-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Suszeptor für das
epitaxiale Wachstum (der nachfolgend einfach als Suszeptor bezeichnet
werden kann), der so konfiguriert ist, dass er ein Einkristallsubstrat
während des epitaxialen Wachstums in einer Vorrichtung für
das epitaxiale Wachstum hält, bei der eine epitaxiale Schicht
auf dem Einkristallsubstrat abgeschieden wird.
-
STAND DER TECHNIK
-
Bei
der Methode des epitaxialen Wachstums handelt es sich um eine Technologie,
bei der ein Dampfphasenwachstum im Hinblick auf eine Einkristall-Dünnfilmschicht
durchgeführt wird, die zur Herstellung einer integrierten
Schaltung, wie beispielsweise eines bipolaren Transistors oder eines
MOSLSI, verwendet wird, und sie ist eine sehr wichtige Technologie,
da ein gleichförmiger Einkristall-Dünnfilm auf
einem reinen Halbleiter-Einkristallsubstrat in Übereinstimmung
mit einer Kristallorientierung des Substrats wachsen gelassen werden
kann oder ein sehr steiler Verunreinigungsgradient eines Übergangs,
der einen großen Unterschied bei einer Dotierstoffkonzentration
aufweist, gebildet werden kann.
-
Als
Vorrichtungen, die so konfiguriert sind, dass sie ein solches epitaxiales
Wachstum bewirken, sind drei Typen üblich, nämlich
ein vertikaler Typ (ein Pfannkuchen-Typ), ein Tonnen-Typ (ein Zylinder-Typ)
und ein horizontaler Typ. Diese. Wachstumsvorrichtungen besitzen
das übliche Grundprinzip. Die Wachstumsvorrichtung ist
so konfiguriert, dass sie eine Reaktionskammer mit einem Suszeptor für
das epitaxiale Wachs tum, an dem ein Einkristallsubstrat darin angebracht
ist, Heizelemente zum Beispiel in Form einer Halogenlampe, die außerhalb
der Reaktionskammer vorgesehen ist, und andere Elemente umfasst,
und eine vertikale Vorrichtung, die Wafer nacheinander verarbeitet,
wird als Einzelwaferbearbeitungs-Epitaxialwachstumsvorrichtung bezeichnet.
-
Diese
Einkristallverarbeitungs-Epitaxialwachstumsvorrichtung wird nun
mit Bezug auf die
9 beispielhaft erläutert.
Die
9 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel
für eine üblicherweise verwendete allgemeine Einzelwaferbearbeitungs-Epitaxialwachstumsvorrichtung
(
japanische ungeprüfte
Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2004-319623 )
zeigt.
-
Diese
Einzelwaferbearbeitungs-Epitaxialwachstumsvorrichtung 101 umfasst
eine Reaktionskammer 103, in der ein Einkristallsubstrat 102 mit
einer auf seiner Oberfläche abgeschiedenen epitaxialen
Schicht angeordnet ist, und in der Reaktionskammer 103 sind
eine Gaseinlassöffnung 104, durch die ein Rohstoffgas/Trägergas
in die Reaktionskammer 103 eingeführt wird, und
eine Gasauslassöffnung 105, durch die das Gas
ausströmen gelassen wird, vorgesehen. Weiter ist ein Suszeptor 106,
an dem ein Einkristallsubstrat 102 angebracht ist, in der
Reaktionskammer 103 vorgesehen. Es ist zu beachten, dass
eine obere Wand 107 der Reaktionskammer 103 aus
Quarzglas gebildet ist.
-
Außerdem
ist ein Heizelement 108, wie beispielsweise eine Halogenlampe,
die das Einkristallsubstrat 102 erwärmt, mindestens
außen an der Reaktionskammer 103 vorgesehen.
-
Der
Suszeptor 106 wird nun näher beschrieben. Die 10 zeigen
einen Umriss eines Beispiels für einen herkömmlichen
Suszeptor. Die 10(A) ist eine Draufsicht
und die 10(B) ist eine Querschnittsansicht
im Bereich eines Teils des Suszeptors.
-
Wie
in den 10 gezeigt, wird eine Aussparung 110 im
Suszeptor 106 ausgebildet, hat die Aussparung 110 eine äußere
Umfangszone 111 und eine zentrale Zone 112, die
von der äußeren Umfangszone 111 umgeben
ist, und ist eine Stufe 113 an einer Grenze zwischen der äußeren
Umfangszone 111 und der zentralen Zone 112 ausgebildet.
-
Die äußere
Umfangszone 111 hat eine konische Form, so dass das Einkristallsubstrat 102,
das einem epitaxialen Wachstum unterworfen werden soll, mit dessen
Oberfläche in Kontakt kommen kann und auf dieser gehalten
wird. Allerdings ist die zentrale Zone 112 über
die Stufe 113 tiefer als die äußere Umfangszone 111 ausgebildet,
um zu verhindern, dass das Einkristallsubstrat 102 damit
in Kontakt gelangt. Weiterhin sind Durchgangsöffnungen 114 in der
zentralen Zone 112 ausgebildet, um einen naturlichen Oxidfilm
auf der Rückfläche des Einkristallsubstrats 102 zu
entfernen, eine Halobildung zu verhindern und anderes.
-
Bei
Verwendung der Einzelwaferbearbeitungs-Epitaxialwachstumsvorrichtung 101,
die den herkömmlichen, in der 9 gezeigten
Suszeptor 106 zur Ausbildung einer epitaxialen Schicht
auf dem Einkristallsubstrat 102 umfasst, wird das Einkristallsubstrat 102 in
der Aussparung 110 des Suszeptors 106 angeordnet,
und das Einkristallsubstrat 102 wird mittels der Heizelemente 108 auf
eine vorbestimmte Temperatur erwärmt, während
das Einkristallsubstrat 102 mittels einer Haltewelle 109,
die den Suszeptor 106 hält, und eines nicht veranschaulichten
Drehmechanismus, der die Haltewelle 109 dreht (die Haltewelle 109 in
Drehung versetzt), gedreht wird. Wenn zum Beispiel eine Silizium-Einkristallschicht
in der Reaktionskammer 103 epitaxial wachsen gelassen wird,
wird darüber hinaus dieses epitaxiale Wachstum dadurch
erzielt, dass eine vorbestimmte Strömungsrate eines Rohstoffgases,
wie beispielsweise Trichlorsilan, das mit einem Trägergas,
wie beispielsweise Was serstoff, verdünnt ist, für
eine bestimmte Zeit von der Gaseinlassöffnung 104 zugeführt
wird.
-
Wie
oben beschrieben, kann ein epitaxiales Substrat, bei dem eine epitaxiale
Schicht auf dem Einkristallsubstrat 102 abgeschieden ist,
erhalten werden.
-
Wenn
der herkömmliche Suszeptor 106 verwendet wird,
um das Einkristallsubstrat 102 zu halten und das epitaxiale
Wachstum zu erzielen, strömt allerdings das Rohstoffgas
von den Durchgangsöffnungen 114, die in der zentralen
Zone 112 des Suszeptors 106 ausgebildet sind,
zur Rückfläche des Einkristallsubstrats 102,
und es kann eine Abscheidung auf der Rückfläche
des Einkristallsubstrats 102 auftreten. Es gab daher das
Problem, dass die Ebenheit des äußeren Umfangsabschnitts
des epitaxialen Substrats vermindert war.
-
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
-
Daher
hat der vorliegende Erfinder ein Substrat nach dem epitaxialen Wachstum
genau untersucht und dadurch herausgefunden, dass eine erhebliche
Abscheidung lokal insbesondere auf der äußeren
Umfangsseite einer Rückfläche eines epitaxialen
Substrats festzustellen ist. Außerdem hat der Erfinder
entdeckt, dass diese Abscheidung auf der äußeren
Umfangsseite der Rückfläche in der Nähe
einer Stelle konzentriert auftritt, bei der das Einkristallsubstrat
mit der äußeren Umfangszone der Aussparung des
Suszeptors in Kontakt gelangt (ein Abschnitt, wo das Einkristallsubstrat
die äußere Umfangszone der Aussparung in einer
horizontalen Breite überlappt) und dadurch eine lokale Änderung
der Dicke auf der äußeren Umfangsseite des epitaxialen Substrats
auftritt. Die 10(B) zeigt auch eine
Abscheidungsschicht, die lokal auf der äußeren
Umfangsseite der Rückfläche des Einkristallsubstrats abgeschieden
ist. Obwohl sie von der Reaktionszeit abhängt, beträgt
die Dicke dieser Abscheidungsschicht ungefähr 0,05 bis
0,3 μm.
-
Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Suszeptor
für das epitaxiale Wachstum zur Verfügung zu stellen,
mit dem verhindert werden kann, dass eine erhebliche Abscheidung lokal
auf einer äußeren Umfangsseite einer Rückfläche
eines Einkristallsubstrats erzeugt wird.
-
Um
die Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung
einen Suszeptor für das epitaxiale Wachstum, der eine Aussparung
aufweist, die ein Einkristallsubstrat horizontal hält,
in einer Vorrichtung für das epitaxiale Wachstum zur Verfügung,
wobei die Aussparung eine äußere Umfangszone hat,
mit der das Einkristallsubstrat so in Kontakt kommt, dass es gehalten
wird; sowie eine zentrale Zone, die von der äußeren
Umfangszone umgeben ist und mit dem Einkristallsubstrat nicht in
Kontakt kommt, ein oder mehrere Durchgangsöffnungen, die
den Suszeptor für das epitaxiale Wachstum durchdringen,
in der zentralen Zone der Aussparung ausgebildet sind und die äußere
Umfangszone der Aussparung eine konische Form hat, die mit einem
Neigungswinkel geneigt ist, der größer als 0° und
kleiner als 1° ist, und zwar auf eine solche Weise, dass
die Tiefe zur zentralen Zone hin zunimmt, und weiterhin eine horizontale Breite
aufweist, die 3,3% oder mehr eines Durchmessers des zu haltenden
Einkristallsubstrats ausmacht.
-
Zuerst
hat der vorliegende Erfinder eine Untersuchung durchgeführt
und dabei festgestellt, dass das Verringern des Neigungswinkels
der äußeren Umfangszone der Aussparung im Suszeptor,
das Erweitern der äußeren Umfangszone über
den eines herkömmlichen Produkts hinaus und das Erweitern eines
Abschnitts, wo das Einkristallsubstrat die äußere
Umfangszone der Aussparung im Suszeptor überlappt, so dass
die Abscheidung auf der Rückfläche des Einkristallsubstrats
allmählich und kontinuierlich herge stellt werden kann,
und zwar von der Seite her, die sich näher an der zentralen
Seite des Einkristallsubstrats befindet, bewirkt, dass die lokale
Abscheidung auf der äußeren Umfangsseite der Rückfläche des
Einkristallsubstrat verhindert wird.
-
Wenn
also, wie bei der vorliegenden Erfindung, der Suszeptor vorgesehen
ist, mit dem das Einkristallsubstrat so in Kontakt gelangt, dass
es gehalten wird, und der die konische äußere
Umfangszone mit einem Neigungswinkel von größer
als 0° und kleiner als 1° aufweist und eine horizontale
Breite hat, die gleich oder größer als 3,3% des
Durchmessers des gehaltenen Einkristallsubstrats ist, kann es anders
als bei den herkömmlichen Produkten verhindert werden,
dass eine lokale dicke Abscheidung auf der äußeren
Umfangsseite der Rückfläche des Einkristallsubstrats
erzeugt wird. Daher kann ein epitaxiales Substrat hoher Qualität
mit ausgezeichneter Ebenheit des äußeren Umfangsabschnitt
des epitaxialen Substrats erhalten werden.
-
Da
eine oder mehrere Durchgangsöffnungen, die den Suszeptor
für das epitaxiale Wachstum durchdringen, an der zentralen
Zone der Aussparung ausgebildet sind, kann weiterhin der natürliche
Oxidfilm auf der Rückfläche des Einkristallsubstrats
wirksam entfernt werden.
-
Da
die äußere Umfangszone der Aussparung eine konische
Form hat, die mit einem Neigungswinkel von größer
als 0° so geneigt ist, dass die Tiefe zum zentralen Abschnitt
hin zunimmt, gelangt weiterhin der innere Rand der äußeren
Umfangszone nicht in Kontakt mit der Rückfläche
des Einkristallsubstrats, und es daher kann verhindert werden, dass
die Rückfläche des Einkristallsubstrats verkratzt wird.
Außerdem kann eine Abscheidung auf der äußeren
Umfangsseite der Rückfläche aufgrund des Neigungswinkels,
der weniger als 1° beträgt, unterbunden werden.
-
Dabei
ist es insbesonders bevorzugt, dass die horizontale Breite der äußeren
Umfangszone, die einem Bereich von der zentralen Zone zum äußersten
Umfangsabschnitt des an der äußeren Umfangszone
gehaltenen Einkristallsubstrats entspricht, gleich oder größer
als 3,3% des Durchmessers des Einkristallsubstrats beträgt.
-
Eine
solche Konfiguration ermöglicht es, dass sicher verhindert
wird, dass eine lokale dicke Abscheidung auf der äußeren
Umfangsseite der Rückfläche des Einkristallsubstrats
erzeugt wird.
-
Dabei
ist es bevorzugt, dass die zentrale Zone der Aussparung eine konkave
Form hat, die aus einer gebogenen Fläche ausgebildet ist.
-
Das
zu haltende Einkristallsubstrat kann sich aufgrund seines Eigengewichts
durchbiegen, und in diesem Fall kann das Einkristallsubstrat mit
der zentralen Zone der Aussparung in Kontakt gelangen, und ein Schaden,
wie beispielsweise ein Kratzer oder ein Rutschen, kann in der Rückfläche
des Einkristallsubstrats vergrößert werden.
-
Wenn
allerdings die zentrale Zone der Aussparung die konkave Form hat,
die aus der gebogenen Fläche gebildet ist, gelangt das
Einkristallsubstrat nicht mit dem zentralen Bereich der Aussparung in
Kontakt, welbst wenn sich das Einkristallsubstrat durchbiegt, wodurch
der Zustand der Rückfläche des Einkristallsubstrats
ausgezeichnet erhalten bleibt.
-
Außerdem
ist es bevorzugt, dass die horizontale Breite der äußeren
Umfangszone der Aussparung gleich oder größer
als 5,5% und gleich oder kleiner als 7% des Durchmessers des zu
haltenden Einkristallsubstrats ist.
-
Wenn
die horizontale Breite der äußeren Umfangszone
der Aussparung gleich oder größer als 5,5% des
Durchmessers des zu haltenden Einkristallsubstrats ist, wie oben
beschrieben, kann die lokale Abscheidung auf der äußeren
Umfangsseite der Rückfläche des Einkristallsubstrats
ausreichend verhindert werden. Wenn diese horizontale Breite gleich oder
kleiner als 7% ist, wird darüber hinaus die Breite der äußeren
Umfangszone nicht über Bedarf erhöht, d. h. die
zentrale Zone mit den darin ausgebildeten Durchgangsöffnungen
kann mit einer ausreichenden Größe sichergestellt
werden, wodurch der natürliche Oxidfilm auf der Rückfläche
des Einkristallsubstrats wirksam entfernt werden kann.
-
Weiter
ist es bevorzugt, dass die horizontale Breite der äußeren
Umfangszone, die dem Bereich von der zentralen Zone zum äußersten
Umfangsabschnitt des Einkristallsubstrats, das an der äußeren Umfangszone
gehalten ist, entspricht, gleich oder größer als
5,5% und gleich oder kleiner als 7% des Durchmessers des Einkristallsubstrats
ist.
-
Eine
solche Konfiguration ermöglicht es weiter, die lokale Abscheidung
wirksam zu verhindern und den natürlichen Oxidfilm auf
der Rückfläche des Einkristallsubstrats zu entfernen.
-
Weiterhin
ist es möglich, dass der Suszeptor für das epitaxiale
Wachstum für ein Einkristallsubstrat mit einem Durchmesser
von 300 mm oder darüber verwendet wird.
-
Ein
solcher Suszeptor kann wirksam verwendet werden, wenn das epitaxiale
Wachstum im Hinblick auf ein Einkristallsubstrat mit einem Durchmesser
von 300 mm oder darüber in Reaktion auf einen in letzter
Zeit stattfindenden Durchmesseranstieg des Einkristallsubstrats
durchgeführt wird.
-
Es
ist bevorzugt, dass in der Aussparung die Tiefe eines inneren Rands
der äußeren Umfangszone mit der Tiefe eines äußeren
Rands der zentralen Zone zusammenfällt, oder eine Stufe
mit einer Höhe, die weniger als 0,05 mm ist, derart ausgebildet
wird, dass die Tiefe vom inneren Rand der äußeren
Umfangszone zum äußeren Rand der zentralen Zone
hin ansteigt.
-
Wenn
eine solche Konfiguration übernommen wird, tritt eine abrupte Änderung
einer Tiefenrichtung von der äußeren Umfangszone
in Richtung auf die zentrale Zone der Aussparung nicht auf, und es
kann eine Verschlechterung der Nanotopologie der Rückfläche
des Einkristallsubstrats aufgrund dieser abrupten Änderung
der Tiefenrichtung verhindert werden.
-
Wenn
der Suszeptor für das epitaxiale Wachstum gemäß der
vorliegenden Erfindung übernommen wird, kann der natürliche
Oxidfilm auf der Rückfläche des Einkristallsubstrats
wirksam während des epitaxialen Wachstums entfernt werden,
und die Erzeugung einer lokalen erheblichen Abscheidung kann auf
der äußeren Umfangsseite der Rückfläche des
Einkristallsubstrats stark unterbunden werden, wodurch das epitaxiale
Substrat mit ausgezeichneter Ebenheit des äußeren
Umfangsabschnitts erhalten wird.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 sind
schematische Ansichten, die ein Beispiel für einen Suszeptor
gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, worin
(A) eine Draufsicht ist, (B) eine Querschnittsansicht ist und (C)
eine Querschnittsansicht ist, die ein Beispiel für einen
anderen Suszeptor gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt;
-
2 sind
schematische Ansichten, worin (A) ein Beispiel für einen
Suszeptor gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
der eine flache zentrale Zone aufweist, und (B) ein Beispiel für einen
Suszeptor gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
der eine konkave zentrale Zone mit einer durchgebogenen Fläche
hat;
-
3 ist
eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für eine Einzelwaferbearbeitungs-Epitaxialwachstumsvorrichtung
mit einem Suszeptor gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt;
-
4 zeigt
ein Ergebnis, das ein Verhältnis zwischen einer Suszeptorform
und einem Rückflächen-ZDD-Wert im Beispiel und
im Vergleichsbeispiel darstellt;
-
5 ist
ein Kurve, die ein Beispiel für ein Verhältnis
zwischen einem äußeren Abschnitt, der in einer
radialen Richtung mehr als 120 mm vom Zentrum eines Substrats entfernt
ist, und einen Rückflächen-ZDD-Wert im Beispiel
zeigt;
-
6 ist
eine Kurve, die ein Beispiel eines Ergebnisses zeigt, das durch
Messen eines Rückflächen-ZDD-Werts an einer Stelle
erhalten wird, die in einer radialen Richtung 148 mm vom Zentrum
auf dem ganzen Umfang eines Substrats in einer Umfangsrichtung im
Beispiel entfernt ist;
-
7 ist
eine Kurve, die ein Beispiel für ein Verhältnis
zwischen einem äußeren Abschnitt, der in einer
radialen Richtung mehr als 120 mm vom Zentrum eines Substrats entfernt
ist, und einem Rückflächen-ZDD-Wert im Vergleichsbeispiel
zeigt;
-
8 ist
eine Kurve, die ein Beispiel für ein Ergebnis zeigt, das
durch Messen eines Rückflächen-ZDD-Werts an einer
Stelle erhalten wird, die 148 mm vom Zentrum in einer radialen Richtung
auf dem ganzen Umfang eines Substrats in einer Umfangsrichtung im
Vergleichsbeispiel entfernt ist;
-
9 ist
eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für eine allgemeine
herkömmliche Einzelwaferbearbeitungs-Epitaxialwachstumsvorrichtung zeigt;
und
-
10 sind
schematische Ansichten, die ein Beispiel für einen herkömmlichen
Suszeptor zeigen, worin (A) eine Draufsicht ist und (B) eine Querschnittsansicht
ist.
-
BESTES VERFAHREN ZUM DURCHFÜHREN
DER ERFINDUNG
-
Obwohl
eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung nun nachfolgend beschrieben wird, ist die vorliegende
Erfindung nicht darauf beschränkt.
-
Die 1 zeigen
einen Umriss eines Beispiels für einen Suszeptor für
das epitaxiale Wachstum gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die 1(A) ist eine Draufsicht
und die 1(B) ist eine Querschnittsansicht
im Bereich eines Teils des Suszeptors. Weiter ist die 1(C) eine Querschnittsansicht im Bereich
eines Teils eines anderen Suszeptors.
-
Wie
in den 1 gezeigt ist, wird zuerst eine Aussparung 10,
die ein Einkristallsubstrat 2 aufnimmt und dasselbe horizontal
hält, in einem Suszeptor 6 gemäß der
vorliegenden Erfindung ausgebildet. Weiterhin hat diese Aussparung 10 eine äußere
Umfangszone 11 und eine zentrale Zone 12, die
von der äußeren Umfangszone 11 umgeben
ist.
-
Die äußere
Umfangszone 11 hat eine konische Form, und das Einkristallsubstrat 2,
das einem epitaxialen Wachstum unterworfen werden soll, kommt mit
dieser äußeren Umfangszone in Kontakt und wird
horizontal auf ihr gehalten. Demgegenüber wird die zentrale
Zone 12 an einer Stelle ausgebildet, die tiefer als die
der äußeren Umfangszone 11 ist, um so
zu verhindern, dass das Einkristallsubstrat 2 mit der äußeren
Umfangszone 11 in Kontakt gelangt.
-
Es
wird nun die zentrale Zone 12 beschrieben. Durchgangsöffnungen 14,
die den Suszeptor 6 durchdringen, sind in dieser zentralen
Zone 12 ausgebildet. Die Zahl der Durchgangsöffnungen 14 ist nicht
besonders beschränkt, es kann ausreichen, eine oder mehrere
Durchgangsöffnungen auszubilden, allerdings ist es bevorzugt,
viele Durchgangsöffnungen in der ganzen Fläche
der zentralen Zone 12 auszubilden. Wenn die Durchgangsöffnungen
in der ganzen Fläche der zentralen Zone 12 ausgebildet sind,
kann ein natürlicher Oxidfilm auf einer Rückfläche
des Einkristallsubstrats 2 während des epitaxialen
Wachstums von der ganzen Rückfläche entfernt werden,
wodurch eine Halobildung verhindert wird.
-
Es
ist zu beachten, dass die Querschnittsform, die Größe
etc. der Durchgangsöffnung 14 nicht besonders
beschränkt sind, und sie können jedes Mal in geeigneter
Weise bestimmt werden. Sie können zum Beispiel gleich wie
bei herkömmlichen Produkten sein.
-
Außerdem
ist die Form (die ebene Form) der zentralen Zone 12 nicht
besonders beschränkt, solange sie sich nicht mit dem Einkristallsubstrat 2 in Kontakt
befindet, das mit der äußeren Umfangszone 11 in
Kontakt gelangt, um gehalten zu werden. Zum Beispiel kann eine ebene
Form übernommen werden. Die 2(A) zeigt
ein Beispiel für eine ebene zentrale Zone 12.
-
Wenn
allerdings das Einkristallsubstrat 2 auf der äußeren
Umfangszone 11 gehalten wird, kann sich die zentrale Seite
des Einkristallsubstrats 2 aufgrund ihres Eigengewichts
tatsächlich nach unten biegen. In Anbetracht einer solchen
Situation ist es bevorzugt, dass die zentrale Zone 12 eine
konkave Form hat, die aus einer gebogenen Fläche gebildet wird,
wie in der 2(B) gezeigt ist.
-
Wenn
eine solche Konfiguration übernommen wird, selbst wenn
sich das Einkristallsubstrat 2 durchbiegt, kommt die zentrale
Zone 12 der Aussparung 10 im Suszeptor 6 nicht
mit dem Einkristallsubstrat 2 in Kontakt, wodurch der Zustand
der Rückfläche des Einkristallsubstrats 2 ausgezeichnet
erhalten bleibt.
-
Es
wird nun die äußere Umfangszone 11 beschrieben.
Wie in der 1(B) gezeigt ist, hat die äußere
Umfangszone 11 eine konische Form, die mit einem Neigungswinkel θ geneigt
ist, der größer als 0° und kleiner als
1° ist, und sie ist so ausgebildet, dass ihre Tiefe in
Richtung auf die zentrale Zone 12 zunehmen kann. Beim Halten
des Einkristallsubstrats 2 kommt die äußere
Umfangszone 11 mit einem äußeren Umfangsabschnitt
einer Rückfläche des Einkristallsubstrats 2 in
Kontakt.
-
Wenn
hier der Neigungswinkel θ gleich oder kleiner als 0° ist,
gelangt ein innerer Rand 15 der äußeren
Umfangszone 11 mit der Rückfläche des
Einkristallsubstrats 2 in Kontakt, und es wird ein Kratzer auf
der Rückfläche des Einkristallsubstrats 2 erzeugt. Wenn
andererseits der Neigungswinkel θ gleich oder größer
als 1° ist, wird eine lokale Abscheidung (z. B. eine Siliziumabscheidung,
wenn Trichlorsilan als Rohstoffgas verwendet wird) auf der äußeren
Umfangsseite der Rückfläche des Einkristallsubstrats 2 erzeugt.
Um dies zu verhindern, muss daher der Neigungswinkel θ auf
einen Wert eingestellt werden, der größer als
0° und kleiner als 1° ist.
-
Darüber
hinaus ist eine horizontale Breite dieser äußeren
Umfangszone 11 gleich oder größer als
3,3% eines Durchmessers des Einkristallsubstrats 2. Bei
einem herkömmlichen Produkt ist die horizontale Breite
der äußeren Umfangszone 11 ungefähr
1%, ein Bereich, bei dem das Einkristallsubstrat 2 und
die äußere Umfangszone 11 einander überlappen,
schmal ist, und daher wird eine lokal dicke Abscheidung auf der äußeren
Umfangsseite der Rückfläche des Einkristallsubstrats 2 erzeugt,
wodurch die Ebenheit des äußeren Umfangsabschnitts
eines epitaxialen Substrats negativ beeinflusst wird.
-
Wenn
allerdings, wie in der vorliegenden Erfindung, der Bereich der horizontalen
Breite größer als beim herkömmlichen
Produkt ist, ist der Bereich, wo das Einkristallsubstrat 2 und
die äußere Umfangszone 11 einander überlappen,
größer, und daher kann die Abscheidung auf der
Rückfläche des Einkristallsubstrats 2 allmählich
und kontinuierlich von der Seite nahe dem Zentrum des Einkristallsubstrats 2 erzeugt
werden (siehe 1(B)), wodurch die lokal dicke
Abscheidung, wie es bei herkömmlichen Beispielen der Fall
ist, nicht erzeugt wird und auf der äußeren Umfangsseite
keine abrupte Änderung der Dicke auftritt.
-
Die
horizontale Breite der äußeren Umfangszone 11,
die gleich oder größer als 3,3% des Durchmessers
des Einkristallsubstrats 2 ist, kann ausreichen, und ihre
obere Grenze und andere Abmessungen sind nicht beschränkt,
solange die zentrale Zone sichergestellt werden kann, aber es ist
eine horizontale Breite, die gleich oder größer
als 5,5% und kleiner als 7% ist, besonders bevorzugt. Wenn die horizontale
Breite in einen solchen Bereich fällt, kann die lokale
Abscheidung auf der äußeren Umfangsseite des Einkristallsubstrats
sehr wirksam unterbunden werden, und der Bereich der zentralen Zone 12 kann auch
ausreichend sichergestellt werden. Wenn der Bereich der zentralen
Zone 12 ausreichend sichergestellt werden kann, kann zusammen
mit der Wirkung, die durch die Durchgangsöffnungen 14 ermöglicht wird, über
den umfangreichen Bereich der Rückfläche des Einkristallsubstrats 2 ein
natürlicher Oxidfilm entfernt und eine Halobildung verhindert
werden.
-
Weiter
es ist besonders in der horizontalen Richtung bevorzugt, dass die
horizontale Breite der äußeren Umfangszone 11,
die dem Bereich von der zentralen Zone 12 zum äußersten
Umfangsabschnitt des Einkristallsubstrats 2 entspricht,
das an der äußeren Umfangszone 11 gehalten
ist, eine Breite ist, die 3,3% oder mehr ist, oder eine Breite ist,
die gleich oder größer als 5,5% und gleich oder
kleiner als 7% des Durchmessers des Einkristallsubstrats 2 ist. Wenn
eine solche Konfiguration übernommen wird, kann der Bereich,
in dem das Einkristallsubstrat 2 und die äußere
Umfangszone 11 einander überlappen, im Vergleich
zum herkömmlichen Beispiel sicher vergrößert
werden, wodurch weiter die lokale Abscheidung sicher unterbunden
wird.
-
Es
ist zu beachten, dass ein Spalt (Abstand) zwischen dem äußeren
Rand der äußeren Umfangszone 11 und dem äußersten
Umfangsabschnitt des gehaltenen Einkristallsubstrats 2 üblicherweise
sehr klein ist. Im Allgemeinen wird eine Konfiguration, die an eine
Größe des Einkristallsubstrats 2 angepasst ist,
das über die Aussparung des Suszeptors bearbeitet wird,
zweckmäßig in Bezug auf die Produktivität
und anderes angepasst.
-
Außerdem
ist es bei einer Beschreibung bezüglich einer Grenze zwischen
der äußeren Umfangszone 11 und der zentralen
Zone 12 bevorzugt, dass eine Tiefe des inneren Rands 15 der äußeren Umfangszone
mit der des äußeren Rands 16 der zentralen
Zone zusammenfällt, wie in der 1(B) gezeigt
ist, oder dass eine Stufe 13, die eine Höhe aufweist,
die weniger als 0,05 mm ist, auf eine solche Weise gebildet wird,
dass die Tiefe vom inneren Rand 15 der äußeren
Umfangszone zum äußeren Rand 16 der zentralen
Zone hin zunimmt, wie in der 1(C) gezeigt
ist. Es ist daher vorzugsweise unterbunden, dass eine Änderung
der Tiefenrichtung von der äußeren Umfangszone 11 in
Richtung auf die zentrale Zone 12 weniger als 0,05 mm beträgt.
-
Wenn
der Neigungswinkel der äußeren Umfangszone 11 wie
bei der vorliegenden Erfindung weniger als 1° beträgt,
ist es möglich, wirksam zu verhindern, dass sich die Nanotopologie
aufgrund eines Versatzes verschlechtert, der während des
epitaxialen Wachstums an einem Abschnitt erzeugt wird, der der Grenze
zwischen der äußeren Umfangszone 11 und
der zentralen Zone 12 der Aussparung 10 auf der Rückfläche
des Einkristallsubstrats 2 entspricht, indem unterbunden
wird, dass die Änderung der Tiefenrichtung von der äußeren
Umfangszone 11 zur zentralen Zone 12 hin weniger
als 0,05 mm beträgt.
-
Es
ist zu beachten, dass, wenn die Stufe 13 mit einer Höhe
von weniger als 0,05 mm auf eine solche Weise gebildet wird, dass
die Tiefe vom inneren Rand 15 der äußeren
Umfangszone in Richtung auf den äußeren Rand 16 der
zentralen Zone zunimmt, wie in der 1(C) gezeigt
ist, die Durchgangsöffnungen 14 in der zentralen
Zone 12 relativ weit von der Rückfläche
des Einkristallsubstrats 2 abgesetzt sind, wodurch wirksam
verhindert wird, dass eine Übertragung, die mit den Durchgangsöffnungen 14 zusammenhängt,
auf die Rückfläche des Einkristallsubstrats 2 erfolgt.
-
Weiterhin
kann der Suszeptor 6 gemäß der vorliegenden
Erfindung mit verschiedenen Arten von Einkristallsubstraten 2 kompatibel
sein, und zum Beispiel kann die Größe des Suszeptors 6 als
solchem mit der Größe des zu haltenden Einkristallsubstrats 2 in Übereinstimmung
gebracht werden. Der Suszeptor kann natürlich mit einem
Einkristallsubstrat, das einen Durchmesser von 300 mm oder mehr
hat, kompatibel sein, und er kann in Verbindung mit den jüngsten
Anforderungen zur Herstellung von epitaxialen Substraten mit jeweils
großem Durchmesser verwendet werden.
-
Daneben
ist das Material etc. des Suszeptors 6 als solchem nicht
besonders beschränkt, und der Suszeptor 6 kann
beispielsweise in Abhängigkeit vom zu haltenden Einkristallsubstrat
aus einem geeigneten Material ausgebildet werden. Zum Beispiel gibt
es einen Suszeptor, der durch Überziehen eines Grundstoffs
aus Graphit mit SiC erhalten wird.
-
Wenn
das Einkristallsubstrat 2 gehalten wird und durch Verwendung
des oben beschriebenen Suszeptors 6 gemäß der
vorliegenden Erfindung einem epitaxialen Wachstum unterworfen wird,
kann darüber hinaus der Suszeptor 6 in einer Einzelwaferbearbeitungs-Epitaxialwachstumsvorrichtung 1 zur Durchführung
der Bearbeitung so angeordnet sein, wie in der 3 gezeigt
ist.
-
Bei
dieser Vorrichtung 1 für das epitaxiale Wachstum
sind eine Reaktionskammer 3, eine Gaseinlassöffnung 4,
eine Gasauslassöffnung 5, eine obere Wand 7,
Heizelemente 8, eine Haltewelle 9 und anderes
mit Ausnahme des Suszeptors 6 gemäß der
vorliegenden Erfindung nicht besonders beschränkt, und
es können Elemente, die gleich denen im herkömmlichen
Beispiel sind, verwendet werden. Zusätzlich kann das Verfahren
zum Ausführen des epitaxialen Wachstums als solches mit
demselben Verfahren wie im herkömmlichen Beispiel durchgeführt
werden.
-
Obwohl
die vorliegende Erfindung nun näher auf der Grundlage von
Beispielen erläutert wird, ist die vorliegende Erfindung
nicht darauf beschränkt.
-
(Beispiel)
-
Es
wurde eine Einzelwaferbearbeitungs-Epitaxialwachstumsvorrichtung,
die in der 3 gezeigt ist und den Suszeptor
gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst, verwendet,
um das epitaxiale Wachstum im Hinblick auf ein Einkristallsubstrat
durchzuführen, und dann wurde eine Abscheidungsschicht auf
der Rückfläche eines erhaltenen epitaxialen Substrats
bewertet.
-
Ein
Silizium-Einkristallsubstrat mit einem Durchmesser von 300 mm wurde
als Einkristallsubstat hergestellt, Trichlorsilan wurde als Rohstoffgas verwendet
und ein Wasserstoffgas wurde als Trägergas verwendet.
-
Als
Suszeptor wurde einer mit einer Konfiguration hergestellt, bei dem
mehrere Durchgangsöffnungen in der ganzen Oberfläche
einer zentralen Zone mit einer konkaven Form ausgebildet sind, die aus
einer gebogenen Fläche ohne Stufe besteht, der Neigungswinkel
einer äußeren Umfangszone 0,5° oder 0,75° ist,
eine horizontale Breite der äußeren Umfangszone
3,4% (horizontale Breite der äußeren Umfangszone/Durchmesser
eines Silizium-Einkristallsubstrats = 0,034), 5,7% (0,057) oder
6,7% (0,067) eines Durchmessers des hergestellten Silizium-Einkristallsubstrats
ist. Es ist zu beachten, dass die horizontale Breite der äußeren
Umfangszone, die dem Bereich von der zentralen Zone des Suszeptors zum äußersten
Umfangsabschnitt des Einkristallsubstrats entspricht, 3,1%, 5,4%
bzw. 6,4% des Durchmessers des Einkristallsubstrats betrug.
-
Weiterhin
wurde im Hinblick auf die Bewertung einer gewachsenen Dicke der
Abscheidungsschicht auf der Rückfläche des epitaxialen
Substrats ein Instrument vom optischen Interferenztyp zur Messung
der Ebenheit verwendet, um eine randnahe Krümmungsgeometrie-Messmethode
(ein als „ZDD” bezeichneter Geometrieparameter)
zum Durchführen einer Differenzierung zweiter Ordnung im
Hinblick auf einen Oberflächenversatzbetrag mit einem Radius
anzuwenden. Da der ZDD eine Differenzierung zweiter Ordnung eines
Radiusvektors ist, stellt er eine beschleunigte Änderung
des Versatzbetrags der Rückfläche im Hinblick
auf den Radius dar.
-
Die 4 zeigt
ein Verhältnis zwischen einer Suszeptorform und einem erhaltenen
Rückflächen-ZDD-Wert. Es ist zu beachten, dass
der Rückflächen-ZDD-Wert der 4 ein
Beispiel für ei nen Wert an einer Stelle ist, die in der
radialen Richtung 148 mm vom Zentrum entfernt ist.
-
Wie
oben beschrieben, wird unterbunden, dass jeder Wert in den Bereich
von 0 nm/mm2 bis –5 nm/mm2 fällt. Es kann davon ausgegangen
werden, dass ein absoluter Wert des Rückflächen-ZDD-Werts kleiner
als der in dem nachfolgend beschriebenen Vergleichsbeispiel ist,
und es kann unterbunden werden, dass die Abscheidungsschicht aus
Silizium an der Messtelle erheblich wächst.
-
Darüber
hinaus ist insbesondere der Rückflächen-ZDD-Wert
0, wenn der Neigungswinkel 0,5° ist und die horizontale
Breite 5,7% oder 6,7% beträgt, und es kann davon ausgegangen
werden, dass diese Fälle besonders geeignet sind, um eine
lokale starke Siliziumabscheidung auf der äußeren
Umfangsseite der Rückfläche zu verhindern.
-
Zusätzlich
zeigt die 5 ein Beispiel für
ein Verhältnis zwischen einem äußeren
Abschnitt, der in der radialen Richtung mehr als 120 mm vom Zentrum des
Substrats entfernt ist, und dem Rückflächen-ZDD-Wert.
Dies entspricht einem Beispiel, bei dem ein Suszeptor mit einem
Neigungswinkel von 0,5° und einer horizontalen Breite von
5,7% verwendet wird. Das Ausmaß der Abscheidung in der
radialen Richtung des Substrats kann aus dieser Zeichnung ersehen
werden.
-
In
der 5 stellt die Abszisse einen Substratradius (mm)
dar und die Ordinate stellt den ZDD (nm/mm2)
der Rückfläche des epitaxialen Substrats dar.
Wie oben beschrieben, entspricht der Rückflächen-ZDD,
der durch die Ordinate dargestellt wird, einem Ergebnis, das durch
das Durchführen einer Differenzierung zweiter Ordnung im
Hinblick auf einen Oberflächenversatzbetrag mit einem Radius
erhalten wird, und gibt eine beschleunigte Änderung des
Versatzbetrags an. Da diese 5 die Rückfläche betrifft,
stellt die (+)-Richtung den Versatz in Richtung auf die Vorderseite
des Substrats dar und die (–)-Richtung stellt den Versatz
in Richtung auf die Rückseite des Substrats dar.
-
Eine
Schwankung des Rückflächen-ZDD-Werts war selbst
bei einem Radiusbereich von 145 nm bis 148 nm klein, wo bei Verwendung
eines herkömmlichen Suszeptors eine dicke Abscheidung abrupt
erzeugt wurde, und ein lokal signifikanter Anstieg der Dicke der
Abscheidungsschicht wurde nicht beobachtet.
-
Weiter
zeigt die 6 ein Ergebnis, das durch Messen
des Rückflächen-ZDD-Werts an einer Stelle erhalten
wurde, die vom Zentrum in der radialen Richtung auf dem ganzen Umfang
der Rückfläche des Substrats entlang der Umfangsrichtung
148 mm entfernt war.
-
Eine
Stelle, bei der der Rückflächen-ZDD-Wert abrupt
stark schwankt, wurde auf dem ganzen Umfang der Rückfläche
des Substrats nicht beobachtet. Das bedeutet, dass die Abscheidung
nicht lokal dick auf dem ganzen Umfang der Rückfläche
des Substrats abgeschieden wurde und eine Rückfläche
mit einem gleichförmigen Versatzbetrag erhalten wurde.
-
Diese
Tendenzen, die in den 5 und 6 gezeigt
sind, wurden auch in den Beispielen beobachtet, die einen anderen
Suszeptor gemäß der vorliegenden Erfindung mit
anderem Neigungswinkel und horizontaler Breite verwenden.
-
(Vergleichsbeispiel)
-
Es
wurde eine Einzelwaferbearbeitungs-Epitaxialwachstumsvorrichtung,
die einen Suszeptor mit einem Neigungswinkel und einer horizontalen
Breite einer äußeren Umfangszone umfasst, die
sich von denen der vorliegenden Erfindung unterscheiden, verwendet,
um das epitaxiale Wachstum im Hinblick auf dasselbe Silizium-Einkristallsubstrat,
das im Beispiel benutzt wurde, durchzuführen. Die Betriebsbedingungen
mit Ausnahme des Suszeptors sind dieselben wie im Beispiel.
-
Es
ist zu beachten, dass, wie in der 4 gezeigt
ist, der Neigungswinkel der äußeren Umfangszone
im Bereich von 0,5° bis 4° und die horizontale
Breite derselben im Bereich von 1,1% bis 6,7% (0,8% bis 6,4% bei
einer horizontalen Breite der äußeren Umfangszone,
die dem Bereich von einer zentralen Zone des Suszeptors zum äußersten
Umfangsabschnitt des Einkristallsubstrats entspricht) kombiniert
wurden, um den Vorgang durchzuführen. Allerdings waren
die Kombinationen im Bereich gemäß der vorliegenden
Erfindung natürlich ausgeschlossen.
-
Weiterhin
wurde die Untersuchung einer Abscheidungsschicht auf der Rückfläche
wie beim Beispiel durchgeführt.
-
Die 4 zeigt
das Verhältnis zwischen einer Suszeptorform und einem erhaltenen
Rückflächen-ZDD-Wert wie im Beispiel.
-
Wie
in der 4 veranschaulicht, liegt jeder Wert bei –9
nm/mm2 oder darunter, und es kann davon
ausgegangen werden, dass ein absoluter Wert des Rückflächen-ZDD-Werts
größer als der im Beispiel ist und eine Abscheidung
an der Messstelle stark wächst. Es kann den 7 und 8 auch
entnommen werden, dass die Abscheidungsschicht auf der äußeren
Umfangsseite des Substrats lokal wächst.
-
Die 7 ist
eine Kurve, die ein Beispiel für ein Verhältnis
zwischen einem äußeren Abschnitt, der in der radialen
Richtung mehr als 120 mm vom Zentrum des Substrats entfernt liegt,
und dem Rückflächen-ZDD-Wert zeigt, wenn der Neigungswinkel 1° und
die horizontale Breite 1,1% beträgt. Darüber hinaus
zeigt die 8 ein Ergebnis, das durch Messen
des Rückflächen-ZDD-Werts an jeder Stelle, die in
der radialen Richtung 148 mm vom Zentrum auf dem ganzen Umfang des
Substrats in der Umfangsrichtung entfernt ist, erhalten wurde.
-
Wie
in der 7 gezeigt ist, kann davon ausgegangen werden,
dass der Rückflächen-ZDD-Wert lokal stark variierte,
d. h. die Abscheidungsschicht wuchs abrupt und dick an der äußeren
Umfangsseite (nahe 148 mm) des Substrats an.
-
Außerdem
schwankte, wie in der 8 gezeigt ist, der Rückflächen-ZDD-Wert
stark in der Umfangsrichtung, und es kann davon ausgegangen werden,
dass die Abscheidungsschicht mit einer nicht gleichförmigen
Dicke abgeschieden wurde. Wenn die Siliziumabscheidung auf diese
Weise nicht gleichförmig durchgeführt wurde, ist
natürlich die Ebenheit des äußeren Umfangsabschnitts
des Substrats verschlechtert.
-
Wie
aus dem oben beschriebenen Beispiel und Vergleichsbeispiel ersichtlich
ist, kann die lokal signifikante Siliziumabscheidung auf der äußeren Umfangsseite
der Rückfläche des Einkristallsubstrats verhindert
werden, das einem epitaxialen Wachstum unterworfen werden soll,
wenn der Suszeptor für das epitaxiale Wachstum gemäß der
vorliegenden Erfindung verwendet wird. Daher kann das epitaxiale
Substrat mit ausgezeichneter Ebenheit des äußeren
Umfangsabschnitts erhalten werden.
-
Es
ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehende
Ausführungsform beschränkt ist. Die vorstehende
Ausführungsform stellt nur eine Veranschaulichung dar,
und alle Beispiele, die weitgehend dieselbe Konfiguration haben und
dieselben Funktionen und Wirkungen wie das technische, in den Ansprüchen
der vorliegenden Erfindung beschriebene Konzept zeigen, sind vom technischen
Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Die
vorliegende Erfindung stellt einen Suszeptor für das epitaxiale
Wachstum mit einer Aussparung zur Verfügung, die ein Einkristallsubstrat
in einer Vorrichtung für das epitaxiale Wachstum horizontal hält,
wobei die Aussparung eine äußere Umfangszone,
mit der das Einkristallsubstrat so in Kontakt gelangt, dass es gehalten
wird; und eine zentrale Zone, die von der äußeren
Umfangszone umgeben ist und nicht mit dem Einkristallsubstrat in
Kontakt gelangt, umfasst, wobei eine oder mehrere Durchgangsöffnungen,
die den Suszeptor für das epitaxiale Wachstum durchdringen,
in der zentralen Zone der Aussparung ausgebildet sind und die äußere
Umfangszone der Aussparung eine konische Form hat, die mit einem
Neigungswinkel, der größer als 0° und
kleiner als 1° ist, derart geneigt ist, dass die Tiefe
in Richtung auf die zentrale Zone zunimmt, und auch eine horizontale
Breite hat, die 3,3% oder mehr eines Durchmessers des zu haltenden
Einkristallsubstrats beträgt. Als Ergebnis kann mit dem
Suszeptor für das epitaxiale Wachstum verhindert werden,
dass eine starke Abscheidung lokal auf einer äußeren
Umfangsseite einer Rückfläche des Einkristallsubstrats entsteht.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-