JPH1087394A - 気相成長装置用サセプタ - Google Patents
気相成長装置用サセプタInfo
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- JPH1087394A JPH1087394A JP8261404A JP26140496A JPH1087394A JP H1087394 A JPH1087394 A JP H1087394A JP 8261404 A JP8261404 A JP 8261404A JP 26140496 A JP26140496 A JP 26140496A JP H1087394 A JPH1087394 A JP H1087394A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C—COATING 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
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Abstract
ビ、割れがウエーハに発生することを防止する。 【解決手段】 半導体ウエーハ3を載置するための底面
と側壁を有する円形凹状のポケット2を形成した気相成
長装置用サセプタ1において、半導体ウエーハ3がポケ
ット2の側壁4と接触する位置及びその近傍のポケット
円周部に、突出部6が半導体ウエーハ3の面取り部の一
部を非接触で覆うように設けられる。
Description
プタに関し、特に半導体ウエーハを載置するポケットの
構造に関する。より詳しくは、半導体ウエーハに厚い単
結晶薄膜を形成する際のヒビ、割れ、及び貼り付きを防
止できる前記ポケットの構造に関する。
(以下「ウエーハ」と言う。)に単結晶薄膜を形成する
場合、サセプタにウエーハを載置して気相成長が行われ
る。図3はバレル型気相成長装置の一例を示す。図3に
おいて、反応管11内にはウエーハ(図示せず。)をほ
ぼ直立した状態で載置する複数のポケット13を備えた
サセプタ12が懸下され、反応管11の外部に設けたヒ
ータ14により加熱するとともに反応管11内に原料ガ
ス15を導入してウエーハ上に薄膜を形成する。
複数の側面12aを有する多角形錐台状であり、側面1
2aに設けられた複数のポケット13は円形凹状であ
り、ウエーハは、ポケット側壁の下部とポケットの底面
とで支持されてポケット13内に載置される。
00μm程度のシリコン単結晶薄膜の気相成長を行う
と、図4(b)に示すようにウエーハ3とサセプタ12
の接触部分にシリコンが堆積して架橋9が発生し、ポケ
ット13の側壁16の下部とウエーハ面取り部との間に
貼り付きが生じる。そして、成長が終了して冷却過程に
入ると、サセプタとウエーハとでは冷却の進行具合及び
熱膨張率が異なるために、ウエーハの貼り付き部分に応
力が集中し、ヒビ、割れが発生してしまう。さらに、気
相成長したウエーハをポケットから取り出す際にもこの
貼り付き部分に応力が掛かり、ヒビ、割れが進行する。
セプタとウエーハとで貼り付きが生じない様に工夫され
たポケットの構造がいくつか知られている。例えば、特
開平6−112126号公報に開示された装置は、図5
に示すように、ポケット13にウエーハ3を載置する場
合において、ポケット内周の下半分において、ポケット
13の中心を通る垂直線に対し左右対称となるよう突起
17を設けることで、ウエーハ3をポケット13の円弧
状内周面(内縁部)すなわちポケット13の側壁16と
離隔させた状態でポケット内に保持して単結晶薄膜の成
長を行うことができる様に構成され、ウエーハとサセプ
タとの貼り付きに起因するウエーハのヒビ、割れを防止
する。
されたバレル型気相成長装置用サセプタは、上述したの
と同様にウエーハのポケットの下側壁に微小な突起を複
数個設けるとともに、ポケットの側壁と底面とのなす角
を鈍角に設定している。このような構成とすることによ
り、突起による効果に加え、ポケットの側壁と底面との
なす角を鈍角に設定することでポケット内のガス流れの
滞留が起きにくくなり、ウエーハとサセプタとの貼り付
きに起因するウエーハのヒビ、割れを防止しようとす
る。
長装置を示す。図6において、反応容器を構成するベル
ジャ20内にはウエーハ3をほぼ水平に載置するポケッ
ト24を備えたパンケーキ状(円板状)のサセプタ21
が収容されており、サセプタ21の下に設けられたヒー
タ22を介してサセプタ21を加熱してその上に載置さ
れたウエーハ3を間接的に加熱しながら、原料ガス23
を供給することによりウエーハ3上に単結晶薄膜を形成
する。
おいては、ウエーハ3はサセプタ21を介して裏面側か
ら加熱されるので、ウエーハの表裏で温度差を生じ、裏
面が主表面より大きく熱膨張する。その結果、ウエーハ
が凹形に反り、この熱応力によってスリップが発生す
る。このスリップの発生を防止するため、特開昭53−
78765号公報及び特開平5−238882号公報で
は、ポケット内に突起を設けたサセプタが提案されてい
る。
置においては、図7に示すようにウエーハ3とサセプタ
21の側壁25との接触点がサセプタ21の回転に応じ
て可動であるので、バレル型気相成長装置に比較して貼
り付きの発生が少ない。
長において、ウエーハの貼り付きによるヒビ、割れが必
ずしも防止できていないのが現状である。ことに近年、
IGBT(Insulated Gate Bipol
ar Transistor)用を初め高耐圧大電流素
子用のウエーハとして、厚い単結晶薄膜を有するウエー
ハの需要が多く、特に気相成長する薄膜が150μm以
上の厚みを持つウエーハの需要が増えてきており、それ
に伴いこれらのウエーハの気相成長における貼り付きが
問題となっている。
いウエーハを製造する場合、上述の特開平6−1121
26号公報及び特開平7−74114号公報に開示され
るようなバレル型気相成長装置用サセプタの構造であっ
ても、図5(b)に示すようにポケット13内の突起部
17とウエーハ3の面取り部との間にシリコンが堆積す
ることにより強固な架橋9が発生してヒビ、割れを充分
に防止できなくなってきた。つまり、ポケット内に突起
部を設けてウエーハの面取り部との接触部分を微小にし
ても、150μm以上の厚い単結晶薄膜を形成する間に
架橋9が強固に発達し、前記接触部分での貼り付きを生
ずるのである。そして、気相成長後にウエーハをポケッ
トから取り出す際にこの微小な貼り付き部分で応力がか
かり、突起部からヒビ、割れが生じたりする。
図8に示すようにポケット24の側壁25でウエーハ3
が接触して架橋9が発生し、貼り付きを起こしてウエー
ハ3のヒビ、割れが生ずることがある。これは、図7に
示すように、サセプタ21が回転することによりウエー
ハ3に遠心力が働き、ウエーハ3がサセプタ21の外周
側へ移動し、ウエーハ3がポケット24の側壁25と接
触するからである。
で、その目的は、バレル型気相成長装置用サセプタにお
いて、単結晶薄膜が非常に厚いウエーハを気相成長する
際、サセプタとウエーハの貼り付きに起因するヒビ、割
れがウエーハに発生するのを防止することができるサセ
プタのポケット構造を提供することにある。
成長装置用サセプタにおいても、サセプタとウエーハの
貼り付きに起因するヒビ、割れがウエーハに発生するの
を防止することができるサセプタのポケット構造を提供
することにある。
は、半導体ウエーハを載置するための底面と側壁を有す
る円形凹状のポケットを形成した気相成長装置用サセプ
タにおいて、前記半導体ウエーハが前記ポケットの側壁
と接触する位置及びその近傍のポケット円周部に、突出
部が前記半導体ウエーハの面取り部の一部を非接触で覆
うように設けられたことを特徴とする気相成長装置用サ
セプタを提供する。
載のサセプタにおいて、前記突出部は、前記ポケットの
底面と該底面側に面する該突出部の側面との成す角度が
鋭角となるように設けられたことを特徴とする気相成長
装置用サセプタを提供する。
載のサセプタにおいて、前記突出部の前記側面と前記ポ
ケットの底面との成す角度が40〜80°であることを
特徴とする気相成長装置用サセプタを提供する。
載のサセプタにおいて、前記突出部の前記側面と前記ポ
ケットの底面との成す角度が60〜75°であることを
特徴とする気相成長装置用サセプタを提供する。
4のいずれか記載のサセプタにおいて、前記突出部の高
さは0.1〜0.3mmであることを特徴とする気相成
長装置用サセプタを提供する。
5のいずれか記載のサセプタにおいて、前記半導体ウエ
ーハはほぼ直立した状態で前記ポケット内に載置される
ことを特徴とする気相成長装置用サセプタを提供する。
5のいずれか記載のサセプタにおいて、前記半導体ウエ
ーハはほぼ水平の状態で前記ポケット内に載置されるこ
とを特徴とする気相成長装置用サセプタを提供する。
7のいずれか記載のサセプタにおいて、前記半導体ウエ
ーハはシリコン単結晶ウエーハであることを特徴とする
気相成長装置用サセプタを提供する。
8のいずれか記載のサセプタにおいて、前記ポケットの
側壁には微小な突起が複数個設けられていることを特徴
とする気相成長装置用サセプタを提供する。
〜9のいずれか記載のサセプタにおいて、前記突出部
は、前記ポケットの円周部に、全円周の1/12以上1
/4以下の領域で前記半導体ウエーハの面取り部の一部
を覆うように設けられたことを特徴とする気相成長装置
用サセプタを提供する。
〜10のいずれか記載のサセプタにおいて、前記ポケッ
トの側壁近傍の底面に溝が設けられたことを特徴とする
気相成長装置用サセプタを提供する。
単結晶ウエーハをほぼ直立した状態で載置するための底
面と側壁を有する円形凹状のポケットを形成したバレル
型気相成長装置用サセプタにおいて、前記シリコン単結
晶ウエーハが前記ポケットの側壁と接触する位置及びそ
の近傍のポケット円周部下部に、高さ0.1〜0.3m
mで且つポケット底面に面する側面がポケット底面と成
す角度が60〜75°である突出部が、該シリコン単結
晶ウエーハの面取り部の一部を非接触で覆うように設け
られたことを特徴とするバレル型気相成長装置用サセプ
タを提供する。
出部はポケット内に収容されたウエーハ面取り部の一部
を非接触で覆うように形成され、特にウエーハとポケッ
ト側壁の接触部分及びその近傍で気相成長時に架橋の発
生しやすい部分を覆うように形成されている。ここで架
橋の発生しやすい部分とは、ウエーハと側壁との間隔が
0.5mm以下の部分である。
スがウエーハとサセプタの接触部分及びその近傍の架橋
の発生しやすい部分にほとんど供給されない為、架橋が
発生しないか又は架橋が発生しても強固に発達すること
が無い。従って、サセプタとウエーハとの間で貼り付き
を生じることが無く、貼り付きに起因するヒビ又は割れ
がウエーハに発生するのを防止できる。
果を、図面に示す実施の形態により気相成長装置のタイ
プごとに説明する。
場合について説明する。図1は本実施態様のサセプタの
ポケットの要部を示し、(a)は側断面図、(b)は平
面図である。本実施態様のサセプタ1の全体構成は図4
に示した従来のサセプタと同様であり、表面が炭化ケイ
素SiCで被覆された六角錐台状のカーボン製サセプタ
である。サセプタ1の側壁面に上下2段に円形凹部状の
ポケット2が形成され、ポケット2の側壁4の少なくと
も一部に突出部6が形成されている。ウエーハ3はその
下部でポケット2の側壁4と接触し、その裏面でポケッ
ト2の底面5と接触しているが、突出部6には接触しな
いように載置される。
出部6において、ポケット2の側壁4からの該突出部の
高さH1は0.1〜0.3mm程度の範囲にあり、ま
た、突出部6がポケット2の底面5と面する側面6aと
ポケット2の底面5との成す角θ1は鋭角に設定され、
その角度は40〜80°の範囲にあり、特に60〜75
°の範囲が好ましい。
薄膜を気相成長する場合において、前記突出部6の高さ
H1ならびに突出部6の側面6aとポケット2の底面5
との成す角θ1が上述の範囲にあるのが好ましい理由を
述べる。すなわち、突出部6の高さH1が高すぎたり、
または角度θ1が40°より小さいと、ポケット2にウ
エーハ3を出し入れする際に、ウエーハ3がポケット2
の突出部6と接触する確率が高くなって気相成長後のウ
エーハ3に輝点が多発する恐れがある。また、突出部6
の高さH1が低すぎたり、または角度θ1が80°より大
きいと、厚い薄膜を形成する間に原料ガスがウエーハ3
とポケット2の側壁4との接触部及びその近傍に回り込
む量が増えるので、シリコンの堆積による架橋が発達
し、気相成長後にウエーハ3をポケット2から取り出す
際に、貼り付きによるヒビ又は割れが発生するからであ
る。
を覆うように形成されている。具体的には、図1(b)
に示すように、ウエーハ3の下部とポケット2の側壁4
とにおいて、両者の接触部及び両者の隙間が狭い部分を
突出部6で覆っている。この円弧状に形成された突出部
6は、ポケット中心に対して30°以上、すなわち全円
周の1/12以上の中心角φ1を持つのが好ましい。
プタの別の実施形態を示す。本実施形態では、図1の実
施形態において、突出部6が形成される領域に対応する
ポケット底面5部分に溝8を形成したものである。この
溝8を形成することで、ポケットにウエーハを装着し易
くなるという効果がある。
タの場合について説明する。図9は本実施態様のサセプ
タの平面図、図10はそのポケット部分を示す側断面図
である。本実施態様のサセプタ21の全体構成は図7に
示した従来のサセプタと同様であり、表面が炭化ケイ素
SiCで被覆されたパンケーキ状(円板状)のカーボン
製サセプタの上面に、均等間隔で円形凹状のポケット2
4が形成され、ポケット24の側壁25の一部に突出部
26が形成されている。
おいては、ウエーハ3とサセプタ21の側壁25との接
触点がサセプタ21の回転に応じて可動であるので、バ
レル型気相成長装置用サセプタの場合に比較して貼り付
きの発生が少ない。しかし、バレル型気相成長装置用サ
セプタの場合と同様に、ウエーハ3がポケット24の側
壁25と接触する位置及びその近傍に、突出部26をウ
エーハ3の面取り部の一部を覆うように形成することに
より、貼り付きに起因するヒビ又は割れがウエーハ3に
発生するのを防止できる。
おける突出部26の形状等の条件は、バレル型の気相成
長装置用サセプタと同様である。
の気相成長装置用サセプタにおいては、上記突出部に加
え、複数の微小な突起をポケットの側壁に設けてもよ
い。
た特開平6−112126号のサセプタを比較例として
対比しながら説明する。図4(a)及び(c)に示す七
角錐台状のサセプタにおいて、その全7面のうち3面
に、実施例として図1に示すような突出部を有するポケ
ットAを形成した。また、他の4面には、比較例として
図5に示した突起部を有するポケットBを形成したが、
内3面を本実施例に使用した。
ケットBとは、ポケット側壁に形成される突出部又は突
起の有無のみが違うだけであり、両者共通してポケット
底面のサセプタ上面1aに対する深さが1.4mm、ポ
ケット底面の直径が104mmである。ポケットAの突
出部の形状は、高さH1が0.15mm、上面長さL1が
0.3mm、底面長さL2が0.56mm、角度θ1が6
0°、角度φ1が90°である。一方、ポケットBの突
起の形状は、角度θ2が90°、高さH2が0.3mm、
角度φ2が60°である。
晶ウエーハを載置し、バレル型気相成長装置にて厚さ2
00μmのシリコン単結晶薄膜(以下「薄膜」と言
う。)を形成する実験を行った。CZ法により製造され
たシリコン単結晶ウエーハ(以下「ウエーハ」と言
う。)として、直径100mm、p型、軸方位<100
>、厚さ400μm、裏面にCVD酸化膜付き(面取り
部は該膜が無し)を用い、1バッチ12枚をポケットA
とポケットBにそれぞれ6枚ずつ仕込んだ。原料ガスと
してトリクロルシラン、キャリアガスとして水素を用い
た。また、反応温度は1130℃、気相成長速度は1.
5μm/minとした。このようにして合計10バッ
チ、計120枚のウエーハに薄膜を気相成長させた。
顕微鏡を用いて綿密に観察したところ、実施例のポケッ
トAで製造したウエーハ60枚全てについて、ヒビ又は
割れの発生したものは存在しなかった。これに比較し
て、ポケットBで製造したウエーハ60枚について、う
ち5枚に割れが発生し、60枚全てにヒビが存在してい
た。ここで割れとは、ウエーハの一部が完全に欠落した
状態を言い、ヒビとは、ウエーハの一部に亀裂が入った
状態を言う。
においては、半導体ウエーハを載置するポケットの円周
部に円弧状の突出部を形成し、該突出部が前記半導体ウ
エーハの面取り部の一部を非接触で覆うように構成した
ので、気相成長の際に原料ガスがウエーハとサセプタの
接触部分及びその近傍の架橋の発生しやすい部分にほと
んど供給されない為、非常に厚い薄膜を気相成長する場
合においても架橋が発生しないか又は架橋が発生しても
強固に発達することが無い。従って、サセプタとウエー
ハとの間で貼り付きを生じることが無く、貼り付きに起
因するヒビ又は割れがウエーハに発生することを防止で
きる。
角度や突出部の高さを限定することにより、ウエーハを
ポケット内へ装着する際に突出部と接触したり、ウエー
ハ上に輝点が発生することを防止できる。
実施態様を示し、(a)はポケット部分の側断面図、
(b)は平面図である。
ケット部分の他の実施態様を示す概略断面図である。
である。
例を示す斜視図である。(b)は架橋の発生した様子を
示す概念図である。(c)はバレル型気相成長装置用サ
セプタの概略展開図である。
ット部分の一例を示し、(a)は平面図、(b)は側断
面図である。
面図である。
示す平面図である。
ト部分を示す概略断面図である。
の一実施態様を示す平面図である。
のポケット部分を示す概略断面図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 半導体ウエーハを載置するための底面と
側壁を有する円形凹状のポケットを形成した気相成長装
置用サセプタにおいて、前記半導体ウエーハが前記ポケ
ットの側壁と接触する位置及びその近傍のポケット円周
部に、突出部が前記半導体ウエーハの面取り部の一部を
非接触で覆うように設けられたことを特徴とする気相成
長装置用サセプタ。 - 【請求項2】 前記突出部は、前記ポケットの底面と該
底面側に面する該突出部の側面との成す角度が鋭角とな
るように設けられたことを特徴とする請求項1記載の気
相成長装置用サセプタ。 - 【請求項3】 前記突出部の前記側面と前記ポケットの
底面との成す角度が40〜80°であることを特徴とす
る請求項2記載の気相成長装置用サセプタ。 - 【請求項4】 前記突出部の前記側面と前記ポケットの
底面との成す角度が60〜75°であることを特徴とす
る請求項2記載の気相成長装置用サセプタ。 - 【請求項5】 前記突出部の高さは0.1〜0.3mm
であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載の
気相成長装置用サセプタ。 - 【請求項6】 前記半導体ウエーハはほぼ直立した状態
で前記ポケット内に載置されることを特徴とする請求項
1〜5のいずれか記載の気相成長装置用サセプタ。 - 【請求項7】 前記半導体ウエーハはほぼ水平の状態で
前記ポケット内に載置されることを特徴とする請求項1
〜5のいずれか記載の気相成長装置用サセプタ。 - 【請求項8】 前記半導体ウエーハはシリコン単結晶ウ
エーハであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか
記載の気相成長装置用サセプタ。 - 【請求項9】 前記ポケットの側壁には微小な突起が複
数個設けられていることを特徴とする請求項1〜8のい
ずれか記載の気相成長装置用サセプタ。 - 【請求項10】 前記突出部は、前記ポケットの円周部
に、全円周の1/12以上1/4以下の領域で前記半導
体ウエーハの面取り部の一部を覆うように設けられたこ
とを特徴とする請求項1〜9のいずれか記載の気相成長
装置用サセプタ。 - 【請求項11】 前記ポケットの側壁近傍の底面に溝が
設けられたことを特徴とする請求項1〜10のいずれか
記載の気相成長装置用サセプタ。 - 【請求項12】 シリコン単結晶ウエーハをほぼ直立し
た状態で載置するための底面と側壁を有する円形凹状の
ポケットを形成したバレル型気相成長装置用サセプタに
おいて、前記シリコン単結晶ウエーハが前記ポケットの
側壁と接触する位置及びその近傍のポケット円周部下部
に、高さ0.1〜0.3mmで且つポケット底面に面す
る側面がポケット底面と成す角度が60〜75°である
突出部が、該シリコン単結晶ウエーハの面取り部の一部
を非接触で覆うように設けられたことを特徴とするバレ
ル型気相成長装置用サセプタ。
Priority Applications (5)
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JP26140496A JP3596710B2 (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | 気相成長装置用サセプタ |
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Publication Number | Publication Date |
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