JPH01278717A - 化学気相エピタキシャル成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、基板支持板を加熱し、化学気相成長法により
所定基板上に単結晶層をエピタキシャル成長するエピタ
キシャル成長装置に関するものである。

従来の技術 シリコン基板上へのエピタキシャル成長は、半導体装置
、とりわけ、埋込コレクタ層を有するブレーナ型バイポ
ーラデバイスでは必要不可欠なものとなっている。とこ
ろが、シリコンエピタキシャル成長時発生するすべり転
位は、そのシリコンエピタキシャル成長層上に形成され
る半導体装置の特性を著しく劣化させ、ひいては半導体
装置の歩留りも低下させる。また、シリコンエピタキシ
ャル成長層の比抵抗、及び成長層厚みのばらつきも半導
体装置の特性、歩留りへの影響が大きい。

第２図（ａ）は従来の高周波誘導加熱を用いたシリコン
エピタキシャル成長装置で、加熱前の単結晶シリコン基
板と基板支持板の様子を示し、第２図（ｂ）は加熱中の
様子を示したものの各断面図である。両図で５は単結晶
シリコン基板、６は基板支持板、７は基板支持板６と高
周波誘導コイル８とを絶縁する石英絶縁板である。

発明が解決しようとする課題 高周波誘導加熱では、基板支持板６に流れる誘導電流で
、まず基板支持板６自体が加熱される。

次に基板支持板６と接触、しているシリコン基板５の底
面が加熱される。ところがシリコン基板表面は反応ガス
が流れているため温度は低い。したかってシリコン基板
５の厚さ方向に温度勾配が生じる。そのため、シリコン
基板５は反り、さらに、この反りにより、シリコン基板
５端部は中心部より、シリコン基板表面を流れる反応ガ
ス等により過冷却になる。したがってシリコン基板面内
にも温度勾配が生じ、さらに反りは増長される。

この時の各部の温度関係を式で表わすと、Ｔ１与Ｔ２ξ
Ｔ３＞Ｔ４＞Ｔ５となる。ただし、Ｔ１は基板支持板内
部の温度、Ｔ２は基板支持板表面の温度、Ｔ３はシリコ
ン基板底面の温度、Ｔ４はシリコン基板表面中心部の温
度、Ｔ５はシリコン基板端部の温度である。反りが発生
するということは、すなわちシリコン基板に応力が加わ
っていることにほかならない。この応力によりシリコン
基板にすべり転位が発生する。

このように反ったシリコン基板上にエピタキシャル成長
により単結晶シリコン層が形成された場合、一連のエピ
タキシャル成長過程が終了し、シリコン基板の冷却の際
、反ったシリコン基板がちとにもどろうとするためシリ
コン基板上にエピタキシャル成長した単結晶シリコン層
に応力が加わり、その結果、シリコンエピタキシャル層
にすべり転位が発生する。

また、シリコンエピタキシャル成長層の比抵抗、厚みは
、基板温度の高低に大きく左右される。したがって、前
出のすべり転位発生過程途中のように、基板面内に温度
勾配（温度のばらつき）があると、シリコンエピタキシ
ャル層の比抵抗、厚みにシリコン基板面内ばらつきが生
じる。

さらに、第３図に示すように、円盤上の基板支持板を使
用した場合、基板支持板自体にも、平面半径方向に温度
勾配が生じる。したがって、基板支持板半径方向に複数
列のシリコン基板を配した場合、シリコン基板内の温度
勾配は基板支持板中心近辺のシリコン基板と端部近辺の
シリコン基板では異ってくる。よって、前述のすべり転
位の発生量、あるいは、シリコンエピタキシャル層の比
抵抗、及び厚みのばらつきの大きさが、基板支持板中心
近辺と端部近辺のシリコン基板では異なってくる。

本発明は、前述のようなすべり転位の発生や、シリコン
エピタキシャル層の比抵抗及び厚みのばらつき増大を抑
制し、さらに、基板支持板半径方向の温度勾配により生
じる基板支持板中心近辺と端部近辺のシリコン基板のす
べり転位の発生量、シリコンエピタキシャル層の比抵抗
及び厚みばらつきの大きさの差を少なくした、高周波誘
導加熱を用いた化学気相エピタキシャル成長装置を提供
することを目的とする。

課題を解決するための手段 このような問題を解決するために、本発明は基板支持体
の半径方向に、単結晶層を成長させる基板とほぼ同径の
ポケットを複数列に設け、がっ、同ポケットの深さを前
記基板支持体の中心近辺と端部近辺とで異ならせた構造
になした化学気相エピタキシャル成長装置である。

作用 本発明によると、加熱中に、単結晶を成長させる基板の
表面側と裏面側との温度差を小さくすることができ、し
たがって、成長層の比抵抗、厚みが安定、均一になると
共に、すべり転位の発生も顕著に抑制される。

実施例 つぎに、本発明を実施例により詳しくのべる。

第１図（ａ）　、　（ｂ）は、本発明実施例の要部断面
図であり、加熱前と加熱中との各状態を示すものである
。この実施例では、円筒と球形の一部とを組み合せた断
面形状を持つ基板とほぼ同径のポケットを基板支持板に
設けた。このポケットは基板支持板半径方向に複数列配
置され、さらに円筒部分下面と球形部分下面との距１ｄ
は、基板支持板中心近辺と、端部近辺のポケットとでは
異なる。

第１図（ｂ）は前記基板支持板を用いたときの加熱中の
シリコン基板の様子を示し、１はシリコン基板、２は基
板支持板、３は石英絶縁板、４は高周波誘導加熱コイル
である。

このような基板支持板を用いた場合のシリコン基板の加
熱過程は、前述の基板支持板にポケットが無い場合と同
じだが、シリコン基板底面と基板支持板表面が離れてい
るためシリコン基板は基板支持板からの輻射熱のみで加
熱されるため、ポケットの無い基板支持板を用いた場合
のようなシリコン基板底面の過度の加熱は生じず、した
がってシリコン基板の厚さ方向に生じる温度勾配は非常
に小さい。さらにシリコン基板周辺部のみ基板支持板に
接触しているため、シリコン基板周辺部の温度はシリコ
ン基板中心部より高くなる。これにより、シリコン基板
の周辺部と中心部にあらかじめ存在する温度差により、
シリコン基板表面を流れる反応ガスによるシリコン基板
周辺部の過冷却が起ってもシリコン基板面内に発生する
温度差は緩和される。この時の各部の温度関係を式で表
わすと’ｒ＋！＝ｒ’ｒ２＞’ｒ３＝’ｒ＋＝’ｒｓ、
（但し、Ｔ１〜Ｔ５は前述のものと同じ）となる。

このような作用により、シリコン基板に発生する反り、
つまりシリコン基板に加わる応力は、ポケットの無い基
板支持板を用いた場合より小さ（なり、シリコン基板の
すべり転位の発生は抑制される。また、単結晶シリコン
層のエピタキシャル成長後のシリコン基板冷却過程では
、加熱過程で生じた反りが小さいため、シリコンエピタ
キシャル層のすべり転位の発生は、ポケットの無い基板
支持板を用いた場合より抑制される。

また、前記作用によりシリコン基板面内に生じる温度勾
配が小さ（なるため、シリコンエピタキシャル層の比抵
抗及び厚みのばらつきも小さくなる。

さらに、基板支持板表面温度に第３図に示すような基板
支持板中心近辺の温度が端部近辺の温度に比べ高いとい
った温度勾配が存在した場合、基板支持板中心近辺のポ
ケットの距１ｄを端部近辺のポケットの距離ｄに比べ大
きくしておけば、基板支持板表面温度の差によって生じ
る、基板支持板からの輻射熱によるシリコン基板加熱量
の差は相殺される。

本発明の一実施例について説明する。本実施例では基板
支持板に第１図（ａ）のような円筒形と球形の一部を組
み合わせた断面形状のポケットを設け、このポケットを
基板支持板半径方向に２列配置した。また、ｄは基板支
持板中心側と端部側のポケットで５ミクロンこの差を設
けた。

発明の効果 本発明によれば、円盤状の基板支持板半径方向に複数列
のシリコン基板とほぼ同径の円筒形と、球面の一部を組
み合わせた断面形状を持つポケットを設け、しかも基板
支持板中心近辺と端部近辺のポケットの深さに差を設け
ることにより、基板支持板にポケットの無い場合に比べ
、シリコン基板及びその上のシリコンエピタキシャル成
長層に発生するすべり転位を抑制し、かつ、シリコンエ
ピタキシャル成長層の比抵抗、および厚みのばらつきを
小さ（することができ、さらに基板支持板半径方向に発
生するすべり転位の発生量や、シリコンエピタキシャル
層の比抵抗および厚みのばらつきの差を小さくすること
かの可能な高周波誘導加熱式を用いた化学気相シリコン
エピタキシャル成長装置を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）は本発明の一実施例における
加熱前および加熱中の基板支持板とシリコン基板との様
子を示す要部断面図、第２図（ａ）　、　（ｂ）は従来
例における加熱前および加熱中の基板支持板とシリコン
基板との様子を示す要部断面図、第３図（ａ）　、Ｃｂ
）は従来例の形状平面図とその特性図である。 １・・・・・・シリコン基板、２・・・・・・基板支持
板（体）、３・・・・・・石英絶縁板、４・・・・・・
高周波誘導コイル。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名７ｔ　＃　
７２ン万央Ｔ４←１５ 第２図 ○○ｏｏαへ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　基板支持体の半径方向に、単結晶層を成長させる基板
   とほぼ同径のポケットを複数列に設け、かつ、同ポケッ
   トの深さを前記基板支持体の中心近辺と端部近辺とで異
   ならせた構造になした化学気相エピタキシャル成長装置
   。