JP2000034184A - Soi基板熱酸化処理炉用部品 - Google Patents

Soi基板熱酸化処理炉用部品

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JP2000034184A
JP2000034184A JP19829498A JP19829498A JP2000034184A JP 2000034184 A JP2000034184 A JP 2000034184A JP 19829498 A JP19829498 A JP 19829498A JP 19829498 A JP19829498 A JP 19829498A JP 2000034184 A JP2000034184 A JP 2000034184A
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JP
Japan
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sic
film
thermal oxidation
layer
sio
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JP19829498A
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Hiroyuki Hirano
博之 平野
Sadao Nakajima
定夫 中嶋
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Toyo Tanso Co Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Toyo Tanso Co Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 SiO2 膜の剥離し難くいSOI基板熱酸化
処理炉用部品とする。 【解決手段】 少なくとも外周部分が緻密なSiCで形
成された基材1の表面に、多孔性の窒化珪素が成膜され
ている。窒化珪素の剥離防止層は、開気孔率が5〜30
体積%、好ましくは10〜20体積%である。また、剥
離防止層の層厚は、10〜50μm、好ましくは20〜
40μmである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、Siウエハを高温
で熱酸化処理してSOI構造の基板を作製するSOI基
板熱酸化処理炉用部品に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年においては、LSI(large scale i
ntegration) の高集積化や高速化、低消費電力化の要請
に伴って、LSIを構成するトランジスタ間を完全に絶
縁分離することができるSOI(Silicon on insulatin
g) 構造の基板が注目されている。特に、SIMOX(se
paration by implanted oxygen)基板は、均一な厚さの
薄膜Si層および埋め込みSiO2 膜を高品質に得るこ
とができる点で各種のSOI構造の基板の中でも有力な
基板として注目されている。
【0003】上記のSIMOX基板は、Siウエハの内
部に酸素イオンを注入した後、SOI基板熱酸化処理炉
において高温アニール処理および1300℃以上の高温
で熱酸化処理を施してSiO2 膜を形成することにより
製造されている。従って、1200℃以上で軟化する石
英は、熱酸化処理時に機械的強度が著しく低下するた
め、従来は、例えばCVD法により形成されたバルクS
iCやCVD法によりSiCを成膜された焼結SiCが
SIMOX基板熱酸化処理炉の構造部材の材料として使
用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、熱酸化処理時にSiCが酸化され、Si
Cとは熱膨張率等の物性の異なったSiO2 が構造部材
の表面に成膜されるため、熱酸化処理を繰り返すと、S
iO2 の成膜の進行に伴ってSiO2 膜が剥離し易くな
る。そして、SiO2 膜が剥離すると、剥離した膜片が
パーティクルとして炉内を浮遊して清浄度を低下させる
ことになるため、従来は、SIMOX基板熱酸化処理炉
の構造部材を頻繁に酸洗浄してSiO2 膜を除去する等
の対策が採られている。
【0005】また、最近においては、SiCの表面にS
3 4 膜を形成することによって、熱酸化処理時にS
iO2 膜を成膜させ難くする方法も考えられている。と
ころが、このようにSiO2 膜を成膜させ難くした場合
でも、SiO2 膜が僅かにでも形成されると、膜片が容
易に剥離してパーティクルとして炉内を浮遊することに
なるため、SiCの場合と同様に、SiO2 膜を酸洗浄
等により頻繁に除去する対策を採る必要がある。
【0006】そこで、本発明は、酸洗浄の周期を長くす
ることができるように、SiO2 膜の剥離し難くいSI
MOX基板熱酸化処理炉に代表されるSOI基板熱酸化
処理炉用の部品を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のSOI基板熱酸化処理炉用部品は、少なく
とも外周部分が緻密な炭化珪素で形成された基材と、前
記基材の表面に形成され、窒化珪素からなる多孔性の剥
離防止層とを有したことを特徴としている。
【0008】上記の構成によれば、図1に示すように、
SOI基板熱酸化処理炉の構成部材3は、多数の孔部2
aを有した窒化珪素の剥離防止層2が基材1の表面に形
成された構成となる。従って、SIMOX基板等のSO
I基板の熱酸化処理時に、1300℃以上の温度で酸素
(O2 )雰囲気下に構成部材3が存在すると、酸素と接
触する構成部材3の剥離防止層2が酸化することによっ
て、外部に露出した孔部2aも含めて剥離防止層2の全
表面にSiO2 膜4が形成されることになる。
【0009】この際、SiO2 と窒化珪素とは熱膨張率
等の物性が異なっているため、例えば図2に示すよう
に、SiCのみからなる平坦な表面の構成部材3にSi
2 膜4が形成されると、SiO2 の膜片が容易に剥離
することになるが、本発明においては、図1に示すよう
に、SiO2 膜4が剥離防止層2の表面から孔部2aを
介して内部深くにまで形成されているため、SiO2
4と剥離防止層2との間にアンカー効果が作用する。こ
れにより、SiO2 膜4が剥離防止層2に強固に接合し
た状態になっているため、SiO2 膜4の成膜が相当程
度に進行した場合でも、膜片が剥離してパーティクルと
して炉内を浮遊することがなく、結果としてSiO2
4の酸洗浄の周期を長くすることが可能になる。
【0010】ここで、上記の基材には、CVD法により
形成されたバルクSiCやCVD法によりSiCが成膜
された焼結SiC、CVD法によりSiCが成膜された
黒鉛、Siが含浸された反応SiCを用いることができ
る。尚、基材に適用可能な炭化珪素としては、SiCを
挙げることができる。一方、剥離防止層に適用可能な窒
化珪素としては、Si3 4 やSi2 3 、SiNを挙
げることができる。
【0011】また、剥離防止層は、開気孔率が5〜30
体積%、好ましくは10〜20体積%であることが望ま
しい。この理由は、開気孔率が5体積%未満であると、
剥離防止層が酸化されてSiO2 膜が形成されたとき
に、孔部の周囲へのSiO2 の形成が僅かとなって上述
のアンカー効果が不十分となり、SiO2 膜の剥離を十
分に防止することができなくなるからである。一方、開
気孔率が30体積%以上であると、剥離防止層の形成が
困難になるからである。また、10〜20体積%の開気
孔率の範囲を特に好ましいとした理由は、この範囲であ
れば、SiO2 膜の剥離を十分に防止することができる
と共に剥離防止層を容易に形成することができるからで
ある。
【0012】さらに、剥離防止層は、層厚が10〜50
μm、好ましくは20〜40μmであることが望まし
い。この理由は、層厚が10μm未満であると、剥離防
止層が酸化されてSiO2 膜が形成されたときに、この
SiO2 膜が孔部を介して内部深くにまで形成されない
ため、上述のアンカー効果が不十分となってSiO2
の剥離を十分に防止することができなくなるからであ
る。一方、層厚が50μm以上であると、成膜の製造コ
ストの増大に見合うだけの剥離の防止効果を得ることが
できないからである。また、20〜40μmの開気孔率
の範囲を特に好ましいとした理由は、この範囲であれ
ば、SiO2 膜の剥離を十分に防止することができると
共に、容易且つ低コストで剥離防止層を形成することが
できるからである。
【0013】尚、剥離防止層は、基材にCVD法により
Siを被覆した後、窒素(N2 )雰囲気下において加熱
し、Siの被覆層をSi3 4 に転化することにより形
成することができる。これは、Siの被覆層が高温に加
熱されながらSi3 4 に転化されると、被覆層中の一
部のSiが蒸発したり、生成したSi3 4 が分解する
ため、そこで形成された空隙が所定の開口率の孔部とし
て残存するからであると考えられる。
【0014】また、上記のSOI基板熱酸化処理炉用部
品が使用されるSOI基板熱酸化処理炉は、図3に示す
ように、Siウエハ11を載せるサセプター12と、複
数のサセプター12を着脱自在に支持するボート13
と、これらサセプター12およびボート13を収容する
チューブ14とを構成部材として備えており、この構成
部材がSOI基板熱酸化処理炉用部品とされている。こ
の構成によれば、Siウエハ11に対して1300℃以
上で熱酸化処理を施したとき、サセプター12、ボート
13およびチューブ14が酸化されることによって、こ
れらの構成部材の表面にSiO2 膜が形成されることに
なるが、構成部材の表面が多孔性の窒化珪素の剥離防止
層からなっているため、SiO2 膜が容易に剥離するこ
とはない。これにより、SiO2 膜が剥離することによ
るパーティクルの発生が十分に防止されているため、S
iウエハ11の熱酸化処理を高品質に行うことができる
と共に、構成部材を酸洗浄する周期を長くすることがで
きる。
【0015】
【実施例】本発明を以下の実施例により具体的に説明す
るが、本発明の実施態様は、以下の実施例に限定される
ものではない。
【0016】実施例1 先ず、CVD法により形成されたバルクSiCをサセプ
ターの形状に加工した後、このバルクSiCの表面にC
VD法によりSiを被覆した。この後、窒素(N2 )雰
囲気下において加熱し、Siの被覆層をSi3 4 に転
化することによって、表面にSi3 4 からなる多孔性
の剥離防止層を有したサセプターを作製した。次に、作
製したサセプターにおける剥離防止層の開気孔率を水銀
ポロシメトリーにより測定した。また、この剥離防止層
の層厚を顕微鏡により測定した。この結果、開気孔率が
5体積%および層厚が30μmであった。さらに、サセ
プターを1390℃の酸素雰囲気(O2 :60体積%,
Ar:40体積%)下に放置し、1時間毎にサセプター
の表面を観察することによって、Si3 4 の酸化によ
り形成されたSiO2 膜が剥離に至るまでの時間を測定
したところ、912時間であった。
【0017】実施例2 実施例1と同様の方法によりサセプターを作製し、剥離
防止層の開気孔率および層厚を測定したところ、開気孔
率が30体積%および層厚が30μmであった。そし
て、このサセプターを実施例1と同様に、1390℃の
酸素雰囲気下に放置してSiO2 膜が剥離に至るまでの
時間を測定したところ、922時間であった。
【0018】実施例3 実施例1と同様の方法によりサセプターを作製し、剥離
防止層の開気孔率および層厚を測定したところ、開気孔
率が15体積%および層厚が10μmであった。そし
て、このサセプターを実施例1と同様に、1390℃の
酸素雰囲気下に放置してSiO2 膜が剥離に至るまでの
時間を測定したところ、872時間であった。
【0019】実施例4 実施例1と同様の方法によりサセプターを作製し、剥離
防止層の開気孔率および層厚を測定したところ、開気孔
率が15体積%および層厚が50μmであった。そし
て、このサセプターを実施例1と同様に、1390℃の
酸素雰囲気下に放置してSiO2 膜が剥離に至るまでの
時間を測定したところ、1050時間であった。
【0020】比較例1 CVD法により形成されたバルクSiCをサセプターの
形状に形成し、実施例1と同様に、1390℃の酸素雰
囲気下に放置してSiO2 膜が剥離に至るまでの時間を
測定したところ、290時間であった。尚、CVD法に
より形成されたバルクSiCは、緻密であると共に剥離
防止層を有していないため、開気孔率および層厚は測定
していない。
【0021】比較例2 CVD法により形成されたバルクSiCをサセプターの
形状に形成した後、このバルクSiCの表面にSiH4
とNH3 とを反応させることによって、Si34 から
なる被覆層を形成した。そして、この被覆層の開気孔率
および層厚を測定したところ、開気孔率が0体積%およ
び層厚が30μmであった。この後、このサセプターを
実施例1と同様に、1390℃の酸素雰囲気下に放置し
てSiO 2 膜が剥離に至るまでの時間を測定したとこ
ろ、325時間であった。
【0022】比較例3 実施例1と同様の方法によりサセプターを作製し、剥離
防止層の開気孔率および層厚を測定したところ、開気孔
率が3体積%および層厚が30μmであった。そして、
このサセプターを実施例1と同様に、1390℃の酸素
雰囲気下に放置してSiO2 膜が剥離に至るまでの時間
を測定したところ、530時間であった。
【0023】比較例4 実施例1と同様の方法によりサセプターを作製し、剥離
防止層の開気孔率および層厚を測定したところ、開気孔
率が15体積%および層厚が8μmであった。そして、
このサセプターを実施例1と同様に、1390℃の酸素
雰囲気下に放置してSiO2 膜が剥離に至るまでの時間
を測定したところ、540時間であった。
【0024】以上の測定結果を表1に示した。
【0025】
【表1】
【0026】
【発明の効果】本発明は、以上のように、少なくとも外
周部分が緻密な炭化珪素で形成された基材と、前記基材
の表面に形成され、窒化珪素からなる多孔性の剥離防止
層とを有した構成であるため、熱酸化処理においてSi
2 膜の成膜が相当程度に進行した場合でも、膜片が剥
離してパーティクルとして炉内を浮遊することがなく、
結果としてSiO2 膜の酸洗浄の周期を長くすることが
可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】多孔性の剥離防止層にSiO2 膜が形成された
状態を示す説明図である。
【図2】SiCの表面にSiO2 膜が形成された状態を
示す説明図である。
【図3】SOI基板熱酸化処理炉の概略構成図である。
【符号の説明】
1 基材 2 剥離防止層 2a 孔部 3 構成部材 4 SiO2 膜 11 Siウエハ 12 サセプター 13 ボート 14 チューブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中嶋 定夫 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 Fターム(参考) 4K055 AA08 HA02 HA23 HA25

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも外周部分が緻密な炭化珪素で
    形成された基材と、 前記基材の表面に形成され、窒化珪素からなる多孔性の
    剥離防止層とを有したことを特徴とするSOI基板熱酸
    化処理炉用部品。
  2. 【請求項2】 前記基材は、CVD法により形成された
    バルクSiC、CVD法によりSiCが成膜された焼結
    SiC、CVD法によりSiCが成膜された黒鉛、また
    はSiが含浸された反応SiCからなることを特徴とす
    る請求項1記載のSOI基板熱酸化処理炉用部品。
  3. 【請求項3】 前記剥離防止層は、開気孔率が5〜30
    体積%であることを特徴とする請求項1または2記載の
    SOI基板熱酸化処理炉用部品。
  4. 【請求項4】 前記剥離防止層は、層厚が10〜50μ
    mであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか
    1項に記載のSOI基板熱酸化処理炉用部品。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか1項に記載
    のSOI基板熱酸化処理炉用部品であって、 前記部品は、SOI基板熱酸化処理炉におけるSiウエ
    ハを載せるサセプター、該サセプターを支持するボー
    ト、またはこれらサセプターおよびボートを収容するチ
    ューブであることを特徴とするSOI基板熱酸化処理炉
    用部品。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108666233A (zh) * 2017-03-31 2018-10-16 上海新昇半导体科技有限公司 一种可用作挡片或控片的晶片制备方法及晶片
CN113698231A (zh) * 2020-05-22 2021-11-26 揖斐电株式会社 碳复合构件

Cited By (4)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108666233A (zh) * 2017-03-31 2018-10-16 上海新昇半导体科技有限公司 一种可用作挡片或控片的晶片制备方法及晶片
CN108666233B (zh) * 2017-03-31 2021-02-05 上海新昇半导体科技有限公司 一种可用作挡片或控片的晶片制备方法及晶片
CN113698231A (zh) * 2020-05-22 2021-11-26 揖斐电株式会社 碳复合构件
CN113698231B (zh) * 2020-05-22 2023-07-07 揖斐电株式会社 碳复合构件

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