JP2001518238A - 炭化ケイ素薄膜用のサセプタの設計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 エピタキシャル成長最中に基板ウェーハに影響する熱勾配を最小にするかまたは取り除くために、サセプタを開示する。本サセプタは、半導体基板ウェーハを収容するための表面を含む第一のサセプタ部分と、第二のサセプタ部分とを含む。本サセプタは、第二のサセプタ部分が、基板収容表面に対向し、かつ、基板収容表面から間隔をおくことを特徴とし、この間隔は、表面にある基板上でのエピタキシャル成長のためにその間隔におけるガスの流れを可能にするのに十分大きく、同時に、基板収容表面と直接接触している基板の面を第一のサセプタ部分が加熱するのと実質的に同じ温度に、第二のサセプタ部分が基板のさらされた面を加熱するのに十分な程小さい。

Description

【発明の詳細な説明】 炭化ケイ素薄膜用のサセプタの設計 発明の分野 本発明は、半導体製造方法に関し、特に、炭化ケイ素基板上でのエピタキシャ ル成長用の改良されたサセプタの設計に関する。 発明の背景 本発明は、炭化ケイ素基板上での半導体材料のエピタキシャル層の生成に関す る。炭化ケイ素は、多くの有利な物理的及び電子的特性を半導体性能と装置に提 供している。これには、広いバンドギャップ、高熱伝導性、高飽和電子ドリフト 速度（high saturated electron drift velocity）、高電子移動度、優れた機械 的強度、及び耐放射線強度（radiation hardness）が含まれる。 例えばシリコンのような他の半導体材料の場合と同様に、多くの炭化ケイ素ベ ースの装置の製造における基本的工程の一つとして、炭化ケイ素基板上での半導 体材料の薄い単結晶層の成長が挙げられる。この技術は「エピタキシー」と呼ば れ、この用語は、規定された（defined）格子構造を有する半導体材料の薄い層 を、別の結晶の表面上に形成するために使用される化学反応による結晶成長を説 明するものである。多くの場合に、エピタキシャル層（または「エピ層（epilay er）」）の格子構造は、基板の格子構造に同一か、類似するか、または他の点で 関連がある。従って、炭化ケイ素基板上での炭化ケイ素エピタキシャル層のエピ タキシャル成長、または炭化ケイ素基板上での他の半導体材料のエピタキシャル 成長は、炭化ケイ素に基づく装置の製造のための基本的な技術である。 しかしながら、炭化ケイ素類は扱いの難しい材料であり、というのは、これは １５０を超えるポリタイプに結晶化することがあり、その幾らかは非常に小さな 熱力学的相違によって互いに分離するからである。その上、炭化ケイ素は高融点 （２７００℃を超える）であるという理由から、エピタキシャル膜堆積を含む、 炭化ケイ素を加工するための多くのプロセスは、しばしば、他の半導体材料にお ける類似の反応よりもはるかに高い温度で実行する必要がある。 半導体製造技術に関する幾らかの基本的検討は、例えば、Sze，Physics of Se miconductor Devices ，2nd Ed．(1981)，Section 2.2，pages 64-73;またはDor f，The Electrical Engineering Handbook，CRC Prcss，（1993）at chaptcr 21 ”Semiconductor Manufacturing,”pages 475-489;及び特にSherman，Chemical Vapor Deposition for Microelectronics:Principles ，Technologies and Appli cations ，(1987)，ISBN 0-8155-1136-1に見い出される。本明細書において検討 する技術と装置は、化学気相成長法（ＣＶＤ）または気相エピタキシー（ＶＰＥ ）と分類でき、ここでは、反応ガスはエネルギー源（例えば熱、プラズマ、光） にさらされ、化学反応を誘導し、その生成物は基板上に成長する。 ＣＶＤエピタキシャル成長には幾つかの基本的技術があり、その最も一般的な 二つは、ホット（加熱（heated））ウォールリアクタとコールドウォールリアク タプロセスである。ホットウォールシステムは、基板、エピタキシャル成長前駆 体材料、及び取り囲む容器を、全て反応温度に引き上げるという点で、従来のオ ーブンに幾分類似している。この技術は、一定の利益と不利益とを生じる。 第二の一般的な従来の技術は、「コールドウォール」リアクタの使用である。 そのようなシステムにおいては、エピタキシャル成長に使用する基板を、容器（ 典型的には石英またはステンレス鋼で形成される）内部のプラットフォーム表面 に置く。多くのシステムにおいて、基板は円板形状であり、「ウェーハ」と呼ば れる。基板プラットフォームは、電磁放射を吸収して、熱的に応答する（therma lly respond）材料で作られる。 そのような装置と技術とに精通した人には周知のように、サセプタの電磁放射 に対する応答は、誘導過程であり、ここでサセプタに印加された交流周波数電磁 放射は、サセプタ中に誘導（誘導性（inductive））電流を発生する。サセプタ は、この誘導性電流のエネルギーの幾らかを熱に転換する。多くのシステムにお いて、電磁放射は無線周波数（ＲＦ）の範囲において選択され、というのはガラ ス及び石英のような材料はそのような周波数は透過性（transparent）であり、 影響されないからである。従って、電磁放射は容器を通過し、サセプタによって 吸収され、サセプタは、ウェーハと共に、エピタキシャル成長を実行するのに必 要な温度に加熱されることで応答する。容器壁は電磁エネルギーによって影響さ れないので、「冷たい」ままであり（少なくともサセプタ及び基板と比較すれば ）、従って化学反応が基板上で起きるように促す。 炭化ケイ素基板上での炭化ケイ素エピタキシャル層の成長に関する十分な検討 は、Davis et al.に付与された米国特許第4,912,063号及びKong et al.に付与さ れた同第4,912,064号に述べられており、この両者の内容は、本明細書において 参考のためにその全体を引用する。 エピタキシャル成長を実行するためにコールドウォールリアクタを使用するこ とは、多くの点で申し分の無いものだが、他の問題を提起する。特に、半導体ウ ェーハをサセプタ表面に載せるので、サセプタに接触しているウェーハ面は基板 の残りの部分よりも暖かくなる。これは、ウェーハを貫通する軸方向に熱勾配を 引き起こす。その結果として、この軸方向勾配によって引き起こされたウェーハ 内部の熱膨張の差によって、周辺端部（大抵のウェーハは円板形状なので、典型 的には円周である）は丸まりサセプタから離れ、サセプタとの接触を失う傾向が ある。端部がサセプタとの接触を失うにつれて、端部の温度はウェーハのより中 央の部分よりも低くなり、従って軸方向のものに加えて基板ウェーハ内の半径方 向の温度勾配を生じる。 こうした温度勾配と結果として生じる物理的影響とは、基板とその上のエピタ キシャル層との特性に、対応するマイナスの影響を及ぼす。例えば、端部が極端 な張力の中に置かれると、これはクラックし、破局故障（fail catastrophicall y）することが観察されている。たとえ破局故障が避けられても、エピタキシャ ル層は欠陥を含む傾向がある。炭化ケイ素のＣＶＤ成長温度（例えば１３００〜 １８００℃）では、より大きいウェーハ（すなわち２インチ以上）を使用すると 、ウェーハの曲がりは重大な問題となる。例えば図３は本明細書において、ウェ ーハ直径の関数として、様々な軸方向温度勾配でのウェーハのたわみ（Ｈ）の値 を示すグラフである。 その上ウェーハは有限の厚さを有するので、サセプタによって加えられた熱は 、ウェーハの中央軸に沿って別の温度勾配を生じる傾向がある。そのような軸方 向勾配は、上記に列記した問題を引き起こしかつ悪化させ得る。 さらに別の温度勾配は、典型的には基板ウェーハの後面とサセプタの前面との 間に存在する；すなわち表面間勾配である。従って、典型的には放射伝熱と伝導 伝熱の両方がサセプタと基板ウェーハとの間で起きることは理解できよう。多く のサセプタが炭化ケイ素を用いてコートした黒鉛で形成されているので、サセプ タと炭化ケイ素ウェーハとの間の大きな温度勾配によって引き起こされた熱力学 的駆動力はまた、望ましくないことに炭化ケイ素コーティングをサセプタからウ ェーハに昇華させる。 加えてそのような昇華は、サセプタコーティング中のピンホールの形成を助長 する傾向があるので、これにより汚染物が黒鉛から逃げ、基板からエピ層を意図 せずにドープさせ得る。その結果として、これは最終的には半導体材料中の不均 一なドーピングレベルの原因となり、また、サセプタの寿命を低下させる。望ま しくないことにドーパントを放出するサセプタによって引き起こされる問題は例 えば、Kong et al.に付与された米国特許第5,119,540号の背景の部分で述べられ ている。 にもかかわらず、炭化ケイ素加工に必要となる高温で使用でき、同時に上記の 半径方向、軸方向及び表面間の温度勾配、並びに関連する物理的変化及び問題を 最小にするかまたは取り除くサセプタが要望されている。 発明の目的と要約 従って、本発明の目的は、基板ウェーハを横切る半径方向、軸方向及び表面間 の熱勾配を最小にするかまたは取り除くためのサセプタを提供することにある。 半導体基板ウェーハ（safer）を収容するための表面を含む第一の部分と、基 板収容表面に対向し、かつ、基板収容表面から間隔をおき、その間隔は、基板上 でのエピタキシャル成長のためにその間隔におけるガス（bases）の流れを可能 にするのに十分大きいような第二の部分と、を備えるサセプタを用いて、本発明 は上記目的を達成する。しかしながら、基板収容表面と直接接触している基板の 面を第一のサセプタ部分が加熱するのと実質的に同じ温度に、第二のサセプタ部 分が基板のさらされた面を加熱するのに十分な程、この間隔は小さいままである 。 別の態様においては、本発明は、半導体基板に対向するがしかし接触を避け、 かつ基板とサセプタ部分との間のガス（bases）の流れを可能にするのに十分基 板から間隔をおいて、サセプタ部分に対向する基板上でのエピタキシャル成長を 促し、かつ照射される放射に熱的に応答するようなサセプタの部分を加熱するこ とによって、エピタキシャル成長最中の基板内及び周囲の熱勾配を最小にするか ま たは取り除くための方法である。 本発明の前述の及び他の目的、利益及び特徴、並びにこれを成し遂げるための 方法は、添付図面と併せて本発明の以下の詳細な説明を検討することにより、さ らに容易に明瞭になろう。 図面の簡単な説明 図１は、プラットフォーム型化学気相成長（ＣＶＤ）システムの断面図である 。 図２は、バレル型ＣＶＤシステムの断面図である。 図３は、様々な温度勾配での、ウェーハのたわみとウェーハ直径との間の関係 を示すグラフである。 図４は、バレル型サセプタの概略図である。 図５は、ウェーハのたわみと温度勾配の概略図である。 図６は、本発明によるサセプタの一実施形態の断面図である。 図７は、本発明のサセプタの第二の実施形態の部分断面図である。 図８は、パンケーキ型サセプタの断面図である。 図９は、本発明によるパンケーキ型サセプタの平面図である。 好適な実施形態の詳細な説明 本発明は、エピタキシャル成長最中に基板ウェーハに影響する半径方向、軸方 向及び表面間の勾配を含む熱勾配を最小にするかまたは取り除くためのサセプタ である。本発明による基板は、図１及び２に図示する化学気相成長システムに特 に有用である。図１は、広く２０で示すプラットフォームまたはパンケーキ型Ｃ ＶＤを示す。このシステムは、適切な周波数の電磁放射が実質的に透過性である 材料で形成されたリアクタ容器２１、典型的には石英管またはベルジャを備える 。ガス供給系は反応容器２１と流体が連通しており、図１ではガスインジェクタ ー２２として示す。 このシステムは、図１に誘導コイル２５として示す電磁放射源を含む。そのよ うなゼネレータ及び誘導コイルの動作は、一般に当業者には周知であり、本明細 書においてさらに詳細に検討はしない。また当技術では理解できるように、他の 加熱技術としては、電気抵抗加熱、放射ランプ（radiant lamp）加熱及び類似の 技術を挙げることができる。 図１に示す化学気相成長システムはまた、半導体基板、典型的には円板形状ウ ェーハ２７を表面に置くプラットフォーム型サセプタ２６も含む。図１はまた、 希望に応じてシステムを真空排気するためのポンピング口３０も示す。 図２に示すシステムは、基本的動作の点で非常に類似しているが、しかしパン ケーキ型ではなくバレル型サセプタである。図２では、ＣＶＤシステムを広く３ ２で示し、また、反応容器３３の壁に接して水を循環させるウォータジャケット ３４によって囲まれた反応容器３３を示す。ＣＶＤシステム３２はまた、ガス入 口３５及びガス排気３６、水入口３７及び水出口４０、並びにサセプタ用の上昇 及び回転アセンブリ４１を含む。 サセプタ自体を広く４２で示し、これは幾分円錐台（frustoconical）形状を 与える浅い傾斜を有するが、全体として円筒形状である。円筒は、円筒を規定す る複数の隣接した真直ぐな側壁片（stralght sidewall section）４３で形成さ れる。複数のウェーハポケット４４は、側壁４３表面に位置し、半導体基板をそ の表面に保持する。サセプタ壁のわずかな傾斜（include）は、ポケット４４中 にウェーハを維持するのを助け、また、より好都合なガス流を促すことによって 、得られるエピ層の均一性を改良する。図２はまた、広く４６で示す誘導コイル のための電源４５も図示する。 図３は、本発明が取り組む課題を説明するのを助けるためのグラフである。図 ３では、三つの異なる温度勾配（「デルタＴ」）に関して、千分の一インチ単位 で表わしたウェーハのたわみを、インチ単位のウェーハ直径に対してグラフで示 す。図３に注をつけたように、サセプタ表面温度は１５３０℃であり、ウェーハ 厚さは１２mil（０．０１２インチ）である。図３が示すように、基板ウェーハ 直径が約１インチ以下である場合に、ウェーハのたわみは最小の問題となる。よ り大きなウェーハ、特に２、３さらに４インチの場合、比較的に低い温度勾配で さえたわみはよりひどくなる。 図４は、図２の説明において使用したものと類似のバレル型サセプタを示す。 図２と同じ番号付け方式を使用して、サセプタを広く４２で示し、これは、略円 筒形状を共に規定する複数の真直ぐな側壁４３で作られる。側壁４３は、基板ウ ェーハを保持するための複数のウェーハポケット４４を含む。 図５は、図３にグラフで示した温度勾配の影響の略図であり、これには、軸方 向温度勾配（ΔＴ₁）と半径方向勾配（ΔＴ₂）の指定が含まれる。 図６は、図２において示したバレル型システムにおいて非常に適切に使用され る、本発明によるサセプタを示す。図６で示す実施形態においては、サセプタを 広く５０で示し、これは、複数の隣接した真直ぐな側壁片５１で形成される円筒 である。図６は、側壁の二つを断面で、また、一つを側面で示す。真直ぐな側壁 片５１は、非常に典型的には４、６または８個あり、また、選択された周波数の 電磁放射に熱的に応答する材料で形成される。上記に言及したように、最も一般 的な電磁放射は無線周波数の範囲にあるので、サセプタ材料は一般に、そのよう なＲＦ周波数に熱的に応答するように選択される。好適な実施形態においては、 炭化ケイ素を用いてコートした黒鉛でサセプタ５０を形成する。 好適な実施形態においては、ソリッドステート技術に本来備わっている効率を 利用するソリッドステート電源を使用して、電磁放射を８〜１０キロサイクルの 範囲で印加する。誘導ＣＶＤプロセスに精通した人であれば、また、最も効果的 な透過を実現するためには、より厚いサセプタ壁ではより低い周波数を必要とす ることは認識できよう。 図６に示す実施形態においては、サセプタ５０は、円筒の内側円周表面に複数 のウェーハポケット５２を含む。従って、サセプタ５０を加熱した場合、対向す る壁はウェーハの前面を放射加熱し、一方サセプタは後面を加熱する。図６が示 すようにこの実施形態においては、側壁５１は好ましくは、真の円筒と比較して 比較的に浅い傾斜を有する逆円錐台（inverted truncated cone）を規定する。 先に言及したように、側壁５１の浅い傾斜は、化学気相成長最中にポケット５２ 中にウェーハを保持するのを幾分より容易にし、また、ＣＶＤガスのために適切 なフローパターンを与える助けになる。 図７に示す本発明の次の実施形態では、サセプタは、広く５４で示される第一 の円筒（または「バレル」）を備える。円筒は、複数の隣接した真直ぐな側壁片 ５５により規定され、また、選択された周波数の電磁放射に熱的に応答する材料 で形成される。円筒５４は、側壁片５５の外側表面上に複数のウェーハポケット ５６を含む。 広く５７で示す第二の円筒は、第一の円筒５４を囲み、第一と第二の円筒の間 の環状間隔Ａを規定する。第二の円筒５７は同様に、選択された周波数の電磁放 射に熱的に応答する材料で作られ、また、第一と第二の円筒（５４、５７）の間 の環状間隔は、ウェーハポケット５６中の基板上でのエピタキシャル成長のため にその間隔におけるガスの流れを可能にするのに十分大きく、同時に、第一の円 筒と直接接触している基板の面を第一の円筒５４が加熱するのと実質的に同じ温 度に、第二の円筒５７が基板のさらされた面を加熱するのに十分な程、この間隔 は小さい。 第一と第二の円筒５４、５７は、同じかまたは異なる材料で形成できる。図２ に示すようなバレル型サセプタシステムにおいて使用する場合、第二の円筒５７ は第一の円筒５４を加熱して、円筒同士が実質的に同じ温度に達するのを促すの に役立つ。他の実施形態におけるように、各々の円筒は、最も好ましくは炭化ケ イ素を用いてコートした黒鉛で形成される。 上述のサセプタ表面に炭化ケイ素コーティングを使用することで、多結晶性炭 化ケイ素のセラミック特性の機能を用いており、その半導体特性には他の点では 関連がないことは理解できよう。従って、ステンレス鋼、黒鉛、炭化ケイ素を用 いてコートした黒鉛、または炭化ケイ素で作られたサセプタは、一般的にＣＶＤ プロセスのために半導体業界において使用されている。 図８、９及び１０は、本発明による別のサセプタを示す。図８及び９はそれぞ れ断面及び平面図で、広く６０で示すパンケーキまたはプレート形状サセプタを 図示する。サセプタ６０は、その上に半導体基板ウェーハを収容するための上面 ６１を有する。この実施形態においては本発明はさらに、第一のサセプタ部分６ ０のウェーハ収容表面６１に平行でかつ表面６１の上方に水平に配置された第二 のサセプタ部分６３を備える。サセプタ部分６０と６３の両者は、選択された周 波数の電磁放射に熱的に応答する材料で形成され、前の実施形態におけるように 、好ましくは同じ周波数の電磁放射に応答する同じ材料で形成される。最も好ま しくは、サセプタ部分６０と６３の両者は、炭化ケイ素を用いてコートした黒鉛 で形成される。前の実施形態におけるように、二つの部分６０、６３の間のＢで 示される間隔（図１０）は、表面６１上の基板上でのエピタキシャル成長のため に その間隔におけるガスの流れを可能にするのに十分大きく、同時に、基板収容表 面６１と直接接触している基板の面を第一のサセプタ部分６０が加熱するのと実 質的に同じ温度に、第二のサセプタ部分６３が基板のさらされた面を加熱するの に十分な程、この間隔は小さい。図８、９及び１０において示すように、第一の 水平サセプタ部分６０の上面６１は、好ましくは複数のウェーハポケット６４を 含む。 こうした実施形態の各々においては、二つのサセプタ部分は、様々な状況下で の希望または必要に応じて、互いに連結するか、または単一サセプタの分離した 部分とするか、または独立した部片とすることができることは理解できよう。加 えて、基板部分同士の最適間隔は、コンピュータモデリングまたは実際の実施に よって決定でき、過度の実験を必要としない。 別の態様においては、本発明は、エピタキシャル成長最中の基板内の熱勾配を 最小にするかまたは取り除くための方法を含む。この態様においては、本発明は 、半導体基板ウェーハに対向するがしかし接触を避け、かつ基板と対向するサセ プタとの間のガスの流れを可能にするのに十分ウェーハから間隔をおいて、それ によってサセプタ部分に対向する基板上でのエピタキシャル成長を促すようなサ セプタまたはサセプタ部分を照射することを含む。構造実施形態におけるように 、サセプタは照射される放射に熱的に応答する。 本発明の構造態様に関してさらに述べたように、本発明はまた好ましくは、基 板のさらされた面が、他のサセプタ部分と直接接触している基板の面と実質的に 同じ温度に加熱されるように、ウェーハが載る別々のサセプタ部分を同時に照射 することを含む。 本方法はさらに、加熱したサセプタ部分同士の間を流れる原料ガスを指向する 工程を含む。エピタキシャルを炭化ケイ素で形成したい場合、本方法は好ましく は、シラン、エチレン及びプロパンのようなケイ素と炭素とを含む原料ガスを指 向することを含む。 例えばIII族窒化物類のような他の材料を、炭化ケイ素上にエピタキシャル層 として形成したい場合、原料ガスを指向する工程は、トリメチルアルミニウム、 トリメチルガリウム、トリメチルインジウム及びアンモニアのようなガスを指向 す る工程を含むことができる。 好適な実施形態においては、本方法はまた、成長のための基板表面を作製する 工程も含む。上記に引用した参考文献においてより詳細に述べるように、そのよ うな作製は例えば、表面を酸化し、続いて、酸化済み部分を除去して作製された 表面を後に残すための化学エッチング工程、または代わりに、炭化ケイ素表面を ドライエッチングしてそれをさらに成長させるために作製する工程を含むことが できる。大抵のエピタキシャル成長技術におけるように、表面作製はさらに一般 的には、酸化またはエッチング工程の前に基板表面をラッピング及びポリシング することを含む。 図面及び明細書において本発明の典型的に好適な実施形態を開示し、特定の用 語を用いたが、これは一般的な意味で及び説明の意味でのみ使用したものであっ て、限定のために使用したのではなく、本発明の範囲は以下の請求の範囲で述べ る。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年４月２８日（１９９９．４．２８） 【補正内容】 請求の範囲 １． 半導体基板ウェーハを収容するための表面を含む第一のサセプタ部分と； 第二のサセプタ部分と； を備える、エピタキシャル成長最中に基板ウェーハの二つの表面の間の熱勾配を 最小にするかまたは取り除くためのサセプタにおいて： 前記第二のサセプタ部分は、前記第一のサセプタ部分の前記基板収容表面に対 向し、その間に基板または基板収容部分は無いことと、 前記第二のサセプタ部分は、前記第一のサセプタ部分の基板収容表面から間隔 をおくこととを特徴とし、該間隔は、前記第一のサセプタ部分の基板収容表面上 に位置する基板上でのエピタキシャル成長のために前記間隔におけるガスの流れ を可能にするのに十分大きく、同時に、前記第一のサセプタの基板収容表面と直 接接触している前記基板の面を前記第一のサセプタ部分が加熱するのと実質的に 同じ温度に、前記第二のサセプタ部分が前記基板のさらされた面を直接加熱する のに十分な程小さい、サセプタ。 ２． 電磁放射が実質的に透過性である材料で形成されたリアクタ容器と； 該リアクタ容器と流体が連通しているガス供給系と； 前記反応容器の外部にある電磁放射源と； 前記反応容器内部にある請求項１に記載のサセプタと； を備える化学気相成長システム。 ３． 前記反応容器は石英で作られる、請求項２に記載の化学気相成長システム 。 ４． 前記反応容器はステンレス鋼で作られる、請求項２に記載の化学気相成長 システム。 ５． 前記電磁放射源は、前記反応容器を取り囲む誘導コイルを含む、請求項２ に記載の化学気相成長システム。 ６． 前記第一のサセプタ部分は、電磁放射に熱的に応答する材料で形成される 、請求項１または２に記載のサセプタ。 ７． 前記第二のサセプタ部分は、電磁放射に熱的に応答する材料で形成される 、請求項１または２に記載のサセプタ。 ８． 前記第一と第二の部分は同じ材料で形成される、請求項１または２に記載 のサセプタ。 ９． 前記第一と第二の部分は異なる材料で形成される、請求項１または２に記 載のサセプタ。 １０． 前記第一と第二のサセプタ部分は、炭化ケイ素を用いてコートした黒鉛 で形成される、請求項１または２に記載のサセプタ。 １１． 前記基板収容表面は複数のウェーハポケットをさらに備える、請求項１ または２に記載のサセプタ。 １２． 前記第一と第二の部分は共に、円筒を規定する複数の隣接した真直ぐな 側壁片で形成される該円筒を規定し、該円筒の内側円周表面には複数のウェーハ ポケットを有する、請求項１または２に記載のサセプタ。 １３． 前記側壁は逆円錐台を規定する、請求項１２に記載のサセプタ。 １４． 前記第一の部分は、第一の円筒を規定する複数の隣接した真直ぐな側壁 片で形成される前記第一の円筒を含み、前記円筒は選択された周波数の電磁放射 に熱的に応答する材料で形成され、かつ、前記側壁片の外側表面上に複数のウェ ーハポケットを有し； 前記第二の部分は、前記第一の円筒を囲みかつ前記第一の円筒との間に環状間 隔を規定する第二の円筒を含み、該第二の円筒は、選択された周波数の電磁放射 に熱的に応答する材料で作られ、前記第一と第二の円筒の間の環状間隔は、ウェ ーハポケット中の基板上でのエピタキシャル成長のために前記間隔におけるガス の流れを可能にするのに十分大きく、同時に、前記第一の円筒と直接接触してい る基板の面を前記第一の円筒が加熱するのと実質的に同じ温度に、前記第二の円 筒が基板のさらされた面を加熱するのに十分な程小さい； 請求項１または２に記載のサセプタ。 １５． 前記第一のサセプタ部分は、向きが水平であり、選択された周波数の電 磁放射に熱的に応答する材料で形成され、半導体基板ウェーハを上に収容するた めの上面を有し； 第二のサセプタ部分は、前記第一のサセプタ部分の前記ウェーハ収容表面と平 行でありかつ間隔をおいて離れ、選択された周波数の電磁放射に熱的に応答する 材料で形成され、前記間隔は、前記表面にある基板上でのエピタキシャル成長の ために前記間隔におけるガスの流れを可能にするのに十分大きく、同時に、前記 基板収容表面と直接接触している基板の面を前記第一のサセプタ部分が加熱する のと実質的に同じ温度に、前記第二のサセプタ部分が基板のさらされた面を加熱 するのに十分な程小さい； 請求項１または２に記載のサセプタ。 １６． 前記第一のサセプタ部分の前記上面は複数のウェーハポケットを含む、 請求項１５に記載のサセプタ。 １７． エピタキシャル成長最中に基板ウェーハの二つの表面の間の熱勾配を最 小にするかまたは取り除くための方法であって： 基板ウェーハに対向するがしかし接触を避け、かつ前記基板ウェーハと第一の サセプタ部分との間のガスの流れを可能にするのに十分前記基板ウェーハから間 隔をおいて、前記第一のサセプタ部分に対向する前記基板ウェーハの面上でのエ ピタキシャル成長を促すような前記第一のサセプタ部分を加熱することと； 第二のサセプタ部分に直接接触する前記基板ウェーハの面が、前記第一のサセ プタ部分に対向する前記基板ウェーハの面と実質的に同じ温度になるように、前 記基板ウェーハが載る前記第二のサセプタ部分を同時に加熱することと；を含む 方法。 １８． 前記加熱工程は、特定の周波数の電磁放射に熱的に応答するサセプタを 、前記特定の周波数の範囲内の電磁放射を用いて照射することを含む、請求項１ ７に記載の方法。 １９． 前記加熱したサセプタ部分同士の間を流れる原料ガスを指向する工程を さらに含む、請求項１７に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 サマケリス，ジョセフ アメリカ合衆国ノース・カロライナ州 27502，アペックス，チェイニー・サーク ル 1114

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 半導体基板ウェーハを収容するための表面を含む第一のサセプタ部分と； 第二のサセプタ部分と； を備える、エピタキシャル成長最中に基板ウェーハに影響する熱勾配を最小にす るかまたは取り除くためのサセプタにおいて： 前記第二のサセプタ部分は、前記基板収容表面に対向し、かつ、前記基板収容 表面から間隔をおくことを特徴とし、該間隔は、前記表面にある基板上でのエピ タキシャル成長のために前記間隔におけるガスの流れを可能にするのに十分大き く、同時に、前記基板収容表面と直接接触している基板の面を前記第一のサセプ タ部分が加熱するのと実質的に同じ温度に、前記第二のサセプタ部分が基板のさ らされた面を加熱するのに十分な程小さい、サセプタ。 ２． 電磁放射が実質的に透過性である材料で形成されたリアクタ容器と； 該リアクタ容器と流体が連通しているガス供給系と； 前記反応容器の外部にある電磁放射源と； 前記反応容器内部にある請求項１に記載のサセプタと； を備える化学気相成長システム。 ３． 前記反応容器は石英で作られる、請求項２に記載の化学気相成長システム 。 ４． 前記反応容器はステンレス鋼で作られる、請求項２に記載の化学気相成長 システム。 ５． 前記電磁放射源は、前記反応容器を取り囲む誘導コイルを含む、請求項２ に記載の化学気相成長システム。 ６． 前記第一のサセプタ部分は、電磁放射に熱的に応答する材料で形成される 、請求項１または２に記載のサセプタ。 ７． 前記第二のサセプタ部分は、電磁放射に熱的に応答する材料で形成される 、請求項１または２に記載のサセプタ。 ８． 前記第一と第二の部分は同じ材料で形成される、請求項１または２に記載 のサセプタ。 ９． 前記第一と第二の部分は異なる材料で形成される、請求項１または２に記 載のサセプタ。 １０． 前記第一と第二のサセプタ部分は、炭化ケイ素を用いてコートした黒鉛 で形成される、請求項１または２に記載のサセプタ。 １１． 前記基板収容表面は複数のウェーハポケットをさらに備える、請求項１ または２に記載のサセプタ。 １２． 前記第一と第二の部分は共に、円筒を規定する複数の隣接した真直ぐな 側壁片で形成される該円筒を規定し、該円筒の内側円周表面には複数のウェーハ ポケットを有する、請求項１または２に記載のサセプタ。 １３． 前記側壁は逆円錐台を規定する、請求項１２に記載のサセプタ。 １４． 前記第一の部分は、第一の円筒を規定する複数の隣接した真直ぐな側壁 片で形成される前記第一の円筒を含み、前記円筒は選択された周波数の電磁放射 に熱的に応答する材料で形成され、かつ、前記側壁片の外側表面上に複数のウェ ーハポケットを有し； 前記第二の部分は、前記第一の円筒を囲みかつ前記第一の円筒との間に環状間 隔を規定する第二の円筒を含み、該第二の円筒は、選択された周波数の電磁放射 に熱的に応答する材料で作られ、前記第一と第二の円筒の間の環状間隔は、ウェ ーハポケット中の基板上でのエピタキシャル成長のために前記間隔におけるガス の流れを可能にするのに十分大きく、同時に、前記第一の円筒と直接接触してい る基板の面を前記第一の円筒が加熱するのと実質的に同じ温度に、前記第二の円 筒が基板のさらされた面を加熱するのに十分な程小さい； 請求項１または２に記載のサセプタ。 １５． 前記第一のサセプタ部分は、向きが水平であり、選択された周波数の電 磁放射に熱的に応答する材料で形成され、半導体基板ウェーハを上に収容するた めの上面を有し； 第二のサセプタ部分は、前記第一のサセプタ部分の前記ウェーハ収容表面と平 行でありかつ間隔をおいて離れ、選択された周波数の電磁放射に熱的に応答する 材料で形成され、前記間隔は、前記表面にある基板上でのエピタキシャル成長の ために前記間隔におけるガスの流れを可能にするのに十分大きく、同時に、前記 基板収容表面と直接接触している基板の面を前記第一のサセプタ部分が加熱する のと実質的に同じ温度に、前記第二のサセプタ部分が基板のさらされた面を加熱 するのに十分な程小さい； 請求項１または２に記載のサセプタ。 １６． 前記第一のサセプタ部分の前記上面は複数のウェーハポケットを含む、 請求項１５に記載のサセプタ。 １７． エピタキシャル成長最中に基板に影響する熱勾配を最小にするかまたは 取り除くための方法であって： 半導体基板に対向するがしかし接触を避け、かつ前記基板とサセプタ部分との 間のガスの流れを可能にするのに十分前記基板から間隔をおいて、前記サセプタ 部分に対向する前記基板上でのエピタキシャル成長を促すような前記サセプタの 部分を加熱することを含む方法。 １８． 前記基板のさらされた面が、第二のサセプタ部分と直接接触している前 記基板の面と実質的に同じ温度に加熱されるように、ウェーハが載る前記第二の サセプタ部分を同時に加熱することを含む、請求項１７に記載の方法。 １９． 前記加熱工程は、特定の周波数の電磁放射に熱的に応答するサセプタを 、前記特定の周波数の範囲内の電磁放射を用いて照射することを含む、請求項１ ７に記載の方法。 ２０． 前記加熱したサセプタ部分同士の間を流れる原料ガスを指向する工程を さらに含む、請求項１７に記載の方法。