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JP5024032B2 - Semiconductor device manufacturing apparatus and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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JP5024032B2 JP2007335433A JP2007335433A JP5024032B2 JP 5024032 B2 JP5024032 B2 JP 5024032B2 JP 2007335433 A JP2007335433 A JP 2007335433A JP 2007335433 A JP2007335433 A JP 2007335433A JP 5024032 B2 JP5024032 B2 JP 5024032B2
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Description

本発明は半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、炭化シリコンの半導体基板上に膜を成長させる半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device manufacturing apparatus and a semiconductor device manufacturing method, and more particularly to a semiconductor device manufacturing apparatus and a semiconductor device manufacturing method for growing a film on a silicon carbide semiconductor substrate.

次世代の半導体材料として、現在のシリコン(Si)に代わって炭化シリコン(SiC)が期待されている。SiCが用いられた半導体素子は、これまでのSiを用いた場合と比較して、オン状態における素子抵抗を数百分の一に低下させることができ、200℃以上の高温環境下で使用することができるなどの利点を有する。このような利点を生かして、例えば、電力変換装置などに主に用いられる、高耐電圧の、大電流下で動作するパワー半導体素子への利用が期待され、このようなパワー半導体素子を用いたハイブリッド自動車などの普及も注目されている。そして、現在までに、SiCを材料に用いたショットキーバリアダイオードが市販され、MOSFET(Metal−Oxide−Semiconductor Field Effect Transistor:電界効果トランジスタ)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)などのスイッチングデバイスも盛んに研究されている。   As a next-generation semiconductor material, silicon carbide (SiC) is expected in place of current silicon (Si). A semiconductor element using SiC can reduce the element resistance in the ON state to hundreds of times compared to the case of using conventional Si, and is used in a high temperature environment of 200 ° C. or higher. Has the advantage of being able to. Taking advantage of such advantages, for example, it is expected to be used for a power semiconductor element that operates mainly under a high current with a high withstand voltage, which is mainly used in a power conversion device. The spread of hybrid vehicles is also attracting attention. To date, Schottky barrier diodes using SiC as a material are commercially available, such as MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors) and IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors). Switching devices are also being actively researched.

しかし、SiCを用いた半導体素子の作製には、Siを用いた半導体素子の作製技術が応用できるが、SiCの特性による特有の難しさがある。
その1つにエピタキシャル成長がある。SiCを用いたエピタキシャル成長を行う際、1500℃から1700℃のSiの融点をはるかに超える温度が必要となる。したがって、耐熱性の問題からSiを用いた従来の半導体素子の作製装置は使えない。このため、SiCに適用できる独自の装置が開発されている。特に、耐熱性が最も問題になるのは、ウェハを搭載したサセプタ(susceptor)を機械的に駆動して回転させる回転軸の部分である。つまり、高温であるために、回転軸が炉内外の温度差に耐えられず、破損してしまうという問題があった。
However, for the production of a semiconductor element using SiC, a technique for producing a semiconductor element using Si can be applied, but there are peculiar difficulties due to the characteristics of SiC.
One of them is epitaxial growth. When epitaxial growth using SiC is performed, a temperature far exceeding the melting point of Si from 1500 ° C. to 1700 ° C. is required. Therefore, a conventional semiconductor element manufacturing apparatus using Si cannot be used due to the problem of heat resistance. For this reason, a unique apparatus applicable to SiC has been developed. In particular, the heat resistance is most problematic in the portion of the rotating shaft that mechanically drives and rotates the susceptor on which the wafer is mounted. That is, since the temperature is high, the rotating shaft cannot withstand the temperature difference between the inside and outside of the furnace and is damaged.

そこで、サセプタを機械的に回転させるのではなく、炉内に流す水素(H)ガスの勢いでサセプタを回転させる方法が現在の主流となっている(例えば、特許文献1参照)。
また、複数のガス導入路と排出路を設けることが検討されている(例えば、特許文献2参照)。
特表2003−507319号公報 特開2006−303152号公報
Therefore, a method of rotating the susceptor with the momentum of hydrogen (H) gas flowing in the furnace instead of mechanically rotating the susceptor has become the current mainstream (see, for example, Patent Document 1).
In addition, providing a plurality of gas introduction paths and discharge paths has been studied (see, for example, Patent Document 2).
Japanese translation of PCT publication No. 2003-507319 JP 2006-303152 A

しかし、ウェハの処理枚数を上げるために、サセプタのウェハ搭載面積を広くすると、サセプタを機械的に回転させることが難しくなる。ガスで回転させるためには、例えば、回転翼が必要になり、サセプタの加工コストが嵩むという問題点があった。   However, if the wafer mounting area of the susceptor is increased in order to increase the number of processed wafers, it becomes difficult to mechanically rotate the susceptor. In order to rotate with gas, for example, a rotating blade is required, which increases the processing cost of the susceptor.

また、同様にサセプタを広くすると、サセプタの熱容量が大きくなるために、昇降温に時間がかかり、半導体装置の製造のスループットが低下するという別の問題もあった。
また、同様にサセプタを広くすると、装置のフットプリントが増加し、限られた工場敷地を有効に使うことができないという別の問題もあった。
Similarly, when the susceptor is widened, the heat capacity of the susceptor increases, so that it takes time to raise and lower the temperature, and there is another problem that the throughput of manufacturing the semiconductor device decreases.
Similarly, when the susceptor is widened, there is another problem that the footprint of the apparatus increases and the limited factory site cannot be used effectively.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、省スペースで、多数の半導体基板に膜を厚さのばらつきなく同時に成長させることができる半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a semiconductor device manufacturing apparatus and a semiconductor device manufacturing method capable of simultaneously growing a film on a large number of semiconductor substrates without variation in thickness in a space-saving manner. The purpose is to provide.

上記目的を達成するために、炭化シリコンの半導体基板上に膜を成長させる半導体装置の製造装置が提供される。
この半導体装置の製造装置は、囲い部材と、前記囲い部材内に設置され、支持棒で保持されて複数が重ねられた、前記半導体基板を搭載したサセプタと、前記囲い部材に形成された、前記囲い部材の内部にガスを導入する導入路と、前記囲い部材に前記導入路と対向して形成された、前記ガスを排出する排出路と、前記囲い部材に形成された、前記サセプタを加熱する加熱部と、前記囲い部材の内部に、複数の前記サセプタを取り囲む断熱材と、から構成され、対向する一組の前記導入路と前記排出路とが、前記囲い部材に、異なる方向に複数組形成される。
In order to achieve the above object, a semiconductor device manufacturing apparatus for growing a film on a silicon carbide semiconductor substrate is provided.
The semiconductor device manufacturing apparatus includes an enclosure member, a susceptor that is installed in the enclosure member, is held by a support rod, and a plurality of the susceptors are mounted thereon, and the enclosure member is formed on the enclosure member, Heating the susceptor formed in the enclosure member, the introduction path for introducing gas into the enclosure member, the discharge path for exhausting the gas formed in the enclosure member facing the introduction path, and the enclosure member The heating unit and a heat insulating material surrounding the plurality of susceptors inside the enclosing member, and a plurality of sets of the introduction path and the discharge path facing each other are arranged in different directions on the enclosing member. It is formed.

また、上記目的を達成するために、炭化シリコンの半導体基板上に膜を成長させる半導体装置の製造方法が提供される。
この半導体装置の製造方法は、囲い部材内に設置され、支持棒で保持されて複数が重ねられ、周囲が断熱材保護板を介して断熱材で覆われた、厚さが400μmから前記半導体基板の厚さの3倍以下のサセプタに搭載させた前記半導体基板に対して、前記囲い部材に形成された導入路からガスを導入する工程と、前記囲い部材に前記導入路と対向して形成された排出路から前記ガスを排出する工程と、前記サセプタの最上部及び最下部それぞれ加熱して、前記最上部及び前記最下部の前記サセプタから前記最上部及び前記最下部以外の前記サセプタを輻射により相互に誘導加熱する工程と、を有し、対向する一組の前記導入路と前記排出路とが、前記囲い部材に、異なる方向に複数組形成されて、複数組の前記導入路と前記排出路とから前記ガスを異なるタイミングで導入および排出する。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device is provided in which a film is grown on a silicon carbide semiconductor substrate.
In this method of manufacturing a semiconductor device, the semiconductor substrate has a thickness of 400 μm, which is installed in an enclosure member, is held by a support rod, and a plurality of layers are stacked, and the periphery is covered with a heat insulating material via a heat insulating material protection plate. A step of introducing a gas from an introduction path formed in the enclosure member to the semiconductor substrate mounted on a susceptor having a thickness of 3 times or less of the thickness; and the enclosure member is formed to face the introduction path. radiation from the discharge passage and the step of discharging the gas, and heating respectively the top and bottom of the susceptor, said the susceptor from the top and the bottom of the susceptor other than the top and the bottom was wherein possess the steps of induction heating to each other, and is a set of the introduction path which faces the discharge path, the enclosure member, with a plurality of sets formed in different directions, a plurality of sets of the introduction path by From the discharge path to the front Introducing and discharging the gas at different timings.

上記の半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法では、省スペースで、同時に多数の半導体基板に膜を、膜質、膜厚、不純物濃度などの均一性よく成長させることができる。   In the semiconductor device manufacturing apparatus and the semiconductor device manufacturing method described above, a film can be grown on a large number of semiconductor substrates with good uniformity in film quality, film thickness, impurity concentration, and the like, while saving space.

以下、本発明の実施の形態として、実施の形態の概要を、その後に概要を踏まえた実施の形態について、図面を参照しながら説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されるものではない。   Hereinafter, as an embodiment of the present invention, an outline of the embodiment will be described, and then an embodiment based on the outline will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments.

まず、実施の形態の概要について図面を参照しながら説明する。
図1は、実施の形態における概要を説明する、(A)は平断面模式図、(B)は側断面模式図である。なお、図1(B)は図1(A)の破線X−X’での断面模式図を示している。
First, an outline of the embodiment will be described with reference to the drawings.
1A and 1B illustrate an outline of an embodiment, FIG. 1A is a schematic cross-sectional view, and FIG. 1B is a schematic side sectional view. Note that FIG. 1B is a schematic cross-sectional view taken along a broken line XX ′ in FIG.

半導体装置の製造装置10では、図1に示すように、半導体基板10aが搭載されたサセプタ12が囲い部材11の内部に設置されている。以下、各構成の詳細について、引き続き、図1を参照しながら説明する。   In the semiconductor device manufacturing apparatus 10, as shown in FIG. 1, a susceptor 12 on which a semiconductor substrate 10 a is mounted is installed inside an enclosure member 11. Hereinafter, details of each configuration will be described with reference to FIG.

まず、囲い部材11は、四方および上下面が塞がれており、内部に空間を有する。さらに、囲い部材11には、導入路13、排出路14および加熱部15が形成されている。
導入路13は、囲い部材11の内部に通じており、囲い部材11の内部に導入するガスの導入口となる。なお、図中の直線の矢印13aは、ガスの流れを示しており、これによれば、導入路13から導入されたガスは囲い部材11の内部で広がって、サセプタ12同士の隙間を進む。
First, the enclosure member 11 is closed on all sides and upper and lower surfaces, and has a space inside. Further, the enclosing member 11 is formed with an introduction path 13, a discharge path 14 and a heating unit 15.
The introduction path 13 communicates with the inside of the enclosing member 11 and serves as an inlet for gas introduced into the inside of the enclosing member 11. In addition, the straight arrow 13a in a figure has shown the flow of gas, According to this, the gas introduce | transduced from the introduction path 13 spreads inside the enclosure member 11, and advances the clearance gap between susceptors 12. FIG.

排出路14は、囲い部材11の内部に通じており、導入路13から導入されたガスの排出口となる。なお、ガスの流れを示す矢印13aによれば、サセプタ12同士の隙間を進んだガスは、排出路14で収束して、囲い部材11の外部へ排出する。   The discharge path 14 communicates with the inside of the enclosure member 11 and serves as a discharge port for the gas introduced from the introduction path 13. In addition, according to the arrow 13a which shows the flow of gas, the gas which advanced through the clearance gap between susceptors 12 converges in the discharge path 14, and is discharged | emitted outside the enclosure member 11. FIG.

加熱部15は、例えば、高周波電流による磁場を発生し、その磁場によって対象物を誘導加熱することができる。
一方、サセプタ12は複数が間隔をあけて重ねられ、支持棒12aに保持されている。各々のサセプタ12上には、半導体基板10aが搭載されている。また、サセプタ12は、加熱部15によって十分に加熱される熱容量を有する大きさであって、厚さは、半導体基板の厚みの3倍程度以下、直径は、半導体基板の直径の3倍程度以下である。さらに、サセプタ12と、サセプタ12に搭載する半導体基板10aとの材質は同質であることが望ましく、同様に、厚さも同程度であることが望ましい。
The heating unit 15 can generate, for example, a magnetic field using a high-frequency current, and can inductively heat the object using the magnetic field.
On the other hand, a plurality of the susceptors 12 are stacked at intervals and are held by the support rod 12a. A semiconductor substrate 10 a is mounted on each susceptor 12. The susceptor 12 has a heat capacity that is sufficiently heated by the heating unit 15. The thickness is about three times or less the thickness of the semiconductor substrate, and the diameter is about three times or less the diameter of the semiconductor substrate. It is. Further, the material of the susceptor 12 and the semiconductor substrate 10a mounted on the susceptor 12 is preferably the same, and similarly, the thickness is preferably the same.

このように複数が重ねられたサセプタ12が、囲い部材11の内部に設置される。すると、加熱部15からの磁場によって、サセプタ12の最上部および最下部が誘導加熱される。そして、最上部および最下部以外のサセプタ12を、輻射によって相互に加熱させることができる。   The plurality of susceptors 12 stacked in this way are installed inside the enclosure member 11. Then, the uppermost part and the lowermost part of the susceptor 12 are induction-heated by the magnetic field from the heating part 15. And the susceptors 12 other than the uppermost part and the lowermost part can be mutually heated by radiation.

このような半導体装置の製造装置10では、加熱部15でサセプタ12を加熱しながら、ガスを導入路13から導入するとともに、排出路14から排出することで、半導体基板10a上に膜を成長させることができる。   In such a semiconductor device manufacturing apparatus 10, a film is grown on the semiconductor substrate 10 a by introducing gas from the introduction path 13 and exhausting from the discharge path 14 while heating the susceptor 12 by the heating unit 15. be able to.

したがって、加熱部15で十分に加熱できる大きさのサセプタ12を支持棒12aで縦方向に重ねて保持するため、複数の半導体基板10aを同時に加熱することができ、回転翼などを設置する製造および加工コストを削減でき、省スペースで多数の半導体基板10a上に膜を同時に成長させることができる。   Accordingly, since the susceptor 12 having a size that can be sufficiently heated by the heating unit 15 is held in the vertical direction by the support rod 12a, a plurality of semiconductor substrates 10a can be heated at the same time. Processing costs can be reduced, and films can be grown simultaneously on a large number of semiconductor substrates 10a in a space-saving manner.

次に、第1の実施の形態について説明する。
第1の実施の形態は上記概要を踏まえて、より具体的な構成をなしている。
図2は、第1の実施の形態における半導体装置の製造装置の平断面模式図である。なお、図2は、半導体装置の製造装置20を上部から見たところを模式的に示している。また、実際の半導体装置の製造装置20の上部には、石英板などが形成されているが、図2ではそれらの記載を省略し、内部のみを記載している。
Next, a first embodiment will be described.
The first embodiment has a more specific configuration based on the above outline.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device manufacturing apparatus according to the first embodiment. FIG. 2 schematically shows the semiconductor device manufacturing apparatus 20 as viewed from above. In addition, a quartz plate or the like is formed on the upper part of the actual semiconductor device manufacturing apparatus 20, but in FIG. 2, the description thereof is omitted and only the inside is described.

半導体装置の製造装置20は、図2に示すように、ウェハ20aが搭載されたサセプタ22が囲い部材21内に設置されている。以下に各構成の詳細について、引き続き、図2を参照しながら説明する。   In the semiconductor device manufacturing apparatus 20, as shown in FIG. 2, a susceptor 22 on which a wafer 20 a is mounted is installed in an enclosure member 21. Details of each configuration will be described below with reference to FIG.

囲い部材21は、円筒形の石英管21aによって側部が覆われており、上下面が石英板(図2では図示を省略)によって閉じられた構成をし、内部に空間を有する。さらに、囲い部材21は、導入路23および排出路24が石英管21aの側部に形成されている。   The enclosing member 21 has a configuration in which a side portion is covered with a cylindrical quartz tube 21a, and upper and lower surfaces are closed by a quartz plate (not shown in FIG. 2), and has a space inside. Further, the enclosing member 21 has an introduction path 23 and a discharge path 24 formed on the side of the quartz tube 21a.

導入路23は、囲い部材21の内部に通じており、囲い部材21の内部へ、ガスを導入する際の導入通路となる。また、導入路23は、例えば、ステンレス鋼(Stainless Used Steel:SUS)によって構成されている。   The introduction path 23 communicates with the inside of the enclosing member 21 and serves as an introduction passage for introducing gas into the enclosing member 21. The introduction path 23 is made of, for example, stainless steel (SUS).

排出路24は、石英管21aの側部の、導入路23と対向する位置に形成され、囲い部材21の内部に通じており、囲い部材21の内部からガスを外部へ排出する際の排出通路となる。また、排出路24は、例えば、SUSによって構成されている。   The discharge path 24 is formed on the side of the quartz tube 21 a at a position facing the introduction path 23, communicates with the inside of the enclosure member 21, and is an exhaust path for exhausting gas from the inside of the enclosure member 21 to the outside. It becomes. Moreover, the discharge path 24 is comprised, for example by SUS.

さらに、このような一対の導入路23および排出路24を1組とする、3組の導入路23および排出路24がそれぞれ方向を異ならせて、石英管21aの側部に形成されている。また、第1の実施の形態では、3組の導入路23および排出路24を形成しているが、必要に応じて、4組以上でも構わない。   Further, such a pair of the introduction path 23 and the discharge path 24 is formed as a pair, and three sets of the introduction path 23 and the discharge path 24 are formed on the side portion of the quartz tube 21a in different directions. In the first embodiment, three sets of introduction paths 23 and discharge paths 24 are formed, but four or more sets may be used as necessary.

一方、サセプタ22は、縦方向(紙面垂直方向)に間隔をもって重ねられて、支持棒22bで保持されることで、サセプタスタック(図2では図示を省略)が構成されている。さらに、サセプタ22は、搭載されるウェハ20aと同質であって、同様に、厚さも同程度であることが望ましい。このようにすると、サセプタ22を加熱した際に、サセプタ22とウェハ20aとの昇降温度速度をほぼ等しくすることができる。したがって、第1の実施の形態では、例えば、サセプタ22およびウェハ20aをSiCで構成している。また、ウェハ20aの厚さを500μm程度とすれば、サセプタ22の厚さを、ウェハ20aとほぼ等しい400μmから600μmとし、ウェハ20aの直径を7.6cm(約3インチ)程度とすれば、サセプタ22の直径を、ウェハ20aの直径の約1.5倍程度の10cmから12cmとする。   On the other hand, the susceptor 22 is stacked in the vertical direction (perpendicular to the paper surface) with an interval, and is held by the support rod 22b, thereby forming a susceptor stack (not shown in FIG. 2). Furthermore, it is desirable that the susceptor 22 has the same quality as the wafer 20a to be mounted, and similarly has the same thickness. In this way, when the susceptor 22 is heated, the temperature increase / decrease rates of the susceptor 22 and the wafer 20a can be made substantially equal. Therefore, in the first embodiment, for example, the susceptor 22 and the wafer 20a are made of SiC. If the thickness of the wafer 20a is about 500 μm, the thickness of the susceptor 22 is about 400 μm to 600 μm, which is substantially the same as that of the wafer 20a, and the diameter of the wafer 20a is about 7.6 cm (about 3 inches). The diameter of 22 is 10 cm to 12 cm, which is about 1.5 times the diameter of the wafer 20a.

このようなサセプタスタックが断熱材21bで覆われて、囲い部材21の内部に設置されて、半導体装置の製造装置20が構成される。
引き続き、半導体装置の製造装置20について説明を加える。
Such a susceptor stack is covered with a heat insulating material 21 b and installed inside the enclosure member 21 to constitute a semiconductor device manufacturing apparatus 20.
Next, the semiconductor device manufacturing apparatus 20 will be described.

図3は、第1の実施の形態における半導体装置の製造装置の側断面模式図である。なお、図3は、図2の破線A−A’における断面図を模式的に示している。また、図3では、図2では記載していない石英板21c、高周波加熱用コイル25aおよび放射温度計25bも記載している。   FIG. 3 is a schematic side sectional view of the semiconductor device manufacturing apparatus according to the first embodiment. FIG. 3 schematically shows a cross-sectional view taken along the broken line A-A ′ in FIG. 2. FIG. 3 also shows a quartz plate 21c, a high-frequency heating coil 25a, and a radiation thermometer 25b that are not shown in FIG.

半導体装置の製造装置20は、図3に示すように、ウェハ(図3では図示を省略)が搭載されたサセプタ22が囲い部材21内に設置されている。以下に各構成の詳細について、引き続き、図3を参照しながら説明する。   In the semiconductor device manufacturing apparatus 20, as shown in FIG. 3, a susceptor 22 on which a wafer (not shown in FIG. 3) is mounted is installed in an enclosure member 21. Details of each configuration will be described below with reference to FIG.

囲い部材21は、円筒形の石英管21aによって側部が覆われており、上下面が石英板21cによって閉じられた構成をし、内部に空間を有する。そして、石英管21aと石英板21cとは、オーリング21eを備えたSUS部材21dを介して接合している。また、図3は、図2の破線A−A’での断面図であるために、導入路および排出路を記載していない。   The enclosing member 21 has a configuration in which a side portion is covered with a cylindrical quartz tube 21a, the upper and lower surfaces thereof are closed by a quartz plate 21c, and there is a space inside. The quartz tube 21a and the quartz plate 21c are joined via a SUS member 21d having an O-ring 21e. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the broken line A-A ′ in FIG. 2, so that the introduction path and the discharge path are not shown.

さらに、石英板21cには、高周波加熱用コイル25aおよび放射温度計25bが設置されている。
高周波加熱用コイル25aは、高周波電流によって磁場を発生させることができる。そして、高周波加熱用コイル25aは発生させた磁場により、囲い部材21の内部の最上部および最下部のサセプタ22を誘導加熱させることができる。
Further, the quartz plate 21c is provided with a high frequency heating coil 25a and a radiation thermometer 25b.
The high frequency heating coil 25a can generate a magnetic field by a high frequency current. The high-frequency heating coil 25a can induction-heat the uppermost and lowermost susceptors 22 inside the enclosure member 21 by the generated magnetic field.

放射温度計25bは、加熱されたサセプタ22および囲い部材21の内部の温度を、温度観測ポート25cを介して観測することができる。
一方、サセプタ22は、縦方向に4mm程度の間隔で16枚が重ねられて、支持棒22bで保持されることで、サセプタスタック22aを構成している。なお、サセプタ22の厚さおよび直径は既述の通りであって、サセプタスタック22aの高さは、8cm程度となる。
The radiation thermometer 25b can observe the temperature inside the heated susceptor 22 and the enclosure member 21 through the temperature observation port 25c.
On the other hand, 16 susceptors 22 are stacked in the vertical direction at intervals of about 4 mm, and are held by support rods 22b, thereby forming a susceptor stack 22a. The thickness and diameter of the susceptor 22 are as described above, and the height of the susceptor stack 22a is about 8 cm.

このようなサセプタスタック22aが断熱材21bで覆われて、囲い部材21の内部に設置されて、半導体装置の製造装置20が構成される。
また、サセプタスタック22aは囲い部材21の内部に設置されるだけではなく、自由に取り出すこともできるため、サセプタ22に搭載したウェハを適宜交換することができる。
Such a susceptor stack 22a is covered with a heat insulating material 21b and installed inside the enclosure member 21 to constitute a semiconductor device manufacturing apparatus 20.
Further, since the susceptor stack 22a is not only installed inside the enclosure member 21, but also can be taken out freely, the wafer mounted on the susceptor 22 can be appropriately replaced.

図4は、第1の実施の形態における半導体装置の製造装置のサセプタスタックを取り出した断面模式図である。
側部の石英管21aと上下面の石英板21cとが、オーリング21eを備えたSUS部材21dを介して接合されることで構成される囲い部材21では、上面の石英板21cを、自由に開閉することができる。このため、上面の石英板21cを開けて、囲い部材21の内部のサセプタスタック22aを、ウェハ交換用治具22cを用いて持ち上げて、サセプタ22をウェハ(図4では図示を省略)とともに交換することができる。交換されたサセプタ22は、別途用意した洗浄装置にて、例えば、塩化水素(HCl)ガスによるエッチング処理を行って、クリーニングを行うことができる。したがって、半導体装置の製造装置20を停止することなく、常に付着物の無いクリーンなサセプタ22を用いることが可能となる。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the susceptor stack taken out of the semiconductor device manufacturing apparatus according to the first embodiment.
In the enclosure member 21 configured by joining the quartz tube 21a on the side and the quartz plate 21c on the upper and lower surfaces via a SUS member 21d having an O-ring 21e, the quartz plate 21c on the upper surface can be freely moved. Can be opened and closed. For this reason, the quartz plate 21c on the upper surface is opened, the susceptor stack 22a inside the enclosing member 21 is lifted using the wafer exchanging jig 22c, and the susceptor 22 is exchanged together with the wafer (not shown in FIG. 4). be able to. The replaced susceptor 22 can be cleaned by performing an etching process using, for example, a hydrogen chloride (HCl) gas by a separately prepared cleaning device. Therefore, it is possible to always use a clean susceptor 22 without deposits without stopping the semiconductor device manufacturing apparatus 20.

このため、特許文献1にて、例えば、直径が50cm程度の大きなサセプタを備えた半導体装置の製造装置では、15時間に1回の頻度で当該装置のメンテナンスを行う必要があった。一方、サセプタ22を備える半導体装置の製造装置20では、150時間に1回の頻度で半導体装置の製造装置20のメンテナンスを行えばよく、メンテナンス周期を長くすることができる。   For this reason, in Patent Document 1, for example, in a semiconductor device manufacturing apparatus having a large susceptor having a diameter of about 50 cm, it is necessary to perform maintenance of the apparatus once every 15 hours. On the other hand, in the semiconductor device manufacturing apparatus 20 including the susceptor 22, the maintenance of the semiconductor device manufacturing apparatus 20 may be performed once every 150 hours, and the maintenance cycle can be extended.

続いて、このような半導体装置の製造装置20におけるサセプタ22の加熱工程について説明する。
半導体装置の製造装置20では、サセプタ22の加熱に石英板21cに設置された高周波加熱用コイル25aが用いられる。すなわち、囲い部材21の上下面の石英板21cに設置した高周波加熱用コイル25aが高周波電流によって磁場を発生すると、囲い部材21の内部に設置したサセプタスタック22aの最上部および最下部のサセプタ22が誘導加熱される。そして、誘導加熱された最上部および最下部のサセプタ22は、輻射によって隣接するサセプタ22を加熱する。このようにして次々とサセプタスタック22aの中央部のサセプタ22へ熱が伝わり、サセプタスタック22aを構成する全てのサセプタ22が加熱される。
Subsequently, a heating process of the susceptor 22 in the semiconductor device manufacturing apparatus 20 will be described.
In the semiconductor device manufacturing apparatus 20, the high frequency heating coil 25 a installed on the quartz plate 21 c is used for heating the susceptor 22. That is, when the high frequency heating coil 25a installed on the quartz plates 21c on the upper and lower surfaces of the enclosing member 21 generates a magnetic field by high frequency current, the uppermost and lowermost susceptors 22 of the susceptor stack 22a installed inside the enclosing member 21 Induction heating. The induction-heated uppermost and lowermost susceptors 22 heat adjacent susceptors 22 by radiation. In this way, heat is successively transferred to the susceptor 22 at the center of the susceptor stack 22a, and all the susceptors 22 constituting the susceptor stack 22a are heated.

図5は、第1の実施の形態における半導体装置の製造装置のサセプタスタックの高さに依存する温度分布を示すグラフである。なお、図5では、横軸に設定した縦座標[mm]は、サセプタスタック22aの高さの中央を基準(0[mm])として、その基準からの距離を表し、縦軸に設定したサセプタ中央温度[℃]は、サセプタ22の中央近傍の温度を表している。また、温度の観測には、サセプタスタック22aの上下部に設置した温度観測ポート25cを介した放射温度計25bによる観測結果を基に、電磁界および熱流体解析によりサセプタ22の温度分布が計算されたものである。また、囲い部材21の内部の温度の管理は、温度観測ポート25cから放射温度計25bにより、最上部および最下部のサセプタ22の温度を観測して、高周波電流を調節することにより行う。また、サセプタスタック22aの高さ、サセプタスタック22aを構成するサセプタ22の枚数およびサセプタ22の厚さ、直径については、既述の通りである。   FIG. 5 is a graph showing a temperature distribution depending on the height of the susceptor stack of the semiconductor device manufacturing apparatus according to the first embodiment. In FIG. 5, the ordinate [mm] set on the horizontal axis represents the distance from the reference with the center of the height of the susceptor stack 22a as the reference (0 [mm]), and the susceptor set on the vertical axis. The center temperature [° C.] represents the temperature near the center of the susceptor 22. For temperature observation, the temperature distribution of the susceptor 22 is calculated by electromagnetic field and thermofluid analysis based on the observation result of the radiation thermometer 25b via the temperature observation port 25c installed at the upper and lower portions of the susceptor stack 22a. It is a thing. Further, the temperature inside the enclosing member 21 is managed by adjusting the high-frequency current by observing the temperatures of the uppermost and lowermost susceptors 22 from the temperature observation port 25c using the radiation thermometer 25b. The height of the susceptor stack 22a, the number of susceptors 22 constituting the susceptor stack 22a, and the thickness and diameter of the susceptor 22 are as described above.

図5によれば、最上部および最下部のサセプタ22(図中の点22e,22f)以外は、サセプタスタック22aの中央部のサセプタ22(図中の点22d)の温度を基準として10℃以内の温度差になっていることが示されている。温度差が10℃以内であれば、ガスの囲い部材21の内部の位置による濃度分布およびウェハ20a上に成長させられる膜厚分布に与える影響は小さいと考えられる。   According to FIG. 5, except for the uppermost and lowermost susceptors 22 (points 22e and 22f in the figure), the temperature of the susceptor 22 (point 22d in the figure) at the center of the susceptor stack 22a is within 10 ° C. It is shown that the temperature difference is. If the temperature difference is within 10 ° C., it is considered that the influence on the concentration distribution due to the position inside the gas enclosing member 21 and the film thickness distribution grown on the wafer 20a is small.

さらに、引き続き、半導体装置の製造装置20について説明を加える。
図6は、第1の実施の形態における半導体装置の製造装置の別の側断面模式図である。なお、図6は、図2の破線B−B’における断面図を模式的に示している。また、図6では、図2では記載していない石英板21c、高周波加熱用コイル25aおよび放射温度計25bも記載している。
Further, the semiconductor device manufacturing apparatus 20 will be further described.
FIG. 6 is another schematic side sectional view of the semiconductor device manufacturing apparatus according to the first embodiment. FIG. 6 schematically shows a cross-sectional view taken along broken line BB ′ in FIG. 6 also shows a quartz plate 21c, a high-frequency heating coil 25a, and a radiation thermometer 25b that are not shown in FIG.

既述の通り、半導体装置の製造装置20は、図6に示すように、ウェハ(図6では図示を省略)が搭載されたサセプタ22が囲い部材21内に設置されている。以下に各構成の詳細について、引き続き、図6を参照しながら説明する。   As described above, in the semiconductor device manufacturing apparatus 20, as shown in FIG. 6, the susceptor 22 on which a wafer (not shown in FIG. 6) is mounted is installed in the enclosure member 21. Details of each configuration will be described below with reference to FIG.

囲い部材21は、円筒形の石英管21aによって側部が覆われるとともに、上下面が石英板21cによって閉じられた構成をし、内部に空間を有する。そして、囲い部材21には、導入路23および排出路24が形成されている。   The enclosing member 21 has a configuration in which a side portion is covered by a cylindrical quartz tube 21a and the upper and lower surfaces thereof are closed by a quartz plate 21c, and has a space inside. The enclosing member 21 is formed with an introduction path 23 and a discharge path 24.

導入路23は、既述の通り、囲い部材21の内部に通じており、囲い部材21の内部へ、ガスを導入する際の導入通路となる。また、導入路23は、例えば、SUSによって構成されている。   As described above, the introduction path 23 communicates with the inside of the enclosing member 21, and serves as an introduction path when gas is introduced into the enclosing member 21. Moreover, the introduction path 23 is comprised, for example by SUS.

排出路24は、既述の通り、導入路23と対向する位置に形成され、囲い部材21の内部に通じており、囲い部材21の内部からガスを外部へ排出する際の排出通路となる。また、排出路24は、例えば、SUSによって構成されている。   As described above, the discharge path 24 is formed at a position facing the introduction path 23, communicates with the inside of the enclosing member 21, and serves as an exhaust path for exhausting gas from the inside of the enclosing member 21 to the outside. Moreover, the discharge path 24 is comprised, for example by SUS.

そして、石英板21cには、高周波加熱用コイル25aおよび放射温度計25bが設置されている。なお、高周波加熱用コイル25aおよび放射温度計25bについては、既述の通りである。   The quartz plate 21c is provided with a high frequency heating coil 25a and a radiation thermometer 25b. The high-frequency heating coil 25a and the radiation thermometer 25b are as described above.

このような囲い部材21の内部に、既述のサセプタ22が複数重ねられたサセプタスタック22aが設置されている。
そして、サセプタスタック22aが設置された囲い部材21の内部にガスを導入し、外部に排出する場合について説明する。なお、図6中の矢印23aはガスの流れを表している。
Inside such an enclosing member 21, a susceptor stack 22a in which a plurality of the above-described susceptors 22 are stacked is installed.
And the case where gas is introduce | transduced into the inside of the enclosure member 21 in which the susceptor stack 22a was installed, and is discharged | emitted outside is demonstrated. In addition, the arrow 23a in FIG. 6 represents the flow of gas.

導入路23を介して囲い部材21の内部に導入されたガスは、囲い部材21の内部で上下に広がって進んでいく。そして、広がったガスは、サセプタスタック22aのサセプタ22同士の間を通り、導入路23に対向する位置に形成された排出路24で収束して外部へ排出する。   The gas introduced into the enclosure member 21 through the introduction path 23 spreads up and down in the enclosure member 21. The spread gas passes between the susceptors 22 of the susceptor stack 22a, converges in a discharge path 24 formed at a position facing the introduction path 23, and is discharged to the outside.

また、半導体装置の製造装置20には、図2に示したように、一対の導入路23および排出路24を1組とすると、それぞれの方向を異ならせて3組形成してある。そして、3方向からガスの導入および排出を行うことができる。このため、囲い部材21の内部で上下に広がったガスの上部および下部の濃度分布を略均等にできるため、ウェハ上に略均等な膜厚を成長させることが可能となる。なお、ガスを2方向以上から導入および排出させる場合は、サセプタ22の中央近傍で異方向からのガスが衝突して乱れる恐れがある。そこで、2方向以上のガスの導入および排出の場合は、一定時間ごとに各方向から交互にガスの導入および排出を行うようにすれば、ガスの場所による濃度分布を略均等にすることができる。したがって、ガスの導入および排出のタイミングと方向を異ならせて形成することにより、サセプタ22を回転させずに、サセプタ22を回転させた時と同様の効果を得ることができる。この結果、サセプタ22を回転させるために必要な回転軸または回転翼などを必要としないために、半導体装置の製造装置20の製造コストを削減することができる。また、ガスの場所による濃度分布を略均等にすることができるので、膜質、膜厚、不純物濃度等の均一性よく成膜が行える。   In addition, as shown in FIG. 2, in the semiconductor device manufacturing apparatus 20, when a pair of the introduction path 23 and the discharge path 24 is taken as one set, three sets are formed with different directions. Gas can be introduced and discharged from three directions. For this reason, since the concentration distributions of the upper and lower portions of the gas spreading up and down inside the enclosing member 21 can be made substantially uniform, it becomes possible to grow a substantially uniform film thickness on the wafer. When gas is introduced and discharged from two or more directions, gas from different directions may collide and be disturbed near the center of the susceptor 22. Therefore, in the case of introducing and discharging gas in two or more directions, the concentration distribution depending on the location of the gas can be made substantially uniform by alternately introducing and discharging the gas from each direction at regular intervals. . Therefore, by forming the gas introduction and discharge timings and directions differently, the same effect as when the susceptor 22 is rotated without rotating the susceptor 22 can be obtained. As a result, since a rotating shaft or a rotating blade necessary for rotating the susceptor 22 is not required, the manufacturing cost of the semiconductor device manufacturing apparatus 20 can be reduced. Further, since the concentration distribution depending on the location of the gas can be made substantially uniform, film formation can be performed with good uniformity in film quality, film thickness, impurity concentration, and the like.

以上のような構成をなす半導体装置の製造装置20において、実際にウェハ上に膜を成長させる場合について説明する。
まず、14枚のSiCで構成されたウェハがそれぞれ搭載された16枚のサセプタ22により構成されるサセプタスタック22aを囲い部材21の内部に設置する。
A case where a film is actually grown on a wafer in the semiconductor device manufacturing apparatus 20 configured as described above will be described.
First, a susceptor stack 22a composed of 16 susceptors 22 on which 14 wafers composed of SiC are mounted is installed inside the enclosing member 21.

続いて、全てのウェハにエピタキシャル成長を行う。3組の導入路23および排出路24にて、例えば、H、モノシラン(SiH4)、プロパン(C38)、窒素(N)またはトリメチルアルミニウム((CH33Al)ガスの導入および排出を約20分おきに行う。そして、約1時間後には、ウェハ上に、6μm程度のエピタキシャル膜が成長した。このエピタキシャル膜について、エピタキシャル膜の濃度および膜厚のばらつきは、標準偏差/平均値で約3%であった。また、14枚のウェハ間の濃度および膜厚のばらつきは、(最大値−最小値)/平均値で約4%であった。 Subsequently, epitaxial growth is performed on all wafers. In three sets of introduction paths 23 and discharge paths 24, for example, introduction of H, monosilane (SiH 4 ), propane (C 3 H 8 ), nitrogen (N) or trimethylaluminum ((CH 3 ) 3 Al) gas and Drain approximately every 20 minutes. After about 1 hour, an epitaxial film of about 6 μm grew on the wafer. For this epitaxial film, the variation in the concentration and film thickness of the epitaxial film was about 3% in standard deviation / average value. The variation in density and film thickness between the 14 wafers was about 4% in terms of (maximum value−minimum value) / average value.

なお、半導体装置の製造装置20と同程度のフットプリントである、例えば、特許文献1で示された装置を用いて、半導体装置の製造装置20と同程度の濃度および膜厚のばらつきのエピタキシャル膜を同時に成長させられる枚数は6枚程度である。   It should be noted that the epitaxial film has a footprint similar to that of the semiconductor device manufacturing apparatus 20, for example, an epitaxial film having the same concentration and film thickness variation as that of the semiconductor device manufacturing apparatus 20 using the apparatus disclosed in Patent Document 1. The number of sheets that can be grown simultaneously is about six.

このような第1の実施の形態における半導体装置の製造装置20では、3組の導入路23および排出路24、さらに高周波加熱用コイル25aが形成された囲い部材21の内部に、支持棒22bで縦方向に重なって保持され、ウェハが搭載された、複数のサセプタ22が設置される。そして、高周波加熱用コイル25aでサセプタ22を加熱しながら、ガスを導入路23から導入するとともに、排出路24から排出することで、ウェハ上にエピタキシャル膜を成長させることができる。   In the semiconductor device manufacturing apparatus 20 according to the first embodiment as described above, the support rod 22b is provided inside the enclosure member 21 in which three sets of the introduction path 23 and the discharge path 24 and the high frequency heating coil 25a are formed. A plurality of susceptors 22 that are overlapped in the vertical direction and on which a wafer is mounted are installed. And while heating the susceptor 22 with the high frequency heating coil 25a, while introducing gas from the introduction path 23 and exhausting it from the discharge path 24, an epitaxial film can be grown on the wafer.

したがって、高周波加熱用コイル25aで十分に加熱できる大きさのサセプタ22を支持棒22bで縦方向に重ねて保持するため、複数のウェハを同時に加熱することができる。また、3組の導入路23および排出路24によりガスの導入および排出を3方向により行うために、囲い部材21の内部で広がったガスの上部および下部の濃度分布を略均等にできるため、ウェハ上に略均等な膜厚を成長させることが可能となる。この結果、サセプタ22を回転させるための回転軸または回転翼などを設置する製造および加工コストを削減でき、省スペースで多数のウェハ上にエピタキシャル膜を同時に成長させることができる。また、囲い部材21の上面の石英板21cは、自由に開閉することができため、サセプタ22をウェハとともに交換することができる。この結果、常に付着物の無いクリーンなサセプタ22を用いることができて、メンテナンス周期を長くすることができる。   Therefore, since the susceptor 22 having a size that can be sufficiently heated by the high-frequency heating coil 25a is held in the vertical direction by the support rod 22b, a plurality of wafers can be heated simultaneously. Further, since the gas introduction and discharge are performed in three directions by the three sets of the introduction path 23 and the discharge path 24, the concentration distribution of the upper and lower portions of the gas spread inside the enclosure member 21 can be made substantially uniform. A substantially uniform film thickness can be grown on top. As a result, it is possible to reduce manufacturing and processing costs for installing a rotating shaft or rotating blades for rotating the susceptor 22, and to grow epitaxial films on a large number of wafers simultaneously in a small space. Further, since the quartz plate 21c on the upper surface of the enclosing member 21 can be freely opened and closed, the susceptor 22 can be exchanged together with the wafer. As a result, it is possible to always use a clean susceptor 22 having no deposits, and to extend the maintenance cycle.

次に、第2の実施の形態について説明する。
第2の実施の形態では、第1の実施の形態の半導体装置の製造装置20の断熱材21bに対して断熱材保護板をさらに備えた場合を例に挙げて説明する。なお、第2の実施の形態では、第1の実施の形態の半導体装置の製造装置20と同じ構成のものには同じ符号を付しており、詳細な説明を省略する。
Next, a second embodiment will be described.
In the second embodiment, a case where a heat insulating material protection plate is further provided for the heat insulating material 21b of the semiconductor device manufacturing apparatus 20 of the first embodiment will be described as an example. In the second embodiment, the same components as those in the semiconductor device manufacturing apparatus 20 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図7は、第2の実施の形態における半導体装置の製造装置の平断面模式図である。なお、図7は、半導体装置の製造装置30を上部から見たところを模式的に示している。また、実際の半導体装置の製造装置30の上部には、石英板などが形成されているが、図7ではそれらの記載を省略し、内部のみを記載している。   FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device manufacturing apparatus according to the second embodiment. FIG. 7 schematically shows the semiconductor device manufacturing apparatus 30 as viewed from above. Further, a quartz plate or the like is formed on the upper part of the actual semiconductor device manufacturing apparatus 30, but in FIG. 7, the description thereof is omitted and only the inside is described.

半導体装置の製造装置30は、図2と同様に、ウェハ20aが搭載されたサセプタ22が囲い部材21内に設置されている。
囲い部材21は、石英管21aによって側部が覆われており、上下面が石英板(図7では図示を省略)によって閉じられた構成をし、内部に空間を有する。なお、囲い部材21の石英管21aの直径は既述の通りである。さらに、囲い部材21は、導入路23および排出路24が石英管21aの側部に形成されている。
In the semiconductor device manufacturing apparatus 30, as in FIG. 2, a susceptor 22 on which a wafer 20 a is mounted is installed in an enclosure member 21.
The enclosing member 21 has a configuration in which a side portion is covered by a quartz tube 21a, and upper and lower surfaces are closed by a quartz plate (not shown in FIG. 7), and has a space inside. The diameter of the quartz tube 21a of the enclosing member 21 is as described above. Further, the enclosing member 21 has an introduction path 23 and a discharge path 24 formed on the side of the quartz tube 21a.

導入路23は、囲い部材21の内部に通じており、囲い部材21の内部へ、ガスを導入する際の導入通路となる。
排出路24は、導入路23と対向する位置に形成され、囲い部材21の内部に通じており、囲い部材21の内部からガスを外部へ排出する際の排出通路となる。
The introduction path 23 communicates with the inside of the enclosing member 21 and serves as an introduction passage for introducing gas into the enclosing member 21.
The discharge path 24 is formed at a position facing the introduction path 23, communicates with the inside of the enclosure member 21, and serves as a discharge path when gas is discharged from the inside of the enclosure member 21 to the outside.

そして、このような一対の導入路23および排出路24を1組とすると、3組の導入路23および排出路24がそれぞれ方向を異ならせて、石英管21aの側部に形成されている。   When such a pair of introduction path 23 and discharge path 24 is taken as one set, three sets of introduction path 23 and discharge path 24 are formed on the side portion of the quartz tube 21a in different directions.

一方、サセプタ22は、縦方向(紙面垂直方向)に間隔をもって重ねられて、支持棒22bで保持されることで、サセプタスタック(図7では図示を省略)が構成されている。
このようなサセプタスタックが、断熱材保護板22gを介して断熱材21bで覆われて、囲い部材21の内部に設置されて、半導体装置の製造装置30が構成される。
On the other hand, the susceptor 22 is stacked in the vertical direction (perpendicular to the paper surface) with an interval and is held by the support bar 22b, thereby forming a susceptor stack (not shown in FIG. 7).
Such a susceptor stack is covered with a heat insulating material 21b via a heat insulating material protection plate 22g and installed inside the enclosing member 21 to constitute a semiconductor device manufacturing apparatus 30.

断熱材保護板22gは、サセプタスタックと断熱材21bとの間に設置される。また、断熱材保護板22gはSiC、SiCでコーティング処理されたグラファイトまたは炭化タンタル(TaC)でコーティングされたグラファイトで構成されて、導入された、例えば、Hなどのガスによりエッチングされる断熱材21bを保護する役目を果たす。   The heat insulating material protection plate 22g is installed between the susceptor stack and the heat insulating material 21b. Further, the heat insulating material protection plate 22g is made of SiC, graphite coated with SiC, or graphite coated with tantalum carbide (TaC), and introduced, for example, a heat insulating material 21b etched by a gas such as H. Serve to protect.

引き続き、半導体装置の製造装置30について説明を加える。
図8は、第2の実施の形態における半導体装置の製造装置の側断面模式図である。なお、図8は、図7の破線C−C’における断面図を模式的に示している。また、図8では、図7では記載していない石英板21c、高周波加熱用コイル25aおよび放射温度計25bも記載している。
Next, the semiconductor device manufacturing apparatus 30 will be described.
FIG. 8 is a schematic side sectional view of the semiconductor device manufacturing apparatus according to the second embodiment. FIG. 8 schematically shows a cross-sectional view taken along broken line CC ′ in FIG. FIG. 8 also shows a quartz plate 21c, a high-frequency heating coil 25a, and a radiation thermometer 25b that are not shown in FIG.

半導体装置の製造装置30は、図8に示すように、ウェハ(図8では図示を省略)が搭載されたサセプタ22が囲い部材21の内部に設置されている。
囲い部材21は、石英管21aによって側部が覆われており、上下面が石英板21cによって閉じられた構成をし、内部に空間を有する。そして、石英管21aと石英板21cとは、オーリング21eを備えたSUS部材21dを介して接合している。
In the semiconductor device manufacturing apparatus 30, as shown in FIG. 8, a susceptor 22 on which a wafer (not shown in FIG. 8) is mounted is installed inside the enclosure member 21.
The enclosing member 21 has a configuration in which a side portion is covered with a quartz tube 21a, and upper and lower surfaces are closed by a quartz plate 21c, and has a space inside. The quartz tube 21a and the quartz plate 21c are joined via a SUS member 21d having an O-ring 21e.

さらに、石英板21cには、既述の通り、高周波加熱用コイル25aおよび放射温度計25bが設置されている。
一方、サセプタ22は、縦方向に4mm程度の間隔で16枚が重ねられて、支持棒22bで保持されることで、サセプタスタック22aが構成されている。
Furthermore, the quartz plate 21c is provided with the high frequency heating coil 25a and the radiation thermometer 25b as described above.
On the other hand, 16 susceptors 22 are stacked in the vertical direction at intervals of about 4 mm, and are held by support rods 22b, thereby forming a susceptor stack 22a.

このようなサセプタスタック22aは、断熱材保護板22gを介して断熱材21bで覆われて、囲い部材21の内部に設置されて、半導体装置の製造装置30が構成される。
なお、半導体装置の製造装置にて、断熱材保護板22gが無い場合、ガスによってエッチングされた断熱材21bに発生したパーティクル密度は、10ロットの平均で1個/cm2であった。一方、断熱材保護板22gがある半導体装置の製造装置30の場合、断熱材21bに発生したパーティクル密度は、同様に10ロットの平均で0.5個/cm2に改善した。さらに、断熱材保護板22gの有無によって、断熱材21bの使用寿命も150時間から300時間へと向上した。
Such a susceptor stack 22a is covered with a heat insulating material 21b via a heat insulating material protection plate 22g and installed inside the enclosure member 21 to constitute a semiconductor device manufacturing apparatus 30.
In the semiconductor device manufacturing apparatus, when the heat insulating material protective plate 22g was not provided, the particle density generated in the heat insulating material 21b etched by the gas was 1 / cm 2 on an average of 10 lots. On the other hand, in the case of the semiconductor device manufacturing apparatus 30 having the heat insulating material protection plate 22g, the particle density generated in the heat insulating material 21b was similarly improved to 0.5 particles / cm 2 on the average of 10 lots. Furthermore, the service life of the heat insulating material 21b was improved from 150 hours to 300 hours by the presence or absence of the heat insulating material protection plate 22g.

したがって、サセプタスタック22aと断熱材21bとの間に断熱材保護板22gを新たに備える半導体装置の製造装置30は、第1の実施の形態の効果とともに、ガスによりエッチングされる断熱材21bを保護することができるために、半導体装置の製造装置30の使用寿命を向上することが可能となる。   Therefore, the semiconductor device manufacturing apparatus 30 newly including the heat insulating material protection plate 22g between the susceptor stack 22a and the heat insulating material 21b protects the heat insulating material 21b etched by the gas, together with the effect of the first embodiment. Therefore, the service life of the semiconductor device manufacturing apparatus 30 can be improved.

上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。   The above merely illustrates the principle of the present invention. In addition, many modifications and changes can be made by those skilled in the art, and the present invention is not limited to the precise configuration and application shown and described above, and all corresponding modifications and equivalents may be And the equivalents thereof are considered to be within the scope of the invention.

実施の形態における概要を説明する、(A)は平断面模式図、(B)は側断面模式図である。The outline | summary in embodiment is demonstrated, (A) is a plane cross-sectional schematic diagram, (B) is a side cross-sectional schematic diagram. 第1の実施の形態における半導体装置の製造装置の平断面模式図である。It is a plane cross-sectional schematic diagram of the manufacturing apparatus of the semiconductor device in 1st Embodiment. 第1の実施の形態における半導体装置の製造装置の側断面模式図である。1 is a schematic side sectional view of a semiconductor device manufacturing apparatus according to a first embodiment. 第1の実施の形態における半導体装置の製造装置のサセプタスタックを取り出した断面模式図である。It is the cross-sectional schematic diagram which took out the susceptor stack of the manufacturing apparatus of the semiconductor device in 1st Embodiment. 第1の実施の形態における半導体装置の製造装置のサセプタスタックの高さに依存する温度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature distribution depending on the height of the susceptor stack of the manufacturing apparatus of the semiconductor device in 1st Embodiment. 第1の実施の形態における半導体装置の製造装置の別の側断面模式図である。It is another side cross-sectional schematic diagram of the manufacturing apparatus of the semiconductor device in 1st Embodiment. 第2の実施の形態における半導体装置の製造装置の平断面模式図である。It is a plane cross-sectional schematic diagram of the manufacturing apparatus of the semiconductor device in 2nd Embodiment. 第2の実施の形態における半導体装置の製造装置の側断面模式図である。It is a side cross-sectional schematic diagram of the manufacturing apparatus of the semiconductor device in 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 半導体装置の製造装置
10a 半導体基板
11 囲い部材
12 サセプタ
12a 支持棒
13 導入路
13a 矢印
14 排出路
15 加熱部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor device manufacturing apparatus 10a Semiconductor substrate 11 Enclosing member 12 Susceptor 12a Support rod 13 Introducing path 13a Arrow 14 Discharging path 15 Heating part

Claims (6)

炭化シリコンの半導体基板上に膜を成長させる半導体装置の製造装置において、
囲い部材と、
前記囲い部材内に設置され、支持棒で保持されて複数が重ねられた、前記半導体基板を搭載したサセプタと、
前記囲い部材に形成された、前記囲い部材の内部にガスを導入する導入路と、
前記囲い部材に前記導入路と対向して形成された、前記ガスを排出する排出路と、
前記囲い部材に形成された、前記サセプタを加熱する加熱部と、
前記囲い部材の内部に、複数の前記サセプタを取り囲む断熱材と、を有し、
対向する一組の前記導入路と前記排出路とが、前記囲い部材に、異なる方向に複数組形成されることを特徴とする半導体装置の製造装置。
In a semiconductor device manufacturing apparatus for growing a film on a silicon carbide semiconductor substrate,
An enclosure member;
A susceptor on which the semiconductor substrate is mounted, which is installed in the enclosure member and is held by a support rod and stacked in plural.
An introduction path formed in the enclosure member for introducing gas into the enclosure member;
A discharge path for discharging the gas, which is formed on the enclosure member so as to face the introduction path;
A heating unit for heating the susceptor formed on the enclosure member;
A heat insulating material that surrounds the plurality of susceptors inside the enclosure member;
An apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein a plurality of sets of the introduction path and the discharge path that face each other are formed in different directions in the enclosure member.
前記サセプタと前記断熱材との間に前記断熱材の保護部材をさらに有することを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造装置
2. The semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising a protective member for the heat insulating material between the susceptor and the heat insulating material.
前記保護部材は、炭化シリコン、炭化シリコンまたは炭化タンタルによってコートされたグラファイトであることを特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造装置。   3. The semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 2, wherein the protective member is graphite coated with silicon carbide, silicon carbide, or tantalum carbide. 前記サセプタは、炭化シリコンで構成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造装置。   The semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the susceptor is made of silicon carbide. 前記サセプタは、前記半導体基板と同じ厚さであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造装置。   The semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the susceptor has the same thickness as the semiconductor substrate. 炭化シリコンの半導体基板上に膜を成長させる半導体装置の製造方法において、
囲い部材内に設置され、支持棒で保持されて複数が重ねられ、周囲が断熱材保護板を介して断熱材で覆われた、厚さが400μmから前記半導体基板の厚さの3倍以下のサセプタに搭載させた前記半導体基板に対して、前記囲い部材に形成された導入路からガスを導入する工程と、
前記囲い部材に前記導入路と対向して形成された排出路から前記ガスを排出する工程と、
前記サセプタの最上部及び最下部それぞれ加熱して、前記最上部及び前記最下部の前記サセプタから前記最上部及び前記最下部以外の前記サセプタを輻射により相互に誘導加熱する工程と、を有し、
対向する一組の前記導入路と前記排出路とが、前記囲い部材に、異なる方向に複数組形成されて、複数組の前記導入路と前記排出路とから前記ガスを異なるタイミングで導入および排出することを特徴とする半導体装置の製造方法。
In a method for manufacturing a semiconductor device in which a film is grown on a silicon carbide semiconductor substrate,
A thickness of 400 μm to 3 times less than the thickness of the semiconductor substrate, which is installed in the enclosure member, is held by a support rod, and a plurality of layers are stacked, and the periphery is covered with a heat insulating material via a heat insulating material protection plate Introducing gas into the semiconductor substrate mounted on a susceptor from an introduction path formed in the surrounding member;
A step of discharging the gas from a discharge passage formed in the enclosure member so as to face the introduction passage;
By heating the top and bottom of the susceptor, respectively, and a step of induction heating to each other by radiation the top and wherein the susceptor other than the bottom from the top and the bottom of the susceptor ,
A plurality of sets of the introduction path and the discharge path facing each other are formed in the enclosure member in different directions, and the gas is introduced and discharged from the plurality of sets of the introduction path and the discharge path at different timings. A method of manufacturing a semiconductor device.
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