TWI606544B - Semiconductor substrate supporting base for vapor phase growth, epitaxial wafer manufacturing apparatus, and epitaxial wafer manufacturing method - Google Patents

Semiconductor substrate supporting base for vapor phase growth, epitaxial wafer manufacturing apparatus, and epitaxial wafer manufacturing method Download PDF

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Description

氣相成長用半導體基板支撐基座、磊晶晶圓製造裝置及磊晶晶圓的製造方法
本發明關於在氣相成長製程中用以支撐半導體基板的基座、使用此基座的磊晶晶圓的製造裝置、及磊晶晶圓的製造方法。
在半導體基板的主表面上進行的磊晶層(例如矽磊晶層)的氣相成長，是在反應容器內配置有基座(承受體)且在該基座上配置有基板的狀態下，藉由加熱裝置將基板加熱至想要的成長溫度，並藉由氣體供給裝置將原料氣體供給至基板的主表面上而進行。
這樣所形成的磊晶晶圓，具有無損傷(damage free)且缺陷少的極為良好的表面。
近年來，矽磊晶晶圓，開始被使用於：MPU；DRAM、快閃記憶體等的記憶體元件；MOS FET、IGBT等之功率元件；CCD、CIS等的攝影元件。
又，為了高產率化、高性能化而進行元件的高積體化、細微化，則不僅是基板表面的品質，就連基板的平坦性也變得特別重要。
進而，為了提升元件產率的目的，針對保證平坦性的區域，也從需要排除外周5mm的環狀區域，朝向僅排除外周3mm或2mm的環狀區域，而擴大了保證平坦性的區域。
此處，針對要求非常高的平坦性的矽晶圓的磊晶成長，從使用批次處理裝置變成使用單片處理裝置，藉此來謀求提升磊晶層的層厚均勻性。
然而，在磊晶成長前的基板是不平坦的情況，則不能只是單純地形成均勻層厚的磊晶層，而有必要配合成長前的基板的形狀來調整磊晶層的層厚分布。
例如，矽晶圓的情況，則對磊晶成長前的基板施加研磨加工來進行平坦化處理，於是矽晶圓的中心部會達成高度平坦性。但是，在周邊部卻不能達成充分的平坦性，所以在磊晶成長製程中，有必要調整周邊部的層厚來改善平坦性。
針對這種問題，有一種將基座的凹坑部的深度加以調整的方法。
又，例如專利文獻1所示，提出一種方法，所述方法是在基板的中心和外周部，設置複數個用以供給原料氣體的注射器，調整由各個注射器所供給的原料氣體的濃度和流量，來控制矽晶圓的中心部和周邊部的磊晶層的層厚，以謀求平坦性。
進而，如專利文獻2所示，也提出一種方法，所述方法是使基座與矽晶圓的背面，彼此靠近、接觸的被稱為「端圍緣」(ledge)區域的長度變化，而在矽晶圓周邊部的背面側也形成磊晶層，來選擇地控制矽晶圓周邊部的形狀。
[先前技術文獻]
(專利文獻)
專利文獻1：日本特開平第06-232060號公報
專利文獻2：日本特開第2007-273623號公報
但是，在調整凹坑部的深度的方法中，會在晶圓邊緣與基座之間產生段差而使氣體的流動產生亂流，因此不僅在邊緣部份，就連晶圓的內側區域也會有層厚發生變化的問題。
又，在專利文獻1所述的調整來自各個注射器的原料氣體的流量等的方法中，因為原料氣體的擴散，會有無法僅選擇性地控制作為基板的矽晶圓的周邊部分的磊晶層的層厚這樣的問題。
而且，在專利文獻2所記載的方法中，因為是以將矽晶圓的表面側的磊晶層的層厚分布與背面側的磊晶層的層厚分布彼此相加的方式來形成周邊部形狀，所以有複雜並欠缺安定性的問題。而且，在沒有順利進行形狀的控制的情況，則恐怕反而會在晶圓的外周部產生起伏，而使平面度(flatness)大幅惡化。
此處，本發明是鑒於這種問題點而開發出來，其主要目的在於提供一種用以支撐半導體基板的基座、使用此基座來進行的磊晶晶圓的製造裝置及製造方法，所述基座在氣相成長時，能藉由控制磊晶晶圓主表面側的周邊部的磊晶層的層厚，來提升磊晶晶圓的平坦性。
為了解決上述問題，在本發明中，提供一種氣相成長用半導體基板支撐基座，是在氣相成長時用以支撐半導體基板的基座，其特徵在於：該基座，具備凹坑部，所述凹坑部要配置前述半導體基板；並且，所述基座具有錐形部，所述錐形部是前述基座的頂面，從前述凹坑部的邊端朝向外側，形成往上方或下方傾斜的錐形。
這樣，若使用一種具有錐形部的基座，所述錐形部是基座的頂面，從凹坑部的邊端朝向外側的一定距離之間，形成有逐漸往上方或下方傾斜的錐形，則能調整半導體基板的周邊部的原料氣體的流動，而能控制半導體基板的周邊部的磊晶層的層厚。
因此，例如即使在某種磊晶成長條件下會使外周部的層厚均勻性惡化的情況，則也能在不變更磊晶成長條件之下，僅藉由調整基座形狀就能改善半導體基板周邊部的磊晶層的層厚均勻性，而能提高控制的自由度。亦即，控制變得容易，能氣相成長層厚均勻且安定的磊晶層，並謀求製造產率的改善。
又，即使在磊晶成長進行前的半導體基板的外周部的平坦性不良的情況，也能使用本發明的基座，來調整半導體基板的周邊部的磊晶層的層厚分布，以修正該半導體基板的外周部形狀，而能安定地供給一種磊晶晶圓，其具有高度平坦的表面。
此處，前述錐形部，從前述凹坑部邊端朝向外側的長度，是前述半導體基板的直徑的1%以上且未滿7.5%，更佳是2.5%以上且未滿7.5%的長度。
這樣，若從凹坑部邊端朝向外側的長度，是前述半導體基板的直徑的1%以上且未滿7.5%，更佳是2.5%以上且未滿7.5%的長度，則能夠充分提高半導體基板的周邊部的層厚調整效果，而成為一種能對高度平坦性的磊晶晶圓的製造有大貢獻的基座。
又，前述錐形部，其高度較佳是前述半導體基板的厚度的30%以下。
這樣，藉由將錐形部的高度設為半導體基板的厚度的30%以下，則能在半導體基板周邊部確實地抑制原料氣體的流動的亂流，而能更確實地製造出一種磊晶晶圓，其形成有均勻層厚的磊晶層。
而且，前述錐形，能以沒有中斷的方式，遍及前述凹坑部的全周來形成，又，也能沿著前述凹坑部的圓周方向間隔地形成。
這樣，錐形，以沒有中斷的方式，遍及前述凹坑部的全周形成在基座上，藉此，針對半導體基板的全周，能均勻地調整半導體基板的外周部的層厚。
又，錐形，若沿著凹坑部的圓周方向間隔地形成在基座上，則能僅在半導體基板的外周部的一部分進行層厚調整，所以能配合氣相成長前的半導體基板的表面形狀進行適當選擇，藉此得到平坦性優良的磊晶晶圓。
又，前述基座的前述凹坑部的深度，較佳是前述半導體基板的厚度的0.9至1.1倍。
這樣，若將基座的凹坑部的深度，設為半導體基板的厚度的0.9至1.1倍，藉此，能使進行磊晶成長的半導體基板的基板厚度與凹坑部的凹坑厚度大約相等，而能以更高的精度來進行半導體基板的外周部的層厚控制。
又，在本發明中，提供一種磊晶晶圓製造裝置，是用以將磊晶層氣相成長在半導體基板的主表面上的磊晶晶圓製造裝置，其特徵在於：至少具備：反應容器、原料氣體導入管、排氣管、加熱裝置、及在本發明中所述的基座。
這樣，若使用關於本發明的磊晶晶圓的製造裝置，其具備用以支撐半導體基板的基座，並用以將磊晶層氣相成長在半導體基板的主表面上，則能在不變更磊晶成長條件之下，均勻地形成半導體基板的外周部的磊晶層。
又，能配合半導體基板的外周形狀來調整半導體基板的外周部的磊晶層厚度。亦即，能修改半導體基板的外周部形狀，所以能安定地供給高度平坦的磊晶晶圓。
而且，在本發明中，提供一種磊晶晶圓的製造方法，是用以將磊晶層氣相成長在半導體基板上的磊晶晶圓的製造方法，其特徵在於：在將磊晶層氣相成長於半導體基板的主表面上的氣相成長製程中，將前述半導體基板配置在本發明所述的基座的前述凹坑部，然後氣相成長前述磊晶層。
進而，在本發明中，提供一種磊晶晶圓的製造方法，是用以將磊晶層氣相成長在半導體基板上的磊晶晶圓的製造方法，其特徵在於：在將磊晶層氣相成長於半導體基板的主表面上的氣相成長製程中，將前述半導體基板配置在基座的凹坑部，然後氣相成長前述磊晶層，該基座，具備前述凹坑部，所述凹坑部要配置前述半導體基板；並且，所述基座具有錐形部，所述錐形部是前述基座的頂面，從前述凹坑部的邊端朝向外側，形成往上方或下方傾斜的錐形。
這樣，針對在半導體基板上氣相成長磊晶層時用以支撐半導體基板的基座，藉由採用一種基座，所述基座具有錐形部，所述錐形部是前述基座的頂面，從凹坑部的邊端朝向外側的一定距離之間，形成有逐漸往上方或下方傾斜的錐形，則能調整在磊晶層形成後的半導體基板的外周的隆起量和塌邊量，而能製造出一種磊晶晶圓，不僅中心部，就連外周部也有高度平坦度。
特別是，藉由調整錐形的高度，能容易地控制外周部的隆起和塌邊，又因為能利用調整從凹坑部邊端朝向外側的長度來調整磊晶層的外周部的隆起和塌邊的發生位置，所以能僅利用對應於氣相成長前的半導體基板的表面形狀來調整基座的錐形形狀等，就能控制磊晶層的表面形狀，而能容易地製造出高度平坦性的磊晶晶圓。
如以上說明，依照本發明，能使半導體基板的外周部的磊晶層的厚度也均勻。又，能配合磊晶成長前的半導體基板的外周形狀來調整外周部的磊晶層的分布，也能安定地供給高度平坦的磊晶晶圓。
以下，參照圖面來詳細說明本發明，但是本發明並不限定於這些例子。
首先，參照第1圖及第2圖，針對作為本發明的磊晶晶圓製造裝置的一個例子的單片式磊晶晶圓的製造裝置來進行說明。
如第1圖所示，磊晶晶圓製造裝置10，其構成至少具備：基座20(詳細後述)；反應容器11，在其內部配置有該基座20；基座支撐部件12，其用以支撐基座20並使所述支撐基座20進行回轉驅動及升降動作；升降銷13，其從基座20的背面貫通至表面且被設置成能相對於該基座20進行升降動作，並用以在支撐半導體基板W(以下，簡稱為基板W)的狀態下進行升降動作，而配合此升降動作將基板W設置在基座20上或是使基板W離開基座20(也就是進行裝卸)；加熱裝置14a、14b(具體來說，例如鹵素燈)，其用以在氣相成長時將基板W加熱至想要的成長溫度；原料氣體導入管15，其將氣相成長用氣體導入至反應容器11內的基座20上側的區域並供給至該基座20上的基板W的主表面上，所述氣相成長用氣體包含原料氣體(具體來說，例如三氯矽烷等)和載送氣體(具體來說，例如氫氣等)，；沖洗氣體導入管16，其相對於反應容器11，被設置在與原料氣體導入管15相同側，用以將沖洗氣體(具體來說，例如氫氣等)，導入至反應容器11內的基座20下側的區域；以及，排氣管17，其相對於反應容器11，被設置在與這些沖洗氣體導入管16和原料氣體導入管15相反側，用以將氣體(氣相成長用的原料氣體和沖洗氣體)從該反應容器11加以排氣。
其中，基座20，在氣相成長時用以支撐基板W，其藉由包覆有例如碳化矽的石墨所構成。
首先，第10圖表示一般先前的基座的形狀。
先前的基座100，例如構成大約圓盤狀，在其主表面上形成有凹坑部101(俯視則呈圓形的凹部)，用以將基板W定位在該主表面上。此凹坑部101的底面，可成為平面或凹曲面。又，也提議：將凹坑部101底面的凹坑部邊端的底部101a的附近作成平面，而將其內側作成凹曲面；或是，進而在凹坑部邊端的底部101a附近，設置貫通至基座100的背面為止的孔等。
又，如第10圖所示，在基座100的凹坑部101的底面，形成有升降銷貫通用孔部102，所述升降銷貫通用孔部102是以貫通至基座100的背面的狀態加以形成，供升降銷插通。此升降銷貫通用孔部102，例如在凹坑部101上以等角度間隔的方式被配置在三處。
此處，例如第1圖所示，升降銷13，例如具備：軀幹部13b，其由圓棒狀所構成；及，頭部13a，其形成在該軀幹部13b的上端部並用以從下面側支撐基板W。其中，相較於軀幹部13b，頭部13a的口徑較為擴大，以方便支撐基板W。
而且，升降銷13，從其下端部，被插入升降銷貫通用孔部20a，結果，藉由該升降銷貫通用孔部20a的邊緣部來防止頭部13a脫落至下方，藉由基座20來支撐，且將其軀幹部13b變成從升降銷貫通用孔部20a垂下的狀態。另外，升降銷13的軀幹部13b，也貫通被設置在基座支撐部件12的支撐臂部12a中的貫通孔12b。
又，基座支撐部件12，以放射狀的方式具備多數個支撐臂部12a，藉由這些支撐臂部12a，從底面側支撐基座20。藉此，基座20，其頂面保持大約水平的狀態。
磊晶晶圓製造裝置10，如以上加以構成。
而且，使用此磊晶晶圓製造裝置10，並利用以下的要領來進行氣相成長，藉此，能夠在基板W的主表面上形成矽磊晶層來製造矽磊晶晶圓。
首先，藉由反應容器11內的基座20來支撐基板W。
為此，首先，為了將基板W移交而放置在升降銷13上，各個升降銷13，相對於該基座20，相對地上升，使得各個升降銷相互地從基座20的頂面往上方突出大約相等的量。又，也能使基座支撐部件12下降，來使基座20跟著下降。此下降的過程中，升降銷13的下端部，例如到達反應容器11的內部底面以後，雖然升降銷13不能下降更多，但是基座20能夠更進一步地下降。
因此，升降銷13相對於基座20相對地上升，最後升 降銷和基座變成如第2圖所示的位置關係(在第2圖中沒有基板W時的狀態)。
繼而，藉由圖中未示的移載裝置來將基板W搬送至反應容器11內，並藉由上述上升動作後的各個升降銷13的頭部13a，將基板W支撐在主表面上(第2圖的狀態)。
繼而，為了藉由基座20來支撐基板W，則使各個升降銷13相對於該基座20相對地下降。為此，使移載裝置待避，並使基座支撐部件12上升，來使基座20跟著上升。此上升的過程中，若凹坑部21的凹坑部邊端的底部21a，到達基板W的主背面，則至今被支撐在升降銷13的頭部13a上的基板W，會轉變成被支撐在凹坑部21的凹坑部邊端的底部21a附近的狀態。
進而，一旦升降銷貫通用孔部20a的邊緣部到達升降銷13的頭部13a，則至今處於藉由反應容器11的內部底面所支撐的狀態下的升降銷13，轉變成藉由基座20所支撐的狀態。
若如此地藉由基座20來支撐基板W之後，則進行氣相成長。
首先，藉由使基座支撐部件12繞著垂直軸作旋轉驅動來使基座20回轉，且使基板W跟著回轉，並且一邊藉由加熱裝置14a、14b來將該基座20上的基板W加熱至想要的成長溫度，一邊經由原料氣體導入管15來將氣相成長用氣體大約水平地供給至基板W的主表面上，另一方面，經由沖洗氣體導入管16，將沖洗氣體大約水平地導入至基座20的下側。
因此，在氣相成長中，氣相成長用氣體流和沖洗氣體流，分別在基座20的上側和下側，形成大約與基座20和基板W平行。藉由如此地進行氣相成長，在基板W的主表面上形成磊晶層，而能製造磊晶晶圓。
若如此地製造磊晶晶圓之後，將該製造後的磊晶晶圓搬出至反應容器1外。
亦即，在停止基座20的回轉後，使基座支撐部件12下降，如第2圖所示，各個升降銷13彼此以大約相等的量往基座20的上方進行突出動作，基板W跟著此突出動作而上升至基座20的凹坑部21的上方。然後，藉由圖中未示的移載裝置來將基板W搬出。
此處，在氣相成長中，氣相成長氣體，從原料氣體導入管15被導入，並沿著基座20的表面流動而被搬送至基板W的邊緣部。基板W的邊緣附近的磊晶層的成長速度，非常依存於基板W的邊緣附近的氣相成長氣體的濃度和流速。
一般來說，如第11圖和第12圖所示，採用一種方法，此方法是利用調整凹坑部111、121的凹坑深度(凹坑部111、121的凹坑部邊端的底部111a、121a與凹坑部邊端的上部111b、121b的高度差)，，改變基板W的邊緣附近的氣相成長用氣體的流動，來調整基板W的邊緣附近的磊晶成長速度。
例如，如第11圖所示，若將基座110的凹坑深度設定為比基板W的厚度更深，則供給至基板W的邊緣部的氣相成長氣體的濃度減少，且基板W的邊緣附近的磊晶成長速度降低。
然而，在基板W與凹坑部111的凹坑部邊端的上部111b之間產生段差的結果，則會發生氣相成長氣體的流動的亂流，且基板W的磊晶成長速度的降低，會從基板W的邊緣部波及到更內側的區域。因此，不能精密地控制基板W的外周部的磊晶成長速度。
又，如第12圖所示，若將基座120的凹坑深度設定為比基板W的厚度更淺，則供給至基板W的邊緣部的氣相成長氣體的濃度增加，且基板W的邊緣附近的磊晶成長速度增加。
然而，在基板W與凹坑部121的凹坑部邊端的上部121b之間產生段差的結果，則會發生氣相成長氣體的流動的亂流，且基板W的磊晶成長速度的增加，會從基板W的邊緣部波及到更內側的區域。因此，同樣不能精密地控制基板W的外周部的磊晶成長速度。
對此，如第3圖所示，本發明的第一實施形態的基座30，其使凹坑部31的凹坑部邊端的上部31b的高度，與基板W的主表面的高度，保持大約相等(t≒tw)，並具有錐形部(推拔部)33，所述錐形部33是前述基座的頂面，從凹坑部邊端的上部31b到錐形部末端31c，朝向凹坑部31的外側，形成有逐漸往上方傾斜的錐形。
這樣，使用關於本發明的磊晶晶圓的製造裝置，其具備用以支撐半導體基板的基座，使磊晶層氣相成長於半導體基板的主表面上，藉此，能以不變更磊晶成長條件的方式，均勻地形成基板的外周部的磊晶層。
又，能配合磊晶成長前的半導體基板的外周形狀來調整半導體基板的外周部的磊晶層厚度。因此，能在不變更氣相成長條件的情況下，修正半導體基板的外周部形狀，特別是能安定地供給一種磊晶晶圓，其就連外周部都變成高度平坦化。
此處，利用調整凹坑部31的凹坑部邊端的上部31b與錐形部末端31c的高度差h(錐形部本身的高度)，而能將基板的邊緣附近的磊晶成長速度抑制至想要的位準。
例如，錐形部33，能將該高度h設定為半導體基板W的厚度tw的30%以下。藉此，因為能確實地抑制原料氣體的流動的亂流，所以能成為較佳的基座，其可更確實且安定地製造出磊晶晶圓，所述磊晶晶圓形成有均勻層厚的磊晶層。
而且，藉由調整從錐形部末端31c的位置到凹坑部31(要配置半導體基板)的凹坑部邊端的上部31b為止的長度d，則能在從基板的邊緣直到想要的區域為止，將基板的邊緣附近的磊晶成長速度加以抑制。例如，利用使長度d變長，則能將在半導體基板的周邊部的層厚發生變化的開始點，變化至比較靠近半導體基板的邊緣的位置。又，利用使長度d變短，則能將在半導體基板的周邊部的層厚發生變化的開始點，變化至比較遠離半導體基板的邊緣的位置。
例如，錐形部33，能將從凹坑部邊端的上部31b朝向外側的長度d，設定為半導體基板的直徑的1%以上且未滿7.5%，更佳為2.5%以上且未滿7.5%的長度。藉此，能確實地進行凹坑部附近的氣相成長速度的控制，且能成為一種基座，其可製造出平坦性優良的磊晶晶圓。
又，凹坑部31的深度t，能設定為半導體基板的厚度tw的0.9至1.1倍。
藉此，能使要進行磊晶成長的半導體基板的基板厚度tw與凹坑部的凹坑深度t幾乎相等，而能以更高的精度來進行半導體基板W的外周部的層厚控制。
又，如第4圖所示，本發明的第二實施形態的基座40，其使凹坑部41的凹坑部邊端的上部41b的高度，與基板W的主表面的高度，保持大約相等(t≒tw)，並具有錐形部43，所述錐形部33是前述基座的頂面，從凹坑部邊端的上部41b到錐形部末端41c，朝向凹坑部41的外側，形成有逐漸往下方傾斜的錐形。
在這種基座40中，藉由調整錐形部末端41c的徑長(亦即錐形部43的長度d)，則能從基板W的邊緣至想要的區域為止，提升基板W的邊緣附近的磊晶成長速度。
又，利用調整凹坑部41的凹坑部邊端的上部41b與錐形部末端41c的高度差h(錐形部43本身的高度)，而能將基板W的邊緣附近的磊晶成長速度提升至想要的位準。
此處，如前述，藉由將錐形部43的高度h設定在基板W的厚度tw的30%以下的範圍內，則能確實地避免氣相成長氣體的流動發生大幅紊亂的疑慮。
又，藉由將錐形部43的長度d，也設定為基板W的直徑的1%以上且未滿7.5%，更佳是2.5%以上且未滿7.5%的範圍內，則同樣地能充分控制邊緣附近的成長速度，且能使層厚均勻的磊晶層得以容易且安定地氣相成長。
進而，藉由將該基座40的凹坑深度t，相對於基板的厚度tw，設定在0.9至1.1倍的範圍內，則變成能以更高的精度來進行半導體基板W的外周部的層厚控制。
進而，針對半導體基板W的全周，在將半導體基板的外周部的層厚加以調整成均勻的情況，則如第5圖所示，也能以沒有中斷的方式，遍及要配置半導體基板W的凹坑部51的全周，從凹坑部邊端的上部51b朝向基座50的外側來形成錐形部53。
又，僅在半導體基板W的外周部的一部分要進行層厚調整的情況，則如第6圖所示，也能在要配置半導體基板W的凹坑部61的相當於要調整半導體基板W的外周部的層厚的部分，以沿著凹坑部61的凹坑部邊端的上部61b的圓周方向間隔地形成的方式，從凹坑部邊端的上部61b朝向基座60的外側來形成錐形部63。
如以上所述，在本發明中，藉由調整錐形部本身的高度h、錐形的邊端與到要配置半導體基板的凹坑部的凹坑部邊端的長度d、凹坑部的深度t、錐形的朝向、及在圓周方向上的錐形的有無，而能調整半導體基板周邊部的磊晶層的形狀，因此，藉由依照各種基板和氣相成長條件來調整這些事項，而能製作出平坦的磊晶晶圓。
[實施例]
以下，表示實施例和比較例來更具體地說明本發明，但是本發明並不受限於這些例子。
(實施例1~5)
製作如第3圖所示的基座。基座的凹坑深度t，設為與矽單結晶基板的厚度相近的800μm；錐形高度h，固定為100μm；錐形長度(從凹坑部邊端朝向外側的長度)d，在實施例1中d=22.5mm，在實施例2中d=15mm，在實施例3中d=10mm，在實施例4中d=7.5mm，在實施例5中d=3mm，藉此製作五種類的基座。
基座的上述參數，整理在第1表中來加以表示。另外，在第1表及後述的第7圖中，記載比較例2、3的基座的參數，以比較使用該等基座時的矽磊晶層的厚度的不規則分布。
然後，將先前製作的基座，裝載至如第1圖所示的磊晶製造裝置的基座的位置上，並使用各個基座，在直徑300mm、電阻率0.01~0.02Ωcm、厚度775μm的P+型矽單結晶基板上的主表面上，氣相成長厚度約5μm的P-型矽磊晶層。
其後，使用耐諾公司(Nanometrics,Inc.)所製作的利用傅立葉紅外線分光的矽磊晶層測定裝置QS3300EG，以1mm間隔的方式，對從前述矽基板的外周算起2mm直到30mm距離的環狀範圍進行測定，以測定矽磊晶層的厚度分布。其結果如第7圖所示。在第7圖中，將各點的測量值除以全部的測定點的平均值，並將其值減去1後以百分比加以表示，作為用以表示磊晶層的厚度的不規則分布的指標。
如第7圖所示，在錐形長度d設為較長的實施例1的情況所形成的錐形，其造成的外周塌邊效果弱，而變成與實施例2相近的層厚分布。
相反地，可知道在錐形長度d設定為較短的實施例5的情況所形成的錐形，其造成的外周塌邊效果強，而變成與實施例3相近的層厚分布。
以此種方式將錐形長度d加以調整為適當值，來調整想要的塌邊位置，又，在實施例2的情況，可知道能得到一種直至外周都大致平坦的層厚分布。
(實施例6~9)
製作如第4圖所示的基座。基座的凹坑深度t，設為與矽單結晶基板的厚度相近的800μm；錐形高度h，固定為100μm；錐形長度(從凹坑部邊端朝向外側的長度)d，在實施例6中d=22.5mm，在實施例7中d=15mm，在實施例8中d=7.5mm，在實施例9中d=3mm，藉此製作四種類的基座。
基座的上述參數，整理在第2表中來加以表示。另外，在第2表及後述的第8圖中，記載比較例1、2的基座的參數，以比較使用該等基座時的矽磊晶層的厚度的不規則分布。
然後，將先前製作的基座，裝載至如第1圖所示的磊晶製造裝置的基座的位置上，並使用各個基座，在直徑300mm、電阻率0.01~0.02Ωcm、厚度775μm的P+型矽單結晶基板上的主表面上，氣相成長厚度約5μm的P-型矽磊晶層。
其後，使用耐諾公司所製作的利用傅立葉紅外線分光的矽磊晶層測定裝置QS3300EG，以1mm間隔的方式，對從前述矽基板的外周算起2mm直到30mm距離的環狀範圍進行測定，以測定矽磊晶層的厚度分布。其結果如第8圖所示。在第7圖中，與第7圖相同，將各點的測量值除以全部的測定點的平均值，並將其值減去1後以百分比加以表示，作為用以表示磊晶層的厚度的不規則分布的指標。
如第8圖所示，在錐形長度d設定為較長的實施例6的情況所形成的錐形，其造成的外周塌邊效果弱，而變成與實施例2相近的層厚分布。
相反地，可知道在錐形長度d設定為較短的實施例9的情況所形成的錐形，其造成的外周塌邊效果強，而變成與實施例1相近的層厚分布。
可知道以此種方式將這種錐形長度d加以調整為適當值，能調整想要的隆起位置。
(比較例1~3)
製作如第10圖所示的基座。基座的凹坑深度t，在比較例1中為700μm，在比較例2中為800μm，在比較例3中為900μm，以此種方式準備三種類。
然後，取代實施例所使用的基座，將上述各個比較例的基座，裝載至如第1圖所示的磊晶製造裝置的基座的位置上，然後使用各個基座，在直徑300mm、電阻率0.01~0.02Ωcm、厚度775μm的P+型矽單結晶基板上的主表面上，氣相成長厚度約5μm的P-型矽磊晶層。
其後，使用耐諾公司所製作的採用傅立葉紅外線分光的矽磊晶層測定裝置QS3300EG，以1mm間隔的方式，對從前述矽基板的外周算起2mm直到30mm距離的環狀範圍進行測定，以測定矽磊晶層的厚度分布。其結果如第9圖所示。在第9圖中，與第7、8圖相同，將各點的測量值除以全部的測定點的平均值，並將其值減去1後以百分比加以表示，作為用以表示磊晶層的厚度的不規則分布的指標。
如第9圖所示，藉由使凹坑深度從淺變深，來使矽磊晶層的層厚分部從隆起變化為塌邊形狀。
但是，塌邊和隆起位置，同樣有大的變化，已知道要同時控制外周部的磊晶層的塌邊量和隆起量以及其位置來達成平坦化是困難的。
另外，本發明未限定於上述實施形態。上述實施形態是例示性，凡是具有與本發明的申請專利範圍所記載的技術思想實質上相同構成，且達成相同作用效果的實施形態，都包含在本發明的技術範圍內。
10．．．磊晶晶圓製造裝置
12．．．基座支撐部件
12a．．．支撐臂部
12b．．．貫通孔
13．．．升降銷
13a．．．頭部
13b．．．軀幹部
14a．．．加熱裝置
14b．．．加熱裝置
15．．．原料氣體導入管
16．．．沖洗氣體導入管
17．．．排氣管
20．．．基座
20a．．．升降銷貫通用孔部
21．．．凹坑部
21a．．．凹坑部邊端的底部
30．．．基座
31．．．凹坑部
31b．．．凹坑部邊端的上部
31c．．．錐形部末端
33．．．錐形部
40．．．基座
41．．．凹坑部
41b．．．凹坑部邊端的上部
41c．．．錐形部末端
43．．．錐形部
50．．．基座
51．．．凹坑部
51b．．．凹坑部邊端的上部
53．．．錐形部
60．．．基座
61．．．凹坑部
61b．．．凹坑部邊端的上部
63．．．錐形部
100．．．基座
101．．．凹坑部
101a．．．凹坑部邊端的底部
102．．．升降銷貫通用孔部
110．．．基座
111．．．凹坑部
111a．．．凹坑部邊端的底部
111b．．．凹坑部邊端的上部
120．．．基座
121．．．凹坑部
121a．．．凹坑部邊端的底部
121b．．．凹坑部邊端的上部
W．．．半導體基板
第1圖是表示關於本發明的磊晶製造裝置的一個例子的示意圖。
第2圖是表示關於本發明的磊晶製造裝置的其他態樣的示意圖。
第3圖是表示關於本發明的基座的第一態樣的示意圖。
第4圖是表示關於本發明的基座的第二態樣的示意圖。
第5圖是表示從上方俯視關於本發明的基座時的一個例子(全周都有錐形部的情況)的圖。
第6圖是表示從上方俯視關於本發明的基座時的其他例子(周邊間隔地具有錐形部的情況)之圖。
第7圖是表示實施例1-5、比較例2-3的矽磊晶層的外周部的層厚分布的圖。
第8圖是表示實施例6-9、比較例1-2的矽磊晶層的外周部的層厚分布的圖。
第9圖是表示比較例1-3的矽磊晶層的外周部的層厚分布的圖。
第10圖是表示先前的基座的剖面形狀的示意圖。
第11圖是表示凹坑部深度深的先前的基座的剖面形狀的示意圖。
第12圖是表示凹坑部深度淺的先前的基座的剖面形狀的示意圖。
30．．．基座
31．．．凹坑部
31b．．．凹坑部邊端的上部
31c．．．錐形部末端
33．．．錐形部
W．．．半導體基板

Claims (20)

  1. 一種氣相成長用半導體基板支撐基座，是在氣相成長時用以支撐半導體基板的基座，其特徵在於：該基座，具備凹坑部，所述凹坑部要配置前述半導體基板；並且，所述基座具有錐形部，所述錐形部是前述基座的頂面，從前述凹坑部邊端朝向外側，形成往上方或下方傾斜的錐形；前述凹坑部具有底面、及與前述底面垂直的側面；前述錐形部的外側具有僅1個的平坦部，前述錐形部，從前述凹坑部邊端朝向外側的長度，是前述半導體基板的直徑的1%以上且未滿7.5%的長度，前述錐形部，其高度是前述半導體基板的厚度的30%以下，前述僅1個的平坦部被設置在前述基座的前述凹坑部側，前述僅1個的平坦部具有與前述凹坑部的前述底面實質上平行的面，前述僅1個的平坦部從前述錐形部的邊端朝向半徑方向外側延伸，前述錐形部與前述僅1個的平坦部之間沒有段差。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的氣相成長用半導體基板支撐基座，其中：前述錐形部，從前述凹坑部邊端朝向外側的長度，是前述半導體基板的直徑的2.5%以上且未滿7.5%的長度。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項中任一項所述的氣相 成長用半導體基板支撐基座，其中：前述錐形部，以沒有中斷的方式，遍及前述凹坑部的全周來形成。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項中任一項所述的氣相成長用半導體基板支撐基座，其中：前述錐形部，沿著前述凹坑部的圓周方向間隔地形成。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項中任一項所述的氣相成長用半導體基板支撐基座，其中：前述基座的前述凹坑部的深度，是前述半導體基板的厚度的0.9至1.1倍。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的氣相成長用半導體基板支撐基座，其中：前述基座的前述凹坑部的深度，是前述半導體基板的厚度的0.9至1.1倍。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的氣相成長用半導體基板支撐基座，其中：前述基座的前述凹坑部的深度，是前述半導體基板的厚度的0.9至1.1倍。
  8. 一種磊晶晶圓製造裝置，是用以將磊晶層氣相成長在半導體基板的主表面上的磊晶晶圓製造裝置，其特徵在於至少具備：反應容器、原料氣體導入管、排氣管、加熱裝置、及如申請專利範圍第1項或第2項中任一項所述的基座。
  9. 一種磊晶晶圓製造裝置，是用以將磊晶層氣相成長在半導體基板的主表面上的磊晶晶圓製造裝置，其特徵在於至少具備：反應容器、原料氣體導入管、排氣管、加熱裝置、及如申請專利範圍第3項所述的基座。
  10. 一種磊晶晶圓製造裝置，是用以將磊晶層氣相成長在半導體基板的主表面上的磊晶晶圓製造裝置，其特徵在於至少具備：反應容器、原料氣體導入管、排氣管、加熱裝置、及如申請專利範圍第4項所述的基座。
  11. 一種磊晶晶圓製造裝置，是用以將磊晶層氣相成長在半導體基板的主表面上的磊晶晶圓製造裝置，其特徵在於至少具備：反應容器、原料氣體導入管、排氣管、加熱裝置、及如申請專利範圍第5項所述的基座。
  12. 一種磊晶晶圓製造裝置，是用以將磊晶層氣相成長在半導體基板的主表面上的磊晶晶圓製造裝置，其特徵在於至少具備：反應容器、原料氣體導入管、排氣管、加熱裝置、及如申請專利範圍第6項所述的基座。
  13. 一種磊晶晶圓製造裝置，是用以將磊晶層氣相成長在半導體基板的主表面上的磊晶晶圓製造裝置，其特徵在於 至少具備：反應容器、原料氣體導入管、排氣管、加熱裝置、及如申請專利範圍第7項所述的基座。
  14. 一種磊晶晶圓的製造方法，是用以將磊晶層氣相成長在半導體基板上的磊晶晶圓的製造方法，其特徵在於：在將磊晶層氣相成長於半導體基板的主表面上的氣相成長製程中，將前述半導體基板配置在如申請專利範圍第1項或第2項中任一項所述的基座的前述凹坑部，然後氣相成長前述磊晶層。
  15. 一種磊晶晶圓的製造方法，是用以將磊晶層氣相成長在半導體基板上的磊晶晶圓的製造方法，其特徵在於：在將磊晶層氣相成長於半導體基板的主表面上的氣相成長製程中，將前述半導體基板配置在如申請專利範圍第3項所述的基座的前述凹坑部，然後氣相成長前述磊晶層。
  16. 一種磊晶晶圓的製造方法，是用以將磊晶層氣相成長在半導體基板上的磊晶晶圓的製造方法，其特徵在於：在將磊晶層氣相成長於半導體基板的主表面上的氣相成長製程中，將前述半導體基板配置在如申請專利範圍第4項所述的基座的前述凹坑部，然後氣相成長前述磊晶層。
  17. 一種磊晶晶圓的製造方法，是用以將磊晶層氣相成長在半導體基板上的磊晶晶圓的製造方法，其特徵在於：在將磊晶層氣相成長於半導體基板的主表面上的氣相 成長製程中，將前述半導體基板配置在如申請專利範圍第5項所述的基座的前述凹坑部，然後氣相成長前述磊晶層。
  18. 一種磊晶晶圓的製造方法，是用以將磊晶層氣相成長在半導體基板上的磊晶晶圓的製造方法，其特徵在於：在將磊晶層氣相成長於半導體基板的主表面上的氣相成長製程中，將前述半導體基板配置在如申請專利範圍第6項所述的基座的前述凹坑部，然後氣相成長前述磊晶層。
  19. 一種磊晶晶圓的製造方法，是用以將磊晶層氣相成長在半導體基板上的磊晶晶圓的製造方法，其特徵在於：在將磊晶層氣相成長於半導體基板的主表面上的氣相成長製程中，將前述半導體基板配置在如申請專利範圍第7項所述的基座的前述凹坑部，然後氣相成長前述磊晶層。
  20. 一種磊晶晶圓的製造方法，是用以將磊晶層氣相成長在半導體基板上的磊晶晶圓的製造方法，其特徵在於：在將磊晶層氣相成長於半導體基板的主表面上的氣相成長製程中，將前述半導體基板配置在基座的凹坑部，然後氣相成長前述磊晶層，該基座，具備前述凹坑部，所述凹坑部要配置前述半導體基板；並且，所述基座具有錐形部與僅1個的平坦部，所述錐形部是前述基座的頂面，從前述凹坑部的邊端朝向外側，形成往上方或下方傾斜的錐形，所述僅1個的平坦部位於前述錐形部的外側； 前述錐形部，從前述凹坑部邊端朝向外側的長度，是前述半導體基板的直徑的1%以上且未滿7.5%的長度，前述錐形部，其高度是前述半導體基板的厚度的30%以下，前述凹坑部具有底面、及與前述底面垂直的側面；前述僅1個的平坦部被設置在前述基座的前述凹坑部側，前述僅1個的平坦部具有與前述凹坑部的前述底面實質上平行的面，前述僅1個的平坦部從前述錐形部的邊端朝向半徑方向外側延伸，前述錐形部與前述僅1個的平坦部之間沒有段差。
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