JP2006041358A - Susceptor and chemical vapor phase deposition method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、反応ガスの反応によって基板の表面に薄膜を形成する化学気相成長装置の内部に配置され、基板を支持するためのサセプタに関する。また、本発明は、このサセプタによって基板が支持された状態で基板の表面に薄膜を形成する化学気相成長方法にも関する。 The present invention relates to a susceptor that is disposed inside a chemical vapor deposition apparatus that forms a thin film on a surface of a substrate by reaction of a reaction gas and supports the substrate. The present invention also relates to a chemical vapor deposition method for forming a thin film on the surface of the substrate while the substrate is supported by the susceptor.
従来、半導体装置の製造において、高温に加熱された反応ガス同士の化学的な反応によって、半導体基板等の基板表面に薄膜を形成する化学気相成長(CVD:Chemical Vapor Deposition)を行うCVD装置が利用されている。CVD装置内には、基板を支持するサセプタが配置されるが、パワーデバイス、高周波デバイス、高温動作デバイス等の材料として有望なSiCの化学気相成長を行う場合には、高温に耐え得ることおよび高周波コイルを用いた誘導加熱に必要な電気伝導性を備えていることから、黒鉛(グラファイト)がサセプタの主原料として用いられる。 2. Description of the Related Art Conventionally, in the manufacture of semiconductor devices, there is a CVD apparatus that performs chemical vapor deposition (CVD) for forming a thin film on a substrate surface such as a semiconductor substrate by a chemical reaction between reaction gases heated to a high temperature. It's being used. In the CVD apparatus, a susceptor that supports the substrate is disposed. When performing chemical vapor deposition of SiC, which is a promising material for power devices, high-frequency devices, high-temperature operation devices, etc., it can withstand high temperatures and Since it has electrical conductivity necessary for induction heating using a high-frequency coil, graphite is used as the main raw material of the susceptor.
図3は従来のサセプタの構造を示す断面図である。サセプタの外形は円盤状であり、図3(a)〜(c)はサセプタの主面に垂直な平面によるサセプタの切断面を示している。図3(a)は黒鉛部材2bからなるサセプタの構造を示している。このサセプタの主面に設けられた凹部に、SiC基板等の基板1が載置される。しかし、サセプタに用いられる黒鉛は純粋な黒鉛ではなく、ボロンを含むので、基板1に形成される薄膜には、ボロンが不純物として取り込まれてしまう。これを防ぐため、黒鉛の表面をSiCやTaCで被覆したサセプタを用いることが一般的となっている。
FIG. 3 is a sectional view showing the structure of a conventional susceptor. The outer shape of the susceptor is disk-shaped, and FIGS. 3A to 3C show a cut surface of the susceptor by a plane perpendicular to the main surface of the susceptor. FIG. 3A shows the structure of a susceptor made of the
図3(b)においては、サセプタの黒鉛部材2bの表面がSiC被膜3cで被覆されている。この構造により、ボロンが不純物として取り込まれてしまう問題を解決することはできるが、基板1と対向するSiC被膜3cのSiCが基板1の裏面に転写されてしまい、転写されたSiCを除去するための工程が別途必要であるという問題点があった。また、このようにSiCは高温でエッチングされたり蒸発したりするため、サセプタが劣化するという問題点があった。
In FIG.3 (b), the surface of the
図3(c)においては、サセプタの黒鉛部材2bの表面がTaC被膜4bで被覆されている。この構造により、ボロンが不純物として取り込まれてしまう問題、およびSiCが基板1の裏面に転写されてしまう問題を解決することはできる。また、TaCは高温でも劣化しない。しかし、TaCによってサセプタを被覆した場合には、以下の問題点がある。SiCにおいて良好な化学量論組成のエピタキシャル膜を得るには、SiC基板上でのSi分圧とC分圧とを精密に制御する必要がある。各分圧は、反応ガス中の各分圧とSiC基板の各分圧との両方から決定される。この各分圧がSiC基板中央付近において良好な結晶成長を生じるように制御している。一方、サセプタの表面がTaCで被覆されていると、TaCにおけるSi分圧とC分圧はSiC基板における各分圧とは異なるので、SiC基板の周辺部ではTaC上の各分圧の影響を受けて良好な成長条件からずれてしまう。このずれは、大口径の基板になるほど顕著になる。
In FIG.3 (c), the surface of the
なお、特許文献1〜3には、従来のサセプタに関する記載がある。特許文献1にはサセプタの構造を改良し、成膜面間バラツキをできるだけ小さくすることが記載されている。特許文献2には、化学気相成長によりSiCで被覆したサセプタが記載されている。特許文献3には、サセプタの構造を改良し、Si基板上にGaAs薄膜を成長させる際の基板の汚染を防止することが記載されている。
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、基板裏面へのSiCの転写を防止すると共に、均一な組成のSiC薄膜を得ることができるサセプタおよび化学気相成長方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a susceptor and a chemical vapor deposition method capable of preventing the transfer of SiC to the back surface of a substrate and obtaining a SiC thin film having a uniform composition. The purpose is to do.
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、反応ガスの反応によって基板の表面に薄膜を形成する化学気相成長に用いられ、前記基板を支持するサセプタにおいて、前記基板を載置可能な主面を有し、TaC膜で被覆された第1の黒鉛部材と、前記基板が前記第1の黒鉛部材の前記主面上に載置された状態において、前記基板によって被覆された部分を除く前記主面を被覆するための、SiC膜で被覆された第2の黒鉛部材とを具備することを特徴とするサセプタである。
The present invention has been made to solve the above problems, and the invention according to
請求項2に記載の発明は、反応ガスの反応によって基板の表面に薄膜を形成する化学気相成長に用いられ、前記基板を支持するサセプタにおいて、前記基板を載置可能な主面を有するTaC部材と、前記基板が前記TaC部材の前記主面上に載置された状態において、前記基板によって被覆された部分を除く前記主面を被覆するための、SiC膜で被覆された黒鉛部材とを具備することを特徴とするサセプタである。 The invention according to claim 2 is used for chemical vapor deposition in which a thin film is formed on the surface of a substrate by reaction of a reactive gas, and a TaC having a main surface on which the substrate can be placed in a susceptor that supports the substrate. And a graphite member coated with a SiC film for covering the main surface excluding a portion covered with the substrate in a state where the substrate is placed on the main surface of the TaC member. A susceptor is provided.
請求項3に記載の発明は、反応ガスの反応によって基板の表面に薄膜を形成する化学気相成長方法において、TaC膜で被覆された第1の黒鉛部材の主面上に前記基板を載置し、前記基板が前記第1の黒鉛部材の前記主面上に載置された状態において、前記基板によって被覆された部分を除く前記主面を、SiC膜で被覆された第2の黒鉛部材で被覆し、前記反応ガスの反応によって前記基板の表面にSiC膜を形成することを特徴とする化学気相成長方法である。 According to a third aspect of the present invention, in the chemical vapor deposition method in which a thin film is formed on the surface of a substrate by reaction of a reactive gas, the substrate is placed on the main surface of the first graphite member covered with a TaC film. In the state where the substrate is placed on the main surface of the first graphite member, the main surface excluding the portion covered with the substrate is a second graphite member covered with a SiC film. The chemical vapor deposition method is characterized in that an SiC film is formed on the surface of the substrate by coating and reaction of the reaction gas.
請求項4に記載の発明は、反応ガスの反応によって基板の表面に薄膜を形成する化学気相成長方法において、TaC部材の主面上に前記基板を載置し、前記基板が前記TaC部材の前記主面上に載置された状態において、前記基板によって被覆された部分を除く前記主面を、SiC膜で被覆された黒鉛部材で被覆し、前記反応ガスの反応によって前記基板の表面にSiC膜を形成することを特徴とする化学気相成長方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the chemical vapor deposition method in which a thin film is formed on the surface of a substrate by reaction of a reactive gas, the substrate is placed on a main surface of a TaC member, and the substrate is formed of the TaC member. In the state of being placed on the main surface, the main surface excluding the portion covered with the substrate is coated with a graphite member coated with a SiC film, and the surface of the substrate is reacted with SiC by the reaction of the reaction gas. A chemical vapor deposition method characterized by forming a film.
本発明によれば、基板を載置可能な主面を有し、TaC膜で被覆された第1の黒鉛部材と、第1の黒鉛部材上に基板が載置された状態で、基板によって被覆された部分を除く主面を被覆するための、SiC膜で被覆された第2の黒鉛部材とを組み合わせてサセプタを構成したので、基板裏面へのSiCの転写を防止すると共に、均一な組成のSiC薄膜を得ることができるという効果が得られる。 According to the present invention, a first graphite member having a main surface on which a substrate can be placed and coated with a TaC film, and a substrate placed on the first graphite member, is covered with the substrate. Since the susceptor is configured by combining with the second graphite member coated with the SiC film for covering the main surface excluding the formed portion, the transfer of SiC to the back surface of the substrate is prevented and the uniform composition is achieved. The effect that a SiC thin film can be obtained is acquired.
以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態によるサセプタの構造を示す断面図である。このサセプタは、TaC被膜4aによって被覆された黒鉛部材2aと、SiC被膜3aによって被覆された黒鉛部材2bとを組み合わせ、一体化したものである。黒鉛部材2aの外形形状は、例えば円盤状であり、その表面はTaC被膜4aによって被覆されている。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a susceptor according to a first embodiment of the present invention. This susceptor is a combination of a
黒鉛部材2aは、TaC被膜4aによって被覆された一方の主面上に基板1が載置可能なように構成されている。黒鉛部材2bの外形形状は、例えばリング状(枠状)であり、その表面はSiC被膜3aによって被覆されている。基板1の表面にSiCの薄膜を形成する場合には、H2,SiH4,C3H8等の反応ガスを反応室内に導入し、反応室を加熱して反応ガスの反応によってSiCの薄膜を基板1の表面に成長させる。
The
図1に示されるサセプタにおいては、黒鉛部材2aがTaC被膜4aによって被覆され、黒鉛部材2bがSiC被膜3aによって被覆されているので、黒鉛部材2aおよび2b中に含まれるボロンが不純物として基板1に取り込まれてしまうことを防止することができる。また、基板1が載置される黒鉛部材2aがTaC被膜4aによって被覆されているので、基板1の裏面にSiCが転写される従来の問題は発生しない。
In the susceptor shown in FIG. 1, since the
また、基板1が黒鉛部材2aの主面上に配置された状態において、基板1によって被覆された部分を除く黒鉛部材2aの主面を、SiC被膜3aによって被覆された黒鉛部材2bが被覆するように構成されている。これにより、基板1の近傍においてTaCは露出していないため、基板1上の反応ガス中で反応に寄与する分のSi分圧とC分圧とが基板中央における各分圧と等しくなり、均一な組成のSiC薄膜を得ることができる。
Further, in a state where the
図2は、本発明の第2の実施形態によるサセプタの構造を示す断面図である。このサセプタにおいては、表面がSiC被膜3bによって被覆された黒鉛部材2cに突出部を設け、この突出部が基板1の周縁部を覆い、黒鉛部材2aと黒鉛部材2cとが基板1を挟み込むような構造となっている。この構造により、基板1が載置された黒鉛部材2aの主面が下向きとなるようにサセプタをCVD装置の反応室内に配置することができる。CVD装置の反応室内に導入された反応ガスは、加熱によって上昇しやすくなるので、薄膜が形成される基板1の主面を下向きとすることにより、成膜速度を上げることができる。したがって、成膜時間の短縮化を図ることができると共に、使用される反応ガスの量が削減されるので、コストの低減を図ることもできる。
FIG. 2 is a sectional view showing a structure of a susceptor according to the second embodiment of the present invention. In this susceptor, a protrusion is provided on the
なお、上述した第1および第2の実施形態において、TaC膜によって被覆された黒鉛部材2aに替えて、TaC板(TaC部材)を用いてもよい。これにより、黒鉛部材2aをTaC膜で被膜するよりもコストを低減することができる。
In the first and second embodiments described above, a TaC plate (TaC member) may be used instead of the
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to these embodiments, and includes design changes and the like within a scope not departing from the gist of the present invention. It is.
1・・・基板、2a,2b,2c・・・黒鉛部材、3a,3b,3c・・・SiC被膜、4a,4b・・・TaC被膜。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記基板を載置可能な主面を有し、TaC膜で被覆された第1の黒鉛部材と、
前記基板が前記第1の黒鉛部材の前記主面上に載置された状態において、前記基板によって被覆された部分を除く前記主面を被覆するための、SiC膜で被覆された第2の黒鉛部材と、
を具備することを特徴とするサセプタ。 In the susceptor used for chemical vapor deposition for forming a thin film on the surface of the substrate by reaction of the reaction gas, and supporting the substrate,
A first graphite member having a main surface on which the substrate can be placed and coated with a TaC film;
In a state where the substrate is placed on the main surface of the first graphite member, a second graphite coated with a SiC film for covering the main surface excluding a portion covered with the substrate. Members,
A susceptor comprising:
前記基板を載置可能な主面を有するTaC部材と、
前記基板が前記TaC部材の前記主面上に載置された状態において、前記基板によって被覆された部分を除く前記主面を被覆するための、SiC膜で被覆された黒鉛部材と、
を具備することを特徴とするサセプタ。 In the susceptor used for chemical vapor deposition for forming a thin film on the surface of the substrate by reaction of the reaction gas, and supporting the substrate,
A TaC member having a main surface on which the substrate can be placed;
In a state where the substrate is placed on the main surface of the TaC member, a graphite member coated with a SiC film for covering the main surface excluding a portion covered with the substrate;
A susceptor comprising:
TaC膜で被覆された第1の黒鉛部材の主面上に前記基板を載置し、
前記基板が前記第1の黒鉛部材の前記主面上に載置された状態において、前記基板によって被覆された部分を除く前記主面を、SiC膜で被覆された第2の黒鉛部材で被覆し、
前記反応ガスの反応によって前記基板の表面にSiC膜を形成する
ことを特徴とする化学気相成長方法。 In a chemical vapor deposition method in which a thin film is formed on the surface of a substrate by reaction of a reactive gas,
Placing the substrate on the main surface of the first graphite member coated with the TaC film;
In the state where the substrate is placed on the main surface of the first graphite member, the main surface excluding a portion covered with the substrate is covered with a second graphite member covered with a SiC film. ,
A chemical vapor deposition method, wherein a SiC film is formed on a surface of the substrate by reaction of the reaction gas.
TaC部材の主面上に前記基板を載置し、
前記基板が前記TaC部材の前記主面上に載置された状態において、前記基板によって被覆された部分を除く前記主面を、SiC膜で被覆された黒鉛部材で被覆し、
前記反応ガスの反応によって前記基板の表面にSiC膜を形成する
ことを特徴とする化学気相成長方法。
In a chemical vapor deposition method in which a thin film is formed on the surface of a substrate by reaction of a reactive gas,
Placing the substrate on the main surface of the TaC member;
In the state where the substrate is placed on the main surface of the TaC member, the main surface excluding a portion covered with the substrate is covered with a graphite member covered with a SiC film,
A chemical vapor deposition method, wherein a SiC film is formed on a surface of the substrate by reaction of the reaction gas.
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