JP2007335650A - Method of heating silicon carbide semiconductor substrate - Google Patents

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淳 綾
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of heating a silicon carbide semiconductor substrate etc. which can suppress sublimation of silicon atoms or carbon atoms without executing processes having complexity or difficulty and without damaging a device forming surface of the silicon carbide semiconductor substrate. <P>SOLUTION: In this method of heating a silicon carbide semiconductor substrate, silicon carbide particles 3 are placed on a recessed region of a recess portion formed on a susceptor 13. Further, the silicon carbide semiconductor substrate 1 is placed on the susceptor 13 so that the device forming surface 5 may be directed to the susceptor 13 side and an upper part of the recess portion may be closed. After that, the silicon carbide semiconductor substrate 1 is heated by heating the susceptor 13. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、炭化シリコン半導体基板の加熱方法に係る発明である。   The present invention relates to a method for heating a silicon carbide semiconductor substrate.

炭化シリコン半導体基板の表面内に形成された不純物領域を活性化するためには、当該炭化シリコン半導体基板に高温加熱処理を施す必要がある。当該炭化シリコン半導体基板の加熱処理として、以下に示す従来技術が存在する。   In order to activate the impurity region formed in the surface of the silicon carbide semiconductor substrate, the silicon carbide semiconductor substrate needs to be subjected to high-temperature heat treatment. As the heat treatment of the silicon carbide semiconductor substrate, there are the following conventional techniques.

第一の従来技術では、石英チューブ内に、炭化シリコン半導体基板を載置した炭素製サセプタを挿入する。ここで、当該サセプタ挿入後の石英チューブ内は真空であるか、またはアルゴンガス等が封入されている。そして、当該サセプタ挿入後、高周波誘導加熱により、当該サセプタの温度を1600〜1800℃まで加熱する。当該サセプタからの熱を受熱することにより、炭化シリコン半導体基板の加熱が実現される。   In the first conventional technique, a carbon susceptor on which a silicon carbide semiconductor substrate is placed is inserted into a quartz tube. Here, the quartz tube after the insertion of the susceptor is in a vacuum or is filled with argon gas or the like. And after the said susceptor insertion, the temperature of the said susceptor is heated to 1600-1800 degreeC by high frequency induction heating. By receiving heat from the susceptor, heating of the silicon carbide semiconductor substrate is realized.

また、第二の従来技術(特許文献1参照)では、第一の従来技術に対する応用技術であり、具体的な内容は以下の通りである。当該第二の従来技術では、サセプタ上に炭化シリコン半導体基板を載置し、当該炭化シリコン半導体基板の上面にカーボン製の発熱体を面接触させている。そして、前記のように発熱体を面接触させて炭化シリコン半導体基板の表面を覆った状態で、高周波誘導加熱により、当該サセプタおよび発熱体を加熱する。当該サセプタおよび発熱体からの熱を受熱することにより、炭化シリコン半導体基板の加熱が実現される。   The second prior art (see Patent Document 1) is an applied technique to the first prior art, and the specific contents are as follows. In the second prior art, a silicon carbide semiconductor substrate is placed on a susceptor, and a carbon heating element is brought into surface contact with the upper surface of the silicon carbide semiconductor substrate. Then, the susceptor and the heating element are heated by high frequency induction heating in a state where the heating element is brought into surface contact to cover the surface of the silicon carbide semiconductor substrate as described above. The silicon carbide semiconductor substrate is heated by receiving heat from the susceptor and the heating element.

特開2005−197464号公報JP 2005-197464 A

ところで、1600〜1800℃の温度で輻射される赤外線の波長は、1−10ミクロンの波長域(約2ミクロンでピークを有する)で分布している(非特許文献:伝熱工学資料(改訂4版)、丸善発行、pp156)。しかし、当該波長域の赤外線を、炭化シリコンはほぼ吸収しない(非特許文献:Properties of Advanced Semiconductor Materials、John Wiley&Sons、Inc.、pp127)。   By the way, the wavelength of infrared rays radiated at a temperature of 1600 to 1800 ° C. is distributed in a wavelength region of 1 to 10 microns (having a peak at about 2 microns) (non-patent document: heat transfer engineering data (revision 4)). Edition), published by Maruzen, pp 156). However, silicon carbide hardly absorbs infrared rays in the wavelength range (Non-patent document: Properties of Advanced Semiconductor Materials, John Wiley & Sons, Inc., pp 127).

したがって、真空中では、第一の従来技術に係わる加熱方法では、炭化シリコン半導体基板は、発熱しているサセプタとの接触した箇所からのみの固体−固体間の熱伝導により、基板が加熱されることになる。   Therefore, in a vacuum, in the heating method according to the first prior art, the silicon carbide semiconductor substrate is heated by solid-solid heat conduction only from the point of contact with the susceptor that generates heat. It will be.

炭化シリコン半導体基板とサセプタの接触面は、通常、お互いに完全な平面ではなく反りを有している。したがって、当該炭化シリコン半導体基板とサセプタとの接触面全面が接触しているわけではなく、接触は数点程度(理論的には3点)となる。このために、炭化シリコン半導体基板とサセプタとの接触点数と接触場所により、サセプタから当該炭化シリコン半導体基板の加熱状態が変化する。また、接触点が少ないために、その点からだけ熱を伝えることになるために基板中を熱が伝わっていく必要があり、加熱に時間がかかる。   The contact surfaces of the silicon carbide semiconductor substrate and the susceptor usually have a warp rather than a perfect plane. Therefore, the entire contact surface between the silicon carbide semiconductor substrate and the susceptor is not in contact, and the contact is about several points (theoretically, three points). For this reason, the heating state of the silicon carbide semiconductor substrate from the susceptor changes depending on the number of contact points and the contact location between the silicon carbide semiconductor substrate and the susceptor. In addition, since the number of contact points is small, heat is transmitted only from that point, so it is necessary to transfer heat through the substrate, and heating takes time.

また、ガス雰囲気においては炭化シリコン半導体基板とサセプタとの固体−固体間の熱伝導に加え、サセプタと炭化シリコン半導体基板との間にあるガスを介しての固体−気体−固体の熱伝導もある。この場合には、炭化シリコン半導体基板とサセプタとの平面度の良否により当該基板とサセプタのそれぞれの点での基板とサセプタ間の距離が変化する。このため、実効的な熱伝導率と加熱状態が変化することとなる。   Further, in the gas atmosphere, in addition to the solid-solid heat conduction between the silicon carbide semiconductor substrate and the susceptor, there is also the solid-gas-solid heat conduction through the gas between the susceptor and the silicon carbide semiconductor substrate. . In this case, the distance between the substrate and the susceptor at each point of the substrate and the susceptor varies depending on the flatness of the silicon carbide semiconductor substrate and the susceptor. For this reason, effective thermal conductivity and a heating state will change.

まとめると、第一の従来技術の場合には、炭化シリコン半導体基板を均一に加熱することができないという問題、さらに接触部からしか加熱されないためにサセプタから炭化シリコン半導体基板への熱供給には長時間を要するという問題が生じる。また、不均一な加熱により熱応力が発生し、基板がわれてしまうという問題があった。   In summary, in the case of the first prior art, the silicon carbide semiconductor substrate cannot be heated uniformly, and since it is heated only from the contact portion, the heat supply from the susceptor to the silicon carbide semiconductor substrate is long. The problem of taking time arises. In addition, there is a problem that thermal stress is generated due to uneven heating and the substrate is broken.

加えて、炭化シリコン半導体基板が高温になったときには、炭化シリコン半導体基板を構成するシリコン原子と炭素原子がそれぞれの昇華速度で昇華する。当該昇華した各原子は、真空中もしくはアルゴンガス雰囲気中に飛び出し、結果として、炭化シリコン半導体基板表面のシリコン原子と炭素原子の組成比を変化させる。つまり、第一の従来技術の場合には、昇華により炭化シリコン半導体基板の表面荒れを生じさせてしまうという問題もあった。第二の従来技術に係わる加熱方法では、炭化シリコン半導体基板表面が発熱体により覆われているために、シリコン原子等の昇華が抑制されると説明されている。   In addition, when the silicon carbide semiconductor substrate reaches a high temperature, silicon atoms and carbon atoms constituting the silicon carbide semiconductor substrate are sublimated at their respective sublimation rates. Each of the sublimated atoms jumps out in a vacuum or an argon gas atmosphere, and as a result, the composition ratio of silicon atoms and carbon atoms on the surface of the silicon carbide semiconductor substrate is changed. That is, in the case of the first prior art, there is also a problem that the surface roughness of the silicon carbide semiconductor substrate is caused by sublimation. In the heating method according to the second prior art, it is described that sublimation of silicon atoms and the like is suppressed because the surface of the silicon carbide semiconductor substrate is covered with a heating element.

ところで、上記昇華抑制効果を発揮するためには、発熱体と炭化シリコン半導体基板、およびサセプタと炭化シリコン半導体基板を面接触状態にすることが前提である。当該面接触状態を可能にするためには、平面度を向上させること、表面の凹凸をなくし、表面荒さを非常に良い状態にすること、および反りを有する炭化シリコン半導体基板を平面に矯正するために当該基板に外力を加えて矯正すること等が必要となる。   By the way, in order to exert the above sublimation suppressing effect, it is premised that the heating element and the silicon carbide semiconductor substrate, and the susceptor and the silicon carbide semiconductor substrate are in a surface contact state. In order to enable the surface contact state, in order to improve the flatness, eliminate surface irregularities, make the surface roughness very good, and correct the warped silicon carbide semiconductor substrate to a flat surface In addition, it is necessary to correct the substrate by applying an external force.

しかしながら、完全に面接触状態になるまで上記各部材の平面度を向上させること等は非常に困難である。また、外力を加えて炭化シリコン半導体基板を押し付けることにより、デバイス動作に重要となるデバイス形成表面を傷つける可能性があり、デバイスの歩留まりを低下させることになる。   However, it is very difficult to improve the flatness of each member until the surface is brought into a complete surface contact state. Further, by pressing the silicon carbide semiconductor substrate by applying an external force, there is a possibility of damaging the device forming surface which is important for device operation, and the device yield is reduced.

以上のように、第二の従来技術では、シリコン原子等の昇華を抑制するためには、完全に面接触状態にするという困難性を有する処理を施す必要があるか、もしくはデバイス形成面に損傷を与えざるを得ないという問題がある。   As described above, in the second prior art, in order to suppress sublimation of silicon atoms or the like, it is necessary to perform a process having a difficulty of completely contacting the surface, or damage to the device formation surface. There is a problem that it must be given.

そこで、本発明は、サセプタの発熱を利用して、炭化シリコン半導体基板を短時間に、かつ均一に加熱することができる炭化シリコン半導体基板の加熱方法を提供することを目的とする。また、複雑や困難性を有する工程を踏まえずに、また炭化シリコン半導体基板のデバイス形成面に損傷を与えること無く、シリコン原子や炭素原子の昇華を抑制することができる炭化シリコン半導体基板の加熱方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a method for heating a silicon carbide semiconductor substrate that can heat the silicon carbide semiconductor substrate in a short time and uniformly using heat generated by a susceptor. Also, a silicon carbide semiconductor substrate heating method capable of suppressing sublimation of silicon atoms and carbon atoms without damaging the device formation surface of the silicon carbide semiconductor substrate without taking into account complicated and difficult processes. The purpose is to provide.

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項1に記載の炭化シリコン半導体基板の加熱方法は、(A)サセプタに形成されている凹部の窪んだ領域に、炭化シリコン粒子を載置する工程と、(B)デバイス形成面が前記サセプタ側を向くように、前記凹部の上部を閉蓋するように、前記サセプタ上に炭化シリコン半導体基板を載置する工程と、(C)前記工程(A)、(B)の後に、前記サセプタを加熱することにより、前記炭化シリコン半導体基板を加熱する工程とを、備えている。   In order to achieve the above object, a silicon carbide semiconductor substrate heating method according to claim 1 according to the present invention includes: (A) placing silicon carbide particles in a recessed region of a recess formed in a susceptor. And (B) placing a silicon carbide semiconductor substrate on the susceptor so as to close an upper portion of the recess so that a device forming surface faces the susceptor, and (C) the step (A), (B), and the step of heating the silicon carbide semiconductor substrate by heating the susceptor.

本発明の請求項1に記載の炭化シリコン半導体基板の加熱方法は、(A)サセプタに形成されている凹部の窪んだ領域に、炭化シリコン粒子を載置する工程と、(B)デバイス形成面が前記サセプタ側を向くように、前記凹部の上部を閉蓋するように、前記サセプタ上に炭化シリコン半導体基板を載置する工程と、(C)前記工程(A)、(B)の後に、前記サセプタを加熱することにより、前記炭化シリコン半導体基板を加熱する工程とを、備えている。   The method for heating a silicon carbide semiconductor substrate according to claim 1 of the present invention includes (A) a step of placing silicon carbide particles in a recessed region of a recess formed in a susceptor, and (B) a device formation surface. A step of placing a silicon carbide semiconductor substrate on the susceptor so that the upper portion of the recess is closed so that the surface faces the susceptor, and (C) after the steps (A) and (B), Heating the silicon carbide semiconductor substrate by heating the susceptor.

炭化シリコン半導体基板の加熱処理の際に、炭化シリコン半導体基板と凹部とで形成される準密閉空間において、デバイス形成面および炭化シリコン粒子から、シリコン原子や炭素原子が昇華される。したがって、当該炭化シリコン粒子が導入されている分、より早期に当該準密閉空間内を昇華の飽和状態にすることができる。よって、より早期にデバイス形成面からのシリコン原子等の昇華を抑制することができる。つまり、複雑や困難性を有する工程を踏まえずに、また外力等も与えないので炭化シリコン半導体基板のデバイス形成面等に損傷を与えること無く、当該昇華抑制機能を発揮できる。なお当該昇華が抑制されると、デバイス形成面の表面状態が変化することを抑制できる。   During the heat treatment of the silicon carbide semiconductor substrate, silicon atoms and carbon atoms are sublimated from the device formation surface and the silicon carbide particles in the semi-enclosed space formed by the silicon carbide semiconductor substrate and the recess. Therefore, as the silicon carbide particles are introduced, the semi-enclosed space can be sublimated and saturated earlier. Therefore, sublimation of silicon atoms and the like from the device formation surface can be suppressed earlier. In other words, the sublimation suppressing function can be exhibited without damaging the device forming surface of the silicon carbide semiconductor substrate or the like without taking into account complicated or difficult processes and without applying external force or the like. In addition, if the said sublimation is suppressed, it can suppress that the surface state of a device formation surface changes.

以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof.

<実施の形態1>
本実施の形態に係わる炭化シリコン半導体基板の加熱方法を、図1を用いて説明する。ここで、図1は、当該炭化シリコン半導体基板の加熱方法が施されている様子を示す断面図である。はじめに、本実施の形態に係わる炭化シリコン半導体基板の加熱方法が実施される、装置の構成について説明する。図1に示すように、円筒形の石英チューブ11があり、この石英チューブ11の外周面に高周波誘導加熱用コイル12が巻かれている。また、石英チューブ11の上部には、たとえば炭素製の発熱体10が配置されている。また、炭素製のサセプタ13には、全体として凹部と把握できる2段の掘り込みが形成されている。第一の凹部となる上段の掘り込みの直径は、炭化シリコン半導体基板1の直径よりもわずかに大きい。また、第二の凹部となる下段の掘り込みの直径は、炭化シリコン半導体基板1の直径よりもわずかに小さい。つまり、当該2段の掘り込みは、上段の掘り込みと、上段の掘り込みの底部と連接されており、かつ当該上段の掘り込みよりも開口幅の小さい下段の掘り込みと、から形成されている。
<Embodiment 1>
A method for heating a silicon carbide semiconductor substrate according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 1 is a cross-sectional view showing a state in which the silicon carbide semiconductor substrate is heated. First, the configuration of an apparatus in which the method for heating a silicon carbide semiconductor substrate according to the present embodiment is performed will be described. As shown in FIG. 1, there is a cylindrical quartz tube 11, and a high frequency induction heating coil 12 is wound around the outer peripheral surface of the quartz tube 11. In addition, a heating element 10 made of carbon, for example, is disposed on the quartz tube 11. Further, the carbon susceptor 13 is formed with a two-stage digging that can be grasped as a recess as a whole. The diameter of the upper digging serving as the first recess is slightly larger than the diameter of the silicon carbide semiconductor substrate 1. Further, the diameter of the lower digging which becomes the second recess is slightly smaller than the diameter of the silicon carbide semiconductor substrate 1. That is, the two-stage digging is formed by an upper digging and a lower digging connected to the bottom of the upper digging and having a smaller opening width than the upper digging. Yes.

次に、本実施の形態に係わる炭化シリコン半導体基板の加熱方法の手順について説明する。まず、サセプタ13上に形成されている第一の凹部の底部に炭化シリコン半導体基板1を載置する。これにより、下段の掘り込みの上部を閉蓋し、準密閉空間が形成される。なお、炭化シリコン半導体基板のデバイス形成面5がサセプタ13側を向くように、炭化シリコン半導体基板1は載置されている。また、炭化シリコン半導体基板1の外周部において上段の掘り込みの底部と接触している。当該炭化シリコン半導体基板1の外周部の大部分の領域には、通常デバイスは形成されない。また、上段の掘り込みの底部(すなわち、炭化シリコン半導体基板1の支持部)に凹凸形状を形成しても良い。これにより、炭化シリコン半導体基板1と上段の掘り込みの底部との接触面積を小さくできるため、当該接触部からの炭化シリコン半導体基板1に熱が伝わることを抑制できる。   Next, the procedure of the method for heating the silicon carbide semiconductor substrate according to this embodiment will be described. First, silicon carbide semiconductor substrate 1 is placed on the bottom of the first recess formed on susceptor 13. Thereby, the upper part of the lower digging is closed, and a semi-sealed space is formed. Silicon carbide semiconductor substrate 1 is placed so that device formation surface 5 of the silicon carbide semiconductor substrate faces susceptor 13 side. Further, the outer periphery of silicon carbide semiconductor substrate 1 is in contact with the bottom of the upper digging. Usually, no device is formed in most of the outer peripheral portion of the silicon carbide semiconductor substrate 1. Moreover, you may form uneven | corrugated shape in the bottom part (namely, support part of the silicon carbide semiconductor substrate 1) of the upper digging. Thereby, since the contact area of silicon carbide semiconductor substrate 1 and the bottom of the upper digging can be reduced, it is possible to suppress heat from being transmitted to silicon carbide semiconductor substrate 1 from the contact portion.

次に、サセプタ13に載置された炭化シリコン半導体基板1上の全面(ほぼ全面も含む)に多数の炭素粒子2を載置する。ここで、載置される炭素粒子2の粒子径は、任意の大きさのものを選択できるが、できるだけ小さい粒子径の粒子を用いるのが接触点を増やす上では望ましい。より具体的には、図1に示すように、炭化シリコン半導体基板1の上面と上段の掘り込みの側面とで形成される窪んだ部分に、炭素粒子2を導入する。なお、デバイス形成面5は、サセプタ13側を向いている。したがって、炭化シリコン半導体基板1の当該デバイス形成面5と対向する主面上に、炭素粒子2が載置・導入される。   Next, a large number of carbon particles 2 are placed on the entire surface (including almost the entire surface) of the silicon carbide semiconductor substrate 1 placed on the susceptor 13. Here, the particle diameter of the carbon particles 2 to be placed can be selected to have an arbitrary size, but it is desirable to use particles having a particle diameter as small as possible in order to increase the number of contact points. More specifically, as shown in FIG. 1, carbon particles 2 are introduced into a recessed portion formed by the upper surface of silicon carbide semiconductor substrate 1 and the side surface of the upper digging. The device forming surface 5 faces the susceptor 13 side. Therefore, carbon particles 2 are placed and introduced on the main surface of silicon carbide semiconductor substrate 1 that faces device formation surface 5.

ここで、炭化シリコン半導体基板1上には、1層分だけ炭素粒子2を載置・導入される。たとえば以下の方法を採用することにより、炭素粒子2を1層分だけ載置・導入することができる。まず、上段の掘り込みの深さが、炭化シリコン半導体基板1の厚さと、炭素粒子2の粒子径との合計と一致するように、当該上段の掘り込みを形成する。次に、当該上段の掘り込みの底部に炭化シリコン半導体基板1を載置した状態で、上段の掘り込みを充填するように、炭化シリコン半導体基板1上に炭素粒子2を載置する。その後、サセプタ13上より上部にはみ出した炭素粒子2のみを除去する。当該工程により、炭化シリコン半導体基板1上に1層分だけ、炭素粒子2を載置・導入することができる。   Here, carbon particles 2 are placed / introduced on the silicon carbide semiconductor substrate 1 by one layer. For example, by adopting the following method, the carbon particles 2 can be placed and introduced by one layer. First, the upper dig is formed so that the depth of the upper dig matches the sum of the thickness of the silicon carbide semiconductor substrate 1 and the particle diameter of the carbon particles 2. Next, with the silicon carbide semiconductor substrate 1 placed on the bottom of the upper dig, carbon particles 2 are placed on the silicon carbide semiconductor substrate 1 so as to fill the upper dig. Thereafter, only the carbon particles 2 protruding above the susceptor 13 are removed. By this process, the carbon particles 2 can be placed / introduced on the silicon carbide semiconductor substrate 1 by one layer.

当該工程まで施されたサセプタ13を、石英チューブ11の空洞内に挿入する(図1参照)。そして、炭化シリコン半導体基板1上に炭素粒子2を載置・導入させた状態で、サセプタ13と炭素製の発熱体10を加熱することにより、炭化シリコン半導体基板1を加熱する。炭化シリコン半導体基板1を加熱する手順は、以下の通りである。まず、高周波誘導加熱用コイル12に電流を流す。すると、石英チューブ11内に磁界が発生する。すると、当該磁界により炭化製のサセプタ13および炭化製の発熱体10内に誘導電流が流れる。そして、当該誘導電流が流れることにより、サセプタ13および発熱体10が発熱する。上記において、サセプタ13および発熱体10が発熱し、サセプタ13および発熱体10の温度が1600〜1800℃程度になる。すると、当該サセプタ13および発熱体10から所定の波長の赤外線が輻射される。   The susceptor 13 that has been subjected to this process is inserted into the cavity of the quartz tube 11 (see FIG. 1). Then, the silicon carbide semiconductor substrate 1 is heated by heating the susceptor 13 and the carbon heating element 10 with the carbon particles 2 placed and introduced on the silicon carbide semiconductor substrate 1. The procedure for heating silicon carbide semiconductor substrate 1 is as follows. First, a current is passed through the high frequency induction heating coil 12. Then, a magnetic field is generated in the quartz tube 11. Then, an induced current flows in the carbonized susceptor 13 and the carbonized heating element 10 by the magnetic field. The susceptor 13 and the heating element 10 generate heat when the induced current flows. In the above, the susceptor 13 and the heating element 10 generate heat, and the temperature of the susceptor 13 and the heating element 10 becomes about 1600 to 1800 ° C. Then, infrared rays having a predetermined wavelength are radiated from the susceptor 13 and the heating element 10.

ここで、「発明が解決しようとする課題」でも述べたように、炭化シリコン半導体基板1は、当該温度域で発生する赤外線をほとんど吸収しない(非特許文献:Properties of Advanced Semiconductor Materials、John Wiley&Sons、Inc.、pp127)。したがって、発生した赤外線のほとんどは、炭化シリコン半導体基板1を透過する。しかし、当該温度域で発生した赤外線を、炭素粒子2は吸収することができる。したがって、炭素粒子2は、サセプタ13および発熱体10から輻射された赤外線を吸収し、その結果として、炭素粒子2は加熱される。ここで、多数の炭素粒子2は、炭化シリコン半導体基板1上に載置されている。したがって、炭素粒子2と炭化シリコン半導体基板1とは、多数箇所において、点接触している(図1参照)。上述したように、任意の大きさの粒子径を有する炭素粒子2を選択できる。仮に炭化シリコン半導体基板1の大きさを50mmとし、球形の炭素粒子2の大きさを100μmとすると、炭化シリコン半導体基板1と炭素粒子2との接触点数は、約二十万点となる。また、球形の炭素粒子2の大きさを10μmとすると、炭化シリコン半導体基板1と炭素粒子2との接触点数は、約二千万点となる。   Here, as described in “Problems to be Solved by the Invention”, the silicon carbide semiconductor substrate 1 hardly absorbs infrared rays generated in the temperature range (Non-patent Document: Properties of Advanced Semiconductor Materials, John Wiley & Sons, Inc., pp 127). Therefore, most of the generated infrared light passes through silicon carbide semiconductor substrate 1. However, the carbon particles 2 can absorb infrared rays generated in the temperature range. Therefore, the carbon particles 2 absorb the infrared rays radiated from the susceptor 13 and the heating element 10, and as a result, the carbon particles 2 are heated. Here, a large number of carbon particles 2 are placed on silicon carbide semiconductor substrate 1. Therefore, the carbon particles 2 and the silicon carbide semiconductor substrate 1 are in point contact at a number of locations (see FIG. 1). As described above, the carbon particles 2 having an arbitrary particle size can be selected. If the size of the silicon carbide semiconductor substrate 1 is 50 mm and the size of the spherical carbon particles 2 is 100 μm, the number of contact points between the silicon carbide semiconductor substrate 1 and the carbon particles 2 is about 200,000. When the size of the spherical carbon particles 2 is 10 μm, the number of contact points between the silicon carbide semiconductor substrate 1 and the carbon particles 2 is about 20 million.

このことから分かるように、粒子径の小さい炭素粒子2を選択(採用)すればするほど炭化シリコン半導体基板1と炭素粒子2との接触点数は増加する。これは真空中だけでなく、固−気−固の熱伝導もあるアルゴンなどのガス雰囲気中においても接触点数を増加させれば固体−固体間の熱伝導が支配的となる。また、粒子径の小さい炭素粒子2を選択(採用)すれば、その体積も減少する。当該炭素粒子2の体積が減少すると、これに伴い、その熱容量が減少する。したがって、炭素粒子2の温度上昇速度はより速くなる。このため、炭素粒子2から炭化シリコン半導体基板1への伝熱効率が向上し、炭化シリコン半導体基板1の加熱処理を短時間で終了することができる。   As can be seen from this, the number of contact points between the silicon carbide semiconductor substrate 1 and the carbon particles 2 increases as the carbon particles 2 having a smaller particle diameter are selected (adopted). If the number of contact points is increased not only in a vacuum but also in a gas atmosphere such as argon which has solid-gas-solid heat conduction, the heat conduction between the solid and the solid becomes dominant. Moreover, if the carbon particle 2 with a small particle diameter is selected (adopted), its volume will also decrease. When the volume of the carbon particle 2 decreases, the heat capacity decreases accordingly. Therefore, the temperature increase rate of the carbon particles 2 becomes faster. For this reason, the heat transfer efficiency from the carbon particles 2 to the silicon carbide semiconductor substrate 1 is improved, and the heat treatment of the silicon carbide semiconductor substrate 1 can be completed in a short time.

また、隣接する炭素粒子2と炭化シリコン半導体基板1との間には、図1に示されているように、微細な空隙が形成されている。アルゴンガスなどのガス雰囲気中では固体−固体および固体−気体−固体の2つの熱伝導機構により、加熱された炭素粒子2から炭化シリコン半導体基板1へと熱が伝達される。この空隙も粒子径が小さくなればなるほどに、その隙間が小さくなり、気体中の熱伝達性能が向上し、より早く加熱処理を終えることに役立つ。   Further, as shown in FIG. 1, fine voids are formed between the adjacent carbon particles 2 and the silicon carbide semiconductor substrate 1. In a gas atmosphere such as argon gas, heat is transferred from the heated carbon particles 2 to the silicon carbide semiconductor substrate 1 by two heat conduction mechanisms of solid-solid and solid-gas-solid. As the particle diameter of the void also becomes smaller, the gap becomes smaller, the heat transfer performance in the gas improves, and it helps to finish the heat treatment earlier.

また、炭素粒子2層を1層としたのは以下の理由による。すなわち、炭素粒子2が複数層ある場合には、サセプタ13と発熱体10から放射された赤外線が異なる層の炭素粒子2で受光され、効率が低下すると考えられるからである。というのもサセプタ13から放射され、炭化シリコン半導体基板1を通過した赤外線は炭化シリコン半導体基板1に接触している炭素粒子2で受光されるが、発熱体10から放射された赤外線は最上部の炭素粒子2で受光されるために、加熱された炭素粒子2の熱は、その下層の炭素粒子2へ熱伝導や輻射で熱を伝えることになり、炭化シリコン半導体基板1と接している炭素粒子2を直接加熱できないために、効率が低下すると考えられる。   The reason why the two carbon particle layers are made one is as follows. That is, when there are a plurality of carbon particles 2, it is considered that the infrared rays emitted from the susceptor 13 and the heating element 10 are received by the carbon particles 2 of different layers and the efficiency is lowered. This is because the infrared rays radiated from the susceptor 13 and passed through the silicon carbide semiconductor substrate 1 are received by the carbon particles 2 in contact with the silicon carbide semiconductor substrate 1, but the infrared rays emitted from the heating element 10 are at the top. Since the carbon particles 2 receive light, the heat of the heated carbon particles 2 transfers heat to the underlying carbon particles 2 by heat conduction or radiation, and the carbon particles in contact with the silicon carbide semiconductor substrate 1. Since 2 cannot be heated directly, it is thought that efficiency falls.

所定の時間、上記の炭化シリコン半導体基板1の加熱処理終了後、炭化シリコン半導体基板1と炭素粒子2を載置したサセプタ13を石英チューブ11から取り出し、常温まで冷却する。上記加熱処理を施されることにより、炭化シリコン半導体基板1に形成された不純物領域は、活性化される。   After the heat treatment of the silicon carbide semiconductor substrate 1 is completed for a predetermined time, the susceptor 13 on which the silicon carbide semiconductor substrate 1 and the carbon particles 2 are placed is taken out from the quartz tube 11 and cooled to room temperature. By performing the heat treatment, the impurity region formed in silicon carbide semiconductor substrate 1 is activated.

以上のように、本実施の形態に係わる炭化シリコン半導体基板の加熱方法では、炭化シリコン半導体基板1上に、多数の炭素粒子2を載置している。そして、当該状態において、サセプタ13等の発熱を利用した炭化シリコン半導体基板1の加熱処理を実施している。したがって、サセプタ13や発熱体10から輻射される赤外線は、炭素粒子2により、一旦吸収される。ここで、上述の通り、炭素粒子2は、炭化シリコン半導体基板1と多数点において点接触している(たとえ炭化シリコン半導体基板1が反りを有していても、また炭化シリコン基板1の平面度が低い場合でも、多数点において当該点接触が実現される)。したがって、短期間にかつ均一に、炭素粒子2を介して炭化シリコン半導体基板1を加熱することができる。   As described above, in the method for heating a silicon carbide semiconductor substrate according to the present embodiment, a large number of carbon particles 2 are placed on silicon carbide semiconductor substrate 1. And in the said state, the heat processing of the silicon carbide semiconductor substrate 1 using heat_generation | fever of susceptor 13 grade | etc., Are implemented. Therefore, the infrared rays radiated from the susceptor 13 and the heating element 10 are once absorbed by the carbon particles 2. Here, as described above, the carbon particles 2 are in point contact with the silicon carbide semiconductor substrate 1 at a number of points (even if the silicon carbide semiconductor substrate 1 has a warp, the flatness of the silicon carbide substrate 1 is also reduced). Even when the value is low, the point contact is realized at many points). Therefore, silicon carbide semiconductor substrate 1 can be heated through carbon particles 2 in a short time and uniformly.

また、本実施の形態では、凹部(より具体的には、2段の掘り込み)がサセプタ13に形成されている。そして、当該凹部の底部(より具体的には、上段の掘り込みの底部)に炭化シリコン半導体基板1を載置し、当該炭化シリコン半導体基板1の上面と凹部の側面とで形成された窪みに多数の炭素粒子2を導入している。したがって、炭化シリコン半導体基板1を安定してサセプタ13上に載置できると共に、炭化シリコン半導体基板1上に、安定して複数の炭素粒子2を載置することができる(つまり、加熱処理中に多少の振動が生じても、炭素粒子2が炭化シリコン半導体基板1からこぼれ落ちることを防止することができる)。   In the present embodiment, a recess (more specifically, two levels of digging) is formed in the susceptor 13. Then, silicon carbide semiconductor substrate 1 is placed on the bottom of the recess (more specifically, the bottom of the upper digging), and in a recess formed by the top surface of silicon carbide semiconductor substrate 1 and the side surface of the recess. A large number of carbon particles 2 are introduced. Therefore, silicon carbide semiconductor substrate 1 can be stably placed on susceptor 13 and a plurality of carbon particles 2 can be stably placed on silicon carbide semiconductor substrate 1 (that is, during the heat treatment). Even if some vibration occurs, the carbon particles 2 can be prevented from spilling from the silicon carbide semiconductor substrate 1).

また、本実施の形態では、炭化シリコン半導体基板1のデバイス形成面5と対向する主面上に、複数の炭素粒子2が載置されている。したがって、当該デバイス形成面5が炭素粒子2により汚染されることを防止することができる。   In the present embodiment, a plurality of carbon particles 2 are placed on the main surface of silicon carbide semiconductor substrate 1 that faces device formation surface 5. Therefore, the device forming surface 5 can be prevented from being contaminated by the carbon particles 2.

また、本実施の形態では、サセプタ13には、上記の通り2段の掘り込みが形成されている。そして、下段の掘り込みの上部を閉蓋するように、上段の掘り込みの底部に炭化シリコン半導体基板1が載置されている。したがって、炭化シリコン半導体基板1が下段の埋め込みの蓋の役目を果たし、当該下段の埋め込みと当該基板1とにより、準密閉空間が形成される。これにより、デバイス形成面5から昇華したシリコン原子や炭素原子を、当該準密閉空間に閉じ込めることができる。つまり、当該準密閉空間においてシリコン原子等の昇華を飽和状態にすることができる。このように、昇華が飽和状態となるとデバイス形成面5からの昇華は起こらなくなる。以上により、炭化シリコン半導体基板1が下段の埋め込みの蓋の役目を果たすことにより、デバイス形成面5からの昇華を抑制することができる。つまり、複雑や困難性を有する工程を踏まえずに、また外力等も与えないので炭化シリコン半導体基板1のデバイス形成面5に損傷を与えること無く、当該昇華抑制機能を発揮できる。なお当該昇華が抑制されると、デバイス形成面5の表面状態が変化することを抑制できる。ここで、準密閉空間の体積を小さくすれば、より早い時期に昇華が飽和状態となるので、より昇華の抑制効果が発揮される。   In the present embodiment, the susceptor 13 is formed with two digs as described above. Then, silicon carbide semiconductor substrate 1 is placed on the bottom of the upper digging so as to close the upper part of the lower digging. Therefore, the silicon carbide semiconductor substrate 1 serves as a lower embedded lid, and the lower embedded region and the substrate 1 form a semi-sealed space. Thereby, silicon atoms and carbon atoms sublimated from the device formation surface 5 can be confined in the quasi-enclosed space. That is, sublimation of silicon atoms or the like can be saturated in the quasi-enclosed space. Thus, when sublimation is saturated, sublimation from the device formation surface 5 does not occur. As described above, the silicon carbide semiconductor substrate 1 serves as a lower embedded lid, so that sublimation from the device forming surface 5 can be suppressed. That is, the sublimation suppressing function can be exhibited without damaging the device forming surface 5 of the silicon carbide semiconductor substrate 1 without taking into account the steps having complexity and difficulty, and without applying an external force or the like. In addition, when the said sublimation is suppressed, it can suppress that the surface state of the device formation surface 5 changes. Here, if the volume of the semi-enclosed space is reduced, the sublimation is saturated at an earlier stage, so that the effect of suppressing sublimation is further exhibited.

また、デバイス形成面5はサセプタ13側を向いている。したがって、石英チューブ11内のゴミ等の異物により、当該デバイス形成面5が汚染されることを防止することができる。   The device formation surface 5 faces the susceptor 13 side. Therefore, the device forming surface 5 can be prevented from being contaminated by foreign matters such as dust in the quartz tube 11.

また、通常炭化シリコン半導体基板1の外周部は枠部となりデバイスの形成されない領域である。また、上記態様から分かるように、炭化シリコン半導体基板1とサセプタ13(より具体的には、上段の埋め込みの底部)とは、当該基板1の外周部のほんの一部と接触しているだけである。つまり、デバイス形成面5の全部または大部分の領域が、サセプタ13(より具体的には、上段の埋め込みの底部)とは接触していない。したがって、サセプタ13と接触することにより起こる、デバイス形成面5の汚染も防止することができる。   Further, the outer peripheral portion of the silicon carbide semiconductor substrate 1 is usually a frame portion and is a region where no device is formed. Further, as can be seen from the above aspect, the silicon carbide semiconductor substrate 1 and the susceptor 13 (more specifically, the upper embedded bottom) are in contact with only a part of the outer peripheral portion of the substrate 1. is there. That is, all or most of the region of the device formation surface 5 is not in contact with the susceptor 13 (more specifically, the bottom of the upper burying). Therefore, contamination of the device forming surface 5 caused by contact with the susceptor 13 can also be prevented.

また、本実施の形態では、炭化シリコン半導体基板1上に、1層分だけ、炭素粒子2を載置または導入している。したがって、当該炭素粒子2の層厚も最小限に抑えることができる。このように、当該炭素粒子2の全体の体積が減少すると、これに伴い当該炭素粒子2の層全体の熱容量も減少する。したがって、炭素粒子2の層の温度上昇速度はより速くなる。このため、炭素粒子2から炭化シリコン半導体基板1への伝熱効率が向上し、炭化シリコン半導体基板1の加熱処理を短時間で終了することができる。   In the present embodiment, carbon particles 2 are placed or introduced for one layer on silicon carbide semiconductor substrate 1. Therefore, the layer thickness of the carbon particles 2 can be minimized. Thus, when the total volume of the carbon particle 2 decreases, the heat capacity of the entire layer of the carbon particle 2 decreases accordingly. Therefore, the temperature increase rate of the layer of carbon particles 2 becomes faster. For this reason, the heat transfer efficiency from the carbon particles 2 to the silicon carbide semiconductor substrate 1 is improved, and the heat treatment of the silicon carbide semiconductor substrate 1 can be completed in a short time.

また、本実施の形態では、炭素粒子2の上方に発熱体10が配設されている。そして、当該発熱体10およびサセプタ13を加熱することにより、炭化シリコン半導体基板1を加熱している。したがって、炭化シリコン半導体基板1の加熱処理をより短時間で終了させることができる。   In the present embodiment, the heating element 10 is disposed above the carbon particles 2. The silicon carbide semiconductor substrate 1 is heated by heating the heating element 10 and the susceptor 13. Therefore, the heat treatment of silicon carbide semiconductor substrate 1 can be completed in a shorter time.

なお、図1に示すように、発熱体10をサセプタ13と所定の距離だけ隔てて、配置しても良い。また、図示しないが、発熱体10の下面(図1と同様、当該下面は平板である)とサセプタ13の上面とが当接するように当該発熱体10を配置し(つまり、炭化製の発熱体10で炭化製のサセプタ13および/または炭化シリコン半導体基板1を覆い)、当該状態において、上述した発熱体10およびサセプタ13の発熱を利用した、炭化シリコン半導体基板1の加熱処理を施しても良い。当該発熱体10の下面とサセプタ13の上面との当接状態で加熱処理を施すことにより、発熱体10で発熱した熱を炭素粒子2を介して、より効率良く炭化シリコン半導体基板1へと伝達することができる。   As shown in FIG. 1, the heating element 10 may be arranged at a predetermined distance from the susceptor 13. Although not shown, the heating element 10 is arranged so that the lower surface of the heating element 10 (the lower surface is a flat plate as in FIG. 1) and the upper surface of the susceptor 13 are in contact (that is, the carbonized heating element). 10 and covers the carbonized susceptor 13 and / or the silicon carbide semiconductor substrate 1), and in this state, the heat treatment of the silicon carbide semiconductor substrate 1 using the heat generation of the heating element 10 and the susceptor 13 may be performed. . By performing a heat treatment in a state where the lower surface of the heating element 10 and the upper surface of the susceptor 13 are in contact with each other, the heat generated by the heating element 10 is more efficiently transferred to the silicon carbide semiconductor substrate 1 through the carbon particles 2. can do.

また、発熱体10とサセプタ13とは、石英チューブ11の空洞内の所定の領域に固まって配置されている(つまり、図1に示すように、発熱体10の配置位置とサセプタ13の配置位置とが分散していない)。したがって、高周波誘導加熱用コイル12を石英チューブ11の外周面全面に巻く必要が無く、当該石英チューブ11の外周面のある限られた面(つまり、発熱体10とサセプタ13とが固まって配置されている領域に対応する面)にだけ巻けば済む。   Further, the heating element 10 and the susceptor 13 are arranged in a predetermined region in the cavity of the quartz tube 11 (that is, as shown in FIG. 1, the arrangement position of the heating element 10 and the arrangement position of the susceptor 13). And are not distributed). Therefore, it is not necessary to wind the high-frequency induction heating coil 12 around the entire outer peripheral surface of the quartz tube 11, and a certain limited surface (that is, the heating element 10 and the susceptor 13 are firmly arranged on the outer peripheral surface of the quartz tube 11. It is only necessary to wrap around the surface corresponding to the area.

なお、図2に示すように、発熱体10の前記炭化シリコン半導体基板に面する側において、凹部が形成されおり、発熱体10の下面とサセプタ13の上面とが当接し、凹部により炭化シリコン半導体基板1の上面が覆われている状態で、炭化シリコン半導体基板1を加熱しても良い。このようにすることで、炭化シリコン半導体基板1の加熱処理の際に、発熱体10の下面とサセプタ13の上面とを当接したとしても、凹部の存在により、炭化シリコン半導体基板1に当該当接に起因した外力が、炭素粒子2を介して加わることを防止できる。   As shown in FIG. 2, a recess is formed on the side of the heating element 10 facing the silicon carbide semiconductor substrate, and the lower surface of the heating element 10 and the upper surface of the susceptor 13 are in contact with each other. Silicon carbide semiconductor substrate 1 may be heated while the upper surface of substrate 1 is covered. By doing so, even when the lower surface of the heating element 10 and the upper surface of the susceptor 13 are brought into contact with each other during the heat treatment of the silicon carbide semiconductor substrate 1, due to the presence of the recesses, the silicon carbide semiconductor substrate 1 is subjected to the contact. It is possible to prevent an external force resulting from contact from being applied via the carbon particles 2.

<実施の形態2>
本実施の形態に係わる炭化シリコン半導体基板の加熱方法を、図3を用いて説明する。ここで、図3は、当該炭化シリコン半導体基板の加熱方法が施されている様子を示す断面図である。はじめに、本実施の形態に係わる炭化シリコン半導体基板の加熱方法が実施される、装置の構成について説明する。図3に示すように、円筒形の石英チューブ11があり、この石英チューブ11の外周面に高周波誘導加熱用コイル12が巻かれている。また、石英チューブ11の上部には、たとえば炭素製の発熱体10が配置されている。また、炭素製のサセプタ13には、2段の掘り込み(全体として凹部と把握できる)が形成されている。上段の掘り込み(第一の凹部と把握できる)の直径(開口幅)は、炭化シリコン半導体基板1の径よりもわずかに大きい。また、下段の掘り込み(第二の凹部と把握できる)の直径(開口幅)は、炭化シリコン半導体基板1の径よりもわずかに小さい。つまり、当該2段の掘り込みは、上段の掘り込みと、上段の掘り込みの底部と連接されており、当該上段の掘り込みよりも開口幅の小さい下段の掘り込みと、から形成されている。
<Embodiment 2>
A method for heating a silicon carbide semiconductor substrate according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which the silicon carbide semiconductor substrate is heated. First, the configuration of an apparatus in which the method for heating a silicon carbide semiconductor substrate according to the present embodiment is performed will be described. As shown in FIG. 3, there is a cylindrical quartz tube 11, and a high frequency induction heating coil 12 is wound around the outer peripheral surface of the quartz tube 11. In addition, a heating element 10 made of carbon, for example, is disposed on the quartz tube 11. The carbon susceptor 13 is formed with two levels of digging (which can be grasped as a recess as a whole). The diameter (opening width) of the upper digging (which can be grasped as the first recess) is slightly larger than the diameter of the silicon carbide semiconductor substrate 1. Further, the diameter (opening width) of the lower digging (which can be grasped as the second recess) is slightly smaller than the diameter of the silicon carbide semiconductor substrate 1. That is, the two-stage digging is formed by an upper digging and a lower digging connected to the bottom of the upper digging and having a smaller opening width than the upper digging. .

次に、本実施の形態に係わる炭化シリコン半導体基板の加熱方法の手順について説明する。まず、サセプタ13に形成されている2段の掘り込み(凹部と把握できる)の窪んだ領域に、複数(多数)の炭化シリコン粒子3を導入する。より具体的には、下段の掘り込み(第二の凹部と把握できる)の窪んだ領域に、複数(多数)の炭化シリコン粒子3を導入する。なお、下段の掘り込みの深さは、炭化シリコン粒子3の粒子径よりも大きい。ここで、導入される炭化シリコン粒子3の粒子径は、任意の大きさのものを選択できる。また、図3では炭化シリコン粒子3は1層分のみ導入されているが、複層に渡り当該炭化シリコン粒子3を導入しても良い。ただし、後述する炭化シリコン半導体基板1のデバイス形成面5と炭化シリコン粒子3とが、接触し無いことが望ましい。   Next, the procedure of the method for heating the silicon carbide semiconductor substrate according to this embodiment will be described. First, a plurality (a large number) of silicon carbide particles 3 are introduced into a recessed region of a two-stage digging (which can be grasped as a recess) formed in the susceptor 13. More specifically, a plurality (a large number) of silicon carbide particles 3 are introduced into a recessed region of a lower digging (which can be grasped as a second recess). The depth of the lower digging is larger than the particle diameter of the silicon carbide particles 3. Here, the particle diameter of the silicon carbide particles 3 to be introduced can be selected as an arbitrary size. In FIG. 3, only one silicon carbide particle 3 is introduced, but the silicon carbide particle 3 may be introduced over multiple layers. However, it is desirable that the device formation surface 5 of the silicon carbide semiconductor substrate 1 described later and the silicon carbide particles 3 do not contact each other.

次に、サセプタ13上に炭化シリコン半導体基板1を載置する。ここで、図3と異なり、1段の掘り込み(凹部と把握できる)を作成し、当該掘り込みの内部に複数(多数)の炭化シリコン粒子3を導入し、その後、当該掘り込みを閉蓋するように、サセプタ13上に炭化シリコン半導体基板1を載置しても良い。しかし、本実施の形態では、図3に示すように、サセプタ13には2段の掘り込みが形成されている。そして、上記したように、下段の掘り込み(第二の凹部と把握できる)内に炭化シリコン粒子3を導入した後に、当該下段の掘り込みの上部を閉蓋するように、上段の掘り込み(第一の凹部と把握できる)の底部に炭化シリコン半導体基板1を載置する。なお、炭化シリコン半導体基板1のデバイス形成面5がサセプタ13側を向くように、炭化シリコン半導体基板1は載置されている。   Next, silicon carbide semiconductor substrate 1 is placed on susceptor 13. Here, unlike FIG. 3, a one-stage digging (which can be grasped as a recess) is created, a plurality (a large number) of silicon carbide particles 3 are introduced into the digging, and then the digging is closed. As described above, the silicon carbide semiconductor substrate 1 may be placed on the susceptor 13. However, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the susceptor 13 is formed with two levels of excavation. Then, as described above, after introducing the silicon carbide particles 3 into the lower digging (which can be grasped as the second recess), the upper digging is performed so as to close the upper portion of the lower digging ( Silicon carbide semiconductor substrate 1 is placed on the bottom of the first concave portion. Silicon carbide semiconductor substrate 1 is placed such that device formation surface 5 of silicon carbide semiconductor substrate 1 faces the susceptor 13 side.

また、炭化シリコン半導体基板1の外周部において上段の掘り込みの底部と接触している。当該炭化シリコン半導体基板1の外周部は、デバイスが形成されない部分が多い。また、上段の掘り込みの底部(すなわち、炭化シリコン半導体基板1の支持部)に凹凸形状を形成しても良い。これにより、炭化シリコン半導体基板1と上段の掘り込みの底部との接触面積を小さくでき、また、当該接触部からの炭化シリコン半導体基板1に熱が伝わることを防止できる。当該炭化シリコン半導体基板1の載置により、下段の掘り込みにおいて準密閉空間が形成される。   Further, the outer periphery of silicon carbide semiconductor substrate 1 is in contact with the bottom of the upper digging. The outer peripheral portion of the silicon carbide semiconductor substrate 1 has many portions where devices are not formed. Moreover, you may form uneven | corrugated shape in the bottom part (namely, support part of the silicon carbide semiconductor substrate 1) of the upper digging. Thereby, the contact area between silicon carbide semiconductor substrate 1 and the bottom of the upper digging can be reduced, and heat can be prevented from being transmitted to silicon carbide semiconductor substrate 1 from the contact portion. By placing the silicon carbide semiconductor substrate 1, a semi-sealed space is formed in the lower digging.

当該工程までが施されたサセプタ13を、石英チューブ11の空洞内に挿入する(図3参照)。そして、サセプタ13を加熱することにより、炭化シリコン半導体基板1を加熱する。なお、本実施の形態では、炭化シリコン半導体基板1の上方に炭化製の発熱体10が配設されており、発熱体10およびサセプタ13を加熱することにより、炭化シリコン半導体基板1を加熱する。   The susceptor 13 that has been subjected to this process is inserted into the cavity of the quartz tube 11 (see FIG. 3). Then, the silicon carbide semiconductor substrate 1 is heated by heating the susceptor 13. In the present embodiment, carbonized heating element 10 is provided above silicon carbide semiconductor substrate 1, and silicon carbide semiconductor substrate 1 is heated by heating heating element 10 and susceptor 13.

炭化シリコン半導体基板1を加熱する手順は、以下の通りである。まず、高周波誘導加熱用コイル12に電流を流す。すると、石英チューブ11内に磁界が発生する。すると、当該磁界により炭化製のサセプタ13および炭化製の発熱体10内に誘導電流が流れる。そして、当該誘導電流が流れることにより、サセプタ13および発熱体10が発熱する。そして、当該サセプタ13から熱を受け、または発熱体10からの熱を受け、炭化シリコン半導体基板1は加熱される。所定の時間、上記加熱処理を実施した後(つまり、炭化シリコン半導体基板1の加熱処理終了後)、サセプタ13を石英チューブ11から取り出す。上記加熱処理を施されることにより、炭化シリコン半導体基板1に形成された不純物領域は、活性化される。   The procedure for heating silicon carbide semiconductor substrate 1 is as follows. First, a current is passed through the high frequency induction heating coil 12. Then, a magnetic field is generated in the quartz tube 11. Then, an induced current flows in the carbonized susceptor 13 and the carbonized heating element 10 by the magnetic field. The susceptor 13 and the heating element 10 generate heat when the induced current flows. Then, the silicon carbide semiconductor substrate 1 is heated by receiving heat from the susceptor 13 or receiving heat from the heating element 10. After the heat treatment is performed for a predetermined time (that is, after the heat treatment of the silicon carbide semiconductor substrate 1 is completed), the susceptor 13 is taken out from the quartz tube 11. By performing the heat treatment, the impurity region formed in silicon carbide semiconductor substrate 1 is activated.

ここで、当該炭化シリコン半導体基板1の加熱処理の際に、上記準密閉空間においてシリコン原子や炭素原子の昇華を飽和状態にすることができれば、当該飽和状態後においてシリコン原子等の昇華がなくなる。したがって、当該準密閉空間において昇華の飽和状態をより早期に達成することができれば、より早期にシリコン原子等の昇華を無くすことができる。   Here, when the silicon carbide semiconductor substrate 1 is heat-treated, if sublimation of silicon atoms or carbon atoms can be saturated in the semi-enclosed space, sublimation of silicon atoms or the like is eliminated after the saturation state. Therefore, if the saturation state of sublimation can be achieved earlier in the semi-enclosed space, sublimation of silicon atoms or the like can be eliminated earlier.

以上のように、本実施の形態に係わる炭化シリコン半導体基板1の加熱方法では、サセプタ13に掘り込み(凹部)が形成されている。そして、当該掘り込みの内部に炭化シリコン粒子3が導入されている。さらに、炭化シリコン半導体基板1のデバイス形成面5がサセプタ13側を向いており、当該炭化シリコン半導体基板1により、当該掘り込みが閉蓋されている。   As described above, in the method for heating silicon carbide semiconductor substrate 1 according to the present embodiment, the susceptor 13 is dug (recessed). Then, silicon carbide particles 3 are introduced into the digging. Furthermore, the device formation surface 5 of the silicon carbide semiconductor substrate 1 faces the susceptor 13 side, and the digging is closed by the silicon carbide semiconductor substrate 1.

したがって、炭化シリコン半導体基板1が下段の埋め込みの蓋の役目を果たし、当該下段の埋め込みと当該炭化シリコン半導体基板1とにより、準密閉空間が形成される。ここで、上記炭化シリコン半導体基板1の加熱処理の際に、デバイス形成面5および炭化シリコン粒子3から、シリコン原子や炭素原子が昇華されるが、当該炭化シリコン粒子3が導入されている分、より早期に当該準密閉空間内を昇華の飽和状態にすることができる。よって、本実施の形態に係わる加熱方法を適用することにより、より早期にデバイス形成面5からのシリコン原子等の昇華を抑制することができる。つまり、複雑や困難性を有する工程を踏まえずに、また外力等も与えないので炭化シリコン半導体基板1のデバイス形成面5に損傷を与えること無く、当該昇華抑制機能を発揮できる。なお当該昇華が抑制されると、デバイス形成面5の表面状態が変化することを抑制できる。   Therefore, silicon carbide semiconductor substrate 1 serves as a lower-stage embedding lid, and the lower-stage embedding and silicon carbide semiconductor substrate 1 form a semi-enclosed space. Here, during the heat treatment of the silicon carbide semiconductor substrate 1, silicon atoms and carbon atoms are sublimated from the device formation surface 5 and the silicon carbide particles 3, but the silicon carbide particles 3 are introduced, The subsealed space can be saturated with sublimation earlier. Therefore, by applying the heating method according to the present embodiment, sublimation of silicon atoms and the like from the device formation surface 5 can be suppressed earlier. That is, the sublimation suppressing function can be exhibited without damaging the device forming surface 5 of the silicon carbide semiconductor substrate 1 without taking into account the steps having complexity and difficulty, and without applying an external force or the like. In addition, when the said sublimation is suppressed, it can suppress that the surface state of the device formation surface 5 changes.

なお、上記考察から分かるように、準密閉空間の体積が小さいほど、または炭化シリコン粒子3の体積および表面積が大きいほど、デバイス形成面5からのシリコン原子等の昇華をより早期に抑制することができる。当該観点から、炭化シリコン粒子3を複層に渡って下段の掘り込みに導入することが望ましい。また、下段の掘り込みの深さをなるべく浅くすること望ましい。また、炭化シリコン粒子3の粒子径はより小さい方が望ましい(なぜなら、同じ深さ同じ底面積の下段の掘り込みに複数の炭化シリコン粒子3を導入する際、粒子径が小さいほど、より多くの炭化シリコン粒子3を導入することができ、当該炭化シリコン粒子3の合計表面積が増大するからである)。   As can be seen from the above consideration, the smaller the volume of the semi-enclosed space, or the larger the volume and surface area of the silicon carbide particles 3, the earlier the sublimation of silicon atoms and the like from the device formation surface 5 can be suppressed. it can. From this point of view, it is desirable to introduce the silicon carbide particles 3 into the lower digging over multiple layers. It is also desirable to make the depth of the lower dig as shallow as possible. Further, it is desirable that the particle size of the silicon carbide particles 3 is smaller (because when the plurality of silicon carbide particles 3 are introduced into the lower digging of the same depth and the same bottom area, the smaller the particle size, the more This is because the silicon carbide particles 3 can be introduced, and the total surface area of the silicon carbide particles 3 is increased).

なお、炭化シリコン粒子3によるデバイス形成面5の汚染を防止する観点から、炭化シリコン粒子3とデバイス形成面5とは、接触しないことが望ましい。また、上記から分かるように、当該昇華抑制効果を得るために、炭化シリコン半導体基板1に特別工程(つまり、困難性を有する工程)を施すことも無く、またデバイス形成面5に損傷を与えることも無い。   In addition, from the viewpoint of preventing contamination of the device forming surface 5 by the silicon carbide particles 3, it is desirable that the silicon carbide particles 3 and the device forming surface 5 do not contact each other. Further, as can be seen from the above, in order to obtain the sublimation suppression effect, the silicon carbide semiconductor substrate 1 is not subjected to a special process (that is, a process having difficulty), and the device forming surface 5 is damaged. There is no.

また、デバイス形成面5はサセプタ13側を向いている。したがって、石英チューブ11内のゴミ等の異物により、当該デバイス形成面5が汚染されることを防止することができる。また、通常炭化シリコン半導体基板1の外周部は概ねデバイスが形成されない領域である。上記態様から分かるように、炭化シリコン半導体基板1とサセプタ13(より具体的には、上段の埋め込みの底部)とは、当該基板1の外周部のほんの一部と接触しているだけであり、接触部分を選べば、デバイス形成面に形成されたデバイスすべてがサセプタ13(より具体的には、上段の埋め込みの底部)とは接触していない状態を造りうれる。したがって、サセプタ13と接触することにより起こる、デバイス形成面5の汚染も防止することができる。   The device formation surface 5 faces the susceptor 13 side. Therefore, the device forming surface 5 can be prevented from being contaminated by foreign matters such as dust in the quartz tube 11. In general, the outer peripheral portion of silicon carbide semiconductor substrate 1 is a region where no device is formed. As can be seen from the above aspect, the silicon carbide semiconductor substrate 1 and the susceptor 13 (more specifically, the upper embedded bottom) are in contact with only a part of the outer peripheral portion of the substrate 1. If the contact portion is selected, a state where all the devices formed on the device forming surface are not in contact with the susceptor 13 (more specifically, the bottom of the upper embedded portion) can be created. Therefore, contamination of the device forming surface 5 caused by contact with the susceptor 13 can also be prevented.

また、本実施の形態では、炭化シリコン半導体基板1の上方に発熱体10が配設されている。そして、当該発熱体10およびサセプタ13を加熱することにより、炭化シリコン半導体基板1を加熱している。したがって、より、炭化シリコン半導体基板1の加熱処理を短時間で終了させることができる。   In the present embodiment, heating element 10 is arranged above silicon carbide semiconductor substrate 1. The silicon carbide semiconductor substrate 1 is heated by heating the heating element 10 and the susceptor 13. Therefore, the heat treatment of silicon carbide semiconductor substrate 1 can be completed in a short time.

なお、図3に示すように、発熱体10をサセプタ13と所定の距離だけ隔てて、配置しても良い。また、図示しないが、発熱体10の下面(図3と同様、当該下面は平板である)とサセプタ13の上面とが当接するように当該発熱体10を配置し(つまり、炭化製の発熱体10で炭化製のサセプタ13を覆い)、当該状態において、上述した発熱体10およびサセプタ13の発熱を利用した、炭化シリコン半導体基板1の加熱処理を施しても良い。   As shown in FIG. 3, the heating element 10 may be arranged at a predetermined distance from the susceptor 13. Although not shown, the heating element 10 is arranged so that the lower surface of the heating element 10 (the lower surface is a flat plate as in FIG. 3) and the upper surface of the susceptor 13 are in contact (that is, the carbonized heating element). 10 may cover the susceptor 13 made of carbonized), and in this state, the heat treatment of the silicon carbide semiconductor substrate 1 may be performed using the heat generated by the heating element 10 and the susceptor 13 described above.

当該発熱体10の下面とサセプタ13の上面との当接状態で加熱処理を施すことにより、さらに効率良く炭化シリコン半導体基板1へと伝達することができる。また、発熱体10とサセプタ13とは、石英チューブ11の空洞内の所定の領域に固まって配置されている(つまり、図3に示すように、発熱体10の配置位置とサセプタ13の配置位置とが分散していない)。したがって、高周波誘導加熱用コイル12を石英チューブ11の外周面全面に巻く必要が無く、当該石英チューブ11の外周面のある限られた面(つまり、発熱体10とサセプタ13とが固まって配置されている領域に対応する面)にだけ巻けば済む。   By performing heat treatment while the lower surface of the heating element 10 and the upper surface of the susceptor 13 are in contact with each other, the heat can be transmitted to the silicon carbide semiconductor substrate 1 more efficiently. Further, the heating element 10 and the susceptor 13 are arranged in a predetermined region in the cavity of the quartz tube 11 (that is, as shown in FIG. 3, the arrangement position of the heating element 10 and the arrangement position of the susceptor 13 are arranged. And are not distributed). Therefore, it is not necessary to wind the high-frequency induction heating coil 12 around the entire outer peripheral surface of the quartz tube 11, and a certain limited surface (that is, the heating element 10 and the susceptor 13 are firmly arranged on the outer peripheral surface of the quartz tube 11. It is only necessary to wrap around the surface corresponding to the area.

なお、図4に示すように、発熱体10の炭化シリコン半導体基板に面する側において、凹部が形成されおり、発熱体10の下面とサセプタ13の上面とが当接し、凹部により炭化シリコン半導体基板1の上面が覆われている状態で、炭化シリコン半導体基板1を加熱しても良い。このようにすることで、炭化シリコン半導体基板1の加熱処理の際に、発熱体10の下面とサセプタ13の上面とを当接したとしても、凹部の存在により、炭化シリコン半導体基板1に当該当接に起因した外力が、炭素粒子2を介して加わることを防止できる。   As shown in FIG. 4, a recess is formed on the side of the heating element 10 facing the silicon carbide semiconductor substrate, and the lower surface of the heating element 10 and the upper surface of the susceptor 13 are in contact with each other, and the silicon carbide semiconductor substrate is formed by the recess. The silicon carbide semiconductor substrate 1 may be heated in a state where the upper surface of 1 is covered. By doing so, even when the lower surface of the heating element 10 and the upper surface of the susceptor 13 are brought into contact with each other during the heat treatment of the silicon carbide semiconductor substrate 1, due to the presence of the recesses, the silicon carbide semiconductor substrate 1 is subjected to the contact. It is possible to prevent an external force resulting from contact from being applied via the carbon particles 2.

<実施の形態3>
本実施の形態に係わる炭化シリコン半導体基板の加熱方法を、図5を用いて説明する。ここで、図5は、当該炭化シリコン半導体基板の加熱方法が施されている様子を示す断面図である。図3と図5との比較(つまり、実施の形態2と本実施の形態との比較)から分かるように、本実施の形態では、炭化シリコン半導体基板1上には、実施の形態1で説明したように、複数(多数)の炭素粒子2が載置されている。換言すれば、本実施の形態に係わる炭化シリコン半導体基板の加熱方法では、実施の形態2に記載した工程に加えて、以下の工程が追加されている。つまり、本実施の形態では、サセプタ13上に炭化シリコン半導体基板1を載置した後(実施の形態2参照)に、当該炭化シリコン半導体基板1上に、複数(より具体的には多数)の炭素粒子2を載置する工程が、追加されている(図5参照)。
<Embodiment 3>
A method for heating a silicon carbide semiconductor substrate according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the silicon carbide semiconductor substrate is heated. As can be seen from a comparison between FIG. 3 and FIG. 5 (that is, a comparison between the second embodiment and the present embodiment), in the present embodiment, the first embodiment will be described on the silicon carbide semiconductor substrate 1. As described above, a plurality (large number) of carbon particles 2 are placed. In other words, in the method for heating a silicon carbide semiconductor substrate according to the present embodiment, the following steps are added in addition to the steps described in the second embodiment. In other words, in the present embodiment, after the silicon carbide semiconductor substrate 1 is placed on the susceptor 13 (see the second embodiment), a plurality (more specifically, many) of silicon carbide semiconductor substrate 1 are formed on the silicon carbide semiconductor substrate 1. A step of placing the carbon particles 2 is added (see FIG. 5).

ここで、当該載置される炭素粒子2の粒子径は、任意の大きさのものを選択できる(たとえば、10μm〜100μm程度)。また、炭化シリコン半導体基板1は、2段の掘り込みの上段の掘り込みの底部に載置されている(図5参照)。また、実施の形態2でも説明したように、炭化シリコン半導体基板1は、下段の掘り込みの上部を閉蓋するように、サセプタ13上に載置されている(図5参照)。さらに、実施の形態2の説明から把握できるように、炭素粒子2は、炭化シリコン半導体基板1のデバイス形成面と対向する主面上に載置・導入される。   Here, the particle diameter of the carbon particles 2 to be mounted can be selected to have an arbitrary size (for example, about 10 μm to 100 μm). Further, the silicon carbide semiconductor substrate 1 is placed on the bottom of the upper digging in the two digging (see FIG. 5). Further, as described in the second embodiment, silicon carbide semiconductor substrate 1 is placed on susceptor 13 so as to close the upper part of the lower digging (see FIG. 5). Furthermore, as can be understood from the description of the second embodiment, the carbon particles 2 are placed and introduced on the main surface of the silicon carbide semiconductor substrate 1 facing the device formation surface.

より具体的に本実施の形態に追加される工程は、以下の通りである。図5に示すように、炭化シリコン半導体基板1の上面と上段の掘り込みの側面とで形成される窪んだ部分に、炭素粒子2を導入する。なお、デバイス形成面5は、サセプタ13側を向いている。したがって、炭化シリコン半導体基板1の当該デバイス形成面5と対向する主面上に、炭素粒子2が載置・導入される。ここで、炭化シリコン半導体基板1上には、1層分だけ、炭素粒子2を載置・導入される。たとえば以下の方法を採用することにより、炭素粒子2を1層分だけ載置・導入することができる。   More specifically, the steps added to the present embodiment are as follows. As shown in FIG. 5, carbon particles 2 are introduced into a recessed portion formed by the upper surface of silicon carbide semiconductor substrate 1 and the side surface of the upper digging. The device forming surface 5 faces the susceptor 13 side. Therefore, carbon particles 2 are placed and introduced on the main surface of silicon carbide semiconductor substrate 1 that faces device formation surface 5. Here, carbon particles 2 are placed and introduced on one layer of silicon carbide semiconductor substrate 1. For example, by adopting the following method, the carbon particles 2 can be placed and introduced by one layer.

まず、上段の掘り込みの深さが、炭化シリコン半導体基板1の厚さと、炭素粒子2の粒子径との合計と一致するように、当該上段の掘り込みを形成する。次に、当該上段の掘り込みの底部に炭化シリコン半導体基板1を載置した状態で、上段の掘り込みを充填するように、サセプタ13上に炭素粒子2を載置する。その後、サセプタ13上の炭素粒子2のみを除去する。当該工程により、炭化シリコン半導体基板1上に1層分だけ、炭素粒子2を載置・導入することができる。   First, the upper dig is formed so that the depth of the upper dig matches the sum of the thickness of the silicon carbide semiconductor substrate 1 and the particle diameter of the carbon particles 2. Next, with the silicon carbide semiconductor substrate 1 placed on the bottom of the upper dig, carbon particles 2 are placed on the susceptor 13 so as to fill the upper dig. Thereafter, only the carbon particles 2 on the susceptor 13 are removed. By this process, the carbon particles 2 can be placed / introduced on the silicon carbide semiconductor substrate 1 by one layer.

当該炭素粒子2が載置された状態のサセプタ13を、実施の形態2でも説明したように、石英チューブ11の空洞内に挿入する(図5参照)。そして、サセプタ13を加熱することにより、炭化シリコン半導体基板1を加熱する。なお、本実施の形態では、炭化シリコン半導体基板1の上方に炭化製の発熱体10が配設されており、発熱体10およびサセプタ13を加熱することにより、炭化シリコン半導体基板1を加熱する。   The susceptor 13 on which the carbon particles 2 are placed is inserted into the cavity of the quartz tube 11 as described in the second embodiment (see FIG. 5). Then, the silicon carbide semiconductor substrate 1 is heated by heating the susceptor 13. In the present embodiment, carbonized heating element 10 is provided above silicon carbide semiconductor substrate 1, and silicon carbide semiconductor substrate 1 is heated by heating heating element 10 and susceptor 13.

なお上述したように本実施の形態では、炭化シリコン半導体基板1が載置される工程の後、サセプタ13を石英チューブ11に挿入する前に、炭素粒子2を載置する工程が追加されている。当該追加された工程以外は、実施の形態2で説明した工程内容と同じなので、ここでの詳細な説明は省略する。   As described above, in the present embodiment, a step of placing carbon particles 2 is added after the step of placing silicon carbide semiconductor substrate 1 and before inserting susceptor 13 into quartz tube 11. . Except for the added process, the process is the same as that described in the second embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.

本実施の形態に係わる炭化シリコン半導体基板の加熱方法では、炭化シリコン半導体基板1上に炭素粒子2を載置した状態で、当該炭化シリコン半導体基板1の加熱処理を施している。したがって、石英チューブ11内の加熱処理の際に、以下に示すような作用を炭素粒子2は奏する。上記において、サセプタ13および発熱体10が加熱され、これらの温度が1600〜1800℃程度になると、当該サセプタ13および発熱体10から所定の波長の赤外線が輻射される。ここで、実施の形態1でも述べたように、炭化シリコン半導体基板1は、当該温度域で発生する赤外線をほとんど吸収しない(非特許文献:Properties of Advanced Semiconductor Materials、John Wiley&Sons、Inc.、pp127)。したがって、発生した赤外線のほとんどは、炭化シリコン半導体基板1を透過する。   In the method for heating a silicon carbide semiconductor substrate according to the present embodiment, the silicon carbide semiconductor substrate 1 is subjected to the heat treatment with the carbon particles 2 placed on the silicon carbide semiconductor substrate 1. Therefore, the carbon particles 2 exhibit the following effects during the heat treatment in the quartz tube 11. In the above, when the susceptor 13 and the heating element 10 are heated and their temperature reaches about 1600 to 1800 ° C., infrared rays of a predetermined wavelength are radiated from the susceptor 13 and the heating element 10. Here, as described in the first embodiment, the silicon carbide semiconductor substrate 1 hardly absorbs infrared rays generated in the temperature range (Non-patent Document: Properties of Advanced Semiconductor Materials, John Wiley & Sons, Inc., pp 127). . Therefore, most of the generated infrared light passes through silicon carbide semiconductor substrate 1.

しかし、当該温度域で発生した赤外線を、炭素粒子2は吸収することができる。したがって、炭素粒子2は、サセプタ13および発熱体10から輻射された赤外線を吸収し、その結果として、炭素粒子2は加熱される。ここで、多数の炭素粒子2は、炭化シリコン半導体基板1上に載置されている。したがって、炭素粒子2と炭化シリコン半導体基板1とは、多数箇所において、点接触している(図5参照)。また、隣接する炭素粒子2と炭化シリコン半導体基板1との間には、図5に示されているように、微細な空隙が形成されている。したがって、固体−固体および固体−気体−固体の2つの熱伝導機構により、加熱された炭素粒子2から炭化シリコン半導体基板1へと熱が伝達される(炭素粒子2が奏する作用と把握できる)。   However, the carbon particles 2 can absorb infrared rays generated in the temperature range. Therefore, the carbon particles 2 absorb the infrared rays radiated from the susceptor 13 and the heating element 10, and as a result, the carbon particles 2 are heated. Here, a large number of carbon particles 2 are placed on silicon carbide semiconductor substrate 1. Therefore, the carbon particles 2 and the silicon carbide semiconductor substrate 1 are in point contact at a number of locations (see FIG. 5). Further, as shown in FIG. 5, fine voids are formed between the adjacent carbon particles 2 and the silicon carbide semiconductor substrate 1. Therefore, heat is transferred from the heated carbon particles 2 to the silicon carbide semiconductor substrate 1 by two heat conduction mechanisms of solid-solid and solid-gas-solid (it can be grasped as an effect of the carbon particles 2).

上述したように、任意の大きさの粒子径を有する炭素粒子2を選択できる。ここで、実施の形態1で説明したように、粒子径の小さい炭素粒子2を選択(採用)すればするほど、炭化シリコン半導体基板1と炭素粒子2との接触点数は、増加する。このように、接触点数を増加させれば、固体−固体間の熱伝導が支配的となる。   As described above, the carbon particles 2 having an arbitrary particle size can be selected. Here, as described in the first embodiment, the number of contact points between the silicon carbide semiconductor substrate 1 and the carbon particles 2 increases as the carbon particles 2 having a smaller particle diameter are selected (adopted). Thus, if the number of contact points is increased, the heat conduction between the solids becomes dominant.

また、粒子径の小さい炭素粒子2を選択(採用)すれば、当然炭素粒子2の体積も減少する。当該炭素粒子2の体積の減少すると、これに伴い当該炭素粒子2の熱容量が減少する。したがって、炭素粒子2の温度上昇速度はより速くなる。このため、炭素粒子2から炭化シリコン半導体基板1への伝熱効率が向上し、炭化シリコン半導体基板1の加熱処理を短時間で終了することができる。   Moreover, if the carbon particle 2 having a small particle diameter is selected (adopted), the volume of the carbon particle 2 is naturally reduced. When the volume of the carbon particles 2 decreases, the heat capacity of the carbon particles 2 decreases accordingly. Therefore, the temperature increase rate of the carbon particles 2 becomes faster. For this reason, the heat transfer efficiency from the carbon particles 2 to the silicon carbide semiconductor substrate 1 is improved, and the heat treatment of the silicon carbide semiconductor substrate 1 can be completed in a short time.

本実施の形態に係わる炭化シリコン半導体基板の加熱方法では、炭化シリコン半導体基板1上に複数(多数)の炭素粒子2を載置した状態で、当該炭化シリコン半導体基板1の加熱処理を施している。したがって、サセプタ13や発熱体10から輻射される赤外線は、炭素粒子2により、一旦吸収される。ここで、上述の通り、炭素粒子2は、炭化シリコン半導体基板1と多数点において点接触している(たとえ炭化シリコン半導体基板1が反りを有していても、また炭化シリコン基板1の平面度が低い場合でも、多数点において当該点接触が実現される)。したがって、短期間にかつ均一に、炭素粒子2を介して炭化シリコン半導体基板1を加熱することができる。   In the method for heating a silicon carbide semiconductor substrate according to the present embodiment, the silicon carbide semiconductor substrate 1 is subjected to heat treatment in a state where a plurality (large number) of carbon particles 2 are placed on the silicon carbide semiconductor substrate 1. . Therefore, the infrared rays radiated from the susceptor 13 and the heating element 10 are once absorbed by the carbon particles 2. Here, as described above, the carbon particles 2 are in point contact with the silicon carbide semiconductor substrate 1 at a number of points (even if the silicon carbide semiconductor substrate 1 has a warp, the flatness of the silicon carbide substrate 1 is also reduced). Even when the value is low, the point contact is realized at many points). Therefore, silicon carbide semiconductor substrate 1 can be heated through carbon particles 2 in a short time and uniformly.

また、本実施の形態では、凹部(より具体的には、2段の掘り込み)がサセプタ13に形成されている。そして、当該凹部の底部(より具体的には、上段の掘り込みの底部)に炭化シリコン半導体基板1を載置し、当該炭化シリコン半導体基板1の上面と凹部の側面とで形成された窪みに多数の炭素粒子2を導入している。したがって、炭化シリコン半導体基板1を安定してサセプタ13上に載置できると共に、炭化シリコン半導体基板1上に、安定して複数の炭素粒子2を載置することができる(つまり、加熱処理中に多少の振動が生じても、炭素粒子2が炭化シリコン半導体基板1からこぼれ落ちることを防止することができる)。また、炭素粒子2は、炭化シリコン半導体基板1のデバイス形成面でない主面上(つまり、当該デバイス形成面と対向する主面上)に、載置・導入されている。したがって、当該デバイス形成面5が炭素粒子2により汚染されることを防止することができる。   In the present embodiment, a recess (more specifically, two levels of digging) is formed in the susceptor 13. Then, silicon carbide semiconductor substrate 1 is placed on the bottom of the recess (more specifically, the bottom of the upper digging), and in a recess formed by the top surface of silicon carbide semiconductor substrate 1 and the side surface of the recess. A large number of carbon particles 2 are introduced. Therefore, silicon carbide semiconductor substrate 1 can be stably placed on susceptor 13 and a plurality of carbon particles 2 can be stably placed on silicon carbide semiconductor substrate 1 (that is, during the heat treatment). Even if some vibration occurs, the carbon particles 2 can be prevented from spilling from the silicon carbide semiconductor substrate 1). Carbon particles 2 are placed and introduced on the main surface of silicon carbide semiconductor substrate 1 that is not the device formation surface (that is, on the main surface opposite to the device formation surface). Therefore, the device forming surface 5 can be prevented from being contaminated by the carbon particles 2.

また、炭化シリコン半導体基板1上に、1層分だけ、炭素粒子2を載置または導入している。したがって、当該炭素粒子2の層厚も最小限に抑えることができる。このように、当該炭素粒子2の全体の体積が減少すると、これに伴い当該炭素粒子2の層全体の熱容量も減少する。したがって、炭素粒子2の層の温度上昇速度はより速くなる。このため、炭素粒子2から炭化シリコン半導体基板1への伝熱効率が向上し、炭化シリコン半導体基板1の加熱処理を短時間で終了することができる。   Further, the carbon particles 2 are placed or introduced for one layer on the silicon carbide semiconductor substrate 1. Therefore, the layer thickness of the carbon particles 2 can be minimized. Thus, when the total volume of the carbon particle 2 decreases, the heat capacity of the entire layer of the carbon particle 2 decreases accordingly. Therefore, the temperature increase rate of the layer of carbon particles 2 becomes faster. For this reason, the heat transfer efficiency from the carbon particles 2 to the silicon carbide semiconductor substrate 1 is improved, and the heat treatment of the silicon carbide semiconductor substrate 1 can be completed in a short time.

また、本実施の形態では、図5に示すように、炭素粒子2の上方に所定の距離だけ隔てて発熱体10が配設されている。そして、当該発熱体10およびサセプタ13を加熱することにより、炭化シリコン半導体基板1を加熱している。しかし、図示しないが、発熱体10の下面(図5と同様、当該下面は平板である)とサセプタ13の上面とが当接するように当該発熱体10を配置し(つまり、炭化製の発熱体10で炭化製のサセプタ13を覆い)、当該状態において、上述した発熱体10およびサセプタ13の発熱を利用した、炭化シリコン半導体基板1の加熱処理を施しても良い。当該発熱体10の下面とサセプタ13の上面との当接状態で加熱処理を施すことによる効果は、実施の形態1,2と同様である。   Moreover, in this Embodiment, as shown in FIG. 5, the heat generating body 10 is arrange | positioned only the predetermined distance above the carbon particle 2. As shown in FIG. The silicon carbide semiconductor substrate 1 is heated by heating the heating element 10 and the susceptor 13. However, although not shown, the heating element 10 is arranged so that the lower surface of the heating element 10 (the lower surface is a flat plate as in FIG. 5) and the upper surface of the susceptor 13 are in contact (that is, the carbonized heating element). 10 may cover the susceptor 13 made of carbonized), and in this state, the heat treatment of the silicon carbide semiconductor substrate 1 may be performed using the heat generated by the heating element 10 and the susceptor 13 described above. The effect obtained by performing the heat treatment in a contact state between the lower surface of the heating element 10 and the upper surface of the susceptor 13 is the same as in the first and second embodiments.

なお、図6に示すように、発熱体10の前記炭化シリコン半導体基板に面する側において、凹部が形成されおり、発熱体10の下面とサセプタ13の上面とが当接し、凹部により炭化シリコン半導体基板1の上面が覆われている状態で、炭化シリコン半導体基板1を加熱しても良い。このようにすることで、炭化シリコン半導体基板1の加熱処理の際に、発熱体10の下面とサセプタ13の上面とを当接したとしても、凹部の存在により、炭化シリコン半導体基板1に当該当接に起因した外力が、炭素粒子2を介して加わることを防止できる。   As shown in FIG. 6, a recess is formed on the side of the heating element 10 facing the silicon carbide semiconductor substrate, and the lower surface of the heating element 10 and the upper surface of the susceptor 13 are in contact with each other. Silicon carbide semiconductor substrate 1 may be heated while the upper surface of substrate 1 is covered. By doing so, even when the lower surface of the heating element 10 and the upper surface of the susceptor 13 are brought into contact with each other during the heat treatment of the silicon carbide semiconductor substrate 1, due to the presence of the recesses, the silicon carbide semiconductor substrate 1 is subjected to the contact. It is possible to prevent an external force resulting from contact from being applied via the carbon particles 2.

実施の形態1に係わる炭化シリコン半導体基板の加熱方法を説明するための図面である。3 is a diagram for illustrating a method for heating a silicon carbide semiconductor substrate according to the first embodiment. 実施の形態1に係わる炭化シリコン半導体基板の加熱方法の他の形態を示す図面である。6 is a view showing another embodiment of a method for heating a silicon carbide semiconductor substrate according to the first embodiment. 実施の形態2に係わる炭化シリコン半導体基板の加熱方法を説明するための図面である。6 is a diagram for illustrating a method for heating a silicon carbide semiconductor substrate according to the second embodiment. 実施の形態2に係わる炭化シリコン半導体基板の加熱方法の他の形態を示す図面である。10 is a view showing another embodiment of a method for heating a silicon carbide semiconductor substrate according to the second embodiment. 実施の形態3に係わる炭化シリコン半導体基板の加熱方法を説明するための図面である。10 is a diagram for illustrating a method for heating a silicon carbide semiconductor substrate according to the third embodiment. 実施の形態3に係わる炭化シリコン半導体基板の加熱方法の他の形態を示す図面である。10 is a view showing another embodiment of a method for heating a silicon carbide semiconductor substrate according to the third embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 炭化シリコン半導体基板、2 炭素粒子、3 炭化シリコン粒子、5 デバイス形成面、10 発熱体、11 石英チューブ、12 高周波誘導加熱用コイル、13 サセプタ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon carbide semiconductor substrate, 2 Carbon particle, 3 Silicon carbide particle, 5 Device formation surface, 10 Heating element, 11 Quartz tube, 12 High frequency induction heating coil, 13 Susceptor.

Claims (6)

(A)サセプタに形成されている凹部の窪んだ領域に、炭化シリコン粒子を載置する工程と、
(B)デバイス形成面が前記サセプタ側を向くように、前記凹部の上部を閉蓋するように、前記サセプタ上に炭化シリコン半導体基板を載置する工程と、
(C)前記工程(A)、(B)の後に、前記サセプタを加熱することにより、前記炭化シリコン半導体基板を加熱する工程とを、備えている、
ことを特徴とする炭化シリコン半導体基板の加熱方法。
(A) placing silicon carbide particles in a recessed region of the recess formed in the susceptor;
(B) placing a silicon carbide semiconductor substrate on the susceptor so as to close the upper portion of the recess so that the device formation surface faces the susceptor;
(C) After the steps (A) and (B), the step of heating the silicon carbide semiconductor substrate by heating the susceptor is provided.
A method for heating a silicon carbide semiconductor substrate.
前記凹部は、第一の凹部と、前記第一の凹部の底部と連接されており、前記第一の凹部よりも開口幅の小さい第二の凹部と、から形成されており、
前記工程(A)は、
前記第二の凹部の窪んだ領域に、前記炭化シリコン粒子を導入する工程であり、
前記工程(B)は、
前記第二の凹部の上部を閉蓋するように、前記第一の凹部の底部に前記炭化シリコン半導体基板を載置する工程であり、
(D)前記炭化シリコン半導体基板の上面と前記第一の凹部の側面とで形成される窪んだ部分に、炭素粒子を載置する工程を、さらに備えている、
ことを特徴とする請求項1に記載の炭化シリコン半導体基板の加熱方法。
The recess is formed of a first recess and a second recess that is connected to the bottom of the first recess and has a smaller opening width than the first recess.
The step (A)
A step of introducing the silicon carbide particles into the recessed region of the second recess,
The step (B)
Placing the silicon carbide semiconductor substrate on the bottom of the first recess so as to close the top of the second recess,
(D) The method further includes a step of placing carbon particles on a recessed portion formed by the upper surface of the silicon carbide semiconductor substrate and the side surface of the first recess.
The method for heating a silicon carbide semiconductor substrate according to claim 1.
前記工程(D)は、
前記炭化シリコン半導体基板上に、1層分だけ、前記炭素粒子を載置する工程である、
ことを特徴とする請求項2に記載の炭化シリコン半導体基板の加熱方法。
The step (D)
A step of placing the carbon particles on the silicon carbide semiconductor substrate by one layer;
The method for heating a silicon carbide semiconductor substrate according to claim 2.
前記炭化シリコン半導体基板の上方または前記炭素粒子の上方に、発熱体が配設されており、
前記工程(C)は、
前記発熱体および前記サセプタを加熱することにより、前記炭化シリコン半導体基板を加熱する工程である、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の炭化シリコン半導体基板の加熱方法。
A heating element is disposed above the silicon carbide semiconductor substrate or above the carbon particles,
The step (C)
Heating the silicon carbide semiconductor substrate by heating the heating element and the susceptor;
The method for heating a silicon carbide semiconductor substrate according to claim 1 or 2.
前記工程(C)は、
前記発熱体の下面と前記サセプタの上面とが当接した状態で、前記炭化シリコン半導体基板を加熱する工程である、
ことを特徴とする請求項4に記載の炭化シリコン半導体基板の加熱方法。
The step (C)
Heating the silicon carbide semiconductor substrate in a state where the lower surface of the heating element and the upper surface of the susceptor are in contact with each other;
The method for heating a silicon carbide semiconductor substrate according to claim 4.
前記発熱体は、前記炭化シリコン半導体基板に面する側において、凹部が形成されおり、
前記工程(C)は、
前記発熱体の下面と前記サセプタの上面とが当接し、前記凹部により前記炭化シリコン半導体基板の上面が覆われている状態で、前記炭化シリコン半導体基板を加熱する工程である、
ことを特徴とする請求項5に記載の炭化シリコン半導体基板の加熱方法。
The heating element has a recess formed on the side facing the silicon carbide semiconductor substrate,
The step (C)
Heating the silicon carbide semiconductor substrate in a state where the lower surface of the heating element is in contact with the upper surface of the susceptor and the upper surface of the silicon carbide semiconductor substrate is covered by the recess.
The method for heating a silicon carbide semiconductor substrate according to claim 5.
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