JPH0666265B2 - 半導体気相成長用サセプタ - Google Patents
半導体気相成長用サセプタInfo
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- JPH0666265B2 JPH0666265B2 JP61032223A JP3222386A JPH0666265B2 JP H0666265 B2 JPH0666265 B2 JP H0666265B2 JP 61032223 A JP61032223 A JP 61032223A JP 3222386 A JP3222386 A JP 3222386A JP H0666265 B2 JPH0666265 B2 JP H0666265B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- susceptor
- vapor phase
- sic film
- phase growth
- sic
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/12—Substrate holders or susceptors
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体気相成長用サセプタの改良に関する。
半導体デバイスの製造工程のうち、エピタキシャル成長
工程ではシリコンウェハをサセプタ上に載置してランプ
加熱等によりシリコン単結晶の気相成長が行なわれる。
工程ではシリコンウェハをサセプタ上に載置してランプ
加熱等によりシリコン単結晶の気相成長が行なわれる。
従来、このようなサセプタとしては、等方性炭素質基材
表面にCVD法等により炭化珪素膜を形成したものが用い
られている。この炭化珪素膜は炭素質基材内部に含まれ
る不純物が拡散してウェハを汚染するのを防止するとと
もに、耐摩耗性の向上を図るために形成されるものであ
る。また、炭素質基材の熱膨張係数は炭化珪素膜に合わ
せて製造され、熱サイクルにより炭化珪素膜の剥離等が
生じないようにしている。
表面にCVD法等により炭化珪素膜を形成したものが用い
られている。この炭化珪素膜は炭素質基材内部に含まれ
る不純物が拡散してウェハを汚染するのを防止するとと
もに、耐摩耗性の向上を図るために形成されるものであ
る。また、炭素質基材の熱膨張係数は炭化珪素膜に合わ
せて製造され、熱サイクルにより炭化珪素膜の剥離等が
生じないようにしている。
しかし、従来のサセプタは主な構成材が多孔質の等方性
炭素質基材であるため、一定の機械的強度を与え、温度
分布を均一化するためには、炭素質基材の肉厚を厚くせ
ざるを得なかった。このため、サセプターの重量が重く
なって操作性が劣るうえ、熱容量も増大して加熱・冷却
過程でのエネルギー効率が悪くなる。
炭素質基材であるため、一定の機械的強度を与え、温度
分布を均一化するためには、炭素質基材の肉厚を厚くせ
ざるを得なかった。このため、サセプターの重量が重く
なって操作性が劣るうえ、熱容量も増大して加熱・冷却
過程でのエネルギー効率が悪くなる。
一方、SiC膜の方にも問題があり、サセプタを長期間使
用した場合には、SiC膜が浸食を受け、膜厚の薄い部分
でピンホールが発生する。このようにピンホールが発生
すると、炭素質基材内部に含まれる不純物が被処理ウェ
ハ中に拡散されてウェハを汚染し、半導体デバイスの歩
留りを低下させる。
用した場合には、SiC膜が浸食を受け、膜厚の薄い部分
でピンホールが発生する。このようにピンホールが発生
すると、炭素質基材内部に含まれる不純物が被処理ウェ
ハ中に拡散されてウェハを汚染し、半導体デバイスの歩
留りを低下させる。
更に、上記のように炭素質基材は熱膨張係数がSiC膜の
それと一致するように製造されるが、異質の材質が密着
しているため耐熱衝撃性が高いとはいえず、サセプタが
破損することもある。
それと一致するように製造されるが、異質の材質が密着
しているため耐熱衝撃性が高いとはいえず、サセプタが
破損することもある。
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、操作
性及びエネルギー効率の改善、被処理ウェハの汚染防
止、耐熱衝撃性の改善を達成し得る半導体気相成長用サ
セプタを提供しようとするものである。
性及びエネルギー効率の改善、被処理ウェハの汚染防
止、耐熱衝撃性の改善を達成し得る半導体気相成長用サ
セプタを提供しようとするものである。
本発明の半導体気相成長用サセプタは、５μｍ以上の粒
子径を有する結晶体が表面積の70％以上を占め、かつカ
サ密度が3.00g／cm3以上の緻密質炭化珪素からなること
を特徴とするものである。
子径を有する結晶体が表面積の70％以上を占め、かつカ
サ密度が3.00g／cm3以上の緻密質炭化珪素からなること
を特徴とするものである。
こうした半導体気相成長用サセプタは、所定形状の等方
性炭素質基材の表面にCVD法によりSiC膜を形成した後、
炭素質基材を酸化除去し、更に炭素質基材の除去面にCV
D法により再度SiC膜を形成することにより製造される。
性炭素質基材の表面にCVD法によりSiC膜を形成した後、
炭素質基材を酸化除去し、更に炭素質基材の除去面にCV
D法により再度SiC膜を形成することにより製造される。
本発明において、５μｍ以上の粒子径を有する結晶体が
表面積中に占める割合を70％以上としたのは、結晶体が
少ないと、充分な強度が得られないためである。また、
炭化珪素のカサ密度を3.00g／cm3以上と規定したのは、
3.00g／cm3未満では、機械的強度が低下するとともに、
耐食性が劣り、使用に耐えないためである。
表面積中に占める割合を70％以上としたのは、結晶体が
少ないと、充分な強度が得られないためである。また、
炭化珪素のカサ密度を3.00g／cm3以上と規定したのは、
3.00g／cm3未満では、機械的強度が低下するとともに、
耐食性が劣り、使用に耐えないためである。
なお、本発明のサセプタの厚さは200〜3000μｍである
ことが望ましい。これは、200μｍ未満では機械的強度
が弱いうえ、ランプ加熱時にウェハ載置面の均熱がとれ
ず、一方3000μｍを超えると熱容量が大きくなって温度
応答性が悪くなるとともに、急熱・急冷過程でひずみが
残留し易く、破損の原因となるためである。
ことが望ましい。これは、200μｍ未満では機械的強度
が弱いうえ、ランプ加熱時にウェハ載置面の均熱がとれ
ず、一方3000μｍを超えると熱容量が大きくなって温度
応答性が悪くなるとともに、急熱・急冷過程でひずみが
残留し易く、破損の原因となるためである。
このような半導体気相成長用サセプタによれば、緻密な
炭化珪素のみからなるので非常に高い強度を有するう
え、軽量化による操作性及びエネルギー効率の改善、耐
食性の向上による被処理ウェハの不純物汚染の防止、耐
熱衝撃性の改善等を達成することができる。
炭化珪素のみからなるので非常に高い強度を有するう
え、軽量化による操作性及びエネルギー効率の改善、耐
食性の向上による被処理ウェハの不純物汚染の防止、耐
熱衝撃性の改善等を達成することができる。
以下、本発明の実施例を説明する。
（Ｉ）以下のようにしてサセプタのモデルとなるSiC膜
を作製し、その物性を調べた。
を作製し、その物性を調べた。
まず、熱膨張係数を調整した炭素質基材をCVD炉内に装
入し、炉内温度を1500℃として、トリメチルクロロシラ
ン（TMCS）と水素とをガス流量比1:50で供給し、10時間
反応させた。炉内から取出して測定したところ、炭素質
基材表面に膜厚100μｍのSiC膜が形成されていた。
入し、炉内温度を1500℃として、トリメチルクロロシラ
ン（TMCS）と水素とをガス流量比1:50で供給し、10時間
反応させた。炉内から取出して測定したところ、炭素質
基材表面に膜厚100μｍのSiC膜が形成されていた。
次に、炭素質基材を焼き抜き（酸化除去）してSiC膜の
みを得た。このSiC膜について表面の電子顕微鏡写真を
撮影した。その結果、最初のコーティング面は５μｍ以
上の粒子径を有するSiC結晶体が表面積の70％以上を占
めていた。これに対して、焼き抜き面は非常に微細なSi
C結晶体及び非晶質体からなっていることがわかった。
みを得た。このSiC膜について表面の電子顕微鏡写真を
撮影した。その結果、最初のコーティング面は５μｍ以
上の粒子径を有するSiC結晶体が表面積の70％以上を占
めていた。これに対して、焼き抜き面は非常に微細なSi
C結晶体及び非晶質体からなっていることがわかった。
更に、得られたSiC膜をCVD炉内に装入し、反応時間を種
々変化させた以外は上記と同様な条件でSiC膜の炭素質
基材の焼き抜き面に再度SiC膜を形成し、膜厚の異なる
３種のSiC膜を作製した。これらのSiC膜の再コーティン
グ面についても電子顕微鏡写真を撮影したところ、５μ
ｍ以上の粒子径を有するSiC結晶が表面積に占める割合
は反応時間、すなわち膜厚に応じてそれぞれ50％、70％
及び90％であることがわかった。
々変化させた以外は上記と同様な条件でSiC膜の炭素質
基材の焼き抜き面に再度SiC膜を形成し、膜厚の異なる
３種のSiC膜を作製した。これらのSiC膜の再コーティン
グ面についても電子顕微鏡写真を撮影したところ、５μ
ｍ以上の粒子径を有するSiC結晶が表面積に占める割合
は反応時間、すなわち膜厚に応じてそれぞれ50％、70％
及び90％であることがわかった。
つづいて、得られた各SiC膜の３点曲げ強さ及び表面の
粗さを調べた。なお、表面の粗さはJIS0651の定義に従
ってJIS0651の触針式測定器によって測定した。この結
果を下記表に示す。なお、下記表中０％のものは炭素質
基材の焼き抜きを行なっただけでSiC膜の再コーティン
グを行なっていないものである。また、下記表には示し
ていないが、炭素質基材の３点曲げ強度は480kg／cm2で
ある。
粗さを調べた。なお、表面の粗さはJIS0651の定義に従
ってJIS0651の触針式測定器によって測定した。この結
果を下記表に示す。なお、下記表中０％のものは炭素質
基材の焼き抜きを行なっただけでSiC膜の再コーティン
グを行なっていないものである。また、下記表には示し
ていないが、炭素質基材の３点曲げ強度は480kg／cm2で
ある。
上記表から明らかなように、SiC膜は再コーティングを
行なわなくても炭素質基材よりも高強度を示す。また、
再コーティングすることによって未処理物より曲げ強さ
が向上し、５μｍ以上の粒子径を有するSiC結晶が表面
積に占める割合が70％以上になると3000kg／cm2以上の
高強度が得られる。ただし、前記割合が70％より多くな
ると曲げ強さが顕著に向上することはなくなる。また、
再コーティングSiC膜を形成することにより、表面が滑
らかになることもわかる。したがって、再コーティング
面をウェハ載置面として用いてもウェハ裏面に傷が発生
するのを防止することができる。なお、５μｍ以上の粒
子径を有するSiC結晶が表面積に占める割合が70％以上
になると炭化珪素のカサ密度は3.00g／cm2以上となり、
ほぼ理論値（3.21g／cm2）に近いものまで得られ、通気
率がほぼ０％となることがわかった。
行なわなくても炭素質基材よりも高強度を示す。また、
再コーティングすることによって未処理物より曲げ強さ
が向上し、５μｍ以上の粒子径を有するSiC結晶が表面
積に占める割合が70％以上になると3000kg／cm2以上の
高強度が得られる。ただし、前記割合が70％より多くな
ると曲げ強さが顕著に向上することはなくなる。また、
再コーティングSiC膜を形成することにより、表面が滑
らかになることもわかる。したがって、再コーティング
面をウェハ載置面として用いてもウェハ裏面に傷が発生
するのを防止することができる。なお、５μｍ以上の粒
子径を有するSiC結晶が表面積に占める割合が70％以上
になると炭化珪素のカサ密度は3.00g／cm2以上となり、
ほぼ理論値（3.21g／cm2）に近いものまで得られ、通気
率がほぼ０％となることがわかった。
次いで、炭素質基材の焼き抜き後に残存しているSiC膜
の表面部Ａと、更に再コーティングされたSiC膜の表面
部Ｂ（ただし５μｍ以上の粒子径を有するSiC結晶が表
面積に占める割合が70％のもの）とについて、それぞれ
熱拡散率と熱伝導率とを調べた。
の表面部Ａと、更に再コーティングされたSiC膜の表面
部Ｂ（ただし５μｍ以上の粒子径を有するSiC結晶が表
面積に占める割合が70％のもの）とについて、それぞれ
熱拡散率と熱伝導率とを調べた。
まず、熱拡散率はＡが0.53cm2／ｓ、Ｂが0.75cm5／ｓで
あった。このようにＢの方が熱拡散率が大きいので、エ
ピタキシャル成長時に容易に均熱を得ることができる。
また、熱伝導性については第３図に示すような結果が得
られた。第３図から明らかなように、Ｂの方が熱伝導性
が良好で、特に低温ではこの傾向が顕著である。加熱時
はに表面から熱が伝わるので、再コーティングした方が
エピタキシャル成長時に昇温を速く行なうことができ、
エネルギー経済性に優れていることがわかる。
あった。このようにＢの方が熱拡散率が大きいので、エ
ピタキシャル成長時に容易に均熱を得ることができる。
また、熱伝導性については第３図に示すような結果が得
られた。第３図から明らかなように、Ｂの方が熱伝導性
が良好で、特に低温ではこの傾向が顕著である。加熱時
はに表面から熱が伝わるので、再コーティングした方が
エピタキシャル成長時に昇温を速く行なうことができ、
エネルギー経済性に優れていることがわかる。
なお、再コーティングを行なった場合、炭素質基材の焼
き抜き面に不純物が残留していたとしても、不純物を封
じ込めることができるので、ウェハの不純物汚染を防止
する効果が高いことは当然である。
き抜き面に不純物が残留していたとしても、不純物を封
じ込めることができるので、ウェハの不純物汚染を防止
する効果が高いことは当然である。
（II）上述したような基礎的な研究結果に基づいて、以
下のようにして実際にサセプタを作製した。
下のようにして実際にサセプタを作製した。
まず、熱膨張係数を調整した炭素質基材を第１図に示す
ような台形板状台１の中央部の３個所にウェハ載置部
２、…を設けた形状に加工したものを用意した。次に、
これをCVD炉内に装入し、炉内温度を1500℃として、ト
リメチルクロロシラン（TMCS）と水素とをガス流量比1:
50で供給し、50時間反応させた。炉内から取出して測定
したところ、炭素質基材表面に膜厚500μｍのSiC膜が形
成されていた。つづいて、炭素質基材を酸化処理により
焼き抜きしてSiC膜のみを得た。更に、このSiC膜をCVD
炉内に装入し、上記と同様な条件でSiC膜の炭素質基材
の焼き抜き面に再度SiC膜を形成し、第１図に図示する
ような形状を有するさ700μｍのサセプタを製造した。
ような台形板状台１の中央部の３個所にウェハ載置部
２、…を設けた形状に加工したものを用意した。次に、
これをCVD炉内に装入し、炉内温度を1500℃として、ト
リメチルクロロシラン（TMCS）と水素とをガス流量比1:
50で供給し、50時間反応させた。炉内から取出して測定
したところ、炭素質基材表面に膜厚500μｍのSiC膜が形
成されていた。つづいて、炭素質基材を酸化処理により
焼き抜きしてSiC膜のみを得た。更に、このSiC膜をCVD
炉内に装入し、上記と同様な条件でSiC膜の炭素質基材
の焼き抜き面に再度SiC膜を形成し、第１図に図示する
ような形状を有するさ700μｍのサセプタを製造した。
つづいて、このサセプタを６枚用意し、第２図に示すよ
うに、シャフト３に取付けられた上部支持板４及び図示
しない下部支持板の周囲にバレル型に組立てた。
うに、シャフト３に取付けられた上部支持板４及び図示
しない下部支持板の周囲にバレル型に組立てた。
そして、上記実施例のバレル型サセプタと同形状の従来
品とを、シリコンのエピタキシャル成長工程で使用し、
比較試験を行なった。その結果、従来品は215回の使用
でピンホールが発生して使用不能になったが、実施例の
ものは500回以上使用しても不良が発生することはなか
った。また、実施例のものではウェハへの不純物汚染は
認められなかった。更に、実施例のものではエネルギー
効率が従来品と比較して10％以上改善された。
品とを、シリコンのエピタキシャル成長工程で使用し、
比較試験を行なった。その結果、従来品は215回の使用
でピンホールが発生して使用不能になったが、実施例の
ものは500回以上使用しても不良が発生することはなか
った。また、実施例のものではウェハへの不純物汚染は
認められなかった。更に、実施例のものではエネルギー
効率が従来品と比較して10％以上改善された。
以上詳述した如く本発明の半導体気相成長用サセプタに
よれば、非常に高い強度を有するうえ、操作性及びエネ
ルギー効率の改善、ウェハの不純物汚染の防止、長寿命
化等を達成することができ、エピタキシャル成長工程全
体の低コスト化をもたらす等顕著な効果を奏するもので
ある。
よれば、非常に高い強度を有するうえ、操作性及びエネ
ルギー効率の改善、ウェハの不純物汚染の防止、長寿命
化等を達成することができ、エピタキシャル成長工程全
体の低コスト化をもたらす等顕著な効果を奏するもので
ある。
第１図は本発明の実施例において製造されたサセプタの
正面図、第２図は同サセプタをバレル型に組立た状態を
示す斜視図、第３図は炭素質基材焼き抜き後のSiC膜の
表面部と再コーティングが行なわれたSiC膜の表面部に
ついての、温度と熱伝導率との関係を示す特性図であ
る。 １……台形板状台、２……ウェハ載置部、３……シャフ
ト、４……上部支持板。
正面図、第２図は同サセプタをバレル型に組立た状態を
示す斜視図、第３図は炭素質基材焼き抜き後のSiC膜の
表面部と再コーティングが行なわれたSiC膜の表面部に
ついての、温度と熱伝導率との関係を示す特性図であ
る。 １……台形板状台、２……ウェハ載置部、３……シャフ
ト、４……上部支持板。
Claims (2)
- 【請求項１】５μｍ以上の粒子径を有する結晶体が表面
積の70％以上を占め、かつカサ密度が3.00g／cm3以上の
緻密質炭化珪素からなることを特徴とする半導体気相成
長用サセプタ。 - 【請求項２】厚さが200〜3000μｍであることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の半導体気相成長用サセ
プタ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61032223A JPH0666265B2 (ja) | 1986-02-17 | 1986-02-17 | 半導体気相成長用サセプタ |
| EP19870101875 EP0233584B1 (en) | 1986-02-17 | 1987-02-11 | Susceptor for vapor-growth deposition |
| DE8787101875T DE3766122D1 (de) | 1986-02-17 | 1987-02-11 | Suszeptor fuer dampfablagerung. |
| US07/668,329 US5200157A (en) | 1986-02-17 | 1991-03-14 | Susceptor for vapor-growth deposition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61032223A JPH0666265B2 (ja) | 1986-02-17 | 1986-02-17 | 半導体気相成長用サセプタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62189726A JPS62189726A (ja) | 1987-08-19 |
| JPH0666265B2 true JPH0666265B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=12352954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61032223A Expired - Fee Related JPH0666265B2 (ja) | 1986-02-17 | 1986-02-17 | 半導体気相成長用サセプタ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0233584B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0666265B2 (ja) |
| DE (1) | DE3766122D1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0492447A (ja) * | 1990-08-08 | 1992-03-25 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 無機薄膜の成膜方法 |
| ITMI20031841A1 (it) * | 2003-09-25 | 2005-03-26 | Lpe Spa | Suscettore per reattori epitassiali ad induzione. |
| JP2008086691A (ja) * | 2006-10-05 | 2008-04-17 | Univ Nihon | 電動車椅子の機能及び機構 |
| JP2008086692A (ja) * | 2006-10-05 | 2008-04-17 | Univ Nihon | 電動車椅子の機能及び機構 |
| US8021487B2 (en) * | 2007-12-12 | 2011-09-20 | Veeco Instruments Inc. | Wafer carrier with hub |
Citations (4)
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| JPS60200519A (ja) * | 1984-03-26 | 1985-10-11 | Hitachi Ltd | 発熱体 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2322952C3 (de) * | 1973-05-07 | 1979-04-19 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Verfahren zum Herstellen von Horden für die Aufnahme von Kristallscheiben bei Diffusions- und Temperprozessen |
| JPS5277590A (en) * | 1975-12-24 | 1977-06-30 | Toshiba Corp | Semiconductor producing device |
| US4499354A (en) * | 1982-10-06 | 1985-02-12 | General Instrument Corp. | Susceptor for radiant absorption heater system |
-
1986
- 1986-02-17 JP JP61032223A patent/JPH0666265B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-02-11 EP EP19870101875 patent/EP0233584B1/en not_active Expired
- 1987-02-11 DE DE8787101875T patent/DE3766122D1/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3766122D1 (de) | 1990-12-20 |
| EP0233584A1 (en) | 1987-08-26 |
| JPS62189726A (ja) | 1987-08-19 |
| EP0233584B1 (en) | 1990-11-14 |
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