WO2005013343A1 - 気相成長装置及び気相成長方法 - Google Patents

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    • C30B29/06—Silicon

Definitions

  • the present invention relates to a vapor phase growth apparatus for vapor phase growth of a silicon epitaxy layer on a main surface of a silicon single crystal substrate, and a vapor phase growth method using the same.
  • a so-called single-wafer-type vapor-phase growth apparatus is known as an apparatus for vapor-phase growing a silicon epitaxial layer on a main surface of a silicon single crystal substrate.
  • the single-wafer type vapor phase growth apparatus has a substantially disk-shaped susceptor that supports a silicon single crystal substrate, and supplies silicon raw material onto the main surface while heating the silicon single crystal substrate on the susceptor from both sides.
  • the silicon epitaxial layer can be vapor-phase grown.
  • the susceptor has a counterbore for positioning the silicon single crystal substrate at the center of the main surface, and supports the silicon single crystal substrate in the counterbore.
  • a counterbore where the bottom is deeper at the center than at the outer periphery is required to uniformly heat the silicon single crystal substrate.
  • the present invention provides a vapor phase growth apparatus capable of reliably reducing the frequency of occurrence of slip dislocations. It is an object of the present invention to provide a deposition and vapor deposition method. Disclosure of the invention
  • a vapor phase growth apparatus of the present invention In order to solve the above problems, a vapor phase growth apparatus of the present invention
  • a silicon single crystal substrate placed on a counterbore formed on a susceptor is heated from both sides and a silicon epitaxy layer is vapor-phase grown on a main surface of the silicon single crystal substrate.
  • the counterbore has an outer peripheral side portion that supports the back surface of the silicon single crystal substrate, and an inner peripheral side portion that is held inside the outer peripheral side portion so as to be recessed from the outer peripheral side portion,
  • the susceptor has a vertical U-shaped warped vertical cross-sectional shape.
  • the frequency of occurrence of slip dislocations varies depending on the individual susceptors because some susceptors are warped in a U-shape in longitudinal section in the susceptor manufacturing process. As a result, the distance between the back surface of the silicon single crystal substrate and the bottom surface of the counterbore increases.
  • the susceptor is usually formed by heating a graphite body to be highly purified by heat treatment, and then coating the surface with SiC (silicon carbide).
  • 3 has a shape that is curved in a U-shape when viewed in a longitudinal section, or a shape that is curved in an inverted U-shape when viewed in a longitudinal section as shown in FIG. 2A. Even if the susceptors disclosed in the above two documents are used to grow a silicon epitaxy layer in a vapor phase using a susceptor 50 (see FIG. 3) warped in a U-shape in longitudinal section.
  • the distance between the bottom surface of the counterbore 52 and the back surface of the silicon single crystal substrate W is smaller than the distance D between the bottom surface of the counterbore and the back surface of the silicon single crystal substrate W when the susceptor is flat.
  • D + ⁇ which is larger by the height difference a between the position corresponding to the central portion of the spot facing and the position corresponding to the supporting portion of the silicon single crystal substrate W is obtained. Therefore, in this case, since the temperature difference between the central portion and the outer peripheral portion on the main surface side of the silicon single crystal substrate W becomes large, the thermal stress applied to the outer peripheral portion of the main surface of the silicon single crystal substrate W becomes large. As a result, a slip dislocation occurs in the silicon epitaxy layer formed on the outer peripheral portion.
  • the slip dislocation is caused by the counterbore that supports the back surface of the silicon single crystal substrate W. This occurs because the distance between the bottom surface of the inner peripheral portion depressed from the outer peripheral portion and the silicon single crystal substrate W is increased, so that even if the distance is small, the frequency of occurrence of slip dislocations does not increase.
  • a susceptor 2 having a vertical cross-sectional shape warped in an inverted U shape as shown in FIG. 2A is selectively used, and the distance between the bottom surface 21 a of the counterbore and the silicon single crystal substrate W is determined by the The vapor phase growth is performed with the warpage smaller than the value D in the case of flatness. Then, in this case, in comparison with the case where the susceptor 50 warped in a U-shape in a vertical cross section is used, the central portion and the outer peripheral portion on the main surface side of the silicon single crystal substrate W during the vapor phase growth. Since the temperature difference between the silicon single crystal substrates W becomes smaller and thermal stress is less likely to be applied to the outer peripheral portion of the silicon single crystal substrate W, the frequency of occurrence of slip dislocations can be reliably reduced.
  • the maximum distance between the bottom surface of the inner peripheral portion of the counterbore and the back surface of the silicon single crystal substrate is less than 0.4 mm. Is preferred. In this case, the occurrence frequency of slip dislocation can be reliably reduced.
  • the maximum distance between the bottom surface of the inner peripheral portion of the spot facing and the back surface of the silicon single crystal substrate is 0.4 mm or more, the frequency of occurrence of slip dislocations increases remarkably.
  • the back surface of the silicon single crystal substrate comes into contact with the bottom surface of the counterbore, and the back surface of the silicon single crystal substrate is scratched, and the back surface is mirror-finished. It is not particularly preferable when the surface is treated, since the wound becomes conspicuous.
  • the susceptor is single wafer, is represented by the curvature of the magnitude of the inverted U-shaped bow, the rear surface side curvature of the allowed descriptor is 1 7 5 X 1 0 - is preferably 5 mm-i below.
  • the susceptor counterbore is extremely shallow.
  • the susceptor being a single wafer type means that the susceptor is for a single wafer type vapor phase growth apparatus.
  • the lifting unit is the reciprocal l Z r of height difference)) 2 + (value r calculated from single crystal silicon substrate radius) 2 with the corresponding position.
  • the vapor phase growth method of the present invention is characterized in that a silicon epitaxy layer is vapor-phase grown on a main surface of a silicon single crystal substrate using the vapor phase growth apparatus of the present invention.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of an embodiment of a vapor phase growth apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2A is a longitudinal sectional view of the susceptor according to the present invention
  • FIG. 2B is a plan view showing the back surface of the susceptor according to the present invention.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a conventional susceptor. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the vapor phase growth apparatus in the present embodiment is a single-wafer-type vapor phase growth apparatus for vapor-phase growing an epitaxy layer on the main surface of a silicon single crystal substrate having a diameter of 300 mm.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the vapor phase growth apparatus 100.
  • the vapor phase growth apparatus 100 includes a reaction furnace 1 in which a silicon single crystal substrate W is disposed.
  • the reactor 1 is a reaction chamber having a top wall 1a, a bottom wall 1b, and side walls 1e.
  • the top wall 1a and the bottom wall 1b are formed of translucent quartz.
  • a gas supply port 1c for supplying a reaction gas for gas phase growth into the reaction furnace 1 and a gas discharge port 1d for discharging the reaction gas from the reaction furnace 1 are formed.
  • a gas supply device (not shown) for supplying a reaction gas at a predetermined composition and flow rate is connected to the gas supply port 1c. ing.
  • a reaction gas for example, when a silicon epitaxial layer is grown on a silicon single crystal substrate by vapor phase growth, a mixed gas of SiHCl 3 (trichlorosilane) gas as a source gas and H 2 gas as a carrier gas is used. It is preferable to use Above the reactor 1, a heating device 5a for radiating radiation toward the inside of the reactor 1 through the top wall 1a is provided.Below the reactor 1, the heating device 5a is provided through the bottom wall 1b. A heating device 5b that radiates toward the inside is provided. In this embodiment, halogen lamps are used as the calo-heaters 5a and 5b.
  • a substantially disk-shaped susceptor 2 for mounting a silicon single crystal substrate W is arranged inside the reaction furnace 1 while being supported by a support member 3.
  • the susceptor 2 is formed by coating graphite with silicon carbide (SiC).
  • FIG. 2A shows a longitudinal sectional view of the susceptor 2.
  • the susceptor 2 has an inverted U-shaped vertical cross section.
  • the curvature of the rear surface 2 b side of the susceptor 2 has a 1. 7 5 X 1 0 ' 5 mm-i below.
  • a substantially circular counterbore 2c is formed on the main surface 2a of the susceptor 2, that is, on the upper surface.
  • the counterbore 2c is composed of an outer peripheral portion 20 supporting the silicon single crystal substrate W, and an inner peripheral portion 21 formed inside the outer peripheral portion 20 so as to be recessed from the outer peripheral portion 20. And a two-stage configuration having: The bottom surface 21a of the counterbore 2c and the bottom surface 21a of the inner peripheral portion 21 of the counterbore 2c are formed in a U-shape in vertical cross section. More specifically, the bottom surface 21 a of the spot facing 2 c is formed such that the maximum distance from the back surface of the silicon single crystal substrate W is less than 0.4 mm. In the present embodiment, the maximum distance between the bottom surface 21a of the spot facing 2c and the back surface of the silicon single crystal substrate W is synonymous with the depth inside the spot facing.
  • This counterbore depth can be obtained from a measurement chart by placing the susceptor 2 on the surface plate with the main surface side up and measuring in the diameter direction using a laser displacement meter.
  • the silicon single crystal substrate W placed in the counterbore 2c is heated from above by a heating device 5a as shown in FIG. 5b heats from below through the susceptor 2.
  • FIG. 2B is a plan view of the back surface 2 b of the susceptor 2. As shown in this figure, Outside the counterbore 2 c, three recesses 2 e are provided on the back surface of the susceptor 2.
  • the support member 3 includes a rotating shaft 3 a extending vertically below the susceptor 2. At the upper end of the rotating shaft 3a, there are provided three spokes 3b radially branched obliquely upward. The tip of each spoke 3 b is fitted into the recess 2 e of the susceptor 2 to support the susceptor 2.
  • a rotary drive (not shown) is connected to the rotary shaft 3a, and the rotary shaft 3a and the susceptor 2 are rotated by driving the rotary drive.
  • the silicon single crystal substrate is transported and placed in the counterbore 2c of the susceptor 2.
  • the susceptor 2 is warped in an inverted U-shape in longitudinal section, the distance between the bottom surface 21 a of the spot facing 2 c and the back surface of the silicon single crystal substrate W is determined by the fact that the susceptor 2 Smaller than when warped.
  • the silicon single crystal substrate is heated by the heating devices 5a and 5b, and the susceptor 2 is rotated by the rotary drive device.
  • the SiHCl 3 gas and the 3 ⁇ 4 gas are introduced into the reaction furnace 1 from the gas supply port 1c.
  • Gas mixture is introduced as a reaction gas to perform gas phase growth.
  • the distance between the bottom surface 21 a of the counterbore 2 c and the back surface of the silicon single-crystal substrate W is smaller than in the case of using a susceptor having a U-shape in a vertical cross-section.
  • the vapor phase growth is performed in a state where the temperature difference between the central part and the outer peripheral part on the main surface side of the single crystal substrate W is small.
  • the temperature difference between the central portion and the outer peripheral portion on the main surface side of the silicon single crystal substrate W is smaller than when a U-shaped susceptor is used in a longitudinal sectional view.
  • Vapor-phase growth can be performed in the lowered state. That is, since the vapor phase growth can be performed while suppressing the thermal stress applied to the outer peripheral portion of the silicon single crystal substrate W, the occurrence frequency of the slip dislocation can be surely reduced.
  • susceptor shape means the vertical cross-sectional shape of the susceptor.
  • the vapor phase growth apparatus 100 is described as a single-wafer type. However, as long as the silicon single crystal substrate w is supported substantially horizontally in the spot, A patch type in which a silicon epitaxial layer is vapor-phase grown on a plurality of silicon single crystal substrates may be used.
  • the vapor phase growth apparatus and the vapor phase growth method according to the present invention are useful for reliably reducing the frequency of occurrence of slip dislocations. Is suitable for vapor-phase growth.

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Abstract

　サセプタに形成された座ぐり上に載置したシリコン単結晶基板を両面から加熱しつつ、該シリコン単結晶基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層を気相成長させる気相成長装置において、前記座ぐりは、前記シリコン単結晶基板の裏面を支持する外周側部分と、前記外周側部分の内側に該外周側部分よりも窪んだ状態に保たれた内周側部分とを有し、前記サセプタは、逆Ｕ字状に反った縦断面形状を有する。

Description

明細書 気相成長装置及び気相成長方法 技術分野
本発明は、 シリコン単結晶基板の主表面にシリコンェピタキシャル層を気相成 長させるための気相成長装置と、 これを用いた気相成長方法とに関する。 背景技術
従来、 シリコン単結晶基板の主表面上にシリコンェピタキシャル層を気相成長 させる装置として、 いわゆる枚葉型の気相成長装置が知られている。 枚葉型の気 相成長装置は、 シリコン単結晶基板を支持する略円盤状のサセプタを備えており、 サセプタ上のシリコン単結晶基板を両面から加熱しつつ主表面上にシリコン原料 を供給することでシリコンェピタキシャル層を気相成長させることができる。 よ り詳細には、 サセプタは主表面の中央部にシリコン単結晶基板を位置決めするた めの座ぐりを有しており、 この座ぐり内でシリコン単結晶基板を支持するように なっている。
ところで、 シリコン単結晶基板が不均一に加熱される場合には、 その主表面の うち熱応力が加わる部位の上部に形成されるシリコンェピタキシャル層にスリッ プ転位が発生しやすい。 そのため、 このようなスリップ転位の発生を防ぐべく、 気相成長装置においては、 シリコン単結晶基板を均一に加熱することができるよ う、 例えば外周部よりも中央部で底面が深くなる座ぐりを有するサセプタ （例え ば、 特開昭 6 1 - 2 1 5 2 8 9号公報参照） や、 底面が球面状に盛り上がった座 ぐりを有するサセプタ （例えば、 特開昭 6 2 - 2 6 2 4 1 7号公報参照） 等が用 いられている。
しかしながら、 上記 2つの文献に開示のサセプタであっても、 スリップ転位の 発生頻度は個々のサセプタで異なる。 そのため、 サセプタの違いに関わらずスリ ップ転位の発生を確実に低減することができるよう改善が求められている。
本発明は、 スリップ転位の発生頻度を確実に低減することができる気相成長装 置及び気相成長方法を提供することを目的とする。 発明の開示
上記課題を解決するため、 本発明の気相成長装置は、
サセプタに形成された座ぐり上に載置したシリコン単結晶基板を両面から加熱 しつつ、 該シリコン単結晶基板の主表面上にシリコンェピタキシャル層を気相成 長させる気相成長装置において、
座ぐりは、 シリコン単結晶基板の裏面を支持する外周側部分と、 外周側部分の 内側に該外周側部分よりも窪んだ状態に保たれた内周側部分とを有し、
サセプタは、 逆 U字状に反った縦断面形状を有することを特徴とする。
ここで、 同じタイプの座ぐり形状を有するサセプタであっても、 個々のサセプ タによってスリップ転位の発生頻度が異なるのは、 サセプタの製造工程において 一部のサセプタが縦断面視 U字状に反った形状となる結果、 シリコン単結晶基板 の裏面と座ぐりの底面との間隔が大きくなるためである。
即ち通常、 サセプタは、 グラフアイトからなる本体部を加熱処理して高純度化 した後、 その表面に S i C (炭化珪素) をコーティングすることにより形成され るが、 この加熱処理の際にサセプタは、 図 3に示すように縦断面視 U字状に反つ た形状となるか、 図 2 Aに示すように縦断面視逆 U字状に反った形状となる。 そ して、 上記 2つの文献に開示のサセプタであっても、 縦断面視 U字状に反ったサ セプタ 5 0 (図 3参照） を用いてシリコンェピタキシャル層を気相成長させる場 合には、 座ぐりの底面 5 2とシリコン単結晶基板 Wの裏面との間隔は、 サセプタ が平坦である場合の座ぐりの底面とシリコン単結晶基板 Wの裏面との間隔 Dに比 ベて、 サセプタの裏面のうち、 座ぐりの中央部に対応する位置とシリコン単結晶 基板 Wの支持部に対応する位置との高低差 a分だけ大きい D + αとなる。 よって、 この場合にはシリコン単結晶基板 Wの主表面側の中央部と外周部との温度差が大 きくなつてしまうため、 シリコン単結晶基板 Wの主表面の外周部に加わる熱応力 が大きくなり、 その結果、 外周部上に形成されるシリコンェピタキシャノレ層にス リップ転位が発生することとなる。
このように、 スリップ転位は、 シリコン単結晶基板 Wの裏面を支持する座ぐり の外周側部分よりも窪んだ内周側部分の底面とシリコン単結晶基板 Wとの間隔が 大きくなることにより発生するので、 当該間隔が小さくなつてもスリップ転位の 発生頻度は増加しない。
そこで、 図 2 Aに示すような逆 U字状に反った縦断面形状を有するサセプタ 2 を選択的に用い、 座ぐりの底面 2 1 aとシリコン単結晶基板 Wとの間隔を、 サセ プタ 2が平坦である場合の値 Dよりも反り量 だけ小さくした状態で気相成長を 行う。 すると、 この場合には、 縦断面視 U字状に反ったサセプタ 5 0を用いる場 合と比較して、 気相成長の際にシリコン単結晶基板 Wの主表面側の中央部と外周 部との温度差が小さくなり、 シリコン単結晶基板 Wの外周部に熱応力が加わり難 くなるため、 スリップ転位の発生頻度を確実に低減することができる。
座ぐりが直径 3 0 O mm以上のシリコン単結晶基板用に形成されている場合、 座ぐりの内周側部分の底面とシリコン単結晶基板の裏面との最大距離が 0 . 4 m m未満であることが好ましい。 この場合には、 スリップ転位の発生頻度を確実に 低減することができる。 一方、 座ぐりの内周側部分の底面とシリコン単結晶基板 の裏面との最大距離が 0 . 4 mm以上になると、 スリップ転位の発生頻度が顕著 に増加する。
また、 サセプタが縦断面視逆 U字状に反りすぎると、 座ぐりの底面にシリコン 単結晶基板の裏面が接触する結果、 シリコン単結晶基板の裏面に傷が付くことと なり、 当該裏面に鏡面加工が施されている場合は傷が顕著化するので特に好まし くない。
サセプタが枚葉型である場合、 逆 U字状の反りの大きさを曲率で表すと、 サセ プタの裏面側の曲率は 1 . 7 5 X 1 0 -5mm-i以下であることが好ましく、 この 程度の反りであればシリコン単結晶基板の裏面において傷の発生が顕著ィ匕しない。 但し、 サセプタの座ぐりが極端に浅い場合には、 この限りでない。 なお、 サセプ タが枚葉型であるとは、 枚葉型の気相成長装置用であることを意味する。 また、 サセプタの裏面側の曲率とは、 曲率半径を rとしたときに、 r 2= ( r - (サセ プタの裏面のうち、 座ぐりの中心部に対応する位置と、 シリコン単結晶基板の支 持部に対応する位置との高低差)） 2+ (シリコン単結晶基板の半径） 2から計算 される値 rの逆数 l Z rである。 具体的には、 例えば、 直径 3 0 O mmのシリコン単結晶基板用の枚葉型サセプ タであって、 橈んでいない状態のシリコン単結晶基板の裏面中央と座ぐりの內周 側部分の底面との間隔が 0 . 2 mmとなるように形成されたサセプタが縦断面視 逆 U字状に反っている場合には、 サセプタの裏面側の曲率が 1 . 7 5 X 1 0 -5m m-iより大きいと座ぐりの底面が接触することによりシリコン単結晶基板の裏面 に傷が付くこととなる。
また、 本発明の気相成長方法は、 本発明の気相成長装置を用いて、 シリコン単 結晶基板の主表面上にシリコンェピタキシャル層を気相成長させることを特徴と する。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明に係る気相成長装置の実施の形態の概略構成を示す縦断面図で ある。
図 2 Aは本発明に係るサセプタの縦断面図であり、 図 2 Bは本発明に係るサセ プタの裏面を示す平面図である。
図 3は、 従来のサセプタの縦断面図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明に係る気相成長装置の実施の形態について、 図面を参照して説明 する。 なお、 本実施の形態における気相成長装置は、 直径 3 0 0 mmのシリコン 単結晶基板の主表面にェピタキシャル層を気相成長させるための枚葉型の気相成 長装置である。
図 1は、 気相成長装置 1 0 0の概略構成を示す縦断面図である。 この気相成長 装置 1 0 0は、 シリコン単結晶基板 Wが内部に配置される反応炉 1を備えている。 反応炉 1は頂壁 1 a、 底壁 1 b及び側壁 1 eを有する反応室である。 頂壁 1 a と底壁 1 bとは透光性の石英で形成されている。 側壁 1 eには、 反応炉 1内に気 相成長用の反応ガスを供給するためのガス供給口 1 cと、 反応炉 1から反応ガス を排出させるためのガス排出口 1 dとが形成されている。 ガス供給口 1 cには、 所定の組成及び流量で反応ガスを供給するガス供給装置 （図示せず） が接続され ている。 なお、 反応ガスとしては、 例えばシリコン単結晶基板上にシリコンェピ タキシャル層を気相成長させる際には、 原料ガスである SiHCl3 (トリクロロシ ラン) ガスとキャリアガスである H2ガスとの混合ガスを用いることが好ましい。 反応炉 1の上方には、 頂壁 1 aを通して反応炉 1の内部に向かって輻射を行う 加熱装置 5 aが配設され、 反応炉 1の下方には、 底壁 1 bを通して反応炉 1の内 部に向かって輻射を行う加熱装置 5 bが配設されている。 なお、 本実施の形態に おいては、 カロ熱装置 5 a， 5 bとしてハロゲンランプが用いられている。
また、 反応炉 1の内部には、 シリコン単結晶基板 Wを載置するための略円盤状 のサセプタ 2が、 支持部材 3に支持された状態で配置されている。
サセプタ 2は、 グラフアイトに炭化ケィ素 (SiC) がコーティングされて形成 されたものである。
サセプタ 2の縦断面図を図 2 Aに示す。 この図に示すように、 サセプタ 2は逆 U字状に反った縦断面形状を有している。 サセプタ 2の裏面 2 b側の曲率は、 1 . 7 5 X 1 0 '5mm-i以下となっている。 また、 サセプタ 2の主表面 2 a、 つまり 上面には略円形の座ぐり 2 cが形成されている。
座ぐり 2 cは、 シリコン単結晶基板 Wを支持する外周側部分 2 0と、 この外周 側部分 2 0の内側において外周側部分 2 0よりも窪んだ状態に形成された内周側 部分 2 1と、 を有する二段構成に形成されている。 座ぐり 2 cの底面 2 1 a、 つ まり座ぐり 2 cの内周側部分 2 1の底面 2 1 aは縦断面視 U字状に形成されてい る。 より詳細には、 座ぐり 2 cの底面 2 1 aは、 シリコン単結晶基板 Wの裏面と の最大距離が 0 . 4 mm未満となるように形成されている。 なお、 本実施の形態 においては、 座ぐり 2 cの底面 2 1 aとシリコン単結晶基板 Wの裏面との最大距 離は、 座ぐり内深さと同義である。 この座ぐり内深さは、 主表面側を上にしてサ セプタ 2を定盤上に載置し、 レーザー変位計を用いて直径方向に測定を行うこと により、 測定チャートから得ることができる。 また、 図 2 Aには図示しないが、 座ぐり 2 c内に载置されたシリコン単結晶基板 Wは、 図 1に示すように、 加熱装 置 5 aによって上方から加熱されるとともに、 加熱装置 5 bによってサセプタ 2 を介して下方から加熱されるようになっている。
また、 図 2 Bにサセプタ 2の裏面 2 b側の平面図を示す。 この図に示すように、 座ぐり 2 cより外側の部分には、 サセプタ 2の裏面に開口する 3つの凹部 2 eが 設けられている。
支持部材 3は、 図 1に示すように、 サセプタ 2の下方において上下方向に延在 した回転軸 3 aを備えている。 回転軸 3 aの上端部には、 斜め上方に向けて放射 状に分岐した 3本のスポーク 3 bが設けられている。 各スポーク 3 bの先端はサ セプタ 2の凹部 2 eと嵌合してサセプタ 2を支持している。 なお、 回転軸 3 aに は回転駆動装置 （図示せず） が接続されており、 この回転駆動装置の駆動によつ て回転軸 3 aとサセプタ 2とが回転するようになっている。
次に、 上記のような気相成長装置 1 0 0を用いてシリコン単結晶基板上にシリ コンェピタキシャル層を気相成長させる気相成長方法について説明する。
まず、 シリコン単結晶基板を搬送してサセプタ 2の座ぐり 2 c内に載置する。 ここで、 サセプタ 2は縦断面視逆 U字状に反っているので、 座ぐり 2 cの底面 2 1 aとシリコン単結晶基板 Wの裏面との間隔は、 サセプタ 2が縦断面視 U字状に 反った場合と比較して小さレ、。
次に、 加熱装置 5 a， 5 bによりシリコン単結晶基板を加熱するとともに上記 回転駆動装置によりサセプタ 2を回転させ、 この状態でガス供給口 1 cから反応 炉 1内に SiHCl3ガスと ¾ガスとの混合ガスを反応ガスとして導入し、 気相成 長を行う。 このとき、 上記のように、 縦断面視 U字状のサセプタを用いる場合よ りも座ぐり 2 cの底面 2 1 aとシリコン単結晶基板 Wの裏面との間隔が小さくな つている分、 シリコン単結晶基板 Wの主表面側の中央部と外周部との温度差が小 さい状態で気相成長が行われることとなる。
以上のような気相成長装置 1 0 0によれば、 縦断面視 U字状のサセプタを用い る場合よりもシリコン単結晶基板 Wの主表面側の中央部と外周部との温度差を小 さくした状態で気相成長を行うことができる。 つまりシリコン単結晶基板 Wの外 周部に加えられる熱応力を抑制しながら気相成長を行うことができるため、 スリ ップ転位の発生頻度を確実に低減することができる。
また、 座ぐり 2 cの底面 2 1 aとシリコン単結晶基板 Wの裏面との最大距離、 つまり座ぐり内深さが 0 . 4 mm未満である場合、 以下の表 1に示すように、 ス リップ転位の発生頻度を確実に低減することができる。 【表 1】
Figure imgf000009_0001
(〇：スリップ転位なし、 X ：スリップ転位発生） 但し、 表中、 「サセプタの形状」 とはサセプタの縦断面形状のことであり、
「u」 は u字状、 「n」 は逆 u字状であることを示している。
なお、 上記実施の形態においては、 気相成長装置 1 0 0を枚葉型のものとして 説明したが、 シリコン単結晶基板 wを座ぐり内で略水平に支持するものであれば、 例えば一度に複数枚のシリコン単結晶基板にシリコンェピタキシャル層を気相成 長させるパッチ式のものでも良い。
また、 直径 3 0 0 mmのシリコン単結晶基板の主表面上にシリコンェピタキシ ャル層を気相成長させる場合について説明したが、 直径が大きい程スリップ転位 低減のために座ぐり内深さを小さくする必要があるので、 直径が 3 0 0 mmより 大きいシリコン単結晶基板についても同様に適用が可能である。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明に係る気相成長装置及び気相成長方法は、 スリップ転位 の発生頻度を確実に低減するのに有用であり、 特に、 シリコン単結晶基板の主表 面にェピタキシャル層を気相成長させる場合に適している。

Claims

請求の範囲
1 . サセプタに形成された座ぐり上に載置したシリコン単結晶基板を両面から 加熱しつつ、 該シリコン単結晶基板の主表面上にシリコンェピタキシャル層を気 相成長させる気相成長装置において、
前記座ぐりは、 前記シリコン単結晶基板の裏面を支持する外周側部分と、 前記 外周側部分の内側に該外周側部分よりも窪んだ状態に保たれた内周側部分とを有 し、
前記サセプタは、 逆 U字状に反った縦断面形状を有することを特徴とする気相 成長装置。
2 . 前記座ぐりは、
直径 3 0 O mm以上のシリコン単結晶基板用に形成されてなり、
前記座ぐりの前記内周側部分の底面と前記シリコン単結晶基板の裏面との最大 距離が 0 · 4 mm未満であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の気相成長 装置。
3 . 前記サセプタは枚葉型であり、 該サセプタの裏面側の曲率は、 1 . 7 5 X 1 0 -5mm-i以下であることを特徴とする請求の範囲第 1項または第 2項記載 の気相成長装置。
4 . 請求の範囲第 1項〜第 3項の何れか一項に記載の気相成長装置を用いて、 シリコン単結晶基板の主表面上にシリコンェピタキシャル層を気相成長させるこ とを特徴とする気相成長方法。
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