JP6841218B2 - A susceptor and a method for manufacturing an epitaxial wafer using the susceptor - Google Patents
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Description
本発明は、サセプタおよび該サセプタを用いたエピタキシャルウェーハの製造方法に関する。 The present invention relates to a susceptor and a method for manufacturing an epitaxial wafer using the susceptor.
半導体ウェーハとして、シリコンウェーハが広く用いられている。一般に、シリコンウェーハは、チョクラルスキー法(CZ法)等により単結晶シリコンを育成し、該シリコン単結晶をブロックに切断した後、薄くスライスし、平面研削(ラッピング)工程、エッチング工程および鏡面研磨(ポリッシング)工程を経て最終洗浄することにより得られる。その後、各種品質検査を行って異常が確認されなければ製品として出荷される。 Silicon wafers are widely used as semiconductor wafers. Generally, for a silicon wafer, single crystal silicon is grown by the Czochralski method (CZ method) or the like, the silicon single crystal is cut into blocks, sliced thinly, and surface grinding (wrapping) step, etching step and mirror polishing are performed. Obtained by final cleaning through a (polishing) step. After that, if various quality inspections are performed and no abnormality is confirmed, the product is shipped as a product.
ここで、結晶の完全性がより要求される場合や、抵抗率の異なる多層構造を必要とする場合などには、シリコンウェーハの表面に単結晶シリコン薄膜からなるエピタキシャル層を気相成長(エピタキシャル成長)させてエピタキシャルウェーハを製造する。また、シリコンウェーハ以外のSiCやGaAsなどの化合物半導体ウェーハに対しても、エピタキシャル成長は広く行われている。エピタキシャル成長を行うためのエピタキシャル成長装置として、半導体ウェーハ表面にエピタキシャル層を1枚ずつ形成する枚葉式エピタキシャル成長装置と、複数枚の半導体ウェーハ表面に同時にエピタキシャル層を形成するバッチ式エピタキシャル成長装置が知られている。 Here, when crystal perfection is required more or when a multilayer structure having different resistances is required, an epitaxial layer made of a single crystal silicon thin film is vapor-deposited (epitaxial growth) on the surface of a silicon wafer. To manufacture an epitaxial wafer. Also, epitaxial growth is widely performed on compound semiconductor wafers such as SiC and GaAs other than silicon wafers. As an epitaxial growth device for performing epitaxial growth, a single-wafer-type epitaxial growth device in which an epitaxial layer is formed one by one on the surface of a semiconductor wafer and a batch-type epitaxial growth device in which an epitaxial layer is formed on the surfaces of a plurality of semiconductor wafers at the same time are known. ..
図1に、半導体ウェーハWにエピタキシャル層を形成するために用いる一般的な枚葉式のエピタキシャル成長装置150を示す。このエピタキシャル成長装置は150は、気密性を保持するためのアッパーライナー151およびローワーライナー152を備え、アッパードーム153、ローワードーム154によって装置内のエピタキシャル成長炉が区画される。そして、このエピタキシャル成長炉の内部に半導体ウェーハWを水平に載置するためのサセプタ1が設けられている。
FIG. 1 shows a general single-wafer type
次に、図2を用いて、従来公知の一般的なサセプタ1を説明する。図2には、このサセプタ1の平面図およびA−A断面図の模式図を示す。サセプタ1には、円形凹状の座ぐり部11が設けられ、この座ぐり部11の回転中心軸と半導体ウェーハWの回転中心軸とが中心軸C0において同心軸となるよう、半導体ウェーハWが載置される。そして、エピタキシャル成長を行う際、半導体ウェーハWをサセプタ1の座ぐり部11に載置し、該サセプタ1を回転させながら成長ガス(ソースガス)を半導体ウェーハWの表面に吹き付ける。
Next, a conventionally known
なお、半導体ウェーハWとサセプタ1とは、レッジ部11Lで接触している。また、図2において、サセプタ1の中心軸と座ぐり部11の開口縁11Cとの間の径方向距離Lは周方向で一定である。そのため、ポケット幅とも呼ばれる半導体ウェーハWの径方向外側端面と、内周壁面11Aとの距離Lpも周方向で一定である。したがって、サセプタ1を平面視したときの開口縁11Cは円を描いている。一般的には、サセプタ1の外縁も円を描く。
The semiconductor wafer W and the
こうしたサセプタとして、例えば特許文献1には、半導体ウェーハを載置する載置領域と、載置状態の半導体ウェーハの面取り加工された外周縁部に対向して当該載置領域の外側に形成された周縁壁部とを有するサセプタが開示されている。そして、この載置領域は、少なくとも周縁壁部に内接して半導体ウェーハを支持する平坦面を有し、周縁壁部は、その内壁面が平坦面に対して外側に傾斜して形成されている。特許文献1に記載のサセプタにより、半導体ウェーハの外周縁部とサセプタの周縁壁部との接触による温度分布変化を抑制することができ、均一な膜厚分布や組成分布を得ることが可能となる。
As such a susceptor, for example, in
また、特許文献2には、上面には、内部に半導体基板が配置される座ぐりが形成され、該座ぐりは、半導体基板の外周縁部を支持する上段座ぐり部と、該上段座ぐり部よりも中心側下段に形成された下段座ぐり部とを有する二段構成をなすサセプタが開示されている。 Further, in Patent Document 2, a counterbore on which a semiconductor substrate is arranged is formed on the upper surface, and the counterbore includes an upper counterbore portion that supports an outer peripheral edge portion of the semiconductor substrate and the upper counterbore portion. A susceptor having a two-stage structure having a lower counterbore portion formed in the lower stage on the central side is disclosed.
このように、種々のサセプタがこれまで検討されてきた。しかしながら、近年、エピタキシャル膜厚分布の更なる改良が求められており、エピタキシャル膜厚分布をより均一化することのできるサセプタの確立が期待される。 Thus, various susceptors have been studied so far. However, in recent years, further improvement of the epitaxial film thickness distribution has been required, and it is expected to establish a susceptor capable of making the epitaxial film thickness distribution more uniform.
そこで本発明は、エピタキシャル層の膜厚均一性をより均一化することのできるサセプタおよび当該サセプタを用いたエピタキシャルウェーハの製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a susceptor capable of making the film thickness uniformity of the epitaxial layer more uniform, and a method for manufacturing an epitaxial wafer using the susceptor.
本発明者は、従来技術によるサセプタを用いてエピタキシャル成長を行った場合に、エピタキシャル層の膜厚分布にばらつきが生ずる原因について改めて詳細に検討した。ここで、図1に戻ると、従来技術においては、一般的には、エピタキシャル成長装置の炉内中心軸、サセプタ回転中心軸および半導体ウェーハWのウェーハ回転中心軸がいずれも中心軸C0において同心軸となるように設計されている。これは、エピタキシャル層の膜厚分布を均一化するためには、エピタキシャル成長時には、半導体ウェーハWの表面上の温度分布を均一化し、かつ、半導体ウェーハWの表面上に成長ガスを均一に吹き付けることができるよう、エピタキシャル成長炉内を対称構造とすることが好ましいと考えられてきたためである。 The present inventor has reexamined in detail the cause of variation in the film thickness distribution of the epitaxial layer when epitaxial growth is performed using a susceptor according to the prior art. Here, returning to FIG. 1, in the prior art, in general, the in-core central axis of the epitaxial growth apparatus, the susceptor rotation central axis, and the wafer rotation central axis of the semiconductor wafer W are all concentric axes at the central axis C 0. It is designed to be. This is because, in order to make the film thickness distribution of the epitaxial layer uniform, the temperature distribution on the surface of the semiconductor wafer W can be made uniform at the time of epitaxial growth, and the growth gas can be uniformly sprayed onto the surface of the semiconductor wafer W. This is because it has been considered preferable to have a symmetrical structure in the epitaxial growth furnace so as to be possible.
しかしながら、図1,2を参照した上述した従来構造のサセプタ1を用いてエピタキシャル成長を行うと、実際には、径方向のエピタキシャル膜厚分布に極大値及び極小値が数個程度で点在したうねりが見られる。このエピタキシャル膜厚分布に存在するうねりは、同一成長条件でエピタキシャル成長を行えば、同様の傾向を示す。こうしたうねりが形成される原因として、従来技術のサセプタ1を用いたエピタキシャル成長を行うと、エピタキシャル成長時には、装置内において、成長ガス流の分布および温度分布が斑分布を呈しつつ、エピタキシャル成長装置の対称性に起因して当該斑分布を概ね一定に保持し続けるからだと考えられる。また、成長ガスの流入側(上流側)では、エピタキシャル成長速度が高く、成長ガスの流出側(下流側)では、エピタキシャル成長速度が遅いため、サセプタ回転に伴い半導体ウェーハを回転させて成長速度の差を均一化しても、こうした斑分布はやはり形成される。こうした諸理由から、半導体ウェーハ面内でエピタキシャル成長の斑が生じ、その結果、径方向で極大値及び極小値が点在する膜厚分布が形成されると推察される。
However, when epitaxial growth is performed using the above-mentioned
そこで、エピタキシャル成長時に上述した成長ガス流の分布および温度分布の斑分布を均質化するよう、半導体ウェーハをサセプタ上で偏心回転させることを本発明者は着想した。半導体ウェーハを偏心回転させることにより、成長斑を抑制でき、半導体ウェーハ表面に形成されるエピタキシャル層の膜厚均一性を改善できることが期待される。そして、サセプタ回転中心軸と、サセプタの座ぐり底面の回転中心軸とを偏心させたサセプタを用いることで、こうした半導体ウェーハの偏心回転を実現できることを本発明者らは知見し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明の要旨構成は以下の通りである。 Therefore, the present inventor has conceived that the semiconductor wafer is eccentrically rotated on the susceptor so as to homogenize the above-mentioned uneven distribution of the growth gas flow and the temperature distribution during epitaxial growth. By rotating the semiconductor wafer eccentrically, it is expected that growth spots can be suppressed and the film thickness uniformity of the epitaxial layer formed on the surface of the semiconductor wafer can be improved. Then, the present inventors have found that such eccentric rotation of the semiconductor wafer can be realized by using a susceptor in which the rotation center axis of the susceptor and the rotation center axis of the counterbore bottom surface of the susceptor are eccentric, and the present invention is completed. I came to do it. That is, the gist structure of the present invention is as follows.
(1)枚葉式エピタキシャル成長装置の炉内中心軸と、サセプタ回転中心軸とを同心軸とする、半導体ウェーハを載置するためのサセプタであって、
前記サセプタには、前記半導体ウェーハが載置される凹形状の座ぐり部が設けられ、
前記サセプタのサセプタ回転中心軸と、前記座ぐり部の座ぐり底面の回転中心軸とが偏心することを特徴とするサセプタ。
(1) A susceptor for mounting a semiconductor wafer, the central axis of the single-wafer epitaxial growth apparatus in the furnace and the central axis of rotation of the susceptor as concentric axes.
The susceptor is provided with a concave counterbore portion on which the semiconductor wafer is placed.
A susceptor characterized in that the susceptor rotation center axis of the susceptor and the rotation center axis of the counterbore bottom surface of the counterbore portion are eccentric.
(2)前記サセプタの前記サセプタ回転中心軸と、前記座ぐり部の座ぐり底面の回転中心軸との偏心距離が22mm以下である、前記(1)に記載のサセプタ。 (2) The susceptor according to (1) above, wherein the eccentric distance between the susceptor rotation center axis of the susceptor and the rotation center axis of the counterbore bottom surface of the counterbore portion is 22 mm or less.
(3)前記サセプタの前記サセプタ回転中心軸と、前記座ぐり部の座ぐり底面の回転中心軸との偏心距離が3mm以上である、前記(1)または(2)に記載のサセプタ。 (3) The susceptor according to (1) or (2) above, wherein the eccentric distance between the susceptor rotation center axis of the susceptor and the rotation center axis of the counterbore bottom surface of the counterbore portion is 3 mm or more.
(4)前記座ぐり底面の回転中心軸と、前記座ぐりの開口縁との間の径方向距離が周方向で一定である、前記(1)〜(3)のいずれかに記載のサセプタ。 (4) The susceptor according to any one of (1) to (3) above, wherein the radial distance between the rotation center axis of the bottom surface of the counterbore and the opening edge of the counterbore is constant in the circumferential direction.
(5)前記座ぐり底面の回転中心軸と、前記座ぐりの開口縁との間の径方向距離が周方向で周期的に変化する、前記(1)〜(3)のいずれかに記載のサセプタ。 (5) The susceptor according to any one of (1) to (3) above, wherein the radial distance between the rotation center axis of the bottom surface of the counterbore and the opening edge of the counterbore changes periodically in the circumferential direction. ..
(6)前記サセプタの肩口幅が2回回転対称である、前記(1)〜(5)のいずれかに記載のサセプタ。 (6) The susceptor according to any one of (1) to (5) above, wherein the shoulder opening width of the susceptor is rotationally symmetric twice.
(7)前記(1)〜(6)のいずれかに記載のサセプタに半導体ウェーハを載置する載置工程と、
該半導体ウェーハ表面にエピタキシャル層を形成するエピタキシャル層形成工程と、
を含むエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記載置工程において、前記サセプタの前記座ぐり底面の回転中心軸上に前記半導体ウェーハの回転中心軸が位置するよう、前記半導体ウェーハを載置することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
(7) The mounting step of mounting the semiconductor wafer on the susceptor according to any one of (1) to (6) above, and
An epitaxial layer forming step of forming an epitaxial layer on the surface of the semiconductor wafer,
A method for manufacturing an epitaxial wafer including
A method for manufacturing an epitaxial wafer, which comprises mounting the semiconductor wafer so that the rotation center axis of the semiconductor wafer is located on the rotation center axis of the counterbore bottom surface of the susceptor in the above-described setting step.
本発明によれば、エピタキシャル層の膜厚均一性をより均一化することのできるサセプタおよび当該サセプタを用いたエピタキシャルウェーハの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a susceptor capable of making the film thickness uniformity of the epitaxial layer more uniform, and a method for manufacturing an epitaxial wafer using the susceptor.
以下、図面を参照して、本発明に従うサセプタおよび当該サセプタを用いた半導体エピタキシャルウェーハの製造方法を説明する。図3、図4は説明の便宜上、各構成の縦横比を誇張して表記しており、実際の比率とは異なる。 Hereinafter, a susceptor according to the present invention and a method for manufacturing a semiconductor epitaxial wafer using the susceptor will be described with reference to the drawings. For convenience of explanation, FIGS. 3 and 4 exaggerate the aspect ratio of each configuration and are different from the actual ratio.
なお、本明細書において、「周期」、「対称」および「一定」などの記載が数学的および幾何学な意味での厳密性を要件とするものではないことは当然に理解され、サセプタ作製に伴う不可避の寸法公差および幾何公差は許容される。 It should be noted that, in the present specification, it is naturally understood that the descriptions such as "period", "symmetrical" and "constant" do not require strictness in the mathematical and geometrical senses, and it is understood that the description is not required for strictness in the mathematical and geometrical senses. The unavoidable dimensional and geometrical tolerances that accompany it are acceptable.
(サセプタ)
図3に示すサセプタ100の平面図およびB−B断面図の模式図を参照しつつ、本発明の一実施形態に従うサセプタ100を説明する。本発明の一実施形態によるサセプタ100は、枚葉式エピタキシャル成長装置内で半導体ウェーハWを載置するためのサセプタであり、枚葉式エピタキシャル成長装置の炉内中心軸と、サセプタ回転中心軸C0とは、当該中心軸C0において同心軸となる。そして、サセプタ100には、半導体ウェーハWが載置される凹形状の座ぐり部110が設けられ、サセプタ100のサセプタ回転中心軸C0と、座ぐり部110の座ぐり底面110Bの回転中心軸C1とが偏心する。
(Suceptor)
A
図3に示す一実施形態では、2段構造の座ぐり部110(「2段座ぐり」と呼ばれることがある)が図示されている。座ぐり部110は、座ぐり部110の外側内周壁面110A1およびレッジ部110Lにより区画される上段凹部と、座ぐり部110の内側内周壁面110A2および座ぐり底面110Bにより区画させる下段凹部と、を備える。なお、レッジ部110Lとは、サセプタ100と半導体ウェーハWとが接触する部分である。図3において、上段凹部の開口径は半導体ウェーハWの直径よりも大きく、下段凹部の開口径は半導体ウェーハWの直径よりも大きい。
In one embodiment shown in FIG. 3, a
サセプタ100の座ぐり部110を取囲む部分がサセプタ肩口120であり、図3では、サセプタ100を平面視したときに、サセプタ肩口120の上面120Aが、中心軸C0,C1を結ぶ直線に関して線対称に設けられている。こうした形状のサセプタ肩口120を設けることで、サセプタ100のサセプタ回転中心軸C0と、座ぐり部110の座ぐり底面110Bの回転中心軸C1とを偏心させている。なお、以下ではサセプタ回転中心軸C0と、座ぐり部110の座ぐり底面110Bの回転中心軸C1との偏心距離をDと称する。
The portion surrounding the
ここで、このサセプタ100を用いて半導体ウェーハWのエピタキシャル成長を行う場合、座ぐり底面110Bの回転中心軸C1上に半導体ウェーハWの回転中心軸が位置するよう、半導体ウェーハWをサセプタ100に載置することとなる。サセプタ100のサセプタ回転中心軸C0は、エピタキシャル成長装置の炉内回転中心軸と同心軸となるため、半導体ウェーハWは偏心距離Dだけずれて、エピタキシャル成長中に偏心回転することとなる。
Here, when the semiconductor wafer W is epitaxially grown using the
そのため、このサセプタ100を用いてエピタキシャル成長を行えば、エピタキシャル成長中には、半導体ウェーハWの中心付近と半導体ウェーハWの周縁付近における原料ガスとの接触時間をより均一化することができ、径方向での成長斑を抑制することができる。そしてその結果、このサセプタ100を用いることにより、ウェーハ表面に形成されるエピタキシャル層の膜厚均一性を改善することができる。
Therefore, if epitaxial growth is performed using this
ここで、サセプタ100のサセプタ回転中心軸C0と、座ぐり部110の座ぐり底面110Bの回転中心軸C1との偏心距離Dを22mm以下とすることが好ましい。偏心距離Dが過大となると、サセプタ外周縁に近くなった座ぐり部分の温度の均熱性が取れなくなり、形成されるエピタキシャル層の膜厚および比抵抗が大幅にずれてしまう懸念があるところ、この範囲であれば、半導体ウェーハWの偏心回転による径方向での成長斑を抑制効果が十分なものとなる。また、偏心距離Dは0mm超であれば本発明効果は得られるものの、偏心距離Dを3mm以上とすると、本発明効果をより確実に得ることができ、5mm以上とすることも好ましい。
Here, it is preferable that the eccentric distance D between the susceptor rotation center axis C 0 of the susceptor 100 and the rotation center axis C 1 of the
なお、図3のサセプタ100では、サセプタ肩口120の上面120Aを水平面として図示しているものの、傾斜面や突起を設けるなどしても構わない。サセプタ100の肩口幅Lsを2回回転対称とすれば、上述した回転中心軸C0,C1どうしの偏心を確実に実現することができる。ここでいう肩口幅とは、サセプタ肩口120の上面120Aの開口縁110Cからサセプタ100の外径までの水平方向の幅を意味する。また、こうした偏心を実現するためには必ずしも肩口幅Lsの調整に依らずとも可能である。図3に示すサセプタ100では、座ぐり底面110Bの回転中心軸C1と、座ぐりの開口縁110Cとの間の周方向での径方向距離LBを一定としているが、径方向距離LBを周方向で変化させることによっても回転中心軸C0,C1どうしの偏心を実現することは可能であるし、レッジ部110Lを傾斜面とし、そのテーパ角度を周方向で変化させても構わない。
In the
また、座ぐり底面110Bの回転中心軸C1と、座ぐり部110の開口縁110Cとの間の径方向距離LBを周方向で一定とすることが好ましく、径方向距離LBを周方向周期的に変化させることも好ましい。いずれの場合も、半導体ウェーハWの表面に吹き付けられるガス流を均一化することができる。なお、図3では、当該径方向距離LBを一定として図示している。
Further, the rotation center axis C 1 of the
また、径方向距離LBを一定とするにしても、または周期的に変化させるにしても、いずれの場合も、サセプタ100と、シリコンウェーハWとの径方向距離であるポケット幅Lpを0.5mm〜4mmの範囲とするよう、径方向距離LBを設定することが好ましい。ポケット幅Lpがこの範囲であれば、半導体ウェーハWとサセプタ100の外側内周壁面110A1との間のスティッキングの発生を防止することができる。ポケット幅Lpは、シリコンウェーハの直径に依存せず、直径150mm〜450mmであっても同程度の範囲で変動させることが好ましい。なお、例えばシリコンウェーハの直径が300mm(半径150mm)の場合、このポケット幅Lpに対応する径方向距離Lは151mm〜154mmとなる。
Further, even if the radial distance L B to be constant, or even in the periodically changing, in any case, the
なお、径方向距離LB、ひいてはポケット幅Lpを周方向で周期的に変化させる場合は、半導体ウェーハの成長速度方位依存性に対応させることが好ましい。例えば、シリコンウェーハの成長面となる主表面が{100}面である場合、成長速度方位依存性が周方向に90度周期で変化するため、成長速度方位依存性による膜厚分布の影響を抑制するよう、ポケット幅Lpを周期的に変化させればよい。図3では、径方向距離LBを一定として図示しているため、開口縁110Cは円を描くが、径方向距離LBを周方向で周期的に変化させる場合は、当該周期の周期関数の軌跡に対応した形状を描くこととなる。
Incidentally, the radial distance L B, when the periodically varying consequently the pocket width L p in the circumferential direction, it is preferable to accommodate growth rate orientation dependence of a semiconductor wafer. For example, when the main surface of the silicon wafer, which is the growth surface, is the {100} surface, the growth rate orientation dependence changes in the circumferential direction at a cycle of 90 degrees, so that the influence of the film thickness distribution due to the growth rate orientation dependence is suppressed. Therefore, the pocket width L p may be changed periodically. In Figure 3, because it illustrates the radial distance L B is constant, the opening
また、外側内周壁面110A1および内側内周壁面110A2の高さは特に制限されず、通常の2段座ぐり型のサセプタと同様とすることができる。 Further, the heights of the outer inner peripheral wall surface 110A1 and the inner inner peripheral wall surface 110A2 are not particularly limited, and can be the same as a normal two-stage counterbore type susceptor.
本実施形態によるサセプタの別の態様を図4のサセプタ200に示す。サセプタ200のように、外側内周壁面210A1および内側内周壁面210A2のそれぞれを傾斜面としても構わず、それらの傾斜角も任意である。サセプタ200は、外側内周壁面210A1および内側内周壁面210A2が傾斜面である以外はサセプタ100と同様であり、サセプタ100と重複する構成には下二桁で同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
Another aspect of the susceptor according to this embodiment is shown in the
また、図3および図4では、レッジ部110L、210Lを水平面として図示した。この場合、当該水平面とシリコンウェーハWとが面接触してシリコンウェーハWを支持することができる。しかしながら、レッジ部は水平面に限定されることはなく、テーパー状の傾斜面としてもよい。この場合、シリコンウェーハWとサセプタとが点接触となり、サセプタと半導体ウェーハWとの接触面積を小さくすることができる。また、図3,4では2段座ぐりのサセプタを用いて例示的に説明したが、サセプタ回転中心軸と、座ぐり底面の回転中心軸とが偏心する限りは、座ぐり部の形状は任意であり、1段座ぐりであっても構わないし、3段構造以上の多段座ぐりであっても構わない。
Further, in FIGS. 3 and 4, the
以下、本実施形態によるサセプタの好適な具体的態様について説明する。 Hereinafter, preferred specific embodiments of the susceptor according to the present embodiment will be described.
サセプタの素材としては、エピタキシャル成長時に、サセプタからエピタキシャル膜への汚染を低減するため、炭素基材の表面にシリコンカーバイド(SiC)をコーティングしたものを用いることが一般的である。しかしながら、サセプタ全体がSiCで形成されてもよく、サセプタ表面がSiCでコーティングされていれば、内部には他の材料を含んでサセプタが構成されてもよい。さらに、サセプタ表面の一部または全部がシリコン膜で被覆されていることも好ましい態様である。シリコン膜の被覆により、サセプタからエピタキシャル膜への汚染を防止することができる。 As the material of the susceptor, in order to reduce the contamination from the susceptor to the epitaxial film during epitaxial growth, it is common to use a carbon substrate coated with silicon carbide (SiC). However, the entire susceptor may be formed of SiC, and if the surface of the susceptor is coated with SiC, the susceptor may be composed of other materials inside. Further, it is also a preferable embodiment that a part or all of the surface of the susceptor is covered with a silicon film. The coating of the silicon film can prevent contamination from the susceptor to the epitaxial film.
また、上記実施形態に従うサセプタにおいて、座ぐり部の座ぐり底面110B、210Bに、半導体ウェーハWを載置する際に昇降リフトピンを挿通して半導体ウェーハWを昇降させるためのリフトピン貫通孔を設けることができる(図示せず)。リフトピン貫通孔は、半導体ウェーハWをローディングするロボットアームの形状に合わせて適宜設けることができ、サセプタ回転中心軸C0を中心にリフトピン貫通孔を設けてもよいし、座ぐり底面回転中心軸C1を中心にリフトピン貫通孔を設けてもよい。さらに、座ぐり底面110B、210Bからサセプタの裏面側に貫通する貫通孔が1箇所または複数箇所設けられていてもよい。サセプタの座ぐり部に半導体ウェーハWをローディングする際に、サセプタとシリコンウェーハとの間のガスをサセプタの裏面側に排出するのに有用である。 Further, in the susceptor according to the above embodiment, the lift pin through holes for raising and lowering the semiconductor wafer W by inserting the lifting lift pin when mounting the semiconductor wafer W are provided on the counterbore bottom surfaces 110B and 210B of the counterbore portion. Can be done (not shown). The lift pin through hole can be appropriately provided according to the shape of the robot arm for loading the semiconductor wafer W, and the lift pin through hole may be provided around the susceptor rotation center axis C 0 , or the counterbore bottom surface rotation center axis C may be provided. A lift pin through hole may be provided around 1. Further, one or a plurality of through holes may be provided so as to penetrate from the counterbore bottom surfaces 110B and 210B to the back surface side of the susceptor. When loading the semiconductor wafer W into the counterbore portion of the susceptor, it is useful for discharging the gas between the susceptor and the silicon wafer to the back surface side of the susceptor.
また、本発明の一実施形態に従うサセプタは、一般的な枚葉式エピタキシャル成長装置に設置することが可能であり、サセプタ回転中心軸C0を、エピタキシャル成長装置の炉内回転中心軸と同心軸となるよう設置すればよい。本発明の一実施形態に従うサセプタを用いれば、半導体ウェーハWが偏心距離Dで偏心回転する以外は、通常のエピタキシャル成長と同様にしてエピタキシャル成長を行うことができる。なお、サセプタの周縁の通常設置されるプリヒートリングまたはローワーライナーとの間のクリアランスの調整は適宜行えばよい。 Further, the susceptor according to the embodiment of the present invention can be installed in a general single-wafer epitaxial growth apparatus, and the susceptor rotation center axis C 0 is concentric with the in-core rotation center axis of the epitaxial growth apparatus. You can install it like this. If a susceptor according to an embodiment of the present invention is used, epitaxial growth can be performed in the same manner as normal epitaxial growth except that the semiconductor wafer W is eccentrically rotated at an eccentric distance D. The clearance between the peripheral edge of the susceptor and the normally installed preheat ring or lower liner may be adjusted as appropriate.
本実施形態に従うサセプタに載置する半導体ウェーハWとしては、シリコンウェーハを用いることが好ましく、シリコンウェーハ上に成膜するエピタキシャル層はシリコンエピタキシャル層であることが好ましい。ただし、本実施形態に従うサセプタに化合物半導体ウェーハなどを載置することも勿論可能であり、ヘテロエピタキシャル成長にも適用可能である。 As the semiconductor wafer W to be mounted on the susceptor according to the present embodiment, a silicon wafer is preferably used, and the epitaxial layer formed on the silicon wafer is preferably a silicon epitaxial layer. However, it is of course possible to mount a compound semiconductor wafer or the like on the susceptor according to the present embodiment, and it is also applicable to heteroepitaxial growth.
(エピタキシャルウェーハの製造方法)
また、本実施形態に従うエピタキシャルウェーハの製造方法は、上述したサセプタ100,200に半導体ウェーハWを載置する載置工程と、半導体ウェーハWの表面にエピタキシャル層を形成するエピタキシャル層形成工程と、を含む。そして、この載置工程において、サセプタ100,200の座ぐり底面110B,210Bの回転中心軸C1上に半導体ウェーハWの回転中心軸が位置するよう、半導体ウェーハWを載置する。
(Manufacturing method of epitaxial wafer)
Further, the method for manufacturing an epitaxial wafer according to the present embodiment includes a mounting step of mounting the semiconductor wafer W on the above-mentioned
また、載置工程においては昇降リフトピンを用いたり、エピタキシャル成長工程においては一般的な気相成長条件でシリコンソースガスをシリコンウェーハ表面に吹き付けたりするなど、各工程は常法に従い行うことができる。 Further, each step can be performed according to a conventional method, such as using an elevating lift pin in the mounting step and blowing a silicon source gas onto the surface of the silicon wafer under general vapor phase growth conditions in the epitaxial growth step.
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらは代表的な実施形態の例を示したものであって、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, these are examples of typical embodiments, and the present invention is not limited to these embodiments and is within the scope of the gist of the invention. Various changes can be made with.
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
[実験例1]
(実施例1)
図3に示すサセプタ100を、偏心距離Dを5.0mmとして作製した。そして、このサセプタ100を、図1に示す枚葉式エピタキシャル成長装置150に設置した。サセプタ回転中心軸C0は、成長炉内の回転中心軸と同心軸である。
[Experimental Example 1]
(Example 1)
The
また、半導体ウェーハWとして直径300mmのシリコンウェーハを用意した。次いで、シリコンウェーハの回転中心軸がサセプタ100の座ぐり底面の回転中心軸C1と同軸となるよう、シリコンウェーハを載置した。その後、シリコンウェーハの表面に、シリコンエピタキシャル層をエピタキシャル成長させ、エピタキシャルシリコンウェーハを得た。
Further, a silicon wafer having a diameter of 300 mm was prepared as the semiconductor wafer W. Next, the silicon wafer was placed so that the rotation center axis of the silicon wafer was coaxial with the rotation center axis C 1 on the bottom surface of the counterbore of the
なお、シリコンエピタキシャルウェーハの作製にあたり、シリコンウェーハをエピタキシャル膜形成室内に導入し、リフトピンを用いてサセプタ100上に載置した。続いて、1130℃にて、水素ガスを供給し、水素ベークを行った後、1130℃にて、シリコンのエピタキシャル膜を4μm成長させてエピタキシャルシリコンウェーハを得た。ここで、原料ソースガスとしてはトリクロロシランガスを用い、また、ドーパントガスとしてジボランガス、キャリアガスとして水素ガスを用いた。
In manufacturing the silicon epitaxial wafer, the silicon wafer was introduced into the epitaxial film forming chamber and placed on the
(従来例1)
偏心距離Dが0mmである以外は、サセプタ100と同様の座ぐり形状を備えるサセプタを用いて、実施例1と同様にエピタキシャル成長させ、エピタキシャルシリコンウェーハを得た。
(Conventional example 1)
An epitaxial silicon wafer was obtained by epitaxially growing in the same manner as in Example 1 using a susceptor having a counterbore shape similar to that of the
<評価:エピタキシャル層の膜厚測定>
FT−IR方式の膜厚測定器(ナノメトリクス社製:QS−3300シリーズ)を用いて、実施例1および従来例1により作製したエピタキシャルウェーハのエピタキシャル膜の膜厚分布をそれぞれ測定した。結果を図5に示す。ただし、図5のグラフ縦軸に相当するエピタキシャル膜厚は、平均膜厚を1(グラフ中では縦軸の数値:1.0)とする相対値を用いて示す。また、ウェーハ外縁から10mmまでの領域のエピタキシャル層の膜厚分布はグラフの簡略化のため割愛して図示している。さらに、図5中、ウェーハ中心からの距離がマイナスであるとは、所定の径方向を正の方向とした場合の、反対方向であることを意味する。
<Evaluation: Measurement of film thickness of epitaxial layer>
Using an FT-IR type film thickness measuring device (manufactured by Nanometrics Co., Ltd .: QS-3300 series), the film thickness distribution of the epitaxial film of the epitaxial wafer produced in Example 1 and Conventional Example 1 was measured, respectively. The results are shown in FIG. However, the epitaxial film thickness corresponding to the vertical axis of the graph in FIG. 5 is shown using a relative value in which the average film thickness is 1 (numerical value on the vertical axis: 1.0 in the graph). Further, the film thickness distribution of the epitaxial layer in the region from the outer edge of the wafer to 10 mm is omitted for simplification of the graph. Further, in FIG. 5, the negative distance from the center of the wafer means the opposite direction when the predetermined radial direction is the positive direction.
図5のグラフより、実施例1では従来例1に比べて、エピタキシャル層の膜厚分布をより均一化できたことが確認された。また、下記式[1]に従い、平均膜厚に対する膜厚分布率(±%)を定義すると、実施例1の膜厚分布率は1.09%であり、従来例1の膜厚分布率は1.13%である。
[実験例2]
実施例1において作製したサセプタと同じ座ぐり形状としつつ、偏心距離Dを、1.0mmから22.0mmまで、1.0mm単位で変更したサセプタを作製した。これらのサセプタを用いて、実施例1と同様にしてシリコンエピタキシャルシャルウェーハを作製した。図6のグラフに、上記式[1]により求められるエピタキシャル層の膜厚分布率と、偏心距離Dとの対応関係を示す。なお、偏心距離Dが0mmであるサセプタとしては、従来例1において用いたサセプタを使用した。
[Experimental Example 2]
A susceptor having the same counterbore shape as the susceptor produced in Example 1 and having an eccentric distance D changed from 1.0 mm to 22.0 mm in 1.0 mm units was produced. Using these susceptors, a silicon epitaxial wafer was produced in the same manner as in Example 1. The graph of FIG. 6 shows the correspondence between the film thickness distribution ratio of the epitaxial layer obtained by the above formula [1] and the eccentric distance D. As the susceptor having an eccentric distance D of 0 mm, the susceptor used in Conventional Example 1 was used.
図6から、偏心があるサセプタを用いれば、偏心のない従来例1のサセプタを用いる場合に比べて膜厚分布率が改善されることが確認できた。特に、偏心距離Dが5.0mm以上となると、膜厚分布率が改善効果がより急峻となり、偏心距離Dが18.0mmのときに改善効果が最大となった。偏心距離Dが18.0mmを超えると、徐々に改善効果が緩和することも確認されたものの、偏心距離Dが22.0mmまでは、膜厚分布の改善効果が確実に得られることが確認された。 From FIG. 6, it was confirmed that the use of the eccentric susceptor improved the film thickness distribution ratio as compared with the case of using the eccentric susceptor of Conventional Example 1. In particular, when the eccentric distance D was 5.0 mm or more, the effect of improving the film thickness distribution ratio became steeper, and when the eccentric distance D was 18.0 mm, the improvement effect was maximized. It was also confirmed that the improvement effect was gradually relaxed when the eccentric distance D exceeded 18.0 mm, but it was confirmed that the improvement effect of the film thickness distribution was surely obtained up to the eccentric distance D of 22.0 mm. It was.
なお、本実験では、サセプタ以外はエピタキシャル成長条件を同一条件として実験を行った。エピタキシャル成長条件が異なる場合には、最適な偏心距離Dは変動し得るものと推定されるが、偏心があるサセプタを用い、かつ、偏心距離Dを22.0mm以下とすれば、膜厚分布の改善効果は確実に得られる。 In this experiment, except for the susceptor, the experiment was carried out under the same epitaxial growth conditions. It is presumed that the optimum eccentric distance D can fluctuate when the epitaxial growth conditions are different. However, if an eccentric susceptor is used and the eccentric distance D is 22.0 mm or less, the film thickness distribution is improved. The effect is surely obtained.
本発明によれば、エピタキシャル層の膜厚均一性をより均一化することのできるサセプタおよび当該サセプタを用いたエピタキシャルウェーハの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a susceptor capable of making the film thickness uniformity of the epitaxial layer more uniform, and a method for manufacturing an epitaxial wafer using the susceptor.
100 サセプタ
110 座ぐり部
110A1 外側内周壁面
110A2 内側内周壁面
110B 底面
110C 開口縁
110L レッジ部
150 エピタキシャル成長装置
151 アッパーライナー
152 ローワーライナー
153 アッパードーム
154 ローワードーム
C0 サセプタ回転中心軸
C1 座ぐり底面の回転中心軸
D 偏心距離
W 半導体ウェーハ
L 座ぐり底面の回転中心軸と座ぐり部の開口縁との間の径方向距離
Lp ポケット幅
100
Claims (5)
前記サセプタには、前記半導体ウェーハが載置される凹形状の座ぐり部が設けられ、
前記サセプタのサセプタ回転中心軸と、前記座ぐり部の座ぐり底面の回転中心軸とが偏心し、
前記サセプタの前記サセプタ回転中心軸と、前記座ぐり部の座ぐり底面の回転中心軸との偏心距離が22mm以下であることを特徴とするサセプタ。 A susceptor for mounting a semiconductor wafer, the central axis of the single-wafer epitaxial growth apparatus in the furnace and the central axis of rotation of the susceptor as concentric axes.
The susceptor is provided with a concave counterbore portion on which the semiconductor wafer is placed.
The susceptor rotation center axis of the susceptor and the rotation center axis of the counterbore bottom surface of the counterbore portion are eccentric .
The susceptor is characterized in that the eccentric distance between the susceptor rotation center axis of the susceptor and the rotation center axis of the counterbore bottom surface of the counterbore portion is 22 mm or less.
前記サセプタには、前記半導体ウェーハが載置される凹形状の座ぐり部が設けられ、
前記サセプタのサセプタ回転中心軸と、前記座ぐり部の座ぐり底面の回転中心軸とが偏心し、
前記サセプタの前記サセプタ回転中心軸と、前記座ぐり部の座ぐり底面の回転中心軸との偏心距離が3mm以上であることを特徴とするサセプタ。 A susceptor for mounting a semiconductor wafer, the central axis of the single-wafer epitaxial growth apparatus in the furnace and the central axis of rotation of the susceptor as concentric axes.
The susceptor is provided with a concave counterbore portion on which the semiconductor wafer is placed.
The susceptor rotation center axis of the susceptor and the rotation center axis of the counterbore bottom surface of the counterbore portion are eccentric .
The susceptor is characterized in that the eccentric distance between the susceptor rotation center axis of the susceptor and the rotation center axis of the counterbore bottom surface of the counterbore portion is 3 mm or more.
該半導体ウェーハ表面にエピタキシャル層を形成するエピタキシャル層形成工程と、
を含むエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記載置工程において、前記サセプタの前記座ぐり底面の回転中心軸上に前記半導体ウェーハの回転中心軸が位置するよう、前記半導体ウェーハを載置することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。 A mounting step of mounting a semiconductor wafer on the susceptor according to any one of claims 1 to 4.
An epitaxial layer forming step of forming an epitaxial layer on the surface of the semiconductor wafer,
A method for manufacturing an epitaxial wafer including
A method for manufacturing an epitaxial wafer, which comprises mounting the semiconductor wafer so that the rotation center axis of the semiconductor wafer is located on the rotation center axis of the counterbore bottom surface of the susceptor in the above-described setting step.
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