KR100937343B1 - 서셉터, 기상 성장 장치, 에피택셜 웨이퍼의 제조 장치,에피택셜 웨이퍼의 제조 방법 및 에피택셜 웨이퍼 - Google Patents

Abstract

기상 성장 시에 반도체 기판(W)을 지지하는 서셉터(10)로서, 상면에는 내부에 반도체 기판(W)이 배치되는 카운터보어(11)가 형성되어 있다. 카운터보어(11)는 반도체 기판(W)의 외주 가장자리부를 지지하는 상단 카운터보어부(11a)와 상기 상단 카운터보어부(11a)보다도 중심 측 하단에 형성된 하단 카운터보어부(11b)를 갖는 2단 구성을 형성한다. 하단 카운터보어부(11b)에 이면으로 관통하여, 기상 성장 시에도 개방 상태가 되는 구멍부(12)가 형성되어 있다.

기상 성장, 반도체 기판, 서셉터, 카운터보어, 에피택셜 웨이퍼

Description

서셉터, 기상 성장 장치, 에피택셜 웨이퍼의 제조 장치, 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법 및 에피택셜 웨이퍼{Susceptor, gaseous phase growing device, device and method for manufacturing epitaxial wafer, and epitaxial wafer}

본 발명은 서셉터, 기상 성장 장치, 에피택셜 웨이퍼의 제조 장치, 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법 및 에피택셜 웨이퍼에 관한 것이다.

종래부터 반도체 기판(이하, 간단히 기판이라 한다.)의 주표면 상으로의 에피택셜층의 기상 성장은 반응 용기 내에 서셉터를 배치하고, 이 서셉터 상에 기판을 배치한 상태에서, 기판을 가열 장치에 의해 원하는 성장 온도로 가열함과 동시에, 가스 공급 장치에 의해 기판의 주표면 상에 반응 가스를 공급함으로써 행하도록 하고 있다.

그런데, 예를 들면, p⁺형 붕소(B) 도프 기판 상에 p형의 실리콘 에피택셜층(이하, 간단히 에피택셜층이라고도 한다.)을 기상 성장시키는 경우 등과 같이, 도펀트 농도가 높은(따라서 저저항율의) 기판 상에 저농도(따라서 고저항율)의 에피택셜층을 기상 성장시킬 경우에는, 기판 내에서 기상 중으로 일단 방출된 도펀트가 에피택셜층에 도핑되는 현상(이하, 오토 도프라고도 한다.)이 발생한다. 이 오토 도프는 가열에 의해 기판 내에서 외부 확산하는 도펀트 및 기판의 표면이 기상 에칭됨으로써 기판 내에서 방출되는 도펀트에서 기인하여 발생한다. 오토 도프가 발생하면, 기상 성장 후의 에피택셜층의 도펀트 농도가 중심에서 둘레 가장자리부를 향함에 따라서 높아져버린다는 문제가 있다(반대로, 저항율은 p/p⁺형 혹은 n/n⁺형인 경우, 저항율은 중심에서 둘레 가장자리부를 향함에 따라서 작아진다).

종래는 이러한 오토 도프가 발생되어버리는 것을 방지하기 위해, 기판의 주이면에 미리 실리콘 산화막(SiO₂막, 이하 간단히 산화막이라고 한다.)을 형성해 두고나서, 상기 산화막에 의해 기판 내로부터의 도펀트 방출을 방지하면서 기상 성장을 함으로써, 도펀트 농도(및 저항율)의 면 내 균일화를 도모하고 있다.

그렇지만, 이와 같이, 기판의 주이면에 미리 산화막을 형성해 두고나서 기상 성장을 할 경우, 산화막을 형성하기 위한 공정이 필요해져 생산성이 나쁘다.

또한, 도펀트 농도의 면 내 균일화를 도모하기 위해, 예를 들면 일본 특개평 10-223545호 공보에 도시하는 바와 같이, 기판을 위치 결정 상태에서 배치하기 위한 카운터보어(기판 형상에 가까운 오목부; 상기 공보에서는 웨이퍼 포켓)의 최외주부에 이면으로 관통하는 구멍부를 설치한 기상 성장용 서셉터가 제안되고 있지만, 이 서셉터에서는 저항율(및 도펀트 농도)의 면 내 분포가 그다지 개선되지 않는다(p/p⁺형 혹은 n/n⁺형인 경우의 저항율은 에피택셜 웨이퍼의 중심에서 둘레 가장 자리부를 향함에 따라서 꽤 낮아지는 면 내 분포를 갖는다; 도 4, 도 5 및 도 6의 서셉터(100)의 데이터 참조).

이 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 도펀트 농도 및 저항율의 면 내 균일화를 용이하게 실현할 수 있는 서셉터, 기상 성장 장치, 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법 및 에피택셜 웨이퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 이 발명은 기판의 주이면에 미리 산화막을 형성하지 않고, 에피택셜층의 저항율(도펀트 농도)의 면 내 균일화를 용이하게 실현할 수 있는 서셉터, 에피택셜 웨이퍼의 제조 장치 및 제조 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

상기한 바와 같이, 일본 특개평 10-223545호 공보의 서셉터로 도펀트 농도의 면 내 균일화를 충분히 도모할 수 없는 것은 도 27에 도시하는 바와 같이, 서셉터(101)의 최외주부에 구멍부(102)가 있기 때문에, 기판(W)으로부터 방출된 도펀트를 함유하는 가스가 구멍부(102)를 통해 서셉터(101)의 하측으로부터 카운터보어 내에 유입하는 가스와 함께 기판(W)의 상측 기류(화살표 A)로 당겨져 상승하고(화살표 B), 기판(W) 상면의 에피택셜층을 따라 흘러버려，상기 에피택셜층 내에 들어가기 때문이라고 생각된다.

그래서, 본 발명의 제 1 측면에 의하면, 본 발명의 서셉터는 기상 성장 시에 반도체 기판을 지지하는 서셉터에 있어서, 상면에는 내부에 반도체 기판이 배치되 는 카운터보어가 형성되고, 상기 카운터보어는 반도체 기판의 외주 가장자리부를 지지하는 상단 카운터보어부와, 상기 상단 카운터보어부보다도 중심 측 하단에 형성된 하단 카운터보어부를 갖는 2단 구성을 이루고, 상기 하단 카운터보어부에 이면으로 관통하여, 기상 성장 시에도 개방 상태가 되는 구멍부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이 경우, 반도체 기판의 외주 가장자리부를 지지하는 원 고리형 상단 카운터보어부보다도 중심 측에 형성된 하단 카운터보어부에 형성된 구멍부는 필연적으로 카운터보어 내의 최외주부보다도 중심 측에 위치하고, 더구나, 반도체 기판의 외주 끝보다도 중심 측 부분에 마주하게 된다.

또한, 본 발명의 제 2 측면에 의하면, 본 발명의 서셉터는 기상 성장 시에 반도체 기판을 지지하는 서셉터에 있어서, 상면에는 내부에 반도체 기판이 배치되는 카운터보어가 형성되고, 상기 카운터보어 내의 최외주부보다도 중심 측에 이면으로 관통하여, 기상 성장 시에도 개방 상태가 되는 구멍부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

여기서, 서셉터에는 리프트 핀 관통용 구멍부(이하, 리프트 핀 관통용 구멍부)가 형성된 것이 있지만, 통상의 경우의 리프트 핀 관통용 구멍부는 기상 성장 중은 리프트 핀의 머리 부분에 의해 폐색되어, 가스 유통이 실질적으로 불가능해지기 때문에, 여기서 말하는 「기상 성장 시에도 개방 상태가 되는 구멍부」에는 해당하지 않는다. 또한, 리프트 핀은 서셉터에 대하여 승강 동작 가능하게 설치되고, 반도체 기판을 하면 측으로부터 지지한 상태에서 승강 동작하는 데 아울러 서 셉터 상에 반도체 기판을 착탈하기 위한 핀이다.

본 발명의 서셉터에 의하면, 카운터보어 내의 최외주부보다도 중심 측에 이면으로 관통하는 구멍부가 형성되어 있기 때문에, 기상 성장 시의 가열에 의해 반도체 기판(이하, 간단히 기판이라고도 한다.)으로부터 외부 확산하는 도펀트 혹은 기상 에칭에 의해 반도체 기판 내로부터 방출되는 도펀트를 서셉터의 카운터보어에 형성된 구멍부를 통해 서셉터의 하면 측으로부터 적합하게 방출할 수 있다. 따라서, 이들 도펀트가 기판의 주표면 측으로 돌아 들어가버리는 것을 적합하게 억제할 수 있다. 이 때문에, 기판의 이면에 오토 도프 방지용 산화막을 형성하지 않아도 오토 도프 발생을 대폭 억제할 수 있어, 그 결과, 도펀트 농도 및 저항율의 면 내 균일화를 도모할 수 있다. 즉, 도펀트 농도 및 저항율의 면 내 균일화를 용이하게 실현할 수 있다.

또한, 본 발명의 서셉터는 상기 구멍부가 반도체 기판의 외주 끝보다도 중심 측 부분에 마주하는 위치 설정으로 되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 구멍부가 기상 성장 중에 기판의 상측에 형성되는 기류에 대하여, 기판의 섀도우(shadow)에 위치하게 되기 때문에, 상기 구멍부를 통한 카운터보어 내로의 가스(서셉터 하측 가스) 유입을 억제할 수 있다. 따라서, 기판 내로부터 방출되는 도펀트가 상기 기판의 주표면 측으로 돌아 들어가버리는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있어, 그 결과, 오토 도프 발생을 보다 적합하게 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 서셉터는 반도체 기판의 외주 가장자리부에 형성된 모떼기부의 이면에 마주하는 위치에 형성된 상기 구멍부를 갖는 것이 바람직하다. 이 경 우, 기상 성장 과정에서 가장 현저하게 기상 에칭되는 개소인 모떼기부로부터 기상 에칭에 의해 방출되는 도펀트를 구멍부를 통해 서셉터의 하측에 방출할 수 있기 때문에, 오토 도프 발생을 보다 적합하게 방지할 수 있다.

그런데, 가열 등에 의해 기판으로부터 방출되는 도펀트가 기판의 주표면으로 돌아 들어간다고 하면, 그것은 기판의 외주부를 통해서이지만, 본 발명의 서셉터는 반도체 기판 주이면의 외주 가장자리부에 마주하는 위치에 형성된 상기 구멍부를 갖는 것이 바람직하며, 이 경우, 반도체 기판 내에서 방출되는 도펀트가 상기 기판의 주표면 측으로 돌아 들어가버리기 전에 구멍부를 통해 서셉터의 하측에 방출할 수 있다.

또한, 본 발명의 서셉터는 상기 카운터보어와 중심이 대략 같은 원주 상에 골고루 형성된 다수의 구멍부를 갖는 것으로 하는 것도 바람직하며, 이 경우, 기판의 전체 원주 방향에 있어서 골고루 상기 오토 도프 발생 방지 효과를 얻을 수 있다.

더욱이, 이 경우의 서셉터를 사용하여 제조한 에피택셜 웨이퍼는 에피택셜층의 표면에 점 형상으로 융기한 융기부가 상기 다수의 구멍부와 대응하는 원주 상에 골고루 형성되게 된다. 이것은 이하의 이유에 의한다.

기상 성장 중, 서셉터의 구멍부 내에는 가스(주로 H₂ 가스)가 존재하지만, 가스의 열 전도율은 서셉터 기체의 구성 재료(예를 들면 흑연)보다도 작기 때문에, 반도체 기판 상에 있어서 상기 구멍부에 대응하는 부분은 국부적으로 온도가 높은 고온부가 된다(반도체 기판으로부터 서셉터 기체에 전도하는 단위 면적당 열량보다도 반도체 기판으로부터 구멍부 내의 가스에 전도하는 단위 면적당 열량 쪽이 작아지기 때문에). 그리고, 상기 고온부에서는 에피택셜층의 성장 속도가 커지는 결과, 그 부분의 막 두께가 다른 부분보다도 커진다. 이러한 이유에서, 기상 성장에 사용하는 서셉터가 카운터보어와 중심이 대략 같은 원주 상에 골고루 형성된 다수의 구멍부를 가질 경우에는, 제조되는 에피택셜 웨이퍼는 에피택셜층의 표면에 상기 에피택셜층의 막 두께가 주위에 비하여 크기 때문에 점 형상으로 융기한 융기부가 원주 상에 골고루 형성되어 있다는 특징을 갖게 된다.

또한, 여기서 말하는 융기부는 서셉터에 형성된 구멍부와 대응하는 원주 상에 형성되기 때문에, 서셉터의 구멍부 위치에 관계 없이 파티클 등에 의해 생기는 돌기형 결함이나 적층 결함의 융기부는 형상 및 발생 이유가 다르다.

또한, 본 발명의 서셉터는 상기 카운터보어의 전체면에 골고루 형성된 다수의 구멍부를 갖는 것으로 하는 것도 바람직하며, 이 경우, 기판의 전체면에 있어서 골고루 상기 오토 도프 발생 방지 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 서셉터는 하단 카운터보어부의 전체면에 골고루 형성된 다수의 구멍부를 갖는 것으로 하는 것도 바람직하며, 이 경우에도, 기판의 거의 전체면에 있어서 골고루 상기 오토 도프 발생 방지 효과를 얻을 수 있다.

또한, 이들 카운터보어의 전체면 혹은 하단 카운터보어부의 전체면에 골고루 다수의 구멍부가 형성된 서셉터를 사용하여 제조한 에피택셜 웨이퍼는 에피택셜층에 있어서 각 구멍부와 대응하는 위치에는 각각 점 형상으로 융기한 융기부가 형성 되게 된다. 즉, 에피택셜층의 전체면에 상기 융기부가 골고루 형성되게 된다.

또한, 본 발명의 서셉터는 상기 카운터보어와 중심이 대략 같은 원주 상에 원호형으로 형성된 구멍부를 갖는 것으로 하는 것도 바람직하며, 이 경우에도, 상기 구멍부에 의해 상기 오토 도프 발생 방지 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 서셉터는 상기 카운터보어와 중심이 대략 같은 원 고리형의 구멍부를 갖는 것으로 하는 것도 바람직하며, 이 경우에도, 상기 구멍부에 의해 상기 오토 도프 발생 방지 효과를 얻을 수 있다.

또한, 이들 원호형 혹은 원 고리형의 구멍부를 갖는 서셉터를 사용하여 제조한 에피택셜 웨이퍼는 에피택셜층에 있어서 구멍부와 대응하는 위치에는 막 두께가 주위에 비하여 크기 때문에 원호형 혹은 원 고리형으로 융기한 융기부(구멍부의 형상에 대응하는)가 형성되게 된다.

또한, 구멍부의 수는 예를 들면 3개 이상인 것이 바람직하고, 10이상인 것이 보다 바람직하고, 20이상인 것이 보다 한층 더 바람직하다.

또한, 본 발명의 제 3 측면에 의하면, 본 발명의 기상 성장 장치는 본 발명 중 어느 한 서셉터와, 상기 서셉터의 상면에 형성된 카운터보어에 반도체 기판을 배치한 상기 서셉터를 내부에 배치하여 반도체 기판의 주표면 상에 에피택셜층을 기상 성장시키기 위한 반응 용기와, 기상 성장 시에 반도체 기판을 가열하기 위한 가열 장치를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 제 4 측면에 의하면, 본 발명의 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법은 본 발명의 기상 성장 장치의 서셉터의 카운터보어에 반도체 기판을 배치하고, 상기 서셉터를 반응 용기 내에 배치하여, 상기 서셉터 상의 반도체 기판을 상기 가열 장치에 의해 원하는 성장 온도로 가열하여, 반도체 기판의 주표면 상에 에피택셜층을 기상 성장시켜 에피택셜 웨이퍼를 제조하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 서셉터의 상면 측과 이면 측 쌍방에 상기 서셉터(기판)에 대략 평행하게 가스를 흘리면서 기상 성장을 하는 것이 바람직하고, 이와 같이 함으로써, 기판으로부터 방출되는 도펀트를 포함하는 가스를 서셉터의 하측을 흐르는 가스에 의해 구멍부를 통해 흡인시켜, 상기 구멍부를 통해 적합하게 서셉터의 하측에 방출시킬 수 있다.

더욱이, 본 발명의 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법은 예를 들면 붕소(붕소) 혹은 비소(As)가 첨가된 반도체 기판을 사용할 경우에 적용하는 것이 바람직하다.

그런데, 상기에 있어서는, 본 발명의 서셉터를 사용하여 제조한 에피택셜 웨이퍼의 에피택셜층의 표면에는 상기 에피택셜층의 막 두께가 주위에 비하여 크기 때문에 융기한 융기부가 서셉터의 구멍부와 대응하는 위치에 형성된다고 설명하였지만, 이 융기부의 크기는 구멍부의 내경 혹은 내폭을 조절하는 것에 근거하여 제어할 수 있다는 것을 알았다. 더구나, 상기 구멍부의 내경을 어느 정도 이상으로 작게 설정하면, 상기 융기부를 극히 작게 할 수 있고, 상기 구멍부의 내경을 더욱 작게 설정하면, 상기 융기부 발생을 실질적으로 방지할 수 있다는 것을 알았다.

즉, 본 발명의 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법은 제조되는 에피택셜 웨이퍼의 에피택셜층의 표면에 상기 에피택셜층의 막 두께가 주위에 비하여 크기 때문에 형성되는 융기부의 크기를 상기 서셉터의 구멍부의 내경 혹은 내폭을 조절하는 것에 근거하여 제어하는 것을 특징으로 하여도 된다.

또한, 본 발명의 서셉터는 상기 구멍부가 통 형상을 이룰 경우, 상기 구멍부의 내경이 3mm 이하인 것이 바람직하고, 이와 같이 함으로써, 형성되는 융기부를 극히 작게(예를 들면, 높이가 0.05㎛ 미만으로) 할 수 있다.

더욱이, 본 발명의 서셉터는 상기 통 형상의 구멍부의 내경이 2mm 이하인 것이 보다 바람직하고, 이와 같이 함으로써, 융기부 발생을 실질적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 제 5 측면에 의하면, 본 발명의 에피택셜 웨이퍼는 에피택셜층의 표면에 막 두께가 주위에 비하여 크기 때문에 점 형상으로 융기한 융기부가 원주 상에 골고루 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 제 6 측면에 의하면, 본 발명의 에피택셜 웨이퍼는 에피택셜층의 전체면에 막 두께가 주위에 비하여 크기 때문에 점 형상으로 융기한 융기부가 골고루 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 제 7 측면에 의하면, 본 발명의 에피택셜 웨이퍼는 에피택셜층의 표면에 막 두께가 주위에 비하여 크기 때문에 원호형으로 융기한 융기부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 제 8 측면에 의하면, 본 발명의 에피택셜 웨이퍼는 에피택셜층의 표면에 막 두께가 주위에 비하여 크기 때문에 원 고리형으로 융기한 융기부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

더욱이, 본 발명의 에피택셜 웨이퍼는 상기 융기부가 서셉터의 구멍부와 대 응하는 위치에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제 9 측면에 의하면, 본 발명의 서셉터는 기상 성장 시에 반도체 기판을 지지하는 서셉터에 있어서, 반도체 기판을 지지하는 측의 면으로부터 이면으로 관통하는 관통부를 가지고, 상기 관통부는 상기 서셉터에 의해 지지된 반도체 기판을 상기 서셉터를 통해 이면 측부터 가열하는 열원으로부터의 상기 관통부를 통한 직접적인 열 복사를 방해함으로써, 반도체 기판의 국부적 과열을 억제하는 과열 억제부를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 서셉터에 의하면, 반도체 기판을 지지하는 측의 면으로부터 이면으로 관통하는 관통부를 갖기 때문에, 기상 성장 시의 가열에 의해 반도체 기판으로부터 외부 확산하는 도펀트 혹은 기상 에칭에 의해 반도체 기판 내로부터 방출되는 도펀트를 관통부를 통해 서셉터의 이면 측으로부터 적합하게 방출할 수 있다. 따라서, 이들 도펀트가 기판의 주표면 측으로 돌아 들어가버리는 것을 적합하게 억제할 수 있다. 이 때문에, 기판의 주이면에 오토 도프 방지용 산화막을 형성하지 않아도 오토 도프 발생을 대폭 억제할 수 있어, 그 결과, 도펀트 농도 및 저항율의 면 내 균일화를 도모할 수 있다. 즉, 도펀트 농도 및 저항율의 면 내 균일화를 특별한 공정을 요하지 않고 용이하게 실현할 수 있다.

여기서, 서셉터가 예를 들면, 상기 서셉터 판면에 직교하여, 반도체 기판을 지지하는 측의 면으로부터 그 이면으로 직선형으로 관통하는 관통부를 가질 경우에는, 서셉터에 의해 지지된 반도체 기판을 상기 서셉터를 통해 이면 측부터 가열하는 열원으로부터의 상기 관통부를 통한 직접적인 열 복사의 영향으로, 반도체 기판 에 있어서 상기 관통부에 대응하는 부위가 국부적으로 과열되어버린다. 이 결과, 반도체 기판에 있어서 상기 관통부에 대응하는 부위에 있어서의 에피택셜층의 막 두께가 커져 에피택셜층에 융기부가 형성되어버린다.

이 사정에 대하여, 본 발명의 서셉터의 관통부는 과열 억제부를 구비하기 때문에, 열원으로부터 반도체 기판으로의 관통부를 통한 직접적인 열 복사를 방해할 수 있다. 따라서, 반도체 기판의 국부적 과열을 억제할 수 있다. 따라서, 에피택셜층의 막 두께에 격차가 발생하여버리는 것을 적합하게 억제할 수 있어, 에피택셜 웨이퍼에 있어서의 플랫니스를 양호하게 할 수 있다.

더욱이, 본 발명의 제 10 측면에 의하면, 본 발명의 서셉터는 기상 성장 시에 반도체 기판을 지지하는 서셉터에 있어서, 반도체 기판을 지지하는 측의 면과, 그 이면으로부터 서로 일부만이 겹치도록 위치가 어긋난 구멍부들 각각은 상기 서셉터를 관통하지 않지만 상기 서셉터 내부에서 서로 통과하는 깊이로 형성되어, 이들 구멍부 전체에 의해, 반도체 기판을 지지하는 측의 면에서 이면으로 관통하는 관통부가 구성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이 경우, 반도체 기판을 지지하는 측의 면과, 그 이면으로 형성된 구멍부의 각각의 충돌 부위가 각각 열원으로부터 반도체 기판으로의 직접적인 열 복사를 방해하는 과열 억제부를 구성한 것이 된다.

또한, 본 발명의 제 11 측면에 의하면, 본 발명의 에피택셜 웨이퍼의 제조 장치는 반도체 기판의 주표면 상에 에피택셜층을 기상 성장시켜 에피택셜 웨이퍼를 제조하기 위한 에피택셜 웨이퍼의 제조 장치에 있어서, 본 발명의 서셉터를 구비하 는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제 12 측면에 의하면, 본 발명의 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법은 본 발명의 서셉터에 의해 지지시킨 반도체 기판의 주표면 상에 에피택셜층을 기상 성장시켜 에피택셜 웨이퍼를 제조하는 것을 특징으로 한다.

도 1a는 본 발명에 관련되는 서셉터의 일례를 도시하는 정면 단면도.

도 1b는 도 1a에 도시하는 서셉터의 평면도.

도 2a는 본 발명에 관련되는 서셉터의 일례를 도시하는 정면 단면도.

도 2b는 도 2a에 도시하는 서셉터의 평면도.

도 3은 본 발명에 관련되는 기상 성장 장치를 도시하는 모식도.

도 4는 실리콘 에피택셜 웨이퍼 저항율의 면 내 분포를 도시하는 도면.

도 5는 실리콘 에피택셜 웨이퍼의 저항율의 면 내 분포를 도시하는 도면.

도 6은 실리콘 에피택셜 웨이퍼의 저항율의 면 내 분포를 도시하는 도면.

도 7은 실리콘 에피택셜 웨이퍼의 저항율의 면 내 분포를 도시하는 도면.

도 8a는 본 발명에 관련되는 서셉터의 일례를 도시하는 정면 단면도.

도 8b는 도 8a에 도시하는 서셉터의 평면도.

도 9는 본 발명에 관련되는 서셉터의 일례를 도시하는 정면 단면도.

도 10은 본 발명에 관련되는 서셉터의 일례를 도시하는 정면 단면도.

도 11a는 본 발명에 관련되는 서셉터의 일례를 도시하는 정면 단면도.

도 11b는 도 11a에 도시하는 서셉터의 평면도.

도 12a는 본 발명에 관련되는 서셉터의 일례를 도시하는 정면 단면도.

도 12b는 도 12a에 도시하는 서셉터의 평면도.

도 13a는 본 발명에 관련되는 서셉터의 비교 대조로서의 서셉터를 도시하는 정면 단면도.

도 13b는 도 13a에 도시하는 서셉터의 평면도.

도 14는 서셉터의 구멍부의 내경과 융기부의 높이와의 관계를 도시하는 도면.

도 15a는 서셉터의 구멍부와 실리콘 에피택셜 웨이퍼의 융기부와의 위치적인 대응을 도시하기 위한 서셉터의 구멍부의 위치를 도시하는 도면.

도 15b는 도 15a와의 대비에 의해, 서셉터의 구멍부와 실리콘 에피택셜 웨이퍼의 융기부와의 위치적인 대응을 도시하기 위한 실리콘 에피택셜 웨이퍼에 형성되는 융기부의 위치를 도시하는 도면.

도 16a는 본 발명에 관련되는 서셉터의 일례를 도시하는 정면 단면도.

도 16b는 도 16a에 도시하는 서셉터의 평면도.

도 17a는 도 16a에 도시하는 서셉터의 주요부 확대의 정면 단면도.

도 17b는 도 16a에 도시하는 서셉터의 주요부 확대 평면도.

도 18은 본 발명에 관련되는 에피택셜 웨이퍼 제조 장치의 적합한 일례를 도시하는 모식적인 정면 단면도로, 특히, 기상 성장 중의 상태를 도시하는 도면.

도 19는 본 발명에 관련되는 에피택셜 웨이퍼 제조 장치의 적합한 일례를 도 시하는 모식적인 정면 단면도로, 특히, 리프트 핀에 의해 기판을 서셉터 위쪽에 지지한 상태를 도시하는 도면.

도 20은 실리콘 에피택셜 웨이퍼의 저항율의 면 내 분포를 도시하는 도면.

도 21a는 실리콘 에피택셜 웨이퍼의 SFQR의 히스토그램을 도시하는 도면.

도 21b는 실리콘 에피택셜 웨이퍼의 SFQR의 히스토그램을 도시하는 도면.

도 22a는 실리콘 에피택셜 웨이퍼의 SFQR의 면 내 분포를 도시하는 도면.

도 22b는 실리콘 에피택셜 웨이퍼의 SFQR의 면 내 분포를 도시하는 도면.

도 23은 관통부의 다른 예를 도시하는 주요부를 확대한 정면 단면도.

도 24는 관통부의 다른 예를 도시하는 주요부를 확대한 정면 단면도.

도 25는 관통부의 다른 예를 도시하는 주요부를 확대한 정면 단면도.

도 26은 비교 대조의 서셉터를 도시하는 정면 단면도.

도 27은 종래의 서셉터를 도시하는 주요부를 확대한 정면 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 관련되는 실시형태에 대해서 설명한다.

〔제 1 실시형태〕

우선, 도 1a 및 도 1b를 참조하여 본 실시형태에서 설명하는 서셉터의 일례로서의 서셉터(10)에 대해서 설명한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 서셉터(10)는 대략 원반형으로 구성되어, 그 주 표면에는 내부에 반도체 기판(W)(도 1a; 이하, 간단히 기판(W)이라고도 한다.)이 배치되는 카운터보어(11)가 형성되어 있다.

이 카운터보어(11)는 예를 들면 도 1a에 도시하는 바와 같은 상태에 기판(W)의 외주 가장자리부를 지지하는 원 고리형의 상단 카운터보어부(11a)와, 상기 상단 카운터보어부(11a)보다도 중심 측 하단에 형성된 하단 카운터보어부(11b)를 갖는 2단 구성을 이루고 있다. 또한, 이들 상단 카운터보어부(11a) 및 하단 카운터보어부(11b)는 예를 들면 모두 대략 평면에 형성되어 있다.

여기서, 기판(W)의 외주 가장자리부에는 모떼기부(15)가 형성되어 있지만, 상단 카운터보어부(11a)는 예를 들면 모떼기부(15)보다도 내측 부분에서 모떼기부(15)에 걸친 부분을 지지 가능한 치수로 설정되어 있어도 되고, 혹은, 모떼기부(15)보다도 내측 부분만을 지지 가능한 치수로 설정되어 있어도 된다.

더욱이, 카운터보어(11)의 하단 카운터보어부(11b)에는 서셉터(10)의 이면으로 관통하여, 기상 성장 시에도 개방 상태가 되는 다수(예를 들면 20개 이상)의 구멍부(12)(도 1b에서는 일부의 구멍부(12)에만 부호를 도시한다)가 형성되어 있다. 여기서, 기판(W)의 외주 가장자리부를 지지하는 원 고리형의 상단 카운터보어부(11a)보다도 중심 측에 형성된 하단 카운터보어부(11b)에 형성된 구멍부(12)는 필연적으로 상단 카운터보어부(11a)의 최외주부에 상당하는 카운터보어(11) 내의 최외주부보다도 중심 측에 위치함과 동시에, 기판(W)의 외주 끝보다도 중심 측 부분에 마주하도록 되어 있다.

각 구멍부(12)는 보다 구체적으로는, 예를 들면 하단 카운터보어부(11b)의 최외주부의 원주 상에 등간격으로 배치되어 있다. 즉, 각 구멍부(12)는 카운터보어(11)와 중심이 대략 같은 원주 상에 골고루 형성되어 있고, 더구나, 각 구멍부(12)는 기판(W) 주이면의 외주 가장자리부에 마주하도록 되어 있다.

다음으로, 도 2a 및 도 2b를 참조하여, 본 실시형태에서 설명하는 서셉터의 다른 일례로서의 서셉터(20)에 대해서 설명한다.

이 서셉터(20)는 이하에 설명하는 바와 같이, 구멍부(12)의 배치가 상기 서셉터(10)와 다르고, 그 밖의 점에서는 서셉터(10)와 같기 때문에, 같은 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.

즉, 도 2a 및 도 2b에 도시하는 바와 같이, 서셉터(20)의 하단 카운터보어부(11b)에는 그 전체면에 골고루 배치된 다수의 구멍부(12)가 형성되어 있다(도 25b에서는 일부의 구멍부(12)에만 부호를 도시한다).

또한, 상기 각 서셉터(10, 20)는 각각 예를 들면 탄화규소로 피복된 흑연에 의해 구성되어 있다.

다음으로, 도 3을 참조하여, 기상 성장 장치(30)의 구성에 대해서 설명한다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 기상 성장 장치(30)는 상기 서셉터(10)(혹은 상기 서셉터(20))와, 상기 서셉터{10(20)}가 대략 수평 상태에서 내부에 배치되는 반응 용기(31)와, 서셉터{10(20)}를 하면 측으로부터 지지하여 회전 구동하는 서셉터 지지 부재(36)와, 기상 성장 시에 기판(W)을 원하는 성장 온도로 가열하기 위한 가열 장치(32)(구체적으로는, 예를 들면 할로겐 램프)와, 반응 가스를 반응 용기(31) 내의 서셉터{10(20)} 상측의 영역에 도입하여 상기 서셉터{10(20)} 상의 기판(W)의 주표면 상에 공급하는 반응 가스 도입관(33)과, 반응 용기(31)에 대하여 이 반응 가스 도입관(33)과 같은 측에 설치되어 퍼지(purge) 가스를 반응 용기(31) 내의 서셉터{10(20)} 하측의 영역에 도입하는 퍼지 가스 도입관(34)과, 이들 퍼지 가스 도입관(34) 및 반응 가스 도입관(33)과 반응 용기(31)에 대하여 반대 측에 설치되어 반응 용기(31)로부터 가스를 배기하는 배기관(35)을 구비하고 개략 구성되어 있다.

또한, 도 3에 있어서의 서셉터{10(20)}는 그 모식적 배치를 도시하는 데 지나지 않는다.

다음으로, 상기 기상 성장 장치(30)를 사용하는 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법에 대해서 설명한다.

이 기상 성장 장치(30)를 사용하여 기상 성장을 하기 위해서는, 기판(W)을 그 주표면이 위를 향하도록 서셉터{10(20)}의 카운터보어(11)(의 상단 카운터보어부(11a))에 재치하고, 상기 서셉터{10(20)} 상의 기판(W)을 가열 장치(32)에 의해 원하는 성장 온도로 가열함과 동시에, 반응 가스 도입관(33)을 통해 기판(W)의 주표면 상에 반응 가스를 대략 수평으로 공급한다. 이 때, 퍼지 가스 도입관(34)을 통해 서셉터{10(20)}의 하측에 퍼지 가스를 대략 수평으로 도입한다. 따라서, 기상 성장 중, 서셉터{10(20)}의 상측에는 반응 가스류가, 하측에는 퍼지 가스류가 각각 서셉터{10(20)} 및 기판(W)과 대략 평행하게 형성된다.

이렇게 하여 기상 성장을 함으로써, 기판(W)의 주표면 상에 에피택셜층을 형성하여, 에피택셜 웨이퍼를 제조할 수 있다.

여기서, 기상 성장 중, 기판(W)이 가열되므로, 이 가열에 의해 기판(W)에 포함된 도펀트가 기판(W) 바깥으로 외부 확산하여 기상 중으로 방출된다.

또한, 기상 성장 직전에는, 예를 들면 염화수소 가스를 기판(W) 표면에 흘림으로써 기상 에칭을 하여 상기 표면의 자연 산화막을 제거하거나 하기 때문에, 기판(W)은 약간 에칭되어 가스화한다. 더욱이, 반응 가스 중에는 원료 가스 외에, 캐리어 가스로서 예를 들면 수소를 포함하고 있는 가운데, 상기 퍼지 가스로서도 예를 들면 수소를 사용하기 때문에, 이 수소에 의해서도 기판(W)(그 중에서도 특히, 모떼기부(15))은 약간 에칭되어 가스화한다. 따라서, 이들 이유에 의해서도, 기판(W)에 포함되는 도펀트가 기상 중에 방출된다.

즉, 이들 몇 가지 이유에 의해, 기상 성장 시에는 기판(W) 내로부터 기상 중에 도펀트가 방출되게 된다.

이에 대하여, 본 실시형태의 서셉터{10(20)}는 그 카운터보어(11)가 기판(W)의 외주 가장자리부를 지지하는 상단 카운터보어부(11a)와, 상기 상단 카운터보어부(11a)보다도 중심 측 하단에 형성된 하단 카운터보어부(11b)를 갖는 2단 구성을 이루고, 이 중 하단 카운터보어부(11b)에 이면으로 관통하는 구멍부(12)가 형성되어 있다.

따라서, 기상 성장 시에 기판(W)으로부터 기상 중에 일단 방출되는 도펀트를 카운터보어(11)에 형성된 구멍부(12)를 통해 서셉터{10(20)}의 하면 측으로부터 적합하게 방출할 수 있어, 이들 도펀트가 기판(W)의 주표면 측으로 돌아 들어가 기판(W) 내에 다시 들어가버리는 것을 적합하게 억제할 수 있다. 따라서, 반도체 기판의 이면에 오토 도프 방지용 산화막을 형성하지 않아도 오토 도프 발생을 대폭 억제할 수 있어, 그 결과, 도펀트 농도 및 저항율의 면 내 균일화를 도모할 수 있다. 즉, 도펀트 농도 및 저항율의 면 내 균일화를 용이하게 실현할 수 있다.

더구나, 구멍부(12)가 기판(W)의 외주 끝보다도 중심 측 부분에 마주하는 위치 설정으로 되어 있기 때문에, 구멍부(12)가 기상 성장 중에 기판(W)의 상측에 형성되는 기류에 대하여, 기판(W)의 섀도우에 위치하게 되기 때문에, 상기 구멍부(12)를 통해 서셉터{10(20)} 하측의 가스가 기판(W)의 주표면 측에 유입하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 기판(W) 내로부터 방출되는 도펀트가 상기 기판(W)의 주표면 측으로 돌아 들어가버리는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있어, 그 결과, 오토 도프 발생을 보다 적합하게 억제할 수 있다.

더욱이, 기판(W) 주이면의 외주 가장자리부에 마주하는 위치에 형성된 구멍부(12)를 가지면, 기판(W) 내로부터 방출되는 도펀트가 상기 기판(W)의 주표면 측으로 돌아 들어가버리기 전에 구멍부(12)를 통해 서셉터의 하측에 방출할 수 있다.

아울러, 상단 카운터보어부(11a)에 지지시켜 기판(W)을 카운터보어(11) 내에 배치한 형태로는, 기판(W)의 주이면과 하단 카운터보어부(11b) 사이에 약간 간격이 생겨 상기 간격을 가스가 완만하게 유통 가능해진다. 따라서, 예를 들면 서셉터(10)와 같이, 하단 카운터보어부(11b)의 일부(예를 들면 최외주부)에만 구멍부(12)가 형성되어 있는 경우라도, 기판(W) 내로부터 방출되는 도펀트를 적합하게 하면 측으로부터 방출할 수 있다.

또한, 도 15a에 도시하는 서셉터(10)를 사용하여 제조한 에피택셜 웨이퍼(EPW)는 도 15b에 도시하는 바와 같이, 에피택셜층의 표면에 상기 에피택셜 층의 막 두께가 주위에 비하여 크기 때문에 점 형상으로 융기한 융기부(R)(도 15b에서는 일부의 융기부(R)에만 부호를 도시한다)가 다수의 구멍부(12)(도 15a에서는 일부의 구멍부(12)에만 부호를 도시한다)와 대응하는 원주 상에 골고루 형성되어 있다는 특징을 갖게 된다. 한편, 서셉터(20)를 사용하여 제조한 에피택셜 웨이퍼는 에피택셜층의 전체면에 점 형상으로 융기한 융기부가 골고루 형성되어 있다는 특징을 갖게 된다. 이들 융기부의 높이는 실리콘 에피택셜층의 두께가 약 6㎛인 경우, 0.05㎛ 내지 0.1㎛ 정도였다. 이들 에피택셜 웨이퍼는 이와 같이, 표면에 융기부를 갖지만, 이하에 설명하는 바와 같이, 저항율(및 도펀트 농도)의 면 내 분포가 양호한 것이 된다.

다음으로, 본 실시형태의 서셉터(10, 20) 및 이들 서셉터(10, 20)의 비교 대상으로서의 서셉터(100; 도 13a 및 도 13b; 후술)와, 구멍부(12)를 갖지 않는 점에서 서셉터(10)와 다르고, 그 밖의 점에서는 서셉터(10)와 동일한 서셉터(이하, 「구멍 없는 서셉터」라 한다; 도시 생략)를 각각 사용하여, 고농도로 붕소(B)를 첨가한 p⁺형의 실리콘 단결정 기판(주이면에 산화막을 갖지 않는다; 이하, 간단히 기판이라 한다.)의 주표면 상에 도펀트를 첨가하지 않고 두께 약 6㎛의 실리콘 에피택셜층을 기상 성장함으로써 제조된 실리콘 에피택셜 웨이퍼 저항율(단위: Ω·cm)의 면 내 분포를 도 4, 도 5 및 도 6에 도시한다.

여기서, 서셉터(100)는 도 13a 및 도 13b에 도시하는 바와 같이, 구멍부(12)의 배치가 상기 서셉터(10)와 다르고, 그 밖의 점에서는 서셉터(10)와 같기 때문 에, 같은 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 즉, 서셉터(100)는 상단 카운터보어부(11a)의 최외주부, 즉, 카운터보어(11)의 최외주부에 구멍부(12)가 형성된 것이다(도 13b에서는 일부의 구멍부(12)에만 부호를 도시한다).

또한, 도 4 내지 도 6 중, 도 4는 기판의 저항율이 약 7.0×10^-3Ω·cm 내지 8.0×10^-3Ω·cm인 경우, 도 5는 기판의 저항율이 약 1.0×10^-2Ω·cm 내지 1.1×10 ^-2Ω·cm인 경우(도 5에서는, 구멍 없는 서셉터를 사용한 데이터를 생략.), 도 6은 기판의 저항율이 약 1.4×10^-2Ω·cm 내지 1.5×10^-2Ω·cm인 경우를 각각 도시한다.

이들 도 4 내지 도 6에 도시하는 바와 같이, 카운터보어(11)의 최외주부에 구멍부(12)가 형성된 서셉터(100)를 사용한 경우에는, 구멍 없는 서셉터를 사용한 경우와 거의 차이가 없는 저항율의 크기 및 분포 경향을 도시하고, 어느 경우에도, 기판 둘레 가장자리부에서는, 중심에 비하여 저항율의 큰 저하가 보인다.

이에 대하여, 서셉터(10, 20)를 사용한 경우에는, 구멍 없는 서셉터 및 서셉터(100)를 사용한 경우에 비하여, 각각 저항률이 대폭으로 상승하고 있는 것과 더불어, 중심부에 비한 에피택셜층 둘레 가장자리부에 있어서의 저항율 저하를 대폭 저감할 수 있어, 저항율의 면 내 균일화를 도모할 수 있다는 것을 알 수 있다. 이것은 서셉터(10, 20)를 사용한 경우에는, 구멍 없는 서셉터 및 서셉터(100)를 사용한 경우에 비하여, 방출 도펀트가 기판의 주표면 측으로 돌아 들어가 다시 들어가버리는 오토 도프 현상을 억제할 수 있는 것을 현저하게 나타내고 있다고 할 수 있다.

다음으로, 본 실시형태의 서셉터(20)를 사용하여 (1) 저항율 약 7.0×10^-3Ω·cm 내지 8.0×10^-3Ω·cm인 실리콘 단결정 기판, (2) 저항율 약 1.0×10^-2Ω·cm 내지 1.1×10^-2Ω·cm인 실리콘 단결정 기판, (3) 저항율 약 1.4×10^-2Ω·cm 내지 1.5×10^-2Ω·cm인 실리콘 단결정 기판(모두 붕소(B)를 첨가하여, 주이면에 산화막을 갖지 않는다; 이하, 간단히 기판이라고도 한다.)의 주표면 상에 붕소(도펀트)를 첨가하여 두께 약 6㎛인 p형 실리콘 에피택셜층을 기상 성장함으로써 제조된 저항율 약 9.5Ω·cm인 실리콘 에피택셜 웨이퍼의 저항율의 면 내 분포를 도 7에 도시한다.

이 도 7에 도시하는 바와 같이, (1) 내지 (3)에 있어서 기판의 저항율의 차이에 의한 에피택셜층에 있어서의 저항율의 면 내 분포의 차이는 거의 나타나지 않아, 오토 도프 현상 저감을 도모할 수 있다는 것을 알 수 있다.

이상과 같이, 본 실시의 서셉터(10, 20), 이 서셉터{10(20)}를 구비하는 기상 성장 장치(30) 및 이 기상 성장 장치(30)를 사용하는 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법에 의하면, 기상 성장 시의 가열에 의해 기판(W)으로부터 외부 확산하는 도펀트 혹은 기상 에칭에 의해 기판(W)의 모떼기부(15)로부터 주로 방출되는 도펀트를 서셉터{10(20)}의 카운터보어(11)의 최외주부보다도 중심 측에 형성된 구멍부(12)를 통해 서셉터{10(20)}의 하면 측으로부터 적합하게 방출할 수 있기 때문에, 이들 도펀트가 기판(W)의 주표면 측으로 돌아 들어가버리는 것을 적합하게 억제할 수 있다. 따라서, 기판(W)의 이면에 오토 도프 방지용 산화막을 형성하지 않아도 오토 도프 발생을 대폭 억제할 수 있어, 그 결과, 도펀트 농도 및 저항률의 면 내 균일화를 도모할 수 있다. 즉, 도펀트 농도 및 저항율의 면 내 균일화를 용이하게 실현할 수 있다.

<변형예 1>

상기에 있어서는, 상단 카운터보어부(11a)와 하단 카운터보어부(11b) 중, 하단 카운터보어부(11b)에 구멍부(12)가 형성된 서셉터(10, 20)에 대해서만 설명하였지만, 예를 들면 도 8a 및 도 8b에 도시하는 바와 같이, 구멍부(12)가 상단 카운터보어부(11a)에 형성된 서셉터(40)여도 된다.

이 서셉터(40)는 이하에 설명하는 바와 같이, 구멍부(12)의 배치가 상기 서셉터(10)와 다르고, 그 밖의 점에서는 서셉터(10)와 같기 때문에, 같은 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.

즉, 서셉터(40)의 상단 카운터보어부(11a)에는 기판(W)의 모떼기부(15)의 이면에 마주하는 위치(단, 기판(W)의 외주 끝보다도 중심 측의 위치)에 구멍부(12)가 형성되어 있다(도 8b에서는 일부의 구멍부(12)에만 부호를 도시한다).

이 변형예 1에 의하면, 기상 성장 과정에서 가장 현저하게 기상 에칭되는 개소인 모떼기부(15)로부터 방출되는 도펀트를 구멍부(12)를 통해 서셉터(40)의 하측에 방출할 수 있기 때문에, 오토 도프 발생을 보다 적합하게 방지할 수 있다.

더구나, 구멍부(12)가 기판(W)의 외주 끝보다도 중심 측 부분에 마주하는 위치 설정으로 되어 있기 때문에, 구멍부(12)가 기상 성장 중에 기판(W)의 상측에 형성되는 기류에 대하여, 기판(W)의 섀도우에 위치하기 때문에, 상기 구멍부(12)를 통해 서셉터{10(20)} 하측의 가스가 기판(W)의 주표면 측에 유입하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 기판(W)으로부터 방출되는 도펀트를 포함하는 가스가 기판(W)의 상측으로 돌아 들어가버리는 것도 억제할 수 있다.

<변형예 2>

상기에 있어서는, 카운터보어(11)가 상단 카운터보어부(11a)와 하단 카운터보어부(11b)를 갖는 2단 구성을 이루고 있는 서셉터(10, 20, 40)에 대해서만 설명하였지만, 본 발명은 이에 한하지 않고, 요점은 구멍부(12)가 카운터보어(11)의 최외주부보다도 중심 측에 배치되어 있으면 되고, 예를 들면 도 9 및 도 10에 도시하는 바와 같이, 카운터보어(11)가 1단에만 서셉터(50) 혹은 서셉터(60)여도 된다.

이 경우에, 도 9에 도시하는 바와 같이, 모떼기부(15)의 이면에 마주하는 위치에 다수의 구멍부(12)가 형성되어 있어도 되고, 도 10에 도시하는 바와 같이, 예를 들면 기판(W)의 모떼기부(15)보다도 중심 측의 주이면에 마주하는 위치에 다수의 구멍부(12)가 형성되어 있어도 된다.

특히, 전자의 경우, 기상 성장 과정에서 가장 현저하게 기상 에칭되는 개소인 모떼기부(15)로부터 방출되는 도펀트를 구멍부(12)를 통해 서셉터(50)의 하측에 방출할 수 있기 때문에, 오토 도프 발생을 보다 적합하게 방지할 수 있다.

더욱이, 카운터보어(11)가 1층만인 경우의 구멍부(12)는 예를 들면 도 9 및 도 10에 도시하는 바와 같이, 카운터보어(11)와 중심이 대략 같은 원주 상에 다수를 배치하여도 되고, 도시는 생략하지만 카운터보어(11)의 전체면에 골고루 다수를 배치하여도 된다.

<변형예 3>

상기에 있어서는, 모두 구멍부(12)가 원통 형상인 예에 대해서 설명하였지만, 예를 들면 안쪽 빈 단면이 구형 형상을 이루는 원통 이외의 통 형상이어도 된다. 또한, 본 발명은 이에 한하지 않고, 예를 들면 도 11a 및 도 11b에 도시하는 서셉터(70)와 같이, 구멍부(12)가 슬릿형이어도 된다.

이 서셉터(70)는 이하에 설명하는 바와 같이, 구멍부(12)의 형상이 상기 서셉터(10)와 다르고, 그 밖의 점에서는 서셉터(10)와 같기 때문에, 같은 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.

이 변형예 3의 경우, 예를 들면 도 11a 및 도 11b에 도시하는 바와 같이, 하단 카운터보어부(11b)(의 예를 들면 최외주부)에 카운터보어(11)와 중심이 대략 같은 원주를 따르는 슬릿형(즉, 원호형) 구멍부(12)를 형성하는 것을 들 수 있고, 더욱이 복수의 상기 구멍부(12)를 상기 원주 상에 균등하게 배치하는 것을 들 수 있다.

또한, 도시는 생략하지만, 카운터보어(11)와 중심이 대략 같은 복수의 동심원을 각각 따르는 슬릿형 복수의 구멍부(12)를 형성하는 것으로 하여도 된다.

또한, 카운터보어(11)가 1층뿐인 서셉터에 슬릿형 구멍부를 적용하여도 된다.

또한, 서셉터(70)를 사용하여 제조한 에피택셜 웨이퍼는 에피택셜층 표면의 각 구멍부(12)와 대응하는 부분에는 막 두께가 주위에 비하여 크기 때문에 원호형으로 융기한 융기부가 형성되어 있다는 특징을 갖게 된다. 이들 융기부의 높이는 실리콘 에피택셜층의 두께가 약 6㎛인 경우, 0.05㎛ 내지 0.1㎛ 정도였다.

<변형예 4>

상기에 있어서는, 구멍부(12)가 원통 형상 또는 슬릿형인 예에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이에 한하지 않고, 예를 들면 도 12a 및 도 12b에 도시하는 서셉터(80)와 같이, 구멍부(12)가 원 고리형이어도 된다.

이 서셉터(80)는 이하에 설명하는 점이 상기 서셉터(10)와 다르고, 그 밖의 점에서는 서셉터(10)와 같기 때문에, 같은 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.

서셉터(80)는 예를 들면 상단 카운터보어부(11a) 등을 갖는 외주 측 부분(80a)과, 하단 카운터보어부(11b)를 구성하는 내주 측 부분(80b)으로 분할된 분할 구조를 이루고 있다. 여기서, 외주 측 부분(80a)의 중앙의 개구부(80c)의 내경은 내주 측 부분(80b)의 외경에 비하여 크게 설정되어 있다.

그리고, 외주 측 부분(80a)의 개구부(80c) 내에 상기 개구부(80c)의 내주벽에 접하지 않도록 내주 측 부분(80b)을 배치함으로써, 내주 측 부분(80b)과 외주 측 부분(80a)과의 간격에 원 고리형 구멍부(12)가 형성된다. 이 상태의 서셉터(80)를 사용하여 기상 성장을 함으로써, 상기한 바와 마찬가지로, 오토 도프 발생을 억제할 수 있다.

또한, 카운터보어(11)가 1단뿐인 서셉터에 서셉터(80)와 같은 수법으로 형성하는 원 고리형 구멍부(12)를 적용하여도 된다.

또한, 서셉터(80)를 사용하여 제조한 에피택셜 웨이퍼는 에피택셜층 표면의 구멍부(12)와 대응하는 부분에는 막 두께가 주위에 비하여 크기 때문에 원 고리형으로 융기한 융기부가 형성되어 있다는 특징을 갖게 된다. 이들 융기부의 높이는 실리콘 에피택셜층의 두께가 약 6㎛인 경우, 0.05㎛ 내지 0.1㎛ 정도이다.

〔제 2 실시형태〕

상기 제 1 실시형태에서는, 서셉터(10, 20, 40, 50, 60, 70, 80) 등을 사용하여 제조한 에피택셜 웨이퍼의 에피택셜층 표면에는 상기 에피택셜층의 막 두께가 주위에 비하여 크기 때문에 융기한 융기부가 서셉터(10 내지 80)의 구멍부(12)와 대응하는 위치에 형성된다고 설명하였지만, 이 융기부의 크기는 구멍부(12)의 내경 혹은 내폭을 조절하는 것에 근거하여 제어할 수 있다는 것을 알았다.

즉, 본 실시형태에서는, 제조되는 에피택셜 웨이퍼의 에피택셜층의 표면에 상기 에피택셜층의 막 두께가 주위에 비하여 크기 때문에 형성되는 융기부의 크기를 서셉터의 구멍부(12)의 내경을 조절하는 것에 근거하여 제어하는 예에 대해서 설명한다.

우선, 도 14에 서셉터(10)를 사용하여 에피택셜 웨이퍼를 제조하는 경우의 상기 서셉터(10)의 통 형상을 이루는 구멍부(12)의 내경(지름)과 융기부 높이와의 관계를 도시한다.

이 도 14에 도시하는 바와 같이, 서셉터(10)의 구멍부(12)의 내경이 4mm인 경우에는, 융기부의 높이가 0.1㎛ 이상이 된다. 이에 대하여, 상기 서셉터(10)의 구멍부(12)의 내경을 3mm로 변경하면, 융기부의 높이를 0.05㎛ 미만(구체적으로는 0.02㎛ 정도)으로 감소시킬 수 있다. 즉, 서셉터(10)의 통 형상을 이루는 구멍부(12)의 내경을 3mm 이하로 설정하면, 상기 융기부를 극히 작게 할 수 있다.

더욱이, 도 14에 도시하는 바와 같이, 서셉터(10)의 통 형상을 이루는 구멍부(12)의 내경을 2mm로 변경하면, 상기 융기부의 높이는 실질적으로 0이 된다. 즉, 서셉터(10)의 구멍부(12)의 내경을 2mm 이하로 설정하면, 융기부 발생을 실질적으로 방지할 수 있다.

또한, 서셉터(10)가 통 형상을 이루는 구멍부(12)의 내경을 1.5mm로 설정한 경우는, 도 14에 도시하는 바와 같이, 상기 내경이 2mm인 경우보다도 융기부의 높이가 더욱 작아지지만, 모두 상기 높이는 실질적으로 0이다.

이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 제조되는 에피택셜 웨이퍼의 에피택셜층의 표면에 상기 에피택셜층의 막 두께가 주위에 비하여 크기 때문에 형성되는 융기부의 크기를 서셉터(10)의 구멍부(12)의 내경 혹은 내폭을 조절하는 것에 근거하여 제어할 수 있다.

더욱이, 서셉터(10)는 통 형상을 이루는 구멍부(12)의 내경이 3mm 이하인 것 이 바람직하고, 이와 같이 함으로써, 형성되는 융기부를 극히 작게(예를 들면, 높이가 0.05㎛ 미만으로) 할 수 있다.

더욱이, 서셉터(10)는 통 형상을 이루는 구멍부(12)의 내경이 2mm 이하인 것이 보다 바람직하고, 이와 같이 함으로써, 융기부 발생을 실질적으로 방지할 수 있다.

또한, 서셉터(10)에 한하지 않고, 20, 40, 50, 60, 70, 80 등에 대해서도, 마찬가지로, 서셉터(10)의 구멍부(12)를(구멍부(12)가 통 형상인 경우는, 상기 구멍부(12)의 내경을 구멍부(12)가 슬릿형 혹은 원 고리형인 경우는 상기 구멍부(12)의 내폭을) 조절하는 것에 근거하여 융기부의 크기를 제어할 수 있다.

또한, 상기 각 실시형태에서는, p⁺형인 실리콘 단결정 기판 상에 p형의 실리콘 에피택셜층을 기상 성장시키는 예에 대해서만 설명하였지만, 본 발명은 이에 한하지 않고, 예를 들면 비소가 첨가되어 n⁺형의 실리콘 단결정 기판 상에 n형의 실리콘 에피택셜층을 기상 성장시키는 경우, n⁺형의 실리콘 단결정 기판 상에 p형의 실리콘 에피택셜층을 기상 성장시키는 경우 및 p⁺형의 실리콘 단결정 기판 상에 n형의 실리콘 에피택셜층을 기상 성장시키는 경우 등에, 본 발명의 서셉터, 기상 성장 장치 및 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법을 적용하여도 되며, 이 경우에도 저항율(도펀트 농도)의 면 내 균일화를 도모할 수 있다.

또한, 매엽(枚葉)식 서셉터에 본 발명을 적용한 예에 대해서만 설명하였지 만, 이에 한하지 않고, 다수 매식의 서셉터에 적용하여도 된다.

더욱이, 소위 리프트 핀 방식의 서셉터에 본 발명을 적용하여도 된다. 즉, 서셉터의 카운터보어에는 본 발명에 관련되는 구멍부(12) 외에 리프트 핀 관통용 구멍부가 별도로 형성되어 있어도 된다.

〔제 3 실시형태〕

우선, 도 18 및 도 19를 참조하여 본 발명에 관련되는 에피택셜 웨이퍼 제조 장치의 일례로서의 매엽식 에피택셜 웨이퍼 제조 장치(110)에 대해서 설명한다.

에피택셜 웨이퍼 제조 장치(110)는 서셉터(120)(상세 후술)와, 상기 서셉터(120)가 내부에 배치되는 반응 용기(111)와, 서셉터(120)를 지지하여 회전 구동 및 승강 동작시키는 서셉터 지지 부재(112)와, 서셉터(120)를 표리로 관통시킴과 동시에 상기 서셉터(120)에 대하여 승강 동작 가능하게 설치되고, 기판(W)을 지지한 상태에서 승강 동작하는 데 아울러 서셉터(20) 상에 착탈하기 위한 리프트 핀(113)과, 기상 성장 시에 기판(W)을 원하는 성장 온도로 가열하기 위한 가열 장치(114a, 114b)(구체적으로는, 예를 들면 할로겐 램프)와, 원료 가스(구체적으로는, 예를 들면 트리클로로실란 등) 및 캐리어 가스(구체적으로는, 예를 들면 수소 등)를 포함하는 기상 성장용 가스를 반응 용기(111) 내의 서셉터(120) 상측 영역에 도입하여 상기 서셉터(120) 상의 기판(W)의 주표면 상에 공급하는 기상 성장용 가스 도입관(115)과, 반응 용기(111)에 대하여, 이 기상 성장용 가스 도입관(115)과 같은 측에 설치되어 퍼지 가스(구체적으로는, 예를 들면 수소 등)를 반응 용기(111) 내의 서셉터(120) 하측 영역에 도입하는 퍼지 가스 도입관(116)과, 이들 퍼지 가스 도입관(116) 및 기상 성장용 가스 도입관(115)과 반응 용기(111)에 대하여 반대 측에 설치되어 상기 반응 용기(111)로부터 가스(기상 성장용 가스 및 퍼지 가스)를 배기하는 배기관(117)을 구비하고 개략 구성되어 있다.

이 중, 서셉터(120)는 기상 성장 시에 반도체 기판(W)(이하, 기판(W)이라 약칭하는 경우가 있다.)을 지지하는 것으로, 예를 들면 탄화규소로 피복된 흑연에 의해 구성되어 있다.

이 서셉터(120)는 도 16a 및 도 16b에 도시하는 바와 같이, 예를 들면 대략 원반형으로 구성되고, 그 주표면에는 상기 주표면 상에 기판(W)을 위치 결정하기 위한 카운터보어(121)(평면에서 봤을 때 원형인 오목부)가 형성되어 있다.

이 카운터보어(121)는 예를 들면 도 16a에 도시하는 바와 같은 상태에서 기판(W)의 외주 가장자리부를 지지하는 원 고리형(도 16b 참조)인 외주 측 부분(121a)과, 상기 외주 측 부분(121a)의 내측에 상기 외주 측 부분(121a)보다도 하측으로 패인 상태로 형성된 평면에서 봤을 때 원형인 내주 측 부분(121b)을 갖는 2단 구성을 이루고 있다. 또한, 이 중 외주 측 부분(121a)은 예를 들면 대략 평면으로 형성되고, 내주 측 부분(121b)은 요곡면 형상으로 형성되어 있다.

그리고, 서셉터(120)의 예를 들면 내주 측 부분(121b)에는 상기 서셉터(120)의 이면으로 관통하는 관통부(122)가 형성되어 있다. 즉, 서셉터(110)는 기판(W)을 지지하는 측의 면으로부터 이면으로 관통하는 관통부(122)를 갖고 있다.

이 관통부(122)는 상기 서셉터(120)에 의해 지지된 기판(W)을 상기 서셉터(120)를 통해 이면 측부터 가열하는 열원(가열 장치(114a, 114b) 중, 특히 가열 장치(114b))으로부터의 상기 관통부(122)를 통한 직접적인 열 복사를 방해함으로써, 기판(W)의 국부적 과열을 억제하는 과열 억제부(122a, 122b)(도 17a 및 도 17b)를 구비한다.

보다 구체적으로는, 서셉터(120)의 예를 들면 내주 측 부분(121b)에는 기판(W)을 지지하는 측의 면과, 그 이면으로부터(서셉터(120)의 받침면에 대하여 직교 방향에 있어서) 서로 일부만이 겹치도록 위치가 어긋난 구멍부들(122c, 122d), 각각은 상기 서셉터(120)를 관통하지 않지만 상기 서셉터(120) 내부에서 서로 통하는 깊이로 형성되어 있다. 이 결과, 이들 구멍부들(122c, 122d) 전체에 의해, 관통부(122)가 구성되어 있다. 그리고, 상기 서셉터(120)에 있어서, 구멍부(122c)가 충돌하는 부위가 과열 억제부(122a)를 구성하고, 구멍부(122d)가 충돌하는 부위가 과열 억제부(122b)를 구성하고 있다.

또한, 관통부(122)는 보다 구체적으로는, 예를 들면 내주 측 부분(121b)의 최외주부에 형성되어 있다. 또한, 예를 들면, 기판(W)을 지지하는 측의 면으로 형성된 구멍부(122c)는 이면으로 형성된 구멍부(122d)보다도 상기 서셉터(120)의 외주 측에 위치하고 있다.

더욱이, 도 16b에 도시하는 바와 같이, 관통부(122)는 다수가 카운터보어(121)와 중심이 같은 원주 상에, 예를 들면 등간격으로 배치되어 있다(도 16b에서는, 일부의 관통부(122)에만 부호를 붙이고 있다.). 즉, 다수의 관통부(122)가 카운터보어(112a)와 중심이 같은 원주 상에 골고루 형성되어 있다.

또한, 도 16a 및 도 16b에 도시하는 바와 같이, 서셉터(120)의 카운터보어(121)의 내주 측 부분(121b)에는 서셉터(120)의 이면으로 관통한 상태로 형성되고, 리프트 핀(113)이 관통되는 리프트 핀 관통용 구멍부(123)가 형성되어 있다.

이 리프트 핀 관통용 구멍부(123)는 예를 들면, 카운터보어(121)와 중심을 같게 하는 원주 상에 등각도 간격으로 3개소에 배치되어 있다.

여기서, 예를 들면 도 18에 도시하는 바와 같이, 리프트 핀(113)은 예를 들면 둥근 막대형으로 구성된 바디부(113a)와, 상기 바디부(113a)의 상단부에 형성되어, 기판(W)을 하면 측으로부터 지지하는 헤드부(113b)를 구비하고 있다. 이 중 헤드부(113b)는 기판(W)을 지지하기 쉽게 바디부(113a)에 비하여 직경 확대되어 있다. 그리고, 리프트 핀(113)은 그 하단부로부터 리프트 핀 관통용 구멍부(123)에 삽입된 결과, 상기 리프트 핀 관통용 구멍부(123)의 가장자리부에 의해 헤드부(113b)가 아래쪽으로 빠지는 것이 정지되어, 서셉터(110)에 의해 지지됨과 동시에, 그 바디부(113a)를 상기 리프트 핀 관통용 구멍부(123)로부터 늘어뜨린 상태로 되어 있다. 또한, 리프트 핀(113)의 바디부(113a)는 서셉터 지지 부재(112)의 지지 아암(112a)에 설치된 관통 구멍(112b)도 관통하고 있다.

또한, 서셉터 지지 부재(112)는 복수의 지지 아암(112a; 도 18 등)을 방사형으로 구비하고, 이들 지지 아암(112a)에 의해 서셉터(120)를 하면 측으로부터 지지하고 있다. 이로써, 서셉터(120)는 그 상면이 대략 수평 상태로 유지되고 있다.

에피택셜 웨이퍼 제조 장치(110)는 이상과 같이 구성되어 있다.

그리고, 이 에피택셜 웨이퍼 제조 장치(110)를 사용하여, 이하의 요령으로 기상 성장을 함으로써, 기판(W)의 주표면 상에 실리콘 에피택셜층을 형성하여 실리콘 에피택셜 웨이퍼를 제조할 수 있다.

우선, 기판(W)을 반응 용기(111) 내의 서셉터(120)에 의해 지지시킨다.

이를 위해서는, 우선, 리프트 핀(113) 상에 기판(W)을 주고 받기 위해, 각 리프트 핀(113)을 서로 대략 같은 량만큼 서셉터(120) 상면보다 위쪽으로 돌출하도록 상기 서셉터(120)에 대하여 상대적으로 상승시킨다. 이를 위해서는, 서셉터 지지 부재(112)를 하강시키는 데 따라서 서셉터(120)를 하강시킨다. 이 하강 과정에서, 리프트 핀(113)의 하단부가 예를 들면 반응 용기(111)의 내부 바닥면에 도달한 이후는, 리프트 핀(113)은 그 이상으로 하강할 수 없지만, 서셉터(120)는 더욱 하강한다. 이 때문에, 서셉터(120)에 대하여 상대적으로 리프트 핀(113)이 상승하여, 이윽고, 도 19에 있어서, 기판(W)이 없는 상태가 된다.

다음으로, 도시하지 않은 핸들러에 의해 기판(W)을 반응 용기(111) 내로 반송하여, 상기 상승 동작 후의 각 리프트 핀(113)의 헤드부(113b)에 의해 주표면을 위로 하여 기판(W)을 지지시킨다.

다음으로, 기판(W)을 서셉터(120)에 의해 지지시키기 위해, 각 리프트 핀(113)을 서셉터(120)에 대하여 상대적으로 하강시킨다. 이를 위해서는, 핸들러를 대피(120)를 상승시킨다. 이 상승 과정에서, 카운터보어(121)의 외주 측 부분(121a)이 기판(W)의 주이면에 도달하면, 그때까지 리프트 핀(113)의 헤드부(113b) 상에 지지되어 있던 기판(W)이 카운터보어(121)의 외주 측 부분(121a)에 의해 지지된 상태로 이행한다. 더욱이, 리프트 핀 관통용 구멍부(123)의 가장자리부가 리프트 핀(113)의 헤드부(113b)에 도달하면, 그때까지 반응 용기(111)의 내부 바닥면에 의해 지지된 상태였던 리프트 핀(113)은 서셉터(120)에 의해 지지된 상태로 이행한다.

이와 같이 서셉터(120)에 의해 기판(W)을 지지시키면서 기상 성장을 한다.

즉, 서셉터 지지 부재(112)를 연직 축 주위에 회전 구동함으로써 서셉터(120)를 회전시키는 데 따라 기판(W)을 회전시킴과 동시에, 상기 서셉터(120) 상의 기판(W)을 가열 장치(114)에 의해 원하는 성장 온도로 가열하면서 기상 성장용 가스 도입관(115)을 통해 기판(W)의 주표면 상에 기상 성장용 가스를 대략 수평으로 공급하는 한편, 퍼지 가스 도입관(116)을 통해 서셉터(120)의 하측에 퍼지 가스를 대략 수평으로 도입한다. 따라서, 기상 성장 중, 서셉터(120)의 상측에는 기상 성장용 가스류가, 하측에는 퍼지 가스류가 각각 서셉터(120) 및 기판(W)과 대략 평행하게 형성된다.

이와 같이 기상 성장을 함으로써, 기판(W)의 주표면 상에 에피택셜층을 형성하여 에피택셜 웨이퍼를 제조할 수 있다.

이와 같이 에피택셜 웨이퍼를 제조하였으면, 상기 제조 후의 에피택셜 웨이퍼를 반응 용기(111) 밖으로 반출한다.

즉, 미리 서셉터(120) 회전을 멈춘 후에, 서셉터 지지 부재(112)를 하강시켜, 도 19에 도시하는 바와 같이, 각 리프트 핀(113)을 서로 대략 같은 량만큼 서셉터(120) 위쪽으로 돌출 동작시켜, 이 돌출 동작에 따라 기판(W)을 서셉터(120)의 카운터보어(121) 위쪽으로 상승시킨다. 그리고, 도시하지 않은 핸들러에 의해 기판(W)을 반출한다.

여기서, 기상 성장 중에는 기판(W)을 가열하기 때문에, 이 가열에 의해 기판(W)에 포함되는 도펀트가 기판(W) 밖으로 외부 확산하여 기상 중에 방출된다.

또한, 기상 성장 직전에는, 예를 들면 염화수소 가스를 기판(W) 표면에 흘림으로써 기상 에칭을 하여 상기 표면의 자연 산화막을 제거하거나 하기 때문에, 기판(W)은 약간 에칭되어 가스화한다. 더욱이, 기상 성장용 가스 중에는 원료 가스 외에, 캐리어 가스로서 예를 들면 수소를 포함하고 있는 가운데, 상기 퍼지 가스로 하여도 예를 들면 수소를 사용하기 때문에, 이 수소에 의해서도 기판(W)은 약간 에칭되어 가스화한다. 따라서, 이들 이유에 의해서도, 기판(W)에 포함되는 도펀트가 기상 중에 방출된다.

즉, 이들 몇 가지 이유에 의해, 기상 성장 시에는 기판(W) 내에서 기상 중으로 도펀트가 방출되게 된다.

이에 대하여, 본 실시형태의 서셉터(120)는 기판(W)을 지지하는 측의 면에서 이면으로 관통하는 관통부(122)를 가지고, 더구나, 이 관통부(122)는 기상 성장 시에도 개방 상태로 유지되기 때문에, 상기 관통부(122)를 통해 가스가 유통 가능하다. 따라서, 기상 성장 시의 가열에 의해 기판(W)에서 외부 확산하는 도펀트 혹은 기상 에칭에 의해 기판(W) 내에서 방출되는 도펀트를 관통부(122)를 통해 서셉터(120)의 이면 측으로부터 적합하게 방출할 수 있다. 따라서, 이들 도펀트가 기판(W)의 주표면 측으로 돌아 들어가버리는 것을 적합하게 억제할 수 있다. 이 때문에, 기판(W)의 주이면에 오토 도프 방지용 산화막을 형성하지 않아도 오토 도프 발생을 대폭 억제할 수 있어, 그 결과, 도펀트 농도 및 저항율의 면 내 균일화를 도모할 수 있다. 즉, 도펀트 농도 및 저항율의 면 내 균일화를 특별한 공정이 필요 없이 용이하게 실현할 수 있다.

여기서, 본 실시형태의 서셉터(120)를 사용하여 직경 300mm, 저항율 0.01Ω·cm 내지 0.02Ω·cm, p⁺형의 실리콘 단결정 기판(주이면에 산화막을 갖지 않는다; 이하, 간단히 기판이라 한다.)의 주표면 상에 두께 약 6㎛의 p형의 실리콘 에피택셜층을 기상 성장함으로써 제조한 실리콘 에피택셜 웨이퍼(이하, 제 1 에피택셜 웨이퍼)와, 관통부(122)를 갖지 않는 점에서 서셉터(120)와 다르고, 그 밖의 점에서는 서셉터(120)와 동일한 서셉터(이하, 제 1 비교 대조 서셉터라 한다; 도시 생략)를 사용하여, 동일하게 제조한 실리콘 에피택셜 웨이퍼(이하, 제 2 에피택셜 웨이퍼)와의 저항율(단위: Ω·cm)의 면 내 분포(에피택셜 웨이퍼 외주 끝에서 중심까지)를 도 20에 도시한다.

도 20에 도시하는 바와 같이, 제 1 에피택셜 웨이퍼의 저항율은 제 2 에피택셜 웨이퍼의 저항율에 비하여 면 내에서 균일하게 되어 있다.

즉, 관통부(122)를 갖는 서셉터(120)를 사용하여 기상 성장을 하면, 관통부(122)를 갖지 않는 제 1 비교 대조 서셉터를 사용하여 기상 성장을 하는 경우보다도 오토 도프를 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.

또한, 오토 도프를 억제하여 도펀트 농도의 면 내 균일화를 도모하기 위한 종래 기술로서, 예를 들면 상술한 일본 특개평 10-223545호 공보에 도시하는 바와 같이, 카운터보어(상기 공보에서는 웨이퍼 포켓)의 최외주부에 이면으로 관통하는 구멍부를 설치한 기상 성장용 서셉터가 제안되고 있지만, 이 서셉터에서는 저항율(및 도펀트 농도)의 면 내 분포가 그다지 개선되지 않는다. 이것은 카운터보어의 최외주부에 구멍부가 있기 때문에, 상기 구멍부가 카운터보어 상에 재치된 기판의 최외주 끝보다도 외측에 위치하여버린다. 이 때문에, 기판으로부터 방출된 도펀트를 함유하는 가스가 구멍부를 통해 서셉터의 하측으로부터 카운터보어 내에 유입하는 가스와 함께 기판의 상측 기류(즉, 상기 기상 성장용 가스류)로 당겨져 상승하여, 기판 상면의 에피택셜층을 따라 흘러버려, 상기 에피택셜층 내에 들어가기 위함이라고 생각할 수 있다.

이에 대하여, 본 실시형태의 서셉터(120)인 경우, 카운터보어(121)의 내주 측 부분(121b)에 형성된 관통부(122)의 위치는 필연적으로 카운터보어(121) 상에 재치된 기판(W)의 최외주 끝보다도 중심 측에 위치한다. 따라서, 상기 관통부(122)는 기상 성장 중에 기판(W) 상측에 형성되는 기류, 즉 기상 성장용 가스류에 대하여, 기판(W)의 섀도우에 위치하게 된다. 이 때문에, 상기 관통부(122)를 통해 서셉터(120) 하측의 가스가 카운터보어(121) 내에 유입하여버리는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 기판(W) 내로부터 방출되는 도펀트가 상기 기판(W)의 주표면 측으로 돌아 들어가버리는 것을 확실하게 억제할 수 있어, 그 결과, 오토 도프 발생을 적합하게 억제할 수 있다.

또한, 상기 기상 성장 시에는, 도 18에 도시하는 바와 같이, 리프트 핀 관통용 구멍부(123)는 리프트 핀(113)에 의해 폐색되어, 상기 리프트 핀 관통용 구멍부(123)를 통한 가스 유통이 실질적으로 불가능해지기 때문에, 이 리프트 핀 관통용 구멍부(123)를 통해서는, 기판(W)으로부터 방출되는 도펀트를 서셉터(120)의 뒤측에 적합하게 방출하는 것이 곤란하다. 따라서, 리프트 핀 관통용 구멍부(123)는 관통부(122)와 같은 효과를 내는 것은 아니다.

또한, 본 실시형태의 서셉터(120)의 관통부(122)는 과열 억제부(122a, 122b)를 구비하기 때문에, 기판(W)을 서셉터(120)를 통해 이면 측부터 가열하는 열원인 가열 장치(114b)에서 기판(W)으로의 관통부(122)를 통한 직접적인 열 복사를 방해할 수 있다.

따라서, 기판(W)의 국부적 과열을 억제할 수 있고, 에피택셜층의 막 두께로 격차가 발생하여버리는 것을 적합하게 억제할 수 있어, 에피택셜 웨이퍼에 있어서의 플랫니스를 양호하게 할 수 있다.

여기서, 상기 제 1 에피택셜 웨이퍼와, 관통부(122)가 서셉터 받침면에 대하여 직교하는 직선형으로 형성되어 있는 점에서 서셉터(120)와 다르고, 그 밖의 점에서는 서셉터(120)와 동일한 서셉터(도 26; 이하, 제 2 비교 대조 서셉터(150)라 한다)를 사용하여, 동일하게 제조한 실리콘 에피택셜 웨이퍼(이하, 제 3 에피택셜 웨이퍼)와의 플랫니스(SFQR, 셀 사이즈 25mm×25mm, 단위: ㎛)의 히스토그램을 도 21a 및 도 21b에 도시한다. 또한, 도 22a 및 도 22b에는 이들 제 1 및 제 3 에피택셜 웨이퍼에 있어서의 SFQR의 면 내 분포를 도시한다. 또한, 도 22a 및 도 22b 에는 에피택셜 웨이퍼면 내에 있어서, SFQR의 값이 0.1㎛ 이상인 부분만 「×」를 붙이고 있다.

도 21a, 도 22a에 도시하는 바와 같이, 제 1 에피택셜 웨이퍼는 제 3 에피택셜 웨이퍼(도 21b, 도 22b)에 비하여, 둘레 가장자리부의 플랫니스가 양호하다(0.1㎛ 이상인 SFQR치가 1점도 없다).

즉, 관통부(122)가 과열 억제부(122a, 122b)를 갖는 서셉터(120)를 사용하여 기상 성장을 하면, 관통부(122)가 과열 억제부를 갖지 않는 제 2 비교 대조 서셉터(150)를 사용하여 기상 성장을 하는 경우에 비하여, 에피택셜 웨이퍼의 플랫니스가 관통부(122)의 형성 영역에 있어서 악화하지 않는 것을 알 수 있다.

이상과 같은 실시형태에 의하면, 서셉터(120)는 기판(W)을 지지하는 측의 면에서 이면으로 관통하는 관통부(122)를 갖기 때문에, 도펀트 농도 및 저항율의 면 내 균일화를 특별한 공정의 필요 없이 용이하게 실현할 수 있다.

아울러, 관통부는 과열 억제부를 구비하기 때문에, 기판(W)의 국부적 과열을 억제할 수 있고, 에피택셜층의 막 두께에 격차가 발생하여버리는 것을 적합하게 억제할 수 있다.

또한, 상기 제 3 실시형태에서는, p⁺형의 실리콘 단결정 기판 상에 p형의 실리콘 에피택셜층을 기상 성장시키는 예에 대해서만 설명하였지만, 본 발명은 이에 한하지 않고, 예를 들면 n⁺형의 실리콘 단결정 기판 상에 n형의 실리콘 에피택셜층을 기상 성장시키는 경우, n⁺형의 실리콘 단결정 기판 상에 p형의 실리콘 에피택셜 층을 기상 성장시키는 경우 및 p⁺형의 실리콘 단결정 기판 상에 n형의 실리콘 에피택셜층을 기상 성장시키는 경우 등에, 본 발명의 서셉터, 기상 성장 장치 및 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법을 적용하여도 되며, 이 경우에도, 저항율(도펀트 농도)의 면 내 균일화를 도모할 수 있다.

또한, 매엽식 서셉터에 본 발명을 적용한 예에 대해서만 설명하였지만, 이에 한하지 않고, 다수 매식 서셉터에 적용하여도 된다.

또한, 서셉터(120)의 카운터보어(121)가 외주 측 부분(121a)과 내주 측 부분(121b)으로 이루어지는 2단 구성을 이루고 있는 예를 설명하였지만, 이에 한하지 않고, 카운터보어(121)는 1단이어도 된다.

또한, 카운터보어(121)(의 내주 측 부분(121b))가 요곡면 형상을 이루고 있는 예에 대해서 설명하였지만, 이에 한하지 않고, 카운터보어(121)는 평면이어도 된다.

더욱이, 서셉터(120)가 리프트 핀 관통용 구멍부(123)를 구비하는 예에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이에 한하지 않고, 서셉터(120)가 리프트 핀 관통용 구멍부(123)를 구비하고 있지 않아도 된다.

또한, 관통부(122)를 구성하는 2개의 구멍부(122c, 122d) 중, 기판(W)을 지지하는 측의 면으로 형성된 구멍부(122c)는 이면으로 형성된 구멍부(122d)보다도 상기 서셉터(120)의 외주 측에 위치하고 있는 예에 대해서 설명하였지만, 구멍부(122c, 122d)는 서로 일부만이 겹치도록 위치가 어긋나 있으면, 이에 한하지 않는다.

<관통부의 변형예>

관통부는 상기 예에 한하지 않고, 예를 들면 도 23 및 도 24에 도시하는 바와 같이, 기판(W)을 지지하는 측의 면에 있어서의 개구부와 이면에 있어서의 개구부와의 위치가(서셉터 받침면에 대하여 직교 방향에 있어서) 어긋나도록 경사져 있으면, 관통부가 직선형으로 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 관통부의 경사 방향은 임의이다. 도 23에 도시하는 관통부(131)의 경우는 서셉터(120)에 있어서 관통부(131)의 가장자리 부분이 과열 억제부(131a, 131b)를 구성한다. 마찬가지로, 도 24에 도시하는 관통부(132)의 경우도 서셉터(120)에 있어서 관통부(132)의 가장자리 부분이 과열 억제부(132a, 132b)를 구성한다.

또한, 도 25에 도시하는 바와 같이, 곡선형(원호형)으로 형성된 관통부(133)여도 된다. 이 경우도, 서셉터(120)에 있어서, 관통부(133)의 가장자리 부분이 과열 억제부(133a, 133b, 133c)를 구성한다.

본 발명의 서셉터, 기상 성장 장치 및 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법에 의하면, 기상 성장 시에 반도체 기판 내에서 방출되는 도펀트를 서셉터의 카운터보어에 형성된 구멍부를 통해 서셉터의 하면 측으로부터 적합하게 방출할 수 있기 때문에, 이들 도펀트가 기판의 주표면 측으로 돌아 들어가버리는 것을 적합하게 억제할 수 있다. 따라서, 기판의 이면에 오토 도프 방지용 산화막을 형성하지 않아도 오토 도프 발생을 대폭 억제할 수 있어, 그 결과, 도펀트 농도 및 저항율의 면 내 균일화를 도모할 수 있다. 즉, 도펀트 농도 및 저항율의 면 내 균일화를 용이하게 실현할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 서셉터가 반도체 기판을 지지하는 측의 면에서 이면으로 관통하는 관통부를 갖기 때문에, 기상 성장 시의 가열에 의해 반도체 기판으로부터 외부 확산하는 도펀트 혹은 기상 에칭에 의해 반도체 기판 내에서 방출되는 도펀트를 관통부를 통해 서셉터의 이면 측으로부터 적합하게 방출할 수 있다. 따라서, 이들 도펀트가 기판의 주표면 측으로 돌아 들어가버리는 것을 적합하게 억제할 수 있다. 이 때문에, 기판의 주이면에 오토 도프 방지용 산화막을 형성하지 않아도 오토 도프 발생을 대폭 억제할 수 있어, 그 결과, 도펀트 농도 및 저항율의 면 내 균일화를 도모할 수 있다. 즉, 도펀트 농도 및 저항율의 면 내 균일화를 특별한 공정을 요하지 않고 용이하게 실현할 수 있다.

아울러, 관통부는 과열 억제부를 구비하기 때문에, 열원으로부터 반도체 기판으로의 관통부를 통한 직접적인 열 복사를 방해할 수 있다. 따라서, 반도체 기판의 국부적 과열을 억제할 수 있다. 따라서, 에피택셜층의 막 두께에 격차가 발생하여버리는 것을 적합하게 억제할 수 있다.

따라서, 본 발명의 서셉터, 기상 성장 장치, 에피택셜 웨이퍼의 제조 장치 및 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법은 반도체 기판의 주표면 상에 에피택셜층을 기상 성장시키는 에피택셜 웨이퍼 제조에 특히 적합하다.

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28. 기상 성장 시에 반도체 기판을 지지하는 서셉터에 있어서,

    반도체 기판을 지지하는 측의 면과 그 이면으로부터 서로 일부만이 겹치도록 위치가 어긋난 구멍부들은 각각 상기 서셉터를 관통하지 않지만 상기 서셉터 내부에서 서로 통하는 깊이로 형성되며, 이들 구멍부 전체에 의해, 반도체 기판을 지지하는 측의 면에서 이면으로 관통하는 관통부가 구성되는 것을 특징으로 하는 서셉터.
29. 반도체 기판의 주표면 상에 에피택셜층을 기상 성장시켜 에피택셜 웨이퍼를 제조하기 위한 에피택셜 웨이퍼의 제조 장치에 있어서,

    제 28 항에 기재된 서셉터를 구비하는 것을 특징으로 하는 에피택셜 웨이퍼의 제조 장치.
30. 제 28 항에 기재된 서셉터에 의해 지지된 반도체 기판의 주표면 상에 에피택셜층을 기상 성장시켜 에피택셜 웨이퍼를 제조하는 것을 특징으로 하는 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법.

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