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TWI775211B - 磊晶矽晶圓的製造方法 - Google Patents

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TWI775211B
TWI775211B TW109139699A TW109139699A TWI775211B TW I775211 B TWI775211 B TW I775211B TW 109139699 A TW109139699 A TW 109139699A TW 109139699 A TW109139699 A TW 109139699A TW I775211 B TWI775211 B TW I775211B
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hydrogen chloride
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後藤志貴
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日商Ｓｕｍｃｏ股份有限公司
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Abstract

提供可以降低磊晶矽晶圓的品質下降風險之磊晶矽晶圓的製造方法。 本發明的磊晶矽晶圓的製造方法，係把晶圓搬入至密室內，磊晶生長，再把晶圓搬出密室外，之後，使用氯化氫氣體，洗淨密室內之磊晶矽晶圓的製造方法，其特徵在於：實行洗淨後，根據氯化氫氣體的累積供給量，判定是否交換設置在密室內包含黑鉛的母材以碳化矽膜覆蓋的構件。

Description

磊晶矽晶圓的製造方法
本發明係有關於磊晶矽晶圓的製造方法。
磊晶矽晶圓，係以搬入磊晶生長裝置的密室內、磊晶生長、以及搬出晶圓至密室外作為1循環，透過重複此循環依序製作。
磊晶生長中，從原料氣體產生的副產物堆積在密室內壁、密室內設置的構件中。在放置此副產物的狀態下重複上述循環時，從副產物產生微粒，對磊晶矽晶圓的品質有惡劣影響。因此，一定次數重複上述循環後，需要除去堆積在密室內的構件中的副產物。為了除去副產物，具有的方法，係加熱密室內的構件，再實行利用蝕刻氣體除去構件中堆積的副產物之洗淨程序的方法，或是取出副產物堆積的構件至密室外，利用濕蝕刻或乾蝕刻等蝕刻除去副產物的方法。除去副產物的構件，可以用於再度磊晶生長，但多次重複洗淨程序、蝕刻時，因為磊晶矽晶圓的品質下降，需要交換構件。
專利文獻1中揭示，由於重複上述循環，基座(susceptor)等的晶圓保持具中堆積的副產物累積膜厚超過既定臨界值時，交換晶圓保持具的技術。 [先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2015/30047號
[發明所欲解決的課題]
專利文獻1中，根據副產物的累積膜厚，交換密室內設置的構件。構件表面上堆積的副產物厚度看作與矽晶圓上生長的磊晶層膜厚相等，本發明者們實行以下實驗後，根據累積膜厚，判定是否交換密室內的構件時，判明磊晶矽晶圓的品質有下降風險。即，重複複數次搬入晶圓至密室內、磊晶生長、以及搬出晶圓至密室外後，重複複數次使用氯化氫氣體實行密室內的洗淨的程序。之後，如專利文件1，根據累積膜厚，判定是否交換密室內的構件。於是，根據累積膜厚，判定是否交換密室內的構件時，就判明磊晶矽晶圓的品質有下降的風險。
本發明，有鑑於上述課題，提供可以降低磊晶矽晶圓的品質下降風險之磊晶矽晶圓的製造方法。 [用以解決課題的手段]
為了解決上述課題，本發明者們調查矽磊晶層的品質。於是，明白副產物的累積膜厚即使相同，由於磊晶生長後實行的洗淨次數，恐怕也影響磊晶矽晶圓的品質。實行磊晶生長時，密室內的構件中產生堆積副產物的區域與堆積少的區域，副產物堆積少的區域，洗淨時直接暴露在氯化氫氣體中。尤其，洗淨頻度越高，關於包含黑鉛的母材以碳化矽膜覆蓋的構件，副產物堆積越少的區域中，以氯化氫氣體更加蝕刻。於是，利用蝕刻碳化矽膜的殘存膜厚變小時，透過碳化矽膜的母材中的黑鉛或金屬數量增加，磊晶矽晶圓的品質下降。即，副產物的累積膜厚即使相同的情況下，由於洗淨頻度，副產物不堆積的區域中的碳化矽膜的殘存膜厚也不同，起因於此，判明磊晶矽晶圓的品質有下降風險。於是，更進一步進行研討後，著眼於與碳化矽膜的殘存膜厚高度相關的氯化氫氣體的累積供給量及累積蝕刻量的話，可以正確判定基座等構件的交換時期，結果，看出可以降低磊晶矽晶圓品質下降的風險。
本發明係根據上述見解，其要旨構成如下。 (1)  磊晶矽晶圓的製造方法， 把矽晶圓搬入磊晶生長裝置的密室內； 供給原料氣體至上述密室內，上述矽晶圓上生長矽磊晶層，上述矽晶圓作為磊晶矽晶圓； 搬出上述磊晶矽晶圓至上述密室外； 之後，供給氯化氫氣體至上述密室內，洗淨上述密室內； 上述磊晶矽晶圓的製造方法的特徵在於：實行上述洗淨後，根據上述氯化氫氣體的累積供給量，判定是否交換設置在上述密室內包含黑鉛的母材以碳化矽膜覆蓋的構件。
(2)  上述(1)中記載的磊晶矽晶圓的製造方法，其中，上述磊晶生長裝置，包括：基座(susceptor)，裝載上述矽晶圓；以及預熱圈，設置在上述基座外周以既定間隙介於其間； 上述構件，係從上述基座及上述預熱圈中選擇的1個以上的構件。
(3)  上述(1)或(2)中記載的磊晶矽晶圓的製造方法，其中，上述洗淨中，測量上述氯化氫氣體的供給量，實行上述洗淨後，上述氯化氫氣體的累積供給量超過既定臨界值前，判定交換上述構件。 [發明效果]
根據本發明，可以降低磊晶矽晶圓的品質下降風險。
以下，參照圖面的同時，詳細說明本發明的實施形態。
(磊晶生長裝置) 參照圖1，說明本發明的一實施形態中可以使用的磊晶生長裝置100。磊晶生長裝置100，包括密室10、基座20、基座支撐軸30、3支升降頂針40(1支未圖示)、升降軸50、加熱燈60、預熱圈70、氣體流量計(未圖示)、以及控制部(未圖示)。
[密室] 密室10，包含上部圓頂11、下部圓頂12、以及圓頂安裝體13，密室10畫分矽磊晶層的生長室。密室10中，其側面對向的位置上設置實行原料氣體或氯化氫氣體的供給及排出的氣體供給口14及氣體排出口15。
[基座] 基座20，係密室10內裝載矽晶圓W的圓盤狀構件。在此，基座20的表面中，上部圓頂11側的面作為基座20的正面，其相反側的面作為基座20的背面。也參照圖2，在基座20的正面，形成裝載矽晶圓W的圓形凹部(以下稱錐坑部)22。又，基座20的正面，包含正面最外周部23、第1縱壁面24、晶圓支撐面25、第2縱壁面26、以及正面中心部27。錐坑部22，以第1縱壁面24、晶圓支撐面25、第2縱壁面26、以及正面中心部27構成。正面最外周部23，位於錐坑部22的周圍。第1縱壁面24，從正面最外周部23的內周端開始連續，係構成一部分錐坑部22的壁面。晶圓支撐面25，從第1縱壁面24開始連續，係構成一部分錐坑部22的平坦面，接觸支撐矽晶圓W的背面周緣部。第2縱壁面26，從晶圓支撐面25的內周端開始連續，係構成一部分錐坑部22的壁面。正面中心部27，從第2縱壁面26開始連續，係構成錐坑部22的底面。又，基座20，具有周方向上以120°的等間隔從其正面向背面貫通基座20的3個基座的貫通孔21(1個未圖示)。如圖1所示，各基座的貫通孔21中，分別插通之後敘述的升降頂針40。基座20，可以是包含黑鉛的母材以碳化矽膜(例如SiC膜：Vickers硬度2,346kgf/mm2)覆蓋的構件。又，本說明書中，所謂「矽晶圓的背面周緣部」，意味從矽晶圓W的外周端向其中心2mm左右的環狀背面區域。
[基座支撐軸]
基座支撐軸30在密室10內從下方支撐基座20，具有主柱31、3支臂32(1支不圖示)、以及3支支撐腳33(1支不圖示)。主柱31，配置在與基座20的中心同軸上。3支臂32，從主柱31放射狀延伸至基座20的周緣部下方。各臂32，對其延伸方向垂直的剖面形狀是矩形，臂32的4個面中，基座20側的面為臂32的上面，其相反側的面為臂32的下面。各臂32具有從其上面向下面貫通臂32之臂的貫通孔34。各臂的貫通孔34中，分別插通之後敘述的升降頂針40。各支撐腳33，在各臂32前端直接支撐基座20。基座支撐軸30，透過沿著鉛直方向上下移動，往上下方向升降基座20。基座支撐軸30，理想是以石英(Vickers硬度1,103kgf/mm2)構成，以合成石英構成更理想。又，本說明書中，所謂「基座的周緣部」，意味從基 座20中心開始基座半徑80%以上外側的區域。又，磊晶生長裝置100中的臂32數量是3支，但不限定於此。
[升降頂針]
各升降頂針40，分別插通基座20的各基座的貫通孔21以及臂32的各臂的貫通孔34，透過之後敘述的升降軸50往上下方向升降。各升降頂針40的材質，可以是石英、SiC、或玻璃碳。又，磊晶生長裝置100中的升降頂針40的數量是3支，但不限定於此。
[升降軸]
升降軸50，具有：升降軸主柱51，與基座支撐軸主柱31共旋轉軸；以及3支支柱52，在升降軸主柱51前端分岔。在此，升降軸主柱51，畫分收容基座支撐軸主柱31的中空。又，各支柱52的前端，分別支撐各升降頂針40的下端。升降軸50，在矽晶圓W的搬入及搬出之際，透過沿著鉛直方向上下移動，往上下方向升降各升降頂針40。升降軸50，理想是以石英構成。
[加熱圈]
加熱燈60，配置在密室10的上側區域及下側區域。加熱燈60中，可以使用升降溫度速度快且溫度控制優異的鹵素燈或紅外線燈。
[預熱圈]
預熱圈70，設置在基座20外周以1~3mm的間隙介於其間。預熱圈70，可以是包含黑鉛的母材以碳化矽膜(例如，SiC膜：Vickers硬度2,346kgf/mm2)覆蓋的構件。預熱圈70，利用加熱燈60加熱，在與矽晶圓W接觸前預熱密室10內供給的原料氣體，而且實行基座20的預熱。藉此，磊晶成長前及磊晶成長中的矽晶圓的熱均勻性提高。尤其，可以保持基座20的周邊部溫度與中心部溫度相等。因此，預熱圈70的內周部分溫度，成為與升溫時基座20的溫度相同的溫度。
[氣體流量計]
作為氣體流量計，舉例來說Mass Flow Controller。對於包含導入密室10內的氯化氫氣體的全部氣體，分別設置Mass Flow Controller。Mass Flow Controller。配置在比氣體供給口14更上流側的常溫部分，高精度控制氣體流量成為設定值的同時，測量氣體的實測流量(即供給量)。
[控制部]
控制部，具有：演算部，算出氯化氫氣體的累積供給量；以及判定部，根據氯化氫氣體的累積供給量，判定是否進行密室10內的構件交換。控制部，可以利用電腦內部的中央演算處理裝置(CPU)等實現。這樣，根據氯化氫氣體的實測流量的判定，可以高精度預測構件的交換判定。
(磊晶矽晶圓的製造方法)
以下，參照圖1，說明可以使用上述的磊晶生長裝置100實行的磊晶矽晶圓的一製造方法例。又，氯化氫氣體的累積供給量是初始化的。
[晶圓的搬入]
步驟S110中，以加熱燈60預先加熱至600℃以上900℃以下的密室10內，使用搬送葉片搬入矽晶圓W至基座20上。之後，以各升降頂針40暫時支撐矽晶圓W。之後，往上方向移動基座20，裝載矽晶圓W至基座20。
[磊晶生長]
接著，步驟S120中，利用加熱燈60升溫密室10內的溫度至1000℃以上1200℃以下。之後，從氣體供給口14供給三氯矽烷或二氯矽烷等原料氣體至密室10內。藉此，原料氣體沿著矽晶圓W的正面以層流狀態流動，矽晶圓W上矽磊晶層生長，得到磊晶矽晶圓W。
又，實行磊晶生長前，透過實行烤氫(hydrogen bake)處理，理想是先除去矽晶圓W表面上形成的自然氧化膜。烤氫(hydrogen bake)處理的條件，使密室10內為氫空氣，以加熱燈60升溫至1100℃以上1200℃以下的溫度範圍之 密室10內，保持在30秒以上1分鐘以下之間。又，實行磊晶生長前實行以氯化氫的晶圓蝕刻處理也可以。蝕刻處理中，1分鐘以內以1SLM以下，供給氯化氫至密室10內，薄薄地除去晶圓表面。氯化氫的供給量是這種程度的話，幾乎沒蝕刻基座20及預熱圈70。
[晶圓的搬出]
接著，步驟S130中，使密室10內的溫度從1000℃以上1200℃以下降溫至600℃以上900℃以下。之後，往下方向移動基座20，以各升降頂針40暫時支撐磊晶矽晶圓W。之後，從各升降頂針40交接磊晶矽晶圓W至搬送葉片，隨著搬送葉片搬出密室10外。
[密室內的洗淨]
本實施形態中，實行上述晶圓的搬入、磊晶生長、以及晶圓的搬出後，實行之後敘述的洗淨。在此，本發明的洗淨頻度不特別限定。例如，本發明，如圖3A所示，每進行一次晶圓的搬入、磊晶生長、以及晶圓的搬出，就可以應用至實行一次洗淨的單晶圓沉積程序。又，本發明，如圖3B所示，重複2~8次晶圓的搬入、磊晶生長、以及晶圓的搬出後，也可以應用至實行一次洗淨的多晶圓沉積程序。又，圖3A、B中，供給以箭頭表示的「原料氣體」的部分，適於磊晶生長時間，供給以箭頭表示的「氯化氫氣體」的部分，適於洗淨時間。又，定義表示洗淨頻度的指標為「前洗淨結束後到現洗淨開始為止的磊晶生長次數的倒數」，此指標越大洗淨頻度越高。因為圖3A中此指標為1/1，圖3B中此指標為1/3，圖3A的情況比圖3B的情況，洗淨頻度更高。
實行磊晶生長時，如圖2所示從原料氣體產生的矽的副產物B堆積在密室10內設置的構件表面上。副產物B，隨著重複磊晶生長增加膜厚，成為微粒附著至矽磊晶層表面等，降低磊晶矽晶圓的品質。因此，需要定期洗淨密室10內，除去副產物B。
於是，步驟S140中，從氣體供給口14供給氯化氫氣體至密室10內，實行密室10內的洗淨。藉此，氯化氫氣體與副產物反應，蝕刻除去副產物。
氯化氫氣體的供給時間，通常以除去副產物為目的，為比副產物的累積厚度更過度蝕刻，例如可以使用以下(1)式算出。
[氯化氫氣體的供給時間]=[成膜率×前洗淨時間結束後到現洗淨開始的總磊晶生長時間]/[蝕刻率]＋[過度蝕刻時間]…(1)
所謂「成膜率×前洗淨時間結束後到現洗淨開始的總磊晶生長時間」，也可以是晶圓表面上生長的磊晶層的累積膜厚。磊晶層的累積膜厚，看作與構件上堆積的副產物累積厚度同等以下，理想是蝕刻副產物。又，蝕刻層的成膜率理想為0.5μm(微米)/min(分)以上4.0μm/min以下。因為0.5μm/min以上的話，不用擔心為了生長至既定膜厚花費巨大的時間，4.0μm/min以下的話，不用擔心磊晶層的生長過快而晶圓表面、構件上的副產物表面粗糙，不用擔心產生LPD。所謂「前洗淨時間結束後到現洗淨開始的總磊晶生長時間」，係導入原料氣體至密室10內的時間累積時間。因此，單晶圓沉積程序的情況下，為了在1枚矽晶圓上磊晶生長，導入原料氣體至密室10內的時間成為「前洗淨時間結束後到現洗淨開始的總磊晶生長時間」。又，多晶圓沉積程序的情況下，為了在複數枚矽晶圓上磊晶生長，導入原料氣體至密室10內的時間累積成為「前洗淨時間結束後到現洗淨開始的總磊晶生長時間」。「過度蝕刻時間」，理想是設定為可以除去副產物累積厚度的5%到20%的厚度。
氯化氫氣體的供給，理想是以加熱燈60保持密室10內的溫度在1150℃以上1200℃以下後實行。因為1150℃以上的話，氯化氫氣體與副產物充分反應，副產物的蝕刻高效率進展，1200℃以下的話， 對磊晶生長裝置的負擔小。
[是否交換構件的判定]
如已述，重複洗淨時，密室10內設置的構件中，關於包含黑鉛的母材以碳化矽膜覆蓋的構件，利用氯化氫氣體蝕刻其碳化矽膜變薄。於是，母材中的黑鉛透過變薄的碳化矽膜，附著至矽磊晶層表面上時，磊晶矽晶圓的品質下降。因此，重複複數次洗淨的話，需要交換蝕刻碳化矽變薄的構件。又，蝕刻晶圓的情況下，因為幾乎不發生碳化矽的蝕刻，不必考慮碳化矽的蝕刻量。
於是，步驟S150中，根據洗淨中供給的氯化氫氣體累積供給量，判定是否交換設置在密室10內包含黑鉛的母材以碳化矽膜覆蓋的構件。判定交換構件的情況下(步驟S150：Yes)，前進至步驟S160。另一方面，判定不交換構件的情況下(步驟S150：No)，回到步驟S110。
本實施形態中，作為判定是否交換構件的指標，使用氯化氫氣體的累積供給量。具體地，可以如下實行此判定。即，洗淨中，氣體流量計測量以下(2)式定義的氯化氫氣體的供給量。
[1次洗淨中的氯化氫氣體供給量]=[相同洗淨中的氯化氫氣體流量]×[相同洗淨中的氯化氫氣體供給時間]…(2)
又，根據[1次洗淨中的氯化氫氣體供給量]=Σ[每單位時間的氯化氫氣體的實測流量]，求出1次洗淨中的氯化氫氣體供給量也可以。藉此，即使有時間變動的情況下，也可以算出正確的氯化氫氣體供給量。又，「Σ」，意味以同洗淨中的洗淨時間取得總和。
於是，每結束洗淨，控制部(未圖示)具有的演算部，算出由以下(3)式定義的氯化氫氣體累積供給量。
[氯化氫氣體的累積供給量]=[現洗淨中的氯化氫氣體供給量]+[現洗淨開始為止的氯化氫氣體供給量]…(3)
但是，[氯化氫氣體的累積供給量]，在構件交換後初始化為0(L)。
之後，控制部具有的判定部，判定算出的氯化氫氣體的累積供給量與既定臨界值的差異是否未達既定值。
氯化氫氣體的累積供給量臨界值，可以透過調查氯化氫氣體的累積供給量與磊晶晶圓的代表性品質之再結合壽命的關係預先求出。具體地，碳化矽膜的膜厚，隨著氯化氫氣體的供給量增加漸漸變小，變得未達既定值時，起因於透過碳化矽的黑鉛，再結合壽命急劇下降。於是，再結合壽命即將急劇下降前的氯化氫氣體累積供給量設定為「氯化氫氣體累積供給量的臨界值」。又，再結合壽命，例如透過利用μ－PCD法測量磊晶晶圓的載子(電洞與電子)的再結合時間(再結合壽命)，可以求出。
在此，作為用以判定是否交換包含黑鉛的母材以碳化矽膜覆蓋的構件之指標，說明使用氯化氫氣體累積供給量的技術性意義。如圖2所示，實行磊晶生長時，基座20、預熱圈70等構件中產生副產物B堆積的區域與不堆積的區域。尤其，副產物B不堆積的區域，洗淨時直接暴露在氯化氫氣體中。於是，堆積的副產物殘留的狀態下實行其次的磊晶成長時，因為有矽異常生長的LPD發生的不良，洗淨中使用的氯化氫氣體供給量，設定為過度蝕刻副產物B。因此，副產物B的累積膜厚即使相同也實行洗淨頻度高的操作的情況下，相較於洗淨頻度低的操作的情況，氯化氫氣體供給量變多。於是，氯化氫氣體供給量變越多，碳化矽膜中副產物B不堆積的區域更加進行蝕刻，碳化矽膜的殘存膜厚變越小。隨此，透過碳化矽膜的母材中的黑鉛量增加，因為附著至矽磊晶層表面的黑鉛量增加，由於黑鉛及黑鉛內含有的重金屬組成，磊晶矽晶圓的品質下降。即，即使副產物的累積膜厚相同的情況下，由於洗淨頻度，副產物不堆積的區域中的碳化矽膜的殘存膜厚也不同，起因於此，有磊晶矽晶圓品質下降的風險。相對於此，本實施形態中，根據與副產物不堆積的區域中的碳化矽膜的殘存膜厚高度相強的氯化氫氣體累積供給量，因為判定基座等構件的交換時期，可以降低磊晶矽晶圓品質下降的風險。因此，根據本發明，可以提供可正確判定基座等構件的交換時期(是否要交換)之交換時期(是否要交換)的判定方法。
參照圖1，作為交換對象的構件，理想是從基座20及預熱圈70之中選擇的1個以上的構件。因為，如上述，這些構件，係包含黑鉛的母材以碳化矽膜覆蓋之構件。又，作為交換對象的構件，選擇基座20更理想。因為基座20中副產物不堆積的部分很多。
[構件的交換] 從步驟S150前進到步驟S160時，步驟S160中，取下加熱燈60、圓頂安裝體13以及上部圓頂11等，交換碳化矽膜磨耗的構件為新構件。
以上，以本實施形態為例，說明本發明的磊晶矽晶圓的製造方法，但本發明不限定於此，專利申請範圍中可以加上適當變更。 [實施例]
為了確定本發明的效果，使用圖1、2所示的磊晶生長裝置，實行依序製作矽磊晶晶圓的實驗1〜4。又，作為基座，以黑鉛為母材，使用上述母材表面以碳化矽膜(SiC：Vickers硬度2,346kgf/mm2 )覆蓋的構件。
(實驗1) 實驗1中，利用以下的條件製作磊晶矽晶圓。 [磊晶生長條件] 矽基板：CZ(Czochralski)基板 原料氣體：三氯矽烷(SiHCl3 ) 密室內的溫度：1100℃ 摻雜的種類及矽磊晶層的電阻率：乙硼烷(B2 H6 )、2Ω．Cm 矽磊晶層的膜厚：3μm [密室內的洗淨條件] 洗淨頻度：實施7次磊晶生長後實施 密室內的溫度：1190℃ 氯化氫氣體的流量：30L/min 氯化氫氣體的供給時間：65sec 又，總計實行25900次磊晶生長、3700次洗淨。
之後，對於再結合壽命評估用晶圓，相同密室內實行磊晶生長，根據上述μPCD法評估再結合壽命。圖4A中，對於根據上述(2)式及(3)式算出的氯化氫氣體累積供給量(120250L)，描繪再結合壽命作為發明例1。圖4B中，對矽磊晶層的累積膜厚(77700μm)，描繪碳化矽膜的殘存膜厚作為比較例1。又，比較例1中，因為很難直接測量副產物的累積膜厚，以與副產物的累積膜厚的比例關係中的矽磊晶層的累積膜厚作為指標。以下，實驗2〜4也相同。
(實驗2) 實驗2中，以以下的條件製作磊晶矽晶圓。 [磊晶生長條件] 矽基板：CZ基板 原料氣體：三氯矽烷(SiHCl3 ) 密室內的溫度：1130℃ 摻雜的種類及矽磊晶層的電阻率：乙硼烷(B2 H6 )、8Ω．Cm 矽磊晶層的膜厚：6μm [密室內的洗淨條件] 洗淨頻度：實施5次磊晶生長後實施 密室內的溫度：1190℃ 氯化氫氣體的流量：30L/min 氯化氫氣體的供給時間：100sec 又，總計實行13150次磊晶生長、2650次洗淨。
之後，與實驗1相同，測量再結合壽命。圖4A中，對於根據上述(2)式及(3)式算出的氯化氫氣體累積供給量(132500L)，描繪再結合壽命作為發明例2。圖4B中，對矽磊晶層的累積膜厚(78900μm)，描繪碳化矽膜的殘存膜厚作為比較例2。
(實驗3) 實驗3中，以以下的條件製作磊晶矽晶圓。 [磊晶生長條件] 矽基板：CZ基板 原料氣體：三氯矽烷(SiHCl3 ) 密室內的溫度：1120℃ 摻雜的種類及矽磊晶層的電阻率：乙硼烷(B2 H6 )、6Ω．Cm 矽磊晶層的膜厚：5μm [密室內的洗淨條件] 洗淨頻度：實施5次磊晶生長後實施 密室內的溫度：1190℃ 氯化氫氣體的流量：30L/min 氯化氫氣體的供給時間：61sec 又，總計實行17000次磊晶生長、3400次洗淨。
之後，與實驗1相同，測量再結合壽命。圖4A中，對於根據上述(2)式及(3)式算出的氯化氫氣體累積供給量(103700L)，描繪再結合壽命作為發明例3。圖4B中，對矽磊晶層的累積膜厚(85000μm)，描繪碳化矽膜的殘存膜厚作為比較例3。
(實驗4) 實驗4中，以以下的條件製作磊晶矽晶圓。 [磊晶生長條件] 矽基板：CZ基板 原料氣體：三氯矽烷(SiHCl3 ) 密室內的溫度：1130℃ 摻雜的種類及矽磊晶層的電阻率：乙硼烷(B2 H6 )、10Ω．Cm 矽磊晶層的膜厚：12μm [密室內的洗淨條件] 洗淨頻度：實施3次磊晶生長後實施 密室內的溫度：1190℃ 氯化氫氣體的流量：30L/min 氯化氫氣體的供給時間：88sec 又，總計實行7650次磊晶生長、2550次洗淨。
之後，與實驗1相同，測量再結合壽命。圖4A中，對於根據上述(2)式及(3)式算出的氯化氫氣體累積供給量(104550L)，描繪再結合壽命作為發明例4。圖4B中，對矽磊晶層的累積膜厚(91800μm)，描繪碳化矽膜的殘存膜厚作為比較例4。
[評估結果的說明] 如圖4A、B所示，設定磊晶矽晶圓的品質之一的再結合壽命臨界值為70a.u.。這意味，再結合壽命大大低於臨界值時，基座的母材內包含的黑鉛通過碳化矽膜，對磊晶矽晶圓的品質有惡劣影響。又，如圖4A所示，設定氯化氫氣體的累積供給量臨界值為110000L。又，如圖4B所示，設定矽磊晶層的累積膜厚臨界值為80000μm。
如圖4B所示，氯化氫氣體累積供給量多的比較例1、2中，儘管再結合壽命低於臨界值，矽磊晶層的累積膜厚也未達到臨界值。這意味，儘管蝕刻碳化矽膜以致給予磊晶矽晶圓品質惡劣的影響，也錯誤判定不是基座的交換時期。另一方面，如圖4A所示，發明例1、2中，再結合壽命低於臨界值，氯化氫氣體的累積供給量超過臨界值。結果，氯化氫氣體的累積供給量作為指標時，表示正確判定基座的交換時期。即，明白根據氯化氫氣體的累積供給量判定基座的交換時期時，可以降低磊晶矽晶圓的品質下降的風險。
如圖4B所示，氯化氫氣體的累積供給量少的比較例3、4中，儘管再結合壽命不是未達臨界值，矽磊晶層的累積膜厚也超過臨界值。這意味，儘管未蝕刻碳化矽膜以致給予磊晶矽晶圓品質惡劣的影響，也錯誤判定為基座的交換時期。即，會不必要地交換可以繼續利用的基座，引起製造成本增大。另一方面，如圖4A所示，發明例3、4中，再結合壽命不是未達臨界值，氯化氫氣體的累積供給量未超過臨界值。結果，以氯化氫氣體的累積供給量為指標時，表示正確判定不是基座的交換時期。即，明白根據氯化氫氣體的累積供給量判定基座的交換時期時，也可以降低製造成本。 [產業上的利用可能性]
根據本發明，可以降低磊晶矽晶圓的品質下降的風險。
100:磊晶生長裝置 10:密室 11:上部圓頂 12:下部圓頂 13:圓頂安裝體 14:氣體供給口 15:氣體排出口 20:基座 21:基座的貫通孔 22:錐坑部 23:正面最外周部 24:第1縱壁面 25:晶圓支撐面 26:第2縱壁面 27:正面中心部 30:基座支撐軸 31:主柱 32:臂 33:支撐腳 34:臂的貫通孔 40:升降頂針 50:升降軸 51:升降軸的主柱 52:支柱 60:加熱燈 70:預熱圈 B:副產物 W:矽晶圓(磊晶矽晶圓)
[圖1]係本發明的一實施形態中可以使用的磊晶生長裝置100的模式圖； [圖2]係說明磊晶生長時磊晶生長裝置100包括的基座20及預熱圈70與矽晶圓W的位置關係，以及磊晶生長時堆積的副產物B之模式圖； [圖3A]係說明單晶圓沉積程序中密室10內的溫度履歷圖； [圖3B]係說明多晶圓沉積程序中密室10內的溫度履歷圖； [圖4A]係描繪碳化矽膜的殘存膜厚相對於氯化氫氣體的累積供給量之發明例圖； [圖4B]係描繪碳化矽膜的殘存膜厚相對於矽磊晶層的累積膜厚之比較例圖；以及 [圖5]係說明本發明的一實施形態的磊晶矽晶圓的製造方法之流程圖。
S110~S160:步驟

Claims (3)

  1. 一種磊晶矽晶圓的製造方法， 把矽晶圓搬入磊晶生長裝置的密室內； 供給原料氣體至上述密室內，上述矽晶圓上生長矽磊晶層，上述矽晶圓作為磊晶矽晶圓； 搬出上述磊晶矽晶圓至上述密室外； 之後，供給氯化氫氣體至上述密室內，洗淨上述密室內； 其特徵在於： 實行上述洗淨後，根據上述氯化氫氣體的累積供給量，判定是否交換設置在上述密室內包含黑鉛的母材以碳化矽膜覆蓋的構件。
  2. 如請求項1所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中， 上述磊晶生長裝置，包括：基座(susceptor)，在上述密室內裝載上述矽晶圓；以及預熱圈，設置在上述基座外周以既定間隙介於其間； 上述構件，係從上述基座及上述預熱圈中選擇的1個以上的構件。
  3. 如請求項1或2所述之磊晶矽晶圓的製造方法，其中， 上述洗淨中，測量上述氯化氫氣體的供給量，實行上述洗淨後，上述氯化氫氣體的累積供給量超過既定臨界值前，判定交換上述構件。
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