外延晶圆的制造方法及外延生长用硅系基板专利检索- 晶体生长专利检索查询-专利查询网

外延晶圆的制造方法及外延生长用硅系基板
申请号	CN201580011736.1	申请日	2015-02-10	公开(公告)号	CN106068547B	公开(公告)日	2019-06-04
申请人	信越半导体株式会社;			发明人	萩本和德; 篠宫胜; 土屋庆太郎; 后藤博一; 佐藤宪; 鹿内洋志; 小林昇一; 栗本宏高;
摘要	本发明为一种外延晶圆的制造方法，该外延晶圆在硅系基板上具有外延层，该外延晶圆的制造方法的特征在于，在对所述硅系基板的外周部进行平台加工后，使半导体层在所述硅系基板上外延生长。由此，提供一种在硅系基板上具有外延层的外延晶圆的制造方法，该外延晶圆的制造方法能够获得一种完全无裂痕的外延晶圆。
权利要求	1.一种外延晶圆的制造方法，该外延晶圆在硅系基板上具有外延层，该外延晶圆的制造方法的特征在于，在利用由磨石所实施的磨削对所述硅系基板的外周部在不改变外径的前提下，平坦地去除宽度1mm以上、深度3μm以上的该外周部，并使磨削后的平台面成为镜面或准镜面之后，使半导体层在所述硅系基板上外延生长，在成为镜面或准镜面的所述平台面上直接形成多晶半导体层。 2.根据权利要求1所述的外延晶圆的制造方法，其特征在于，所述进行外延生长的半导体层由氮化物半导体构成。 3.根据权利要求2所述的外延晶圆的制造方法，其特征在于，所述氮化物半导体包含一层以上的AlN、GaN、InN、或它们的混晶中的任一种的层。 4.一种外延晶圆，其在用于使半导体层外延生长的外延生长用硅系基板上使外延层生长而成，其特征在于，对所述硅系基板的外周部在不改变外径的前提下，平坦地去除宽度1mm以上、深度3μm以上的该外周部，形成平台部，所述平台部的平台面成为镜面或准镜面，在成为镜面或准镜面的所述平台面上直接设置有多晶半导体层。 5.根据权利要求4所述的外延晶圆，其特征在于，所述进行外延生长的半导体层由氮化物半导体构成。 6.根据权利要求5所述的外延晶圆，其特征在于，所述氮化物半导体包含一层以上的AlN、GaN、InN、或它们的混晶中的任一种的层。
说明书全文	外延晶圆的制造方法及外延生长用硅系基板技术领域 [0001] 本发明涉及一种在硅系基板上具有外延生长层的外延晶圆的制造方法及用于该制造方法的硅系基板。背景技术 [0002] 为了制造半导体外延晶圆，使用市售的外延制造装置，在硅系基板(例如，硅基板或碳化硅基板)等的表面上进行外延生长，来进行异质或同质外延晶圆的制造。 [0003] 在硅系基板上配置由氮化物半导体所形成的外延生长层而成的外延晶圆，在外周部上的外延生长层的膜厚会变厚而产生外延生长层的晶冠(高于生长层的主表面的突起)。 [0004] 按照在作为半导体装置来使用的晶圆中央部，以使硅系基板的翘曲与外延生长层的应力最适宜的方式，选择外延生长层的各层的厚度等条件。因此，若产生上述晶冠，则会破坏外延生长层上所产生的应力与基板的翘曲的平衡，对外延生长层造成影响，而于外周部附近的外延生长层上产生龟壳图案的裂痕等(例如参照图4)。 [0005] 为了防止产生这种晶冠，提出了以下方法等：对硅系基板的外周部进行倒角，在硅系基板上形成外延生长层(例如专利文献1)。 [0006] 另外，作为解决裂痕的对策，提出了以下方法：对Si基板边缘附近进行粗面化后再进行外延生长(专利文献2)；使用将具有定向平面的(111)面作为主面的硅系板，来作为异质外延生长用基板(专利文献3)，该硅系板所具有的定向平面，位于以<111>方向作为转轴且将<110>方向朝左旋转(逆时针旋转)30°、90°及150°中的任一角度后的方向上；或是在以环覆盖硅系基板的周边部的状态下进行外延生长(专利文献4)等。 [0007] 另外，在硅系板上使GaN层、AlN层外延生长而成的外延晶圆中，若在外延生长过程中在晶圆端部产生裂痕，则原料也就是三甲基铝(Trimethylaluminium，TMA)和三甲基镓(Trimethylgallium，TMG)的气体从裂痕的间隙浸入，与Si反应而产生反应痕迹(reaction impression)。 [0008] 作为解决这种反应痕迹的对策，提出了一种在SOI基板上隔着缓冲膜(AlN膜)，使较厚的GaN膜进行外延生长的技术(专利文献5)。 [0009] 现有技术文献 [0010] 专利文献 [0011] 专利文献1：日本专利公开昭59-227117号公报 [0012] 专利文献2：国际公开2011/161975号公报 [0013] 专利文献3：日本专利公开2011-165962号公报 [0014] 专利文献4：日本专利公开2013-171898号公报 [0015] 专利文献5：日本专利公开2007-246289号公报发明内容 [0016] (一)要解决的技术问题 [0017] 然而，现状是即便一般被称为“无裂痕(crack free)”的外延晶圆，也会因晶冠的产生而在距离外周部数毫米(mm)左右的区域内存在裂痕。 [0018] 令人担忧的是，该裂痕在元件的制造步骤中扩张，或引发外延生长层的剥离而污染生产线。因此，期望一种完全无裂痕的外延基板。 [0019] 本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于，提供一种外延晶圆的制造方法，该方法可获得一种完全无裂痕的外延晶圆。 [0020] (二)技术方案 [0021] 为了达到上述目的，本发明提供一种外延晶圆的制造方法，该外延晶圆在硅系基板上具有外延层，该外延晶圆的制造方法的特征在于，在对所述硅系基板的外周部进行平台加工(テラス加工；Terrace processing)后，使半导体层在所述硅系基板上外延生长。 [0022] 如此一来，在对硅系基板的外周部进行平台加工后，使半导体层在硅系基板上外延生长，由此，可容易获得一种完全无裂痕的外延晶圆，并可在元件制造步骤等的后续步骤(post process)中，抑制裂痕扩张、或抑制引发外延生长层剥离而污染生产线。 [0023] 这时，优选为，利用由磨石所实施的磨削，来进行所述平台加工。 [0024] 如此一来，通过利用由磨石所实施的磨削来进行平台加工，能够极简便地进行平台加工。 [0025] 这时，优选为，进一步包含使磨削后的平台面(terrace surface；阶面)成为镜面或准镜面的步骤。 [0026] 如此一来，通过使磨削后的平台面成为镜面或准镜面，能够抑制来自磨削后的平台面的扬尘，并防止由扬尘所导致的问题。 [0027] 此时，进行所述外延生长的半导体层可由氮化物半导体构成。 [0028] 可适宜地使用氮化物半导体，来作为进行外延生长的半导体层。 [0029] 此时，所述氮化物半导体可为AlN、GaN、InN、或它们的混晶中的任一种以上。 [0030] 可适宜地使用如上所述的材料，来作为进行外延生长的半导体层所使用的氮化物半导体。 [0031] 另外，本发明提供一种外延生长用硅系基板，用于使半导体层外延生长，该外延生长用硅系基板的特征在于，所述硅系基板的外周部经平台加工，且具有平台部(阶部)。 [0032] 若为这种外周部经平台加工且具有平台部的硅系基板，则通过使用该基板来进行半导体层的外延生长，由此，能够容易获得一种完全无裂痕的外延晶圆，并可在元件制造步骤等的后续步骤中，抑制裂痕扩张、或抑制引发外延生长层剥离而污染生产线。 [0033] 这时，优选为，所述平台部的平台面成为镜面或准镜面。 [0034] 如此一来，通过使平台部的平台面成为镜面或准镜面，可抑制来自平台面的扬尘，并防止由扬尘所导致的问题。 [0035] 此时，进行所述外延生长的半导体层可由氮化物半导体构成。 [0036] 可将本发明适宜地应用于外延生长用硅系基板，该基板使用氮化物半导体来作为进行外延生长的半导体层。 [0037] 此时，所述氮化物半导体可为AlN、GaN，InN、或它们的混晶中的任一种以上。 [0038] 可将本发明适宜地应用于外延生长用硅系基板，该基板使用如上所述的材料来作为进行外延生长的半导体层所使用的氮化物半导体。 [0039] 进一步，本发明提供一种外延晶圆，其特征在于，在上述的外延生长用硅系基板上使外延层生长而成。 [0040] 若为这种在外周部经平台加工且具有平台部的硅系基板上生长有外延层而成的外延晶圆，则能够容易形成一种完全无裂痕的外延晶圆，且该外延晶圆可在元件制造步骤等的后续步骤中，不会发生裂痕扩张或引起外延生长层剥离而污染生产线。 [0041] (三)有益效果 [0042] 如上所述，根据本发明，能够容易获得一种完全无裂痕的半导体外延晶圆，并可在元件制造步骤等的后续步骤中，抑制裂痕扩张、或抑制引发外延生长层剥离而污染生产线。附图说明 [0043] 图1为表示本发明的外延晶圆的制造方法的制造流程一例的图。 [0044] 图2为表示在本发明的外延晶圆的制造方法的制造步骤中所获得的平台加工后的硅系基板的图。 [0045] 图3为表示利用实施例的制造方法制造而成的外延晶圆的周边部的图。 [0046] 图4为表示利用比较例的制造方法制造而成的外延晶圆的周边部的图。具体实施方式 [0047] 下面，作为实施方式的一例，参照附图对本发明进行详细说明，但本发明并不限定于此。 [0048] 如上所述，现状是即便在被称作“无裂痕”的外延晶圆中，也会因产生晶冠而在距离外周部数毫米(mm)左右的范围内存在裂痕，令人担忧的是，该裂痕在元件的制造步骤中扩张，或引发外延生长层的剥离而污染生产线。因此，期望一种完全无裂痕的外延基板。 [0049] 于是，发明人等针对外延晶圆的制造方法进行了反复深入研究，所述方法可容易地获得一种完全无裂痕的外延晶圆，可在元件制造步骤等的后续步骤中，抑制裂痕扩张，或抑制引发外延生长层剥离而污染生产线。 [0050] 其结果为，发现通过在对硅系基板的外周部进行平台加工后，在硅系基板上使半导体层外延生长，可容易获得一种完全无裂痕的外延晶圆，并可在元件制造步骤等的后续步骤中，抑制裂痕扩张，或抑制引发外延生长层剥离而污染生产线，从而完成了本发明。 [0051] 下面，参照图1，说明本发明的半导体外延晶圆的制造方法。 [0052] 首先，如图1中的(a)所示，准备硅系基板。硅系基板是例如硅(Si)基板、碳化硅(SiC)基板等。 [0053] 接着，如图1中的(b)所示，对硅系基板的外周部进行平台加工。 [0054] 此处，所谓的“平台加工(テラス加工；Terrace processing)”是指实施以下加工：如图2中的(e)所示，对于硅系板的要形成外延层的一侧的表面的外周部，在不改变外径的前提下，平坦地去除一定宽度的该外周部。被施以此加工后的部分称作平台部，所形成的平坦的面称作平台面。 [0055] 该平台加工，利用例如具有粒度号数为#800～#4000左右的粒度的磨石来进行磨削，磨削范围为宽度1mm以上，优选为1～3mm；磨削深度3μm以上，优选为3～50μm。 [0056] 将如此地进行平台加工后的硅系基板表示于图2。 [0057] 图2中的(a)为以宽度3mm、深度6μm磨削而成的晶圆的外周部的照片，图2中的(b)为图2中的(a)的放大照片。 [0058] 另外，图2中的(c)是以宽度1mm、深度6μm磨削而成的晶圆的外周部的照片，图2中的(d)为图2中的(c)的放大照片。 [0059] 进一步地，图2中的(e)为磨削后的硅系板的周边部的剖面图。 [0060] 如此一来，通过对硅系基板的外周部进行平台加工，可抑制因后续步骤的外延生长而导致外周部的裂痕和外延层脱落，并抑制反应痕迹的产生。一般认为，这是由于平台加工后的平台部上外延生长的层成为多晶而使应力得到缓和，从而抑制裂痕和反应痕迹的产生。 [0061] 另外，也可在磨削后，利用混酸等进行蚀刻，来使平台面成为镜面或准镜面。如此一来，通过进行蚀刻使平台面成为镜面或准镜面，可抑制扬尘，并防止由扬尘所导致的问题。 [0062] 接着，如图1中的(c)所示，使用有机金属气相生长(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)法等外延生长法，在设定为900℃以上，例如1200℃的硅系基板上形成外延生长层。 [0063] 此外延层的组成并无特别限定，可为氮化物半导体，并可使该氮化物半导体为AlN、AlGaN、GaN中的任一种以上。例如，可在形成AlN层后，使AlGaN层与GaN层交错层叠而成的缓冲层生长，并在其表面形成GaN层，使整体以3～10μm左右的厚度生长。 [0064] 若按照上述所说明的图1的制造流程来制造外延晶圆，能够容易获得一种完全无裂痕的半导体外延晶圆，并可在元件制造步骤等的后续步骤中，抑制裂痕扩张，或抑制引发外延生长层剥离而污染生产线。 [0065] 接着，说明本发明的外延生长用硅系基板。 [0066] 本发明的外延生长用硅系基板，用于使半导体层外延生长，硅系基板的外周部经平台加工且具有平台部(参照图2中的(e))。 [0067] 若使用外周部经平台加工且具有平台部的硅系基板，来进行半导体层的外延生长，则能够容易获得一种完全无裂痕的外延晶圆，并可在元件制造步骤等的后续步骤中，抑制裂痕扩张，或抑制引发外延生长层剥离而污染生产线。 [0068] 另外，优选地，平台部的平台面成为镜面或准镜面。 [0069] 如此一来，通过使平台部的平台面成为镜面或准镜面，可抑制来自平台面的扬尘，并防止由扬尘所导致的问题。 [0070] 进一步地，进行外延生长的半导体层可为由氮化物半导体构成。 [0071] 可将本发明适宜地应用于外延生长用硅系基板，所述基板使用氮化物半导体来作为进行外延生长的半导体层。 [0072] 该氮化物半导体可为AlN、GaN、InN、或它们的混晶中的任一种以上。 [0073] 可将本发明适宜地应用于外延生长用硅系基板，所述基板使用如上所述的材料来作为进行外延生长的半导体层所使用的氮化物半导体。 [0074] 另外，本发明的外延晶圆，是在上述的外延生长用硅系基板上使外延层生长而成。 [0075] 若为在这种外周部经平台加工且具有平台部的硅系基板上使外延层生长而成的外延晶圆，则能够容易形成一种完全无裂痕的外延晶圆，并可在元件制造步骤等的后续步骤中，形成一种无裂痕扩张、不会引起外延生长层剥离而污染生产线的外延晶圆。 [0076] 实施例 [0077] 下面，示出实施例和比较例，更具体地说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例和比较例。 [0078] (实施例) [0079] 使用具有#3000粒度的磨石，对直径150mm且厚度1mm的硅系板的外周部，按照宽度3mm且深度6μm、或宽度3mm且50μm的两个水平，利用磨削进行平台加工。 [0080] 在进行平台加工后的硅系板上通过外延生长而形成AlN层，然后使AlGaN层与GaN层交错层叠而成的缓冲层外延生长，并于其表面使GaN层外延生长，来制作外延晶圆。外延层整体的厚度为10μm。 [0081] 利用集光灯来观察如上所述地制作而成的外延晶圆的外周部，发现无论是按照深度6μm的水平(参照图3中的(a)、或者深度50μm的水平(参照图3中的(b)，均未产生裂痕、外延层脱落及反应痕迹。 [0082] (比较例) [0083] 除未进行平台加工以外，与实施例相同地，在直径150mm且厚度1mm的硅系板上进行外延生长。 [0084] 其结果为，如图4所示，外延晶圆的大致整个圆周可见裂痕。另外，外延层脱落分散于整个圆周，反应痕迹亦零星地分散。 [0085] 此外，本发明并不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为例示，具有和本发明的权利要求书中记载的技术思想实质上相同的构成且起到同样的作用效果的技术方案，均包含于本发明的技术范围内。

意见反馈