JPS62247533A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS62247533A
JPS62247533A JP8955887A JP8955887A JPS62247533A JP S62247533 A JPS62247533 A JP S62247533A JP 8955887 A JP8955887 A JP 8955887A JP 8955887 A JP8955887 A JP 8955887A JP S62247533 A JPS62247533 A JP S62247533A
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JP
Japan
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silicon wafer
film
cvd
sample stage
thickness
Prior art date
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Application number
JP8955887A
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English (en)
Inventor
Tadahiro Kusuda
忠弘 楠田
Koji Sato
孝二 佐藤
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPS62247533A publication Critical patent/JPS62247533A/ja
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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】 産業上の利用分野 本発明は半導体ウェハ上に化学的気相成長(以下CVD
という)法により例えば酸化硅素(Si02)薄膜、窒
化硅素(Si3N4)薄膜等を形成する半導体装置の製
造方法に関する。
背景技術とその問題点 従来シリコンウェハ上に5102g膜をCVI)法によ
り形成するCVL)装置として第1図に示す如きものが
使用されている。即ち第1図に於いて、(11は反応室
を示し、この反応室(11は外気と遮断され、大気圧又
は減圧の状態になされている。この反応室(1)の中に
は第2図に示す如き複数個のサセプタ(2)がこの反応
室(1)の外周に沿って公転すると共にこのサセプタ(
2)自身も自転する如くなされている。
このサセプタ(2)には第2図に示す如く例えば11(
固の半導体装置の材料となるシリコンウェハ(4)を乗
せる試料台(3)が設けられており、この試料台(3)
はグラファイトヒータ等によりある範囲の温度に保たれ
る如くなされている。又例えばSiH+ (モノシラン
)、02等の反応ガスをノズル(5a)及び(5b)よ
りこの反応室(1)に送り込み、之等のガスを熱。
プラズマ重合、光等のエネルギーにより分解し、シリコ
ンウェハ(4)上で化学反応を起してS i02薄11
Qを化学的気相成長させる。第1図に於いて(6)はペ
ルジャー、(7)はペルジャー密閉用クランプ、(8)
はバッファ、(9)は排気マニホールドである。
斯る従来のCVD装置においてはCVDする例えば5i
02の膜の厚さを均一に成長させることが最も重要で、
上述の如く試料台(3)が設けられたサセブタ(2)を
自公転させたり、ガスの流れをスムーズにする為に反応
室(1)内の形状を工夫したりしてシリコンウェハ(4
)上の反応の不均一性をなくす様にしている。
然しながら斯る従来のCVD装置に於いてはシリコンウ
ェハ(4)の径が大きくなるに従い、又半導体装置の製
作上の理由からシリコンウェハ(4)の厚さが薄くなる
に従って、更には気相成長させる膜の厚さが厚くなるに
従ってシリコンウェハ(4)内の成長膜の厚さの均一性
が悪化する現象があった。
例えば3インチ径300u ts厚のシリコンウェハ(
4)に気相成長させる5t02の厚さの目標値が1.0
μ−のとき中心部と周辺部との厚さのバラツキが±3.
2%であり、又この目標値が2.0μ肩のときは±8.
3%のバラツキがあった。
この現象につき本発明者は種々研究したところ第3図に
示す如くシリコンウェハ(引上に成長するS i02の
CVD膜が自ら内部応力をもちながら成長する為にこの
シリコンウェハ(4)を変形させシリコンウェハ(4)
内の場所によって事実上温度差が生じる為であることが
わかった。即ち第3図Aは試料台(3)に載せる前のシ
リコンウェハ(4)を示し、このシリコンウェハ(4)
は平坦であるが、このシリコンウェハ(4)をCVD装
置の試料台(3)に載せたときは第3図Bに示す如く、
このシリコンウェハ(4)の裏面に急激に熱が加わる為
熱膨張によって瞬間的にそり、その後このシリコンウェ
ハ(4)の全体に熱が加わり、このシリコンウェハ(4
)の全体が略一定となったときにはこのシリコンウェハ
(4)は第3図Cに示す如く平坦にもどる。CVDのス
タート時はシリコンウェハ(4)は第3図Cに示す如く
平坦であり、このシリコンウェハ(4)の全体の温度は
略均−である。このCVDの途中に於いては第3図り及
びEに示す如<5iOz膜(10)が成長するに従って
この5i02膜(10)の応力によりシリコンウェハ(
4)が徐々にそってくる。この為シリコンウェハ(4)
の周辺は試料台(3)より持ち上がり、この周辺の温度
が下がり、この周辺の5t(h膜(10)の成長速度が
中心部より低下するのでこの5iOJ!l (10)の
厚さの均一性が悪化するのである。このシリコンウェハ
(41(7)上ニCV Dニより所定厚の5i02膜(
10)を成長させその後これを取り出したときは第3図
Fに示す如<StO熱膨張係数が5i02の熱膨張係数
より大きいので若干このそりがもどる。
又シリコンウェハ(4)の上に5ixN+の膜を形成す
るときはSi3N+の熱膨張係数がSiの熱膨張係数よ
り大であり、この5ii84IQをCVD法によりシリ
コンウェハ(4)上に形成する途中に於いては第3図り
及びEに示す場合とは逆にそり、シリコンウェハ(4)
の中心部が試料台(3)より持ち上がり、この部分の温
度が周辺の温度より上がり、中心部のSi3N4膜の成
長速度が周辺部より低下し、この5t3N+l’Jの厚
さの均一性が悪化する。歯先にエピタキシャル方法にお
いては、ウェハの元々の変形(サセプタとの接触不均等
)による熱の集中によるそり、あるいはエピタキシャル
中の熱による変形を防止するため(結晶欠陥を減らすた
め)にサセプタを凹曲面状にしたものが開示されている
(特開昭50−12971号公報)が、半導体ウェハ上
に材質の異なる薄膜を均一に形成するものについては開
示されていない。
発明の目的 本発明は斯る点に鑑み半導体ウェハ上にCVD法により
形成するWJI!2!の厚さを均一にすることを目的と
する。
発明の概要 本発明は化学的気相成長法により、試料台に載置した半
導体ウェハ上に材質の異なる薄膜を形成する半導体装置
の製造方法においてこの試料台の表面をこの薄膜によっ
て生じるこの半導体ウェハのそりに対応する凹状又は凸
状として半導体ウェハ上にCVD法により形成する薄膜
の厚さを均一にする様にしたものである。
実施例 以下第4図及び第5図を参照しながら本発明半導体装置
の製造方法の一実施例につき説明しよう。
この第4図及び第5図はシリコンウェハ(4)上に5i
02膜(10)をCVDにより形成する場合の例である
。この第4図及び第5図に於いて第1図、第2図及び第
3図に対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明
を省略する。
本例に於いては、第1図に示す如きCVL)装置のサセ
プタの試料台(3)の形状を球面凹状とする。
この場合球面凹状の曲率はシリコンウェハ(4)に所望
厚の5i(hllJ (10)をCVL)法により形成
したときのそり量により決定する。このそり量δはCV
D1模の応力の大きさ6f (dyne/cI11) 
、シリコンウェハの厚さts、半径ρ、CV D il
l厚tfと関係があり、この関係は である。ここでEはシリコンのヤング率、rはシリコン
のポアソン比である。
本例ではこの試料台(3)の曲率をこの(1)式を使用
し、予め5i02111N (10)の成長時のそり量
を予想して、この成長途中におけるシリコンウェハ(4
)に均一に温度がかかる様に考慮する。
例えば径が3インチ、厚さが200μmのシリコンウェ
ハ(4)上にI X 10’ dyne/−の引張り応
力のSiO2膜(10)をCVDさせた場合シリコンウ
ェハ(4)の周辺のそり量δは約17μmであると予想
出来る為、この試料台(3)の凹球面の曲率を25mR
程度とする。
そめ他は第1図及び第2図と同様に構成する。
本例に於いてシリコンウェハ(4)上にst02M (
10)をCVDするときに、CVD前は第4図に示す如
く、シリコンウェハ(4)と試料台(3)とはその周辺
に於いて接触しているだけであるが、CVDの途中に於
いてはこのシリコンウェハ(4)は5tO211i (
10)の引張り応力によりそりを生じ第5図に示す如く
、このシリコンウェハ(4)は略々試料台(3)の表面
の凹球面形状に沿うことになり、このシリコンウェハ(
4)の温度を全体に亘って略均−とすることができ、5
i02151fの化学的気相成長速度を全体に亘って均
一とすることができ、シリコンウェハ(4)上の気相成
長膜(10)の厚さを全体に亘って均一にすることがで
きる。例えば3インチ径、200μm厚のシリコンウェ
ハ(4)に化学的気相成長させる5iOJ’A (10
)の厚さの目標値が1.0μmのとき中心部と周辺部と
の厚さのバラツキが±0.27%と極めて小さく、又こ
の目標値が2.0μmのときのこのバラツキは±1.7
7%であり極めて小さく略均−厚な化学的気相成長膜(
10)を得ることができた。
又シリコンウェハ(4)上にSt(hMQ (10)等
を化学的気相成長させる場合はこの試料台(3)の形状
を式(11を考慮しながら第6図、第7図、第8図及び
第9図の如くしても1、上述と同様の作用効果が得られ
る。即ち第6図はこの試料台(3)の形状を凹円錐形と
し、第7図はこの試料台(3)の形状を凹円錐台形とし
たものである。この第6図及び第7図に於いてこの試料
台(3)の形状を凹条角錐形及び凹条角錐台形としても
同様の作用効果が得られる。第8図及び第9図は試料台
(3)の形状を中央部が低くなる如き2段及び3段の段
差を持たせる様にしたものである。
又シリコンウェハ(4)上にStの熱膨張係数が大なる
5L3N4の膜をCVD法により形成するときにはこの
Si3N4の膜は圧縮応力となるので第1図及び第2図
に示す如きCVD装置に於いて試料台(3)の形状を第
10図A、13に示す如く式+11を考慮した球面状と
する。この場合シリコンウェハ(4)上にSi3N4膜
(11)をCVDするときにCVD前は第10図Aに示
す如くシリコンウェハ(4)と試料台(3)とはその中
心部が接触しているだけであるが、CVDの途中に於い
てはこのシリコンウェハ(4)はSi3N4膜(11)
の圧縮応力により、そりを生じ、第10図Bに示す如く
、そのシリコンウェハ(4)は略試料台(3)の表面の
球面形状に沿うことになり、このシリコンウェハ(4)
の温度を全体に亘って略均−とすることができ、5i3
N411 (11)の化学的気相成長速度をシリコンウ
ェハ(4)の全体に亘って均一とすることができ、シリ
コンウェハ(4)上の気相成長膜(11)の厚さを全体
に亘って均一にすることができる。
又シリコンウェハ(4)上に上述の如(Si3N+等を
化学的気相成長させる場合はこの試料台(3)の形状を
式(1)を考慮しなか、ら第11図、第12図、第13
図及び第14図の如くしても上述と同様の作用効果が得
られる。即ち第11図はこの試料台(3)の形状を円錐
形とし、第12図はこの試料台(3)の形状を円錐台形
としたものである。この第11図及び第12図に於いて
この試料台(3)の形状を多角錐形及び多角錐台形とし
ても同様の作用効果が得られる。第13図及び第14図
は試料台(3)の形状を中央部が高くなる如き2段及び
3段の段差形としたものである。
尚、上述実施例ではシリコンウェハ上にCVD膜を形成
する場合につき述べたがシリコンウェハの代りにその他
の半導体ウェハが使用できることは勿論である。又本発
明は上述実施例に限ることな(本発明の要旨を逸脱する
ことなくその他種々の構成が取り得ることば勿論である
発明の効果 本発明に依れば半導体ウェハ上にCVI)法により形成
するi IIQの厚さを全体に亘って均一にすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は半導体装置の製造装置の例を示す断面図、第2
図は第1図の要部の例を示す平面図、第3図は本発明の
説明に供する断面図、第4図及び第5図は本発明半導体
装置の製造方法の一実施例の説明に供する断面図、第6
図〜第14図は夫々本発明の他の実施例の要部の説明に
供する断面図である。 (1)は反応室、(2)はサセプタ、(3)は試料台、
(4)はシリコンウェハ、(10)は5i02膜、(1
1)はSi3N4秋である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  化学的気相成長法により、試料台に載置した半導体ウ
    ェハ上に材質の異なる薄膜を形成する半導体装置の製造
    方法において、 上記試料台の表面を上記薄膜によって生じる上記半導体
    ウェハのそりに対応する凹状又は凸状として上記薄膜の
    膜厚を均一にすることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
JP8955887A 1987-04-10 1987-04-10 半導体装置の製造方法 Pending JPS62247533A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012222284A (ja) * 2011-04-13 2012-11-12 Ibiden Co Ltd エピタキシャル成長用サセプタ、これを用いたエピタキシャル成長装置およびこれを用いたエピタキシャル成長方法

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