DE102019132074A1 - Anlage zur chemischen sic-gasphasenabscheidung und verfahren zur herstellung von sic-epitaxiewafern - Google Patents

Anlage zur chemischen sic-gasphasenabscheidung und verfahren zur herstellung von sic-epitaxiewafern Download PDF

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Abstract

Eine Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung ist vorgesehen, einschließlich: einen Ofenkörper, in dem ein Wachstumsraum gebildet ist; und einen Montagetisch, der auf einem unteren Abschnitt des Wachstumsraums positioniert ist und eine Montagefläche aufweist, auf der ein SiC-Wafer montiert ist, wobei der Ofenkörper in einer vertikalen Richtung in eine Vielzahl von Elementen im Wesentlichen orthogonal zum Montagetisch getrennt ist, die Vielzahl von Elementen einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt beinhaltet, der erste Abschnitt einen Vorsprungsteil beinhaltet, der in einer äußeren Umfangsrichtung vorsteht, der zweite Abschnitt einen Hakenteil beinhaltet, an dem der Vorsprungsteil aufgehängt ist, und der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt miteinander verbunden sind, indem der Hakenteil an dem Vorsprungsteil aufgehängt wird.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung und ein Verfahren zur Herstellung eines SiC-Epitaxiewafers.
  • Es wird die Priorität auf die am 3. Dezember 2018 eingereichte japanische Patentanmeldung Nr. 2018-226466 beansprucht, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Siliziumkarbid (SiC) weist Eigenschaften auf, die ein elektrisches Durchbruchfeld von einer Größenordnung größer, eine Bandlücke von dreimal größer und eine Wärmeleitfähigkeit von dreimal höher als die von Silizium (Si) umfassen. Da SiC diese Eigenschaften aufweist, wird erwartet, dass Siliziumkarbid auf eine Leistungsvorrichtung, eine Hochfrequenzvorrichtung, eine Hochtemperatur-Betriebsvorrichtung und dergleichen verwendet wird. Daher wurde in den letzten Jahren ein SiC-Epitaxiewafer für die oben genannten SiC-Bauelemente verwendet.
  • Der SiC-Epitaxiewafer wird durch epitaktisches Aufwachsen eines SiC-Epitaxialfilms, der zu einem aktiven Bereich einer SiC-Halbleitervorrichtung wird, auf einem SiC-Substrat (ein SiC-Wafer oder ein Wafer) hergestellt. Der SiC-Wafer wird durch Verarbeitung aus einem SiC-Masseneinkristall erhalten, der durch ein Sublimationsverfahren oder dergleichen hergestellt wird, und der SiC-Epitaxialfilm wird durch eine Anlage zur chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) gebildet.
  • Der nach dem Sublimationsverfahren erhaltene SiC-Masseneinkristall wird unter Verwendung eines Tiegels hergestellt. Ein Rohstoffpulver wird in einem unteren Teil eines mit einem Tiegel abgedeckten Bereichs platziert, und ein Impfkristall wird in einem Deckenabschnitt platziert. Beim Erwärmen des Rohmaterialpulvers von einem Außenumfang des Tiegels aus wird das sublimierte Rohmaterial auf einer Oberfläche des Impfkristalls rekristallisiert, um einen SiC-Masseneinkristall zu erhalten.
  • Andererseits beinhaltet die Anlage zur chemischen Gasphasenabscheidung einen Ofenkörper, der einen Wachstumsraum im Inneren bildet, einen Montagetisch, der im Wachstumsraum angeordnet ist, und eine Heizvorrichtung, die sich außerhalb des Ofenkörpers oder innerhalb des Montagetisches befindet. Ein SiC-Wafer wird auf dem Montagetisch montiert. In der chemischen Gasphasenabscheidung wird dem Wachstumsraum ein Rohmaterialgas zugeführt, so dass der Fluss nicht gestört wird, und die Umgebung des SiC-Wafers wird durch Strahlungswärme der Heizvorrichtung erwärmt, wodurch ein dünner SiC-Epitaxialfilm auf der Oberfläche des SiC-Wafers gebildet wird.
  • So beschreibt beispielsweise die japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Erstveröffentlichung Nr. 2009-74180, eine chemische Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung zur Herstellung eines SiC-Epitaxiewafers. Der SiC-Epitaxiewafer wird in einem geschlossenen Raum gebildet, der durch einen einzigen Ofenkörper verschlossen ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Um die praktische Anwendung von SiC-Bauelementen mit SiC-Epitaxiewafern zu fördern, ist es erforderlich, einen hochwertigen und kostengünstigen SiC-Epitaxiewafer und eine epitaktische Wachstumstechnik zu etablieren.
  • Wenn der SiC-Epitaxialfilm mehrfach mit der chemischen Gasphasenabscheidung abgeschieden wird, kann eine Ablagerung auf einer Innenwand des Ofenkörpers gebildet werden. Die Beschichtung ist SiC, das an der Innenwand des Ofenkörpers befestigt ist. Die Abscheidung verursacht Partikel und kann einen Defekt verursachen, wenn die Abscheidung auf ein SiC-Substrat fällt. Die Reinigung der Innenseite des Ofengehäuses kann jedoch zu jeder Zeit zu einer Verringerung des Produktionsdurchsatzes führen.
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben genannten Probleme gemacht, und ein Ziel ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines SiC-Epitaxiewafers bereitzustellen, das in der Lage ist, die Kosten für die Bildung eines SiC-Epitaxialfilms zu senken.
  • Als Ergebnis intensiver Studien haben die vorliegenden Erfinder festgestellt, dass es bei der Bildung eines Ofenkörpers derart, dass eine trennbare Struktur gebildet wird, möglich ist, nur einen Ofenkörperunterteil, auf dem wahrscheinlich eine Ablagerung auftreten wird, zu ersetzen und somit die Herstellungskosten für einen SiC-Epitaxiewafer zu senken.
  • Das heißt, die vorliegende Erfindung stellt die folgende Anlage bereit, um die Aufgaben zu lösen.
    1. (1) Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung vorgesehen, einschließlich: einen Ofenkörper, in dem ein Wachstumsraum gebildet ist; und einen Montagetisch, der auf einem unteren Abschnitt des Wachstumsraums positioniert ist und eine Montagefläche aufweist, auf der ein SiC-Wafer montiert ist, wobei der Ofenkörper in einer vertikalen Richtung in eine Vielzahl von Elementen im Wesentlichen orthogonal zum Montagetisch getrennt ist, die Vielzahl von Elementen einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt beinhaltet, der erste Abschnitt einen Vorsprungsteil beinhaltet, der in einer äußeren Umfangsrichtung vorsteht, der zweite Abschnitt einen Hakenteil beinhaltet, an dem der Vorsprungsteil aufgehängt ist, und der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt miteinander verbunden sind, indem der Hakenteil an dem Vorsprungsteil aufgehängt ist.
    2. (2) In der Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung gemäß Punkt (1) kann der Ofenkörper in einen Ofenkörperoberteil und einen Ofenkörperunterteil getrennt sein, wobei der erste Teil der Ofenkörperunterteil sein kann und der zweite Teil der Ofenkörperoberteil sein kann.
    3. (3) In der Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung gemäß Punkt (1) oder (2) kann der Vorsprungsteil an einem oberen Ende des ersten Abschnitts und der Hakenteil an einem unteren Ende des zweiten Abschnitts positioniert sein.
    4. (4) In der Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung nach einem der Punkte (1) bis (3) kann der Hakenteil ein Anschlussteil sein, der zum Vorsprungsteil passt, und der Anschlussteil kann ein in der äußeren Umfangsrichtung vertiefter Abschnitt in einer Innenfläche des Ofenkörperoberteils sein.
    5. (5) In der Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung nach einem der Punkte (1) bis (4) kann eine Dicke des Ofenkörpers 0,5 mm oder mehr und 10 mm oder weniger betragen.
    6. (6) In der Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung gemäß einem der Punkte (1) bis (5) im Ofenkörper können eine Innenwand des Ofenkörperunterteils und eine Innenwand des Ofenkörperoberteils im Wesentlichen bündig miteinander sein.
    7. (7) In der Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung nach einem der Punkte (1) bis (6) kann der Ofengehäuseunterteil mit einer Heizeinrichtung versehen sein.
    8. (8) Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines SiC-Epitaxiewafers unter Verwendung der Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung gemäß dem ersten Aspekt bereitgestellt.
  • Mit dem Verfahren zur Herstellung eines SiC-Epitaxiewafers des Aspekts können die Kosten für die Herstellung des SiC-Epitaxiewafers reduziert werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein schematisches Schnittbild einer Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
    • 2 ist ein schematisches Schnittbild einer Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
    • 3 ist ein schematisches Schnittbild einer Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
    • 4 ist ein schematisches Schnittbild einer Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden wird ein Beispiel für eine durch Anwendung der vorliegenden Erfindung erhaltene Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung anhand von Zeichnungen ausführlich beschrieben.
  • In den in der folgenden Beschreibung verwendeten Zeichnungen kann ein Ausschnitt aus Gründen der Zweckmäßigkeit vergrößert und in einigen Fällen dargestellt werden, um die Merkmale der vorliegenden Erfindung besser verständlich zu machen, und ein Maßverhältnis jeder Komponente kann sich von einem tatsächlichen unterscheiden. Darüber hinaus sind in der folgenden Beschreibung ein Material, eine Dimension und dergleichen exemplarisch zu erläutern. Die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt und kann mit entsprechenden Modifikationen im Rahmen durchgeführt werden, ohne den Kern zu verändern.
  • <Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung>
  • (Erste Ausführungsform)
  • 1 ist ein schematisches Schnittbild einer Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1 gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Die Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1 beinhaltet einen Ofenkörper 2, in dem ein Wachstumsraum R gebildet wird, und einen Montagetisch 5, der im Wachstumsraum R positioniert ist und auf dem ein SiC-Wafer W montiert ist.
  • In der vorliegenden Spezifikation wird aus Gründen der Übersichtlichkeit im Ofenkörper 2 eine Richtung, in der der Montagetisch 5 positioniert ist, als Unterseite und eine Richtung, in der ein erstes, später zu beschreibendes Loch 33 in Bezug auf den Montagetisch 5 positioniert ist, als Oberseite bezeichnet.
  • (Montagetisch)
  • Der Montagetisch 5 beinhaltet beispielsweise einen Träger 51 und eine Tragsäule 52. Der Träger 51 trägt den SiC-Wafer W. Eine Oberseite (eine Montagefläche) 5A des Trägers 51 ist mit dem SiC-Wafer W oder einem Suszeptor versehen (nicht dargestellt). Die Tragsäule 52 ist eine Tragwelle, die sich vom Träger 51 nach unten erstreckt. Die Tragsäule 52 ist beispielsweise mit einem Drehmechanismus verbunden (nicht dargestellt). Der Träger 51 ist durch Drehen der Tragsäule 52 durch den Drehmechanismus drehbar.
  • Der Montagetisch 5 kann auch eine Heizvorrichtung beinhalten. Die Heizeinrichtung ist im Inneren des Trägers 51 vorgesehen. Das Heizgerät ist z.B. eine Heizung. Die Heizvorrichtung wird von außen durch eine Innenseite der Tragsäule 52 mit Strom versorgt.
  • (Ofenkörper)
  • Der Ofenkörper 2 beinhaltet den Wachstumsraum R im Inneren. Der in 1 dargestellte Ofenkörper 2 ist unterteilt in einen Ofenkörperoberteil 3 und einen Ofenkörperunterteil 4. Der Ofenkörperunterteil 4 ist ein Beispiel für einen ersten Abschnitt, und der Ofenkörperoberteil 3 ist ein Beispiel für einen zweiten Abschnitt.
  • Bei einem Herstellungsprozess eines SiC-Epitaxiewafers kann es zu einer Abscheidung auf der Unterseite des Ofenkörpers kommen. Die in der Unterseite des Ofenkörpers auftretende Ablagerung verursacht einen Defekt, wenn die Ablagerung an einer Oberfläche des SiC-Substrats haftet. Wenn sich die Ablagerungen ansammeln, ist es daher oft notwendig, den Ofenkörper auszutauschen. In der Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1 kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, nur der Ofengehäuseunterteil 4 auszutauschen, auch wenn es aufgrund der im Ofengehäuseunterteil 4 auftretenden Ablagerungen ausgetauscht werden muss. Eine Wartungsfrequenz der chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1 kann gesenkt und der Durchsatz des SiC-Epitaxiwafers verbessert werden. Da der Ofenkörper teuer ist, kann die Kostenbelastung durch Reduzierung eines zu ersetzenden Teils reduziert werden. Daher können gemäß der Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1 der vorliegenden Ausführungsform die für die Bereitstellung des SiC-Epitaxiewafers erforderlichen Kosten unterdrückt werden.
  • Darüber hinaus kann die Wärmeleitung zwischen dem Ofenkörperoberteil 3 und dem Ofenkörperunterteil 4 unterdrückt werden, indem der Ofenkörper 2 in den Ofenkörperoberteil 3 und den Ofenkörperunterteil 4 getrennt wird. Das heißt, die Wärmeleitung zwischen dem Ofenkörperoberteil 3 und dem Ofenkörperunterteil 4 wird verhindert. Wenn der Ofenkörperoberteil 3 eine hohe Temperatur erreicht, wird ein aus dem ersten, später zu beschreibenden Loch 33 zugeführtes Rohmaterialgas zersetzt, und die zersetzten Rohmaterialgase reagieren miteinander, um im Ofenkörperoberteil 3 rekristallisiert zu werden. Die rekristallisierte Schicht verursacht einen Defekt wie oben beschrieben. Das Auftreten der Ablagerung kann unterdrückt werden, indem verhindert wird, dass der Ofengehäuseoberteil 3 zu heiß wird. Zusätzlich entsteht eine Temperaturdifferenz zwischen dem Ofenkörperoberteil 3 und dem Ofenkörperunterteil 4, wodurch der durch die Temperaturdifferenz bedingte Durchfluss des Rohmaterialgases gebildet wird.
  • Der Ofenkörperoberteil 3 beinhaltet einen Kopfteil 31 und einen Seitenteil 32. Der Kopfteil 31 hat z.B. die erste Bohrung 33. Die erste Bohrung 33 befindet sich auf der Oberseite zur Montagefläche 5A des Montagetisches 5.
  • (Erstes Loch)
  • Das aus dem ersten Loch 33 zugeführte Rohgas G reagiert auf dem auf der Montagefläche 5A montierten SiC-Wafer W zu dem SiC-Epitaxialfilm auf dem SiC-Wafer W. Der SiC-Epitaxialwafer wird durch Bildung eines SiC-Epitaxialfilms auf dem SiC-Wafer W hergestellt. Als Rohgas G wird beispielsweise ein bekanntes Gas auf Si-Basis und ein Gas auf C-Basis verwendet.
  • Beispiele für das Gas auf Si-Basis sind Silan (SiH4). Darüber hinaus können Beispiele für das Gas auf Si-Basis ein Si-Rohmaterial auf Chlorbasis beinhalten, das Gas mit Cl mit Ätzwirkung enthält (Rohmaterial auf Chloridbasis), wie SiH2Cl2, SiHCl3 und SiCl4. Darüber hinaus können Beispiele für das Gas auf Si-Basis ein Gas beinhalten, das durch Zugabe von HCl zu Silan erhalten wird.
  • Beispiele für das C-basierte Rohstoffgas sind Propan (C3H8).
  • Darüber hinaus kann ein Spülgas als drittes Gas gleichzeitig mit diesen Gasen zugeführt werden. Das Spülgas ist ein Gas, das kein Si oder C enthält, und ein Inertgas (Edelgas) wie Ar oder He kann zusätzlich zu einem Gas verwendet werden, das H2 enthält und die Ätzwirkung hat, wie beispielsweise HCl.
  • Darüber hinaus kann bei der Steuerung der Leitfähigkeit des auf der SiC-Wafer W zu stapelnden SiC-Epitaxiefilms gleichzeitig mit dem Rohstoffgas G Verunreinigungsdotierungsgas zugeführt werden. So ist beispielsweise in einem Fall, in dem eine Leitfähigkeitsart n-artig ist, das Verunreinigungsdotierungsgas N2, und in einem Fall in dem eine p-artig verwendet wird, ist das Verunreinigungsdotierungsgas Trimethylaluminium (TMA).
  • Das Si-basierte Gas, das C-basierte Gas, das Spülgas und das Fremddotierungsgas können separat oder durch Mischen zugeführt werden.
  • Eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit des aus dem ersten Loch 33 in den Wachstumsraum R (Strömungsgeschwindigkeit/Querschnittsfläche des ersten Lochs 33) zu fördernden Rohstoffgases G kann entsprechend geändert werden, Beispiele hierfür können 0,001 m/s bis 100 m/s sein.
  • Der Seitenteil 32 des Ofenkörperoberteils 3 erstreckt sich in eine Richtung, die im Wesentlichen orthogonal zum Kopfteil 31 verläuft. Der Seitenteil 32 ist z.B. zylindrisch. Der Seitenteil 32 beinhaltet an einem unteren Ende einen Anschlussteil 320.
  • (Anschlussteil)
  • Ein Vorsprungsteil 420 des später zu beschreibenden Ofenkörperunterteils 4 wird an den Anschlussteil 320 montiert. Wenn der Vorsprungsteil 420 an den Anschlussteil 320 montiert wird, sind der Ofenkörperoberteil 3 und der Ofenkörperunterteil 4 miteinander verbunden und eine Innenseite des Ofenkörpers 2 ist abgedichtet.
  • Der Anschlussteil 320 beinhaltet einen Oberteil 321, einen Endteil 322 und einen Hängeteil 323.
  • Der Oberteil 321 des Anschlussteils 320 ragt aus dem Seitenteil 32 in einer äußeren Umfangsrichtung heraus. Der Oberteil 321 erstreckt sich beispielsweise in eine Richtung, die im Wesentlichen orthogonal zum Seitenteil 32 verläuft. Der Endteil 322 erstreckt sich von einem Ende des Oberteils 321 nach unten. Der Hängeteil 323 erstreckt sich beispielsweise in eine Richtung, die im Wesentlichen parallel zum Oberteil 321 verläuft. Dementsprechend ist der Anschlussteil 320 ein in Außenumfangsrichtung versenkter Abschnitt in der Innenwand 32A des Ofenkörperoberteils 3.
  • Der Anschlussteil 320 passt zu dem Vorsprungsteil 420, der durch Erwärmen des Ofenkörperunterteils 4 während des Wachstums des SiC-Epitaxiewafers thermisch expandiert wird. Wenn ein Anschlussteil 320A auf den Vorsprungsteil 420 passt, kann verhindert werden, dass das in den Ofenkörper 2 zuzuführende Gas aus dem Ofenkörper 2 austritt und das Gas außerhalb des Ofenkörpers 2 in den Ofenkörper 2 strömt. Das heißt, obwohl der Ofenkörper 2 getrennt ist, kann der Gasstrom im Wachstumsraum R gesteuert und ein hochwertiger SiC-Epitaxiewafer hergestellt werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet eine Struktur des Anschlussteils 320 den Oberteil 321, den Endteil 322 und den Aufhängeteil 323, und der Oberteil 321, den Endteil 322 und den Aufhängeteil 323 sind im Wesentlichen orthogonal zueinander. Die Struktur des Anschlussteils 320 ist jedoch nicht darauf beschränkt, solange der Anschlussteil 320 auf den Vorsprungsteil 420 passt. So kann beispielsweise ein Abschnitt ein Teil einer polygonalen Struktur sein, die sich von einer im Wesentlichen rechteckigen Form unterscheidet, wie beispielsweise eine im Wesentlichen kreisförmige Form, eine im Wesentlichen elliptische Form oder eine im Wesentlichen dreieckige Form.
  • Die Anzahl der Anschlussteile 320 kann entsprechend gewählt werden, solange der Anschlussteil zum Vorsprungsteil 420 passt und eine spaltfreie Struktur zwischen dem Ofenkörperoberteil 3 und dem Ofenkörperunterteil 4 aufweist. Je nach Größe des Anschlussteils 320 werden vorzugsweise zwei oder mehr Anschlussteile 320 und drei oder mehr Anschlussteile 320 bevorzugt angeordnet. Um auch bei fehlendem Anschlussteil 320A stabil zu einzupassen, können für jede Position insgesamt sechs Anschlussteile in Umfangsrichtung annähernd gleich angeordnet werden. Darüber hinaus ist es in einem Fall, in dem eine Vielzahl der Anschlussteile 320 angeordnet sind, vorzuziehen, die Anschlussteile symmetrisch anzuordnen. Wenn im Anschlussteil 320 zudem ein unteres Ende des Seitenteils 32 des Ofenkörperoberteils 3 über die gesamte Umfangsrichtung angeordnet ist, wird es schwieriger, den Spalt zwischen dem Ofenkörperoberteil 3 und dem Ofenkörperunterteil 4 zu bilden.
  • Wenn die Anzahl der Anschlussteile 320A reduziert wird, wird die Wärme des Ofengehäuseunterteils 4 nur schwer auf den Ofengehäuseoberteil 3 übertragen, was vorzugsweise der Fall ist.
  • Wenn ein Material des Ofenkörpers 2 Graphit ist, ist die Oberfläche rau. Dadurch kann die Wärmeleitung im Armaturenteil 320A unterdrückt werden, was vorzugsweise der Fall ist.
  • Die Größe der Anschlussteile 320 kann entsprechend gewählt werden, solange der Anschlussteil zum Zeitpunkt der Herstellung eines SiC-Epitaxiewafers auf den Vorsprungsteil 420 passt und eine Konfiguration aufweist, bei der der Ofenkörperoberteil 3 den Ofenkörperunterteil 4 stabil trägt. Die Größe des Anschlussteils 320 wird vorzugsweise reduziert. So kann beispielsweise ein Abstand von der Innenwand des Endteils 322 zu einer vertikalen Linie nach unten zu einer Verlängerungslinie der Außenwand 32B des Seitenteils 32 auf 10 mm, vorzugsweise 2 mm oder weniger und noch bevorzugter 1 mm oder weniger eingestellt werden. Bei der Verkleinerung des Anschlussteils 320 kann verhindert werden, dass Wärme vom Ofengehäuseunterteil 4 auf den Ofengehäuseoberteil 3 übertragen wird. Unter Berücksichtigung der Unterdrückung der Wärmeleitung und einer Anpassungsweise kann eine Kontaktfläche zwischen dem Ofenkörperoberteil 3 und dem Ofenkörperunterteil 4, wie Anzahl, Position und Größe des Anschlussteils 320, entsprechend gewählt werden.
  • Der Ofenkörperunterteil 4 beinhaltet einen Bodenteil 41 und eine Seitenwand 42. Am unteren Teil des Ofengehäusebodenteil 4 ist der Montagetisch 5 positioniert. Die Seitenwand 42 des Ofenkörperunterteils 4 erstreckt sich in eine Richtung, die im Wesentlichen orthogonal zum Bodenteil 41 verläuft. Zusätzlich ist die Seitenwand 42 mit einer zweiten Bohrung 43 und dem Vorsprungsteil 420 versehen.
  • (Zweites Loch)
  • Das zweite Loch 43 befindet sich an der Seitenwand 42 des Ofenkörperunterteils 4. Das zweite Loch 43 ist an einer Unterseite als die Montagefläche 5A des Montagetisches 5 im Ofenkörperunterteil 4 positioniert. Das zweite Loch 43 ist eine Auslassöffnung, die das Gas im Wachstumsraum R abgibt. Das zweite Loch 43 ist beispielsweise eine Auslassöffnung, die Gase wie beispielsweise ein unreagiertes Gas nach dem Durchgang durch den SiC-Wafer W und ein Spülgas abgibt. Die Vakuumabsaugung kann durch die zweite Bohrung 43 erfolgen, und ein Druck im Ofenkörper 2 kann entsprechend eingestellt werden. Eine Vielzahl der zweiten Löcher 23 kann im unteren Teil des Ofengehäuses 4 gebildet werden, um die Symmetrie eines Gasströmungsweges innerhalb des Ofengehäuses 2 zu erhöhen und eine Gleichmäßigkeit des epitaktischen Films in der Ebene zu verbessern.
  • In der Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Vorsprungsteil 420 an einem oberen Ende der Seitenwand 42 angeordnet. Der Vorsprungsteil 420 erstreckt sich in eine Richtung, die im Wesentlichen orthogonal zur Seitenwand 42 verläuft und ist an dem Hängeteil 323 aufgehängt.
  • Darüber hinaus wird der Vorsprungsteil 420 beim Erwärmen zum Bilden des SiC-Epitaxiefilms thermisch expandiert. Der thermisch expandierte Vorsprungsteil 420 kontaktiert den Oberteil 321, den Endteil 322 und den Hängeteil 323 des Montageteils und passt auf den Montageteil 320. Wenn der Vorsprungsteil 420 mit dem Anschlussteil 320 übereinstimmt, wird der Ofengehäuseunterteil 4 durch den Ofengehäuseoberteil 3 stabil abgestützt.
  • Wenn der Vorsprungsteil 420 im Vergleich zum Anschlussteil 320 zu groß ist, besteht die Gefahr, dass der Ofenkörper 2 bricht. Auch wenn der Vorsprungsteil 420 im Vergleich zum Montageteil 320 zu klein ist, besteht die Befürchtung, dass ein Spalt zwischen dem Ofenkörperoberteil 3 und dem Ofenkörperunterteil 4 oder dem Ofenkörperunterteil 4 nicht mit dem Ofenkörperoberteil 3 verbunden ist. Daher werden die Anzahl, eine Position und eine Größe des Vorsprungsteils 420 entsprechend der Skala des Ofenkörpers 2 oder einer Größe des Anschlussteils 320 so gewählt, dass ein Riss des Ofenkörpers 2 oder eine schlechte Verbindung zwischen dem Ofenkörperoberteil 3 und dem Ofenkörperunterteil 4 nicht auftritt.
  • Wenn der Vorsprungsteil 420 an den Armaturenteil 320 montiert ist, kann der Aus- und Einströmen des Gases innerhalb und außerhalb des Ofenkörpers 2 unterdrückt werden. Wenn der Aus- und Einströmen des Gases innerhalb und außerhalb des Ofenkörpers 2 unterdrückt wird, kann der Gasstrom im Wachstumsraum R gesteuert und ein hochwertiger SiC-Epitaxiewafer hergestellt werden.
  • Um den Ofengehäuseunterteil 4 herum ist die Heizvorrichtung 6 angeordnet. Wenn die Heizvorrichtung um den Ofengehäuseunterteil herum angeordnet ist, kann der Ofengehäuseunterteil 4 effektiver erwärmt werden als der Ofengehäuseoberteil 3. Das heißt, die Temperatur des Ofengehäuseunterteils 4 kann auf eine hohe Temperatur eingestellt werden, und ein Temperaturanstieg des Ofengehäuses Oberteil 3 kann unterdrückt werden. Dadurch kann die Zeit zum Anheben und Absenken der Temperatur des Ofenkörpers 2 reduziert werden.
  • Eine Dicke des Ofenkörpers 2 beträgt vorzugsweise 10 mm oder weniger, vorzugsweise 7,5 mm oder weniger und noch bevorzugter 5 mm oder weniger, denn je dünner die Dicke, desto geringer die Wärmeleitfähigkeit.
  • Darüber hinaus ist die Dicke des Ofenkörpers 2 vorzugsweise 0,5 mm oder mehr, da befürchtet wird, dass bei zu dünner Dicke keine ausreichende Haltbarkeit erreicht werden kann, vorzugsweise 2 mm oder mehr aus Sicht der einfachen Verarbeitung und noch bevorzugter 3 mm oder mehr aus Sicht der Festigkeit.
  • Die Innenwand 32A des Seitenteils 32 des Ofenkörperoberteils 3 und eine Innenwand 42A der Seitenwand 42 des Ofenkörperunterteils 4 sind vorzugsweise im Wesentlichen bündig miteinander. Der Ausdruck „im Wesentlichen bündig“ bedeutet, dass sich die Innenwand 32A und die Innenwand 42A im Wesentlichen in der gleichen Ebene erstrecken. Die Innenwand 32A und die Innenwand 42A sind im Wesentlichen bündig miteinander, wodurch es möglich ist, eine Störung des Gasstroms zu vermeiden. Das heißt, es ist möglich, die Anhaftung von Ablagerungen an der Innenseite des Ofenkörpers 2 durch Gasströmungsstörungen zu verhindern und einen hochwertigen SiC-Epitaxiewafer mit hohem Durchsatz herzustellen.
  • Gemäß der Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1 der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die vom Ofenkörperunterteil 4 auf den Ofenkörperoberteil 3 übertragene Wärmemenge zu reduzieren und zu verhindern, dass der Ofenkörperoberteil 3 zu heiß wird.
  • Darüber hinaus sind der Ofenkörperoberteil 3 und der Ofenkörperunterteil 4 getrennte Strukturen. Daher muss auch in einem Fall, in dem entweder der Ofengehäuseoberteil 3 oder der Ofengehäuseunterteil 4 aufgrund von Verschlechterungen wie z.B. dem Anhaften von Ablagerungen oder dergleichen ersetzt werden muss, nur das zu ersetzende Element ersetzt werden. Das heißt, die Herstellungskosten für den SiC-Epitaxiewafer können reduziert werden.
  • Da der Ofenkörperoberteil 3 und der Ofenkörperunterteil 4 zueinander passen, gibt es zudem keinen Spalt zwischen dem Ofenkörperoberteil 3 und dem Ofenkörperunterteil 4, und der Zu- und Abfluss des Gases an der Position kann unterdrückt werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Konfiguration beschrieben, bei der der Anschlussteil 320 im Ofenkörperoberteil 3 und der Vorsprungsteil 420 im Ofenkörperunterteil vorgesehen ist. Es kann jedoch eine Konfiguration gewählt werden, bei der der Anschlussteil im Ofengehäuseunterteil 4 und der Vorsprungsteil im Ofengehäuseoberteil vorgesehen sind.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • 2 ist ein schematisches Schnittbild einer Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1X gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1X gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1 gemäß der ersten Ausführungsform in einer Struktur eines Ofenkörpers 2X. Andere Konfigurationen sind gleich und werden durch die gleichen Referenznummern gekennzeichnet, so dass die Beschreibung entfällt.
  • Die in 2 dargestellte Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1X beinhaltet den Ofenkörper 2X und den Montagetisch 5. Der Ofenkörper 2X beinhaltet einen Ofenkörperoberteil 3X und einen Ofenkörperunterteil 4X. Der Ofenkörperoberteil 3X beinhaltet einen Montageteil 320X. Der Montageteil 320X ist in der Mitte des Seitenteils 32 des Ofenkörperoberteils 3X in vertikaler Richtung positioniert. Der Seitenteil 32 erstreckt sich vom Anschlussteil 320X nach unten. Zusätzlich beinhaltet der Ofenkörperunterteil 4X einen Vorsprungsteil 420X. Der Vorsprungsteil 420X ist in der Mitte des Ofengehäuseunterteil 4X in vertikaler Richtung positioniert. Die Seitenwand 42 erstreckt sich nach oben vom Vorsprungsteil 420X. In der Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1X unterscheiden sich die Positionen des Armaturenteils 320X und des Vorsprungsteils 420X von der in 1 dargestellten Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1.
  • Der Ofenkörperunterteil 4X ist ein Beispiel für den ersten Abschnitt, und der Ofenkörperoberteil 3X ist ein Beispiel für den zweiten Abschnitt.
  • Da sich zudem eine Positionsbeziehung zwischen dem Anschlussteil 320X und dem Vorsprungsteil 420X unterscheidet, wird der Ofenkörperunterteil 4X vom Ofenkörperoberteil 3X umschlossen. Eine Außenwand des Ofenkörperunterteils 4X kommt mit der Innenwand 32A des Ofenkörperoberteils 3X in Kontakt. Alternativ ist die Außenwand des Ofenkörperunterteils 4X auf einer mehr inneren Seite positioniert als die Innenwand 32A des Ofenkörperoberteils 3X.
  • Der Vorsprungsteil 420X wird beim Erwärmen zum Bilden des SiC-Epitaxiefilms thermisch expandiert. Der thermisch expandierte Vorsprungsteil 420X wird auf den Anschlussteil 320X montiert. Wenn der Vorsprungsteil 420X mit dem Anschlussteil 320X übereinstimmt, wird der Ofengehäuseunterteil 4 durch den Ofengehäuseoberteil 3 stabil abgestützt.
  • Gemäß der Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1X der zweiten Ausführungsform kann die gleiche Wirkung wie in der Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1 der ersten Ausführungsform erzielt werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Konfiguration beschrieben, bei der der Anschlussteil 320X im Ofenkörperoberteil 3X und der Vorsprungsteil 420X im Ofenkörperunterteil 4X vorgesehen ist. Es kann jedoch eine Konfiguration gewählt werden, bei der der Anschlussteil im Ofengehäuseunterteil und der Vorsprungsteil im Ofengehäuseoberteil vorgesehen sind.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • 3 ist ein schematisches Schnittbild einer Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1Y gemäß einer dritten Ausführungsform. Die Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1Y gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1 gemäß der ersten Ausführungsform in einer Struktur eines Ofenkörpers 2Y. Andere Konfigurationen sind gleich und werden durch die gleichen Referenznummern gekennzeichnet, so dass die Beschreibung entfällt.
  • Die in 3 dargestellte Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1Y beinhaltet den Ofenkörper 2Y und den Montagetisch 5. Der Ofenkörper 2Y beinhaltet einen Ofenkörperoberteil 3Y und den Ofenkörperunterteil 4. Der Ofenkörperoberteil 3Y beinhaltet anstelle des Anschlussteils 320A einen Hakenteil 320Y. Der Hakenteil 320Y befindet sich am unteren Ende des Seitenteils 32. Der Hakenteil 320Y ist im Wesentlichen orthogonal zum Seitenteil 32 und hängt den Vorsprungsteil 420 ein. Der Hakenteil 320Y und der Vorsprungsteil 420 sind spaltfrei eingehängt, und der Ofenkörperoberteil 3Y und der Ofenkörperunterteil 4 sind miteinander verbunden.
  • Ein Innendurchmesser des Ofenkörperoberteils 3Y ist größer als ein Außendurchmesser des Ofenkörperunterteils 4.
  • Der Vorsprungsteil 420 wird beim Erwärmen zum Bilden der SiC-Epitaxiefolie thermisch expandiert. Der thermisch expandierte Vorsprungsteil 420 steht in engem Kontakt mit dem Hakenteil 320Y. Wenn der Vorsprungsteil 420 in engem Kontakt mit dem Hakenteil 320Y steht, wird der Ofengehäuseunterteil 4 durch den Ofengehäuseoberteil 3Y stabil gestützt.
  • Der Ofenkörperunterteil 4 ist ein Beispiel für den ersten Abschnitt, und der Ofenkörperoberteil 3Y ist ein Beispiel für den zweiten Abschnitt.
  • Gemäß der Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1Y der dritten Ausführungsform kann die gleiche Wirkung wie in der Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1 der ersten Ausführungsform erzielt werden.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • 4 ist ein schematisches Schnittbild einer Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1Z gemäß einer vierten Ausführungsform. Die Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1Z gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1 die erste Ausführungsform in einer Struktur eines Ofenkörpers 2Z. Das heißt, der Ofenkörper 2Z weist mindestens einen Ofenkörpermittelteil 7 zwischen dem Ofenkörperoberteil 3 und dem Ofenkörperunterteil 4 auf. Andere Konfigurationen sind gleich und werden durch die gleichen Referenznummern gekennzeichnet, so dass die Beschreibung entfällt.
  • In 4 ist, wenn der untere Teil des Ofengehäuses 4 der erste Abschnitt ist, der mittlere Teil des Ofengehäuses 7 der zweite Abschnitt. Wenn der Ofenkörpermittelteil 7 der erste Abschnitt ist, ist der Ofenkörperoberteil 3 der zweite Abschnitt. In einem Fall, in dem eine Vielzahl von mittleren Teilen des Ofengehäuses vorgesehen ist, ist es möglich, ein Element mit einem Anschlussteil als zweiten Abschnitt und ein Element mit einem Vorsprungsteil, der vorsteht, angemessen auszuwählen, um als erster Abschnitt an den Anschlussteil montiert zu werden.
  • Die in 4 dargestellte chemische Gasphasenabscheidung 1Z beinhaltet den Ofenkörpermittelteil 7 zwischen dem Ofenkörperoberteil 3 und dem Ofenkörperunterteil 4. Der Ofenkörpermittelteil 7 beinhaltet einen Anschlussteil 720 mit der gleichen Konfiguration wie der Anschlussteil 320 des Ofenkörperoberteils 3 und einen Vorsprungsteil 721 mit der gleichen Konfiguration wie der Vorsprungsteil 420 des Ofenkörperunterteils. Eine Dicke des Ofenkörpermittelteils 7 ist die gleiche wie die des Ofenkörperoberteils 3 und des Ofenkörperunterteils 4, und die Innenwand 32A des Ofenkörperoberteils 3, eine Innenwand 72A des Ofenkörpermittelteils 7 und die Innenwand 42A des Ofenkörperunterteils 4 sind vorzugsweise im Wesentlichen bündig miteinander.
  • Gemäß der Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung 1Z der vorliegenden Ausführungsform kann die Wärmeleitung vom Ofenkörperunterteil 4 zum Ofenkörperoberteil 3 der ersten Ausführungsform weiter unterdrückt werden.
  • (Verfahren zur Herstellung von SiC-Epitaxiewafern)
  • Gemäß einem Verfahren zur Herstellung eines SiC-Epitaxiewafers der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, einen SiC-Epitaxiewafer unter Verwendung der chemischen Gasphasenabscheidung der obigen Ausführungsform nach einem bekannten Verfahren herzustellen. Nach dem Verfahren zur Herstellung eines SiC-Epitaxiewafers der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, den Temperaturanstieg des Ofenkörperoberteils zu unterdrücken und einen hochwertigen SiC-Epitaxiewafer mit hohem Durchsatz und niedrigen Kosten zu liefern.
  • Hierin wurden die bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsformen ausführlich beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Ausführungsform beschränkt, und im Rahmen der in den Ansprüchen beschriebenen vorliegenden Erfindung können verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 1X, 1Y, 1Y, 1Z
    Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung
    2, 2X, 2Y, 2Y, 2Z
    Ofenkörper
    3, 3X, 3Y
    Ofenkörperoberteil
    31
    Oberteil
    32
    Seitenteil
    32A
    Innenwand
    32B
    Außenwand
    320, 320X, 721
    Anschlussteil
    320Y
    Hakenteil
    33
    Erstes Loch
    4, 4X
    Ofenkörperunterteil
    41
    Bodenteil
    42
    Seitenwand
    42A
    Innenwand
    43
    Zweites Loch
    420, 420X, 720
    Vorsprungsteil
    5
    Montagetisch
    51
    Träger
    52
    Tragsäule
    5A
    Oberseite (Montagefläche)
    6
    Heizgerät
    R
    Wachstumsfläche Wafer
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2018226466 [0002]

Claims (8)

  1. Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung, umfassend: einen Ofenkörper, in dem ein Wachstumsraum gebildet ist; und einen Montagetisch, der auf einem unteren Abschnitt des Wachstumsraums positioniert ist und eine Montagefläche aufweist, auf der ein SiC-Wafer montiert ist, wobei der Ofenkörper in einer vertikalen Richtung, die im Wesentlichen orthogonal zum Montagetisch verläuft, in eine Vielzahl von Elementen unterteilt ist, die Vielzahl von Elementen einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt beinhaltet, der erste Abschnitt einen Vorsprungsteil beinhaltet, der in einer äußeren Umfangsrichtung vorsteht, der zweite Abschnitt einen Hakenteil beinhaltet, an dem der Vorsprungsteil aufgehängt ist, und der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt miteinander verbunden sind, indem der Hakenteil an dem Vorsprungsteil aufgehängt ist.
  2. Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung nach Anspruch 1, wobei der Ofenkörper in einen Ofenkörperoberteil und einen Ofenkörperunterteil getrennt ist, der erste Abschnitt der untere Teil des Ofengehäuses ist und der zweite Abschnitt der obere Teil des Ofengehäuses ist.
  3. Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Vorsprungsteil an einem oberen Ende des ersten Abschnitts positioniert ist, und der Hakenteil an einem unteren Ende des zweiten Abschnitts positioniert ist.
  4. Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Hakenteil ein Anschlussteil ist, der zu dem Vorsprungsteil passt, und der Anschlussteil ein Abschnitt ist, der in der äußeren Umfangsrichtung in einer Innenfläche des Oberteils des Ofenkörpers vertieft ist.
  5. Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Dicke des Ofenkörpers 0,5 mm oder mehr und 10 mm oder weniger beträgt.
  6. Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei im Ofenkörper eine Innenwand des Ofenkörperunterteils und eine Innenwand des Ofenkörperoberteils im Wesentlichen bündig miteinander sind.
  7. Anlage zur chemischen SiC-Gasphasenabscheidung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Ofenkörperunterteil mit einer Heizvorrichtung versehen ist.
  8. Verfahren zur Herstellung eines SiC-Epitaxiewafers unter Verwendung der chemischen SiC-Gasphasenabscheidung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
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