【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サセプタ、気相成長装置およびエピタキシャルウェーハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板（以下、単に基板ともいう。）の主表面上へのエピタキシャル層の気相成長を行うための気相成長装置としては、基板を反応容器内に搬入して該反応容器内のサセプタ上に載置した状態で、基板を加熱するとともに該基板の主表面上に反応ガスを供給することで気相成長を行い、該気相成長後は、サセプタ上の基板、すなわち該気相成長により得られたエピタキシャルウェーハを反応容器外に搬出する構成のものがある。
この際に、基板をサセプタ上に載置したりサセプタ上から取り出す方式は多種多様であるが、その一つとして、サセプタ上面より上方に突出動作可能に設けられた３つ以上のリフトピンを互いに略等量だけ突出動作させ、該突出動作後のリフトピン上に基板を搬送して該３つ以上のリフトピンにより略水平状態に支持させた後、これらリフトピンを互いに同期状態で下降させることにより、基板をサセプタ上に載置する一方、該載置状態の基板を、リフトピンの突出動作によりサセプタ上方に上昇させてから、搬送装置により反応容器外に搬出する方式（以下、リフトピン方式ともいう）が知られている（特開平９−２０５１３０号公報等参照）。
このリフトピン方式のサセプタには、リフトピン挿通用の孔部（リフトピン挿通用孔部）が裏面に貫通した状態に形成され、このリフトピン挿通用孔部にリフトピンが挿通されることにより該リフトピンがサセプタを上下に貫通した状態となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなリフトピン方式で気相成長を行ってエピタキシャルウェーハを製造すると、該気相成長により得られるエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層の膜厚が、リフトピン挿通用孔部付近において他の部分よりも小さくなってしまうという問題がある。
【０００４】
また、例えば、ｐ＋型のボロン（Ｂ）ドープ基板上にｐ型のシリコンエピタキシャル層（以下、単にエピタキシャル層ともいう。）を気相成長させる場合などのように、ドーパント濃度が高い（従って低抵抗率の）基板上に低濃度（従って高抵抗率）のエピタキシャル層を気相成長させる場合には、基板内より気相中に一旦放出されたドーパントがエピタキシャル層にドーピングされる現象（以下、オートドープともいう。）が発生する。このオートドープは、加熱により基板内から外方拡散するドーパント、および、基板の表面が気相エッチングされることにより基板内から放出されるドーパントがエピタキシャル層（主に基板Ｗ周縁部）にドーピングされる現象のことをいい、このオートドープが発生すると、気相成長後のエピタキシャル層のドーパント濃度の面内分布が悪くなってしまうという問題が生じる。つまり、オートドープが発生すると、気相成長後のエピタキシャル層のドーパント濃度が、中心から周縁部に向かうにつれて高くなってしまう（逆に、ｐ／ｐ＋型あるいはｎ／ｎ＋型の場合、抵抗率は中心から周縁部に向かうにつれて小さくなる）。
【０００５】
従来は、このようなオートドープが発生してしまうのを防止するため、基板の主裏面に予めシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜、以下単に酸化膜という。）を形成しておいてから、該酸化膜により基板内からのドーパントの放出を防止しつつ気相成長を行うことにより、ドーパント濃度（および抵抗率）の面内均一化を図っている。
しかしながら、このように、基板の主裏面に予め酸化膜を形成しておいてから気相成長を行う場合、酸化膜を形成するための工程が必要となり生産性が悪い。また、ドーパント濃度の面内均一化を図るために、例えば特開平１０−２２３５４５号公報に示すように、基板を位置決め状態で配置するための座ぐり（基板形状に近い凹部；該公報ではウェーハポケット）の最外周部に、裏面に貫通する孔部を設けた気相成長用サセプタが提案されているが、このサセプタでは、抵抗率（およびドーパント濃度）の面内分布があまり改善されない。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、エピタキシャル層の膜厚の面内分布を改善し得るとともに、ドーパント濃度及び抵抗率の面内分布を改善し得るリフトピン方式のサセプタ、気相成長装置および気相成長方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
リフトピン方式で気相成長を行った場合に、エピタキシャルウェーハのエピタキシャル層の膜厚が、リフトピン挿通用孔部付近において他の部分よりも小さくなってしまうのは、以下の理由に依ると考えられる。
リフトピンの頭部は、リフトピン挿通用孔部よりも大径に設定されている。
そして、気相成長中は、この頭部が、リフトピン挿通用孔部の上縁部によって（該頭部がサセプタの基板載置面よりも上方に突出しないように）支持されて、リフトピンがサセプタより垂下した状態となる。
このため、気相成長中は、サセプタの熱がリフトピンに伝導するため、該熱がリフトピンを介して反応容器内の気相中に放散したり、或いは、昇降動作の際にリフトピンをガイドするガイド部材に伝導したりする結果、サセプタは、その面内においてリフトピン挿通用孔部の付近が、局部的に他の部分よりも低温となってしまう。
よって、基板において、気相成長中にリフトピン挿通用孔部付近に位置する部分の温度が、他の部分よりも低温となるため、この気相成長により得られるエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層の膜厚が、リフトピン挿通用孔部付近において他の部分よりも小さくなってしまう。
【０００８】
また、上記のように、特開平１０−２２３５４５号公報のサセプタでドーパント濃度の面内均一化が十分に図れないのは、サセプタの最外周部に孔部があるので、該孔部が、座ぐり上に載置された基板の最外周端よりも外側に必然的に位置してしまう。このため、基板より放出されたドーパントを含有するガスが、孔部を介してサセプタの下側より座ぐり内に流入するガスとともに基板の上側の気流（すなわち、反応ガス流）に引っ張られて上昇し、基板上面のエピタキシャル層に沿って流れてしまい、該エピタキシャル層内に取り込まれるためであると考えられる。
【０００９】
そこで、本発明のサセプタは、気相成長の際に半導体基板を支持するサセプタにおいて、半導体基板を下面側から支持した状態で当該サセプタに対し相対的に昇降動作するのに伴わせて当該サセプタ上に半導体基板を着脱するためのリフトピンを、当該サセプタに対し昇降動作可能に挿通するためのリフトピン挿通用孔部が、当該サセプタの裏面に貫通した状態に形成され、該リフトピン挿通用孔部の内周壁には、該リフトピン挿通用孔部の中心側に向け突出する複数の突出部が設けられ、該複数の突出部によりリフトピンの頭部を支持可能に構成されていることを特徴としている。
【００１０】
或いは、本発明のサセプタは、気相成長の際に半導体基板を支持するサセプタにおいて、半導体基板を下面側から支持した状態で当該サセプタに対し相対的に昇降動作するのに伴わせて当該サセプタ上に半導体基板を着脱するためのリフトピンを、当該サセプタに対し昇降動作可能に挿通するためのリフトピン挿通用孔部が、当該サセプタの裏面に貫通した状態に形成され、該リフトピン挿通用孔部の内周壁には、気相成長の際に該内周壁の一部とリフトピンとの間に間隔が生じるように切欠部が形成されていることを特徴としている。
【００１１】
なお、前記切欠部は、当該サセプタの座ぐり内に載置される半導体基板の最外周端よりも中心側に形成されていることが好ましい。
また、切欠部は、前記座ぐりと中心が略等しい円周に沿うスリット状に形成されていることが好ましい一例である。
【００１２】
また、本発明の気相成長装置は、本発明のサセプタと、上面に半導体基板が載置された前記サセプタを内部に配して、該半導体基板の主表面上にエピタキシャル層を気相成長させるための反応容器と、気相成長の際に半導体基板を加熱するための加熱装置と、を備えることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、本発明の気相成長装置のサセプタの上面に半導体基板を載置し、該サセプタを反応容器内に配して、該サセプタ上の半導体基板を前記加熱装置により加熱して、半導体基板の主表面上にエピタキシャル層を気相成長させてエピタキシャルウェーハを製造することを特徴としている。
【００１４】
本発明のサセプタ、気相成長装置およびエピタキシャルウェーハの製造方法によれば、気相成長の際には、リフトピン挿通用孔部の内周壁の少なくとも一部と、リフトピンとの間に間隔が生じるので、サセプタからリフトピンへの熱伝導量を低減できる。その結果、エピタキシャルウェーハにおいて、リフトピン挿通用孔部付近に配置される部分の膜厚減少を抑制できる。よって、エピタキシャルウェーハにおける膜厚の面内分布を改善できる。
また、気相成長中、サセプタのリフトピン挿通用孔部とリフトピンとの間には間隔があるので、気相成長中の加熱により基板より放出されるドーパントをリフトピン挿通用孔部を介してサセプタの下面側から放出できる。このため、これらドーパントが基板の主表面側に回り込んでしまうことを好適に抑制できる。よって、基板の裏面にオートドープ防止用の酸化膜を形成しなくてもオートドープの発生を抑制できる。しかも、リフトピン挿通用孔部は、サセプタの座ぐり上に載置する基板の最外周端よりも中心側に位置するので、気相成長中に基板の上側に形成される気流に対し基板の陰に位置する。よって、サセプタ下側のガスがリフトピン挿通用孔部を介して座ぐり内に流入してしまうことを抑制できるので、基板内から放出されるドーパントが該基板の主表面側に回り込んでしまうことを確実に抑制できる。従って、オートドープの発生を好適に抑制することができ、エピタキシャルウェーハにおけるドーパント濃度および抵抗率の面内分布の改善が図れる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施の形態について説明する。
【００１６】
〔第１の実施の形態〕
先ず、図２及び図３を参照して、本発明に係る気相成長装置の適例としての枚葉式の気相成長装置１０について説明する。
気相成長装置１０は、上面にシリコン単結晶基板Ｗ（半導体基板；以下、単に基板Ｗともいう。）が載置されるサセプタ２０（詳細後述）と、該サセプタ２０が内部に配される反応容器１１と、サセプタ２０を下面側から支持して回転駆動及び昇降動作させるサセプタ支持部材１２と、サセプタ２０を表裏に貫通した状態に設けられ、該サセプタ２０に対し昇降可能なリフトピン１３と、気相成長の際に基板Ｗを所望の成長温度に加熱するための加熱装置１４（具体的には、例えばハロゲンランプ）と、反応ガスを反応容器１１内のサセプタ２０上側の領域に導入して該サセプタ２０上の基板Ｗの主表面上に供給する反応ガス導入管１５と、反応容器１１に対しこの反応ガス導入管１５と同じ側に設けられパージガスを反応容器１１内のサセプタ２０下側の領域に導入するパージガス導入管１６と、これらパージガス導入管１６および反応ガス導入管１５と反応容器１１に対し逆側に設けられ該反応容器１１からガスを排気する排気管１７とを備えて概略構成されている。
【００１７】
このうち、サセプタ２０は、例えば図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、例えば炭化珪素で被覆されたグラファイトを略円盤状に構成したものであり、その主表面（上面）には、内部に半導体基板Ｗが配置される座ぐり２１（内部に基板Ｗを収容可能な平面視略円形の凹部）が形成されている。
この座ぐり２１には、サセプタ２０の裏面に貫通した状態に形成され、リフトピン１３が貫通されるリフトピン挿通用孔部２２が形成されている。
このリフトピン挿通用孔部２２は、例えば、座ぐり２１と中心を等しくする円周上に、等角度間隔で三箇所に配設されている。
このようなサセプタ２０は、サセプタ支持部材１２が放射状に備える複数の支持アーム１２ａ（図２）により下面側から支持されることで、上面が略水平状態に保たれている。
【００１８】
リフトピン１３は、例えばカーボンの母材にＳｉＣ膜（例えば、１００μｍ程度）をＣＶＤ成長させて得たものであり、例えば丸棒状に構成された胴体部１３ａと、該胴体部１３ａの上端部に形成され、基板Ｗを下面側から支持する頭部１３ｂと、を備えている。このうち頭部１３ｂは、基板Ｗを支持しやすいように胴体部１３ａに比べて拡径されていて、しかも上部に向かうほど徐々に拡径されている。このため、頭部１３ｂは、斜め下方外側を向く円錐状の傾斜面１３ｃ（図１（ｄ））を有している。
【００１９】
ここで、サセプタ２０の、各リフトピン挿通用孔部２２の内周壁には、該リフトピン挿通用孔部２２の中心側に向け略水平に突出する複数（具体的には、例えば、等角度間隔に３つ）の突出部２３が、互いに等しい鉛直位置に設けられている。
１つのリフトピン挿通用孔部２２における各突出部２３どうしの間隔は、図１（ｃ）および図１（ｄ）に示すように、該間隔にリフトピン１３の胴体部１３ａを挿通可能であるが、該間隔をリフトピン１３の頭部１３ｂが通過不能となるように設定されている。
そして、リフトピン１３は、その下端部から、突出部２３どうしの間隔に（リフトピン挿通用孔部２２に）挿入された結果、図１（ｄ）および図２に示すように、これら突出部２３により頭部１３ｂが支持されるとともに、その胴体部１３ａを該リフトピン挿通用孔部２２より垂下させた状態（以下、リフトピン支持状態ともいう。この状態は、後述するように、気相成長中の状態でもある。）となっている。
なお、この状態で、リフトピン１３の胴体部１３ａは、サセプタ支持部材１２の支持アーム１２ａに設けられた貫通孔１２ｂも貫通している。
【００２０】
上記リフトピン支持状態では、リフトピン１３は、リフトピン挿通用孔部２２内の突出部２３により支持された状態であるため、リフトピン挿通用孔部２２の内周壁の一部と、リフトピン１３との間に間隔が生じる。このため、該リフトピン支持状態では、リフトピン挿通用孔部２２の内周壁の略全面がリフトピン１３の胴体部１３ａに接触または近接する場合と比べて、気相成長中にサセプタ２０からリフトピン１３に伝導する熱量が少なくなるようになっている。
【００２１】
しかも、以下に説明するように、サセプタ２０は、上記リフトピン支持状態においてリフトピン１３との接触面積が極力少なくなるように構成され、この結果、上記支持状態におけるサセプタ２０からリフトピン１３への熱伝導量が極力少なくなるようになっている。
【００２２】
具体的には、例えば、サセプタ２０の各突出部２３の上面と、リフトピン１３の頭部１３ｂの下側の傾斜面１３ｃとの間には、上記リフトピン支持状態において、間隔が生じるようになっている。すなわち、突出部２３の上面は、例えば略水平に形成されていて、このため、上記リフトピン支持状態においては、例えば図１（ｄ）に示すように、各突出部２３の上面と、頭部１３ｂの傾斜面１３ｃとの間に間隔が生じる。その結果、気相成長中にサセプタ２０の突出部２３からリフトピン１３の頭部１３ｂの傾斜面１３ｃへの直接的な熱伝導が大幅に抑制される。
さらに、各突出部２３の互いに対向する対向面２３ａ（図１（ｃ））は、略鉛直な平面に形成されている。このため、例えば、リフトピン１３をリフトピン挿通用孔部２２に挿通した状態でリフトピン１３の胴体部１３ａが対向面２３ａに略接触状態となるように各対向面２３ａの間隔を設定した場合には、該対向面２３ａと胴体部１３ａ（円筒状）とは、上記リフトピン支持状態において線接触状態又は点接触状態となるので、気相成長中におけるサセプタ２０の突出部２３から胴体部１３ａへの直接的な熱伝導を極力小さくすることができる。
ただし、各突出部２３とリフトピン１３の胴体部１３ａとの接触面積をなるべく小さくした方がリフトピン１３の動作性が向上するし胴体部１３ａと各突出部２３との擦れによるパーティクルの発生も抑制できる。このため、各対向面２３ａの間隔は、リフトピン１３の胴体部１３ａを対向面２３ａに非接触状態（僅かに離れた状態）でリフトピン挿通用孔部２２に挿通可能となる間隔に設定する方が好ましい。また、このように各対向面２３ａの間隔を設定すれば、上記リフトピン支持状態において、各対向面２３ａと胴体部１３ａとを非接触状態とする（頭部１３ｂを点接触状態で支持した状態とする）ことも可能である。よって、この場合には、気相成長中におけるサセプタ２０の突出部２３から胴体部１３ａへの直接的な熱伝導を一層小さくすることも可能である。
また、上記リフトピン支持状態において、リフトピン挿通用孔部２２の、突出部２３よりも上側の内周壁（つまり、後述する頭部収容部２２ａの内周壁）と、リフトピン１３の頭部１３ｂとの間に間隔が生じるように、該頭部１３ｂの直径及び該リフトピン挿通用孔部２２の内径が設定されている。従って、気相成長中に、サセプタ２０のリフトピン挿通用孔部２２の内周壁から、リフトピン１３の頭部１３ｂの最外周端へと直接的に熱伝導することがないようになっている。
しかも、上記リフトピン支持状態において、リフトピン挿通用孔部２２の、突出部２３よりも下側の内周壁と、リフトピン１３の胴体部１３ａとの間にも間隔が生じるように設定されている。従って、気相成長中に、サセプタ２０のリフトピン挿通用孔部２２の内周壁から、リフトピン１３の胴体部１３ａへと直接的に熱伝導することがないようになっている。
なお、リフトピン１３および突出部２３が以上のような構成であるため、上記リフトピン支持状態では、リフトピン１３の頭部１３ｂは、突出部２３のリフトピン挿通用孔部２２中心側の上端角部により支持される。
【００２３】
また、リフトピン挿通用孔部２２の内空領域のうち、突出部２３よりも上側部分は、上記リフトピン支持状態においてリフトピン１３の頭部１３ｂを収容可能な寸法に設定された頭部収容部２２ａとなっていて、該リフトピン支持状態において、リフトピン１３の頭部１３ｂが座ぐり２１の底面よりも上側に突出してしまうことがないようになっている。
【００２４】
このような気相成長装置１０により、以下の要領で気相成長を行うことにより、基板Ｗの主表面上にシリコン単結晶薄膜をエピタキシャル成長させることができる。
【００２５】
先ず、基板Ｗを反応容器１１内のサセプタ２０の座ぐり２１上に配置する。
このためには、先ず、リフトピン１３上に基板Ｗを受け渡すために、各リフトピン１３をサセプタ２０に対し相対的に上昇させ、各リフトピン１３を互いに略等量だけサセプタ２０上面より上方に突出させる。このためには、サセプタ支持部材１２を下降させるのに伴わせてサセプタ２０を下降させる。この下降の過程で、リフトピン１３の下端部が、例えば反応容器１１の内部底面に到達するまでは、リフトピン１３もサセプタ２０に伴って下降する。そして、該到達以後は、リフトピン１３はそれ以上に下降できないが、サセプタ２０はさらに下降するため、該サセプタ２０に対し相対的にリフトピン１３が上昇し、やがて、図３において、基板Ｗが無い状態となる。
次に、図示しないハンドラにより基板Ｗを反応容器１１内に搬送し、上記上昇動作後の各リフトピン１３の頭部１３ｂ上に、主表面を上にして基板Ｗを載置する。これにより、基板Ｗは、図３に示すように、３つのリフトピン１３により下面側（すなわち主裏面側）から、互いに略等間隔（略等角度間隔）に支持された状態となる。
次に、基板Ｗをサセプタ２０の座ぐり２１上に載置するために、各リフトピン１３をサセプタ２０に対し相対的に下降させる。このためには、ハンドラを待避させる一方で、サセプタ支持部材１２を上昇させるのに伴わせて、サセプタ２０を上昇させる。この上昇の過程で、リフトピン挿通用孔部２２内の各突出部２３がリフトピン１３の頭部１３ｂに到達すると、それまで反応容器１１の内部底面により支持された状態であったリフトピン１３は、その頭部１３ｂが各突出部２３により支持された状態へと移行する。なお、この移行以前に、座ぐり２１の上面が基板Ｗの主裏面に到達し、それまでリフトピン１３の頭部１３ｂ上に支持されていた基板Ｗが、座ぐり２１上に支持された状態へと移行している。
【００２６】
このように、サセプタ２０の座ぐり２１上に基板Ｗを載置したら、気相成長を行う。
すなわち、サセプタ支持部材１２を鉛直軸周りに回転駆動することによりサセプタ２０を回転させるのに伴わせて基板Ｗを回転させるとともに、該サセプタ２０上の基板Ｗを加熱装置１４により所望の成長温度に加熱しながら、反応ガス導入管１５を介して基板Ｗの主表面上に反応ガス（キャリアガスおよび原料ガス）を略水平に供給する。この際、パージガス導入管１６を介してサセプタ２０の下側にパージガスを略水平に導入する。従って、気相成長中、サセプタ２０の上側には、反応ガス流が、下側には、パージガス流が、それぞれサセプタ２０および基板Ｗと略平行に形成される。
このようにして気相成長を行うことにより、基板Ｗの主表面上にエピタキシャル層を形成して、エピタキシャルウェーハを製造する。
【００２７】
このように気相成長を行ったら、該気相成長後の基板Ｗ（シリコンエピタキシャルウェーハ）を、反応容器１１外に搬出する。
すなわち、予めサセプタ２０の回転を止めた後に、サセプタ支持部材１２を下降させて、図３に示すように、各リフトピン１３を互いに略等量だけサセプタ２０上方に突出動作させ、この突出動作に伴わせて基板Ｗをサセプタ２０の座ぐり２１上方に上昇させる。そして、図示しないハンドラにより基板Ｗを搬出する。
【００２８】
ここで、上記の気相成長の際には、リフトピン挿通用孔部２２の内周壁の一部と、リフトピン１３との間に間隔が生じているので、該気相成長中、サセプタ２０からリフトピン１３への熱伝導を抑制できる。
しかも、上記のように、各突出部２３からリフトピン１３への熱伝導量が極力少なくなるように構成されているので、サセプタ２０からリフトピン１３への熱伝導を、より一層抑制できる。
この結果、リフトピン挿通用孔部２２付近におけるサセプタ２０の局部的な低温下を防止できるので、エピタキシャルウェーハにおいて、リフトピン挿通用孔部付近に配置される部分の膜厚減少を防止できる。よって、膜厚が面内で均一なエピタキシャルウェーハを製造することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、気相成長中、サセプタ２０のリフトピン挿通用孔部２２と、リフトピン１３との間には間隔があるので、該間隔をガスが流通可能となる。このため、気相成長中の加熱により基板Ｗに含まれるドーパントが基板Ｗ外に放出されても、該ドーパントをリフトピン挿通用孔部２２を介してサセプタ２０の下面側から放出できるので、これらドーパントが基板Ｗの主表面側に回り込んでしまうことを好適に抑制できる。よって、基板の裏面にオートドープ防止用の酸化膜を形成しなくても、オートドープが発生してしまうことを大幅に抑制でき、結果、ドーパント濃度および抵抗率の面内分布の改善が図れる。
また、本実施形態のサセプタ２０の場合、リフトピン挿通用孔部２２は、サセプタ２０の座ぐり２１上に載置する基板Ｗの最外周端よりも中心側に位置する。よって、該リフトピン挿通用孔部２２は、気相成長中に基板Ｗの上側に形成される気流、すなわち反応ガス流に対し、基板Ｗの陰に位置することとなるため、該リフトピン挿通用孔部２２を介して、サセプタ２０下側のガスが座ぐり２１内に流入してしまうことを抑制できる。よって、基板Ｗ内から放出されるドーパントが該基板Ｗの主表面側に回り込んでしまうことを確実に抑制でき、結果、オートドープの発生を好適に抑制することができる。
【００３０】
以上のような実施の形態によれば、気相成長の際には、リフトピン挿通用孔部の内周壁の少なくとも一部と、リフトピンとの間に間隔が生じるので、サセプタからリフトピンへの熱伝導量を低減できる。その結果、エピタキシャルウェーハにおいて、リフトピン挿通用孔部付近に配置される部分の膜厚減少を防止できる。よって、膜厚が面内で均一なエピタキシャルウェーハを製造することができる。
【００３１】
また、基板Ｗの最外周端よりも中心側に位置するリフトピン挿通用孔部２２を介して、ガスが流通可能となるので、気相成長の際に基板Ｗ内から放出されるドーパントを、該リフトピン挿通用孔部２２を介してサセプタ２０の下面側から好適に放出できる。よって、基板Ｗの裏面にオートドープ防止用の酸化膜を形成しなくてもオートドープの発生を抑制でき、結果、ドーパント濃度および抵抗率の面内分布の改善が図れる。
【００３２】
なお、上記の実施の形態では、各突出部２３の対向面２３ａを平面にしたが、これに限らず、上記リフトピン支持状態において該対向面２３ａとリフトピン１３の胴体部１３ａとが線接触状態又は点接触状態となるように、該胴体部１３ａの表面と対向面２３ａとの相対的な曲率差を設定すればよく、例えば、図４に示すように、対向面２３ａを、中心側に向かってなだらかな曲面状に突出する突出面としても良い。この場合、リフトピン１３の昇降動作の際における胴体部１３ａと突出部２３との摩擦を低減することもでき、結果、気相成長においてエピタキシャル層の品質に有害なパーティクルの発生も抑制できる。
【００３３】
また、上記の実施の形態のように、リフトピン挿通用孔部２２内の各突出部２３を、リフトピン１３の昇降動作の際のガイドとして機能させる場合には、リフトピン１３の軸がぶれることによって該リフトピン１３上の基板Ｗがぐらつくことがないように、１つのリフトピン挿通用孔部２２における各突出部２３どうしの間隔は、リフトピン１３の胴体部１３ａよりも僅かに大きい程度に設定することが好ましいが、各突出部２３を、リフトピン１３の昇降動作の際のガイドとして機能させる必要がない場合、すなわち、例えば、リフトピン挿通用孔部２２以外の箇所でリフトピン１３を軸がぶれないようにガイドする構成の場合には、例えば図５に示すように、リフトピン１３の胴体部１３ａと各突出部２３とが接触しないように各突出部２３間の間隔（換言すれば、各突出部２３の突出長）を設定しても良い。この場合、サセプタ２０の突出部２３からリフトピン１３の胴体部１３ａへの直接的な熱伝導を完全に防止できるので、サセプタ２０からリフトピン１３に伝導する熱量をより一層低減することができる。なお、この場合には、上記リフトピン支持状態において、各突出部２３のリフトピン挿通用孔部２２中心側の上端角部が、リフトピン１３の頭部１３ｂの傾斜面１３ｃに点接触するのみとなる。
【００３４】
さらに、複数の突出部２３のみによりリフトピン１３の頭部１３ｂを支持するようにしたが、これに限らず、複数の突出部２３及びリフトピン挿通用孔部２２の上縁部の一部により支持しても良い。具体的には、例えば、サセプタ２０において各リフトピン挿通用孔部２２の突出部２３を１つずつ減らすとともに、残る２つの突出部２３と対向する上縁部を、リフトピン１３を鉛直に垂下させる状態で頭部１３ｂを支持可能な形状（例えば、頭部１３ｂの傾斜面１３ｃに沿う傾斜面）に形成することが挙げられる。
【００３５】
〔第２の実施の形態〕
図６を参照して第２の実施の形態のサセプタ３０について説明する。
なお、このサセプタ３０の構成要素のうち、上記のサセプタ２０と同様の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
サセプタ３０のリフトピン挿通用孔部２２の内周壁には、気相成長の際に、該内周壁の一部とリフトピン１３との間に間隔が生じるように、該リフトピン挿通用孔部２２の内空領域を水平方向に拡大させる切欠部３１が形成されている。切欠部３１は、サセプタ３０の座ぐり２１上に載置する基板Ｗの最外周端よりも中心側に形成される。よって、リフトピン挿通用孔部２２は、気相成長中に基板Ｗの上側に形成される気流、すなわち反応ガス流に対し、基板Ｗの陰に位置することとなるため、該リフトピン挿通用孔部２２を介して、サセプタ２０下側のガスが座ぐり２１内に流入してしまうことを抑制できる。よって、基板Ｗ内から放出されるドーパントが該基板Ｗの主表面側に回り込んでしまうことを確実に抑制でき、結果、オートドープの発生を好適に抑制することができる。
さらに、リフトピン挿通用孔部２２の内周壁には、該リフトピン挿通用孔部２２の中心側に向け略水平に突出する、例えば平面視円弧状の突出部３２が形成され、これら突出部３２によりリフトピン１３の頭部１３ｂを支持可能となっている。
この結果、気相成長の際には、リフトピン挿通用孔部２２の内周壁の一部、すなわち、切欠部２５と、リフトピン１３との間に間隔が生じるので、サセプタ２０からリフトピン１３への熱伝導量を低減できる。
なお、切欠部２５は、例えば座ぐり１１と中心が略等しい円周上に、スリット状に形成されていて、これら切欠部２５は、総体として、該円周のほぼ全周に及んでいる。このため、上記のようなオートドープ抑制効果を、基板Ｗのほぼ全周において得ることができるようになっている。
【００３６】
また、上記の第２の実施の形態では、切欠部３１を有し、しかも突出部３２によりリフトピン１３の頭部１３ｂを支持するサセプタ３０について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば図７に示すように、リフトピン挿通用孔部２２の上縁部が、頭部１３ｂの傾斜面１３ｃに沿う傾斜面４１に形成され、該傾斜面４１によりリフトピン１３を支持するように構成されたサセプタ４０として、切欠部３１を有するが突出部によって支持するのではないようにしてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のサセプタ、気相成長装置およびエピタキシャルウェーハの製造方法によれば、気相成長の際には、リフトピン挿通用孔部の内周壁の少なくとも一部と、リフトピンとの間に間隔が生じるので、サセプタからリフトピンへの熱伝導量を低減できる。その結果、エピタキシャルウェーハにおいて、リフトピン挿通用孔部付近に配置される部分の膜厚減少を抑制できる。よって、膜厚が面内でより均一なエピタキシャルウェーハを製造することができる。
また、気相成長中、サセプタのリフトピン挿通用孔部とリフトピンとの間には間隔があるので、気相成長中の加熱により基板より放出されるドーパントをリフトピン挿通用孔部を介してサセプタの下面側から放出できる。このため、これらドーパントが基板の主表面側に回り込んでしまうことを好適に抑制できる。よって、基板の裏面にオートドープ防止用の酸化膜を形成しなくてもオートドープの発生を抑制できる。しかも、リフトピン挿通用孔部は、サセプタの座ぐり上に載置する基板の最外周端よりも中心側に位置するので、気相成長中に基板の上側に形成される気流に対し基板の陰に位置する。よって、サセプタ下側のガスがリフトピン挿通用孔部を介して座ぐり内に流入してしまうことを抑制できるので、基板内から放出されるドーパントが該基板の主表面側に回り込んでしまうことを確実に抑制できる。従って、オートドープの発生を好適に抑制することができ、エピタキシャルウェーハにおけるドーパント濃度および抵抗率の面内分布の改善が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るサセプタの一例を示す図であり、このうち（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図、（ｃ）は気相成長中におけるリフトピン挿通用孔部付近の拡大平断面図、（ｄ）は（ｃ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図２】本発明に係る気相成長装置を示す模式的な正面断面図（サセプタ上面に半導体基板を載置した状態を示す）である。
【図３】本発明に係る気相成長装置を示す模式的な正面断面図（サセプタ上方に半導体基板を持ち上げた状態を示す）である。
【図４】突出部の他の一例を説明するための、気相成長中におけるリフトピン挿通用孔部付近の拡大平断面図である。
【図５】突出部の他の一例を説明するための図であり、このうち（ａ）は気相成長中におけるリフトピン挿通用孔部付近の拡大平断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図６】本発明に係るサセプタの他の一例を示す図であり、このうち（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ矢視断面図（ただし、気相成長中の状態を示す）、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ矢視断面図（ただし、気相成長中の状態を示す）である。
【図７】本発明に係るサセプタの他の一例を示す図であり、このうち（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ矢視断面図（ただし、気相成長中の状態を示す）、（ｃ）は（ａ）のＧ−Ｇ矢視断面図（ただし、気相成長中の状態を示す）である。
【符号の説明】
１０ 気相成長装置
１１ 反応容器
１４ 加熱装置
１３ リフトピン
２０ サセプタ
２２ リフトピン挿通用孔部
２３ 突出部
３０ サセプタ
３１ 切欠部
３２ 突出部
４０ サセプタ
Ｗ 基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a susceptor, a vapor deposition apparatus, and a method for manufacturing an epitaxial wafer.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As a vapor phase growth apparatus for performing vapor phase growth of an epitaxial layer on a main surface of a semiconductor substrate (hereinafter, also simply referred to as a substrate), a substrate is carried into a reaction vessel, and is placed on a susceptor in the reaction vessel. In the state of being placed on the substrate, the substrate is heated and a reaction gas is supplied onto the main surface of the substrate to perform vapor phase growth, and after the vapor phase growth, the substrate on the susceptor, that is, by the vapor phase growth, There is a configuration in which the obtained epitaxial wafer is carried out of the reaction vessel.
At this time, there are various types of methods of placing the substrate on the susceptor or taking out the substrate from the susceptor. After performing the protruding operation by an equal amount, transporting the substrate onto the lift pins after the protruding operation, and supporting the substrate in a substantially horizontal state by the three or more lift pins, lowering the lift pins in synchronization with each other, thereby lowering the substrate. A method is known in which a substrate placed on a susceptor is lifted above the susceptor by a lift pin protruding operation while being placed on the susceptor, and is then carried out of the reaction vessel by a transfer device (hereinafter, also referred to as a lift pin method). (See Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-205130).
The lift pin type susceptor has a lift pin insertion hole (lift pin insertion hole) formed in a state penetrating the back surface, and the lift pin is inserted into the lift pin insertion hole so that the lift pin can be connected to the susceptor. It has penetrated up and down.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when an epitaxial wafer is manufactured by performing vapor phase growth by the lift pin method as described above, the thickness of the epitaxial layer of the epitaxial wafer obtained by the vapor phase growth is larger in the vicinity of the lift pin insertion hole than in other parts. There is a problem that it becomes smaller.
[0004]
Also, for example, p + Such as when a p-type silicon epitaxial layer (hereinafter, also simply referred to as an epitaxial layer) is vapor-phase grown on a boron (B) -doped substrate, and on a substrate having a high dopant concentration (and thus a low resistivity). When a low-concentration (accordingly, high-resistivity) epitaxial layer is grown in a vapor phase, a dopant once released into the vapor phase from the inside of the substrate is doped into the epitaxial layer (hereinafter, also referred to as auto-doping). Occurs. In this autodoping, a dopant that diffuses outward from the inside of the substrate by heating and a dopant that is released from the inside of the substrate when the surface of the substrate is vapor-phase etched are doped into the epitaxial layer (mainly at the periphery of the substrate W). When auto-doping occurs, there arises a problem that the in-plane distribution of the dopant concentration of the epitaxial layer after the vapor phase growth is deteriorated. That is, when auto-doping occurs, the dopant concentration of the epitaxial layer after the vapor phase growth increases from the center toward the periphery (inversely, p / p + Type or n / n + In the case of a mold, the resistivity decreases from the center toward the periphery.)
[0005]
Conventionally, in order to prevent the occurrence of such autodoping, a silicon oxide film (SiO 2 A film, hereinafter simply referred to as an oxide film. After the formation of), vapor density growth is performed while preventing the release of the dopant from the inside of the substrate by the oxide film, whereby the in-plane uniformity of the dopant concentration (and resistivity) is achieved.
However, when an oxide film is formed in advance on the main back surface of the substrate and then vapor phase growth is performed, a process for forming the oxide film is required, and the productivity is low. Further, in order to make the in-plane uniformity of the dopant concentration, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-223545, a counterbore (a concave portion close to the substrate shape; A susceptor for vapor phase growth in which a hole penetrating through the back surface is provided at the outermost periphery of the susceptor, but this susceptor does not significantly improve the in-plane distribution of resistivity (and dopant concentration).
[0006]
The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is possible to improve the in-plane distribution of the film thickness of the epitaxial layer and to improve the in-plane distribution of the dopant concentration and the resistivity by a lift pin method. Susceptor, a vapor phase growth apparatus, and a vapor phase growth method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
When the vapor phase growth is performed by the lift pin method, the reason why the thickness of the epitaxial layer of the epitaxial wafer becomes smaller in the vicinity of the hole for inserting the lift pin than in other parts is as follows.
The head of the lift pin is set to have a larger diameter than the lift pin insertion hole.
During the vapor phase growth, the head is supported by the upper edge of the lift pin insertion hole (so that the head does not protrude above the substrate mounting surface of the susceptor), and the lift pin is supported by the susceptor. It will be more drooping.
For this reason, during the vapor phase growth, the heat of the susceptor is conducted to the lift pins, and the heat is dissipated into the vapor phase in the reaction vessel via the lift pins, or a guide for guiding the lift pins during the elevating operation. As a result of conduction to the member, the temperature of the susceptor is locally lower near the lift pin insertion hole in the plane thereof than at other portions.
Therefore, the temperature of the portion of the substrate located near the lift pin insertion hole during the vapor phase growth is lower than that of the other portions, and the thickness of the epitaxial layer of the epitaxial wafer obtained by the vapor phase growth is reduced. However, the size near the lift pin insertion hole becomes smaller than the other portions.
[0008]
Further, as described above, in the susceptor disclosed in JP-A-10-223545, the in-plane uniformity of the dopant concentration cannot be sufficiently achieved because the outermost peripheral portion of the susceptor has a hole. It is inevitably located outside the outermost peripheral edge of the substrate placed on the side. Therefore, the gas containing the dopant released from the substrate is pulled by the gas flow above the substrate (that is, the reaction gas flow) together with the gas flowing into the counterbore from the lower side of the susceptor through the hole and rises. However, it is considered that the gas flows along the epitaxial layer on the upper surface of the substrate and is taken into the epitaxial layer.
[0009]
Therefore, the susceptor of the present invention is a susceptor that supports a semiconductor substrate during vapor-phase growth. The susceptor supports the semiconductor substrate from the lower surface side and moves up and down with respect to the susceptor. A lift pin insertion hole for inserting a lift pin for attaching and detaching a semiconductor substrate to the susceptor so as to be able to move up and down is formed in a state penetrating through the back surface of the susceptor. The peripheral wall is provided with a plurality of protrusions protruding toward the center of the lift pin insertion hole, and is characterized in that the heads of the lift pins are supported by the plurality of protrusions.
[0010]
Alternatively, the susceptor of the present invention is a susceptor that supports a semiconductor substrate during vapor-phase growth. The susceptor supports the semiconductor substrate from the lower surface side and moves up and down relative to the susceptor. A lift pin insertion hole for inserting a lift pin for attaching and detaching a semiconductor substrate to the susceptor so as to be able to move up and down is formed in a state penetrating through the back surface of the susceptor. The peripheral wall is characterized in that a notch is formed so that a gap is formed between a part of the inner peripheral wall and the lift pin during vapor phase growth.
[0011]
It is preferable that the notch is formed closer to the center than the outermost peripheral end of the semiconductor substrate mounted in the counterbore of the susceptor.
Further, it is a preferable example that the cutout portion is formed in a slit shape along a circumference having a center substantially equal to the counterbore.
[0012]
Further, the vapor phase growth apparatus of the present invention arranges therein the susceptor of the present invention and the susceptor having a semiconductor substrate mounted on the upper surface, and vapor-phase grows an epitaxial layer on a main surface of the semiconductor substrate. And a heating device for heating the semiconductor substrate at the time of vapor phase growth.
[0013]
Further, in the method for manufacturing an epitaxial wafer of the present invention, the semiconductor substrate is placed on the upper surface of the susceptor of the vapor phase growth apparatus of the present invention, the susceptor is arranged in a reaction vessel, and the semiconductor substrate on the susceptor is removed. It is characterized in that an epitaxial wafer is manufactured by heating with a heating device to vapor-phase grow an epitaxial layer on a main surface of a semiconductor substrate.
[0014]
According to the susceptor, the vapor phase growth apparatus and the method for manufacturing an epitaxial wafer of the present invention, at the time of vapor phase growth, at least a part of the inner peripheral wall of the lift pin insertion hole and the space between the lift pins are generated. In addition, the amount of heat conduction from the susceptor to the lift pins can be reduced. As a result, in the epitaxial wafer, it is possible to suppress a decrease in the film thickness of a portion arranged near the lift pin insertion hole. Therefore, the in-plane distribution of the film thickness in the epitaxial wafer can be improved.
Also, during vapor phase growth, there is an interval between the lift pin insertion hole of the susceptor and the lift pin, so that the dopant released from the substrate by heating during the vapor phase growth is supplied to the susceptor through the lift pin insertion hole. It can be released from the bottom side. For this reason, it is possible to preferably suppress the dopant from going to the main surface side of the substrate. Therefore, the occurrence of autodoping can be suppressed without forming an oxide film for preventing autodoping on the back surface of the substrate. Moreover, since the lift pin insertion hole is located on the center side of the outermost peripheral end of the substrate placed on the counterbore of the susceptor, the substrate is protected from airflow formed above the substrate during vapor phase growth. Located in. Therefore, the gas on the lower side of the susceptor can be prevented from flowing into the counterbore through the lift pin insertion hole, so that the dopant released from the substrate goes around to the main surface side of the substrate. Can be reliably suppressed. Therefore, the occurrence of autodoping can be suitably suppressed, and the in-plane distribution of the dopant concentration and the resistivity in the epitaxial wafer can be improved.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
[First Embodiment]
First, with reference to FIGS. 2 and 3, a single-wafer type vapor phase growth apparatus 10 as a suitable example of a vapor phase growth apparatus according to the present invention will be described.
The vapor phase growth apparatus 10 includes a susceptor 20 (details described later) on which a silicon single crystal substrate W (semiconductor substrate; hereinafter, also simply referred to as a substrate W) is mounted on an upper surface, and a reaction in which the susceptor 20 is disposed. A container 11, a susceptor support member 12 that supports the susceptor 20 from below and rotates and raises and lowers; A heating device 14 (specifically, for example, a halogen lamp) for heating the substrate W to a desired growth temperature during the phase growth, and a reaction gas introduced into a region above the susceptor 20 in the reaction vessel 11 by A reaction gas introduction pipe 15 for supplying the main surface of the substrate W on the susceptor 20 and a purge gas provided on the same side of the reaction vessel A purge gas introduction pipe 16 for introducing the gas into the lower region of the reactor 20; an exhaust pipe 17 provided on the opposite side of the purge gas introduction pipe 16, the reaction gas introduction pipe 15 and the reaction vessel 11 to exhaust gas from the reaction vessel 11. And is schematically configured.
[0017]
Among them, the susceptor 20 is, for example, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), made of, for example, graphite coated with silicon carbide in a substantially disc shape, and has a main surface (upper surface). A counterbore 21 in which a semiconductor substrate W is disposed (a concave portion having a substantially circular shape in a plan view capable of accommodating the substrate W) is formed therein.
The counterbore 21 is formed with a lift pin insertion hole 22 formed to penetrate the back surface of the susceptor 20 and through which the lift pins 13 pass.
The lift pin insertion holes 22 are provided at, for example, three places at equal angular intervals on a circumference whose center is equal to the counterbore 21.
Such a susceptor 20 has its upper surface kept substantially horizontal by being supported from below by a plurality of support arms 12a (FIG. 2) provided on the susceptor support member 12 radially.
[0018]
The lift pins 13 are obtained by, for example, CVD-growing a SiC film (for example, about 100 μm) on a carbon base material, and are formed on, for example, a body 13a formed in a round bar shape and an upper end of the body 13a. And a head 13b for supporting the substrate W from below. The diameter of the head 13b is larger than that of the body 13a so as to easily support the substrate W, and is gradually increased toward the upper part. For this reason, the head 13b has a conical inclined surface 13c (FIG. 1D) facing obliquely downward and outward.
[0019]
Here, on the inner peripheral wall of each of the lift pin insertion holes 22 of the susceptor 20, a plurality (specifically, for example, at equal angular intervals) protruding substantially horizontally toward the center of the lift pin insertion holes 22 is formed. Three) projections 23 are provided at the same vertical position.
As shown in FIGS. 1C and 1D, the body portion 13 a of the lift pin 13 can be inserted into the space between the protrusions 23 in one lift pin insertion hole 22, as shown in FIGS. The interval is set so that the head 13b of the lift pin 13 cannot pass through.
The lift pin 13 is inserted from the lower end thereof into the space between the protrusions 23 (into the lift pin insertion holes 22), and as a result, as shown in FIG. 1D and FIG. A state in which the head 13b is supported and the body 13a is suspended from the lift pin insertion hole 22 (hereinafter also referred to as a lift pin support state. This state is a state during vapor phase growth, as described later). But there is.)
In this state, the body 13a of the lift pin 13 also penetrates the through hole 12b provided in the support arm 12a of the susceptor support member 12.
[0020]
In the lift pin support state, since the lift pins 13 are supported by the protruding portions 23 in the lift pin insertion holes 22, the lift pins 13 are located between a part of the inner peripheral wall of the lift pin insertion holes 22 and the lift pins 13. Intervals occur. For this reason, in the lift pin supporting state, the conduction from the susceptor 20 to the lift pins 13 during the vapor phase growth is smaller than when substantially the entire inner peripheral wall of the lift pin insertion hole 22 is in contact with or close to the body 13 a of the lift pins 13. The amount of heat generated is reduced.
[0021]
In addition, as described below, the susceptor 20 is configured such that the contact area with the lift pin 13 in the lift pin supporting state is as small as possible. As a result, the amount of heat conduction from the susceptor 20 to the lift pin 13 in the supporting state is reduced. Is reduced as much as possible.
[0022]
Specifically, for example, a gap is generated between the upper surface of each protrusion 23 of the susceptor 20 and the lower inclined surface 13c of the head 13b of the lift pin 13 in the lift pin support state. I have. That is, the upper surface of the projecting portion 23 is formed, for example, substantially horizontally. Therefore, in the lift pin supporting state, for example, as shown in FIG. A gap is generated between the first and second inclined surfaces 13c. As a result, direct heat conduction from the projection 23 of the susceptor 20 to the inclined surface 13c of the head 13b of the lift pin 13 during the vapor phase growth is greatly suppressed.
Further, opposing surfaces 23a (FIG. 1C) of each protruding portion 23 opposing each other are formed in a substantially vertical plane. Therefore, for example, when the interval between the opposing surfaces 23a is set such that the body 13a of the lift pins 13 is substantially in contact with the opposing surfaces 23a in a state where the lift pins 13 are inserted into the lift pin insertion holes 22, Since the facing surface 23a and the body 13a (cylindrical) are in a line contact state or a point contact state in the lift pin supporting state, the susceptor 20 is directly connected to the body 13a from the protrusion 23 during the vapor phase growth. Heat conduction can be minimized.
However, when the contact area between each protrusion 23 and the body 13a of the lift pin 13 is made as small as possible, the operability of the lift pin 13 is improved, and generation of particles due to friction between the body 13a and each body 23 can be suppressed. . For this reason, it is better to set the interval between the opposing surfaces 23a such that the body portion 13a of the lift pin 13 can be inserted into the lift pin insertion hole 22 in a state where the body portion 13a is not in contact with the opposing surface 23a (slightly separated). preferable. By setting the distance between the opposing surfaces 23a in this manner, the opposing surfaces 23a and the body 13a are brought into a non-contact state in the lift pin supporting state (the state in which the head 13b is supported in a point contact state). It is also possible. Therefore, in this case, it is also possible to further reduce the direct heat conduction from the protrusion 23 of the susceptor 20 to the body 13a during the vapor phase growth.
Further, in the lift pin supporting state, between the inner peripheral wall of the lift pin insertion hole portion 22 above the protruding portion 23 (that is, the inner peripheral wall of the later-described head housing portion 22a) and the head portion 13b of the lift pin 13 The diameter of the head 13b and the inner diameter of the lift pin insertion hole 22 are set so that an interval is formed between the head pins 13b. Therefore, during the vapor phase growth, heat is not directly conducted from the inner peripheral wall of the lift pin insertion hole 22 of the susceptor 20 to the outermost peripheral end of the head 13 b of the lift pin 13.
In addition, in the lift pin supporting state, a space is also formed between the inner peripheral wall of the lift pin insertion hole 22 below the protrusion 23 and the body 13 a of the lift pin 13. Therefore, during the vapor phase growth, heat is not directly transmitted from the inner peripheral wall of the lift pin insertion hole 22 of the susceptor 20 to the body 13a of the lift pin 13.
Since the lift pins 13 and the protruding portions 23 are configured as described above, the head 13b of the lift pins 13 is supported by the upper end corners of the protruding portions 23 on the center side of the lift pin insertion holes 22 in the lift pin supporting state. Is done.
[0023]
Further, in the inner space area of the lift pin insertion hole 22, a portion above the protruding portion 23 has a head accommodating portion 22a set to a size capable of accommodating the head 13b of the lift pin 13 in the lift pin supporting state. In the lift pin supporting state, the head 13b of the lift pin 13 does not protrude above the bottom surface of the counterbore 21.
[0024]
By performing vapor phase growth using the vapor phase growth apparatus 10 as described below, a silicon single crystal thin film can be epitaxially grown on the main surface of the substrate W.
[0025]
First, the substrate W is placed on the counterbore 21 of the susceptor 20 in the reaction vessel 11.
For this purpose, first, in order to transfer the substrate W onto the lift pins 13, each lift pin 13 is raised relatively to the susceptor 20, and each lift pin 13 is protruded upward from the upper surface of the susceptor 20 by a substantially equal amount. . To this end, the susceptor 20 is lowered along with the susceptor support member 12 being lowered. In the course of this lowering, the lift pins 13 also move down with the susceptor 20 until the lower end of the lift pins 13 reaches, for example, the inner bottom surface of the reaction vessel 11. After the arrival, the lift pins 13 cannot be further lowered, but the susceptor 20 is further lowered, so that the lift pins 13 rise relative to the susceptor 20, and eventually, in FIG. It becomes.
Next, the substrate W is transported into the reaction vessel 11 by a handler (not shown), and the substrate W is placed on the head 13b of each lift pin 13 with the main surface facing upward after the above-described lifting operation. As a result, as shown in FIG. 3, the substrate W is supported by the three lift pins 13 at substantially equal intervals (substantially equal angular intervals) from the lower surface side (that is, the main back surface side).
Next, in order to place the substrate W on the counterbore 21 of the susceptor 20, each lift pin 13 is lowered relatively to the susceptor 20. For this purpose, the susceptor 20 is raised as the susceptor support member 12 is raised while the handler is retracted. In the course of this ascent, when each protruding portion 23 in the lift pin insertion hole 22 reaches the head 13b of the lift pin 13, the lift pin 13 previously supported by the inner bottom surface of the reaction vessel 11 is The head 13 b shifts to a state where the head 13 b is supported by each protrusion 23. Prior to this transition, the upper surface of the counterbore 21 has reached the main back surface of the substrate W, and the substrate W, which has been supported on the head 13b of the lift pins 13 up to that point, is now supported on the counterbore 21. And has transitioned.
[0026]
After the substrate W is placed on the counterbore 21 of the susceptor 20 in this manner, vapor phase growth is performed.
That is, by rotating the susceptor support member 12 about a vertical axis to rotate the susceptor 20 and thereby rotate the substrate W, the substrate W on the susceptor 20 is heated to a desired growth temperature by the heating device 14. While heating, the reaction gas (carrier gas and source gas) is supplied substantially horizontally onto the main surface of the substrate W via the reaction gas introduction pipe 15. At this time, the purge gas is introduced substantially horizontally below the susceptor 20 via the purge gas introduction pipe 16. Therefore, during vapor phase growth, a reaction gas flow is formed above the susceptor 20 and a purge gas flow is formed below the susceptor 20 in a direction substantially parallel to the susceptor 20 and the substrate W.
By performing the vapor phase growth in this manner, an epitaxial layer is formed on the main surface of the substrate W, and an epitaxial wafer is manufactured.
[0027]
After performing the vapor phase growth in this way, the substrate W (silicon epitaxial wafer) after the vapor phase growth is carried out of the reaction vessel 11.
That is, after the rotation of the susceptor 20 is stopped in advance, the susceptor support member 12 is lowered, and as shown in FIG. Then, the substrate W is raised above the counterbore 21 of the susceptor 20. Then, the substrate W is carried out by a handler (not shown).
[0028]
Here, in the above-described vapor phase growth, since a space is formed between a part of the inner peripheral wall of the lift pin insertion hole 22 and the lift pin 13, the lift pin is moved from the susceptor 20 during the vapor phase growth. 13 can be suppressed.
Moreover, as described above, since the amount of heat conduction from each projection 23 to the lift pin 13 is configured to be as small as possible, the heat conduction from the susceptor 20 to the lift pin 13 can be further suppressed.
As a result, local low temperature of the susceptor 20 in the vicinity of the lift pin insertion hole 22 can be prevented, so that a decrease in the film thickness of a portion of the epitaxial wafer located near the lift pin insertion hole can be prevented. Therefore, an epitaxial wafer having a uniform film thickness in the plane can be manufactured.
[0029]
Further, in the present embodiment, since there is a space between the lift pin insertion hole 22 of the susceptor 20 and the lift pin 13 during the vapor phase growth, the gas can flow through the space. For this reason, even if the dopant contained in the substrate W is released outside the substrate W by the heating during the vapor phase growth, the dopant can be released from the lower surface side of the susceptor 20 through the lift pin insertion hole 22. Can be suitably suppressed from going to the main surface side of the substrate W. Therefore, even if an oxide film for preventing autodoping is not formed on the back surface of the substrate, the occurrence of autodoping can be greatly suppressed, and as a result, the in-plane distribution of the dopant concentration and the resistivity can be improved.
In the case of the susceptor 20 of the present embodiment, the lift pin insertion hole 22 is located closer to the center than the outermost peripheral end of the substrate W mounted on the counterbore 21 of the susceptor 20. Therefore, the lift pin insertion hole 22 is located behind the substrate W with respect to the air flow formed above the substrate W during vapor phase growth, that is, the reaction gas flow. It is possible to suppress the gas below the susceptor 20 from flowing into the counterbore 21 via the portion 22. Therefore, it is possible to reliably suppress the dopant released from the inside of the substrate W from flowing around to the main surface side of the substrate W, and as a result, it is possible to appropriately suppress the occurrence of auto doping.
[0030]
According to the above-described embodiment, at the time of vapor phase growth, a gap is generated between at least a part of the inner peripheral wall of the lift pin insertion hole and the lift pin, so that heat conduction from the susceptor to the lift pin is performed. The amount can be reduced. As a result, it is possible to prevent the thickness of the epitaxial wafer from being reduced in the portion arranged near the lift pin insertion hole. Therefore, an epitaxial wafer having a uniform film thickness in the plane can be manufactured.
[0031]
Further, the gas can be circulated through the lift pin insertion holes 22 located on the center side of the outermost peripheral edge of the substrate W, so that the dopant released from within the substrate W during the vapor-phase growth is removed. It can be discharged from the lower surface of the susceptor 20 through the lift pin insertion hole 22 in a suitable manner. Therefore, the occurrence of autodoping can be suppressed without forming an oxide film for preventing autodoping on the back surface of the substrate W. As a result, the in-plane distribution of the dopant concentration and the resistivity can be improved.
[0032]
In the above-described embodiment, the opposing surface 23a of each protrusion 23 is a flat surface. However, the present invention is not limited to this. In the lift pin supporting state, the opposing surface 23a and the body 13a of the lift pin 13 are in a line contact state or The relative curvature difference between the surface of the body portion 13a and the opposing surface 23a may be set so as to be in a point contact state. For example, as shown in FIG. A projecting surface that projects in a gentle curved shape may be used. In this case, the friction between the body portion 13a and the protruding portion 23 during the elevating operation of the lift pin 13 can be reduced, and as a result, the generation of particles harmful to the quality of the epitaxial layer in the vapor phase growth can be suppressed.
[0033]
Further, as in the above-described embodiment, when each of the protrusions 23 in the lift pin insertion hole 22 functions as a guide when the lift pin 13 is moved up and down, the shaft of the lift pin 13 is displaced. In order to prevent the substrate W on the lift pins 13 from wobbling, it is preferable that the interval between the protrusions 23 in one lift pin insertion hole 22 is set to be slightly larger than the body 13 a of the lift pins 13. However, when it is not necessary to make each protruding portion 23 function as a guide when the lift pin 13 is moved up and down, that is, for example, the lift pin 13 is guided at a position other than the lift pin insertion hole 22 so that the shaft does not shake. In the case of the configuration, for example, as shown in FIG. 5, each of the protrusions 23 is so set that the body 13 a of the lift pin 13 does not come into contact with each of the protrusions 23. (In other words, the projecting length of the projecting portion 23) interval between 3 may be set. In this case, since direct heat conduction from the protruding portion 23 of the susceptor 20 to the body portion 13a of the lift pin 13 can be completely prevented, the amount of heat conducted from the susceptor 20 to the lift pin 13 can be further reduced. In this case, in the lift pin supporting state, the upper end corner of each protrusion 23 on the center side of the lift pin insertion hole 22 only comes into point contact with the inclined surface 13 c of the head 13 b of the lift pin 13.
[0034]
Furthermore, although the head 13b of the lift pin 13 is supported only by the plurality of protrusions 23, the invention is not limited thereto, and the head 13b is supported by a part of the upper edge of the plurality of protrusions 23 and the lift pin insertion hole 22. May be. Specifically, for example, in the susceptor 20, the number of the protrusions 23 of each of the lift pin insertion holes 22 is reduced by one, and the upper edge facing the remaining two protrusions 23 is vertically suspended from the lift pins 13. To form a shape that can support the head 13b (for example, an inclined surface along the inclined surface 13c of the head 13b).
[0035]
[Second embodiment]
The susceptor 30 according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
Note that, among the components of the susceptor 30, the same components as those of the susceptor 20 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
The inner peripheral wall of the lift pin insertion hole 22 of the susceptor 30 is provided with a space between the lift pin insertion hole 22 and a part of the inner peripheral wall during the vapor phase growth. A notch 31 is formed to expand the empty area in the horizontal direction. The notch 31 is formed closer to the center than the outermost end of the substrate W placed on the spot 21 of the susceptor 30. Accordingly, the lift pin insertion hole 22 is located behind the substrate W with respect to the air flow formed above the substrate W during vapor phase growth, that is, the reaction gas flow. It is possible to prevent the gas below the susceptor 20 from flowing into the counterbore 21 via the via hole 22. Therefore, it is possible to reliably suppress the dopant released from the inside of the substrate W from flowing around to the main surface side of the substrate W, and as a result, it is possible to appropriately suppress the occurrence of auto doping.
Further, on the inner peripheral wall of the lift pin insertion hole 22, for example, a projection 32 is formed that projects substantially horizontally toward the center of the lift pin insertion hole 22, for example, a circular arc shape in plan view. The head 13b of the lift pin 13 can be supported.
As a result, at the time of vapor phase growth, a gap is generated between a part of the inner peripheral wall of the lift pin insertion hole 22, that is, the notch 25 and the lift pin 13, so that heat from the susceptor 20 to the lift pin 13 is generated. The amount of conduction can be reduced.
The notch 25 is formed in a slit shape, for example, on a circumference whose center is substantially equal to that of the counterbore 11, and these notches 25 cover substantially the entire circumference of the circumference as a whole. Therefore, the above-described effect of suppressing auto-doping can be obtained over substantially the entire circumference of the substrate W.
[0036]
In the above-described second embodiment, the susceptor 30 having the notch 31 and supporting the head 13b of the lift pin 13 with the protrusion 32 has been described. However, the present invention is not limited to this. As shown in FIG. 7, the upper edge of the lift pin insertion hole 22 is formed on an inclined surface 41 along the inclined surface 13c of the head 13b, and the susceptor is configured to support the lift pins 13 by the inclined surface 41. 40 may have the notch 31 but may not be supported by the protrusion.
[0037]
【The invention's effect】
According to the susceptor, the vapor phase growth apparatus and the method for manufacturing an epitaxial wafer of the present invention, at the time of vapor phase growth, at least a part of the inner peripheral wall of the lift pin insertion hole and the space between the lift pins are generated. In addition, the amount of heat conduction from the susceptor to the lift pins can be reduced. As a result, in the epitaxial wafer, it is possible to suppress a decrease in the film thickness of a portion arranged near the lift pin insertion hole. Therefore, an epitaxial wafer having a more uniform in-plane film thickness can be manufactured.
Also, during vapor phase growth, there is an interval between the lift pin insertion hole of the susceptor and the lift pin, so that the dopant released from the substrate by heating during the vapor phase growth is supplied to the susceptor through the lift pin insertion hole. It can be released from the bottom side. For this reason, it is possible to preferably suppress the dopant from going to the main surface side of the substrate. Therefore, the occurrence of autodoping can be suppressed without forming an oxide film for preventing autodoping on the back surface of the substrate. Moreover, since the lift pin insertion hole is located on the center side of the outermost peripheral end of the substrate placed on the counterbore of the susceptor, the substrate is protected from airflow formed above the substrate during vapor phase growth. Located in. Therefore, the gas on the lower side of the susceptor can be prevented from flowing into the counterbore through the lift pin insertion hole, so that the dopant released from the substrate goes around to the main surface side of the substrate. Can be reliably suppressed. Therefore, the occurrence of autodoping can be suitably suppressed, and the in-plane distribution of the dopant concentration and the resistivity in the epitaxial wafer can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an example of a susceptor according to the present invention, in which (a) is a plan view, (b) is a cross-sectional view taken along the line AA of (a), and (c) is during vapor phase growth. 7 is an enlarged plan sectional view of the vicinity of the lift pin insertion hole section in FIG.
FIG. 2 is a schematic front sectional view showing a vapor phase growth apparatus according to the present invention (showing a state where a semiconductor substrate is mounted on a susceptor upper surface).
FIG. 3 is a schematic front sectional view showing a vapor phase growth apparatus according to the present invention (showing a state where a semiconductor substrate is lifted above a susceptor).
FIG. 4 is an enlarged plan sectional view showing the vicinity of a hole for inserting a lift pin during vapor phase growth, for explaining another example of the protruding portion.
5A and 5B are diagrams for explaining another example of the protruding portion, in which FIG. 5A is an enlarged plan sectional view near a lift pin insertion hole during vapor phase growth, and FIG. It is CC sectional view taken on the arrow.
6A and 6B are diagrams showing another example of the susceptor according to the present invention, wherein FIG. 6A is a plan view, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. (C) is a cross-sectional view taken along the line EE of (a) (however, shows a state during vapor phase growth).
7A and 7B are diagrams showing another example of the susceptor according to the present invention, wherein FIG. 7A is a plan view, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line FF of FIG. (C) is a cross-sectional view taken along the line GG of (a) (however, shows a state during vapor phase growth).
[Explanation of symbols]
10 Vapor phase growth equipment
11 Reaction vessel
14 Heating device
13 Lift pins
20 Susceptor
22 Lift Pin Insertion Hole
23 Projection
30 Susceptor
31 Notch
32 Projection
40 Susceptor
W substrate
