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JP7629154B2 - Silicon epitaxial wafer manufacturing method - Google Patents
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Description

本発明は、シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a silicon epitaxial wafer.

現在、半導体デバイス用として使用されるシリコンウェーハは{100}面を主面とするものが主流である。しかしながら、より正孔の移動度が優れる{110}面を主面とするシリコンウェーハにこのところ注目が集まっている。{110}面を主面とするシリコンウェーハは、キャリアの移動度が高いため、pMOSトランジスタを高速化できることが知られている。一方で、エピタキシャルウェーハは表面の欠陥が極めて少ないことから、高性能デバイス向けに使用される。このため、{110}面を主面とするシリコンエピタキシャルウェーハはMPU等の高性能デバイスの素材として期待される。 Currently, silicon wafers used for semiconductor devices are mainly those with a {100} surface. However, attention has recently been focused on silicon wafers with a {110} surface, which has better hole mobility. Silicon wafers with a {110} surface have high carrier mobility, and are known to be able to increase the speed of pMOS transistors. On the other hand, epitaxial wafers have very few surface defects, so they are used for high-performance devices. For this reason, silicon epitaxial wafers with a {110} surface are expected to be used as a material for high-performance devices such as MPUs.

しかしながら、{110}面を主面とするシリコンエピタキシャルウェーハでは、ヘイズ(Haze)、表面粗さといった表面品質が{100}面を主面とするシリコンウェーハと比較して大幅に悪いという問題がある。また、ヘイズ悪化のため、パーティクルカウンターによるシリコンウェーハ主面上のバックグラウンドノイズが上昇し、そのため、LPD(Light Point Defect、輝点欠陥)の測定が困難となり、シリコンウェーハ表面上の異物、キズ等の品質保証ができないケースも散見される。更に、デバイス作製時にはシリコンウェーハ表面の面荒れ(凹凸)がキャリアの移動度を低下させてしまう懸念もある。 However, silicon epitaxial wafers with a {110} surface have a problem in that the surface quality, such as haze and surface roughness, is significantly worse than that of silicon wafers with a {100} surface. In addition, the worsening haze increases the background noise on the silicon wafer surface using a particle counter, making it difficult to measure LPDs (light point defects), and there are occasional cases where quality assurance of foreign matter, scratches, etc. on the silicon wafer surface cannot be achieved. Furthermore, there is a concern that the roughness (irregularities) of the silicon wafer surface may reduce carrier mobility during device fabrication.

これらの対策として、種々の軸方向へ傾斜させたオフアングル(オフ角)を有するシリコン単結晶基板上にホモエピタキシャル成長させ、ヘイズレベルを低下させることが知られている(特許文献1-8)。また、基板に高濃度のキャリアをドーピングしてLPDとヘイズを低減する方法も提案されている。しかしながら、これらの方法では表面のヘイズレベルが十分とは言えないレベルである。 As a countermeasure to these problems, it is known to reduce the haze level by growing homoepitaxially on a silicon single crystal substrate having off-angles tilted in various axial directions (Patent Documents 1-8). In addition, a method has been proposed in which the substrate is doped with a high concentration of carriers to reduce LPDs and haze. However, these methods still result in a level of surface haze that cannot be said to be sufficient.

このほかにも、シリコンエピタキシャル層を形成した表面に発生した凹凸を研磨で取り除くことで表面粗さを改善する提案がなされているが、PID(Polish-Induced Defect)の発生、層厚均一性の悪化および工程追加による生産性の低下やコストアップが生じるといった欠点がある。 In addition, there have been proposals to improve surface roughness by polishing away the irregularities that occur on the surface of the silicon epitaxial layer, but this has drawbacks such as the occurrence of PID (Polish-Induced Defects), deterioration of the layer thickness uniformity, and reduced productivity and increased costs due to the addition of additional processes.

特開2001-253797号公報JP 2001-253797 A 特開2007-070131号公報JP 2007-070131 A 特開2008-091887号公報JP 2008-091887 A 特開2010-001210号公報JP 2010-001210 A 特開2020-107729号公報JP 2020-107729 A 特開2020-107730号公報JP 2020-107730 A 特開2012-043892号公報JP 2012-043892 A 特開2011-243845号公報JP 2011-243845 A

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、{110}面、又は、{110}面からオフ角だけ傾斜した面を主面とするシリコン単結晶ウェーハのその主面に、エピタキシャル層を気相成長させるエピタキシャルプロセス条件の工夫によりヘイズ(表面粗さ)を改善させ、高品質なシリコンエピタキシャルウェーハを効率良く製造する方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide a method for efficiently manufacturing high-quality silicon epitaxial wafers by improving haze (surface roughness) by devising epitaxial process conditions for vapor-phase growth of an epitaxial layer on the main surface of a silicon single crystal wafer whose main surface is a {110} plane or a plane inclined by an off-angle from the {110} plane.

上記目的を達成するために、本発明は、{110}面、又は、{110}面からオフ角だけ傾斜した面を主面とするシリコン単結晶ウェーハの前記主面に、エピタキシャル層を気相成長させるシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記エピタキシャル層を気相成長させるとき、
前記シリコン単結晶ウェーハの温度を1095~1115℃とし、かつ、前記エピタキシャル層の成長速度を0.5~1.5μm/minとするか、又は、
前記シリコン単結晶ウェーハの温度を1135~1155℃とし、かつ、前記エピタキシャル層の成長速度を3.0~4.0μm/minとすることを特徴とするシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing a silicon epitaxial wafer, comprising vapor-phase growing an epitaxial layer on a main surface of a silicon single crystal wafer, the main surface of the main surface being a {110} plane or a plane inclined by an off angle from the {110} plane, the method comprising the steps of:
When the epitaxial layer is grown in a vapor phase,
The temperature of the silicon single crystal wafer is set to 1095 to 1115° C., and the growth rate of the epitaxial layer is set to 0.5 to 1.5 μm/min, or
The present invention provides a method for producing a silicon epitaxial wafer, characterized in that the temperature of the silicon single crystal wafer is set to 1135 to 1155° C. and the growth rate of the epitaxial layer is set to 3.0 to 4.0 μm/min.

本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法であれば、主面が{110}面、または、{110}面からオフ角だけ傾斜した面(以下、これらの面をまとめて、略{110}面とも言う)のヘイズレベルが低減されたシリコンエピタキシャルウェーハを効率良く生産性高く得ることができる。これにより、例えば{100}面が主面のシリコンエピタキシャルウェーハに比べて良好なキャリア移動度を保持した高品質なシリコンエピタキシャルウェーハを高歩留で提供することができる。また、ウェーハ主面上のバックグラウンドノイズの上昇が抑制され、ウェーハ品質の保証を問題なく行えるようになる。また、エピタキシャル成長時の温度・成長速度の調整だけなので簡便であるし、コスト面でも有利である。 The method for producing silicon epitaxial wafers of the present invention can efficiently and productively produce silicon epitaxial wafers with reduced haze levels on the main surface of the {110} plane or a surface inclined by an off angle from the {110} plane (hereinafter, these surfaces are collectively referred to as approximately {110} planes). This makes it possible to provide high-quality silicon epitaxial wafers with good carrier mobility compared to silicon epitaxial wafers with a main surface of the {100} plane, for example, with a high yield. In addition, an increase in background noise on the main surface of the wafer is suppressed, making it possible to guarantee the quality of the wafer without any problems. In addition, it is simple and advantageous in terms of cost, as it only requires adjustment of the temperature and growth rate during epitaxial growth.

このとき、前記シリコン単結晶ウェーハとして、{110}面からの前記オフ角が0度超、0.5度未満の面を主面とするウェーハを用いることができる。 In this case, the silicon single crystal wafer may be a wafer whose main surface has an off-angle of more than 0 degrees and less than 0.5 degrees from the {110} plane.

このようにすれば、{110}面を主面とするウェーハを用いる場合に比べてキャリア移動度が低下するのを抑制しつつ、ヘイズレベルがより低減されたものを得ることができる。 In this way, it is possible to obtain a wafer with a lower haze level while suppressing the decrease in carrier mobility compared to when using a wafer with a {110} surface as the main surface.

本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法によって、{110}面、又は、{110}面からオフ角だけ傾斜した面を主面とするシリコン単結晶ウェーハのその主面に、エピタキシャル層を気相成長させたものであり、かつ、高いキャリア移動度を有するとともに、ヘイズレベルが低減された高品質のシリコンエピタキシャルウェーハを生産性高く製造することができる。 The method for producing a silicon epitaxial wafer of the present invention allows for highly productive production of high-quality silicon epitaxial wafers in which an epitaxial layer is vapor-grown on the main surface of a silicon single crystal wafer whose main surface is a {110} plane or a plane tilted by an off-angle from the {110} plane, and which have high carrier mobility and reduced haze levels.

本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法の一例を示すフロー図である。FIG. 1 is a flow diagram showing an example of a method for producing a silicon epitaxial wafer according to the present invention. 枚葉式の気相成長装置の構成の一例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a single-wafer vapor phase growth apparatus. 実施例・比較例における成長温度、成長速度、ヘイズレベルの三者の関係を示す相関図である。FIG. 2 is a correlation diagram showing the relationship between the growth temperature, the growth rate, and the haze level in the examples and comparative examples.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
前述したように、略{110}面を主面とするシリコン単結晶ウェーハのその主面に、エピタキシャル層を気相成長させ、ヘイズレベルが低減されたシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法が求められていた。本発明者が鋭意研究を行ったところ、主面が略{110}面のシリコン単結晶ウェーハにエピタキシャル層を気相成長させるときに、所定の気相成長時の温度(成長温度)および成長速度(1095~1115℃および0.5~1.5μm/min、又は、1135~1155℃および3.0~4.0μm/min)で行えば、キャリア移動度が高く、ヘイズレベルが低くて良好なシリコンエピタキシャルウェーハを得ることができることを見出し、本発明を完成させた。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
As described above, there has been a demand for a method for producing a silicon epitaxial wafer with a reduced haze level by vapor-growth of an epitaxial layer on a main surface of a silicon single crystal wafer having a main surface of an approximately {110} plane. As a result of intensive research, the present inventors have found that when vapor-growth of an epitaxial layer on a silicon single crystal wafer having a main surface of an approximately {110} plane is performed at a predetermined vapor-growth temperature (growth temperature) and growth rate (1095 to 1115°C and 0.5 to 1.5 μm/min, or 1135 to 1155°C and 3.0 to 4.0 μm/min), a good silicon epitaxial wafer with high carrier mobility and low haze level can be obtained, and have completed the present invention.

最初に、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法において使用される気相成長装置の好適な一例として、枚葉式の気相成長装置の構成について説明する。図2は枚葉式の気相成長装置の概略の一例である。
図2に示すように、気相成長装置1は、反応容器2と、該反応容器2の内部に設けられてシリコン単結晶基板Wを上面で支持するサセプタ3とを備えている。
そして、反応容器2には、該反応容器2内に原料ガス(例えば、トリクロロシラン)及びキャリアガス(例えば、水素)を含む気相成長用ガスをサセプタ3の上側の領域に導入してサセプタ3上のシリコン単結晶基板Wの主面上に供給する気相成長用ガス導入管4が設けられている。また、反応容器2のうちの、気相成長用ガス導入管4が設けられた側と同じ側には、反応容器2内にパージガス(例えば、水素)をサセプタ3の下側の領域に導入するパージガス導入管5が設けられている。
さらに、反応容器2のうちの、気相成長用ガス導入管4及びパージガス導入管5が設けられた側と反対側には、反応容器2内のガス(気相成長用ガス及びパージガス)が排気される排気管6が設けられている。
First, the configuration of a single-wafer type vapor phase growth apparatus will be described as a suitable example of a vapor phase growth apparatus used in the method for producing a silicon epitaxial wafer of the present invention. Fig. 2 shows an outline of a single-wafer type vapor phase growth apparatus.
As shown in FIG. 2, the vapor phase growth apparatus 1 includes a reaction vessel 2 and a susceptor 3 that is provided inside the reaction vessel 2 and supports a silicon single crystal substrate W on its upper surface.
The reaction vessel 2 is provided with a vapor growth gas inlet pipe 4 that introduces a vapor growth gas containing a source gas (e.g., trichlorosilane) and a carrier gas (e.g., hydrogen) into the reaction vessel 2 to a region above the susceptor 3 and supplies the gas onto the main surface of the silicon single crystal substrate W on the susceptor 3. In addition, on the same side of the reaction vessel 2 as the side on which the vapor growth gas inlet pipe 4 is provided, a purge gas inlet pipe 5 that introduces a purge gas (e.g., hydrogen) into the reaction vessel 2 to a region below the susceptor 3 is provided.
Furthermore, on the side of the reaction vessel 2 opposite to the side where the vapor growth gas inlet pipe 4 and the purge gas inlet pipe 5 are provided, an exhaust pipe 6 is provided through which gases (vapor growth gas and purge gas) within the reaction vessel 2 are exhausted.

また、反応容器2の外部には、該反応容器2を上側と下側とから加熱する加熱装置7a、7bが設けられている。加熱装置7a、7bとしては、例えば、ハロゲンランプ等が挙げられる。
サセプタ3は、例えば炭化ケイ素で被覆されたグラファイトにより構成されている。このサセプタ3は、例えば略円板状に形成され、その上面には、該上面上にシリコン単結晶基板Wを位置決めするための平面視で略円形状の凹部である座ぐり3aが形成されているものである。
また、サセプタ3の下面には、該裏面からサセプタ3を支持するサセプタ支持部材8が設けられている。このサセプタ支持部材8は、矢印Aで示す上下方向に移動可能で、かつ、矢印Bで示す方向に回転可能とされている。
In addition, heating devices 7a and 7b for heating the reaction vessel 2 from above and below are provided outside the reaction vessel 2. Examples of the heating devices 7a and 7b include halogen lamps.
The susceptor 3 is made of, for example, graphite coated with silicon carbide. The susceptor 3 is formed, for example, in a substantially circular plate shape, and has a counterbore 3a, which is a recess having a substantially circular shape in a plan view, formed on the upper surface thereof for positioning the silicon single crystal substrate W on the upper surface.
A susceptor support member 8 that supports the susceptor 3 from the back surface is provided on the lower surface of the susceptor 3. The susceptor support member 8 is movable in the vertical direction indicated by the arrow A and rotatable in the direction indicated by the arrow B.

次に、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法について説明する。図1にそのプロセスのフローを示す。
<工程1:シリコン単結晶基板の用意>
まず、エピタキシャル層を気相成長させるシリコン単結晶基板を用意する。
浮遊帯域溶融(Floating Zone:FZ)法あるいはチョクラルスキー(Czochralski:CZ)法等の公知の方法によって、主軸方位が<110>のシリコン単結晶インゴットを製造する。そして、得られたシリコン単結晶インゴットを、頭部と尾部とを切断した後、インゴット周辺部を回転して削り、直径を正確に出すとともにインゴットを完全な円柱ブロックにする。
このように仕上げられた円柱ブロックに対して、内周刃切断機等のスライサーにより、主面が{110}面ジャストか、若しくは{110}面に対してオフ角だけ傾斜した面(例えば該オフ角が0度超、0.5度未満)になるようにスライシングする。
Next, a method for producing a silicon epitaxial wafer according to the present invention will be described. The process flow is shown in FIG.
<Step 1: Preparation of silicon single crystal substrate>
First, a silicon single crystal substrate is prepared on which an epitaxial layer is to be grown in a vapor phase.
A silicon single crystal ingot with a principal axis orientation of <110> is manufactured by a known method such as the floating zone (FZ) method or the Czochralski (CZ) method. The head and tail of the obtained silicon single crystal ingot are then cut off, and the peripheral portion of the ingot is rotated and scraped to accurately determine the diameter and to form the ingot into a perfect cylindrical block.
The cylindrical block thus finished is sliced using a slicer such as an inner diameter blade cutter so that the main surfaces are either exactly aligned with the {110} plane or are inclined at an off angle to the {110} plane (for example, the off angle is greater than 0 degrees and less than 0.5 degrees).

そして、スライシング後のシリコン単結晶基板の両面外周縁にベベル加工により面取りを施す。
面取り終了後のシリコン単結晶基板に対して遊離砥粒を用いて両面ラップを行い、ラップウェーハとする。あるいは、固定砥粒を用いて両面を研削し、研削ウェーハとする。
次いで、ラップウェーハあるいは研削ウェーハをエッチング液に浸漬することにより、両面を化学エッチング処理する。化学エッチング処理は、ラップや研削によってシリコン単結晶基板の表面に生じたダメージ層を除去するために行われる。
この化学エッチング処理後に、表面あるいは表裏面をメカノケミカルポリッシングにより鏡面研磨を行い、さらに最終洗浄を施す。
After slicing, the outer peripheral edges of both surfaces of the silicon single crystal substrate are beveled to form chamfers.
After chamfering, the silicon single crystal substrate is double-sided lapped with free abrasive grains to produce a lapped wafer, or double-sided ground with fixed abrasive grains to produce a ground wafer.
Next, the lapped or ground wafer is immersed in an etching solution to perform a chemical etching process on both sides of the wafer in order to remove the damaged layer that has been generated on the surface of the silicon single crystal substrate by lapping or grinding.
After this chemical etching process, the front surface or the front and back surfaces are mirror-polished by mechanochemical polishing, and then a final cleaning is performed.

このようにして、主面が{100}面のシリコン単結晶基板よりもキャリア移動度が高い、主面が略{110}面(すなわち、{110}面、又は、{110}面からオフ角だけ傾斜した面)のシリコン単結晶基板を用意する。
なお、主面が{110}面からオフ角だけ傾斜した面のシリコン単結晶基板を用意する場合、そのオフ角は限定されないが、特には0度超、0.5度未満のものを用意することが好ましい。このようにすれば、後述する工程3で、高いキャリア移動度を保ちつつ、ヘイズレベルがより一層低減されたシリコンエピタキシャルウェーハを得ることができるからである。
In this manner, a silicon single crystal substrate is prepared whose main surface is approximately a {110} surface (i.e., a {110} surface or a surface inclined by an off angle from the {110} surface) and which has a higher carrier mobility than a silicon single crystal substrate whose main surface is a {100} surface.
In addition, when preparing a silicon single crystal substrate whose main surface is inclined from the {110} plane by an off angle, the off angle is not limited, but it is particularly preferable to prepare one having an off angle of more than 0 degrees and less than 0.5 degrees. This is because, in step 3 described later, a silicon epitaxial wafer having a further reduced haze level can be obtained while maintaining high carrier mobility.

<工程2:自然酸化膜の除去>
次に、上述の工程1により得られた主面が略{110}面のシリコン単結晶基板のその主面に、例えば図2に示すような気相成長装置1を使用して、シリコン単結晶エピタキシャル層を気相成長させる。
具体的には、主面が略{110}面のシリコン単結晶基板Wを、反応容器2内に投入し、その主面が上を向くように、サセプタ3の上面の座ぐり3a内に載置する。ここで、反応容器2内には、シリコン単結晶基板Wが投入される前段階から、気相成長用ガス導入管4及びパージガス導入管5をそれぞれ介して水素ガスを導入しておく。
次いで、サセプタ3上のシリコン単結晶基板Wを加熱装置7a、7bにより加熱し、シリコン単結晶基板Wの主面に形成されている自然酸化膜を除去するための気相エッチングを行う。この温度としては、例えば、1050~1190℃の範囲が適当である。
<Step 2: Removal of natural oxide film>
Next, a silicon single crystal epitaxial layer is vapor-grown on the principal surface of the silicon single crystal substrate having a principal surface of approximately a {110} plane obtained in the above-mentioned step 1, for example, using a vapor-phase growth apparatus 1 as shown in FIG.
Specifically, a silicon single crystal substrate W having a principal surface of approximately a {110} plane is placed in the reaction vessel 2 and placed in the counterbore 3a in the upper surface of the susceptor 3 so that the principal surface faces upward. Before the silicon single crystal substrate W is placed in the reaction vessel 2, hydrogen gas is introduced into the reaction vessel 2 via the vapor phase growth gas introduction pipe 4 and the purge gas introduction pipe 5.
Next, the silicon single crystal substrate W on the susceptor 3 is heated by the heaters 7a and 7b, and vapor-phase etching is performed to remove a natural oxide film formed on the main surface of the silicon single crystal substrate W. The appropriate temperature for this is, for example, in the range of 1050 to 1190° C.

<工程3:エピタキシャル層の気相成長>
工程2の自然酸化膜の気相エッチング後に、シリコン単結晶基板Wの主面上にシリコン単結晶エピタキシャル層を気相成長させる。
このときのシリコン単結晶基板Wの温度(成長温度)を1095~1115℃(より好ましくは1100~1110℃)とし、かつ、エピタキシャル層の成長速度を0.5~1.5μm/minとする。
成長温度の調整は加熱装置7a、7bの制御により行うことができる。また、気相成長用ガス導入管4を介して原料ガスとキャリアガスを、そしてパージガス導入管5を介してパージガスをシリコン単結晶基板Wの主面上やサセプタ3の下側に略水平に供給する。上記の成長温度範囲における成長速度の調整は、原料ガスの流量、あるいは、気相成長用ガス(原料ガスとキャリアガスを含む)中の原料ガスの濃度の調整により行うことができる。
または、成長温度を1135~1155℃(より好ましくは1140~1150℃)とし、かつ、エピタキシャル層の成長速度を3.0~4.0μm/minとしても良い。この場合の成長温度や成長速度の調整方法も上記と同様である。
<Step 3: Vapor phase growth of epitaxial layer>
After the vapor-phase etching of the native oxide film in step 2, a silicon single crystal epitaxial layer is grown on the main surface of the silicon single crystal substrate W by vapor phase growth.
At this time, the temperature (growth temperature) of the silicon single crystal substrate W is set to 1095 to 1115° C. (more preferably 1100 to 1110° C.), and the growth rate of the epitaxial layer is set to 0.5 to 1.5 μm/min.
The growth temperature can be adjusted by controlling the heaters 7a and 7b. Furthermore, the source gas and carrier gas are supplied substantially horizontally through the vapor phase growth gas inlet pipe 4, and the purge gas is supplied substantially horizontally through the purge gas inlet pipe 5 onto the main surface of the silicon single crystal substrate W and the underside of the susceptor 3. The growth rate within the above-mentioned growth temperature range can be adjusted by adjusting the flow rate of the source gas or the concentration of the source gas in the vapor phase growth gas (including the source gas and carrier gas).
Alternatively, the growth temperature may be set to 1135 to 1155° C. (more preferably 1140 to 1150° C.) and the growth rate of the epitaxial layer may be set to 3.0 to 4.0 μm/min. In this case, the method of adjusting the growth temperature and growth rate is the same as above.

このような範囲の成長温度および成長速度に制御しながら気相成長させることによって、ヘイズレベルが良好で表面粗さの小さなシリコンエピタキシャルウェーハを、簡便にコストをかけずに効率良く製造することができる。例えば、ケー・エル・エー社製の表面異物検査装置(モデルSurfscanSP-3)を用いてDWOモード(DarkFieldWideOblique)(低角度入射・低角度検出)にて主面を評価した場合に、1.4ppm、又はさらにはそれ以下の優れたヘイズレベルのものを得ることができる。このような良好なヘイズレベルを得られるため、従来のように、ヘイズレベルが悪いためにパーティクルカウンターでの測定においてバックグランドノイズが上昇して測定困難になるようなこともない。そのためウェーハの品質保証をより確実に行うことができる。 By controlling the growth temperature and growth rate within these ranges during vapor growth, silicon epitaxial wafers with good haze levels and small surface roughness can be manufactured simply, inexpensively, and efficiently. For example, when the main surface is evaluated using a surface foreign matter inspection device (model Surfscan SP-3) manufactured by KLA in DWO mode (Dark Field Wide Oblique) (low angle incidence/low angle detection), an excellent haze level of 1.4 ppm or even less can be obtained. Because such a good haze level can be obtained, there is no problem with the conventional method in which a poor haze level caused increased background noise in particle counter measurements, making measurement difficult. This makes it possible to more reliably guarantee the quality of the wafer.

なお、シリコン単結晶エピタキシャル層の厚さや導電型・比抵抗率などの電気特性値については特に限定されず、所望の物性値となるようにすればよい。工程3の気相成長において、必要に応じてドープガスを気相成長用ガス中に含めて供給することができる。 The thickness of the silicon single crystal epitaxial layer and electrical properties such as conductivity type and resistivity are not particularly limited, and may be any desired physical property. In the vapor phase growth of step 3, a doping gas can be added to the vapor phase growth gas and supplied as necessary.

以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより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。
(実施例および比較例)
エピタキシャル成長用シリコン単結晶基板として、直径300mm、抵抗率8~12Ω・cm、厚さ775μmのP型で、主面が{110}面からのオフアングルが0.5度未満としたシリコン単結晶基板(具体的には、(110)面から(001)面方向へ0.3度傾斜した面を主面とする基板)を複数枚用意した。また、エピタキシャル成長装置として、図2に示す気相成長装置1と同様の構成である、直径300mm用の枚葉式エピタキシャル成長装置(アプライドマテリアルズ社製装置:センチュラ)を用意した。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples and comparative examples of the present invention, but the present invention is not limited to these.
Examples and Comparative Examples
As the silicon single crystal substrates for epitaxial growth, a plurality of P - type silicon single crystal substrates having a diameter of 300 mm, a resistivity of 8 to 12 Ω·cm, a thickness of 775 μm, and a main surface with an off-angle of less than 0.5 degrees from the {110} plane (specifically, substrates having a main surface inclined 0.3 degrees from the (110) plane toward the (001) plane) were prepared. In addition, as the epitaxial growth apparatus, a single-wafer epitaxial growth apparatus for diameter 300 mm (Centura, an apparatus manufactured by Applied Materials, Inc.) having the same configuration as the vapor phase growth apparatus 1 shown in FIG. 2 was prepared.

原料ガスとしてトリクロロシランを、キャリアガスとして水素を用いた。原料ガスの供給量は後述するように所望の成長速度に必要な種々の供給量とし、キャリアガスの供給量は90slmとした。パージガスについても水素を選択し、供給量を25slmとした。このような条件下にて、シリコン単結晶基板の温度を1090~1160℃の範囲で、かつ、成長速度を0.5~4.5μm/minの範囲で、厚さ約2.0μmのシリコン単結晶エピタキシャル層を、準備したシリコン単結晶基板の主面上に気相成長させた。
なお、本発明を実施した実施例の成長温度、成長速度の組み合わせは、1095~1115℃、0.5~1.5μm/minの組み合わせと、1135~1155℃、3.0~4.0μm/minの組み合わせである。この実施例における原料ガスの供給量は、前者、後者の組み合わせのいずれも1~20slm程度とした。
また、比較例はこれら以外の組み合わせである。
Trichlorosilane was used as the source gas, and hydrogen was used as the carrier gas. The source gas was supplied at various amounts necessary for the desired growth rate as described below, and the carrier gas was supplied at 90 slm. Hydrogen was also selected as the purge gas, and the supply amount was 25 slm. Under these conditions, the temperature of the silicon single crystal substrate was in the range of 1090 to 1160°C, and the growth rate was in the range of 0.5 to 4.5 μm/min, and a silicon single crystal epitaxial layer having a thickness of about 2.0 μm was vapor-grown on the main surface of the prepared silicon single crystal substrate.
The combinations of growth temperature and growth rate in the examples of the present invention are 1095 to 1115° C. and 0.5 to 1.5 μm/min, and 1135 to 1155° C. and 3.0 to 4.0 μm/min. The supply amount of the source gas in the examples is about 1 to 20 slm in both the former and latter combinations.
The comparative examples are combinations other than these.

その後、成長させたエピタキシャル層表面のヘイズレベルを、ケー・エル・エー社製の表面異物検査装置(モデルSurfscanSP-3)を用いてDWOモード(低角度入射・低角度検出)にて評価した(単位:ppm)。図3にその結果(成長温度、成長速度、ヘイズレベルの三者の関係)を示す。太枠で囲った範囲が実施例である。
図3に示すように、1.5ppm以上の比較例に対して、実施例ではいずれも1.4ppm以下であり、実施例の範囲にて良好なヘイズレベルが得られることが確認できた。
Thereafter, the haze level of the surface of the grown epitaxial layer was evaluated (unit: ppm) in DWO mode (low angle incidence/low angle detection) using a surface foreign matter inspection device (model Surfscan SP-3) manufactured by KLA. The results (relationship between the growth temperature, growth rate, and haze level) are shown in Figure 3. The area enclosed by a thick frame is the example.
As shown in FIG. 3, the haze level in the comparative examples was 1.5 ppm or more, whereas the haze level in the examples was 1.4 ppm or less, and it was confirmed that a good haze level was obtained within the range of the examples.

なお、1095~1115℃の成長温度で、0.5μm/min未満の成長速度の条件下の場合は、成長速度が遅くて効率が悪く生産性の面で有効ではない。 However, when the growth temperature is between 1095 and 1115°C and the growth rate is less than 0.5 μm/min, the growth rate is slow and inefficient, making it ineffective in terms of productivity.

尚、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。 The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment. The above-mentioned embodiment is merely an example, and anything that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and has similar effects is included within the technical scope of the present invention.

1…枚葉式の気相成長装置、 2…反応容器、 3…サセプタ、
3a…座ぐり、 4…気相成長用ガス導入管、 5…パージガス導入管、
6…排気管、 7a、7b…加熱装置、 8…サセプタ支持部材、
W…シリコン単結晶基板。
1... single-wafer vapor phase growth apparatus, 2... reaction vessel, 3... susceptor,
3a...spot facing; 4...vapor growth gas introduction pipe; 5...purge gas introduction pipe;
6...exhaust pipe; 7a, 7b...heating device; 8...susceptor support member;
W: silicon single crystal substrate.

Claims (2)

{110}面、又は、{110}面からオフ角だけ傾斜した面を主面とするシリコン単結晶ウェーハの前記主面に、エピタキシャル層を気相成長させるシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記エピタキシャル層を気相成長させるとき、
前記シリコン単結晶ウェーハの温度を1095~1115℃とし、かつ、前記エピタキシャル層の成長速度を0.5~1.5μm/minとするか、又は、
前記シリコン単結晶ウェーハの温度を1135~1155℃とし、かつ、前記エピタキシャル層の成長速度を3.0~4.0μm/minとする(ただし、前記シリコン単結晶ウェーハの温度を1135℃とし、かつ、前記エピタキシャル層の成長速度を3.0μm/minとする場合を除く)ことを特徴とするシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。
A method for producing a silicon epitaxial wafer, comprising vapor-phase growing an epitaxial layer on a main surface of a silicon single crystal wafer, the main surface of the main surface being a {110} plane or a plane inclined by an off angle from the {110} plane, the method comprising the steps of:
When the epitaxial layer is grown in a vapor phase,
The temperature of the silicon single crystal wafer is set to 1095 to 1115° C., and the growth rate of the epitaxial layer is set to 0.5 to 1.5 μm/min, or
A method for producing a silicon epitaxial wafer, comprising the steps of: setting the temperature of the silicon single crystal wafer to 1135° C. to 1155° C.; and setting the growth rate of the epitaxial layer to 3.0 to 4.0 μm/min (excluding the case where the temperature of the silicon single crystal wafer is 1135° C. and the growth rate of the epitaxial layer is 3.0 μm/min) .
前記シリコン単結晶ウェーハとして、{110}面からの前記オフ角が0度超、0.5度未満の面を主面とするウェーハを用いることを特徴とする請求項1に記載のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。
2. The method for producing a silicon epitaxial wafer according to claim 1, wherein the silicon single crystal wafer is a wafer having a main surface with the off angle from a {110} plane being greater than 0 degrees and less than 0.5 degrees.
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