシャル層
4’’に対しても単結晶化工程を行う。このようにし
て、トレンチTの内部をシリコンエピタキシャル層によ
り埋める。すると、結晶性のよいシリコンエピタキシャ
ル層によりトレンチTの内部を埋めることができる。さ
らに、単結晶化工程を複数回に分けて行うことで、それ
ぞれのシリコンエピタキシャル層において多結晶シリコ
ンの単結晶化が促進しやすくなり、より一層結晶性のよ
いシリコンエピタキシャル層にてトレンチT内部を埋め
ることができる。なお、気相成長工程と単結晶化工程
は、複数回であれば、何回繰り返し行っても良い。
Further, when the silicon epitaxial layer 4 is vapor-deposited inside the trench T, the vapor-phase growth step and the single crystallization step are alternately repeated a plurality of times to fill the inside of the trench T with the silicon epitaxial layer. Is good.
Specifically, as shown in FIG. 4B, after the silicon epitaxial layer 4 is formed and the single crystallization process is performed, the vapor phase growth process is further performed under the same conditions as shown in FIG. As described above, the silicon epitaxial layer 4 ′ is formed. A single crystallization process is performed on the formed silicon epitaxial layer 4 ′ to partially crystallize the polycrystalline silicon that is partially formed. Further, a silicon epitaxial layer 4 ″ is formed, and a single crystallization process is also performed on the silicon epitaxial layer 4 ″. In this way, the inside of the trench T is filled with the silicon epitaxial layer. Then, the inside of the trench T can be filled with the silicon epitaxial layer having good crystallinity. Furthermore, by performing the single crystallization process in multiple steps, it becomes easier to promote single crystallization of polycrystalline silicon in each silicon epitaxial layer, and the inside of the trench T is formed in the silicon epitaxial layer having higher crystallinity. Can be filled. Note that the vapor phase growth step and the single crystallization step may be repeated any number of times as long as they are a plurality of times.

【0028】このようにして、トレンチTの内部をシリ
コンエピタキシャル層4、4’、4’’にて埋めると、
トレンチTの内部だけではなく、n型のシリコンエピタ
キシャル層10の主表面上にもp型シリコンエピタキシ
ャル層4、4’、4’’が形成される。したがって、ウ
ェーハの主表面を、例えば、CMP(Chemical Mechani
cal Polishing)法により研磨することにより、n型エ
ピタキシャル層の主表面上の余分なp型シリコンエピタ
キシャル層4、4’、4’’を除去するとともに、n型
シリコンエピタキシャル層10の表面を平坦にする。
In this way, when the inside of the trench T is filled with the silicon epitaxial layers 4, 4 ', 4'',
The p-type silicon epitaxial layers 4, 4 ′, 4 ″ are formed not only inside the trench T but also on the main surface of the n-type silicon epitaxial layer 10. Therefore, the main surface of the wafer is, for example, CMP (Chemical Mechanical).
By polishing with a cal polishing method, excess p-type silicon epitaxial layers 4, 4 ′, 4 ″ on the main surface of the n-type epitaxial layer are removed and the surface of the n-type silicon epitaxial layer 10 is made flat. To do.

【0029】このように平坦化したn型シリコンエピタ
キシャル層10の主表面上にシリコン単結晶基板の薄膜
5を、図4(d)に示すように形成する。この薄膜5に
は、図3に示すように、所望のパワーMOSFET10
0の構造に応じて、p型領域あるいはn型領域、さらに
絶縁膜等を適宜形成して、ソースS及びゲートGが設け
られ、ウェーハの裏面側にドレインDを設けるなどした
後に、MOSFET用のシリコンエピタキシャルウェー
ハとして利用される。
A thin film 5 of a silicon single crystal substrate is formed on the main surface of the thus-planarized n-type silicon epitaxial layer 10 as shown in FIG. 4 (d). As shown in FIG. 3, this thin film 5 has a desired power MOSFET 10
Depending on the structure of 0, a p-type region or an n-type region, an insulating film and the like are appropriately formed to provide a source S and a gate G, and a drain D on the back surface side of the wafer. Used as a silicon epitaxial wafer.

【0030】上記のような本発明にかかるシリコンエピ
タキシャル層の製造方法により、結晶性の良好なp型シ
リコンエピタキシャル層4、4’、4’’により、トレ
ンチTの内部が埋められたMOSFET100を形成す
ることができる。
By the method for manufacturing a silicon epitaxial layer according to the present invention as described above, the MOSFET 100 in which the inside of the trench T is filled with the p-type silicon epitaxial layers 4, 4 ', 4''having good crystallinity is formed. can do.

【0031】[0031]

【実施例】以下、本発明の効果を調べるために以下の実
験を行った。 (比較例)まず、気相成長装置により、ベーキング工程
後、主表面の面方位(100)、厚さ750μmのシリ
コン単結晶基板上にモノシラン(SiH)ガスを接触
させて、多結晶シリコンが部分的に形成されたシリコン
エピタキシャル層を2〜3μm気相成長させ、シリコン
エピタキシャルウェーハを得る。気相成長装置内の圧力
は約40Pa(0.3torr)として、気相成長温度は7
00℃とする。また、モノシランガスの流量は1.0リ
ットル/minとする。
EXAMPLES The following experiments were conducted to investigate the effects of the present invention. (Comparative Example) First, after a baking step using a vapor phase growth apparatus, monosilane (SiH 4 ) gas was brought into contact with a silicon single crystal substrate having a plane orientation (100) of a main surface and a thickness of 750 μm so that polycrystalline silicon was formed. The partially formed silicon epitaxial layer is vapor-deposited by 2-3 μm to obtain a silicon epitaxial wafer. The pressure in the vapor phase growth apparatus is about 40 Pa (0.3 torr), and the vapor phase growth temperature is 7
Set to 00 ° C. The flow rate of monosilane gas is 1.0 liter / min.

【0032】得られたシリコンエピタキシャルウェーハ
の主表面に対して、選択エッチングを行い、その表面を
光学顕微鏡により観察した。その観察像を図7に示す。
選択エッチングは、フッ酸、硝酸、酢酸を含むエッチン
グ液を用いて行った。選択エッチングにより、図7のよ
うに、エピタキシャル層表面に、面密度1.48×10
個/cmのピットが観察された。また、直径略2μ
mの触針を使用してピットの深さ等を測定した結果、図
8に示すように、ピットの直径は略5μmであり、その
深さは略250nmであった。
Selective etching was performed on the main surface of the obtained silicon epitaxial wafer, and the surface was observed by an optical microscope. The observed image is shown in FIG.
The selective etching was performed using an etching solution containing hydrofluoric acid, nitric acid and acetic acid. By selective etching, as shown in FIG. 7, the surface density of the epitaxial layer was 1.48 × 10.
5 pits / cm 2 were observed. Also, the diameter is approximately 2μ
As a result of measuring the pit depth and the like using a stylus of m, the diameter of the pit was about 5 μm and the depth was about 250 nm, as shown in FIG.

【0033】さらに、シリコンエピタキシャルウェーハ
の表面の平坦度を、AFMにより調べた。該シリコンエ
ピタキシャルウェーハの表面の面粗さは、最大粗さ(R
max)が1.536nm、二乗平均平方根粗さ(Rq)
が0.142nm、算術平均粗さ(Ra)が0.111
nmであり、少なからず表面に凹凸が形成されているこ
とが確認された。
Further, the flatness of the surface of the silicon epitaxial wafer was examined by AFM. The surface roughness of the surface of the silicon epitaxial wafer is the maximum roughness (R
max) is 1.536 nm, root mean square roughness (Rq)
Is 0.142 nm and the arithmetic mean roughness (Ra) is 0.111
nm, and it was confirmed that unevenness was formed on the surface to some extent.

【0034】(実施例)次に、比較例と同様の気相成長
装置により、ベーキング工程後、主表面の面方位(10
0)、厚さ750μmのシリコン単結晶基板上に、多結
晶シリコンが部分的に形成されたシリコンエピタキシャ
ル層を2〜3μm気相成長させたのち、本発明にかかる
方法により単結晶化工程を行った。具体的には、比較例
と同様の気相成長工程後、同一反応容器内において、シ
リコンエピタキシャルウェーハを取り出さず、反応容器
内の圧力を約267Pa(2torr)の減圧とし、水素ガ
ス雰囲気中で、反応容器内の温度を950℃まで昇温さ
せて、1時間程度熱処理し単結晶化工程を行った。単結
晶化工程中、反応容器内には水素ガスを20リットル/
minの流量で流入させた。
(Example) Next, using the same vapor phase growth apparatus as in the comparative example, after the baking step, the plane orientation of the main surface (10
0), a silicon epitaxial layer in which polycrystalline silicon is partially formed is vapor-deposited on a silicon single crystal substrate having a thickness of 750 μm by 2 to 3 μm, and then a single crystallization step is performed by the method according to the present invention. It was Specifically, after the same vapor phase growth step as in the comparative example, the silicon epitaxial wafer was not taken out in the same reaction container, the pressure inside the reaction container was reduced to about 267 Pa (2 torr), and in a hydrogen gas atmosphere, The temperature in the reaction vessel was raised to 950 ° C., and heat treatment was performed for about 1 hour to perform a single crystallization process. During the single crystallization process, hydrogen gas in the reaction vessel is 20 liters /
The flow was made to flow at a flow rate of min.

【0035】得られたシリコンエピタキシャルウェーハ
に上記の選択エッチングを施し、その主表面を光学顕微
鏡により観察したところ、図9に示すように、ピットが
殆ど見られなかった。ピットの面密度は、シリコンエピ
タキシャル層表面をスキャンして、拡大図に示すピット
がなんとか観察される程度である。すなわち、単結晶化
工程によって、気相成長工程により形成されるエピタキ
シャル層中の多結晶シリコンが単結晶化し、その結果エ
ピタキシャル層表面に顕在化するピットが削減される。
なお、該シリコンエピタキシャルウェーハの表面に現わ
れたピットは、20個/cm以下であり、比較例と比
べてエピタキシャル層の結晶性が大幅に向上している。
When the obtained silicon epitaxial wafer was subjected to the above selective etching and the main surface thereof was observed with an optical microscope, almost no pits were seen as shown in FIG. The surface density of the pits is such that the surface of the silicon epitaxial layer is scanned and the pits shown in the enlarged view are somehow observed. In other words, the single crystallization step single-crystallizes the polycrystalline silicon in the epitaxial layer formed by the vapor phase growth step, and as a result, the pits exposed on the surface of the epitaxial layer are reduced.
The number of pits that appeared on the surface of the silicon epitaxial wafer was 20 / cm 2 or less, and the crystallinity of the epitaxial layer was significantly improved as compared with the comparative example.

【0036】さらに、該シリコンエピタキシャルウェー
ハの表面の平坦度を、AFMにより調査した。該シリコ
ンエピタキシャルウェーハの最大粗さ(Rmax)は0.
984nmであり、二乗平均平方根粗さ(Rq)は0.
100nmであり、算術平均粗さ(Ra)は0.079
nmであり、比較例と比べて、表面の平坦度が大幅に向
上している。
Further, the flatness of the surface of the silicon epitaxial wafer was investigated by AFM. The maximum roughness (Rmax) of the silicon epitaxial wafer is 0.
984 nm, and the root mean square roughness (Rq) is 0.
100 nm, arithmetic mean roughness (Ra) is 0.079
nm, and the flatness of the surface is significantly improved as compared with the comparative example.

【0037】次に、以上の実験と同様の気相成長工程を
行ったのち、熱処理時間を様々に変化させて単結晶化工
程を行い、熱処理時間と、単結晶化工程の後にシリコン
エピタキシャル層の表面に選択エッチングにより顕在化
するピット密度との関係を調べた。その結果を図10に
示す。図10より、単結晶化工程における熱処理時間を
1時間以上とすることにより、単結晶化工程後にシリコ
ンエピタキシャル層の表面に顕在化するピットの面密度
が大幅に減少することがわかった。すなわち、単結晶化
工程において、熱処理時間を1時間以上とすることによ
り、多結晶シリコンの単結晶化が良好に行なわれて、よ
り一層結晶性の良いエピタキシャル層を形成することが
できる。
Next, after performing the same vapor phase growth process as in the above experiment, the heat treatment time is variously changed to perform the single crystallization process, and the heat treatment time and the silicon epitaxial layer after the single crystallization process are changed. The relationship with the density of pits revealed by selective etching on the surface was investigated. The result is shown in FIG. From FIG. 10, it was found that by setting the heat treatment time in the single crystallization step to 1 hour or more, the areal density of pits exposed on the surface of the silicon epitaxial layer after the single crystallization step was significantly reduced. That is, in the single crystallization step, by setting the heat treatment time to 1 hour or more, the single crystallization of the polycrystalline silicon is favorably performed, and the epitaxial layer having better crystallinity can be formed.

【0038】このように、本発明のシリコンエピタキシ
ャルウェーハの製造方法によれば、比較的低温(例えば
1000℃以下)でのエピタキシャル成長において、そ
の形成を抑制するのが困難であった多結晶シリコンを単
結晶化させることができるので、エピタキシャル層の結
晶性を向上することができる。これにより、本発明の方
法を採用すれば、主表面にトレンチが形成されているシ
リコンウェーハにシリコンエピタキシャル層を気相成長
させる場合でも、結晶性の良好なエピタキシャル層によ
り、該トレンチ内部をエピタキシャル層により埋めるこ
とができる。また、単結晶化工程において、熱処理時間
を1時間以上とすることにより、より一層エピタキシャ
ル層の結晶性を向上することができる。さらに本発明に
よれば、エピタキシャル層の表面を、より一層平坦にす
ることも可能である。
As described above, according to the method of manufacturing a silicon epitaxial wafer of the present invention, it is difficult to suppress the formation of polycrystalline silicon in epitaxial growth at a relatively low temperature (for example, 1000 ° C. or less). Since it can be crystallized, the crystallinity of the epitaxial layer can be improved. Thus, by adopting the method of the present invention, even when a silicon epitaxial layer is vapor-deposited on a silicon wafer having a trench formed on the main surface, the epitaxial layer having good crystallinity allows the epitaxial layer to be formed inside the trench. Can be filled with. Further, in the single crystallization step, the crystallinity of the epitaxial layer can be further improved by setting the heat treatment time to 1 hour or more. Furthermore, according to the present invention, the surface of the epitaxial layer can be made even flatter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製
造方法の概略を説明する図。
FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of a method for manufacturing a silicon epitaxial wafer according to the present invention.

【図2】本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製
造方法における温度シーケンスを示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a temperature sequence in the method for manufacturing a silicon epitaxial wafer of the present invention.

【図3】パワーMOSFETの構造の一例を示す断面
図。
FIG. 3 is a sectional view showing an example of the structure of a power MOSFET.

【図4】パワーMOSFET用のシリコンエピタキシャ
ルウェーハの本発明にかかる製造方法の概略を説明する
図。
FIG. 4 is a diagram for explaining an outline of a method for manufacturing a silicon epitaxial wafer for power MOSFET according to the present invention.

【図5】選択エッチング前におけるシリコンエピタキシ
ャル層の断面のTEM観察像。
FIG. 5 is a TEM observation image of a cross section of a silicon epitaxial layer before selective etching.

【図6】ピットの最深部付近におけるEDX分析結果。FIG. 6 is an EDX analysis result near the deepest part of the pit.

【図7】比較例におけるエピタキシャル層表面の拡大観
察結果。
FIG. 7 is an enlarged observation result of an epitaxial layer surface in a comparative example.

【図8】ピットの深さの測定結果を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a measurement result of pit depth.

【図9】実施例におけるエピタキシャル層表面の拡大観
察結果。
FIG. 9 is an enlarged observation result of the surface of the epitaxial layer in the example.

【図10】単結晶化工程における熱処理時間とエピタキ
シャル層表面に顕在化するピットの密度との関係を示す
図。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the heat treatment time in the single crystallization process and the density of pits that are exposed on the surface of the epitaxial layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、4、4’、4’’ シリコンエピタキシャル層 2 多結晶シリコン 2’ シリコン単結晶 W、W’ シリコン単結晶基板 T トレンチ(溝) EPW シリコンエピタキシャルウェーハ 1, 4, 4 ', 4 "silicon epitaxial layer 2 Polycrystalline silicon 2'silicon single crystal W, W'silicon single crystal substrate T trench EPW Silicon epitaxial wafer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G077 AA03 BA04 DB04 EA02 FE19 HA06 TB02 5F045 AA06 AB02 AC01 BB12 CA05 DP01 DP19 HA16 HA22 5F052 AA11 CA04 DA01 DB02 GA01 HA01 HA03 HA08 JA01    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 4G077 AA03 BA04 DB04 EA02 FE19                       HA06 TB02                 5F045 AA06 AB02 AC01 BB12 CA05                       DP01 DP19 HA16 HA22                 5F052 AA11 CA04 DA01 DB02 GA01                       HA01 HA03 HA08 JA01

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 反応容器内において、多結晶シリコンが
部分的に形成されたシリコンエピタキシャル層を、シリ
コン単結晶基板上に気相成長させる気相成長工程を行
い、 該シリコンエピタキシャル層形成後のシリコンエピタキ
シャルウェーハを熱処理して前記多結晶シリコンを単結
晶化する単結晶化工程を行う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。
1. A vapor phase epitaxy step of vapor-depositing a silicon epitaxial layer, in which polycrystalline silicon is partially formed, on a silicon single crystal substrate in a reaction vessel, the silicon after the silicon epitaxial layer is formed. A method for manufacturing a silicon epitaxial wafer, which comprises performing a single crystallization step of heat-treating an epitaxial wafer to single crystallize the polycrystalline silicon.
【請求項2】 前記気相成長工程後、前記反応容器内か
ら前記シリコンエピタキシャルウェーハを取り出すこと
なく、前記単結晶化工程を行う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。
2. The method for producing a silicon epitaxial wafer according to claim 1, wherein after the vapor phase growth step, the single crystallization step is performed without taking out the silicon epitaxial wafer from the reaction container. .
【請求項3】 前記単結晶化工程は、水素ガス雰囲気中
で行なわれ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。
3. The method for producing a silicon epitaxial wafer according to claim 1, wherein the single crystallization step is performed in a hydrogen gas atmosphere.
【請求項4】 前記単結晶化工程は、不活性ガス雰囲気
中で行なわれ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。
4. The method for producing a silicon epitaxial wafer according to claim 1, wherein the single crystallization step is performed in an inert gas atmosphere.
【請求項5】 前記単結晶化工程は、前記気相成長工程
における成長温度よりも高い温度で行なわれることを特
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。
5. The method for producing a silicon epitaxial wafer according to claim 1, wherein the single crystallization step is performed at a temperature higher than a growth temperature in the vapor phase growth step.
【請求項6】 前記単結晶化工程は、前記反応容器内を
減圧して行われ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。
6. The method for producing a silicon epitaxial wafer according to claim 1, wherein the single crystallization step is performed by reducing the pressure inside the reaction vessel.
【請求項7】 前記気相成長工程は、前記反応容器内を
減圧して行なわれ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。
7. The method for producing a silicon epitaxial wafer according to claim 1, wherein the vapor phase growth step is performed while reducing the pressure inside the reaction vessel.
【請求項8】 前記気相成長工程は、前記シリコン単結
晶基板上にモノシランガスを接触させて行なわれること
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。
8. The method for producing a silicon epitaxial wafer according to claim 1, wherein the vapor phase growth step is performed by bringing monosilane gas into contact with the silicon single crystal substrate.
【請求項9】 反応容器内にシリコン単結晶基板を配置
し、前記反応容器内を減圧しつつ、多結晶シリコンが部
分的に形成されたシリコンエピタキシャル層を、前記シ
リコン単結晶基板上に気相成長させる気相成長工程を行
った後に、 水素ガス雰囲気中、気相成長温度よりも高い温度で熱処
理することにより、前記シリコンエピタキシャル層中の
多結晶シリコンを単結晶化させる単結晶化工程を行うこ
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。
9. A silicon single crystal substrate is placed in a reaction vessel, and while reducing the pressure in the reaction vessel, a silicon epitaxial layer in which polycrystalline silicon is partially formed is vapor-phased on the silicon single crystal substrate. After performing the vapor phase growth step of growing, a single crystallization step of single crystallizing the polycrystalline silicon in the silicon epitaxial layer is performed by heat treatment in a hydrogen gas atmosphere at a temperature higher than the vapor phase growth temperature. A method for manufacturing a silicon epitaxial wafer, comprising:
【請求項10】 前記シリコン単結晶基板には、当該シ
リコン単結晶基板の主表面から厚さ方向にトレンチが形
成され、前記多結晶シリコンが部分的に形成されたシリ
コンエピタキシャル層を前記トレンチ内部に気相成長さ
せることを特徴とする請求項9に記載のシリコンエピタ
キシャルウェーハの製造方法。
10. A trench is formed in the silicon single crystal substrate in a thickness direction from a main surface of the silicon single crystal substrate, and a silicon epitaxial layer in which the polycrystalline silicon is partially formed is provided inside the trench. The method for producing a silicon epitaxial wafer according to claim 9, wherein vapor phase growth is performed.
【請求項11】 前記気相成長工程と前記単結晶化工程
とを交互に複数回繰り返し行って、前記トレンチ内部を
シリコンエピタキシャル層で埋めることを特徴とする請
求項10に記載のシリコンエピタキシャルウェーハの製
造方法。
11. The silicon epitaxial wafer according to claim 10, wherein the vapor phase growth step and the single crystallization step are alternately repeated a plurality of times to fill the inside of the trench with a silicon epitaxial layer. Production method.
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