IT8922871A1

IT8922871A1 - SUSCEPTOR

Info

Publication number: IT8922871A1
Application number: IT1989A22871A
Authority: IT
Inventors: Eiichi Toya; Yukio Itoh; Tadashi Ohashi; Masayuki Sumiya; Yasumi Sasaki
Original assignee: Toshiba Ceram Co Ltd
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 1991-06-29
Also published as: JP2002208353A; IT8922871A0; IT1236991B

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Questa invenzione si riferisce ad un suscettore perfezionato per l'impiego in un apparato per la crescita verticale ?in fase vapore per la produzione di wafers semiconduttori . This invention relates to an improved susceptor for use in a vapor phase vertical growth apparatus for producing semiconductor wafers.

Vari apparati per la crescita in fase vapore sono noti al pubblico in Giappone, per esempio descritti nella domanda di brevetto giapponese numero di pubblicazione 60-160611. Various vapor phase growth apparatuses are known to the public in Japan, for example described in Japanese Patent Application Publication No. 60-160611.

Un apparato per la crescita verticale in fase vapore di tipo convenzionale include un forno del tipo a vaso scampanato ( "bell-jar") realizzato in quarzo o acciaio inossidabile e, nel forno, un suscettore a disco realizzato in grafite. Un avvolgimento a spirale .ad alta frequenza ? posizionato sotto al suscettore in modo da riscaldarlo. Una pluralit? di wafers ? posizionata su un lato superiore del suscettore in modo da essere riscaldata dal suscettore; stesso. Un gas epitassiale a base di silicio attraversa il forno a vaso scampanato insieme ad un gas di trasporto e quindi passa sul lato superiore del suscettore in modo da venire in contatto con i wafers e promuoverne la crescita in fase vapore mentre il suscettore ruota attorno al proprio asse c'entrale. Conventional vertical vapor phase growth apparatus includes a bell-jar type furnace made of quartz or stainless steel and, in the furnace, a disc susceptor made of graphite. A high frequency spiral winding? positioned under the susceptor in order to heat it. A plurality? of wafers? positioned on an upper side of the susceptor so as to be heated by the susceptor; same. A silicon-based epitaxial gas passes through the flared vessel furnace along with a carrier gas and then passes over the top of the susceptor to contact the wafers and promote their growth in the vapor phase as the susceptor rotates around its own central axis.

Nei suscettori convenzionali, quando i wafers sono posizionati sul lato superiore del suscettore, le superfici superiori dei wafers e del suscettore sono In conventional susceptors, when the wafers are placed on the top side of the susceptor, the top surfaces of the wafers and the susceptor are

posizionate a livelli differenti. Normalmente, le positioned at different levels. Normally, the

superfici superiori dei wafers sono in posizione pi? upper surfaces of the wafers are in the most position.

elevata rispetto alla superficie ,superiore del high above the surface, higher than the

suscettore. susceptor.

In tal caso, dal momento che le superfici If so, since the surfaces

superiori dei wafers e del suscettore ad essi prossimo of the wafers and of the susceptor next to them

formano . un gradino un rivestimento formato durante la form. a step a coating formed during the

fase di crescita epitassiale tende ad avere uno spessore epitaxial growth phase tends to have a thickness

variabile o irregolare. In particolare, ? difficile variable or irregular. In particular, ? hard

controllare in modo preciso lo spessore del rivestimento precisely control the thickness of the coating

alla periferia di ciascun wafer. at the periphery of each wafer.

Lo scopo di questa invenzione ? quello di The purpose of this invention? that of

mettere a disposizione un suscettore per un apparato di make available a susceptor for an apparatus of

crescita verticale in fase vapore nel quale lo spessore di vertical growth in the vapor phase in which the thickness of

un rivestimento formato su un wafer pu? essere controllato a coating formed on a wafer can? be checked

in modo preciso. precisely.

In un suscettore per l'impiego in un apparato di In a susceptor for use in a

crescita verticale in fase vapore quale definito nella vertical growth in the vapor phase as defined in

rivendicazione 1, le superfici superiori del suscettore e claim 1, the upper surfaces of the susceptor e

dei wafers sono posizionate sostanzialmente allo stesso some wafers are positioned substantially thereon

livello. Pertanto, lo spessore di un rivestimento I semiconduttore formato su ciascun wafer pu? essere level. Therefore, the thickness of a semiconductor coating formed on each wafer can? to be

controllato in modo preciso ed uniforme. precisely and uniformly controlled.

La Fig. 1 ? una vista in sezione verticale che mostra in modo schematico una porzione principale di un apparato per la crescita verticale in fase vapore in accordo con questa invenzione; Fig. 1? a vertical sectional view schematically showing a main portion of an apparatus for vertical growth in the vapor phase according to this invention;

la Fig. 2 ? una vista in sezione di una ulteriore forma di realizzazione dell'invenzione; e , Fig. 2? a sectional view of a further embodiment of the invention; And ,

la Fig. 3 ? una vista in pianta di una piastra modificata. Fig. 3? a plan view of a modified plate.

Con riferimento alla Fig. 1, un apparato per la crescita verticale in fase vapore include un suscettore 12 perfezionato. Fatta eccezione per il suscettore 12, l'apparato pu? avere una struttura convenzionale. Referring to Fig. 1, an apparatus for vertical growth in the vapor phase includes an improved susceptor 12. Except for the susceptor 12, the apparatus can? have a conventional structure.

Il suscettore 12 ha un corpo di suscettore 18 realizzato in un materiale a base di carbonio ed avente un rivestimento di Sic (non illustrato), finemente disperso sopra di esso. Lo spessore del rivestimento di Sic ? di 60 micron. Susceptor 12 has a susceptor body 18 made of a carbon-based material and having a Sic coating (not shown), finely dispersed over it. The thickness of the Sic coating? of 60 microns.

Il rivestimento di Sic sul suscettore 12 pu? avere qualsiasi spessore anche non uniforme. Per esempio, la ' superficie superiore del suscettore 12 pu? avere un rivestimento di Sic relativamente sottile, con imo spessore di 60 micron, mentre la superficie inferiore del 1 suscettore pu? avere un rivestimento di Sic con uno spessore di 90 micron. Preferibilmente, il rapporto tra gli spessori dei rivestimenti della superficie superiore e delia superficie inferiore varia tra 1,1 e.1,5. ' Il suscettore 12 ha una pluralit? di porzioni 17 per l'accoglimento di wafers 5, sulle quali i wafers 5 sono destinati ad essere montati come illustrato in Fig. 1. Ciascuna porzione 17 per l'accoglimento dei wafer ? formata in forma di un recesso concavo avente pianta circolare. Ciascuna porzione ha anche una superficie liscia. Le porzioni 17 per l?accoglimento dei wafers sono disposte in due file ad intervalli regolari attorno , all'asse centrale del suscettore 12. una pluralit? di piastre 16 in vetro di quarzo o vetro di silice sono posizionate accanto alle porzioni 17 per l'accoglimento dei wafers. Le piastre 16 sono incorporate nel corpo 18 del suscettore 12. In altre parole, recessi o scanalature sono formati nella superficie superiore del suscettore 12, e quindi le piastre 16 sono fissate jnei recessi o scanalature. Le piastre 16 possono essere fissate al corpo 18 del suscettore 12 per mezzo di adesivi. The Sic coating on susceptor 12 can? have any thickness, even if not uniform. For example, the upper surface of the susceptor 12 can? have a relatively thin Sic coating, with a thickness of 60 microns, while the lower surface of the 1 susceptor can? have a Sic coating with a thickness of 90 microns. Preferably, the ratio between the thicknesses of the upper and lower surface coatings varies between 1.1 and 1.5. The susceptor 12 has a plurality of of portions 17 for receiving the wafers 5, on which the wafers 5 are intended to be mounted as illustrated in Fig. 1. Each portion 17 for receiving the wafers? formed in the form of a concave recess with a circular plan. Each portion also has a smooth surface. The portions 17 for receiving the wafers are arranged in two rows at regular intervals around the central axis of the susceptor 12. plates 16 in quartz glass or silica glass are positioned next to the portions 17 for receiving the wafers. The plates 16 are incorporated in the body 18 of the susceptor 12. In other words, recesses or grooves are formed in the upper surface of the susceptor 12, and then the plates 16 are fixed in the recesses or grooves. The plates 16 can be fixed to the body 18 of the susceptor 12 by means of adhesives.

Le piastre 16 in vetro di quarzo o vetro di silice sono stabili alla temperatura di crescita epitassiale, hanno una resistenza chimica eccellente all'HCl nella fase di lavaggio nonch? una elevata purezza. The quartz glass or silica glass plates 16 are stable at the epitaxial growth temperature, have excellent chemical resistance to HCl in the washing step as well as have excellent chemical resistance to HCl in the washing step. a high purity.

Le piastre 16 sono conformate e posizionate in modo tale che le superfici superiori dei wafer 5 e del suscettore 12 sono posizionate sostanzialmente allo stesso livello orizzontale se i wafer 5 sono montati in modo preciso sulle porzioni 17 per l'accoglimento dei wafers come illustrato in Fig. 1. In tale condizione, la superficie superiore del suscettore 12 ,e le superfici superiori di tutti i wafers 5 nelle porzioni 17 per l'accoglimento dei wafers sono contenute in un piano orizzontale comune: The plates 16 are shaped and positioned in such a way that the upper surfaces of the wafers 5 and of the susceptor 12 are positioned substantially at the same horizontal level if the wafers 5 are precisely mounted on the portions 17 for receiving the wafers as illustrated in Fig. 1. In this condition, the upper surface of the susceptor 12, and the upper surfaces of all the wafers 5 in the portions 17 for receiving the wafers are contained in a common horizontal plane:

Se cristalli di semiconduttore, come ad esempio Si, sono formati sulle piastre 16, essi sono quindi rimossi con un metodo di etching. Preferibilmente, essi sono sottoposti ad un trattamento di etching per mezzo di HCl in ciascun ciclo di crescita epitassiale. If semiconductor crystals, such as Si, are formed on the plates 16, they are then removed by an etching method. Preferably, they are subjected to an etching treatment by means of HCl in each epitaxial growth cycle.

Una struttura tubolare di supporto 11 ? concentricamente disposta attorno ad un tubo 14 per la distribuzione di gas. L'intera struttura tubolare di supporto 11 ed almeno una sua porzione flangiata 11a ha come materiale di faase un materiale ceramico costituito da Si3N4 sinterizzato o qualsiasi altro materiale avente lo stesso coefficiente di espansione termica ed un rivestimento di Si3N4 formato sulla superficie del materiale di base. Lo spessore del rivestimento di Si3N4 ? selezionato in modo da impedire che le impurit? contenute nel materiale di base se ne allontanino. A tubular support structure 11? concentrically arranged around a pipe 14 for the distribution of gas. The entire tubular support structure 11 and at least one of its flanged portion 11a has as phase material a ceramic material consisting of sintered Si3N4 or any other material having the same thermal expansion coefficient and a Si3N4 coating formed on the surface of the base material . Coating thickness of Si3N4? selected in order to prevent the impurities? contained in the base material move away from it.

L? porzione flangiata 11a della struttura tubolare di supporto 11 pu? essere formata in qualsiasi forma e non ? limitata a quella illustrata. Per esempio, in una forma di attuazione modificata di questa invenzione, la porzione flangiata Ila non ? fissata alla struttura tubolare di supporto 11 in Iun punto ' fisso, ma pu? essere registrabilmente verticalmente posizionata lungo di essa a seconda delle esigenze. L? flanged portion 11a of the tubular support structure 11 can be formed in any form and not? limited to that illustrated. For example, in a modified embodiment of this invention, the flanged portion 11a is not? fixed to the tubular support structure 11 at a fixed point, but it can? be vertically adjustably positioned along it according to requirements.

Il suscettore 12 ? centralmente munito di un foro passante, il cui bordo interno ? supportato dalla porzione flangiata Ila della struttura tubolare di supporto 11. Il suscettore 12 pu? ruotare insieme alla struttura tubolare di supporto 11 in modo convenzionale mentre ? mantenuto in una posizione orizzontale. Il tubo 14 di distribuzione di gas ? sempre mantenuto in posizione fissa e non ruota. The susceptor 12? centrally equipped with a through hole, whose inner edge? supported by the flanged portion 11a of the tubular support structure 11. The susceptor 12 can? rotate together with the tubular support structure 11 in a conventional way while? kept in a horizontal position. The gas distribution pipe 14? always kept in a fixed position and does not rotate.

I Un avvolgimento ad alta frequenza 13 ? posizionato sotto il corpo 18 del suscettore 12 in modo da riscaldarlo. I wafers 5 sono montati sulle porzioni 17 di accoglimento wafer sul lato superiore del suscettore 12. I A high frequency winding 13? positioned under the body 18 of the susceptor 12 so as to heat it. The wafers 5 are mounted on the wafer receiving portions 17 on the upper side of the susceptor 12.

In operazione, un gas epitassiale a base di silicio attraversa il tubo 14 e,passa quindi sui wafer 5 per' mezzo di piccole aperture formate in una porzione superiore del tubo 14 per la distribuzione di gas. Pertanto il gas entra in contatto con i wafers 5; in modo da ottenere una ben nota crescita in fase vapore. In operation, a silicon-based epitaxial gas passes through the tube 14 and then passes over the wafers 5 by means of small openings formed in an upper portion of the tube 14 for the distribution of gas. Therefore the gas comes into contact with the wafers 5; in order to obtain a well-known growth in the vapor phase.

In accordo con l'apparato per la crescita verticale in fase vapore di Fig.1, una crescita di un , rivestimento epitassiale fu ottenuta in modo da avere uno spessore di 12 micron. Ne risult? una percentuale di wafers aventi rivestimenti difettosi di 0,5%. Questo , risultato della prova fu eccellente alla'luce del fatto che tale percentuale fu pari al 30% di quella registrata con gli apparati d?lia tecnica nota. -In accordo con questa .invenzione, lo spessore dei rivestimenti dei wafers possono essere controllati in modo preciso ed in modo uniforme in modo da accrescere il rendimento . In accordance with the apparatus for vertical growth in the vapor phase of Fig. 1, a growth of an epitaxial coating was obtained to have a thickness of 12 microns. The result? a percentage of wafers having defective coatings of 0.5%. This result of the test was excellent in light of the fact that this percentage was equal to 30% of that recorded with the apparatus of the known art. In accordance with this invention, the thickness of the coatings of the wafers can be precisely and uniformly controlled so as to increase the yield.

Questa invenzione non ? limitata alle forme di realizzazione summenzionate. Per esempio, il corpo 18 del suscettore 12 pu? essere principalmente realizzato in sic. This invention is not? limited to the aforementioned embodiments. For example, the body 18 of the susceptor 12 can? be mainly made in sic.

La Fig. , 2 mostra un'ulteriore forma di realizzazione dell'invenzione. La superficie superiore 12a del corpo 18 del suscettore 12 ? posizionata appena sopra le superfici superiori dei wafers 5 e delle piastre 16. Fig., 2 shows a further embodiment of the invention. The upper surface 12a of the body 18 of the susceptor 12? positioned just above the upper surfaces of the wafers 5 and plates 16.

La Fig. 3 mostra una piastra 16a modificata realizzata in vetro di quarzo o vetro di silice che comprende una singola piastra circolare avente una pluralit? di porzioni 17 per l'accoglimento dei wafers, di forma circolare, disposte in due ordini a intervalli regolari e cinque delle quali sono illustrate in Fig. 3. Un foro passante ? centralmente formato nella piastra 16a. Fig. 3 shows a modified plate 16a made of quartz glass or silica glass which includes a single circular plate having a plurality of materials. of portions 17 for receiving the wafers, of circular shape, arranged in two orders at regular intervals and five of which are illustrated in Fig. 3. A through hole? centrally formed in plate 16a.

Claims

CLAIMS 1. Susceptor for use in an apparatus for the vertical growth in the vapor phase comprising a body (18) of susceptor (12) having an upper surface, a plurality? of portions (17) for the reception of wafers (5) formed in the upper surface of the body (18) of susceptor (12), plate means (16) attached to the upper surface of the susceptor body (18) (12) next to the portions (17) for the reception of wafers, wherein the plate means (16) comprises a '1 upper surface such that, when wafers' (5) are respectively mounted in the portions (17), the surfaces tops of the plate means (16) and wafers (5) are positioned substantially at the same level.

2. Susceptor according to claim 1, wherein the portions (17) for receiving the wafers (5) are obtained in the form of concave recesses. '

3. Susceptor according to claim 1, wherein the plate means (16) are made of quartz glass.

4. Susceptor according to claim 1, wherein the plate means (16) are made of silica glass.

5. Susceptor according to claim 1, wherein the plate means (16) are incorporated in the body (18) of the susceptor (12).

Susceptor according to claim 1, wherein the body (18) of the susceptor (12) comprises a base material and a Sic coating formed thereon. 1

The susceptor according to claim 1, wherein the upper surface of the susceptor (12) and the upper surfaces of all the wafers (5) positioned in the wafer receiving portions (17) are contained in a common horizontal plane.

8. Support according to claim 1, wherein the plate means (16) comprise a plate of circular shape in which the wafers receiving portions (17) are formed.

9. A bearing according to claim 1, wherein the plate means (16) comprises a plurality of elements. of plates (16) incorporated in the body (18) of the susceptor (12).