JPH10189695A - 気相成長用サセプタ及びその製造方法 - Google Patents
気相成長用サセプタ及びその製造方法Info
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- JPH10189695A JPH10189695A JP35571696A JP35571696A JPH10189695A JP H10189695 A JPH10189695 A JP H10189695A JP 35571696 A JP35571696 A JP 35571696A JP 35571696 A JP35571696 A JP 35571696A JP H10189695 A JPH10189695 A JP H10189695A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単結晶シリコンウエハ上にエピタキシャル成
長させ２層構造に成膜させる際に用いるサセプタで、得
られるエピタキシャルウエハ、例えば、ＩＧＢＴ（絶縁
ゲートバイポーラトランジスタ）ウエハの２層間のＳＲ
値差を大きくダレを生じることなく急峻に変化させるこ
とができ、ウエハから得られるデバイスの特性を均質で
優れたものにする気相成長用サセプタの提供。 【解決手段】 カーボン基材表面をＳｉＣ膜で被膜して
なる気相成長用サセプタであって、半導体ウエハを載置
する凹部を有し、該サセプタ表面の表面粗さ（Ｒａ）が
該凹部を除き１５〜３０μｍであり、かつ、該表面にお
けるＳｉＣ膜の結晶粒の５０％以上が粒径５０〜１５０
μｍであることを特徴とする気相成長用サセプタ。
長させ２層構造に成膜させる際に用いるサセプタで、得
られるエピタキシャルウエハ、例えば、ＩＧＢＴ（絶縁
ゲートバイポーラトランジスタ）ウエハの２層間のＳＲ
値差を大きくダレを生じることなく急峻に変化させるこ
とができ、ウエハから得られるデバイスの特性を均質で
優れたものにする気相成長用サセプタの提供。 【解決手段】 カーボン基材表面をＳｉＣ膜で被膜して
なる気相成長用サセプタであって、半導体ウエハを載置
する凹部を有し、該サセプタ表面の表面粗さ（Ｒａ）が
該凹部を除き１５〜３０μｍであり、かつ、該表面にお
けるＳｉＣ膜の結晶粒の５０％以上が粒径５０〜１５０
μｍであることを特徴とする気相成長用サセプタ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は気相成長用サセプタ
及びその製造方法に関し、詳しくはウエハ保持部以外の
表面部の結晶粒径及び表面粗さを特定することにより、
例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）
ウエハ等の２層構造エピタキシャルウエハ形成のように
単結晶シリコン基板等の基体上に化学気相成長により複
数層の電気的特性の異なる単結晶膜層を形成するために
用い、特に、複数層間の電気的特性を、ＳＲ値（Spread
ing Resistance：広がり抵抗）に緩やかに低下しながら
変化するいわゆるダレ現象を大きく生じさせることなく
急峻に変化させることができる気相成長用サセプタ及び
その製造方法に関する。
及びその製造方法に関し、詳しくはウエハ保持部以外の
表面部の結晶粒径及び表面粗さを特定することにより、
例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）
ウエハ等の２層構造エピタキシャルウエハ形成のように
単結晶シリコン基板等の基体上に化学気相成長により複
数層の電気的特性の異なる単結晶膜層を形成するために
用い、特に、複数層間の電気的特性を、ＳＲ値（Spread
ing Resistance：広がり抵抗）に緩やかに低下しながら
変化するいわゆるダレ現象を大きく生じさせることなく
急峻に変化させることができる気相成長用サセプタ及び
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＧＢＴウエハが、２層構造のエピタキ
シャルウエハとして化学気相成長法で成膜されることは
従来から知られており、一般に第１層目はキャリアの不
純物濃度を高くして抵抗値がより低くなるようにすると
共に、表層の第２層目は不純物濃度を低くして抵抗がよ
り高くなるように形成される。この第１層と第２層との
界面近傍における深さ方向に対するＳＲ値が急峻に変化
する２層構造エピタキシャルウエハは、優れた特性を有
するデバイスを提供できることが知られている。一方、
このＳＲ値にダレ現象が生じる場合には、デバイス特性
が悪化することも確認されている。従って、特にＩＧＢ
Ｔウエハとして２層構造エピタキシャルウエハを、上記
２層間のＳＲ値の変化が急峻に変化するようにエピタキ
シャル成長して得ることが要望されている。
シャルウエハとして化学気相成長法で成膜されることは
従来から知られており、一般に第１層目はキャリアの不
純物濃度を高くして抵抗値がより低くなるようにすると
共に、表層の第２層目は不純物濃度を低くして抵抗がよ
り高くなるように形成される。この第１層と第２層との
界面近傍における深さ方向に対するＳＲ値が急峻に変化
する２層構造エピタキシャルウエハは、優れた特性を有
するデバイスを提供できることが知られている。一方、
このＳＲ値にダレ現象が生じる場合には、デバイス特性
が悪化することも確認されている。従って、特にＩＧＢ
Ｔウエハとして２層構造エピタキシャルウエハを、上記
２層間のＳＲ値の変化が急峻に変化するようにエピタキ
シャル成長して得ることが要望されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
化学気相成長法で２層連続して成膜した２層構造エピタ
キシャルウエハにおいて、深さ方向に対するＳＲ値につ
いて測定した結果、得られるＳＲ値のプロファイルは、
一般に、２層の界面近傍でダレ現象が生じることが観察
される。また、このような深さ方向へのＳＲ値のダレ現
象は、得られるウエハの中央部よりも周辺部で大きくな
ることも観察される。ウエハの中央部と周辺部でＳＲ値
のダレ現象の程度が異なることは、ウエハ面内特性が均
質でなくバラツいていることであり、結果的にデバイス
特性が不均質となるものである。このようなＳＲ値変化
にダレ現象が生じる原因の１つとしては、一般に不純物
濃度の低い高抵抗値の第２層が、高濃度不純物である低
抵抗値の第１層上に形成されるため、第１層形成時にサ
セプタ上に堆積する高濃度不純物が、第２層形成時に影
響することによると考えられている。また、ウエハ中央
部より周辺部においてダレ現象が大きいことは、第１層
形成時にサセプタ上に堆積する高濃度の不純物が、第２
層形成時にウエハの周辺部により大きく影響するためと
考えられている。
化学気相成長法で２層連続して成膜した２層構造エピタ
キシャルウエハにおいて、深さ方向に対するＳＲ値につ
いて測定した結果、得られるＳＲ値のプロファイルは、
一般に、２層の界面近傍でダレ現象が生じることが観察
される。また、このような深さ方向へのＳＲ値のダレ現
象は、得られるウエハの中央部よりも周辺部で大きくな
ることも観察される。ウエハの中央部と周辺部でＳＲ値
のダレ現象の程度が異なることは、ウエハ面内特性が均
質でなくバラツいていることであり、結果的にデバイス
特性が不均質となるものである。このようなＳＲ値変化
にダレ現象が生じる原因の１つとしては、一般に不純物
濃度の低い高抵抗値の第２層が、高濃度不純物である低
抵抗値の第１層上に形成されるため、第１層形成時にサ
セプタ上に堆積する高濃度不純物が、第２層形成時に影
響することによると考えられている。また、ウエハ中央
部より周辺部においてダレ現象が大きいことは、第１層
形成時にサセプタ上に堆積する高濃度の不純物が、第２
層形成時にウエハの周辺部により大きく影響するためと
考えられている。
【０００４】上記の第１層形成時の不純物による影響を
防止するため、例えば、第１層を形成した後、サセプタ
を取替えて、または、別の気相成長装置に移して第２層
を形成することが行われている。即ち、同一サセプタま
たは装置を用いて第１層成膜後に引続き連続して第２層
を成膜しないようにして、サセプタに蒸着等した不純物
の影響を回避する方法である。また、第１層形成時に堆
積した不純物をエッチング除去し、その後、第２層を成
膜することもなされている。しかし、上記のサセプタの
交換や洗浄、他装置への移動等は、気相成長反応を一旦
停止するか、または、切替えて行うものであり、製造工
程上操作が繁雑となると同時に生産性も低下し好ましく
ない。一方、出願人のうちの一人は、先に、上記のよう
なＩＧＢＴウエハのエピタキシャル相成長の問題から、
特開平８−２０３８３１号公報にて基体上に先ず低抵抗
の第１層を成長させた後、不純物を含まないアンドープ
層を成長させ、その上に高抵抗の第２層を連続的に気相
成長させることにより、第１層と第２層との抵抗値の差
が急峻する化学気相成長方法を提案した。
防止するため、例えば、第１層を形成した後、サセプタ
を取替えて、または、別の気相成長装置に移して第２層
を形成することが行われている。即ち、同一サセプタま
たは装置を用いて第１層成膜後に引続き連続して第２層
を成膜しないようにして、サセプタに蒸着等した不純物
の影響を回避する方法である。また、第１層形成時に堆
積した不純物をエッチング除去し、その後、第２層を成
膜することもなされている。しかし、上記のサセプタの
交換や洗浄、他装置への移動等は、気相成長反応を一旦
停止するか、または、切替えて行うものであり、製造工
程上操作が繁雑となると同時に生産性も低下し好ましく
ない。一方、出願人のうちの一人は、先に、上記のよう
なＩＧＢＴウエハのエピタキシャル相成長の問題から、
特開平８−２０３８３１号公報にて基体上に先ず低抵抗
の第１層を成長させた後、不純物を含まないアンドープ
層を成長させ、その上に高抵抗の第２層を連続的に気相
成長させることにより、第１層と第２層との抵抗値の差
が急峻する化学気相成長方法を提案した。
【０００５】上記提案の方法は、操作上の不都合等のプ
ロセス的な面から検討したもので、気相成長を連続して
行うことができ製造工程上好ましいものである。一方、
本発明は、上記２層の境界面でのＳＲ値変化のダレやそ
の不均質等の不都合を生じさせないための装置的観点か
らの改良を目的とする。即ち、ＩＧＢＴウエハ等２層構
造エピタキシャルウエハを化学気相成長にて形成するた
めの装置の部材を改良することにより上記不都合を解消
しようとするものである。本発明者らは、この目的のた
め、前記した従来からその影響が問題にされていたサセ
プタ上の堆積不純物について検討した。その結果、エピ
タキシャル成長に用いられるサセプタにおいて、ウエハ
を載置保持する凹部を除き、その表面部の結晶粒径及び
表面粗さを特定することにより、上記ＳＲ値のダレ及び
ウエハ面内での不均質性を解消できることを見出し、本
発明を完成した。
ロセス的な面から検討したもので、気相成長を連続して
行うことができ製造工程上好ましいものである。一方、
本発明は、上記２層の境界面でのＳＲ値変化のダレやそ
の不均質等の不都合を生じさせないための装置的観点か
らの改良を目的とする。即ち、ＩＧＢＴウエハ等２層構
造エピタキシャルウエハを化学気相成長にて形成するた
めの装置の部材を改良することにより上記不都合を解消
しようとするものである。本発明者らは、この目的のた
め、前記した従来からその影響が問題にされていたサセ
プタ上の堆積不純物について検討した。その結果、エピ
タキシャル成長に用いられるサセプタにおいて、ウエハ
を載置保持する凹部を除き、その表面部の結晶粒径及び
表面粗さを特定することにより、上記ＳＲ値のダレ及び
ウエハ面内での不均質性を解消できることを見出し、本
発明を完成した。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、カーボ
ン基材表面をＳｉＣ膜で被膜してなる気相成長用サセプ
タであって、半導体ウエハを載置する凹部を有し、該サ
セプタ表面の表面粗さ（Ｒａ）が該凹部を除き１５〜３
０μｍであり、かつ、該表面におけるＳｉＣ膜の結晶粒
の５０％以上が粒径５０〜１５０μｍであることを特徴
とする気相成長用サセプタが提供される。
ン基材表面をＳｉＣ膜で被膜してなる気相成長用サセプ
タであって、半導体ウエハを載置する凹部を有し、該サ
セプタ表面の表面粗さ（Ｒａ）が該凹部を除き１５〜３
０μｍであり、かつ、該表面におけるＳｉＣ膜の結晶粒
の５０％以上が粒径５０〜１５０μｍであることを特徴
とする気相成長用サセプタが提供される。
【０００７】また、本発明は、上記気相成長用サセプタ
を、カーボン基材上に、シリコンと炭素を０．５Ｔｏｒ
ｒ以下の減圧下、１２００〜１８００℃の範囲で、５〜
１００時間熱処理することにより反応させＳｉＣ被膜を
形成して、研磨加工や膜厚調整を行うことにより該Ｓｉ
Ｃ被膜の粒径と表面粗さを調整して得ることを特徴とす
る気相成長用サセプタの製造方法を提供する。
を、カーボン基材上に、シリコンと炭素を０．５Ｔｏｒ
ｒ以下の減圧下、１２００〜１８００℃の範囲で、５〜
１００時間熱処理することにより反応させＳｉＣ被膜を
形成して、研磨加工や膜厚調整を行うことにより該Ｓｉ
Ｃ被膜の粒径と表面粗さを調整して得ることを特徴とす
る気相成長用サセプタの製造方法を提供する。
【０００８】本発明は上記のように構成され、カーボン
基材表面がＳｉＣ（炭化珪素）膜で被覆された気相成長
用サセプタにおいて、凹部であるウエハ載置部以外の表
面部のＳｉＣ膜のＳｉＣ結晶が所定の粒径を有し、且
つ、表面粗さ（Ｒａ）を所定とすることから、不純物高
濃度の第１層気相成長時にサセプタ上に取り込まれる不
純物量が少なくなる。このため、第１層に引き続き連続
して第２層を形成してもサセプタ上の不純物による影響
が低減され、第２層が当初より所定の不純物低濃度で形
成され、第１層と第２層との境界面近傍におけるＳＲ値
の勾配が急傾斜となりダレ現象が抑制される。特に、本
発明の気相成長用サセプタは、カーボン基材上に、所定
の温度、減圧下で、所定時間シリコンと炭素を反応させ
てＳｉＣ被膜を形成し、研磨加工、膜厚調整して、上記
所定の表面粗さと結晶粒径を付与できる。なお、本発明
の気相成長用サセプタにおけるウエハ載置部は、従来の
サセプタと同様に必要に応じて研磨加工されるものであ
る。なお、本発明において、表面粗さ（Ｒａ）は、ＪＩ
Ｓ Ｂ ０６０１−１９７６で規定される中心線平均粗
さを意味するものである。
基材表面がＳｉＣ（炭化珪素）膜で被覆された気相成長
用サセプタにおいて、凹部であるウエハ載置部以外の表
面部のＳｉＣ膜のＳｉＣ結晶が所定の粒径を有し、且
つ、表面粗さ（Ｒａ）を所定とすることから、不純物高
濃度の第１層気相成長時にサセプタ上に取り込まれる不
純物量が少なくなる。このため、第１層に引き続き連続
して第２層を形成してもサセプタ上の不純物による影響
が低減され、第２層が当初より所定の不純物低濃度で形
成され、第１層と第２層との境界面近傍におけるＳＲ値
の勾配が急傾斜となりダレ現象が抑制される。特に、本
発明の気相成長用サセプタは、カーボン基材上に、所定
の温度、減圧下で、所定時間シリコンと炭素を反応させ
てＳｉＣ被膜を形成し、研磨加工、膜厚調整して、上記
所定の表面粗さと結晶粒径を付与できる。なお、本発明
の気相成長用サセプタにおけるウエハ載置部は、従来の
サセプタと同様に必要に応じて研磨加工されるものであ
る。なお、本発明において、表面粗さ（Ｒａ）は、ＪＩ
Ｓ Ｂ ０６０１−１９７６で規定される中心線平均粗
さを意味するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明の気相成長用サセプタは、化学気相反応に
より所定の薄膜を被処理材上に形成する化学気相成長方
法に用いるものである。化学気相成長方法は、既に従来
から公知であり、一般に、反応炉内に配設されたサセプ
タを高周波加熱やランプ加熱により加熱昇温して、その
上に載置される半導体ウエハ等の被膜基材を加熱すると
同時に、反応炉内に反応ガスを導入して被処理基材上に
所定皮膜を成膜する方法である。また、この化学気相成
長方法に用いられる気相成長装置も従来から公知であ
り、反応炉の構造により縦型やバレル型がある。更に、
単一工程で処理されるウエハ枚数により、複数のバッチ
方式と１枚ずつの枚葉方式に区分されている。各方式に
より用いるサセプタ形式は多少異なるが、本発明の気相
成長用サセプタは、上記従来公知の化学気相成長方法を
行ういずれの方式においても適用することができ、半導
体ウエハ等被膜基材を載置するザグリ部が形成されてい
る。
する。本発明の気相成長用サセプタは、化学気相反応に
より所定の薄膜を被処理材上に形成する化学気相成長方
法に用いるものである。化学気相成長方法は、既に従来
から公知であり、一般に、反応炉内に配設されたサセプ
タを高周波加熱やランプ加熱により加熱昇温して、その
上に載置される半導体ウエハ等の被膜基材を加熱すると
同時に、反応炉内に反応ガスを導入して被処理基材上に
所定皮膜を成膜する方法である。また、この化学気相成
長方法に用いられる気相成長装置も従来から公知であ
り、反応炉の構造により縦型やバレル型がある。更に、
単一工程で処理されるウエハ枚数により、複数のバッチ
方式と１枚ずつの枚葉方式に区分されている。各方式に
より用いるサセプタ形式は多少異なるが、本発明の気相
成長用サセプタは、上記従来公知の化学気相成長方法を
行ういずれの方式においても適用することができ、半導
体ウエハ等被膜基材を載置するザグリ部が形成されてい
る。
【００１０】本発明の気相成長用サセプタは、上記した
ように従来公知の気相成長方法に用いられるものであ
り、その基材はカーボン材からなり、表面が炭化珪素
（ＳｉＣ）皮膜により被覆されたものである。ＳｉＣ被
覆カーボン部材は、特に制限されず、従来から半導体製
造装置に用いられているものを用いることができる。ま
た、カーボン基材も、特に、制限されるものでなく、従
来公知の黒鉛等を用いることができる。
ように従来公知の気相成長方法に用いられるものであ
り、その基材はカーボン材からなり、表面が炭化珪素
（ＳｉＣ）皮膜により被覆されたものである。ＳｉＣ被
覆カーボン部材は、特に制限されず、従来から半導体製
造装置に用いられているものを用いることができる。ま
た、カーボン基材も、特に、制限されるものでなく、従
来公知の黒鉛等を用いることができる。
【００１１】本発明のカーボン材上に形成されるＳｉＣ
膜の厚さは、特に限定されるものでなく、従来のサセプ
タと同様に約４０〜１５０μｍとすればよい。本発明の
ＳｉＣ膜において、ＳｉＣ膜を構成するＳｉＣ結晶粒の
５０％以上が結晶粒径５０〜１５０μｍとなるように形
成する。結晶粒径５０μｍ未満のＳｉＣ結晶が、サセプ
タ表面を構成するＳｉＣ膜を形成する結晶粒において５
０％以上を占める場合は粒界が多くなり、サセプタ表面
に取り込まれる不純物量が多くなる。不純物は粒界にト
ラップされ易いためである。従って、第１層成膜後、そ
のまま第２層を成膜したときは、粒界にトラップされた
不純物が第２層成膜の際に影響することから、深さ方向
のＳＲ値のプロファイルにダレが生じ好ましくない。一
方、結晶粒径が１５０μｍを超えるＳｉＣ結晶粒が５０
％以上になるとＳｉＣ膜にクラックが発生し、カーボン
基材からＣＯガスやＣn Ｈm ガス（炭化水素ガス）等の
不純物ガスが発生し、載置する半導体ウエハを汚染する
ため好ましくない。
膜の厚さは、特に限定されるものでなく、従来のサセプ
タと同様に約４０〜１５０μｍとすればよい。本発明の
ＳｉＣ膜において、ＳｉＣ膜を構成するＳｉＣ結晶粒の
５０％以上が結晶粒径５０〜１５０μｍとなるように形
成する。結晶粒径５０μｍ未満のＳｉＣ結晶が、サセプ
タ表面を構成するＳｉＣ膜を形成する結晶粒において５
０％以上を占める場合は粒界が多くなり、サセプタ表面
に取り込まれる不純物量が多くなる。不純物は粒界にト
ラップされ易いためである。従って、第１層成膜後、そ
のまま第２層を成膜したときは、粒界にトラップされた
不純物が第２層成膜の際に影響することから、深さ方向
のＳＲ値のプロファイルにダレが生じ好ましくない。一
方、結晶粒径が１５０μｍを超えるＳｉＣ結晶粒が５０
％以上になるとＳｉＣ膜にクラックが発生し、カーボン
基材からＣＯガスやＣn Ｈm ガス（炭化水素ガス）等の
不純物ガスが発生し、載置する半導体ウエハを汚染する
ため好ましくない。
【００１２】本発明のサセプタ表面のＳｉＣ膜の表面粗
さ（Ｒａ）は、ウエハを載置するための凹部を除き、１
５〜３０μｍとする。このＲａが１５μｍ未満である
と、サセプタ表面に取り込まれる不純物量が増大し、そ
の結果、そのようなサセプタを用いて２層構造エピタキ
シャルウエハを形成した場合に、深さ方向のＳＲ値のプ
ロファイルで層間の界面近傍のＳＲ値変化にダレが生じ
るため好ましくない。一方、表面粗さＲａが３０μｍを
超えた場合は不純物の取り込みは多くないが、結晶粒径
１５０μｍを超えるＳｉＣ粒が５０％以上を占める場合
と同様に、ＳｉＣ膜にクラックが発生するため好ましく
ない。
さ（Ｒａ）は、ウエハを載置するための凹部を除き、１
５〜３０μｍとする。このＲａが１５μｍ未満である
と、サセプタ表面に取り込まれる不純物量が増大し、そ
の結果、そのようなサセプタを用いて２層構造エピタキ
シャルウエハを形成した場合に、深さ方向のＳＲ値のプ
ロファイルで層間の界面近傍のＳＲ値変化にダレが生じ
るため好ましくない。一方、表面粗さＲａが３０μｍを
超えた場合は不純物の取り込みは多くないが、結晶粒径
１５０μｍを超えるＳｉＣ粒が５０％以上を占める場合
と同様に、ＳｉＣ膜にクラックが発生するため好ましく
ない。
【００１３】本発明のサセプタは、上記のようにサセプ
タ表面を構成するＳｉＣ結晶の粒径を所定範囲とし、更
に、その表面粗さＲａを所定に調整したものである。こ
のサセプタを用いて、エピタキシャル成長で２層構造の
ＩＧＢＴウエハ等を形成した場合、第１層目に導入する
高濃度不純物がサセプタ表面に取り込まれる量が少なく
なり、第２層成膜の際にサセプタ上に堆積した高濃度不
純物の影響が低減される。従って、得られる２層構造エ
ピタキシャルウエハの第１層と第２層との界面近傍での
抵抗変化が急峻する。即ち、エピタキシャル層の深さ方
向にＳＲ値のプロファイルをとると２層の界面近傍でＳ
Ｒ値が急峻に変化する。また、ＩＧＢＴウエハ周辺部と
中央部とのＳＲ値に差が生じることもない。従って、結
果的に均質な優れた特性を有するデバイスを与える２層
構造エピタキシャルウエハが得られる。
タ表面を構成するＳｉＣ結晶の粒径を所定範囲とし、更
に、その表面粗さＲａを所定に調整したものである。こ
のサセプタを用いて、エピタキシャル成長で２層構造の
ＩＧＢＴウエハ等を形成した場合、第１層目に導入する
高濃度不純物がサセプタ表面に取り込まれる量が少なく
なり、第２層成膜の際にサセプタ上に堆積した高濃度不
純物の影響が低減される。従って、得られる２層構造エ
ピタキシャルウエハの第１層と第２層との界面近傍での
抵抗変化が急峻する。即ち、エピタキシャル層の深さ方
向にＳＲ値のプロファイルをとると２層の界面近傍でＳ
Ｒ値が急峻に変化する。また、ＩＧＢＴウエハ周辺部と
中央部とのＳＲ値に差が生じることもない。従って、結
果的に均質な優れた特性を有するデバイスを与える２層
構造エピタキシャルウエハが得られる。
【００１４】上記したような本発明のサセプタは、例え
ば、前記のように黒鉛等の従来公知のカーボン基材を反
応室内に設置し、例えば炭素粉末とシリカ粉末との混合
粉末等の炭素源及びシリコン源を導入し、約１Ｔｏｒｒ
以下、好ましくは０．５Ｔｏｒｒ以下の減圧に保持し、
１２００℃以上、好ましくは１２００〜１８００℃に、
５〜１００時間加熱して、炭素とシリコンを反応させて
カーボン基材表面に化学的に炭化珪素を形成し、約４０
〜１５０μｍの厚さのＳｉＣ膜でカーボン基材表面を被
覆することができる。また、ＳｉＣ膜成長時間と反応温
度を調整することにより、得られるＳｉＣ膜を構成する
ＳｉＣ結晶粒の５０％以上が、粒径５０〜１５０μｍと
することができる。更に、その表面粗さ（Ｒａ＝中心線
平均粗さ）は、ＳｉＣ治具やダイヤモンド粉による研磨
加工や膜厚を調整することによりＲａ＝１５〜３０μｍ
に調整できる。
ば、前記のように黒鉛等の従来公知のカーボン基材を反
応室内に設置し、例えば炭素粉末とシリカ粉末との混合
粉末等の炭素源及びシリコン源を導入し、約１Ｔｏｒｒ
以下、好ましくは０．５Ｔｏｒｒ以下の減圧に保持し、
１２００℃以上、好ましくは１２００〜１８００℃に、
５〜１００時間加熱して、炭素とシリコンを反応させて
カーボン基材表面に化学的に炭化珪素を形成し、約４０
〜１５０μｍの厚さのＳｉＣ膜でカーボン基材表面を被
覆することができる。また、ＳｉＣ膜成長時間と反応温
度を調整することにより、得られるＳｉＣ膜を構成する
ＳｉＣ結晶粒の５０％以上が、粒径５０〜１５０μｍと
することができる。更に、その表面粗さ（Ｒａ＝中心線
平均粗さ）は、ＳｉＣ治具やダイヤモンド粉による研磨
加工や膜厚を調整することによりＲａ＝１５〜３０μｍ
に調整できる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説
明する。但し、本発明は下記実施例により制限されるも
のでない。 実施例１〜４及び比較例１〜４ （気相成長用サセプタの調製）反応温度を１２００〜１
８００℃の範囲で変化させ、０．５Ｔｏｒｒ以下の減圧
下で５〜１００時間処理して炭素とシリコンを反応さ
せ、カーボン基材上に化学的にＳｉＣ膜を形成させた。
ＳｉＣ治具による研磨加工や膜厚を調整することにより
表面粗さを調整し、表１に示した表面粗さ（Ｒａ）及び
ＳｉＣ結晶粒径のＳｉＣ膜により被覆された表面を有す
る各サセプタを得た。得られた各サセプタの凹部を、そ
れぞれ従来法により研磨処理して表面粗さ（Ｒａ）約１
〜１５μｍとした。なお、サセプタ表面のＳｉＣ膜の結
晶粒径については、凹部以外のＳｉＣ膜表面の電子顕微
鏡写真を撮り、単位面積当たりに各粒径の結晶粒が占め
る面積比率から算出して求めた。また、表面粗さは、接
触式表面粗さ計により測定した。
明する。但し、本発明は下記実施例により制限されるも
のでない。 実施例１〜４及び比較例１〜４ （気相成長用サセプタの調製）反応温度を１２００〜１
８００℃の範囲で変化させ、０．５Ｔｏｒｒ以下の減圧
下で５〜１００時間処理して炭素とシリコンを反応さ
せ、カーボン基材上に化学的にＳｉＣ膜を形成させた。
ＳｉＣ治具による研磨加工や膜厚を調整することにより
表面粗さを調整し、表１に示した表面粗さ（Ｒａ）及び
ＳｉＣ結晶粒径のＳｉＣ膜により被覆された表面を有す
る各サセプタを得た。得られた各サセプタの凹部を、そ
れぞれ従来法により研磨処理して表面粗さ（Ｒａ）約１
〜１５μｍとした。なお、サセプタ表面のＳｉＣ膜の結
晶粒径については、凹部以外のＳｉＣ膜表面の電子顕微
鏡写真を撮り、単位面積当たりに各粒径の結晶粒が占め
る面積比率から算出して求めた。また、表面粗さは、接
触式表面粗さ計により測定した。
【００１６】（気相成長）次いで、図１に示した気相成
長装置とほぼ同様な装置で上記のようにして調製した各
気相成長用サセプタを用いて、単結晶シリコンウエハ上
にエピタキシャル成長してシリコンの成膜を行った。図
１は、本実施例に用いた縦型化学気相成長装置の斜視説
明図である。図１において、化学気相成長装置１は、縦
型反応管２内に、上面に複数枚の単結晶シリコンウエハ
３を保持可能に凹部を有するサセプタ４が配設されてい
る。また、サセプタ４の中心には上部にガス吹出口５を
有する原料ガス導入ノズル６が立設され、反応管２の下
部には排気管７が設けられ、さらにサセプタ４の下側に
は高周波コイル８が配設されて、サセプタ４を介して凹
部に載置されたウエハ３を所望の温度に加熱することが
できるようになっている。
長装置とほぼ同様な装置で上記のようにして調製した各
気相成長用サセプタを用いて、単結晶シリコンウエハ上
にエピタキシャル成長してシリコンの成膜を行った。図
１は、本実施例に用いた縦型化学気相成長装置の斜視説
明図である。図１において、化学気相成長装置１は、縦
型反応管２内に、上面に複数枚の単結晶シリコンウエハ
３を保持可能に凹部を有するサセプタ４が配設されてい
る。また、サセプタ４の中心には上部にガス吹出口５を
有する原料ガス導入ノズル６が立設され、反応管２の下
部には排気管７が設けられ、さらにサセプタ４の下側に
は高周波コイル８が配設されて、サセプタ４を介して凹
部に載置されたウエハ３を所望の温度に加熱することが
できるようになっている。
【００１７】上記のように構成された縦型化学気相成長
装置１に調製した各サセプタ４を配置し、表面を清浄化
した単結晶シリコンウエハ３を、サセプタ４の凹部に装
着した。その後、高周波コイル８により基板を１０８０
〜１１２０℃に加熱し、原料ガス導入ノズル６の吹出口
５から反応管２内に、シランガスとしてＳｉＨＣｌ3、
キャリアガスとして水素ガス、ドーパントガスとしてホ
スフィン（ＰＨ3 ）を用い、ＳｉＨＣｌ3 を７．５ｇ／
分で、ＰＨ3 ガスを３００ｃｃ／分の高濃度で原料ガス
を導入して低抵抗の第１層の成膜を行った。その後、そ
のまま室温まで降温して、凹部以外のサセプタのＳｉＣ
膜表面に取り込まれた単位体積当たりの不純物（Ｐ）量
を測定した。測定は２次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）に
より、任意の面積で、深さ２．５μｍの範囲で行った。
その結果を表１に示した。
装置１に調製した各サセプタ４を配置し、表面を清浄化
した単結晶シリコンウエハ３を、サセプタ４の凹部に装
着した。その後、高周波コイル８により基板を１０８０
〜１１２０℃に加熱し、原料ガス導入ノズル６の吹出口
５から反応管２内に、シランガスとしてＳｉＨＣｌ3、
キャリアガスとして水素ガス、ドーパントガスとしてホ
スフィン（ＰＨ3 ）を用い、ＳｉＨＣｌ3 を７．５ｇ／
分で、ＰＨ3 ガスを３００ｃｃ／分の高濃度で原料ガス
を導入して低抵抗の第１層の成膜を行った。その後、そ
のまま室温まで降温して、凹部以外のサセプタのＳｉＣ
膜表面に取り込まれた単位体積当たりの不純物（Ｐ）量
を測定した。測定は２次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）に
より、任意の面積で、深さ２．５μｍの範囲で行った。
その結果を表１に示した。
【００１８】上記実施例及び比較例より明らかなよう
に、凹部以外のＳｉＣ膜表面の表面粗さがＲａで１５〜
３０μｍであり、且つ、粒径５０〜１５０μｍの結晶が
ＳｉＣ膜表面を占める割合が５０％以上である時、サセ
プタに取り込まれる不純物（Ｐ）濃度が減少することが
分かる。特に、Ｒａ２５〜３０、粒径１１０〜１５０で
は、不純物濃度が極めて低い。一方、粒径が５０μｍ未
満の小さい結晶が占める割合が５０％以上である比較例
１では、サセプタ表面に取り込まれる不純物量が多くな
ることが分かる。これは不純物が粒界にトラップされ易
く、結晶粒径が小さく粒界が多いためである。また、Ｓ
ｉＣ膜表面の結晶粒径５０μｍが５０％以上であっても
表面粗さが１５μｍ未満の比較例２では、サセプタ表面
の不純物が多くなることが分かる。更に、表面粗さが３
０μｍを超えたり、粒径１５０μｍを超える結晶の占め
る割合が５０％以上の比較例では、サセプタ表面の不純
物（Ｐ）量は少ないが、サセプタのＳｉＣ膜にクラック
が発生し、カーボン基材からＣＯガスやＣn Ｈm ガスの
不純物ガスが発生しウエハを汚染した。
に、凹部以外のＳｉＣ膜表面の表面粗さがＲａで１５〜
３０μｍであり、且つ、粒径５０〜１５０μｍの結晶が
ＳｉＣ膜表面を占める割合が５０％以上である時、サセ
プタに取り込まれる不純物（Ｐ）濃度が減少することが
分かる。特に、Ｒａ２５〜３０、粒径１１０〜１５０で
は、不純物濃度が極めて低い。一方、粒径が５０μｍ未
満の小さい結晶が占める割合が５０％以上である比較例
１では、サセプタ表面に取り込まれる不純物量が多くな
ることが分かる。これは不純物が粒界にトラップされ易
く、結晶粒径が小さく粒界が多いためである。また、Ｓ
ｉＣ膜表面の結晶粒径５０μｍが５０％以上であっても
表面粗さが１５μｍ未満の比較例２では、サセプタ表面
の不純物が多くなることが分かる。更に、表面粗さが３
０μｍを超えたり、粒径１５０μｍを超える結晶の占め
る割合が５０％以上の比較例では、サセプタ表面の不純
物（Ｐ）量は少ないが、サセプタのＳｉＣ膜にクラック
が発生し、カーボン基材からＣＯガスやＣn Ｈm ガスの
不純物ガスが発生しウエハを汚染した。
【００１９】
【表１】
【００２０】実施例５ 上記実施例１のサセプタを用い、実施例１と同様にし
て、先ず、ＳｉＨＣｌ3を７．５ｇ／分、ＰＨ3 ガスを
３００ｃｃ／分の高濃度で導入して低抵抗の第１層の成
膜を行った後、引き続いて高濃度のＰＨ3 ガスを水素ガ
スで置換した後、ＳｉＨＣｌ3 を３０ｇ／分、ＰＨ3 ガ
スを３０ｃｃ／分の低濃度で導入して高抵抗の第２層を
成膜した。得られた２層構造エピタキシャルウエハの中
心部と周辺部についてＳＲ値を測定した。その結果の中
心部のＳＲ値と深さ方向との関係を図２に示した。図２
から明らかなように、得られたエピタキシャルウエハの
深さ方向でのＳＲ値は、第１層と第２層との境界面近傍
で緩やかな低下がなく急激に低下することが分かる。ま
た、ウエハ面内での周辺部と中心部においてのＳＲ値の
変化はなく、ほぼ均質に２層構造にエピタキシャル成長
されていることが明らかであった。
て、先ず、ＳｉＨＣｌ3を７．５ｇ／分、ＰＨ3 ガスを
３００ｃｃ／分の高濃度で導入して低抵抗の第１層の成
膜を行った後、引き続いて高濃度のＰＨ3 ガスを水素ガ
スで置換した後、ＳｉＨＣｌ3 を３０ｇ／分、ＰＨ3 ガ
スを３０ｃｃ／分の低濃度で導入して高抵抗の第２層を
成膜した。得られた２層構造エピタキシャルウエハの中
心部と周辺部についてＳＲ値を測定した。その結果の中
心部のＳＲ値と深さ方向との関係を図２に示した。図２
から明らかなように、得られたエピタキシャルウエハの
深さ方向でのＳＲ値は、第１層と第２層との境界面近傍
で緩やかな低下がなく急激に低下することが分かる。ま
た、ウエハ面内での周辺部と中心部においてのＳＲ値の
変化はなく、ほぼ均質に２層構造にエピタキシャル成長
されていることが明らかであった。
【００２１】比較例５ 比較例２のＳｉＣ被覆カーボン材サセプタを用いて、実
施例５と同様に単結晶シリコンウエハ上に２層のエピタ
キシャル膜を成長させた。得られた２層構造エピタキシ
ャルウエハの中心部と周辺部についてＳＲ値を測定し
た。その結果の中心部のＳＲ値と深さ方向との関係を図
２に示した。図２から明らかなように、得られたエピタ
キシャルウエハの深さ方向でのＳＲ値は、第１層と第２
層との境界面近傍で緩やかに低下し第１層と第２層の層
間にはっきりした区別がなく、第１層から第２層にかけ
てＳＲ値が低下してしまう部分（ダレ）が生じているこ
とが分かる。また、深さ方向のＳＲ値は、ウエハの中心
部よりも周辺部においてダレがより強く生じていた。
施例５と同様に単結晶シリコンウエハ上に２層のエピタ
キシャル膜を成長させた。得られた２層構造エピタキシ
ャルウエハの中心部と周辺部についてＳＲ値を測定し
た。その結果の中心部のＳＲ値と深さ方向との関係を図
２に示した。図２から明らかなように、得られたエピタ
キシャルウエハの深さ方向でのＳＲ値は、第１層と第２
層との境界面近傍で緩やかに低下し第１層と第２層の層
間にはっきりした区別がなく、第１層から第２層にかけ
てＳＲ値が低下してしまう部分（ダレ）が生じているこ
とが分かる。また、深さ方向のＳＲ値は、ウエハの中心
部よりも周辺部においてダレがより強く生じていた。
【００２２】
【発明の効果】本発明の気相成長用サセプタは、カーボ
ン基材上に所定条件下に化学的にＳｉＣ被膜を形成し、
所定にその表面のＳｉＣ膜の表面粗さとＳｉＣ結晶粒径
を所定範囲に調整されて得ることができる。この本発明
のサセプタを用いて、単結晶シリコンウエハ上に高濃度
不純物を含む低抵抗の第１層を気相成長させた場合、サ
セプタ表面に取り込まれる高濃度不純物量が低減できる
ことから、同一サセプタ上で引き続き連続して高抵抗の
第２層を形成してもサセプタからの不純物のオートドー
プを抑制することができる。そのため、得られる２層構
造エピタキシャルウエハ、例えばＩＧＢＴウエハで、エ
ピタキシャル成長した第１層と第２層の間に大きな抵抗
差が形成でき、ウエハの深さ方向のＳＲ値のプロファイ
ルにおいてダレが生じることなく、変化が急峻となる。
また、ウエハの中心部と周辺部での特性の差異も減少
し、これらのウエハを用いてデバイスを形成することに
より均質に優れた特性を付与でき好ましい。
ン基材上に所定条件下に化学的にＳｉＣ被膜を形成し、
所定にその表面のＳｉＣ膜の表面粗さとＳｉＣ結晶粒径
を所定範囲に調整されて得ることができる。この本発明
のサセプタを用いて、単結晶シリコンウエハ上に高濃度
不純物を含む低抵抗の第１層を気相成長させた場合、サ
セプタ表面に取り込まれる高濃度不純物量が低減できる
ことから、同一サセプタ上で引き続き連続して高抵抗の
第２層を形成してもサセプタからの不純物のオートドー
プを抑制することができる。そのため、得られる２層構
造エピタキシャルウエハ、例えばＩＧＢＴウエハで、エ
ピタキシャル成長した第１層と第２層の間に大きな抵抗
差が形成でき、ウエハの深さ方向のＳＲ値のプロファイ
ルにおいてダレが生じることなく、変化が急峻となる。
また、ウエハの中心部と周辺部での特性の差異も減少
し、これらのウエハを用いてデバイスを形成することに
より均質に優れた特性を付与でき好ましい。
【図１】本発明の実施例に用いた縦型化学気相成長装置
の斜視説明図
の斜視説明図
【図２】本発明の実施例及び比較例で得られた２層構造
エピタキシャルウエハの深さ方向に対するＳＲ値を示す
プロファイル
エピタキシャルウエハの深さ方向に対するＳＲ値を示す
プロファイル
【符号の説明】 １ 縦型気相成長装置 ２ 縦型反応管 ３ 単結晶シリコンウエハ ４ サセプタ ５ ガス吹出口 ６ 原料ガス導入ノズル ７ 排気管 ８ 高周波コイル
Claims (2)
- 【請求項１】 カーボン基材表面をＳｉＣ膜で被膜して
なる気相成長用サセプタであって、半導体ウエハを載置
する凹部を有し、該サセプタ表面の表面粗さ（Ｒａ）が
該凹部を除き１５〜３０μｍであり、かつ、該表面にお
けるＳｉＣ膜の結晶粒の５０％以上が粒径５０〜１５０
μｍであることを特徴とする気相成長用サセプタ。 - 【請求項２】 カーボン基材上に、シリコンと炭素を
０．５Ｔｏｒｒ以下の減圧下、１２００〜１８００℃の
範囲で、５〜１００時間熱処理することにより反応させ
ＳｉＣ被膜を形成して、研磨加工や膜厚調整を行うこと
により該ＳｉＣ被膜の粒径と表面粗さを調整して前記請
求項１記載の気相成長用サセプタを得ることを特徴とす
る気相成長用サセプタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35571696A JP3788836B2 (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 気相成長用サセプタ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35571696A JP3788836B2 (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 気相成長用サセプタ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10189695A true JPH10189695A (ja) | 1998-07-21 |
| JP3788836B2 JP3788836B2 (ja) | 2006-06-21 |
Family
ID=18445404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35571696A Expired - Fee Related JP3788836B2 (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 気相成長用サセプタ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3788836B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10284421A (ja) * | 1997-04-04 | 1998-10-23 | Toshiba Mach Co Ltd | Ｃｖｄ装置及びｃｖｄ装置用のサセプタ |
| WO2000075971A1 (fr) * | 1999-06-03 | 2000-12-14 | Tokyo Electron Limited | Appareil de formation de film |
| WO2002003435A1 (fr) * | 2000-07-04 | 2002-01-10 | Ibiden Co., Ltd. | Plaque chaude destinee a la fabrication et aux essais de semiconducteurs |
| WO2002099855A1 (fr) * | 2000-05-24 | 2002-12-12 | Ibiden Co., Ltd. | Dispositif ceramique chauffant pour appareil de fabrication et d'inspection de semi-conducteurs et utilisation dudit element dans une plaque ceramique chauffante |
| JP2007051367A (ja) * | 2005-07-15 | 2007-03-01 | Applied Materials Inc | サセプタの粗面化による静電荷の削減 |
| US7453096B2 (en) | 2001-03-27 | 2008-11-18 | Ricoh Company, Ltd. | Method of fabricating a semiconductor light-emitting device |
| US7518161B2 (en) | 2001-03-27 | 2009-04-14 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor light-emitting device, surface-emission laser diode, and production apparatus thereof, production method, optical module and optical telecommunication system |
| US7968362B2 (en) | 2001-03-27 | 2011-06-28 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor light-emitting device, surface-emission laser diode, and production apparatus thereof, production method, optical module and optical telecommunication system |
| JP2013251370A (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-12 | Shimadzu Corp | 基板搭載装置 |
-
1996
- 1996-12-24 JP JP35571696A patent/JP3788836B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10284421A (ja) * | 1997-04-04 | 1998-10-23 | Toshiba Mach Co Ltd | Ｃｖｄ装置及びｃｖｄ装置用のサセプタ |
| WO2000075971A1 (fr) * | 1999-06-03 | 2000-12-14 | Tokyo Electron Limited | Appareil de formation de film |
| WO2002099855A1 (fr) * | 2000-05-24 | 2002-12-12 | Ibiden Co., Ltd. | Dispositif ceramique chauffant pour appareil de fabrication et d'inspection de semi-conducteurs et utilisation dudit element dans une plaque ceramique chauffante |
| WO2002003435A1 (fr) * | 2000-07-04 | 2002-01-10 | Ibiden Co., Ltd. | Plaque chaude destinee a la fabrication et aux essais de semiconducteurs |
| US6809299B2 (en) | 2000-07-04 | 2004-10-26 | Ibiden Co., Ltd. | Hot plate for semiconductor manufacture and testing |
| US7453096B2 (en) | 2001-03-27 | 2008-11-18 | Ricoh Company, Ltd. | Method of fabricating a semiconductor light-emitting device |
| US7518161B2 (en) | 2001-03-27 | 2009-04-14 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor light-emitting device, surface-emission laser diode, and production apparatus thereof, production method, optical module and optical telecommunication system |
| US7968362B2 (en) | 2001-03-27 | 2011-06-28 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor light-emitting device, surface-emission laser diode, and production apparatus thereof, production method, optical module and optical telecommunication system |
| US8293555B2 (en) | 2001-03-27 | 2012-10-23 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor light-emitting device, surface-emission laser diode, and production apparatus thereof, production method, optical module and optical telecommunication system |
| JP2007051367A (ja) * | 2005-07-15 | 2007-03-01 | Applied Materials Inc | サセプタの粗面化による静電荷の削減 |
| KR101441858B1 (ko) * | 2005-07-15 | 2014-09-19 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 서셉터를 러프닝함으로써 정전하를 감소시키는 장치 |
| JP2013251370A (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-12 | Shimadzu Corp | 基板搭載装置 |
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| JP3788836B2 (ja) | 2006-06-21 |
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