JP2003289045A - サセプタ、エピタキシャルウェーハの製造装置および製造方法 - Google Patents
サセプタ、エピタキシャルウェーハの製造装置および製造方法Info
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Abstract
容易に実現し得るサセプタ、シリコンエピタキシャルウ
ェーハの製造装置および製造方法を提供する。 【解決手段】 気相成長の際に半導体基板Wを支持する
サセプタ20(30)である。半導体基板Wの支持状態
で半導体基板Wの主裏面に臨む面21b(32)と半導
体基板Wとの隙間の雰囲気を、当該サセプタ20(3
0)外周の雰囲気に連通させる連通部22を備える。連
通部22は、例えば、座ぐり21とサセプタ20の外周
端面24とを結ぶ溝部25を形成することにより構成さ
れている。
Description
キシャルウェーハの製造装置および製造方法に関する。
称することがある。)の主表面上へのエピタキシャル層
(例えばシリコンエピタキシャル層)の気相成長は、反
応容器内にサセプタを配し、このサセプタ上に基板を配
置した状態で、基板を加熱装置により所望の成長温度に
加熱するとともに、ガス供給装置により基板の主表面上
に原料ガスを供給することによって行うようにしてい
る。ところで、例えば、p+型のボロン(B)ドープ基
板上にp-型のシリコンエピタキシャル層を気相成長さ
せる場合などのように、ドーパント濃度が高い(従って
低抵抗率の)基板上に低濃度(従って高抵抗率)のエピ
タキシャル層を気相成長させる場合には、基板内より気
相中に一旦放出されたドーパントがエピタキシャル層に
ドーピングされる現象(以下、オートドープという。)
が発生する。このオートドープは、加熱により基板内か
ら外方拡散するドーパント、ならびに、基板の表面が気
相エッチングされることにより基板内から放出されるド
ーパントに起因して発生する。オートドープが発生する
と、気相成長後のエピタキシャル層のドーパント濃度
が、中心から周縁部に向かうにつれて高くなってしまう
という問題がある(逆に、抵抗率は、p-/p+型あるい
はn-/n+型の場合、中心から周縁部に向かうにつれて
小さくなる)。従来は、このようなオートドープが発生
してしまうのを防止するため、基板の主裏面に予めシリ
コン酸化膜(SiO2膜、以下単に酸化膜という。)を
形成しておいてから、該酸化膜により基板内からのドー
パントの放出を防止しつつ気相成長を行うことにより、
抵抗率(およびドーパント濃度)の面内均一化を図って
いる。
うに、基板の主裏面に予め酸化膜を形成しておいてから
気相成長を行う場合、酸化膜を形成するための工程が必
要となり生産性が悪い。
るためになされたもので、基板の主裏面に予め酸化膜を
形成せずに、エピタキシャル層のドーパント濃度および
抵抗率の面内均一化を容易に実現し得るサセプタ、エピ
タキシャルウェーハの製造装置および製造方法を提供す
ることを目的とする。
め、本発明のサセプタは、気相成長の際に半導体基板を
支持するサセプタにおいて、該支持状態で半導体基板の
主裏面に臨む面と半導体基板との隙間の雰囲気を、当該
サセプタ外周の雰囲気に連通させる連通部を備えること
を特徴としている。本発明のサセプタは、例えば、半導
体基板を当該サセプタに位置決めさせるための座ぐりを
有し、前記連通部は、前記支持状態で半導体基板の主裏
面に臨む座ぐり底面と半導体基板との隙間の雰囲気を、
当該サセプタ外周の雰囲気に連通させることが好まし
い。また、前記連通部は、例えば、前記座ぐりと当該サ
セプタの外周端面とを結ぶ溝部を形成することにより構
成されていることが好ましい。また、座ぐりは、例え
ば、半導体基板を支持する外周側部分と、該外周側部分
の内側に該外周側部分よりも窪んだ状態に形成された内
周側部分とを有する二段構成をなし、この場合、該内周
側部分と前記外周端面とを結ぶように前記溝部が形成さ
れていることが好ましい。或いは、本発明のサセプタ
は、例えば、半導体基板を、前記主裏面に臨む面との間
に間隔を設けて支持するための複数の台状の支持部を備
え、これら支持部どうしの間隔により前記連通部が構成
されていることが好ましい。
支持した状態で、該半導体基板の主裏面に臨む面と半導
体基板との間の雰囲気を、当該サセプタ外周の雰囲気に
連通させる連通部を備えるので、気相成長時の加熱によ
って半導体基板から外方拡散するドーパント、或いは、
気相エッチングにより半導体基板内から放出されるドー
パントを、連通部を介してサセプタ外周へと好適に放出
できる。よって、これらドーパントが基板の主表面側に
回り込んでしまうことを好適に抑制できる。このため、
基板の裏面にオートドープ防止用の酸化膜を形成しなく
てもオートドープの発生を大幅に抑制でき、結果、ドー
パント濃度および抵抗率の面内均一化が図れる。つま
り、ドーパント濃度および抵抗率の面内均一化を、特別
な工程を要しないで容易に実現できる。
製造装置は、半導体基板の主表面上にエピタキシャル層
を気相成長させてエピタキシャルウェーハを製造するた
めのエピタキシャルウェーハの製造装置において、本発
明のサセプタを備えることを特徴とする。また、本発明
のエピタキシャルウェーハの製造方法は、本発明のサセ
プタにより支持させた半導体基板の主表面上にエピタキ
シャル層を気相成長させてエピタキシャルウェーハを製
造することを特徴とする。
係る実施の形態について説明する。
4を参照して、本発明に係るエピタキシャルウェーハ製
造装置の一例としての枚葉式のエピタキシャルウェーハ
製造装置10について説明する。エピタキシャルウェー
ハ製造装置10は、サセプタ20(詳細後述)と、該サ
セプタ20が内部に配される反応容器11と、サセプタ
20を支持して回転駆動及び昇降動作させるサセプタ支
持部材12と、サセプタ20を表裏に貫通するとともに
該サセプタ20に対し昇降動作可能に設けられ、基板W
を支持した状態で昇降動作するのに伴わせてサセプタ2
0上に着脱するためのリフトピン13と、気相成長の際
に基板Wを所望の成長温度に加熱するための加熱装置1
4a、14b(具体的には、例えばハロゲンランプ)
と、原料ガス(具体的には、例えばトリクロロシラン
等)およびキャリアガス(具体的には、例えば水素等)
を含む気相成長用ガスを反応容器11内のサセプタ20
上側の領域に導入して該サセプタ20上の基板Wの主表
面上に供給する気相成長用ガス導入管15と、反応容器
11に対しこの気相成長用ガス導入管15と同じ側に設
けられパージガス(具体的には、例えば水素等)を反応
容器11内のサセプタ20下側の領域に導入するパージ
ガス導入管16と、これらパージガス導入管16および
気相成長用ガス導入管15と反応容器11に対し反対側
に設けられ該反応容器11からガス(気相成長用ガスお
よびパージガス)を排気する排気管17とを備えて概略
構成されている。
に半導体基板W(以下、基板Wと略称することがあ
る。)を支持するものであり、例えば炭化珪素で被覆さ
れたグラファイトにより構成されている。このサセプタ
20は、図1に示すように、例えば略円盤状に構成さ
れ、その主表面には、該主表面上に基板Wを位置決めす
るための座ぐり21(平面視円形の凹部)が形成されて
いる。この座ぐり21は、例えば図1(b)に示すよう
な状態で基板Wの外周縁部を支持する円環状(図1
(a)参照)の外周側部分21aと、該外周側部分21
aの内側に該外周側部分21aよりも下側に窪んだ状態
に形成された平面視円形の内周側部分21bとを有する
二段構成を成している。なお、このうち外周側部分21
aは例えば略平面に形成され、内周側部分21bは凹曲
面形状に形成されている。
うに基板Wを支持した状態で、該基板Wの主裏面に臨む
面、つまり、座ぐり21の内周側部分21bと基板Wと
の隙間の雰囲気を、当該サセプタ20外周の雰囲気に連
通させる連通部22を備える。すなわち、サセプタ20
は、基板Wを当該サセプタ20に位置決めさせるための
座ぐり21を有し、連通部22は、基板Wの支持状態で
該基板Wの主裏面に臨む座ぐり21の底面と基板Wとの
隙間の雰囲気を、当該サセプタ20外周の雰囲気に連通
させる。この連通部22は、具体的には、例えば、図1
(a)、図2等に示すように、座ぐり21の内周側部分
21bとサセプタ20の外周端面24とを結ぶように溝
部25を形成することにより構成されている。この溝部
25は、例えば、座ぐり21と中心の等しい放射状に、
多数形成されている。
座ぐり21の内周側部分21bには、サセプタ20の裏
面に貫通した状態に形成され、リフトピン13が貫通さ
れるリフトピン貫通用孔部23が形成されている。この
リフトピン貫通用孔部23は、例えば、座ぐり21と中
心を等しくする円周上に、等角度間隔で三箇所に配設さ
れている。
ピン13は、例えば丸棒状に構成された胴体部13a
と、該胴体部13aの上端部に形成され、基板Wを下面
側から支持する頭部13bと、を備えている。このうち
頭部13bは、基板Wを支持しやすいように胴体部13
aに比べて拡径されている。そして、リフトピン13
は、その下端部から、リフトピン貫通用孔部23に挿入
された結果、該リフトピン貫通用孔部23の縁部により
頭部13bが下方に抜け止めされて、サセプタ10によ
り支持されるとともに、その胴体部13aを該リフトピ
ン貫通用孔部23より垂下させた状態となっている。な
お、リフトピン13の胴体部13aは、サセプタ支持部
材12の支持アーム12aに設けられた貫通孔12bも
貫通している。
持アーム12a(図3等)を放射状に備え、これら支持
アーム12aにより、サセプタ20を下面側から支持し
ている。これにより、サセプタ20は、その上面が略水
平状態に保たれている。
以上のように構成されている。そして、このエピタキシ
ャルウェーハ製造装置10を用いて、以下の要領で気相
成長を行うことにより、基板Wの主表面上にシリコンエ
ピタキシャル層を形成してシリコンエピタキシャルウェ
ーハを製造することができる。
20により支持させる。このためには、先ず、リフトピ
ン13上に基板Wを受け渡すために、各リフトピン13
を、互いに略等量だけサセプタ20上面より上方に突出
するように該サセプタ20に対し相対的に上昇させる。
このためには、サセプタ支持部材12を下降させるのに
伴わせてサセプタ20を下降させる。この下降の過程
で、リフトピン13の下端部が、例えば反応容器11の
内部底面に到達して以後は、リフトピン13はそれ以上
に下降できないが、サセプタ20はさらに下降する。こ
のため、サセプタ20に対し相対的にリフトピン13が
上昇し、やがて、図4において、基板Wが無い状態とな
る。次に、図示しないハンドラにより基板Wを反応容器
11内に搬送し、上記上昇動作後の各リフトピン13の
頭部13bにより、主表面を上にして基板Wを支持させ
る。次に、基板Wをサセプタ20により支持させるため
に、各リフトピン13をサセプタ20に対し相対的に下
降させる。このためには、ハンドラを待避させる一方
で、サセプタ支持部材12を上昇させるのに伴わせて、
サセプタ20を上昇させる。この上昇の過程で、座ぐり
21の外周側部分21aが基板Wの主裏面に到達する
と、それまでリフトピン13の頭部13b上に支持され
ていた基板Wが、座ぐり21の外周側部分21aにより
支持された状態へと移行する。さらに、リフトピン貫通
用孔部23の縁部がリフトピン13の頭部13bに到達
すると、それまで反応容器11の内部底面により支持さ
れた状態であったリフトピン13は、サセプタ20によ
り支持された状態へと移行する。
持させたら、気相成長を行う。すなわち、サセプタ支持
部材12を鉛直軸周りに回転駆動することによりサセプ
タ20を回転させるのに伴わせて基板Wを回転させると
ともに、該サセプタ20上の基板Wを加熱装置14によ
り所望の成長温度に加熱しながら、気相成長用ガス導入
管15を介して基板Wの主表面上に気相成長用ガスを略
水平に供給する一方で、パージガス導入管16を介して
サセプタ20の下側にパージガスを略水平に導入する。
従って、気相成長中、サセプタ20の上側には、気相成
長用ガス流が、下側には、パージガス流が、それぞれサ
セプタ20および基板Wと略平行に形成される。このよ
うに気相成長を行うことにより、基板Wの主表面上にエ
ピタキシャル層を形成して、エピタキシャルウェーハを
製造することができる。
したら、該製造後のエピタキシャルウェーハを、反応容
器11外に搬出する。すなわち、予めサセプタ20の回
転を止めた後に、サセプタ支持部材12を下降させて、
図4に示すように、各リフトピン13を互いに略等量だ
けサセプタ20上方に突出動作させ、この突出動作に伴
わせて基板Wをサセプタ20の座ぐり21上方に上昇さ
せる。そして、図示しないハンドラにより基板Wを搬出
する。
ため、この加熱により基板Wに含まれるドーパントが基
板W外に外方拡散して気相中に放出される。また、気相
成長の直前には、例えば塩化水素ガスを基板W表面に流
すことにより気相エッチングを行って該表面の自然酸化
膜を除去したりするため、基板Wは僅かにエッチングさ
れてガス化する。さらに、気相成長用ガス中には、原料
ガスの他に、キャリアガスとして例えば水素を含んでい
る上、上記パージガスとしても例えば水素を用いるた
め、この水素によっても基板Wは僅かにエッチングされ
てガス化する。従って、これらの理由によっても、基板
Wに含まれるドーパントが気相中に放出される。つま
り、これらいくつかの理由により、気相成長の際には基
板W内から気相中にドーパントが放出されることにな
る。
は、基板Wを支持した状態で、該基板Wの主裏面に臨む
面(つまり、座ぐり21の内周側部分21b)と基板W
との間の雰囲気を、当該サセプタ20の外周の雰囲気に
連通させる連通部22を備えるので、該連通部22を介
してガスが流通可能である。従って、気相成長時の加熱
によって基板Wから外方拡散するドーパント、或いは、
気相エッチングにより基板W内から放出されるドーパン
トを、連通部22を介してサセプタ20の外周へと好適
に放出できる。よって、これらドーパントが基板Wの主
表面側に回り込んでしまうことを好適に抑制できる。こ
のため、基板Wの裏面にオートドープ防止用の酸化膜を
形成しなくてもオートドープの発生を大幅に抑制でき、
結果、ドーパント濃度および抵抗率の面内均一化が図れ
る。つまり、ドーパント濃度および抵抗率の面内均一化
を特別な工程を要しないで容易に実現できる。
いて、直径300mm、抵抗率0.01Ω・cm〜0.
02Ω・cm、p+型のシリコン単結晶基板(主裏面に
酸化膜を有しない;以下、単に基板という。)の主表面
上に、厚さ約6μmのp-型のシリコンエピタキシャル
層を気相成長することにより製造したシリコンエピタキ
シャルウェーハと、連通部22を有しない点でサセプタ
20と異なり、その他の点ではサセプタ20と同様のサ
セプタ(以下、比較対照サセプタという;図示略)を用
いて、同様に製造したシリコンエピタキシャルウェーハ
との抵抗率(単位:Ω・cm)の面内分布(エピタキシ
ャルウェーハ外周端から中心まで)を図5に示す。図5
に示すように、サセプタ20を用いて製造したエピタキ
シャルウェーハの抵抗率は、比較対照サセプタを用いて
製造したエピタキシャルウェーハの抵抗率と比べて、面
内で均一となっている。つまり、連通部22を有するサ
セプタ20を用いて気相成長を行うと、連通部22を有
しない第1比較対照サセプタを用いて気相成長を行う場
合よりもオートドープを抑制できることが分かる。
タ20は、基板Wを支持した状態で基板Wの主裏面に臨
む面と基板Wとの隙間の雰囲気を、当該サセプタ20外
周の雰囲気に連通させる連通部22を備えるので、ドー
パント濃度および抵抗率の面内均一化を、特別な工程の
必要なく容易に実現できる。
リコン単結晶基板上にp-型のシリコンエピタキシャル
層を気相成長させる例についてのみ説明したが、本発明
はこれに限らず、例えばn+型のシリコン単結晶基板上
にn-型のシリコンエピタキシャル層を気相成長させる
場合、n+型のシリコン単結晶基板上にp-型のシリコン
エピタキシャル層を気相成長させる場合およびp+型の
シリコン単結晶基板上にn-型のシリコンエピタキシャ
ル層を気相成長させる場合等に、本発明のサセプタ、気
相成長装置およびエピタキシャルウェーハの製造方法を
適用しても良く、この場合にも、抵抗率(ドーパント濃
度)の面内均一化が図れる。サセプタ20の座ぐり21
が、外周側部分21aと内周側部分21bとからなる二
段構成をなしている例を説明したが、これに限らず、座
ぐり21は1段であっても良い。この場合も、連通部2
2は、座ぐり21と当該サセプタ20の外周端面とを結
ぶ溝部を形成することにより構成されていることが好ま
しい。さらに、サセプタ20がリフトピン貫通用孔部2
3を備える例について説明したが、本発明はこれに限ら
ず、サセプタ20がリフトピン貫通用孔部23を備えて
いなくても良い。
は、図6および図7を参照して、上記の第1の実施の形
態とは態様の異なる連通部22を備えるサセプタ30に
ついて説明する。なお、図6にはサセプタ30のみを示
し、図7には、サセプタ30により基板Wを支持した状
態を示す。サセプタ30は、図6に示すように、基板W
を支持するための台状の支持部31を複数(例えば3
つ)備えている。これら支持部31により基板Wを支持
した状態では、図7に示すように、基板Wの主裏面と、
この主裏面に臨む面32との間に間隔が設けられるよう
になっている。そして、本実施形態では、これら支持部
31どうしの間隔により、連通部22が構成されてい
る。なお、支持部31は、例えば、サセプタ30の盤状
の本体35よりも外周方向に突出し、かつ、上方に突出
するように形成された突出部33により構成されてい
る。また、この突出部33において、支持部31よりも
外周側部分には、該支持部31よりも上方に突出し、基
板Wをこれら支持部31上に位置決めするための位置決
め部34が設けられている。本実施の形態のサセプタ3
0、このサセプタ30を備えるエピタキシャルウェーハ
製造装置(図示略)およびサセプタ30を用いて行うエ
ピタキシャルウェーハの製造方法によれば、上記の第1
の実施の形態と比べて、連通部22が拡大しているた
め、より一層好適にオートドープを抑制することができ
る。
状態で、該半導体基板の主裏面に臨む面と半導体基板と
の間の雰囲気を、当該サセプタ外周の雰囲気に連通させ
る連通部をサセプタが備えるので、気相成長時の加熱に
よって半導体基板から外方拡散するドーパント、或い
は、気相エッチングにより半導体基板内から放出される
ドーパントを、連通部を介してサセプタ外周へと好適に
放出できる。よって、これらドーパントが基板の主表面
側に回り込んでしまうことを好適に抑制できる。このた
め、基板の裏面にオートドープ防止用の酸化膜を形成し
なくてもオートドープの発生を大幅に抑制でき、結果、
ドーパント濃度および抵抗率の面内均一化が図れる。つ
まり、ドーパント濃度および抵抗率の面内均一化を、特
別な工程を要しないで容易に実現できる。
このうち(a)は平面図、(b)は基板を支持した状態
の(a)のA−A矢視断面、(c)は基板を支持した状
態の(a)のB−B矢視断面図である。
このうち(a)はサセプタの外周側から見た図、(b)
はサセプタの内周側から見た図である。
置の好適な一例を示す模式的な正面断面図であり、特
に、気相成長中の状態を示す。
置の好適な一例を示す模式的な正面断面図であり、特
に、リフトピンにより基板をサセプタ上方に支持した状
態を示す。
内分布を示す図である。
(a)は平面図、(b)は(a)のC−C矢視断面図で
ある。
す図であり、このうち(a)は平面図、(b)は(a)
のD−D矢視断面図である。
に臨む面) 30 サセプタ 31 支持部 32 面(基板の支持状態で基板の主裏面に臨む
面) W シリコン単結晶基板(半導体基板)
Claims (7)
- 【請求項1】 気相成長の際に半導体基板を支持するサ
セプタにおいて、該支持状態で半導体基板の主裏面に臨
む面と半導体基板との隙間の雰囲気を、当該サセプタ外
周の雰囲気に連通させる連通部を備えることを特徴とす
るサセプタ。 - 【請求項2】 半導体基板を当該サセプタに位置決めさ
せるための座ぐりを有し、前記連通部は、前記支持状態
で半導体基板の主裏面に臨む座ぐり底面と半導体基板と
の隙間の雰囲気を、当該サセプタ外周の雰囲気に連通さ
せることを特徴とする請求項1に記載のサセプタ。 - 【請求項3】 前記連通部は、前記座ぐりと当該サセプ
タの外周端面とを結ぶ溝部を形成することにより構成さ
れていることを特徴とする請求項2に記載のサセプタ。 - 【請求項4】 前記座ぐりは、半導体基板を支持する外
周側部分と、該外周側部分の内側に該外周側部分よりも
窪んだ状態に形成された内周側部分とを有する二段構成
をなし、該内周側部分と前記外周端面とを結ぶように前
記溝部が形成されていることを特徴とする請求項3に記
載のサセプタ。 - 【請求項5】 半導体基板を、前記主裏面に臨む面との
間に間隔を設けて支持するための複数の支持部を備え、
これら支持部どうしの間隔により前記連通部が構成され
ていることを特徴とする請求項1に記載のサセプタ。 - 【請求項6】 半導体基板の主表面上にエピタキシャル
層を気相成長させてエピタキシャルウェーハを製造する
ためのエピタキシャルウェーハの製造装置において、請
求項1〜5の何れかに記載のサセプタを備えることを特
徴とするエピタキシャルウェーハの製造装置。 - 【請求項7】 請求項1〜5の何れかに記載のサセプタ
により支持させた半導体基板の主表面上にエピタキシャ
ル層を気相成長させてエピタキシャルウェーハを製造す
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。
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Cited By (11)
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