專利名稱：基座、氣相生長裝置、外延晶片的制造裝置、外延晶片的制造方法和外延晶片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基座、氣相生長裝置、外延晶片的制造裝置、外延晶片的制造方法和外延晶片。
背景技術(shù)：
迄今為止，在半導體襯底(以下，也單單稱為襯底)的主表面上的外延層的氣相生長，是通過在反應容器內(nèi)配置基座、在該基座上配置了襯底的狀態(tài)下利用加熱裝置將襯底加熱到所希望的生長溫度、同時利用氣體供給裝置在襯底的主表面上供給反應氣體來進行的。
但是，例如在p+型的硼(B)摻雜襯底上以氣相生長方式生長p型的硅外延層(以下，也單單稱為外延層)的情況等那樣在摻雜濃度高(因而是低電阻率的)襯底上以氣相生長方式生長低濃度(因而是高電阻率)的外延層的情況下，發(fā)生從襯底內(nèi)一度釋放到氣相中的摻雜劑在外延層中進行摻雜的現(xiàn)象(以下，也稱為自摻雜)。該自摻雜是起因于因加熱從襯底內(nèi)擴散到外方的摻雜劑和因襯底的表面被氣相刻蝕從襯底內(nèi)釋放的摻雜劑而發(fā)生的。如果發(fā)生自摻雜，則存在氣相生長后的外延層的摻雜濃度隨著從中心朝向邊緣部而變高的問題(相反，對于電阻率來說，在p/p+型或n/n+型的情況下，電阻率隨著從中心朝向邊緣部而變低)。
以往，為了防止發(fā)生這樣的自摻雜，在襯底的主背面上預先形成了氧化硅膜(SiO2膜，以下單單稱為氧化膜)之后，通過一邊利用該氧化膜防止來自襯底內(nèi)的摻雜劑的釋放一邊進行氣相生長，可謀求摻雜濃度(和電阻率)的面內(nèi)均勻化。
但是，在以這種方式在襯底的主背面上預先形成了氧化膜之后進行氣相生長的情況下，必須有形成氧化膜的工序，故生產(chǎn)率較差。
此外，為了謀求摻雜濃度的面內(nèi)均勻化，例如在特開平10-223545號公報中所示，提出了在定位狀態(tài)下配置襯底用的鏜孔(接近于襯底形狀的凹部在該公報中稱為晶片匣)的最外周部上設(shè)置了貫通背面的孔部的氣相生長用基座，但在該基座中，電阻率(和摻雜濃度)的面內(nèi)分布改善得不太多(p/p+型或n/n+型的情況的電阻率具有隨著從外延晶片的中心朝向邊緣部的相當?shù)偷拿鎯?nèi)分布，參照圖4、圖5和圖6的基座100的數(shù)據(jù))。
本發(fā)明是為了解決上述那樣的問題而進行的，其目的在于提供能容易地實現(xiàn)摻雜濃度和電阻率的面內(nèi)均勻化的基座、氣相生長裝置、外延晶片的制造方法和外延晶片。
此外，本發(fā)明的另一目的在于提供不必在襯底的主背面上預先形成氧化膜而能容易地實現(xiàn)外延層的電阻率(摻雜濃度)的面內(nèi)均勻化的基座、外延晶片的制造裝置和制造方法。
發(fā)明的公開之所以如上所述那樣用特開平10-223545號公報的基座不能充分地謀求摻雜濃度的面內(nèi)均勻化，可認為是，如圖27中所示，由于在基座101的最外周部上存在孔部102，故從襯底W釋放的含有摻雜劑的氣體經(jīng)孔部102從基座101的下側(cè)起與流入鏜孔內(nèi)的氣體一起被襯底W的上側(cè)的氣流(箭頭A)拉動而上升(箭頭B)，沿襯底W上表面的外延層流動，被取入到該外延層內(nèi)。
因此，按照本發(fā)明的第1方面，本發(fā)明的基座是一種在氣相生長時支撐半導體襯底的基座，其特征在于在上表面上形成了在內(nèi)部配置半導體襯底的鏜孔，該鏜孔形成具有支撐半導體襯底的外周邊緣部的上段鏜孔部和與該上段鏜孔部相比在中心側(cè)下段形成的下段鏜孔部的二段結(jié)構(gòu)，在上述下段鏜孔部中形成了貫通背面并在氣相生長時也呈開放狀態(tài)的孔部。
此時，在支撐半導體襯底的外周邊緣部的圓環(huán)狀的上段鏜孔部的中心側(cè)形成的下段鏜孔部中形成的孔部必然位于鏜孔內(nèi)的最外周部的中心側(cè)，而且，與半導體襯底的外周端相比面對中心側(cè)部分。
此外，按照本發(fā)明的第2方面，本發(fā)明的基座是一種在氣相生長時支撐半導體襯底的基座，其特征在于在上表面上形成了在內(nèi)部配置半導體襯底的鏜孔，在該鏜孔內(nèi)的最外周部的中心側(cè)形成了貫通背面并在氣相生長時也呈開放狀態(tài)的孔部。
在此，雖然存在在基座中形成了提升銷釘貫通用的孔部(以下，稱為提升銷釘貫通用孔部)，但由于通常的情況的提升銷釘貫通用孔部在氣相生長中被提升銷釘?shù)念^部堵住，氣體的流通實質(zhì)上不可能進行，故不相當于在此所說的「在氣相生長時呈開放狀態(tài)的孔部」。再有，所謂提升銷釘，是設(shè)置成對于基座可進行升降工作的、在從下面一側(cè)支撐了半導體襯底的狀態(tài)下伴隨升降工作在基座上裝卸半導體襯底用的銷釘。
按照本發(fā)明的基座，由于在鏜孔內(nèi)的最外周部的中心側(cè)形成了貫通背面的孔部，故可從基座的下面一側(cè)經(jīng)在基座的鏜孔中形成的孔部適當?shù)蒯尫乓驓庀嗉訜釙r的加熱而從半導體襯底(以下，單單稱為襯底)釋放的摻雜劑或因氣相刻蝕而從半導體襯底內(nèi)釋放的摻雜劑。于是，可適當?shù)匾种七@些摻雜劑迂回進入襯底的主表面一側(cè)。因此，即使不在襯底的背面上形成防止自摻雜用的氧化膜，也能大幅度地抑制自摻雜的發(fā)生，結(jié)果，可謀求摻雜濃度和電阻率的面內(nèi)均勻化。即，可容易地實現(xiàn)摻雜濃度和電阻率的面內(nèi)均勻化。
此外，對于本發(fā)明的基座來說，較為理想的是，將上述孔部的位置設(shè)定在與半導體襯底的外周端相比處于面對中心側(cè)部分的位置上。此時，由于孔部相對于在氣相生長中在襯底的上側(cè)形成的氣流位于襯底的背陰的位置上，故可抑制經(jīng)該孔部的朝向鏜孔內(nèi)的氣體(基座下側(cè)的氣體)的流入。于是，能更可靠地抑制從襯底內(nèi)釋放的摻雜劑迂回進入該襯底的主表面一側(cè)，結(jié)果，能更適當?shù)胤乐棺該诫s的發(fā)生。
此外，對于本發(fā)明的基座來說，較為理想的是，具有在面對在半導體襯底的外周邊緣部上形成的倒角部的背面的位置上形成的上述孔部。此時，由于能經(jīng)孔部向基座的下側(cè)釋放從作為在氣相生長的過程中最顯著地被氣相刻蝕的部位的倒角部因氣相刻蝕而釋放的摻雜劑，故能更適當?shù)胤乐棺該诫s的發(fā)生。
但是，如果假定因加熱等從襯底釋放的摻雜劑迂回進入襯底的主表面，則雖然這些摻雜劑是經(jīng)襯底的外周部進入的，但本發(fā)明的基座具有在面對半導體襯底主背面的外周邊緣部的位置上形成的上述孔部是較為理想的，此時，在從半導體襯底內(nèi)釋放的摻雜劑迂回進入該襯底的主表面一側(cè)之前，能經(jīng)該孔部釋放到基座的下側(cè)。
此外，本發(fā)明的基座具有在其中心與上述鏜孔的中心大致相等的整個圓周上形成的多個孔部是較為理想的，此時，可在襯底的全部圓周方向上得到防止上述的自摻雜發(fā)生的效果。
再者，對于使用此時的基座制造的外延晶片來說，在外延層的表面上在與上述多個孔部對應的整個圓周上形成以點狀隆起的隆起部。這一點是基于以下的原因。
在氣相生長中，在基座的孔部內(nèi)存在氣體(主要是H2氣體)，但由于氣體的熱導率比基座基體的構(gòu)成材料(例如石墨)的熱導率小，故在半導體襯底上與該孔部對應的部分成為局部地溫度高的高溫部(這是因為，從半導體襯底傳導到孔部內(nèi)的氣體的每單位面積的熱量比從半導體襯底傳導到基座基體的每單位面積的熱量少)。而且，在該高溫部中外延層的生長速度變大的結(jié)果是，該部分的膜厚比其它的部分的膜厚厚。根據(jù)這些原因，在氣相生長中使用的基座具有在其中心與上述鏜孔的中心大致相等的整個圓周上形成的多個孔部的情況下，所制造的外延晶片具有在外延層的表面上因該外延層的膜厚比周圍厚而在整個圓周上形成了以點狀隆起的隆起部這樣的特征。
再有，由于這里所說的隆起部是在與基座上形成的孔部對應的圓周上形成的，故其形狀和發(fā)生原因不同于因顆粒等產(chǎn)生的凸起狀缺陷或?qū)盈B缺陷的隆起部，與基座的孔部的位置無關(guān)。
此外，本發(fā)明的基座具有在上述鏜孔的整個面上形成的多個孔部，這也是較為理想的，此時，可得到在襯底的整個面上防止上述的自摻雜發(fā)生的效果。
此外，本發(fā)明的基座具有在上述下段鏜孔部的整個面上形成的多個孔部，這也是較為理想的，此時，可得到在襯底的大致整個面上防止上述的自摻雜發(fā)生的效果。
再有，對于使用在上述鏜孔或下段鏜孔部的整個面上形成了多個孔部的基座制造的外延晶片來說，在外延層中與各孔部對應的位置上分別形成以點狀隆起的隆起部。即，在外延層的整個面上形成該隆起部。
此外，本發(fā)明的基座具有在其中心與上述鏜孔的中心大致相等的圓周上以圓弧狀形成的孔部，這是較為理想的，此時，也可利用該孔部得到防止上述的自摻雜發(fā)生的效果。
此外，本發(fā)明的基座具有在其中心與上述鏜孔的中心大致相等的圓環(huán)狀的孔部，這是較為理想的，此時，也可利用該孔部得到防止上述的自摻雜發(fā)生的效果。
再有，對于使用具有這些圓弧狀或圓環(huán)狀的孔部的基座制造的外延晶片來說，在外延層中與孔部對應的位置上形成因膜厚比周圍厚而以圓弧狀或圓環(huán)狀隆起的隆起部(與孔部的形狀相對應)。
再有，孔部的數(shù)目例如是3個以上是較為理想的，10個以上則更為理想，20個以上則尤其理想。
此外，按照本發(fā)明的第3方面，本發(fā)明的氣相生長裝置的特征在于，具備本發(fā)明的某一個基座；在內(nèi)部配置了在該基座的上表面上形成的鏜孔中配置半導體襯底的上述基座以在半導體襯底的主表面上以氣相生長方式生長外延層用的反應容器；以及在氣相生長時加熱半導體襯底用的加熱裝置。
此外，按照本發(fā)明的第4方面，本發(fā)明的外延晶片的制造方法的特征在于在本發(fā)明的氣相生長裝置的基座的鏜孔上配置半導體襯底，在反應容器中配置該基座，利用上述加熱裝置加熱該基座上的半導體襯底，在半導體襯底的主表面上以氣相生長方式生長外延層來制造外延晶片。
再有，較為理想的是，在基座的上表面一側(cè)和背面一側(cè)這兩側(cè)，一邊與該基座(襯底)大致平行地流過氣體，一邊進行氣相生長，通過這樣做，利用流過基座的下側(cè)的氣體經(jīng)孔部吸引包含從襯底釋放的摻雜劑的氣體，可經(jīng)該孔部適當?shù)厥蛊溽尫诺交南聜?cè)。
再者，將本發(fā)明的外延晶片的制造方法應用于例如添加了硼或砷(As)的半導體襯底是較為理想的。
但是，在上述中說明了在使用本發(fā)明的基座制造的外延晶片的外延層的表面上在與基座的孔部對應的位置上形成因該外延層的膜厚比周圍厚而隆起的隆起部，但可知通過調(diào)節(jié)孔部的內(nèi)徑或內(nèi)寬度可控制該隆起部的大小。而且，如果將該孔部的內(nèi)徑設(shè)定得小于某種程度以上，則可使該隆起部變得極小，如果進一步將該孔部的內(nèi)徑設(shè)定得小，則可知能實質(zhì)上防止該隆起部的發(fā)生。
即，本發(fā)明的外延晶片的制造方法的特征在于通過調(diào)節(jié)上述基座的孔部的內(nèi)徑或內(nèi)寬度來控制在所制造的外延晶片的外延層的表面上因該外延層的膜厚比周圍厚而形成的隆起部的大小。
此外，對于本發(fā)明的基座來說，在上述孔部構(gòu)成圓筒形狀的情況下，該孔部的內(nèi)徑為3mm以下是較為理想的，通過這樣做，可使所形成的隆起部為極小(例如，高度為不到0.05μm)。
再者，對于本發(fā)明的基座來說，上述圓筒形狀的孔部的內(nèi)徑為2mm以下則更為理想，通過這樣做，可實質(zhì)上防止隆起部的發(fā)生。
此外，按照本發(fā)明的第5方面，本發(fā)明的外延晶片的特征在于在外延層的表面上形成了因膜厚比周圍厚而在整個圓周上以點狀隆起的隆起部。
此外，按照本發(fā)明的第6方面，本發(fā)明的外延晶片的特征在于在外延層的整個面上形成了因膜厚比周圍厚而以點狀隆起的隆起部。
此外，按照本發(fā)明的第7方面，本發(fā)明的外延晶片的特征在于在外延層的表面上形成了因膜厚比周圍厚而以圓弧狀隆起的隆起部。
此外，按照本發(fā)明的第8方面，本發(fā)明的外延晶片的特征在于在外延層的表面上形成了因膜厚比周圍厚而以圓環(huán)狀隆起的隆起部。
再者，對于本發(fā)明的外延晶片來說，較為理想的是，在與基座的孔部對應的位置上形成了上述隆起部。
此外，按照本發(fā)明的第9方面，本發(fā)明的基座是在氣相生長時支撐半導體襯底的基座，其特征在于具有從支撐半導體襯底的一側(cè)的面起貫通背面的貫通部，該貫通部具備過熱抑制部，該過熱抑制部通過妨礙來自經(jīng)該基座從背面一側(cè)加熱由該基座支撐的半導體襯底的熱源的、經(jīng)該貫通部的直接的熱輻射來抑制半導體襯底的局部的過熱。
按照本發(fā)明的基座，由于具有從支撐半導體襯底的一側(cè)的面起貫通背面的貫通部，故可從基座的背面一側(cè)經(jīng)貫通部適當?shù)蒯尫乓驓庀嗌L時的加熱而從半導體襯底擴散到外方的摻雜劑或因氣相刻蝕而從半導體襯底內(nèi)釋放的摻雜劑。于是，可適當?shù)匾种七@些摻雜劑迂回進入襯底的主表面一側(cè)。因此，即使不在襯底的主背面上形成防止自摻雜用的氧化膜，也能大幅度地抑制自摻雜的發(fā)生，結(jié)果，可謀求摻雜濃度和電阻率的面內(nèi)均勻化。即，不需要特別的工序也能容易地實現(xiàn)摻雜濃度和電阻率的面內(nèi)均勻化。
在此，例如在基座具有與該基座板面正交、從支撐半導體襯底的一側(cè)的面起朝向其背面以直線狀貫通的貫通部的情況下，在來自經(jīng)該基座從背面一側(cè)加熱由該基座支撐的半導體襯底的熱源的、經(jīng)該貫通部的直接的熱輻射的影響下，在半導體襯底中與該貫通部對應的部位發(fā)生了局部的過熱。其結(jié)果是，在半導體襯底中與該貫通部對應的部位中的外延層的膜厚變厚，在外延層中形成了隆起部。
對于該情況來說，由于本發(fā)明的基座的貫通部具備過熱抑制部，可妨礙經(jīng)從熱源朝向半導體襯底的貫通部的直接的熱輻射。于是，可抑制半導體襯底的局部的過熱。因而，可適當?shù)匾种仆庋訉拥哪ず裰邪l(fā)生離散性的情況，可使外延晶片中的平整度變得良好。
再者，按照本發(fā)明的第10方面，本發(fā)明的基座是在氣相生長時支撐半導體襯底的基座，其特征在于將從支撐半導體襯底的一側(cè)的面及其背面起以只是一部分彼此重疊的方式進行了位置偏移的孔部的深度形成為雖然各自不貫通該基座但在該基座的內(nèi)部互相連通的深度，利用這些孔部的總體構(gòu)成了從支撐半導體襯底的一側(cè)的面起貫通背面的貫通部。
此時，從支撐半導體襯底的一側(cè)的面和其背面形成的孔部的各自的相連的部位構(gòu)成了分別妨礙從熱源朝向半導體襯底的直接的熱輻射的過熱抑制部。
此外，按照本發(fā)明的第11方面，本發(fā)明的外延晶片的制造裝置是用來在半導體襯底的主表面上以氣相生長方式生長外延層來制造外延晶片的制造裝置，其特征在于具備本發(fā)明的基座。
此外，按照本發(fā)明的第12方面，本發(fā)明的外延晶片的制造方法的特征在于在由本發(fā)明的基座支撐的半導體襯底的主表面上以氣相生長方式生長外延層來制造外延晶片。
附圖的簡單的說明

圖1A是示出與本發(fā)明有關(guān)的基座的一例的正面剖面圖，圖1B是圖1A中示出的基座的平面圖，圖2A是示出與本發(fā)明有關(guān)的基座的一例的正面剖面圖，圖2B是圖2A中示出的基座的平面圖，圖3是示出與本發(fā)明有關(guān)的氣相生長裝置的示意圖，圖4是示出硅外延晶片的電阻率的面內(nèi)分布的圖，圖5是示出硅外延晶片的電阻率的面內(nèi)分布的圖，圖6是示出硅外延晶片的電阻率的面內(nèi)分布的圖，圖7是示出硅外延晶片的電阻率的面內(nèi)分布的圖，圖8A是示出與本發(fā)明有關(guān)的基座的一例的正面剖面圖，
圖8B是圖8A中示出的基座的平面圖，圖9A是示出與本發(fā)明有關(guān)的基座的一例的正面剖面圖，圖9B是圖9A中示出的基座的平面圖，圖10是示出與本發(fā)明有關(guān)的基座的一例的正面剖面圖，圖11A是示出與本發(fā)明有關(guān)的基座的一例的正面剖面圖，圖11B是圖11A中示出的基座的平面圖，圖12A是示出與本發(fā)明有關(guān)的基座的一例的正面剖面圖，圖12B是圖12A中示出的基座的平面圖，圖13A是示出作為與本發(fā)明有關(guān)的基座的比較對照的基座的正面剖面圖，圖13B是圖13A中示出的基座的平面圖，圖14是示出基座的孔部的內(nèi)徑與隆起部的高度的關(guān)系的圖，圖15A是示出表示基座的孔部與硅外延晶片的隆起部的位置的對應關(guān)系用的基座的孔部的位置的圖，圖15B是利用與圖15A的對比示出表示基座的孔部與硅外延晶片的隆起部的位置的對應關(guān)系用的在硅外延晶片上形成的隆起部的位置的圖，圖16A是示出與本發(fā)明有關(guān)的基座的一例的正面剖面圖，圖16B是圖16A中示出的基座的平面圖，圖17A是圖16A中示出的基座的主要部分的放大的正面剖面圖，圖17B是圖16A中示出的基座的主要部分的放大的平面圖，圖18是示出與本發(fā)明有關(guān)的外延晶片制造裝置的適當?shù)囊焕氖疽庑缘恼嫫拭鎴D，特別是示出氣相生長中的狀態(tài)，圖19是示出與本發(fā)明有關(guān)的外延晶片制造裝置的適當?shù)囊焕氖疽庑缘恼嫫拭鎴D，特別是示出利用提升銷釘將襯底支撐在基座上方的狀態(tài)，圖20是示出硅外延晶片的電阻率的面內(nèi)分布的圖，圖21A是示出硅外延晶片的SFQR的直方圖，圖21B是示出硅外延晶片的SFQR的直方圖，圖22A是示出硅外延晶片的SFQR的面內(nèi)分布的圖，圖22B是示出硅外延晶片的SFQR的面內(nèi)分布的圖，圖23是示出貫通部的另一例的主要部分的放大的正面剖面圖，
圖24是示出貫通部的另一例的主要部分的放大的正面剖面圖，圖25是示出貫通部的另一例的主要部分的放大的正面剖面圖，圖26是示出比較對照的基座的正面剖面圖，圖27是示出現(xiàn)有的基座的主要部分的放大的正面剖面圖。
用于實施發(fā)明的最佳形態(tài)以下，參照附圖，說明與本發(fā)明有關(guān)的實施形態(tài)。
〔第1實施形態(tài)〕首先，參照圖1A和圖1B，說明作為在本實施形態(tài)中說明的基座的一例的基座10。
如圖1中所示，將基座10構(gòu)成為大致的圓盤狀，在其主表面上形成了在內(nèi)部配置半導體襯底W(圖1A，以下也單單稱為襯底W)的鏜孔11。
該鏜孔11形成了具有例如在圖1A中示出的狀態(tài)下支撐襯底W的外周邊緣部的圓環(huán)狀的上段鏜孔部11a和與該上段鏜孔部11a相比在中心側(cè)下段形成的下段鏜孔部11b的二段結(jié)構(gòu)。再有，將這些上段鏜孔部11a和下段鏜孔部11b都形成為大致呈平面狀。
在此，在襯底W的外周邊緣部上形成了倒角部15，可將上段鏜孔部11a的尺寸設(shè)定為能支撐例如從倒角部15的內(nèi)側(cè)部分到倒角部15的部分的尺寸，或者也可將尺寸設(shè)定為只能支撐倒角部15的內(nèi)側(cè)部分的尺寸。
再者，在鏜孔11的下段鏜孔部11b上形成了貫通基座10的背面、在氣相生長時也呈開放狀態(tài)的多個(例如20個以上)孔部12(在圖1B中只對一部分孔部12示出符號)。在此，在支撐襯底W的外周邊緣部的圓環(huán)狀的上段鏜孔部11a的中心側(cè)形成的下段鏜孔部11b中形成的孔部12必然位于相當于上段鏜孔部11a的最外周部的鏜孔11內(nèi)的最外周部的中心側(cè)，同時與襯底W的外周端相比面對中心側(cè)部分。
更具體地說，例如在下段鏜孔部11b的最外周部的圓周上以等間隔配置了各孔部12。即，在其中心與鏜孔11的中心大致相等的整個圓周上形成了各孔部12，而且，各孔部12面對襯底W主背面的外周邊緣部。
其次，參照圖2A和圖2B，說明在本實施形態(tài)中說明的基座的另一例的基座20。
該基座20，如以下說明的那樣，其孔部12的配置與上述基座10不同，由于其它的方面與基座10是同樣的，故對同樣的構(gòu)成要素標以同一符號，而省略其說明。
即，如圖2A和圖2B所示，在基座20的下段鏜孔部11b上，在其整個面上形成了所配置的多個孔部12(在圖2B中只對一部分孔部12示出符號)。
再有，利用例如分別被碳化硅覆蓋的石墨構(gòu)成了上述的各基座10、20。
其次，參照圖3，說明氣相生長裝置30的結(jié)構(gòu)。
如圖3中所示，氣相生長裝置30的大致結(jié)構(gòu)是具備上述基座10(或上述基座20)；在大致水平狀態(tài)下在內(nèi)部配置該基座10(20)的反應容器31；從下面一側(cè)支撐基座10(20)并進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的基座支撐構(gòu)件36；在氣相生長時將襯底W加熱到所希望的生長溫度用的加熱裝置32(具體地說，例如是鹵素燈)；將反應氣體導入到反應容器31內(nèi)的基座10(20)的上側(cè)的區(qū)域中并在該基座10(20)上的襯底W的主表面上供給反應氣體的反應氣體導入管33；對于反應容器31來說在與該反應氣體導入管33相同的一側(cè)被設(shè)置并將吹洗氣體導入到反應容器31內(nèi)的基座10(20)的下側(cè)的區(qū)域中的吹洗氣體導入管34；以及對于反應容器31來說在與該吹洗氣體導入管34和反應氣體導入管33相反的一側(cè)被設(shè)置并從反應容器31排出氣體的排氣管35。
再有，對于圖3中的基座10(20)來說，不過是示出其示意性的配置。
其次，說明使用上述氣相生長裝置30的外延晶片的制造方法。
為了使用該氣相生長裝置30進行氣相生長，將襯底W放置在基座10(20)的鏜孔11(的上段鏜孔部11a)上，使其主表面向上，利用加熱裝置32將該基座10(20)上的襯底W加熱到所希望的生長溫度，同時經(jīng)反應氣體導入管33在襯底W的主表面上大致水平地供給反應氣體。此時，經(jīng)吹洗氣體導入管34在基座10(20)的下側(cè)大致水平地導入吹洗氣體。因而，在氣相生長中，在基座10(20)的上側(cè)與基座10(20)和襯底W大致平行地形成反應氣體流，在基座10(20)的下側(cè)與基座10(20)和襯底W大致平行地形成吹洗氣體流。
通過以這種方式進行氣相生長，在襯底W的主表面上形成外延層，可制造外延晶片。
在此，由于在氣相生長中加熱襯底W，故因該加熱的緣故，在襯底W中包含的摻雜劑向襯底W的外方擴散，釋放到氣相中。
此外，在氣相生長之前，由于通過在襯底W的表面上流過例如氯化氫氣體進行氣相刻蝕，除去該表面的自然氧化膜，故對襯底W進行輕微的刻蝕而使之氣化。再者，在反應氣體中除了原料氣體外，例如包含了氫作為運載氣體，在此基礎(chǔ)上，由于也例如使用氫作為上述吹洗氣體，故因該氫的緣故，襯底W(其中特別是倒角部15)被輕微刻蝕而氣化。因而，根據(jù)這些原因，在襯底W中包含的摻雜劑被釋放到氣相中。
即，根據(jù)這幾個原因，在氣相生長時摻雜劑從襯底W內(nèi)釋放到氣相中。
與此不同，本實施形態(tài)的基座10(20)的鏜孔11形成了具有支撐襯底W的外周邊緣部的上段鏜孔部11a和與該上段鏜孔部11a相比在中心側(cè)下段形成的下段鏜孔部11b的二段結(jié)構(gòu)，其中，在下段鏜孔部11b上形成了貫通背面的孔部12。
因而，從基座10(20)的下面一側(cè)經(jīng)在鏜孔11上形成的孔部12可適當?shù)蒯尫乓驓庀嗌L時從襯底W一度釋放到氣相中的摻雜劑，可適當?shù)匾种七@些摻雜劑迂回進入襯底W的主表面一側(cè)而再次在襯底W內(nèi)被取入的情況。于是，即使不在半導體襯底的背面上形成防止自摻雜用的氧化膜，也能大幅度地抑制自摻雜的發(fā)生，結(jié)果，可謀求摻雜濃度和電阻率的面內(nèi)均勻化。即，能容易地實現(xiàn)摻雜濃度和電阻率的面內(nèi)均勻化。
而且，由于將孔部12的位置設(shè)定在與襯底W的外周端相比處于面對中心側(cè)部分的位置上，故孔部12相對于氣相生長中在襯底W的上側(cè)形成的氣流來說位于襯底W的背陰的位置上，因此，可抑制基座10(20)下側(cè)的氣體經(jīng)該孔部12流入到襯底W的主表面一側(cè)。于是，能更可靠地抑制從襯底W內(nèi)釋放的摻雜劑迂回進入該襯底W的主表面一側(cè)，結(jié)果，能更適當?shù)匾种谱該诫s的發(fā)生。
再者，如果具有在面對襯底W的主背面的外周邊緣部的位置上形成的孔部12，則在從襯底W內(nèi)釋放的摻雜劑迂回進入該襯底W的主表面一側(cè)之前，可經(jīng)該孔部12釋放到基座的下側(cè)。
另外，在使上段鏜孔部11a進行支撐并在鏜孔11內(nèi)配置了襯底W的狀態(tài)下，在襯底W的主背面與下段鏜孔部11b之間少量地產(chǎn)生間隔，氣體可平緩地流過該間隔。于是，即使在例如像基座10那樣只在下段鏜孔部11b的一部分(例如最外周部)上形成了孔部12的情況下，也可從下面一側(cè)適當?shù)蒯尫艔囊r底W內(nèi)釋放的摻雜劑。
再有，使用圖15A中示出的基座10制造的外延晶片EPW具有下述的特征如圖15B中所示，在外延層的表面上，在與多個孔部12(在圖15A中，只對一部分的孔部12示出符號)對應的整個圓周上形成了因該外延層的膜厚比周圍厚而以點狀隆起的隆起部R(在圖15B中，只對一部分的隆起部R示出符號)。另一方面，使用基座20制造的外延晶片具有下述的特征在外延層的整個面上形成了以點狀隆起的隆起部。在硅外延層的厚度約為6μm的情況下，這些隆起部的高度約為0.05μm～0.1μm。雖然這些外延晶片以這種方式在表面上具有隆起部，但如以下說明的那樣，電阻率(和摻雜濃度)的面內(nèi)分布是良好的。
其次，在圖4、圖5和圖6中示出分別使用本實施形態(tài)的基座10、20和作為這些基座10、20的比較對象的基座100(圖13A和圖13B，后述)以及在沒有孔部12這一點上與基座10不同、在其它的方面與基座10是同樣的基座(以下，稱為「無孔基座」，省略圖示)在以高濃度添加了硼(B)的p+型的硅單晶襯底(在主背面上沒有氧化膜，以下，單單稱為襯底)的主表面上通過以氣相生長方式生長不添加摻雜劑的、厚度約為6μm的硅外延層制造的硅外延晶片的電阻率(單位Ω·cm)的面內(nèi)分布。
在此，如圖13A和圖13B中所示，由于基座100的孔部12的配置與上述的基座10不同，在其它的方面與基座10是同樣的，故對同樣的構(gòu)成要素標以同一符號，而省略其說明。即，在基座100中，在上段鏜孔部11a的最外周部，即鏜孔11的最外周部上形成了孔部12(在圖13B中，只對一部分的孔部12示出符號)。
此外，圖4示出襯底的電阻率約為7.0×10-3Ω·cm～8.0×10-3Ω·cm的情況，圖5示出襯底的電阻率約為1.0×10-2Ω·cm～1.1×10-2Ω·cm的情況(在圖5中省略使用了無孔基座的數(shù)據(jù)。)，圖6示出襯底的電阻率約為1.4×10-2Ω·cm～1.5×10-2Ω·cm的情況。
如這些圖4～圖6中所示，在使用了在鏜孔11的最外周部上形成了孔部12的基座100的情況下，顯示出與使用無孔基座的情況幾乎沒有差別的電阻率的大小和分布趨勢，在任一種情況下，在襯底邊緣部處可看到與中心相比的電阻率的大的下降。
與此不同，在使用了基座10、20的情況下，與使用無孔基座和基座100的情況相比，除了電阻率分別大幅度地上升了以外，可大幅度地減少與中心部相比的外延層邊緣部的電阻率的下降，可知能謀求電阻率的面內(nèi)均勻化。這一點可以說顯著地表現(xiàn)了在使用了基座10、20的情況下與使用無孔基座和基座100的情況相比能抑制釋放的摻雜劑迂回進入襯底的主表面一側(cè)而再次被取入的自摻雜現(xiàn)象。
在圖7中示出使用本實施形態(tài)的基座20在(1)電阻率約為7.0×10-3Ω·cm～8.0×10-3Ω·cm的硅單晶襯底、(2)電阻率約為1.0×10-2Ω·cm～1.1×10-2Ω·cm的硅單晶襯底和(3)電阻率約為1.4×10-2Ω·cm～1.5×10-2Ω·cm的硅單晶襯底(都添加硼(B)，在主背面上沒有氧化膜，以下，單單稱為襯底)的主表面上通過以氣相生長方式生長添加硼(摻雜劑)的、厚度約為6μm的p型硅外延層制造的電阻率約為9.5Ω·cm的硅外延晶片的電阻率的面內(nèi)分布。
如該圖7所示，幾乎沒有表現(xiàn)出在(1)～(3)中因襯底電阻率的不同而造成的外延層中的電阻率的面內(nèi)分布的差異，可知能謀求自摻雜現(xiàn)象的減少。
如上所述，按照本實施形態(tài)的基座10、20、具備該基座10(20)的氣相生長裝置30和使用該氣相生長裝置的外延晶片的制造方法，由于可從基座10(20)的鏜孔11的最外周部的中心側(cè)形成的孔部12從基座10(20)的下面一側(cè)適當?shù)蒯尫乓驓庀嗌L時的加熱而從襯底W擴散到外方的摻雜劑或因氣相刻蝕而從襯底W的倒角部15為主釋放的摻雜劑，故可適當?shù)匾种七@些摻雜劑迂回進入襯底W的主表面一側(cè)。于是，即使不在襯底W的背面上形成防止自摻雜用的氧化膜，也能大幅度地抑制自摻雜的發(fā)生，結(jié)果，可謀求摻雜濃度和電阻率的面內(nèi)均勻化。即，能容易地實現(xiàn)摻雜濃度和電阻率的面內(nèi)均勻化。
<變例1>
在上述中，只說明了上段鏜孔部11a和下段鏜孔部11b中在下段鏜孔部11b上形成了孔部12的基座10、20，但例如如圖8A和圖8B中所示，也可以是在上段鏜孔部11a上形成了孔部12的基座40。
該基座40，如以下說明的那樣，其孔部12的配置與上述的基座10不同，由于在其它的方面與基座10是同樣的，故對同樣的構(gòu)成要素標以同一符號，而省略其說明。
即，在基座40的上段鏜孔部11a中，在面對襯底W的倒角部15的背面的位置(但是，是與襯底W的外周端相比處于中心側(cè)的位置)上形成了孔部12(在圖8B中只對一部分的孔部12示出符號)。
按照該變例1，由于能經(jīng)孔部12向基座40的下側(cè)釋放從作為在氣相生長的過程中最顯著地被氣相刻蝕的部位的倒角部15釋放的摻雜劑，故能更適當?shù)胤乐棺該诫s的發(fā)生。
而且，由于將孔部12的位置設(shè)定在與襯底W的外周端相比處于面對中心側(cè)部分的位置上，由于孔部12相對于氣相生長中在襯底W的上側(cè)形成的氣流來說位于襯底W的背陰的位置上，由于可抑制基座10(20)下側(cè)的氣體經(jīng)該孔部12流入到襯底W的主表面一側(cè)，故也能抑制包含從襯底W內(nèi)釋放的摻雜劑的氣體迂回進入襯底W的上側(cè)。
<變例2>
在上述中，只說明了鏜孔11形成了具有上段鏜孔部11a和下段鏜孔部11b的2段結(jié)構(gòu)的基座10、20、40，但本發(fā)明不限于此，總之，在鏜孔11的最外周部的中心側(cè)配置孔部12即可，例如，如圖9和圖10中所示，也可以是鏜孔11只是一段的基座50或基座60。
此時，可如圖9中所示，在面對倒角部15的背面的位置上形成了多個孔部12，也可如圖10中所示，例如在面對襯底W的倒角部15的中心側(cè)的主背面的位置上形成了多個孔部12。
特別是在前者的情況下，由于能經(jīng)孔部12向基座50的下側(cè)釋放從作為在氣相生長的過程中最顯著地被氣相刻蝕的部位的倒角部15釋放的摻雜劑，故能更適當?shù)胤乐棺該诫s的發(fā)生。
總之，鏜孔11只是一段的情況的孔部12，例如如圖9和圖10中所示，可在其中心與鏜孔11的中心大致相等的圓周上配置多個孔部12，雖然省略圖示，但也可在鏜孔11的整個面上配置多個孔部12。
<變例3>
在上述中說明了孔部12都是圓筒形狀的例子，但也可以是例如內(nèi)空剖面構(gòu)成矩形那樣的圓筒以外的筒形狀。此外，本發(fā)明不限于此，例如像圖11A和圖11B中示出的基座70那樣，孔部12可以是狹縫狀。
該基座70，如以下說明的那樣，其孔部12的形狀與上述的基座10不同，由于在其它的方面與基座10是同樣的，故對同樣的構(gòu)成要素標以同一符號，而省略其說明。
關(guān)于該變例3的情況，例如，如圖11A和圖11B中所示，可舉出在下段鏜孔部11b(的例如最外周部)上形成沿其中心與鏜孔11的中心大致相等的圓周的狹縫狀(即，圓弧狀)的孔部12的情況，還可舉出在該圓周上均等地配置多個該孔部12的情況。
再有，雖然省略圖示，但也可形成分別沿其中心與鏜孔11的中心大致相等的多個同心圓的狹縫狀的多個孔部12。
此外，也可將狹縫狀的孔部應用于其鏜孔11只是一段的基座。
再有，使用基座70制造的外延晶片具有下述的特征在外延層的表面的與各孔部12對應的部分上形成了因膜厚比周圍厚而以圓弧狀隆起的隆起部。在硅外延層的厚度約為6μm的情況下，這些隆起部的高度約為0.05μm～0.1μm。
<變例4>
在上述中說明了孔部12是圓筒形狀或狹縫狀的例子，但本發(fā)明不限于此，也可以如圖12A和圖12B中示出的基座80那樣，孔部12是圓環(huán)狀的。
該基座80在以下說明的方面與上述的基座10不同，由于在其它的方面與基座10是同樣的，故對同樣的構(gòu)成要素標以同一符號，而省略其說明。
基座80形成了例如被分割為具有上段鏜孔部11a等的外周側(cè)部分80a和構(gòu)成下段鏜孔部11b的內(nèi)周側(cè)部分80b的分割結(jié)構(gòu)。在此，將外周側(cè)部分80a的中央的開口部80c的內(nèi)徑設(shè)定得比內(nèi)周側(cè)部分80b的外徑大。
而且，通過在外周側(cè)部分80a的開口部80c內(nèi)配置內(nèi)周側(cè)部分80b而使其不與該開口部80c的內(nèi)周壁相接，內(nèi)周側(cè)部分80b與外周側(cè)部分80a的間隔形成圓環(huán)狀的孔部12。通過使用該狀態(tài)的基座80進行氣相生長，與上述同樣，可抑制自摻雜的發(fā)生。
此外，也可將用與基座80同樣的方法形成的圓環(huán)狀的孔部應用于鏜孔11只是一段的基座。
再有，使用基座80制造的外延晶片具有下述的特征在外延層的表面的與孔部12對應的部分上形成了因膜厚比周圍厚而以圓環(huán)狀隆起的隆起部。在硅外延層的厚度約為6μm的情況下，這些隆起部的高度約為0.05μm～0.1μm。
〔第2實施形態(tài)〕在上述的第1實施形態(tài)中，說明了在使用基座10、20、40、50、60、70、80等制造的外延晶片的外延層的表面上，在基座10～80的與孔部12對應的位置上形成了因該外延層的膜厚比周圍厚而隆起的隆起部，可知能通過調(diào)節(jié)孔部12的內(nèi)徑或內(nèi)寬度來控制該隆起部的大小。
即，在本實施形態(tài)中，說明通過調(diào)節(jié)基座的孔部12的內(nèi)徑來控制在所制造的外延晶片的外延層的表面上因該外延層的膜厚比周圍厚而形成的隆起部的大小的例子。
首先，在圖14中示出使用基座10制造外延晶片的情況的該基座10的構(gòu)成圓筒形狀的孔部12的內(nèi)徑(直徑)與隆起部的高度的關(guān)系。
如該圖14中所示，在基座10的孔部12的內(nèi)徑為4mm的情況下，隆起部的高度為0.1μm以上。與此不同，如果將該基座10的孔部12的內(nèi)徑變更為3mm，則可將隆起部的高度減少為不到0.05μm(具體地說，約為0.02μm)。即，如果將基座10的構(gòu)成圓筒形狀的孔部12的內(nèi)徑設(shè)定為3mm以下，則可使該隆起部為極小。
再者，如圖14中所示，如果將基座10的構(gòu)成圓筒形狀的孔部12的內(nèi)徑變更為2mm，則可使該隆起部的高度實質(zhì)上為0。即，如果將基座10的孔部12的內(nèi)徑設(shè)定為2mm以下，則可實質(zhì)上防止隆起部的發(fā)生。
再有，在將基座10的構(gòu)成圓筒形狀的孔部12的內(nèi)徑設(shè)定為1.5mm的情況下，如圖14中所示，與該內(nèi)徑為2mm的情況相比，隆起部的高度進一步減小，但該高度實質(zhì)上都是0。
如上所述，按照本實施形態(tài)，可通過調(diào)節(jié)基座10的孔部12的內(nèi)徑或內(nèi)寬度來控制在所制造的外延晶片的外延層的表面上因該外延層的膜厚比周圍厚而形成的隆起部的大小。
再者，基座10的構(gòu)成圓筒形狀的孔部12的內(nèi)徑為3mm以下是較為理想的，通過這樣做，可使所形成的隆起部為極小(例如，高度不到0.05μm)。
再者，基座10的構(gòu)成圓筒形狀的孔部12的內(nèi)徑為2mm以下更為理想，通過這樣做，可實質(zhì)上防止隆起部的發(fā)生。
再有，不限于基座10，對于20、40、50、60、70、80等，也可同樣地通過調(diào)節(jié)基座的孔部12(在孔部12為圓筒形狀的情況下調(diào)節(jié)該孔部12的內(nèi)徑，在孔部12為狹縫狀或圓環(huán)狀的情況下調(diào)節(jié)該孔部12的內(nèi)寬度)來控制隆起部的大小。
此外，在上述各實施形態(tài)中，只說明了在p+型的硅單晶襯底上以氣相生長方式生長p型的硅外延層的例子，但本發(fā)明不限于此，也可將本發(fā)明的基座、氣相生長裝置和外延晶片的制造方法應用于在例如添加砷、在n+型的硅單晶襯底上以氣相生長方式生長n型的硅外延層的情況、在n+型的硅單晶襯底上以氣相生長方式生長p型的硅外延層的情況和在p+型的硅單晶襯底上以氣相生長方式生長n型的硅外延層的情況等，在該情況下，也可謀求電阻率(摻雜濃度)的面內(nèi)均勻化。
此外，只說明了將本發(fā)明應用于單片式的基座的例子，但不限于此，也可適用于多片式的基座。
再者，也可將本發(fā)明應用于所謂的提升銷釘方式的基座。即，在基座的鏜孔中，除了與本發(fā)明有關(guān)的孔部12外，還可另外形成提升銷釘貫通用的孔部。
〔第3實施形態(tài)〕首先，參照圖18和圖19，說明作為與本發(fā)明有關(guān)的外延晶片制造裝置的一例的單片式的外延晶片制造裝置110。
外延晶片制造裝置110的大致結(jié)構(gòu)是具備基座120(后面詳細地敘述)；在內(nèi)部配置該基座120的反應容器111；支撐基座120并使其進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動和升降工作的基座支撐構(gòu)件112；在貫通基座120的表面背面的同時相對于該基座120能進行升降工作而設(shè)置的、在支撐了襯底W的狀態(tài)下伴隨升降工作在基座120上進行裝卸用的提升銷釘113；在氣相生長時將襯底W加熱到所希望的生長溫度用的加熱裝置114a、114b(具體地說，例如是鹵素燈)；將包含原料氣體(具體地說，例如是三氯硅烷等)和運載氣體(具體地說，例如是氫等)的氣相生長用氣體導入到反應容器111內(nèi)的基座120的上側(cè)的區(qū)域中并在該基座120上的襯底W的主表面上供給該氣體的氣相生長用氣體導入管115；對于反應容器111來說在與該氣相生長用氣體導入管115相同的一側(cè)被設(shè)置并將吹洗氣體(具體地說，例如是氫等)導入到反應容器111內(nèi)的基座120的下側(cè)的區(qū)域中的吹洗氣體導入管116；以及對于反應容器111來說在與該吹洗氣體導入管116和氣相生長用氣體導入管115相反的一側(cè)被設(shè)置并從該反應容器111排出氣體(氣相生長用氣體和吹洗氣體)的排氣管117。
其中，基座120在氣相生長時支撐半導體襯底W(以下，簡稱為襯底W)，例如用被碳化硅覆蓋的石墨來構(gòu)成。
該基座120，如圖16A和圖16B中所示，例如被構(gòu)成為大致圓盤狀，在其主表面上形成了對襯底W進行定位用的鏜孔121(在平面視圖上為圓形的凹部)。
該鏜孔121形成了具有例如在圖16A中示出的狀態(tài)下支撐襯底W的外周邊緣部的圓環(huán)狀(參照圖16B)的外周側(cè)部分121a和在該外周側(cè)部分121a的內(nèi)側(cè)在該外周側(cè)部分121a的下側(cè)呈凹陷的狀態(tài)下形成的平面視圖為圓形的內(nèi)周側(cè)部分121b的二段結(jié)構(gòu)。再有，其中將外周側(cè)部分121a形成為例如大致呈平面狀，將內(nèi)周側(cè)部分121b形成為凹曲面形狀。
而且，在基座120的例如內(nèi)周側(cè)部分121b上形成了貫通該基座120的背面的貫通部122。即，基座120具有從支撐襯底W的一側(cè)的面起貫通背面的貫通部122。
該貫通部122具備過熱抑制部122a、122b(圖17A和圖17B)，該過熱抑制部122a、122b通過妨礙來自經(jīng)該基座120從背面一側(cè)加熱由該基座120支撐的襯底W的熱源(加熱裝置114a、114b中特別是加熱裝置114b)的、經(jīng)該貫通部122的直接的熱輻射來抑制襯底W的局部的過熱。
更具體地說，在基座120的例如內(nèi)周側(cè)部分121b中，從支撐襯底W的一側(cè)的面及其背面起(相對于基座120的盤面為正交的方向上)以各自雖然不貫通該基座120但在該基座120的內(nèi)部彼此連通的深度形成了以只是一部分彼此重疊的方式進行了位置偏移的孔部122c、122d。其結(jié)果是，利用這些孔部122c、122d的總體構(gòu)成了貫通部122。而且，在該基座120中，孔部122c碰上的部位構(gòu)成了過熱抑制部122a，孔部122d碰上的部位構(gòu)成了過熱抑制部122b。
再有，更具體地說，例如在內(nèi)周側(cè)部分121b的最外周部上形成了貫通部122。此外，從支撐襯底W的一側(cè)的面起形成的孔部122c與從背面起形成的孔部122d相比，位于該基座120的外周一側(cè)。
再者，如16B中所示，在其中心與鏜孔121的中心相等的圓周上例如以等間隔配置了多個貫通部122(在圖16B中只對一部分的貫通部122標以符號)。即，在其中心與鏜孔112a的中心相等的整個圓周上形成了多個貫通部122。
此外，如圖16A和圖16B中所示，在基座120的鏜孔121的內(nèi)周側(cè)部分121b上形成了在貫通了基座120的背面的狀態(tài)下形成的、提升銷釘113被貫通的提升銷釘貫通用孔部123。
例如在其中心與鏜孔121的中心相等的圓周上以等角度間隔在三個部位上配置了該提升銷釘貫通用孔部123。
在此，例如如圖18中所示，提升銷釘113具備例如以圓棒狀構(gòu)成的本體部113a和在該本體部113a的上端部上形成的、從下面一側(cè)支撐襯底W的頭部113b。其中，頭部113b的直徑比本體部113a的直徑寬，以便容易支撐襯底W。而且，對于提升銷釘113來說，從其下端部起插入提升銷釘貫通用孔部123中，其結(jié)果是，利用該提升銷釘貫通用孔部123的邊緣部阻止頭部113b向下方脫落，在由基座120進行支撐的同時，使該本體部113a成為從該提升銷釘貫通用孔部123垂下的狀態(tài)。再有，提升銷釘113的本體部113a也貫通了在基座支撐構(gòu)件112的支撐臂112a上設(shè)置的貫通孔112b。
此外，基座支撐構(gòu)件112以放射狀具備多個支撐臂112a(圖18等)，利用這些支撐臂112a從下面一側(cè)支撐了基座120。由此，將基座120的上表面保持為大致水平狀態(tài)。
外延晶片制造裝置110如以上那樣構(gòu)成。
然后，通過使用該外延晶片制造裝置110按以下的要點進行氣相生長，可在襯底W的主表面上形成硅外延層來制造硅外延晶片。
首先，利用反應容器111內(nèi)的基座120支撐襯底W。
為此，首先，為了將襯底W交接到提升銷釘113上，使各提升銷釘113相對于該基座120相對地上升，以便使其彼此大致等量地從基座120的上表面突出。為此，伴隨于使基座支撐構(gòu)件112下降而使基座120下降。在該下降的過程中，在提升銷釘113的下端部到達了例如反應容器111的內(nèi)部底面以后，雖然提升銷釘113不能再下降，但基座120進一步下降。因此，相對于基座120來說，提升銷釘113相對地上升，不久，在圖19中，成為沒有襯底W的狀態(tài)。
其次，利用未圖示的機械手將襯底W運送到反應容器111內(nèi)，利用上述上升工作后的各提升銷釘113的頭部113b以主表面向上的方式支撐襯底W。
其次，為了由基座120來支撐襯底W，使各提升銷釘113相對于基座120相對地下降。為此，伴隨于使機械手退避，另一方面使基座支撐構(gòu)件112上升而使基座120上升。在該上升的過程中，如果鏜孔121的外周側(cè)部分121a到達襯底W的主背面，則至此在提升銷釘113的頭部113b上被支撐了的襯底W轉(zhuǎn)移到由鏜孔121的外周側(cè)部分121a來支撐的狀態(tài)。進而，如果提升銷釘貫通用孔部123的邊緣部到達提升銷釘113的頭部113b，則至此作為由反應容器111的內(nèi)部底面支撐了的狀態(tài)的提升銷釘113轉(zhuǎn)移到由基座120來支撐的狀態(tài)。
在以這種方式由基座120支撐了襯底W后，進行氣相生長。
即，伴隨于通過使基座支撐構(gòu)件112繞垂直軸進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，使基座120旋轉(zhuǎn)而使襯底W旋轉(zhuǎn)，同時一邊利用加熱裝置114將該基座120上的襯底W加熱到所希望的生長溫度，一邊經(jīng)氣相生長用氣體導入管115在襯底W的主表面上大致水平地供給氣相生長用氣體，另一方面，經(jīng)吹洗氣體導入管116在基座120的下側(cè)大致水平地導入吹洗氣體。因而，在氣相生長中，在基座120的上側(cè)分別與基座120和襯底W大致平行地形成反應氣體流，在基座120的下側(cè)與基座120和襯底W大致平行地形成吹洗氣體流。
通過以這種方式進行氣相生長，在襯底W的主表面上形成外延層，可制造外延晶片。
在以這種方式制造了外延晶片后，將該制造后的外延晶片運出到反應容器111外。
即，在預先停止了基座120的旋轉(zhuǎn)后，使基座支撐構(gòu)件112下降，如圖19中所示，使各提升銷釘113彼此大致等量地向基座120的上方突出，伴隨該突出工作，使襯底W向基座120的鏜孔121上方上升。然后，利用未圖示的機械手運出襯底W。
在此，由于在氣相生長中加熱襯底W，故利用該加熱使襯底W中包含的摻雜劑向襯底W的外方擴散而釋放到氣相中。
此外，在氣相生長之前，由于通過在襯底W的表面上流過例如氯化氫氣體進行氣相刻蝕以除去該表面的自然氧化膜，故對襯底W進行輕微的氣相刻蝕而使之氣化。再者，在氣相生長用氣體中除了原料氣體外，例如包含了氫作為運載氣體，在此基礎(chǔ)上，由于也例如使用氫作為上述吹洗氣體，故因該氫的緣故，襯底W被輕微刻蝕而氣化。因而，根據(jù)這些原因，在襯底W中包含的摻雜劑被釋放到氣相中。
即，根據(jù)這幾個原因，在氣相生長時摻雜劑從襯底W內(nèi)釋放到氣相中。
與此不同，本實施形態(tài)的基座120具有從支撐襯底W的一側(cè)的面起貫通背面的貫通部122，而且，由于該貫通部122在氣相生長時也被保持于開放狀態(tài)，故氣體可經(jīng)該貫通部122而流通。因而，可經(jīng)貫通部122從基座120的背面一側(cè)適當?shù)蒯尫乓驓庀嗌L時的加熱而從襯底W擴散到外方的摻雜劑或因氣相刻蝕而從襯底W釋放的摻雜劑。于是，可適當?shù)匾种七@些摻雜劑迂回進入襯底W的主表面一側(cè)。因此，即使不在襯底W的主背面上形成防止自摻雜用的氧化膜，也能大幅度地抑制自摻雜的發(fā)生，結(jié)果，可謀求摻雜濃度和電阻率的面內(nèi)均勻化。即，不需要特別的工序也能容易地實現(xiàn)摻雜濃度和電阻率的面內(nèi)均勻化。
在此，在圖20中示出使用本實施形態(tài)的基座120在直徑300mm、電阻率0.01Ω·cm～0.02Ω·cm的p+型的硅單晶襯底(在主背面上沒有氧化膜，以下單單成為襯底)的主表面上以氣相生長方式生長厚度約為6μm的p型的硅外延層制造的硅外延晶片(以下稱為第1外延晶片)和使用在沒有貫通部122方面與基座120不同、在其它的方面與基座120同樣的基座(以下，稱為第1比較對照基座，省略圖示)同樣地制造的硅外延晶片(以下稱為第2外延晶片)的電阻率(單位Ω·cm)的面內(nèi)分布(從外延晶片外周端到中心)。
如圖20中所示，第1外延晶片的電阻率與第2外延晶片的電阻率相比，在面內(nèi)變得均勻。
即，如果使用具有貫通部122的基座120進行氣相生長，則與使用沒有貫通部122的第1比較對照基座進行氣相生長的情況相比，可知能抑制自摻雜。
再有，作為抑制自摻雜以謀求摻雜濃度的面內(nèi)均勻化用的現(xiàn)有的技術(shù)，例如如上述的特開平10-223545號公報中所示，提出了在鏜孔(在該公報中稱為晶片凹部)的最外周部上設(shè)置了貫通背面的孔部的氣相生長用基座，但在該基座中，電阻率(和摻雜濃度)的面內(nèi)分布未得到很大的改善。這一點可認為是，由于鏜孔的最外周部上存在孔部，故該孔部位于在鏜孔上放置的襯底的最外周端的外側(cè)。因此，從襯底釋放的含有摻雜劑的氣體經(jīng)孔部與從基座的下側(cè)流入鏜孔內(nèi)的氣體一起被襯底的上側(cè)的氣流(即上述氣相生長用氣體流)牽引而上升，沿襯底上表面的外延層流動，被取入到該外延層內(nèi)。
與此不同，在本實施形態(tài)的基座120的情況下，在鏜孔121的內(nèi)周側(cè)部分121b上形成的貫通部122的位置必然位于在鏜孔121上放置的襯底W的最外周端的中心側(cè)。于是，該貫通部122相對于氣相生長中在襯底W的上側(cè)形成的氣流，即氣相生長用氣體流位于襯底W的背陰的位置上。因此，可抑制基座120下側(cè)的氣體經(jīng)該貫通部122流入鏜孔121內(nèi)。于是，能可靠地抑制從襯底W內(nèi)釋放的摻雜劑迂回進入該襯底W的主表面一側(cè)，結(jié)果，可適當?shù)匾种谱該诫s的發(fā)生。
再有，在上述的氣相生長時，如圖18中所示，由于提升銷釘貫通用孔部123被提升銷釘113堵住，經(jīng)該提升銷釘貫通用孔部123的氣體的流通實質(zhì)上不可能進行，故難以經(jīng)該提升銷釘貫通用孔部123在基座120的背面一側(cè)適當?shù)蒯尫艔囊r底W釋放的摻雜劑。因而，提升銷釘貫通用孔部123不會起到與貫通部122同樣的效果。
此外，由于本實施形態(tài)的基座120的貫通部122具備過熱抑制部122a、122b，故可妨礙從作為經(jīng)基座120從背面一側(cè)加熱襯底W的熱源的加熱裝置114b的經(jīng)貫通部122的朝向基板W的直接的熱輻射。
于是，可抑制襯底W的局部的過熱，可適當?shù)匾种仆庋訉拥哪ず裰邪l(fā)生離散性的情況，可使外延晶片中的平整度變得良好。
在此，在圖21A和圖21B中示出上述第1外延晶片和使用在以與基座盤面正交的直線狀形成貫通部122方面與基座120不同、在其它的方面與基座120同樣的基座(圖26，以下，稱為第2比較對照基座150)同樣地制造的硅外延晶片(以下稱為第3外延晶片)的平整度(SFQR，單元尺寸為25mm×25mm，單位μm)的直方圖。此外，在圖22A和圖22B中示出第1和第3外延晶片中的SFQR的面內(nèi)分布。再有，在圖22A和圖22B中，在外延晶片的面內(nèi)只對SFQR的值為0.1μm以上的部分標以「×」。
如圖21A和圖22A中所示，第1外延晶片與第3外延晶片(圖21B、圖22B)相比，邊緣部的平整度是良好的(0.1μm以上的SFQR值連1點也沒有)。
即，如果使用貫通部122具有過熱抑制部122a、122b的基座120進行氣相生長，則與使用貫通部122沒有過熱抑制部的第2比較對照基座150進行氣相生長的情況相比，可知外延晶片的平整度在貫通部122的形成區(qū)域中沒有惡化。
按照以上那樣的實施形態(tài)，由于基座120具有從支撐襯底W的一側(cè)的面起貫通背面的貫通部122，故不需要特別的工序就能容易地實現(xiàn)摻雜濃度和電阻率的面內(nèi)均勻化。
另外，由于貫通部具備過熱抑制部，故可抑制襯底W的局部的過熱，可適當?shù)匾种圃谕庋訉拥哪ず裰邪l(fā)生離散性。
再有，在上述第3實施形態(tài)中，只說明了在p+型的硅單晶襯底上以氣相生長方式生長p型的硅外延層的例子，但本發(fā)明不限于此，也可將本發(fā)明的基座、氣相生長裝置和外延晶片的制造方法應用于例如在n+型的硅單晶襯底上以氣相生長方式生長n型的硅外延層的情況、在n+型的硅單晶襯底上以氣相生長方式生長p型的硅外延層的情況和在p+型的硅單晶襯底上以氣相生長方式生長n型的硅外延層的情況等，在該情況下，也可謀求電阻率(摻雜濃度)的面內(nèi)均勻化。
此外，只說明了將本發(fā)明應用于單片式的基座的例子，但不限于此，也可適用于多片式的基座。
此外，說明了基座120的鏜孔121形成了由外周側(cè)部分121a和內(nèi)周側(cè)部分121b構(gòu)成的2段結(jié)構(gòu)的例子，但不限于此，鏜孔121也可以是1段。
此外，說明了鏜孔121的(的內(nèi)周側(cè)部分121b)呈凹曲面形狀的例子，但不限于此，鏜孔121也可以是平面的。
再者，說明了基座120具備提升銷釘貫通用孔部123的例子，但本發(fā)明不限于此，基座120也可以不具備提升銷釘貫通用孔部123。
此外，說明了構(gòu)成貫通部122的2個孔部122c、122d中從支撐襯底W一側(cè)的面起形成的孔部122c與從背面起形成的孔部122d相比位于該基座120的外周側(cè)的例子，但如果孔部122c、122d以只是一部分彼此重疊的方式進行了位置偏移，則不限于此。
<貫通部的變例>
貫通部不限于上述的例子，例如如圖23和圖24中所示，從支撐襯底W一側(cè)的面中的開口部與背面中的開口部的位置(在與基座的盤面正交的方向上)以偏移的方式傾斜，則也可以直線狀形成貫通部。此時，貫通部的傾斜方向是任意的。在圖23中示出的貫通部131的情況下，在基座120中貫通部131的邊緣部分構(gòu)成過熱抑制部131a、131b。同樣，在圖24中示出的貫通部132的情況下，在基座120中貫通部132的邊緣部分構(gòu)成過熱抑制部132a、132b。
此外，如圖25中所示，也可以是以曲線狀(圓弧狀)形成了的貫通部133。此時，在基座120中貫通部133的邊緣部分構(gòu)成過熱抑制部133a、133b、133c。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性按照本發(fā)明的基座、氣相生長裝置和外延晶片的制造方法，由于可從基座的下面一側(cè)經(jīng)在基座的鏜孔中形成的孔部適當?shù)蒯尫乓驓庀嗌L時從半導體襯底內(nèi)釋放的摻雜劑，故可適當?shù)匾种七@些摻雜劑迂回進入襯底的主表面一側(cè)。于是，即使不在襯底的背面上形成防止自摻雜用的氧化膜，也能大幅度地抑制自摻雜的發(fā)生，結(jié)果，可謀求摻雜濃度和電阻率的面內(nèi)均勻化。即，可容易地實現(xiàn)摻雜濃度和電阻率的面內(nèi)均勻化。
此外，按照本發(fā)明，由于基座具有從支撐半導體襯底的一側(cè)的面起貫通背面的貫通部，故可從基座的背面一側(cè)經(jīng)貫通部適當?shù)蒯尫乓驓庀嗉訜釙r的加熱而從半導體襯底擴散到外方的摻雜劑或因氣相刻蝕而從半導體襯底內(nèi)釋放的摻雜劑。于是，可適當?shù)匾种七@些摻雜劑迂回進入襯底的主表面一側(cè)。因此，即使不在襯底的主背面上形成防止自摻雜用的氧化膜，也能大幅度地抑制自摻雜的發(fā)生，結(jié)果，可謀求摻雜濃度和電阻率的面內(nèi)均勻化。即，不需要特別的工序也能容易地實現(xiàn)摻雜濃度和電阻率的面內(nèi)均勻化。
另外，由于貫通部具備過熱抑制部，故可妨礙經(jīng)從熱源朝向半導體襯底的貫通部的直接的熱輻射。于是，可抑制半導體襯底的局部的過熱。因而，可適當?shù)匾种圃谕庋訉拥哪ず裰邪l(fā)生離散性的情況。
因而，本發(fā)明的基座、氣相生長裝置、外延晶片的制造裝置和外延晶片的制造方法特別適合于在半導體襯底的主表面上以氣相生長方式生長外延層的外延晶片的制造。
權(quán)利要求
1.一種在氣相生長時支撐半導體襯底的基座，其特征在于在上表面上形成了在內(nèi)部配置半導體襯底的鏜孔，該鏜孔形成具有支撐半導體襯底的外周邊緣部的上段鏜孔部和與該上段鏜孔部相比在中心側(cè)下段形成的下段鏜孔部的二段結(jié)構(gòu)，在上述下段鏜孔部中形成了貫通背面并在氣相生長時也呈開放狀態(tài)的孔部。
2.一種在氣相生長時支撐半導體襯底的基座，其特征在于在上表面上形成了在內(nèi)部配置半導體襯底的鏜孔，在該鏜孔內(nèi)的最外周部的中心側(cè)形成了貫通背面并在氣相生長時也呈開放狀態(tài)的孔部。
3.如權(quán)利要求2中所述的基座，其特征在于將上述孔部的位置設(shè)定在與半導體襯底的外周端相比處于面對中心側(cè)部分的位置上。
4.如權(quán)利要求2或3中所述的基座，其特征在于具有在面對在半導體襯底的外周邊緣部上形成的倒角部的背面的位置上形成的上述孔部。
5.如權(quán)利要求2～4的任一項中所述的基座，其特征在于具有在上述鏜孔的整個面上形成的多個孔部。
6.如權(quán)利要求1～5的任一項中所述的基座，其特征在于具有在面對半導體襯底主背面的外周邊緣部的位置上形成的上述孔部。
7.如權(quán)利要求1～6的任一項中所述的基座，其特征在于具有在其中心與上述鏜孔的中心大致相等的整個圓周上形成的多個孔部。
8.如權(quán)利要求1～6的任一項中所述的基座，其特征在于具有在其中心與上述鏜孔的中心大致相等的圓周上以圓弧狀形成的孔部。
9.如權(quán)利要求1～6的任一項中所述的基座，其特征在于具有其中心與上述鏜孔的中心大致相等的圓環(huán)狀的孔部。
10.如權(quán)利要求1中所述的基座，其特征在于具有在上述下段鏜孔部的整個面上形成的多個孔部。
11.如權(quán)利要求1～10的任一項中所述的基座，其特征在于具有3個以上的上述孔部。
12.如權(quán)利要求1～10的任一項中所述的基座，其特征在于具有10個以上的上述孔部。
13.如權(quán)利要求1～10的任一項中所述的基座，其特征在于具有20個以上的上述孔部。
14.如權(quán)利要求1～7或權(quán)利要求10～13的任一項中所述的基座，其特征在于上述孔部構(gòu)成圓筒形狀，該孔部的內(nèi)徑為3mm以下。
15.如權(quán)利要求1～7或權(quán)利要求10～13的任一項中所述的基座，其特征在于上述孔部構(gòu)成圓筒形狀，該孔部的內(nèi)徑為2mm以下。
16.一種氣相生長裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求1～15的任一項中所述的基座；在內(nèi)部配置了在該基座的上表面上形成的鏜孔中配置半導體襯底的上述基座以在半導體襯底的主表面上以氣相生長方式生長外延層用的反應容器；以及在氣相生長時加熱半導體襯底用的加熱裝置。
17.一種外延晶片的制造方法，其特征在于在權(quán)利要求16中所述的氣相生長裝置的基座的鏜孔上配置半導體襯底，在反應容器中配置該基座，利用上述加熱裝置加熱該基座上的半導體襯底，在半導體襯底的主表面上以氣相生長方式生長外延層來制造外延晶片。
18.如權(quán)利要求17中所述的外延晶片的制造方法，其特征在于在上述基座的上表面一側(cè)和背面一側(cè)這兩側(cè)，一邊與該基座大致平行地流過氣體，一邊進行氣相生長。
19.如權(quán)利要求17或18中所述的外延晶片的制造方法，其特征在于使用添加了硼的襯底作為上述半導體襯底。
20.如權(quán)利要求17或18中所述的外延晶片的制造方法，其特征在于使用添加了砷的襯底作為上述半導體襯底。
21.如權(quán)利要求17中所述的外延晶片的制造方法，其特征在于通過調(diào)節(jié)上述基座的孔部的內(nèi)徑或內(nèi)寬度來控制在所制造的外延晶片的外延層的表面上因該外延層的膜厚比周圍厚而形成的隆起部的大小。
22.一種外延晶片，其特征在于在外延層的表面上形成了因膜厚比周圍厚而在整個圓周上以點狀隆起的隆起部。
23.一種外延晶片，其特征在于在外延層的整個面上形成了因膜厚比周圍厚而以點狀隆起的隆起部。
24.一種外延晶片，其特征在于在外延層的表面上形成了因膜厚比周圍厚而以圓弧狀隆起的隆起部。
25.一種外延晶片，其特征在于在外延層的表面上形成了因膜厚比周圍厚而以圓環(huán)狀隆起的隆起部。
26.如權(quán)利要求22～25的任一項中所述的外延晶片，其特征在于在與基座的孔部對應的位置上形成了上述隆起部。
27.一種在氣相生長時支撐半導體襯底的基座，其特征在于具有從支撐半導體襯底的一側(cè)的面起貫通背面的貫通部，該貫通部具備過熱抑制部，該過熱抑制部通過妨礙來自經(jīng)該基座從背面一側(cè)加熱由該基座支撐的半導體襯底的熱源的、經(jīng)該貫通部的直接的熱輻射來抑制半導體襯底的局部的過熱。
28.一種在氣相生長時支撐半導體襯底的基座，其特征在于將從支撐半導體襯底的一側(cè)的面及其背面起以只是一部分彼此重疊的方式進行了位置偏移的孔部的深度形成為雖然各自不貫通該基座但在該基座的內(nèi)部互相連通的深度，利用這些孔部的總體構(gòu)成了從支撐半導體襯底的一側(cè)的面起貫通背面的貫通部。
29.一種外延晶片的制造裝置，該裝置用來在半導體襯底的主表面上以氣相生長方式生長外延層來制造外延晶片，其特征在于具備權(quán)利要求27或28中所述的基座。
30.一種外延晶片的制造方法，其特征在于在由權(quán)利要求27或28中所述的基座支撐的半導體襯底的主表面上以氣相生長方式生長外延層來制造外延晶片。
全文摘要
本發(fā)明是在氣相生長時支撐半導體襯底(W)的基座(10)，在上表面上形成了在內(nèi)部配置半導體襯底(W)的鏜孔(11)。鏜孔(11)形成具有支撐半導體襯底(W)的外周邊緣部的上段鏜孔部(11a)和與該上段鏜孔部(11a)相比在中心側(cè)下段形成的下段鏜孔部(11b)的二段結(jié)構(gòu)，在下段鏜孔部(11b)中形成了貫通背面并在氣相生長時也呈開放狀態(tài)的孔部(12)。
文檔編號C23C16/44GK1618117SQ0282764
公開日2005年5月18日 申請日期2002年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月30日
發(fā)明者吉田知佐, 荒井剛, 秋山謙二, 大瀨廣樹 申請人:信越半導體株式會社