JP2010040574A - Production process of epitaxial wafer, and epitaxial wafer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウェーハ上にエピタキシャル成長によりエピタキシャル層を形成するエピタキシャルウェーハの製造方法およびエピタキシャルウェーハに関し、特に、エピタキシャル層を形成する際にウェーハの厚みの均一性が低下することを防止できるエピタキシャルウェーハの製造方法および、厚みの均一性に優れたエピタキシャルウェーハに関する。 The present invention relates to an epitaxial wafer manufacturing method for forming an epitaxial layer on a wafer by epitaxial growth and an epitaxial wafer, and in particular, manufacturing of an epitaxial wafer capable of preventing a reduction in wafer thickness uniformity when forming an epitaxial layer. The present invention relates to a method and an epitaxial wafer excellent in thickness uniformity.
従来から、シリコンウェーハ基板上にエピタキシャル層を成長させたエピタキシャルウェーハが知られている。エピタキシャルウェーハは、半導体デバイス製作において障害となるgrow−in欠陥問題を解消することができるため、近年、使用範囲が広がってきている。 Conventionally, an epitaxial wafer in which an epitaxial layer is grown on a silicon wafer substrate is known. Epitaxial wafers can solve the grow-in defect problem that becomes an obstacle in semiconductor device fabrication, and thus have been used in recent years.
シリコンウェーハ基板上にエピタキシャル層を成長させるエピタキシャル成長装置の一種として枚葉式装置が知られている。この装置は、エピ成長炉内のサセプタ上にウェーハ基板を載せて回転させながら、エピ成長炉内水平方向にシリコンソースガスを流通させることにより、ウェーハ基板の上面にエピタキシャル層を形成するものである。 A single wafer type apparatus is known as a kind of epitaxial growth apparatus for growing an epitaxial layer on a silicon wafer substrate. This apparatus forms an epitaxial layer on the upper surface of a wafer substrate by circulating a silicon source gas in the horizontal direction in the epi growth furnace while placing and rotating the wafer substrate on a susceptor in the epi growth furnace. .
一般に、シリコンソースガスとしてはシラン系ガス(SiH4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4)が使用され、キャリアガスとしてはH2が使用され、サセプタとしては、SiCからなるものが使用されている。このため、サセプタの表面に重金属などの汚染物質が付着していると、基板上にエピタキシャル層を成長させる際に、サセプタの表面に付着した汚染物質とシリコンソースガスやキャリアガスとが反応して、サセプタがエッチングされて穴が形成されてしまうとともに、エピタキシャルウェーハが汚染されてしまう。この不都合を解決するために、従来から、サセプタ上にウェーハ基板を載せる前に、エピ成長炉内にポリシリコンガスを流入させて、サセプタの表面にポリシリコンコート層を形成し、サセプタの表面に付着した汚染物質に起因するエピタキシャルウェーハの汚染を防止している。 In general, a silane-based gas (SiH 4 , SiHCl 3 , SiH 2 Cl 2 , SiCl 4 ) is used as a silicon source gas, H 2 is used as a carrier gas, and a susceptor made of SiC is used. ing. Therefore, if contaminants such as heavy metals are attached to the surface of the susceptor, the contaminants attached to the surface of the susceptor react with the silicon source gas or carrier gas when growing the epitaxial layer on the substrate. The susceptor is etched to form holes, and the epitaxial wafer is contaminated. In order to solve this inconvenience, conventionally, before placing a wafer substrate on the susceptor, a polysilicon gas is introduced into the epi growth furnace to form a polysilicon coat layer on the surface of the susceptor, and on the surface of the susceptor. This prevents contamination of the epitaxial wafer due to the attached contaminants.
また、半導体デバイスでは、年々、微細化の要求が高くなっており、それに伴って、半導体デバイスに使用されるエピタキシャルウェーハに対して、厚みの均一性や汚染物質の混入などの品質の向上が求められている。特に、エピタキシャルウェーハの厚みの均一性は、フォトリソグラフィー工程等に大きな影響を与えるため、重要とされている。
エピタキシャルウェーハの厚みの均一性を向上しようとする技術としては、例えば、シリコン基板の表面の平坦度を測定し、基板表面の凹凸に応じて基板表面に場所によって膜厚の異なるシリコンエピタキシャル層を成長させる半導体ウェーハの製造方法が知られている(特許文献1参照)。
As a technique for improving the uniformity of the thickness of the epitaxial wafer, for example, the flatness of the surface of the silicon substrate is measured, and a silicon epitaxial layer having a different thickness depending on the location is grown on the substrate surface according to the unevenness of the substrate surface. A method for manufacturing a semiconductor wafer is known (see Patent Document 1).
しかしながら、従来のエピタキシャルウェーハの製造方法では、エピタキシャルウェーハの厚みの均一性を十分に確保することはできず、より一層厚みの均一性を向上させることが要求されている。 However, in the conventional method for manufacturing an epitaxial wafer, the thickness uniformity of the epitaxial wafer cannot be sufficiently ensured, and it is required to further improve the thickness uniformity.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、エピタキシャル層を形成する際にウェーハの厚みの均一性が低下することを防止するエピタキシャルウェーハの製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明の製造方法によって製造された、厚みの均一性に優れたエピタキシャルウェーハを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an epitaxial wafer that prevents the uniformity of the thickness of the wafer from being lowered when an epitaxial layer is formed.
Moreover, it aims at providing the epitaxial wafer excellent in the uniformity of thickness manufactured by the manufacturing method of this invention.
本発明におけるエピタキシャルウェーハの製造方法は、ウェーハ基板にエピタキシャル層をエピタキシャル成長させるエピ成長炉と、前記エピ成長炉内に配置され、前記ウェーハ基板が載置されるサセプタと、少なくとも前記ウェーハ基板を加熱するランプとして前記サセプタの上部に配置された上部ランプおよび前記サセプタの下部に配置された下部ランプと、を備えたエピタキシャル装置を用いてエピタキシャルウェーハを製造する方法であって、
前記エピ成長炉内にサセプタコートガスを流入させて前記サセプタの表面にサセプタコート層を形成するサセプタコート工程と、
前記サセプタコート層の形成された前記サセプタ上に前記ウェーハ基板を載置して、前記ランプにより加熱しながら、前記ウェーハ基板の表面にエピタキシャル層を形成するエピ工程とを備え、
前記サセプタコート工程において、前記エピ成長炉内にサセプタコートガスを流入させる時間を秒で示したコート時間Aが15〜0であり、
前記エピ工程において、前記上部ランプと前記下部ランプとから供給される熱量のうち、前記下部ランプから供給される熱量の割合を%で示した下部ランプパワーBが50〜40であり、
前記コート時間Aと前記下部ランプパワーBとの和が50〜55の範囲となるように行なわれることにより上記課題を解決した。
また、本発明は、前記サセプタがSiCからなるとともに、前記サセプタコートが、ポリシリコンとされることが好ましい。
また、本発明は、前記サセプタコートガスの流量が、5〜20L/分の範囲であることができる。
また、本発明のエピタキシャルウェーハは、上記のいずれかに記載のエピタキシャルウェーハの製造方法によって製造されたことができる。
An epitaxial wafer manufacturing method according to the present invention includes an epitaxial growth furnace for epitaxially growing an epitaxial layer on a wafer substrate, a susceptor disposed in the epitaxial growth furnace, on which the wafer substrate is placed, and heating at least the wafer substrate. A method of manufacturing an epitaxial wafer using an epitaxial apparatus comprising an upper lamp disposed above the susceptor as a lamp and a lower lamp disposed below the susceptor,
A susceptor coat step of forming a susceptor coat layer on the surface of the susceptor by flowing a susceptor coat gas into the epi growth furnace;
Placing the wafer substrate on the susceptor on which the susceptor coat layer is formed, and forming an epitaxial layer on the surface of the wafer substrate while being heated by the lamp, and
In the susceptor coating step, the coating time A indicating the time for flowing the susceptor coating gas into the epi growth furnace in seconds is 15-0,
In the epi process, the lower lamp power B indicating the ratio of the amount of heat supplied from the lower lamp as a percentage of the amount of heat supplied from the upper lamp and the lower lamp is 50 to 40,
The above-mentioned problem has been solved by performing so that the sum of the coating time A and the lower lamp power B is in the range of 50 to 55.
In the present invention, it is preferable that the susceptor is made of SiC and the susceptor coat is polysilicon.
In the present invention, the flow rate of the susceptor coat gas may be in the range of 5 to 20 L / min.
Moreover, the epitaxial wafer of this invention can be manufactured by the manufacturing method of the epitaxial wafer in any one of said.
本発明におけるエピタキシャルウェーハの製造方法は、ウェーハ基板にエピタキシャル層をエピタキシャル成長させるエピ成長炉と、前記エピ成長炉内に配置され、前記ウェーハ基板が載置されるサセプタと、少なくとも前記ウェーハ基板を加熱するランプとして前記サセプタの上部に配置された上部ランプおよび前記サセプタの下部に配置された下部ランプと、を備えたエピタキシャル装置を用いてエピタキシャルウェーハを製造する方法であって、前記エピ成長炉内にサセプタコートガスを流入させて前記サセプタの表面にサセプタコート層を形成するサセプタコート工程と、前記サセプタコート層の形成された前記サセプタ上に前記ウェーハ基板を載置して、前記ランプにより加熱しながら、前記ウェーハ基板の表面にエピタキシャル層を形成するエピ工程とを備え、前記サセプタコート工程において、前記エピ成長炉内にサセプタコートガスを流入させる時間を秒で示したコート時間Aが15〜0であり、前記エピ工程において、前記上部ランプと前記下部ランプとから供給される熱量のうち、前記下部ランプから供給される熱量の割合を%で示した下部ランプパワーBが50〜40であり、前記コート時間Aと前記下部ランプパワーBとの和が50〜55の範囲となるように行なわれることにより、エピタキシャル層の膜厚変化分布の差を0.04μm程度以下の範囲に収めて膜厚変化均一性の高いエピタキシャルウェーハを製造することが可能となる。 An epitaxial wafer manufacturing method according to the present invention includes an epitaxial growth furnace for epitaxially growing an epitaxial layer on a wafer substrate, a susceptor disposed in the epitaxial growth furnace, on which the wafer substrate is placed, and heating at least the wafer substrate. A method of manufacturing an epitaxial wafer using an epitaxial apparatus comprising: an upper lamp disposed above the susceptor as a lamp; and a lower lamp disposed below the susceptor, wherein the susceptor is provided in the epitaxial growth furnace. A susceptor coating step of forming a susceptor coating layer on the surface of the susceptor by flowing a coating gas; placing the wafer substrate on the susceptor on which the susceptor coating layer is formed; Epitaxially on the surface of the wafer substrate In the susceptor coating step, a coating time A indicating a time for flowing a susceptor coating gas into the epi growth furnace in seconds is 15 to 0, and in the epi step, Of the amount of heat supplied from the lamp and the lower lamp, the lower lamp power B indicating the ratio of the amount of heat supplied from the lower lamp in% is 50 to 40, and the coating time A and the lower lamp power B are Is performed so that the difference in film thickness change distribution of the epitaxial layer falls within a range of about 0.04 μm or less, and an epitaxial wafer with high film thickness change uniformity is manufactured. It becomes possible.
ここで、膜厚変化均一性とは、エピ成長前後における膜厚ばらつきの差であり、たとえば5〜10μm程度とされる所定の膜厚のエピタキシャル層を成膜した際に、エピ後の膜厚分布のうち最大値と最小値との差で表されるものである。
なお、コート時間Aが15とはサセプタコート層膜厚が0.75μmに対応しており、このサセプタコート層膜厚Tで表記するならば、
T=0.005A
となる。
Here, the film thickness change uniformity is a difference in film thickness variation before and after the epi growth. For example, when an epitaxial layer having a predetermined film thickness of about 5 to 10 μm is formed, the film thickness after the epi is formed. The distribution is represented by the difference between the maximum value and the minimum value.
Note that a coating time A of 15 corresponds to a susceptor coat layer film thickness of 0.75 μm.
T = 0.005A
It becomes.
なお、本発明で、コート時間Aが0秒とは、サセプタコート工程をおこなわないことを意味している。
また、前記コート時間Aと前記下部ランプパワーBとの和が50〜55の範囲となるとは、サセプタコートが極めて薄い状態(コート時間A=15秒以下)においては、上下のランプパワー比が多少下部ランプ出力が40より小さい範囲とすることが必要であり、また、サセプタコートをおこなわない状態(コート時間A=0秒)では、上下のランプパワー比が多少下部ランプ出力が小さい程度であることが必要である。
In the present invention, the coating time A of 0 second means that the susceptor coating process is not performed.
Further, when the sum of the coating time A and the lower lamp power B is in the range of 50 to 55, when the susceptor coating is extremely thin (coating time A = 15 seconds or less), the upper and lower lamp power ratios are somewhat higher. The lower lamp output needs to be in a range smaller than 40, and when the susceptor coating is not performed (coating time A = 0 second), the upper and lower lamp power ratios are slightly lower. is required.
また、本発明は、前記サセプタがSiCからなるとともに、前記サセプタコートが、ポリシリコンとされることにより、エピ成長後に、サセプタとウェーハがくっついてしまうこと、あるいは、サセプタ表面荒さに起因するウェーハへの悪影響を低減することができる。 Further, according to the present invention, the susceptor is made of SiC, and the susceptor coat is made of polysilicon, so that the susceptor and the wafer adhere to each other after epi growth, or the wafer is caused by susceptor surface roughness. The adverse effect of can be reduced.
また、本発明は、前記サセプタコートガスの流量が、5〜20の範囲であることにより、上記のサセプタに対するコート時間Aを設定することでサセプタ表面のコート膜厚を設定することが可能となる。ここで、サセプタコート用のコートガスは、 Further, in the present invention, when the flow rate of the susceptor coat gas is in the range of 5 to 20, the coat film thickness on the susceptor surface can be set by setting the coat time A for the susceptor. . Here, the coating gas for susceptor coating is
本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、前記サセプタコート工程において、前記エピ成長炉内にサセプタコートガスを流入させる時間を秒で示したコート時間Aが20〜0で、好ましくは10〜0あり、前記エピ工程において、前記下部ランプから供給される熱量の割合を%で示した下部ランプパワーBが75〜35で、好ましくは55〜35であり、前記コート時間Aと前記下部ランプパワーBとの和が45〜55となるように行なわれることを特徴とする。 In the method for producing an epitaxial wafer according to the present invention, in the susceptor coating step, the coating time A indicating the time for flowing the susceptor coating gas into the epi growth furnace in seconds is 20 to 0, preferably 10 to 0, In the epi process, the lower lamp power B, expressed as a percentage of the amount of heat supplied from the lower lamp, is 75 to 35, preferably 55 to 35, and the coating time A and the lower lamp power B are The sum is 45 to 55.
また、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、エピタキシャル成長を行なうエピ成長炉と、前記エピ成長炉内に配置され、ウェーハ基板を載置が載置されるサセプタと、前記エピ成長炉内に熱を供給するランプとを備え、前記ランプが、前記サセプタの上部に配置された上部ランプと前記サセプタの下部に配置された下部ランプとからなるエピタキシャルウェーハの製造装置を用いてエピタキシャルウェーハを製造する方法であって、前記サセプタの表面をクリーニングするサセプタクリーニング工程と、クリーニングされた前記サセプタ上にウェーハ基板を載置して、前記ランプから熱を供給しながら、前記ウェーハ基板の表面にエピタキシャル層を形成するエピ工程とを備え、前記エピ工程において、前記下部ランプから供給される熱量の割合を%で示した下部ランプパワーCが50〜55となるように行なわれることができる。 The epitaxial wafer manufacturing method of the present invention includes an epitaxial growth furnace for performing epitaxial growth, a susceptor disposed in the epitaxial growth furnace, on which a wafer substrate is placed, and heat in the epitaxial growth furnace. A method of manufacturing an epitaxial wafer using an epitaxial wafer manufacturing apparatus comprising an upper lamp disposed above the susceptor and a lower lamp disposed below the susceptor. A susceptor cleaning step for cleaning the surface of the susceptor; and a wafer substrate is placed on the cleaned susceptor and an epitaxial layer is formed on the surface of the wafer substrate while supplying heat from the lamp. An epi process, and in the epi process, supplied from the lower lamp That the lower lamp power C shown proportion in% of the amount of heat can be carried out such that 50-55.
また、本発明のエピタキシャルウェーハは、上記のいずれかに記載のエピタキシャルウェーハの製造方法によって製造されたことを特徴とする。 The epitaxial wafer of the present invention is manufactured by any one of the above-described epitaxial wafer manufacturing methods.
上記課題を解決するために、本発明者は鋭意研究を重ね、サセプタの表面にサセプタコート層を形成する工程において、サセプタコートガスを流入させる時間が短いほど、エピタキシャル層を形成する工程の前後でのウェーハ基板の厚みの変化が少ないことを見出した。また、本発明者は、前記サセプタの上下に配置されたランプによって供給される熱量のうち、下側に配置された下部ランプから供給される熱量の割合が低いほど、エピタキシャル層を形成する工程の前後でのウェーハ基板の厚みの変化が少ないことを見出した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has conducted extensive research, and in the step of forming the susceptor coat layer on the surface of the susceptor, the shorter the time for flowing the susceptor coat gas, the shorter the time before and after the step of forming the epitaxial layer It was found that there was little change in the thickness of the wafer substrate. In addition, the inventor of the process of forming the epitaxial layer as the proportion of the amount of heat supplied from the lower lamp arranged on the lower side of the amount of heat supplied by the lamps arranged above and below the susceptor decreases. It has been found that there is little change in the thickness of the wafer substrate before and after.
このことから、エピタキシャル層を形成する工程の前後でのウェーハ基板の厚みの変化が、エピタキシャル層を形成する工程でウェーハ基板の裏面側に廻り込んだ成膜ガスによってウェーハ基板の裏面側の縁部付近に形成されるエピタキシャル層の厚みや、サセプタの表面に形成されているサセプタコート層がウェーハ基板に転写される転写量に大きく依存していることが推定される。
したがって、サセプタコート層の形成が可能な範囲でサセプタの表面に供給されるサセプタコートガスの流入時間を短くし、ランプによって供給される熱量のうち、下側に配置されたランプから供給される熱量の割合をエピタキシャル層の形成に支障を来たさない範囲で低くすれば、転写される基となるサセプタコート層が薄くなるとともに、下側に配置されたランプから供給される熱によるウェーハ基板へのサセプタコート層の転写が起こりにくくなり、ウェーハ基板へのサセプタコート層の転写が少なくなる。また、ランプによって供給される熱量のうち、下側に配置されたランプから供給される熱量の割合を低くすれば、ウェーハ裏面付近の温度がウェーハ表面の温度に比べて、多少低下することで、エピタキシャル層を形成する工程でウェーハ基板の裏面側に廻り込んだガスがウェーハ裏面付近あるいはサセプタ表面と反応する量を少なくすることができるので、ウェーハ基板裏面側の縁部付近にエピタキシャル層が形成されにくくなる。
Therefore, the change in the thickness of the wafer substrate before and after the process of forming the epitaxial layer is caused by the film forming gas that circulates on the back side of the wafer substrate in the process of forming the epitaxial layer. It is estimated that the thickness of the epitaxial layer formed in the vicinity and the susceptor coat layer formed on the surface of the susceptor largely depend on the transfer amount transferred to the wafer substrate.
Therefore, the amount of heat supplied from the lamp disposed at the lower side of the amount of heat supplied by the lamp is shortened by shortening the inflow time of the susceptor coat gas supplied to the surface of the susceptor as long as the susceptor coat layer can be formed. If the ratio of the susceptor coat layer is lowered within a range that does not hinder the formation of the epitaxial layer, the susceptor coat layer that becomes the transferred base becomes thin and the wafer substrate is heated by the heat supplied from the lamp disposed below. The transfer of the susceptor coat layer is less likely to occur, and the transfer of the susceptor coat layer to the wafer substrate is reduced. In addition, if the ratio of the amount of heat supplied from the lamp arranged on the lower side of the amount of heat supplied by the lamp is lowered, the temperature near the back surface of the wafer is somewhat lower than the temperature of the wafer surface, Since the amount of gas that has entered the back side of the wafer substrate in the process of forming the epitaxial layer reacts with the back side of the wafer or the susceptor surface can be reduced, an epitaxial layer is formed near the edge on the back side of the wafer substrate. It becomes difficult.
さらに、本発明者は鋭意研究を重ね、ウェーハ基板へのサセプタコート層の転写を抑制する効果は、サセプタコートガスの流入時間を十分に短くすれば、ランプのうち下側に配置されたランプの熱量の割合をある程度高くしても得られ、ランプのうち下側に配置されたランプの熱量の割合が十分に低い場合には、サセプタコートガスの流入時間を上記のように15秒程度まで長くしても得られることを見出した。 Furthermore, the present inventor has conducted extensive research, and the effect of suppressing the transfer of the susceptor coat layer to the wafer substrate is that if the inflow time of the susceptor coat gas is made sufficiently short, the lamp disposed on the lower side of the lamp can be used. It can be obtained even if the rate of heat is increased to some extent, and when the rate of heat of the lamps arranged below the lamp is sufficiently low, the inflow time of the susceptor coat gas is increased to about 15 seconds as described above. It was found that even if it is obtained.
本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法においては、前記サセプタコート工程において、前記エピ成長炉内にサセプタコートガスを流入させる時間を秒で示した時間Aが15〜0であり、前記エピ工程において、前記上部ランプと前記下部ランプとから供給される熱量のうち、前記下部ランプから供給される熱量の割合を%で示した下部ランプパワーBが50〜40であり、前記コート時間Aと前記下部ランプパワーBとの和が50〜55の範囲となるように行なわれるので、ウェーハ基板の裏面側の縁部付近におけるエピタキシャル層の形成が抑制されるとともに、ウェーハ基板へのサセプタコート層の転写が抑制される。したがって、エピ工程の前後でのウェーハ基板の厚みの変化を少なくでき、エピタキシャル層を形成する際にウェーハの厚みの均一性が低下することを防止できる。しかも、この製造方法は、サセプタコート工程を備えているので、サセプタコート層によって、サセプタの表面に付着した汚染物質がサセプタやウェーハ基板に支障を来たすことを防止できる。 In the method for producing an epitaxial wafer of the present invention, in the susceptor coating step, a time A indicating a time for flowing a susceptor coating gas into the epi growth furnace in seconds is 15 to 0. In the epi step, Of the amount of heat supplied from the upper lamp and the lower lamp, the lower lamp power B indicating the ratio of the amount of heat supplied from the lower lamp in% is 50-40, and the coating time A and the lower lamp power Since the sum with B is in the range of 50 to 55, formation of the epitaxial layer in the vicinity of the edge on the back surface side of the wafer substrate is suppressed, and transfer of the susceptor coat layer to the wafer substrate is suppressed. The Therefore, the change in the thickness of the wafer substrate before and after the epi process can be reduced, and the uniformity of the wafer thickness can be prevented from being lowered when the epitaxial layer is formed. In addition, since this manufacturing method includes a susceptor coating step, the susceptor coating layer can prevent contaminants attached to the surface of the susceptor from interfering with the susceptor and the wafer substrate.
なお、コート時間Aと下部ランプパワーBとの和(A+B)が50未満であると、下部ランプパワーBが不足してウェーハが所定の温度まで加熱されずにエピタキシャル層の形成が極めて遅くなる、エピ層の膜厚均一性が維持できない、など支障を来たしたり、サセプタコート層がウェーハ裏面に転写する可能性があり好ましくない。また、コート時間Aと下部ランプパワーBとの和が55を越える場合、エピ層の膜厚均一性が維持できない、など支障を来たしたり、ウェーハ基板へのサセプタコート層の転写が十分に抑制できなくなる恐れが生じる。 If the sum (A + B) of the coating time A and the lower lamp power B is less than 50, the lower lamp power B is insufficient and the wafer is not heated to a predetermined temperature, so that the formation of the epitaxial layer is extremely slow. It is not preferable because the film thickness uniformity of the epi layer cannot be maintained, and the susceptor coat layer may be transferred to the back surface of the wafer. In addition, when the sum of the coating time A and the lower lamp power B exceeds 55, the film thickness uniformity of the epi layer cannot be maintained, and the transfer of the susceptor coat layer to the wafer substrate can be sufficiently suppressed. There is a fear of disappearing.
また、上述したエピタキシャルウェーハの製造方法において、コート時間Aを15〜0とすることで、ウェーハ基板へのサセプタコート層の転写をより効果的に抑制することができ、しかも、サセプタの表面に付着した汚染物質がサセプタやウェーハ基板に支障を来たすことをサセプタコート層によって効果的に防止できる。
コート時間Aが上記範囲を越えると、転写される基となるサセプタコート層が厚くなり、サセプタコート層のウェーハ基板への転写が十分に抑制できなくなる恐れが生じる。
Further, in the above-described epitaxial wafer manufacturing method, by setting the coating time A to 15 to 0, the transfer of the susceptor coat layer to the wafer substrate can be more effectively suppressed, and it adheres to the surface of the susceptor. The susceptor coat layer can effectively prevent the contaminated material from interfering with the susceptor and the wafer substrate.
When the coating time A exceeds the above range, the susceptor coat layer serving as a transfer base becomes thick, and there is a possibility that transfer of the susceptor coat layer to the wafer substrate cannot be sufficiently suppressed.
また、上述したエピタキシャルウェーハの製造方法において、下部ランプパワーBを50〜40とすることで、エピタキシャル層の形成に支障を来たすことなく、ウェーハ基板へのサセプタコート層の転写を効果的に抑制することができる。
下部ランプパワーBが上記範囲未満であると、上部ランプの出力が大きすぎてウェーハ基板に反りを生じる可能性があり、これによりエピタキシャル層の形成に支障を来たし、所望のエピタキシャル層の形成ができない場合があり好ましくない。また、下部ランプパワーBが上記範囲を越える場合、ウェーハ基板がそる可能性があるとともに、ウェーハ基板へのサセプタコート層の転写が促進され、ウェーハ基板へのサセプタコート層の転写を十分に抑制できない場合があり好ましくない。
In the epitaxial wafer manufacturing method described above, by setting the lower lamp power B to 50 to 40, transfer of the susceptor coat layer to the wafer substrate is effectively suppressed without hindering the formation of the epitaxial layer. be able to.
If the lower lamp power B is less than the above range, the output of the upper lamp may be too large and the wafer substrate may be warped. This hinders the formation of the epitaxial layer, and the desired epitaxial layer cannot be formed. In some cases, it is not preferable. Further, when the lower lamp power B exceeds the above range, the wafer substrate may be warped and the transfer of the susceptor coat layer to the wafer substrate is promoted, and the transfer of the susceptor coat layer to the wafer substrate cannot be sufficiently suppressed. In some cases, it is not preferable.
また、上述したエピタキシャルウェーハの製造方法において、サセプタコートガスがシラン系ガス(SiH4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4)とされて、ポリシリコンのサセプタコート層とされる場合、サセプタの表面に付着した汚染物質が、エピ工程を行なうことによりサセプタやウェーハ基板に支障を来たすことを効果的に防止できる。また、サセプタコート層がポリシリコンである場合、例えば、エピ工程後にエッチングする方法などにより、サセプタコート層をサセプタの表面から容易に除去できる。 In the epitaxial wafer manufacturing method described above, when the susceptor coat gas is a silane-based gas (SiH 4 , SiHCl 3 , SiH 2 Cl 2 , SiCl 4 ) and a polysilicon susceptor coat layer, It is possible to effectively prevent contaminants adhering to the surface from interfering with the susceptor and the wafer substrate by performing the epi process. When the susceptor coat layer is polysilicon, the susceptor coat layer can be easily removed from the surface of the susceptor by, for example, an etching method after the epi process.
また、上述したエピタキシャルウェーハの製造方法において、サセプタコートガスの流量が5〜20L/分の範囲である場合、サセプタコート工程においてサセプタの表面にサセプタコート層を形成することができる。
サセプタコートガスの流量が上記範囲未満であると、サセプタコート工程においてサセプタの表面にサセプタコート層を形成することができない場合がある。また、上記範囲を越えるサセプタコートガスの流量とすることは意味がなく、均一なサセプタコート層を得ることが困難となる。
In the epitaxial wafer manufacturing method described above, when the flow rate of the susceptor coat gas is in the range of 5 to 20 L / min, a susceptor coat layer can be formed on the surface of the susceptor in the susceptor coat step.
If the flow rate of the susceptor coat gas is less than the above range, the susceptor coat layer may not be formed on the surface of the susceptor in the susceptor coat process. Moreover, it is meaningless to set the flow rate of the susceptor coat gas exceeding the above range, and it becomes difficult to obtain a uniform susceptor coat layer.
本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法においては、前記エピ工程において、前記ランプから供給される熱量のうち、前記下部ランプから供給される熱量の割合を%で示した下部ランプパワーCが50〜60となるように行なう方法としてもよい。この場合、サセプタコート工程がないので、ウェーハ基板へのサセプタコート層の転写がなくなり、エピ工程の前後でのウェーハ基板の厚み分布の変化を少なくでき、エピタキシャル層を形成する際にウェーハの厚みの均一性が低下することを防止できる。また、サセプタコート工程がないので、下部ランプパワーCの設定可能な範囲が広くなる。
しかも、この製造方法は、サセプタクリーニング工程を備えているので、サセプタの表面に付着した汚染物質が、サセプタクリーニング工程によって除去される。したがって、この製造方法においても、サセプタの表面に付着した汚染物質が、エピ工程を行なうことによりサセプタやウェーハ基板に支障を来たすことを効果的に防止できる。
In the epitaxial wafer manufacturing method of the present invention, in the epi process, the lower lamp power C indicating the ratio of the amount of heat supplied from the lower lamp out of the amount of heat supplied from the lamp is 50-60. It is good also as a method of doing so. In this case, since there is no susceptor coating process, the transfer of the susceptor coating layer to the wafer substrate is eliminated, the change in the thickness distribution of the wafer substrate before and after the epi process can be reduced, and the thickness of the wafer can be reduced when forming the epitaxial layer. It is possible to prevent the uniformity from decreasing. Further, since there is no susceptor coating step, the settable range of the lower lamp power C is widened.
In addition, since this manufacturing method includes a susceptor cleaning process, contaminants attached to the surface of the susceptor are removed by the susceptor cleaning process. Therefore, also in this manufacturing method, it is possible to effectively prevent contaminants attached to the surface of the susceptor from interfering with the susceptor and the wafer substrate by performing the epi process.
また、本発明のエピタキシャルウェーハは、上記のいずれかに記載のエピタキシャルウェーハの製造方法によって製造されたものであるので、汚染物質の混入が少なく、厚みの均一性に優れたエピタキシャルウェーハとなる。 In addition, since the epitaxial wafer of the present invention is manufactured by any of the above-described epitaxial wafer manufacturing methods, it becomes an epitaxial wafer with little contamination and little thickness uniformity.
本発明によれば、エピタキシャル層を形成する際にウェーハの厚みの均一性が低下することを防止することができ、厚みの均一性に優れた高品質なエピタキシャルウェーハを実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when forming an epitaxial layer, it can prevent that the uniformity of the thickness of a wafer falls, and can implement | achieve the high quality epitaxial wafer excellent in the uniformity of thickness.
以下、図面を参照して本発明について詳細に説明する。
「第1実施形態」
図1は、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法において使用されるエピタキシャルウェーハの製造装置の一例である枚葉式エピタキシャル成長装置を説明するための図であり、枚葉式エピタキシャル成長装置を側面から見た図である。また、図2は、図1に示す枚葉式エピタキシャル成長装置の平面図である。図1および図2においては、サセプタコート層の形成されたサセプタ上にウェーハ基板が載置された状態が示してある。
図1および図2に示すエピタキシャル成長装置は、上ドーム部7と下ドーム部9とこれらの間に設けられた中リング部8とからエピ成長炉1が構成され、エピ成長炉1内には、ウェーハ12を保持するサセプタ11が、エピ成長炉1内において、ガス流路2とチャンバ内下部3との間に位置するように設けられている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
“First Embodiment”
FIG. 1 is a view for explaining a single wafer epitaxial growth apparatus which is an example of an epitaxial wafer manufacturing apparatus used in the epitaxial wafer manufacturing method of the present invention. FIG. 1 is a side view of a single wafer epitaxial growth apparatus. It is. FIG. 2 is a plan view of the single-wafer epitaxial growth apparatus shown in FIG. FIGS. 1 and 2 show a state where a wafer substrate is placed on a susceptor on which a susceptor coat layer is formed.
In the epitaxial growth apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 2, an
サセプタ11はサセプタ支持部16により回転可能に支持され、サセプタ支持部16は、チャンバ外部の図示しない回転駆動機構により回転可能とされている。チャンバ外側の上ドーム部7の上側位置および下ドーム部9の下側には、ウェーハ基板12の加熱用に図1に示すようにランプが複数設けられている。ランプは、図1に示すように、サセプタ11の上部に配置された上部ランプ15と、サセプタ11の下部に配置された下部ランプ10とからなる。下部ランプ10および上部ランプ15は、エピ成長炉1内と加熱するものであり、ウェーハ12およびサセプタ11を加熱するに好適な赤外線ランプ(ハロゲンランプ)から構成される。
The
上部ランプ15は、内側に配置された上部内側ランプ15aと、上部内側ランプ15aの外側に配置された上部外側ランプ15bとからなる。また、下部ランプ10は、内側に配置された下部内側ランプ10aと、下部内側ランプ10aの外側に配置された下部外側ランプ10bとからなる。
上部内側ランプ15aおよび上部外側ランプ15b、下部内側ランプ10aおよび下部外側ランプ10bは、それぞれ赤外線ランプ(ハロゲンランプ)とされて、ウェーハ12の中心およびサセプタ11の回転中心と同心状態に環状に配置され、かつ、上部内側ランプ15a、上部外側ランプ15b、下部内側ランプ10a、下部外側ランプ10bがそれぞれ10個配置されている。
本実施形態のエピタキシャル成長装置では、上部内側ランプ15a、下部内側ランプ10a、上部外側ランプ15b、下部外側ランプ10bは、それぞれ出力(供給する熱量)を任意に設定できるようにされている。したがって、ランプ10、15から供給される総出力のうち、上部ランプ15と下部ランプ10との出力割合や、下部ランプ10出力のうち、下部内側ランプ10aと下部外側ランプ10bとの出力割合や、上部ランプ15の出力のうち、上部内側ランプ15aと上部外側ランプ15bとの出力割合などを任意に設定できる。一般的には、下部ランプ10出力(%)/上部内側ランプ15a出力(%)/下部内側ランプ10a出力(%)=50/50/50のように表記することで、ランプの出力バランスを表す。
The
The upper
In the epitaxial growth apparatus of this embodiment, the upper
中リング部8は、厚みを有する略円筒形状石英部材とされ、その上面が平面状とされる。中リング部8には、ガス流路2の上流側と下流側となる位置で上面外周側に、底面82,83が略水平面とされかつ外周と同心の垂直曲面84,85を有する切欠86,87が設けられている。この切欠86,87は、中リング部8の径方向に均一な寸法を有し、中リング部8の周方向には、ガス流路2の幅方向にウェーハ12の径寸法と同程度かやや大きい程度に設定されており、これにより、ガス流供給口のガス流路2幅方向に、ウェーハ基板12全面にガスを供給可能とされている。
The
上ドーム部7は、上方が一体となった蓋部で閉じられた中リング部8と同径で同幅の円筒形状石英部材とされ、下端面は中リング8の上面と密着される平面状とされる。上ドーム部7の中リング部8の切欠86,87に対応する円周位置には、底面82,83および垂直曲面84,85にそれぞれ対向する天井面72,73および垂直曲面74,75を有する切欠76,77が円周内側に設けられている。
The upper dome portion 7 is a cylindrical quartz member having the same diameter and the same width as that of the
これらの切欠76,86が組み合わされることにより、図1に示すように中リング部8と上ドーム部7とで囲まれたガス供給口が形成される。このガス供給口は、中リング部8の外周位置と内周位置とで、ガスを流入および放出する高さ位置が異なり、下側から流入されたガスが、ガス衝突壁面(垂直曲面)84に衝突して拡散し、流速調節面(天井面)72により流量を調節されるようになっている。同様に切欠77,87が組み合わされることにより、図1に示すように中リング部8と上ドーム部7とで囲まれたガス排出口が形成され、中リング部8の外周位置と内周位置とで、ガスを流入および放出する高さ位置が異なるようになっている。
By combining these
ガス供給口には、図1に示すように、導入側整流部材6が接続され、この導入側整流部材6には図示しないガス供給手段が接続されている。ガス供給手段は、図示しない制御手段によって、あらかじめ設定された所定のガスを所定の流量で所定の時間供給するように制御されている。
また、ガス排出口には、排気側整流部材13が接続され、この排気側整流部材13には図示しないガス排気手段が接続されている。
As shown in FIG. 1, an introduction
Further, an exhaust
次に、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法の一例として、図1および図2に示すエピタキシャル成長装置を用いて、エピタキシャルウェーハを製造する方法について説明する。
まず、エピ成長炉1内にサセプタコートガスとしてシラン系ガスを流入させてサセプタ11の表面に0.75μm程度のサセプタコート層を形成する(サセプタコート工程)。
また、サセプタコートガスの流量は、5〜20L/分の範囲とされ、サセプタコートガスを流入させている間の時間は、15秒〜0秒の範囲とされる。
なお、ここで用いられるサセプタコートガスとしては、シラン系ガス(SiH4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4)などを用いることができる。
Next, as an example of the epitaxial wafer manufacturing method of the present invention, a method for manufacturing an epitaxial wafer using the epitaxial growth apparatus shown in FIGS. 1 and 2 will be described.
First, a silane-based gas is allowed to flow as a susceptor coat gas into the
The flow rate of the susceptor coat gas is in the range of 5 to 20 L / min, and the time during which the susceptor coat gas is introduced is in the range of 15 seconds to 0 seconds.
As the susceptor coating gas used here, a silane-based gas (SiH 4 , SiHCl 3 , SiH 2 Cl 2 , SiCl 4 ) or the like can be used.
次に、ウェーハ基板12の表面にエピタキシャル層を形成する(エピ工程)。
エピ工程においては、まず、エピタキシャル層を成長させるウェーハ基板12を用意する。ウェーハ12としては、シリコンウェーハ,ガリウム・砒素ウェーハなどを用いることができる。また、張り合わせ誘電体分離ウェーハなどの誘電体分離ウェーハ用のウェーハを用いても良い。
次いで、サセプタコート層の形成されたサセプタ11上にウェーハ基板12を載置し、ランプ10、15から熱を供給して、エピ成長炉1内を1000〜1250℃のエピタキシャル成長温度まで昇温し、シリコンソースガスとキャリアガスとともに、所望の抵抗率と成長速度を実現すべく設定された流量にてエピ成長炉1内に流入し、エピタキシャル成長を行う。
Next, an epitaxial layer is formed on the surface of the wafer substrate 12 (epi process).
In the epi process, first, a
Next, the
本実施形態においては、エピ工程において、ランプ10、15から供給される熱量のうち、下部ランプ10から供給される熱量の割合が40%〜50%となるように制御される。また、上下ランプ10,15の出力比、および上部内側ランプ15a出力である上部内側ランプパワーと、下部内側ランプ10a出力である下部内側ランプパワーとの割合(上部内側ランプパワー:下部内側ランプパワー)は、例えば、上部ランプパワー:下部ランプパワー=60:40とされ、上部内側ランプパワー:上部外側ランプパワー=47:53、下部内側ランプパワー:下部外側ランプパワー=45:55、の場合には、下部ランプ10出力(%)/上部内側ランプ15a出力(%)/下部内側ランプ10a出力(%)=40/47/45と表記され、所望のエピタキシャル層を実現すべく設定される。
In the present embodiment, in the epi process, the ratio of the amount of heat supplied from the
なお、本実施形態では、上記の出力比が(40〜50)/50/50とされること、つまり、上部内側ランプパワー:上部外側ランプパワー=50:50、下部内側ランプパワー:下部外側ランプパワー=50:50とすることが好ましい。
また、エピ層成膜ガスとしては、シリコンソースガス、例えば、SiH4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4などのシラン系ガスなどを使用することができ、キャリアガスとしては、H2などを使用することができる。
In this embodiment, the output ratio is set to (40-50) / 50/50, that is, upper inner lamp power: upper outer lamp power = 50: 50, lower inner lamp power: lower outer lamp. It is preferable to set power = 50: 50.
Further, as the epi layer deposition gas, a silicon source gas, for example, a silane-based gas such as SiH 4 , SiHCl 3 , SiH 2 Cl 2 , SiCl 4, or the like can be used, and as the carrier gas, H 2 or the like can be used. Can be used.
ここで、本実施形態においては、サセプタコート工程において、エピ成長炉1内にサセプタコートガスを流入させる時間を秒で示したコート時間Aと、エピ工程において、ランプ10、15から供給される熱量のうち、下部ランプ10から供給される熱量の割合を%で示した下部ランプパワーBとの和が50〜55となるように行なわれる。
Here, in the present embodiment, in the susceptor coating process, the coating time A indicating the time for which the susceptor coating gas is allowed to flow into the
そして、1〜15μm程度の所定の膜厚となるまでエピタキシャル成長を行った後、ランプ10、15からの熱の供給を止めるとともに、シリコンソースガスとキャリアガスの供給を止めてエピタキシャル成長を終了し、エピ成長炉1内の温度がウェーハ取り出し可能になるまでエピ成長炉1内の温度を降下させる。
Then, after epitaxial growth is performed until the film thickness reaches a predetermined thickness of about 1 to 15 μm, the supply of heat from the
「第2実施形態」
第2実施形態においては、上述した第1実施形態と異なる部分のみ説明し、重複する説明を省略する。上述した第1実施形態では、サセプタコート工程を備えた製造方法について説明したが、第2実施形態においてはサセプタコート工程に代えて、サセプタクリーニング工程を備えた製造方法について説明する。
“Second Embodiment”
In the second embodiment, only the parts different from the above-described first embodiment will be described, and redundant description will be omitted. In the first embodiment described above, the manufacturing method including the susceptor coating process has been described. In the second embodiment, a manufacturing method including the susceptor cleaning process instead of the susceptor coating process will be described.
本実施形態のエピタキシャルウェーハの製造方法では、まず、エピ成長炉1内にクリーニングガスを流入させてサセプタ11の表面をクリーニングする(サセプタクリーニング工程)。ここで用いられるクリーニングガスとしては、例えば、HClなどを用いることができる。
In the epitaxial wafer manufacturing method of the present embodiment, first, the surface of the
次に、ウェーハ基板12の表面にエピタキシャル層を形成する(エピ工程)。
本実施形態のエピ工程は、クリーニングされたサセプタ11上にウェーハ基板12を載置する点と、ランプ10、15から供給される熱量のうち、下部ランプ10から供給される熱量の割合である下部ランプパワーCが50%〜60%となるように制御される点以外は、上述した第1実施形態と同様にして、行なうことができる。
さらに、本実施形態においては、エピ工程が終了した後に、上述したサセプタクリーニング工程と同等の工程を行なってもよい。この場合、サセプタ11等のエピ成長炉1内部に付着したポリシリコン等を除去して、次のウェーハ処理に対する影響を低減することが可能となる。
Next, an epitaxial layer is formed on the surface of the wafer substrate 12 (epi process).
In the epi-process of this embodiment, the
Furthermore, in this embodiment, after the epi process is completed, a process equivalent to the susceptor cleaning process described above may be performed. In this case, it is possible to remove the polysilicon or the like adhering to the inside of the
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば、サセプタコート工程を備えた上述した第1実施形態において、サセプタコート工程の前および/またはエピ工程が終了した後に、第2実施形態において説明したサセプタクリーニング工程を行なってもよい。
上述した第1実施形態において、サセプタコート工程の前にサセプタクリーニング工程を行なうことで、サセプタの表面に付着した汚染物質が、エピ工程を行なうことによりサセプタやウェーハ基板に支障を来たすことをより一層確実に防止できる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, in the above-described first embodiment including the susceptor coating process, the first embodiment is performed before the susceptor coating process and / or after the epi process is completed. You may perform the susceptor cleaning process demonstrated in 2 embodiment.
In the above-described first embodiment, the susceptor cleaning process is performed before the susceptor coating process, so that contaminants attached to the surface of the susceptor may further interfere with the susceptor and the wafer substrate by performing the epi process. It can be surely prevented.
また、本発明において、ウェーハ中央部と、ウェーハ周縁部での、膜厚の差が大きくなる場合、具体的には、ウェーハ中央部においてエピ膜厚が不足する場合や、ウェーハ周縁部において膜厚が不足する場合には、エピ成長炉に供給する成膜ガスをウェーハ中央部と周縁部とで制御して、これらの不足分を補うことが可能である。具体的には、図3に示すような構成のエピ成長炉を適用することができる。 In the present invention, when the difference in film thickness between the wafer central portion and the wafer peripheral portion becomes large, specifically, when the epi film thickness is insufficient in the wafer central portion, or the film thickness in the wafer peripheral portion. If this is insufficient, it is possible to compensate for the shortage by controlling the film forming gas supplied to the epi-growth furnace at the central portion and the peripheral portion of the wafer. Specifically, an epi-growth furnace configured as shown in FIG. 3 can be applied.
図3は本発明の実施形態における他のエピ成長炉を示すもので、ガス供給口には、図3に示すように、ガス流路2の幅方向に2つに分割された導入側整流部材6が接続され、この導入側整流部材6には穴付きバッフル5、ガス導入部材4を介して、イン側流量調節器17の設けられたイン側導入配管19、アウト側流量調節器18の設けられたアウト側導入配管20が接続されている。イン側導入配管19,アウト側導入配管20は、図示しないガス供給手段に接続されたガス導入管21から分岐している。
ガス排出口には、排気側整流部材13が接続され、この排気側整流部材13には、ガス排気部材14を介して図示しないガス排気手段が接続されている。なお、図2においては、ガス導入部材4、ガス排気部材14は省略している。
FIG. 3 shows another epi-growth reactor according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the gas supply port has an inlet side rectifying member divided into two in the width direction of the
An exhaust
また、ガス供給口の下側のガス流入位置となる底面82には、図3に示すように、垂直方向かつガス流速方向に延在するガス供給口仕切り板8a,8bが設けられる。
このガス供給口仕切り板8a,8bの上端は中リング部8の上面81と面一となるように設けられており、ガス排出口のチャンバに開口した部分の形状としては、複数に分割されることなく1つとなっている。
さらに、導入側整流部材6にも、これらガス供給口仕切り板8a,8bに連続して整流部材仕切り板6a,6bが設けられて、ウェーハ12の中心側(イン側)および、ウェーハ12の外周側(アウト側)に供給するガスを別々に送り込むように分離されている。
Further, as shown in FIG. 3, gas supply
The upper ends of the gas supply
Further, the introduction-
エピ工程においては、ガス導入管21より原料ガスとなるシラン系ガスとキャリアガスが導入され、イン側導入配管19,アウト側導入配管20に分岐後、イン側流量調節器17,アウト側流量調節器18にてガス流量がウェーハ中央部と周縁部とで制御できるように調整される。その後、供給ガスは、ガス導入部材4、穴付きバッフル5、導入側整流部材6を通り、中リング部8のガス衝突壁面84で拡散し、さらにチャンバ上部天井面72でガス流路2内へと向きを変えられウェーハ12上を流れる。
In the epi process, a silane-based gas and a carrier gas, which are raw material gases, are introduced from the
このように、ガス流量がウェーハ中央部と周縁部とで制御できるように調整されることで、ウェーハ上の膜厚のばらつきをさらに小さくすることが可能となる。 In this way, by adjusting the gas flow rate so that it can be controlled at the wafer central portion and the peripheral portion, it is possible to further reduce the variation in film thickness on the wafer.
「実験例1〜実験例4」
図1および図2に示すエピタキシャル成長装置を用いて、以下に示す方法でエピタキシャルウェーハを製造した。
まず、直径6インチのサセプタ11を備えたエピ成長炉1内にTCSからなるサセプタコートガスを表1に示すコート時間、流量10l/minで流入させてサセプタ11の表面にサセプタコート層を形成した(サセプタコート工程)。ここで、コート時間が15秒とされた場合には、0.75μmのコート層が形成される。
次いで、引き上げた単結晶シリコンからスライス・研削・エッチング・研磨等の工程を経てなるウェーハ基板12をサセプタコート層の形成されたサセプタ11上に載置して、ランプ10、15から表1に示すランプパワーで加熱し、エピタキシャル成長条件をエピタキシャル成長温度1125℃・常圧として、TCSからなるシリコンソースガスとH2からなるキャリアガスとをエピ成長炉1内に供給し、ウェーハ基板12の表面に10μmのエピタキシャル層を形成した(エピ工程)。
“Experimental Example 1 to Experimental Example 4”
Using the epitaxial growth apparatus shown in FIGS. 1 and 2, an epitaxial wafer was manufactured by the following method.
First, a susceptor coat gas made of TCS was introduced into the
Next, a
このようにして得られた実験例1〜実験例4のエピタキシャルウェーハについて、エピ工程の前後でのウェーハ基板12の厚みの変化を測定した。
また、表1において、Max.とは、エピ前のウェーハ厚平均および10μmとしたエピ膜厚(ウェーハ厚増加分)との和を基準として、エピ後のウェーハ厚がこの基準値に対して、どの程度変化したかをエピ前後のウェーハの厚さとしてウェーハ面内で17点測定し、そのうちの最も値の大きい測定値を示す。
Min.とは、同様に、ウェーハ厚のばらつきとしてエピ前後のウェーハの厚さをウェーハ面内で測定し、そのうちの最も小さな測定値を示す。
Max.−Min.とは上記の最大値と最小値との差であり、「エピ工程の前後でのウェーハ基板12の厚みの変化量のばらつき」を示す。
また、下部ランプパワーとは、ランプ10、15から供給される熱量のうち、下部ランプ10から供給される熱量の割合を%で示した値である。
With respect to the epitaxial wafers of Experimental Examples 1 to 4 thus obtained, the change in the thickness of the
In Table 1, Max. Is based on the sum of the wafer thickness average before epi and the epi film thickness (increased wafer thickness) of 10 μm as a standard. The thickness of the wafer is measured at 17 points within the wafer surface, and the measured value of the largest value is shown.
Min. Similarly, the thickness of the wafer before and after the epi is measured in the wafer plane as the wafer thickness variation, and the smallest measured value among them is shown.
Max. -Min. Is the difference between the maximum value and the minimum value, and indicates “variation in the amount of change in the thickness of the
Further, the lower lamp power is a value indicating the ratio of the amount of heat supplied from the
その結果を表1〜表3、および、図4,図5に示す。図4,図5においてx方向、y方向とは、ウェーハ面内の直交する2軸に対して測定したことを意味するものである。 The results are shown in Tables 1 to 3 and FIGS. 4 and 5, the x direction and the y direction mean that the measurement was performed with respect to two orthogonal axes within the wafer surface.
表1、および、図4,図5に示すように、コート時間が15〜0秒の好ましい範囲内あり、下部ランプパワーが40〜60の好ましい範囲内であり、コート時間と下部ランプパワーとの和が50〜55の好ましい範囲内である実験例1では、エピ工程の前後でのウェーハ基板12の厚みの変化が0.04μmという小さい値となった。なお、エピ工程の前後でのウェーハ基板12の厚みの変化が、0.1μm未満であれば、ウェーハ厚みばらつきの値として良好である。
また、コート時間と下部ランプパワーとの和が75である実験例2や、65である実験例3、および、110である実験例4では、コート時間と下部ランプパワーとの和が好ましい範囲よりも大きいため、エピ工程の前後でのウェーハ基板12の厚みの変化が、実験例1よりも大きくなった。
As shown in Table 1 and FIGS. 4 and 5, the coating time is within a preferable range of 15 to 0 seconds, the lower lamp power is within a preferable range of 40 to 60, and the coating time and the lower lamp power are In Experimental Example 1 in which the sum is within a preferable range of 50 to 55, the change in the thickness of the
In Experimental Example 2 in which the sum of the coating time and the lower lamp power is 75, Experimental Example 3 in which the sum is 65, and Experimental Example 4 in which the sum is 110, the sum of the coating time and the lower lamp power is more preferable. Therefore, the change in the thickness of the
「実験例5、実験例6」
図1および図2に示すエピタキシャル成長装置を用いて、以下に示す方法でエピタキシャルウェーハを製造した。
まず、直径6インチのサセプタ11を備えたエピ成長炉1内にHClからなるクリーニングガスを流入させてサセプタ11の表面をクリーニングした(サセプタクリーニング工程)。次いで、クリーニングされたサセプタ11上に単結晶シリコンからなるウェーハ基板12を載置して、実験例1と同様にしてエピタキシャル層を形成した(エピ工程)。
“Experimental Example 5, Experimental Example 6”
Using the epitaxial growth apparatus shown in FIGS. 1 and 2, an epitaxial wafer was manufactured by the following method.
First, the surface of the
このようにして得られた実験例5、実験例6のエピタキシャルウェーハについて、実験例1と同様にして、エピ工程の前後でのウェーハ基板12の厚みの変化を調べた。
With respect to the epitaxial wafers of Experimental Examples 5 and 6 obtained in this manner, the change in the thickness of the
その結果を表1に示す。
表1に示すように、サセプタコート工程を行なわないためコート時間が0秒であり、下部ランプパワーが50〜60の好ましい範囲内である実験例5および実験例6では、エピ工程の前後でのウェーハ基板12の厚みの変化が0.04μmという小さい値となった。
The results are shown in Table 1.
As shown in Table 1, in Example 5 and Example 6 in which the susceptor coating process is not performed and the coating time is 0 second, and the lower lamp power is within a preferable range of 50 to 60, before and after the epi process. The change in the thickness of the
1…エピ成長炉、2…ガス流路、3…チャンバ内下部、7…上ドーム部、8…中リング部、9…下ドーム部、11…サセプタ、12…ウェーハ、10…下部ランプ、15…上部ランプ、10a…下部内側ランプ、10b…下部外側ランプ、15a…上部内側ランプ、15b…上部外側ランプ。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記エピ成長炉内にサセプタコートガスを流入させて前記サセプタの表面にサセプタコート層を形成するサセプタコート工程と、
前記サセプタコート層の形成された前記サセプタ上に前記ウェーハ基板を載置して、前記ランプにより加熱しながら、前記ウェーハ基板の表面にエピタキシャル層を形成するエピ工程とを備え、
前記サセプタコート工程において、前記エピ成長炉内にサセプタコートガスを流入させる時間を秒で示したコート時間Aが15〜0であり、
前記エピ工程において、前記上部ランプと前記下部ランプとから供給される熱量のうち、前記下部ランプから供給される熱量の割合を%で示した下部ランプパワーBが50〜40であり、
前記コート時間Aと前記下部ランプパワーBとの和が50〜55の範囲となるように行なわれ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。 An epitaxial growth furnace for epitaxially growing an epitaxial layer on a wafer substrate; a susceptor disposed in the epitaxial growth furnace on which the wafer substrate is placed; and a lamp for heating at least the wafer substrate, disposed above the susceptor. A method of manufacturing an epitaxial wafer using an epitaxial apparatus comprising an upper lamp and a lower lamp disposed below the susceptor,
A susceptor coat step of forming a susceptor coat layer on the surface of the susceptor by flowing a susceptor coat gas into the epi growth furnace;
Placing the wafer substrate on the susceptor on which the susceptor coat layer is formed, and forming an epitaxial layer on the surface of the wafer substrate while being heated by the lamp, and
In the susceptor coating step, the coating time A indicating the time for flowing the susceptor coating gas into the epi growth furnace in seconds is 15-0,
In the epi process, the lower lamp power B indicating the ratio of the amount of heat supplied from the lower lamp as a percentage of the amount of heat supplied from the upper lamp and the lower lamp is 50 to 40,
An epitaxial wafer manufacturing method, wherein the sum of the coating time A and the lower lamp power B is in a range of 50 to 55.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2013105924A (en) * | 2011-11-15 | 2013-05-30 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Manufacturing method of silicon epitaxial wafer |
JP2015026776A (en) * | 2013-07-29 | 2015-02-05 | 信越半導体株式会社 | Epitaxial wafer manufacturing method |
WO2016024846A1 (en) * | 2014-08-13 | 2016-02-18 | 주식회사 엘지실트론 | Epitaxial wafer growing apparatus |
-
2008
- 2008-07-31 JP JP2008198542A patent/JP2010040574A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013051290A (en) * | 2011-08-30 | 2013-03-14 | Sumco Corp | Susceptor, vapor phase growth device using susceptor, and manufacturing method of epitaxial wafer |
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