JP2017017084A - 炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法およびエピタキシャル成長装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダウンフォール欠陥の発生と不純物濃度の面内均一性の低下とを抑制しつつ、エピタキシャル成長装置への保守作業の負担を軽減する。【解決手段】成長室２と、断熱部材４０と、内部部材２０と、被覆部材とを有するエピタキシャル成長装置１が準備される。成長室２は材料ガスの流路ＦＣを含んでいる。内部部材２０は、成長室２内に断熱部材４０によって断熱されて設けられている。被覆部材５０，６０は、基板ホルダ３０および内部部材２０のいずれかに着脱自在に取り付けられており、流路ＦＣへ露出された炭化珪素単結晶部材を含んでいる。炭化珪素単結晶基板９０を保持した基板ホルダ３０が成長室２に収められる。成長室２へ材料ガスを供給することにより、炭化珪素単結晶基板９０上に炭化珪素層９１が成長させられる。【選択図】図１０

Description

本発明は、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法およびエピタキシャル成長装置に関し、特に、材料ガスを用いる炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法およびエピタキシャル成長装置に関するものである。

炭化珪素（ＳｉＣ）は、珪素（Ｓｉ）のバンドギャップに比べて大きなバンドギャップを有している。このため、絶縁破壊電界強度、飽和電子速度および熱伝導度など、電力用半導体装置のための半導体材料にとって重要な特性において、ＳｉＣは利点を有している。よって電力用半導体装置にＳｉＣを用いることで、電力変換時の電力損失の大幅な低減、デバイスの小型化などが可能となる。よってＳｉＣ半導体装置は、電気自動車の高性能化、および太陽電池システムなどの高機能化などのために期待されており、低炭素社会の実現の上でのキーデバイスとなる可能性を有している。

ＳｉＣ半導体装置の製造には、半導体ウエハとしてＳｉＣエピタキシャル基板が用いられる。ＳｉＣエピタキシャル基板は、ＳｉＣ単結晶基板と、その上に設けられたエピタキシャル層とを有する。エピタキシャル層は、ＳｉＣ単結晶基板上にエピタキシャルにＳｉＣ層を成長させること、すなわちエピタキシャル層を形成すること、によって製造される。このエピタキシャル成長は、たとえば、熱ＣＶＤ法（熱化学気相堆積法）などにより行われ得る。ＳｉＣ単結晶基板としては、オフ角と称される、｛０００１｝面に対する傾斜角が設けられた表面を有するものが用いられている。０°よりも大きいオフ角が設けられることにより、｛０００１｝面に垂直な結晶軸であるｃ軸に沿った原子配列の周期情報、すなわちＳｉＣのポリタイプについての情報、が表面に露出される。これにより、ＳｉＣ単結晶基板のポリタイプと同じポリタイプを有するＳｉＣ層を成長させることが可能となる。

ここでポリタイプとは、結晶構造が有する特有の周期性のことである。たとえば、Ｓｉ原子：Ｃ原子＝１：１の化学量論的な組成を有し、かつ、六方最密充填構造を有するＳｉＣであっても、ｃ軸に沿った原子配列の周期性には様々な種類が存在し得る。この原子スケールでの周期および結晶格子の対称性の分類がポリタイプである。ポリタイプはＳｉＣの物性に影響を及ぼす。現在、電力用半導体装置への応用の観点から最も注目を集めているポリタイプは４Ｈである。ポリタイプ４Ｈのエピタキシャル基板は、典型的には、｛０００１｝面から＜１１−２０＞方向に５度程度よりも小さいオフ角を有するＳｉＣ単結晶基板上にＳｉＣエピタキシャル層を形成することによって製造される。過度に大きいオフ角は、ＳｉＣ単結晶基板のコストの増大につながるので、通常、避けられる。ＳｉＣ単結晶基板の成長面としては、典型的には、Ｓｉ原子がＣ原子に比べてより安定に配置し得る面、いわゆるＳｉ面、が用いられる。

エピタキシャル層には、ＭＯＳ構造のような半導体素子構造が形成されることになる。このためエピタキシャル層に対しては、ＳｉＣ単結晶基板に比して、厚さ、導電型、不純物濃度、結晶欠陥などの特性についての、より高精度の制御が求められる。よってウエハ面内においてエピタキシャル層が不均一な特性を有すると、そのウエハを用いた半導体装置の製造において歩留まりが低下しやすい。すなわち、１つのウエハから製造される複数の半導体装置のうち所望の特性を満たすものの割合である素子歩留まりが低下しやすい。よって素子歩留まりを高めるには、エピタキシャル層の特性の、ウエハ面内での均一性を高める必要がある。

素子歩留まりの低下に特につながるものとして、リーク電流の増大につながる結晶欠陥である電流リーク欠陥がある。ＳｉＣエピタキシャル層の電流リーク欠陥としては、その表面形状の特徴から、キャロット欠陥、三角欠陥などと呼称される結晶欠陥が知られている。これらの欠陥の発生を抑制するためには、適切なエピタキシャル成長条件が用いられる必要がある。たとえば国際公開第２０１１／０７４４５３号（特許文献１）によれば、エピタキシャル層が形成されるＳｉＣ単結晶基板のオフ角と、エピタキシャル層の成長温度および成長速度とについての検討結果が開示されている。一方で、これらの欠陥以外に、以下に詳述するダウンフォール欠陥と呼称される電流リーク欠陥も知られている。

ダウンフォール欠陥は、エピタキシャル層の成長に直接寄与しないＳｉＣ粒子がエピタキシャル成長装置の成長室内において形成され、この粒子がエピタキシャル成長の直前または最中に成長表面に付着する結果発生する欠陥である。言い換えれば、ダウンフォール欠陥は、成長表面のうちＳｉＣ粒子が付着した部分において、その周囲と同様の正常なエピタキシャル成長が妨げられることによって発生する欠陥である。成長表面に付着したＳｉＣ粒子によって正常なエピタキシャル成長が妨げられる第１の要因として、成長表面へのポリタイプの情報の露出がＳｉＣ粒子によって妨げられることがある。この結果、単結晶ＳｉＣ基板のポリタイプと異なるポリタイプでの成長が局所的に生じることで、積層欠陥などの結晶欠陥が生じ得る。第２の要因として、ＳｉＣ粒子によってその近傍への材料ガスの供給が妨げられることがある。この結果、エピタキシャル層に、局所的に膜厚の小さい箇所が形成され得る。

また成長表面に付着したＳｉＣ粒子は、エピタキシャル層の不純物濃度の面内分布の悪化にもつながり得る。これは、ＳｉＣ粒子からの昇華ガスにより、ＳｉＣ粒子の近傍で成長雰囲気に変動が生じることによる。具体的には、これは、ＳｉＣ粒子からの昇華ガスにより、成長雰囲気中のＣ原子とＳｉ原子との比、すなわちＣ／Ｓｉ比、が変動することによる。ＳｉＣ粒子は様々なポリタイプを有するために、ＳｉＣ粒子中のＳｉ／Ｃ比は１：１とは限らず、よってＳｉＣ粒子からの昇華ガスはＣ／Ｓｉ比の変動要因となる。Ｃ／Ｓｉ比はエピタキシャル層へのドーパントの取り込み量に影響し、その結果、エピタキシャル層の不純物濃度の面内分布が悪化し得る。たとえば、典型的なドーパントである窒素（Ｎ）が用いられる場合、成長雰囲気中のＣ原子濃度が増加するとエピタキシャル層中のＮ原子濃度が低下し、逆に成長雰囲気中のＳｉ原子濃度が増加するとエピタキシャル層中のＮ原子濃度が増加する。これは、エピタキシャル層の結晶格子においてＣ原子の格子サイトにＮ原子が導入される現象に起因する。

以上のように、成長表面にＳｉＣ粒子が付着することによって、ダウンフォール欠陥の発生と、不純物濃度の面内均一性の低下とが生じ得る。このため、成長表面へのＳｉＣ粒子の付着は素子歩留まりに悪影響を与える。以下に、成長表面にＳｉＣ粒子が付着するに至る過程について説明する。

ＳｉＣ用のエピタキシャル成長装置においては、成長室の内面および基板ホルダの表面は、通常、多結晶ＳｉＣまたは多結晶ＴａＣでコーティングされている。コーティングの多結晶は乱雑な微視的配列を有している。またコーティングの多結晶ＳｉＣは、様々なポリタイプを有している。このためコーティング上でＳｉＣは、エピタキシャル層を形成せずに、ＳｉＣ粒子を形成する。このＳｉＣ粒子は、コーティングとの接触面積に依存した付着力によって固定されている。エピタキシャル成長装置が継続的に運転されると、ＳｉＣ粒子はナノメートルスケールからマイクロメートルスケールへと巨大化し、その質量が増加する。このため、付着力に逆らう重力がＳｉＣ粒子に対して作用している場合、質量の増加によって重力が付着力を上回ると、ＳｉＣ粒子がコーティングから脱離する。また重力に依らなくても、成長室内における材料ガスの流れからＳｉＣ粒子が受ける力が付着力を上回れば、ＳｉＣ粒子は脱離する。このようにしてコーティングから脱離したＳｉＣ粒子は、成長室内を落下または浮遊することで、成長表面に付着し得る。

成長表面へのＳｉＣ粒子の付着を避けるためには、多くのＳｉＣ粒子が脱離し始める前に、成長室の内面または基板ホルダの上に付着したＳｉＣ粒子を除去する必要がある。典型的には、エピタキシャル成長装置に対して、ＳｉＣ粒子を機械的に除去する保守作業が行われる。この保守作業の実施は、エピタキシャル成長装置が有効に稼働することができる時間の割合、すなわち稼働率、を低下させる。稼働率が低下すれば、エピタキシャル成長装置を用いた半導体装置の製造の生産性が低下する。よって、このような生産性の低下を抑えつつＳｉＣ粒子の除去を行うことができる方法が検討されている。

たとえば特開２０１２−２８３８５号公報（特許文献２）によれば、基板ホルダに付着したＳｉＣを、成膜処理を行いつつ除去する方法が開示されている。具体的には、ＣｌＦ_３ガスを用いて４００℃以上の温度で基板ホルダをクリーニングするためのクリーニング室がエピタキシャル成長装置に付加される。しかしながらこの方法では、エピタキシャル成長装置の構成が複雑となり、またその大きさも大きくなってしまう。

また、たとえば特開２０１４−１９５９６号公報（特許文献３）によれば、材料ガスの流路を挟んで互いに対向する基板ホルダおよび上部サセプタの表面に単結晶ＳｉＣの薄膜を形成することが開示されている。この基板ホルダおよび上部サセプタの表面ではエピタキシャル成長が生じるため、ＳｉＣ粒子の発生が抑制される。

国際公開第２０１１／０７４４５３号 特開２０１２−２８３８５号公報 特開２０１４−１９５９６号公報

上記の特開２０１４−１９５９６号公報の方法によると、エピタキシャル成長装置が繰り返し稼働されるにつれて、基板ホルダおよび上部サセプタ上のＳｉＣ堆積物の量が増加し続ける。よって、堆積物が過度に付着した基板ホルダおよび上部サセプタを定期的に交換する必要がある。このためには、単結晶ＳｉＣがその表面に形成された新たな基板ホルダおよび上部サセプタを別個に準備しなければならない。このためエピタキシャル成長装置の保守作業の負担が大きかった。

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ダウンフォール欠陥の発生と不純物濃度の面内均一性の低下とを抑制しつつ、エピタキシャル成長装置の保守作業の負担を軽減することができる、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法およびエピタキシャル成長装置を提供することである。

本発明の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法は、次の工程を有する。基板ホルダを収めることができ、かつ材料ガスの流路を含む成長室と、成長室内に設けられた断熱部材と、成長室内に断熱部材によって断熱されて設けられた内部部材と、基板ホルダおよび内部部材のいずれかに着脱自在に取り付けられ、材料ガスの流路へ露出されることになる炭化珪素単結晶部材を含む少なくとも１つの被覆部材と、を含むエピタキシャル成長装置が準備される。炭化珪素単結晶基板を保持した基板ホルダが成長室に収められる。基板ホルダを加熱しつつ成長室へ材料ガスを供給することにより、炭化珪素単結晶基板上にエピタキシャルに炭化珪素層が成長させられる。

本発明のエピタキシャル成長装置は、材料ガスの流路に面する基板上でエピタキシャル成長を行うためのものである。エピタキシャル成長装置は、成長室と、基板ホルダと、ガス導入部と、ガス排出部と、加熱部と、断熱部材と、内部部材と、被覆部材とを有する。成長室は流路を含む。基板ホルダは、成長室内に収められ、基板を保持することができる。ガス導入部は、成長室に取り付けられ、成長室へ材料ガスを供給する。ガス排出部は、成長室に取り付けられ、成長室から材料ガスを排出する。加熱部は基板ホルダを加熱する。断熱部材は成長室内に設けられる。内部部材は、成長室内に断熱部材によって断熱されて設けられている。被覆部材は、基板ホルダおよび内部部材のいずれかに着脱自在に取り付けられ、流路へ露出されることになる炭化珪素単結晶部材を含む。

本発明の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法によれば、第１に、材料ガスの流路へ露出された炭化珪素単結晶部材上では、ＳｉＣ粒子の生成ではなくＳｉＣ膜のエピタキシャル成長が生じやすい。これによりＳｉＣ粒子の生成が抑制されるので、ダウンフォール欠陥の発生と不純物濃度の面内均一性の低下とを抑制することができる。第２に、炭化珪素単結晶部材を含む被覆部材は、基板ホルダおよび内部部材のいずれかに着脱自在に取り付けられている。これにより、エピタキシャル成長が繰り返されることによって被覆部材上に堆積されたＳｉＣ層の量が過度に多くなった際に、基板ホルダおよび内部部材を交換することなく被覆部材のみを容易に交換することができる。よってエピタキシャル成長装置の保守作業の負担が軽減される。以上から、ダウンフォール欠陥の発生と不純物濃度の面内均一性の低下とを抑制しつつ、エピタキシャル成長装置の保守作業の負担を軽減することができる。

本発明のエピタキシャル成長装置によれば、炭化珪素層のエピタキシャル成長の際に、第１に、材料ガスの流路へ露出された炭化珪素単結晶部材上では、ＳｉＣ粒子の生成ではなくＳｉＣ膜のエピタキシャル成長が生じやすい。これによりＳｉＣ粒子の生成が抑制されるので、ダウンフォール欠陥の発生と不純物濃度の面内均一性の低下とを抑制することができる。第２に、炭化珪素単結晶部材を含む被覆部材は、基板ホルダおよび内部部材のいずれかに着脱自在に取り付けられている。これにより、エピタキシャル成長が繰り返されることによって被覆部材上に堆積されたＳｉＣ層の量が過度に多くなった際に、基板ホルダおよび内部部材を交換することなく被覆部材のみを容易に交換することができる。よってエピタキシャル成長装置の保守作業の負担が軽減される。以上から、ダウンフォール欠陥の発生と不純物濃度の面内均一性の低下とを抑制しつつ、エピタキシャル成長装置の保守作業の負担を軽減することができる。

本発明の実施の形態１における、被覆部材および基板ホルダが取り付けられたエピタキシャル成長装置の構成を概略的に示す断面図である。 図１の線ＩＩ−ＩＩに沿う構成を、成長室の外側の構成の図示を省略しつつ概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における、ホルダ被覆部材が取り付けられた基板ホルダの構成を概略的に示す斜視図である。 図３の線ＩＶ−ＩＶに沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態１におけるホルダ被覆部材の着脱を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法の一工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２における、内部被覆部材が取り付けられた内部部材の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２における内部被覆部材の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２における内部部材の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態３における、内部被覆部材が取り付けられた内部部材の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態３における内部被覆部材の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態３における内部部材の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態４における、ホルダ被覆部材が取り付けられた基板ホルダと、それを回転させるためのホルダ回転部材との構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態５における、内部部材と、それを公転運動させるための公転部材との構成を概略的に示す平面図である。 図１８の線ＸＩＸ−ＸＩＸに沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態６における、内部被覆部材が取り付けられた内部部材の構成を概略的に示す平面図である。 図２０の線ＸＸＩ−ＸＸＩに沿う概略断面図である。 図２０の線ＸＸＩＩ−ＸＸＩＩに沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態６における内部被覆部材の構成を概略的に示す断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態におけるエピタキシャル成長装置１の構成を概略的に示す断面図である。図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩに沿う概略断面図であり、成長室２の外側の構成の図示は省略されている。エピタキシャル成長装置１は、エピタキシャル成長を行うための熱ＣＶＤ装置であり、特に、基板上で炭化珪素のエピタキシャル成長を行うためのものである。エピタキシャル成長は、材料ガスおよびキャリアガスの流路ＦＣに面する基板上で行われることになる。なお図１は、基板が取り付けられていないエピタキシャル成長装置１を示している。

エピタキシャル成長装置１は、成長室２と、基板ホルダ３０と、導入ノズル３（ガス導入部）と、材料ガス供給源４と、キャリアガス供給源７と、キャリアガス純化器８と、ガス混合系１１と、排出ノズル６（ガス排出部）と、排気ポンプ１２と、ガス除害装置１３と、誘導加熱コイル１７（加熱部）と、断熱部材４０と、サセプタ２０（内部部材）と、被覆部材とを有している。被覆部材は、ホルダ被覆部材５０と、サセプタ被覆部材６０（内部被覆部材）とを含む。

成長室２は、基板ホルダ３０を収めることができるものである。成長室２の内部において、基板ホルダ３０に保持された基板上にエピタキシャル成長が行われることになる。成長室２は、少なくともその外周領域が、たとえば石英を含む材料などのような耐熱性材料で形成されていることが好ましい。成長室２の一の側面には、成長室２へ材料ガスおよびキャリアガスを供給する導入ノズル３が取り付けられている。成長室２の他の側面には、成長室２から材料ガスおよびキャリアガスを排出する排出ノズル６が取り付けられている。これにより成長室２は、材料ガスおよびキャリアガスの流路ＦＣを含んでいる。キャリアガス供給源７から供給されるキャリアガスには不純物ガス成分が混入されていることがあり得る。この不純物ガス成分を除去するために、キャリアガスはキャリアガス純化器８を通る。そしてキャリアガスは、ガス混合系１１を経て、導入ノズル３から成長室２内へと導入される。材料ガス供給源４から供給される材料ガスは、キャリアガスとガス混合系１１で混合される。排出ノズル６には、成長室２内を真空引きすることができるように排気ポンプ１２が接続されている。成長室２外に排出された材料ガスおよびキャリアガスはガス除害装置１３によって処理される。

断熱部材４０は、成長室２内に設けられており、成長室２の内壁を覆っている。断熱部材４０は、たとえば、多孔質状または繊維状のグラファイトから作られている。

サセプタ２０は、成長室２内に断熱部材４０によって断熱されて設けられている。サセプタ２０は、上部サセプタ２１と、下部サセプタ２２と、側部サセプタ２３とを有している。上部サセプタ２１および下部サセプタ２２は、縦方向において流路ＦＣを挟むように、互いに対向している。側部サセプタ２３は、流路ＦＣを横方向において挟むように設けられている。本実施の形態においては、サセプタ２０は、流路ＦＣによって貫かれる筒形状を有している。

基板ホルダ３０は、成長室２内に収められ、かつ、エピタキシャル成長のために用いられる基板を保持することができるものである。また基板ホルダ３０は、下部サセプタ２２上に配置することができるものである。基板ホルダ３０は、たとえば高純度のグラファイト（炭素）から作られている。基板ホルダ３０との間でサセプタ２０の上部サセプタ２１は、流路ＦＣをはさむ部分を有している。

誘導加熱コイル１７は、基板ホルダ３０を加熱するものである。たとえば、１対の誘導加熱コイル１７が、成長室２の中央付近の外面上に、成長室２をはさむように設けられる。誘導加熱コイル１７は冷却水用チューブを有するものであることが好ましい。これにより、誘導加熱コイル１７自体が過度に高温になることが避けられるので、その近傍領域が過度に高温化することが防止される。

さらに図３および図４を参照して、ホルダ被覆部材５０が取り付けられた基板ホルダ３０は、成長室２内に着脱自在に取り付けられている。さらに図５を参照して、ホルダ被覆部材５０は基板ホルダ３０に着脱自在に取り付けられている。ホルダ被覆部材５０は、基板ホルダ３０が成長室２内に取り付けられている状態（図１）において、流路ＦＣへ露出されることになる単結晶ＳｉＣ薄板（炭化珪素単結晶部材）を含んでいる。図１に示す構成においては、ホルダ被覆部材５０全体が単結晶ＳｉＣ薄板によって構成されており、基板ホルダ３０に載置されることによって、基板ホルダ３０に着脱自在に取り付けられている。この単結晶ＳｉＣ薄板は、エピタキシャル成長用の基板の近くに位置するため、アルミニウムまたは窒素などの、ＳｉＣの電気伝導性に影響を与えやすい導電型不純物を、できるだけ含まないことが好ましい。

図３および図４に示す構成においては、ホルダ被覆部材５０が取り付けられた基板ホルダ３０は、複数の凹部ＯＰを有している。凹部ＯＰの各々に、エピタキシャル成長のための１つの基板がはめ込まれる。言い換えれば、凹部ＯＰの各々が、１つの基板を支持するための領域である。よって基板ホルダ３０は複数の基板を支持することができる。凹部ＯＰは、ホルダ被覆部材５０に設けられた開口部によって設けられている。よって凹部の底面ＢＴは基板ホルダ３０からなる。なお複数の凹部ＯＰに代わり１つののみの凹部が設けられてのよい。

サセプタ被覆部材６０（図１および図２）はサセプタ２０に着脱自在に取り付けられている。サセプタ被覆部材６０は、流路ＦＣへ露出されることになる単結晶ＳｉＣ薄板（炭化珪素単結晶部材）を含んでおり、図１および図２に示す構成においては、サセプタ被覆部材６０全体が単結晶ＳｉＣ薄板によって構成されている。なお後述する他の実施の形態のように、サセプタ２０への着脱自在な取り付けをより容易とするための構成が付加されていてもよい。

サセプタ被覆部材６０は、上部サセプタ２１を流路ＦＣから遮る上部被覆部材６１と、側部サセプタ２３を流路ＦＣから遮る側部被覆部材６２とを有している。なお、基板ホルダ３０だけでは下部サセプタ２２全体が覆われず基板ホルダ３０の周囲で下部サセプタ２２が露出される場合、基板ホルダ３０の周囲で下部サセプタ２２を流路ＦＣから遮る下部被覆部材（図示せず）がサセプタ被覆部材に含まれてもよい。

なおホルダ被覆部材５０およびサセプタ被覆部材６０の各々として、１つの単結晶ＳｉＣ薄板ではなく複数の単結晶ＳｉＣ薄板を組み合わせたものが用いられてもよい。これにより、ホルダ被覆部材５０およびサセプタ被覆部材６０の各々を、それらよりも小さな単結晶ＳｉＣ薄板を用いて作製することができる。単結晶ＳｉＣ薄板の各々の形状は、機械的加工によって調整され得る。この場合、組み合わされた単結晶ＳｉＣ薄板の間のわずかな隙間にＳｉＣ粒子が入り込んでしまう場合がある。またサセプタ２０が複数の部材の組み合わせによって構成されている場合、これらの部材のわずかな隙間にＳｉＣ粒子が入り込んでしまう場合がある。このＳｉＣ粒子を巻き上げないようにするためには、後述するように、ガスの乱流の発生をできる限り防止することが重要である。

次に、エピタキシャル成長装置１を用いた炭化珪素（ＳｉＣ）エピタキシャル基板の製造方法について、以下に説明する。

図６を参照して、エピタキシャル成長装置１が準備される。この時点では、エピタキシャル成長装置１の保守作業のために、基板ホルダ３０、ホルダ被覆部材５０およびサセプタ被覆部材６０（図１）が取り外されている。

図７を参照して、サセプタ２０にサセプタ被覆部材６０が着脱自在に取り付けられる。前述したように、サセプタ被覆部材６０は流路ＦＣへ露出されることになる単結晶ＳｉＣ薄板を含んでいる。

図８を参照して、基板ホルダ３０にホルダ被覆部材５０が着脱自在に取り付けられる。前述したように、ホルダ被覆部材５０は流路ＦＣへ露出されることになる単結晶ＳｉＣ薄板を含んでいる。ホルダ被覆部材５０が取り付けられた基板ホルダ３０に、ＳｉＣ単結晶基板９０（炭化珪素単結晶基板）が保持される。ＳｉＣ単結晶基板９０は、好ましくは六方晶系の結晶構造を有し、より好ましくは｛０００１｝面から２度よりも大きく５度よりも小さいオフ角を有する表面を有している。このオフ角のオフ方位は、たとえば＜１１−２０＞方向である。ＳｉＣ単結晶基板９０のポリタイプは４Ｈであることが好ましい。ホルダ被覆部材５０の単結晶ＳｉＣ薄膜は、ＳｉＣ単結晶基板９０のポリタイプと同じポリタイプを有することが好ましい。またサセプタ被覆部材６０（図７）の単結晶ＳｉＣ薄膜は、ＳｉＣ単結晶基板９０のポリタイプと異なるポリタイプを有していてよい。

ホルダ被覆部材５０およびサセプタ被覆部材６０の表面をなす各単結晶ＳｉＣ薄板のオフ角は、上述したＳｉＣ単結晶基板９０のオフ角と同程度でもよい。オフ角が小さいと、ステップバンチングと呼ばれる凹凸がエピタキシャル成長の膜厚の増加に伴って顕著となりやすいことから、これを抑制するために４°以上のオフ角が用いられてもよい。

図９を参照して、ＳｉＣ単結晶基板９０を保持した基板ホルダ３０が成長室２に収められる。そして、誘導加熱コイル１７によって基板ホルダ３０およびサセプタ２０が加熱されつつ、導入ノズル３から成長室２へ材料ガスおよびキャリアガスが供給される。これにより、ＳｉＣ単結晶基板９０が成長温度に加熱され、かつ、流路ＦＣに接するＳｉＣ単結晶基板９０の表面に材料ガスが供給される。

材料ガスは、Ｓｉ原子およびＣ原子を含み、たとえば、シランガスおよびプロパンガス含む。材料ガスには、必要に応じて、ｎ型ドーピング用のＮ_２ガス、または、ｐ型ドーピング用の、Ａｌ、ＢまたはＢｅを含む有機金属材料が添加されてもよい。また、成長速度の高速化を図るため、ＨＣｌガスが併用されてもよい。キャリアガスは、たとえば水素ガスである。キャリアガス供給源７から供給されるキャリアガスが含み得る不純物ガスは、キャリアガス純化器８によって除去されることが好ましい。キャリアガスと材料ガスとは、ガス混合系１１によって混合された後に導入ノズル３へ供給されることが好ましい。キャリアガスと共に導入ノズル３から供給された材料ガスは、成長室２内の流路ＦＣ（図１）を経て、排出ノズル６から排気ポンプ１２によって排出される。排出されたガスは、ガス除害装置１３によって除害処理されてもよい。原料ガスおよびキャリアガスの好適な流量は、成長室２内の構造と、圧力および成長速度などの成膜条件とに依存する。エピタキシャル成長時の成長室２内の圧力は、たとえば２５ｋＰａ程度に保持される。

図１０を参照して、加熱されたＳｉＣ単結晶基板９０上に材料ガスが供給されることにより、ＳｉＣ単結晶基板９０上にエピタキシャルにＳｉＣ層９１（炭化珪素層）が成長させられる。これにより、ＳｉＣ単結晶基板９０とＳｉＣ層９１とを有するＳｉＣエピタキシャル基板が得られる。エピタキシャル成長の際に、ＳｉＣ単結晶基板９０の表面だけでなく、加熱されたホルダ被覆部材５０およびサセプタ被覆部材６０の表面にも材料ガスが供給される。ホルダ被覆部材５０およびサセプタ被覆部材６０は、材料ガスの流路ＦＣへ露出された単結晶ＳｉＣ薄板を有しているので、ホルダ被覆部材５０およびサセプタ被覆部材６０上においてもＳｉＣの堆積がエピタキシャルに生じる。すなわち、ホルダ被覆部材５０およびサセプタ被覆部材６０のそれぞれの上に、エピタキシャルにＳｉＣ膜９５および９６が形成される。ＳｉＣ単結晶基板９０上に所望の厚さのＳｉＣ層９１が得られた時点で、キャリアガス以外のガスの供給が停止されることにより、エピタキシャル成長が停止される。

なおエピタキシャル成長前に、成長温度よりも高い温度でＳｉＣ単結晶基板９０の表面が、キャリアガスとしての水素ガスに、ある程度の時間にわたってさらされてもよい。これにより、エピタキシャル成長前に、成長温度よりも高い温度での水素アニール処理が行われる。これにより、ＳｉＣ単結晶基板９０の表面上に存在し得るＳｉＣ塵の表面が、水素ガスの還元性によって水素置換される。これによりＳｉＣ単結晶基板９０の表面から、ウェット処理では除去が困難なＳｉＣ塵を除去することができる。

本実施の形態によれば、第１に、ホルダ被覆部材５０およびサセプタ被覆部材６０の各々に含まれる、材料ガスの流路ＦＣ（図９）へ露出された単結晶ＳｉＣ薄板上では、ＳｉＣ粒子の生成ではなくＳｉＣ膜９５および９６（図１０）のエピタキシャル成長が生じやすい。ＳｉＣ粒子の生成が抑制されることで、ダウンフォール欠陥の発生と、不純物濃度の面内均一性の低下とを抑制することができる。第２に、単結晶ＳｉＣ薄板を含むホルダ被覆部材５０およびサセプタ被覆部材６０のそれぞれは、基板ホルダ３０およびサセプタ２０に着脱自在に取り付けられている。これにより、エピタキシャル成長が繰り返されることによってホルダ被覆部材５０およびサセプタ被覆部材６０のそれぞれの上に堆積されたＳｉＣ膜９５および９６（図１０）の量が過度に多くなった際に、基板ホルダ３０およびサセプタ２０を交換することなく、ホルダ被覆部材５０およびサセプタ被覆部材６０のみを容易に交換することができる。よってエピタキシャル成長装置１の保守作業の負担が軽減される。以上から、ダウンフォール欠陥の発生と不純物濃度の面内均一性の低下とを抑制しつつ、エピタキシャル成長装置１の保守作業の負担を軽減することができる。

上記保守作業において交換に用いられるホルダ被覆部材５０およびサセプタ被覆部材６０は、新たに製造することによって準備され得る。あるいは、ホルダ被覆部材５０およびサセプタ被覆部材６０のそれぞれに堆積されたＳｉＣ膜９５および９６を研磨などによって除去することにより、使用済みのホルダ被覆部材５０およびサセプタ被覆部材６０が再利用されてもよい。

仮に上部サセプタ２１および側部サセプタ２３（図２）にサセプタ被覆部材６０が設けられないとすると、上部サセプタ２１および側部サセプタ２３上にＳｉＣ粒子が多数付着する。エピタキシャル成長装置１が継続的に運転されると、ＳｉＣ粒子はナノメートルスケールからマイクロメートルスケールへと巨大化し、その質量が増加する。質量の増加によって重力が付着力を上回ると、ＳｉＣ粒子が上部サセプタ２１および側部サセプタ２３から脱離し得る。特に、上部サセプタ２１に付着したＳｉＣ粒子は、付着力と反対方向に作用する重力がかかるため、脱離しやすい。脱離したＳｉＣ粒子は、成長室内を落下することでＳｉＣ単結晶基板９０の成長表面に付着し得る。

また仮に基板ホルダ３０にホルダ被覆部材５０（図２）が設けられないとすると、基板ホルダ３０上にＳｉＣ粒子が多数付着する。エピタキシャル成長装置１が継続的に運転されると、ＳｉＣ粒子はナノメートルスケールからマイクロメートルスケールへと巨大化する。このＳｉＣ粒子にかかる重力は、ＳｉＣ粒子を脱離させるように作用するものではない。しかしながら、成長室２内における材料ガスの流れによってＳｉＣ粒子が受ける力がＳｉＣ粒子の付着力を上回ることによって、ＳｉＣ粒子が脱離し得る。脱離したＳｉＣ粒子は、成長室２内を浮遊することで、ＳｉＣ単結晶基板９０の成長表面に付着し得る。

また仮に側部サセプタ２３（図２）に側部被覆部材６２が設けられないとすると、側部サセプタ２３上に多結晶ＳｉＣが堆積し、エピタキシャル成長中に堆積物が昇華することで、成長室２内の実効的なＣ／Ｓｉ比に分布が発生する。この結果、エピタキシャル層中の不純物濃度（典型的には窒素濃度）の均一性が悪化する。通常は、析出物の昇華によりＳｉ供給量が増加することで、実効的なＣ／Ｓｉ比が減少し、それにより側部サセプタ２３付近のエピタキシャル層の窒素取り込み量が増加し抵抗率の低下を招く。これに対して、側部サセプタ２３もサセプタ被覆部材６０によって覆われることで、キャリア濃度分布の悪化を抑制することができる。基板ホルダ３０がホルダ被覆部材５０によって覆われることも、同様の効果を奏する。

ホルダ被覆部材５０（図９）の単結晶ＳｉＣ薄板は、ＳｉＣ単結晶基板９０のポリタイプと同じポリタイプを有することが好ましい。この場合、ダウンフォール欠陥の発生と不純物濃度の面内均一性の低下とをより抑制することができる。

サセプタ被覆部材６０（図９）の単結晶ＳｉＣ薄板は、ＳｉＣ単結晶基板９０のポリタイプと異なるポリタイプを有していてよい。これにより、通常１４００℃以上に加熱はされるものの所定の成長温度に制御されるわけではないサセプタ２０の温度に応じて、ＳｉＣ単結晶基板９０のポリタイプとは異なるポリタイプを採用することができる。よって、ダウンフォール欠陥の発生と、不純物濃度の面内均一性の低下とをより抑制することができる。なお、サセプタ被覆部材６０の単結晶ＳｉＣ薄板には、エピタキシャル成長が優位に生じるポリタイプ、およびエッチングが優位に生じるポリタイプのいずれが用いられてもよい。

ＳｉＣ単結晶基板９０（図１０）はポリタイプ４Ｈを有することが好ましい。この場合、ＳｉＣ層９１を、電力用半導体装置として広く利用されているポリタイプで成長させることができる。

ＳｉＣ単結晶基板９０は、｛０００１｝面から２度よりも大きいオフ角を有することが好ましい。この場合、結晶格子のｃ軸に関する原子配列の周期情報を成長表面に、より確実に顕わとすることができる。ＳｉＣ単結晶基板９０は、｛０００１｝面から５度よりも小さいオフ角を有することが好ましい。この場合、ＳｉＣ単結晶基板９０のコストを低減することができる。

ホルダ被覆部材５０が取り付けられた基板ホルダ３０（図３）は、ＳｉＣ単結晶基板９０がはめ込まれる凹部ＯＰを有することが好ましい。この場合、ＳｉＣ単結晶基板９０の成長面とその周囲の面との間の機械的段差の大きさが抑えられる。よって、成長室２内に導入されたキャリアガスおよび材料ガスに乱流が発生することが抑制される。この段差の大きさ、すなわちＳｉＣ単結晶基板９０の厚さと凹部ＯＰの深さとの寸法差、は５００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以下がより好ましい。また凹部ＯＰの形状は、ＳｉＣ単結晶基板９０の外形とほぼ同じであることが好ましい。これにより、ＳｉＣ単結晶基板９０の外周と凹部ＯＰとの間の間隙が小さくなることで、乱流の発生が抑えられる。ただし、ＳｉＣ単結晶基板９０とホルダ被覆部材５０または基板ホルダ３０との間の熱膨張係数の差異、および、ＳｉＣ単結晶基板９０を凹部ＯＰに配置したり凹部ＯＰから取り出したりする作業の効率を考慮すると、ＳｉＣ単結晶基板９０の外周と凹部ＯＰとの間には５００μｍ程度の間隙があることが好ましい。

基板ホルダ３０の加熱のための加熱部としては、誘導加熱コイル１７が用いられることが好ましい。この場合、広い範囲を高い均一性で加熱することができる。よって、より多くの数のＳｉＣ単結晶基板９０を、高い温度均一性で加熱することができる。よって、複数のＳｉＣ単結晶基板９０が同時に処理される際に、基板間でのエピタキシャル成長のばらつきを抑えることができる。なお加熱部は、誘導加熱コイルに限定されるものではなく、基板ホルダ３０を加熱することができるものであればよい。

なお本実施の形態においては、被覆部材としてホルダ被覆部材５０およびサセプタ被覆部材６０（図１）の両方が設けられる場合について説明したが、一方のみが設けられてもよい。またＳｉＣ単結晶基板９０のポリタイプは４Ｈに限定されるものではなく、たとえば６Ｈまたは３Ｃであってもよい。また導入ノズル３の配置は成長室２の側面に限ることはなく、たとえば上面や下面など他の箇所でもよい。また１つの導入ノズル３に代わり複数の導入ノズルが設けられてもよい。たとえば、微細なノズルを多数密集させて設けることにより、ガスに乱流が発生することを抑制することができる。これらは排出ノズル６についても同様である。

＜実施の形態２＞
図１１〜図１３を参照して、本実施の形態においては、上述したサセプタ２０およびサセプタ被覆部材６０（図２）のそれぞれに代わり、サセプタ２０ａおよびサセプタ被覆部材６０ａが用いられる。サセプタ２０aは、上部サセプタ２１（図２）に代わり、上部サセプタ２１ａを有している。サセプタ被覆部材６０ａは、上部サセプタ２１ａに着脱自在に取り付けることができるものである。

サセプタ被覆部材６０ａは、単結晶ＳｉＣ薄板（炭化珪素単結晶部材）７０と、土台部７１とを有している。土台部７１は、エピタキシャル成長温度に耐え得る材料から作られており、好ましくはカーボンから作られている。土台部７１の表面は、多結晶ＳｉＣによってあらかじめコーティングされていてもよい。単結晶ＳｉＣ薄板７０は土台部７１に取り付けられている。この取り付けは、単結晶ＳｉＣ薄板７０と土台部７１とを互いに接着することによって行い得る。この接着は、高い耐熱性を有する接着剤によって行われ、たとえばＳｉＣ接着剤によって行われる。土台部７１は、単結晶ＳｉＣ薄板７０が取り付けられた一方面と、突起しているガイド部ＰＲを有する他方面とを有している。ガイド部ＰＲは、平面レイアウトにおいて櫛型形状を有していてもよい。上部サセプタ２１ａには、ガイド部ＰＲが差し込まれるための溝部ＴＲが設けられている。溝部ＴＲは平面レイアウトにおいて櫛型形状を有していてもよい。

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

本実施の形態によれば、サセプタ２０ａへのサセプタ被覆部材６０ａの取り付けは、ガイド部ＰＲを溝部ＴＲへ差し込むことによって行うことができる。またサセプタ２０ａからのサセプタ被覆部材６０ａの取り外しは、ガイド部ＰＲを溝部ＴＲから抜き出すことによって行うことができる。このようにサセプタ被覆部材６０ａはサセプタ２０ａに着脱自在に取り付けることができる。

＜実施の形態３＞
図１４〜図１６を参照して、本実施の形態においては、サセプタ被覆部材６０（図２：実施の形態１）に代わり、サセプタ被覆部材６０ｂが用いられる。サセプタ被覆部材６０ｂは、サセプタ２０内へ着脱自在に取り付けることができるものである。サセプタ被覆部材６０ｂは、単結晶ＳｉＣ薄板（炭化珪素単結晶部材）７０と、土台部７２とを有している。

土台部７２は、エピタキシャル成長温度に耐え得る材料から作られており、好ましくはカーボンから作られている。土台部７２の表面は、多結晶ＳｉＣによってあらかじめコーティングされていてもよい。土台部７２は、上部サセプタ２１および側部サセプタ２３を覆っており、下部サセプタ２２と共にサセプタ２０内の空間を囲む内面を有している。言い換えれば、土台部７２は、下部サセプタ２２側に開口を有するＵ字型形状を有している。単結晶ＳｉＣ薄板７０は土台部７２の内面上に取り付けられている。この取り付けは、単結晶ＳｉＣ薄板７０と土台部７１とを互いに接着することによって行い得る。この接着は、高い耐熱性を有する接着剤によって行われ、たとえばＳｉＣ接着剤によって行われる。

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

本実施の形態によれば、サセプタ２０へのサセプタ被覆部材６０ｂの取り付けは、サセプタ被覆部材６０ｂをサセプタ２０内へ挿入し、下部サセプタ２２上に載置することによって行うことができる。またサセプタ２０からのサセプタ被覆部材６０ｂの取り外しは、サセプタ被覆部材６０ｂをサセプタ２０から抜き出すことによって行うことができる。このようにサセプタ被覆部材６０ｂはサセプタ２０に着脱自在に取り付けることができる。

＜実施の形態４＞
図１７は、本実施の形態における、ホルダ被覆部材５０が取り付けられた基板ホルダ３０と、それを回転させるためのホルダ回転部材８１（内部部材）との構成を概略的に示す断面図である。この構成は、たとえば、断熱部材４０によって断熱された成長室２（図２）内に配置される。

ホルダ回転部材８１は、モータ（図示せず）などの駆動部によって回転させられるものである。ホルダ回転部材８１が回転することにより、その上に載置された基板ホルダ３０も回転する。基板ホルダ３０が回転することによって、基板ホルダ３０に保持されたＳｉＣ単結晶基板９０（図８）上に形成されるエピタキシャル層の膜厚および不純物濃度の均一性を高めることができる。ホルダ回転部材８１の外周部には、基板ホルダ３０が回転の遠心力によってずれることを防ぐために、基板ホルダ３０の周りを囲むガイド部８１Ｇが設けられている。よってＳｉＣ単結晶基板９０は、ガイド部８１Ｇによって囲まれた凹部の底面ＢＵ上に、保持される。

ガイド部８１Ｇ上には、回転部被覆部材６７が着脱自在に取り付けられている。回転部被覆部材６７は、流路ＦＣ（図１）へ露出されることになる単結晶ＳｉＣ薄板（炭化珪素単結晶部材）を含んでおり、図１７に示す構成においては、回転部被覆部材６７全体が単結晶ＳｉＣ薄板によって構成されている。

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

ガイド部８１Ｇは、エピタキシャル成長用の基板を保持する基板ホルダ３０の近くに位置する。このため、仮にガイド部８１Ｇ上でＳｉＣ粒子が生成されたとすると、ダウンフォール欠陥の発生と、不純物濃度の面内均一性の低下とが顕著に生じ得る。本実施の形態によれば、ガイド部８１Ｇに回転部被覆部材６７が取り付けられることにより、ガイド部８１Ｇ上でのＳｉＣ粒子の生成が防止される。

また、回転部被覆部材６７は、ホルダ回転部材８１のガイド部８１Ｇに着脱自在に取り付けられている。これにより、エピタキシャル成長が繰り返されることによって回転部被覆部材６７の上に堆積されたＳｉＣ層（図示せず）の量が過度に多くなった際に、ホルダ回転部材８１を交換することなく、回転部被覆部材６７のみを容易に交換することができる。よってエピタキシャル成長装置の保守作業の負担が軽減される。

＜実施の形態５＞
図１８は、本実施の形態における、複数の単位サセプタ（内部部材）２０Ｒと、それを公転運動させるための公転部材８２との構成を概略的に示す平面図である。この構成は、たとえば、断熱部材４０によって断熱された成長室２（図２）内に配置される。

公転部材８２は、モータ（図示せず）などの駆動部によって、図中の矢印で示すように、仮想点ＶＰの周りを回転させられるものである。複数の単位サセプタ２０Ｒは、公転部材８２の周方向に沿って載置されることによって、単位サセプタ２０Ｒから離れた仮想点ＶＰの周りで回転させられる。すなわち、複数の単位サセプタ２０Ｒは仮想点ＶＰの周りで公転運動を行う。

図１９を参照して、単位サセプタ２０Ｒは、上部サセプタ２１Ｒと、下部サセプタ２２Ｒとを有している。下部サセプタ２２Ｒは公転部材８２上に載置される。公転部材８２によって下部サセプタ２２Ｒが回転させられる際に、上部サセプタ２１Ｒも共に回転させられる。このためには、たとえば、上部サセプタ２１Ｒが下部サセプタ２２Ｒによって、直接または何らかの部材を介して支持されればよい。あるいは、下部サセプタ２２Ｒの回転と同期して回転する他の部材に上部サセプタ２１Ｒが取り付けられてもよい。

基板ホルダ３０Ｒは、下部サセプタ２２Ｒ上に配置することができるものである。基板ホルダ３０との間で上部サセプタ２１Ｒは、材料ガスの流路をはさむ部分を有している。ホルダ被覆部材５０Ｒは基板ホルダ３０Ｒに着脱自在に取り付けられている。ホルダ被覆部材５０Ｒは、基板ホルダ３０が成長室（図１９において図示せず）内に取り付けられている状態において、材料ガスの流路へ露出されることになる単結晶ＳｉＣ薄板（炭化珪素単結晶部材）を含んでいる。図１９に示す構成においては、ホルダ被覆部材５０Ｒ全体が単結晶ＳｉＣ薄板によって構成されており、基板ホルダ３０Ｒに載置されることによって、着脱自在に取り付けられている。

サセプタ被覆部材６０Ｒ（内部被覆部材）は、上部サセプタ２１Ｒに着脱自在に取り付けられている。よって、上部サセプタ２１Ｒの回転によってサセプタ被覆部材６０Ｒも回転させられる。よってサセプタ被覆部材６０Ｒは基板ホルダ３０と共に回転させられる。またサセプタ被覆部材６０Ｒは、材料ガスの流路へ露出されることになる単結晶ＳｉＣ薄板（炭化珪素単結晶部材）を含んでおり、図１９に示す構成においては、サセプタ被覆部材６０Ｒ全体が単結晶ＳｉＣ薄板によって構成されている。なお後述する実施の形態６のように、サセプタ被覆部材の着脱自在な取り付けをより容易とするための構成が上部サセプタに設けられてもよい。

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

本実施の形態によれば、ＳｉＣ層がエピタキシャル成長させられる際に、基板ホルダ３０Ｒは、基板ホルダ３０Ｒから離れた仮想点ＶＰの周りで回転させられる。これによりＳｉＣ層の不純物濃度および厚さの面内均一性を高めることができる。

また、サセプタ被覆部材６０Ｒが基板ホルダ３０Ｒと共に回転させられる。よってサセプタ被覆部材６０Ｒおよび基板ホルダ３０Ｒは、相対的には移動しない。これにより、回転する基板ホルダ３０Ｒの軌道に沿って広範囲にわたってサセプタ被覆部材を設けなくても、基板ホルダ３０Ｒに対向する領域上でのＳｉＣ粒子の発生を抑制することができる。よって、小さなサセプタ被覆部材で、ダウンフォール欠陥の発生と不純物濃度の面内均一性の低下とを効果的に抑制することができる。

＜実施の形態６＞
上記実施の形態５において、サセプタ被覆部材６０Ｒが着脱自在に取り付けられた上部サセプタ２１Ｒについて説明した。本実施の形態においては、このサセプタ被覆部材６０Ｒに対応するものとして市販のＳｉＣ基板を用いる場合に特に適した方法について説明する。

図２０〜図２２を参照して、本実施の形態においては、上部サセプタ２１Ｒとサセプタ被覆部材６０Ｒとのそれぞれ（図１９）の代わりに、上部サセプタ２１Ｓ（内部部材）と、単結晶構造を有する市販のＳｉＣ基板６０Ｓ（炭化珪素基板）とが用いられる。上部サセプタ２１Ｓには、ＳｉＣ基板６０Ｓを着脱自在に指し込むための溝部ＳＬが設けられている。

さらに図２３を参照して、市販のＳｉＣ基板６０Ｓ（図２３）は、割れまたは欠けを予防するために、べベル形状に加工された端面を有している。上部サセプタ２１Ｓの溝部ＳＬの側面は、このべベル形状を包含する形状を有している。この形状により、溝部ＳＬからＳｉＣ基板６０Ｓが落下することなく、溝部ＳＬ内にＳｉＣ基板６０Ｓが保持される。

好ましくは、ＳｉＣ基板６０Ｓの大きさは、エピタキシャル成長用の基板の大きさよりも大きいことが好ましい。たとえば、エピタキシャル成長用の基板の直径が１００ｍｍの場合、ＳｉＣ基板６０Ｓの直径は１５０ｍｍとし得る。またエピタキシャル成長用の基板の直径が１５０ｍｍの場合、ＳｉＣ基板６０Ｓの直径は２００ｍｍとし得る。

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態５の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

本実施の形態によれば、サセプタ被覆部材として市販のＳｉＣ基板を用いることができる。これによりサセプタ被覆部材を容易にかつ低コストで準備することができる。

なお、上部サセプタ２１Ｓの、材料ガスの流路に面する表面（図２１における下面）のうち、ＳｉＣ基板６０Ｓによって覆われていない部分が、ＳｉＣ基板６０Ｓ以外のサセプタ被覆部材によって覆われてもよい。これにより、上部サセプタ２１Ｓ上でのＳｉＣ粒子の生成に起因した悪影響を、より確実に抑制することができる。

本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

ＦＣ 流路、１ エピタキシャル成長装置、２ 成長室、３ 導入ノズル（ガス導入部）、４ 材料ガス供給源、６ 排出ノズル（ガス排出部）、７ キャリアガス供給源、８ キャリアガス純化器、１１ ガス混合系、１２ 排気ポンプ、１３ ガス除害装置、１７ 誘導加熱コイル（加熱部）、２０，２０ａ サセプタ（内部部材）、２０Ｒ 単位サセプタ（内部部材）、２１，２１Ｒ，２１Ｓ，２１ａ 上部サセプタ、２２，２２Ｒ 下部サセプタ、２３ 側部サセプタ、３０，３０Ｒ 基板ホルダ、４０ 断熱部材、５０，５０Ｒ ホルダ被覆部材（被覆部材）、６０，６０Ｒ，６０ａ，６０ｂ サセプタ被覆部材（被覆部材）、６０Ｓ ＳｉＣ基板（炭化珪素基板）、６１ 上部被覆部材、６２ 側部被覆部材、６７ 回転部被覆部材、７０ 単結晶ＳｉＣ薄板（炭化珪素単結晶部材）、７１，７２ 土台部、８１ ホルダ回転部材、８２ 公転部材、９０ ＳｉＣ単結晶基板（炭化珪素単結晶基板）、９１ ＳｉＣ層（炭化珪素層）、９５ ＳｉＣ膜。

Claims (9)

1. 基板ホルダを収めることができ、かつ材料ガスの流路を含む成長室と、前記成長室内に設けられた断熱部材と、前記成長室内に前記断熱部材によって断熱されて設けられた内部部材と、前記基板ホルダおよび前記内部部材のいずれかに着脱自在に取り付けられ、前記材料ガスの前記流路へ露出されることになる炭化珪素単結晶部材を含む少なくとも１つの被覆部材と、を含むエピタキシャル成長装置を準備する工程と、
   炭化珪素単結晶基板を保持した前記基板ホルダを前記成長室に収める工程と、
   前記基板ホルダを加熱しつつ前記成長室へ前記材料ガスを供給することにより、前記炭化珪素単結晶基板上にエピタキシャルに炭化珪素層を成長させる工程と、
   を備える、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
2. 前記少なくとも１つの被覆部材は、前記基板ホルダに取り付けられたホルダ被覆部材を含み、前記ホルダ被覆部材の前記炭化珪素単結晶部材は、前記炭化珪素単結晶基板のポリタイプと同じポリタイプを有する、請求項１に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
3. 前記少なくとも１つの被覆部材は、前記内部部材に取り付けられた内部被覆部材を含み、前記内部被覆部材の前記炭化珪素単結晶部材は、前記炭化珪素単結晶基板のポリタイプと異なるポリタイプを有する、請求項１または２に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
4. 炭化珪素層を成長させる工程は、前記基板ホルダから離れた仮想点の周りで前記基板ホルダを回転させる工程を含む、請求項１に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
5. 前記少なくとも１つの被覆部材は、前記内部部材に取り付けられた内部被覆部材を含み、
   前記基板ホルダを回転させる工程において、前記基板ホルダと共に前記内部被覆部材が回転させられる、請求項４に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
6. 前記内部被覆部材の前記炭化珪素単結晶部材は、単結晶構造を有する市販の炭化珪素基板を含む、請求項５に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
7. 前記炭化珪素単結晶基板はポリタイプ４Ｈを有する、請求項１から６のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
8. 前記材料ガスは、シランガスと、プロパンガスとを含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
9. 材料ガスの流路に面する基板上でエピタキシャル成長を行うためのエピタキシャル成長装置であって、
   前記流路を含む成長室と、
   前記成長室内に収められ、前記基板を保持することができる基板ホルダと、
   前記成長室に取り付けられ、前記成長室へ前記材料ガスを供給するガス導入部と、
   前記成長室に取り付けられ、前記成長室から前記材料ガスを排出するガス排出部と、
   前記基板ホルダを加熱する加熱部と、
   前記成長室内に設けられた断熱部材と、
   前記成長室内に前記断熱部材によって断熱されて設けられた内部部材と、
   前記基板ホルダおよび前記内部部材のいずれかに着脱自在に取り付けられ、前記流路へ露出されることになる炭化珪素単結晶部材を含む被覆部材と、
   を備える、エピタキシャル成長装置。

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