JP2002289546A - Device and method for producing silicon carbide semiconductor - Google Patents

Device and method for producing silicon carbide semiconductor

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JP2002289546A
JP2002289546A JP2001090987A JP2001090987A JP2002289546A JP 2002289546 A JP2002289546 A JP 2002289546A JP 2001090987 A JP2001090987 A JP 2001090987A JP 2001090987 A JP2001090987 A JP 2001090987A JP 2002289546 A JP2002289546 A JP 2002289546A
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Japan
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silicon carbide
lamp
light
substrate
wafer stage
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JP2001090987A
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Japanese (ja)
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Kumar Rajesh
クマール ラジェシュ
Hiroki Nakamura
広希 中村
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To sufficiently suppress roughness on the surface of an impurity layer to be formed on a silicon carbide wafer. SOLUTION: When executing activating treatment by using a lamp anneal device, an SiC wafer 1 composed of an n<+> type substrate 1a and an n<-> type epitaxial layer 1b to inject an impurity is arranged so that the side of the n<-> type epitaxial layer 1b can be turned toward the side of a wafer stage 5. Then, the lamp anneal device is provided with a movable gate 9 and the radiation of light from a lamp 3 is controlled. First of all, the lamp 3 is turned on after the movable gate 9 is turned into closed state. Then, the movable gate 9 is turned into opened state so that the SiC wafer 1 can be irradiated with light. Afterwards, the movable gate 9 is turned into closed state while turning on the lamp 3, the SiC wafer 1 is scanned by the wafer stage 5 and the next portion of the SiC wafer 1 is activated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、炭化珪素(以下、
SiCという)からなる半導体の製造装置及びその装置
を用いた炭化珪素半導体の製造方法に関する。
The present invention relates to a silicon carbide (hereinafter referred to as "silicon carbide").
The present invention relates to an apparatus for manufacturing a semiconductor made of SiC) and a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor using the apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】SiCにおける不純物層形成は、イオン
注入および注入されたイオンの活性化熱処理によって行
われる。SiCでは、不純物、特にp型不純物が熱処理
によって活性化し難いため、活性化のための熱処理温度
を上げることで活性化率を向上させようとしている。
2. Description of the Related Art Impurity layers are formed in SiC by ion implantation and heat treatment for activating the implanted ions. In SiC, since impurities, particularly p-type impurities, are not easily activated by heat treatment, an attempt is made to increase the activation rate by increasing the heat treatment temperature for activation.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】例えば、エピタキシャ
ル膜(以下、エピ膜という)の形成を容易にするために
オフ角のあるウェハを用い、1600℃での活性化熱処
理を行った後にエピ膜に形成した不純物層の表面をAF
Mで観察したところ、ステップ状の表面荒れ(ステップ
バンチング)が発生していることが確認された。この表
面荒れの大きさを調べたところ、表面荒れ量Ra=9.
5nmであった。
For example, in order to facilitate formation of an epitaxial film (hereinafter referred to as an epi film), a wafer having an off-angle is used, and after performing an activation heat treatment at 1600 ° C., the epitaxial film is formed. AF on the surface of the formed impurity layer
When observed with M, it was confirmed that step-like surface roughness (step bunching) had occurred. When the magnitude of the surface roughness was examined, the surface roughness Ra = 9.
It was 5 nm.

【0004】このような表面荒れは、活性化熱処理時に
生じるマイグレーションに起因して発生すると考えられ
る。すなわち、オフ角を有するウェハの場合には表面に
細かいステップが存在するため、活性化熱処理(特に、
高温熱処理が必要とされるp型不純物の活性化熱処理)
の際に最もエネルギー的に不安定なステップのエッジ部
分でSi抜けが発生すると共に、このSi抜けによって
マイグレーションを起こし、マイグレーションを起こし
た原子が安定な(0001)面を形成しながら再結晶化
してしまうために、表面荒れが発生するのである。
[0004] Such surface roughness is considered to occur due to migration occurring during activation heat treatment. That is, in the case of a wafer having an off-angle, there are fine steps on the surface, and therefore, activation heat treatment (particularly,
Activation heat treatment for p-type impurities requiring high temperature heat treatment)
In this case, Si escape occurs at the edge portion of the most energetically unstable step, migration occurs due to the Si escape, and the migrated atoms are recrystallized while forming a stable (0001) plane. As a result, surface roughness occurs.

【0005】また、エピ層の表面部分に炭化層が形成さ
れることも確認された。これは、活性化熱処理が高温で
あるために生じるエピ膜表面からのSi抜けが原因とな
って、カーボンリッチとなるために形成されると考えら
れる。
[0005] It was also confirmed that a carbonized layer was formed on the surface of the epi layer. This is considered to be due to the Si-extraction from the surface of the epitaxial film caused by the high temperature of the activation heat treatment, resulting in carbon-rich formation.

【0006】このようなマイグレーションやSi抜けに
よる炭化膜の形成を抑制するためには、熱処理温度を
低下させる方法、熱処理時間を短時間化することでマ
イグレーションを起こす時間を与えない方法が考えられ
る。
In order to suppress the formation of a carbonized film due to such migration or Si loss, a method of lowering the heat treatment temperature or a method of shortening the heat treatment time so as not to give time for causing migration is considered.

【0007】しかしながら、p型不純物の活性化に必要
とされる熱処理温度がマイグレーション発生温度よりも
高いこと(活性化熱処理温度が1500℃以上であるの
に対し、マイグレーション発生温度が1420℃)か
ら、熱処理温度を低下させるという方法を選択できな
い。
However, since the heat treatment temperature required for activating the p-type impurities is higher than the migration occurrence temperature (the activation heat treatment temperature is 1500 ° C. or higher, the migration occurrence temperature is 1420 ° C.) A method of lowering the heat treatment temperature cannot be selected.

【0008】従って、p型不純物の活性化率の向上と表
面荒れの抑制を両立するという観点から、熱処理時間
を短時間化することでマイグレーションを起こす時間を
与えないという方法が選択される。
Therefore, from the viewpoint of simultaneously improving the activation rate of the p-type impurity and suppressing the surface roughness, a method of shortening the heat treatment time so as not to give time for causing migration is selected.

【0009】そして、このような方法について様々な検
討を行った。まず、従来の熱処理プログラムを分析した
ところ、熱処理時の昇温速度が20℃/minと遅く、
マイグレーションが起こる温度(1420℃)以上とな
る時間が十分長くなっている。従って、これが原因とな
って上記のように大きな表面荒れが発生していると考え
られる。このため、昇温速度を150℃/minとなる
まで上げて活性化熱処理を実施したが、この場合におい
ても上記と同様の結果となった。
Various studies have been made on such a method. First, when a conventional heat treatment program was analyzed, the rate of temperature rise during heat treatment was as slow as 20 ° C./min.
The time during which the temperature is higher than the temperature at which migration occurs (1420 ° C.) is sufficiently long. Therefore, it is considered that this causes a large surface roughness as described above. For this reason, the activation heat treatment was performed by increasing the temperature raising rate to 150 ° C./min. In this case, the same result as described above was obtained.

【0010】そこで、さらに昇温速度が高められるラン
プアニール装置(例えば、昇温速度が350℃/min
程度)を用いて、活性化熱処理を実施した。つまり、ラ
ンプアニール装置を用いることによって、マイグレーシ
ョンが起こる温度以上の熱処理が実施されている時間が
短縮化されるようにした。その結果、表面荒れ量Raが
Ra=3.4nmとなるまで低減できた。
Therefore, a lamp annealing apparatus (for example, a heating rate of 350 ° C./min.)
), The activation heat treatment was performed. In other words, by using the lamp annealing device, the time during which the heat treatment at a temperature higher than the temperature at which migration occurs is shortened. As a result, the surface roughness Ra could be reduced until Ra = 3.4 nm.

【0011】しかしながら、ランプアニール装置を用い
た活性化熱処理を行う場合、活性化を行うための不純物
層に直接光の照射を行わなければならないことから、活
性化後に不純物層が浅くなってしまうということが分か
った。断面TEMによる観察によると、ランプアニール
前には0.5μmあった不純物層がランプアニール後に
は0.3μmとなっており、SIMS分析によっても同
様の結果となった。
However, when performing an activation heat treatment using a lamp annealing apparatus, the impurity layer for activation must be directly irradiated with light, so that the impurity layer becomes shallow after activation. I found out. According to the observation by the cross-sectional TEM, the impurity layer which had been 0.5 μm before the lamp annealing was 0.3 μm after the lamp annealing, and the same result was obtained by SIMS analysis.

【0012】これは、ランプの光を直接不純物層に照射
したことにより、光が照射された部分においてエピタキ
シャル膜形成温度(1600℃)を超える温度となり、
表面からSiCが昇華したためだと考えられる。そし
て、このようにランプからの光を直接照射していること
から、不純物層の表面荒れを抑制できはしたが十分なも
のにすることができなかった。
This is because the light from the lamp directly irradiates the impurity layer, so that the temperature of the irradiated portion becomes higher than the epitaxial film formation temperature (1600 ° C.).
This is probably because SiC sublimated from the surface. In addition, since the light from the lamp is directly irradiated as described above, the surface roughness of the impurity layer can be suppressed, but it cannot be sufficient.

【0013】本発明は上記点に鑑みて、炭化珪素基板に
形成する不純物層の表面荒れを十分に抑制できる炭化珪
素半導体製造方法を提供すること目的とする。
In view of the above, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor which can sufficiently suppress the surface roughness of an impurity layer formed on a silicon carbide substrate.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明では、炭化珪素基板(1)が
搭載されるウェハステージ(5)と、ウェハステージの
上に配置され、光の照射を行うランプ(3)と、ランプ
の発する光を集め、炭化珪素基板に対して局所的に光を
照射させる集光手段(8)と、ウェハステージとランプ
及び集光手段との間に配置され、ランプからの光が炭化
珪素基板に照射されることを遮る閉状態と、ランプから
の光が炭化珪素基板に照射されるようにする開状態とに
制御される可動ゲート(9)とを備え、炭化珪素基板を
走査することにより、炭化珪素基板のうち、集光手段に
よって集められた光が照射される位置を変化させるよう
に構成されていることを特徴としている。例えば、請求
項2に示すようにウェハステージによって炭化珪素基板
の走査を行うことができる。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a wafer stage (5) on which a silicon carbide substrate (1) is mounted, and a wafer stage (5) arranged on the wafer stage. A lamp (3) for irradiating light, a condensing means (8) for collecting light emitted from the lamp and locally irradiating the silicon carbide substrate with light, and a light source between the wafer stage, the lamp and the condensing means. And a movable gate (9) controlled to a closed state for blocking light from the lamp from irradiating the silicon carbide substrate and an open state for allowing light from the lamp to irradiate the silicon carbide substrate. And scanning the silicon carbide substrate to change the position of the silicon carbide substrate irradiated with the light collected by the light condensing means. For example, the silicon carbide substrate can be scanned by the wafer stage as described in claim 2.

【0015】このように、可動ゲートを設けることによ
ってランプ3消灯させることなく次々と不純物を活性化
させるようにできる。このようにすれば、ランプによる
照射が安定するまでの間に時間がかかるような場合であ
っても、各部位での熱履歴を均等にすることができ、S
iC基板1の電気的特性を安定させることができる。
As described above, by providing the movable gate, the impurities can be activated one after another without turning off the lamp 3. In this way, even when it takes a long time for the irradiation by the lamp to stabilize, the heat history at each part can be equalized, and S
The electrical characteristics of the iC substrate 1 can be stabilized.

【0016】このような装置を用い、請求項5に示すよ
うに、炭化珪素基板のうちエピ層が形成されている面と
なる表面側がウェハステージ側に向くように搭載すると
共に、炭化珪素基板のうち基板側となる裏面側にランプ
からの光の照射を行えば、不純物を活性化した際に形成
される不純物層の表面荒れを抑制することが可能とな
る。
According to a fifth aspect of the present invention, the silicon carbide substrate is mounted such that the front side of the silicon carbide substrate on which the epi layer is formed faces the wafer stage. By irradiating light from a lamp to the back side, which is the substrate side, it becomes possible to suppress the surface roughness of the impurity layer formed when the impurities are activated.

【0017】請求項3に記載の発明では、集光手段は、
ランプが発する光を反射することによって集光するリフ
レクタ部(8)であり、ランプが発した光がリフレクタ
部にて1度だけ反射して、炭化珪素基板に到達するよう
になっことを特徴としている。このように、1度の反射
だけで炭化珪素基板に光が到達するようにすることで、
効率よく活性化処理を行うことができる。
According to the third aspect of the present invention, the light converging means includes:
A reflector section (8) for condensing the light emitted by the lamp by reflecting the light, wherein the light emitted by the lamp is reflected only once by the reflector section and reaches the silicon carbide substrate. I have. As described above, by allowing light to reach the silicon carbide substrate by only one reflection,
The activation process can be performed efficiently.

【0018】請求項4に記載の発明では、ウェハステー
ジの冷却を行う冷却手段(6)を備え、該冷却手段によ
ってウェハステージ上に配置される炭化珪素基板の冷却
が行われるようになっていることを特徴としている。炭
化珪素基板は、請求項5に示すように、表面側(エピ層
が形成された側)がウェハステージ側に向けられる。こ
のため、冷却手段によってウェハステージの冷却を行う
ことで、炭化珪素基板の表面側を冷却することができ、
炭化珪素基板の表面側における汚染防止を図ることがで
きる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a cooling means (6) for cooling the wafer stage, and the cooling means cools the silicon carbide substrate disposed on the wafer stage. It is characterized by: In the silicon carbide substrate, the surface side (the side on which the epi layer is formed) is directed to the wafer stage side. Therefore, by cooling the wafer stage by the cooling means, the front side of the silicon carbide substrate can be cooled,
It is possible to prevent contamination on the surface side of the silicon carbide substrate.

【0019】請求項6に記載の発明では、可動ゲートを
閉状態としてランプを点灯したのち、可動ゲートを開状
態とすることで、炭化珪素基板のうちの一部における不
純物を活性化させる工程と、ランプを点灯させたまま可
動ゲートを閉状態としたのち、炭化珪素基板を走査し、
その後、可動ゲートを開状態とすることで、炭化珪素の
うち一部とは異なる一部における不純物を活性化させる
工程とを有していることを特徴としている。
According to the sixth aspect of the present invention, after the lamp is turned on with the movable gate closed, the movable gate is opened to activate impurities in a part of the silicon carbide substrate. After closing the movable gate with the lamp turned on, scanning the silicon carbide substrate,
Thereafter, a step of activating impurities in a part of the silicon carbide different from the part by opening the movable gate is characterized in that the step of opening the movable gate is in an open state.

【0020】このように、可動ゲートによってランプか
らの光を遮ることでランプを消灯させなくても次々に不
純物の活性化を行うことができる。このようにすれば、
ランプによる照射が安定するまでの間に時間がかかるよ
うな場合であっても、各部位での熱履歴を均等にするこ
とができ、炭化珪素基板の電気的特性を安定させること
ができる。
As described above, the light from the lamp is blocked by the movable gate, so that the impurities can be activated one after another without turning off the lamp. If you do this,
Even in the case where it takes time until the irradiation by the lamp is stabilized, the heat history at each part can be equalized, and the electrical characteristics of the silicon carbide substrate can be stabilized.

【0021】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。
Note that the reference numerals in parentheses of the above means indicate the correspondence with specific means described in the embodiments described later.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)図1に、本発明
の一実施形態に用いるSiC半導体製造装置としてのラ
ンプアニール装置の模式図を示す。以下、図1に基づい
てランプアニール装置の構成の説明を行う。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) FIG. 1 is a schematic diagram of a lamp annealing apparatus as an SiC semiconductor manufacturing apparatus used in one embodiment of the present invention. Hereinafter, the configuration of the lamp annealing apparatus will be described with reference to FIG.

【0023】図1に示すランプアニール装置は、紙面上
下方向が天地方向と一致するように配置される。このラ
ンプアニール装置は、SiC基板1が収容される部屋を
構成するケース部2と、ランプ3が配置されるハウジン
グ部4とを有して構成されている。
The lamp annealing apparatus shown in FIG. 1 is arranged such that the vertical direction on the paper coincides with the vertical direction. This lamp annealing apparatus is configured to include a case 2 forming a room in which a SiC substrate 1 is housed, and a housing 4 in which a lamp 3 is arranged.

【0024】ケース部2には、SiC基板1が搭載され
るウェハステージ5が備えられている。このウェハステ
ージ5は、水平面においてSiC基板1をX−Y方向に
走査させることができるものである。このウェハステー
ジ5の断面図を図2に示す。このウェハステージ5に
は、例えばクライオポンプで構成された冷却機6からの
冷却ガスとガス供給源7からのHeガスが供給されるよ
うになっている。そして、ウェハステージ5には突起部
5aが形成され、ウェハステージ5にSiC基板1を搭
載した際に、ウェハステージ5とSiC基板1との接触
面積が小さくなるようにすると共に、ウェハステージ5
とSiC基板1との間に設けられる空洞にHeガス等が
流れるようにしている。
The case section 2 is provided with a wafer stage 5 on which the SiC substrate 1 is mounted. The wafer stage 5 can scan the SiC substrate 1 in the XY directions on a horizontal plane. FIG. 2 shows a sectional view of the wafer stage 5. The wafer stage 5 is supplied with a cooling gas from a cooler 6 composed of, for example, a cryopump and a He gas from a gas supply source 7. A projection 5a is formed on the wafer stage 5, and when the SiC substrate 1 is mounted on the wafer stage 5, the contact area between the wafer stage 5 and the SiC substrate 1 is reduced, and
He gas or the like flows into a cavity provided between the SiC substrate 1 and the SiC substrate 1.

【0025】これらの構成により、SiC基板1をラン
プアニールする際には、冷却機6から供給される冷却ガ
スによりウェハステージ5を介してSiC基板1の冷却
が行え、かつガス供給源7から供給されるHeガスのア
シストにより均一な冷却が行えるようになっている。
With these configurations, when lamp annealing the SiC substrate 1, the cooling gas supplied from the cooler 6 can cool the SiC substrate 1 via the wafer stage 5, and can be supplied from the gas supply source 7. Uniform cooling can be performed by the assist of He gas.

【0026】一方、ハウジング部4には、ランプ3が備
えられている。このランプ3には、例えばハロゲンラン
プ、キセノンランプ、赤外線ランプが用いられている。
そして、このランプ3が集光手段としてのリフレクタ部
8を介してハウジングに固定されている。このような構
成においては、図中点線矢印で示すように、リフレクタ
部8の内壁面(反射面)によってランプ3の光が反射さ
れ、反射光が一点、つまりウェハステージ5の上に搭載
されたSiC基板1の位置で集光されるようになってい
る。
On the other hand, the housing part 4 is provided with a lamp 3. As the lamp 3, for example, a halogen lamp, a xenon lamp, or an infrared lamp is used.
The lamp 3 is fixed to the housing via a reflector 8 as a light collecting means. In such a configuration, as shown by a dotted arrow in the figure, the light of the lamp 3 is reflected by the inner wall surface (reflection surface) of the reflector section 8, and the reflected light is mounted on one point, that is, on the wafer stage 5. Light is condensed at the position of the SiC substrate 1.

【0027】さらに、ハウジング部4には、ランプ3と
ウェハステージ5の上に配置されたSiC基板1との間
の開閉を行う可動ゲート9が備えられている。この可動
ゲート9が開状態の際にはランプ3から照射された光が
ウェハステージ5の上に配置されたSiC基板1まで届
き、閉状態の際にはランプ3から照射された光が可動ゲ
ート9によって遮られてSiC基板1まで届かないよう
になっている。
Further, the housing section 4 is provided with a movable gate 9 for opening and closing the lamp 3 and the SiC substrate 1 arranged on the wafer stage 5. When the movable gate 9 is in the open state, the light emitted from the lamp 3 reaches the SiC substrate 1 arranged on the wafer stage 5, and when the movable gate 9 is in the closed state, the light emitted from the lamp 3 9, so that it does not reach the SiC substrate 1.

【0028】続いて、上記構成を成すランプアニール装
置を用いた活性化熱処理方法について、図1を利用して
説明する。
Next, an activation heat treatment method using the lamp annealing apparatus having the above configuration will be described with reference to FIG.

【0029】まず、SiC基板1を用意する。具体的に
は、SiC基板1として、n+型基板1aに対してn-
エピ膜1bを成膜したのち、n-型エピ膜1bに不純
物、例えばp型不純物をイオン注入したものを用意す
る。そして、このSiC基板1をウェハステージ5に搭
載する。このとき、SiC基板1のうちn-型エピ膜1
bが形成された側がである表面がウェハステージ5側に
向けられるようにする。すなわち、SiC基板1のうち
-型エピ膜1bが形成されていない側の面、つまりn+
型基板1a側である裏面が露出するように配置する。
First, an SiC substrate 1 is prepared. Specifically, as the SiC substrate 1, one obtained by forming an n -type epi film 1b on an n + -type substrate 1a and then ion-implanting an impurity, for example, a p-type impurity into the n -type epi film 1b is prepared. I do. Then, this SiC substrate 1 is mounted on wafer stage 5. At this time, the n -type epi film 1 of the SiC substrate 1
The surface on which the side b is formed is directed to the wafer stage 5 side. That is, the surface of the SiC substrate 1 on which the n -type epi film 1b is not formed, that is, n +
It is arranged so that the back surface which is the mold substrate 1a side is exposed.

【0030】続いて、ウェハステージ5を走査すること
でランプ3からの光が集まる位置とSiC基板1のうち
加熱させる部位とを一致させる。すなわち、SiC基板
1の裏面において、n-型エピ層1bのうち不純物が注
入された場所と対応する部位にランプ3からの光が照射
されるように位置合わせする。そして、可動ゲート9を
閉状態としてランプ3を点灯させたのち、ランプ3から
の照射が安定したら可動ゲート9を開状態とする。これ
により、ランプ3から発せられた光がリフレクタの内壁
面で反射され、ウェハステージ5の上部に束ねられて、
SiC基板1の裏面に向かって照射される。このため、
SiC基板1の裏面側の温度が高い昇温速度で上昇す
る。
Subsequently, the position on the wafer stage 5 where the light from the lamp 3 is gathered by scanning the wafer stage 5 is matched with the portion of the SiC substrate 1 to be heated. That is, on the back surface of the SiC substrate 1, the n -type epi layer 1b is aligned so that light from the lamp 3 is applied to a portion corresponding to the location where the impurity is implanted. Then, after the movable gate 9 is closed and the lamp 3 is turned on, when the irradiation from the lamp 3 is stabilized, the movable gate 9 is opened. Thereby, the light emitted from the lamp 3 is reflected on the inner wall surface of the reflector and is bundled on the upper part of the wafer stage 5,
Irradiation is performed toward the back surface of the SiC substrate 1. For this reason,
The temperature on the back side of the SiC substrate 1 rises at a high temperature rising rate.

【0031】このとき、ランプ加熱の場合には光が照射
される部分が最も温度が上昇することになるが、SiC
の熱伝導が良いことから、裏面側から表面側にも容易に
熱が伝わる。このため、不純物が注入されたSiC基板
1の表面側に直接光を照射しなくても、その表面側も高
温となる。
At this time, in the case of the lamp heating, the temperature of the portion irradiated with light has the highest temperature.
Because of its good heat conduction, heat is easily transmitted from the back side to the front side. For this reason, even if the surface side of the SiC substrate 1 into which the impurities are implanted is not directly irradiated with light, the surface side also becomes hot.

【0032】ただし、このときランプ3にキセノンラン
プ等を使用する場合には、冷却機6及びガス供給源7か
ら冷却ガスやHeガスを供給し、適宜、SiC基板1の
表面側の温度を制御する。これは、キセノンランプ等を
用いる場合、ハロゲンランプ等を用いる場合と比べて温
度制御が難しく、かつ極めて早い昇温速度で温度が上昇
することになるためである。そして、このようにするこ
とで、SiC基板1の表面側(n-型エピ層1b側)が
高温になることによる汚染を効果的に防止することがで
きる。
However, when a xenon lamp or the like is used as the lamp 3 at this time, a cooling gas or a He gas is supplied from the cooler 6 and the gas supply source 7 to appropriately control the surface temperature of the SiC substrate 1. I do. This is because temperature control is more difficult when using a xenon lamp or the like than when a halogen lamp or the like is used, and the temperature rises at a very high rate of temperature rise. By doing so, it is possible to effectively prevent contamination due to a high temperature on the surface side (n -type epitaxial layer 1b side) of the SiC substrate 1.

【0033】このようにして、高い昇温速度での加熱処
理が成され、n-型エピ膜1bに注入された不純物が活
性化されて、不純物層が形成される。このとき、本実施
形態のようにランプアニールによって活性化熱処理を行
っているため、昇温速度を早めることができ、活性化熱
処理時間を短縮させることができる。そして、上述した
ように、ランプ3からの光を集めてSiC基板1に照射
するようにしているため、不純物層を形成したい部位を
局所的に高温化させることができる。
As described above, the heat treatment is performed at a high temperature rising rate, and the impurities implanted in the n -type epi film 1b are activated, thereby forming an impurity layer. At this time, since the activation heat treatment is performed by lamp annealing as in the present embodiment, the rate of temperature rise can be increased, and the activation heat treatment time can be shortened. Further, as described above, since the light from the lamp 3 is collected and irradiated to the SiC substrate 1, a portion where an impurity layer is to be formed can be locally heated.

【0034】次に、ランプ3を照射したまま可動ゲート
9を閉状態としたのち、ウェハステージ5を走査し、S
iC基板1のうち次に加熱させたい部位とランプ3から
の光が集まる位置とを一致させる。その後、可動ゲート
9を開状態とする。これにより、SiC基板1が加熱さ
れ、不純物が活性化されて不純物層が形成される。そし
て、ランプ3を照射したまま可動ゲート9を閉状態とす
る工程と、ウェハステージ5の走査による位置合わせ工
程と、可動ゲート9を開状態とすることによるSiC基
板1への光の照射工程とを繰り返し、順に不純物を活性
化させて不純物層を形成する。
Next, after closing the movable gate 9 while irradiating the lamp 3, the wafer stage 5 is scanned and S
The part of the iC substrate 1 to be heated next is made to coincide with the position where the light from the lamp 3 is collected. Thereafter, the movable gate 9 is opened. As a result, the SiC substrate 1 is heated, the impurities are activated, and an impurity layer is formed. Then, a step of closing the movable gate 9 while irradiating the lamp 3, a positioning step by scanning the wafer stage 5, and a step of irradiating the SiC substrate 1 with light by opening the movable gate 9 Is repeated to sequentially activate the impurities to form an impurity layer.

【0035】このように、本実施形態では、ランプアニ
ール装置を用いたランプ照射によって活性化処理を行う
と共に、そのランプ照射をn-型エピ層1bに形成する
不純物層に直接行うのではなくn+型基板1a側に行う
ようにしている。そして、可動ゲート9を用いることで
ランプ3を消灯させること無く次々と不純物を活性化さ
せ、不純物層を形成するようにしている。このため、以
下の効果を得ることができる。
As described above, in this embodiment, the activation process is performed by lamp irradiation using the lamp annealing apparatus, and the lamp irradiation is performed not on the impurity layer formed on the n -type epi layer 1b but on the n - type epitaxial layer 1b. This is performed on the + type substrate 1a side. By using the movable gate 9, the impurities are activated one after another without turning off the lamp 3, thereby forming an impurity layer. Therefore, the following effects can be obtained.

【0036】まず、本実施形態では、n+型基板1a側
にランプ照射している。このn+型基板1aの成長温度
は2300℃程度であり、活性化熱処理温度やn-型エ
ピ層1bの成長温度である1550℃程度よりも十分に
高い。このため、n+型基板1aにランプ照射を行って
もあまりSiCが昇華しないようにできる。これによ
り、SiC基板1の表面荒れを抑制することが可能とな
る。
First, in this embodiment, the n + type substrate 1a is irradiated with a lamp. The growth temperature of the n + type substrate 1a is about 2300 ° C., which is sufficiently higher than the activation heat treatment temperature and about 1550 ° C. which is the growth temperature of the n type epi layer 1b. For this reason, even if the n + -type substrate 1a is irradiated with the lamp, it is possible to prevent SiC from subliming much. Thereby, it becomes possible to suppress the surface roughness of the SiC substrate 1.

【0037】参考として、図3に、1600℃、30m
inの熱処理を施した場合のn+型基板1aとn-型エピ
層1bそれぞれの表面荒れを調べた結果を示す。この図
に示されるように、熱処理前後において、n+型基板1
aの場合には表面荒れがあまり変化していないが、n-
型エピ膜1bの場合には表面荒れが顕著に増加してい
る。この結果からも、成長温度が熱処理温度よりも高い
+型基板1a側に光を照射した方が、成長温度が熱処
理温度よりも低いn-型エピ層1b側に光を照射するよ
りも表面荒れを防止することが可能になると言える。
As a reference, FIG.
The result of examining the surface roughness of each of the n + -type substrate 1a and the n -type epi layer 1b when the in heat treatment is performed is shown. As shown in this figure, before and after the heat treatment, the n + type substrate 1
In the case of a, the surface roughness has not changed much, but n
In the case of the type epi film 1b, the surface roughness is significantly increased. From this result, it is understood that irradiating light to the n + -type substrate 1a having a growth temperature higher than the heat treatment temperature is more effective than irradiating light to the n -type epitaxial layer 1b having a growth temperature lower than the heat treatment temperature. It can be said that roughness can be prevented.

【0038】また、本実施形態では、可動ゲート9を用
いることでランプ3を消灯させることなく次々と不純物
を活性化させるようにしている。このようにすれば、ラ
ンプ3による照射が安定するまでの間に時間がかかるよ
うな場合であっても、各部位での熱履歴を均等にするこ
とができ、SiC基板1の電気的特性を安定させること
ができる。また、ランプ3による照射を行ったままウェ
ハステージ5を走査して位置合わせすると、活性化する
必要がない箇所にまで光が照射され、その箇所を加熱し
てしまうが、本実施形態ではこれを防止することがで
き、SiC基板1の温度コントロールを容易にすること
ができる。
In this embodiment, the movable gate 9 is used to activate the impurities one after another without turning off the lamp 3. In this way, even when it takes a long time for the irradiation by the lamp 3 to stabilize, the heat history at each part can be equalized, and the electrical characteristics of the SiC substrate 1 can be reduced. Can be stabilized. Further, if the wafer stage 5 is scanned and aligned while the irradiation by the lamp 3 is performed, light is irradiated to a portion that does not need to be activated, and that portion is heated. Thus, the temperature of the SiC substrate 1 can be easily controlled.

【0039】なお、可動ゲート9に対してもランプ3か
らの光が照射されることになるが、可動ゲート9にはデ
フォーカス位置での光の照射しかなされないため、可動
ゲート9を高融点材料で構成しなくてもよい。
Note that the movable gate 9 is also irradiated with light from the lamp 3. However, since the movable gate 9 is only irradiated with light at the defocus position, the movable gate 9 has a high melting point. It does not have to be made of a material.

【0040】(第2実施形態)本実施形態は、上記第1
実施形態に対して、ランプ3のフィラメント形状を4角
形としたものである。図4(a)に、このランプ3のフ
ィラメント形状を示す。このようにランプ3のリラ面と
形状を4角形とすれば、ウェハにフィラメント形状がそ
のまま照射されることから、図4(b)に示すようにウ
ェハステージ5をX−Y方向(図中矢印参照)に走査し
た際に、ランプ3からの光が照射される領域(図中の斜
線領域)が重ならないようにすることができる。これに
より、SiC基板1の面内において均一に光を照射する
ことができ、面内における電気的特性を安定させること
ができる。
(Second Embodiment) In the present embodiment, the first
As compared with the embodiment, the filament shape of the lamp 3 is quadrangular. FIG. 4A shows the filament shape of the lamp 3. If the shape of the lamp 3 and the shape of the lamp are rectangular, the wafer is directly irradiated with the filament shape. Therefore, as shown in FIG. 4B, the wafer stage 5 is moved in the X-Y direction (arrows in FIG. (See FIG. 2), the region irradiated with light from the lamp 3 (the hatched region in the figure) can be prevented from overlapping. Thereby, it is possible to uniformly irradiate light in the plane of the SiC substrate 1 and to stabilize the electric characteristics in the plane.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態におけるランプアニール
装置の断面構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a lamp annealing device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すランプアニール装置に備えられるウ
ェハステージ5の断面構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a wafer stage 5 provided in the lamp annealing apparatus shown in FIG.

【図3】n+型基板1aとn-型エピ層1bとにおける熱
処理に対する表面荒れの関係を示す図表である。
FIG. 3 is a table showing the relationship between the surface roughness and the heat treatment of the n + type substrate 1a and the n type epi layer 1b.

【図4】(a)は、本発明の第2実施形態におけるラン
プ3のフィラメント形状を示す図であり、(b)はウェ
ハステージ5を走査した場合にランプ3からの光が照射
される領域を示した図である。
FIG. 4A is a diagram showing a filament shape of a lamp 3 according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4B is an area irradiated with light from the lamp 3 when a wafer stage 5 is scanned. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…SiC基板、1a…n+型基板、1b…n-型エピ
層、2…ケース部、3…ランプ、4…ハウジング、5…
ウェハステージ、6…冷却機、7…ガス供給源、8…リ
フレクタ部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... SiC substrate, 1a ... n + type | mold substrate, 1b ... n - type epilayer, 2 ... case part, 3 ... lamp, 4 ... housing, 5 ...
Wafer stage, 6 ... cooler, 7 ... gas supply source, 8 ... reflector section.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭化珪素基板(1)が搭載されるウェハ
ステージ(5)と、前記ウェハステージの上に配置さ
れ、光の照射を行うランプ(3)と、 前記ランプの発する光を集め、前記炭化珪素基板に対し
て局所的に光を照射させる集光手段(8)と、 前記ウェハステージと前記ランプ及び前記集光手段との
間に配置され、前記ランプからの光が前記炭化珪素基板
に照射されることを遮る閉状態と、前記ランプからの光
が前記炭化珪素基板に照射されるようにする開状態とに
制御される可動ゲート(9)とを備え、 前記炭化珪素基板を走査することにより、前記炭化珪素
基板のうち、前記集光手段によって集められた光が照射
される位置を変化させるように構成されていることを特
徴とする炭化珪素半導体製造装置。
1. A wafer stage (5) on which a silicon carbide substrate (1) is mounted, a lamp (3) arranged on the wafer stage for irradiating light, and a light emitted from the lamp, A light condensing means (8) for locally irradiating light to the silicon carbide substrate; a light condensing means disposed between the wafer stage and the lamp and the light condensing means; A movable gate (9) that is controlled to be in a closed state for blocking irradiation of the silicon carbide substrate and to be in an open state for allowing light from the lamp to be irradiated on the silicon carbide substrate. A silicon carbide semiconductor manufacturing apparatus configured to change a position on the silicon carbide substrate to be irradiated with light collected by the light condensing means.
【請求項2】 前記ウェハステージにより、前記炭化珪
素基板の走査が行われるように構成されていることを特
徴とする請求項1に記載の炭化珪素半導体製造装置。
2. The silicon carbide semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the wafer stage is configured to scan the silicon carbide substrate.
【請求項3】 前記集光手段は、前記ランプが発する光
を反射することによって集光するリフレクタ部(8)で
あり、前記ランプが発した光が前記リフレクタ部にて1
度だけ反射して、前記炭化珪素基板に到達するようにな
っていることを特徴とする請求項1又は2に記載の炭化
珪素半導体製造装置。
3. The light condensing means is a reflector section (8) for condensing the light emitted by the lamp by reflecting the light, and the light emitted by the lamp is reflected by the reflector section at one point.
3. The silicon carbide semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the silicon carbide substrate is reflected only by a degree and reaches the silicon carbide substrate. 4.
【請求項4】 前記ウェハステージの冷却を行う冷却手
段(6)を備え、該冷却手段によって前記ウェハステー
ジ上に配置される前記炭化珪素基板の冷却が行われるよ
うになっていることを特徴とする請求項1乃至3のいず
れか1つに記載の炭化珪素半導体製造装置。
4. A cooling means (6) for cooling the wafer stage, wherein the cooling means cools the silicon carbide substrate disposed on the wafer stage. The silicon carbide semiconductor manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 請求項1乃至4に記載の炭化珪素半導体
製造装置を用いて炭化珪素半導体を製造する方法であっ
て、 基板上にエピ層が形成されていると共に、前記エピ層に
不純物のイオン注入が成されたものを前記炭化珪素基板
として用意し、前記ウェハステージ上に、該炭化珪素基
板のうち前記エピ層が形成されている面となる表面側が
前記ウェハステージ側に向くように搭載する工程と、 前記炭化珪素基板のうち前記基板側となる裏面側に前記
ランプからの光の照射を行い、前記不純物の活性化温度
まで加熱する工程とを有することを特徴とする炭化珪素
半導体の製造方法。
5. A method of manufacturing a silicon carbide semiconductor using the silicon carbide semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein an epi layer is formed on a substrate, and the epi layer has impurities. An ion-implanted substrate is prepared as the silicon carbide substrate, and is mounted on the wafer stage such that the surface of the silicon carbide substrate on which the epi layer is formed faces the wafer stage. And a step of irradiating light from the lamp to the rear surface side of the silicon carbide substrate that is the substrate side, and heating the silicon carbide substrate to an activation temperature of the impurity. Production method.
【請求項6】 前記可動ゲートを閉状態として前記ラン
プを点灯したのち、前記可動ゲートを開状態とすること
で、前記炭化珪素基板のうちの一部における前記不純物
を活性化させる工程と、 前記ランプを点灯させたまま前記可動ゲートを閉状態と
したのち、前記炭化珪素基板を走査し、その後、前記可
動ゲートを開状態とすることで、前記炭化珪素のうち前
記一部とは異なる一部における前記不純物を活性化させ
る工程とを有していることを特徴とする請求項5に記載
の炭化珪素半導体の製造方法。
6. A step of activating the impurity in a part of the silicon carbide substrate by turning on the lamp after closing the movable gate to turn on the lamp and then opening the movable gate; After the movable gate is closed while the lamp is turned on, the silicon carbide substrate is scanned, and then the movable gate is opened, so that a part of the silicon carbide different from the part And activating the impurity in the method of manufacturing a silicon carbide semiconductor according to claim 5.
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