JP2015535142A - エピタキシャル成長用サセプタ及びエピタキシャル成長装置 - Google Patents

エピタキシャル成長用サセプタ及びエピタキシャル成長装置 Download PDF

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Abstract

本発明は、チャンバー内でウェハとソースガスとを反応させてエピタキシャル層を成長させたエピタキシャルウェハを製造するためのサセプタであって、前記ウェハが配置される開口部が形成されたポケットと、前記ウェハが支持されるレッジ部と、前記サセプタの開口部上面の外周部に形成されるガス調節部材と、を含み、前記ガス調節部材は、前記ウェハの＜１１０＞結晶方向に対向する所定の領域に形成される第１ガス調節部材と、前記ウェハの＜１００＞結晶方向に対向する所定の領域に形成される第２ガス調節部材と、前記第１ガス調節部材と前記第２ガス調節部材との間に形成される第３ガス調節部材とを含み、前記第１ガス調節部材と前記第２ガス調節部材及び前記第３ガス調節部材は、前記ウェハの円周に沿って形成される領域の大きさが互いに異なるように形成され、前記第１、第２及び第３ガス調節部材は、ガスの流量を変化させるために、ウェハの中心方向からサセプタ方向への傾斜度が互いに異なるように形成される。従って、サセプタの外周部にガス流量増加及び減少装置（ガス調節部材）が形成される領域を異なるように形成することで、半導体ウェハにエピタキシャル層を形成する際に、ウェハエッジ部のエピ層の厚さの偏差を減少させることができる。【選択図】図１１

Description

本発明は、エピタキシャルウェハを製作するためのサセプタに関するものであって、特にウェハエッジ部の平坦度を制御するためのサセプタに関する。
ホウ素（Ｂ）などのドーパントがドーピングされて低い比抵抗を有するシリコンウェハ上に、相対的にドーパントが少なくドーピングされて高い比抵抗を有するシリコンエピタキシャル層を気相成長させたシリコンエピタキシャルウェハは、高いゲッタリング能力と低いラッチアップ(latch-up)特性、そして高温でスリップ(slip)に強い特徴を有しており、最近ＭＯＳ素子だけではなく、ＬＳＩ素子製造用ウェハとして広く利用されている。
このようなエピタキシャルウェハに対して要求される品質項目には、ベース基板とエピタキシャル層とを含んだエピタキシャルウェハの表面に対する項目として、平坦度、粒子汚染などがあり、エピタキシャルそのものに対する項目として、エピタキシャル層の厚さの均一度、比抵抗及びその均一度、金属汚染、積層欠陥、スリップ転位などがある。
このうち、平坦度はエピタキシャルウェハ上に半導体素子を製造する過程で、フォトエッチング工程とＣＭＰ(chemical mechanical polishing)工程、そしてＳＯＩ(Silicon On Insulator)ウェハのための接合工程などに多くの影響を及ぼす。特に、ウェハのエッジ部の平坦度が劣る所謂ＥＲＯ(Edge Roll-off)は、フォトエッチング工程でのデフォーカス(defocus)、ＣＭＰ工程での研磨均一度、ＳＯＩ接合工程での接合不良などに大きな影響を及ぼしており、ウェハの直径が３００ｍｍ以上と大きくなることにつれて、ウェハのエッジ部の平坦度は、エピタキシャルウェハの品質項目で重要度がますます高くなっており、エピタキシャルウェハのエッジ部の平坦度が歪曲される現象の原因を究明する必要がある。
基板となる半導体ウェハは、全体として均一な膜厚さを得るために、所定の回転速度でエピタキシャル製造装置のチャンバー内部に装着されて、エピタキシャル層を形成しながら回転する。従って、ウェハの結晶方位は、エピタキシャル製造装置に対して常に変化することになる。即ち、前記ウェハはポケット(Pocket)を有するサセプタに固定されるので、ウェハの結晶方位はサセプタに対して一定に固定される。
ウェハのエッジ部の厚さは、ウェハがサセプタに置かれたまま回転するので、結晶方位に応じて周期的に増減する差が生じることになる。
図１は、ウェハの結晶方位を示した図であり、図２は、従来ウェハにエピタキシャル層を蒸着する際に方位別にポケットの高さが一定なサセプタを使用した場合、ウェハの方位に応じて蒸着されるエピタキシャル層の厚さを示したグラフである。
まず、図１を参照すると、ウェハの（１００）面の３時方向を０度としたとき、前記０度方向は＜１１０＞結晶方位になり、前記＜１１０＞結晶方位に対して４５度移動した方向は＜１１０＞結晶方位になる。即ち、＜１１０＞及び＜１１０＞結晶方位は、９０度を周期に同じ結晶方位を示すことになる。
図２を参照すると、図１のウェハの方位に応じて蒸着されるエピタキシャル膜の厚さの偏差が最も大きく表れた部分を図示したグラフである。直径が３００ｍｍであるウェハに対して、特に前記ウェハの中心から１４９ｍｍ地点のエッジ部のエピタキシャル層の厚さは、ウェハの１８０度付近である＜１１０＞方位で最も厚く形成され、１３５度及び２２５度付近である＜１００＞方位では最も薄く形成される評価結果が導出された。
ウェハ方位に応じた結晶面の特性に応じて、エピタキシャル層の成長速度が変化し、ウェハエッジ部のエピタキシャル層の厚さの偏差が発生することになる。
これは、結局ウェハの＜１１０＞結晶方位ではエピタキシャル層の成長が増加し、ウェハの＜１００＞結晶方位ではエピタキシャル層の成長が相対的に減少することを意味する。
従って、ウェハのエッジ部には、４５度を周期にエピタキシャル層の厚さの偏差が発生する区間が存在することになり、上記のように厚さの偏差が激しくなることにつれて、ウェハの品質に影響を及ぼし、半導体素子の形成において問題点が多く発生することになる。
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、エピタキシャルウェハの表面の平坦度を向上させるための、特にエッジ部の厚さを均一に制御するためのサセプタを提供することを目的とする。
本発明は、チャンバー内でウェハとソースガスとを反応させてエピタキシャル層を成長させたエピタキシャルウェハを製造するためのサセプタであって、前記ウェハが配置される開口部が形成されたポケットと、前記ウェハが支持されるレッジ部と、前記サセプタの開口部上面の外周部に形成されるガス調節部材と、を含み、前記ガス調節部材は、前記ウェハの＜１１０＞結晶方向に対向する所定の領域に形成される第１ガス調節部材と、前記ウェハの＜１００＞結晶方向に対向する所定の領域に形成される第２ガス調節部材と、前記第１ガス調節部材と前記第２ガス調節部材との間に形成される第３ガス調節部材とを含み、前記第１ガス調節部材と前記第２ガス調節部材及び前記第３ガス調節部材は、前記ウェハの円周に沿って形成される領域の大きさが互いに異なるように形成され、前記第１、第２及び第３ガス調節部材は、ガスの流量を変化させるために、ウェハの中心方向からサセプタ方向への傾斜度が互いに異なるように形成されることを特徴とする。
本発明によれば、半導体ウェハにエピタキシャル層を形成する際に、サセプタの外周部にガス流量増加及び減少装置（ガス調節部材）が形成される領域を異なるものとするように形成することで、ウェハエッジ部のエピ層の厚さの偏差を減少させることができる。
そして、半導体ウェハにエピタキシャル層を形成する際に、サセプタの外周部にガス流量増加及び減少装置（ガス調節部材）をウェハの結晶方位別に異なるものとするように形成することで、ウェハエッジ部のエピ層の厚さを均一となるように制御することができる。
また、ガス調節部材の高さ及び角度をウェハの結晶方位に応じて変更することで、ウェハの区域別にガスの流れを微調整できるので、ウェハエッジ部のエピ層の厚さを一定に制御することができる。
そして、本発明の実施例に係るガス調節装置を備えたサセプタによれば、平坦度が均一な半導体ウェハを提供できるようになり、素子が形成される半導体ウェハの高品質化及び歩留まりを向上させることができる。
半導体ウェハの結晶方位を示した図である。 従来のサセプタを使用する際に、ウェハ結晶方位に応じたエピ層の厚さを所定の部分のみ示した図である。 ウェハの結晶方向に応じてウェハエピ層の厚さの増減が生じる領域を図示した平面図である。 エピタキシャルウェハを製作するためのサセプタの構造を示す図である。 比較例１に従ってウェハエッジ部のエピ層の厚さを測定したグラフである。 比較例２に従ってサセプタにガス調節部材が形成される領域を示した平面図である。 比較例２に従ってウェハエピ層の厚さをエッジ部の全区間で示したグラフである。 図７における所定の領域を示したグラフである。 比較例２に従ってサセプタにガス調節部材が形成される領域を示した図である。 実施例に従ってサセプタにガス調節部材が形成される領域を示した図である。 実施例に従ってサセプタにガス調節部材が形成される領域を示した平面図である。 実施例に係るガス調節部材を形成した場合、評価したウェハエッジ部の厚さを示したグラフである。 図１２における所定の領域を示したグラフである。 実施例に係るサセプタのポケットの上部領域のみを正面からみた図である。 他の実施例に係るサセプタのポケットの上部領域のみを正面からみた図である。 本発明の他の実施例によるサセプタを示した断面図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明の実施例によって制限または限定されるものではない。本発明を説明するにあたって、公知の機能あるいは構成に対する具体的な説明は、本発明の要旨を明瞭にするために省略されることがある。
半導体ウェハは、均一な膜厚さを形成するために、所定の回転速度でエピタキシャル製造装置のチャンバー内部に備えられるサセプタに支持されて回転する。一般的に、エピタキシャル層の成長速度は、エピタキシャル成長用ガスの流量、シリコン成分の濃度、温度などに依存するので、前記要素を変化させることができる部材をウェハが支持されるポケットの開口部の内周面付近に備えることが好ましい。本実施例では、ウェハの周辺部の平坦度を改善するためにエッジ部に沿って流れるガスの流量を制御するために、サセプタの開口部付近の上面に形成されるガス調節部材を介して結晶方位別エピ層の厚さを制御するための装置及び方法を提供することを目的とする。また、いくつかの比較例を通じて結晶方位別に異なるように形成されるガス調節部材の領域を制御しようとする。
シリコン単結晶の場合＜１００＞結晶において、エピタキシャル層の成長速度は結晶方位依存性があることが知られており、エッジ領域に行くほど大きくなり、成長速度が変化することによって、ウェハ周辺部の厚さは９０度を周期にエピタキシャル膜の厚さに増減が生じることになる。
図３は、ウェハの結晶方向に応じてウェハエピ層の厚さの増減が生じる領域を図示した平面図である。
図３を参照すると、ウェハの中心を基準に＜１００＞結晶方位を有する３時方向を０度と仮定すると、０度、９０度、１８０度、２７０度を基準に所定の角度を有する領域は、ウェハエピ層の厚さが相対的に厚く形成される領域であり、前記のような基準で４５度、１３５度、２２５度、３１５度を基準にする所定の領域は、ウェハエピ層の厚さが相対的に薄く形成される領域を示す。勿論、ウェハの回転に応じて前記角は結晶方位に依存して変動することがある。
以後の説明から、前記０度、９０度、１８０度、２７０度をそれぞれ基準に所定範囲以内の領域はHigher領域、４５度、１３５度、３１５度を基準に所定範囲以内の領域はLower領域、そして、前記Higher領域とLower領域との間の領域はBuffer領域と称する。具体的に、前記Higher領域とLower領域及びBuffer領域は、ウェハエッジ部の平坦度を制御するためにガス調節部材が形成されるサセプタ上の領域を意味する。即ち、ウェハの＜１００＞結晶方向を中心に所定の角度で形成されるLower領域、＜１１０＞結晶方向を中心に所定の角度で形成されるHigher領域を定義することができ、前記Lower領域とHigher領域との間の領域をBuffer領域と定義することができる。
図４は、エピタキシャルウェハを製作するためのサセプタの構造を示す図である。図４を参照すると、半導体ウェハ５はサセプタ（susceptor）１０の開口部であるポケット（pocket）２０内に形成されるレッジ（ledge）部４１によって支持される。前記ポケット２０は、基本的にフラットな底面を有する円形の凹形状に形成され、前記レッジ部４１と底部４２とを含み、前記ポケット２０の内側の凹形状内にウェハを収容することができる。即ち、ポケットの形状は、内周面２１及び底面によって定義され、レッジ部４１は、内周面２１から内周側に所定の長さだけ延長するテーパ状の上面を有しながら開口部の周り方向に沿って底面に形成される。前記レッジ部４１は半導体ウェハの接触をできる限り少なくし、前記ウェハ５をしっかりと支持するために、上面がテーパ面を有しながらポケットの底面になる構造である。
前記のようなサセプタが反応チャンバー（図示せず）の内部に備えられ、エピタキシャル成長用ガスが注入されながらウェハ５にエピタキシャル層が形成される。ここで、ガス噴射口は、サセプタの外周側（図示せず）に備えられ、ソースガスはサセプタの外周からウェハがある内周方向に流れるようになる。即ち、ソースガスはサセプタの開口部上面２２を経てウェハに到達し、前記開口部が直角に傾斜したポケットの内周面の長さは、ポケットの高さＨとして定義することができ、前記ポケットの高さＨは、ガスの流れに影響を与える要素である。
本発明では、前記サセプタの開口部上面２２にガス調節部材を形成することで、サセプタの外周からウェハ方向に流れるガスの流量を調節して、特にウェハエッジ部の厚さの偏差を減少させることができるサセプタの構造を提案する。
以下では、比較例と実施例とを比較することで、本発明を実施するためのサセプタの好ましい構造について具体的に説明する。
（比較例１）
比較例１は、図４においてサセプタのポケットの高さＨがウェハ結晶の各方向で全て一定に形成されている場合であり、ウェハに対するエピ層の蒸着工程を行った後、ウェハエッジ部に対するエピ層の厚さを測定したものである。
図５は、比較例１に従ってウェハエッジ部のエピ層の厚さを測定したグラフであり、具体的に直径が３００ｍｍであるウェハのエッジ部１４９ｍｍの全区間に対してエピ層の厚さの差を示した評価データである。
図５を参照すると、ウェハの＜１１０＞結晶方向である０度、９０度、１８０度、２７０度では、エピ層の厚さが増加する傾向が、そして＜１００＞結晶方向である４５度、１３５度、２２５度、３１５度では、エピ層の厚さが減少する傾向があることが確認でき、１４９ｍｍ地点のウェハエッジ部の全区間においてエピ層の厚さの最大偏差は１７３．４４ｎｍを示した。
（比較例２）
図６は、比較例２に従ってサセプタにガス調節部材が形成される領域を示した平面図である。
図６を参照すると、ウェハの＜１１０＞結晶方向を中心に所定の角度で形成されるHigher領域には、ガスの流れを減少させるように形成される第１ガス調節部材を設けることができ、ウェハの＜１００＞結晶方向を中心に所定の角度で形成されるLower領域には、ガスの流れを増加させるように形成される第２ガス調節部材を設けることができる。そして、前記Lower領域とHigher領域との間の所定の領域であるBuffer領域に第３ガス調節部材が設けられ、前記第３ガス調節部材は、第１及び第２ガス調節部材の間でガスが流動的に流れるようにするために、段差を有するように形成することができる。
比較例２において、前記Higher領域を、ウェハの中心を基準に３５度で形成されるサセプタ上の領域、前記Lower領域を、ウェハの中心を基準に３５度で形成される領域、そして、Buffer領域を、前記Higher領域及びLower領域の間で１０度で形成される領域に設定した後、各区間に応じたガス調節部材を形成した。そして、ウェハに対するエピ層の蒸着工程を行った後にウェハエッジ部に対するエピ層の厚さを測定した。即ち、比較例２では、Higher領域及びLower領域の範囲が同じとなるように形成し、Buffer領域を基準に対称となるように形成した。
具体的に、Lower領域のポケットの高さ（Ｈ）は０．８ｍｍ、Higher領域のポケットの高さ（Ｈ）は１．０ｍｍ、そしてBuffer領域のポケットの高さ（Ｈ）は、前記Lower領域とHigher領域との間の任意の値を適用した。
ここで、前記ポケットの高さ（Ｈ）は、ガス調節部材の高さを含んだ高さであり得る。具体的に、前記ポケットの高さ（Ｈ）は、Higher領域に形成される第１ガス調節部材、Lower領域に形成される第２ガス調節部材及びBuffer領域に形成される第３ガス調節部材の高さを含むことができる。
図７は、比較例２に従ってウェハエピ層の厚さをエッジ部の全区間で示したグラフである。図７を参照すると、ウェハエッジ部の１４９ｍｍ地点においてウェハの厚さの偏差は約１２８．７５ｎｍを示した。
図８は、図７において評価されたウェハエッジ部のうち、所定の領域を示したグラフであり、特に、１３５度〜２２５度の区間のみを示したものである。図８を参照すると、ウェハエッジ部の厚さは、１８０度であるHigher領域で最も厚く形成され、４５度を基準にエッジ部の厚さが減少してから再び増加する傾向を示すことが確認できる。
比較例２では、第１及び第２ガス調節部材が形成されるHigher領域及びLower領域は、３５度の角度を有しながらBuffer領域を基準に対称となるように配置してウェハにエピ層を蒸着する。ガス調節部材を形成しない比較例１に比べてウェハエッジ部の全領域に対する厚さの偏差が減少するが、半導体ウェハに要求されるエッジ部の厚さの偏差品質は満足できないのが現状である。
（実施例）
実施例は、第１ガス調節部材が形成されるHigher領域と第２ガス調節部材が形成されるLower領域を第３ガス調節部材が形成されるBuffer領域を基準に非対称的に形成する方法について説明する。
図９は、比較例２に従ってサセプタにガス調節部材が形成される領域を示した図であり、図１０は、実施例に従ってサセプタにガス調節部材が形成される領域を示した図である。図９と図１０を一緒に参照して、本発明の実施例について説明する。
図９は、具体的に比較例２のサセプタ上で表れたウェハの厚さのうち、所定の領域のみを示したものであり、特に、図８のように１３５〜２２５度に該当する領域を示したものである。図９を参照すると、結晶方位＜１１０＞であるHigher領域の中心でウェハエッジ部の厚さが最も厚く表れ、Buffer領域とHigher領域の境界では厚さが最も薄く表れることが分かる。このような傾向が９０度を周期にウェハの３６０度の全区間に対して表れることが図７のグラフによって確認できた。
本発明では、このような傾向に応じたウェハの厚さの偏差をさらに減少させるために、Higher領域、Lower領域及びBuffer領域が形成される範囲を比較例２で示されたウェハの厚さに応じて設定するものである。
即ち、ウェハエピ層の厚さが相対的に厚く表れる＜１１０＞結晶方向の中心部には、エピ層の厚さを減少させるために０〜１０度程度で設けられるHigher領域を定義し、前記Higher領域には、ガスの流量を減少させるための第１ガス調節部材を形成することができる。
そして、エピ層の厚さが前記Higher領域を基準に減少するＢの領域には、エピ層の厚さを徐々に増加させるように、第３ガス調節部材が形成されるBuffer領域を設定する。そして、前記Buffer領域の外周にはLower領域を設けることができる。即ち、比較例２ではHigher領域またはLower領域の範囲が３５度の角度で形成されたが、本実施例ではHigher領域とBuffer領域との範囲の合計であるＢ領域は３５度で形成されることが好ましい。
図１１は、実施例に従ってサセプタにガス調節部材が形成される領域を示した平面図である。
図１１を参照すると、本発明において第１ガス調節部材が形成されるHigher領域は、０〜１０度の範囲を有しながら９０度の周期でサセプタ上に形成できる。前記Higher領域と隣接するBuffer領域は、２．５〜１７．５度の範囲を有しながら前記Higher領域の両側に形成できる。そして、前記Buffer領域と隣接するLower領域は、５５〜８５度の範囲を有しながら９０度の周期でサセプタ上に形成できる。即ち、本実施例はBuffer領域を基準にHigher領域とLower領域が非対称的に形成される。
図１２は、実施例に従ってガス調節部材を形成してウェハエッジ部の厚さを評価して示したグラフである。
図１２を参照すると、ウェハエッジ部１４９ｍｍの全区間に対して厚さの偏差は８３．６２ｎｍを示しており、これは、ウェハエッジ部の厚さを比較例２で示された厚さの偏差である約１２８ｎｍよりも小さく制御できることを意味し、ウェハの全体厚さと比較して１４９ｍｍ地点の厚さの偏差は３．２５％よりも小さく制御することができる。
図１３は、図１２においてサセプタの１３５度から２２５度までの領域を示したグラフである。図１３を参照すると、実施例のように変更されたHigher領域とLower領域及びBuffer領域によって、ウェハの厚さはエッジ部で比較例２に比べてさらに平坦に表れることが確認でき、図面中の９０度領域における厚さの偏差は、約４４．２８ｎｍを示すことが分かる。
サセプタのポケットの高さを一定に形成した比較例１は、ウェハエッジ部の厚さの偏差が約１７３ｎｍを示しており、サセプタのポケットの高さを区間に応じて異なるように形成した比較例２は、ウェハエッジ部の厚さの偏差が約１２８ｎｍを示した。従って、比較例２は比較例１と比較してエッジ部の厚さの偏差が２６％程度改善された。
そして、実施例はウェハエッジ部の厚さの偏差が約８３ｎｍを示したことから、比較例１と比較してウェハエッジ部の厚さの偏差が５２％以上改善されたことが確認できた。従って、本発明で提案する実施例は、結晶方向に応じてウェハの厚さの変動傾向を確認し、これに応じてガス調節部材が形成される領域を決定したので、ウェハエッジ部の厚さをさらに均一となるように制御することができる。
図１４及び図１５は、実施例に係るサセプタのポケットの上部領域のみを正面からみた図であり、Higher領域（Ａ１）の角度変化に応じたサセプタの正面形状を示したものである。
図１４を参照すると、サセプタのHigher領域（Ａ１）は、Ｈ２のポケットの高さを有して約１０度で形成され、Lower領域（Ｃ１）は、Ｈ１のポケットの高さを有しながら５５度で形成される実施例を示したものである。そして、前記Higher領域とLower領域との間を連結するためのBuffer領域（Ｂ１）は、所定の傾斜度を有しながら２．５〜１７．５度の領域に形成できる。
図１５を参照すると、具体的に前記Higher領域が０度で形成される実施例を示したものである。＜１１０＞結晶方位にはHigher領域が存在せず、ガスが均一に流れることができるように、所定の傾斜部を有するBuffer領域（Ｂ２）のみで形成できる実施例を示すものである。
このように、本発明においてHigher領域、Lower領域及びBuffer領域の範囲を設定することで、ウェハエッジ部のエピ層の蒸着厚さの偏差を減少させることができる。
一方、ウェハ上に蒸着しようとするエピ層の厚さが増加するほど、ウェハエッジ部のエピ層の厚さの偏差は増加する傾向を見せる。エピ層の厚さが増加するにつれて、他の品質的な側面である裏面蒸着が増加することになるが、これはポケットの高さを高くするほど減少させることができる。従って、形成しようとするエピ層の厚さに応じて形成しようとする各領域別のポケットの高さは、全体として上昇または下降することがある。
Higher領域のポケットの高さを調節するためには、サセプタ上にシリコンをコーティングして前記ポケットの高さを調節することができる。形成しようとするエピ層の厚さに応じて、サセプタ上のLower領域、Buffer領域、Higher領域にシリコンを蒸着し、再び高さを調節する必要がある場合、ＨＣＬエッチングを介してコーティングされたシリコンを除去することができる。
本発明では、ウェハの結晶方位を区域別に分けてポケットの高さと領域の大きさを設定するとともに、前記ウェハの結晶方位区域別に形成されるガス調節部材のいくつかの実施例を提案する。
図１６は、本発明の他の実施例によるサセプタを示した断面図である。
図１６を参照すると、サセプタ１０の内部に備えられるポケット２０の開口部上面２２にガスの流れを調節するためのガス調節部材３０が形成される。前記ガス調節部材３０は、サセプタの外周方向の端部からウェハ方向の端部側またはエッジ側に傾斜した形態として、前記サセプタ１０の外周からウェハ方向に流動するガスの流れを減少させるように形成される。即ち、前記ガス調節部材３０は、エピ層の厚さが相対的に厚く形成される＜１１０＞結晶方位、つまりHigher領域に形成でき、内周ポケットの高さ（Ｈ２）が外周ポケットの高さ（Ｄ２）よりも高く形成されて、ガスの流れが他の領域よりも減少するので、エピ層が薄く形成できる。
前記図１６で提案したガス調節部材３０は、ポケットの高さが順次変化する構造として、ガスが滑らかに流れることができるので、エピ層の厚さの変化をさらに微調節するのに有利である。
また、図１６のガス調節部材３０は、Higher領域とLower領域に同時に形成できる。ウェハエッジ部のエピタキシャル膜の厚さを全体的に増加させようとする場合、前記ガス調節部材３０はガスの流量を増加させるために、サセプタ方向からウェハの中心方向に傾斜した形状でHigher領域とLower領域に形成できる。このとき、Higher領域に形成される第１ガス調節部材の傾斜度をLower領域に形成される第２ガス調節部材の傾斜度よりも大きく形成することで、増加させようとするウェハエッジ部のエピタキシャル膜の厚さの偏差を制御することができる。
同様に、ウェハエッジ部のエピタキシャル膜の厚さを全体的に減少させようとする場合、前記ガス調節部材３０はガスの流量を減少させるために、ウェハの中心方向からサセプタ方向に傾斜した形状でHigher領域とLower領域に形成できる。このとき、Lower領域に形成される第２ガス調節部材の傾斜度をHigher領域に形成される第１ガス調節部材の傾斜度よりも大きく形成することで、減少させようとするウェハエッジ部のエピタキシャル膜の厚さの偏差を制御することができる。
また、前記ガス調節部材はガスの流量の増加または減少の必要に応じて、階段式、台形、三角形状で設けることができる。
本発明で提案するいくつかのガス調節部材の実施例は、エピタキシャルウェハの方位別に表れるエッジ部の厚さの偏差を減少させるために適用できる。ガス調節部材がガスの流量を減少させる場合は＜１１０＞結晶方位であるHigher領域に形成され、ガスの流量を増加させる場合は＜１００＞結晶方位であるLower領域に形成されると説明したが、＜１１０＞結晶方位にのみガスの流量を減少させるガス調節部材を形成し、＜１００＞結晶方位領域及びBuffer領域にはガス調節部材を形成しないこともあり、その反対の場合も同様に可能である。
これは、ウェハエッジ部の平坦化に影響を及ぼす要素が様々であるので、上記のようにガス調節部材を柔軟に配置することで、ウェハに形成されるエピ層の厚さの偏差が激しい箇所のみを微調整できるようになる、ということである。
本発明では、ウェハの直径が３００ｍｍである場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、ウェハの直径が３００ｍｍ以上さらに拡張される場合にも適用可能である。
本発明のエピタキシャル製造用サセプタによれば、半導体ウェハにエピタキシャル層を形成する際にサセプタの外周部にガス流量増加及び減少装置（ガス調節部材）を結晶方位別に高さを異なるように形成することで、ガスの流れを制御することができ、エピタキシャルウェハの厚さを直径に応じて一定となるように制御することができる。
また、ガス調節部材の高さ及び段差をウェハの結晶方位に応じて変更することで、ウェハの区域別にガスの流れを微調整できるので、エピタキシャルウェハの厚さの平坦度を一定に制御することができる。
そして、本発明の実施例に係るサセプタによれば、エッジ部の平坦度が均一な半導体ウェハを提供できるようになり、素子が形成される半導体ウェハの高品質化及び歩留まりを向上させることができる。
本発明では、シリコンウェハの（１００）面のエピタキシャル成長を例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、結晶方位依存性があるエピタキシャル成長速度を有する全ての物質のエピタキシャル製造装置やその装置に使用されるサセプタに利用できる。また、結晶方位も＜１１０＞、＜１００＞に対して説明したが、同じ結晶特性を有する［１１０］方向、［１００］方向に全て適用することができる。
以上、本発明に対してその好ましい実施例を基に説明したが、これは例示であり、本発明を限定するものではなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲で、以上に例示されていない多様な変更と応用が可能であることが分かる。例えば、本発明の実施例に具体的に開示された各構成要素は、変更して実施可能であり、このような変更と応用に係る差異点は、添付された特許請求の範囲の範囲内に含まれるものであると解釈されるべきである。
本実施例は、エピタキシャルウェハを製作するためのエピタキシャル成長装置で実施可能であるので、その産業上の利用可能性がある。
まず、図１を参照すると、ウェハの（１００）面の３時方向を０度としたとき、前記０度方向は＜１１０＞結晶方位になり、前記＜１１０＞結晶方位に対して４５度移動した方向は＜１００＞結晶方位になる。即ち、＜１１０＞及び＜１００＞結晶方位は、９０度を周期に同じ結晶方位を示すことになる。

Claims (13)

  1. チャンバー内でウェハとソースガスとを反応させてエピタキシャル層を成長させたエピタキシャルウェハを製造するためのサセプタであって、
    前記ウェハが配置される開口部が形成されたポケットと、
    前記ウェハが支持されるレッジ部と、
    前記サセプタの開口部上面の外周部に形成されるガス調節部材と、を含み、
    前記ガス調節部材は、
    前記ウェハの＜１１０＞結晶方向に対向する所定の領域に形成される第１ガス調節部材と、
    前記ウェハの＜１００＞結晶方向に対向する所定の領域に形成される第２ガス調節部材と、
    前記第１ガス調節部材と前記第２ガス調節部材との間に形成される第３ガス調節部材と、を含み、
    前記第１ガス調節部材と前記第２ガス調節部材及び前記第３ガス調節部材は、前記ウェハの円周に沿って形成される領域の大きさが互いに異なるように形成され、
    前記第１、第２及び第３ガス調節部材は、ガスの流量を変化させるために、ウェハの中心方向からサセプタ方向への傾斜度が互いに異なるように形成されることを特徴とする、エピタキシャル成長用サセプタ。
  2. 前記第１ガス調節部材及び前記第２ガス調節部材は、前記第３ガス調節部材を中心にその領域の大きさがそれぞれ非対称的に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のエピタキシャル成長用サセプタ。
  3. 前記第１ガス調節部材は、ウェハエッジ部のエピ層の厚さが相対的に厚く蒸着される領域に形成され、ウェハの＜１１０＞結晶方向を中心に０〜５度を有するようにサセプタ上に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のエピタキシャル成長用サセプタ。
  4. 前記第３ガス調節部材は、ウェハエッジ部のエピ層の厚さが増加または減少する領域に形成され、前記第１ガス調節部材の両側に２．５〜１７．５度の範囲で形成されることを特徴とする、請求項１に記載のエピタキシャル成長用サセプタ。
  5. 第２ガス調節部材は、ウェハエッジ部のエピ層の厚さが相対的に薄く蒸着される領域に形成され、ウェハの＜１１０＞結晶方向を中心に５５〜８０度を有するようにサセプタ上に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のエピタキシャル成長用サセプタ。
  6. 前記第１、第２及び第３ガス調節部材は、ガスの流量を変化させるために、サセプタ上で互いに異なる高さで形成されることを特徴とする、請求項１に記載のエピタキシャル成長用サセプタ。
  7. 前記第１及び第２ガス調節部材は、ウェハの結晶方向に応じて９０度を周期に前記サセプタ上に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のエピタキシャル成長用サセプタ。
  8. 前記第１ガス調節部材は、ガスの流量を減少させるために所定の厚さを有するシリコン蒸着膜であり、前記第２ガス調節部材は、ガスの流量を増加させるために所定の厚さを有するシリコン蒸着膜であることを特徴とする、請求項１に記載のエピタキシャル成長用サセプタ。
  9. 前記第１ガス調節部材は、ガスの流量を減少させるために、ウェハの中心方向からサセプタ方向に傾斜した形状の構造物であることを特徴とする、請求項１に記載のエピタキシャル成長用サセプタ。
  10. 前記第２ガス調節部材は、ガスの流量を増加させるために、サセプタ方向からウェハの中心方向に傾斜した形状の構造物であることを特徴とする、請求項１に記載のエピタキシャル成長用サセプタ。
  11. 前記第１ガス調節部材及び第２ガス調節部材は、ガスの流量を減少させるために、ウェハの中心方向からサセプタ方向に傾斜した形状の構造物であり、第１ガス調節部材の傾斜度は第２ガス調節部材の傾斜度よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載のエピタキシャル成長用サセプタ。
  12. チャンバー内でウェハとソースガスとを反応させてエピタキシャル層を成長させたエピタキシャルウェハを製造するためのサセプタであって、
    前記ウェハが配置される開口部が形成されたポケットと、
    前記ウェハが支持されるレッジ部と、
    前記サセプタの開口部上面の外周部に形成されるガス調節部材と、を含み、
    前記ガス調節部材は、
    前記ウェハの＜１１０＞結晶方向に対向する所定の領域に形成される第１ガス調節部材と、
    前記ウェハの＜１００＞結晶方向に対向する所定の領域に第２ガス調節部材と、
    前記第１ガス調節部材と前記第２ガス調節部材との間に形成される第３ガス調節部材と、を含み、
    前記第１ガス調節部材と前記第２ガス調節部材及び前記第３ガス調節部材は、前記ウェハの円周に沿って形成される領域の大きさが互いに異なるように形成されることを特徴とする、エピタキシャル成長用サセプタ。
  13. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のエピタキシャル成長用サセプタを含むことを特徴とする、エピタキシャル成長装置。
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