JPH0834187B2 - サセプタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は半導体ウェハの製造に使用する気相成長装
置用のディスク状のサセプタ改良に関する。

従来の技術 特開昭60−160611号公報に開示されているように、各
種の気相成長装置が既に公知である。

縦型の気相成長装置は、石英又はステンレス製のベル
ジャ（炉）の中にディスク状のグラファイト・サセプタ
を備えている。サセプタの下方にはラセン状の高周波コ
イルが設けてあり、このコイルでサセプタを加熱する。
基板ウエハはサセプタ上に並べられ、サセプタからの伝
熱により加熱される。そして、原料ガスがキャリアガス
と共にベルジャ内に導入され、サセプタ上に噴射され
る。サセプタは中心軸のまわりに回転可能である。

従来のサセプタにおいては、ウエハをサセプタの座ぐ
り部に設置した時に、ウエハ上面の高さとサセプタの上
面高さが不一致であった。つまり、ウエハ上面とサセプ
タ上面が段違いになっていた。

ウエハ上面と、ウエハ近傍のサセプタ上面が階段状で
あるため、エピタキシャル工程で形成する膜の厚さが不
正確になりがちであった。特に、ウエハの周辺部の膜厚
の制御を正確に行うことができなかった。

特開昭53−53962号においては、シリコンカーバイト
をコートしたカーボン製のサセプタ上に支持されるウエ
ハを石英リングで囲み、かつウエハのエッジ下面とサセ
プタとの間に空間部が形成されている。そして、ウエハ
の上面と石英リングの上面がほぼ同じ高さに設定されて
いる。

発明が解決しようとする課題 ディスク状サセプタを用いる半導体ウエハ用気相成長
装置においては、目的とする半導体ウエハ上面以外のサ
セプタ上面においても、例えばSiが気相成長により堆積
される。すると、たとえ、気相成長を行う前にはウエハ
上面とサセプタ上面の高さをほぼ同じに構成したとして
も、次回の気相成長時には、この高さが同じにならなく
なる。そこで、サセプタ上面のSiなどは１サイクル毎に
HCl等でのエッチング処理により除去する必要がある。

しかしながら、特開昭53−53962号のようにサセプタ
がカーボン基材から成り、この表面にSiC膜を所定の厚
さで形成したものであると、SiC膜がHCl等により部分的
にエッチングされ、カーボン基材が部分的に露出し、カ
ーボン基材中の不純物もしくは放出ガスが半導体ウエハ
に汚染の悪影響を与える。そうすると、サセプタ本体の
交換を行う必要があり、それにより製造コストが極めて
大きくなる。

特開昭53−53962号においては、ウエハの外周を狭い
幅の石英リングで囲うものであるため、その石英リング
とウエハの上面を除いたサセプタ上面が露出しており、
しかも、その露出部分の占める割合が大きい。気相成長
のときにSiが堆積され、高さが変化する。そうすると、
その露出部分については、前述のような欠点が生じる。

この発明は前述のような従来技術の欠点を解消して、
複数サイクルの気相成長を実施しても、ウエハに形成す
る膜の厚さを正確に制御できるサセプタを提供すること
を目的としている。

課題を解決するための手段 前述の目的を達成するために、この発明は、半導体ウ
エハ用気相成長装置に用いられるディスク状のサセプタ
において、サセプタがカーボン基材の表面にSiC膜を形
成したものであり、このSiC膜の厚さが、サセプタの上
面側に比較して下面側が1.1〜1.5倍になっており、かつ
ウエハを載置する座ぐり部を除いてサセプタの上面側が
平板状の石英ガラスにより覆われており、ウエハ積載時
にウエハの上面と石英ガラスの上面の高さがほぼ同じに
なることを特徴とするサセプタを要旨としている。

発明の効果 本発明によれば、ウエハ上面と石英ガラス上面の高さ
がほぼ同じになるので、ウエハ上に成長する半導体膜の
厚さを均一にすることができる。また、膜厚の制御を正
確に行うことができる。

本願発明によれば、ウエハを載置する座ぐり部を除く
サセプタの上面側が平板状の石英ガラスにより覆われる
構成にすることにより石英ガラスのみの交換が可能とな
り、複数回の気相成長においても随時ウエハ上面と石英
ガラス上面の高さをほぼ同じにすることができ、また製
造コストの低減化を図ることができる。

さらに、SiC膜の厚さが、サセプタの上面側に比較し
て下面側が1.1〜1.5倍になっているので、複数回の気相
成長に伴う熱サイクルによるサセプタ基材の変形（ソ
リ）を防止し、平坦性を維持することができ、その結
果、ウエハを載置する座ぐり部を除くサセプタの上面側
が所定形状の平板状石英ガラスにより覆われる構成が随
時採用できる。サセプタの下面側のSiC膜が上面側のSiC
膜よりも厚いと、サセプタの周辺部が下向きにそること
が阻止されるのである。

実施例 以下、図面を参照して、この発明の好適な実施例を説
明する。

この発明はサセプタの構造を改良したものであり、サ
セプタを組み込む気相成長装置の構成は従来と同様のも
のを採用できる。

第１図は気相成長装置の主要部分を示す概略断面図で
ある。

サセプタ12はカーボンを基材としており、表面には緻
密なSiC膜（図示せず）が形成してある。膜厚は、例え
ば60μｍとする。

サセプタの表面に被覆するSiC膜の厚さは均一でなく
ともよい。例えば、サセプタ12の上面側に薄い（例えば
60μｍ）厚みのSiC膜を形成し、下面側には厚い（例え
ば90μｍ）厚みのSiC膜を形成する。上面側と下面側の
膜厚の比は、1.1〜1.5に設定する。

サセプタ12のウエハ載置面には、ウエハを載せるため
の座ぐり部17が設けてある。座ぐり部17は上から見ると
円形であり、凹型に掘り下げてある。座ぐり部17の表面
はなめらかな曲面になっている。

座ぐり部17の周辺には、平板状の石英ガラス16がうめ
込んである。石英ガラス16はサセプタ本体に凹部を設
け、そこに埋め込んである。また石英ガラスは接着材な
どで接着してもよい。いずれの場合も、石英ガラス16は
後述のエッチング処理のために着脱可能とするのが好ま
しい。

石英ガラスを用いた理由はエピタキシャル成長温度下
で安定であり、耐薬品性に優れ（とくに後述のエッチン
グ処理時に顕著）、さらに高純度のためである。

石英ガラス16は以下のように配置する。すなわち、サ
セプタ12の座ぐり部17にウエハ５を設置した時に、ウエ
ハ５上面と石英ガラス16上面がほぼ同じレベルに位置す
る。換言すれば、ウエハ５上面と石英ガラス16上面が同
一平面上に位置する。

石英ガラス16板上に堆積したSiなどの半導体結晶はエ
ッチング処理を行って除去する。エッチング処理は１サ
イクル毎に行うのが望ましい。エッチング処理にはHCl
等の酸を用いる。それにより複数サイクルの気相成長を
行うとき、膜厚の制御を随時正確に行うことができる。
サセプタ表面を随時クリーニングする必要があり、基材
のエッチングを考慮すると、ウエハを載置する座ぐり部
を除くサセプタの上面側が平板状の石英ガラスにより覆
われが必要であり、また、ウエハを載置する座ぐり部を
除くサセプタの上面側が平板状の石英ガラスにより覆わ
れる構成を随時可能ならしめるためには、サセプタがカ
ーボン基材の表面にSiC膜を形成したものであり、このS
iC膜の厚さが、サセプタの上面側に比較して、下面側が
1.1〜1.5倍になっており構成が必要であり。

また、ガス管14の外側に支持管11を同心状態に設け、
その支持管11を特別な構成としている。すなわち、支持
管11の全体または少なくともフランジ部分11aをSi₃N₄焼
結体またはそれと同等の熱膨脹係数の基材で構成し、そ
の表面にさらにSi₃N₄のコーティング層を設けている。
このSi₃N₄のコーティング層の厚さはその基材中の不純
物が外部に飛出さない程度の厚みにするのが望ましい。

フランジ部分11aは図示した形状のみでなく、他の種
々の形状を採用することができる。例えば、フランジ部
分11aを支持管11の一定位置に固定しないで、必要に応
じて上下に位置を調節できるように構成することもでき
る。

サセプタ12は中心に貫通孔を有し、その内周部が支持
管11のフランジ部分11aによって支持されている。サセ
プタ12は水平を保ちつつ支持管11と一緒に回転可能とな
っている。ガス管14は固定されたままである。

高周波コイル13がそのサセプタ12の下方部に配置され
ており、加熱に供される。

ウエハ５はサセプタ12の上側に設置される。

ガス管14の内部を通ってシリコンエピタキシャルガス
がガス管14の上方部の孔から吹き出され、各ウエハ５に
至り、周知の気相成長が行なわれる。

本発明によるサセプタを用いて12μｍエピタキシャル
膜の成長を行った。その結果、ウエハの膜厚不良率は0.
5％であった。従来のサセプタを用いた場合の膜厚不良
率30％にくらべて良好な値であった。

このように本発明のサセプタを使用すると、膜厚の制
御を正確に行うことが可能となり、歩留りを向上でき
る。

さて、本発明のサセプタは前述の実施例に限定されな
い。例えば、サセプタはSiCを主成分とするものでもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるサセプタを設置した縦型気相成
長装置の主要部分を示す概略縦断面図である。 ５……ウエハ 11……支持管 11a……フランジ部 12……サセプタ 13……高周波コイル 14……ガス管 16……板材の石英ガラス

フロントページの続き (72)発明者 角谷 雅之 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番地 東芝セラミックス株式会社小国製造所内 (72)発明者 佐々木 泰実 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番地 東芝セラミックス株式会社小国製造所内 (56)参考文献 特開 昭53−53962（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−121648（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−215291（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−215289（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体ウエハ用気相成長装置に用いられる
   ディスク状のサセプタにおいて、サセプタがカーボン基
   材の表面にSiC膜を形成したものであり、このSiC膜の厚
   さが、サセプタの上面側に比較して下面側が1.1〜1.5倍
   になっており、かつウエハを載置する座ぐり部を除いて
   サセプタの上面側が平板状の石英ガラスにより覆われて
   おり、ウエハ積載時にウエハの上面と石英ガラスの上面
   の高さがほぼ同じになることを特徴とするサセプタ。