專利名稱：襯托器和氣相生長(zhǎng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種其上放置半導(dǎo)體基板的襯托器，和一種具有所述襯托器的氣相生長(zhǎng)裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，已公知一種使單晶薄膜在半導(dǎo)體基板的正面上氣相生長(zhǎng)的裝置，即所謂的單晶片型氣相生長(zhǎng)裝置。該單晶片型氣相生長(zhǎng)裝置包括大體上呈盤形以支承半導(dǎo)體基板的襯托器，并且該單晶片型氣相生長(zhǎng)裝置被構(gòu)造用以通過(guò)將反應(yīng)氣體供給到正面上同時(shí)從兩側(cè)加熱襯托器上的半導(dǎo)體基板而進(jìn)行單晶薄膜的氣相生長(zhǎng)。
更具體而言，如圖4所示，襯托器200包括位于正面中央部分處的凹部201，且半導(dǎo)體基板W在凹部201內(nèi)受到支承。凹部201包括具有平的且環(huán)形的基板支承表面的外周側(cè)凹部202和形成以自所述外周側(cè)凹部202凹入的中央側(cè)凹部203(例如參見(jiàn)日本特開昭61-215289A號(hào)公報(bào))。
然而，當(dāng)半導(dǎo)體基板W被放置在凹部201內(nèi)時(shí)，傾向于在半導(dǎo)體基板W與外周側(cè)凹部202相接觸的部分處產(chǎn)生弧形刮傷。
本發(fā)明解決了上述問(wèn)題，且其目的在于提供一種能夠抑制刮傷產(chǎn)生的襯托器和氣相生長(zhǎng)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，在本發(fā)明的襯托器中，在半導(dǎo)體基板的正面上進(jìn)行單晶薄膜的氣相生長(zhǎng)時(shí)，半導(dǎo)體基板在凹部中受到大致水平地支承，并且所述凹部包括用以支承半導(dǎo)體基板的外周側(cè)凹部和形成在所述外周側(cè)凹部?jī)?nèi)部且自所述外周側(cè)凹部凹入的中央側(cè)凹部，其中所述外周側(cè)凹部包括基板支承表面，所述基板支承表面自凹部的外周側(cè)朝向中央側(cè)相對(duì)于水平表面向下傾斜，并且基板支承表面中除去至少內(nèi)周邊緣之外的區(qū)域支承位于半導(dǎo)體基板的外周邊緣內(nèi)部的一部分半導(dǎo)體基板的背面。
本發(fā)明人為解決上述問(wèn)題已銳意地進(jìn)行了研究。結(jié)果是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于熱應(yīng)力的作用，在縱剖視圖中半導(dǎo)體基板翹曲成U形，并且因此半導(dǎo)體基板的背面受到凹部基板支承表面的內(nèi)周邊緣，也就是，所述外周側(cè)凹部和所述中央側(cè)凹部之間形成的拐角部分的支承，由此在半導(dǎo)體基板的背面上產(chǎn)生弧形刮傷。
即便是當(dāng)基板支承表面自凹部的外周側(cè)朝向內(nèi)周側(cè)傾斜時(shí)，若相對(duì)于水平表面的傾斜角度太大，那么基板支承表面僅在半導(dǎo)體基板的外周邊緣處支承半導(dǎo)體基板。因此，雖然在半導(dǎo)體基板的背面上沒(méi)有刮傷，但是進(jìn)行氣相生長(zhǎng)的單晶薄膜中的滑移位錯(cuò)的出現(xiàn)頻率快速增加。具體而言，例如在直徑為300毫米的硅單晶基板的凹部的情況下，若基板支承表面相對(duì)于水平表面的傾斜角度大于1度，那么進(jìn)行氣相生長(zhǎng)的單晶薄膜中的滑移位錯(cuò)的出現(xiàn)頻率快速增加。
另一方面，當(dāng)基板支承表面相對(duì)于水平表面的傾斜角度為0度或更小時(shí)，也就是當(dāng)基板支承表面是平的或自凹部的外周側(cè)朝向中央側(cè)傾斜而升高時(shí)，基板支承表面的內(nèi)周邊緣接觸半導(dǎo)體基板的背面，由此使得易于在半導(dǎo)體基板的背面上產(chǎn)生弧形刮傷。若基板支承表面相對(duì)于襯托器的正面上凹部的圓周表面(在下文中被稱作凹部圓周表面)的傾斜角度小于預(yù)定角度時(shí)，那么當(dāng)使用在縱剖視圖中翹曲成倒U形的襯托器時(shí)，基板支承表面相對(duì)于凹部圓周表面的傾角被該翹曲所抵銷，使得相對(duì)于水平表面的傾斜角度變?yōu)?度或更小。因此，半導(dǎo)體基板的背面能夠接觸基板支承表面的內(nèi)周邊緣，由此在所述半導(dǎo)體基板的背面上易于產(chǎn)生弧形刮傷。具體而言，例如在直徑為300毫米的硅單晶基板的凹部的情況下，若基板支承表面相對(duì)于凹部圓周表面的傾斜角度小于0.2度，并且襯托器翹曲成倒U形從而具有不小于0.3毫米的翹曲量，那么在硅單晶基板的背面上產(chǎn)生弧形刮傷。襯托器的翹曲量意味著襯托器背面上的中央部分和外圓周部分之間的高度差。
根據(jù)本發(fā)明，所述外圓周側(cè)部分的基板支承表面相對(duì)于水平表面自凹部的外周側(cè)朝向中央側(cè)傾斜向下，并且基板支承表面中除去至少內(nèi)周邊緣之外的區(qū)域支承位于半導(dǎo)體基板的外周邊緣內(nèi)部的一部分半導(dǎo)體基板的背面。由此，即便是當(dāng)半導(dǎo)體基板由于熱應(yīng)力而產(chǎn)生翹曲時(shí)，與常規(guī)技術(shù)不同，能夠在半導(dǎo)體基板的正面上進(jìn)行單晶基板的氣相生長(zhǎng)，而不會(huì)由襯托器的基板支承表面的內(nèi)周邊緣在半導(dǎo)體基板的背面上產(chǎn)生刮傷。此外，基板支承表面不是僅在半導(dǎo)體基板的外周邊緣處支承半導(dǎo)體基板，由此能夠抑制進(jìn)行氣相生長(zhǎng)的單晶薄膜中滑移位錯(cuò)的產(chǎn)生。
在本發(fā)明的襯托器中，優(yōu)選地，所述基板支承表面相對(duì)于水平表面以如下角度傾斜，所述角度與在包括凹部的中央軸線的假想平面中基板支承表面和半導(dǎo)體基板的接觸點(diǎn)處由水平表面和半導(dǎo)體基板的切線形成的角度相等。在這種情況下，即便是在半導(dǎo)體基板由于熱應(yīng)力而產(chǎn)生翹曲時(shí)，必定能夠防止基板支承表面僅在半導(dǎo)體基板的外周邊緣處支承半導(dǎo)體基板。因此，必定能夠防止要形成的單晶薄膜中滑移位錯(cuò)的產(chǎn)生。
在本發(fā)明的襯托器中，優(yōu)選地，中央側(cè)凹部凹入一定深度，以使得不與半導(dǎo)體基板的背面接觸。在這種情況下，中央側(cè)凹部和半導(dǎo)體基板的背面不產(chǎn)生相互摩擦，從而必定能夠防止在半導(dǎo)體基板的背面上刮傷的產(chǎn)生。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明的氣相生長(zhǎng)裝置包括根據(jù)本發(fā)明所述的襯托器。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的氣相生長(zhǎng)裝置的一個(gè)實(shí)施例的示意結(jié)構(gòu)的縱剖視圖；圖2A是根據(jù)本發(fā)明的襯托器的縱剖視圖；圖2B是襯托器的背面的平面圖；圖3是圖2A中圓圈中的部分的放大視圖；和圖4是常規(guī)襯托器的縱剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面，結(jié)合附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明的氣相生長(zhǎng)裝置的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。氣相生長(zhǎng)裝置的該實(shí)施例是一種使單晶薄膜在半導(dǎo)體基板的正面上氣相生長(zhǎng)的單晶片型氣相生長(zhǎng)裝置。
圖1是氣相生長(zhǎng)裝置100的示意結(jié)構(gòu)的縱剖視圖。氣相生長(zhǎng)裝置100是一種單晶片型氣相生長(zhǎng)裝置，并且包括反應(yīng)器1，半導(dǎo)體基板W例如硅單晶基板等被放置在所述反應(yīng)器中。
反應(yīng)器1為具有頂壁1a、底壁1b和側(cè)壁1e的反應(yīng)室。頂壁1a和底壁1b由半透明石英制成。在側(cè)壁1e中成形出將用于氣相生長(zhǎng)的反應(yīng)氣體供給進(jìn)入反應(yīng)器1中的氣體供給開口1c和用于將反應(yīng)氣體從反應(yīng)器1中排出的氣體排出開口1d。氣體供給開口1c與氣體供給裝置(未示出)相連接用于供給具有預(yù)定組成和流量的反應(yīng)氣體。例如，在硅單晶基板上進(jìn)行硅單晶薄膜的氣相生長(zhǎng)時(shí)，優(yōu)選使用的反應(yīng)氣體為原料氣SiHCl3氣(三氯硅烷)和載氣氫氣的混合氣。
用于通過(guò)頂壁1a向反應(yīng)器1內(nèi)部輻射熱量的加熱裝置5a被布置在反應(yīng)器1的上方，同時(shí)，用于通過(guò)底壁1b向反應(yīng)器1內(nèi)部輻射熱量的加熱裝置5b被布置在反應(yīng)器1的下方。在該實(shí)施例中，鹵素?zé)舯挥米骷訜嵫b置5a和加熱裝置5b。
一個(gè)大致圓盤形的用于放置半導(dǎo)體基板W的襯托器2被布置在反應(yīng)器1中，所述襯托器受到支承構(gòu)件3的支承。
襯托器2通過(guò)用碳化硅涂覆石墨而形成。如圖2A所示，襯托器2的正面，也就是襯托器2的上表面具有用于從下面水平地支承半導(dǎo)體基板W的大體上為圓形的凹部2c，和凹部2c的圓周表面2a(在下文中被稱作凹部圓周表面)。
更具體而言，如圖2B和圖3所示，凹部2c具有用于支承半導(dǎo)體基板W的外周側(cè)凹部20和形成在所述外周側(cè)凹部20內(nèi)部且自所述外周側(cè)凹部20凹入的中央側(cè)凹部21。
所述外周側(cè)凹部20具有基板支承表面20a。如圖3所示，基板支承表面20a自凹部2c的外周側(cè)朝向中央側(cè)相對(duì)于水平表面以大于0度且1度或小于1度的角度向下傾斜。所述外周側(cè)凹部20被構(gòu)造使得基板支承表面20a中除去至少內(nèi)周邊緣20b之外的區(qū)域，也就是，所述外周側(cè)凹部20和所述中央側(cè)凹部21之間形成的拐角部分支承位于其外周邊緣內(nèi)部的一部分半導(dǎo)體基板W。在包括凹部2c的中央軸線的假想平面中，由基板支承表面20a和水平表面形成的角度與由水平表面和半導(dǎo)體基板W的切線形成的角度相等，由于在氣相生長(zhǎng)的時(shí)候在基板支承表面20a和半導(dǎo)體基板W的接觸點(diǎn)處存在熱應(yīng)力的作用，在縱剖視圖中所述半導(dǎo)體基板W彎曲成U形。
在縱剖視圖中所述中央側(cè)凹部21形成U形并且凹入一定深度，以使得所述半導(dǎo)體基板W的背面在氣相生長(zhǎng)的時(shí)候不與中央側(cè)凹部21接觸。盡管在圖3中未示出，但是安放在凹部2c中的所述半導(dǎo)體基板W通過(guò)加熱裝置5a從上方被加熱并且還通過(guò)襯托器2由加熱裝置5b從下面被加熱，如圖1所示。
如圖2B所示，在凹部2c的中央側(cè)凹部21中，沿襯托器2的圓周方向以預(yù)定間隔形成從襯托器2的正面穿透到背面的三個(gè)通孔2d。通孔2d是使起模頂桿(未示出)用于使從其中穿過(guò)的半導(dǎo)體基板W向上和向下移動(dòng)的孔。
在凹部2c外側(cè)的部分處，在襯托器2的背面開口設(shè)置三個(gè)凹進(jìn)部2e，分別沿徑向方向與所述通孔2d相鄰。
如圖1所示，支承構(gòu)件3包括在襯托器2下面沿垂直方向延伸的旋轉(zhuǎn)軸3a。在旋轉(zhuǎn)軸3a的頂端部分處，設(shè)有三個(gè)斜向上徑向分支的輻板3b。每個(gè)輻板3b的頂部部分與襯托器2的凹進(jìn)部分2e相接合，從而支承襯托器2。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分(未示出)被連接到旋轉(zhuǎn)軸3a上，且襯托器2通過(guò)驅(qū)動(dòng)該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
下面，將對(duì)通過(guò)使用上述氣相生長(zhǎng)裝置100在直徑為300毫米的硅單晶基板上氣相生長(zhǎng)硅單晶薄膜的過(guò)程進(jìn)行描述。
首先，硅單晶基板被搬運(yùn)以被安放在襯托器2的凹部2c中。
接著，硅單晶基板由加熱裝置5a，5b進(jìn)行加熱，并且襯托器2通過(guò)上述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分的作用而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在這種狀態(tài)下，SiHCl3氣和氫氣的混合氣由氣體供給開口1c被供給進(jìn)入反應(yīng)器1中用以進(jìn)行氣相生長(zhǎng)。
在進(jìn)行氣相生長(zhǎng)時(shí)，在縱剖視圖中所述硅單晶基板彎曲成U形。另一方面，襯托器2的基板支承表面20a適于自凹部2c的外周側(cè)朝向中央側(cè)向下傾斜，以使得基板支承表面20a中除去至少內(nèi)周邊緣20b之外的區(qū)域支承位于其外周邊緣內(nèi)部的硅單晶基板背面的一部分。此時(shí)在包括凹部2c的中央軸線的假想平面中，由基板支承表面20a和水平表面形成的角度與由水平表面和硅單晶基板的切線形成的角度相等，所述硅單晶基板在硅單晶基板和基板支承表面20a的接觸點(diǎn)處產(chǎn)生彎曲。利用這種結(jié)構(gòu)，必定能夠防止基板支承表面僅在半導(dǎo)體基板的外周邊緣處支承半導(dǎo)體基板，以及能夠防止硅單晶基板的背面接觸基板支承表面的內(nèi)周邊緣。
根據(jù)以上氣相生長(zhǎng)裝置100，硅單晶基板的背面可受到支承，同時(shí)在硅單晶基板的背面上不產(chǎn)生弧形刮傷，而且在硅單晶基板的正面上還能夠進(jìn)行硅單晶薄膜的氣相生長(zhǎng)，同時(shí)抑制滑移位錯(cuò)的產(chǎn)生。
襯托器2的基板支承表面20a相對(duì)于水平表面以不大于1度的角度傾斜，以使得硅單晶基板不是僅在硅單晶基板的外周邊緣處受到支承，由此能夠抑制進(jìn)行氣相生長(zhǎng)的硅單晶薄膜中滑移位錯(cuò)的產(chǎn)生。
凹部2c的中央側(cè)凹部21成形不與硅單晶基板的背面相接觸，從而使凹部2c的中央側(cè)凹部21和硅單晶基板的背面不產(chǎn)生相互摩擦。因此，在所述背面上易于產(chǎn)生刮傷的情況下，例如在硅單晶基板在其背面上進(jìn)行鏡面加工等情況下，刮傷的產(chǎn)生能夠受到抑制。
在以上實(shí)施例中，在所進(jìn)行的描述中氣相生長(zhǎng)裝置100為單晶片型氣相生長(zhǎng)裝置，然而例如只要裝置能夠支承大致水平地支承凹部中的半導(dǎo)體基板W，還可以使用餅型氣相生長(zhǎng)裝置。
此外，在所進(jìn)行的描述中基板支承表面20a自凹部2c的外周側(cè)相對(duì)于水平表面朝向中央側(cè)向下傾斜。基板支承表面20a相對(duì)于凹部圓周表面2a的傾斜角度優(yōu)選不小于0.2度。在這種情況下，即便當(dāng)使用在縱剖視圖中翹曲成倒U形的襯托器2時(shí)，如果襯托器2的翹曲量不超過(guò)0.3毫米，那么基板支承表面20a的傾角不會(huì)被該翹曲所抵銷。因此，即便當(dāng)使用翹曲成倒U形的襯托器2時(shí)，也可在硅單晶基板的正面上進(jìn)行硅單晶薄膜的氣相生長(zhǎng)，而不會(huì)在其背面上產(chǎn)生弧形刮傷。
如上面所述，在本發(fā)明的實(shí)施例中，用于在半導(dǎo)體基板W的正面上進(jìn)行單晶薄膜的氣相生長(zhǎng)的氣相生長(zhǎng)裝置100包括用于從下面水平地支承凹部2c中的半導(dǎo)體基板W的盤狀襯托器2。凹部2c包括具有支承半導(dǎo)體基板W的基板支承表面20a的外周側(cè)凹部20和形成以自所述外周側(cè)凹部20凹入的中央側(cè)凹部21。外周側(cè)凹部20包括自凹部2c的外周側(cè)相對(duì)于水平表面朝向中央側(cè)向下傾斜的，并且由基板支承表面20a中除去至少內(nèi)周邊緣側(cè)凹部20b之外的區(qū)域支承位于其外周邊緣內(nèi)部的一部分半導(dǎo)體基板W的基板支承表面20a。凹部2c的中央側(cè)凹部21凹入一定深度，從而不與半導(dǎo)體基板W的背面相接觸。
工業(yè)適用性根據(jù)本發(fā)明的襯托器和氣相生長(zhǎng)裝置，即便當(dāng)半導(dǎo)體基板產(chǎn)生翹曲時(shí)，也可在半導(dǎo)體基板的正面上進(jìn)行單晶薄膜的氣相生長(zhǎng)，而不會(huì)由凹部的基板支承表面的內(nèi)周邊緣而在半導(dǎo)體基板的背面上產(chǎn)生弧形刮傷。此外，基板支承表面不是僅在半導(dǎo)體基板的外周邊緣處支承半導(dǎo)體基板，由此能夠抑制進(jìn)行氣相生長(zhǎng)的單晶薄膜中滑移位錯(cuò)的產(chǎn)生。因此，根據(jù)本發(fā)明的襯托器和氣相生長(zhǎng)裝置適于抑制刮傷的產(chǎn)生。
權(quán)利要求
1.一種襯托器，其中在半導(dǎo)體基板的正面上進(jìn)行單晶薄膜的氣相生長(zhǎng)時(shí)，半導(dǎo)體基板在凹部中受到大致水平地支承，并且所述凹部包括用以支承半導(dǎo)體基板的外周側(cè)凹部和形成在所述外周側(cè)凹部?jī)?nèi)部且自所述外周側(cè)凹部凹入的中央側(cè)凹部，其中所述外周側(cè)凹部包括基板支承表面，所述基板支承表面自凹部的外周側(cè)朝向中央側(cè)相對(duì)于水平表面向下傾斜，并且基板支承表面中除去至少內(nèi)周邊緣之外的區(qū)域支承位于半導(dǎo)體基板的外周邊緣內(nèi)部的一部分半導(dǎo)體基板的背面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯托器，其中所述凹部用于直徑為300毫米的硅單晶基板，并且基板支承表面相對(duì)于水平表面以大于0度且不大于1度的角度傾斜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的襯托器，其中所述基板支承表面相對(duì)于水平表面以如下角度傾斜，所述角度與在包括凹部的中央軸線的假想平面中基板支承表面和半導(dǎo)體基板的接觸點(diǎn)處由水平表面和半導(dǎo)體基板的切線形成的角度相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的襯托器，其中所述中央側(cè)凹部凹入一定深度，以使得不與半導(dǎo)體基板的背面接觸。
5.一種氣相生長(zhǎng)裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的襯托器。
全文摘要
一種襯托器(2)，其中在半導(dǎo)體基板(W)的正面上進(jìn)行單晶薄膜的氣相生長(zhǎng)時(shí)，半導(dǎo)體基板(W)在凹部(2c)中受到大致水平地支承，并且所述凹部(2c)包括用以支承半導(dǎo)體基板(W)的外周側(cè)凹部(20)和形成在所述外周側(cè)凹部(20)內(nèi)部且自所述外周側(cè)凹部(20)凹入的中央側(cè)凹部(21)，其中所述外周側(cè)凹部(20)包括基板支承表面(20a)，所述基板支承表面自凹部(2c)的外周側(cè)朝向中央側(cè)相對(duì)于水平表面向下傾斜，并且基板支承表面(20a)中除去至少內(nèi)周邊緣之外的區(qū)域支承位于半導(dǎo)體基板(W)的外周邊緣內(nèi)部的一部分半導(dǎo)體基板(W)的背面。
文檔編號(hào)C23C16/458GK1774794SQ20048001012
公開日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2004年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月14日
發(fā)明者金谷晃一, 大塚徹, 大瀨廣樹 申請(qǐng)人:信越半導(dǎo)體株式會(huì)社