特許 5791004 エピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5791004

(24)【登録日】2015年8月14日

(45)【発行日】2015年10月7日

(54)【発明の名称】エピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20150917BHJP

   C23C 16/24 20060101ALI20150917BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20150917BHJP

   C30B 29/06 20060101ALI20150917BHJP

   C30B 25/16 20060101ALI20150917BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/205

   C23C16/24

   C23C16/44 G

   C30B29/06 504C

   C30B25/16

【請求項の数】8

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-213787(P2012-213787)

(22)【出願日】2012年9月27日

(65)【公開番号】特開2014-67955(P2014-67955A)

(43)【公開日】2014年4月17日

【審査請求日】2014年9月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000190149

【氏名又は名称】信越半導体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100131048

【弁理士】

【氏名又は名称】張川 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100095751

【弁理士】

【氏名又は名称】菅原 正倫

(72)【発明者】

【氏名】荒井 剛

【審査官】 正山 旭

(56)【参考文献】

【文献】 特開平８−１１５９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２９４９４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０４０５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２０１０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−０００３６３（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｃ２３Ｃ １６／２４

Ｃ２３Ｃ １６／４４

Ｃ３０Ｂ ２５／１６

Ｃ３０Ｂ ２９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

反応容器内に水平に支持されたサセプタの載置面に半導体ウェーハを載置し、前記サセプタをサセプタ中心を回転軸として水平回転させつつ、前記反応容器の水平方向における一端側からエピタキシャル層形成用の原料ガスを供給して、前記半導体ウェーハ上にエピタキシャル層を気相成長させるエピタキシャルウェーハの製造装置において、
前記原料ガスの供給方向に向いた前記半導体ウェーハの周縁部における結晶方位の、前記サセプタの水平回転にともなう周期的な変化に応じて、前記サセプタをその載置面に対して垂直な方向に周期的に上下させることを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造装置。

【請求項2】

前記周縁部の結晶方位のうちファセット成長しやすい結晶方位である第１結晶方位が前記原料ガスの供給方向に向いたときに前記サセプタを前記垂直な方向に下げ、前記周縁部の結晶方位のうちファセット成長しにくい結晶方位である第２結晶方位が前記原料ガスの供給方向に向いたときに前記サセプタを前記垂直な方向に上げることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。

【請求項3】

前記半導体ウェーハはシリコンウェーハであり、
前記サセプタが４５度回転する毎に前記サセプタを前記垂直な方向に上げ又は下げることを特徴とする請求項２に記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。

【請求項4】

前記シリコンウェーハは結晶方位が（１００）方位のウェーハであり、
前記第１結晶方位は＜１１０＞方位であり、前記第２結晶方位は＜１００＞方位であることを特徴とする請求項３に記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。

【請求項5】

反応容器内に水平に支持されたサセプタの載置面に半導体ウェーハを載置し、前記サセプタをサセプタ中心を回転軸として水平回転させつつ、前記反応容器の水平方向における一端側からエピタキシャル層形成用の原料ガスを供給して、前記半導体ウェーハ上にエピタキシャル層を気相成長させるエピタキシャルウェーハの製造方法において、
前記原料ガスの供給方向に向いた前記半導体ウェーハの周縁部における結晶方位の、前記サセプタの水平回転にともなう周期的な変化に応じて、前記サセプタをその載置面に対して垂直な方向に周期的に上下させることを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。

【請求項6】

前記周縁部の結晶方位のうちファセット成長しやすい結晶方位である第１結晶方位が前記原料ガスの供給方向に向いたときに前記サセプタを前記垂直な方向に下げ、前記周縁部の結晶方位のうちファセット成長しにくい結晶方位である第２結晶方位が前記原料ガスの供給方向に向いたときに前記サセプタを前記垂直な方向に上げることを特徴とする請求項５に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。

【請求項7】

前記半導体ウェーハはシリコンウェーハであり、
前記サセプタが４５度回転する毎に前記サセプタを前記垂直な方向に上げ又は下げることを特徴とする請求項６に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。

【請求項8】

前記シリコンウェーハは結晶方位が（１００）方位のウェーハであり、
前記第１結晶方位は＜１１０＞方位であり、前記第２結晶方位は＜１００＞方位であることを特徴とする請求項７に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法に関するもので、特に平坦度の高いエピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）の主表面に、気相成長法によりシリコン単結晶薄膜（以下、単に「薄膜」と略称する）を形成したシリコンエピタキシャルウェーハは、バイポーラＩＣやＭＯＳ−ＩＣ等の電子デバイスに広く使用されている。そして、電子デバイスの微細化等に伴い、素子を作りこむエピタキシャルウェーハ主表面のフラットネスに対する要求がますます厳しくなりつつある。フラットネスに影響を及ぼす因子としては、半導体ウェーハの平坦度と薄膜の膜厚分布とがある。ところで、近年、たとえば直径が２００ｍｍないしそれ以上のエピタキシャルウェーハの製造においては、複数枚の半導体ウェーハをバッチ処理する方法に代えて、枚葉式気相成長装置が主流になりつつある。これは、反応容器内に１枚の半導体ウェーハを水平に回転保持し、反応容器の一端から他端へ原料ガスを略水平かつ一方向に供給しながら薄膜を気相成長させるものである。上記のような枚葉式気相成長装置において、形成される薄膜の膜厚均一化を図る上で重要な因子として、反応容器内における原料ガスの流量あるいは流量分布がある。枚葉式気相成長装置においては、通常、ガス供給管を介して反応容器の一端部に形成されたガス供給口から原料ガスが供給され、基板表面に沿って原料ガスが流れた後、容器他端側の排出口から排出される構造となっている。このような構造の気相成長装置において、流量ムラを減ずるために、種種の装置が提案されている。

【0003】

しかし、半導体ウェーハの周縁部では、結晶方位の違いによるエピタキシャル層の成長速度の違いからエピタキシャル形成膜厚の変化が生じ、エピタキシャル成長用のガスの流れの均一化だけでは、膜厚の均一化を得ることは困難であることが分かってきた。この解決方法として、半導体ウェーハの周縁部近傍のサセプタの形状を、半導体ウェーハの結晶方位の変化に従って周期的に変化させることが提案されている（特許文献１参照）。これによれば、ファセット成長しやすい部分の成長速度を抑えることができ、周縁部の膜厚の均一性を向上できるとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−２９４９４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１の発明では、半導体ウェーハの周縁部の結晶方位に合わせて複雑な形状のサセプタを用意する必要があり、サセプタ加工コストの増大などの問題がある。

【0006】

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、半導体ウェーハの周縁部のエピタキシャル層の膜厚をより簡便な方法で均一化できるエピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明のエピタキシャルウェーハの製造装置は、反応容器内に水平に支持されたサセプタの載置面に半導体ウェーハを載置し、前記サセプタをサセプタ中心を回転軸として水平回転させつつ、前記反応容器の水平方向における一端側からエピタキシャル層形成用の原料ガスを供給して、前記半導体ウェーハ上にエピタキシャル層を気相成長させるエピタキシャルウェーハの製造装置において、
前記原料ガスの供給方向に向いた前記半導体ウェーハの周縁部における結晶方位の、前記サセプタの水平回転にともなう周期的な変化に応じて、前記サセプタをその載置面に対して垂直な方向に周期的に上下させることを特徴とする。

【0008】

また、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、反応容器内に水平に支持されたサセプタの載置面に半導体ウェーハを載置し、前記サセプタをサセプタ中心を回転軸として水平回転させつつ、前記反応容器の水平方向における一端側からエピタキシャル層形成用の原料ガスを供給して、前記半導体ウェーハ上にエピタキシャル層を気相成長させるエピタキシャルウェーハの製造方法において、
前記原料ガスの供給方向に向いた前記半導体ウェーハの周縁部における結晶方位の、前記サセプタの水平回転にともなう周期的な変化に応じて、前記サセプタをその載置面に対して垂直な方向に周期的に上下させることを特徴とする。

【0009】

エピタキシャル層を気相成長させるときにはサセプタが水平回転されて、その水平回転にともなって、原料ガスの供給方向に向く半導体ウェーハの周縁部の結晶方位が周期的に変化する。本発明では、その結晶方位の周期的な変化に応じて、サセプタを上下動させている。つまり、結晶方位の気相成長しやすさに応じてサセプタを上下動させるので、ガス供給方向に向いた周縁部周辺のガス供給の程度を、その周縁部の結晶方位に応じて変化させることができる。その結果、ガス供給方向に向いた周縁部周辺のエピタキシャル層の成長速度を簡単に制御できる。よって、半導体ウェーハの周縁部のエピタキシャル層の膜厚をより簡便に均一化できる。

【0010】

また、本発明において、前記周縁部の結晶方位のうちファセット成長しやすい結晶方位である第１結晶方位が前記原料ガスの供給方向に向いたときに前記サセプタを前記垂直な方向に下げ、前記周縁部の結晶方位のうちファセット成長しにくい結晶方位である第２結晶方位が前記原料ガスの供給方向に向いたときに前記サセプタを前記垂直な方向に上げる。

【0011】

これによれば、ファセット成長しやすい第１結晶方位の周縁部に対するガス供給を、ファセット成長しにくい第２結晶方位の周縁部に対するガス供給よりも抑えることができる。よって、第２結晶方位の周縁部周辺の成長速度を維持しつつ、第１結晶方位の周縁部周辺の成長速度を抑えることができる。その結果、第１結晶方位の周縁部周辺に形成されたエピタキシャル層の膜厚と、第２結晶方位の周縁部周辺に形成されたエピタキシャル層の膜厚とを近づけることができる。つまり、周縁部の膜厚を均一化できる。

【0012】

また、本発明において、前記半導体ウェーハはシリコンウェーハであり、前記サセプタが４５度回転する毎に前記サセプタを前記垂直な方向に上げ又は下げる。

【0013】

半導体ウェーハがシリコンウェーハの場合には、第１結晶方位と第２結晶方位とが交互に４５度周期で現れることが知られているので、サセプタが４５度回転する毎にサセプタを上下動させることで、第１結晶方位と第２結晶方位の周期的な変化に連動してサセプタを上下動させることができる。

【0014】

また、本発明において、前記シリコンウェーハは結晶方位が（１００）方位のウェーハであり、前記第１結晶方位は＜１１０＞方位であり、前記第２結晶方位は＜１００＞方位である。

【0015】

結晶方位が（１００）方位のシリコンウェーハにおいては、ファセット成長面（第１結晶方位）は＜１１０＞方位、非ファセット成長面（第２結晶方位）は＜１００＞方位であることが知られている。そのシリコンウェーハに本発明を適用することで、＜１１０＞方位のファセット成長を抑えることができるので、周縁部の膜厚を均一化できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】気相成長装置１の側面断面図である。

【図2】シリコンウェーハＷの平面図である。

【図3】図１のＡ部の拡大図であり、ガス供給方向の結晶方位に応じて、サセプタ１２の上下位置が変化している様子を示した図である。

【図4】サセプタ１２の回転角度に対するサセプタ１２の上下位置の推移を示した第１例であり、三角波状に推移させた図である。

【図5】サセプタ１２の回転角度に対するサセプタ１２の上下位置の推移を示した第２例であり、矩形波状に推移させた図である。

【図6】比較例１、２におけるサセプタ１２の上下位置の状態を示した図である。

【図7】実施例、比較例１、２で得られたシリコンエピタキシャルウェーハＷのＦｒｏｎｔＺＤＤを示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明に係るエピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のエピタキシャルウェーハの製造装置としての枚葉式の気相成長装置１の側面断面図である。気相成長装置１は、図１に示すように、水平方向における第一端部３１側にガス供給口２１が形成され、第一端部３１と反対側の第二端部３２側にガス排出口３６が形成された反応容器２を有する。エピタキシャル層形成のための原料ガスＧは、ガス供給管５０からガス供給口２１を経て反応容器２内に供給され、該反応容器２の内部空間５にて略水平に回転保持されるシリコンウェーハＷ（シリコン単結晶基板）の主表面に沿って流れた後、ガス排出口３６から排出管７を経て排出されるように構成されている。つまり、原料ガスＧは、ガス供給口２１からガス排出口３６へ向けて、略水平かつ一方向に流れる。

【0018】

原料ガスＧは、上記のシリコンウェーハＷ上にエピタキシャル層としてのシリコン単結晶薄膜を気相成長させるためのものであり、ＳｉＨＣｌ_３、ＳｉＣｌ_４、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２等のシリコン化合物の中から選択される。原料ガスＧには、ドーパントガスとしてのＢ_２Ｈ_６あるいはＰＨ_３や、希釈ガスとしてのＨ_２、Ｎ_２、Ａｒ等が適宜配合される。また、薄膜の気相成長処理に先立って基板前処理（例えば自然酸化膜や付着有機物の除去処理）を行う際には、ＨＣｌ、ＨＦ、ＣｌＦ_３、ＮＦ_３等から適宜選択された腐蝕性ガスを希釈ガスにて希釈した前処理用ガスを反応容器２内に供給するか、又は、Ｈ_２雰囲気中で高温熱処理を施す。

【0019】

反応容器２は、下部ケース３と上部ケース４とから構成されている。下部ケース３の内周面に沿うように、ガス案内部材２３が配置されている。そのガス案内部材２３でサセプタ１２が取り囲まれている。ガス案内部材２３は、ガス案内部材２３の上面２３ａが後述するサセプタ１２の上面１２ａ（ひいてはシリコンウェーハＷの主表面）と略一致する位置関係にて配置される。なお、後述するようにサセプタ１２は上下動可能となっているので、サセプタ１２とガス案内部材２３の位置関係は変化する。ガス供給口２１及びガス排出口３６は、ガス案内部材２３の外周面２３ｂ（上面２３ａも含む）と、その外周面２３ｂに対向する上部ケース４の面４ａとから構成されている。

【0020】

内部空間５には、円盤状のサセプタ１２が水平配置されている。そのサセプタ１２は、例えば、Ｃ（カーボン）を基材として、その周りを高純度の炭化珪素（ＳｉＣ）で覆われる形で形成されている。サセプタ１２の上面１２ａにはザグリ１２ｂが形成されている。そのザグリ１２ｂの形状は、シリコンウェーハＷより若干大きい円盤状となっている。シリコンウェーハＷは、ザグリ１２ｂ内に配置される。シリコンウェーハＷは、例えば直径が１００ｍｍあるいはそれ以上のものである。また、シリコンウェーハＷの配置領域に対応して反応容器２の上下には、シリコンウェーハＷを加熱のためのヒータ１１（赤外線加熱ランプ、ハロゲンランプなど）が所定間隔にて配置されている。

【0021】

サセプタ１２の裏面には、サセプタ１２を支持する支持軸１３が接続されている。その支持軸１３には、モータ、歯車等で構成された回転機構１４が接続されており、支持軸１３はその回転機構１４により自身の軸回りに回転可能となっている。そして、支持軸１３の回転により、サセプタ１２は、サセプタ１２の中心軸Ｏ周りに水平回転可能となっている。

【0022】

また、支持軸１３には、モータ、歯車等で構成された上下動機構１５が接続されている。支持軸１３はその上下動機構１５により自身の軸方向（上下方向）に上下動できるようになっている。その支持軸１３の上下動により、サセプタ１２は、その載置面１２ｃに対して垂直な方向に（上下方向に）上下動できるようになっている。

【0023】

回転機構１４及び上下動機構１５は制御装置１６に接続されている。制御装置１６は、ＣＰＵやモータを駆動する駆動回路等から構成され、シリコンウェーハＷ上にエピタキシャル層を気相成長させる際に、回転機構１４によるサセプタ１２の回転（回転速度など）及び上下動機構１５によるサセプタ１２の上下動（上下動のタイミング、振幅、速度など）を制御する。

【0024】

次に、図１の気相成長装置１を用いて、シリコンエピタキシャルウェーハを製造する方法を説明する。先ず、シリコンウェーハＷを用意する。ここで、図２には、用意したシリコンウェーハＷとして、結晶方位が（１００）方位のシリコンウェーハＷの平面図を示している。図２に示すように、シリコンウェーハＷの周縁部１０１（面取り部）では、周縁部１０１の周方向に沿って周期的に結晶方位が変化する。具体的には、＜１００＞方位と＜１１０＞方位とが４５度周期で交互に現れる。なお、図２では、＜１００＞方位と等価な結晶方位（例えば、［０Ｔ０］方位（なお、「Ｔ」は、いちバーを意味する。以下同じ）、［０１０]方位など）は＜１００＞方位として図示している。同様に、図２では、＜１１０＞方位と等価な結晶方位（例えば、［０Ｔ１］方位、［０１Ｔ］方位など）は＜１１０＞方位として図示している。＜１１０＞方位はファセット成長面とされ、非ファセット成長面である＜１００＞方位に比べて、エピタキシャル層が成長しやすくなっている。

【0025】

シリコンウェーハＷを用意した後、ヒータ１１により投入温度（例えば６５０℃）に調整した反応容器２内に図２のシリコンウェーハＷを投入し、その主表面が上を向くように、サセプタ１２（ザグリ１２ｂ）に載置する。このとき、シリコンウェーハＷの周縁部１０１のうち、ガス供給方向に配置された周縁部１０１ａ（図１参照）の結晶方位を把握できるように、シリコンウェーハＷをサセプタ１２に載置する。なお、ガス供給方向とは、ガスの流れ方向を意味し、具体的にはガス供給口２１の中央とガス排出口３６の中央とを結ぶ直線に平行な方向を意味する。例えば、初期状態として、＜１１０＞方位の周縁部１０１がガス供給口２１の側（以下、ガス供給側という）に配置されるようにする。この場合、ガス排出口３６の側（以下、ガス排出側）の結晶方位も＜１１０＞方位となる。なお、周縁部１０１のそれぞれの位置における結晶方位は、オリエンテーションフラット又はノッチとの相対位置関係から把握できる。以下では、初期状態として、＜１１０＞方位の周縁部１０１がガス供給方向（ガス供給側２１、ガス排出側３６）に配置されたとし、その初期状態におけるサセプタ１２の回転角度を０度とする。

【0026】

次に、ヒータ１１により、シリコンウェーハＷを水素熱処理温度（例えば１０５０℃〜１２００℃）まで加熱する。次に、シリコンウェーハＷの主表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。なお、この気相エッチングは、次工程である気相成長の直前まで行われる。

【0027】

次に、シリコンウェーハＷを所望の成長温度（例えば１０５０℃〜１１８０℃）まで降温し、ガス供給口２１を介してシリコンウェーハＷの主表面上に原料ガスＧ（例えばトリクロロシラン）及びキャリアガス（例えば水素）をそれぞれ略水平に供給する。これにより、ウェーハ表面に原料ガスの熱分解（および還元）によって生成されたシリコンが析出し、ウェーハ表面に単結晶シリコンからなるエピタキシャル層が成長する。この気相成長の際に、制御装置１６は、回転機構１４を制御して、サセプタ１２（シリコンウェーハＷ）を所定の回転速度にて水平回転させる。これにより、エピタキシャル層をシリコンウェーハＷ上に膜厚均一に成長させることができる。

【0028】

回転機構１４によるシリコンウェーハＷの回転により、ガス供給方向（ガス供給側２１、ガス排出側３６）の周縁部１０１ａの結晶方位が周期的に変化する。制御装置１６は、その結晶方位の周期的な変化に応じて、上下動機構１５を制御してサセプタ１２を周期的に上下動させる。ここで、図３は、図１のＡ部の拡大図であり、ガス供給方向（ガス供給側２１、ガス排出側）の結晶方位に応じて、サセプタ１２の上下位置が変化している様子を示している。詳細には、図３（Ａ）は、ガス供給方向の結晶方位が非ファセット成長面である＜１００＞方位又は＜１００＞方位に等価な結晶方位（図３（Ａ）ではガス供給側２１が［０Ｔ０］方位、ガス排出側３６が［０１０］方位）の場合における様子を示している。図３（Ｂ）は、ガス供給方向の結晶方位がファセット成長面である＜１１０＞方位又は＜１１０＞方位に等価な結晶方位（図３（Ｂ）ではガス供給側２１が［０Ｔ１］方位、ガス排出側３６が［０１Ｔ］方位）の場合における様子を示している。

【0029】

図３（Ａ）に示すように、＜１００＞方位又は＜１００＞方位に等価な結晶方位がガス供給方向に配置された場合には、制御装置１６は、サセプタ１２の上面１２ａがガス案内部材２３の上面２３ａと略一致した位置となるように、サセプタ１２の上下方向の位置を制御する。これに対し、図３（Ｂ）に示すように、＜１１０＞方位又は＜１１０＞方位に等価な結晶方位がガス供給方向に配置された場合には、制御装置１６は、図３（Ａ）の状態（標準状態）に対してサセプタ１２を所定距離ｄだけ下降させる。つまり、図３（Ｂ）の状態では、ガス案内部材２３の上面２３ａに対してサセプタ１２の上面１２ａが所定距離ｄだけ下がっている。なお、別の言い方をすると、図３（Ａ）の標準状態は、図３（Ｂ）の状態からサセプタ１２が所定距離ｄだけ上昇している。

【0030】

図２で説明したように、＜１００＞方位と＜１１０＞方位は４５度毎に交互に現れるので、制御装置１６は、サセプタ１２（シリコンウェーハＷ）が１回転する間に、＜１００＞方位がガス供給方向に向いたときにサセプタ１２の位置が最上点となるようにし（図３（Ａ）の状態）、＜１１０＞方位がガス供給方向に向いたときにサセプタ１２の位置が最下点となるようにする。つまり、制御装置１６は、サセプタ１２が１回転する間に、４往復分、サセプタ１２を上下動させる。

【0031】

図４、図５は、サセプタ１２の回転角度に対するサセプタ１２の上下位置の推移を例示した図である。図４、図５の横軸はサセプタ１２の回転角度（初期状態からの回転角度）及び各回転角度での結晶方位（ガス供給方向に向いた周縁部１０１ａにおける結晶方位）を示している。図４、図５の縦軸は、サセプタ１２の上下位置を示しており、上下位置＝０は図３（Ａ）の状態、上下位置＝−ｄは図３（Ｂ）の状態に対応する。図４では、サセプタ１２の上下位置の推移形状が三角波状となっている。詳細には、ガス供給方向の結晶方位が＜１００＞方位から＜１１０＞方位に変化するにしたがって、サセプタ１２の上下位置を０から−ｄに徐々に（比例的に）下降させている。同様に、ガス供給方向の結晶方位が＜１１０＞方位から＜１００＞方位に変化するにしたがって、サセプタ１２の上下位置を−ｄから０に徐々に（比例的に）上昇させている。

【0032】

図５では、サセプタ１２の上下位置の推移形状が矩形波状となっている。詳細には、ガス供給方向の結晶方位が＜１００＞方位となる回転角度（＝４５度、１３５度、２２５度、３１５度）の前後２２．５度の範囲では上下位置＝０となっており、＜１１０＞方位となる回転角度（＝０度、９０度、１８０度、２７０度、３６０）の前後２２．５度の範囲では上下位置＝−ｄとなっている。図４の態様、図５の態様のどちらを採用しても良い。

【0033】

このように、ファセット成長面である＜１１０＞方位がガス供給方向に向いたときにはサセプタ１２を下降させているので、その＜１１０＞方位の周縁部１０１ａ（ガス供給側２１及びガス排出側３６の周縁部１０１ａ）に原料ガスＧを届きにくくすることができる。その結果、その周縁部１０１ａ周辺のエピタキシャル層の成長速度を抑えることができる。また、ガス供給方向に向いた周縁部１０１ａ以外の周縁部１０１は、周縁部１０１ａに比べて、ガス供給方向から離れた位置に配置されることになるので、サセプタ１２が下降したことによる影響（成長速度への影響）は少ない。つまり、周縁部１０１ａ周辺のみ、成長速度を抑えることができる。

【0034】

また、非ファセット成長面である＜１００＞方位がガス供給方向に向いたときにはサセプタ１２を上昇させているので、その＜１００＞方位の周縁部１０１ａ周辺のエピタキシャル層の成長速度が低下するのを防止できる。

【0035】

以上より、＜１１０＞方位の周縁部１０１周辺のみ成長速度（ファセット成長）を抑えることができるので、＜１１０＞方位のエピタキシャル層の膜厚と、＜１００＞方位のエピタキシャル層の膜厚の差を小さくできる。その結果、周縁部１０１の膜厚を均一化できる。

【0036】

最後に、エピタキシャルウェーハを取り出し温度（例えば、６５０℃）まで降温し、反応容器２外へと搬出する。

【実施例】

【0037】

本発明の効果を確認するために、以下の試験を行った。先ず、導電型がＰ型、直径３００ｍｍ、抵抗率１０Ωｃｍ、厚さ７７５μｍ、結晶方位（１００）、ＣＺ法で製造されたシリコン単結晶基板の試料を準備した。エピタキシャル成長温度１１３０℃、流量９ｓｌｍの原料ガスＳｉＨＣｌ_３の条件で、試料上に４μｍのエピタキシャル層を成膜した。このとき、サセプタを１５ｒｐｍの回転速度で水平回転させた。また、＜１１０＞方位がガス供給方向に向いたときにサセプタを−０．５ｍｍの高さ（図３（Ｂ）の状態）、＜１００＞方位がガス供給方向に向いたときに標準のサセプタの高さ（図３（Ａ）の状態）になるように、サセプタ１回転でサセプタを上下に４往復させた。サセプタの上下動の態様は図４の態様とし、１秒間でサセプタが上下に１往復するように、サセプタの上下動を制御した。

【0038】

比較例として、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、サセプタの上下位置を固定とし、それ以外の条件は上記実施例と同一条件として、エピタキシャル層を成膜した。図６（Ａ）は、サセプタ１２の上下位置を標準位置（図３（Ａ）の状態、サセプタ１２の上面１２ａとガス案内部材２３の上面２３ａの差ｄ＝０）で固定とした態様である（比較例１）。図６（Ｂ）は、サセプタ１２の上下位置を標準位置から−０．５ｍｍ下げた位置（図３（Ｂ）の状態、サセプタ１２の上面１２ａとガス案内部材２３の上面２３ａの差ｄ＝−０．５ｍｍ）で固定とした態様である（比較例２）。

【0039】

そして、実施例、比較例１、２で得られたシリコンエピタキシャルウェーハの表面に対してＺＤＤ（ＦｒｏｎｔＺＤＤ）を評価した。今回は、ウェーハ中心から１４８ｍｍの位置のＦｒｏｎｔＺＤＤを、ウェーハの周方向に亘って測定した。なお、ＺＤＤは、ウェーハの高さをウェーハの半径方向の長さで２回微分を行ったものである。別の言い方をすると、ＺＤＤは、ウェーハの表面変位量（ｎｍ）をウェーハの径方向の位置変化（ｍｍ）で微分したものである。ＦｒｏｎｔＺＤＤ＝０は、表面変位量の傾きが変化していないことを示す。

【0040】

図７は、そのＦｒｏｎｔＺＤＤの測定結果を示しており、詳細には、周方向の位置（角度）に対するＦｒｏｎｔＺＤＤの変化を示している。▲のプロット点は実施例の結果を示し、◇のプロット点が比較例１の結果を示し、□のプロット点は比較例２の結果を示している。また、各角度での結晶方位は図４や図５の横軸と同じである。図７に示すように、いずれの結果も、ファセット成長面（＜１１０＞方位）に対応する角度（＝０度、９０度、１８０度、２７０度、３６０度）でのＦｒｏｎｔＺＤＤが、非ファセット成長面（＜１００＞方位）に対応する角度（＝４５度、１３５度、２２５度、３１５度）でのＦｒｏｎｔＺＤＤに比べて大きくなっている。しかし、実施例の結果では、比較例１、２に比べて、ＦｒｏｎｔＺＤＤのレンジ（変化幅：最大のＦｒｏｎｔＺＤＤと最小のＦｒｏｎｔＺＤＤの差）が改善されている。具体的には、比較例１のＦｒｏｎｔＺＤＤのレンジは５０．９ｎｍ／ｍｍ^２、比較例２でのＦｒｏｎｔＺＤＤのレンジは４９．５ｎｍ／ｍｍ^２であり、それら比較例１、２の結果に対して、実施例でのＦｒｏｎｔＺＤＤのレンジは４０．２ｎｍ／ｍｍ^２に改善（約２０％の改善）された。これにより、周縁部の膜厚の均一性を向上できたことを示せた。なお、比較例２の結果で示されるように、サセプタの高さを単純に変えただけでは、ＦｒｏｎｔＺＤＤのレンジは改善されない。これは、ファセット成長面（＜１１０＞方位）の成長速度に加えて、非ファセット成長面（＜１００＞方位）の成長速度も抑えてしまうからである。

【0041】

なお、本発明に係るエピタキシャルウェーハの製造方法は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない限度で種々の変更が可能である。例えば、（１００）方位以外の結晶方位のシリコンウェーハやシリコンウェーハ以外の半導体ウェーハ上にエピタキシャル層を成膜するときにも本発明を適用することができる。

【符号の説明】

【0042】

１ 気相成長装置（エピタキシャルウェーハの製造装置）
２ 反応容器
１２ サセプタ
１３ 支持軸
１４ 回転機構
１５ 上下動機構
１６ 制御装置
２１ ガス供給口
２３ ガス案内部材
３６ ガス排出口
１０１ シリコンウェーハの周縁部
Ｗ シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】