(57)【要約】      （修正有）【課題】  ウェハーへの局所的な熱ストレスを低減し、ウェハーに生じる結晶欠陥が非常に少ないエピタキシャル成長装置用サセプターを提供する。【解決手段】  本発明のエピタキシャル成長装置１に用いるサセプターは、オリフラ部１６を有するウェハー１４を載置可能な凹部１５を備えたエピタキシャル成長装置１に用いるサセプターにおいて、凹部１５の平面形状と、ウェハー１４の平面形状とが互いに相似形状になっている。【選択図】  図１
2006186105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オリエンテーションフラット部を有するウェハーを載置可能な凹部を備えたエピタキシャル成長装置用サセプターにおいて、
上記凹部の平面形状と、上記ウェハーの平面形状とを互いに相似形状にしたことを特徴とするエピタキシャル成長装置用サセプター。
【請求項２】
上記オリエンテーションフラット部に対応した形状を有する上記凹部の平面部が、上記サセプターの外縁側に位置していることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル成長装置用サセプター。
【請求項３】
請求項１または２に記載のサセプターを備えたことを特徴とするエピタキシャル成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エピタキシャル成長装置およびそれに用いるサセプターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ウェハーを製造するときには、ウェハー表面の微小欠陥を少なくするために、気相成長法（エピタキシャル成長法）によってウェハー上にエピタキシャル層を成長させる技術が知られている。
【０００３】
このエピタキシャル層の成長は、一般に、例えばパンケーキ型のエピタキシャル成長装置を用いて行われる。具体的には、エピタキシャル層の成長は、このエピタキシャル成長装置内のサセプターにウェハーを載置させて、このウェハーを加熱等することにより行われる。
【０００４】
上記サセプターとして、図５にサセプター４９を示す。サセプター４９は、同図に示すように、円形の平板からなっている。このサセプター４９には、同心円状に適当な間隔を空けて並んだ複数の円形のポケット部５０が設けられている。図６に示すように、このポケット部５０に、ウェハー５１を入れて、該ウェハー５１に対して反応ガスの供給、加熱等することによってウェハー５１上にエピタキシャル層が成長する。
【非特許文献１】S.M.Sze著  「Semicondutor Dvices Physics and Tecnology 2nd Edition」John Wiley＆Sons,Inc出版  2002年
【非特許文献２】東芝セラミック株式会社、特殊炭素・高純度黒鉛製品、[平成１６年１２月２４日検索]、インターネット<URL:http://tocera.co.jp/ja/products/semidon/carbon.html>
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記ポケット部５０の平面形状は、図５・図６に示すように円形である。これに対して、このポケット部５０に入れるウェハー５１は、図６に示すように、ウェハー５１の面方位等を示すために直線状の切り欠け（オリエンテーションフラット部；オリフラ部）５２を有している。すなわちウェハー５１の平面形状は、非円形である。
【０００６】
上述したように、このウェハー５１上にエピタキシャル層を成長させる場合には、該ウェハー５１をポケット部５０に入れて加熱する必要がある。ところが、ウェハー５１は、オリフラ部５２を有しているため、ポケット部５０からの熱の伝わり方が、ウェハー５１の外周部の位置によって異なる。具体的には、図６に示すように、ウェハー５１におけるオリフラ部５２と曲面部５４との境界領域Ｐ・Ｑと、該境界領域Ｐ・Ｑ以外の領域とでは熱の伝わり方が異なる。
【０００７】
より詳細には、上記境界領域Ｐ・Ｑは、該境界領域Ｐ・Ｑ以外の領域よりも大きな熱ストレスがかかるため、主に境界領域Ｐ・Ｑにおいて、図６に示すように、スリップライン５５、すなわち線状に続く結晶欠陥がウェハー５１上のエピタキシャル層に多く生じる。
【０００８】
このため、この結晶欠陥が生じた境界領域Ｐ・Ｑに形成された素子は、素子不良、特性不良となるため除去する必要があった。素子を除去した場合、ウェハー５１内でのチップ取れ数が低下するため、歩留まりが低下するという問題が生じる。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ウェハーへの熱の伝わり方を均一にして、ウェハーへの局所的な熱ストレスを低減し、ウェハーに生じる結晶欠陥が非常に少ないエピタキシャル成長装置用サセプターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のエピタキシャル成長装置用サセプターは、上記課題を解決するために、オリエンテーションフラット部を有するウェハーを載置可能な凹部を備えたエピタキシャル成長装置用サセプターにおいて、上記凹部の平面形状と、上記ウェハーの平面形状とを互いに相似形状にしたことを特徴としている。
【００１１】
従来、サセプターとウェハーとの平面形状は、互いに異なっていた。つまり、ウェハーは、直線状の切り欠けであるオリエンテーションフラット部を有する一方、サセプターの凹部にはこのオリエンテーションフラット部に相当する構成が設けられていなかった。従って、オリエンテーションフラット部を有するウェハーをサセプターの凹部に入れてウェハーを加熱した場合、ウェハーの外周部におけるオリエンテーションフラット部とそれ以外の部分との境界領域と、該領域以外の領域とでは熱の伝わり方が互いに異なる。より詳細には、上記境界領域において、該境界領域以外の領域よりも大きな熱ストレスがかかる。故に、ウェハーの上記境界領域に結晶欠陥が多く生じる、という問題があった。
【００１２】
これに対して上記構成によれば、ウェハーの平面形状と、サセプターに備えられた凹部の平面形状とが互いに相似形状になっている。よって、凹部の平面形状とウェハーの平面形状とを互いに対応させてウェハーを凹部に載置させることができる。このようにウェハーを凹部に載置させると、ウェハーを加熱した際に凹部からウェハーの外周部に対してかかる熱の伝わり方をほぼ均一にすることができる。すなわち、従来のようにいずれかの領域、すなわち局所的に大きな熱ストレスがかかることがない。従って、ウェハー上のエピタキシャル層に生じるスリップライン、すなわち線状に続く結晶欠陥を非常に少なくすることができる。故に、ウェハー内でのチップの取れ数を増加させ、歩留まりを向上させることができる。
【００１３】
また、本発明のエピタキシャル成長装置用サセプターでは、上記オリエンテーションフラット部に対応した形状を有する上記凹部の平面部が、上記サセプターの外縁側に位置していることが好ましい。
【００１４】
上述の通り、ウェハーの平面形状と凹部の平面形状とは互いに相似形状である。従って、凹部はその平面形状においてウェハーのオリエンテーションフラット部に対応した形状を有する部分（平面部）を有している。
【００１５】
ウェハーの凹部への出し入れは、ウェハーのオリエンテーションフラット部、すなわち凹部の平面部から行う。上記構成によれば、凹部の平面部がサセプターの外縁側に位置しているので、ウェハーの凹部への出し入れを容易に行うことができる。
【００１６】
また、本発明のエピタキシャル成長装置では、上記いずれかに記載のサセプターを備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のエピタキシャル成長装置用サセプターは、以上のように、凹部の平面形状と、上記ウェハーの平面形状とを互いに相似形状になっている。このため、ウェハーへの熱の伝わり方をほぼ均一にすることができ、ウェハーへの局所的な熱ストレスを低減し、ウェハーに生じる結晶欠陥を非常に少なくすることができる。故に、ウェハー内でのチップの取れ数を増加させ、歩留まりを向上させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１ないし図４に基づいて説明すると、以下の通りである。
【００１９】
図２は、本実施の形態のエピタキシャル成長装置の断面図である。このエピタキシャル成長装置は、例えばツェナーダイオード用のウェハー上にエピタキシャル層を成長させるために必要な温度に加熱する装置である。また、本実施の形態のエピタキシャル成長装置は、いわゆるパンケーキ型の装置である。また、本実施の形態のエピタキシャル成長装置を用いてエピタキシャル層を成長させるウェハーのインチサイズは、例えば５インチ、６インチである。しかしながら、本実施の形態のエピタキシャル成長装置は、４インチ以下のウェハーサイズへの適用を妨げるものではない。なお、以下に本実施の形態のエピタキシャル成長装置の構成について説明するが、この構成に限定されるわけではない。
〔エピタキシャル成長装置の構成〕
このエピタキシャル成長装置１は、同図に示すように、基台としてのベースプレート２、石英ベルジャ４、金属ベルジャ５、反射板６、ガスノズル７、高周波誘導コイル（以下、コイルと称する）８、コイルカバー９、複数のウェハー１４を載せるための円板状のサセプター１０、該サセプター１０を支持するためのサセプター支持部１１、サセプター回転部１２、およびノズル回転部１３を有している。なお、サセプター１０は、本発明に係る特徴的構成を有しているが、これについては後述する。
【００２０】
上記石英ベルジャ４は、釣鐘形状をしており、ベースプレート２上に気密な反応室３を構成している。また金属ベルジャ５は、同じく釣鐘形状をしており、石英ベルジャ４の外側を補強している。
【００２１】
上記反射板６は、金属ベルジャ５と石英ベルジャ４とに間の一部分に配設されており、サセプター１０によって発せられる放射エネルギーをウェハー１４表面に戻す役割を有している。これにより、省エネルギーを図ることができると共に、ウェハー１４表裏の温度差を少なくすることができ、結晶欠陥を低減することができる。
【００２２】
また、上記ガスノズル７は、サセプター１０、サセプター支持部１１、およびサセプター回転部１２の各々の中心部を貫通して、ノズル回転部１３に接続されていて、該ノズル回転部１３によって回転駆動されるようになっている。さらに、上記ガスノズル７は、反応室３内に例えばモノシランなどの反応ガスを水平方向へ噴出する複数の噴出孔７ａを有している。このように反応室３に噴出された反応ガスは、サセプター１０に載置されたウェハー１４の上部空間に放射状に供給される。
【００２３】
また、上記コイル８は、上記サセプター１０を加熱する加熱源としての役割を有している。上記コイルカバー９は、サセプター１０と、コイル８との間に、該コイル８を覆うように配設されており、該コイル８を上記反応ガスから隔離する役割を有している。
【００２４】
上記サセプター回転部１２は、自身が回転することにより、サセプター支持部１１と共にサセプター１０を一体的に回転させるようになっている。ベースプレート２と石英ベルジャ４との間には図示しない排気路が設けられている。これにより、反応室３内部の反応ガスなどを排気することができる。
〔エピタキシャル成長装置の動作〕
次に、上記エピタキシャル成長装置１の動作について説明する。
【００２５】
まず、サセプター１０上にウェハー１４を載置する。このときエピタキシャル成長の下地となるウェハー１４の表面は、露呈した状態である。そして、コイル８に高周波電流を印加してサセプター１０に誘導電流を流してサセプター１０の加熱を行う。サセプター１０が加熱されると、その熱を受けてウェハー１４が高温に加熱される。このとき、サセプター１０をサセプター回転部１２によって回転させると共に、ガスノズル７の噴出孔７ａからモノシランなどの反応ガスを噴出させる。
【００２６】
この反応ガスが熱分解などの気相反応を経てウェハー１４表面に堆積することによってエピタキシャル層が形成される。なお、このエピタキシャル層の厚み、電気抵抗率は、適用されるデバイスに合わせてプロセス的に制御される。例えば、エピタキシャル層の厚さは、成長レート、成長時間によって制御される一方、エピタキシャル層の電気抵抗率は、ドーパント（ｎ型不純物またはｐ型不純物）の注入量によって制御される。なお、ドーパントとしては、例えばｎ型のエピタキシャル層を成長させる場合にはリンまたはヒ素などを用いる一方、ｐ型のエピタキシャル層の場合にはボロンなどを用いることができる。
〔サセプターの構成〕
次に、本発明の最重要部であるサセプター１０について説明する。
【００２７】
上記サセプター１０は、図３に示すように、円盤状の平板で、かつ、表面に複数の凹部（ウェハーポケット）１５を有している。サセプター１０は上記のように複数のウェハーポケット１５を有しており、１つのサセプター１０に複数のウェハー１４を載置させることができる。なお、サセプター１０の形状を円盤状にすることによって、エピタキシャル装置１の反応炉（石英ベルジャー）内でのガスの流れを均一にすることができると共に、ウェハー１４上にエピタキシャル層を均一に成長させることができる。
【００２８】
また、図３におけるサセプター１０上のウェハーポケット１５の数および配置は、単なる一例にすぎずこれに限定されない。また、必ずしも全ウェハーポケット１５にウェハー１４を入れる必要がないことは言うまでもない。さらに、ウェハーポケット１５の大きさに対するウェハー１４の大きさは、単なる一例にすぎず、これに限定されない。
【００２９】
上述したように、ウェハー１４上にエピタキシャル層を成長させる際には、ウェハー１４をサセプター１０に載置させ、該サセプター１０を回転させる必要がある。このとき、サセプター１０にウェハーポケット１５を設けることにより、ウェハー１４をウェハーポケット１５に入れた状態でサセプター１０を回転させてもウェハー１４がサセプター１０から落ちたり、ウェハー１４同士が衝突したりすることを防止することができる。
〔ウェハーポケットの平面構成〕
上記ウェハーポケット１５に入れるウェハー１４は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、オリエンテーションフラット部（以下、オリフラ部と称する）１６と呼ばれる直線状の切り欠けを有している。
【００３０】
このオリフラ部１６は、ウェハー１４の面方位等を示すための目印としての機能を有している。一方、このウェハー１４をウェハーポケット１５に入れてエピタキシャル層を成長させる場合には、上記のようにウェハー１４を高温に加熱する必要がある。
【００３１】
本実施の形態のウェハーポケット１５は、図１（ｂ）に示すように、その内側壁１９に平らな平面部１７を有している。さらに注目すべきは、図１（ａ）（ｂ）に示すように該ウェハーポケット１５の平面形状が、ウェハー１４の平面形状と互いに相似形となっていることである。
【００３２】
このように、ウェハーポケット１５の平面形状と、ウェハー１４の平面形状とを相似形にすることにより、ウェハー１４にエピタキシャル層を成長させるときに、ウェハーポケット１５の内側壁１９からウェハー１４の外周部２０に対してかかる熱の伝わり方をウェハー１４の外周部２０のどの部分でもほぼ均一にすることができる。
【００３３】
具体的には、ウェハー１４の外周部２０における直線状のオリフラ部１６と曲線状の曲面部２１との境界領域Ａ・Ｂと、ウェハー１４の外周部２０における境界領域Ａ・Ｂ以外の領域とで熱の伝わり方を均一にすることができる。従って、ウェハー１４にかかる局所的な熱ストレスを低減することができる。
【００３４】
故に、ウェハー１４に対してウェハーポケット１５から高温の熱が伝わった場合でもエピタキシャル層成長時のスリップライン、すなわち線状に続く結晶欠陥の発生を非常に少なくすることができる。従って、ウェハー１４からのチップ取れ数を増加させることができるため、歩留まりを向上させることができる。
〔ウェハーポケットの断面構成〕
また、ウェハーポケット１５は、図１（ｃ）に示すように、底面に曲面部（Ｒともいう）１８を有していてもよい。曲面部１８は、同図に示すように、外周から中央に近づくにつれて下方に膨らんだような、言い換えれば、ウェハーポケット１５の深さが徐々に深くなるような形状を有している。
【００３５】
ウェハーポケット１５の底面に曲面部１８を設けることにより、ウェハー１４上にエピタキシャル層を成長させるときに、ウェハー１４が反ったり、ウェハー１４上のエピタキシャル層にムラが発生したり、ウェハー１４上のエピタキシャル層の膜（層）厚の均一性が悪くなったりすることを防止することができる。また、このような弊害を防止することができるという機能を損なわなければ、曲面部１８の形状は特に限定されない。また、ウェハーポケット１５の深さｄは、約５００μｍであるが、この数値は単なる一例にすぎない。
【００３６】
また、上記平面部１７は、図３に示すように、サセプター１０の外周側（外縁側）に取り付けられていることが好ましい。換言すれば、同図に示すようにウェハーポケット１５の平面形状と、ウェハー１４の平面形状とを対応させてウェハーポケット１５にウェハー１４を載置させた場合に、ウェハー１４のオリフラ部１６がサセプター１０の外周側に位置することが好ましい。図３は、上記平面部１７がサセプター１０の半径方向に直交する位置関係となるように設けられた状態を示している。
【００３７】
ウェハー１４をウェハーポケット１５へ出し入れするときには、例えば真空ピンセット（不図示）を用いて行われる。具体的には、例えばウェハー１４をウェハーポケット１５から取り出す際には、該真空ピンセットをウェハー１４の下面に挿入し、ウェハー１４を真空ピンセットに真空状態で吸着させて取り出す。このとき、真空ピンセットのウェハー１４の下面への挿入は、該ウェハー１４におけるオリフラ部１６の側から行われる。すなわち、ウェハーポケット１５の平面部１７の側から真空ピンセットを挿入してウェハー１４の出し入れが行われる。
【００３８】
従って、上記のように、平面部１７をサセプター１０の外周側に取り付けることによりウェハー１４のウェハーポケット１５への出し入れを容易に行うことができる。また、平面部１７をサセプター１０の外周側に取り付けることによって、ウェハー１４をウェハーポケット１５に出し入れするときにエピタキシャル成長装置（図２）に作業者が頭を突っ込む必要が無く、作業者の安全を確保することができる。
〔実施の形態２〕
実施の形態１では、ウェハー１４にオリフラ部１６が１つ設けられている場合について説明したが、これに限定されず、１つのウェハー１４にオリフラ部１６が２つ以上設けられていてもよい。本実施の形態では、上記実施の形態１との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施の形態１で説明した部材と同様の機能を有する部材には同一の番号を付し、その説明を省略する。
【００３９】
図４に示すように、ウェハー２２が第１オリフラ部２３と、該第１オリフラ部２３に隣接する第２オリフラ部２４との２つのオリフラ部２３・２４を有していてもよい。この場合には、ウェハー２２を入れるウェハーポケット２５は、同図に示すように、第１の平面部２６と、該第１の平面部２６に隣接する第２の平面部２７とを有しており、かつ、ウェハー２２の平面形状とウェハーポケット２５の平面形状とが互いに相似形状となっている。
【００４０】
上記のように、第１オリフラ部２３と第２オリフラ部２４との２つのオリフラ部を設けることにより、例えば第１オリフラ部２３によってウェハー２２の位置を決める一方、第２オリフラ部２４によって面方位および／または導伝型を示すことができる。
【００４１】
また、上記では、ウェハー２２の第１オリフラ部２３と第２オリフラ部２４とを隣接させた構成について示したが、これに限定されず、２つのオリフラ部が離間していてもよい。
【００４２】
このように、ウェハー２２が第１オリフラ部２３・第２オリフラ部２４とが２つ以上のオリフラ部を有する場合でも、該ウェハー２２の平面形状と相似形の平面形状を持つウェハーポケット２５を設け、該ウェハーポケット２５にウェハー２２を入れることによって、上記と同様にウェハー２２の外周部への熱の伝わり方を均一にすることができる。従って、ウェハー２２に対して局所的にかかる熱ストレスを低減することができ、スリップラインの発生を非常に少なくすることができる。故に、ウェハー２２からのチップの取れ数を増加させることができるため、歩留まりを向上させることができる。
【００４３】
また、上記構成とすることによって、第１オリフラ部２３と第２オリフラ部２４との境界領域に発生するスリップラインの発生も少なくすることができる。
【００４４】
また、本実施の形態においても、ウェハーポケット２５における第１の平面部２６はサセプター１０の外周部（外縁部）に取り付けられていることが好ましい。
【００４５】
また、上記ウェハーポケット１５・２５の上からの形状と、横断面の形状とを合わせてザグリ形状と呼ぶ。上記した通り、本実施の形態のエピタキシャル成長装置１は、伝統的なパンケーキ型としているが、パンケーキ型に限定されず、例えばバレル型、または枚葉式のエピタキシャル成長装置でもよい。
【００４６】
本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明のサセプターは、パンケーキ型のエピタキシャル成長装置に利用でき、ツェナーダイオード用ウェハーの作製に特に好適に用いることができる。さらに、半導体デバイスの製造に用いられるウェハーの作製に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施の形態のウェハーポケットの形状を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すウェハーポケットを示す斜視図であり、（ｃ）は、（ａ）に示すウェハーポケットを示す縦断面図である。
【図２】本発明の第１および第２の実施の形態のパンケーキ型のエピタキシャル成長装置を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のサセプターを示す平面図である。
【図４】第２の実施形態におけるオリエンテーションフラット部を２つ持つウェハーを入れたウェハーポケットを示す平面図である。
【図５】従来のサセプターを示す平面図である。
【図６】従来のウェハーポケットの形状を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  エピタキシャル成長装置
１０  サセプター
１４  ウェハー
１５  ウェハーポケット（凹部）
１６  オリフラ部（オリエンテーションフラット部）
１７  平面部
２３  第１のオリフラ部（オリエンテーションフラット部）
２４  第２のオリフラ部（オリエンテーションフラット部）
２５  ウェハーポケット（凹部）
【図１】
2006186105.tif 000003
【図２】
2006186105.tif 000004
【図３】
2006186105.tif 000005
【図４】
2006186105.tif 000006
【図５】
2006186105.tif 000007
【図６】
2006186105.tif 000008