JP2006196807A - Vacuum deposition apparatus and thin-film formation method - Google Patents

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Kunimasa Takahashi
邦方 高橋
Makoto Kitahata
真 北畠
Osamu Kusumoto
修 楠本
Masao Uchida
正雄 内田
Masaya Yamashita
賢哉 山下
Ryoko Miyanaga
良子 宮永
Koichi Hashimoto
浩一 橋本
Kaoru Osada
かおる 長田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vacuum deposition apparatus and a thin-film formation method capable of stably forming a thin film without any defects and dislocation on a substrate. <P>SOLUTION: The vacuum deposition apparatus 110 comprises a vacuum chamber 4, where internal pressure has been reduced; a susceptor 1 that is arranged inside the vacuum chamber 4 and retains the substrate; opposing members 2 that sandwich the substrate, oppose the susceptor 1 with a prescribed gap P, and are arranged inside the vacuum chamber 4; a heating means 3 for performing the induction heating of the susceptor 1; a gas supply port 4c for supplying raw material gas to the inside of the vacuum chamber; and a gas discharge port for discharging gas inside the vacuum chamber. In this case, a surface for retaining the substrate of the susceptor 1 faces downward, and the opposing members 2 are arranged with the prescribed gap P at the lower portion of the susceptor 1. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、真空成膜装置および薄膜形成方法に関する。   The present invention relates to a vacuum film forming apparatus and a thin film forming method.

炭化珪素（シリコンカーバイド；ＳｉＣ）は、炭素原子と珪素原子が一対一で結合した化合物半導体のひとつである。炭化珪素は、珪素（Ｓｉ）に比べてバンドギャップが大きく、高絶縁耐圧性に優れた半導体である。炭化珪素の高絶縁耐圧性によってドリフト領域を薄くできかつその領域の不純物密度を高めることも可能であり、これによって、半導体素子のドリフト抵抗の大幅な低減が図れると見做されている。このため炭化珪素は、次世代の低損失パワーデバイスへの応用が期待される半導体材料である。   Silicon carbide (silicon carbide; SiC) is one of compound semiconductors in which carbon atoms and silicon atoms are bonded one-to-one. Silicon carbide is a semiconductor having a larger band gap than silicon (Si) and excellent in high withstand voltage. It is considered that the drift region can be made thinner and the impurity density in the region can be increased due to the high withstand voltage of silicon carbide, which can greatly reduce the drift resistance of the semiconductor element. For this reason, silicon carbide is a semiconductor material expected to be applied to the next generation low-loss power device.

ここでポリタイプの炭化珪素半導体として、立方晶系の３Ｃ−ＳｉＣ並びに六方晶系の６Ｈ−ＳｉＣおよび４Ｈ−ＳｉＣ等が存在しているが、実用化に目処の立ったポリタイプ炭化珪素半導体は、６Ｈ−ＳｉＣおよび４Ｈ−ＳｉＣであると考えられている。   Here, there are cubic 3C-SiC, hexagonal 6H-SiC, 4H-SiC, and the like as polytype silicon carbide semiconductors. , 6H-SiC and 4H-SiC.

ところで、ＭＯＳＦＥＴ、ＭＥＳＦＥＴおよびショットキーダイオード等の炭化珪素半導体素子は大まかには、ｃ軸の結晶軸に対し垂直な（０００１）面にほぼ一致する面を主面とする６Ｈ−ＳｉＣ基板または４Ｈ−ＳｉＣ基板を用いて、次のように作製される。   By the way, silicon carbide semiconductor elements such as MOSFETs, MESFETs, and Schottky diodes are roughly a 6H—SiC substrate or a 4H— substrate whose principal surface is a plane substantially coincident with the (0001) plane perpendicular to the c-axis crystal axis. Using a SiC substrate, it is manufactured as follows.

まず、６Ｈ−ＳｉＣ基板または４Ｈ−ＳｉＣ基板（以下、総称してＳｉＣ基板という。）の表面には、炭化珪素半導体素子の活性領域に相当するＳｉＣエピタキシャル層が成長される。   First, a SiC epitaxial layer corresponding to an active region of a silicon carbide semiconductor element is grown on the surface of a 6H—SiC substrate or a 4H—SiC substrate (hereinafter collectively referred to as a SiC substrate).

続いて、このＳｉＣエピタキシャル成長層の表層には、導電型およびキャリア濃度が制御された不純物ドープ層が選択的に形成される。こうした不純物ドープ層は例えば、ＭＯＳＦＥＴにあってはｐ型ウェル領域やｎ+型ソース領域に相当する。 Subsequently, an impurity doped layer whose conductivity type and carrier concentration are controlled is selectively formed on the surface layer of the SiC epitaxial growth layer. Such an impurity doped layer corresponds to, for example, a p-type well region or an n + -type source region in a MOSFET.

以下、図面を参照しつつ、ＳｉＣ基板にＳｉＣエピタキシャル薄膜を成長させる従来のＳｉＣ薄膜成長装置の構成例を説明する（例えば、特許文献１参照）。   Hereinafter, a configuration example of a conventional SiC thin film growth apparatus for growing a SiC epitaxial thin film on a SiC substrate will be described with reference to the drawings (see, for example, Patent Document 1).

図５は、従来のＳｉＣ薄膜成長装置の一構成例を示した図であって、図５（ａ）は、ＳｉＣ薄膜成長装置の内部のサセプター部分を上方から見た平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＶＢ−ＶＢ線におけるＳｉＣ薄膜成長装置の断面図である。   FIG. 5 is a view showing a configuration example of a conventional SiC thin film growth apparatus, and FIG. 5 (a) is a plan view of the susceptor portion inside the SiC thin film growth apparatus as viewed from above. (B) is sectional drawing of the SiC thin film growth apparatus in the VB-VB line | wire of Fig.5 (a).

なお、ＳｉＣ半導体素子の製造効率化のため、通常、複数枚（ここでは５枚）のＳｉＣ基板に対して同時にＳｉＣエピタキシャル成長が実行される。   In order to increase the manufacturing efficiency of SiC semiconductor elements, normally, SiC epitaxial growth is simultaneously performed on a plurality (here, five) of SiC substrates.

ＳｉＣ薄膜成長装置１５０は主として、円筒状の側壁と円板状の上下蓋により囲まれた内部空間を減圧可能に構成した石英製の真空チャンバー５０と、複数（５個）の円板状の基板ホルダー５５と、これらの基板ホルダー５５の各々に円板状のＳｉＣ基板５６を載せた状態で基板ホルダー５５を保持する円環状のサセプター５１と、所定のギャップＰを隔ててＳｉＣ基板５６を挟む側にサセプター５１と対向して配置された円板状の対向部材５２（対向部材）と、これらのサセプター５１および対向部材５２を誘導加熱する加熱コイル５３と、によって構成されている。なお、基板ホルダー５５と、ＳｉＣ基板５６と、サセプター５１と、対向部材５２とは真空チャンバー５０の内部に配置され、加熱コイル５３は、真空チャンバー５０の側壁の外周面に巻き付けられている。   The SiC thin film growth apparatus 150 is mainly composed of a quartz vacuum chamber 50 in which an internal space surrounded by a cylindrical side wall and disk-shaped upper and lower lids can be decompressed, and a plurality (five) of disk-shaped substrates. A holder 55, an annular susceptor 51 that holds the substrate holder 55 in a state where the disc-shaped SiC substrate 56 is placed on each of the substrate holders 55, and a side that sandwiches the SiC substrate 56 with a predetermined gap P therebetween The disk-shaped opposing member 52 (opposing member) disposed opposite to the susceptor 51, and a heating coil 53 for inductively heating the susceptor 51 and the opposing member 52. The substrate holder 55, the SiC substrate 56, the susceptor 51, and the facing member 52 are disposed inside the vacuum chamber 50, and the heating coil 53 is wound around the outer peripheral surface of the side wall of the vacuum chamber 50.

また、サセプター５１の中央部に丸孔５１ａが設けられている。そして、円管５４の一端がこの丸孔５１ａに密着して嵌まって、円管５４はサセプター５１の保持部材として機能する。併せて、適宜の駆動手段Ｍ（例えばモータ）によって回転駆動される円管５４は、サセプター５１を、その中心軸周り（真空チャンバー５０の上下方向の中心軸周り）に真空チャンバー５０に対して回転させる。   A round hole 51 a is provided at the center of the susceptor 51. Then, one end of the circular tube 54 is fitted in close contact with the round hole 51 a, and the circular tube 54 functions as a holding member for the susceptor 51. In addition, the circular tube 54 that is rotationally driven by an appropriate drive means M (for example, a motor) rotates the susceptor 51 with respect to the vacuum chamber 50 around its central axis (around the central axis in the vertical direction of the vacuum chamber 50). Let

このＳｉＣ薄膜成長装置１５０によれば、シリコン源としてシランガス（ＳｉＨ4ガス）および炭素源としてプロパンガス（Ｃ3Ｈ8ガス）を混合した原料ガスは、図５に示した矢印（細い矢印と太い矢印）のような経路を経て、円管５４の中空部を上昇した後、対向部材５２によってその上昇を遮られ、そこから上記ギャップＰを通ってサセプター５１（対向部材５２）の径方向に拡散する間に、ＳｉＣ基板５６の表面にＳｉＣエピタキシャル薄膜を成長させることが可能である。
欧州特許第１０６０３０１号明細書 According to this SiC thin film growth apparatus 150, the source gas in which silane gas (SiH 4 gas) as a silicon source and propane gas (C 3 H 8 gas) as a carbon source are mixed is the arrow (thin arrow and thick) shown in FIG. After going up the hollow portion of the circular tube 54 through a path as shown by an arrow), the rising of the circular tube 54 is blocked by the facing member 52, and then diffuses through the gap P in the radial direction of the susceptor 51 (facing member 52). In the meantime, it is possible to grow a SiC epitaxial thin film on the surface of the SiC substrate 56.
European Patent No. 1060301

ところで、図５に示した従来のＳｉＣ薄膜成長装置１５０は、以下の問題を内包している。   By the way, the conventional SiC thin film growth apparatus 150 shown in FIG. 5 includes the following problems.

第１の問題は、対向部材５２の、サセプター５１に対向する対向面に原料ガス熱分解に起因して堆積物を付着させることである。   The first problem is that deposits are caused to adhere to the facing surface of the facing member 52 facing the susceptor 51 due to thermal decomposition of the raw material gas.

加熱コイル５３は、真空チャンバー５０の側壁に周方向に沿って巻き付けた形態で配置されている。この状態で、加熱コイル５３に高周波電流を流してサセプター５１の表面に誘導電流（うず電流）が発生することになって、その結果、サセプター５１は誘導加熱される。   The heating coil 53 is arranged in a form wound around the side wall of the vacuum chamber 50 along the circumferential direction. In this state, a high-frequency current is passed through the heating coil 53 to generate an induced current (eddy current) on the surface of the susceptor 51. As a result, the susceptor 51 is induction-heated.

このような加熱コイル５３によりサセプター５１を誘導加熱させる場合には、加熱コイル５３に近いサセプター５１の周囲端の温度は高い一方、加熱コイル５３から遠いサセプター５１の中心部の温度は低いというサセプター５１の面内温度勾配が形成される。   When the susceptor 51 is induction-heated by such a heating coil 53, the susceptor 51 has a high temperature at the peripheral edge of the susceptor 51 close to the heating coil 53, but a low temperature at the center of the susceptor 51 far from the heating coil 53. An in-plane temperature gradient is formed.

ここでＳｉＣ基板５６の表面は、ＳｉＣエピタキシャル成長可能温度（１６００℃）に加熱することを要する。しかしそうすると、ＳｉＣ薄膜成長装置１５０の加熱コイル５３と対向部材５２の中央部付近の配置関係から対向部材５２の材質が加熱コイル５３により誘導加熱される材料であれば、円管５４を上昇する原料ガスに曝される対向部材５２の中央部の温度は、原料ガス熱分解温度（例えば６００℃）に到達する場合がある。   Here, the surface of SiC substrate 56 needs to be heated to a SiC epitaxial growth temperature (1600 ° C.). However, if it does so, if the material of the opposing member 52 is the material which is induction-heated by the heating coil 53 from the arrangement | positioning relationship of the heating coil 53 of the SiC thin film growth apparatus 150 and the vicinity of the opposing member 52, the raw material which raises the circular tube 54 The temperature of the central part of the facing member 52 exposed to the gas may reach the raw material gas thermal decomposition temperature (for example, 600 ° C.).

このため、図５に示すように、原料ガス熱分解による堆積物６０（例えば、ＳｉＣからなるポリ結晶またはアモルファス結晶）が、対向部材５２の中央部の対向面に付着する。   For this reason, as shown in FIG. 5, a deposit 60 (for example, a polycrystal or amorphous crystal made of SiC) resulting from the pyrolysis of the source gas adheres to the opposing surface at the center of the opposing member 52.

もっとも、対向部材５２の対向面が、上記原料ガス熱分解温度よりも充分に高くなると逆に、原料ガス熱分解による堆積物６０の付着とその蒸発とが同時に進行して、寧ろ対向部材５２の対向面に堆積物６０は付着し難くなってこうした問題は解消される。   However, when the facing surface of the facing member 52 becomes sufficiently higher than the raw material gas pyrolysis temperature, conversely, the deposit 60 due to the raw material gas pyrolysis and the evaporation thereof proceed at the same time. The deposit 60 hardly adheres to the opposing surface, and this problem is solved.

要するに、真空チャンバー５０における原料ガス導入路の温度が、原料ガス熱分解温度付近に到達する場合に、原料ガス熱分解による堆積物付着の影響が最も深刻になると言える。   In short, when the temperature of the source gas introduction path in the vacuum chamber 50 reaches the vicinity of the source gas thermal decomposition temperature, it can be said that the influence of deposit adhesion due to the source gas thermal decomposition becomes the most serious.

このような堆積物６０が対向部材５２に付着することに起因して、対向部材５２から剥がれた堆積物６０がＳｉＣ基板５６の表面を汚染して、ＳｉＣ基板５６への成長過程のＳｉＣエピタキシャル薄膜の欠陥を誘起する可能性がある。   Due to the deposit 60 adhering to the facing member 52, the deposit 60 peeled off from the facing member 52 contaminates the surface of the SiC substrate 56, and the SiC epitaxial thin film in the process of growing on the SiC substrate 56. May induce defects.

即ち、対向部材５２に付着した堆積物６０の量が所定限度を越えると、堆積物６０は、自重により対向部材５２の表面から剥がれ、サセプター５１に向けて落下する。剥がれた堆積物６０の一部は、ＳｉＣ基板５６の表面に侵入して、これによって堆積物６０は異物として、ＳｉＣ基板５６の表面の成長過程にあるＳｉＣエピタキシャル薄膜に混入して、この異物を起点としてエピタキシャル薄膜中に欠陥や転位が形成される。   That is, when the amount of the deposit 60 adhering to the facing member 52 exceeds a predetermined limit, the deposit 60 is peeled off from the surface of the facing member 52 by its own weight and falls toward the susceptor 51. A part of the peeled deposit 60 enters the surface of the SiC substrate 56, and as a result, the deposit 60 enters the SiC epitaxial thin film in the process of growing the surface of the SiC substrate 56, and the foreign matter is mixed with the deposit 60. As a starting point, defects and dislocations are formed in the epitaxial thin film.

エピタキシャル薄膜中の欠陥や転位は、ＳｉＣ半導体素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴやダイオード）の素子特性を低下させる要因となり、例えば、ＳｉＣ半導体素子の耐圧が低下して、ＭＯＳＦＥＴのオフ時やダイオード逆バイアス電圧印加時にリーク電流が流れ、最悪、ＳｉＣ半導体素子の絶縁破壊が誘発されかねない。   Defects and dislocations in the epitaxial thin film cause a decrease in the element characteristics of the SiC semiconductor element (for example, MOSFET or diode). For example, the breakdown voltage of the SiC semiconductor element decreases, and the MOSFET is turned off or a diode reverse bias voltage is applied. Leakage current sometimes flows, and at worst, dielectric breakdown of the SiC semiconductor element may be induced.

第２の問題は、サセプター５１のＳｉＣ基板保持面（対向面）近傍に、サセプター５１の高温化によって原料ガス対流が発生することにより、ＳｉＣエピタキシャル成長を不安定にさせることである。   The second problem is that the epitaxial growth of SiC is made unstable due to the occurrence of convection of the source gas due to the high temperature of the susceptor 51 in the vicinity of the SiC substrate holding surface (opposing surface) of the susceptor 51.

ギャップＰの中を原料ガスが拡散する際に、サセプター５１の対向面近傍の原料ガスは、サセプター５１との熱交換により高温化して、その結果として、サセプター５１の対向面近傍の高温の原料ガスは局所的に低密度になる。即ち、ギャップＰの上下方向に原料ガスの密度差が発生する。このため、サセプター５１の対向面近傍の原料ガスは、この密度差に起因して対向部材５２の方向（上方）への浮力を受けて、図５（ｂ）の点線で示したように、ギャップＰの中を対流する。   When the source gas diffuses in the gap P, the source gas in the vicinity of the facing surface of the susceptor 51 is heated to a high temperature by heat exchange with the susceptor 51, and as a result, the high temperature source gas in the vicinity of the facing surface of the susceptor 51. Becomes locally low density. That is, a density difference of the source gas occurs in the vertical direction of the gap P. Therefore, the source gas in the vicinity of the facing surface of the susceptor 51 receives buoyancy in the direction (upward) of the facing member 52 due to this density difference, and as shown by the dotted line in FIG. Convection through P.

そうなると、サセプター５１の対向面に保持されるＳｉＣ基板５６に原料ガスを適切に供給し難くなって、このことがＳｉＣ基板５６へのＳｉＣエピタキシャル薄膜の成長を不安定化させかねない。   In this case, it is difficult to appropriately supply the source gas to the SiC substrate 56 held on the opposing surface of the susceptor 51, and this may destabilize the growth of the SiC epitaxial thin film on the SiC substrate 56.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、欠陥や転位の存在しない薄膜を基板に安定して形成可能な真空成膜装置および薄膜形成方法を提供することを目的としている。特に本発明は、ＳｉＣ基板の表面に、欠陥や転位の無いＳｉＣエピタキシャル成長を安定して形成可能な真空成膜装置および薄膜形成方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a vacuum film forming apparatus and a thin film forming method capable of stably forming a thin film free from defects and dislocations on a substrate. In particular, an object of the present invention is to provide a vacuum film forming apparatus and a thin film forming method capable of stably forming SiC epitaxial growth free from defects and dislocations on the surface of a SiC substrate.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る真空成膜装置は、内部を減圧可能な真空チャンバーと、前記真空チャンバーの内部に配置され、基板を保持するサセプターと、所定のギャップを隔てて前記サセプターの前記基板を保持する面に対向して、前記真空チャンバーの内部に配置される対向部材と、前記サセプターを誘導加熱する加熱手段と、前記真空チャンバーの内部に原料ガスを供給するためのガス供給口と、前記真空チャンバーの内部のガスを排気するためのガス排気口と、を備え、前記サセプターの前記基板を保持する面が下方を向いており、前記対向部材が前記所定のギャップを隔てて前記サセプターの下方に配置されている装置である。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a vacuum film forming apparatus according to the present invention includes a vacuum chamber capable of reducing the pressure inside, a susceptor that is disposed inside the vacuum chamber and holds a substrate, and a predetermined Facing the surface of the susceptor that holds the substrate across the gap, a facing member disposed inside the vacuum chamber, a heating means for induction heating the susceptor, and a source gas inside the vacuum chamber And a gas exhaust port for exhausting the gas inside the vacuum chamber, the surface of the susceptor that holds the substrate faces downward, and the opposing member is The apparatus is disposed below the susceptor with the predetermined gap therebetween.

このような構成により、サセプターの基板保持面に原料ガス熱分解に起因した堆積物が付着および成長した後、この堆積物が剥がれ、剥がれた堆積物がその自重により落下しても、サセプターによって保持された基板は堆積物の落下方向には存在しない。このため、落下した堆積物によって基板表面を汚染することを改善できる。   With such a configuration, after deposits due to thermal decomposition of the source gas adhere and grow on the substrate holding surface of the susceptor, the deposits are peeled off, and even if the peeled deposits fall due to their own weight, they are held by the susceptor. The formed substrate does not exist in the direction in which the deposit falls. For this reason, it is possible to improve the contamination of the substrate surface with the deposited material that has fallen.

前記ガス供給口の一例は、前記対向部材または前記サセプターの略中央部に設けられた開口から前記真空チャンバーの壁部を貫通して外部に至るガス供給路で構成されている。   An example of the gas supply port includes a gas supply path that extends from an opening provided in a substantially central portion of the opposing member or the susceptor to the outside through the wall of the vacuum chamber.

また、前記サセプターの周囲と対向する前記真空チャンバーの筒状の側壁を備え、前記ガス供給口の他の例は、前記側壁に設けて構成されている。このようなガス供給口の構成により、サセプターの周囲の温度は、原料ガスの熱分解温度よりも充分に高く、このことからガス供給口を通過した原料ガスは、サセプターの周囲において熱分解付着することを回避でき、この部分に原料ガス熱分解による堆積物の付着が適切に防止できる。   The vacuum chamber includes a cylindrical side wall facing the periphery of the susceptor, and another example of the gas supply port is provided on the side wall. With such a gas supply port configuration, the temperature around the susceptor is sufficiently higher than the thermal decomposition temperature of the source gas, and thus the source gas that has passed through the gas supply port is thermally decomposed and deposited around the susceptor. This can be avoided, and deposits due to thermal decomposition of the raw material gas can be appropriately prevented in this portion.

前記加熱手段の一例は、前記真空チャンバーの外周囲に配置された誘導加熱用のコイルである。   An example of the heating means is an induction heating coil disposed on the outer periphery of the vacuum chamber.

前記基板の一例は、ＳｉＣ基板であり、前記原料ガスの一例は、シリコン源としてのシランガスおよび炭素源としてのプロパンガスからなる混合ガスである。   An example of the substrate is a SiC substrate, and an example of the source gas is a mixed gas composed of silane gas as a silicon source and propane gas as a carbon source.

前記サセプターは例えば、前記真空チャンバーに対して回転可能に構成され、前記基板を装着した基板ホルダーを備え、前記基板ホルダーは前記サセプターに対して回転可能に構成される。このような構成により、基板ホルダーの各々に保持される複数の基板に均一にエピタキシャル成長層が成膜される。   For example, the susceptor is configured to be rotatable with respect to the vacuum chamber, and includes a substrate holder on which the substrate is mounted. The substrate holder is configured to be rotatable with respect to the susceptor. With such a configuration, the epitaxial growth layer is uniformly formed on the plurality of substrates held by each of the substrate holders.

また、本発明に係る薄膜形成方法は、サセプターの基板を保持する面が、下方を向いて所定のギャップを隔てて対向部材と対向した状態で、前記サセプターが真空チャンバーの内部に配置され、前記真空チャンバーの内部を減圧した後、前記サセプターの誘導加熱に基づき前記サセプターとの熱交換により前記基板が加熱され、前記サセプターと前記対向部材との間の前記所定のギャップに原料ガスを導いて、前記原料ガスに基づいて前記基板に薄膜が形成される方法である。このような方法により、サセプターの基板保持面に原料ガス熱分解に起因した堆積物が付着および成長した後、これが剥がれ、剥がれた堆積物がその自重により落下しても、サセプターによって保持された基板は堆積物の落下方向には存在しない。このため、落下した堆積物によって基板表面を汚染することを改善できる。   Further, in the thin film forming method according to the present invention, the susceptor is disposed inside the vacuum chamber in a state where the surface of the susceptor holding the substrate faces the opposing member with a predetermined gap facing downward. After depressurizing the inside of the vacuum chamber, the substrate is heated by heat exchange with the susceptor based on induction heating of the susceptor, and a raw material gas is guided to the predetermined gap between the susceptor and the opposing member, In this method, a thin film is formed on the substrate based on the source gas. By such a method, after the deposit resulting from the pyrolysis of the source gas adheres to and grows on the substrate holding surface of the susceptor, the substrate is held by the susceptor even if it peels off and falls off due to its own weight. Does not exist in the direction of sediment fall. For this reason, it is possible to improve the contamination of the substrate surface with the deposited material that has fallen.

前記原料ガスの一例は、シリコン源としてのシランガスおよび炭素源としてのプロパンガスからなる混合ガスであり、前記薄膜の一例は、ＳｉＣエピタキシャル成長層である。   An example of the source gas is a mixed gas composed of silane gas as a silicon source and propane gas as a carbon source, and an example of the thin film is a SiC epitaxial growth layer.

本発明によれば、欠陥や転位の存在しない薄膜を基板に安定して形成可能な真空成膜装置および薄膜形成方法が得られる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the vacuum film-forming apparatus and thin film formation method which can form stably the thin film which does not have a defect and a dislocation on a board | substrate are obtained.

本実施の形態によるＳｉＣ薄膜成長装置（真空成膜装置）の特徴は、サセプターのＳｉＣ基板を保持する面を下方に向くように配置するという所謂ＳｉＣエピタキシャル成長面フェイスダウン配置を採用したことにある。   The SiC thin film growth apparatus (vacuum film forming apparatus) according to the present embodiment is characterized in that it employs a so-called SiC epitaxial growth surface face-down arrangement in which the surface of the susceptor holding the SiC substrate is directed downward.

以下、この特徴を具現化した実施の形態１、２につき図面を参照して説明する。   Hereinafter, Embodiments 1 and 2 embodying this feature will be described with reference to the drawings.

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１によるＳｉＣ薄膜成長装置の一構成例を示した図であって、図１（ａ）は、ＳｉＣ薄膜成長装置の内部のサセプター部分を下方から見た平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩＢ−ＩＢ線におけるＳｉＣ薄膜成長装置の断面図で
ある。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an SiC thin film growth apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1 (a) is a plan view of a susceptor portion inside the SiC thin film growth apparatus as viewed from below. FIG. 1B is a cross-sectional view of the SiC thin film growth apparatus taken along line IB-IB in FIG.

ＳｉＣ薄膜成長装置１１０は主として、円筒状の側壁４ｂおよび円板状の上蓋４ａ並びに円板状の下蓋(図示せず)に囲まれた内部空間を減圧可能に構成した石英製の真空チャンバー４と、複数（ここでは５個）の円板状の基板ホルダー６と、これらの基板ホルダー６の各々に円板状のＳｉＣ基板６ａを配置した状態で基板ホルダー６を保持する円板状のグラファイト製のサセプター１と、ギャップＰを隔ててＳｉＣ基板６ａを挟む側にサセプター１と対向して配置された円管状のグラファイト製の対向部材２と、真空チャンバー４の側壁４ｂの外周面に巻き付けられ、サセプター１を誘導電流（うず電流）により誘導加熱する加熱コイル３（加熱手段）と、によって構成されている。   The SiC thin film growth apparatus 110 mainly includes a quartz vacuum chamber 4 in which an internal space surrounded by a cylindrical side wall 4b, a disk-shaped upper lid 4a, and a disk-shaped lower lid (not shown) can be decompressed. And a plurality of (here, five) disk-shaped substrate holders 6 and a disk-shaped graphite that holds the substrate holder 6 in a state where the disk-shaped SiC substrate 6a is disposed on each of the substrate holders 6. A susceptor 1 made of graphite, a tubular graphite facing member 2 disposed opposite to the susceptor 1 on the side sandwiching the SiC substrate 6a across the gap P, and the outer peripheral surface of the side wall 4b of the vacuum chamber 4 And a heating coil 3 (heating means) for induction heating the susceptor 1 with an induced current (eddy current).

対向部材２は、所定のギャップＰを隔ててサセプター１の下方に配置され、これにより、サセプター１のＳｉＣ基板保持面（対向部材２との対向面）が、下方を向くように配置されている。また、基板ホルダー６およびこれに配置されたＳｉＣ基板６ａは、自重で落下しないように適宜の固定部材（フック等）を介してサセプター１に保持され、かつこのサセプター１も適宜の固定手段により真空チャンバー４に回転自在に保持されるが、これらの保持構造の詳細説明は省く。   The facing member 2 is disposed below the susceptor 1 with a predetermined gap P therebetween, whereby the SiC substrate holding surface (facing the facing member 2) of the susceptor 1 is disposed to face downward. . Further, the substrate holder 6 and the SiC substrate 6a disposed on the substrate holder 6 are held by the susceptor 1 via an appropriate fixing member (such as a hook) so as not to fall by its own weight, and the susceptor 1 is also vacuumed by an appropriate fixing means. Although it hold | maintains rotatably at the chamber 4, detailed description of these holding structures is abbreviate | omitted.

なお少なくとも、基板ホルダー６と、ＳｉＣ基板６ａと、サセプター１と、対向部材２とは真空チャンバー４の内部に配置されている。   At least the substrate holder 6, the SiC substrate 6 a, the susceptor 1, and the opposing member 2 are disposed inside the vacuum chamber 4.

基板ホルダー６の各々に１枚毎保持され、トータル５枚のＳｉＣ基板６ａは、例えば、その主面が（０００１）から［１１−２０］（１１２バー０）方向に８度のオフ角度を付けた直径７５ｍｍの４Ｈ−ＳｉＣ基板である。このＳｉＣ基板６ａの導電型はｎ型であり、そのキャリア濃度は１×１０18ｃｍ-3である。 A total of five SiC substrates 6a are held in each of the substrate holders 6, and the main surface has an off angle of 8 degrees in the direction from (0001) to [11-20] (112 bar 0), for example. 4H-SiC substrate having a diameter of 75 mm. The conductivity type of this SiC substrate 6a is n-type, and its carrier concentration is 1 × 10 18 cm −3 .

サセプター１は、適宜の駆動手段Ｍ（例えばモータ）によって、その中心軸周り（真空チャンバー４の上下方向の中心軸周り）に、例えば図1（ｂ）に示した方向Ｒへ真空チャンバー４に対して回転する。   The susceptor 1 is moved around its central axis (around the vertical axis of the vacuum chamber 4), for example, in the direction R shown in FIG. Rotate.

また図示を省略しているが、平歯を周囲に形成した基板ホルダー６と、サセプター１の外側に位置して環状に平歯を形成した固定部材との間の歯車の噛み合わせ機構により、サセプター１の回転に連動して、各基板ホルダー６自体も、その中心軸周りにサセプター１に対して回転可能に構成されている。   Although not shown, a susceptor is provided by a gear meshing mechanism between a substrate holder 6 having flat teeth formed around it and a fixing member formed outside the susceptor 1 and having ring-shaped flat teeth. Each substrate holder 6 itself is configured to be rotatable with respect to the susceptor 1 around its central axis in conjunction with the rotation of 1.

こうしたＳｉＣ基板６ａの回転構造により、複数のＳｉＣ基板６ａに均一にＳｉＣエピタキシャル成長層を成膜させることができる。   With such a rotating structure of the SiC substrate 6a, a SiC epitaxial growth layer can be uniformly formed on the plurality of SiC substrates 6a.

サセプター１より下方に位置する対向部材２の中央部には、丸孔２ａが設けられている。そして、円管５の一端がこの丸孔２ａに密着して嵌まって、円管５はサセプター１の保持部材として機能している。   A round hole 2 a is provided in the central portion of the facing member 2 located below the susceptor 1. Then, one end of the circular tube 5 is fitted in close contact with the round hole 2 a, and the circular tube 5 functions as a holding member for the susceptor 1.

対向部材２は、サセプター１とギャップＰを隔ててサセプター１に略並行に配置されている。ギャップＰの値は、好ましくは３ｍｍ以上、３０ｍｍ以下である。   The facing member 2 is disposed substantially parallel to the susceptor 1 with a gap P and the susceptor 1 therebetween. The value of the gap P is preferably 3 mm or more and 30 mm or less.

ここでギャップＰの値が３ｍｍ未満であれば、ギャップＰの中に原料ガスを供給する際の原料ガス圧損が増して、原料ガス供給に支障を来たしかねない。また、ギャップＰの値が３０ｍｍを超えるようであれば、対向部材２が、サセプター１に保持されるＳｉＣ基板６ａの輻射伝熱用の加熱板として使用される際には、対向部材２によるＳｉＣ基板６ａに対する熱輻射効果が低下して望ましくない。   Here, if the value of the gap P is less than 3 mm, the raw material gas pressure loss when the raw material gas is supplied into the gap P increases, which may hinder the raw material gas supply. Further, if the value of the gap P exceeds 30 mm, when the facing member 2 is used as a heating plate for radiant heat transfer of the SiC substrate 6a held by the susceptor 1, the SiC by the facing member 2 is used. The heat radiation effect on the substrate 6a is lowered, which is not desirable.

真空チャンバー４の内部に原料ガスを供給するためのガス供給口４ｃは、対向部材２の中央部の丸孔２ａ（開口）から真空チャンバー４の下蓋を貫通して外部に至るガス供給路（対向部材２の丸孔２ａ並びに円管５の中空部および下蓋に形成された先端開口）に相当し、真空チャンバー４の中心軸付近に位置している。即ち、円管５の中空部を介して丸孔２ａに連通するように、ガス供給口４ｃの先端開口（図示せず）は、真空チャンバーの下蓋に設けられ、このガス供給口４ｃは、適宜の原料ガス供給手段（ガスボンベ等；図示せず）に接続されている。このため、原料ガス供給手段から供給された原料ガスは、図１（ｂ）の太い矢印で示したように、円管５の中空部を上昇した後、サセプター１によってその上昇を遮られ、そこからサセプター１と対向部材２の間のギャップＰの中を径方向に拡散する。   A gas supply port 4c for supplying a source gas into the inside of the vacuum chamber 4 is a gas supply path (through a round hole 2a (opening) at the center of the opposing member 2 through the lower lid of the vacuum chamber 4 to the outside ( This corresponds to the round hole 2 a of the opposing member 2 and the hollow portion of the circular tube 5 and the tip opening formed in the lower lid, and is located near the central axis of the vacuum chamber 4. That is, the front end opening (not shown) of the gas supply port 4c is provided in the lower lid of the vacuum chamber so as to communicate with the round hole 2a through the hollow portion of the circular tube 5, and the gas supply port 4c It is connected to appropriate source gas supply means (gas cylinder or the like; not shown). For this reason, the source gas supplied from the source gas supply means ascends the rise by the susceptor 1 after ascending the hollow portion of the circular tube 5 as shown by the thick arrow in FIG. To the inside of the gap P between the susceptor 1 and the opposing member 2 in the radial direction.

真空チャンバー４に内在する原料ガス（実際は、原料ガスによるＳｉＣ基板６ａへのエピタキシャル成長後の残存ガスであるが、以下、便宜上原料ガスという。）を外部に排気するためのガス排気口（図示せず）は、例えば、適宜の原料ガス排気手段（真空ポンプ等；図示せず）に連通して、サセプター１の周囲と対向する真空チャンバー４の側壁４ｂに等間隔に複数設けられている。   A gas exhaust port (not shown) for exhausting the source gas in the vacuum chamber 4 (in fact, it is a residual gas after epitaxial growth on the SiC substrate 6a by the source gas, but hereinafter referred to as source gas for convenience). Are provided at equal intervals on the side wall 4b of the vacuum chamber 4 facing the periphery of the susceptor 1 in communication with an appropriate source gas exhaust means (vacuum pump or the like; not shown).

このため、ギャップＰの中を放射状に拡散する原料ガスは、図１（ａ）、（ｂ）の細い矢印で示したように、サセプター１の領域外に放出された後、ガス排気口から外部に排気される。   For this reason, the raw material gas that diffuses radially in the gap P is discharged outside the area of the susceptor 1 as shown by the thin arrows in FIGS. Exhausted.

更に、サセプター１の上面温度は、真空チャンバー４の上蓋４ａに設けられた光学窓１１を通して第1のパイロメータ１２によって測定されている。   Further, the upper surface temperature of the susceptor 1 is measured by the first pyrometer 12 through the optical window 11 provided in the upper lid 4 a of the vacuum chamber 4.

同様に、対向部材２の下面温度は、真空チャンバー４の下蓋（図示せず）に設けられた光学窓（図示せず）を通して第２のパイロメータ１３によって測定されている。   Similarly, the lower surface temperature of the facing member 2 is measured by the second pyrometer 13 through an optical window (not shown) provided on the lower lid (not shown) of the vacuum chamber 4.

これらの第１および第２のパイロメータ１２、１３により測定された温度データは制御装置（図示せず）に出力され、制御装置は、これらの温度データに基づいてサセプター１および対向部材２の温度を適切に保てるように加熱コイル３の通電を制御している。   The temperature data measured by the first and second pyrometers 12 and 13 is output to a control device (not shown), and the control device determines the temperatures of the susceptor 1 and the opposing member 2 based on these temperature data. Energization of the heating coil 3 is controlled so that it can be maintained appropriately.

なお、図示は省略しているが、真空チャンバー４の適所には真空計が設置されており、この真空計の検出する真空度に基づいて制御装置は、真空チャンバー４の内圧を適正に制御している。   Although not shown in the figure, a vacuum gauge is installed at an appropriate position of the vacuum chamber 4, and the control device appropriately controls the internal pressure of the vacuum chamber 4 based on the degree of vacuum detected by the vacuum gauge. ing.

次に、以上のように構成されたＳｉＣ薄膜成長装置１１０の成膜動作を説明する。   Next, the film forming operation of SiC thin film growth apparatus 110 configured as described above will be described.

最初に、基板ホルダー６の上にＳｉＣ基板６ａが設置された後、真空ポンプによって真空チャンバー４の内部が真空引きされて、真空チャンバー４の内圧は、約１×１０-5Ｐａ以下にまで減圧される。 First, after the SiC substrate 6a is placed on the substrate holder 6, the inside of the vacuum chamber 4 is evacuated by a vacuum pump, and the internal pressure of the vacuum chamber 4 is reduced to about 1 × 10 −5 Pa or less. Is done.

続いて、ＳｉＣ基板６ａを保持した状態の基板ホルダー６は、その中心軸周りにサセプター１に対して回転する。同時に、ＳｉＣ基板６ａおよび基板ホルダー６を保持したサセプター１もサセプターの中心軸周りに真空チャンバー４に対して回転する。   Subsequently, the substrate holder 6 holding the SiC substrate 6a rotates with respect to the susceptor 1 around its central axis. At the same time, the susceptor 1 holding the SiC substrate 6a and the substrate holder 6 also rotates with respect to the vacuum chamber 4 around the central axis of the susceptor.

そして、ガス供給口４ｃを介して水素ガスが、キャリアガスとして真空チャンバー４の内部（ギャップＰ）に供給される。ここで水素ガスの流量は、８０Ｌ／ｍｉｎであり、この水素ガス供給によって真空チャンバー４の内圧は１０ｋＰａに調整される。   And hydrogen gas is supplied into the inside (gap P) of the vacuum chamber 4 as carrier gas through the gas supply port 4c. Here, the flow rate of the hydrogen gas is 80 L / min, and the internal pressure of the vacuum chamber 4 is adjusted to 10 kPa by this hydrogen gas supply.

上記真空チャンバー４の真空状態において、加熱コイル３に２０．０ｋＨｚ、２０ｋＷの高周波電力が印加される。そうすると、サセプター１の表面には、高密度の誘導電流（うず電流）が発生して、そのジュール熱でサセプター１は誘導加熱される。そして、このサセプター１は、サセプター１に保持されたＳｉＣ基板６ａの温度を、熱伝導（正確には基板ホルダー６を介したサセプター１とＳｉＣ基板６ａの裏面との間の熱伝導）に基づく熱交換により、例えば１６００℃（成長可能温度）に到達することが可能なように加熱される（端的にはサセプター１の温度は、略１６００℃に加熱されている）。   In the vacuum state of the vacuum chamber 4, high frequency power of 20.0 kHz and 20 kW is applied to the heating coil 3. Then, a high-density induced current (eddy current) is generated on the surface of the susceptor 1, and the susceptor 1 is induction-heated by the Joule heat. And this susceptor 1 makes the temperature of the SiC substrate 6a hold | maintained at the susceptor 1 into the heat | fever based on heat conduction (The heat conduction between the susceptor 1 and the back surface of the SiC substrate 6a through the substrate holder 6 correctly). By exchange, for example, heating is performed so as to reach 1600 ° C. (growth temperature) (in short, the temperature of the susceptor 1 is heated to approximately 1600 ° C.).

なお、サセプター１に近接する対向部材２も同様に誘導加熱されることになるが、対向部材２の温度は、加熱コイル３の形状や配置に依存して変化する。   The opposing member 2 adjacent to the susceptor 1 is similarly induction-heated, but the temperature of the opposing member 2 varies depending on the shape and arrangement of the heating coil 3.

サセプター１の昇温が完了すると、シリコン源としてのシランガスおよび炭素源としてのプロパンガスからなる混合ガス（原料ガス）が、ガス供給口４ｃを介して真空チャンバー４の内部（ギャップＰ）に供給され、この原料ガス供給過程においてサセプター１に保持されたＳｉＣ基板６ａの表面に原料ガスに基づきＳｉＣエピタキシャル層が成長する。ここでシランガスの流量は２０ｍＬ／ｍｉｎであり、プロパンガスの流量は１０ｍＬ／ｍｉｎである。   When the temperature rise of the susceptor 1 is completed, a mixed gas (raw material gas) composed of silane gas as a silicon source and propane gas as a carbon source is supplied to the inside (gap P) of the vacuum chamber 4 through the gas supply port 4c. In this source gas supply process, an SiC epitaxial layer grows on the surface of the SiC substrate 6a held by the susceptor 1 based on the source gas. Here, the flow rate of silane gas is 20 mL / min, and the flow rate of propane gas is 10 mL / min.

なお、水素ガスおよび原料ガスは共に、真空チャンバー４の側壁４ｂに設けられたガス排気口から真空チャンバー４の外部に排気される。   Both the hydrogen gas and the source gas are exhausted to the outside of the vacuum chamber 4 from the gas exhaust port provided on the side wall 4b of the vacuum chamber 4.

ＳｉＣエピタキシャル層を所定期間（例えば、６０分間）、ＳｉＣ基板６ａに成長させた後、加熱コイル３によるサセプター１の誘導加熱が停止すると共に、原料ガス供給も停止する。そして、キャリアガスとしての水素ガスのみを流した状態で、サセプター１および対向部材２は自然冷却されて、一連のＳｉＣ薄膜成長装置１１０の成膜動作が終了する。   After the SiC epitaxial layer is grown on the SiC substrate 6a for a predetermined period (for example, 60 minutes), the induction heating of the susceptor 1 by the heating coil 3 is stopped and the supply of the source gas is also stopped. The susceptor 1 and the opposing member 2 are naturally cooled in a state where only the hydrogen gas as the carrier gas is supplied, and the film forming operation of the series of SiC thin film growth apparatuses 110 is completed.

本実施の形態におけるＳｉＣ薄膜成長装置１１０の構成およびその動作によれば、サセプター１のＳｉＣ基板６ａを配置したＳｉＣ基板保持面（対向部材２と対向する対向面）が下方を向くようにサセプター１は配置されている。このことから、サセプター１のＳｉＣ基板保持面に原料ガス熱分解に起因した堆積物が付着および成長した後、これが剥がれ、剥がれた堆積物がその自重により落下しても、サセプター１によって保持されたＳｉＣ基板６ａは堆積物の落下方向には存在しない。このため、落下した堆積物によってＳｉＣ基板表面を汚染することを改善できる。   According to the configuration and operation of SiC thin film growth apparatus 110 in the present embodiment, susceptor 1 has a SiC substrate holding surface (facing surface facing opposing member 2) on which SiC substrate 6a of susceptor 1 is disposed facing downward. Is arranged. From this, the deposit resulting from the thermal decomposition of the raw material gas adheres and grows on the SiC substrate holding surface of the susceptor 1 and then peels off. Even if the peeled deposit falls due to its own weight, it is held by the susceptor 1. The SiC substrate 6a does not exist in the falling direction of the deposit. For this reason, it can improve that the SiC substrate surface is contaminated with the deposit which fell.

なお、対向部材２の、サセプター１と対向する対向面に原料ガス熱分解に起因した堆積物が付着および成長しても、対向部材２は、その対向面を所定のギャップＰを隔てて上方に向けて配置されている。このことから、剥がれた堆積物がＳｉＣ基板６ａに到達する可能性は低い。   Even if deposits resulting from the thermal decomposition of the raw material gas adhere to and grow on the facing surface of the facing member 2 facing the susceptor 1, the facing member 2 moves the facing surface upward with a predetermined gap P therebetween. It is arranged toward. From this, the possibility that the peeled deposit reaches the SiC substrate 6a is low.

よって、ＳｉＣ基板６ａの表面の成長過程にあるＳｉＣエピタキシャル薄膜に異物として原料ガス熱分解堆積物が混入して、この異物を起点としてエピタキシャル薄膜中に欠陥や転位が形成されるという不具合を確実に防ぐことができる。   Therefore, the SiC epitaxial thin film in the process of growing the surface of the SiC substrate 6a is reliably contaminated with raw material gas pyrolysis deposits as foreign matter, and defects and dislocations are formed in the epitaxial thin film starting from this foreign matter. Can be prevented.

また、サセプター１の対向面近傍の原料ガスが、サセプター１との熱交換（正確にはサセプター１から原料ガスへの対流熱伝達）により局所的に高温化して、ギャップＰの上下方向に沿った原料ガスの密度差が発生しても、低密度になる原料ガスは、サセプター１の対向面近傍に存在する。このことから、上記密度差による原料ガスの対流現象の発生は回避されることになる。その結果として、ＳｉＣ基板６ａに原料ガスを安定して供給でき、ＳｉＣ基板６ａに対するＳｉＣエピタキシャル薄膜の成長不安定化を招来することが防げる。   In addition, the source gas in the vicinity of the facing surface of the susceptor 1 is locally heated by heat exchange with the susceptor 1 (more accurately, convective heat transfer from the susceptor 1 to the source gas), and is along the vertical direction of the gap P. Even if the density difference of the source gas occurs, the source gas that has a low density exists in the vicinity of the opposing surface of the susceptor 1. For this reason, the occurrence of the convection phenomenon of the raw material gas due to the density difference is avoided. As a result, the source gas can be stably supplied to the SiC substrate 6a, and it is possible to prevent the SiC epitaxial thin film from being unstablely grown on the SiC substrate 6a.

なお、サセプター１および基板ホルダー６はそれぞれ、真空チャンバー４およびサセプター１に対して回転可能に構成されていることにより、基板ホルダー６の各々に保持される複数のＳｉＣ基板６ａに均一にＳｉＣエピタキシャル成長層が成膜される。   The susceptor 1 and the substrate holder 6 are configured to be rotatable with respect to the vacuum chamber 4 and the susceptor 1, respectively, so that a plurality of SiC substrates 6a held on each of the substrate holders 6 are uniformly formed on the SiC epitaxial growth layer. Is deposited.

（実施例１）
本実施の形態の実施例１として実施の形態１の成膜条件によってＳｉＣエピタキシャル成長層を所定期間（６０分）の間、ＳｉＣ基板６ａに形成させ、その比較例１として実施の形態１の成膜と同一の成膜条件であって、従来のＳｉＣ薄膜成長装置１５０（図５）を用いたＳｉＣエピタキシャル成長層を所定期間（６０分）の間、ＳｉＣ基板５６に形成させた。 Example 1
As an example 1 of the present embodiment, an SiC epitaxial growth layer is formed on the SiC substrate 6a for a predetermined period (60 minutes) according to the film formation conditions of the first embodiment, and as a comparative example 1, the film formation of the first embodiment is performed. A SiC epitaxial growth layer using the conventional SiC thin film growth apparatus 150 (FIG. 5) was formed on the SiC substrate 56 for a predetermined period (60 minutes).

そして、本実施例によるＳｉＣエピタキシャル成長層の結晶性および比較例１によるＳｉＣエピタキシャル成長層の結晶性を、エピタキシャル成長層評価用のＫＯＨ溶融液に浸すことによりエッチングしてエッチピットの密度を比較するという手法（ＳｉＣエピタキシャル成長層の欠陥が多くなるに連れてエッチピットの密度も増す。）を使って評価した。   Then, the crystallinity of the SiC epitaxial growth layer according to the present embodiment and the crystallinity of the SiC epitaxial growth layer according to Comparative Example 1 are etched by immersing them in a KOH melt for evaluating the epitaxial growth layer to compare the density of etch pits ( The density of etch pits increases as the number of defects in the SiC epitaxial growth layer increases.

そうすると、本実施例によるＳｉＣエピタキシャル成長層のエッチピット密度（５×１０4／ｃｍ2）は、比較例１によるＳｉＣエピタキシャル成長層のエッチピット密度（５×１０5／ｃｍ2）よりも一桁小さく、その結果、本実施例によるＳｉＣエピタキシャル成長層の欠陥は、比較例１によるＳｉＣエピタキシャル成長層の欠陥より少なくできることが分かった。 Then, the etch pit density (5 × 10 4 / cm 2 ) of the SiC epitaxial growth layer according to the present example is an order of magnitude smaller than the etch pit density (5 × 10 5 / cm 2 ) of the SiC epitaxial growth layer according to Comparative Example 1. As a result, it was found that the number of defects in the SiC epitaxial growth layer according to this example can be smaller than the number of defects in the SiC epitaxial growth layer according to Comparative Example 1.

以上の実施例１からサセプター１のＳｉＣ基板６ａを保持する面が下方を向くように配置させることに基づく原料ガス熱分解堆積物のＳｉＣ基板６ａへの混入抑止効果が裏付けられた。   From the above-described Example 1, the effect of preventing the raw material gas pyrolysis deposit from being mixed into the SiC substrate 6a based on the arrangement in which the surface of the susceptor 1 holding the SiC substrate 6a faces downward was supported.

（実施の形態１の変形例）
図２は、実施の形態１の変形例によるＳｉＣ薄膜成長装置の一構成例を示した図であって、図２（ａ）は、ＳｉＣ薄膜成長装置の内部のサセプター部分を下方から見た平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のIIＢ−IIＢ線におけるＳｉＣ薄膜成長装置の断面図で
ある。 (Modification of Embodiment 1)
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of an SiC thin film growth apparatus according to a modification of the first embodiment. FIG. 2A is a plan view of a susceptor portion inside the SiC thin film growth apparatus as viewed from below. FIG. 2B is a cross-sectional view of the SiC thin film growth apparatus taken along line IIB-IIB in FIG.

なお、図１に記載された構成要素と同じものには、同じ番号を付してその説明を省略する。但し、サセプター１の形状が円環状であることおよび対向部材２の形状が円板状であることは、実施の形態１に示した構成と相違している。   In addition, the same number is attached | subjected to the same thing as the component described in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted. However, the configuration of the first embodiment is different from that of the first embodiment in that the shape of the susceptor 1 is an annular shape and the shape of the facing member 2 is a disc shape.

実施の形態１では、円管５の中空部を上昇した原料ガスが、対向部材２の丸孔２ａからギャップＰに導かれるというガス供給例を説明した。   In the first embodiment, the gas supply example has been described in which the source gas rising in the hollow portion of the circular tube 5 is guided to the gap P from the round hole 2a of the opposing member 2.

しかし、ガス供給法はこれに限られるものではなく、例えば、図２で示したＳｉＣ薄膜成長装置１２０のガス供給例であっても実施の形態１と同じ効果を奏する。   However, the gas supply method is not limited to this, and, for example, the gas supply example of SiC thin film growth apparatus 120 shown in FIG.

即ち、真空チャンバー４に原料ガスを供給するガス供給口４ｃの先端開口が真空チャンバー４の上蓋４ａに設けられ、図２（ｂ）の太い矢印で示すように、サセプター１の丸孔１ａとガス供給口４ｃの先端開口とを繋ぐ円管２５の中空部を、原料ガスが下方に流れて、対向部材２によって原料ガスの下降が遮られた後、原料ガスをギャップＰに導くように原料ガスを供給しても良い。なお、下降を遮られた原料ガスは図２（ａ）、（ｂ）の細い矢印で示すように、放射状（サセプター１の径方向）にギャップＰの中を拡散して、ガス排気口から真空チャンバー４の外部に排気させる。   That is, the opening of the gas supply port 4c for supplying the source gas to the vacuum chamber 4 is provided in the upper lid 4a of the vacuum chamber 4, and the circular hole 1a of the susceptor 1 and the gas as shown by the thick arrow in FIG. After the source gas flows downward through the hollow portion of the circular tube 25 connecting the tip opening of the supply port 4c and the lowering of the source gas is blocked by the opposing member 2, the source gas is guided to the gap P. May be supplied. The source gas that has been blocked from descending diffuses in the gap P radially (in the radial direction of the susceptor 1) as shown by thin arrows in FIGS. 2 (a) and 2 (b), and is vacuumed from the gas exhaust port. The outside of the chamber 4 is exhausted.

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２によるＳｉＣ薄膜成長装置の一構成例を示した図であって、図３（ａ）は、ＳｉＣ薄膜成長装置の内部のサセプター部分を下方から見た平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のIIIＢ−IIIＢ線におけるＳｉＣ薄膜成長装置の断面図で
ある。 (Embodiment 2)
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of an SiC thin film growth apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 3A is a plan view of a susceptor portion inside the SiC thin film growth apparatus as viewed from below. FIG. 3B is a cross-sectional view of the SiC thin film growth apparatus taken along line IIIB-IIIB in FIG.

なお、図１に記載された構成要素と同じものには、同じ番号を付してその説明を省略する。   In addition, the same number is attached | subjected to the same thing as the component described in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.

実施の形態１では、円管５の中空部を上昇した原料ガスが対向部材２の丸孔２ａからギャップＰに導かれるというガス供給例およびギャップＰの中を放射状に拡散した原料ガスは、真空チャンバー４の側壁４ｂに設けられたガス排気口から外部に排気されるというガス排気例を説明した。   In the first embodiment, a gas supply example in which the source gas that has risen through the hollow portion of the circular tube 5 is led from the round hole 2a of the opposing member 2 to the gap P, and the source gas that has diffused radially in the gap P is a vacuum. The gas exhaust example in which exhaust is performed to the outside from the gas exhaust port provided in the side wall 4b of the chamber 4 has been described.

しかし、ガス供給法およびガス排気法はこれに限られるものではなく、例えば、図３で示したＳｉＣ薄膜成長装置１３０のガス供給例およびガス排気例のように、実施の形態１（図１）で説明したガス流れ方向と逆方向に原料ガスが供給および排気されても良い。   However, the gas supply method and the gas exhaust method are not limited to these. For example, as in the gas supply example and the gas exhaust example of the SiC thin film growth apparatus 130 shown in FIG. 3, the first embodiment (FIG. 1) The raw material gas may be supplied and exhausted in the direction opposite to the gas flow direction described above.

なお、本実施の形態によるＳｉＣ薄膜成長装置１３０の成膜動作は、原料ガス供給動作および原料ガス排気動作を除き、実施の形態１によるＳｉＣ薄膜成長装置１１０の成膜動作と同一であり、両者に共通する成膜動作の説明は省略する。   The film formation operation of SiC thin film growth apparatus 130 according to the present embodiment is the same as the film formation operation of SiC thin film growth apparatus 110 according to Embodiment 1 except for the source gas supply operation and the source gas exhaust operation. Description of the film forming operation common to the above is omitted.

真空チャンバー４の内部に原料ガスを供給するためのガス供給口７は、サセプター１の周囲と対向する真空チャンバー４の側壁４ｂに複数設けられている。   A plurality of gas supply ports 7 for supplying the source gas into the vacuum chamber 4 are provided on the side wall 4 b of the vacuum chamber 4 facing the periphery of the susceptor 1.

より詳しくは、適宜の原料ガス供給手段（ガス供給ボンベ等；図示せず）に連結された複数（ここでは１２個）のガス供給口７は、ギャップＰの外周面をなす開口を臨むように側壁４ｂの周方向に沿って、中心角θ＝３０°間隔を置いて等間隔に配置されている。このため、原料ガスは、図３（ａ）の細い矢印で示したように、サセプター１と対向部材２との間のギャップＰの中に導かれている。   More specifically, a plurality (twelve in this case) of gas supply ports 7 connected to appropriate source gas supply means (gas supply cylinder or the like; not shown) face an opening forming the outer peripheral surface of the gap P. Along the circumferential direction of the side wall 4b, the central angles [theta] = 30 [deg.] Are arranged at equal intervals. For this reason, the source gas is guided into the gap P between the susceptor 1 and the opposing member 2 as shown by the thin arrows in FIG.

真空チャンバー４に内在する原料ガスを外部に排気するためのガス排気口４ｄは、対向部材２の中央部の丸孔２ａから真空チャンバー４の下蓋を貫通して外部に至るガス排気路（対向部材２の丸孔２ａ並びに円管５の中空部および下蓋に形成された先端開口）に相当し、真空チャンバー４の中心軸付近に位置している。即ち、円管５の中空部を介して対向部材２の丸孔２ａに連通するように真空チャンバー４の下蓋に、ガス排気口４ｄの先端開口（図示せず）は形成されている。そして、適宜の原料ガス排気手段（真空ポンプ等；図示せず）によって、このガス排気口４ｄを介して原料ガスを外部に排気するように原料ガス排気処理が実行されている。   A gas exhaust port 4d for exhausting the raw material gas existing in the vacuum chamber 4 to the outside is a gas exhaust path (opposite side) that penetrates the lower cover of the vacuum chamber 4 from the round hole 2a in the center of the opposing member 2 to the outside. This corresponds to the round hole 2 a of the member 2 and the hollow portion of the circular tube 5 and the tip opening formed in the lower lid, and is located near the central axis of the vacuum chamber 4. That is, a front end opening (not shown) of the gas exhaust port 4d is formed in the lower lid of the vacuum chamber 4 so as to communicate with the round hole 2a of the opposing member 2 through the hollow portion of the circular tube 5. Then, a raw material gas exhausting process is performed so as to exhaust the raw material gas to the outside through the gas exhaust port 4d by an appropriate raw material gas exhausting means (vacuum pump or the like; not shown).

こうして、原料ガス供給手段から供給されてガス供給口７を通過した原料ガスは、対向部材２（サセプター１）の周囲からその中心部に位置する丸孔２ａに向かって真空チャンバー４の内部（ギャップＰ）に供給される。その後、対向部材２の丸孔２ａ付近に集まった原料ガスは、その流れ方向を略９０°変えて、図３（ｂ）の太い矢印で示したように、円管５の中空部を下方に向けて流れて真空チャンバー４の外部に排気される。   Thus, the source gas supplied from the source gas supply means and passed through the gas supply port 7 moves from the periphery of the opposing member 2 (susceptor 1) toward the inside of the vacuum chamber 4 (gap) toward the round hole 2a located at the center thereof. P). Thereafter, the source gas collected in the vicinity of the round hole 2a of the opposing member 2 changes its flow direction by approximately 90 °, and the hollow portion of the circular tube 5 is moved downward as shown by the thick arrow in FIG. It flows toward the outside and is exhausted to the outside of the vacuum chamber 4.

本実施の形態におけるＳｉＣ薄膜成長装置１３０によれば、実施の形態１のＳｉＣ薄膜成長装置１１０による効果と同様の効果を奏する。   According to SiC thin film growth apparatus 130 in the present embodiment, the same effects as those obtained by SiC thin film growth apparatus 110 in the first embodiment can be obtained.

また、このＳｉＣ薄膜成長装置１３０では、ガス供給口７をサセプター１の周囲に対向する真空チャンバー４の側壁４ｂに設けて、そこから原料ガスをサセプター１の中心に向けて流すことができる。そうすると、サセプター１の周囲の温度は、原料ガスの熱分解温度（約６００℃）よりも充分に高く、このことからガス供給口７を通過した原料ガスは、サセプター１の周囲において熱分解付着することを回避でき、この部分に原料ガス熱分解による堆積物の付着が適切に防止できる。   Further, in this SiC thin film growth apparatus 130, the gas supply port 7 is provided in the side wall 4 b of the vacuum chamber 4 facing the periphery of the susceptor 1, and the source gas can flow from there toward the center of the susceptor 1. Then, the temperature around the susceptor 1 is sufficiently higher than the thermal decomposition temperature (about 600 ° C.) of the raw material gas, so that the raw material gas that has passed through the gas supply port 7 is thermally decomposed and deposited around the susceptor 1. This can be avoided, and deposits due to thermal decomposition of the raw material gas can be appropriately prevented in this portion.

よって、ＳｉＣ基板６ａへの原料ガス到達前に、原料ガス熱分解付着によって原料ガス量が減ることがなく、ＳｉＣ基板６ａへのＳｉＣエピタキシャル成長速度が低下するという問題が解消できる。   Therefore, before reaching the source gas to the SiC substrate 6a, the amount of source gas is not reduced by the source gas pyrolysis adhesion, and the problem that the SiC epitaxial growth rate on the SiC substrate 6a is reduced can be solved.

また、サセプター１の周囲における原料ガス熱分解の堆積物の付着原因を無くすことができることから、原料ガスの真空チャンバー４への導入路（ギャップＰ）の断面形状が、時間の経過に伴って堆積物成長により変化するという事態が根本的に解消され、原料ガスは長期間に亘りＳｉＣ基板６ａに安定に供給される。その結果、膜厚等の再現性に優れたＳｉＣエピタキシャル成長層が得られる。   Further, since the cause of adhesion of deposits of the raw material gas pyrolysis around the susceptor 1 can be eliminated, the cross-sectional shape of the introduction path (gap P) of the raw material gas into the vacuum chamber 4 is deposited as time passes. The situation of changing due to material growth is fundamentally eliminated, and the source gas is stably supplied to the SiC substrate 6a for a long period of time. As a result, a SiC epitaxial growth layer having excellent reproducibility such as film thickness can be obtained.

また、サセプター１の中央部（例えば、円管２の内壁）の温度は確かに、原料ガスの熱分解温度（６００℃）付近にあるが、ギャップＰを通過する間に、原料ガスは適正に消費され、これにより、サセプター１の中央部における原料ガス熱分解に起因した堆積物の付着は確実に抑制でき、堆積物によるＳｉＣ基板６ａに対する汚染防止の観点からも好適と言える。   The temperature of the central portion of the susceptor 1 (for example, the inner wall of the circular tube 2) is certainly near the thermal decomposition temperature (600 ° C.) of the source gas. As a result, it is possible to reliably suppress the adhesion of the deposit due to the thermal decomposition of the raw material gas in the central portion of the susceptor 1, which is preferable from the viewpoint of preventing contamination of the SiC substrate 6 a by the deposit.

なお仮に、サセプター１の中央部に、微量の堆積物が付着し続け長期に亘って徐々に成長した後にこの堆積物が剥がれ落ちても、実施の形態１で説明した作用・効果により、剥がれた堆積物がＳｉＣ基板６ａを汚染することを適切に改善できる。   Even if a small amount of deposit continues to adhere to the central portion of the susceptor 1 and grows gradually over a long period of time, even if this deposit peels off, it is peeled off by the actions and effects described in the first embodiment. It is possible to appropriately improve the deposits from contaminating the SiC substrate 6a.

（実施例２）
本実施の形態の実施例２として実施の形態２の成膜条件によるＳｉＣエピタキシャル成長層を所定期間（６０分）の間、ＳｉＣ基板６ａに形成させ、その比較例２として原料ガス供給方向を除いて実施の形態２の成膜と同一の成膜条件であって、従来のＳｉＣ薄膜成長装置１５０（図５）を用いたＳｉＣエピタキシャル成長層を所定期間（６０分）の間、ＳｉＣ基板５６に形成させた。 (Example 2)
As Example 2 of the present embodiment, an SiC epitaxial growth layer according to the film forming conditions of Embodiment 2 is formed on SiC substrate 6a for a predetermined period (60 minutes), and as Comparative Example 2 except for the source gas supply direction. An SiC epitaxial growth layer using the conventional SiC thin film growth apparatus 150 (FIG. 5) is formed on the SiC substrate 56 for a predetermined period (60 minutes) under the same film formation conditions as those of the second embodiment. It was.

そうすると、比較例２によるＳｉＣ基板６ａへのＳｉＣエピタキシャル層の成長速度（５μｍ／ｈｒ）は、実施例２による成長速度（１０μｍ／ｈｒ）に比べて略１／２に低下することが分かった。   Then, it was found that the growth rate (5 μm / hr) of the SiC epitaxial layer on the SiC substrate 6a according to Comparative Example 2 was reduced to about ½ compared with the growth rate (10 μm / hr) according to Example 2.

以上により、実施例２によるＳｉＣエピタキシャル成長速度の低下抑止の有効性が裏付けられた。   As described above, the effectiveness of suppressing the decrease in the SiC epitaxial growth rate according to Example 2 was confirmed.

なお、これらのＳｉＣエピタキシャル成長層の成膜の後、両方の装置の内部を観察したところ、ＳｉＣ薄膜成長装置１５０（図５）のサセプター５１の円管５４の内壁付近に原料ガス堆積物の付着が認められた一方、ＳｉＣ薄膜成長装置１３０（図３）のサセプター１には殆ど付着物が認められなかった。   After the formation of these SiC epitaxial growth layers, the inside of both apparatuses was observed. As a result, the deposition of the source gas deposits was found near the inner wall of the circular tube 54 of the susceptor 51 of the SiC thin film growth apparatus 150 (FIG. 5). On the other hand, almost no deposits were observed on the susceptor 1 of the SiC thin film growth apparatus 130 (FIG. 3).

（実施例３）
本実施の形態の実施例３として実施の形態２の成膜条件によるＳｉＣエピタキシャル成長層を、ＳｉＣ基板６ａに１０回に亘って形成させ、その比較例３として原料ガス供給方向を除いて実施の形態２の成膜と同一の成膜条件であって、従来のＳｉＣ薄膜成長装置１５０（図５）を用いたＳｉＣエピタキシャル成長層を、ＳｉＣ基板５６に１０回に亘って形成させた。 (Example 3)
As an example 3 of the present embodiment, an SiC epitaxial growth layer according to the film forming conditions of the embodiment 2 is formed on the SiC substrate 6a 10 times, and as a comparative example 3, the raw material gas supply direction is excluded. A SiC epitaxial growth layer using the conventional SiC thin film growth apparatus 150 (FIG. 5) was formed on the SiC substrate 56 ten times under the same film formation conditions as those of the film formation of No. 2.

そうすると、実施例３による成膜では、ＳｉＣエピタキシャル成長層の厚みは１０回に亘って略同一であったが、比較例３による成膜では、ＳｉＣエピタキシャル成長層の厚みは、成膜層の成膜回数の増加に伴って徐々に減少した。   Then, in the film formation according to Example 3, the thickness of the SiC epitaxial growth layer was substantially the same over 10 times. However, in the film formation according to Comparative Example 3, the thickness of the SiC epitaxial growth layer was the number of film formation times. It gradually decreased with the increase.

以上により、実施例３によるＳｉＣエピタキシャル成長層の優れた膜厚再現性が裏付けられた。   Thus, the excellent film thickness reproducibility of the SiC epitaxial growth layer according to Example 3 was supported.

なお、これらのＳｉＣエピタキシャル成長層の成膜後における両方の装置内部を観察結果は、実施例２で述べた内容と同じである。   The observation results of the inside of both devices after the deposition of these SiC epitaxial growth layers are the same as those described in Example 2.

（実施の形態２の変形例）
図４は、実施の形態２の変形例によるＳｉＣ薄膜成長装置の一構成例を示した図であって、図４（ａ）は、ＳｉＣ薄膜成長装置の内部のサセプター部分を下方から見た平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のIVＢ−IVＢ線におけるＳｉＣ薄膜成長装置の断面図で
ある。 (Modification of Embodiment 2)
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of an SiC thin film growth apparatus according to a modification of the second embodiment. FIG. 4A is a plan view of a susceptor portion inside the SiC thin film growth apparatus as viewed from below. FIG. 4B is a cross-sectional view of the SiC thin film growth apparatus taken along line IVB-IVB in FIG.

なお、図３に記載された構成要素と同じものには、同じ番号を付してその説明を省略する。但し、サセプター１の形状が円環状であることおよび対向部材２の形状が円板状であることは、実施の形態２に示した構成と相違している。   In addition, the same number is attached | subjected to the same component as the component described in FIG. 3, and the description is abbreviate | omitted. However, the configuration of the second embodiment is different from that of the second embodiment in that the shape of the susceptor 1 is an annular shape and the shape of the facing member 2 is a disc shape.

実施の形態２では、ギャップＰを通過した原料ガスは、円管５の中空部を下降して外部に導かれるというガス排気例を説明した。   In the second embodiment, the gas exhaust example in which the source gas that has passed through the gap P descends the hollow portion of the circular pipe 5 and is guided to the outside is described.

しかし、ガス排気法はこれに限られるものではなく、例えば、図４で示したＳｉＣ薄膜成長装置１２０のガス排気例であっても実施の形態２と同じ効果を奏する。   However, the gas exhaust method is not limited to this. For example, even the gas exhaust example of the SiC thin film growth apparatus 120 shown in FIG.

即ち、真空チャンバー４から外部に原料ガスを排気するためのガス排気口４ｄの先端開口が真空チャンバー４の上蓋４ａに設けられ、図４（ｂ）の太い矢印で示すように、サセプター１の丸孔１ａとガス排気口４ｄの先端開口とを繋ぐ円管４５の中空部を原料ガスが上方に流れた後、ガス排気口４ｄの先端開口から真空チャンバー４の外部に原料ガスが排気されるように構成しても良い。   That is, the opening of the gas exhaust port 4d for exhausting the source gas from the vacuum chamber 4 to the outside is provided in the upper lid 4a of the vacuum chamber 4, and as shown by the thick arrow in FIG. After the source gas flows upward through the hollow portion of the circular tube 45 connecting the hole 1a and the tip opening of the gas exhaust port 4d, the source gas is exhausted to the outside of the vacuum chamber 4 from the tip opening of the gas exhaust port 4d. You may comprise.

本発明によれば、欠陥や転位の存在しない薄膜を安定して形成可能な真空成膜装置が得られ、このような真空成膜装置は、例えば各種電気機器のスイッチング素子の半導体層として使用されるＳｉＣエピタキシャル成長層を形成する装置として有用である。   According to the present invention, a vacuum film forming apparatus capable of stably forming a thin film free from defects and dislocations is obtained, and such a vacuum film forming apparatus is used as a semiconductor layer of a switching element of various electric devices, for example. It is useful as an apparatus for forming a SiC epitaxial growth layer.

本発明の実施の形態１によるＳｉＣ薄膜成長装置の一構成例を示した図である。It is the figure which showed one structural example of the SiC thin film growth apparatus by Embodiment 1 of this invention. 実施の形態１の変形例によるＳｉＣ薄膜成長装置の一構成例を示した図である。It is the figure which showed one structural example of the SiC thin film growth apparatus by the modification of Embodiment 1. FIG. 本発明の実施の形態２によるＳｉＣ薄膜成長装置の一構成例を示した図である。It is the figure which showed the example of 1 structure of the SiC thin film growth apparatus by Embodiment 2 of this invention. 実施の形態２の変形例によるＳｉＣ薄膜成長装置の一構成例を示した図である。It is the figure which showed the example of 1 structure of the SiC thin film growth apparatus by the modification of Embodiment 2. FIG. 従来のＳｉＣ薄膜成長装置の一構成例を示した図である。It is the figure which showed the example of 1 structure of the conventional SiC thin film growth apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１、５１ サセプター
１ａ 、５１ａ サセプターの丸孔
２、５２ 対向部材（加熱板）
２ａ 丸孔
３、５３ 加熱コイル
４、５０ 真空チャンバー
４ａ 上蓋
４ｂ 側壁
４ｃ、７ ガス供給口
４ｄ ガス排気口
５、２５、４５、５４ 円管
６、５５ 基板ホルダー
Ｐ ギャップ
１１ 光学窓
１２ 第１のパイロメータ
１３ 第２のパイロメータ
６ａ、５６ ＳｉＣ基板
Ｍ 駆動手段
１１０、１２０、１３０、１４０、１５０ ＳｉＣ薄膜成長装置 1, 51 Susceptor 1a, 51a Round hole in susceptor 2, 52 Opposing member (heating plate)
2a Round hole 3, 53 Heating coil 4, 50 Vacuum chamber 4a Upper lid 4b Side wall 4c, 7 Gas supply port 4d Gas exhaust port 5, 25, 45, 54 Circular tube 6, 55 Substrate holder P Gap 11 Optical window 12 First Pyrometer 13 Second pyrometer 6a, 56 SiC substrate M Driving means 110, 120, 130, 140, 150 SiC thin film growth apparatus

Claims (9)

内部を減圧可能な真空チャンバーと、前記真空チャンバーの内部に配置され、基板を保持するサセプターと、所定のギャップを隔てて前記サセプターの前記基板を保持する面に対向して、前記真空チャンバーの内部に配置される対向部材と、前記サセプターを誘導加熱する加熱手段と、前記真空チャンバーの内部に原料ガスを供給するためのガス供給口と、前記真空チャンバーの内部のガスを排気するためのガス排気口と、を備え、
前記サセプターの前記基板を保持する面が下方を向いており、前記対向部材が前記所定のギャップを隔てて前記サセプターの下方に配置されている真空成膜装置。 A vacuum chamber capable of depressurizing the interior, a susceptor that is disposed inside the vacuum chamber and holds the substrate, and a surface of the susceptor that holds the substrate with a predetermined gap therebetween, A heating member for inductively heating the susceptor, a gas supply port for supplying a source gas into the vacuum chamber, and a gas exhaust for exhausting the gas inside the vacuum chamber With mouth,
The vacuum film-forming apparatus in which the surface holding the substrate of the susceptor faces downward, and the facing member is disposed below the susceptor with the predetermined gap therebetween. 前記ガス供給口は、前記対向部材または前記サセプターの略中央部に設けられた開口から前記真空チャンバーの壁部を貫通して外部に至るガス供給路で構成されている請求項１記載の真空成膜装置。   2. The vacuum forming apparatus according to claim 1, wherein the gas supply port is configured by a gas supply path that extends from an opening provided in a substantially central portion of the opposing member or the susceptor to the outside through a wall of the vacuum chamber. Membrane device. 前記サセプターの周囲と対向する前記真空チャンバーの筒状の側壁を備え、前記ガス供給口は、前記側壁に設けられている請求項１記載の真空成膜装置。   The vacuum film forming apparatus according to claim 1, further comprising a cylindrical side wall of the vacuum chamber facing a periphery of the susceptor, wherein the gas supply port is provided on the side wall. 前記加熱手段は、前記真空チャンバーの外周囲に配置された誘導加熱用のコイルである請求項１記載の真空成膜装置。   The vacuum film forming apparatus according to claim 1, wherein the heating means is an induction heating coil disposed around an outer periphery of the vacuum chamber. 前記基板はＳｉＣ基板であり、前記原料ガスは、シリコン源としてのシランガスおよび炭素源としてのプロパンガスからなる混合ガスである請求項１記載の真空成膜装置。   2. The vacuum film forming apparatus according to claim 1, wherein the substrate is a SiC substrate, and the source gas is a mixed gas composed of silane gas as a silicon source and propane gas as a carbon source. 前記サセプターは、前記真空チャンバーに対して回転可能に構成されている請求項１記載の真空成膜装置。   The vacuum film forming apparatus according to claim 1, wherein the susceptor is configured to be rotatable with respect to the vacuum chamber. 前記基板を装着した基板ホルダーを備え、前記基板ホルダーは前記サセプターに対して回転可能に構成されている請求項１記載の真空成膜装置。   The vacuum film forming apparatus according to claim 1, further comprising a substrate holder on which the substrate is mounted, wherein the substrate holder is configured to be rotatable with respect to the susceptor. サセプターの基板を保持する面が下方を向いて所定のギャップを隔てて対向部材と対向した状態で、前記セプターが真空チャンバーの内部に配置され、前記真空チャンバーの内部を減圧した後、前記サセプターの誘導加熱に基づき前記サセプターとの熱交換により前記基板が加熱され、前記サセプターと前記対向部材との間の前記所定のギャップに原料ガスを導いて、前記原料ガスに基づいて前記基板に薄膜が形成される薄膜形成方法。   With the surface holding the substrate of the susceptor facing downward and facing the opposing member with a predetermined gap therebetween, the scepter is disposed inside the vacuum chamber, and after reducing the pressure inside the vacuum chamber, The substrate is heated by heat exchange with the susceptor based on induction heating, a source gas is guided to the predetermined gap between the susceptor and the opposing member, and a thin film is formed on the substrate based on the source gas Thin film forming method. 前記原料ガスは、シリコン源としてのシランガスおよび炭素源としてのプロパンガスからなる混合ガスであり、前記薄膜はＳｉＣエピタキシャル成長層である請求項８記載の薄膜形成方法。   9. The thin film forming method according to claim 8, wherein the source gas is a mixed gas composed of silane gas as a silicon source and propane gas as a carbon source, and the thin film is a SiC epitaxial growth layer.
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