JP2732393B2 - シリンダー型シリコンエピタキシャル層成長装置 - Google Patents
シリンダー型シリコンエピタキシャル層成長装置Info
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Description
エピタキシャル層成長装置におけるシリコン基板保持用
のポケット構造に関する。
ル層成長装置は図5に示す構造を有しており、石英製の
シリンダー型反応管11内に多角錐台状のサセプタ12
を回転自在に設け、このサセプタ12の側壁面に形成さ
れた円形凹部のポケット13にシリコン単結晶基板(図
示せず)を設置し、ヒータ14により反応管11を加熱
し、サセプタ12を回転させると共に、エピタキシャル
成長原料ガス15を反応管11内に下向流で流過させる
ことにより、前記シリコンエピタキシャル層を成長させ
るものである。
iCコートを施したものであり、ポケット13は単純な
円形凹部として形成され、このポケット13内にはシリ
コン基板を保持するための特別な構造物は設けられてい
ない。このため、ポケット内部においてシリコン基板2
1は図6および図7に示すように、ポケット下部ではそ
の内周面(内縁部)13aと基板の面取り部先端が接触
し、一方、ポケット上部ではポケット底面13bと基板
裏面端部で接触することにより保持されている。
に厚いエピタキシャル層を有するシリコンエピタキシャ
ル基板の需要が増大している。シリンダー型シリコンエ
ピタキシャル成長装置でシリコンソースとしてトリクロ
ロシランを用いて膜厚30μm以上のエピタキシャル層
を成長させる場合、基板として例えば125mmφ、C
zP型<100>、厚さ=450μmを用いると、反応
温度が1100℃未満、かつエピタキシャル層の成長速
度1.25μm/minを超えると、エピタキシャル層
成長後に、サセプタと基板との貼り付きが原因であるシ
リコン基板のクラック(ヒビ、カケ)が発生する。この
クラックはシリコン基板の面取り部のうちポケット下部
の内縁部と接触する箇所で発生する。
るクラック発生は、反応温度が低い程、エピタキシャル
層成長速度の大きい程、かつ、エピタキシャル層の厚い
程、顕著となる。そこで、エピタキシャル層の厚いもの
を成長させようとする場合は成長温度を上げ、成長速度
を下げる製造方法が一般に採られてきた。しかし、この
製造方法では、生産性が低下するのみならず、そのいず
れの条件もエッジクラウンが増大する反応条件であるた
めに、エッジクラウン発生という別の問題が生じてしま
う。
は、次のように考えられる。従来のサセプタの場合、基
板は図6の正面図および図7の断面図に示すように仕込
まれることは前述のとおりであるが、これにエピタキシ
ャル層の成長を行うと、図9の断面図に示すようにシリ
コン層が基板21上およびサセプタ12上に成長する
(基板21上では単結晶シリコン層31、サセプタ12
上では多結晶シリコン層32)。その結果、エピタキシ
ャル層成長中に図8,図9に示すように、多結晶シリコ
ン32による架橋に起因してポケット13の下方側内縁
部と基板面取り部とで、貼り付きが生じる。この貼り付
きは、基板とポケット内縁部との距離がある程度以下の
箇所で生じる。成長が終了し冷却過程に入ると、カーボ
ン製サセプタとシリコン基板とでは冷却の進行具合およ
び熱膨張率が異なるために、サセプタポケット内で基板
が動こうとする。しかし、基板下部において図8に示す
ように広範囲にわたり貼り付きがあるために、この動き
は妨害される。その結果、貼り付き部分の基板面取り部
に応力が集中してクラックが生じてしまう。
で、その目的は、シリンダー型シリコンエピタキシャル
層成長装置を用いて、30μm以上のシリコンエピタキ
シャル層を有するシリコンエピタキシャル基板を製造す
る際、エピタキシャル層成長後、サセプタとの貼り付き
に起因するクラックが基板に発生するのを防止すること
ができるサセプタのポケット構造を提供することにあ
る。
リコンエピタキシャル層成長装置は、シリコン単結晶基
板保持用のポケットを備えたサセプタをシリンダー型の
反応管内に設けるエピタキシャル成長装置において、前
記ポケット底面外周部に環状溝を有し、該ポケット内周
の下半分においてポケットの中心を通る垂直線に対し左
右対称になるよう突起が設けられ、該突起の間隔が該シ
リコン基板の外周長の1/20〜1/5であり、該ポケ
ット中心方向への該突起の高さが該シリコン基板装填時
にその外周と該ポケット内周との間隔が少なくとも0.
5mm以上であるように選ばれ、該突起によって該シリ
コン基板を保持しうるようにしたことを特徴とする。
下半分において前記ポケットの中心を通る垂直線に対し
左右対称になるよう突起のノコギリ刃状連続が該シリコ
ン基板の外周長の1/20〜1/5の範囲に選択され、
該ポケット中心方向への該突起の高さが該シリコン基板
装填時にその外周と該ポケット内周との間隔が少なくと
も0.5mm以上であるように選ばれ、該突起によって
該シリコン基板を保持しうるようにしたものでも良い。
板は、ポケット内に設けた突起部のみと接触してポケッ
ト内に保持されるので、エピタキシャル層成長後の貼り
付きは小部分のみでおこり、その結果、冷却時に基板が
熱膨張率の差により動こうとした場合、架橋部のポリシ
リコンにクラックが生じ、基板にクラックは発生しな
い。また、前記突起部に接する基板の面取り部にある程
度の応力が集中しても、基板と突起部との接触部が基板
のオリエンテーションフラット部と円周部からある程度
離れていれば、その面取り部は力学的に強度があるので
転位が発生することは抑えられる。
る。図1は、この実施例の骨子を示しており、1は六角
錐台状のSiCコート付きのカーボン製サセプタ、2は
このサセプタの側壁面に上下2段に形成された円形凹部
のポケット、3はポケットの底面、4はポケット内周面
(内縁部)5に形成された突起部であり、シリコン単結
晶基板21は、その円周部を突起部4に当接させること
によりポケット2内に保持されている。なお、1aはサ
セプタの上面を示している。ポケット2内において、基
板21の周面(円周部およびオリエンテーションフラッ
ト部21a)は前記突起部4にのみ接触しており、ポケ
ット2の円弧状内周面とは接触していない。
にSiCコートを施したものである。突起部4の高さ
は、前記シリコン基板21の外周が前記ポケット内周面
5より少なくとも0.5mm以上離れるように選ばれて
いる。一方、突起部4にシリコン基板21を乗せて安定
保持できることが大切である。そのためには、図1のよ
うにポケット内周の下半分において、ポケットの中心を
通る垂直線Lに対し左右対称になるように突起部4を設
け、突起の間隔は前記シリコン基板の外周長の1/20
〜1/5であるのがよい。なお、ポケットに対するシリ
コン基板の仕込みの態様としては、オリエンテーション
フラット部と基板円周部との境界部が上記突起部と接触
しなければ、どのように保持してもよい。
さらに詳細に説明すると、図2及び図5において六角錐
台状のサセプタ1の3面には同図に示すように内周面5
に突起部4を有するポケット2を、他の3面には突起部
を備えていない点のみが異なりポケット2と同形・同寸
法のポケット(図示せず)をそれぞれ設けてある。突起
部4はサセプタ1のポケット2形成時に同時に形成した
ものであり、したがって突起部4の素地およびサセプタ
1の母材は同じカーボン材で構成されており、SiCコ
ートも同時に行ってあるためSiCコートの組成、膜厚
は突起部4とサセプタ1では等しい。
りで、ポケットの底面3の外周部にはポケット内周面5
に沿って円環状の溝6が均一の深さおよび幅で形成され
ている。この場合、ポケット底面3のサセプタ上面1a
に対する深さは1.4mm、溝6の深さはサセプタ上面
1aに対して1.6mm、ポケットの底面3に対しては
0.2mmとなっている。
大したもの)は図4に示すとおりで、サセプタ上面1a
の一部を溝6,6の端部間に略半円状に延設した形体と
なっていて、この延設部が突起部4となっている。これ
により、この実施例では図4からも明らかなようにシリ
コン基板21外周面と、ポケット21内周面との接触
は、従来の線接触から点接触に改善される。図4におい
てハッチング部分はポケットの底面3を、散点状部分は
サセプタ上面1aをそれぞれ示している。なお、これら
の高さの大小関係は図3からも明らかなとおり、サセプ
タ上面1a>ポケット底面3>溝6となっている。
ピタキシャル層を成長させる実験を行った。シリコン単
結晶基板として、125mmφ、CzP型<100>、
厚さ=450μm、裏面は厚さ1000nmのCVD酸
化膜付き(面取り部には無し)を用い、1バッチ12枚
をポケット内にオリエンテーションフラット部が上とな
る向きで仕込んだ。シリコンソースとしてはトリクロロ
シランを用いた。また、反応温度は1130℃、エピタ
キシャル層の成長速度は1.50μm/minとした。
このようにして合計10バッチ、計120枚のシリコン
基板にエピタキシャル層を成長させた。エピタキシャル
層成長後、シリコン基板の面取り部を精密に観察したと
ころ、突起部の無いポケットで作製した基板60枚中に
は54枚のクラック発生基板が存在したのに対し(発生
率=90%)、突起部のあるポケットで作製した基板に
はクラックの発生したものは存在しなかった(発生率=
0%)。また、突起部のあるポケットで作製した基板6
0枚すべてのエッジクラウンの大きさは、エピタキシャ
ル層成長面ですべて7μm以下であり、問題となるレベ
ルではなかった。さらに、上記60枚の基板をSecc
o液に1分間浸しエッチングを施した後、基板外周部の
転位密度を測定したところ、突起と接触したと思われる
面取り部近傍にのみ転位は発生したが、すべて103 /
cm2 以下で特に問題となるレベルではなかった。
さは、シリコン基板の外周がポケットの内周より少なく
とも0.5mm以上離れるように選ばなければならな
い。シリコン基板の外周とポケットの内周との間に十分
な隙間がないと、これらの間を架橋するように多結晶シ
リコンが成長し、基板の面取り部で貼り付きに起因する
クラックが生じてしまう。
の下半分において左右対称になるように2個設けられた
場合について説明したが、突起部4は、3個以上の複数
個であってもよい。また、図10に示すように突起部4
がさらに連結してノコギリ刃状になっても、上記実施例
と同様な結果を得ることができる。
はサセプタのポケット内面に突起部を設けることによ
り、シリコン基板をポケットの円弧状内周面(内縁部)
と離隔させた状態でポケット内に保持してエピタキシャ
ル層の成長を行うことができるように構成したので、シ
リンダー型シリコンエピタキシャル層成長装置を用いて
厚さ30μm以上のシリコンエピタキシャル層を有する
シリコンエピタキシャル基板を製造する際、1.5μm
/minの成長速度においても、基板とサセプタとの貼
り付きに起因する基板クラックの発生を防止することが
可能となった。
略正面図である。
の概略断面図である。
ン基板を仕込んだ状態を示す説明正面図である。
の、サセプタとシリコン基板との貼り付き状態を示す説
明正面図である。
有するサセプタの説明正面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 シリコン単結晶基板保持用のポケットを
備えたサセプタをシリンダー型の反応管内に設けるエピ
タキシャル成長装置において、前記ポケット底面外周部
に環状溝を有し、該ポケット内周の下半分においてポケ
ットの中心を通る垂直線に対し左右対称になるよう突起
が設けられ、該突起の間隔が該シリコン基板の外周長の
1/20〜1/5であり、該ポケット中心方向への該突
起の高さが該シリコン基板装填時にその外周と該ポケッ
ト内周との間隔が少なくとも0.5mm以上であるよう
に選ばれ、該突起によって該シリコン基板を保持しうる
ようにしたことを特徴とする、シリンダー型シリコンエ
ピタキシャル層成長装置。 - 【請求項2】 シリコン単結晶基板保持用のポケットを
備えたサセプタをシリンダー型の反応管内に設けるエピ
タキシャル成長装置において、前記ポケット底面外周部
に環状溝を有し、該ポケット内周の下半分においてポケ
ットの中心を通る垂直線に対し左右対称になるよう突起
のノコギリ刃状連続が該シリコン基板の外周長の1/2
0〜1/5の範囲に選択され、該ポケット中心方向への
該突起の高さが該シリコン基板装填時にその外周と該ポ
ケット内周との間隔が少なくとも0.5mm以上である
ように選ばれ、該突起によって該シリコン基板を保持し
うるようにしたことを特徴とする、請求項1に記載のシ
リンダー型シリコンエピタキシャル層成長装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28255192A JP2732393B2 (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | シリンダー型シリコンエピタキシャル層成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28255192A JP2732393B2 (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | シリンダー型シリコンエピタキシャル層成長装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06112126A JPH06112126A (ja) | 1994-04-22 |
JP2732393B2 true JP2732393B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=17653949
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28255192A Expired - Lifetime JP2732393B2 (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | シリンダー型シリコンエピタキシャル層成長装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2732393B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6129048A (en) * | 1998-06-30 | 2000-10-10 | Memc Electronic Materials, Inc. | Susceptor for barrel reactor |
JP5444607B2 (ja) * | 2007-10-31 | 2014-03-19 | 株式会社Sumco | エピタキシャル膜形成装置用のサセプタ、エピタキシャル膜形成装置、エピタキシャルウェーハの製造方法 |
CN107022789B (zh) * | 2011-05-27 | 2021-03-12 | 斯瓦高斯技术股份有限公司 | 在外延反应器中的硅衬底上外延沉积硅晶片的方法 |
-
1992
- 1992-09-28 JP JP28255192A patent/JP2732393B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06112126A (ja) | 1994-04-22 |
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