エピタキシャルウエハの製造方法
【課題】 半導体ウエハの端面に角張った形状の結晶層を成長させることなく、半導体ウエハ上に厚い単結晶層を成長させることができる技術を提供する。
【解決手段】 半導体ウエハ１０上に単結晶層３０が形成されたエピタキシャルウエハの製造方法であって、平坦な上面１２と、平坦な下面１４と、上面１２と下面１４を接続する端面１６を有する半導体ウエハ１０の端面１６上に、アモルファス層２０を形成するアモルファス層形成工程と、アモルファス層形成工程後に、半導体ウエハ１０の上面１２上に、８０μｍ以上の厚みを有する単結晶層３０を気相成長させる単結晶層形成工程を有する。
【解決手段】 半導体ウエハ１０上に単結晶層３０が形成されたエピタキシャルウエハの製造方法であって、平坦な上面１２と、平坦な下面１４と、上面１２と下面１４を接続する端面１６を有する半導体ウエハ１０の端面１６上に、アモルファス層２０を形成するアモルファス層形成工程と、アモルファス層形成工程後に、半導体ウエハ１０の上面１２上に、８０μｍ以上の厚みを有する単結晶層３０を気相成長させる単結晶層形成工程を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エピタキシャルウエハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ上に単結晶層を気相成長させる技術が知られている。気相成長させた単結晶層を利用して、半導体装置を製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１２０８６５号
【特許文献２】特開平２−１９７１２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
気相成長法では、半導体ウエハの結晶面に従って単結晶層が成長する。また、気相成長法における単結晶層の成長速度は、その単結晶層が成長する結晶面によって異なる。
半導体ウエハの上面は平坦に形成されており、その上面には１つの結晶面（通常は、｛１００｝結晶面）が露出している。したがって、単結晶層を気相成長させるときに、半導体ウエハの上面では、上面全体で略均等な速度で単結晶層が成長する。
また、半導体ウエハの上面に単結晶層を気相成長させる場合には、半導体ウエハの端面にも単結晶層が成長する。半導体ウエハの端面には、種々の結晶面が露出している。このため、半導体ウエハの端面では、位置によって単結晶層の成長速度が異なる。したがって、図１２に示すように、半導体ウエハ１００の端面１１０上には、位置によって厚さが異なっており、表面が角張った形状の単結晶層１２０が形成される。このように表面が角張った単結晶層には、欠け（チッピング）や割れが生じ易い。このため、その後の工程において半導体ウエハを取り扱う時に、端面上の単結晶層からダストが生じるという問題があった。また、単結晶層を形成した後に、半導体ウエハの下面を研磨して半導体ウエハを薄く加工する場合がある。この場合に半導体ウエハの端面に角張った単結晶層が形成されていると、図１３に示すように、単結晶層１２０の端部１２２がナイフエッジ化する場合がある。このため、端部１２２が極めて割れ易くなり、よりダストが発生しやすくなる。また、ナイフエッジ化した端部１２２が搬送装置等と接触して、搬送装置にキズが付く等の問題も生じる。
なお、上記の問題が生じるのは、半導体ウエハの上面上に８０μｍ以上の厚い単結晶層を気相成長させたときに顕著に現れる問題であり、薄い単結晶層を気相成長させるときにはほとんど問題とならない。
【０００５】
特許文献１には、上記の問題を解決するエピタキシャルウエハの製造方法が開示されている。この方法は、シリコンウエハの端面上にシリコンの多結晶層を気相成長させ、多結晶層の形成後にシリコンウエハの上面上にシリコンの単結晶層を気相成長させる。この方法では、シリコンウエハの端面が多結晶層に覆われた状態で単結晶層を形成する工程が行われる。このため、単結晶層を形成する際に、シリコンウエハの上面上に単結晶層が成長するとともに、シリコンウエハの端面上（すなわち、多結晶層上）にも結晶が成長する。端面は多結晶層に覆われているので、端面上には端面の形状に沿って多結晶層が成長する。したがって、端面が角張った形状となることがなく、ダストの問題やナイフエッジ化の問題が生じないとされている。
【０００６】
しかしながら、単結晶層を形成する工程では、単結晶層を成長させる前に、シリコンウエハを高温（通常は、１１００〜１２００℃）に予熱しておく必要がある。シリコンウエハの端面上に多結晶層が形成されている場合には、予熱中に多結晶層が単結晶層に変化する。このため、特許文献１の技術では、単結晶層形成工程において端面上に多結晶層を成長させることができず、上記の問題を解決することができない。
【０００７】
上述した実情を鑑みて、本明細書では、半導体ウエハの端面に角張った形状の結晶層を成長させることなく、半導体ウエハ上に厚い単結晶層を成長させることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書が開示するエピタキシャルウエハの製造方法は、半導体ウエハ上に単結晶層が形成されたエピタキシャルウエハを製造する。この製造方法は、アモルファス層形成工程と単結晶層形成工程を有する。アモルファス層形成工程では、平坦な上面と、平坦な下面と、上面と下面を接続する端面を有する半導体ウエハの端面上に、アモルファス層を形成する。単結晶層形成工程では、アモルファス層形成工程後に、半導体ウエハの上面上に、８０μｍ以上の厚みを有する単結晶層を気相成長させる。
【０００９】
この製造方法では、単結晶層を形成する前に、半導体ウエハの端面上にアモルファス層を形成する。アモルファス層は結晶構造を有していない。したがって、単結晶層形成工程では、半導体ウエハの上面上に単結晶層が成長する一方で、アモルファス層上には半導体ウエハの端面の形状に倣って多結晶層が成長する。このため、この製造方法によれば、半導体ウエハの端面に角張った形状の結晶層を成長させることなく、半導体ウエハ上に厚い単結晶層を成長させることができる。
【００１０】
なお、特許文献２には、半導体ウエハの端面上にアモルファス層（ＳｉＯ２膜）を形成し、アモルファス層形成後に半導体ウエハの上面上に単結晶層を成長させる成膜方法が開示されている。しかしながら、特許文献２の技術は、単結晶層の気相成長時における半導体ウエハへのオートドーピングの防止を目的とする技術であり、本明細書により開示される上述した技術とは目的が全く異なる。また、特許文献２の技術では、厚みが１０μｍの薄い単結晶層を成長させている。すなわち、特許文献２の技術は、本明細書が開示する「半導体ウエハの上面上に８０μｍ以上の厚みを有する単結晶層を気相成長させる単結晶層形成工程」を備えていない。このため、特許文献２の技術では、本明細書が開示する技術によって製造されるエピタキシャルウエハを製造することはできない。そもそも、特許文献２の技術のように薄い単結晶層を成長させる場合には、上述した問題（半導体ウエハの端面上の結晶層の表面が角張った形状となる問題）は生じない。本明細書により開示される技術は、上述した各工程を実行することで、８０μｍ以上の厚い単結晶層を形成する際に生じる特有の問題を解決するものである。本明細書により開示される技術は、目的、構成、及び、技術的効果の何れにおいても、引用文献２の技術とは異なるものである。
【００１１】
本明細書により開示される上述した製造方法は、単結晶層形成工程後に、単結晶層形成工程においてアモルファス層上に成長した多結晶層をエッチングすることにより、多結晶層を除去する多結晶層除去工程をさらに有していてもよい。
多結晶層は、角張った形状の単結晶層よりもチッピングが生じ難いものの、チッピングに対する強度はそれほど高くない。このように多結晶層を除去すれば、多結晶層のチッピングを防止し、ダストの発生を抑制することができる。また、アモルファス層がエッチングストッパ層として機能するので、多結晶層だけを容易に除去することができる。
【００１２】
本明細書により開示される上述した製造方法は、多結晶層形成工程後に、アモルファス層をエッチングすることにより、アモルファス層を除去するアモルファス層除去工程をさらに有していてもよい。
このようにアモルファス層を除去すると、元の半導体ウエハの端面を露出させることができる。元の半導体ウエハの端面はチッピングし難いので、よりダストの発生を抑制することができる。
【００１３】
上述したアモルファス層形成工程では、半導体ウエハの上面と下面と端面の全域にアモルファス層を形成する工程と、半導体ウエハの上面にアモルファス層をエッチングするエッチング液を供給するとともに、半導体ウエハの端面に向けてアモルファス層のエッチングを阻害する液体を供給することによって、半導体ウエハの上面上のアモルファス層を除去する工程を実行してもよい。このような構成によれば、端面上のアモルファス層を残存させるとともに、上面上のアモルファス層を除去することができる。後の単結晶層形成工程では、アモルファス層を除去した範囲に単結晶層を形成することができる。
また、上述したアモルファス層形成工程では、半導体ウエハの上面と下面と端面の全域にアモルファス層を形成する工程と、半導体ウエハの端面の上方にマスク部材を配置した状態で、マスク部材越しに半導体ウエハの上面上のアモルファス層をプラズマエッチングすることによって、半導体ウエハの上面上のアモルファス層を除去する工程を実行してもよい。このような構成によっても、端面上のアモルファス層を残存させるとともに、上面上のアモルファス層を除去することができる。また、マスク部材の配置によって、アモルファス層を残存させる範囲を容易に変更することができる。
なお、これらの製造方法においては、必ずしも半導体ウエハの上面上の全てのアモルファス層を除去する必要は無く、上面上の少なくとも一部のアモルファス層を除去すればよい。
【００１４】
また、本明細書は、以下の製造方法も提供する。この製造方法は、アモルファス層形成工程と単結晶層形成工程を有する。アモルファス層形成工程では、平坦な上面と、平坦な下面と、上面と下面を接続する端面を有する半導体ウエハの端面上にアモルファス層を形成する。単結晶層形成工程では、アモルファス層形成工程後に、半導体ウエハの上面に向けて、結晶を成長させる原料ガスを供給するとともに、半導体ウエハの端面に向けて、原料ガスにより成長する結晶をエッチングするエッチングガスを供給することによって、半導体ウエハの上面上に単結晶層を気相成長させる。
【００１５】
この製造方法では、端面にアモルファス層が形成されている半導体ウエハの上面に向けて原料ガスを供給することで、半導体ウエハの上面に単結晶層を成長させる。このとき、半導体ウエハの端面（すなわち、アモルファス層）に向けてエッチングガスを供給することによって、アモルファス層上に結晶が成長することが抑制される。また、アモルファス層によって、エッチングガスが半導体ウエハと反応することが防止される。この製造方法によっても、半導体ウエハの端面上に角張った表面形状の結晶層が成長することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】シリコンウエハ１０の部分断面図。
【図２】ＳｉＯ２膜形成工程後のシリコンウエハ１０の部分断面図。
【図３】第１のエッチング方法の概略構成を示す図。
【図４】第２のエッチング方法の概略構成を示す図。
【図５】上部ＳｉＯ２膜除去工程後のシリコンウエハ１０の部分断面図。
【図６】エピタキシャル成長工程後のシリコンウエハ１０（すなわち、エピタキシャルウエハ）の部分断面図。
【図７】裏面研磨後のエピタキシャルウエハの部分断面図。
【図８】多結晶シリコン層除去工程の概略構成を示す図。
【図９】多結晶シリコン層除去工程後、または、選択エピタキシャル成長工程後のエピタキシャルウエハの部分断面図。
【図１０】ＳｉＯ２膜除去工程後のシリコンウエハ１０の部分断面図。
【図１１】選択エピタキシャル成長工程の概略構成を示す図。
【図１２】従来のエピタキシャルウエハの部分断面図。
【図１３】裏面研磨後の従来のエピタキシャルウエハの部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１７】
実施例に係るエピタキシャルウエハの製造方法について説明する。
図１は、シリコンウエハ１０の部分断面図を示している。図１に示すシリコンウエハ１０の表面に単結晶層をエピタキシャル成長させることで、エピタキシャルウエハが製造される。シリコンウエハ１０は、単結晶シリコンからなる基板であり、略円盤形状を有している。シリコンウエハ１０は、平坦な上面１２と、平坦な下面１４と、上面１２と下面１４を接続する端面（外周面）１６を有している。上面１２は、｛１００｝結晶面である。端面１６は、上面１２と下面１４を滑らかに接続する曲面形状に形成されている。端面１６には、種々の結晶面が露出している。
【００１８】
（ＳｉＯ２膜形成工程）
エピタキシャルウエハを製造する際には、最初に、図２に示すように、シリコンウエハ１０の表面全体にＳｉＯ２膜２０を形成する。ＳｉＯ２膜２０は、熱酸化法や減圧ＣＶＤ法等の方法で形成することができる。ＳｉＯ２膜２０は、アモルファスである。したがって、種々の結晶面が露出している端面１６上にも、結晶面の影響を受けることなく、均一な厚さでＳｉＯ２膜２０を形成することができる。端面１６上のＳｉＯ２膜２０の表面形状は、端面１６の表面形状に倣った滑らかな形状となる。ここでは、厚さが約５０〜１００ｎｍのＳｉＯ２膜２０を形成する。
【００１９】
（上部ＳｉＯ２膜除去工程）
次に、シリコンウエハ１０の上面１２上のＳｉＯ２膜２０をエッチングして、上面１２上のＳｉＯ２膜２０を除去する。ＳｉＯ２膜２０は、以下の何れかの方法でエッチングすることができる。
図３は、第１のエッチング方法の概略構成を示している。第１のエッチング方法に使用するエッチング装置は、ホルダ９０と純水供給管９８を有している。ホルダ９０は、軸部９２を中心に回転することができる。ホルダ９０には、シリコンウエハ１０を載置することができる。シリコンウエハ１０が載置された状態では、ホルダ９０はシリコンウエハ１０の外周部の一部と接触する。軸部９２の内部には流路９６が形成されている。流路９６は、載置されているシリコンウエハ１０に向けて、ＳｉＯ２をエッチングするエッチング液（本実施例ではフッ酸）を吐出する。純水供給管９８は、ホルダ９０の直上に配置されている。純水供給管９８は、ホルダ９０上のシリコンウエハ１０に向けて純水を吐出する。第１のエッチング方法では、上面１２をホルダ９０側（すなわち、下側）に向けて、ホルダ９０上にシリコンウエハ１０を載置する。次に、ホルダ９０を回転させながら、流路９６からシリコンウエハ１０に向けてフッ酸を吐出するとともに、純水供給管９８からシリコンウエハ１０に向けて純水を吐出する。シリコンウエハ１０が回転しているので、吐出された純水は、シリコンウエハ１０の下面１４上を外周側に向けて流れる。シリコンウエハ１０の外周端まで流れた純水は、端面１６を伝って下側に流れる。一方、フッ酸は、シリコンウエハ１０の上面１２を外周側に向かって流れる。したがって、シリコンウエハ１０の上面１２上のＳｉＯ２膜２０がエッチングされる。但し、シリコンウエハ１０の端面１６には純水が存在しているので、端面１６上のＳｉＯ２膜２０はエッチングされない。第１のエッチング方法によれば、上面１２上のＳｉＯ２膜２０を除去し、端面１６上及び下面１４上のＳｉＯ２膜２０を残存させることができる。
図４は、第２のエッチング方法の概略構成を示している。図４に示すように、第２のエッチング方法では、シリコンウエハ１０をチャンバ（図示省略）内に配置し、シリコンウエハ１０の上面１２の上方にリング状のマスクプレート８０を配置する。マスクプレート８０は、ＳｉＯ２により形成されている。マスクプレート８０は、シリコンウエハ１０の外周部が覆われるように配置する。そして、上面１２側からＳｉＯ２膜２０をプラズマエッチングする。具体的には、ＣＦ４（またはＣＨＦ３）をチャンバ内に導入し、チャンバ内でプラズマを発生させる。これにより、マスクプレート８０に覆われていない範囲のＳｉＯ２膜２０（すなわち、上面１２上のＳｉＯ２膜２０）がエッチングされる。また、上記のプラズマエッチングは異方性を有するので、マスクプレート８０に覆われていない範囲のＳｉＯ２膜２０はエッチングされない。第２のエッチング方法によれば、上面１２上のＳｉＯ２膜２０を除去し、端面１６上及び下面１４上のＳｉＯ２膜２０を残存させることができる。
上部ＳｉＯ２膜除去工程は、上述した第１及び第２のエッチング方法以外の方法で実施してもよい。上部ＳｉＯ２膜除去工程を実施することで、図５に示すように、シリコンウエハ１０の上面１２上のＳｉＯ２膜２０が除去され、上面１２が露出する。
【００２０】
（エピタキシャル成長工程）
次に、シリコンウエハ１０の上面１２上に、単結晶のシリコンの層（すなわち、エピタキシャル層）を成長させる。
エピタキシャル成長工程では、チャンバ内にシリコンウエハ１０を載置し、チャンバ内を水素雰囲気とした状態で、シリコンウエハ１０を予熱する。ここでは、シリコンウエハ１０を１１００〜１２００℃に維持する。なお、ＳｉＯ２膜２０は高温でもアモルファス状態を維持するので、ＳｉＯ２膜２０の構造が変化することはない。
次に、ＣＶＤ法によって、上面１２上にシリコンをエピタキシャル成長させる。すなわち、シリコンウエハ１０を回転させるとともに、チャンバ内にシリコンの原料ガス（トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）と水素（Ｈ２））を供給して、上面１２上にシリコンを析出させる。シリコンウエハ１０の上面１２は｛１００｝結晶面である。したがって、上面１２上には｛１００｝結晶面に従って単結晶のシリコンが成長する。このため、図６に示すように、上面１２上に均一な厚さの単結晶シリコン層３０が形成される。ここでは、厚さが８０μｍ以上の単結晶シリコン層３０を形成する。
一方、端面１６は、ＳｉＯ２膜２０に覆われている。したがって、端面１６では、ＳｉＯ２膜２０上にシリコンが成長する。上述したように、ＳｉＯ２膜２０はアモルファスであり、結晶構造を有さない。シリコンが成長する基材であるＳｉＯ２膜２０が結晶構造を有さないので、ＳｉＯ２膜２０上に成長するシリコンは基材の結晶面に従って成長することができず、多結晶となる。したがって、図６に示すように、端面１６上のＳｉＯ２膜２０上には、多結晶シリコン層４０が形成される。多結晶シリコン層４０は、基材の結晶面の影響を受けることなく成長するので、多結晶シリコン層４０の表面形状は、ＳｉＯ２膜２０の表面形状に倣った滑らかな曲面形状（すなわち、端面１６の表面形状に倣った曲面形状）となる。
【００２１】
以上に説明したように、実施例１の製造方法によれば、端面に角張った表面形状の層が形成されることを防止しながら、上面に均一な厚さの単結晶シリコン層３０が形成されたエピタキシャルウエハを製造することができる。すなわち、この製造方法によれば、８０μｍ以上の厚い単結晶シリコン層３０を有するとともに、端面でチッピングや割れが生じ難いエピタキシャルウエハを製造することができる。また、多結晶シリコン層４０の表面形状がシリコンウエハ１０の端面１６に倣った曲面形状となるので、図７に示すように、エピタキシャルウエハの下面を研磨してウエハを薄く加工しても端部１８がナイフエッジ化しない。このため、研磨後に搬送装置等によりエピタキシャルウエハを搬送しても、搬送装置にキズが付かない。
なお、１００μｍ以上の厚さの単結晶シリコン層３０を成長させる場合には、端面１６上にＳｉＯ２膜２０を形成する場合と形成しない場合とで、端面１６上のシリコン層の表面形状に特に顕著な差が生じる。すなわち、１００μｍ以上の厚さの単結晶シリコン層３０を形成する場合には、上述した実施例１の製造方法は特に有用である。
【００２２】
なお、上述した実施例１では、端面１６上にＳｉＯ２膜２０を形成したが、ＳｉＮ膜を形成してもよい。ＳｉＮもアモルファス構造を有する。
【００２３】
また、上述した実施例１では、上部ＳｉＯ２膜除去工程において、シリコンウエハ１０の上面１２上の略全てのＳｉＯ２膜２０を除去したが、上面１２上の一部のＳｉＯ２膜２０を除去するだけでもよい。また、下面１４上のＳｉＯ２膜２０を除去しなかったが、除去してもよい。すなわち、少なくとも、シリコンウエハ１０の端面１６（すなわち、表面形状が曲面形状であり、種々の結晶面が露出している領域）がＳｉＯ２膜２０で覆われていればよい。
【００２４】
また、上述した第１のエッチング方法では、シリコンウエハ１０の上面１２を下側に向け、下側から上面１２に向けてエッチング液を吐出するとともに、上側から下面１４に向けて純水を吐出した。しかしながら、上下を逆にして第１のエッチング方法を行ってもよい。すなわち、シリコンウエハ１０の上面１２を上側に向け、上側から上面１２に向けてエッチング液を吐出するとともに、下側から下面１４に向けて純水を吐出してもよい。このような構成でも、純水の吐出速度が速ければ、純水を端面まで到達させることができる。これにより、端面１６上のＳｉＯ２膜２０がエッチングされることを防止することができる。また、第１のエッチング方法では、端面１６のエッチングを防止するために純水を吐出したが、純水以外のエッチングを阻害する液体を吐出してもよい。
【実施例２】
【００２５】
次に実施例２の製造方法について説明する。実施例２の製造方法では、上述したＳｉＯ２膜形成工程、上部ＳｉＯ２膜除去工程、及び、エピタキシャル成長工程を第１実施例と同様に実行した後に、さらに、多結晶シリコン層除去工程を実行する。
図８は、多結晶シリコン層除去工程の概略構成を示している。多結晶シリコン層除去工程では、図８に示すように、チャンバ（図示省略）の内部に配置されたホルダ７０上にシリコンウエハ１０を載置する。ホルダ７０は、回転軸７２周りに回転することができる。シリコンウエハ１０を載置したら、ホルダ７０を回転させる。そして、シリコンウエハ１０の上面１２（すなわち、単結晶シリコン層３０）に向けてＨ２ガスを供給するとともに、シリコンウエハ１０の端面１６（すなわち、多結晶シリコン層４０）に向けてＨＣｌガスを供給する。シリコンウエハ１０が回転しているため、シリコンウエハ１０の表面においては、ガスがシリコンウエハ１０の中心側から外周側に向かって流れる。このため、単結晶シリコン層３０側にはほとんどＨＣｌガスが供給されず、単結晶シリコン層３０はエッチングされない。一方、多結晶シリコン層４０は、ＨＣｌガスによってエッチングされる。このため、多結晶シリコン層４０だけをエッチングすることができる。また、ＳｉＯ２膜２０は、ＨＣｌガスによってはエッチングされず、エッチングストッパ層として機能する。したがって、図９に示すように、多結晶シリコン層４０だけを選択的に除去することができる。
【００２６】
以上に説明したように、実施例２の製造方法によれば、多結晶シリコン層４０を除去することができる。ＳｉＯ２膜２０は、多結晶シリコン層４０よりもチッピングし難い。また、ＳｉＯ２膜２０の表面形状は、端面１６の表面形状に倣った曲面形状を有している。このため、多結晶シリコン層４０を除去してＳｉＯ２膜２０を露出させることで、さらにチッピングの発生を抑制することができる。
なお、実施例２で行ったエッチングと同様のエッチングを、従来のエピタキシャルウエハ（すなわち、端面に角張った表面形状を有する単結晶シリコン層が形成されているウエハ）に対して行うと、角張った形状を維持しながら単結晶シリコン層がエッチングされる。このため、エッチングしても角張った形状が維持され、チッピングの問題を解消することはできない。
【実施例３】
【００２７】
次に、実施例３の製造方法について説明する。実施例３の製造方法では、上述したＳｉＯ２膜形成工程、上部ＳｉＯ２膜除去工程、エピタキシャル成長工程、及び、多結晶シリコン層除去工程を第２実施例と同様に実行した後に、さらに、ＳｉＯ２膜除去工程を実行する。
ＳｉＯ２膜除去工程では、ウェットエッチング等によって、図１０に示すように、ＳｉＯ２膜２０を除去する。これにより、シリコンウエハ１０の端面１６が露出する。シリコンウエハ１０（すなわち、シリコンの単結晶）はチッピングし難く、また、端面１６の表面形状は曲面形状である。したがって、ＳｉＯ２膜２０を除去して端面１６を露出させることで、さらにチッピングが発生し難くなる。また、実施例３の製造方法では、単結晶シリコンのみ（すなわち、シリコンウエハ１０と単結晶シリコン層３０）からなるエピタキシャルウエハを製造することができる。エピタキシャルウエハ全体が単結晶シリコンであるので、エピタキシャルウエハ全体の何れの位置でもチッピングが生じ難くなる。
【実施例４】
【００２８】
次に、実施例４の製造方法について説明する。実施例４の製造方法では、上述したＳｉＯ２膜形成工程、及び、上部ＳｉＯ２膜除去工程を第１実施例と同様に実行した後に、選択エピタキシャル成長工程を実行する。
図１１は、選択エピタキシャル成長工程の概略構成を示している。選択エピタキシャル成長工程では、ＣＶＤ法により、シリコンウエハ１０の上面１２に選択的に単結晶シリコン層３０を成長させる。選択エピタキシャル成長工程では、図１１に示すように、チャンバ（図示省略）の内部に配置されたホルダ６０上にシリコンウエハ１０を載置する。ホルダ６０は、回転軸６２周りに回転することができる。シリコンウエハ１０を載置したら、水素雰囲気下において、シリコンウエハ１０を１１００〜１２００℃に予熱する。次に、シリコンウエハ１０の温度を維持した状態で、ホルダ７０を回転させる。そして、シリコンウエハ１０の上面１２（すなわち、ＳｉＯ２膜２０が形成されていない領域）に向けて原料ガス（すなわち、トリクロロシランと水素）を供給するとともに、シリコンウエハ１０の端面１６（すなわち、ＳｉＯ２膜２０）に向けてＨＣｌガスを供給する。シリコンウエハ１０が回転しているため、シリコンウエハ１０の表面においては、ガスがシリコンウエハ１０の中央側から外周側に向かって流れる。このため、シリコンウエハ１０の中央側（すなわち、上面１２側）にはあまりＨＣｌガスが供給されず、原料ガスが多く供給される。このため、上面１２上に単結晶シリコン層３０が成長する。一方、端面１６上には、ＨＣｌガスが供給されるとともに、中央側から流れてきた原料ガスが供給される。ＨＣｌガスは、シリコンをエッチングする特性を有する。このため、端面１６上（すなわち、ＳｉＯ２膜２０上）では、ＨＣｌガスによってシリコンが成長する反応が阻害され、シリコンが成長しない。また、ＳｉＯ２膜２０はエッチングストッパ層として機能するので、端面１６においてＨＣｌガスによりシリコンウエハ１０がエッチングされることもない。このため、ＳｉＯ２膜２０上には多結晶シリコン層４０が成長しない。したがって、図９に示すように、上面１２上に単結晶シリコン層３０が形成されており、端面１６上のＳｉＯ２膜２０が露出しているエピタキシャルウエハを製造することができる。
【００２９】
以上に説明したように、実施例４の製造方法では、端面１６上のＳｉＯ２膜２０上に膜を成長させることなく、上面１２上に単結晶シリコン層３０を形成することができる。このため、端面１６ではＳｉＯ２膜２０が露出した状態となる。ＳｉＯ２膜２０は端面１６に倣った曲面形状を有しているので、チッピングが生じることが抑制される。
【００３０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３１】
１０：シリコンウエハ
１２：上面
１４：下面
１６：端面
１８：端部
２０：ＳｉＯ２膜
３０：単結晶シリコン層
４０：多結晶シリコン層
６０：ホルダ
６２：回転軸
７０：ホルダ
７２：回転軸
８０：マスクプレート
９０：ホルダ
９２：軸部
９４：載置部
９６：流路
９８：純水供給管
１００：半導体ウエハ
１１０：端面
１２０：単結晶層
１２２：端部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エピタキシャルウエハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ上に単結晶層を気相成長させる技術が知られている。気相成長させた単結晶層を利用して、半導体装置を製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１２０８６５号
【特許文献２】特開平２−１９７１２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
気相成長法では、半導体ウエハの結晶面に従って単結晶層が成長する。また、気相成長法における単結晶層の成長速度は、その単結晶層が成長する結晶面によって異なる。
半導体ウエハの上面は平坦に形成されており、その上面には１つの結晶面（通常は、｛１００｝結晶面）が露出している。したがって、単結晶層を気相成長させるときに、半導体ウエハの上面では、上面全体で略均等な速度で単結晶層が成長する。
また、半導体ウエハの上面に単結晶層を気相成長させる場合には、半導体ウエハの端面にも単結晶層が成長する。半導体ウエハの端面には、種々の結晶面が露出している。このため、半導体ウエハの端面では、位置によって単結晶層の成長速度が異なる。したがって、図１２に示すように、半導体ウエハ１００の端面１１０上には、位置によって厚さが異なっており、表面が角張った形状の単結晶層１２０が形成される。このように表面が角張った単結晶層には、欠け（チッピング）や割れが生じ易い。このため、その後の工程において半導体ウエハを取り扱う時に、端面上の単結晶層からダストが生じるという問題があった。また、単結晶層を形成した後に、半導体ウエハの下面を研磨して半導体ウエハを薄く加工する場合がある。この場合に半導体ウエハの端面に角張った単結晶層が形成されていると、図１３に示すように、単結晶層１２０の端部１２２がナイフエッジ化する場合がある。このため、端部１２２が極めて割れ易くなり、よりダストが発生しやすくなる。また、ナイフエッジ化した端部１２２が搬送装置等と接触して、搬送装置にキズが付く等の問題も生じる。
なお、上記の問題が生じるのは、半導体ウエハの上面上に８０μｍ以上の厚い単結晶層を気相成長させたときに顕著に現れる問題であり、薄い単結晶層を気相成長させるときにはほとんど問題とならない。
【０００５】
特許文献１には、上記の問題を解決するエピタキシャルウエハの製造方法が開示されている。この方法は、シリコンウエハの端面上にシリコンの多結晶層を気相成長させ、多結晶層の形成後にシリコンウエハの上面上にシリコンの単結晶層を気相成長させる。この方法では、シリコンウエハの端面が多結晶層に覆われた状態で単結晶層を形成する工程が行われる。このため、単結晶層を形成する際に、シリコンウエハの上面上に単結晶層が成長するとともに、シリコンウエハの端面上（すなわち、多結晶層上）にも結晶が成長する。端面は多結晶層に覆われているので、端面上には端面の形状に沿って多結晶層が成長する。したがって、端面が角張った形状となることがなく、ダストの問題やナイフエッジ化の問題が生じないとされている。
【０００６】
しかしながら、単結晶層を形成する工程では、単結晶層を成長させる前に、シリコンウエハを高温（通常は、１１００〜１２００℃）に予熱しておく必要がある。シリコンウエハの端面上に多結晶層が形成されている場合には、予熱中に多結晶層が単結晶層に変化する。このため、特許文献１の技術では、単結晶層形成工程において端面上に多結晶層を成長させることができず、上記の問題を解決することができない。
【０００７】
上述した実情を鑑みて、本明細書では、半導体ウエハの端面に角張った形状の結晶層を成長させることなく、半導体ウエハ上に厚い単結晶層を成長させることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書が開示するエピタキシャルウエハの製造方法は、半導体ウエハ上に単結晶層が形成されたエピタキシャルウエハを製造する。この製造方法は、アモルファス層形成工程と単結晶層形成工程を有する。アモルファス層形成工程では、平坦な上面と、平坦な下面と、上面と下面を接続する端面を有する半導体ウエハの端面上に、アモルファス層を形成する。単結晶層形成工程では、アモルファス層形成工程後に、半導体ウエハの上面上に、８０μｍ以上の厚みを有する単結晶層を気相成長させる。
【０００９】
この製造方法では、単結晶層を形成する前に、半導体ウエハの端面上にアモルファス層を形成する。アモルファス層は結晶構造を有していない。したがって、単結晶層形成工程では、半導体ウエハの上面上に単結晶層が成長する一方で、アモルファス層上には半導体ウエハの端面の形状に倣って多結晶層が成長する。このため、この製造方法によれば、半導体ウエハの端面に角張った形状の結晶層を成長させることなく、半導体ウエハ上に厚い単結晶層を成長させることができる。
【００１０】
なお、特許文献２には、半導体ウエハの端面上にアモルファス層（ＳｉＯ２膜）を形成し、アモルファス層形成後に半導体ウエハの上面上に単結晶層を成長させる成膜方法が開示されている。しかしながら、特許文献２の技術は、単結晶層の気相成長時における半導体ウエハへのオートドーピングの防止を目的とする技術であり、本明細書により開示される上述した技術とは目的が全く異なる。また、特許文献２の技術では、厚みが１０μｍの薄い単結晶層を成長させている。すなわち、特許文献２の技術は、本明細書が開示する「半導体ウエハの上面上に８０μｍ以上の厚みを有する単結晶層を気相成長させる単結晶層形成工程」を備えていない。このため、特許文献２の技術では、本明細書が開示する技術によって製造されるエピタキシャルウエハを製造することはできない。そもそも、特許文献２の技術のように薄い単結晶層を成長させる場合には、上述した問題（半導体ウエハの端面上の結晶層の表面が角張った形状となる問題）は生じない。本明細書により開示される技術は、上述した各工程を実行することで、８０μｍ以上の厚い単結晶層を形成する際に生じる特有の問題を解決するものである。本明細書により開示される技術は、目的、構成、及び、技術的効果の何れにおいても、引用文献２の技術とは異なるものである。
【００１１】
本明細書により開示される上述した製造方法は、単結晶層形成工程後に、単結晶層形成工程においてアモルファス層上に成長した多結晶層をエッチングすることにより、多結晶層を除去する多結晶層除去工程をさらに有していてもよい。
多結晶層は、角張った形状の単結晶層よりもチッピングが生じ難いものの、チッピングに対する強度はそれほど高くない。このように多結晶層を除去すれば、多結晶層のチッピングを防止し、ダストの発生を抑制することができる。また、アモルファス層がエッチングストッパ層として機能するので、多結晶層だけを容易に除去することができる。
【００１２】
本明細書により開示される上述した製造方法は、多結晶層形成工程後に、アモルファス層をエッチングすることにより、アモルファス層を除去するアモルファス層除去工程をさらに有していてもよい。
このようにアモルファス層を除去すると、元の半導体ウエハの端面を露出させることができる。元の半導体ウエハの端面はチッピングし難いので、よりダストの発生を抑制することができる。
【００１３】
上述したアモルファス層形成工程では、半導体ウエハの上面と下面と端面の全域にアモルファス層を形成する工程と、半導体ウエハの上面にアモルファス層をエッチングするエッチング液を供給するとともに、半導体ウエハの端面に向けてアモルファス層のエッチングを阻害する液体を供給することによって、半導体ウエハの上面上のアモルファス層を除去する工程を実行してもよい。このような構成によれば、端面上のアモルファス層を残存させるとともに、上面上のアモルファス層を除去することができる。後の単結晶層形成工程では、アモルファス層を除去した範囲に単結晶層を形成することができる。
また、上述したアモルファス層形成工程では、半導体ウエハの上面と下面と端面の全域にアモルファス層を形成する工程と、半導体ウエハの端面の上方にマスク部材を配置した状態で、マスク部材越しに半導体ウエハの上面上のアモルファス層をプラズマエッチングすることによって、半導体ウエハの上面上のアモルファス層を除去する工程を実行してもよい。このような構成によっても、端面上のアモルファス層を残存させるとともに、上面上のアモルファス層を除去することができる。また、マスク部材の配置によって、アモルファス層を残存させる範囲を容易に変更することができる。
なお、これらの製造方法においては、必ずしも半導体ウエハの上面上の全てのアモルファス層を除去する必要は無く、上面上の少なくとも一部のアモルファス層を除去すればよい。
【００１４】
また、本明細書は、以下の製造方法も提供する。この製造方法は、アモルファス層形成工程と単結晶層形成工程を有する。アモルファス層形成工程では、平坦な上面と、平坦な下面と、上面と下面を接続する端面を有する半導体ウエハの端面上にアモルファス層を形成する。単結晶層形成工程では、アモルファス層形成工程後に、半導体ウエハの上面に向けて、結晶を成長させる原料ガスを供給するとともに、半導体ウエハの端面に向けて、原料ガスにより成長する結晶をエッチングするエッチングガスを供給することによって、半導体ウエハの上面上に単結晶層を気相成長させる。
【００１５】
この製造方法では、端面にアモルファス層が形成されている半導体ウエハの上面に向けて原料ガスを供給することで、半導体ウエハの上面に単結晶層を成長させる。このとき、半導体ウエハの端面（すなわち、アモルファス層）に向けてエッチングガスを供給することによって、アモルファス層上に結晶が成長することが抑制される。また、アモルファス層によって、エッチングガスが半導体ウエハと反応することが防止される。この製造方法によっても、半導体ウエハの端面上に角張った表面形状の結晶層が成長することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】シリコンウエハ１０の部分断面図。
【図２】ＳｉＯ２膜形成工程後のシリコンウエハ１０の部分断面図。
【図３】第１のエッチング方法の概略構成を示す図。
【図４】第２のエッチング方法の概略構成を示す図。
【図５】上部ＳｉＯ２膜除去工程後のシリコンウエハ１０の部分断面図。
【図６】エピタキシャル成長工程後のシリコンウエハ１０（すなわち、エピタキシャルウエハ）の部分断面図。
【図７】裏面研磨後のエピタキシャルウエハの部分断面図。
【図８】多結晶シリコン層除去工程の概略構成を示す図。
【図９】多結晶シリコン層除去工程後、または、選択エピタキシャル成長工程後のエピタキシャルウエハの部分断面図。
【図１０】ＳｉＯ２膜除去工程後のシリコンウエハ１０の部分断面図。
【図１１】選択エピタキシャル成長工程の概略構成を示す図。
【図１２】従来のエピタキシャルウエハの部分断面図。
【図１３】裏面研磨後の従来のエピタキシャルウエハの部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１７】
実施例に係るエピタキシャルウエハの製造方法について説明する。
図１は、シリコンウエハ１０の部分断面図を示している。図１に示すシリコンウエハ１０の表面に単結晶層をエピタキシャル成長させることで、エピタキシャルウエハが製造される。シリコンウエハ１０は、単結晶シリコンからなる基板であり、略円盤形状を有している。シリコンウエハ１０は、平坦な上面１２と、平坦な下面１４と、上面１２と下面１４を接続する端面（外周面）１６を有している。上面１２は、｛１００｝結晶面である。端面１６は、上面１２と下面１４を滑らかに接続する曲面形状に形成されている。端面１６には、種々の結晶面が露出している。
【００１８】
（ＳｉＯ２膜形成工程）
エピタキシャルウエハを製造する際には、最初に、図２に示すように、シリコンウエハ１０の表面全体にＳｉＯ２膜２０を形成する。ＳｉＯ２膜２０は、熱酸化法や減圧ＣＶＤ法等の方法で形成することができる。ＳｉＯ２膜２０は、アモルファスである。したがって、種々の結晶面が露出している端面１６上にも、結晶面の影響を受けることなく、均一な厚さでＳｉＯ２膜２０を形成することができる。端面１６上のＳｉＯ２膜２０の表面形状は、端面１６の表面形状に倣った滑らかな形状となる。ここでは、厚さが約５０〜１００ｎｍのＳｉＯ２膜２０を形成する。
【００１９】
（上部ＳｉＯ２膜除去工程）
次に、シリコンウエハ１０の上面１２上のＳｉＯ２膜２０をエッチングして、上面１２上のＳｉＯ２膜２０を除去する。ＳｉＯ２膜２０は、以下の何れかの方法でエッチングすることができる。
図３は、第１のエッチング方法の概略構成を示している。第１のエッチング方法に使用するエッチング装置は、ホルダ９０と純水供給管９８を有している。ホルダ９０は、軸部９２を中心に回転することができる。ホルダ９０には、シリコンウエハ１０を載置することができる。シリコンウエハ１０が載置された状態では、ホルダ９０はシリコンウエハ１０の外周部の一部と接触する。軸部９２の内部には流路９６が形成されている。流路９６は、載置されているシリコンウエハ１０に向けて、ＳｉＯ２をエッチングするエッチング液（本実施例ではフッ酸）を吐出する。純水供給管９８は、ホルダ９０の直上に配置されている。純水供給管９８は、ホルダ９０上のシリコンウエハ１０に向けて純水を吐出する。第１のエッチング方法では、上面１２をホルダ９０側（すなわち、下側）に向けて、ホルダ９０上にシリコンウエハ１０を載置する。次に、ホルダ９０を回転させながら、流路９６からシリコンウエハ１０に向けてフッ酸を吐出するとともに、純水供給管９８からシリコンウエハ１０に向けて純水を吐出する。シリコンウエハ１０が回転しているので、吐出された純水は、シリコンウエハ１０の下面１４上を外周側に向けて流れる。シリコンウエハ１０の外周端まで流れた純水は、端面１６を伝って下側に流れる。一方、フッ酸は、シリコンウエハ１０の上面１２を外周側に向かって流れる。したがって、シリコンウエハ１０の上面１２上のＳｉＯ２膜２０がエッチングされる。但し、シリコンウエハ１０の端面１６には純水が存在しているので、端面１６上のＳｉＯ２膜２０はエッチングされない。第１のエッチング方法によれば、上面１２上のＳｉＯ２膜２０を除去し、端面１６上及び下面１４上のＳｉＯ２膜２０を残存させることができる。
図４は、第２のエッチング方法の概略構成を示している。図４に示すように、第２のエッチング方法では、シリコンウエハ１０をチャンバ（図示省略）内に配置し、シリコンウエハ１０の上面１２の上方にリング状のマスクプレート８０を配置する。マスクプレート８０は、ＳｉＯ２により形成されている。マスクプレート８０は、シリコンウエハ１０の外周部が覆われるように配置する。そして、上面１２側からＳｉＯ２膜２０をプラズマエッチングする。具体的には、ＣＦ４（またはＣＨＦ３）をチャンバ内に導入し、チャンバ内でプラズマを発生させる。これにより、マスクプレート８０に覆われていない範囲のＳｉＯ２膜２０（すなわち、上面１２上のＳｉＯ２膜２０）がエッチングされる。また、上記のプラズマエッチングは異方性を有するので、マスクプレート８０に覆われていない範囲のＳｉＯ２膜２０はエッチングされない。第２のエッチング方法によれば、上面１２上のＳｉＯ２膜２０を除去し、端面１６上及び下面１４上のＳｉＯ２膜２０を残存させることができる。
上部ＳｉＯ２膜除去工程は、上述した第１及び第２のエッチング方法以外の方法で実施してもよい。上部ＳｉＯ２膜除去工程を実施することで、図５に示すように、シリコンウエハ１０の上面１２上のＳｉＯ２膜２０が除去され、上面１２が露出する。
【００２０】
（エピタキシャル成長工程）
次に、シリコンウエハ１０の上面１２上に、単結晶のシリコンの層（すなわち、エピタキシャル層）を成長させる。
エピタキシャル成長工程では、チャンバ内にシリコンウエハ１０を載置し、チャンバ内を水素雰囲気とした状態で、シリコンウエハ１０を予熱する。ここでは、シリコンウエハ１０を１１００〜１２００℃に維持する。なお、ＳｉＯ２膜２０は高温でもアモルファス状態を維持するので、ＳｉＯ２膜２０の構造が変化することはない。
次に、ＣＶＤ法によって、上面１２上にシリコンをエピタキシャル成長させる。すなわち、シリコンウエハ１０を回転させるとともに、チャンバ内にシリコンの原料ガス（トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）と水素（Ｈ２））を供給して、上面１２上にシリコンを析出させる。シリコンウエハ１０の上面１２は｛１００｝結晶面である。したがって、上面１２上には｛１００｝結晶面に従って単結晶のシリコンが成長する。このため、図６に示すように、上面１２上に均一な厚さの単結晶シリコン層３０が形成される。ここでは、厚さが８０μｍ以上の単結晶シリコン層３０を形成する。
一方、端面１６は、ＳｉＯ２膜２０に覆われている。したがって、端面１６では、ＳｉＯ２膜２０上にシリコンが成長する。上述したように、ＳｉＯ２膜２０はアモルファスであり、結晶構造を有さない。シリコンが成長する基材であるＳｉＯ２膜２０が結晶構造を有さないので、ＳｉＯ２膜２０上に成長するシリコンは基材の結晶面に従って成長することができず、多結晶となる。したがって、図６に示すように、端面１６上のＳｉＯ２膜２０上には、多結晶シリコン層４０が形成される。多結晶シリコン層４０は、基材の結晶面の影響を受けることなく成長するので、多結晶シリコン層４０の表面形状は、ＳｉＯ２膜２０の表面形状に倣った滑らかな曲面形状（すなわち、端面１６の表面形状に倣った曲面形状）となる。
【００２１】
以上に説明したように、実施例１の製造方法によれば、端面に角張った表面形状の層が形成されることを防止しながら、上面に均一な厚さの単結晶シリコン層３０が形成されたエピタキシャルウエハを製造することができる。すなわち、この製造方法によれば、８０μｍ以上の厚い単結晶シリコン層３０を有するとともに、端面でチッピングや割れが生じ難いエピタキシャルウエハを製造することができる。また、多結晶シリコン層４０の表面形状がシリコンウエハ１０の端面１６に倣った曲面形状となるので、図７に示すように、エピタキシャルウエハの下面を研磨してウエハを薄く加工しても端部１８がナイフエッジ化しない。このため、研磨後に搬送装置等によりエピタキシャルウエハを搬送しても、搬送装置にキズが付かない。
なお、１００μｍ以上の厚さの単結晶シリコン層３０を成長させる場合には、端面１６上にＳｉＯ２膜２０を形成する場合と形成しない場合とで、端面１６上のシリコン層の表面形状に特に顕著な差が生じる。すなわち、１００μｍ以上の厚さの単結晶シリコン層３０を形成する場合には、上述した実施例１の製造方法は特に有用である。
【００２２】
なお、上述した実施例１では、端面１６上にＳｉＯ２膜２０を形成したが、ＳｉＮ膜を形成してもよい。ＳｉＮもアモルファス構造を有する。
【００２３】
また、上述した実施例１では、上部ＳｉＯ２膜除去工程において、シリコンウエハ１０の上面１２上の略全てのＳｉＯ２膜２０を除去したが、上面１２上の一部のＳｉＯ２膜２０を除去するだけでもよい。また、下面１４上のＳｉＯ２膜２０を除去しなかったが、除去してもよい。すなわち、少なくとも、シリコンウエハ１０の端面１６（すなわち、表面形状が曲面形状であり、種々の結晶面が露出している領域）がＳｉＯ２膜２０で覆われていればよい。
【００２４】
また、上述した第１のエッチング方法では、シリコンウエハ１０の上面１２を下側に向け、下側から上面１２に向けてエッチング液を吐出するとともに、上側から下面１４に向けて純水を吐出した。しかしながら、上下を逆にして第１のエッチング方法を行ってもよい。すなわち、シリコンウエハ１０の上面１２を上側に向け、上側から上面１２に向けてエッチング液を吐出するとともに、下側から下面１４に向けて純水を吐出してもよい。このような構成でも、純水の吐出速度が速ければ、純水を端面まで到達させることができる。これにより、端面１６上のＳｉＯ２膜２０がエッチングされることを防止することができる。また、第１のエッチング方法では、端面１６のエッチングを防止するために純水を吐出したが、純水以外のエッチングを阻害する液体を吐出してもよい。
【実施例２】
【００２５】
次に実施例２の製造方法について説明する。実施例２の製造方法では、上述したＳｉＯ２膜形成工程、上部ＳｉＯ２膜除去工程、及び、エピタキシャル成長工程を第１実施例と同様に実行した後に、さらに、多結晶シリコン層除去工程を実行する。
図８は、多結晶シリコン層除去工程の概略構成を示している。多結晶シリコン層除去工程では、図８に示すように、チャンバ（図示省略）の内部に配置されたホルダ７０上にシリコンウエハ１０を載置する。ホルダ７０は、回転軸７２周りに回転することができる。シリコンウエハ１０を載置したら、ホルダ７０を回転させる。そして、シリコンウエハ１０の上面１２（すなわち、単結晶シリコン層３０）に向けてＨ２ガスを供給するとともに、シリコンウエハ１０の端面１６（すなわち、多結晶シリコン層４０）に向けてＨＣｌガスを供給する。シリコンウエハ１０が回転しているため、シリコンウエハ１０の表面においては、ガスがシリコンウエハ１０の中心側から外周側に向かって流れる。このため、単結晶シリコン層３０側にはほとんどＨＣｌガスが供給されず、単結晶シリコン層３０はエッチングされない。一方、多結晶シリコン層４０は、ＨＣｌガスによってエッチングされる。このため、多結晶シリコン層４０だけをエッチングすることができる。また、ＳｉＯ２膜２０は、ＨＣｌガスによってはエッチングされず、エッチングストッパ層として機能する。したがって、図９に示すように、多結晶シリコン層４０だけを選択的に除去することができる。
【００２６】
以上に説明したように、実施例２の製造方法によれば、多結晶シリコン層４０を除去することができる。ＳｉＯ２膜２０は、多結晶シリコン層４０よりもチッピングし難い。また、ＳｉＯ２膜２０の表面形状は、端面１６の表面形状に倣った曲面形状を有している。このため、多結晶シリコン層４０を除去してＳｉＯ２膜２０を露出させることで、さらにチッピングの発生を抑制することができる。
なお、実施例２で行ったエッチングと同様のエッチングを、従来のエピタキシャルウエハ（すなわち、端面に角張った表面形状を有する単結晶シリコン層が形成されているウエハ）に対して行うと、角張った形状を維持しながら単結晶シリコン層がエッチングされる。このため、エッチングしても角張った形状が維持され、チッピングの問題を解消することはできない。
【実施例３】
【００２７】
次に、実施例３の製造方法について説明する。実施例３の製造方法では、上述したＳｉＯ２膜形成工程、上部ＳｉＯ２膜除去工程、エピタキシャル成長工程、及び、多結晶シリコン層除去工程を第２実施例と同様に実行した後に、さらに、ＳｉＯ２膜除去工程を実行する。
ＳｉＯ２膜除去工程では、ウェットエッチング等によって、図１０に示すように、ＳｉＯ２膜２０を除去する。これにより、シリコンウエハ１０の端面１６が露出する。シリコンウエハ１０（すなわち、シリコンの単結晶）はチッピングし難く、また、端面１６の表面形状は曲面形状である。したがって、ＳｉＯ２膜２０を除去して端面１６を露出させることで、さらにチッピングが発生し難くなる。また、実施例３の製造方法では、単結晶シリコンのみ（すなわち、シリコンウエハ１０と単結晶シリコン層３０）からなるエピタキシャルウエハを製造することができる。エピタキシャルウエハ全体が単結晶シリコンであるので、エピタキシャルウエハ全体の何れの位置でもチッピングが生じ難くなる。
【実施例４】
【００２８】
次に、実施例４の製造方法について説明する。実施例４の製造方法では、上述したＳｉＯ２膜形成工程、及び、上部ＳｉＯ２膜除去工程を第１実施例と同様に実行した後に、選択エピタキシャル成長工程を実行する。
図１１は、選択エピタキシャル成長工程の概略構成を示している。選択エピタキシャル成長工程では、ＣＶＤ法により、シリコンウエハ１０の上面１２に選択的に単結晶シリコン層３０を成長させる。選択エピタキシャル成長工程では、図１１に示すように、チャンバ（図示省略）の内部に配置されたホルダ６０上にシリコンウエハ１０を載置する。ホルダ６０は、回転軸６２周りに回転することができる。シリコンウエハ１０を載置したら、水素雰囲気下において、シリコンウエハ１０を１１００〜１２００℃に予熱する。次に、シリコンウエハ１０の温度を維持した状態で、ホルダ７０を回転させる。そして、シリコンウエハ１０の上面１２（すなわち、ＳｉＯ２膜２０が形成されていない領域）に向けて原料ガス（すなわち、トリクロロシランと水素）を供給するとともに、シリコンウエハ１０の端面１６（すなわち、ＳｉＯ２膜２０）に向けてＨＣｌガスを供給する。シリコンウエハ１０が回転しているため、シリコンウエハ１０の表面においては、ガスがシリコンウエハ１０の中央側から外周側に向かって流れる。このため、シリコンウエハ１０の中央側（すなわち、上面１２側）にはあまりＨＣｌガスが供給されず、原料ガスが多く供給される。このため、上面１２上に単結晶シリコン層３０が成長する。一方、端面１６上には、ＨＣｌガスが供給されるとともに、中央側から流れてきた原料ガスが供給される。ＨＣｌガスは、シリコンをエッチングする特性を有する。このため、端面１６上（すなわち、ＳｉＯ２膜２０上）では、ＨＣｌガスによってシリコンが成長する反応が阻害され、シリコンが成長しない。また、ＳｉＯ２膜２０はエッチングストッパ層として機能するので、端面１６においてＨＣｌガスによりシリコンウエハ１０がエッチングされることもない。このため、ＳｉＯ２膜２０上には多結晶シリコン層４０が成長しない。したがって、図９に示すように、上面１２上に単結晶シリコン層３０が形成されており、端面１６上のＳｉＯ２膜２０が露出しているエピタキシャルウエハを製造することができる。
【００２９】
以上に説明したように、実施例４の製造方法では、端面１６上のＳｉＯ２膜２０上に膜を成長させることなく、上面１２上に単結晶シリコン層３０を形成することができる。このため、端面１６ではＳｉＯ２膜２０が露出した状態となる。ＳｉＯ２膜２０は端面１６に倣った曲面形状を有しているので、チッピングが生じることが抑制される。
【００３０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３１】
１０：シリコンウエハ
１２：上面
１４：下面
１６：端面
１８：端部
２０：ＳｉＯ２膜
３０：単結晶シリコン層
４０：多結晶シリコン層
６０：ホルダ
６２：回転軸
７０：ホルダ
７２：回転軸
８０：マスクプレート
９０：ホルダ
９２：軸部
９４：載置部
９６：流路
９８：純水供給管
１００：半導体ウエハ
１１０：端面
１２０：単結晶層
１２２：端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハ上に単結晶層が形成されたエピタキシャルウエハの製造方法であって、
平坦な上面と、平坦な下面と、上面と下面を接続する端面を有する半導体ウエハの端面上に、アモルファス層を形成するアモルファス層形成工程と、
アモルファス層形成工程後に、半導体ウエハの上面上に、８０μｍ以上の厚みを有する単結晶層を気相成長させる単結晶層形成工程、
を有することを特徴とする製造方法。
【請求項２】
単結晶層形成工程後に、単結晶層形成工程においてアモルファス層上に成長した多結晶層をエッチングすることにより、多結晶層を除去する多結晶層除去工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
多結晶層除去工程後に、アモルファス層をエッチングすることにより、アモルファス層を除去するアモルファス層除去工程をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
アモルファス層形成工程では、
半導体ウエハの上面と下面と端面の全域にアモルファス層を形成する工程と、
半導体ウエハの上面にアモルファス層をエッチングするエッチング液を供給するとともに、半導体ウエハの端面に向けてアモルファス層のエッチングを阻害する液体を供給することによって、半導体ウエハの上面上のアモルファス層を除去する工程、
を実行することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の製造方法。
【請求項５】
アモルファス層形成工程では、
半導体ウエハの上面と下面と端面の全域にアモルファス層を形成する工程と、
半導体ウエハの端面の上方にマスク部材を配置した状態で、マスク部材越しに半導体ウエハの上面上のアモルファス層をプラズマエッチングすることによって、半導体ウエハの上面上のアモルファス層を除去する工程、
を実行することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の製造方法。
【請求項６】
半導体ウエハ上に単結晶層が形成されたエピタキシャルウエハの製造方法であって、
平坦な上面と、平坦な下面と、上面と下面を接続する端面を有する半導体ウエハの端面上に、アモルファス層を形成するアモルファス層形成工程と、
アモルファス層形成工程後に、半導体ウエハの上面に向けて、結晶を成長させる原料ガスを供給するとともに、半導体ウエハの端面に向けて、原料ガスにより成長される結晶をエッチングするエッチングガスを供給することによって、半導体ウエハの上面上に単結晶層を気相成長させる単結晶層形成工程、
を有することを特徴とする製造方法。
【請求項１】
半導体ウエハ上に単結晶層が形成されたエピタキシャルウエハの製造方法であって、
平坦な上面と、平坦な下面と、上面と下面を接続する端面を有する半導体ウエハの端面上に、アモルファス層を形成するアモルファス層形成工程と、
アモルファス層形成工程後に、半導体ウエハの上面上に、８０μｍ以上の厚みを有する単結晶層を気相成長させる単結晶層形成工程、
を有することを特徴とする製造方法。
【請求項２】
単結晶層形成工程後に、単結晶層形成工程においてアモルファス層上に成長した多結晶層をエッチングすることにより、多結晶層を除去する多結晶層除去工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
多結晶層除去工程後に、アモルファス層をエッチングすることにより、アモルファス層を除去するアモルファス層除去工程をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
アモルファス層形成工程では、
半導体ウエハの上面と下面と端面の全域にアモルファス層を形成する工程と、
半導体ウエハの上面にアモルファス層をエッチングするエッチング液を供給するとともに、半導体ウエハの端面に向けてアモルファス層のエッチングを阻害する液体を供給することによって、半導体ウエハの上面上のアモルファス層を除去する工程、
を実行することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の製造方法。
【請求項５】
アモルファス層形成工程では、
半導体ウエハの上面と下面と端面の全域にアモルファス層を形成する工程と、
半導体ウエハの端面の上方にマスク部材を配置した状態で、マスク部材越しに半導体ウエハの上面上のアモルファス層をプラズマエッチングすることによって、半導体ウエハの上面上のアモルファス層を除去する工程、
を実行することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の製造方法。
【請求項６】
半導体ウエハ上に単結晶層が形成されたエピタキシャルウエハの製造方法であって、
平坦な上面と、平坦な下面と、上面と下面を接続する端面を有する半導体ウエハの端面上に、アモルファス層を形成するアモルファス層形成工程と、
アモルファス層形成工程後に、半導体ウエハの上面に向けて、結晶を成長させる原料ガスを供給するとともに、半導体ウエハの端面に向けて、原料ガスにより成長される結晶をエッチングするエッチングガスを供給することによって、半導体ウエハの上面上に単結晶層を気相成長させる単結晶層形成工程、
を有することを特徴とする製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１８７８８７（Ｐ２０１１−１８７８８７Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５４４８５（Ｐ２０１０−５４４８５）
【出願日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
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