KR101050679B1 - Surface treatment method, method of manufacturing silicon epitaxial wafer and silicon epitaxial wafer - Google Patents
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Abstract
오토 도프, 파티클 및 크랙의 발생을 억제한 상태로, 높은 성장 속도를 유지하면서 실리콘 단결정 기판의 주표면에 실리콘 에피텍셜층을 기상 성장시킨다. 실리콘 에피텍셜 웨이퍼(1)의 제조 방법에 있어서는 우선, 실리콘 단결정 기판(10)의 이면(14)에 실리콘 산화막(15)을 형성한다. 다음에, 실리콘 단결정 기판(10)의 이면(14)을 덮고, 또한 실리콘 단결정 기판(10)의 외주부(16)의 일부를 액면상에 노출시킨 상태로, 실리콘 단결정 기판(10)을 불산에 침지하고, 이것에 의해 실리콘 단결정 기판(10)의 이면(14)으로부터 외주부(16)의 가장 가장자리 X에 걸친 외주 산화막(110)을 외주부(16)의 일부에만 잔존시킨다. 다음에, 잔존한 외주 산화막(110)을 서셉터(32)의 카운터보어링부(33)의 측면에 접촉시킨 상태로, 실리콘 단결정 기판(10)의 주표면(12)상에 실리콘 에피텍셜층(13)을 기상 성장시킨다.
릴리콘 단결정 기판, 불산, 외주부, 외주 산화막, 에피텍셜층
The silicon epitaxial layer is vapor-grown on the main surface of the silicon single crystal substrate while maintaining the high growth rate while suppressing the occurrence of auto dope, particles, and cracks. In the method for manufacturing the silicon epitaxial wafer 1, first, a silicon oxide film 15 is formed on the back surface 14 of the silicon single crystal substrate 10. Next, the silicon single crystal substrate 10 is immersed in hydrofluoric acid while covering the back surface 14 of the silicon single crystal substrate 10 and exposing a part of the outer peripheral portion 16 of the silicon single crystal substrate 10 on the liquid surface. As a result, the outer circumferential oxide film 110 that extends from the back surface 14 of the silicon single crystal substrate 10 to the outermost edge X of the outer circumferential portion 16 remains only in a part of the outer circumferential portion 16. Next, with the remaining outer oxide film 110 in contact with the side surface of the counterboring portion 33 of the susceptor 32, the silicon epitaxial layer () is formed on the main surface 12 of the silicon single crystal substrate 10. 13) is vapor-grown.
Lilikon single crystal substrate, hydrofluoric acid, outer portion, outer oxide layer, epitaxial layer
Description
도 1a, 1b는 본 발명에 관계되는 실리콘 에피텍셜 웨이퍼를 도시하는 도면으로, 도 1a는 종단면도, 도 1b는 주표면측의 평면도. 1A and 1B show a silicon epitaxial wafer according to the present invention, FIG. 1A is a longitudinal cross-sectional view, and FIG. 1B is a plan view of the main surface side.
도 2a 내지 2c는 본 발명에 관계되는 실리콘 에피텍셜 웨이퍼의 제조 방법을 설명하기 위한 도면. 2A to 2C are views for explaining a method for manufacturing a silicon epitaxial wafer according to the present invention.
도 3은 불산 처리 장치의 종단면도. 3 is a longitudinal sectional view of a hydrofluoric acid treatment device.
도 4는 기상 성장 장치의 개략 구성을 도시하는 종단면도. 4 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a vapor phase growth apparatus.
도 5a, 5b는 본 발명에 관계되는 실리콘 에피텍셜 웨이퍼의 다른 실시예를 도시하는 평면도 및 종단면도. 5A and 5B are a plan view and a longitudinal sectional view showing another embodiment of the silicon epitaxial wafer according to the present invention.
도 6은 불산 처리 장치의 종단면도. 6 is a longitudinal cross-sectional view of the hydrofluoric acid treatment device.
도 7은 크랙의 발생율과 기상 성장 속도의 관계를 도시하는 도면. FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between crack incidence and vapor phase growth rate. FIG.
도 8은 파티클의 발생 개수와, 기상 성장 속도 및 외주 산화막의 잔존량의 관계를 도시하는 도면. Fig. 8 is a diagram showing a relationship between the number of particles generated, the vapor phase growth rate, and the remaining amount of the outer oxide film.
도 9는 노듈이 형성된 실리콘 에피텍셜 웨이퍼의 종단면도. 9 is a longitudinal cross-sectional view of a silicon epitaxial wafer with nodules formed thereon;
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1, 1A : 실리콘 에피텍셜 웨이퍼 5 : 노듈1, 1A: silicon epitaxial wafer 5: nodule
10 : 실리콘 단결정 기판 12 : 실리콘 단결정 기판의 주표면10 silicon
13 : 실리콘 에피텍셜 층 14 : 실리콘 단결정 기판의 이면13 silicon
15, 15A : 실리콘 산화막 16 : 실리콘 단결정 기판의 외주부15, 15A: silicon oxide film 16: outer periphery of silicon single crystal substrate
32 : 서셉터 33 : 카운터보어링부32: susceptor 33: counterbore
110, 110A : 외주 산화막 F : 희불산(불산)110, 110A: Outer oxide film F: Heterofluoric acid (fluoric acid)
X : 실리콘 단결정 기판의 외주부의 가장 가장자리
X: edge of outermost part of silicon single crystal substrate
본 발명은 실리콘 단결정 기판의 표면 처리 방법, 실리콘 에피텍셜 웨이퍼의 제조 방법 및 실리콘 에피텍셜 웨이퍼에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD This invention relates to the surface treatment method of a silicon single crystal substrate, the manufacturing method of a silicon epitaxial wafer, and a silicon epitaxial wafer.
종래, 실리콘 단결정 기판의 주표면상에 실리콘 에피텍셜층을 기상 성장시키는 장치로서, 예를 들면 실린더형의 기상 성장 장치가 사용되고 있다. 이 기상 성장 장치는 반응로의 내부에 다각추대형의 서셉터를 구비하고 있다. 서셉터의 외주면에는 카운터보어링부가 형성되어 있고, 기상 성장시에 실리콘 단결정 기판이 세워진 상태로 배치되도록 되어 있다. Background Art Conventionally, for example, a cylindrical vapor phase growth apparatus has been used as an apparatus for vapor-growing a silicon epitaxial layer on a main surface of a silicon single crystal substrate. This vapor phase growth apparatus is equipped with a polygonal susceptor in the inside of a reactor. A counterboring portion is formed on the outer circumferential surface of the susceptor, so that the silicon single crystal substrate is placed upright during vapor phase growth.
그런데, 이 기상 성장 장치를 사용하여 저저항률의 실리콘 단결정 기판의 주표면상에 고저항률의 실리콘 에피텍셜층을 기상 성장시키는 경우에는 실리콘 단결정 기판의 이면 등으로부터 실리콘 단결정 기판 내의 도펀트가 기상 중에 일단 방출되어 실리콘 에피텍셜층에 도핑되는 현상, 즉 오토 도프가 발생하기 쉽다. 그 때문에, 기상 성장을 하기 이전에는 실리콘 단결정 기판의 이면에 오토 도프 방지용 실리콘 산화막을 형성한다. By the way, in the case of vapor-growing a high resistivity silicon epitaxial layer on the main surface of a low resistivity silicon single crystal substrate using this vapor phase growth apparatus, the dopant in the silicon single crystal substrate is released once in the gas phase from the back surface of the silicon single crystal substrate or the like. Therefore, a phenomenon of doping the silicon epitaxial layer, that is, autodoping, is likely to occur. Therefore, before the vapor phase growth, a silicon oxide film for autodoping prevention is formed on the back surface of the silicon single crystal substrate.
단, 상기 실리콘 산화막의 형성에 CVD법을 사용하는 경우에는 실리콘 산화막이 실리콘 단결정 기판의 이면으로부터 외주부의 주표면측에 걸쳐 형성되게 되기 때문에, 기상 성장시에 실리콘 단결정 기판의 외주부의 주표면측에, 도 9에 도시하는 바와 같은 노듈(5), 즉 덩어리형의 폴리실리콘이 생긴다. 그리고, 이 노듈(5)은 실리콘 에피텍셜 웨이퍼로부터 떨어져 파티클의 원인이 된다. 그 때문에, 종래, 이와 같은 노듈의 발생을 방지하는 방법으로서, 실리콘 단결정 기판의 외주부 전체의 실리콘 산화막을 제거한 상태로 기상 성장을 하는 방법이 제안되었다(예를 들면, 일본 특개평 1-248527호 공보 참조). However, when the CVD method is used to form the silicon oxide film, the silicon oxide film is formed from the back surface of the silicon single crystal substrate to the main surface side of the outer peripheral portion. The
그런데, 상기 일본 특개평 1-248527호 공보에 개시 방법을 사용하여, 실리콘 단결정 기판의 주표면상에 두꺼운 실리콘 에피텍셜층을 예를 들면 실린더형의 기상 성장 장치로 기상 성장시키는 경우에는 상기 실리콘 에피텍셜층이 개재하여 상기 서셉터와 실리콘 단결정 기판을 접합하여, 실리콘 에피텍셜 웨이퍼에 크랙이 발생하는 경우가 있다. 그 때문에, 이러한 크랙의 발생을 방지하는 방법으로서, 실리콘 에피텍셜층의 성장 속도를 제어한 상태로 기상 성장을 하는 방법이 제안되었다(예를 들면, 일본 특개평 8-279470호 공보 참조). By the way, using the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-248527, the silicon epitaxial layer is vapor-grown on a main surface of a silicon single crystal substrate by, for example, a vapor phase growth apparatus of a cylindrical type. The susceptor and the silicon single crystal substrate are bonded to each other via a textural layer to cause cracks in the silicon epitaxial wafer. Therefore, as a method of preventing such cracks from occurring, a method of vapor phase growth in a state in which the growth rate of the silicon epitaxial layer is controlled has been proposed (for example, see Japanese Patent Laid-Open No. 8-279470).
그렇지만, 상기 일본 특개평 8-279470호 공보 방법을 사용한 경우에는 크랙의 발생을 방지할 수 있지만, 실리콘 에피텍셜층의 성장 속도가 낮기 때문에, 실리콘 에피텍셜 웨이퍼의 생산성이 대폭으로 저하된다.
However, when the Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 8-279470 method is used, cracks can be prevented, but since the growth rate of the silicon epitaxial layer is low, the productivity of the silicon epitaxial wafer is greatly reduced.
본 발명의 과제는 오토 도프, 파티클 및 크랙의 발생을 억제한 상태로, 높은 성장 속도를 유지하면서 실리콘 단결정 기판의 주표면에 실리콘 에피텍셜층을 기상 성장시킬 수 있는 표면 처리 방법, 실리콘 에피텍셜 웨이퍼의 제조 방법 및 실리콘 에피텍셜 웨이퍼를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is a surface treatment method and a silicon epitaxial wafer capable of vapor-growing a silicon epitaxial layer on a main surface of a silicon single crystal substrate while maintaining high growth rate while suppressing the occurrence of auto dope, particles, and cracks. It is to provide a method of manufacturing and a silicon epitaxial wafer.
본 발명의 제 1 측면에 의하면, 본 발명의 실리콘 단결정 기판의 표면 처리 방법은 실리콘 단결정 기판의 이면에 형성된 실리콘 산화막을 덮고, 또한 실리콘 단결정 기판의 외주부의 일부를 액면상에 노출시킨 상태로, 불산 중에 실리콘 단결정 기판을 침지하는 불산 처리 공정을 갖는다. According to the first aspect of the present invention, the surface treatment method of the silicon single crystal substrate of the present invention covers the silicon oxide film formed on the back surface of the silicon single crystal substrate, and a portion of the outer peripheral portion of the silicon single crystal substrate is exposed on the liquid surface. There is a hydrofluoric acid treatment step of immersing the silicon single crystal substrate.
본 발명에 의하면, 실리콘 단결정 기판의 이면의 실리콘 산화막을 덮은 상태로 불산(불화수소수) 중에 실리콘 단결정 기판을 침지함으로써, 실리콘 단결정 기판의 이면의 실리콘 산화막을 에칭 제거하지 않고 잔존시킬 수 있기 때문에, 기상 성장을 하는 경우에 오토 도프의 발생을 억제할 수 있다. According to the present invention, the silicon oxide film on the back surface of the silicon single crystal substrate can be left without etching by immersing the silicon single crystal substrate in hydrofluoric acid (hydrogen fluoride) while covering the silicon oxide film on the back surface of the silicon single crystal substrate. Occurrence of autodoping can be suppressed in the case of vapor phase growth.
여기서, 노듈이 발생하는 것은 두께에 격차가 생긴 상태로 얇게 형성된 실리콘 단결정 기판의 외주부의 실리콘 산화막이 기상 성장시에 수소 가스로 에칭되어 실리콘 단결정 기판을 국소적으로 노출시키고, 이 노출 부분에 실리콘이 기상 성장하기 때문이다. 그래서, 실리콘 단결정 기판의 외주부의 일부를 액면상에 노출시킨 상태로 불산 중에 실리콘 단결정 기판을 침지함으로써, 실리콘 단결정 기판의 외주부 중, 불산 처리 공정에서 잔존하는 외주 산화막 이외의 부분을, 실리콘 산화막에 의해서 덮이지 않은 상태로 하여, 노듈의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 불산 처리 공정에서 잔존하는 외주 산화막에 대해서도, 노듈이 발생하기 쉬운 부분, 요컨대, 실리콘 단결정 기판의 외주부에서의 주표면측 영역 중 실리콘 산화막의 두께가 비교적 작고, 수소 가스로 에칭되어 성기게 제거되는 부분을, 불산으로부터 증발하는 불산 증기에 의해서 미리 에칭 제거하여, 비교적 두꺼운 실리콘 산화막을 잔존시킬 수 있기 때문에, 기상 성장을 할 때, 잔존하는 실리콘 산화막이 수소로 에칭되어 국소적으로 실리콘 단결정 기판을 노출시키기까지의 시간을 길게 하여, 그 만큼 노듈이 발생하기 어렵게 할 수 있다. 그 결과, 노듈에 기인한 파티클이 발생하는 것을 억제할 수 있다. Here, the occurrence of nodules is caused by a silicon oxide film on the outer periphery of a thin silicon single crystal substrate with a gap in thickness, which is etched with hydrogen gas during gas phase growth, thereby locally exposing the silicon single crystal substrate, Because the weather grows. Thus, by immersing the silicon single crystal substrate in hydrofluoric acid while exposing a portion of the outer peripheral portion of the silicon single crystal substrate on the liquid surface, a portion of the outer peripheral portion of the silicon single crystal substrate other than the outer peripheral oxide film remaining in the hydrofluoric acid treatment step is formed by the silicon oxide film. It is possible to prevent the generation of the nodule in an uncovered state. In addition, the outer oxide film remaining in the hydrofluoric acid treatment step also has a relatively small thickness of the silicon oxide film in the main surface side region in the portion where nodules tend to occur, that is, in the outer peripheral portion of the silicon single crystal substrate, and is etched with hydrogen gas to remove it coarsely. Since the part to be etched is removed in advance by hydrofluoric acid vapor evaporating from hydrofluoric acid, a relatively thick silicon oxide film can be left. Therefore, during gas phase growth, the remaining silicon oxide film is etched with hydrogen to locally remove the silicon single crystal substrate. The time until the exposure can be lengthened, so that nodules can be less likely to occur. As a result, generation | occurrence | production of the particle resulting from a nodule can be suppressed.
그런데, 실리콘 에피텍셜 웨이퍼에 크랙이 발생하는 것은 서셉터의 표면상에 퇴적되는 폴리실리콘층과, 실리콘 단결정 기판의 주표면상에 기상 성장하는 실리콘 에피텍셜층이 서셉터와 실리콘 단결정 기판의 접촉부 부근에서 일체화하여, 냉각시에 이 부분에 열 응력이 가해지기 때문이다. 그래서, 일부 잔존시킨 외주 산화막과 서셉터를 접촉시킴으로써, 실리콘 단결정 기판의 외주부와 서셉터를 비접촉 상태로 할 수 있다. 또한, 실리콘 산화막상에는 실리콘 에피텍셜층이 기상 성장하지 않기 때문에, 이 상태로 기상 성장을 하는 경우에, 서셉터의 표면상에 퇴적되는 폴리실리콘층과 실리콘 단결정 기판의 주표면상에서 기상 성장하는 실리콘 에피텍셜층을 일체화하지 않도록 할 수 있기 때문에, 기상 성장 종료 후, 실리콘 에피텍셜 웨이퍼에 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있다. However, cracks in the silicon epitaxial wafer are caused by the polysilicon layer deposited on the susceptor surface and the silicon epitaxial layer vapor-grown on the main surface of the silicon single crystal substrate near the contact portion between the susceptor and the silicon single crystal substrate. This is because the thermal stress is applied to this part during the integration. Therefore, the outer peripheral portion of the silicon single crystal substrate and the susceptor can be brought into a non-contact state by contacting the partially remaining outer oxide film and the susceptor. In addition, since the silicon epitaxial layer does not vapor-grow on the silicon oxide film, when epitaxially grown in this state, the silicon epitaxially grown on the main surface of the silicon single crystal substrate and the polysilicon layer deposited on the surface of the susceptor. Since it is possible to prevent the textural layer from being integrated, generation of cracks in the silicon epitaxial wafer can be suppressed after the completion of vapor phase growth.
이상으로부터, 실리콘 에피텍셜층의 성장 속도를 낮게 하지 않더라도, 상기 표면 처리 후의 실리콘 단결정 기판의 주표면에 대하여, 오토 도프, 파티클 및 크랙의 발생을 억제한 상태로 실리콘 에피텍셜층을 기상 성장시킬 수 있다. As mentioned above, even if the growth rate of a silicon epitaxial layer is not low, the silicon epitaxial layer can be vapor-grown with respect to the main surface of the silicon single crystal substrate after the said surface treatment in the state which suppressed the occurrence of auto dope, particle, and a crack. have.
또한, 본 발명의 제 2 측면에 의하면, 본 발명의 실리콘 단결정 기판의 표면 처리 방법은 Moreover, according to the 2nd side of this invention, the surface treatment method of the silicon single crystal substrate of this invention is
CVD법에 의해서 실리콘 단결정 기판의 이면에 실리콘 산화막을 형성하는 산화막 형성 공정과, An oxide film forming step of forming a silicon oxide film on the back surface of the silicon single crystal substrate by CVD;
실리콘 단결정 기판의 주표면측 외주부에 불산 증기를 쏘이는 불산 처리 공정을 이 순서로 행한다. A hydrofluoric acid treatment step in which hydrofluoric acid vapor is injected into the outer peripheral portion of the main surface side of the silicon single crystal substrate is performed in this order.
본 발명에 의하면, CVD법에 의해서 실리콘 단결정 기판의 이면에 실리콘 산화막을 형성함으로써, 실리콘 단결정 기판의 이면을 실리콘 산화막에 의해서 덮인 상태로 할 수 있기 때문에, 기상 성장을 할 때에 오토 도프의 발생을 억제할 수 있다. According to the present invention, since the silicon oxide film is formed on the back surface of the silicon single crystal substrate by the CVD method, the back surface of the silicon single crystal substrate can be covered with the silicon oxide film, so that the occurrence of auto dope is suppressed during vapor phase growth. can do.
또한, 실리콘 단결정 기판의 주표면측 외주부에 불산 증기를 쏘임으로써, 실리콘 단결정 기판의 외주부의 주표면측에 형성되는 실리콘 산화막 중, 노듈이 발생하기 쉬운 부분, 요컨대 실리콘 산화막의 두께가 비교적 작고, 수소 가스로 에칭되어 성기게 제거되는 부분을, 미리 에칭 제거하여, 비교적 두꺼운 실리콘 산화막을 잔존시킬 수 있다. 따라서, 기상 성장을 할 때, 잔존하는 실리콘 산화막이 수소로 에칭되어 국소적으로 실리콘 단결정 기판을 노출시키기까지의 시간을 길게 하여, 그 만큼 노듈이 발생하기 어렵게 할 수 있다. 그 결과, 노듈에 기인한 파티클이 발생하는 것을 억제할 수 있다. Further, by fluorine vapor is injected into the outer peripheral portion of the main surface side of the silicon single crystal substrate, the portion of the silicon oxide film formed on the main surface side of the outer peripheral portion of the silicon single crystal substrate, where the nodules tend to occur, that is, the thickness of the silicon oxide film is relatively small, and the hydrogen is relatively small. The portion that is etched into the gas and is coarse removed can be etched away in advance to leave a relatively thick silicon oxide film. Therefore, during vapor phase growth, the time required for the remaining silicon oxide film to be etched with hydrogen to locally expose the silicon single crystal substrate can be lengthened, thereby making it difficult to generate nodules. As a result, generation | occurrence | production of the particle resulting from a nodule can be suppressed.
또한, 실리콘 단결정 기판을 서셉터에 배치할 때, 실리콘 단결정 기판의 외주부에 잔존하는 실리콘 산화막과 서셉터를 접촉시킴으로써, 실리콘 단결정 기판의 외주부와 서셉터를 비접촉 상태로 할 수 있다. 또한, 실리콘 산화막상에는 실리콘 에피텍셜층이 기상 성장하지 않기 때문에, 이 상태로 기상 성장을 함으로써, 서셉터의 표면상에 퇴적되는 폴리실리콘층과 실리콘 단결정 기판의 주표면상에서 기상 성장하는 실리콘 에피텍셜층을 일체화하지 않도록 할 수 있기 때문에, 기상 성장 종료 후, 실리콘 에피텍셜 웨이퍼에 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있다. When the silicon single crystal substrate is placed on the susceptor, the silicon oxide film remaining on the outer peripheral portion of the silicon single crystal substrate and the susceptor can be brought into contact with each other so that the outer peripheral portion and the susceptor of the silicon single crystal substrate are brought into non-contact state. In addition, since the silicon epitaxial layer does not vapor-grow on the silicon oxide film, by performing gas phase growth in this state, the silicon epitaxial layer vapor-grows on the main surface of the silicon single crystal substrate and the polysilicon layer deposited on the surface of the susceptor. Since it is possible to prevent the integration, the cracks can be suppressed from occurring on the silicon epitaxial wafer after the vapor phase growth ends.
이상으로부터, 실리콘 에피텍셜층의 성장 속도를 낮게 하지 않더라도, 상기 표면 처리 후의 실리콘 단결정 기판의 주표면에 대하여, 오토 도프, 파티클 및 크랙의 발생을 억제한 상태로 실리콘 에피텍셜층을 기상 성장시킬 수 있다. As mentioned above, even if the growth rate of a silicon epitaxial layer is not low, the silicon epitaxial layer can be vapor-grown with respect to the main surface of the silicon single crystal substrate after the said surface treatment in the state which suppressed the occurrence of auto dope, particle, and a crack. have.
또한, 본 발명의 제 3 측면에 의하면, 본 발명의 실리콘 에피텍셜 웨이퍼의 제조 방법은 Further, according to the third aspect of the present invention, the method for producing a silicon epitaxial wafer of the present invention
CVD법에 의해서 실리콘 단결정 기판의 이면에 실리콘 산화막을 형성하는 산화막 형성 공정과, An oxide film forming step of forming a silicon oxide film on the back surface of the silicon single crystal substrate by CVD;
실리콘 단결정 기판의 이면에 형성된 실리콘 산화막을 덮고, 또한 실리콘 단결정 기판의 외주부의 일부를 액면상에 노출시킨 상태로, 실리콘 단결정 기판을 불산 중에 침지함으로써, 실리콘 단결정 기판의 이면으로부터 외주부 중 적어도 가장 가장자리에 걸친 외주 산화막을 외주부의 일부에만 잔존시키는 불산 처리 공정과, By immersing the silicon single crystal substrate in hydrofluoric acid while covering the silicon oxide film formed on the back surface of the silicon single crystal substrate and exposing a portion of the outer peripheral portion of the silicon single crystal substrate on the liquid surface, from the rear surface of the silicon single crystal substrate to at least the most edge of the outer peripheral portion. A hydrofluoric acid treatment step of leaving the outer circumferential oxide film on only a part of the outer circumference portion,
불산 처리 공정에서 잔존한 외주 산화막을 서셉터의 카운터보어링부의 측면에 접촉시킨 상태로, 실리콘 단결정 기판의 주표면상에 실리콘 에피텍셜층을 기상 성장시키는 기상 성장 공정을 이 순서로 행한다. The gas phase growth step of vapor-growing the silicon epitaxial layer on the main surface of the silicon single crystal substrate is performed in this order while the outer peripheral oxide film remaining in the hydrofluoric acid treatment step is brought into contact with the side surface of the susceptor's counterboring portion.
여기서, 불산 처리 공정에서는 실리콘 단결정 기판의 외주부의 1/4 이하의 영역을 액면상에 노출시킨 상태로, 불산 중에 실리콘 단결정 기판을 침지하는 것이 바람직하다. Here, in the hydrofluoric acid treatment step, it is preferable to immerse the silicon single crystal substrate in hydrofluoric acid in a state where a quarter or less area of the outer peripheral portion of the silicon single crystal substrate is exposed on the liquid surface.
본 발명에 의하면, CVD법에 의해서 실리콘 단결정 기판의 이면에 형성된 실리콘 산화막을 덮은 상태로 불산 중에 실리콘 단결정 기판을 침지함으로써, 실리콘 단결정 기판의 이면의 실리콘 산화막을 에칭 제거하지 않고 잔존시킬 수 있기 때문에, 기상 성장 공정시에 오토 도프의 발생을 억제할 수 있다. According to the present invention, by immersing a silicon single crystal substrate in hydrofluoric acid while covering the silicon oxide film formed on the back surface of the silicon single crystal substrate by the CVD method, the silicon oxide film on the back surface of the silicon single crystal substrate can be left without etching and removed. It is possible to suppress the generation of auto dope during the gas phase growth process.
또한, CVD법에 의하면 실리콘 산화막은 실리콘 단결정 기판의 외주부의 주표면측 영역에도 넣어 형성되지만, 실리콘 단결정 기판의 외주부의 일부, 바람직하게는 외주부의 1/4 이하의 영역을 액면상에 노출시킨 상태로 불산 중에 실리콘 단결정 기판을 침지함으로써, 실리콘 단결정 기판의 외주부 중, 불산 처리 공정에서 잔존하는 외주 산화막 이외의 부분을, 실리콘 산화막에 의해서 덮이지 않은 상태로 하여, 노듈의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 불산 처리 공정에서 일부 잔존하는 외주 산화막에 있어서도, 특히 외주부의 1/4 이하의 영역을 불산의 액면상에 노출시키는 경우, 불산 처리 공정에서 잔존하는 외주 산화막 전체에 불산 증기가 쏘여, 노듈이 발생하기 쉬운 부분, 요컨대, 실리콘 단결정 기판의 외주부에서의 주표면측 영역 중 실리콘 산화막의 두께가 비교적 작고, 수소 가스로 에칭되어 성기게 제거되는 부분이, 불산으로부터 증발하는 불산 증기에 의해서 미리 에칭 제거되어, 비교적 두꺼운 실리콘 산화막이 잔존한다. 따라서, 기상 성장 공정시에, 잔존하는 실리콘 산화막이 수소로 에칭되어 국소적으로 실리콘 단결정 기판을 노출시키기까지의 시간을 길게 하여, 그 만큼, 실리콘 단결정 기판의 외주부의 주표면측 영역에 있어서 노듈이 발생하기 어렵게 할 수 있다. 그 결과, 노듈에 기인한 파티클이 발생하는 것을 억제할 수 있다. In addition, by the CVD method, the silicon oxide film is formed in the main surface side region of the outer circumferential portion of the silicon single crystal substrate, but a part of the outer circumferential portion of the silicon single crystal substrate, preferably a quarter or less region of the outer circumference portion is exposed on the liquid surface. By immersing the silicon single crystal substrate in the hydrofluoric acid, a portion of the outer circumferential portion of the silicon single crystal substrate other than the outer peripheral oxide film remaining in the hydrofluoric acid treatment step is not covered with the silicon oxide film, and generation of nodules can be prevented. In addition, even in the part of the outer oxide film remaining in the hydrofluoric acid treatment step, particularly when the area of 1/4 or less of the outer peripheral portion is exposed on the liquid level of hydrofluoric acid, hydrofluoric acid vapor is emitted to the entire outer oxide film remaining in the hydrofluoric acid treatment step. The portion where the thickness of the silicon oxide film is relatively small in the main surface side region at the outer circumferential portion of the silicon single crystal substrate, which is likely to be generated, and which is sparsely removed by hydrogen gas is etched away by the hydrofluoric acid vapor evaporating from the hydrofluoric acid in advance. As a result, a relatively thick silicon oxide film remains. Therefore, during the vapor phase growth process, the time required for the remaining silicon oxide film to be etched with hydrogen and locally exposed to the silicon single crystal substrate is lengthened, so that the nodule is formed in the main surface side region of the outer peripheral portion of the silicon single crystal substrate. It can be difficult to occur. As a result, generation | occurrence | production of the particle resulting from a nodule can be suppressed.
실리콘 에피텍셜층의 기상 성장시, 불산 처리 공정에서 잔존한 외주 산화막을 서셉터에 접촉시킴으로써, 실리콘 단결정 기판의 외주부와 서셉터를 비접촉 상태로 할 수 있다. 또한, 실리콘 산화막상에는 실리콘 에피텍셜층이 기상 성장하지 않기 때문에, 이 상태로 기상 성장 공정을 함으로써, 서셉터의 표면상에 퇴적되는 폴리실리콘층과 실리콘 단결정 기판의 주표면상에서 기상 성장하는 실리콘 에피텍셜층을 일체화하지 않도록 할 수 있기 때문에, 실리콘 에피텍셜 웨이퍼에 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있다. During the gas phase growth of the silicon epitaxial layer, the outer peripheral portion of the silicon single crystal substrate and the susceptor can be brought into a non-contact state by contacting the outer peripheral oxide film remaining in the hydrofluoric acid treatment step with the susceptor. In addition, since the silicon epitaxial layer does not vapor-grow on the silicon oxide film, by performing a vapor phase growth process in this state, silicon epitec vapor-grown on the main surface of the silicon single crystal substrate and the polysilicon layer deposited on the surface of the susceptor. Since the shroud layer can be prevented from being integrated, generation of cracks in the silicon epitaxial wafer can be suppressed.
이상으로부터, 실리콘 에피텍셜층의 성장 속도를 낮게 하지 않더라도, 실리콘 단결정 기판의 주표면에 대하여, 오토 도프, 파티클 및 크랙의 발생을 억제한 상태로 실리콘 에피텍셜층을 기상 성장시킬 수 있다. As mentioned above, even if the growth rate of a silicon epitaxial layer is not made low, the silicon epitaxial layer can be vapor-grown with respect to the main surface of a silicon single crystal substrate in the state which suppressed the occurrence of auto dope, particle, and a crack.
또한, 본 발명의 제 4 측면에 의하면, 본 발명의 실리콘 에피텍셜 웨이퍼는 Further, according to the fourth aspect of the present invention, the silicon epitaxial wafer of the present invention
실리콘 단결정 기판과, 상기 실리콘 단결정 기판의 이면에 형성된 실리콘 산화막과, 실리콘 단결정 기판의 주표면상에 형성된 실리콘 에피텍셜층을 구비하는 실리콘 에피텍셜 웨이퍼에 있어서, A silicon epitaxial wafer comprising a silicon single crystal substrate, a silicon oxide film formed on the back surface of the silicon single crystal substrate, and a silicon epitaxial layer formed on the main surface of the silicon single crystal substrate,
실리콘 단결정 기판의 이면으로부터, 상기 실리콘 단결정 기판의 외주부 중 적어도 가장 가장자리에 걸친 외주 산화막을 외주부의 일부에만 갖는다. From the back surface of the silicon single crystal substrate, a portion of the outer circumferential portion has an outer circumferential oxide film that extends at least the outermost edge of the outer circumferential portion of the silicon single crystal substrate.
여기서, 외주 산화막은 실리콘 단결정 기판의 외주부의 1/4 이하의 영역에 형성되어 있는 것이 바람직하다. Here, the outer circumferential oxide film is preferably formed in a region of 1/4 or less of the outer circumferential portion of the silicon single crystal substrate.
본 발명에 의하면, 실리콘 단결정 기판의 이면에 실리콘 산화막이 형성된 상태, 요컨대 오토 도프의 발생이 억제된 상태로 실리콘 단결정 기판의 주표면상에 실리콘 에피텍셜층이 형성되어 있다. 따라서, 실리콘 단결정 기판의 주표면상에 실리콘 에피텍셜층을 형성할 때, 실리콘 단결정 기판의 이면에 실리콘 산화막을 형성한 상태로 기상 성장을 하게 되기 때문에, 오토 도프의 발생을 억제하면서 실리콘 에피텍셜층을 기상 성장시킬 수 있다. According to the present invention, the silicon epitaxial layer is formed on the main surface of the silicon single crystal substrate in a state where a silicon oxide film is formed on the back surface of the silicon single crystal substrate, that is, in a state where autodoping is suppressed. Therefore, when the silicon epitaxial layer is formed on the main surface of the silicon single crystal substrate, the vapor phase growth is performed while the silicon oxide film is formed on the back surface of the silicon single crystal substrate. Thus, the silicon epitaxial layer is suppressed while the occurrence of auto doping is suppressed. It can be grown in vapor phase.
또한, 실리콘 단결정 기판의 이면으로부터, 이 실리콘 단결정 기판의 외주부 중 적어도 가장 가장자리에 걸친 외주 산화막을 상기 외주부의 일부, 바람직하게는 외주부의 1/4 이하의 영역만에 갖고 있고, 실리콘 단결정 기판의 주표면상에 실리콘 에피텍셜층을 형성할 때, 외주 산화막을 서셉터에 접촉시킴으로써, 실리콘 단결정 기판의 외주부와 서셉터를 비접촉 상태로 하여 기상 성장을 할 수 있다. 또한, 실리콘 산화막상에는 실리콘 에피텍셜층이 기상 성장하지 않기 때문에, 서셉터의 표면상에 퇴적되는 폴리실리콘층과 실리콘 단결정 기판의 주표면상에서 기상 성장하는 실리콘 에피텍셜층을 일체화하지 않도록 할 수 있기 때문에, 실리콘 에피텍셜 웨이퍼에 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 실리콘 단결정 기판의 외주부 중, 외주 산화막 이외의 부분은 실리콘 산화막에 의해서 덮이지 않은 상태, 요컨대 기상 성장시에 노듈이 발생하지 않은 상태로 되어 있다. 따라서, 실리콘 단결정 기판의 주표면상에 실리콘 에피텍셜층을 형성할 때에 실리콘 단결정 기판의 외주부 중, 외주 산화막 이외의 부분을 실리콘 산화막에 의해서 덮이지 않은 상태로서 기상 성장을 하게 되기 때문에, 노듈에 기인하는 파티클의 발생을 억제하면서 실리콘 에피텍셜층을 기상 성장시킬 수 있다. Further, from the back surface of the silicon single crystal substrate, an outer circumferential oxide film that extends from at least the outermost edge of the outer circumferential portion of the silicon single crystal substrate has only a portion of the outer circumferential portion, preferably 1/4 or less of the outer circumferential portion, When the silicon epitaxial layer is formed on the surface, the outer circumferential oxide film is brought into contact with the susceptor, whereby the outer circumferential portion of the silicon single crystal substrate and the susceptor can be brought into a non-contact state to perform vapor phase growth. In addition, since the silicon epitaxial layer does not vapor-grow on the silicon oxide film, the polysilicon layer deposited on the surface of the susceptor and the silicon epitaxial layer vapor-grown on the main surface of the silicon single crystal substrate can be prevented from being integrated. The occurrence of cracks in the silicon epitaxial wafer can be suppressed. In the outer circumferential portion of the silicon single crystal substrate, portions other than the outer oxide film are not covered by the silicon oxide film, that is, a state where no nodule is generated during gas phase growth. Therefore, when the silicon epitaxial layer is formed on the main surface of the silicon single crystal substrate, the gas phase growth is performed in a state in which a portion other than the outer oxide film of the outer periphery of the silicon single crystal substrate is not covered by the silicon oxide film. The epitaxial growth of the silicon epitaxial layer can be carried out while suppressing the generation of particles.
이상으로부터, 실리콘 에피텍셜층의 성장 속도를 낮게 하지 않더라도, 실리콘 단결정 기판의 주표면에 대하여, 오토 도프, 파티클 및 크랙의 발생을 억제한 상태로 실리콘 단결정 기판의 주표면상에 실리콘 에피텍셜층을 기상 성장시킨 실리콘 에피텍셜 웨이퍼를 얻을 수 있다. As described above, even if the growth rate of the silicon epitaxial layer is not lowered, the silicon epitaxial layer is formed on the main surface of the silicon single crystal substrate with the occurrence of auto doping, particles, and cracks suppressed with respect to the main surface of the silicon single crystal substrate. A silicon epitaxial wafer obtained by vapor phase growth can be obtained.
본 발명은 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면에 의해서 더욱 충분히 이해될 것이지만, 이것은 단지 설명을 위한 것으로, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. The invention will be more fully understood by the following detailed description and the accompanying drawings, which are for illustrative purposes only and do not limit the scope of the invention.
이하, 본 발명의 실시예에 관해서, 도면을 참조하고 설명한다.
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described with reference to drawings.
<제 1 실시예><First Embodiment>
우선, 본 발명에 관계되는 실리콘 에피텍셜 웨이퍼의 실시예에 관해서 설명한다. First, the Example of the silicon epitaxial wafer which concerns on this invention is described.
도 1a, 1b는 실리콘 에피텍셜 웨이퍼(1)를 도시하는 도면이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 실리콘 에피텍셜 웨이퍼(1)는 대략 원판형의 실리콘 단결정 기판(10)을 구비하고 있다. 실리콘 단결정 기판(10)에는 도 1b에 도시하는 바와 같이, 오리엔테이션 플랫부(11; 이하, 오리프라부라고 함)가 형성되어 있다. 실리콘 단결정 기판(10)의 주표면(12)상에는 실리콘 에피텍셜층(13)이 형성되고, 실리콘 단결정 기판(10)의 이면(14)에는 실리콘 산화막(15)이 형성되어 있다. 실리콘 산화막(15)은 실리콘 단결정 기판(10)의 외주부(16) 중, 오리프라부(11)와 반대측의 일부분에 외주 산화막(110)을 갖고 있다. 이 외주 산화막(110)은 외주부(16)의 1/4 이하의 영역, 본 실시예에 있어서는 1/8의 영역에 형성되어 있고, 중심각이 45°인 원호형을 하고 있다. 또한, 외주 산화막(110)은 실리콘 단결정 기판(10)의 이면(14)으로부터, 이 실리콘 단결정 기판(10)의 외주부(16) 중 적어도 가장 가장자리 X에 걸쳐 형성되어 있다. 1A and 1B are diagrams illustrating a
이하, 본 발명에 관계되는 실리콘 에피텍셜 웨이퍼(1)의 제조 방법에 관해서 설명한다. Hereinafter, the manufacturing method of the
실리콘 에피텍셜 웨이퍼(1)를 제조하기 위해서는 우선, 예를 들면 FZ법 혹은 CZ법 등에 의해 제조된 실리콘 단결정 잉곳에 대하여, 슬라이스 공정, 모떼기 공정, 래핑 공정 및 에칭 공정을 차례로 행하여, 도 2a에 도시하는 바와 같은 실리콘 단결정 기판(10)을 생성한다. In order to manufacture the
다음에, 상법 CVD법 등에 의해 실리콘 단결정 기판(10)의 이면(14)에 실리콘 산화막(15)을 형성하여, 도 2b에 도시하는 바와 같은 기판(17)을 생성한다(산화막 형성 공정). 구체적으로는 실리콘 단결정 기판(10)을 350 내지 450℃로 가열하면서, 그 이면(14)에 원료 가스를 캐리어 가스와 동시에 분출한다. 이것에 의해, 실리콘 산화막(15)은 실리콘 단결정 기판(10)의 이면(14)에 형성된다. 또한, 이 실리콘 산화막(15)은 실리콘 단결정 기판(10)의 외주부(16) 중 주표면(12)측 영역에도 넣어 형성되어, 외주 산화막(110)을 이룬다. 또, 원료 가스로서는 모노실란(SiH4) 가스와 산소 가스의 혼합 가스가 바람직하고, 캐리어 가스로서는 질소 가스 등의 불활성 가스가 바람직하다. Next, a
다음에, 기판(17)의 외주부(16)에 불산(HF) 처리를 실시하여, 도 2c에 도시하는 바와 같은 기판(18)을 생성한다(불산 처리 공정). 기판(18)은 이면(14)과, 외주부(16; 도 2c에서 좌측에 도시하는 외주부(16))의 1/4 이하의 영역, 본 실시예에 있어서는 1/8의 영역과 외주 산화막(110)을 갖고 있지만, 그 밖의 외주부(16; 도 2c에서 우측에 도시하는 외주부(16))의 영역에는 외주 산화막(110)을 갖고 있지 않다. 외주 산화막(110)이 이루는 원호의 중심각은 45°로 되어 있다. 또, 상기 원호의 중심각은 3° 이상인 것이 바람직하다. Next, a hydrofluoric acid (HF) treatment is performed on the outer
이 불산 처리 공정에는 예를 들면 도 3에 도시하는 바와 같은 불산 처리 장치(2)가 사용된다. 불산 처리 장치(2)는 내부에 희(希)불산(불화수소수) F를 채운 욕조(20) 중에, 복수의 기판(17)을 파지하는 파지 장치(21)를 구비하고 있다. 파지 장치(21)는 염화비닐 등에 의해 기판(17)과 대략 같은 형상으로 형성된 내부식성판(22)과 기판(17)을 교대로 적층한 적층체(23)를 파지하도록 되어 있다. 더욱 상세하게는 파지 장치(21)는 기판(17)에 있어서의 실리콘 단결정 기판(10)의 오리프라부(11)를 아래쪽에 가지런히 한 상태로, 기판(17)과 내부식성판(22)을 서로 밀착시켜 파지하도록 되어 있다. 또, 이와 같은 불산 처리 장치(2)로서는 예를 들면 일본 특개평 1-248527호 공보에 개시한 것이 있다. 욕조(20)의 상부에는 희불산 F로 증발한 불산 증기 V가 존재하고 있다. The hydrofluoric
이와 같은 불산 처리 장치(2)를 사용한 불산 처리 공정에서는 우선, 적층체(23)를 파지 장치(21)에 파지시키고, 기판(17)의 오리프라부(11)를 아래쪽을 향한 상태로 적층체(23)를 욕조(20) 중의 희불산 F에 침지한다. 이 때, 적층체(23)의 상단부, 요컨대 기판(17)에 있어서의 오리프라부(11)와 반대측의 외주부(16)의 일부분을 희불산 F의 액면상에 노출시킨다. 또, 액면상에 노출되는 기판(17)의 외주부(16)의 일부분이 이루는 원호의 중심각은 3°이상 90° 이하(외주부(16)의 1/4 이하)로 하는 것이 바람직하다. 이 경우에는 기판(17)의 외주부(16)의 일부분을 불산 증기 V에 노출하면서, 희불산 F의 상부에 확실하게 노출시킬 수 있다. In the hydrofluoric acid treatment step using the hydrofluoric
이것에 의해, 기판(17)의 외주부(16)의 주표면(12)측 영역 중, 오리프라부(11)와 반대측의 일부분에는 도 2c의 좌측의 외주부(16)로서 도시되는 바와 같이, 외주 산화막(110)이 잔존하여 형성되고, 이 외주 산화막(110) 이외의 부분은 도 2c의 우측의 외주부(16)로서 도시되는 바와 같이 실리콘 산화막에 의해서 덮이지 않은 상태가 된다. 더욱 상세하게는 외주 산화막(110)에 있어서도 노듈이 발생하기 쉬운 부분, 요컨대 외주 산화막(110)의 두께가 비교적 작고, 후술하는 기상 성장 공정에서 수소 가스로 에칭되어 성기게 제거되는 부분은 희불산 F로부터 증발하는 불산 증기 V에 의해서 에칭 제거되어, 비교적 두꺼운 실리콘 산화막이 잔존한다. 여기서, 희불산 F의 액면상에 노출되는 기판(17)의 외주부(16)가 이루는 원호의 중심각이 90°보다 커져, 불산 증기 V에 노출되지 않는 영역이 존재하면, 그 영역의 외주부(16)에는 노듈(5)이 발생하기 쉽다. As a result, a portion of the
또한, 기판(17)의 이면(14)의 실리콘 산화막(15)은 에칭 제거되지 않고 잔존한다. In addition, the
다음에, 생성된 기판(18)에 거울면 연마와 세정을 실시한다. Next, the generated
다음에, 기판(18)의 주표면(12)의 상부에 실리콘 에피텍셜층(13)을 형성한다(기상 성장 공정). Next, the
이 기상 성장 공정에는 예를 들면 도 4에 도시하는 바와 같은 실린더형의 기상 성장 장치(3)가 사용된다. 이 기상 성장 장치(3)는 내부에 복수의 기판(18)이 배치되는 반응로(30)를 구비하고 있다. 반응로(30)의 측벽(30a)은 투광성의 석영으로 형성되어 있고, 이 측벽(30a)의 위에는 가스 공급구(30b)가 형성되어 있다. 반응로(30)의 바닥벽(30c)에는 가스 배출구(30d)가 형성되어 있다. 반응로(30)의 측쪽에는 측벽(30a)을 통해서 반응로(30)의 내부를 향해서 폭사(幅射)를 하는 복수의 가열장치(31)가 설치되어 있다. 반응로(30)의 내부에는 반응로(30)의 정상벽(30e)으로부터 매달린 상태로 다각추대형의 서셉터(32)가 설치되어 있다. 이 서셉터(32)는 회전 구동 장치(도시하지 않음)에 의해서 회전 가능해져 있고, 그 외주면(32a)의 각각은 예를 들면 상단, 중단, 하단 등의 복수의 카운터보어링부(33)가 형성되어 있다. 각 카운터보어링부(33)에는 기판(18)이 세워진 상태로 배치되도록 되어 있다.In this gas phase growth process, for example, a cylindrical gas
이러한 기상 성장 장치(3)를 사용한 기상 성장 공정에서는 우선, 서셉터(32)의 각 카운터보어링부(33) 내에 기판(18)을 배치한다. 이때, 외주 산화막(110)을 하측에 배치하여, 서셉터(32)의 카운터보어링부(33)의 측면에 접촉시킨다. 이것에 의해, 기판(18)의 실리콘 단결정 기판(10)의 외주부(16)와 카운터보어링부(33)의 측면의 사이에는 외주 산화막(110)이 개재하기 때문에, 외주부(16)와 카운터보어링부(33)의 측면은 비접촉 상태가 된다. 또, 외주 산화막(110)이 이루는 원호의 중심각을 3° 이상으로 한 경우에는 카운터보어링부(33)의 측면과의 사이에 외주 산화막(110)을 확실하게 개재시킬 수 있다. 다음에, 가열 장치(31)에 의해 기판(18)을 1100 내지 1200℃로 가열하는 동시에, 상기 회전 구동 장치에 의해 서섭터(32)를 회전시킨다. 그리고 이 상태로, 반응로(30) 내에 트리클로로실란(SiHCl3) 가스 등의 반응 가스를 수소 가스 등의 캐리어 가스와 함께 공급함으로써, 실리콘 에피텍셜층(13)을 기상 성장시킨다. 이와 같이 기판(18)의 외주부(16)와 카운터보어링부(33)의 측면을 비접촉으로 한 상태로 기상 성장 공정을 함으로써, 서셉터(32)의 표면상에 퇴적되는 폴리실리콘층과 기판(18)의 주표면(12)상에서 기상 성장하는 실리콘 에피텍셜층(13)은 일체화하지 않은 상태가 된다. 또한, 이때 수소 가스에 의해서 외주 산화막(110)이 에칭되지만, 외주 산화막(110)은 비교적 두꺼운 실리콘 산화막으로 구성되어 있기 때문에, 에칭되더라도, 실리콘 단결정 기판(10)을 노출시키기 어렵게 되어 있다. In the vapor phase growth process using the vapor
이상과 같은 실리콘 에피텍셜 웨이퍼(1)의 제조 방법에 의하면, 실리콘 단결정 기판(10)의 이면(14)의 실리콘 산화막(15)을 에칭 제거하지 않고 잔존시킬 수 있기 때문에, 기상 성장 공정시에 오토 도프의 발생을 억제할 수 있다. According to the method for manufacturing the
또한, 실리콘 단결정 기판(10)의 외주부(16) 중, 불산 처리 공정에서 잔존하는 외주 산화막(110) 이외의 부분을, 실리콘 산화막에 의해서 덮이지 않은 상태로 할 수 있고, 또한 불산 처리 공정에서 잔존하는 외주 산화막(110)에 있어서도, 노듈이 발생하기 쉬운 부분, 요컨대, 외주부(16)에 있어서의 주표면(12)측 영역 중 실리콘 산화막의 두께가 비교적 작은 부분을, 희불산 F로부터 증발하는 불산 증기 V에 의해서 미리 에칭 제거하여, 비교적 두꺼운 실리콘 산화막을 잔존시킬 수 있다. 따라서, 기상 성장 공정시에, 잔존하는 실리콘 산화막이 수소로 에칭되어 국소적으로 실리콘 단결정 기판을 노출시키기까지의 시간을 길게 하여, 그 만큼만 노듈이 발생하기 어렵게 할 수 있기 때문에, 노듈이 실리콘 에피텍셜 웨이퍼(1)로부터 떨어져 파티클이 되는 것을 억제할 수 있다. In addition, in the outer
또한, 실리콘 에피텍셜층의 성장 속도를 낮게 하지 않더라도, 기상 성장 공정에서, 서셉터(32)의 표면상에 퇴적되는 폴리실리콘층과 실리콘 단결정 기판(10)의 주표면(12)상에서 기상 성장하는 실리콘 에피텍셜층(13)을 일체화하지 않도록 할 수 있다. In addition, even if the growth rate of the silicon epitaxial layer is not lowered, in the vapor phase growth process, the gas phase grows on the
이상으로부터, 기상 성장의 속도를 높게 유지하면서, 실리콘 단결정 기판(10)의 주표면(12)에 대하여, 오토 도프, 파티클 및 크랙의 발생을 억제한 상태로 실리콘 에피텍셜층(13)을 기상 성장시킬 수 있다. As described above, the
<제 2 실시예> ≪
다음에, 본 발명의 제 2 실시예에 관해서 설명한다. 또, 상기 제 1 실시예와 같은 구성요소에는 동일의 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다. Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the said 1st Example, and the description is abbreviate | omitted.
본 제 2 실시예에 있어서의 실리콘 에피텍셜 웨이퍼(1a)는 도 5a, 5b에 도시하는 바와 같이, 실리콘 단결정 기판(10)의 이면(14)에 실리콘 산화막(15a)이 형성되어 있다. 실리콘 산화막(15a)은 실리콘 단결정 기판(10)의 외주부(16)의 주위 전체에 외주 산화막(110a)을 갖고 있고, 이 외주 산화막(110a)은 실리콘 단결정 기판(10)의 이면(14)으로부터, 이 실리콘 단결정 기판(10)의 외주부(16) 중 적어도 가장 가장자리 X에 걸쳐 형성되어 있다. In the silicon epitaxial wafer 1a according to the second embodiment, as shown in FIGS. 5A and 5B, a silicon oxide film 15a is formed on the
이하, 본 발명에 관계되는 실리콘 에피텍셜 웨이퍼(1a)의 제조 방법에 관해서 설명한다. 본 제 2 실시예에 있어서의 실리콘 에피텍셜 웨이퍼(1a)의 제조 방법은 상기 제 1 실시예에 있어서의 불산 처리 공정과 다른 불산 처리 공정을 갖고 있다. 이하, 이 점에 관해서 자세히 설명한다. Hereinafter, the manufacturing method of the silicon epitaxial wafer 1a which concerns on this invention is demonstrated. The method for manufacturing the silicon epitaxial wafer 1a in the second embodiment has a hydrofluoric acid treatment step different from the hydrofluoric acid treatment step in the first embodiment. This point will be described in detail below.
본 제 2 실시예에 있어서의 불산 처리 공정은 실리콘 산화막(15a)이 이면(14)에 형성된 기판(17)의 주표면(12)측을 불산 증기 V에 노출시킴으로써 행하여진다. The hydrofluoric acid treatment step in the second embodiment is performed by exposing the
더욱 상세하게는 불산 처리 공정은 예를 들면 도 6에 도시하는 바와 같은 불산 처리 장치(2A)에 의해서 행할 수 있다. 불산 처리 장치(2A)는 내부에 희불산 F를 채운 욕조(20)를 구비하고 있다. 욕조(20)의 상부에는 불산 F로부터 증발한 불산 증기 V가 존재하고 있다. More specifically, the hydrofluoric acid treatment step can be performed by the hydrofluoric
이와 같은 불산 처리 장치(2A)를 사용한 불산 처리 공정에서는 불산 처리 장치(2A)의 상부의 불산 증기 V 중에, 주표면(12)이 하측이 되도록 기판(17)을 배치한다. 이것에 의해, 기판(17)의 주표면(12)이 불산 증기 V에 노출되고, 기판(17)의 외주부(16)에 있어서의 주표면(12)측의 실리콘 산화막(15a) 중 실리콘 산화막의 두께가 비교적 작은 부분, 즉 노듈이 발생하기 쉬운 부분이 에칭 제거된다. 또한, 실리콘 단결정 기판(10)의 이면(14)의 실리콘 산화막(15a)은 에칭 제거되지 않고 잔존한다. In the hydrofluoric acid treatment step using the hydrofluoric
이상과 같은 실리콘 에피텍셜 웨이퍼(1a)의 제조 방법에 의하면, 실리콘 단결정 기판(10)의 이면을 실리콘 산화막(15a)에 의해서 덮인 상태로 할 수 있기 때문에, 기상 성장을 하는 경우에 오토 도프의 발생을 억제할 수 있다. According to the method for manufacturing the silicon epitaxial wafer 1a as described above, since the back surface of the silicon
또한, 실리콘 단결정 기판(10)의 외주부(16)에 있어서의 주표면(12)측의 실리콘 산화막 중 노듈이 발생하기 쉬운 부분을 에칭 제거하여, 비교적 두꺼운 실리콘 산화막을 잔존시킬 수 있다. 이것에 의해, 기상 성장을 하는 경우에, 잔존하는 실리콘 산화막이 수소로 에칭되어 국소적으로 실리콘 단결정 기판(10)을 노출시키기까지의 시간을 길게 하여, 그 만큼만 노듈이 발생하기 어렵게 할 수 있기 때문에, 노듈에 기인한 파티클이 발생하는 것을 억제할 수 있다. In addition, a portion of the silicon oxide film on the
또한, 기상 성장 공정을 할 때, 실리콘 단결정 기판(10)의 외주부(16)의 주위 전체에 잔존하는 외주 산화막(110a)과 서셉터(32)의 카운터보어링부(33)의 측면을 접촉시킴으로써, 실리콘 단결정 기판(10)의 외주부(16)와 카운터보어링부(33)의 측면 사이에 외주 산화막(110a)을 확실하게 개재시킬 수 있기 때문에, 외주부(16)와 카운터보어링부(33)의 측면을 비접촉 상태로 할 수 있다. 따라서, 이 상태로 기상 성장을 함으로써, 서셉터(32)의 표면상에 퇴적되는 폴리실리콘층과 실리콘 단결정 기판(10)의 주표면(12)상에서 기상 성장하는 실리콘 에피텍셜층(13)을 일체화하지 않도록 할 수 있기 때문에, 실리콘 에피텍셜 웨이퍼(1a)에 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 실리콘 단결정 기판(10)의 외주부(16)의 주위 전체에 외주 산화막(110a)이 형성되어 있기 때문에, 외주 산화막(110a)이 제거되어 있는 경우와 비교하여 더욱 효과적으로 오토 도프를 방지할 수 있다. In the vapor phase growth step, the outer circumferential oxide film 110a remaining in the entire circumference of the outer
이상으로부터, 실리콘 에피텍셜층의 성장 속도를 낮게 하지 않더라도, 상기 표면 처리 후의 실리콘 단결정 기판(10)의 주표면에 대하여, 오토 도프, 파티클 및 크랙의 발생을 억제한 상태로 실리콘 에피텍셜 웨이퍼(1a)를 기상 성장시킬 수 있다. As mentioned above, even if the growth rate of a silicon epitaxial layer is not made low, the silicon epitaxial wafer 1a is suppressed with respect to the main surface of the silicon
또, 상기 제 1 및 제 2 실시예에 있어서는 기상 성장 공정에 실린더형의 기상 성장 장치(3)를 사용하는 것으로 하여 설명하였지만, 세로형이나 엽서형의 기상 성장 장치를 사용하는 것으로 하여도 좋다. 그 때, 외주 산화막과 서셉터의 카운터보어링부의 측면이 접촉하도록 실리콘 단결정 기판을 배치하는 것이 필요하다. In addition, in the said 1st and 2nd Example, it demonstrated as using the gaseous-
또한, 제 2 실시예에 있어서는 불산 처리 장치(2A)의 상부에 존재하는 불산 증기에 의해서 실리콘 산화막(15a)을 제거하는 것으로 하여 설명하였지만, 별도의 장소에서 준비한 불산 증기를 분출함으로써 실리콘 산화막(15a)을 제거하는 것으로 하여도 좋다. In the second embodiment, the silicon oxide film 15a is removed by the hydrofluoric acid vapor present in the upper portion of the hydrofluoric
〔실시예〕 [Examples]
이하에, 실시예 및 비교예를 드는 것에 의해, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. An Example and a comparative example are given to the following, and this invention is demonstrated to it further more concretely.
<실시예> <Examples>
실시예에서는 상기 제 1 실시예에 있어서의 실리콘 에피텍셜 웨이퍼의 제조 방법에 의해서 복수의 실리콘 단결정 기판(10)의 주표면(12)상에 각각 소정의 성장 속도로 실리콘 에피텍셜층(13)을 형성하여, 복수의 실리콘 에피텍셜 웨이퍼(1)를 제조하였다. 또, 산화막 형성 공정에서는 약 500㎚의 두께로 실리콘 단결정 기판(10)의 이면(14)에 실리콘 산화막(15)을 형성하였다. 또한, 불산 처리 공정에서는 외주 산화막(110)을, 실리콘 단결정 기판(10)의 외주부(16)의 1/2, 1/4, 1/8의 영역에 각각 잔존시켰다. 또한, 기상 성장 공정에서는 외주 산화막(110)과 서셉터(32)의 카운터보어링부(33)의 측면을 접촉시키고, 성장 속도를 1, 1.25, 1.5pm/min으로 하여 40pm 두께의 실리콘 에피텍셜층(13)을 기상 성장시켰다. In the embodiment, the
<비교예> Comparative Example
비교예에서는 실리콘 단결정 기판(10)의 외주부(16)의 실리콘 산화막(15)을 완전히 제거한 상태로 실리콘 단결정 기판(10)의 주표면(12)상에 소정의 성장 속도로 실리콘 에피텍셜층(13)을 형성하여, 실리콘 에피텍셜 웨이퍼를 제조하였다. 또, 실리콘 단결정 기판(10)의 이면(14)에 있어서의 실리콘 산화막(15)의 두께는 약 500㎚로 하였다. 또한, 기상 성장 공정에서는 성장 속도를 1, 1.25, 1.5pm/min으로 하여 40pm의 두께의 실리콘 에피텍셜층(13)을 기상 성장시켰다. In the comparative example, the
이상의 실시예 및 비교예의 실리콘 에피텍셜 웨이퍼의 제조 방법에 의해서 실리콘 에피텍셜 웨이퍼를 제조한 결과를 이하의 도 7, 8에 도시한다. The result of having manufactured the silicon epitaxial wafer by the manufacturing method of the silicon epitaxial wafer of the above Example and a comparative example is shown to the following FIGS.
도 7은 실리콘 에피텍셜층의 기상 성장 속도(pm/min)와, 실리콘 에피텍셜 웨이퍼(1)에 있어서의 크랙의 발생율(%)의 관계를 도시하는 도면이다. 또, 이 도면에 있어서는 실시예로서, 실리콘 단결정 기판(10)에 있어서의 외주부(16)의 1/2의 영역에 외주 산화막(110)을 잔존시킨 경우의 크랙 발생율을 도시하였지만, 외주 산화막(110)이 1/4, 1/8의 영역에 잔존하고 있는 경우도 같은 결과였다. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the vapor phase growth rate (pm / min) of the silicon epitaxial layer and the incidence of cracks (%) in the
이 도면에 도시되는 바와 같이, 실시예에서는 비교예와 달리, 성장 속도가 높더라도 크랙이 발생하지 않았다. 요컨대, 크랙의 발생을 억제한 상태로, 높은 성장 속도로 실리콘 에피텍셜층을 기상 성장시킬 수 있다. As shown in this figure, in the examples, unlike the comparative example, cracks did not occur even if the growth rate was high. In short, the silicon epitaxial layer can be vapor-grown at a high growth rate while suppressing the occurrence of cracks.
도 8은 1장의 실리콘 에피텍셜 웨이퍼에 있어서 발생하는 파티클의 개수(개)와, 실리콘 에피텍셜층의 기상 성장 속도(pm/min) 및 외주 산화막(110)의 잔존 비율의 관계를 도시하는 도면이다. 또, 이 도면에 있어서, 가로축의 상단의 수치는 성장 속도(pm/min)를 나타내고 있고, 하단의 괄호 내의 분수는 불산 처리 공정에서 잔존한 외주 산화막(110)의 비율을 나타내고 있다. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the number of particles generated in one silicon epitaxial wafer, the vapor phase growth rate (pm / min) of the silicon epitaxial layer, and the residual ratio of the
이 도면에 도시하는 바와 같이, 실리콘 단결정 기판(10)의 외주부(16)에 외주 산화막(110)이 1/4, 1/8의 영역에 잔존하고 있는 경우, 발생한 파티클이 15개 이하 이고, 외주 산화막(110)을 갖지 않는 비교예와 같은 정도로 파티클의 발생이 억제되어 있다. 그렇지만, 외주 산화막(110)이 1/2의 영역에 잔존하는 실리콘 단결정 기판(10)에 실리콘 에피텍셜층을 기상 성장시키면, 노듈이 다발하여, 파티클의 발생율도 높아지고 있다. 요컨대, 외주 산화막(110)이 1/4 이하의 영역에서 잔존하고 있는 실리콘 단결정 기판(10)을 사용하는 경우, 노듈의 발생을 억제한 상태로, 또한 높은 성장 속도로, 실리콘 에피텍셜층을 기상 성장시킬 수 있다. As shown in this figure, when the outer
본 발명에 의하면, 실리콘 에피텍셜층의 성장 속도를 낮게 하지 않더라도, 실리콘 단결정 기판의 주표면에 대하여, 오토 도프, 파티클 및 크랙의 발생을 억제한 상태로 실리콘 에피텍셜층을 기상 성장시킬 수 있다. According to the present invention, the silicon epitaxial layer can be vapor-grown on the main surface of the silicon single crystal substrate with the occurrence of auto doping, particles, and cracks suppressed even without lowering the growth rate of the silicon epitaxial layer.
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