JP2002305202A - シリコンエピタキシャルウエーハおよびその製造方法 - Google Patents
シリコンエピタキシャルウエーハおよびその製造方法Info
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Landscapes
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低温・短時間化されたデバイスプロセスに投
入する前の状態で、エピ層のヘイズ、ＬＰＤ等の欠陥レ
ベルが低減され、かつ酸素析出が制御されたシリコンエ
ピタキシャルウエーハならびにその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 シリコン単結晶をスライスして得られる
シリコンウエーハ表面にエピタキシャル層を形成するシ
リコンエピタキシャルウエーハの製造方法において、少
なくともシリコン単結晶インゴットをスライスする際に
生じた加工歪層を除去した後にエピタキシャル成長を行
い、次に酸素析出熱処理を施し、その後にエピタキシャ
ル層の表面を鏡面研磨することを特徴とするシリコンエ
ピタキシャルウエーハの製造方法ならびにこの方法によ
り製造されたエピタキシャルウエーハ。
入する前の状態で、エピ層のヘイズ、ＬＰＤ等の欠陥レ
ベルが低減され、かつ酸素析出が制御されたシリコンエ
ピタキシャルウエーハならびにその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 シリコン単結晶をスライスして得られる
シリコンウエーハ表面にエピタキシャル層を形成するシ
リコンエピタキシャルウエーハの製造方法において、少
なくともシリコン単結晶インゴットをスライスする際に
生じた加工歪層を除去した後にエピタキシャル成長を行
い、次に酸素析出熱処理を施し、その後にエピタキシャ
ル層の表面を鏡面研磨することを特徴とするシリコンエ
ピタキシャルウエーハの製造方法ならびにこの方法によ
り製造されたエピタキシャルウエーハ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシリコンエピタキシ
ャルウエーハおよびその製造方法に関する。
ャルウエーハおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体素子の高集積化に伴い、デ
バイスプロセスが低温・短時間化している。さらに、近
い将来の直径３００ｍｍシリコンウエーハ時代において
は、ウエーハ自重によるスリップ転位の発生を抑制する
ためにも、低温・短時間化されたデバイスプロセスが必
須となりつつある。そうなると、これまでのようなデバ
イスプロセス中での熱処理によるＢＭＤ（Ｂｕｌｋ Ｍ
ｉｃｒｏ Ｄｅｆｅｃｔ、酸素析出物による内部微小欠
陥）の形成や成長によるゲッタリング効果は期待できな
い。従って、低温・短時間化されたデバイスプロセスに
投入する前に、酸素析出熱処理を予めウエーハに施して
ＢＭＤ密度を増加させておくことによりゲッタリング効
果を付与することが重要である。この処理をウエーハメ
ーカーが行えば、デバイスメーカーの受けるメリットは
極めて大きい。
バイスプロセスが低温・短時間化している。さらに、近
い将来の直径３００ｍｍシリコンウエーハ時代において
は、ウエーハ自重によるスリップ転位の発生を抑制する
ためにも、低温・短時間化されたデバイスプロセスが必
須となりつつある。そうなると、これまでのようなデバ
イスプロセス中での熱処理によるＢＭＤ（Ｂｕｌｋ Ｍ
ｉｃｒｏ Ｄｅｆｅｃｔ、酸素析出物による内部微小欠
陥）の形成や成長によるゲッタリング効果は期待できな
い。従って、低温・短時間化されたデバイスプロセスに
投入する前に、酸素析出熱処理を予めウエーハに施して
ＢＭＤ密度を増加させておくことによりゲッタリング効
果を付与することが重要である。この処理をウエーハメ
ーカーが行えば、デバイスメーカーの受けるメリットは
極めて大きい。
【０００３】また、近年の半導体素子の高集積化に伴
い、半導体ウエーハ中の結晶欠陥、特に表面および表面
近傍の結晶欠陥の低減が重要になってきている。このた
め、結晶欠陥の少ないエピタキシャルウエーハ（以下、
エピウエーハと略記する場合がある）の需要は年々高ま
っている。そこで酸素析出を促進する熱処理を施したエ
ピウエーハの需要が高まることが予想されるが、従来は
例えば図２に示したようなフローで製造されていた。
い、半導体ウエーハ中の結晶欠陥、特に表面および表面
近傍の結晶欠陥の低減が重要になってきている。このた
め、結晶欠陥の少ないエピタキシャルウエーハ（以下、
エピウエーハと略記する場合がある）の需要は年々高ま
っている。そこで酸素析出を促進する熱処理を施したエ
ピウエーハの需要が高まることが予想されるが、従来は
例えば図２に示したようなフローで製造されていた。
【０００４】すなわち、例えばＣＺ法で引上げられたシ
リコン単結晶インゴットをスライス（ａ）し、次いで化
学エッチング（ｂ）工程にかけて化学エッチドウエーハ
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｃｈｅｄ Ｗａｆｅｒ、以下、
ＣＷと略記することがある）とし、鏡面研磨（ｆ）を施
して鏡面研磨ウエーハ（Ｍｉｒｒｏｒ Ｐｏｌｉｓｈｅ
ｄ Ｗａｆｅｒ、以下、ＰＷと略記することがある）を
得た後、酸素析出熱処理（ｄ）（以下、ＨＴと略記する
ことがある）を行い、最後にエピタキシャル成長（ｃ）
（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｇｒｏｗｔｈ、以下ＥＰと略記
することがある）工程を行い、シリコンエピタキシャル
ウエーハを作製していた。
リコン単結晶インゴットをスライス（ａ）し、次いで化
学エッチング（ｂ）工程にかけて化学エッチドウエーハ
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｃｈｅｄ Ｗａｆｅｒ、以下、
ＣＷと略記することがある）とし、鏡面研磨（ｆ）を施
して鏡面研磨ウエーハ（Ｍｉｒｒｏｒ Ｐｏｌｉｓｈｅ
ｄ Ｗａｆｅｒ、以下、ＰＷと略記することがある）を
得た後、酸素析出熱処理（ｄ）（以下、ＨＴと略記する
ことがある）を行い、最後にエピタキシャル成長（ｃ）
（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｇｒｏｗｔｈ、以下ＥＰと略記
することがある）工程を行い、シリコンエピタキシャル
ウエーハを作製していた。
【０００５】しかしながらこの工程順に従ってエピタキ
シャルウエーハを作製すると、酸素析出熱処理工程にお
いて、ウエーハ中に欠陥が誘起され、この上に成長させ
るエピタキシャル層（以下、エピ層ということがある）
に伝播し、エピ層欠陥となってしまうことがあった。特
に、結晶に窒素をドープすると微小酸素析出物が高密度
に形成されるため（例えば、１９９９年春季第４６回応
用物理学関係連合講演会 予稿集Ｎｏ．１，ｐ．４６
９，２９ａ−ＺＢ−５，相原他 参照）、ＢＭＤの形
成、成長によるゲッタリングには有利であるが、このエ
ピ層欠陥の問題が大きくなってきた。
シャルウエーハを作製すると、酸素析出熱処理工程にお
いて、ウエーハ中に欠陥が誘起され、この上に成長させ
るエピタキシャル層（以下、エピ層ということがある）
に伝播し、エピ層欠陥となってしまうことがあった。特
に、結晶に窒素をドープすると微小酸素析出物が高密度
に形成されるため（例えば、１９９９年春季第４６回応
用物理学関係連合講演会 予稿集Ｎｏ．１，ｐ．４６
９，２９ａ−ＺＢ−５，相原他 参照）、ＢＭＤの形
成、成長によるゲッタリングには有利であるが、このエ
ピ層欠陥の問題が大きくなってきた。
【０００６】このエピ層欠陥を回避するために、ＣＷ→
ＰＷ→ＥＰ→ＨＴという工程順も考えられるが、ＥＰ工
程後に熱処理を行うことにより、表面のヘイズ（集光ラ
ンプでウエーハ表面を照射した時に白っぽく見える表面
状態）やＬＰＤ（ＬｉｇｈｔＰｏｉｎｔ Ｄｅｆｅｃ
ｔ、光散乱法による欠陥の総称）レベルが悪化すること
があるため、積極的にこの工程を採用するには至らなか
った。
ＰＷ→ＥＰ→ＨＴという工程順も考えられるが、ＥＰ工
程後に熱処理を行うことにより、表面のヘイズ（集光ラ
ンプでウエーハ表面を照射した時に白っぽく見える表面
状態）やＬＰＤ（ＬｉｇｈｔＰｏｉｎｔ Ｄｅｆｅｃ
ｔ、光散乱法による欠陥の総称）レベルが悪化すること
があるため、積極的にこの工程を採用するには至らなか
った。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題点に鑑みてなされたもので、低温・短時間化されたデ
バイスプロセスに投入する前の状態で、エピ層のヘイ
ズ、ＬＰＤ等の欠陥レベルが低減され、かつ酸素析出が
制御されたシリコンエピタキシャルウエーハを提供する
ことを主たる目的としている。
題点に鑑みてなされたもので、低温・短時間化されたデ
バイスプロセスに投入する前の状態で、エピ層のヘイ
ズ、ＬＰＤ等の欠陥レベルが低減され、かつ酸素析出が
制御されたシリコンエピタキシャルウエーハを提供する
ことを主たる目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るシリコンエピタキシャルウエーハの製
造方法は、シリコン単結晶をスライスして得られるシリ
コンウエーハ表面にエピタキシャル層を形成するシリコ
ンエピタキシャルウエーハの製造方法において、少なく
ともシリコン単結晶インゴットをスライスする際に生じ
た加工歪層を除去した後にエピタキシャル成長を行い、
次に酸素析出熱処理を施し、その後にエピタキシャル層
の表面を鏡面研磨することを特徴とするものである（請
求項１）。
め、本発明に係るシリコンエピタキシャルウエーハの製
造方法は、シリコン単結晶をスライスして得られるシリ
コンウエーハ表面にエピタキシャル層を形成するシリコ
ンエピタキシャルウエーハの製造方法において、少なく
ともシリコン単結晶インゴットをスライスする際に生じ
た加工歪層を除去した後にエピタキシャル成長を行い、
次に酸素析出熱処理を施し、その後にエピタキシャル層
の表面を鏡面研磨することを特徴とするものである（請
求項１）。
【０００９】このような工程順に従ってエピタキシャル
ウエーハを製造すれば、ウエーハ表面にエピ層を成長し
た後に酸素析出熱処理を行うので、熱処理により誘起さ
れる基板の欠陥がエピ層に発生することはない。すなわ
ち、熱処理により基板であるシリコンウエーハ中に欠陥
が発生したとしても、これがデバイス活性層やエピ層表
面まで伝搬することはない。従って、エピ層欠陥の少な
いエピウエーハが得られる。また、主に高抵抗基板を用
いる場合に、設計通りの基板抵抗率を達成するには、基
板に酸素ドナーキラー熱処理を施す必要があるが、これ
は前記酸素析出熱処理に含ませることが出来るため、生
産性の向上、コストダウンを図ることができる。勿論Ｅ
Ｐ工程前にドナーキラー熱処理を行っても良いことは言
うまでもない。さらに、最終工程としてエピ層表面にＰ
Ｗ工程を行うため、酸素析出熱処理で悪化したヘイズ、
ＬＰＤレベルが鏡面研磨ウエーハと同等レベルに改善さ
れるため、酸素析出熱処理後のヘイズ、ＬＰＤの悪化を
心配する必要がない。従って、エピ層のヘイズ、ＬＰＤ
等の欠陥を低減し、かつ酸素析出が制御された高品質の
シリコンエピタキシャルウエーハを製造することができ
る。
ウエーハを製造すれば、ウエーハ表面にエピ層を成長し
た後に酸素析出熱処理を行うので、熱処理により誘起さ
れる基板の欠陥がエピ層に発生することはない。すなわ
ち、熱処理により基板であるシリコンウエーハ中に欠陥
が発生したとしても、これがデバイス活性層やエピ層表
面まで伝搬することはない。従って、エピ層欠陥の少な
いエピウエーハが得られる。また、主に高抵抗基板を用
いる場合に、設計通りの基板抵抗率を達成するには、基
板に酸素ドナーキラー熱処理を施す必要があるが、これ
は前記酸素析出熱処理に含ませることが出来るため、生
産性の向上、コストダウンを図ることができる。勿論Ｅ
Ｐ工程前にドナーキラー熱処理を行っても良いことは言
うまでもない。さらに、最終工程としてエピ層表面にＰ
Ｗ工程を行うため、酸素析出熱処理で悪化したヘイズ、
ＬＰＤレベルが鏡面研磨ウエーハと同等レベルに改善さ
れるため、酸素析出熱処理後のヘイズ、ＬＰＤの悪化を
心配する必要がない。従って、エピ層のヘイズ、ＬＰＤ
等の欠陥を低減し、かつ酸素析出が制御された高品質の
シリコンエピタキシャルウエーハを製造することができ
る。
【００１０】この場合、加工歪層の除去を化学エッチン
グで行うことが好ましい（請求項２）。最終工程として
ＰＷ工程を行うので、ＥＰ工程を行う基板は加工歪層さ
え除去されていればよいので、化学エッチングウエーハ
で十分対応することができる。
グで行うことが好ましい（請求項２）。最終工程として
ＰＷ工程を行うので、ＥＰ工程を行う基板は加工歪層さ
え除去されていればよいので、化学エッチングウエーハ
で十分対応することができる。
【００１１】さらにこの場合、スライスするシリコン単
結晶を窒素ドープしたシリコン単結晶とすることができ
る（請求項３）。このように特に窒素ドープしたシリコ
ン単結晶を基板に用いて、前記工程順に従ってＥＰ工程
後に酸素析出熱処理を行えば、既に表面はエピ層なので
エピ層に欠陥は発生しない。すなわち、基板中に欠陥が
発生したとしても、これがデバイス活性層やエピ層表面
まで伝搬することはなく、結果として、エピ層欠陥が極
めて少なく、かつ十分なＢＭＤ密度を有するエピウエー
ハを得ることができる。
結晶を窒素ドープしたシリコン単結晶とすることができ
る（請求項３）。このように特に窒素ドープしたシリコ
ン単結晶を基板に用いて、前記工程順に従ってＥＰ工程
後に酸素析出熱処理を行えば、既に表面はエピ層なので
エピ層に欠陥は発生しない。すなわち、基板中に欠陥が
発生したとしても、これがデバイス活性層やエピ層表面
まで伝搬することはなく、結果として、エピ層欠陥が極
めて少なく、かつ十分なＢＭＤ密度を有するエピウエー
ハを得ることができる。
【００１２】そして本発明によれば、前記製造方法によ
って作製されたエピ層のヘイズ、ＬＰＤ等の欠陥を低減
し、かつ酸素析出が制御された高品質のシリコンエピタ
キシャルウエーハが提供される（請求項４）。
って作製されたエピ層のヘイズ、ＬＰＤ等の欠陥を低減
し、かつ酸素析出が制御された高品質のシリコンエピタ
キシャルウエーハが提供される（請求項４）。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明について実施の形態
を図面を参照しながら説明するが、本発明はこれらに限
定されるものではない。図１は、本発明に係るシリコン
エピタキシャルウエーハの製造方法の一実施形態の概要
を示すフロー図である。図１において、先ず引上げたシ
リコン単結晶インゴットをスライス（ａ）し、少なくと
もスライスする際に生じた加工歪層を化学エッチング
（ｂ）で除去した後に、エピタキシャル成長（ｃ）を行
い、次に酸素析出熱処理（ｄ）を施し、その後にエピタ
キシャル層の表面を鏡面研磨（ｅ）するという工程を行
うものである。
を図面を参照しながら説明するが、本発明はこれらに限
定されるものではない。図１は、本発明に係るシリコン
エピタキシャルウエーハの製造方法の一実施形態の概要
を示すフロー図である。図１において、先ず引上げたシ
リコン単結晶インゴットをスライス（ａ）し、少なくと
もスライスする際に生じた加工歪層を化学エッチング
（ｂ）で除去した後に、エピタキシャル成長（ｃ）を行
い、次に酸素析出熱処理（ｄ）を施し、その後にエピタ
キシャル層の表面を鏡面研磨（ｅ）するという工程を行
うものである。
【００１４】以下、上記工程順にさらに詳細に説明す
る。まずシリコン単結晶を引上げ、単結晶インゴットを
スライスし、この時に生じた加工歪を除去するためにラ
ッピング、ウエーハ周辺の面取りおよびエッチング等を
行う。これらの方法はいずれも従来技術によれば良く、
例えば単結晶引上げは、ＣＺ法、ＭＣＺ法、ＥＣＺ法、
ＥＭＣＺ法、ＦＺ法等いずれの方法を用いても良い。
る。まずシリコン単結晶を引上げ、単結晶インゴットを
スライスし、この時に生じた加工歪を除去するためにラ
ッピング、ウエーハ周辺の面取りおよびエッチング等を
行う。これらの方法はいずれも従来技術によれば良く、
例えば単結晶引上げは、ＣＺ法、ＭＣＺ法、ＥＣＺ法、
ＥＭＣＺ法、ＦＺ法等いずれの方法を用いても良い。
【００１５】また、単結晶へのリン、ホウ素、ヒ素、窒
素、炭素等の不純物の添加についても特に限定されな
い。これらのドーパントを添加する場合、ドープする濃
度はユーザー仕様通りにすれば良いが、前述のように高
抵抗基板を用いる場合には、必須のドナーキラー熱処理
を、酸素析出熱処理と兼ねて行うことができるため、ド
ナーキラー熱処理工程の省略による生産性の向上とコス
トダウンを図ることができる。このため、本発明を高抵
抗基板を用いたエピウエーハの製造に適用すればより一
層効果的である。
素、炭素等の不純物の添加についても特に限定されな
い。これらのドーパントを添加する場合、ドープする濃
度はユーザー仕様通りにすれば良いが、前述のように高
抵抗基板を用いる場合には、必須のドナーキラー熱処理
を、酸素析出熱処理と兼ねて行うことができるため、ド
ナーキラー熱処理工程の省略による生産性の向上とコス
トダウンを図ることができる。このため、本発明を高抵
抗基板を用いたエピウエーハの製造に適用すればより一
層効果的である。
【００１６】用いる基板の直径も任意であるが、３００
ｍｍ（１２インチ）以上の大口径ウエーハを用いる場
合、半導体素子の高集積化やウエーハ自重によるスリッ
プ転位の発生を抑制するために、デバイスプロセスが低
温・短時間化している。このため、従来のようなデバイ
スプロセス中でのＢＭＤの形成や成長によるゲッタリン
グ効果は期待できないため、本発明の効果が顕著に得ら
れる。
ｍｍ（１２インチ）以上の大口径ウエーハを用いる場
合、半導体素子の高集積化やウエーハ自重によるスリッ
プ転位の発生を抑制するために、デバイスプロセスが低
温・短時間化している。このため、従来のようなデバイ
スプロセス中でのＢＭＤの形成や成長によるゲッタリン
グ効果は期待できないため、本発明の効果が顕著に得ら
れる。
【００１７】シリコン単結晶インゴットのスライス
（ａ）も既知の内周刃、外周刃を用いる方法、ワイヤー
ソー等いずれの方法でスライスしても良い。面取りも従
来のダイヤモンド砥石による面取り加工でも良いし、面
取り部からの発塵低減に適した鏡面面取り加工を施して
も良い。ラッピングも平行定盤間にラップ液を流して研
削する従来技術が適用されるし、平面研削盤を用いても
よい。
（ａ）も既知の内周刃、外周刃を用いる方法、ワイヤー
ソー等いずれの方法でスライスしても良い。面取りも従
来のダイヤモンド砥石による面取り加工でも良いし、面
取り部からの発塵低減に適した鏡面面取り加工を施して
も良い。ラッピングも平行定盤間にラップ液を流して研
削する従来技術が適用されるし、平面研削盤を用いても
よい。
【００１８】エッチング（ｂ）は、スライス、ラッピン
グ、面取り等の機械加工プロセスを行った際に生じた加
工歪層を除去することを目的としており、化学エッチン
グで完全に除去することができる。このエッチング液に
はフッ酸、硝酸、酢酸から成る混酸を水で希釈した酸エ
ッチング液が用いられる。また、ＮａＯＨやＫＯＨ等を
用いたアルカリエッチングで行ってもよいし、酸エッチ
ングと組み合せて使用することもできる。
グ、面取り等の機械加工プロセスを行った際に生じた加
工歪層を除去することを目的としており、化学エッチン
グで完全に除去することができる。このエッチング液に
はフッ酸、硝酸、酢酸から成る混酸を水で希釈した酸エ
ッチング液が用いられる。また、ＮａＯＨやＫＯＨ等を
用いたアルカリエッチングで行ってもよいし、酸エッチ
ングと組み合せて使用することもできる。
【００１９】次いでエピタキシャル層を堆積、成長
（ｃ）させる。ＥＰ工程も従来の方法で行えばよく、エ
ピタキシャル成長前に行う水素ベークやＨＣｌエッチン
グの有無等に限定されない。また、エピタキシャル成長
も常圧、減圧成長等にも限定されず、エピリアクターも
バッチ式、枚葉式等に限定されるものではない。原料ガ
スもＳｉＣｌ4 、ＳｉＨＣｌ3 、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 、Ｓｉ
Ｈ4 等、一般的に用いられるものの全てを用いることが
できる。なお、エピ層の厚さは「ユーザー仕様＋ＰＷ工
程で研磨される厚さ」とすることが必要である。
（ｃ）させる。ＥＰ工程も従来の方法で行えばよく、エ
ピタキシャル成長前に行う水素ベークやＨＣｌエッチン
グの有無等に限定されない。また、エピタキシャル成長
も常圧、減圧成長等にも限定されず、エピリアクターも
バッチ式、枚葉式等に限定されるものではない。原料ガ
スもＳｉＣｌ4 、ＳｉＨＣｌ3 、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 、Ｓｉ
Ｈ4 等、一般的に用いられるものの全てを用いることが
できる。なお、エピ層の厚さは「ユーザー仕様＋ＰＷ工
程で研磨される厚さ」とすることが必要である。
【００２０】その後、酸素析出熱処理（ｄ）を行う。こ
の酸素析出熱処理は酸素析出を制御する熱処理であり、
例えば、４５０〜８００℃での酸素析出核を形成する熱
処理と、８００℃以上での酸素析出物を成長させる熱処
理のような２段熱処理を用いることが一般的であるが、
これに限定されるものではない。また、この酸素析出熱
処理にドナーキラー熱処理を含めることができる。そう
すれば、高抵抗基板の場合にＥＰ工程前にドナーキラー
熱処理を行う必要はない。また、この酸素析出熱処理条
件は、ユーザーから求められるＢＭＤサイズ、密度等を
考慮してそれらに適したものにすれば良い。熱処理装置
もまた従来の装置を使用すればよく、抵抗加熱を用いた
バッチ式の炉や、枚葉式の急速加熱・急速冷却装置：Ｒ
ＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｅ
ｒ）等が一般的であるが、これらに限定されるものでは
ない。
の酸素析出熱処理は酸素析出を制御する熱処理であり、
例えば、４５０〜８００℃での酸素析出核を形成する熱
処理と、８００℃以上での酸素析出物を成長させる熱処
理のような２段熱処理を用いることが一般的であるが、
これに限定されるものではない。また、この酸素析出熱
処理にドナーキラー熱処理を含めることができる。そう
すれば、高抵抗基板の場合にＥＰ工程前にドナーキラー
熱処理を行う必要はない。また、この酸素析出熱処理条
件は、ユーザーから求められるＢＭＤサイズ、密度等を
考慮してそれらに適したものにすれば良い。熱処理装置
もまた従来の装置を使用すればよく、抵抗加熱を用いた
バッチ式の炉や、枚葉式の急速加熱・急速冷却装置：Ｒ
ＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｅ
ｒ）等が一般的であるが、これらに限定されるものでは
ない。
【００２１】このようにＥＰ工程後に酸素析出熱処理を
行えば、前述のように、窒素ドープの有無に関わらず、
既に表面はエピ層になっているのでエピ層に欠陥が発生
することはない。すなわち、仮に基板に欠陥が発生した
としても、これがデバイス活性層やエピ層表面に伝播す
ることはない。ＨＴ工程後、エピタキシャル層表面の鏡
面研磨（ｅ）を行う。これも従来の方法によれば良く、
このようにＥＰ工程後にエピ層表面の鏡面研磨工程を行
うため、フラットネス、マイクロラフネス、ヘイズに代
表されるような表面品質は鏡面ウエーハと同等になり、
エピウエーハの表面品質がより一層改善される。また、
ＬＰＤレベルやクラウン（ＥＰ工程でウエーハ周辺部に
シリコンが異常成長したもの）もエピ層表面を研磨する
ことにより同時に改善されるという効果もある。
行えば、前述のように、窒素ドープの有無に関わらず、
既に表面はエピ層になっているのでエピ層に欠陥が発生
することはない。すなわち、仮に基板に欠陥が発生した
としても、これがデバイス活性層やエピ層表面に伝播す
ることはない。ＨＴ工程後、エピタキシャル層表面の鏡
面研磨（ｅ）を行う。これも従来の方法によれば良く、
このようにＥＰ工程後にエピ層表面の鏡面研磨工程を行
うため、フラットネス、マイクロラフネス、ヘイズに代
表されるような表面品質は鏡面ウエーハと同等になり、
エピウエーハの表面品質がより一層改善される。また、
ＬＰＤレベルやクラウン（ＥＰ工程でウエーハ周辺部に
シリコンが異常成長したもの）もエピ層表面を研磨する
ことにより同時に改善されるという効果もある。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の実施例と比較例を挙げて本発
明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定される
ものではない。 （実施例１）直径２００ｍｍ（８インチ）、ボロン添
加、抵抗率０．０１Ω・ｃｍ、初期酸素濃度１６ｐｐｍ
ａ［ＪＥＩＤＡ（Ｊａｐａｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ
Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ：日本電子工業振興協会）の換
算係数を使用］の結晶をＣＺ法により引上げ、ワイヤー
ソーによりスライスし、ラッピング、鏡面面取りを行
い、フッ酸、硝酸、酢酸の混酸液による化学エッチング
を行った。その後、化学エッチング面上に１１３０℃で
エピ層（ボロン添加、抵抗率１０Ω・ｃｍ）を２２μｍ
堆積した。次いで、８００℃／４Ｈｒ＋１０００℃／１
６Ｈｒの酸素析出熱処理行った後、エピ層表面の鏡面研
磨工程を行った。
明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定される
ものではない。 （実施例１）直径２００ｍｍ（８インチ）、ボロン添
加、抵抗率０．０１Ω・ｃｍ、初期酸素濃度１６ｐｐｍ
ａ［ＪＥＩＤＡ（Ｊａｐａｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ
Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ：日本電子工業振興協会）の換
算係数を使用］の結晶をＣＺ法により引上げ、ワイヤー
ソーによりスライスし、ラッピング、鏡面面取りを行
い、フッ酸、硝酸、酢酸の混酸液による化学エッチング
を行った。その後、化学エッチング面上に１１３０℃で
エピ層（ボロン添加、抵抗率１０Ω・ｃｍ）を２２μｍ
堆積した。次いで、８００℃／４Ｈｒ＋１０００℃／１
６Ｈｒの酸素析出熱処理行った後、エピ層表面の鏡面研
磨工程を行った。
【００２３】この時の研磨代を求めるために、ボロン添
加、抵抗率１０Ω・ｃｍのダミーウエーハを用意して、
上記と同様の研磨を行った。静電容量式非接触厚さ計Ｃ
Ｌ−２５０（小野測器社製）により測定した研磨前後で
のウエーハ厚さの差から、今回の研磨代を１２μｍと見
積もった。また、ＦＴ−ＩＲ法（フーリエ変換赤外分光
法）によるエピ層厚さ測定（測定器：ＯＳ−３００、ア
クセント オプティカル テクノロジーズ社製）によ
り、抵抗率０．０１Ω・ｃｍのウエーハ上のエピ層厚さ
は１０μｍであり、エピ層が十分残っていることを確認
した。
加、抵抗率１０Ω・ｃｍのダミーウエーハを用意して、
上記と同様の研磨を行った。静電容量式非接触厚さ計Ｃ
Ｌ−２５０（小野測器社製）により測定した研磨前後で
のウエーハ厚さの差から、今回の研磨代を１２μｍと見
積もった。また、ＦＴ−ＩＲ法（フーリエ変換赤外分光
法）によるエピ層厚さ測定（測定器：ＯＳ−３００、ア
クセント オプティカル テクノロジーズ社製）によ
り、抵抗率０．０１Ω・ｃｍのウエーハ上のエピ層厚さ
は１０μｍであり、エピ層が十分残っていることを確認
した。
【００２４】光散乱式のパーティクルカウンタ：ＳＰ−
１（ＫＬＡテンコール社製）によるエピ層表面の測定で
は、ＬＰＤ（サイズ０．０９μｍ以上）は０個／ウエー
ハであった。ＳＰ−１によるヘイズは平均値で０．０７
６ｐｐｍ（Ｎａｒｒｏｗモード）であり、これは通常の
鏡面ウエーハと同レベルである。また、静電容量式のフ
ラットネス測定器：ウルトラスキャン９６５０（ＡＤＥ
社製）でフラットネスを測定し、ウエーハ内最大値を１
０枚のウエーハで平均したところ、ＳＦＱＲ（Ｓｉｔｅ
Ｆｒｏｎｔ ｌｅａｓｔ ｓＱａｒｅｓ＜ｓｉｔｅ＞
Ｒａｎｇｅ）で０．２０μｍ（２０ｍｍｘ２０ｍｍサイ
ト）であり、通常の鏡面研磨ウエーハ並であった。
１（ＫＬＡテンコール社製）によるエピ層表面の測定で
は、ＬＰＤ（サイズ０．０９μｍ以上）は０個／ウエー
ハであった。ＳＰ−１によるヘイズは平均値で０．０７
６ｐｐｍ（Ｎａｒｒｏｗモード）であり、これは通常の
鏡面ウエーハと同レベルである。また、静電容量式のフ
ラットネス測定器：ウルトラスキャン９６５０（ＡＤＥ
社製）でフラットネスを測定し、ウエーハ内最大値を１
０枚のウエーハで平均したところ、ＳＦＱＲ（Ｓｉｔｅ
Ｆｒｏｎｔ ｌｅａｓｔ ｓＱａｒｅｓ＜ｓｉｔｅ＞
Ｒａｎｇｅ）で０．２０μｍ（２０ｍｍｘ２０ｍｍサイ
ト）であり、通常の鏡面研磨ウエーハ並であった。
【００２５】（実施例２）直径３００ｍｍ（１２イン
チ）、ボロン添加、抵抗率１０Ω・ｃｍ、初期酸素濃度
１６ｐｐｍａ−ＪＥＩＤＡ、窒素濃度４×１０13／ｃｍ
3 の結晶をＭＣＺ法により引上げ、ワイヤーソーにより
スライスし、ラッピングし、面取りを行い、水酸化ナト
リウム水溶液による化学エッチングを行った。その後、
化学エッチング面上に１１３０℃でエピ層（ボロン添
加、抵抗率１０Ω・ｃｍ）を２２μｍ堆積した。次い
で、８００℃／４Ｈｒ＋１０００℃／１６Ｈｒの熱処理
（急速降温によるドナーキラー熱処理を兼ねる）を行っ
た後、両面研磨・平坦化研磨および鏡面面取りを行っ
た。両面研磨および平坦化研磨それぞれでの研磨代か
ら、今回の表面側の研磨代を１２μｍと見積もった。ま
た、非接触厚さ計ＣＬ−２５０により測定したＥＰ工程
前のウエーハ厚さとエピ層鏡面研磨工程後のウエーハ厚
さの差から、基板上に堆積しているエピ層厚さは１０μ
ｍと見積もられたため、エピ層が残っていることが確認
できた。
チ）、ボロン添加、抵抗率１０Ω・ｃｍ、初期酸素濃度
１６ｐｐｍａ−ＪＥＩＤＡ、窒素濃度４×１０13／ｃｍ
3 の結晶をＭＣＺ法により引上げ、ワイヤーソーにより
スライスし、ラッピングし、面取りを行い、水酸化ナト
リウム水溶液による化学エッチングを行った。その後、
化学エッチング面上に１１３０℃でエピ層（ボロン添
加、抵抗率１０Ω・ｃｍ）を２２μｍ堆積した。次い
で、８００℃／４Ｈｒ＋１０００℃／１６Ｈｒの熱処理
（急速降温によるドナーキラー熱処理を兼ねる）を行っ
た後、両面研磨・平坦化研磨および鏡面面取りを行っ
た。両面研磨および平坦化研磨それぞれでの研磨代か
ら、今回の表面側の研磨代を１２μｍと見積もった。ま
た、非接触厚さ計ＣＬ−２５０により測定したＥＰ工程
前のウエーハ厚さとエピ層鏡面研磨工程後のウエーハ厚
さの差から、基板上に堆積しているエピ層厚さは１０μ
ｍと見積もられたため、エピ層が残っていることが確認
できた。
【００２６】パーティクルカウンタ：ＳＰ−１による測
定では、ＬＰＤ（サイズ０．０９μｍ以上）は０個／ウ
エーハであった。ＳＰ−１によるヘイズは平均値で０．
０４９ｐｐｍ（Ｎａｒｒｏｗモード）であり、これは通
常の鏡面研磨ウエーハと同レベルである。また、静電容
量式のフラットネス測定器：ＡＦＳ（Ａｄｖａｎｔｅｄ
Ｆｌａｔｎｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍ) −３２２０（ＡＤ
Ｅ社製）でフラットネスを測定したところ、ＳＦＱＤ
（Ｓｉｔｅ Ｆｒｏｎｔ ｌｅａｓｔ ｓＱａｒｅｓ＜
ｓｉｔｅ＞Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）のウエーハ面内の平均
値で０．０３６μｍ（２６ｍｍｘ３２ｍｍサイト）であ
り、通常の鏡面研磨ウエーハ並であった。
定では、ＬＰＤ（サイズ０．０９μｍ以上）は０個／ウ
エーハであった。ＳＰ−１によるヘイズは平均値で０．
０４９ｐｐｍ（Ｎａｒｒｏｗモード）であり、これは通
常の鏡面研磨ウエーハと同レベルである。また、静電容
量式のフラットネス測定器：ＡＦＳ（Ａｄｖａｎｔｅｄ
Ｆｌａｔｎｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍ) −３２２０（ＡＤ
Ｅ社製）でフラットネスを測定したところ、ＳＦＱＤ
（Ｓｉｔｅ Ｆｒｏｎｔ ｌｅａｓｔ ｓＱａｒｅｓ＜
ｓｉｔｅ＞Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）のウエーハ面内の平均
値で０．０３６μｍ（２６ｍｍｘ３２ｍｍサイト）であ
り、通常の鏡面研磨ウエーハ並であった。
【００２７】（比較例１）直径２００ｍｍ（８イン
チ）、ボロン添加、抵抗率０．０１Ω・ｃｍ、初期酸素
濃度１６ｐｐｍａ−ＪＥＩＤＡの結晶をＣＺ法により引
上げ、ワイヤーソーによりスライスし、ラッピング、鏡
面面取りを行い、混酸液による化学エッチングを行っ
た。その後８００℃／４Ｈｒ＋１０００℃／１６Ｈｒの
熱処理行い、鏡面研磨を施し、その鏡面上に１１３０℃
でエピ層（ボロン添加、抵抗率１０Ω・ｃｍ）を１０μ
ｍ堆積して、エピタキシャルウエーハを得た。
チ）、ボロン添加、抵抗率０．０１Ω・ｃｍ、初期酸素
濃度１６ｐｐｍａ−ＪＥＩＤＡの結晶をＣＺ法により引
上げ、ワイヤーソーによりスライスし、ラッピング、鏡
面面取りを行い、混酸液による化学エッチングを行っ
た。その後８００℃／４Ｈｒ＋１０００℃／１６Ｈｒの
熱処理行い、鏡面研磨を施し、その鏡面上に１１３０℃
でエピ層（ボロン添加、抵抗率１０Ω・ｃｍ）を１０μ
ｍ堆積して、エピタキシャルウエーハを得た。
【００２８】このエピウエーハをパーティクルカウン
タ：ＳＰー１により測定したところ、６２個／ウエーハ
のＬＰＤ（サイズ０．０９μｍ以上）が検出され、ヘイ
ズは平均値で０．３２４ｐｐｍ（Ｎａｒｒｏｗモード）
であった。ウルトラスキャン９６５０によるフラットネ
スはＳＦＱＲで０．２４μｍであった。これら全ての品
質特性が、実施例１に比べて明らかに劣化していた。
タ：ＳＰー１により測定したところ、６２個／ウエーハ
のＬＰＤ（サイズ０．０９μｍ以上）が検出され、ヘイ
ズは平均値で０．３２４ｐｐｍ（Ｎａｒｒｏｗモード）
であった。ウルトラスキャン９６５０によるフラットネ
スはＳＦＱＲで０．２４μｍであった。これら全ての品
質特性が、実施例１に比べて明らかに劣化していた。
【００２９】（比較例２）直径２００ｍｍ（８イン
チ）、ボロン添加、抵抗率０．０１Ω・ｃｍ、初期酸素
濃度１６ｐｐｍ−ＪＥＩＤＡの結晶をＣＺ法により引上
げ、ワイヤーソーによりスライスし、ラッピング、鏡面
面取りを行い、混酸液による化学エッチングを行った
後、鏡面加工を行った。その後、１１３０℃でエピ層
（ボロン添加、抵抗率１０Ω・ｃｍ）を１０μｍ堆積し
た。次いで、８００℃／４Ｈｒ＋１０００℃／１６Ｈｒ
の酸素析出熱処理行った。
チ）、ボロン添加、抵抗率０．０１Ω・ｃｍ、初期酸素
濃度１６ｐｐｍ−ＪＥＩＤＡの結晶をＣＺ法により引上
げ、ワイヤーソーによりスライスし、ラッピング、鏡面
面取りを行い、混酸液による化学エッチングを行った
後、鏡面加工を行った。その後、１１３０℃でエピ層
（ボロン添加、抵抗率１０Ω・ｃｍ）を１０μｍ堆積し
た。次いで、８００℃／４Ｈｒ＋１０００℃／１６Ｈｒ
の酸素析出熱処理行った。
【００３０】このエピウエーハをパーティクルカウン
タ：ＳＰー１により測定したところ、１２４個／ウエー
ハのＬＰＤ（サイズ０．０９μｍ以上）が検出され、ヘ
イズは平均値で０．２３８ｐｐｍ（Ｎａｒｒｏｗモー
ド）であった。ウルトラスキャン９６５０によるフラッ
トネスはＳＦＱＲで０．２２μｍであった。これら全て
の品質特性が、実施例１に比べて明らかに劣化してい
た。
タ：ＳＰー１により測定したところ、１２４個／ウエー
ハのＬＰＤ（サイズ０．０９μｍ以上）が検出され、ヘ
イズは平均値で０．２３８ｐｐｍ（Ｎａｒｒｏｗモー
ド）であった。ウルトラスキャン９６５０によるフラッ
トネスはＳＦＱＲで０．２２μｍであった。これら全て
の品質特性が、実施例１に比べて明らかに劣化してい
た。
【００３１】（比較例３）直径３００ｍｍ（１２イン
チ）、ボロン添加、抵抗率１０Ω・ｃｍ、初期酸素濃度
１６ｐｐｍ−ＪＥＩＤＡ、窒素濃度４×１０13／ｃｍ3
の結晶をＭＣＺ法により引上げ、ワイヤーソーによりス
ライスし、ラッピング、面取りを行い、水酸化ナトリウ
ム水溶液によるアルカリエッチングを行った。その後、
８００℃／４Ｈｒ＋１０００℃／１６Ｈｒの熱処理（急
速降温によるドナーキラー熱処理を兼ねる）を施した
後、両面研磨・平坦化研磨および鏡面面取りを行った。
次いで、１１３０℃でエピ層（ボロン添加、抵抗率１０
Ω・ｃｍ）を１０μｍ堆積した。
チ）、ボロン添加、抵抗率１０Ω・ｃｍ、初期酸素濃度
１６ｐｐｍ−ＪＥＩＤＡ、窒素濃度４×１０13／ｃｍ3
の結晶をＭＣＺ法により引上げ、ワイヤーソーによりス
ライスし、ラッピング、面取りを行い、水酸化ナトリウ
ム水溶液によるアルカリエッチングを行った。その後、
８００℃／４Ｈｒ＋１０００℃／１６Ｈｒの熱処理（急
速降温によるドナーキラー熱処理を兼ねる）を施した
後、両面研磨・平坦化研磨および鏡面面取りを行った。
次いで、１１３０℃でエピ層（ボロン添加、抵抗率１０
Ω・ｃｍ）を１０μｍ堆積した。
【００３２】このエピウエーハのパーティクルカウン
タ：ＳＰー１による測定では、１４１個／ウエーハのＬ
ＰＤ（サイズ０．０９μｍ以上）が検出され、ヘイズは
平均値で０．３０３ｐｐｍ（Ｎａｒｒｏｗモード）であ
った。また、フラットネス測定器ＡＳＦ−３２２０でフ
ラットネスを測定したところ、ＳＦＱＤで０．０４５μ
ｍであった。これら全ての品質特性が、実施例２に比べ
明らかに劣化していた。
タ：ＳＰー１による測定では、１４１個／ウエーハのＬ
ＰＤ（サイズ０．０９μｍ以上）が検出され、ヘイズは
平均値で０．３０３ｐｐｍ（Ｎａｒｒｏｗモード）であ
った。また、フラットネス測定器ＡＳＦ−３２２０でフ
ラットネスを測定したところ、ＳＦＱＤで０．０４５μ
ｍであった。これら全ての品質特性が、実施例２に比べ
明らかに劣化していた。
【００３３】（比較例４）直径３００ｍｍ（１２イン
チ）、ボロン添加、抵抗率１０Ω・ｃｍ、初期酸素濃度
１６ｐｐｍ−ＪＥＩＤＡ、窒素濃度４×１０13／ｃｍ3
の結晶をＭＣＺ法により引上げ、ワイヤーソーによりス
ライスし、ラッピング、面取りを行い、水酸化ナトリウ
ム水溶液によるアルカリエッチングを行った。その後、
両面研磨・平坦化研磨および鏡面面取りを行った後、１
１３０℃でエピ層（ボロン添加、抵抗率１０Ω・ｃｍ）
を１０μｍ堆積した。次いで、８００℃／４Ｈｒ＋１０
００℃／１６Ｈｒの熱処理（急速降温によるドナーキラ
ー熱処理を兼ねる）を施した。
チ）、ボロン添加、抵抗率１０Ω・ｃｍ、初期酸素濃度
１６ｐｐｍ−ＪＥＩＤＡ、窒素濃度４×１０13／ｃｍ3
の結晶をＭＣＺ法により引上げ、ワイヤーソーによりス
ライスし、ラッピング、面取りを行い、水酸化ナトリウ
ム水溶液によるアルカリエッチングを行った。その後、
両面研磨・平坦化研磨および鏡面面取りを行った後、１
１３０℃でエピ層（ボロン添加、抵抗率１０Ω・ｃｍ）
を１０μｍ堆積した。次いで、８００℃／４Ｈｒ＋１０
００℃／１６Ｈｒの熱処理（急速降温によるドナーキラ
ー熱処理を兼ねる）を施した。
【００３４】このエピウエーハのパーティクルカウン
タ：ＳＰー１による測定では、３３７個／ウエーハのＬ
ＰＤ（サイズ０．０９μｍ以上）が検出され、ヘイズは
平均値で０．１８３ｐｐｍ（Ｎａｒｒｏｗモード）であ
った。また、フラットネス測定器：ＡＳＦ−３２２０で
フラットネスを測定したところ、ＳＦＱＤで０．０４２
μｍであった。これら全ての品質特性が、実施例２に比
べ明らかに劣化していた。
タ：ＳＰー１による測定では、３３７個／ウエーハのＬ
ＰＤ（サイズ０．０９μｍ以上）が検出され、ヘイズは
平均値で０．１８３ｐｐｍ（Ｎａｒｒｏｗモード）であ
った。また、フラットネス測定器：ＡＳＦ−３２２０で
フラットネスを測定したところ、ＳＦＱＤで０．０４２
μｍであった。これら全ての品質特性が、実施例２に比
べ明らかに劣化していた。
【００３５】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
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。
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。
【００３６】例えば、上記実施形態においては、直径２
００ｍｍ（８インチ）および３００ｍｍ（１２インチ）
のシリコン単結晶ウエーハからエピタキシャルウエーハ
を作製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、直径１００〜４００ｍｍ（４〜１
６インチ）あるいはそれ以上のシリコン単結晶にも適用
できる。
００ｍｍ（８インチ）および３００ｍｍ（１２インチ）
のシリコン単結晶ウエーハからエピタキシャルウエーハ
を作製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、直径１００〜４００ｍｍ（４〜１
６インチ）あるいはそれ以上のシリコン単結晶にも適用
できる。
【００３７】
【発明の効果】以上詳細に説明した通り、本発明によれ
ば、低温・短時間化されたデバイスプロセスに投入する
前の状態で、エピ層にヘイズ、ＬＰＤ等の欠陥レベルが
低減され、かつ酸素析出が制御されたシリコンエピタキ
シャルウエーハを提供することができる。
ば、低温・短時間化されたデバイスプロセスに投入する
前の状態で、エピ層にヘイズ、ＬＰＤ等の欠陥レベルが
低減され、かつ酸素析出が制御されたシリコンエピタキ
シャルウエーハを提供することができる。
【図１】本発明のエピタキシャルウエーハの製造工程の
一例を示すフロー図である。
一例を示すフロー図である。
【図２】従来のエピタキシャルウエーハの製造工程の一
例を示すフロー図である。
例を示すフロー図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 シリコン単結晶をスライスして得られる
シリコンウエーハ表面にエピタキシャル層を形成するシ
リコンエピタキシャルウエーハの製造方法において、少
なくともシリコン単結晶インゴットをスライスする際に
生じた加工歪層を除去した後にエピタキシャル成長を行
い、次に酸素析出熱処理を施し、その後にエピタキシャ
ル層の表面を鏡面研磨することを特徴とするシリコンエ
ピタキシャルウエーハの製造方法。 - 【請求項２】 前記加工歪層の除去を化学エッチングで
行うことを特徴とする請求項１に記載のシリコンエピタ
キシャルウエーハの製造方法。 - 【請求項３】 前記スライスするシリコン単結晶は、窒
素ドープしたシリコン単結晶とすることを特徴とする請
求項１または請求項２に記載のシリコンエピタキシャル
ウエーハの製造方法。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれか１項
に記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする
シリコンエピタキシャルウエーハ。
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