JPS5932123A - 気相成長法 - Google Patents

気相成長法

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JPS5932123A
JPS5932123A JP14280982A JP14280982A JPS5932123A JP S5932123 A JPS5932123 A JP S5932123A JP 14280982 A JP14280982 A JP 14280982A JP 14280982 A JP14280982 A JP 14280982A JP S5932123 A JPS5932123 A JP S5932123A
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JP
Japan
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susceptor
gas
vapor phase
phase growth
sample thin
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JP14280982A
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Hisao Hayashi
久雄 林
Jitsuya Noda
野田 実也
Hisayoshi Yamoto
久良 矢元
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02524Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532Silicon, silicon germanium, germanium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
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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】 本発明は、例えば半導体装置の製造技術としての半導体
ウェファ−1或いは絶縁性ないしは反絶縁性ウェファー
等の試料薄板に対する各種材料、例えば半導体制料のエ
ピタキシャル成長に適用して好適な気相成長法に係る。
試料薄板、例えばウェファ−上にシリコン等の半導体材
料を気相成長によってエピタキシャル成長させる場合、
サセプタ上に複数の試料薄板を配列し、これを所要の温
度に加熱した状態で気相成長材料ガスを送り込んでこの
試料薄板表面で材料ガスを熱分解させて、この表面に例
えばシリコン等の半導体材料層のエピタキシャル成長を
行わしめる。この場合、試料薄板は例えば高周波コイル
により加熱されたサセプタからの熱伝導により加熱させ
る。このように試料薄板を、サセプタに接触する下面側
の一方の面から加熱させる片面加熱方式による気相成長
法では、試料薄板はその下面が加熱され、上面はガスの
流れによって放熱される状態になるために試料薄板の表
裏に関して熱的不均衡が生じ、これがためこの気相成長
処理に隙して第1図に示すようにサセプタ(1)上に載
置された試料薄板(2)には反りが発生し、試料薄板(
2)の周辺がサセプタ(2)の表面から持ち上がって離
間するために、ここにおけるサセプタからの熱伝導が低
下し、試料薄板(2)の中心部と周辺部との加熱温度に
犬なる差が生じ、これによる熱ストレス罠よってこの試
料薄板(2)上に成長される例えば半導体層には例えば
スリップラインが発生しやず(各種結晶欠陥の発生を招
来する。
このように試料薄板が、その周辺部においてサセプタか
ら持ち上がりこれから離間することによって生ずる温度
分布の不均一性を排除するために種々の工夫がなされて
おり、例えばサセプタの試料薄板が載置される面をその
気相成長処理時における試料薄板の反りを予想した湾曲
面として試料薄板の各部においてほぼ均一にサセプタが
接触して均一な熱伝導性を付与させるようにしたものが
例えば特開昭50−12971号公報等に開示されてい
る。これに開示された一す゛セグタにおいては、そのサ
セプタ表面の各試料薄板を載置する部分に夫々凹曲面を
形成する態様を採っている。このような凹曲面を複数の
試料薄板に対して個々に設けることは、その製作が類4
イ[であり、また谷ウェファ−に関t、−’cその曲面
な均一に形成することが離j2い。またその試料薄板の
配置位置が決められてしまうI3二めに1つのザセフ゛
りに関して、すなわち1回の気相成長処理にお1づ゛る
試料薄板の枚数が制限を受りるという欠点がある。更に
加えてこの気相成長作業を繰り返し行う場合、サセプタ
に段差が生じて来てこれに曲面を設けた効果が失われる
場合もあイ)。
本発明に」6いては、このような欠点を解消して結晶欠
陥の発生が小さく確実なエビクキシャル気相成長を行う
ことかできるようにした気相成長法を提供するものであ
る。
すなわち本発明においては片面加熱方式によって試料薄
板への気相成長を行うようにした気相成長法において、
そのサセプタに全体として連続し、複数の試料薄板に関
して共通の1つの凹曲面を形成する。
第2図は本発明による気相成長法を適用する気相成長装
置の一例を示すもので、この場合反応答器圓内に、例・
えば高周波加熱、そのほか任意の方法で加熱されるサセ
プタ0渇が配置され、これの」二にエピタキシーVル成
長処理を行わんとする試料薄板(131、例えばシリコ
ンウェファ−を複数個配置するものであるが、特に本発
明にJ、3いて112、サセプタ(13の少くともこの
複数の試料薄板03)が配置される面を連続した凹曲面
例えば球面或いは放物曲面等の所要の連続した1つの凹
曲面を形成する。図示の例ではザセプタa急の中心部に
キャリアガスのH2ガスと共に気相成長を行5U料ガス
を送り込むノズル04ノが配化される構造のものにおい
ては、このノズル(14)が貝通ずる中心軸に対して回
転対称的に連続した1つの凹曲面(12a)を形成する
この凹曲面(12a)の形状曲率は、試料薄板に発生ず
る反りの曲率に対応して選ばれる。このウェファ−の反
りにおける曲率半径Rは で表わされる。
ここに、α“は試料薄板例えばシリコンの熱膨張係数、
喝は試オ・(薄板の厚さ、02は試料薄板の表面(カイ
ロ成長層を形成すべき面)の温度、θlは試V目Vt板
の裏面(サセプタと対接−する側の面)の温度である。
従ってサセプタO3の凹曲面(12a)もこれに対応し
た曲率半径に設定する。
尚、この凹曲面(1,2a)は装(gの形状や気相成長
条件、すなわちガスの光景や処理温度等によってその実
際の曲率半径がa違してくるものであるか、通常この曲
率半径は10〜100mとなる。今、この曲率半径を3
01’nに選定した場合についてみると、サセプタの中
心部と周辺部との厚さの差は400μlηとなり、サセ
プタの厚さは一般に18〜12111111程度である
から、上述した程度の厚み差が存在してその中心部が薄
(なっても、これによって生ずる支障はない。
」二連したように本発明方法によれば、サセプタ(lz
に複数の試料薄板0Jに対して共通の1の連わ11シた
凹曲面(12a)を形成するようにしたので、その凹曲
面(12a)の形成を簡単確実に行5ことができると共
にこの凹曲面に対する複数の試料薄板の配置位置の自由
度が増すので、その気相成長を行う試料薄板の枚数の自
由度も増す。そして上述したように本発明方法において
も薄板の反りに浴うような凹曲面(12a)を形成した
こ′とによってサセプタとウェファ−の裏面との接触性
すlZわち熱的結合を各部一様に行うことができるので
、各試料薄板(131に関して、また試料薄板における
各部分において、その加熱温度を均一化することができ
、これに伴って熱ストレスの発生を回避でき転位等の発
生、従って結晶欠陥の発生を格段的に減少させることか
できる。またこれに伴って、この試料薄板に形成する例
えば半導体素子の歩留りな向上させろことができる。
尚、実際上サセプタの凹曲面(12a)の設計に当って
は、供給ガスの流れ方、すなわちこの供給ガスによる試
料薄板からの熱の放散の態様を考慮した形状にする心安
があり、例えば第2図で説明したようにサセプタ(12
1の中心から供給ガスを発射するノズル(14)を設け
た場合、中心部における冷却が最も大であるので、第3
図に示すように中心部においては曲率半径がi4にも小
さく・、ずなわち曲率が血、な曲面(12a1)と1.
、周辺においては曲率半径が犬で緩やかな曲率とした曲
面(i2a2)とすることが望まれる。或いは例えば断
面が放物曲線を有し、ノズルf+4)が配置される中心
軸に対して回転対称的な凹曲面を形成することが望まれ
るなど種々の断面形状に選ばれる。更にまた第4図に示
すようにサセプタ(125の裏面すなわち試料薄板a′
3Iの載置される側どけ反対の主面にも凹曲面(12b
)を形成してサセプタttaにおける熱容皿を各部にお
いて例えば周辺部と中心部で相違させて、より各試料薄
板に対する加熱の均一化を図るようにすることもできる
上述したように本発明方法によれば、複数の試料薄板(
131に対して共通の曲面を有するサセプタ(+21を
用いたので、サセプタ(13の凹曲面の形成が有利とな
ると共K例えば大口径の試料薄板に対してのエピタキシ
ャル成長を行う場合においても、同一のサセプタを用い
てその気相成長を行うことができ、使用態様、使用目的
の自由度が向上する。
尚、上述した例にお℃゛ては、サセプタの中心にガス供
給ノズル(141が貫通植立されたいわゆる縦型炉によ
る場合であるが、ガスをサセプタの面方向に7行って流
すいわゆる横型炉に適用する場合においては、ガスの上
流側と下流側とでその凹曲面(12a)の曲率を変化さ
せるような態様を採る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の説明に供する半導体ウェファ−の試料
薄板の反りを示す図、第2図は本発明方法を適用する気
相成長装置の一例の路線的断面図、紀3図及び第4図は
夫々本発明方法を実施するサセプタの構成図である。 07Jはサセプタ、(12a)はその凹曲面、OJは試
料薄板、(14)はノズルである。 113 手続補正書 5 昭和58年1月  日 1、事件の表示 昭和57年特許願第 142809  号2、発明の名
称  気相成長法 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 住所 東京部品用区北品用6丁目7番35号名(h、(
218)  ソニー株式会社代表取締役 大 賀 典 
碓 6、補正により増加する発明の数 7、補正の月 象 明細書の発明の詳細な説明の欄。 8、補正の内容 (1)明細書中、第7頁14〜16行[放物曲線・・・
種々の」を[放物曲線または双曲線をイーし、曲率が中
心から周辺に向って連続的に太き(なるように変化する
など種々の」と訂正する。 (2)同、同頁末行〜第1頁3行1ザセグタ(]2)に
おける・・・できる。」を「ザセプタ(121の画面を
利用することができる。」と削正する。 以」二 昭和57年特許願第142809  号2.  光11
月  の 名(4、今ンウ2イチ“ウホウ      
 + ′つ24チ“つ′ウチ気相成長法とその気相成長
装置 3、r重重をする菖 十r’lとの関(系   1−冒+′l出柄″1人1−
I 所 東jiJ部品用区北品用6丁目7番35−りと
1(4、(2+81  ソ ニ − 体一式 会 t−
1代表取イjj’:没 大 jn、+  111  ノ
・1[4、代 )lj  人 東車都?11宿区西ヱ1
1′宿1’J目8香1号(1’lr’+11ヒル)゛I
゛1仁L1Jf I、’!、f03)343− 582
1  F 代ノ」)(3388)  弁理士 伊   
 藤    貞δ+qli止の内外 (21明+MII書中、特許請求の範囲を別紙のように
補正する。 (3)  明細書中、第1頁、13行及び第4頁、2行
「気相成長法Jの次に「気相成長法とその気相成長装置
」と訂正する。 (4)  同、第4頁、9行「乞適用」を「に使用」と
訂正する。 以上 特許請求の範囲 1、−主面の大部分に渡って連続した凹曲面を有するサ
セプタを具備し、該サセプタの上記主面に複数の試料薄
板を配して該各試お1薄板に対して気相成長処理な行う
ことを特徴とする気相成長法。 2、−主面に複数の試料薄板を配するサセプタと上記試
料薄板に気相成長を行なわせるためのガスを供給するノ
ズルとを有する気相成長装置ばにおいて、上記サセプタ
の少な(とも−主面が大部分に渡って連転:した凹ti
lt面形状であること乞特徴とする気相成長装置。 115

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一生面の大部分に渡って連続した凹曲面を有するサセプ
    タを具備し、該サセプタの上記主面に複数の試料薄板を
    配して該各試料薄板に対して気相成長処理を行うことを
    特徴とする気相成長法。
JP14280982A 1982-08-18 1982-08-18 気相成長法 Pending JPS5932123A (ja)

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