JP2009158726A

JP2009158726A - 半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法

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Publication number: JP2009158726A
Application number: JP2007335433A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Tawara; 武志俵
Original assignee: Fuji Electric Device Technology Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2009-07-16
Anticipated expiration: 2027-12-27
Also published as: JP5024032B2

Abstract

【課題】省スペースで、多数の半導体基板に同時に膜を成長させる。
【解決手段】囲い部材１１と、囲い部材１１内に設置され、支持棒１２ａで保持されて複数が重ねられた、半導体基板１０ａを搭載したサセプタ１２と、囲い部材１１に形成された、囲い部材１１の内部にガスを導入する導入路１３と、囲い部材１１に導入路１３と対向して形成された、ガスを排出する排出路１４と、囲い部材１１に形成された、サセプタ１２を加熱する加熱部１５と、を有し、対向する一対の導入路１３と排出路１４とが囲い部材１１に、異なる方向に複数組形成された半導体装置の製造装置１０によれば、製造および加工コストを削減でき、省スペースで多数の半導体基板１０ａ上に膜を膜質、膜厚、不純物濃度などの均一性よく同時に成長させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、炭化シリコンの半導体基板上に膜を成長させる半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法に関する。

次世代の半導体材料として、現在のシリコン（Ｓｉ）に代わって炭化シリコン（ＳｉＣ）が期待されている。ＳｉＣが用いられた半導体素子は、これまでのＳｉを用いた場合と比較して、オン状態における素子抵抗を数百分の一に低下させることができ、２００℃以上の高温環境下で使用することができるなどの利点を有する。このような利点を生かして、例えば、電力変換装置などに主に用いられる、高耐電圧の、大電流下で動作するパワー半導体素子への利用が期待され、このようなパワー半導体素子を用いたハイブリッド自動車などの普及も注目されている。そして、現在までに、ＳｉＣを材料に用いたショットキーバリアダイオードが市販され、ＭＯＳＦＥＴ（Metal−Oxide−Semiconductor Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などのスイッチングデバイスも盛んに研究されている。

しかし、ＳｉＣを用いた半導体素子の作製には、Ｓｉを用いた半導体素子の作製技術が応用できるが、ＳｉＣの特性による特有の難しさがある。
その１つにエピタキシャル成長がある。ＳｉＣを用いたエピタキシャル成長を行う際、１５００℃から１７００℃のＳｉの融点をはるかに超える温度が必要となる。したがって、耐熱性の問題からＳｉを用いた従来の半導体素子の作製装置は使えない。このため、ＳｉＣに適用できる独自の装置が開発されている。特に、耐熱性が最も問題になるのは、ウェハを搭載したサセプタ（susceptor）を機械的に駆動して回転させる回転軸の部分である。つまり、高温であるために、回転軸が炉内外の温度差に耐えられず、破損してしまうという問題があった。

そこで、サセプタを機械的に回転させるのではなく、炉内に流す水素（Ｈ）ガスの勢いでサセプタを回転させる方法が現在の主流となっている（例えば、特許文献１参照）。
また、複数のガス導入路と排出路を設けることが検討されている（例えば、特許文献２参照）。
特表２００３−５０７３１９号公報特開２００６−３０３１５２号公報

しかし、ウェハの処理枚数を上げるために、サセプタのウェハ搭載面積を広くすると、サセプタを機械的に回転させることが難しくなる。ガスで回転させるためには、例えば、回転翼が必要になり、サセプタの加工コストが嵩むという問題点があった。

また、同様にサセプタを広くすると、サセプタの熱容量が大きくなるために、昇降温に時間がかかり、半導体装置の製造のスループットが低下するという別の問題もあった。
また、同様にサセプタを広くすると、装置のフットプリントが増加し、限られた工場敷地を有効に使うことができないという別の問題もあった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、省スペースで、多数の半導体基板に膜を厚さのばらつきなく同時に成長させることができる半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、炭化シリコンの半導体基板上に膜を成長させる半導体装置の製造装置が提供される。
この半導体装置の製造装置は、囲い部材と、前記囲い部材内に設置され、支持棒で保持されて複数が重ねられた、前記半導体基板を搭載したサセプタと、前記囲い部材に形成された、前記囲い部材の内部にガスを導入する導入路と、前記囲い部材に前記導入路と対向して形成された、前記ガスを排出する排出路と、前記囲い部材に形成された、前記サセプタを加熱する加熱部と、前記囲い部材の内部に、複数の前記サセプタを取り囲む断熱材と、から構成され、対向する一組の前記導入路と前記排出路とが、前記囲い部材に、異なる方向に複数組形成される。

また、上記目的を達成するために、炭化シリコンの半導体基板上に膜を成長させる半導体装置の製造方法が提供される。
この半導体装置の製造方法は、囲い部材内に設置され、支持棒で保持されて複数が重ねられたサセプタに搭載させた前記半導体基板に対して、前記囲い部材に形成された導入路からガスを導入する工程と、前記囲い部材に前記導入路と対向して形成された排出路から前記ガスを排出する工程と、前記サセプタを加熱する工程と、を要素として有し、対向する一組の前記導入路と前記排出路とが、前記囲い部材に、異なる方向に複数組形成されて、複数組の前記導入路と前記排出路とから前記ガスを異なるタイミングで導入および排出する。

上記の半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法では、省スペースで、同時に多数の半導体基板に膜を、膜質、膜厚、不純物濃度などの均一性よく成長させることができる。

以下、本発明の実施の形態として、実施の形態の概要を、その後に概要を踏まえた実施の形態について、図面を参照しながら説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されるものではない。

まず、実施の形態の概要について図面を参照しながら説明する。
図１は、実施の形態における概要を説明する、（Ａ）は平断面模式図、（Ｂ）は側断面模式図である。なお、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の破線Ｘ−Ｘ’での断面模式図を示している。

半導体装置の製造装置１０では、図１に示すように、半導体基板１０ａが搭載されたサセプタ１２が囲い部材１１の内部に設置されている。以下、各構成の詳細について、引き続き、図１を参照しながら説明する。

まず、囲い部材１１は、四方および上下面が塞がれており、内部に空間を有する。さらに、囲い部材１１には、導入路１３、排出路１４および加熱部１５が形成されている。
導入路１３は、囲い部材１１の内部に通じており、囲い部材１１の内部に導入するガスの導入口となる。なお、図中の直線の矢印１３ａは、ガスの流れを示しており、これによれば、導入路１３から導入されたガスは囲い部材１１の内部で広がって、サセプタ１２同士の隙間を進む。

排出路１４は、囲い部材１１の内部に通じており、導入路１３から導入されたガスの排出口となる。なお、ガスの流れを示す矢印１３ａによれば、サセプタ１２同士の隙間を進んだガスは、排出路１４で収束して、囲い部材１１の外部へ排出する。

加熱部１５は、例えば、高周波電流による磁場を発生し、その磁場によって対象物を誘導加熱することができる。
一方、サセプタ１２は複数が間隔をあけて重ねられ、支持棒１２ａに保持されている。各々のサセプタ１２上には、半導体基板１０ａが搭載されている。また、サセプタ１２は、加熱部１５によって十分に加熱される熱容量を有する大きさであって、厚さは、半導体基板の厚みの３倍程度以下、直径は、半導体基板の直径の３倍程度以下である。さらに、サセプタ１２と、サセプタ１２に搭載する半導体基板１０ａとの材質は同質であることが望ましく、同様に、厚さも同程度であることが望ましい。

このように複数が重ねられたサセプタ１２が、囲い部材１１の内部に設置される。すると、加熱部１５からの磁場によって、サセプタ１２の最上部および最下部が誘導加熱される。そして、最上部および最下部以外のサセプタ１２を、輻射によって相互に加熱させることができる。

このような半導体装置の製造装置１０では、加熱部１５でサセプタ１２を加熱しながら、ガスを導入路１３から導入するとともに、排出路１４から排出することで、半導体基板１０ａ上に膜を成長させることができる。

したがって、加熱部１５で十分に加熱できる大きさのサセプタ１２を支持棒１２ａで縦方向に重ねて保持するため、複数の半導体基板１０ａを同時に加熱することができ、回転翼などを設置する製造および加工コストを削減でき、省スペースで多数の半導体基板１０ａ上に膜を同時に成長させることができる。

次に、第１の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態は上記概要を踏まえて、より具体的な構成をなしている。
図２は、第１の実施の形態における半導体装置の製造装置の平断面模式図である。なお、図２は、半導体装置の製造装置２０を上部から見たところを模式的に示している。また、実際の半導体装置の製造装置２０の上部には、石英板などが形成されているが、図２ではそれらの記載を省略し、内部のみを記載している。

半導体装置の製造装置２０は、図２に示すように、ウェハ２０ａが搭載されたサセプタ２２が囲い部材２１内に設置されている。以下に各構成の詳細について、引き続き、図２を参照しながら説明する。

囲い部材２１は、円筒形の石英管２１ａによって側部が覆われており、上下面が石英板（図２では図示を省略）によって閉じられた構成をし、内部に空間を有する。さらに、囲い部材２１は、導入路２３および排出路２４が石英管２１ａの側部に形成されている。

導入路２３は、囲い部材２１の内部に通じており、囲い部材２１の内部へ、ガスを導入する際の導入通路となる。また、導入路２３は、例えば、ステンレス鋼（Stainless Used Steel：ＳＵＳ）によって構成されている。

排出路２４は、石英管２１ａの側部の、導入路２３と対向する位置に形成され、囲い部材２１の内部に通じており、囲い部材２１の内部からガスを外部へ排出する際の排出通路となる。また、排出路２４は、例えば、ＳＵＳによって構成されている。

さらに、このような一対の導入路２３および排出路２４を１組とする、３組の導入路２３および排出路２４がそれぞれ方向を異ならせて、石英管２１ａの側部に形成されている。また、第１の実施の形態では、３組の導入路２３および排出路２４を形成しているが、必要に応じて、４組以上でも構わない。

一方、サセプタ２２は、縦方向（紙面垂直方向）に間隔をもって重ねられて、支持棒２２ｂで保持されることで、サセプタスタック（図２では図示を省略）が構成されている。さらに、サセプタ２２は、搭載されるウェハ２０ａと同質であって、同様に、厚さも同程度であることが望ましい。このようにすると、サセプタ２２を加熱した際に、サセプタ２２とウェハ２０ａとの昇降温度速度をほぼ等しくすることができる。したがって、第１の実施の形態では、例えば、サセプタ２２およびウェハ２０ａをＳｉＣで構成している。また、ウェハ２０ａの厚さを５００μｍ程度とすれば、サセプタ２２の厚さを、ウェハ２０ａとほぼ等しい４００μｍから６００μｍとし、ウェハ２０ａの直径を７．６ｃｍ（約３インチ）程度とすれば、サセプタ２２の直径を、ウェハ２０ａの直径の約１．５倍程度の１０ｃｍから１２ｃｍとする。

このようなサセプタスタックが断熱材２１ｂで覆われて、囲い部材２１の内部に設置されて、半導体装置の製造装置２０が構成される。
引き続き、半導体装置の製造装置２０について説明を加える。

図３は、第１の実施の形態における半導体装置の製造装置の側断面模式図である。なお、図３は、図２の破線Ａ−Ａ’における断面図を模式的に示している。また、図３では、図２では記載していない石英板２１ｃ、高周波加熱用コイル２５ａおよび放射温度計２５ｂも記載している。

半導体装置の製造装置２０は、図３に示すように、ウェハ（図３では図示を省略）が搭載されたサセプタ２２が囲い部材２１内に設置されている。以下に各構成の詳細について、引き続き、図３を参照しながら説明する。

囲い部材２１は、円筒形の石英管２１ａによって側部が覆われており、上下面が石英板２１ｃによって閉じられた構成をし、内部に空間を有する。そして、石英管２１ａと石英板２１ｃとは、オーリング２１ｅを備えたＳＵＳ部材２１ｄを介して接合している。また、図３は、図２の破線Ａ−Ａ’での断面図であるために、導入路および排出路を記載していない。

さらに、石英板２１ｃには、高周波加熱用コイル２５ａおよび放射温度計２５ｂが設置されている。
高周波加熱用コイル２５ａは、高周波電流によって磁場を発生させることができる。そして、高周波加熱用コイル２５ａは発生させた磁場により、囲い部材２１の内部の最上部および最下部のサセプタ２２を誘導加熱させることができる。

放射温度計２５ｂは、加熱されたサセプタ２２および囲い部材２１の内部の温度を、温度観測ポート２５ｃを介して観測することができる。
一方、サセプタ２２は、縦方向に４ｍｍ程度の間隔で１６枚が重ねられて、支持棒２２ｂで保持されることで、サセプタスタック２２ａを構成している。なお、サセプタ２２の厚さおよび直径は既述の通りであって、サセプタスタック２２ａの高さは、８ｃｍ程度となる。

このようなサセプタスタック２２ａが断熱材２１ｂで覆われて、囲い部材２１の内部に設置されて、半導体装置の製造装置２０が構成される。
また、サセプタスタック２２ａは囲い部材２１の内部に設置されるだけではなく、自由に取り出すこともできるため、サセプタ２２に搭載したウェハを適宜交換することができる。

図４は、第１の実施の形態における半導体装置の製造装置のサセプタスタックを取り出した断面模式図である。
側部の石英管２１ａと上下面の石英板２１ｃとが、オーリング２１ｅを備えたＳＵＳ部材２１ｄを介して接合されることで構成される囲い部材２１では、上面の石英板２１ｃを、自由に開閉することができる。このため、上面の石英板２１ｃを開けて、囲い部材２１の内部のサセプタスタック２２ａを、ウェハ交換用治具２２ｃを用いて持ち上げて、サセプタ２２をウェハ（図４では図示を省略）とともに交換することができる。交換されたサセプタ２２は、別途用意した洗浄装置にて、例えば、塩化水素（ＨＣｌ）ガスによるエッチング処理を行って、クリーニングを行うことができる。したがって、半導体装置の製造装置２０を停止することなく、常に付着物の無いクリーンなサセプタ２２を用いることが可能となる。

このため、特許文献１にて、例えば、直径が５０ｃｍ程度の大きなサセプタを備えた半導体装置の製造装置では、１５時間に１回の頻度で当該装置のメンテナンスを行う必要があった。一方、サセプタ２２を備える半導体装置の製造装置２０では、１５０時間に１回の頻度で半導体装置の製造装置２０のメンテナンスを行えばよく、メンテナンス周期を長くすることができる。

続いて、このような半導体装置の製造装置２０におけるサセプタ２２の加熱工程について説明する。
半導体装置の製造装置２０では、サセプタ２２の加熱に石英板２１ｃに設置された高周波加熱用コイル２５ａが用いられる。すなわち、囲い部材２１の上下面の石英板２１ｃに設置した高周波加熱用コイル２５ａが高周波電流によって磁場を発生すると、囲い部材２１の内部に設置したサセプタスタック２２ａの最上部および最下部のサセプタ２２が誘導加熱される。そして、誘導加熱された最上部および最下部のサセプタ２２は、輻射によって隣接するサセプタ２２を加熱する。このようにして次々とサセプタスタック２２ａの中央部のサセプタ２２へ熱が伝わり、サセプタスタック２２ａを構成する全てのサセプタ２２が加熱される。

図５は、第１の実施の形態における半導体装置の製造装置のサセプタスタックの高さに依存する温度分布を示すグラフである。なお、図５では、横軸に設定した縦座標［ｍｍ］は、サセプタスタック２２ａの高さの中央を基準（０［ｍｍ］）として、その基準からの距離を表し、縦軸に設定したサセプタ中央温度［℃］は、サセプタ２２の中央近傍の温度を表している。また、温度の観測には、サセプタスタック２２ａの上下部に設置した温度観測ポート２５ｃを介した放射温度計２５ｂによる観測結果を基に、電磁界および熱流体解析によりサセプタ２２の温度分布が計算されたものである。また、囲い部材２１の内部の温度の管理は、温度観測ポート２５ｃから放射温度計２５ｂにより、最上部および最下部のサセプタ２２の温度を観測して、高周波電流を調節することにより行う。また、サセプタスタック２２ａの高さ、サセプタスタック２２ａを構成するサセプタ２２の枚数およびサセプタ２２の厚さ、直径については、既述の通りである。

図５によれば、最上部および最下部のサセプタ２２（図中の点２２ｅ，２２ｆ）以外は、サセプタスタック２２ａの中央部のサセプタ２２（図中の点２２ｄ）の温度を基準として１０℃以内の温度差になっていることが示されている。温度差が１０℃以内であれば、ガスの囲い部材２１の内部の位置による濃度分布およびウェハ２０ａ上に成長させられる膜厚分布に与える影響は小さいと考えられる。

さらに、引き続き、半導体装置の製造装置２０について説明を加える。
図６は、第１の実施の形態における半導体装置の製造装置の別の側断面模式図である。なお、図６は、図２の破線Ｂ−Ｂ’における断面図を模式的に示している。また、図６では、図２では記載していない石英板２１ｃ、高周波加熱用コイル２５ａおよび放射温度計２５ｂも記載している。

既述の通り、半導体装置の製造装置２０は、図６に示すように、ウェハ（図６では図示を省略）が搭載されたサセプタ２２が囲い部材２１内に設置されている。以下に各構成の詳細について、引き続き、図６を参照しながら説明する。

囲い部材２１は、円筒形の石英管２１ａによって側部が覆われるとともに、上下面が石英板２１ｃによって閉じられた構成をし、内部に空間を有する。そして、囲い部材２１には、導入路２３および排出路２４が形成されている。

導入路２３は、既述の通り、囲い部材２１の内部に通じており、囲い部材２１の内部へ、ガスを導入する際の導入通路となる。また、導入路２３は、例えば、ＳＵＳによって構成されている。

排出路２４は、既述の通り、導入路２３と対向する位置に形成され、囲い部材２１の内部に通じており、囲い部材２１の内部からガスを外部へ排出する際の排出通路となる。また、排出路２４は、例えば、ＳＵＳによって構成されている。

そして、石英板２１ｃには、高周波加熱用コイル２５ａおよび放射温度計２５ｂが設置されている。なお、高周波加熱用コイル２５ａおよび放射温度計２５ｂについては、既述の通りである。

このような囲い部材２１の内部に、既述のサセプタ２２が複数重ねられたサセプタスタック２２ａが設置されている。
そして、サセプタスタック２２ａが設置された囲い部材２１の内部にガスを導入し、外部に排出する場合について説明する。なお、図６中の矢印２３ａはガスの流れを表している。

導入路２３を介して囲い部材２１の内部に導入されたガスは、囲い部材２１の内部で上下に広がって進んでいく。そして、広がったガスは、サセプタスタック２２ａのサセプタ２２同士の間を通り、導入路２３に対向する位置に形成された排出路２４で収束して外部へ排出する。

また、半導体装置の製造装置２０には、図２に示したように、一対の導入路２３および排出路２４を１組とすると、それぞれの方向を異ならせて３組形成してある。そして、３方向からガスの導入および排出を行うことができる。このため、囲い部材２１の内部で上下に広がったガスの上部および下部の濃度分布を略均等にできるため、ウェハ上に略均等な膜厚を成長させることが可能となる。なお、ガスを２方向以上から導入および排出させる場合は、サセプタ２２の中央近傍で異方向からのガスが衝突して乱れる恐れがある。そこで、２方向以上のガスの導入および排出の場合は、一定時間ごとに各方向から交互にガスの導入および排出を行うようにすれば、ガスの場所による濃度分布を略均等にすることができる。したがって、ガスの導入および排出のタイミングと方向を異ならせて形成することにより、サセプタ２２を回転させずに、サセプタ２２を回転させた時と同様の効果を得ることができる。この結果、サセプタ２２を回転させるために必要な回転軸または回転翼などを必要としないために、半導体装置の製造装置２０の製造コストを削減することができる。また、ガスの場所による濃度分布を略均等にすることができるので、膜質、膜厚、不純物濃度等の均一性よく成膜が行える。

以上のような構成をなす半導体装置の製造装置２０において、実際にウェハ上に膜を成長させる場合について説明する。
まず、１４枚のＳｉＣで構成されたウェハがそれぞれ搭載された１６枚のサセプタ２２により構成されるサセプタスタック２２ａを囲い部材２１の内部に設置する。

続いて、全てのウェハにエピタキシャル成長を行う。３組の導入路２３および排出路２４にて、例えば、Ｈ、モノシラン（ＳｉＨ₄）、プロパン（Ｃ₃Ｈ₈）、窒素（Ｎ）またはトリメチルアルミニウム（（ＣＨ₃）₃Ａｌ）ガスの導入および排出を約２０分おきに行う。そして、約１時間後には、ウェハ上に、６μｍ程度のエピタキシャル膜が成長した。このエピタキシャル膜について、エピタキシャル膜の濃度および膜厚のばらつきは、標準偏差／平均値で約３％であった。また、１４枚のウェハ間の濃度および膜厚のばらつきは、（最大値−最小値）／平均値で約４％であった。

なお、半導体装置の製造装置２０と同程度のフットプリントである、例えば、特許文献１で示された装置を用いて、半導体装置の製造装置２０と同程度の濃度および膜厚のばらつきのエピタキシャル膜を同時に成長させられる枚数は６枚程度である。

このような第１の実施の形態における半導体装置の製造装置２０では、３組の導入路２３および排出路２４、さらに高周波加熱用コイル２５ａが形成された囲い部材２１の内部に、支持棒２２ｂで縦方向に重なって保持され、ウェハが搭載された、複数のサセプタ２２が設置される。そして、高周波加熱用コイル２５ａでサセプタ２２を加熱しながら、ガスを導入路２３から導入するとともに、排出路２４から排出することで、ウェハ上にエピタキシャル膜を成長させることができる。

したがって、高周波加熱用コイル２５ａで十分に加熱できる大きさのサセプタ２２を支持棒２２ｂで縦方向に重ねて保持するため、複数のウェハを同時に加熱することができる。また、３組の導入路２３および排出路２４によりガスの導入および排出を３方向により行うために、囲い部材２１の内部で広がったガスの上部および下部の濃度分布を略均等にできるため、ウェハ上に略均等な膜厚を成長させることが可能となる。この結果、サセプタ２２を回転させるための回転軸または回転翼などを設置する製造および加工コストを削減でき、省スペースで多数のウェハ上にエピタキシャル膜を同時に成長させることができる。また、囲い部材２１の上面の石英板２１ｃは、自由に開閉することができため、サセプタ２２をウェハとともに交換することができる。この結果、常に付着物の無いクリーンなサセプタ２２を用いることができて、メンテナンス周期を長くすることができる。

次に、第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態では、第１の実施の形態の半導体装置の製造装置２０の断熱材２１ｂに対して断熱材保護板をさらに備えた場合を例に挙げて説明する。なお、第２の実施の形態では、第１の実施の形態の半導体装置の製造装置２０と同じ構成のものには同じ符号を付しており、詳細な説明を省略する。

図７は、第２の実施の形態における半導体装置の製造装置の平断面模式図である。なお、図７は、半導体装置の製造装置３０を上部から見たところを模式的に示している。また、実際の半導体装置の製造装置３０の上部には、石英板などが形成されているが、図７ではそれらの記載を省略し、内部のみを記載している。

半導体装置の製造装置３０は、図２と同様に、ウェハ２０ａが搭載されたサセプタ２２が囲い部材２１内に設置されている。
囲い部材２１は、石英管２１ａによって側部が覆われており、上下面が石英板（図７では図示を省略）によって閉じられた構成をし、内部に空間を有する。なお、囲い部材２１の石英管２１ａの直径は既述の通りである。さらに、囲い部材２１は、導入路２３および排出路２４が石英管２１ａの側部に形成されている。

導入路２３は、囲い部材２１の内部に通じており、囲い部材２１の内部へ、ガスを導入する際の導入通路となる。
排出路２４は、導入路２３と対向する位置に形成され、囲い部材２１の内部に通じており、囲い部材２１の内部からガスを外部へ排出する際の排出通路となる。

そして、このような一対の導入路２３および排出路２４を１組とすると、３組の導入路２３および排出路２４がそれぞれ方向を異ならせて、石英管２１ａの側部に形成されている。

一方、サセプタ２２は、縦方向（紙面垂直方向）に間隔をもって重ねられて、支持棒２２ｂで保持されることで、サセプタスタック（図７では図示を省略）が構成されている。
このようなサセプタスタックが、断熱材保護板２２ｇを介して断熱材２１ｂで覆われて、囲い部材２１の内部に設置されて、半導体装置の製造装置３０が構成される。

断熱材保護板２２ｇは、サセプタスタックと断熱材２１ｂとの間に設置される。また、断熱材保護板２２ｇはＳｉＣ、ＳｉＣでコーティング処理されたグラファイトまたは炭化タンタル（ＴａＣ）でコーティングされたグラファイトで構成されて、導入された、例えば、Ｈなどのガスによりエッチングされる断熱材２１ｂを保護する役目を果たす。

引き続き、半導体装置の製造装置３０について説明を加える。
図８は、第２の実施の形態における半導体装置の製造装置の側断面模式図である。なお、図８は、図７の破線Ｃ−Ｃ’における断面図を模式的に示している。また、図８では、図７では記載していない石英板２１ｃ、高周波加熱用コイル２５ａおよび放射温度計２５ｂも記載している。

半導体装置の製造装置３０は、図８に示すように、ウェハ（図８では図示を省略）が搭載されたサセプタ２２が囲い部材２１の内部に設置されている。
囲い部材２１は、石英管２１ａによって側部が覆われており、上下面が石英板２１ｃによって閉じられた構成をし、内部に空間を有する。そして、石英管２１ａと石英板２１ｃとは、オーリング２１ｅを備えたＳＵＳ部材２１ｄを介して接合している。

さらに、石英板２１ｃには、既述の通り、高周波加熱用コイル２５ａおよび放射温度計２５ｂが設置されている。
一方、サセプタ２２は、縦方向に４ｍｍ程度の間隔で１６枚が重ねられて、支持棒２２ｂで保持されることで、サセプタスタック２２ａが構成されている。

このようなサセプタスタック２２ａは、断熱材保護板２２ｇを介して断熱材２１ｂで覆われて、囲い部材２１の内部に設置されて、半導体装置の製造装置３０が構成される。
なお、半導体装置の製造装置にて、断熱材保護板２２ｇが無い場合、ガスによってエッチングされた断熱材２１ｂに発生したパーティクル密度は、１０ロットの平均で１個／ｃｍ²であった。一方、断熱材保護板２２ｇがある半導体装置の製造装置３０の場合、断熱材２１ｂに発生したパーティクル密度は、同様に１０ロットの平均で０．５個／ｃｍ²に改善した。さらに、断熱材保護板２２ｇの有無によって、断熱材２１ｂの使用寿命も１５０時間から３００時間へと向上した。

したがって、サセプタスタック２２ａと断熱材２１ｂとの間に断熱材保護板２２ｇを新たに備える半導体装置の製造装置３０は、第１の実施の形態の効果とともに、ガスによりエッチングされる断熱材２１ｂを保護することができるために、半導体装置の製造装置３０の使用寿命を向上することが可能となる。

上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。

実施の形態における概要を説明する、（Ａ）は平断面模式図、（Ｂ）は側断面模式図である。第１の実施の形態における半導体装置の製造装置の平断面模式図である。第１の実施の形態における半導体装置の製造装置の側断面模式図である。第１の実施の形態における半導体装置の製造装置のサセプタスタックを取り出した断面模式図である。第１の実施の形態における半導体装置の製造装置のサセプタスタックの高さに依存する温度分布を示すグラフである。第１の実施の形態における半導体装置の製造装置の別の側断面模式図である。第２の実施の形態における半導体装置の製造装置の平断面模式図である。第２の実施の形態における半導体装置の製造装置の側断面模式図である。

符号の説明

１０半導体装置の製造装置
１０ａ半導体基板
１１囲い部材
１２サセプタ
１２ａ支持棒
１３導入路
１３ａ矢印
１４排出路
１５加熱部

Claims

炭化シリコンの半導体基板上に膜を成長させる半導体装置の製造装置において、
囲い部材と、
前記囲い部材内に設置され、支持棒で保持されて複数が重ねられた、前記半導体基板を搭載したサセプタと、
前記囲い部材に形成された、前記囲い部材の内部にガスを導入する導入路と、
前記囲い部材に前記導入路と対向して形成された、前記ガスを排出する排出路と、
前記囲い部材に形成された、前記サセプタを加熱する加熱部と、
前記囲い部材の内部に、複数の前記サセプタを取り囲む断熱材と、を有し、
対向する一組の前記導入路と前記排出路とが、前記囲い部材に、異なる方向に複数組形成されることを特徴とする半導体装置の製造装置。
前記サセプタと前記断熱材との間に前記断熱材の保護部材をさらに有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
前記保護部材は、炭化シリコン、炭化シリコンまたは炭化タンタルによってコートされたグラファイトであることを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造装置。
前記サセプタは、炭化シリコンで構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造装置。
前記サセプタは、前記半導体基板と同じ厚さであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造装置。
炭化シリコンの半導体基板上に膜を成長させる半導体装置の製造方法において、
囲い部材内に設置され、支持棒で保持されて複数が重ねられたサセプタに搭載させた前記半導体基板に対して、前記囲い部材に形成された導入路からガスを導入する工程と、
前記囲い部材に前記導入路と対向して形成された排出路から前記ガスを排出する工程と、
前記サセプタを加熱する工程と、を有し、
対向する一組の前記導入路と前記排出路とが、前記囲い部材に、異なる方向に複数組形成されて、複数組の前記導入路と前記排出路とから前記ガスを異なるタイミングで導入および排出することを特徴とする半導体装置の製造方法。