JPH0243731A - 半導体用気相成長装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、半導体用気相酸゛長装置に係わり、特にプラ
ズマｃＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｕｒ　Ｄｅｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ）　装置における半導体基板用サセプタ
（Ｓｕｃｅｐｔｏｒ）の形状と材質に関する。

（従来の技術） 半導体素子の発達は、製造装置の開発におうところが大
きく、低温で絶縁物層などを半導体基板に堆積できる化
学気相成長装置特にプラズマＣＶＤ装置もその一つにあ
げられ、この概要を第４図により説明する。

この図には、横型の装置が示されているがこれに限定さ
れないことを先ず付記する。

準備された反応容器５０の一端５１には、ガスキャビネ
ット５２を、他端５３には、ルーツブロワ５４及びロー
タリポンプ５５などの減圧装置を気密に接続すると共に
排気口（図示せず）とする。一方、この反応容器５０の
外側には、ヒータ５６と、これに接続する温度コントロ
ーラ５７を設置して内部温度を３５０〜４００°Ｃ程度
に制御可能にし、更に、この内部に設ける平行平板電極
５８の少なくとも一方には、被処理半導体基板５９・・
・が設けられるサセプタ６０を電気的に接続することに
より、反応容器５０内に被処理半導体塞板５９・・・を
配置する。

この平行平板電極５８は、第５図に示した高周波発撮器
６５から導き出したＲＦフィードスル６１により高周波
電力を印加して反応容器５０内にプラズマを発生するが
、これに先立って導入した反応カスは、このプラズマを
利用する化学反応で生ずる所定の被膜を被処理半導体基
板５９・・・に堆積する。

この化学反応を起すには、ルーツブロワ５４ならびにロ
ータリポンプ５５の稼動により反応容器５０内の圧力を
１Ｏ−３Ｔｏｒｒ程度に排気し、更に、ガスキャビネッ
ト５２からＳ　！　Ｈ４，Ｎ１−１３．Ｎ２０などのガ
スを導入しながら行う。

ところで、カーボンで作られたサセプタ６０に被処理半
導体基板５９を取付けるには、第６図、第７図及び第８
図に示すようにホルダーピン６２を利用する。一方、反
応容器５０には、一端５１に反応ガス導入口が、他端５
３に減圧装置に連通した排気口が形成されるのは、上記
の通りで、導入する反応カスには、排気口に向かう流路
ができる。

サセプタ６０には、被処理半導体基板５９を配置する平
坦面６３が形成されており、これを流路に平行になるよ
うに反応容器５０内に立てるので、被処理半導体基板５
９表面も流路に沿って配置されることになるのは図示の
通りである。この場合、被処理半導体基板５９はサセプ
タ６０下方に設置した一対のホルダーピン６２．６２に
より押えられて固定されるのは、第６図に示す通りであ
る。このようにして固定された被処理半導体基板５つの
断面図を、第４図をＡ−へ線で切断した第５図に示した
。

第４図では、流路に沿って被処理半導体基板５９の表面
が配置された状態が示されており、第５図には反応容器
５０内に配置するサセプタ６０の配列状態が明らかにさ
れている。

即ら、反応容器１０に設置するサセプタ６（）には、上
記の方法で５ＯＮ１で５０枚、４吋で１００枚の被処理
半導体基板が第５図に明らかなように列状に配置され、
しかも、反応カスの流路に沿ってその表向を配置させて
、所定の化学気相成長処理が施される。

ところで、被処理半導体基板５９の側面６４には、素子
の耐圧を向上するためにベベル而を形成しているので傾
斜しているのに対して、保持すべきホルダーピン６２は
垂直な面で構成されているので、両面間には隙間ができ
ている。

更に、被処理半導体基板６０の製造工程中に付着する絶
縁物層もしくはＰＥＰ（Ｐｈｏｔｏ　Ｅｎｇｒａｂｉｎ
ｇｐｒｏｃｅｓｓ）工程に使用するレジスト膜などが側
面６４には、どうしても付着する。

一方、集積度の向上に伴ってダスト対策が注目されてい
る最近では、ＰＥＰ工程で塗布されるレジス］・層が剥
離することにより後工程への影響を避けるため、通称周
辺カットと呼称する清浄化手法が盛んに取入れられてい
る。即ち、ＰＵＰ工程のレジスト塗イ５工程後、被処理
半導体基板の裏面や側面に回り込んだレジストに、シン
ナを吹付けて除去するバックリンス工程である。しかし
、この］二程でも処理半導体基板の裏面に（＝Ｊ着した
レジス］・を完全に剥離することはなかなか難しく、ま
た、剥離の程度を夫々一定にするのも困難であった。

このバックリンス工程を未実施の被処理半導体基板の断
面図を第７図に、実施したそれの断面図を第８図に示し
た。

（発明が解決しようとする課題） 被処理半導体基板には、半導体素子に必要な各種の絶縁
物層が被覆されるが、プラズマ窒化膜などを化学気相成
長装置を利用して減圧ＣＶＤ法により生成する際には、
サセプタに載置した。被処理半導体基板の裏面や、側面
に設置するへベル而なとにこのプラズマ窒化膜が回り込
んで被着するのが通例で必り、更に、ＰＥＰ　工程に不
可欠なレジスト摸ヤ、配線工程で被覆されるＡｌ１また
は１合金ら被処理半導体基板の側面にやはり被着する。

一方、サセプタは導電性に優れた炭素で作られており、
ホルダーピンも炭素製である。

しかも、多数の被処理半導体基板にプラズマＣＶＤまた
は化学気相成長処理を同時に施すと、その裏面に回り込
む割合いが一定せず、更に、側面に被着する吊も同様に
一定しない。更に、バックリンス工程を施しても裏面に
回り込んだものは、完全には剥離Ｖず、その上、剥離の
程度も一定にならないために、多数の被処理半導体基板
側々にＨ３ける膜厚均一性及び成長速度に差が生じてい
た。

即ら、被処理半導体基板の裏面に絶縁物層が、側面にＡ
ｌ１またはへ１合金が被着していたとすると、電気的な
抵抗が非常に低いリレブタに、比較的に電気的な抵抗が
高い被処理半導体基板か載置されていることになる。

このために、プラズマの放電効率が悪化すると共に、均
一でない裏面絶縁物層の影響を受けて成長速度の低下及
び面内股厚均−性が悪くなる状態を（Ｇいていた。

この膜厚均一性とは、いわゆるオリフラを形成した半導
体基板の対称的な周辺部４箇所即ち５ｍｍ離れた位置と
、それらの中心部分を含めた５箇所の膜厚を測定する。

そして、（５点測定の最高値）−（５点測定の最低１直
）／（２ｘ５点測定値の平均値）・面内膜１７ハラツキ
（±％）として、面内股厚均−性の評価基準とした。

本発明はこのような事情により成されたもので、特に、
プラズマの放電効率の向上と、化学気相成長被膜の成長
速度及び膜厚均一性を改善覆ることを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、反応ガスが充填され、減圧装置に連通した反
応容器内に一対の平行平板電極を配置し、その少なくと
も一方に接続する導電性物質からなるリーセプタに形成
するホルダピンを介して固定する被処理半導体基板に被
膜を堆積する半導体用気相成長装置において、前記ホル
ダピンに形成され、より高い導電性を示す他の導電性被
膜に前記半導体基板の側面を接触する点に特徴がある。

（作　用） 被処理半導体基板を載置する炭素製のｔナセプタには、
同材質のホルダピンを設置しており、これを導電性の高
い材質即らｉまたはへ１合金で形成するのは、母材との
差が膜圧均一性やプラズマの放電効率などに悪影響を与
えるために採用できない。

このような背県のもとで、本発明では、ホールドピンに
八１やへ１合金などの他の導電性被膜を被覆することに
より、高周波電圧の印加状態を被処理半導体基板の側面
と裏面が同一の４に態としたものである。

即ち、バックリンス工程の有無にかかわらず、サセプタ
を構成する炭素に導電性の高い他の導電性被膜を接触さ
せ、更に、半導体基板の材料である例えばケイ素を接触
させて、上記のように高周波電圧の印加状態を同一にし
たものである。

この他の導電性被膜用の材料としては、ｌやＡ４２合金
より高導電性を保有する一、Ｎｏなどの高融点金属も利
用できることを付記する。

（実施例） 第１図乃至第３図により本発明に係わる一実施例を説明
する。

即ら、第１図に示す反応容器１は、その内部に反応カス
を導入し、更に、圧力を１Ｏ−３Ｔｏｒｒ程度に減圧し
て使用するので、気密に形成するのは当然であり、また
、反応ガスの導入し気密状態が保持できるような構造を
反応容器１の一端２に形成する。更に、他端３には導入
した反応ガスを排出する排気口（図示せず）を設置する
ので、ここに向かう反応ガスの流路が形成される。

この反応カスは、カスキャビネット４からＳ！ｔ−１４
，Ｎｌ−１３，Ｎ２０などを導入して使用し、（１！２
　Ｄａ　３は、ルーツブロワ５やロータリポンプ６間を
気密な状態で連結して、反応容器１内の圧力を１０″３
丁Ｏｒｒ程度として化学気相成長を配置する被処理半導
体基板６・・・表面に施す。

この被処理半導体基板７・・・を反応容器１内に配置す
るには、炭素製のサセプタ８を利用するが、これには第
２図に明らかなように設置した平坦面８に設は被処理半
導体基板６の裏面を載置する。

このサセプタ７を反応容器１に設置するには、この平坦
面９が反応ガスの流路に沿うように設ける方法によって
いるので、被処理半導体基板７の被処理表面も同様に反
応ガスの流路と平行に配置されて、減圧下におけるプラ
ズマを利用する化学気相成長に備える。

このプラズマ反応を起こすために、反応容器１の外側に
は、ヒータ１０及びこれに接続する温度コントローラ１
１設置して、内部温度を３５０〜４００’Ｃ位に制御可
能にし、この内部に平行平板電極１２を設ける。

この平行平板電極１２の少なくとも一方に、サセプタ８
を電気的に接続して、被処理半導体基板７・・・に化学
気相成長を実施する。更に、平行平板電極１２は、図示
しない高周波発振器から導き出したＲＦフィードスル１
３によって、高周波電力を印加して反応容器１内にプラ
ズマを形成する。

このように、反応容器１に設置する被処理半導体基板７
・・・は、サセプタ８の平坦面９に設置するが、その固
定には、従来技術と同様に平坦面９の下方に設置する２
個のホルダーピン１４，１４（第２図）を利用する。こ
れの頂部には、被処理半導体基板７用の押えが形成され
ている。更に、被処理半導体基板７・・・の側面１５に
は、正、負゛シシクは両者の混合型のベベル即ら勾配を
形成して耐圧を上げており、また、バックリンス工程に
よりＰＵＰ工程により裏面に回り込んだレジスト層を除
去するのは従来技術と同様である。更に、勾配が形成さ
れる被処理半導体基板７・・・の側面１５には、半導体
素子に不可欠な配線＋Ａ利ＡｆｌまたはＡｌ１−３ｉ−
ＣｕやＡｆｌ−ＣｕなどのＡＪ２合金が被覆する場合と
、バックリンス工程によりレジスト層も除去され、この
配線材料も付着していない時もある。ところで、サセプ
タ７に取付けるホルダーピン１４．１４の周りには、被
処理半導体基板７の側面１５の勾配に合う勾装置６を形
成し、更に、その表面には、半導体素子の配線層に適用
するＡｌ１もしくは１合金を蒸着法ヤスバッタリング法
により堆積して被膜１７を形成する。

堆積する金属は、サセプタ８を構成Ｍ−る炭素にり導電
性に優れる月利であるＡｌ２もしくはＡβ５ｉ−Ｃ１ｌ
ｂ　Ｌ／　＜　Ｌ；Ｊ、ＡＥ　−ＣＩＪ　’ｊト１７）
ＡＮ　Ｑ金カ好適シ、更に、上記のようにＷ、Ｎｏなと
の高融点金属し利用することができ、被処理半導体基板
７とポルグーピン１４夫々に勾装置５．１６を形成した
状態を第２図の断面図に示した。

この第２図に明らかなように、本発明に係わる化学気相
成長装置即ら気相成長装置では特殊な（１°４造を備え
たサセプタを利用しており、側面にベベル面が設置され
た被処理半導体基板に化学気相成長層を確実にしかも安
定して堆積することかできる。

これは、サセプタ８を構成する炭素より導電性に優れた
仙の導電性被膜１７をホルダーピン１４に形成したので
、被処理半導体基板７用に付着した絶縁物層の有無に係
わらず、確実なプラズマの形成、従って安定した化学気
相成長層の堆積ができるようになった。

［発明の効果１ ザヒブタに固定され、バックリンス工程を実施しない被
処理半導体基板をイ、バックリンス工程を実施した被処
理半導体基板を口、上記のようにバックリンス工程を実
施し更に、上記のように本発明に係わるサセプタとホル
ダーピンを利用した被処理半導体基板をハとして、成長
速度と、面内牧厚均−性を第３図に示した。

この図から明らかなように、イは成長速度が３００人／
ｍｉｎ、面内膜厚均−性も±３．５％とまずまずなのに
対して、口では、成長速度が２５０人／ｍｉｎに低下し
、面内膜厚均−性も平均±１５％と大幅に悪化している
。

それに対してハは、成長速度はイとほぼ同じにうに３０
０人／ｍｉｎまで上昇し、面内膜厚均−性も±４％とイ
と同等の結果が１ｑられた。

このように、バックリンス工程により周辺カットを実施
した被処理半導体基板でも、本発明に係わる気相成長装
置を利用すると、成長速度を下げず、生産性を損なわず
に、その上膜厚均一性８悪化することなく例えば窒化ケ
イ素膜を生成することができし、勿論他の膜として２酸
化ケイ素なども生成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は、本発明の一実施例を説明する図で
、第１図は、反応容器の概略を示づ断面図、第２図は、
その要部を示す断面図、第３図は、その特性を明らかに
した図、第４図は、従来の反応容器の概要を示す断面図
、第５図は、第４図を八−へ線で切断した図、第６図と
第７図は被処理半導体基板を取付けたサセプタの断面図
である。 １・・・反応容器 被処理半導体基板 ８・・・サセプタ １４：ホルダーピン １５・・・被処理半導体基板の側面 １７・・・伯の導電性被膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 反応ガスが充填され、減圧装置に連通した反応容器内に
   一対の平行平板電極を配置し、その少なくとも一方に接
   続する導電性物質からなるサセプタに形成するホルダー
   ピンを介して固定する被処理半導体基板に被膜を堆積す
   る半導体用気相成長装置において、前記ホルダーピンに
   形成され、より高い導電性を示す他の導電性被膜に前記
   半導体基板の側面を接触させることを特徴とする半導体
   用気相成長装置