JP2006041358A

JP2006041358A - サセプタおよび化学気相成長方法

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Publication number: JP2006041358A
Application number: JP2004221792A
Authority: JP
Inventors: Koichi Nishikawa; 恒一西川; Yusuke Maeyama; 雄介前山; Yusuke Fukuda; 祐介福田; Masaaki Shimizu; 正章清水; Hiroaki Iwaguro; 弘明岩黒
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2024-07-29
Also published as: JP4252944B2

Abstract

【課題】基板裏面へのＳｉＣの転写を防止すると共に、均一な組成のＳｉＣ薄膜を得ることができるサセプタおよび化学気相成長方法を提供する。
【解決手段】ＴａＣ被膜４ａによって被覆された黒鉛部材２ａと、ＳｉＣ被膜３ａによって被覆された黒鉛部材２ｂとを組み合わせ、一体化したサセプタを用いる。黒鉛部材２ａの外形形状は、例えば円盤状であり、その表面はＴａＣ被膜４ａによって被覆されている。黒鉛部材２ｂの外形形状は、例えばリング状（枠状）であり、その表面はＳｉＣ被膜３ａによって被覆されている。基板１が黒鉛部材２ａの主面上に配置された状態において、基板１によって被覆された部分を除く黒鉛部材２ａの主面を黒鉛部材２ｂが被覆するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、反応ガスの反応によって基板の表面に薄膜を形成する化学気相成長装置の内部に配置され、基板を支持するためのサセプタに関する。また、本発明は、このサセプタによって基板が支持された状態で基板の表面に薄膜を形成する化学気相成長方法にも関する。

従来、半導体装置の製造において、高温に加熱された反応ガス同士の化学的な反応によって、半導体基板等の基板表面に薄膜を形成する化学気相成長（ＣＶＤ：ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を行うＣＶＤ装置が利用されている。ＣＶＤ装置内には、基板を支持するサセプタが配置されるが、パワーデバイス、高周波デバイス、高温動作デバイス等の材料として有望なＳｉＣの化学気相成長を行う場合には、高温に耐え得ることおよび高周波コイルを用いた誘導加熱に必要な電気伝導性を備えていることから、黒鉛（グラファイト）がサセプタの主原料として用いられる。

図３は従来のサセプタの構造を示す断面図である。サセプタの外形は円盤状であり、図３（ａ）〜（ｃ）はサセプタの主面に垂直な平面によるサセプタの切断面を示している。図３（ａ）は黒鉛部材２ｂからなるサセプタの構造を示している。このサセプタの主面に設けられた凹部に、ＳｉＣ基板等の基板１が載置される。しかし、サセプタに用いられる黒鉛は純粋な黒鉛ではなく、ボロンを含むので、基板１に形成される薄膜には、ボロンが不純物として取り込まれてしまう。これを防ぐため、黒鉛の表面をＳｉＣやＴａＣで被覆したサセプタを用いることが一般的となっている。

図３（ｂ）においては、サセプタの黒鉛部材２ｂの表面がＳｉＣ被膜３ｃで被覆されている。この構造により、ボロンが不純物として取り込まれてしまう問題を解決することはできるが、基板１と対向するＳｉＣ被膜３ｃのＳｉＣが基板１の裏面に転写されてしまい、転写されたＳｉＣを除去するための工程が別途必要であるという問題点があった。また、このようにＳｉＣは高温でエッチングされたり蒸発したりするため、サセプタが劣化するという問題点があった。

図３（ｃ）においては、サセプタの黒鉛部材２ｂの表面がＴａＣ被膜４ｂで被覆されている。この構造により、ボロンが不純物として取り込まれてしまう問題、およびＳｉＣが基板１の裏面に転写されてしまう問題を解決することはできる。また、ＴａＣは高温でも劣化しない。しかし、ＴａＣによってサセプタを被覆した場合には、以下の問題点がある。ＳｉＣにおいて良好な化学量論組成のエピタキシャル膜を得るには、ＳｉＣ基板上でのＳｉ分圧とＣ分圧とを精密に制御する必要がある。各分圧は、反応ガス中の各分圧とＳｉＣ基板の各分圧との両方から決定される。この各分圧がＳｉＣ基板中央付近において良好な結晶成長を生じるように制御している。一方、サセプタの表面がＴａＣで被覆されていると、ＴａＣにおけるＳｉ分圧とＣ分圧はＳｉＣ基板における各分圧とは異なるので、ＳｉＣ基板の周辺部ではＴａＣ上の各分圧の影響を受けて良好な成長条件からずれてしまう。このずれは、大口径の基板になるほど顕著になる。

なお、特許文献１〜３には、従来のサセプタに関する記載がある。特許文献１にはサセプタの構造を改良し、成膜面間バラツキをできるだけ小さくすることが記載されている。特許文献２には、化学気相成長によりＳｉＣで被覆したサセプタが記載されている。特許文献３には、サセプタの構造を改良し、Ｓｉ基板上にＧａＡｓ薄膜を成長させる際の基板の汚染を防止することが記載されている。
特開平１１−１１１７０７号公報特開平１０−１６７８８６号公報特開平６−１０４１９３号公報

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、基板裏面へのＳｉＣの転写を防止すると共に、均一な組成のＳｉＣ薄膜を得ることができるサセプタおよび化学気相成長方法を提供することを目的とする。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、反応ガスの反応によって基板の表面に薄膜を形成する化学気相成長に用いられ、前記基板を支持するサセプタにおいて、前記基板を載置可能な主面を有し、ＴａＣ膜で被覆された第1の黒鉛部材と、前記基板が前記第１の黒鉛部材の前記主面上に載置された状態において、前記基板によって被覆された部分を除く前記主面を被覆するための、ＳｉＣ膜で被覆された第２の黒鉛部材とを具備することを特徴とするサセプタである。

請求項２に記載の発明は、反応ガスの反応によって基板の表面に薄膜を形成する化学気相成長に用いられ、前記基板を支持するサセプタにおいて、前記基板を載置可能な主面を有するＴａＣ部材と、前記基板が前記ＴａＣ部材の前記主面上に載置された状態において、前記基板によって被覆された部分を除く前記主面を被覆するための、ＳｉＣ膜で被覆された黒鉛部材とを具備することを特徴とするサセプタである。

請求項３に記載の発明は、反応ガスの反応によって基板の表面に薄膜を形成する化学気相成長方法において、ＴａＣ膜で被覆された第1の黒鉛部材の主面上に前記基板を載置し、前記基板が前記第１の黒鉛部材の前記主面上に載置された状態において、前記基板によって被覆された部分を除く前記主面を、ＳｉＣ膜で被覆された第２の黒鉛部材で被覆し、前記反応ガスの反応によって前記基板の表面にＳｉＣ膜を形成することを特徴とする化学気相成長方法である。

請求項４に記載の発明は、反応ガスの反応によって基板の表面に薄膜を形成する化学気相成長方法において、ＴａＣ部材の主面上に前記基板を載置し、前記基板が前記ＴａＣ部材の前記主面上に載置された状態において、前記基板によって被覆された部分を除く前記主面を、ＳｉＣ膜で被覆された黒鉛部材で被覆し、前記反応ガスの反応によって前記基板の表面にＳｉＣ膜を形成することを特徴とする化学気相成長方法である。

本発明によれば、基板を載置可能な主面を有し、ＴａＣ膜で被覆された第１の黒鉛部材と、第１の黒鉛部材上に基板が載置された状態で、基板によって被覆された部分を除く主面を被覆するための、ＳｉＣ膜で被覆された第２の黒鉛部材とを組み合わせてサセプタを構成したので、基板裏面へのＳｉＣの転写を防止すると共に、均一な組成のＳｉＣ薄膜を得ることができるという効果が得られる。

以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態によるサセプタの構造を示す断面図である。このサセプタは、ＴａＣ被膜４ａによって被覆された黒鉛部材２ａと、ＳｉＣ被膜３ａによって被覆された黒鉛部材２ｂとを組み合わせ、一体化したものである。黒鉛部材２ａの外形形状は、例えば円盤状であり、その表面はＴａＣ被膜４ａによって被覆されている。

黒鉛部材２ａは、ＴａＣ被膜４ａによって被覆された一方の主面上に基板１が載置可能なように構成されている。黒鉛部材２ｂの外形形状は、例えばリング状（枠状）であり、その表面はＳｉＣ被膜３ａによって被覆されている。基板１の表面にＳｉＣの薄膜を形成する場合には、Ｈ_２，ＳｉＨ_４，Ｃ_３Ｈ_８等の反応ガスを反応室内に導入し、反応室を加熱して反応ガスの反応によってＳｉＣの薄膜を基板１の表面に成長させる。

図１に示されるサセプタにおいては、黒鉛部材２ａがＴａＣ被膜４ａによって被覆され、黒鉛部材２ｂがＳｉＣ被膜３ａによって被覆されているので、黒鉛部材２ａおよび２ｂ中に含まれるボロンが不純物として基板１に取り込まれてしまうことを防止することができる。また、基板１が載置される黒鉛部材２ａがＴａＣ被膜４ａによって被覆されているので、基板１の裏面にＳｉＣが転写される従来の問題は発生しない。

また、基板１が黒鉛部材２ａの主面上に配置された状態において、基板１によって被覆された部分を除く黒鉛部材２ａの主面を、ＳｉＣ被膜３ａによって被覆された黒鉛部材２ｂが被覆するように構成されている。これにより、基板１の近傍においてＴａＣは露出していないため、基板１上の反応ガス中で反応に寄与する分のＳｉ分圧とＣ分圧とが基板中央における各分圧と等しくなり、均一な組成のＳｉＣ薄膜を得ることができる。

図２は、本発明の第２の実施形態によるサセプタの構造を示す断面図である。このサセプタにおいては、表面がＳｉＣ被膜３ｂによって被覆された黒鉛部材２ｃに突出部を設け、この突出部が基板１の周縁部を覆い、黒鉛部材２ａと黒鉛部材２ｃとが基板１を挟み込むような構造となっている。この構造により、基板１が載置された黒鉛部材２ａの主面が下向きとなるようにサセプタをＣＶＤ装置の反応室内に配置することができる。ＣＶＤ装置の反応室内に導入された反応ガスは、加熱によって上昇しやすくなるので、薄膜が形成される基板１の主面を下向きとすることにより、成膜速度を上げることができる。したがって、成膜時間の短縮化を図ることができると共に、使用される反応ガスの量が削減されるので、コストの低減を図ることもできる。

なお、上述した第１および第２の実施形態において、ＴａＣ膜によって被覆された黒鉛部材２ａに替えて、ＴａＣ板（ＴａＣ部材）を用いてもよい。これにより、黒鉛部材２ａをＴａＣ膜で被膜するよりもコストを低減することができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明の第１の実施形態によるサセプタの構造を示す断面図である。本発明の第２の実施形態によるサセプタの構造を示す断面図である。従来のサセプタの構造を示す断面図である。

符号の説明

１・・・基板、２ａ，２ｂ，２ｃ・・・黒鉛部材、３ａ，３ｂ，３ｃ・・・ＳｉＣ被膜、４ａ，４ｂ・・・ＴａＣ被膜。

Claims

反応ガスの反応によって基板の表面に薄膜を形成する化学気相成長に用いられ、前記基板を支持するサセプタにおいて、
前記基板を載置可能な主面を有し、ＴａＣ膜で被覆された第1の黒鉛部材と、
前記基板が前記第１の黒鉛部材の前記主面上に載置された状態において、前記基板によって被覆された部分を除く前記主面を被覆するための、ＳｉＣ膜で被覆された第２の黒鉛部材と、
を具備することを特徴とするサセプタ。
反応ガスの反応によって基板の表面に薄膜を形成する化学気相成長に用いられ、前記基板を支持するサセプタにおいて、
前記基板を載置可能な主面を有するＴａＣ部材と、
前記基板が前記ＴａＣ部材の前記主面上に載置された状態において、前記基板によって被覆された部分を除く前記主面を被覆するための、ＳｉＣ膜で被覆された黒鉛部材と、
を具備することを特徴とするサセプタ。
反応ガスの反応によって基板の表面に薄膜を形成する化学気相成長方法において、
ＴａＣ膜で被覆された第1の黒鉛部材の主面上に前記基板を載置し、
前記基板が前記第１の黒鉛部材の前記主面上に載置された状態において、前記基板によって被覆された部分を除く前記主面を、ＳｉＣ膜で被覆された第２の黒鉛部材で被覆し、
前記反応ガスの反応によって前記基板の表面にＳｉＣ膜を形成する
ことを特徴とする化学気相成長方法。
反応ガスの反応によって基板の表面に薄膜を形成する化学気相成長方法において、
ＴａＣ部材の主面上に前記基板を載置し、
前記基板が前記ＴａＣ部材の前記主面上に載置された状態において、前記基板によって被覆された部分を除く前記主面を、ＳｉＣ膜で被覆された黒鉛部材で被覆し、
前記反応ガスの反応によって前記基板の表面にＳｉＣ膜を形成する
ことを特徴とする化学気相成長方法。