(57)【要約】【課題】エピタキシャル成長層の膜厚の面内分布の不均一を招くなどの問題を生じさせることなく、しかもシリコンウェーハ基板に酸化膜を形成せずに、エピタキシャル成長層のドーパント濃度面内不均一をなくす。【解決手段】サセプタ１０の面内のうちシリコンウェーハ基板１が載置される部位に、複数の排出孔１２、１２′…を形成する。更に所定角度θ傾斜させてサセプタ１０を貫通させることで排出孔１２を形成するか、サセプタ１０の下方に、シリコンウェーハ基板１に応じた大きさの輻射熱遮断用板（遮光板）３０を配置する。【選択図】  図１５
2004172392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サセプタ上に半導体ウェーハ基板を載置し、サセプタの上面に沿ってエピタキシャル成長ガスを、サセプタの下面に沿ってパージガスをそれぞれ流すことによって半導体ウェーハ基板上にエピタキシャル成長膜を形成して、半導体エピタキシャルウェーハを製造する半導体エピタキシャルウェーハの製造装置において、
前記サセプタの面内のうち半導体ウェーハ基板が載置される部位に、前記サセプタの下面を流れるパージガスを通過させて半導体ウェーハ基板から放出されるオートドープガスをサセプタ下面に沿って排出させる複数の排出孔が形成されていること
を特徴とする半導体エピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項２】
前記排出孔は、半導体ウェーハ基板の外周部に相当する部位に、周方向に沿って複数形成されていること
を特徴とする請求項１記載の半導体エピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項３】
前記複数の排出孔は、半導体ウェーハ基板の面積に対して、エピタキシャル成長層の面内の抵抗率の分布が５％以下になる面積比率で形成されていること
を特徴とする請求項１記載の半導体エピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項４】
前記複数の排出孔の半導体ウェーハ基板面積に対する面積比率は、０．８％以上であること
を特徴とする請求項１記載の半導体エピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項５】
サセプタ上に半導体ウェーハ基板を載置し、サセプタの上面に沿ってエピタキシャル成長ガスを、サセプタの下面に沿ってパージガスをそれぞれ流すとともに、輻射熱を外部から印加することによって半導体ウェーハ基板上にエピタキシャル成長膜を形成して、半導体エピタキシャルウェーハを製造する半導体エピタキシャルウェーハの製造装置において、
前記サセプタの面内のうち半導体ウェーハ基板が載置される部位に、前記サセプタの下面を流れるパージガスを通過させて半導体ウェーハ基板から放出されるオートドープガスをサセプタの下面に沿って排出させる複数の排出孔が形成されているとともに、
前記排出孔は、輻射熱が半導体ウェーハ基板の裏面に直接印加されない角度に傾斜されてサセプタを貫通していること
を特徴とする半導体エピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項６】
サセプタ上に半導体ウェーハ基板を載置し、サセプタの上面に沿ってエピタキシャル成長ガスを、サセプタの下面に沿ってパージガスをそれぞれ流すとともに、輻射熱を外部から印加することによって半導体ウェーハ基板上にエピタキシャル成長膜を形成して、半導体エピタキシャルウェーハを製造する半導体エピタキシャルウェーハの製造装置において、
前記サセプタの面内のうち半導体ウェーハ基板が載置される部位に、前記サセプタの下面を流れるパージガスを通過させて半導体ウェーハ基板から放出されるオートドープガスをサセプタ下面に沿って排出させる複数の排出孔が形成されているとともに、
前記サセプタの下方にあって、輻射熱が半導体ウェーハ基板の裏面に直接印加されない位置に、前記半導体ウェーハ基板に応じた大きさの輻射熱遮断用板が配置されていること
を特徴とする半導体エピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項７】
半導体エピタキシャルウェーハの製造に用いられるサセプタであって、
前記サセプタの面内のうち半導体ウェーハ基板が載置される部位に、複数の孔が形成されているとともに、
前記孔は、所定角度傾斜されてサセプタを貫通していること
を特徴とするサセプタ。
【請求項８】
半導体エピタキシャルウェーハの製造に用いられるサセプタの支持装置であって、
半導体ウェーハ基板が載置される部位に、複数の孔が形成されているサセプタと、
前記サセプタの下方に配置され、半導体ウェーハ基板に応じた大きさを有する板と、
前記板を介して前記サセプタに接続され前記板および前記サセプタを下方から支持するホルダと
を備えたこと
を特徴とするサセプタの支持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体エピタキシャルウェーハの製造装置およびこの製造装置に用いられるサセプタ、この製造装置に用いられるサセプタの支持装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスはシリコンウェーハ上にエピタキシャル成長層の薄膜を形成する工程を経て作製される。
【０００３】
エピタキシャル成長薄膜形成用の原料ガスとしては例えばＳｉＨ４  （モノシラン）、ＳｉＨＣｌ３  （トリクロロシラン）などが使用される。たとえばＰ型の半導体デバイスを作製する場合にはシリコンウェーハ基板に不純物としてボロンＢが添加されエピタキシャル成長層にも同じ不純物ボロンＢが添加される。このためＰ型のドーピングガスＢ２Ｈ６  （ジボラン）、ＢＣｌ３などが使用される。
【０００４】
図１（ａ）はランプ加熱方式の枚葉型気相成長装置を示している。同図１（ａ）に示すようにエピタキシャル成長炉であるチャンバ４内にはサセプタ１０が設けられている。
【０００５】
サセプタ１０はウェーハ保持部材であり、加工を終える毎にシリコンウェーハ基板１が１枚ずつ載置される。
【０００６】
チャンバ４の外部には加熱用ランプ５が設けられており、加熱用ランプ５が発光することにより輻射熱がチャンバ４を介してシリコンウェーハ基板１に加えられる。これによりシリコンウェーハ基板１は気相成長に適した成長温度に達する。
【０００７】
チャンバ４のガス導入口から原料ガス、ドーピングガス、キャリアガスからなる成長ガス４１がチャンバ４内に供給され、サセプタ１０の上面および下面に沿って流される。サセプタ１０を通過した成長ガス４１がチャンバ４のガス排気口から排気される。
【０００８】
このため原料ガスがシリコンウェーハ基板１上で化学反応し、図１６に示すようにシリコンウェーハ基板１の表面に同じシリコンのエピタキシャル成長層の薄膜２が形成され、シリコンエピタキシャルウェーハ１′が作製される。たとえばドーパント濃度が高い（抵抗率Ω・ｃｍが低い）シリコンウェーハ基板１の上にドーパント濃度が低い（抵抗率Ω・ｃｍが高い）エピタキシャル成長層２が形成される。
【０００９】
ここで気相成長中には図１６に示すようにシリコンウェーハ基板１の裏面１ｂからボロンＢのドーパント４２ａの放出が生じ、オートドープガス４２としてシリコンウェーハ基板１の外方からエピタキシャル成長層２の外周部に回り込みエピタキシャル成長層２内に取り込まれるというオートドープ（オートドーピング）が生じる。
【００１０】
このようなオートドープは、エピタキシャル成長層２の外周部におけるドーパント濃度を高くし（抵抗率Ω・ｃｍを低くし）エピタキシャル成長層２の面内のドーパント濃度分布（抵抗率面内分布）の不均一を招き、シリコンエピタキシャルウェーハ１′の品質を劣化させる。
【００１１】
そこで従来より図１７に示すようにシリコンウェーハ基板１の裏面１ｂに酸化膜３を形成することでオートドープを防ぐようにしている。
【００１２】
しかし近年高い清浄度の半導体デバイスを作製するために、表面酸化膜のないエピタキシャルシリコンウェーハが要求されている。しかし酸化膜３を形成せずにシリコンエピタキシャルウェーハ１′を製造しようとすると図１６で説明したオートドープを避けることはできずエピタキシャル成長層２のドーパント濃度面内分布の不均一はこれを避けることができなくなる。
【００１３】
こうしたオートドープによるエピタキシャル成長層２のドーパント濃度面内分布の不均一を回避する従来技術として以下のものがある。
【００１４】
（従来技術１）
特許文献１（特開平１０−２２３５４５号公報）には、図１３に示すようにサセプタ１０のポケット部１１′の最外周部つまりシリコンウェーハ基板１が載置されている部位よりも外側の部位に貫通孔１５をサセプタ１０の周方向に沿って形成して、オートドープガス４２をサセプタ１０の下方へ排出するという発明が記載されている。
【００１５】
すなわちサセプタ１０の上面には成長ガス４１ａが通過するが、成長ガス４１ａの一部のガス４１ｃから貫通孔１５に向けて下方に流れ込む。このときシリコンウェーハ基板１の裏面１ｂから放出されたオートドープガス４２が成長ガス４１ｃ（下方への流れ）に引っ張られて貫通孔１５から排出される。そしてチャンバ４の下方に形成された図示しない排気口からオートドープガス４２が排気される。
【００１６】
またサセプタ１０に孔を形成する一般技術的水準を示すものとして以下のものがある。
【００１７】
（従来技術２）
特許文献２（特開平８−８１９８号公報）には、サセプタ１０の面内のうちシリコンウェーハ基板１が載置される部位に多数の貫通孔を形成することで、シリコンウェーハ基板１をずれなく位置決めしウェーハ搬送時のすべりを防止するという技術が記載されている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に関して本発明者らは効果確認の実験を行った。その結果、確かにエピタキシャル成長層２におけるドーパント濃度面内分布の不均一を回避することができるものの、つぎのような問題が発生することが明らかになった。
【００１９】
ａ）エピタキシャル成長層２の外周部で膜厚が大きくなり膜厚面内分布の不均一を招く。これは図１３に示すようにサセプタ１０の上側を通過する成長ガス４１ａが下方への流れ４１ｃとなってエピタキシャル成長層２の外周部付近を通過することにより生じていると考えられる。
【００２０】
ｂ）またハロゲンガスＣｌを含んだ成長ガス４１ｃがサセプタ１０の下方に流れ込みチャンバ４の下方から排出されている。このためサセプタ１０の下方に存在する機構特に可動部分を腐食させ、エピタキシャル成長炉としての耐久性が損なわれるおそれがある。
【００２１】
ｃ）またオートドープガス４２を成長ガス４１ｃとともにサセプタ１０の下方に導き排気しなければならないため、チャンバ４に本来の図中左側の成長ガス排気口とは別に図中下側に排気口を形成する必要がある。また排気ダクト等を新たに設ける必要がある。これはエピタキシャル成長炉の製造コストを上昇させる要因となる。
【００２２】
したがって以上のような問題ａ）、ｂ）、ｃ）を生じさせないで、しかもシリコンウェーハ基板１に酸化膜３を形成せずに、エピタキシャル成長層２のドーパント濃度面内分布の不均一を回避することが望まれる。
【００２３】
なお上記従来技術２の貫通孔は、シリコンウェーハ基板１がサセプタ１０に載置されたときに両者間でのガス抜きを行う孔として機能するものであり、オートドープガスを排出させる孔として機能するものではない。
【００２４】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、エピタキシャル成長層２の膜厚の面内分布の不均一を招くなどの問題ａ）、ｂ）、ｃ）を生じさせることなく、しかもシリコンウェーハ基板１に酸化膜３を形成せずに、エピタキシャル成長層２のドーパント濃度面内不均一をなくすことを解決課題とするものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段および作用、効果】
第１発明は、
サセプタ上に半導体ウェーハ基板を載置し、サセプタの上面に沿ってエピタキシャル成長ガスを、サセプタの下面に沿ってパージガスをそれぞれ流すことによって半導体ウェーハ基板上にエピタキシャル成長膜を形成して、半導体エピタキシャルウェーハを製造する半導体エピタキシャルウェーハの製造装置において、前記サセプタの面内のうち半導体ウェーハ基板が載置される部位に、前記サセプタの下面を流れるパージガスを通過させて半導体ウェーハ基板から放出されるオートドープガスをサセプタの下面に沿って排出させる複数の排出孔が形成されていること
を特徴とする。
【００２６】
第１発明によれば、図６に示すように、サセプタ１０の面内のうちシリコンウェーハ基板１が載置される部位に、複数の排出孔１２、１２′が形成される。このためサセプタ１０の下面を流れるパージガス４１ｂが排出孔１２、１２′を通過して、シリコンウェーハ基板１から放出されるオートドープガス４２がパージガス４１ｂとともにサセプタ１０の下面に沿って排出される。
【００２７】
このため図１３に示す従来技術１と比較すると、本発明では、サセプタ１０の下側のパージガス４１ｂの流れとともにオートドープガス４２が図中左側の排気口に導かれており、従来技術１のように、サセプタ１０の上側の成長ガス４１ａの一部のガス４１ｃがエピタキシャル成長層２の外周部近傍を通過してサセプタ１０の下方に導かれることがないので、エピタキシャル成長層２の膜厚が不均一になるという問題ａ）は生じない。
【００２８】
また図１３に示す従来技術１と比較すると、本発明では、成長ガス４２は図中左側の排気口に導かれ、従来技術１のように、成長ガス４１ｃがサセプタ１０の下方に導かれることがないので、サセプタ１０の下方の機構の腐食を生じさせ耐久性を損なうという問題ｂ）は生じない。
【００２９】
第２発明は、第１発明において、
前記排出孔は、半導体ウェーハ基板の外周部に相当する部位に、周方向に沿って複数形成されていること
を特徴とする。
【００３０】
第２発明では、図５に示すように、排出孔１２は、シリコンウェーハ基板１の外周部に相当する部位に、周方向に沿って複数形成される。
【００３１】
第３発明は、第１発明において、
前記複数の排出孔は、半導体ウェーハ基板の面積に対して、エピタキシャル成長層の面内の抵抗率の分布が５％以下になる面積比率で形成されていること
を特徴とする。
【００３２】
第３発明では、図１１に示すように、複数の排出孔１２は、シリコンウェーハ基板１の面積に対して、エピタキシャル成長層２の面内の抵抗率の分布が５％以下になる面積比率、つまりしきい値Ｄｃ以下となる面積比率で形成される。このためシリコンエピタキシャルウェーハ１′の品質が一定レベル以上に維持され半導体デバイスの歩留まりが向上する。
【００３３】
第４発明は、第１発明において、
前記複数の排出孔の半導体ウェーハ基板面積に対する面積比率は、０．８％以上であること
を特徴とする。
【００３４】
第４発明では、複数の排出孔１２のシリコンウェーハ基板１の面積に対する面積比率が、０．８％以上とされる。図１１はシリコンウェーハ基板１が直径２００ｍｍの場合の実験結果である。シリコンウェーハ基板１の面積Ｓｓは１０ｃｍ×１０ｃｍ×π（ｃｍ２）＝１００π（ｃｍ２）となる。そこで複数の排出孔１２の総面積Ｓを０．８π（ｃｍ２）以上、つまり面積比率Ｓ／Ｓｓで０．８％以上にすると、エピタキシャル成長層２の面内の抵抗率の分布を５％以下にすることができ、シリコンエピタキシャルウェーハ１′の品質を一定レベル以上に維持でき半導体デバイスの歩留まりを向上させることができる。
【００３５】
第５発明は、
サセプタ上に半導体ウェーハ基板を載置し、サセプタの上面に沿ってエピタキシャル成長ガスを、サセプタの下面に沿ってパージガスをそれぞれ流すとともに、輻射熱を外部から印加することによって半導体ウェーハ基板上にエピタキシャル成長膜を形成して、半導体エピタキシャルウェーハを製造する半導体エピタキシャルウェーハの製造装置において、
前記サセプタの面内のうち半導体ウェーハ基板が載置される部位に、前記サセプタの下面を流れるパージガスを通過させて半導体ウェーハ基板から放出されるオートドープガスをサセプタの下面に沿って排出させる複数の排出孔が形成されているとともに、
前記排出孔は、輻射熱が半導体ウェーハ基板の裏面に直接印加されない角度に傾斜されてサセプタを貫通していること
を特徴とする。
【００３６】
第５発明では、第１発明の構成に加えて、図８に示すように、所定角度θ傾斜させてサセプタ１０を貫通させることで排出孔１２を形成している。このため加熱用ランプ５が発光してチャンバ４を介してサセプタ１０に輻射されるが、輻射熱５ａは傾斜された排出孔１２によって遮られてシリコンウェーハ基板１の裏面１ｂに直接印加されない。加熱用ランプ５の輻射熱５ａはサセプタ１０に印加されサセプタ１０の温度が上昇し、サセプタ１０からの輻射によってシリコンウェーハ基板１の裏面１ｂが加熱される。
【００３７】
第５発明によれば、加熱用ランプ５による輻射熱５ａを排出孔１２を介してシリコンウェーハ基板１の裏面１ｂに直接印加させないようにしているので、排出孔１２が開口している部分と排出孔１２が開口していない部分とで温度差が生じシリコンウェーハ基板１の温度面内分布の不均一が生じることがない。このため面内温度差によってシリコンエピタキシャルウェーハ１′の鏡面（表面）１ａでミクロ的に凹凸が生じたり、熱応力によって積層欠陥が生じたりすることを防止することができる。
【００３８】
第６発明は、
サセプタ上に半導体ウェーハ基板を載置し、サセプタの上面に沿ってエピタキシャル成長ガスを、サセプタの下面に沿ってパージガスをそれぞれ流すとともに、輻射熱を外部から印加することによって半導体ウェーハ基板上にエピタキシャル成長膜を形成して、半導体エピタキシャルウェーハを製造する半導体エピタキシャルウェーハの製造装置において、
前記サセプタの面内のうち半導体ウェーハ基板が載置される部位に、前記サセプタの下面を流れるパージガスを通過させて半導体ウェーハ基板から放出されるオートドープガスをサセプタの下面に沿って排出させる複数の排出孔が形成されているとともに、
前記サセプタの下方にあって、輻射熱が半導体ウェーハ基板の裏面に直接印加されない位置に、前記半導体ウェーハ基板に応じた大きさの輻射熱遮断用板が配置されていること
を特徴とする。
【００３９】
第６発明では、第１発明の構成に加えて、図３に示すように、サセプタ１０の下方に、シリコンウェーハ基板１に応じた大きさの輻射熱遮断用板（遮光板）３０が配置される。
【００４０】
このため加熱用ランプ５が発光して輻射熱５ａが発生するが、輻射熱５ａは遮光板３０によって遮られて、排出孔１２を介してシリコンウェーハ基板１の裏面１ｂに直接印加されない。なお加熱用ランプ５の輻射熱は遮光板３０に印加され遮光板３０の温度が上昇し、遮光板３０からの輻射によってサセプタ１０が加熱される。サセプタ１０の温度が上昇し、サセプタ１０からの輻射によってシリコンウェーハ基板１の裏面１ｂが加熱される。
【００４１】
このため第５発明と同様に、排出孔１２が開口している部分と排出孔１２が開口していない部分とで温度差が生じシリコンウェーハ基板１の温度面内分布の不均一が生じることがない。このため面内温度差によってシリコンエピタキシャルウェーハ１′の鏡面（表面）１ａでミクロ的に凹凸が生じたり、熱応力によって積層欠陥が生じたりすることを防止することができる。
【００４２】
また遮光板３０を設けたことによって、図１５に示すようにサセプタ１０の下側のパージガス４１ｂの流れは、サセプタ１０と遮光板３０との間の流れ４１ｄと、遮光板３０の下方の流れ４１ｅとに分岐される。これによりサセプタ１０の下側のパージガス４１ｂは整流されて図中左側の排気口にチャンバ４内に滞留することなく導かれる。サセプタ１０の下側のパージガス４１ｂがチャンバ４内で滞留しないのでサセプタ１０の下方の機構の腐食を防止できエピタキシャル成長炉の耐久性を向上させることができる。またサセプタ１０の下方に汚染ガスが滞留したとしても遮光板３０に遮られてサセプタ１０の排出孔１２を介して汚染ガスがシリコンウェーハ基板１に導かれることがない。このためチャンバ４内に滞留した汚染ガスによるシリコンエピタキシャルウェーハ１′の品質の劣化を防止することができる。なおサセプタ１０と遮光板３０との間の成長ガス４１ｄによってオートドープガス４２が引っ張られて図中左側の排気口に導かれる。
【００４３】
第７発明は、
半導体エピタキシャルウェーハの製造に用いられるサセプタであって、
前記サセプタの面内のうち半導体ウェーハ基板が載置される部位に、複数の孔が形成されているとともに、
前記孔は、所定角度傾斜されてサセプタを貫通していること
を特徴とする。
【００４４】
第７発明のサセプタ１０には、図２に示すようにサセプタ１０の面内のうちシリコンウェーハ基板１が載置される部位に、複数の孔１２が形成されているとともに、図８に示すようにそれらの孔１２は所定角度傾斜されて貫通している。
【００４５】
このため本発明のサセプタ１０をエピタキシャル成長炉に配置した場合には、第５発明と同様の作用効果を奏効する。
【００４６】
第８発明は、
半導体エピタキシャルウェーハの製造に用いられるサセプタの支持装置であって、
半導体ウェーハ基板が載置される部位に、複数の孔が形成されているサセプタと、
前記サセプタの下方に配置され、半導体ウェーハ基板に応じた大きさを有する板と、
前記板を介して前記サセプタに接続され前記板および前記サセプタを下方から支持するホルダと
を備えたこと
を特徴とする。
【００４７】
第８発明のサセプタ１０の支持装置のサセプタ１０には、図４に示すようにサセプタ１０の面内のうちシリコンウェーハ基板１が載置される部位に、複数の孔１２が形成されている。またサセプタ１０の下方にはシリコンウェーハ基板１に応じた大きさを有する板（遮光板）３０が配置されている。またホルダ２０は板３０を介して（たとえば貫通して）サセプタ１０に接続されており板３０およびサセプタ１０を下方から支持している。
【００４８】
このため本発明のサセプタ１０の支持装置をエピタキシャル成長炉に設けた場合には、第６発明と同様の作用効果を奏効する。またホルダ２０は図２に示すように既存のホルダ２０をそのまま使用することができるので装置の製造コストを上昇させることなく、第６発明の効果が得られる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して実施形態を説明する。なお本実施形態では、エピタキシャル成長薄膜形成用の原料ガスとしてＳｉＨ４  （モノシラン）、ＳｉＨＣｌ３  （トリクロロシラン）などを使用し、Ｐ型のシリコンエピタキシャルウェーハ１′を作製する場合を想定する。このためシリコンウェーハ基板１に不純物としてボロンＢを添加されたものを用い、Ｐ型のドーピングガスＢ２Ｈ６  （ジボラン）、ＢＣｌ３  を使用してエピタキシャル成長層２に同じく不純物としてボロンＢを添加する場合を想定する。しかし以下の説明は、Ｎ型のシリコンエピタキシャルウェーハを作製する場合、不純物としてボロンＢ以外の砒素Ａｓ、リンＰなどを添加する場合についても同様にして適用することができる。
【００５０】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は第１の実施形態に用いられるランプ加熱方式の枚葉型気相成長装置を示しており、エピタキシャル成長炉であるチャンバ４を側面からみた図である。同図１（ａ）に示すようにチャンバ４内にはサセプタ１０が設けられている。チャンバ４はたとえば石英ガラスで構成されている。またサセプタ１０はたとえばＳｉＣ（シリコンカーバイド）をコーティングしたＣ（カーボン）で構成されている。
【００５１】
サセプタ１０は上面からみて円形状のウェーハ保持部材であり、加工を終える毎にシリコンウェーハ基板１が１枚ずつ載置される。
【００５２】
本実施形態に用いられるサセプタ１０の構成について説明する。
【００５３】
サセプタ５上にシリコンウェーハ基板１が載置された状態の上面図は図５に示される。またサセプタ５を断面でみた図は図６に示される。
【００５４】
これら図５、図６に示すようにサセプタ１０は最も高い外周部１３と、外周部１３の内側にあって外周部１３よりも低く形成されている内周部１４と内周部１４の内側のポケット部１１を備えて構成されている。ポケット部１１はシリコンウェーハ基板１の直径よりやや大きい直径を有しており、ポケット部１１にシリコンウェーハ基板１が収容される。
【００５５】
サセプタ１０のポケット部１１には、シリコンウェーハ基板１が載置される部位、つまりシリコンウェーハ基板１の裏面１ｂに相当する部位に複数の排出孔１２がサセプタ１０を貫通するよう形成されている。これら複数の排出孔１２は、シリコンウェーハ基板１の外周部に相当する部位に、周方向に沿って複数形成されている。
【００５６】
排出孔１２は、上面からみてサセプタ１０の放射方向（半径方向）に沿った長円形状ないしは矩形形状に形成されている。
【００５７】
また排出孔１２は、図９に示すように断面でみてサセプタ１０の面に対して垂直に同サセプタ１０を貫通している。
【００５８】
そして、これら複数の排出孔１２は、後述するようにシリコンウェーハ基板１の面積Ｓｓに対して、エピタキシャル成長層２の抵抗率面内分布が５％以下になる面積比率で形成されている。具体的には複数の排出孔１２は、それらの合計面積Ｓがシリコンウェーハ基板面積Ｓｓに対する面積比率Ｓ／Ｓｓで０．８％以上になるようにサセプタ１０に開口している。
【００５９】
図２はサセプタ１０を支持する装置の構成を斜視図にて示している。
【００６０】
同図２に示すサセプタホルダ２０の材質は、たとえばサセプタ１０と同じもの（シリコンカーバイトＳｉＣ、カーボンＣ）で構成されている。またサセプタホルダ２０を石英ガラス製で構成してもよい。サセプタホルダ２０は、サセプタ１０の外周を１２０゜の等間隔をもって３点で支持する３つのホルダピン２１を備えている。ホルダピン２１はサセプタ１０の外周に接続され、嵌入、接着等の任意の固定方法により固定される。これによりサセプタホルダ２０によってサセプタ１０が下方より支持される。
【００６１】
図１（ａ）に示すようにチャンバ４の外部には加熱用ランプ５が設けられている。加熱用ランプ５はたとえばハロゲンランプが使用される。加熱用ランプ５はチャンバ４の図中上方および下方にあって、それぞれチャンバ４の外壁に沿って複数配列されている。加熱用ランプ５が発光することにより輻射熱が石英ガラス製のチャンバ４を介してシリコンウェーハ基板１に加えられる。これによりシリコンウェーハ基板１は気相成長に適した成長温度に達する。
【００６２】
チャンバ４の図中右側の図示しないガス導入口からは、原料ガス、ドーピングガス、キャリアガスからなる成長ガス４１がチャンバ４内に供給される。またパージガスがサセプタ１０の下側に流される。成長ガス４１はサセプタ１０の上側の流れ４１ａとなり、パージガスはサセプタ１０の下側の流れ４１ｂとなって（図６参照）、サセプタ１０の上面（シリコンウェーハ基板１の表面１ａ）およびサセプタ１０の下面に沿ってそれぞれ流れる。サセプタ１０を通過した成長ガス４１はチャンバ４の図中左側の図示しないチャンバ４のガス排気口から排気される。
【００６３】
サセプタ１０の周囲にはヒートリング５０が配置されている。図１（ｂ）、図１（ｃ）はサセプタ１０とヒートリング５０を斜視的に示している。円形状のチャンバ４の場合には、図１（ｂ）に示すように外枠が円形状となっているヒートリング５０が用いられ、角形状のチャンバ４の場合には、図１（ｃ）に示すように外枠が角形状となっているヒートリング５０が用いられる。
【００６４】
これら図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すようにヒートリング５０はサセプタ１０の外周とは接触しない程度の隙間をもってチャンバ４を上部と下部とに分離している。このためサセプタ１０の上側（チャンバ４の上部）を流れる成長ガス４１ａが、サセプタ１０の下側（チャンバ４の下部）に不必要に流れ込むことを防止することができる。また加熱用ランプ５により、サセプタ１０の周囲にあるヒートリング５０が加熱されたため、サセプタ１０の外周部において温度が不均一になることが防止される。
【００６５】
上述したように成長ガス４１ａがサセプタ１０の上側を流れると、成長ガス４１ａに含まれる原料ガスがシリコンウェーハ基板１の表面１ａで化学反応し、図１６と同様にしてシリコンウェーハ基板１の表面に同じシリコンのエピタキシャル成長層の薄膜２が形成され、シリコンエピタキシャルウェーハ１′が作製される。たとえばドーパント濃度が高い（抵抗率Ω・ｃｍが低い）シリコンウェーハ基板１の上にドーパント濃度が低い（抵抗率Ω・ｃｍが高い）エピタキシャル成長層２が形成される。
【００６６】
ここで従来にあっては、気相成長中に図１６に示すようにシリコンウェーハ基板１の裏面１ｂからボロンＢのドーパント４２ａが蒸発によって放出し、オートドープガス４２としてシリコンウェーハ基板１の外方からエピタキシャル成長層２の外周部に回り込みエピタキシャル成長層２内に取り込まれるというオートドープ（オートドーピング）が生じる。
【００６７】
本実施形態ではかかるオートドープを回避することができる。これを図６、図７を参照して説明する。
【００６８】
図６はサセプタ１０の断面図であり、サセプタ１０の直径方向に対向して配置されている排出孔１２、１２′を示している。
【００６９】
成長ガス４１のうちサセプタ１０の下面を流れるパージガス４１ｂは、排出孔１２、１２′を通過する。このときシリコンウェーハ基板１から蒸発によって放出されるオートドープガス４２は、パージガス４１ｂの流れに引っ張られてサセプタ１０の下面に沿って排出される。
【００７０】
また図７はサセプタ１０の断面図であり、サセプタ１０の周方向に隣接して配置されている排出孔１２、１２″を示している。図６と同様にして、サセプタ１０の下面を流れるパージガス４１ｂが排出孔１２、１２″を通過することで、オートドープガス４２がパージガス４１ｂの流れに引っ張られてサセプタ１０の下面に沿って排出される。
【００７１】
つぎに本実施形態を図１３に示す従来技術１と比較する。
【００７２】
本実施形態では、サセプタ１０の下側のパージガス４１ｂの流れとともにオートドープガス４２が図中左側の排気口に導かれる。すなわち従来技術１のように、サセプタ１０の上側の成長ガス４１ａの一部のガス４１ｃがエピタキシャル成長層２の外周部近傍を通過してサセプタ１０の下方に導かれることがない（図１３参照）。このためエピタキシャル成長層２の膜厚が不均一になるという問題ａ）は生じない。
【００７３】
また本実施形態では、成長ガス４２は図中左側の排気口に導かれ、従来技術１のように成長ガス４２の一部の流れ４２ｃがサセプタ１０の下方に導かれることがない（図１３参照）。このためサセプタ１０の下方の機構の腐食を生じさせ耐久性を損なうという問題ｂ）は生じない。またサセプタ１０の下方に本来の図中左側の排気口とは別の排気口を設ける必要がないので、エピタキシャル成長炉の製造コストが上昇するという問題ｃ）は生じない。
【００７４】
図１０、図１１は本実施形態の効果を説明する実験結果を示している。図１２は実験で使用したシリコンエピタキシャルウェーハ１′の計測ポイントを示している。
【００７５】
図１２に示すように、エピタキシャル成長層２の面内直径方向の軸Ｘに沿って、Ｐ１〜Ｐ９の各ポイントについて抵抗率（Ω・ｃｍ）を計測した。ポイントＰ５はウェーハ１′の中心でありこれをＸ軸の原点とし、ポイントＰ１方向をプラス方向、ポイントＰ９方向をマイナス方向とした。
【００７６】
実験では直径が２００ｍｍのシリコンウェーハ基板１を用いてシリコンエピタキシャルウェーハ１′を作製した。シリコンウェーハ基板１の面積Ｓｓは１０ｃｍ×１０ｃｍ×π（ｃｍ２）＝１００π（ｃｍ２）となる。
【００７７】
図１０は、ウェーハ中心からの距離（ｍｍ）と抵抗率（Ω・ｃｍ）の関係を示している。図１０に示す特性Ｌ１は、サセプタ１０に排出孔１２を設けない参考例の特性つまり排出孔総面積Ｓが０の場合の特性であり、図１０に示す特性Ｌ２は、サセプタ１０に総面積Ｓが４．５π（ｃｍ２）の排出孔１２を設けた本実施形態のの特性である。
【００７８】
図１０からわかるように参考例Ｌ１ではシリコンエピタキシャルウェーハ１′の外周部で抵抗率が大きく下がっており、抵抗率面内分布の不均一を招いているのに対して、本実施形態Ｌ２ではシリコンエピタキシャルウェーハ１′の外周部でも抵抗率は中心部とほぼ同じであり、抵抗率面内分布が均一になっているのがわかる。各ポイントＰ１〜Ｐ９の抵抗率の標準偏差Ｓｔｄを計算したところ、参考例Ｌ１では標準偏差Ｓｔｄが２．３１１であるのに対して本実施形態Ｌ２では標準偏差Ｓｔｄが０．１９３を示しており、本実施形態によれば抵抗率面内分布の不均一が十分に改善されていることがわかる。
【００７９】
図１１は排出孔１２の総面積Ｓ（ｃｍ２）と抵抗率面内分布Ｄ（％）との関係を示している。排出孔１２の総面積Ｓを変化させて、それぞれの場合について抵抗率面内分布Ｄ（％）を計測した。ここで抵抗率面内分布Ｄは下記の式で計算される。
【００８０】
Ｄ＝｛（各ポイントＰ１〜Ｐ９の中で最も高い抵抗率）−（各ポイントＰ１〜Ｐ９の中で最も低い抵抗率）｝÷（各ポイントＰ１〜Ｐ９の抵抗率の平均値）×５０（％）
ここでシリコンエピタキシャルウェーハ１′の品質を一定レベル以上に維持し半導体デバイスの歩留まりを向上させるには、抵抗率面内分布Ｄとして５％以下であることが必要である。そこで５％のしきい値Ｄｃ以下となる排出孔総面積Ｓを求めると、図１１より０．８π（ｃｍ２）以上であることがわかる。シリコンウェーハ基板１の面積Ｓｓが１００π（ｃｍ２）で、排出孔１２の総面積Ｓが０．８π（ｃｍ２）以上であるので、面積比率Ｓ／Ｓｓで０．８％以上にすると、エピタキシャル成長層２の面内の抵抗率の分布Ｄを５％以下にすることができ、シリコンエピタキシャルウェーハ１′の品質を一定レベル以上に維持でき半導体デバイスの歩留まりを向上させることができる。
【００８１】
なお本第１の実施形態では、ランプ加熱方式の気相成長装置を想定し、加熱用ランプ５でシリコンウェーハ基板１を加熱するようにしているが、加熱用ランプ５の代わりに高周波コイルを設けて誘導電磁加熱によりシリコンウェーハ基板１を加熱するなど、任意の加熱手段によってシリコンウェーハ基板１を加熱してもよい。
【００８２】
（第２の実施形態）
第１の実施形態のサセプタ１０では図９に示すように排出孔１２がサセプタ１０の面に対して垂直に貫通している。このため加熱用ランプ５による輻射熱５ａが排出孔１２を介してシリコンウェーハ基板１の裏面１ｂに直接印加される。このため排出孔１２が開口している部分と排出孔１２が開口していない部分とで温度差が生じシリコンウェーハ基板１の温度面内分布の不均一が生じるおそれがある。このため面内温度差によってシリコンエピタキシャルウェーハ１′の鏡面（表面）１ａ内で成長速度差が生じてミクロ的に凹凸が生じるおそれがある。また熱応力によって積層欠陥が生じるおそれがある。
【００８３】
そこで、これらを回避するために本第２の実施形態に使用されるサセプタ１０には、図８に示すように所定角度θ傾斜させて貫通した排出孔１２を設けるようにする。このため加熱用ランプ５が発光してチャンバ４を介してサセプタ１０に輻射されるが、輻射熱５ａは傾斜された排出孔１２によって遮られてシリコンウェーハ基板１の裏面１ｂに直接印加されない。加熱用ランプ５の輻射熱５ａはサセプタ１０に印加されサセプタ１０の温度が上昇し、サセプタ１０からの輻射によってシリコンウェーハ基板１の裏面１ｂが加熱される。
【００８４】
このように本第２の実施形態によれば輻射熱５ａは排出孔１２で遮られ、排出孔１２を通過してシリコンウェーハ基板１の裏面１ｂに直接印加することがないので、排出孔１２が開口している部分と排出孔１２が開口していない部分とで温度差が生じシリコンウェーハ基板１の温度面内分布の不均一が生じることがない。このため面内温度差によってシリコンエピタキシャルウェーハ１′の鏡面（表面）１ａでヘイズが生じたり、ミクロ的に凹凸が生じたり、熱応力によって積層欠陥が生じたりすることを防止することができる。
【００８５】
本発明者らは第２の実施形態の効果を確認するために実験を行った。計測装置はＳＱＭ（Ｗ１Ｓ．ＣＲ８３−ＳＱＭ）を使用してシリコンエピタキシャルウェーハ１′の鏡面１ａの凹凸を計測した。下記表１に計測結果を示す。
【００８６】
2004172392.tif 000003
表１において「垂直開口」は図９の第１の実施形態の場合の計測結果を示し、「斜め開口」は図８の第２の実施形態の場合の計測結果を示す。
【００８７】
上記実験からわかるように、第２の実施形態の場合には鏡面１ａにおけるミクロ的な凹凸が小さくなり、鏡面の品質が向上していることがわかる。
【００８８】
（第３の実施形態）
図３は第３の実施形態の装置を構成を示している。図３は図１（ａ）に対応する図でありチャンバ４を側面からみた図である。また図４は第３の実施形態に用いられるサセプタ１０の支持装置の構成を示してる。図４は図２に対応する図でありサセプタ１０の支持装置を斜視図にて示している。以下第１の実施形態と重複する構成要素には同じ符号を付けて適宜説明を省略する。
【００８９】
図３に示すように本実施形態では、サセプタ１０の下方には、シリコンウェーハ基板１よりもやや大きい、サセプタ１０とほぼ同じ大きさの円形の遮光板３０がサセプタ１０の面と平行に配置されている。
【００９０】
本第３の実施形態に用いられるサセプタ１０の支持装置は、図４に示すように、
第１の実施形態と同様のサセプタ１０と、サセプタ１０の下方に配置された遮光板３０と、遮光板３０を貫通してサセプタ１０の外周部に接続することで遮光板３０およびサセプタ１０を下方から支持するサセプタホルダ２０とから構成されている。
【００９１】
サセプタホルダ２０は、サセプタ１０の外周を１２０゜の等間隔をもって３点で支持する３つのホルダピン２１を備えている。遮光板３０の外周には３つのホルダピン２１がそれぞれ挿通される３つの貫通孔３１が形成されている。ホルダピン２１は、遮光板３０の貫通孔３１に挿通されるとともに、サセプタ１０の外周に接続される。ホルダピン２１は嵌入、接着等の任意の固定方法によりサセプタ１０の外周に固定される。これによりサセプタホルダ２０によって遮光板３０およびセプタ１０が下方より支持される。
【００９２】
図４の構成を図２と比較してわかるように、本実施形態のサセプタホルダ２０は、遮光板３０の追加があったとしても図２に示す既存のホルダ２０をそのまま使用することができる。このため遮光板３０の追加配置に伴う装置の製造コスト上昇を抑えることができる。
【００９３】
図１５はサセプタ１０の断面を示している。図１５は図６に対応する図である。
【００９４】
図１５を参照して第３の実施形態の効果について説明する。
【００９５】
加熱用ランプ５が発光して輻射熱５ａが発生するが、輻射熱５ａは遮光板３０によって遮られて、排出孔１２を介してシリコンウェーハ基板１の裏面１ｂに直接印加されることがない。
【００９６】
加熱用ランプ５の輻射熱は遮光板３０に印加され遮光板３０の温度が上昇し、遮光板３０からの輻射によってサセプタ１０が加熱される。サセプタ１０の温度が上昇し、サセプタ１０からの輻射によってシリコンウェーハ基板１の裏面１ｂが加熱される。
【００９７】
このため第２の実施形態と同様に、排出孔１２が開口している部分と排出孔１２が開口していない部分とで温度差が生じシリコンウェーハ基板１の温度面内分布の不均一が生じることがない。このため面内温度差によってシリコンエピタキシャルウェーハ１′の鏡面（表面）１ａでヘイズが生じたり、ミクロ的に凹凸が生じたり、熱応力によって積層欠陥が生じたりすることを防止することができる。
【００９８】
また遮光板３０を設けたことによって、図１５に示すようにサセプタ１０の下側のパージガス４１ｂの流れは、サセプタ１０と遮光板３０との間の流れ４１ｄと、遮光板３０の下方の流れ４１ｅとに分岐される。これによりサセプタ１０の下側のパージガス４１ｂは整流されて図中左側の排気口にチャンバ４内に滞留することなく導かれる。サセプタ１０の下側のパージガス４１ｂがチャンバ４内で滞留しないのでサセプタ１０の下方の機構の腐食を防止できエピタキシャル成長炉の耐久性を向上させることができる。
【００９９】
またサセプタ１０の下方に汚染ガスが滞留したとしても遮光板３０に遮られてサセプタ１０の排出孔１２を介して汚染ガスがシリコンウェーハ基板１に導かれることがない。このためチャンバ４内に滞留した汚染ガスによるシリコンエピタキシャルウェーハ１′の品質の劣化を防止することができる。
【０１００】
第３の実施形態では、第１の実施形態と同様に、サセプタ１０と遮光板３０との間の成長ガス４１ｄによってオートドープガス４２が引っ張られて図中左側の排気口に導かれる。
【０１０１】
なお実験では、遮光板３０の厚さを２ｍｍとし、サセプタ１０と遮光板３０との間を２〜３ｍｍに保持したところ上述した効果が確認された。
【０１０２】
以上説明した各実施形態では、排出孔１２の配置、形状、数が図５に示す配置、形状、数になっていることを想定して説明したが、本発明としては、排出孔１２が複数設けられ、それらがシリコンウェーハ基板１が載置される部位に形成されており、図６、図７、図１５に示すガスの流れを形成し得るものであれば、その配置、形状、数は任意である。
【０１０３】
また各実施形態では、図６に示すように、サセプタ１０はその内側に高さの異なる内周部１４、ポケット部１１を備えたものを想定したが、図１４に示すようにサセプタ１０の内側における内周部１４を省略しポケット部１１のみを備えたサセプタ１０に対しても本発明を適用することができる。
【０１０４】
また各実施形態では、枚葉型の気相成長装置を想定したが、本発明としてはサセプタ上に複数のシリコンウェーハ基板を載置して気相成長を行う装置にも適用することができる。またシリコンウェーハ以外のＧａＡｓ（ガリウム砒素）などの半導体ウェーハを製造する場合にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は第１の実施形態、第２の実施形態に用いられるシリコンエピタキシャルウェーハの製造装置の構成を示す図で、図１（ｂ）、図１（ｃ）がサセプタおよびヒートリングを示す斜視図である。
【図２】図２は図１に示すサセプタの支持装置の構成を示す斜視図である。
【図３】図３は第３の実施形態に用いられるシリコンエピタキシャルウェーハの製造装置の構成を示す図である。
【図４】図４は図３に示すサセプタの支持装置の構成を示す斜視図である。
【図５】図５はシリコンウェーハ基板が載置されたサセプタを上面からみた図である。
【図６】図６は第１の実施形態、第２の実施形態のサセプタの断面図である。
【図７】図７は図６と異なる断面におけるサセプタの断面図である。
【図８】図８は第２の実施形態の排出孔の断面を示した図である。
【図９】図９は第１の実施形態の排出孔の断面を示した図である。
【図１０】図１０はウェーハの中心からの距離と抵抗率との関係を示す図である。
【図１１】図１１は排出孔の総面積と抵抗率面内分布との関係を示す図である。
【図１２】図１２はシリコンエピタキシャルウェーハの抵抗率の測定ポイントを示す図である。
【図１３】図１３は従来技術を説明する図でサセプタの断面図である。
【図１４】図１４は実施形態のサセプタの構成例を示す図でサセプタの断面図である。
【図１５】図１５は第３の実施形態のサセプタの断面図である。
【図１６】図１６はオートドープを説明する図である。
【図１７】図１７は酸化膜を形成したシリコンエピタキシャルウェーハを示す図である。
【符号の説明】
１  シリコンウェーハ基板
１′  シリコンエピタキシャルウェーハ
２  エピタキシャル成長層
５  加熱用ランプ
１０  サセプタ
１１  ポケット部
１２  排出孔
２０  サセプタホルダ
３０  遮光板
４１  成長ガス
４２  オートドープガス
【図１】
2004172392.tif 000004
【図２】
2004172392.tif 000005
【図３】
2004172392.tif 000006
【図４】
2004172392.tif 000007
【図５】
2004172392.tif 000008
【図６】
2004172392.tif 000009
【図７】
2004172392.tif 000010
【図８】
2004172392.tif 000011
【図９】
2004172392.tif 000012
【図１０】
2004172392.tif 000013
【図１１】
2004172392.tif 000014
【図１２】
2004172392.tif 000015
【図１３】
2004172392.tif 000016
【図１４】
2004172392.tif 000017
【図１５】
2004172392.tif 000018
【図１６】
2004172392.tif 000019
【図１７】
2004172392.tif 000020