JP4600086B2 - 多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法及び多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ - Google Patents
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Description
本発明は、大口径のシリコン単結晶基板の表層部に二層以上のエピタキシャル層を形成するための多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法及び多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハに関する。
半導体デバイスの製作において、７００〜１２００℃程度の高温熱処理は必須の工程である。しかし、この高温熱処理工程等でウェーハに発生するスリップと呼ばれる転位欠陥は、デバイスの製作プロセスやデバイスの電気特性に大きな影響を与えるため、その低減をはかることは非常に重要な課題であり、スリップ転位が発生しにくい熱応力に強いウェーハが求められている。
シリコン単結晶の製造法としてはチョクラルスキー法およびフローティングゾーン法がよく知られているが、チョクラルスキー法で育成されたシリコン単結晶は、フローティングゾーン法から得られる単結晶に比べ、熱応力に強いことが知られている（非特許文献１参照）。
一方、ＣＯＰ等の各種グローイン結晶欠陥を表面近傍に形成させない方法として、例えば化学気相成長法によってシリコン単結晶層をウェーハ表面にエピタキシャル成長させるエピタキシャルウェーハが用いられている。
一方、ＣＯＰ等の各種グローイン結晶欠陥を表面近傍に形成させない方法として、例えば化学気相成長法によってシリコン単結晶層をウェーハ表面にエピタキシャル成長させるエピタキシャルウェーハが用いられている。
しかし、近年、ウェーハが大口径化しており、また従来の高抵抗率を有するシリコン単結晶ウェーハ上にエピタキシャル層を形成すると、高温でエピタキシャル層を形成した際にスリップ転位が多発してしまう。特に、ウェーハ表面に形成するエピタキシャル層を複数とする多層エピタキシャルウェーハとすると、熱処理も複数回となるので、さらにスリップ転位がより生じやすくなってしまう。
近年では、例えば３００ｍｍ以上の大口径のウェーハや、０．１Ω・ｃｍ以上の抵抗率のものが求められており、スリップ転位の無い高品質の多層のエピタキシャルウェーハを製造することが困難な状況である。
近年では、例えば３００ｍｍ以上の大口径のウェーハや、０．１Ω・ｃｍ以上の抵抗率のものが求められており、スリップ転位の無い高品質の多層のエピタキシャルウェーハを製造することが困難な状況である。
Ｓ．Ｍ． Ｈｕ ｅｔ ａｌ． ジヤーナル オブ アプライド フイジクス ４６ （５） Ｐ１８６９， １９７５）。
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、スリップ転位が無く、高抵抗率のウェーハや、直径が３００ｍｍ以上のウェーハに対しても適用可能な多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法および多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを提供することを課題とする。
本発明は、多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法であって、少なくともチョクラルスキー法によって窒素をドープしたシリコン単結晶棒を育成し、該シリコン単結晶棒をスライスしてシリコン単結晶ウェーハに加工した後、該シリコン単結晶ウェーハの表層部に一層目のエピタキシャル層を形成し、その後、少なくとも、該一層目のエピタキシャル層の表層部に二層目のエピタキシャル層を形成することを特徴とする多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法を提供する。
このように、多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法であって、少なくともチョクラルスキー法によって窒素をドープしたシリコン単結晶棒を育成し、該シリコン単結晶棒をスライスしてシリコン単結晶ウェーハに加工した後、該シリコン単結晶ウェーハの表層部に一層目のエピタキシャル層を形成し、その後、少なくとも、該一層目のエピタキシャル層の表層部に二層目のエピタキシャル層を形成する多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法であれば、窒素ドープによりサブストレートとなるシリコン単結晶ウェーハの強度が向上し、二層以上のエピタキシャル層を形成しても、スリップ転位の無い多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを得ることができる。
そして、前記エピタキシャル層の形成において、前記一層目のエピタキシャル層を形成後、反応炉から取り出さずに連続して前記二層目のエピタキシャル層を形成することができる。
このように、一層目を形成後に反応炉からウェーハを取り出さずにそのまま連続して二層目のエピタキシャル層を形成すれば、スリップ転位の発生をより抑えることが可能であり、効率的であるので生産性も高い。
このように、一層目を形成後に反応炉からウェーハを取り出さずにそのまま連続して二層目のエピタキシャル層を形成すれば、スリップ転位の発生をより抑えることが可能であり、効率的であるので生産性も高い。
また、前記エピタキシャル層の形成において、前記一層目のエピタキシャル層を形成後、反応炉から取り出し、再度反応炉に入れて前記二層目のエピタキシャル層を形成することができる。
このように、一層目を形成後に反応炉からウェーハを取り出し、再度反応炉に入れて二層目のエピタキシャル層を形成すれば、反応炉内の一層目の形成時におけるドープガスの影響を受けることなく二層目のエピタキシャル層を形成することができ、また装置上の制約を受けることなく種々の品種の多層エピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを製造することができる。
このように、一層目を形成後に反応炉からウェーハを取り出し、再度反応炉に入れて二層目のエピタキシャル層を形成すれば、反応炉内の一層目の形成時におけるドープガスの影響を受けることなく二層目のエピタキシャル層を形成することができ、また装置上の制約を受けることなく種々の品種の多層エピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを製造することができる。
このとき、前記シリコン単結晶ウェーハの抵抗率を、０．１Ω・ｃｍ以上にするのが望ましい。
また、前記シリコン単結晶ウェーハの直径を３００ｍｍ以上とするのが望ましい。
また、前記シリコン単結晶ウェーハの直径を３００ｍｍ以上とするのが望ましい。
このように、シリコン単結晶ウェーハの抵抗率を０．１Ω・ｃｍ以上の高抵抗率にしたり、直径を３００ｍｍ以上の大口径として多層のエピタキシャル層を表層部に形成すれば、よりスリップ転位が発生し易く、従来スリップ転位の無いものが製造できなかったが、本発明によりこれらを解決することができ、本発明はこのような高抵抗品や大口径品に対し特に有用で、これによって近年の需要にかなったものを製造することができる。
本発明の製造方法で製造された多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハであれば、例えば、大口径、高抵抗のシリコン単結晶ウェーハを用いる場合であっても、二層以上のエピタキシャル層を有し、かつスリップ転位の無いものとすることができる。
また、本発明はシリコン単結晶ウェーハの表層部にエピタキシャル層が形成されている多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハであって、窒素ドープされたシリコン単結晶ウェーハの表層部に二層以上のエピタキシャル層が形成されており、スリップ転位の無いものであるエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを提供する。
このように、窒素ドープされたシリコン単結晶ウェーハは強度が高く、そのためシリコン単結晶ウェーハの表層部にエピタキシャル層を形成してもスリップ転位の発生が抑えられ、たとえエピタキシャル層を二層以上有していてもスリップ転位が無く、高品質のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハとすることができる。
さらに、シリコン単結晶ウェーハの抵抗率が、０．１Ω・ｃｍ以上であるのが望ましい。
また、シリコン単結晶ウェーハの直径が３００ｍｍ以上のものであるのが望ましい。
このように、本発明では、シリコン単結晶ウェーハの抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以上の高抵抗であったり、例えば直径が３００ｍｍ以上の大口径のシリコン単結晶ウェーハであっても、スリップ転位の無い多層エピタキシャルシリコン単結晶ウェーハとすることができ、近年の高抵抗率のウェーハや、ウェーハの大口径化による需要にかなったものとすることができる。
また、シリコン単結晶ウェーハの直径が３００ｍｍ以上のものであるのが望ましい。
このように、本発明では、シリコン単結晶ウェーハの抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以上の高抵抗であったり、例えば直径が３００ｍｍ以上の大口径のシリコン単結晶ウェーハであっても、スリップ転位の無い多層エピタキシャルシリコン単結晶ウェーハとすることができ、近年の高抵抗率のウェーハや、ウェーハの大口径化による需要にかなったものとすることができる。
本発明のように、多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法であって、少なくともチョクラルスキー法によって窒素をドープしたシリコン単結晶棒を育成し、該シリコン単結晶棒をスライスしてシリコン単結晶ウェーハに加工した後、該シリコン単結晶ウェーハの表層部に一層目のエピタキシャル層を形成し、その後、少なくとも、該一層目のエピタキシャル層の表層部に二層目のエピタキシャル層を形成する多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法であれば、サブストレートとなるシリコン単結晶ウェーハの強度が高いので、二層以上のエピタキシャル層を有し、スリップ転位の無いエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを製造することができる。
また、本発明により、たとえスリップの発生し易い、大口径・高抵抗のサブストレートを用いる場合であっても、シリコン単結晶ウェーハの表層部に二層以上のエピタキシャル層が形成されており、スリップ転位の無い多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハとすることができる。
以下では、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
従来のエピタキシャルウェーハは、０．０５Ω・ｃｍ以下といった低抵抗率のウェーハ上にエピタキシャル層を形成するものが多い。近年、高抵抗率のサブストレート上に形成されたエピタキシャルウェーハの需要が増しているが、高抵抗率を有するウェーハでは強度が低く、スリップ転位の発生しやすさはウェーハの強度に依存するため、高抵抗サブストレートを用いたエピタキシャルウェーハでは、スリップ転位が非常に生じやすい。さらに、例えば３００ｍｍ以上のような大口径ウェーハの場合はよりスリップ転位が発生し易く、ウェーハ表面にエピタキシャル層を多層形成するとスリップ転位が多発して、実質上スリップ転位の無い高抵抗・大口径多層エピタキシャルウェーハは製造できないという問題があった。
従来のエピタキシャルウェーハは、０．０５Ω・ｃｍ以下といった低抵抗率のウェーハ上にエピタキシャル層を形成するものが多い。近年、高抵抗率のサブストレート上に形成されたエピタキシャルウェーハの需要が増しているが、高抵抗率を有するウェーハでは強度が低く、スリップ転位の発生しやすさはウェーハの強度に依存するため、高抵抗サブストレートを用いたエピタキシャルウェーハでは、スリップ転位が非常に生じやすい。さらに、例えば３００ｍｍ以上のような大口径ウェーハの場合はよりスリップ転位が発生し易く、ウェーハ表面にエピタキシャル層を多層形成するとスリップ転位が多発して、実質上スリップ転位の無い高抵抗・大口径多層エピタキシャルウェーハは製造できないという問題があった。
そこで本発明者らは、多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法であって、少なくともチョクラルスキー法によって窒素をドープしたシリコン単結晶棒を育成し、スライスしてシリコン単結晶ウェーハに加工した後、表層部に一層目のエピタキシャル層を形成し、その後、少なくとも、該一層目のエピタキシャル層の表層部に二層目のエピタキシャル層を形成する多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法を考え出した。
このような製造方法であれば、窒素ドープされたためシリコン単結晶ウェーハの強度が高くなり、たとえ、高抵抗・大口径サブストレートを用いた場合であっても、二層以上のエピタキシャル層を有し、スリップ転位の無い多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを得ることができる。
このような製造方法であれば、窒素ドープされたためシリコン単結晶ウェーハの強度が高くなり、たとえ、高抵抗・大口径サブストレートを用いた場合であっても、二層以上のエピタキシャル層を有し、スリップ転位の無い多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを得ることができる。
まず、本発明で使用した窒素をドープしたシリコン単結晶棒を育成するためのチョクラルスキー法によるシリコン単結晶育成装置の一例を図１に示す。
このシリコン単結晶育成装置９は、シリコン融液４（多結晶シリコン原料＋窒素ドープ材）が充填された石英ルツボ５と、これを保護する黒鉛ルツボ６と、該ルツボ５、６を取り囲むように配置された加熱ヒータ７と断熱材８がメインチャンバ１内に設置されており、該メインチャンバ１の上部には育成した単結晶棒３を収容し、取り出すための引上げチャンバ２が連接されている。
このシリコン単結晶育成装置９は、シリコン融液４（多結晶シリコン原料＋窒素ドープ材）が充填された石英ルツボ５と、これを保護する黒鉛ルツボ６と、該ルツボ５、６を取り囲むように配置された加熱ヒータ７と断熱材８がメインチャンバ１内に設置されており、該メインチャンバ１の上部には育成した単結晶棒３を収容し、取り出すための引上げチャンバ２が連接されている。
このような単結晶育成装置９を用いて、石英ルツボ５中の窒素ドープ材と多結晶シリコン原料からなるシリコン融液４に種結晶を浸漬した後、種絞りを経て回転させながら静かに引上げて単結晶を成長させて、窒素ドープされたシリコン単結晶棒３を得る。
窒素をドーピングする方法に関しては、上記のように窒化物等の固体を窒素ドープ材として用いてもよいし、また、窒素含有ガスを用いて、例えば窒素雰囲気中で単結晶を育成してもよく、特に限定されない。
窒素をドーピングする方法に関しては、上記のように窒化物等の固体を窒素ドープ材として用いてもよいし、また、窒素含有ガスを用いて、例えば窒素雰囲気中で単結晶を育成してもよく、特に限定されない。
次に図２〜５を用いて、本発明のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法及びエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハについて説明をする。図２、３にエピタキシャル層成長装置の全体及び一部を示す。
エピタキシャル成長装置１９の反応炉１４内には支持台１３が設けられており、支持台１３上には上記のチョクラルスキー法によって育成され、スライス加工されたシリコン単結晶ウェーハＷが載せられている。また、反応炉１４にはガス導入管１２及び排出菅１５がつなげられており、導入菅１２には弁１６とマスフローコントローラー１０、ミキサー１７、レギュレーター１１等が配置されている。
エピタキシャル成長装置１９の反応炉１４内には支持台１３が設けられており、支持台１３上には上記のチョクラルスキー法によって育成され、スライス加工されたシリコン単結晶ウェーハＷが載せられている。また、反応炉１４にはガス導入管１２及び排出菅１５がつなげられており、導入菅１２には弁１６とマスフローコントローラー１０、ミキサー１７、レギュレーター１１等が配置されている。
ドープガス、水素（希釈用、あるいはキャリアガス）の導入口には導入の量の比を設定するための調節器が取りつけられており、各ガスの流量が設定される。例えば、ドープガスのラインのマスフローコントローラーにおいて５００ｃｃ、水素（希釈用）で２０Ｌと設定し、調節器でＲａｔｉｏを３０％と設定すれば、ドープガスの流入量は１５０ｃｃ（５００ｃｃ×３０％）、水素（希釈用）の流入量は１４Ｌ（２０Ｌ×（１００％−３０％））となる。
ドープガス、水素（希釈用）はガス導入管１２に流入して合流した後にミキサー１７で混ぜられて反応炉１４へと向かう。また、反応炉１４へ向かう途中には分岐が設けられており、レギュレーター１１を通して上述の混合ガスを排気することもできる。
反応炉１４へ向かったドープガスと水素（希釈用）の混合ガスは、水素、原料ガスと混ぜられた後に反応炉１４内に導入され、反応後排出管１５を通して外部に排出される。
反応炉１４へ向かったドープガスと水素（希釈用）の混合ガスは、水素、原料ガスと混ぜられた後に反応炉１４内に導入され、反応後排出管１５を通して外部に排出される。
本発明の製造方法により、反応炉１４内では、チョクラルスキー法によって窒素ドープされ育成されたシリコン単結晶棒から加工されたウェーハＷの表層部に、二層以上のエピタキシャル層が形成され、スリップ転位の無いエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを得ることができる。
図４に本発明のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ２３を示す。
本発明のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ２３は窒素ドープされたシリコン単結晶ウェーハＷの表層部に多層のエピタキシャル層２０（例えば二層：エピタキシャル層一層目２１、二層目２２）が形成されており、スリップ転位が無い。
窒素ドープされたシリコン単結晶ウェーハＷは強度が強いため、その表層部に二層以上のエピタキシャル層２０を形成してもスリップ転位が発生するのを抑えることができ、高品質のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ２３となる。
本発明のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ２３は窒素ドープされたシリコン単結晶ウェーハＷの表層部に多層のエピタキシャル層２０（例えば二層：エピタキシャル層一層目２１、二層目２２）が形成されており、スリップ転位が無い。
窒素ドープされたシリコン単結晶ウェーハＷは強度が強いため、その表層部に二層以上のエピタキシャル層２０を形成してもスリップ転位が発生するのを抑えることができ、高品質のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ２３となる。
そして、従来の高抵抗率のシリコン単結晶ウェーハでは強度が低いために、また、大口径になるとスリップ転位が発生しやすかったが、本発明のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ２３では例えばシリコン単結晶ウェーハＷの抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以上であったり、直径Ｄが３００ｍｍ以上であってもスリップ転位の無い高品質の大口径ウェーハを提供することができる。
図５に本発明の製造方法の工程の概略を示す。
初めに、エピタキシャル層２０の形成において、例えばウェーハＷの表層部にまず一層目２１を形成し、その後反応炉１４から取り出すことなくそのまま連続して二層目２２を形成する方法について説明する。
一層目２１形成の条件設定でドープガス等を反応炉１４に導入し、一層目２１を形成する。次に二層目２２形成の条件設定のもと、ドープガス等を同じく反応炉１４に導入し、ウェーハＷを反応炉から取り出すことなく表層部に二層目２２を形成することができる。
この場合、ウェーハを取り出すことなく複数のエピタキシャル層を形成するので、熱処理が実質上一回で済むため、スリップ転位の発生をより抑えることができ、また、ウェーハＷの汚染の危険性を低くすることができる。中断することなく連続して作業を進められるため効率が良く、生産性が高い。
初めに、エピタキシャル層２０の形成において、例えばウェーハＷの表層部にまず一層目２１を形成し、その後反応炉１４から取り出すことなくそのまま連続して二層目２２を形成する方法について説明する。
一層目２１形成の条件設定でドープガス等を反応炉１４に導入し、一層目２１を形成する。次に二層目２２形成の条件設定のもと、ドープガス等を同じく反応炉１４に導入し、ウェーハＷを反応炉から取り出すことなく表層部に二層目２２を形成することができる。
この場合、ウェーハを取り出すことなく複数のエピタキシャル層を形成するので、熱処理が実質上一回で済むため、スリップ転位の発生をより抑えることができ、また、ウェーハＷの汚染の危険性を低くすることができる。中断することなく連続して作業を進められるため効率が良く、生産性が高い。
また、一層目２１を形成し、一旦反応炉から取り出した後に、再度反応炉に挿入して二層目２２を形成する方法がある。
まず一層目２１形成の条件設定でドープガス等を反応炉１４に導入し、一層目２１を形成する。次にウェーハＷを反応炉１４から取り出し、その後反応炉１４または別の反応炉に入れ、二層目２２形成の条件設定のもと、ドープガス等を導入して二層目２２を形成する。
この場合、一層目２１形成後に、一度ウェーハＷを反応炉１４から取り出して、例えば別の反応炉に移しかえることにより、一層目２１形成におけるドープガスの影響を受けることなく二層目２２を形成することが可能である。また、反応炉を変更すれば、同一炉を用いる場合に比べてエピタキシャル成長装置自体のハード上の例えば操業条件、ガスの供給に関する制約が少なく、種々の品種のエピタキシャル層を形成することができる。
まず一層目２１形成の条件設定でドープガス等を反応炉１４に導入し、一層目２１を形成する。次にウェーハＷを反応炉１４から取り出し、その後反応炉１４または別の反応炉に入れ、二層目２２形成の条件設定のもと、ドープガス等を導入して二層目２２を形成する。
この場合、一層目２１形成後に、一度ウェーハＷを反応炉１４から取り出して、例えば別の反応炉に移しかえることにより、一層目２１形成におけるドープガスの影響を受けることなく二層目２２を形成することが可能である。また、反応炉を変更すれば、同一炉を用いる場合に比べてエピタキシャル成長装置自体のハード上の例えば操業条件、ガスの供給に関する制約が少なく、種々の品種のエピタキシャル層を形成することができる。
本発明の製造方法は高抵抗率を有するウェーハＷに対して特に有効である。上記の製造方法において高抵抗率のウェーハＷであっても、窒素ドープされているため強度が高く、そのため二層以上のエピタキシャル層２０を表層部に形成してもスリップ転位の無いエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ２３を製造することができる。
また、大口径のウェーハＷに対しても有効である。上記の製造方法においてウェーハＷに大口径のものを採用すれば、二層以上のエピタキシャル層２０を有し、かつ例えば直径Ｄが３００ｍｍ以上のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ２３を製造することができる。
このように、本発明の製造方法により製造された多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ２３は、大口径・高抵抗であって二層以上のエピタキシャル層２０を有し、スリップ転位の無いものとなり近年の需要に応えられるものである。
このように、本発明の製造方法により製造された多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ２３は、大口径・高抵抗であって二層以上のエピタキシャル層２０を有し、スリップ転位の無いものとなり近年の需要に応えられるものである。
以下に本発明の実施例および比較例をあげてさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例１、２・比較例１、２）
サンプルとして、直径３００ｍｍの基板Ｐ−（Ｐマイナス）（ボロンドープ、抵抗率１０Ω・ｃｍ）（窒素を７×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ドープされたシリコン単結晶基板）を３枚用意した。
まず一層目のエピタキシャル層を以下の条件で形成する。
各ガスの流量を、水素５０ｓｌｍ、シリコンの原料としてトリクロロシラン１５ｓｌｍ、ドープガスとしてジボラン（１００ｐｐｍ）を用意し、Ｒａｔｉｏ１００％で反応炉への注入量を９００ｓｃｃｍとした。炉内温度は１１１０℃とし、厚さ１０μｍ形成させた。
一層目形成後に反応炉から取り出して、スリップ転位発生の確認を行った。
（実施例１、２・比較例１、２）
サンプルとして、直径３００ｍｍの基板Ｐ−（Ｐマイナス）（ボロンドープ、抵抗率１０Ω・ｃｍ）（窒素を７×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ドープされたシリコン単結晶基板）を３枚用意した。
まず一層目のエピタキシャル層を以下の条件で形成する。
各ガスの流量を、水素５０ｓｌｍ、シリコンの原料としてトリクロロシラン１５ｓｌｍ、ドープガスとしてジボラン（１００ｐｐｍ）を用意し、Ｒａｔｉｏ１００％で反応炉への注入量を９００ｓｃｃｍとした。炉内温度は１１１０℃とし、厚さ１０μｍ形成させた。
一層目形成後に反応炉から取り出して、スリップ転位発生の確認を行った。
確認後、再度反応炉にウェーハを入れて以下の条件の下、二層目を形成する。
ガス条件は、水素５０ｓｌｍ、トリクロロシラン１５ｓｌｍ、ジボラン（１００ｐｐｍ）のＲａｔｉｏ２５％で１５０ｓｃｃｍとし、炉内温度、厚さは一層目と同様に１１１０℃、１０μｍと設定した。
二層目を形成後に反応炉から取り出して、スリップ転位の有無の確認を行った（実施例１）。
ガス条件は、水素５０ｓｌｍ、トリクロロシラン１５ｓｌｍ、ジボラン（１００ｐｐｍ）のＲａｔｉｏ２５％で１５０ｓｃｃｍとし、炉内温度、厚さは一層目と同様に１１１０℃、１０μｍと設定した。
二層目を形成後に反応炉から取り出して、スリップ転位の有無の確認を行った（実施例１）。
次に、エピタキシャル層形成時の炉内温度を１１３０℃とし、他は実施例１と同様の実験を行った（実施例２）。
また、窒素ドープをしていない他は同様の基板Ｐ−（Ｐマイナス）をそれぞれ３枚用意して、実施例１と同様の実験（比較例１）、および実施例２と同様の実験（比較例２）を行った。
また、窒素ドープをしていない他は同様の基板Ｐ−（Ｐマイナス）をそれぞれ３枚用意して、実施例１と同様の実験（比較例１）、および実施例２と同様の実験（比較例２）を行った。
なお、実施例・比較例を行う前に予備実験として、サンプルウェーハを用意して同様の方法により表層部にエピタキシャル層を形成した。一層目及び二層目のエピタキシャル層形成時において時間を計測して各層を形成するごとに、ウェーハの厚さを計測して狙い通りの厚さに形成されていることを確認し、また抵抗値を測定して規格内におさまっていることを確認した上で、実施例および比較例を実施した。
実施例・比較例ともに、一層目形成後の確認においてはスリップ転位はいずれも発見されなかったが、二層目形成後の確認においては異なる結果となった。
実施例１では二層目形成後においても３枚ともスリップ転位は確認されなかった。
一方、比較例１においては、二層目形成後の確認で３枚ともスリップ転位が発見された。
また、実施例２では、３枚中１枚しかスリップ転位が確認されなかったが、比較例２では３枚全てにおいてスリップ転位が発生していた。
このように、本発明の製造方法によれば、スリップ転位の無い多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを製造することが可能であり、特に例えば高抵抗で直径が３００ｍｍの大口径のものを製造することができる。
実施例１では二層目形成後においても３枚ともスリップ転位は確認されなかった。
一方、比較例１においては、二層目形成後の確認で３枚ともスリップ転位が発見された。
また、実施例２では、３枚中１枚しかスリップ転位が確認されなかったが、比較例２では３枚全てにおいてスリップ転位が発生していた。
このように、本発明の製造方法によれば、スリップ転位の無い多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハを製造することが可能であり、特に例えば高抵抗で直径が３００ｍｍの大口径のものを製造することができる。
なお、本発明は、上記形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
例えば、上記では多層エピタキシャルウェーハとして、エピタキシャル層を二層形成する場合につき例を挙げて説明したが、本発明はこれには限定されず、三層以上形成する場合にも適用できることは言うまでもない。
１、メインチャンバ、 ２…引上げチャンバ、 ３…単結晶棒、
４…シリコン融液、 ５…石英ルツボ、 ６…黒鉛ルツボ、
７…加熱ヒータ、 ８…断熱材、 ９…シリコン単結晶育成装置
１０…マスフローコントローラー、 １１…レギュレーター、
１２…ガス導入管、 １３…支持台、
１４…反応炉、 １５…ガス排出管、
１６…弁、 １７…ミキサー、
１９…エピタキシャル層育成装置、 ２０…エピタキシャル層、
２１…エピタキシャル層一層目、 ２２…エピタキシャル層二層目、
２３…エピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ、
Ｗ…シリコン単結晶ウェーハ（サブストレート）、
Ｄ…ウェーハの直径。
４…シリコン融液、 ５…石英ルツボ、 ６…黒鉛ルツボ、
７…加熱ヒータ、 ８…断熱材、 ９…シリコン単結晶育成装置
１０…マスフローコントローラー、 １１…レギュレーター、
１２…ガス導入管、 １３…支持台、
１４…反応炉、 １５…ガス排出管、
１６…弁、 １７…ミキサー、
１９…エピタキシャル層育成装置、 ２０…エピタキシャル層、
２１…エピタキシャル層一層目、 ２２…エピタキシャル層二層目、
２３…エピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ、
Ｗ…シリコン単結晶ウェーハ（サブストレート）、
Ｄ…ウェーハの直径。
Claims (4)
- 多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法であって、少なくとも、チョクラルスキー法によって窒素をドープしたシリコン単結晶棒を育成し、該シリコン単結晶棒をスライスしてシリコン単結晶ウェーハに加工した後、該シリコン単結晶ウェーハの表層部に一層目のエピタキシャル層を形成し、その後、少なくとも、反応炉から取り出し、再度反応炉に入れて該一層目のエピタキシャル層の表層部に二層目のエピタキシャル層を形成することを特徴とする多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法。
- 前記シリコン単結晶ウェーハの抵抗率を、０．１Ω・ｃｍ以上にすることを特徴とする請求項１に記載の多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法。
- 前記シリコン単結晶ウェーハの直径を３００ｍｍ以上とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハの製造方法。
- 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の製造方法で製造された多層のエピタキシャルシリコン単結晶ウェーハ。
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