DE102018129109A1

DE102018129109A1 - SiC-EPITAXIALWACHSTUMVORRICHTUNG

Info

Publication number: DE102018129109A1
Application number: DE102018129109.4A
Authority: DE
Inventors: Yasunori MOTOYAMA; Yoshishige OKUNO; Yoshikazu UMETA; Keisuke Fukada
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2019-05-29
Anticipated expiration: 2038-11-21
Also published as: CN109841542B; DE102018129109B4; CN109841542A; US20190161886A1; JP7018744B2; JP2019096765A

Abstract

Eine SiC-Epitaxie-Wachstumsvorrichtung beinhaltet: einen Suszeptor mit einer Montagefläche, auf der ein Wafer platzierbar ist; und eine Heizung, die abgesehen vom Suszeptor auf einer Seite gegenüber der Montagefläche des Suszeptors angeordnet ist, wobei eine Unebenheit auf einer strahlungsempfangenden Oberfläche des Suszeptors gebildet wird, die einer ersten Oberfläche des auf der Suszeptorseite angeordneten Heizelements zugewandt ist, und die Unebenheit an einer Position angeordnet ist, die mit einem äußeren Umfangsabschnitt des Wafers, der auf dem Suszeptor in einer Draufsicht angeordnet ist, überlappt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung.
Es wird die Priorität der am 24. November 2017 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-225659 beansprucht, deren Inhalt hierin durch Verweis aufgenommen wird.
Beschreibung der verwandten Kunstwerke
Siliziumkarbid (SiC) weist solche Eigenschaften auf, dass das dielektrische Durchbruchfeld um eine Größenordnung größer ist, die Bandlücke dreimal größer ist und die Wärmeleitfähigkeit etwa dreimal höher ist als die von Silizium (Si). Daher wird die Anwendung von Siliziumkarbid (SiC) auf Stromversorgungsgeräte, Hochfrequenzgeräte, Hochtemperatur-Betriebsgeräte und dergleichen erwartet.
Um die praktische Anwendung von SiC-Bauelementen zu fördern, ist es unerlässlich, hochwertige SiC-Epitaxie-Wafer und hochwertige epitaktische Wachstumstechniken zu etablieren.
Die SiC-Vorrichtung wird unter Verwendung eines SiC-Epitaxie-Wafers hergestellt, in dem eine Epitaxieschicht (Film), die ein aktiver Bereich der Vorrichtung werden soll, durch ein Verfahren der chemischen Dampfabscheidung (CVD) oder dergleichen auf einem SiC-Einkristallsubstrat aufgewachsen wird, wobei das Substrat durch Verarbeitung eines massiven Einkristalls aus SiC erhalten wird, der durch ein Sublimationsrekristallisationsverfahren oder dergleichen aufgewachsen ist. In dieser Spezifikation bedeutet ein SiC-Epitaxialwafer einen Wafer, nachdem ein epitaktischer Film gebildet wurde, und ein SiC-Wafer bedeutet einen Wafer, bevor ein epitaktischer Film gebildet wird.
Der epitaktische Film aus SiC wächst bei einer extrem hohen Temperatur von etwa 1500°C. Die Wachstumstemperatur beeinflusst stark die Schichtdicke und die Eigenschaften des epitaktischen Films. So wird beispielsweise in Patentdokument 1 eine Halbleiterherstellungsvorrichtung beschrieben, die aufgrund einer unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit die Temperaturverteilung eines Wafers während des epitaktischen Wachstums vereinheitlichen kann. In Patentdokument 2 wird beschrieben, dass die Temperaturverteilung eines Wafers während des epitaktischen Wachstums vereinheitlicht werden kann, indem der Wafer mit einem Trägerelement gestützt wird.
DOKUMENTE ZUM STAND DER TECHNIK
Patentdokumente

Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Erste Veröffentlichung Nr. 2010-12976464
Patentdokument 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Erste Veröffentlichung Nr. 2012-4403030

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösende Aufgaben
Es gab Versuche, die Größe eines SiC-Epitaxie-Wafers auf sechs Zoll oder mehr zu vergrößern. Bei der Herstellung eines so großen epitaktischen SiC-Wafers konnten die in Patentdokument 1 und Patentdokument 2 beschriebenen Halbleitervorrichtungen eine Temperaturdifferenz in einem Wafer in der Ebene nicht ausreichend unterdrücken.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorgenannten Probleme gemacht, und ein Ziel ist es, eine SiC-Epitaxialwachsvorrichtung zu erhalten, die in der Lage ist, eine Temperaturverteilung während des epitaktischen Wachstums zu vereinheitlichen.
Mittel zur Lösung der Aufgabe
Als Ergebnis intensiver Studien fanden die Erfinder heraus, dass die Temperatur eines äußeren Umfangsabschnitts eines Wafers niedriger ist als die Temperatur eines mittleren Abschnitts. Dann wurde festgestellt, dass durch die Bildung einer Unebenheit an einer vorbestimmten Position einer Rückseite eines Suszeptors, auf dem ein Wafer angebracht ist, der effektive Emissionsgrad des Abschnitts erhöht werden kann und somit eine Wärmeeintragsmenge erhöht wird, wodurch es möglich ist, eine Temperaturabnahme zu unterdrücken und eine Temperaturverteilung während des epitaktischen Wachstums zu vereinheitlichen.
Das heißt, die vorliegende Erfindung stellt die folgende Vorrichtung zur Verfügung, um die oben genannten Probleme zu lösen.
(1) Eine SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung des ersten Aspekts beinhaltet: einen Suszeptor mit einer Montagefläche, auf der ein Wafer platzierbar ist; und eine Heizung, die neben dem Suszeptor auf einer Seite gegenüber der Montagefläche des Suszeptors angeordnet ist, wobei eine Unebenheit auf einer strahlungsempfangenden Oberfläche des Suszeptors gebildet ist, die einer ersten Oberfläche der auf der Suszeptorseite angeordneten Heizung zugewandt ist, und die Unebenheit an einer Position angeordnet ist, die in einer Draufsicht mit einem äußeren Umfangsabschnitt des auf dem Suszeptor angeordnet Wafers überlappt.
Die Vorrichtung des ersten Aspekts beinhaltet vorzugsweise die folgenden Merkmale. Die folgenden Merkmale werden vorzugsweise miteinander kombiniert.
(2) In der SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung des Aspekts können die Heizung und der auf dem Suszeptor angebrachte Wafer konzentrisch zueinander angeordnet sind, und in der Draufsicht kann ein radialer Abstand zwischen einem äußeren Umfangsende der Heizung und einem äußeren Umfangsende des auf dem Suszeptor angeordneten Wafers 1/12 oder weniger eines Durchmessers des Wafers betragen.
(3) In der SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung des Aspekts kann, wenn ein tatsächlicher Oberflächenbereich eines Abschnitts, in dem die Unebenheit gebildet wird, durch S₁ und einen Bereich einer ebenen Oberfläche ausgedrückt wird, wobei der Abschnitt, in dem die Unebenheit gebildet wird, als eine ebene Oberfläche angenommen wird, durch So ausgedrückt wird, ein Flächenverhältnis (S₁ /S₀ ) 2 oder mehr sein.
(4) In der SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung des Aspekts kann die Unebenheit durch eine Vielzahl von in Bezug auf eine Bezugsfläche vertieften Abschnitten gebildet wird und ein Seitenverhältnis des vertieften Abschnitts 1 oder mehr betragen.
(5) In der SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung des Aspekts kann der Suszeptor ein Strahlungselement umfassen, das auf einer Rückfläche des Suszeptors an der Position angeordnet ist, die in der Draufsicht mit dem äußeren Umfangsabschnitt des auf dem Suszeptor angeordneten Wafers überlappt, und eine Oberfläche des auf der Heizungsseite befindlichen Strahlungselements kann die Unebenheit aufweisen.
(6) Die SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung des Aspekts kann ferner umfassen: ein zentrales Stützelement, das einen Mittelabschnitt des Suszeptors von einer der Montagefläche gegenüberliegenden Rückseite des Suszeptors trägt.
(7) In der SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung des Aspekts kann eine radiale Breite eines Abschnitts, in dem die Unebenheit gebildet wird, 1/25 oder mehr und 6/25 oder weniger eines Radius des auf den Suszeptor platzierbaren Wafers sein.
(8) Die SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung des Aspekts kann ferner umfassen: ein äußeres peripheres Stützelement, das einen äußeren peripheren Endabschnitt des Suszeptors von einer der Montagefläche gegenüberliegenden Rückfläche des Suszeptors trägt.
(9) In der SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung des Aspekts kann eine radiale Breite eines Abschnitts, in dem die Unebenheit gebildet wird, 1/50 oder mehr und 1/5 oder weniger eines Radius des auf den Suszeptor platzierbaren Wafers betragen.
Auswirkungen der Erfindung
Mit der SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Temperaturverteilung während des epitaktischen Wachstums zu vereinheitlichen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Schnittansicht, die ein bevorzugtes Beispiel für eine SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
2 ist eine vergrößerte schematische Schnittansicht eines Hauptteils der epitaktischen SiC-Wachstumsvorrichtung gemäß der ersten in 1 dargestellten Ausführungsform.
3A ist eine Draufsicht auf ein bevorzugtes Beispiel von vertieften Abschnitten, die auf einer strahlungsempfangenden Oberfläche ausgebildet sind.
3B ist eine Draufsicht eines bevorzugten Beispiels der auf der strahlungsempfangenden Oberfläche gebildeten vertieften Abschnitte.
3C ist eine Draufsicht auf ein bevorzugtes Beispiel für die auf der strahlungsempfangenden Oberfläche gebildeten vertieften Abschnitte.
3D ist eine Draufsicht eines bevorzugten Beispiels der auf der strahlungsempfangenden Oberfläche gebildeten vertieften Abschnitte.
4 ist eine schematische Ansicht eines weiteren bevorzugten Beispiels der SiC-Epitaxie-Wachstumsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, bei der ein Suszeptor ein Strahlungselement beinhaltet und das Strahlungselement auf einer Rückseitenseite des Suszeptors angeordnet ist.
5 ist eine schematische Ansicht eines weiteren bevorzugten Beispiels der SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, bei dem der Suszeptor das Strahlungselement beinhaltet und das Strahlungselement mit der Rückseite des Suszeptors in Eingriff steht.
6 ist eine schematische Schnittansicht, die ein bevorzugtes Beispiel für eine SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt, und eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteils der Vorrichtung.
7 ist eine schematische Schnittansicht, die ein weiteres bevorzugtes Beispiel für die SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht, bei der der Empfänger das Strahlungselement beinhaltet und das Strahlungselement auf der Rückseite des Empfängers angeordnet ist.
8 ist eine schematische Schnittansicht, die ein weiteres bevorzugtes Beispiel für die SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht, bei der der Suszeptor das Strahlungselement beinhaltet und das Strahlungselement zwischen dem Suszeptor und einem äußeren peripheren Stützelement gehalten wird.
9 ist ein Diagramm, das die Temperaturverteilungen der Oberfläche von Wafern in den Beispielen 1 bis 3 und dem Vergleichsbeispiel 1 zeigt.
10 ist ein Diagramm, das Temperaturverteilungen der Oberfläche von Wafern in Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 1 zeigt.
11 ist ein Diagramm, das die Temperaturverteilungen der Oberfläche von Wafern in den Beispielen 5 bis 7 und dem Vergleichsbeispiel 2 zeigt.
12 ist ein Diagramm, das die Temperaturverteilungen der Oberfläche von Wafern in Beispiel 8 und Vergleichsbeispiel 2 zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird eine SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung gemäß den Ausführungsformen gegebenenfalls mit Bezug auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. In den in der folgenden Beschreibung verwendeten Zeichnungen gibt es zum besseren Verständnis der Merkmale der vorliegenden Erfindung Fälle, in denen charakteristische Abschnitte aus Gründen der Zweckmäßigkeit vergrößert werden und Abmessungen, Verhältnisse und dergleichen jedes Bestandselements gleich sein können oder von tatsächlichen Größen und dergleichen abweichen können. Die in der folgenden Beschreibung dargestellten Materialien, Abmessungen und dergleichen sind lediglich Beispiele, und die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt und kann in entsprechend modifizierter Weise in einem Bereich verkörpert werden, der den Kern nicht verändert.
Erste Ausführungsform
1 ist eine schematische Schnittansicht einer SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die in 1 dargestellte epitaktische SiC-Züchtungsvorrichtung 100 beinhaltet eine Kammer 1, die einen Filmbildungsraum K bildet. Die Kammer 1 beinhaltet eine Gaszufuhröffnung 2, durch die Gas zugeführt wird, und eine Gasentladungsöffnung 3, durch die das Gas abgegeben wird. Im Filmbildungsraum K sind ein Suszeptor 10 und eine Heizung 12 angeordnet.
Darüber hinaus wird der Suszeptor 10 durch ein zentrales Stützelement 16 getragen. Im Folgenden wird eine Richtung senkrecht zu einer Montagefläche des Suszeptors 10 als z-Richtung bezeichnet, und beliebig ausgewählte zwei auf der Montagefläche orthogonal zueinander liegende Richtungen werden als x-Richtung und y-Richtung bezeichnet.
2 ist eine vergrößerte schematische Schnittansicht eines Hauptteils der SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung 100. In 2 ist zum besseren Verständnis auch ein scheibenförmiger Wafer W, der kein Bestandteil der Vorrichtung ist, dargestellt.
Der Wafer W kann auf einer Montagefläche 10a des Suszeptors 10 angebracht werden. Jeder bekannte Suszeptor kann als Suszeptor 10 verwendet werden. Der Suszeptor 10 kann in einer Draufsicht eine kreisförmige Form aufweisen. Der Suszeptor 10 besteht aus einem Material, das bei einer hohen Temperatur von mehr als 1500°C hitzebeständig ist und eine geringe Reaktivität mit einem Rohmaterialgas aufweist. So können beispielsweise Ta, TaC, mit TaC beschichteter Kohlenstoff, mit TaC beschichtetes Ta und Graphit verwendet werden. In einem Temperaturbereich der Filmbildung beträgt der Emissionsgrad von TaC und mit TaC beschichtetem Kohlenstoff etwa 0,2 bis 0,3 und der Emissionsgrad von Graphit etwa 0,7.
Die Heizung 12 ist neben dem Suszeptor 10 an einer Rückseite 10b des Suszeptors 10, die der Montagefläche 10a gegenüberliegt, angeordnet. Jede bekannte Heizung kann als Heizung 12 verwendet werden. Die Heizung 12 kann in einer Draufsicht eine kreisförmige Form aufweisen. Es ist vorzuziehen, dass die Heizung 12 konzentrisch zum Suszeptor 10 und dem Wafer W in der aus der z-Richtung betrachteten Draufsicht angeordnet ist. Durch die konzentrische Anordnung der Heizung 12 mit dem Suszeptor 10 und dem Wafer W auf der gleichen Mittelachse kann die thermische Gleichmäßigkeit des Wafers W verbessert werden.
Es ist vorzuziehen, dass der radiale Abstand zwischen einem äußeren Umfangsende 12c des Heizgerätes 12 und einem äußeren Umfangsende Wc des Wafers W gleich oder kleiner als 1/12 des Durchmessers des Wafers W und stärker bevorzugt gleich oder kleiner als 1/20 ist. Darüber hinaus ist es besser, dass das äußere Umfangsende 12c der Heizung 12 und das äußere Umfangsende Wc des Wafers W in der Draufsicht aus z-Richtung übereinstimmen. Wenn die radiale Größe der Heizung 12 kleiner ist als die des Wafers W, nimmt die thermische Gleichmäßigkeit der Oberflächentemperatur des Wafers W ab. Wenn die radiale Größe des Heizgerätes 12 größer ist als die des Wafers W, ragt das Heizgerät 12 in der aus der z-Richtung betrachteten Draufsicht in radialer Richtung nach außen, was zu einer Vergrößerung der Größe der SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung 100 führt. Eine Vergrößerung der Vorrichtung führt zu einem Kostenanstieg und ist daher unerwünscht.
In der SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung 100 wird eine Unebenheit auf einer strahlungsempfangenden Oberfläche R des Suszeptors gebildet, die einer ersten Oberfläche 12a der Heizung 12 zugewandt ist, die sich auf der Seite befindet, auf der der Suszeptor 10 angeordnet ist. Die strahlungsempfangende Oberfläche R ist eine äußerste Oberfläche, die der ersten Oberfläche 12a der Heizung 12 zugewandt ist, die sich auf der Seite des Suszeptors 10 befindet, und ist eine Oberfläche, die direkt Strahlung von der Heizung 12 empfängt.
In 2 entspricht die Rückfläche 10b des Suszeptors 10 der strahlungsempfangenden Oberfläche R. Die Unebenheit in 2 besteht aus einer Vielzahl von vertieften Abschnitten 15, die gegenüber einer Referenzfläche vertieft sind. Die Vielzahl der vertieften Abschnitte 15 (Talabschnitte) kann zwischen einer Vielzahl von vorstehenden Abschnitten (Hügelabschnitte oder hervorstehende Abschnitte) angeordnet werden. Die Referenzfläche ist eine Oberfläche, die parallel zu einer x-y-Ebene ist und durch die Oberfläche (die Rückfläche 10b) des Suszeptors 10 verläuft, der der Heizung 12 am nächsten liegt.
Die Unebenheit befindet sich an einer Stelle, die mit dem äußeren Umfangsabschnitt des Wafers W in der Draufsicht aus der z-Richtung überlappt. Hier bedeutet der äußere Umfangsabschnitt des Wafers W einen kreisförmigen Bereich, der eine Breite von 10% des Durchmessers des Wafers aufweist und sich vom äußeren Umfangsende Wc des Wafers W nach innen erstreckt. Der Abschnitt, in dem die Unebenheiten ausgebildet sind, und der äußere Umfangsabschnitt des Wafers W können sich in der aus z-Richtung betrachteten Draufsicht zumindest teilweise überlappen.
Wenn die Unebenheit auf der strahlungsempfangenden Oberfläche R gebildet wird, steigt ein effektiver Emissionsgrad des Abschnitts, in dem die Unebenheit gebildet wird. Denn die Fläche, die die von der Heizung 12 abgegebene Strahlung (Strahlungswärme) absorbieren kann, wird aufgrund der Unebenheiten vergrößert. Der Emissionsgrad entspricht der Wärmeabsorptionsrate, und die Absorptionsfähigkeit des Abschnitts steigt mit zunehmendem effektiven Emissionsgrad. Wenn sich die Unebenheit des Suszeptors, der einen hohen effektiven Emissionsgrad aufweist, an der äußeren Umfangsseite des Wafers W befindet, absorbiert der unebene Abschnitt die vom Heizgerät 12 abgestrahlte Strahlungswärme effizient. Dadurch ist es möglich, einen Temperaturabfall des äußeren Umfangsabschnitts des Wafers W im Vergleich zum mittleren Abschnitt des Wafers zu unterdrücken.
3A bis 3D sind schematische Ansichten der strahlungsempfangenden Oberfläche R in der Draufsicht. Der vertiefte Abschnitt 15 kann in der Draufsicht eine ringförmige Form aufweisen, und Abschnitte, die durch parallele Geraden in diesen Figuren gekennzeichnet sind, können gekrümmt und/oder nicht parallel zueinander sein. Unter den Richtungen, die in den in den 3A bis 3D dargestellten Koordinaten angegeben sind, ist die r-Richtung die radiale Richtung und die Θ-Richtung eine Umfangsrichtung. Wie in den in den 3A bis 3D dargestellten Beispielen ist die Form des vertieften Abschnitts 15 nicht besonders begrenzt. So werden beispielsweise die in 3A dargestellten vertieften Abschnitte 15A konzentrisch ausgebildet. Die in 3B dargestellten vertieften Abschnitte 15B sind so ausgebildet, dass sie sich radial von der Mitte des Suszeptors erstrecken. In den in 3C dargestellten vertieften Abschnitten 15C sind die vertieften Abschnitte in Umfangsrichtung und Radialrichtung gestrichelt. Die in 3D dargestellten vertieften Abschnitte 15D sind konzentrisch so ausgebildet, dass der Abstand dazwischen zum Außenumfang hin abnimmt. Wenn der Abstand zwischen den vertieften Abschnitten 15D in Richtung der äußeren Umfangsseite abnimmt, kann die Temperatur des äußeren Umfangsendabschnitts effizient erhöht werden. Die Unebenheit ist nicht auf die der in Bezug auf die Bezugsfläche vertieften Abschnitte 15 beschränkt und kann Unebenheit mit einer zufällig gebildeten unebenen Oberfläche sein.
Wenn die tatsächliche Oberfläche des Abschnitts, in dem die Unebenheit gebildet wird (der Bereich, der die Seitenfläche und die Bodenfläche des vertieften Abschnitts beinhaltet), durch S₁ ausgedrückt wird und die Fläche einer ebenen Oberfläche, wobei der Abschnitt, in dem die Unebenheit gebildet wird, als eine ebene Fläche (die Fläche der ebenen Oberfläche) angenommen wird, durch So ausgedrückt wird, ist das Flächenverhältnis (S₁ /S₀ ) vorzugsweise 2 oder mehr, vorzugsweise 8 oder mehr und besonders bevorzugt 16 oder mehr. Darüber hinaus ist das Flächenverhältnis (S₁ /S₀ ) vorzugsweise 20 oder weniger. Hier bedeutet der Abschnitt, in dem die Unebenheit gebildet wird, einen Bereich zwischen einem um den Abschnitt, in dem die Unebenheit gebildet wird, umschriebenen Kreis und einem in den Abschnitt eingeschriebenen Kreis.
Zwischen dem Flächenverhältnis und dem effektiven Emissionsgrad wird eine Beziehung der nachstehenden allgemeinen Formel (1) hergestellt. Wenn das Flächenverhältnis (S₁ /S₀ ) die vorstehende Bedingung erfüllt, kann daher der effektive Emissionsgrad des Abschnitts, in dem die Unebenheit entsteht, ausreichend erhöht werden. In einem Fall, in dem beispielsweise der dem Material innewohnende Emissionsgrad ε 0,2 und das Flächenverhältnis (S₁/S₀) 2,0 beträgt, beträgt der effektive Emissionsgrad 0,33.
Formel 1 $ε_{e} = \frac{ε}{ε + (\frac{S_{0}}{S_{1}}) (1 - ε)}$
Darüber hinaus ist, wie in 1 dargestellt, wenn die Unebenheit durch die Vielzahl von in Bezug auf die Bezugsfläche vertieften Abschnitten 15 gebildet wird, das Seitenverhältnis des vertieften Abschnitts 15 (die Tiefe des vertieften Abschnitts/die Breite des vertieften Abschnitts in der Draufsicht) vorzugsweise 1 oder mehr und stärker bevorzugt 5 oder mehr. Darüber hinaus ist das Aspektverhältnis vorzugsweise 20 oder weniger. Wenn das Aspektverhältnis des vertieften Abschnitts 15 groß ist, kann Strahlung, die in den vertieften Abschnitt 15 eintritt, nicht aus dem vertieften Abschnitt 15 entweichen, so dass der Wärmeabsorptionsgrad weiter erhöht werden kann. So können beispielsweise in einem Fall, in dem das Aspektverhältnis 1 beträgt, 80% der in den vertieften Abschnitt 15 eintreffenden Strahlung verwendet werden, und in einem Fall, in dem das Aspektverhältnis 10 beträgt, können 90% oder mehr der in den vertieften Abschnitt 15 eintreffenden Strahlung verwendet werden.
Die Form und die Bedingungen des vertieften Abschnitts 15 können beliebig gewählt werden.
Die Tiefe des vertieften Abschnitts 15 beträgt vorzugsweise 0,01 mm oder mehr und vorzugsweise 1 mm oder mehr. Die Tiefe des vertieften Abschnitts beträgt vorzugsweise 3 mm oder weniger.
Die Breite des vertieften Abschnitts 15 beträgt vorzugsweise 3 mm oder weniger und vorzugsweise 0,2 mm oder weniger. Die Breite des vertieften Abschnitts beträgt vorzugsweise 0,01 mm oder mehr.
Der Abstand zwischen den vertieften Abschnitten 15 beträgt vorzugsweise 3 mm oder weniger und vorzugsweise 0,2 mm oder weniger. Der Abstand zwischen den vertieften Abschnitten beträgt vorzugsweise 0,01 mm oder mehr. Hier bedeutet der Abstand zwischen den vertieften Abschnitten 15 den Abstand zwischen den Zentren der benachbarten vertieften Abschnitte 15 in radialer Richtung.
Eine radiale Breite L1 des Abschnitts, in dem die Unebenheit gebildet wird, kann beliebig gewählt werden, ist aber vorzugsweise 1/25 oder mehr und 6/25 oder weniger des Radius des Wafers W, der auf den Suszeptor 10 aufgebracht sein kann. Wenn die radiale Breite L1 des Abschnitts, in dem die Unebenheit gebildet wird, im obigen Bereich liegt, kann die Temperatur des Wafers W in einer Ebenenrichtung gleichmäßiger gemacht werden.
In der SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung kann der Suszeptor ein Strahlungselement beinhalten. Das Strahlungselement 14 kann auf der Rückfläche 10b des Suszeptors 10 an einer Position angeordnet werden, die mit dem äußeren Umfangsabschnitt des Wafers W überlappt, der in der Draufsicht auf den Suszeptor 10 angebracht ist. Das Strahlungselement kann in der Draufsicht eine ringförmige Form aufweisen. Die SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung kann ein Strahlungselement nicht beinhalten. Durch die Einbeziehung des Strahlungselements kann die Temperaturregelung jedoch effizienter durchgeführt werden.
4 ist eine schematische Ansicht einer SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung mit dem Strahlungselement auf der Rückseite des Suszeptors, was ein weiteres Beispiel für die SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ist. In einem Fall, in dem der Suszeptor das Strahlungselement 14 aufweist, entsprechen die Rückseite 10b (freiliegender Abschnitt) des Hauptkörpers des Suszeptors 10 und eine auf der Seite des Erhitzers 12 befindliche Oberfläche 14b des Strahlungselements 14 der strahlungsempfangenden Oberfläche R. Auf der Oberfläche 14b des Strahlungselements 14 wird eine Unebenheit durch eine Vielzahl von vertieften Abschnitten 17, die auf der Bezugsfläche angeordnet sind, gebildet.
Das Strahlungselement 14 ist aus einem Material gebildet, das einen höheren Emissionsgrad aufweist als der Suszeptor 10 als Hauptkörper. Der Emissionsgrad des Strahlungselements 14 ist vorzugsweise das 1,5-Fache oder mehr und das 7-Fache oder weniger des Emissionsgrades des Suszeptors 10. So wird beispielsweise in einem Fall, in dem der Suszeptor 10 aus mit TaC beschichtetem Kohlenstoff (Emissionsgrad: 0,2) gebildet ist, Graphit (Emissionsgrad: 0,7), mit SiC beschichteter Kohlenstoff (Emissionsgrad: 0,8), SiC (Emissionsgrad: 0,8) oder dergleichen als Strahlungselement 14 verwendet. Als Emissionsgrad kann ein Wert des Emissionsgrades aus einer Literatur entnommen werden, in der eine Emissionsgradtabelle beschrieben ist, oder der Emissionsgrad kann durch ein Experiment ermittelt werden.
Das Strahlungselement 14 ist in Kontakt mit der Rückfläche 10b des Suszeptors 10, so dass von der Seite, auf der die Heizung 12 angeordnet ist, aus betrachtet ein Teil des Strahlungselements dem Raum ausgesetzt ist. Da der Abschnitt des Strahlungselements 14 freigelegt ist, kann die vom Heizgerät 12 erzeugte Strahlungswärme effizient im Strahlungselement absorbiert werden. Der andere Teil des Strahlungselements 14, der nicht dem Raum ausgesetzt ist, steht direkt oder über einen Klebstoff oder dergleichen in Kontakt mit dem Suszeptor 10. Da die Oberseite des Strahlungselements 14 mit der Rückseite 10b des Suszeptors 10b in Kontakt steht, kann zudem die Temperatur des äußeren Umfangsabschnitts des Wafers W durch Wärmeleitung erhöht werden. In einem Fall, in dem das Strahlungselement 14 nicht mit der Rückfläche 10b des Suszeptors 10 in Kontakt steht, kann die Temperatur des äußeren Umfangsabschnitts nicht ausreichend erhöht werden. Es wird angenommen, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass das Strahlungselement 14 einen Teil der Strahlung, die in Richtung der Rückseite 10b des Suszeptors 10 emittiert wird, abschirmt und somit der Wärmeabsorptionsgrad sinkt. Darüber hinaus wird auch berücksichtigt, dass die vom Strahlungselement 14 aufgenommene Wärme nicht effizient auf den Suszeptor 10 übertragen werden kann, wenn der Suszeptor 10 und das Strahlungselement 14 nicht miteinander in Kontakt stehen.
Das Strahlungselement 14 kann mit der Rückfläche 10b des Suszeptors 10 verbunden sein oder mit dem Suszeptor 10 in Eingriff stehen.
5 ist eine vergrößerte schematische Darstellung eines Hauptteils der SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform in einem Beispiel, in dem das Strahlungselement 14 mit dem Suszeptor 10 in Eingriff steht.
Der in 5 dargestellte Suszeptor 10 besteht aus einem ersten Element 10A und einem zweiten Element 10B. Das erste Element 10A beinhaltet einen Hauptabschnitt 10A1 und einen vorstehenden Abschnitt 10A2. Der vorstehende Abschnitt 10A2 ragt in radialer Richtung (x-Richtung) aus dem Hauptabschnitt 10A1 heraus. Das zweite Element 10B beinhaltet einen Hauptabschnitt 10B1 und einen vorstehenden Abschnitt 10B2. Der vorstehende Abschnitt 10B2 ragt in z-Richtung aus dem Hauptabschnitt 10B1 heraus. Das erste Element 10A und das zweite Element 10B werden vorzugsweise aus dem gleichen Material geformt.
Das Strahlungselement 14 besteht auch aus einem ersten Abschnitt 14A und einem zweiten Abschnitt 14B. Der erste Abschnitt 14A ist ein Hauptabschnitt des Strahlungselements 14, und der zweite Abschnitt 14B erstreckt sich vom ersten Abschnitt 14A in radialer Richtung. Der zweite Abschnitt 14B des Strahlungselements 14 greift in einen Spalt ein, der zwischen dem vorstehenden Abschnitt 10A2 des ersten Elements 10A und dem Hauptabschnitt 10B1 des zweiten Elements 10B angeordnet ist. Ein unterer Abschnitt des ersten Abschnitts 14A des Strahlungselements 14 ist zwischen dem vorstehenden Abschnitt 10A2 des ersten Elements 10A und dem vorstehenden Abschnitt 10B2 des zweiten Elements 10B angeordnet. Das Strahlungselement 14 wird vom Suszeptor 10 durch das Eigengewicht des Strahlungselements 14 getragen. In diesem Fall bedeutet die radiale Breite des Strahlungselements 14 eine Breite eines Abschnitts des Strahlungselements 14, der der Rückseite 10b der Seite des Suszeptors 10 ausgesetzt ist. Wenn das Strahlungselement 14 und der Suszeptor 10 ohne Klebstoff miteinander verbunden werden können, ist kein Klebstoff erforderlich. Obwohl es möglich ist, einen Klebstoff für sie zu verwenden, gibt es Fälle, in denen das Ablösen des Klebstoffs aufgrund von Spannungen auftritt, die durch eine Differenz des linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten entstehen. Daher ist es wünschenswert, dass das Strahlungselement 14 mit einem Verfahren befestigt wird, das keinen Klebstoff verwendet. Aufgrund der oben beschriebenen Tragkonstruktion kann ein Klebstoff zwischen dem Strahlungselement 14 und dem Suszeptor 10 verwendet werden oder nicht.
Das mittlere Stützelement 16 trägt die Mitte des Suszeptors 10 von der Rückseite 10b Seite des Suszeptors 10.
Das mittlere Stützelement 16 ist aus einem Material mit einer Hitzebeständigkeit gegen eine epitaktische Wachstumstemperatur gebildet. Das mittlere Stützelement 16 kann auch als Welle drehbar sein, die sich von der Mitte des Suszeptors in z-Richtung erstreckt. Epitaktisches Wachstum kann während der Drehung des Wafers W durch Drehen des Mittelstützelements 16 durchgeführt werden.
Wie vorstehend beschrieben, wird in der SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform die Unebenheit auf der strahlungsempfangenden Oberfläche R gebildet, die der ersten Oberfläche 12a der Heizung 12 zugewandt ist, die auf der Seite des Suszeptors 10 angeordnet ist. Mit einer solchen Konfiguration ist es möglich, den effektiven Emissionsgrad des unebenen Abschnitts zu erhöhen und eine Temperaturabnahme des äußeren Umfangsabschnitts des Wafers W zu unterdrücken.
Zweite Ausführungsform
6 ist eine vergrößerte schematische Schnittansicht eines Hauptteils einer SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung 101 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung 101 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen der ersten Ausführungsform nur dadurch, dass der Suszeptor 10 nicht durch das Mittelstützelement 16, sondern durch ein Außenumfangsstützelement 18 getragen wird. Die anderen Konfigurationen sind fast die gleichen wie die der SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform, und dieselben Konfigurationen werden durch die gleichen Referenzziffern bezeichnet, und die Beschreibung derselben entfällt. Das Heizgerät kann durch das mittlere Stützelement getragen werden, das das Heizgerät im mittleren Abschnitt trägt. Das Stützelement 18 am Außenumfang kann eine kreisförmige Form aufweisen.
Das Außenumfangsstützelement 18 trägt den Außenumfangsabschnitt des Suszeptors 10 von der Rückseite 10b des Suszeptors 10.
Das Außenumfangs-Trageelement 18 kann aus dem gleichen Material wie das des Mittelstützelements 16 gebildet werden.
In der SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung 101 wird gemäß der zweiten Ausführungsform eine Unebenheit auf der strahlungsempfangenden Oberfläche R des Suszeptors gegenüber der ersten Oberfläche 12a des Heizgerätes 12 gebildet, die sich auf der Seite des Suszeptors 10 befindet. In 6 wird die Unebenheit durch die Vielzahl der in Bezug auf die Referenzfläche vertieften Abschnitte 15 gebildet.
Ein bevorzugter Bereich einer radialen Breite L2 des Abschnitts, in dem die Unebenheit in dieser Vorrichtung gebildet ist, unterscheidet sich von demjenigen in der SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform. Der Grund dafür ist, dass der Suszeptor 10 vom äußeren Umfangsstützelement 18 getragen wird und somit auch das äußere Umfangsstützelement 18 Strahlung vom Heizgerät erhält.
In einem Fall, in dem der Suszeptor 10 durch das äußere Umfangs-Trägerelement 18 getragen wird, ist die radiale Breite L2 des Abschnitts, in dem die Unebenheit gebildet wird, vorzugsweise 1/50 oder mehr und 1/5 oder weniger des Radius des Wafers W. Bei Bedarf kann das Verhältnis 1/50 oder mehr und weniger als 1/20, 1/20 oder mehr und weniger als 1/10 oder 1/10 oder mehr und 1/5 oder weniger betragen. Wenn die radiale Breite L2 des Abschnitts, in dem die Unebenheit gebildet wird, innerhalb des obigen Bereichs liegt, kann die Temperatur des Wafers W in der Ebenenrichtung gleichmäßiger eingestellt werden. Das Trägerelement 18 am Außenumfang empfängt die Strahlung des Heizgerätes 12 und erzeugt Wärme. Im Vergleich zu dem Fall, dass der Suszeptor 10 durch das mittlere Stützelement 16 getragen wird, kann daher die radiale Breite L2 des Abschnitts, in dem die Unebenheit entsteht, reduziert werden.
7 veranschaulicht ein weiteres Beispiel für die SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform. 7 ist eine schematische Darstellung der SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung, bei der der Suszeptor das Strahlungselement 14 und das Strahlungselement 14 auf der Rückseite 10b des Suszeptors 10 als Hauptkörper angeordnet ist. Eine Unebenheit wird auf einer Oberfläche 14b (untere Oberfläche) des Strahlungselements 14 durch Bereitstellen der Vielzahl von vertieften Abschnitten 17 auf der Referenzfläche gebildet. Als Strahlungselement 14 kann das gleiche Strahlungselement wie in der SiC-Epitaxialvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet werden.
8 veranschaulicht ein weiteres Beispiel für die SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform. 8 ist eine schematische Darstellung der SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung, bei der der Suszeptor das Strahlungselement 14 beinhaltet und das Strahlungselement 14 zwischen dem Suszeptor 10 als Hauptkörper und dem äußeren Umfangsstützelement 18 gehalten wird.
Das in 8 dargestellte Stützelement 18 am Außenumfang weist eine Stützsäule 18A und einen vorstehenden Abschnitt 18B auf. Die Stützsäule 18A ist ein Abschnitt, der sich in z-Richtung erstreckt und ein Hauptabschnitt des äußeren Umfangs des Stützelements 18 ist. Der vorstehende Abschnitt 18B ist ein Abschnitt, der aus der Tragsäule 18A in der Ebene herausragt. Der vorstehende Abschnitt 18B ist mit einer Passnut 18B1 versehen.
Wenn der Suszeptor 10 durch das Trägerelement 18 des Außenumfangs getragen wird, entsteht durch die Passnut 18B1 ein Spalt zwischen dem Trägerelement 18 des Außenumfangs und dem Suszeptor 10. Durch das Einsetzen des Strahlungselements 14 in den Spalt wird das Strahlungselement 14 durch sein Eigengewicht zwischen dem Suszeptor 10 und dem äußeren Umfangsstützelement 18 getragen. Die vertieften Abschnitte 17 sind auf der Oberfläche des Strahlungselements 14 ausgebildet, das der Seite ausgesetzt ist, auf der die Heizung 12 angeordnet ist. Da das Strahlungselement 14 durch sein Eigengewicht getragen werden kann, kann ein Klebstoff für das Strahlungselement 14 verwendet werden oder nicht.
Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß der SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung 101 der zweiten Ausführungsform die thermische Gleichmäßigkeit des Wafers W in der Ebenenrichtung verbessert werden. Denn auf der strahlungsempfangenden Oberfläche R bildet sich die Unebenheit und damit steigt der effektive Emissionsgrad des Abschnitts.
Während die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorstehend ausführlich beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die spezifischen Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Änderungen und Modifikationen können vorgenommen werden, ohne vom Umfang der in den Ansprüchen beschriebenen vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Beispiele
Beispiel 1
Ein Temperaturzustand der Oberfläche eines Wafers, der beobachtet wird, wenn die SiC-Epitaxialvorrichtung mit der in 2 dargestellten Konfiguration verwendet wird, wurde durch eine Simulation erhalten. Für die Simulation wurde die universelle Thermoanalysesoftware ANSYS Mechanical (hergestellt von ANSYS Co., Ltd.) verwendet.
Für die Simulationsbedingungen wurde der Emissionsgrad des Suszeptors 10 auf 0,2 eingestellt (entsprechend dem von mit TaC beschichtetem Kohlenstoff). Die Vielzahl der vertieften Abschnitte 15 wurden konzentrisch auf der Rückfläche 10b des Suszeptors 10 bereitgestellt. Es wurde zugelassen, dass die Position des äußeren Umfangsendes der Vielzahl von vertieften Abschnitten 15 konnte mit den Positionen des äußeren Umfangsendes des Wafers W und des äußeren Umfangsendes des Erhitzers 12 übereinstimmt. Die Rillenbreite und der Rillenabstand der Vielzahl der vertieften Abschnitte 15 wurden auf 0,2 mm und die Tiefe auf 1,0 mm eingestellt. Die Breite zwischen dem äußeren Umfangsende und dem inneren Umfangsende der Vielzahl von vertieften Abschnitten 15 (die Breite L1 des Abschnitts, in dem die Unebenheit entsteht) wurde auf 12 mm eingestellt. Der Radius des Wafers wurde auf 100 mm eingestellt. Die planare Verteilung der Oberflächentemperatur des Wafers wurde basierend auf den oben genannten Bedingungen ermittelt.
Beispiel 2
Beispiel 2 unterscheidet sich von Beispiel 1 dadurch, dass die Breite L1 des Abschnitts, in dem die Unebenheit entsteht, auf 4 mm eingestellt wurde. Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 1.
Beispiel 3
Beispiel 3 unterscheidet sich von Beispiel 1 dadurch, dass die Breite L1 des Abschnitts, in dem die Unebenheit entsteht, auf 24 mm eingestellt wurde.
Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 1.
Vergleichsbeispiel 1
Das Vergleichsbeispiel 1 unterscheidet sich von Beispiel 1 dadurch, dass auf der strahlungsempfangenden Fläche R keine Unebenheiten angegeben wurden. Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 1.
9 ist ein Diagramm mit Temperaturverteilungen der Oberfläche von Wafern der Beispiele 1 bis 3 und des Vergleichsbeispiels 1. Die horizontale Achse stellt die radiale Position des Wafers von der Mitte aus dar, und die vertikale Achse stellt die Oberflächentemperatur des Wafers an der Position des Wafers dar. Wie in 9 dargestellt, wurde durch die Bereitstellung der Unebenheit auf der strahlungsempfangenden Oberfläche R ein Temperaturabfall des Wafers auf der äußeren Umfangsseite unterdrückt.
Beispiel 4
In Beispiel 4 wurde eine Simulation mit der SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung mit der in 4 dargestellten Konfiguration durchgeführt. Das heißt, das Strahlungselement 14 wurde auf der Rückfläche 10b des Suszeptors 10 angeordnet. Darüber hinaus wurde die Vielzahl der vertieften Abschnitte 17 auf der Oberfläche 14b des Strahlungselements 14 angeordnet. Es wurde zugelassen, dass die Position des äußeren Umfangsendes des Strahlungselements 14 durfte mit der Position des äußeren Umfangsendes des Wafers W und des äußeren Umfangsendes des Erhitzers 12 übereinstimmt. Die Breite des äußeren Umfangsendes und des inneren Umfangsendes des Strahlungselements 14 wurde auf 10 mm eingestellt. Die Vielzahl der vertieften Abschnitte 17 wurde konzentrisch auf der gesamten Oberfläche der Oberfläche 14b des Strahlungselements 14 angeordnet. Die Rillenbreite und der Rillenabstand der Vielzahl der vertieften Abschnitte 17 wurden auf 0,2 mm und die Tiefe auf 1,0 mm eingestellt. Die Verteilung der Oberflächentemperatur des Wafers in der Ebene wurde basierend auf den oben genannten Bedingungen gemessen.
10 ist ein Diagramm mit Temperaturverteilungen der Oberfläche von Wafern aus Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 1. Die horizontale Achse stellt die radiale Position des Wafers von der Mitte aus dar, und die vertikale Achse stellt die Oberflächentemperatur des Wafers an der Position dar. Wie in 10 dargestellt, wurde durch die Bereitstellung der unebenen Form auf der strahlungsempfangenden Oberfläche R des Strahlungselements 14 und die Verwendung des Strahlungselements 14 mit einem geringen Emissionsgrad eine Temperaturabnahme des Wafers auf der äußeren Umfangsseite unterdrückt.
Tabelle 1 fasst die Ergebnisse der Untersuchung zusammen. Eine Temperaturdifferenz in der Ebene dT bezeichnet die Temperaturdifferenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Temperatur in der Oberfläche des Wafers.
Beispiel 5
Ein Temperaturzustand der Oberfläche von Wafern, der erhalten wird, wenn die SiC-Epitaxialvorrichtung mit der in 6 dargestellten Konfiguration verwendet wurde, wurde durch eine Simulation erhalten. Für die Simulation wurde die gleiche Methode wie in Beispiel 1 verwendet.
Für die Simulationsbedingungen wurde der Emissionsgrad des Suszeptors 10 auf 0,2 eingestellt (entsprechend dem von mit TaC beschichtetem Kohlenstoff). Die Vielzahl der vertieften Abschnitte 15 wurden konzentrisch auf der Rückfläche 10b des Suszeptors 10 bereitgestellt. Die Position des äußeren Umfangsendes der Vielzahl von vertieften Abschnitten 15 konnte mit den Positionen des äußeren Umfangsendes des Wafers W und des äußeren Umfangsendes des Erhitzers 12 übereinstimmen. Die Rillenbreite und der Rillenabstand der Vielzahl der vertieften Abschnitte 15 wurden auf 0,5 mm und die Tiefe auf 0,5 mm eingestellt. Die Breite zwischen dem äußeren Umfangsende und dem inneren Umfangsende der Vielzahl der vertieften Abschnitte 15 (die Breite L2 des Abschnitts, in dem die Unebenheit gebildet wird) wurde auf 10 mm eingestellt. Die Verteilung der Oberflächentemperatur des Wafers in der Ebene wurde basierend auf den oben genannten Bedingungen gemessen.
Beispiel 6
Beispiel 6 unterscheidet sich von Beispiel 5 dadurch, dass die Breite L2 des Abschnitts, in dem die Unebenheit entsteht, auf 2 mm eingestellt wurde. Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 5.
Beispiel 7
Beispiel 7 unterscheidet sich von Beispiel 5 dadurch, dass die Breite L2 des Abschnitts, in dem die Unebenheit entsteht, auf 20 mm eingestellt wurde.
Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 5.
Vergleichsbeispiel 2
Das Vergleichsbeispiel 2 unterscheidet sich von Beispiel 5 dadurch, dass auf der strahlungsempfangenden Oberfläche R keine Unebenheiten angegeben wurden. Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 2.
11 ist ein Diagramm mit Temperaturverteilungen der Oberfläche von Wafern der Beispiele 5 bis 7 und des Vergleichsbeispiels 2. Die horizontale Achse stellt die radiale Position des Wafers von der Mitte aus dar, und die vertikale Achse stellt die Oberflächentemperatur des Wafers an der Position dar.
Wie in 11 dargestellt, wurde durch die Bereitstellung der Unebenheit auf der strahlungsempfangenden Oberfläche R ein Temperaturabfall des Wafers von der äußeren Umfangsseite aus unterdrückt.
Beispiel 8
In Beispiel 8 wurde eine Simulation mit der SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung mit der in 7 dargestellten Konfiguration durchgeführt. Das heißt, das Strahlungselement 14 wurde auf der Rückfläche 10b des Suszeptors 10 angeordnet. Darüber hinaus wurde die Vielzahl der vertieften Abschnitte 17 auf der Oberfläche 14b des Strahlungselements 14 angeordnet. Die Position des äußeren Umfangsendes des Strahlungselements 14 durfte mit der Position des äußeren Umfangsendes des Wafers W und des äußeren Umfangsendes des Erhitzers 12 übereinstimmen. Die Breite des äußeren Umfangsendes und des inneren Umfangsendes des Strahlungselements 14 wurde auf 2 mm eingestellt. Die Vielzahl der vertieften Abschnitte 17 wurden konzentrisch auf der gesamten Oberfläche der Oberfläche 14b des Strahlungselements 14 angeordnet. Die Rillenbreite und der Rillenabstand der Vielzahl der vertieften Abschnitte 17 wurden auf 0,5 mm und die Tiefe auf 0,5 mm eingestellt.
Die Verteilung der Oberflächentemperatur des Wafers in der Ebene wurde basierend auf den oben genannten Bedingungen gemessen.
12 ist ein Diagramm mit Temperaturverteilungen der Oberfläche von Wafern aus Beispiel 8 und Vergleichsbeispiel 2. Die horizontale Achse stellt die radiale Position des Wafers von der Mitte aus dar, und die vertikale Achse stellt die Oberflächentemperatur des Wafers an der Position dar. Wie in 12 dargestellt, wurde durch die Bereitstellung der unebenen Form auf der strahlungsempfangenden Oberfläche R des Strahlungselements 14 und die Verwendung des Strahlungselements 14 mit einem geringen Emissionsgrad eine Absenkung der Temperatur des Wafers auf der äußeren Umfangsseite unterdrückt.
Tabelle 2 fasst die Ergebnisse der Untersuchung zusammen.
Wie vorstehend beschrieben, ist es nach der vorliegenden Erfindung möglich, eine SiC-Epitaxialvorrichtung zu erhalten, die in der Lage ist, eine Temperaturverteilung während des epitaktischen Wachstums zu vereinheitlichen.
Bezugszeichenliste

1:: Kammer
2:: Gasversorgungsanschluss
3:: Gasentladungsanschluss
10:: Suszeptor
10a:: Montagefläche
10b:: Rückseite
10A:: erstes Element
10A1:: Hauptteil
10A2:: vorstehender Abschnitt
10B:: zweites Element
10B1:: Hauptteil
10B2:: vorstehender Abschnitt
12:: Heizung
12a:: erste Oberfläche der Heizung auf der Suszeptorseite
2c:: äußeres Umfangsende der Heizung
14:: Strahlungselement
14A:: erster Abschnitt
14B:: zweiter Abschnitt
14b:: eine Oberfläche
14c:: äußeres peripheres Ende des Strahlungselements
15, 15A, 15B, 15C, 15D:: vertiefter Abschnitt im Hauptkörper des Suszeptors.
16:: zentrales Stützelement
17:: vertiefter Abschnitt des Strahlungselements
18:: Stützelement am Außenumfang
18A:: Stützsäule
18B:: vorstehender Abschnitt
18B1:: Passnut
100, 101:: SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung
W:: Wafer
Wc:: äußeres peripheres Ende des Wafers
K:: Filmbildungsraum
R:: strahlungsempfangende Oberfläche
L1, L2:: Breite des Abschnitts, in dem Unebenheiten gebildet werden
G:: Gas

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017225659 [0002]

Claims

SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung, umfassend: einen Suszeptor mit einer Montagefläche, auf der ein Wafer platzierbar ist; und eine Heizung, die neben dem Suszeptor auf einer Seite gegenüber der Montagefläche des Suszeptorsangeordnet ist, wobei eine Unebenheit auf einer strahlungsempfangenden Oberfläche des Suszeptors gebildet ist, die einer ersten Oberfläche der auf der Suszeptorseite angeordneten Heizung zugewandt ist, und die Unebenheit an einer Position angeordnet ist, die in einer Draufsicht mit einem äußeren Umfangsabschnitt des auf dem Suszeptor angeordnet Wafers überlappt.
SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Heizung und der auf dem Suszeptor angebrachte Wafer konzentrisch zueinander angeordnet sind, und in der Draufsicht ein radialer Abstand zwischen einem äußeren Umfangsende der Heizung und einem äußeren Umfangsende des auf dem Suszeptor angeordneten Wafers 1/12 oder weniger eines Durchmessers des Wafers beträgt.
SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn ein tatsächlicher Oberflächenbereich eines Abschnitts, in dem die Unebenheit gebildet wird, durch S₁ und einen Bereich einer ebenen Oberfläche ausgedrückt wird, wobei der Abschnitt, in dem die Unebenheit gebildet wird, als eine ebene Oberfläche angenommen wird, durch So ausgedrückt wird, ein Flächenverhältnis (S₁/S₀) 2 oder mehr ist.
SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Unebenheit durch eine Vielzahl von in Bezug auf eine Bezugsfläche vertieften Abschnitten gebildet wird und ein Seitenverhältnis des vertieften Abschnitts 1 oder mehr beträgt.
SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Suszeptor ein Strahlungselement umfasst, das auf einer Rückfläche des Suszeptors an der Position angeordnet ist, die in der Draufsicht mit dem äußeren Umfangsabschnitt des auf dem Suszeptor angeordneten Wafers überlappt, und eine Oberfläche des auf der Heizungsseite befindlichen Strahlungselements die Unebenheit aufweist.
SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein zentrales Stützelement, das einen Mittelabschnitt des Suszeptors von einer der Montagefläche gegenüberliegenden Rückseite des Suszeptors trägt.
SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei eine radiale Breite eines Abschnitts, in dem die Unebenheit gebildet wird, 1/25 oder mehr und 6/25 oder weniger eines Radius des auf den Suszeptor platzierbaren Wafers ist.
SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein äußeres peripheres Stützelement, das einen äußeren peripheren Endabschnitt des Suszeptors von einer der Montagefläche gegenüberliegenden Rückfläche des Suszeptors trägt.
SiC-Epitaxialwachstumsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei eine radiale Breite eines Abschnitts, in dem die Unebenheit gebildet wird, 1/50 oder mehr und 1/5 oder weniger eines Radius des auf den Suszeptor platzierbaren Wafers beträgt.