JP5321980B2 - 気相成長用サセプタ - Google Patents

気相成長用サセプタ Download PDF

Info

Publication number
JP5321980B2
JP5321980B2 JP2009540029A JP2009540029A JP5321980B2 JP 5321980 B2 JP5321980 B2 JP 5321980B2 JP 2009540029 A JP2009540029 A JP 2009540029A JP 2009540029 A JP2009540029 A JP 2009540029A JP 5321980 B2 JP5321980 B2 JP 5321980B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
susceptor
wafer
silicon wafer
counterbore
epitaxial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009540029A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2009060770A1 (ja
Inventor
順次 宮下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumco Corp
Original Assignee
Sumco Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumco Corp filed Critical Sumco Corp
Priority to JP2009540029A priority Critical patent/JP5321980B2/ja
Publication of JPWO2009060770A1 publication Critical patent/JPWO2009060770A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5321980B2 publication Critical patent/JP5321980B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • C30B25/12Substrate holders or susceptors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68757Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a coating or a hardness or a material

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Description

この発明は気相成長用サセプタ、詳しくはシリコンウェーハの表面にエピタキシャル膜を気相成長させるときに利用され、エピタキシャル成長装置の反応炉内でシリコンウェーハを支持する気相成長用サセプタに関する。
近年のウェーハの大口径化に伴い、シリコンウェーハの表面にエピタキシャル膜を成長させる気相エピタキシャル成長装置としては、枚葉式のものが多用されている。枚葉式の装置では、まず通路状の反応炉(チャンバ)内に設置されたサセプタにシリコンウェーハを載置する。その後、反応炉の外に設けられたヒータによりシリコンウェーハを加熱しながら、反応炉を通過する各種のソースガス(原料ガス、反応ガス)と反応させ、ウェーハ表面にエピタキシャル膜を成長させる。
サセプタには、平面視して円形で、ウェーハが1枚載置できるサセプタが多用されている。これは、大口径ウェーハ、たとえば直径が300mmの円形のシリコンウェーハを均一に加熱し、ウェーハ表面全体にソースガスを供給し、均一なエピタキシャル膜を成長させるためである。このサセプタの上面の中央部には、表裏面を水平にしたシリコンウェーハを納める凹形状のザグリ(ウェーハ収納部)が形成されている。最近、このサセプタによるシリコンウェーハの支持位置は、シリコンウェーハの裏面のうち、面取り面との境界領域とするのが一般的となっている(たとえば特許文献1)。ウェーハ支持位置を境界領域とする方法としては、ザグリの底板の中央部を均一に薄肉化し、底板の外周部に段差を形成するか、ザグリの底板の中央部を円形に切欠し、底板をリング形状とする方法が考えられる。なお、境界領域とは、シリコンウェーハの裏面のうち、面取り面との境界線を中心としたウェーハ半径方向の内外1mm未満の領域である。
従来、サセプタの表面の素材としては、炭化珪素(SiC)が採用されていた。そのため、シリコンウェーハに比べれば、サセプタの方が高硬度(SiC=2200〜2500HV、Si=1050HV、[ビッカース硬度])である。しかも、サセプタの熱膨張係数はSiCが4.8×10−/kで、Siは2.5×10−/kと、サセプタの方が熱膨張係数は大きかった。これにより、炉内が高温となるエピタキシャル成長時には、熱膨張係数の違いによって、前記ウェーハ裏面の境界領域とザグリの底板の外周部の内周上縁とが擦れ合う。その際、サセプタより軟らかいシリコンウェーハには、前記境界領域に傷が発生していた。
傷とは、ちょうど指頭の爪の生え際に発生するササクレに似た溝状のもの(ササクレ傷)である。傷の平面形状としては、線状のもの、点状のものなどがあり、断面形状としてはV字型凹部等がある。
日本国特開2003−229370号公報
しかしながら、デバイス工程の微細化に伴い、シリコンウェーハの裏面において面取り面とウェーハ裏面との境界領域に傷が存在すれば、以下の不都合が生じていた。
すなわち、デバイス工程でシリコンウェーハをエッチング液等に浸漬した際、パーティクルが傷の部分から発生して、ウェーハの表面(デバイス形成面)に付着する結果、デバイスプロセスで歩留まりが低下するという問題が発生していた。
そこで、本発明は、シリコンウェーハの裏面のうち面取り面との境界領域に傷が存在しないエピタキシャルウェーハを製造することができ、これにより傷を原因としたデバイス工程でのパーティクルの発生を無くすことができる気相成長用サセプタを提供することを目的としている。
さらに、この発明は、シリコンウェーハから外方へ熱拡散したドーパント成分の表面側への回り込みを防止することができる気相成長用サセプタを提供することを目的としている。
また、他のこの発明として、エピタキシャル膜に存在する金属不純物のゲッタリング効果が得られる気相成長用サセプタを提供することを目的としている。
請求項1に記載の発明は、気相エピタキシャル法にてシリコンウェーハの表面にエピタキシャル膜を成長させる際に、該シリコンウェーハの裏面と面取り面との境界領域の一部を支持する気相成長用サセプタにおいて、前記サセプタが、グラッシーカーボンまたはカーボンにて作製された気相成長用サセプタであって、前記サセプタの上面には、前記シリコンウェーハが収納されるザグリが形成され、該ザグリは、前記シリコンウェーハの前記境界領域を支持する上段ザグリ部と、該上段ザグリ部より前記サセプタの中央側の下方に形成された下段ザグリ部とからなる二段構造を有し、前記サセプタの前記ザグリを除く部分がSiC膜によってコーティングされた気相成長用サセプタである。
請求項1に記載の発明によれば、シリコンウェーハの裏面と面取り面との境界領域の一部を支持位置として、シリコンウェーハをサセプタにより支持する。気相エピタキシャル成長時、シリコンウェーハとサセプタとは熱膨張する。このとき、互いの熱膨張係数が異なるため、ウェーハ裏面の境界領域と、ザグリの底板の外周部の内周上縁とに擦れが生じる。しかしながら、サセプタは、シリコンウェーハ(ビッカース硬度1050)よりビッカース硬度が低いグラッシーカーボンまたはカーボンにて作製されている。そのため、境界領域がサセプタに擦れても、前記境界領域に傷は発生しない。こうして、境界領域に傷が存在しないエピタキシャルウェーハを製造することができる。
その結果、従来品には存在していた境界領域の傷が無くなる。よって、その後のデバイス工程で、例えばエッチング液等の処理液中にエピタキシャルウェーハを浸漬した際、傷の部分から発生したパーティクルがウェーハ表面側に回り込み、ウェーハ表面に付着することがない。その結果、このパーティクルを原因とした不良デバイスの発生がない。よって、デバイスの歩留まりを高めることができる。
なお、サセプタは、気相エピタキシャル成長時の熱に対する耐性と、エピタキシャル膜の原料であるソースガスの成分を腐食させるエッチングガス(腐食性ガス)に対しての耐食性とを有している。そのため、エピタキシャル成長工程での不都合(熱変形など)、および、続くエッチングガスによる炉内清浄工程での不都合(溶損など)は何ら生じない。
また、シリコンウェーハのサセプタへの載置時には、ウェーハ裏面の境界領域が上段ザグリ部の内周上縁によって環状に支持される。このとき、シリコンウェーハの下方には下段ザグリ部が存在する。
さらに、サセプタのうち、ザグリを除く部分がSiC膜によりコーティングされている。SiCは、グラッシーカーボンおよびカーボンに比べて、エピタキシャル成長後の炉内清浄用のエッチング成分に対する耐食性が高い。そのため、サセプタの全面をグラッシーカーボンの面またはカーボンの面とした場合より、サセプタの耐食性を高めることができる。さらには、ザグリ部分の表面には、グラッシーカーボンまたはカーボンが露出している。そのため、エピタキシャル成長中、ザグリ部分のカーボンがシリコンウェーハの裏面へ拡散する。これにより、カーボンをゲッタリングサイトとした金属不純物のゲッタリング効果を、シリコンウェーハの裏面に持たせることもできる。
ソースガスの成分としては、例えばシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、四塩化珪素などを採用することができる。
シリコンウェーハとしては、単結晶シリコンウェーハ、多結晶シリコンウェーハなどを採用することができる。
シリコンウェーハの口径は任意である。例えば6インチ、8インチ、300mm以上を採用することができる。
エピタキシャル膜の素材は、ウェーハと同じシリコン(単結晶シリコン、多結晶シリコン)を採用することができる。または、ウェーハと異なる例えばガリウム・ヒ素などでもよい。
エピタキシャル膜の厚さは、例えばバイポーラデバイス用やパワーデバイス用で数μm〜150μm、MOSデバイス用では10μm以下である。
気相エピタキシャル法としては、例えば常圧気相エピタキシャル法、減圧気相エピタキシャル法、有機金属気相エピタキシャル法などを採用することができる。気相エピタキシャル法では、例えばエピタキシャルウェーハを横置き状態(表裏面が水平な状態)でザグリ(ウェーハ収納部)に収納する。
ウェーハ収納時は、サセプタのザグリ内に形成された上段ザグリ部の内周上縁が、エピタキシャルウェーハの裏面のうち、面取り面との境界領域に当接(線接触)し、この環状の当接ラインがウェーハの支持ラインとなる。
シリコンウェーハの裏面の面取り面との境界領域とは、シリコンウェーハの裏面の面取り面との境界線(平坦面と湾曲面とが交わる線)を中心として、ウェーハ半径方向(ウェーハ内外)へ1mm未満の幅を有する帯状の領域である。
また、傷とは、深さ0.5μm以上、長さ1μm以上の切れ込み傷である。言い換えれば、この傷は、ちょうど指頭の爪の生え際に発生するササクレに似た溝状のもの(ササクレ傷)である。傷の平面形状としては線状のもの、点状なもの等があり、断面形状としてはV字型凹部等がある。
傷のサイズが深さ0.5μm未満、長さ1μm未満であれば、デバイス工程でのエッチング液浸漬時、パーティクルが傷の部分から発生した場合でも、パーティクルの個数が少ないのでパーティクルがエッチング液によって溶失する。その結果、パーティクルがウェーハ表面側に回り込んでウェーハ表面に付着するおそれがない。よって、この傷を原因としたデバイスの歩留まりの低下のおそれがない。
なお、ウェーハ裏面での発生頻度が高い傷(ササクレ傷)のサイズは、深さ0.5〜5μm、長さ5〜100μmである。
グラッシーカーボンとは、外観がガラス状の硬質炭素で、例えば熱硬化性樹脂の固相炭素化によって生成することができる。グラッシーカーボンは、耐熱温度が3000℃で、反応炉内の清浄化工程で使用されるエッチングガス(例えば塩化水素など)に対する耐食性が高い。しかも、グラッシーカーボンは、ビッカース硬度が230HVで、SiCの2200〜2500HVに比べて10分の1程度と低い(軟らかい)。また、グラッシーカーボンは、カサ密度が1.50〜1.56g/cm 、曲げ強度が100MPa以上、固有抵抗が4000〜4400μΩcm、開気孔率が0.1%以下、熱伝導率が5〜10W/m・Kである。
カーボンは、融点(耐熱温度)が1300℃以上で、エピタキシャル成長後の炉清浄工程で使用されるエッチングガスに対する耐食性は高い。カーボンのビッカース硬度は500HVであって、SiCのそれに比べて低い。また、カーボンは、カサ密度が1.2〜1.8g/cm 、曲げ強度が10MPa以上、固有抵抗が10000〜130000μΩcm、開気孔率10%以下、熱伝導率70〜140W/m・Kである。
グラッシーカーボンとカーボンのうち、耐熱温度が高く、強度も高いという理由によりグラッシーカーボンの方が好適である。
サセプタの耐食性とは、エピタキシャル成長後、反応炉の内面に付着したソースガスの成分をエッチングするときに使用する炉内壁清掃用のエッチングガスに対しての耐食性である。ソースガスの成分とは、エピタキシャル膜の成分である。エッチングガスとは、例えば塩化水素である。耐食性が劣れば、前記反応炉の清浄作業中、エッチングガスによりサセプタが除々に溶損する。
ビッカース硬度とは、対面角が136度のダイヤモンド四角圧子を一定の試験荷重で試料の試験面に押し込み、生じた永久くぼみの大きさから得られた試料の硬さである。
ザグリの大きさ(平面視した直径)は、納められるシリコンウェーハのサイズに応じて変更される。
上段ザグリ部は平面視して円形の凹部である。
下段ザグリ部は、サセプタの上面のうち、上段ザグリ部の内周縁より内方の部分を掘り下げて形成される。
上段ザグリ部および下段ザグリ部の深さは任意である。
SiC膜のコーティング方法としては、例えばCVD法、スパッタリング法、エピタキシャル成長法を採用することができる。ザグリにSiC膜をコーティングしない方法としては、サセプタ全面にSiC膜をコーティングする際、ザグリを別のグラッシーカーボンパーツなどで覆い、コーティング後にそれを除去する方法などがある。
請求項2に記載の発明は、前記サセプタには、前記下段ザグリ部の底壁の上面と前記サセプタの下面とを貫通する孔部が形成された請求項1に記載の気相成長用サセプタである。
請求項2に記載の発明によれば、サセプタに下段ザグリ部の底壁の上面とサセプタの下面とを貫通する孔部を形成したので、エピタキシャル成長時、シリコンウェーハから外方へ熱拡散したドーパント成分は、孔部を通過してサセプタの下方へ排出される。これにより、シリコンウェーハの表面側へ回り込む現象を防止することができる。
孔部の孔形状(開口面の形状)としては、円形、楕円形、三角形、四角形以上の多角形などを採用することができる。
孔部の形成数は任意である。1つでも2つ以上でもよい。
孔部の形成位置としては、サセプタのうち、下段ザグリ部の外周部分でも、下段ザグリ部の中央部分でもよい。
請求項1に記載の発明によれば、気相エピタキシャル成長時、シリコンウェーハとサセプタとの熱膨張係数が異なるため、ウェーハ裏面の境界領域と、ザグリの底板の外周部の内周上縁とに擦れが生じる。しかしながら、サセプタの硬度がシリコンウェーハより低いので、この境界領域に傷は発生しない。これにより、境界領域に傷が存在しないエピタキシャルウェーハを製造することができる。
その結果、その後のデバイス工程で、例えばエッチング液等の処理液中にエピタキシャルウェーハを浸漬した際、パーティクルが傷の部分から発生してウェーハ表面側に回り込み、ウェーハ表面に付着することがない。よって、デバイスの歩留まりを高めることができる。
なお、サセプタは、気相エピタキシャル成長時の熱への耐性と、ソースガスの成分を腐食させるエッチングガスに対しての耐食性とを有している。そのため、エピタキシャル成長工程、および、次の炉内清浄工程での不都合は何ら生じない。
また、サセプタのうち、ザグリを除く部分がSiC膜によりコーティングされている。そのため、サセプタの全面をグラッシーカーボンの面またはカーボンの面とした場合より、エピタキシャル成長後の炉内清浄用のエッチング成分に対するサセプタの耐食性を高めることができる。
請求項2に記載の発明によれば、サセプタの下段ザグリ部の形成部分に、その上下面を貫通する孔部を形成したので、エピタキシャル成長時、シリコンウェーハから外方へ熱拡散したドーパント成分は、孔部を通ってサセプタの下方へ排出される。これにより、シリコンウェーハの裏面から外方拡散されたドーパント成分が、ウェーハ外周部と下段ザグリ部の周側壁との隙間を通過し、シリコンウェーハの表面側へ回り込む現象を防ぐことができる。
この発明の実施例1に係る気相成長用サセプタを用いてエピタキシャル膜がエピタキシャル成長されたエピタキシャルウェーハの拡大縦断面図である。 この発明の実施例1に係る気相成長用サセプタを用いてエピタキシャル膜がエピタキシャル成長されたエピタキシャルウェーハの傷の拡大縦断面図である。 この発明の実施例1に係る気相成長用サセプタが使用されるエピタキシャル成長工程を含むエピタキシャルウェーハの製造方法を示すフローシートである。 この発明の実施例1に係る気相成長用サセプタが配置された気相エピタキシャル成長装置の要部拡大断面図である。 この発明の実施例2に係る気相成長用サセプタが配置された気相エピタキシャル成長装置の要部拡大断面図である。
10 エピタキシャルウェーハ、
11 シリコンウェーハ、
12 エピタキシャル膜、
13,13A 気相成長用サセプタ、
50 ザグリ、
50a SiC膜、
51 上段ザグリ部、
52 下段ザグリ部、
53 孔部、
a 境界領域、
b 傷。
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。まず、図1〜図4を参照して、実施例1を説明する。
図1において、10はこの発明の実施例1に係る気相成長用サセプタ付きの気相エピタキシャル装置により気相エピタキシャル成長されたエピタキシャルウェーハである。このエピタキシャルウェーハ10は、シリコンウェーハ11の表面にエピタキシャル膜12が成長され、シリコンウェーハ11の裏面のうち、面取り面との境界領域aに傷bが存在しないウェーハである(図2)。
ここでいう境界領域aとは、シリコンウェーハ11の裏面と面取り面との境界線(環状線)cを中心として、ウェーハ半径方向の内側へ0.5mm、外側へ0.5mmのリング帯状の領域である。傷bとは、ウェーハ面に存在する、深さ0.5μm以上、長さ1μm以上の傷である。
以下、図3のフローシートを参照して、エピタキシャルウェーハ10の製造方法を説明する。
まず、CZ法により引き上げられた単結晶シリコンインゴットから、厚さ約900μm、直径12インチにスライスしたシリコンウェーハ11を準備する(S101)。このシリコンウェーハ11には、ドーパントとしてボロンが、シリコンウェーハ11の比抵抗が10mΩ・cmになるまで添加されている。
次に、厚さ約900μm、直径12インチにスライスされたシリコンウェーハ11は、面取り工程で、その周縁部が面取り用の砥石により面取りされる(S102)。これにより、シリコンウェーハ11の周縁部は、断面が所定の丸みを帯びた形状となる。
続くラッピング工程では、面取りされたシリコンウェーハ11が、ラップ盤によりラッピングされる(S103)。
次いで、エッチング工程では、ラップドウェーハを所定のエッチング液(混酸またはアルカリ+混酸)に浸漬し、ラップ加工での歪み、面取り工程の歪みなどを除去する(S104)。この場合、片面20μm、両面で40μm程度をエッチングする。
その後、シリコンウェーハ11を研磨盤に固定し、シリコンウェーハ11に鏡面研磨を施す(S105)。
次に、シリコンウェーハ11を枚葉式の気相エピタキシャル成長装置のチャンバ(反応炉、反応室)内に配置し、シリコンウェーハ11の表面に、気相エピタキシャル法によりエピタキシャル膜12を成長させる(S106)。
以下、図4を参照して、気相エピタキシャル成長装置を用いたエピタキシャル成長工程を具体的に説明する。
図4に示すように、気相エピタキシャル成長装置30は、上下にヒータが配設されたチャンバの中央部に、平面視して円形で、ウェーハが1枚載置できるサセプタ13が水平配置されたものである。サセプタ13の素材には、グラッシーカーボン(ビッカース硬度230HV)が採用されている。
サセプタ13の表面の中央部には、表裏面を水平にした横置き状態でシリコンウェーハ11が収納される上段ザグリ部(環状の段差)14が形成されている。上段ザグリ部14は、平面視して円形の底板15と、底板15の外周に配置される周壁14aとから区画された空間である。また、上段ザグリ部14の底板15の中央部は、平面視して円形に薄肉化されている。これにより、底板15の外周部15aの内周上縁15bを境界として、段差が形成される。
また、チャンバの一側部には、チャンバの上部空間に、所定のキャリアガス(Hガス)と所定のソースガス(SiHClガス)とを、ウェーハ表面に対して平行に流すガス供給口が配設されている。また、チャンバの他側部には、両ガスの排気口が形成されている。
エピタキシャル成長時には、まず、シリコンウェーハ11をサセプタ13の上段ザグリ部14に載置する。このとき、底板15の外周部15aの内周上縁15bが、シリコンウェーハ11の裏面のうち、面取り面との境界領域aに当接する。この当接は、シリコンウェーハ11の全周にわたる。
次に、加熱されたシリコンウェーハ11の表面にエピタキシャル膜12を成長させる。すなわち、キャリアガスとソースガスとを、対応するガス供給口を通して反応室へ導入する。反応室の炉内圧力は100±20KPaである。ここで、1000℃〜1300℃の高温に熱せられたシリコンウェーハ11上に、ソースガスの熱分解または還元によって生成されたシリコンを、反応速度1.5〜4.5μm/分で析出させる。これにより、シリコンウェーハ11の表面上に厚さ2〜20μmの単結晶シリコンからなるエピタキシャル膜12が成長される。こうして、エピタキシャルウェーハ10が作製される。
ところで、エピタキシャル成長の加熱時には、シリコンウェーハ11の熱膨張率とサセプタ13の熱膨張率との違いにより、シリコンウェーハ11の裏面の境界領域aがサセプタ13の内周上縁15bに対して擦れる。このとき、サセプタ13の素材は、シリコンウェーハ11(1050HV)より軟らかいグラッシーカーボン(ビッカース硬度230HV)によって作製されている。そのため、ウェーハ外周部の裏側の境界領域aに傷bが発生しない。こうして、境界領域aに傷bが存在しないエピタキシャルウェーハ10を製造することができる。
その結果、その後のデバイス工程で、例えばエッチング液等の処理液中にエピタキシャルウェーハ10を浸漬した際、パーティクルが傷bの部分から発生しない。そのため、このパーティクルがウェーハ表面側に回り込み、ウェーハ表面に付着することがない。よって、デバイスの歩留まりを高めることができる。
なお、サセプタ13は、気相エピタキシャル成長時の熱(1000℃〜1200℃程度)への耐性を有している。しかも、サセプタ13は、エピタキシャル成長後、チャンバ内を浄化するため、チャンバの内壁に成長したソースガス成分(エピタキシャル膜12の成分)のエッチングガス(塩化水素)に対しての耐食性を有している。そのため、エピタキシャル成長工程でのサセプタ13の熱変形などの不都合、および、続くエッチングガスによる炉内清浄工程でのサセプタ13の溶損などが生じない。
次に、図5を参照して、この発明の実施例2に係る気相成長用サセプタを説明する。
実施例2は、サセプタ13Aの素材としてカーボンを採用し、サセプタ13Aの上面にシリコンウェーハ11を収納する二段構造のザグリ50を形成した点を特徴としている。さらに、実施例2は、サセプタ13Aのうち、ザグリ50を除く部分をSiC膜50aによってコーティングし、後述する下段ザグリ部52の底板52aの上面とサセプタ13Aの下面とを貫通する孔部53を形成した点を特徴としている。
カーボンの耐熱温度(融点)は1300℃以上で、エッチングガスに対する耐食性が高い。カーボンのビッカース硬度は500HVで、SiCのそれに比べて低い。
二段構造のザグリ50は、主に、シリコンウェーハ11の境界領域を支持する上段ザグリ部51と、上段ザグリ部51よりサセプタ13Aの中央側の下方に形成された下段ザグリ部52とからなる。サセプタ表面を研削し、ザグリ50を形成することで、サセプタ13Aが作製される。具体的には、平面視して円形の底板52aと、底板52aの外周に配置される周壁52bとによって下段ザグリ部52が区画される。また、上段ザグリ部51は、内周上縁が周壁52bと連続した環状の底板51aと、底板51aの外周に配置される周壁51bとによって区画される。
サセプタ13Aのうち、ザグリ50を除く部分は、CVD装置により厚さ120μmのSiC膜50aによってコーティングされている。前記孔部53は、底板52aの外周部に、底板52aの周方向へ所定ピッチで多数形成されている。各孔部53の直径は1mm、各孔部53の長さは3mmである。各孔部53の長さ方向は、サセプタ13Aの厚さ方向である。
次に、この実施例2に係るサセプタ13Aを用いた気相エピタキシャル装置30によるエピタキシャル成長工程を説明する。
図5に示すように、シリコンウェーハ11のサセプタ13Aへの載置時には、ウェーハ全周にわたって、シリコンウェーハ11の裏面の境界領域aが、上段ザグリ部51の底板51aの内周上縁により環状に支持される。このとき、シリコンウェーハ11の下方には下段ザグリ部52が存在する。そのため、境界領域aにおける傷bの発生をさらに抑えることができる。
また、サセプタ13Aの、ザグリ50を除く部分がSiC膜50aによりコーティングされている。そのため、サセプタ13Aの全面をカーボンの面とした場合より、エピタキシャル成長後の炉内清浄用のエッチング成分に対するサセプタ13Aの耐食性を高めることができる。
さらに、サセプタ13Aのうち、下段ザグリ部52の底板52aに多数の孔部53を形成したので、エピタキシャル成長時、シリコンウェーハ11から外方へ熱拡散したドーパント成分は、孔部53を通ってサセプタの下方へ排出される。これにより、シリコンウェーハ11の表面側へ前記ドーパントが回り込む現象を防ぐことができる。
また、高温加熱を伴うエピタキシャル成長時、サセプタ13Aの炭素成分が外方へ熱拡散し、上述したようにシリコンウェーハ11の裏面の外周部へ炭素成分が拡散する。これにより、エピタキシャル膜12とシリコンウェーハ11との界面付近の炭素密度が高まり、これを核としてシリコンウェーハ11中の酸素を界面付近に析出させることが可能となる。その結果、エピタキシャル膜12に存在する金属不純物に対してのゲッタリング効果を得ることができる。
その他の構成、作用および効果は、実施例1から推測可能な範囲であるので説明を省略する。
ここで、実際に実施例1により作製されたエピタキシャルウェーハ(本発明品)と、従来品のエピタキシャルウェーハとに対して、傷の発生数を測定する試験の結果を報告する。各測定値は、実施例1のエピタキシャルウェーハ、従来品のエピタキシャルウェーハを、それぞれ25枚ずつ試験した平均値である。
ウェーハ裏面及び端面検査装置(Raytex社製のRaytex)により、各エピタキシャルウェーハの裏面のうち、面取り面との境界領域に存在する傷数をカウントした(最小測定サイズ;0.2μm)。その結果、本発明品の傷数は5個以下、従来品の傷数は約60個で、比較品に比べて実施例1の製造法により得られたエピタキシャルウェーハの優位性は明らかだった。
この発明は、メモリ製品やロジック製品などの基板となるP/Pタイプのエピタキシャルウェーハの製造に有用である。

Claims (2)

  1. 気相エピタキシャル法にてシリコンウェーハの表面にエピタキシャル膜を成長させる際に、該シリコンウェーハの裏面と面取り面との境界領域の一部を支持する気相成長用サセプタにおいて、
    前記サセプタが、グラッシーカーボンまたはカーボンにて作製された気相成長用サセプタであって、
    前記サセプタの上面には、前記シリコンウェーハが収納されるザグリが形成され、
    該ザグリは、前記シリコンウェーハの前記境界領域を支持する上段ザグリ部と、該上段ザグリ部より前記サセプタの中央側の下方に形成された下段ザグリ部とからなる二段構造を有し、
    前記サセプタの前記ザグリを除く部分がSiC膜によってコーティングされた気相成長用サセプタ。
  2. 前記サセプタには、前記下段ザグリ部の底壁の上面と前記サセプタの下面とを貫通する孔部が形成された請求項1に記載の気相成長用サセプタ。
JP2009540029A 2007-11-08 2008-10-29 気相成長用サセプタ Active JP5321980B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009540029A JP5321980B2 (ja) 2007-11-08 2008-10-29 気相成長用サセプタ

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007291341 2007-11-08
JP2007291341 2007-11-08
JP2009540029A JP5321980B2 (ja) 2007-11-08 2008-10-29 気相成長用サセプタ
PCT/JP2008/069687 WO2009060770A1 (ja) 2007-11-08 2008-10-29 気相成長用サセプタ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2009060770A1 JPWO2009060770A1 (ja) 2011-03-24
JP5321980B2 true JP5321980B2 (ja) 2013-10-23

Family

ID=40625664

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009540029A Active JP5321980B2 (ja) 2007-11-08 2008-10-29 気相成長用サセプタ

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5321980B2 (ja)
TW (1) TW200931588A (ja)
WO (1) WO2009060770A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108695341A (zh) * 2017-03-31 2018-10-23 环球晶圆股份有限公司 外延基板及其制造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH092895A (ja) * 1995-06-15 1997-01-07 Toshiba Ceramics Co Ltd ガラス状カーボン製サセプタ
JPH1116991A (ja) * 1997-06-19 1999-01-22 Tokai Carbon Co Ltd 半導体製造装置用カーボン支持体
JP2002043397A (ja) * 2000-07-26 2002-02-08 Hitachi Chem Co Ltd サセプター
JP2003532612A (ja) * 2000-11-29 2003-11-05 エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド オートドーピングおよび後面ハローがないエピタキシャルシリコンウエハ
JP2003324106A (ja) * 2002-03-01 2003-11-14 Hitachi Kokusai Electric Inc 熱処理装置、半導体デバイスの製造方法及び基板の製造方法
JP2006041358A (ja) * 2004-07-29 2006-02-09 Shindengen Electric Mfg Co Ltd サセプタおよび化学気相成長方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2569321B2 (ja) * 1987-03-13 1997-01-08 東洋炭素株式会社 気相成長用トレ−及び気相成長方法
JP3687578B2 (ja) * 2001-07-23 2005-08-24 三菱住友シリコン株式会社 半導体シリコン基板の熱処理治具
JP2004281642A (ja) * 2003-03-14 2004-10-07 Hitachi Kokusai Electric Inc エピタキシャル成長装置
JP2006041028A (ja) * 2004-07-23 2006-02-09 Komatsu Electronic Metals Co Ltd サセプタ、およびエピタキシャルウェーハの製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH092895A (ja) * 1995-06-15 1997-01-07 Toshiba Ceramics Co Ltd ガラス状カーボン製サセプタ
JPH1116991A (ja) * 1997-06-19 1999-01-22 Tokai Carbon Co Ltd 半導体製造装置用カーボン支持体
JP2002043397A (ja) * 2000-07-26 2002-02-08 Hitachi Chem Co Ltd サセプター
JP2003532612A (ja) * 2000-11-29 2003-11-05 エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド オートドーピングおよび後面ハローがないエピタキシャルシリコンウエハ
JP2003324106A (ja) * 2002-03-01 2003-11-14 Hitachi Kokusai Electric Inc 熱処理装置、半導体デバイスの製造方法及び基板の製造方法
JP2006041358A (ja) * 2004-07-29 2006-02-09 Shindengen Electric Mfg Co Ltd サセプタおよび化学気相成長方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108695341A (zh) * 2017-03-31 2018-10-23 环球晶圆股份有限公司 外延基板及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009060770A1 (ja) 2009-05-14
JPWO2009060770A1 (ja) 2011-03-24
TW200931588A (en) 2009-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5370850B2 (ja) エピタキシャル膜成長方法、ウェーハ支持構造およびサセプタ
JP5897834B2 (ja) SiCエピタキシャルウェハの製造方法
JP5216794B2 (ja) エピタキシャル被覆されたシリコンウェハの製造方法
JP4661982B2 (ja) エピタキシャル成長用サセプタ
JP5232719B2 (ja) エピタキシャル被覆された半導体ウェハの製造方法
JP2008235830A (ja) 気相成長装置
JP2008532315A (ja) バッフル・ウェーハおよびそのために使用されるランダム配向した多結晶シリコン
JP2010016183A (ja) 気相成長装置、エピタキシャルウェーハの製造方法
WO2005096356A1 (ja) サセプタ
US10184193B2 (en) Epitaxy reactor and susceptor system for improved epitaxial wafer flatness
JP2005056984A (ja) 気相成長装置及び気相成長方法
JP2009224594A (ja) シリコンエピタキシャルウェーハ及びその製造方法
JPWO2009060914A1 (ja) エピタキシャルウェーハ
JP5321980B2 (ja) 気相成長用サセプタ
JP2010147080A (ja) 気相成長用サセプタ及び気相成長装置並びにエピタキシャルウェーハの製造方法
JP5228857B2 (ja) シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法
JP5867913B2 (ja) 炭化珪素膜のcvd装置
JP6069545B2 (ja) SiCエピタキシャルウェハの評価方法
KR102211607B1 (ko) 실리콘 부재 및 실리콘 부재의 제조 방법
JP2009182009A (ja) 気相成長装置および気相成長方法
JP2010021441A (ja) エピタキシャル基板ウェーハ
JP2020126885A (ja) 成膜装置及び成膜方法
JP5206613B2 (ja) エピタキシャルウェーハ用サセプタ、およびその製造方法、並びにそれを用いたエピタキシャル成長装置
KR102652637B1 (ko) 성막 방법 및 성막 장치
JP2010027881A (ja) エピタキシャルウェーハの製造方法。

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120803

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120928

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130621

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130704

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5321980

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250