JP2020098830A - SiCエピタキシャル成長装置 - Google Patents

SiCエピタキシャル成長装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2020098830A
JP2020098830A JP2018235553A JP2018235553A JP2020098830A JP 2020098830 A JP2020098830 A JP 2020098830A JP 2018235553 A JP2018235553 A JP 2018235553A JP 2018235553 A JP2018235553 A JP 2018235553A JP 2020098830 A JP2020098830 A JP 2020098830A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ceiling
sic
emissivity
side wall
furnace body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018235553A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7242979B2 (ja
Inventor
喜一 梅田
Kiichi Umeda
喜一 梅田
好成 奥野
Yoshishige Okuno
好成 奥野
麟平 金田一
Rimpei Kindaichi
麟平 金田一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Showa Denko KK filed Critical Showa Denko KK
Priority to JP2018235553A priority Critical patent/JP7242979B2/ja
Priority to CN201911232930.9A priority patent/CN111321464B/zh
Priority to DE102019133899.9A priority patent/DE102019133899A1/de
Priority to US16/710,550 priority patent/US20200190665A1/en
Publication of JP2020098830A publication Critical patent/JP2020098830A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7242979B2 publication Critical patent/JP7242979B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/32Carbides
    • C23C16/325Silicon carbide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • C30B25/08Reaction chambers; Selection of materials therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • C30B25/10Heating of the reaction chamber or the substrate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/36Carbides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

【課題】消費電力に優れるSiCエピタキシャル成長装置を得ることを目的とする。【解決手段】本実施形態にかかるSiCエピタキシャル成長装置は、SiCSiCウェハを載置する載置台と、前記載置台を覆う炉体と、を備え、前記炉体は、側壁部と、前記炉体内に原料ガスを供給するガス供給口を有し、前記ガス供給口の周囲を覆い、前記載置台の上方に位置する天井部と、を有し、前記天井部の内面の放射率は、前記側壁部の内面の放射率より低い。【選択図】図1

Description

本発明は、SiCエピタキシャル成長装置に関する。
炭化珪素(SiC)は、シリコン(Si)に比べて絶縁破壊電界が1桁大きく、また、バンドギャップが3倍大きく、さらに、熱伝導率が3倍程度高い等の特性を有する。そのため、炭化珪素(SiC)は、パワーデバイス、高周波デバイス、高温動作デバイス等への応用が期待されている。
SiCデバイスの実用化の促進には、高品質のSiCエピタキシャルウェハ、及び高品質のエピタキシャル成長技術の確立が不可欠である。
SiCデバイスは、昇華再結晶法等で成長させたSiCのバルク単結晶から加工して得られたSiCウェハ上に、化学的気相成長法(Chemical Vapor Deposition:CVD)等によってデバイスの活性領域となるエピタキシャル膜を成長させたSiCエピタキシャルウェハを用いて作製される。なお、本明細書において、SiCエピタキシャルウェハはエピタキシャル膜を形成後のウェハを意味し、SiCウェハはエピタキシャル膜を形成前のウェハを意味する。
エピタキシャル膜は、原料ガスがSiCウェハの近傍で再結晶化して得られる。エピタキシャル膜を成膜する際の炉内の温度は、1500℃程度と極めて高温まで至る(例えば、特許文献1)。
特開2016−25309号公報
炉内をエピタキシャル膜の成膜温度で保つためには、多くの電力が必要となる。電力消費量は、SiCエピタキシャルウェハの生産コストに大きな影響を及ぼす。したがって、SiCエピタキシャル製造装置の低消費電力化が求められている。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、消費電力に優れるSiCエピタキシャル成長装置を得ることを目的とする。
本発明者らは、鋭意検討の結果、炉体の所定の部分の放射率を変えるだけで、SiCウェハの加熱効率が向上し、SiCエピタキシャル製造装置の低消費電力化を実現できることを見出した。
すなわち、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
(1)第1の態様にかかるSiCエピタキシャル成長装置は、SiCウェハを載置する載置台と、前記載置台を覆う炉体と、を備え、前記炉体は、側壁部と、前記炉体内に原料ガスを供給する供給口を有し、前記供給口の周囲を覆い、前記載置台の上方に位置する天井部と、前記天井部と前記側壁部とを繋ぐテーパー部と、を有し、前記天井部及び前記テーパー部の内面の放射率は、前記側壁部の内面の放射率より低い。
(2)上記態様にかかるSiCエピタキシャル成長装置において、前記天井部及び前記テーパー部の内面は、TaCでコートされていてもよい。
(3)上記態様にかかるSiCエピタキシャル成長装置において、前記側壁部の内面は、SiCでコートされていてもよい。
(4)上記態様にかかるSiCエピタキシャル成長装置において、前記載置台と前記天井部とを結ぶ仮想線を軸に、前記側壁部の外周を周方向に囲むヒータをさらに備え、前記前記ヒータの上端は、前記天井部及び前記テーパー部より下方に位置する。
本発明の一態様に係るSiCエピタキシャル成長装置は、消費電力に優れる。
第1実施形態にかかるSiCエピタキシャル成長装置の模式図である。 成膜空間内における、輻射熱(電磁波)の多重照り返しの様子を模式的に示した図である。 実施例1にかかるシミュレーション結果を示す図である。 比較例1にかかるシミュレーション結果を示す図である。 比較例2にかかるシミュレーション結果を示す図である。
以下、本実施形態にかかるSiCエピタキシャル成長装置について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材質、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
方向について定義する。+z方向は、ウェハを載置する載置面20aに対して垂直な方向で、後述する天井部11へ向かう方向である。−z方向は、+z方向と反対方向である。これらを区別しない場合は、単に「z方向」と表記する。また+z方向を「上」、−z方向を「下」という場合がある。x方向は、z方向と直交する任意の一方向である。y方向は、x方向およびz方向と直交する方向である。
「第1実施形態」
図1は、第1実施形態にかかるSiCエピタキシャル成長装置100の断面模式図である。図1は、SiCエピタキシャル膜を成膜するSiCウェハWを同時に図示している。SiCエピタキシャル成長装置100は、炉体10と載置台20とヒータ30とを有する。
(炉体)
炉体10は、天井部11とテーパー部12と側壁部13と底部14とを有する。炉体10は、内部に成膜空間Kを有する。
天井部11は、載置台20の上方に位置し、載置台20の載置面20aと略平行な部分である。天井部11は、載置面20aと対向する。
天井部11は、炉体10内に原料ガスGを供給する供給口10Aを有する。原料ガスGは、SiCウェハW上で反応し、エピタキシャル膜を形成する。原料ガスGは、例えば、Si系ガスとC系ガスである。Si系ガスは、例えば、シラン(SiH)、ジクロロシラン(SiHCl)、トリクロロシラン(SiHCl)、テトラクロロシラン(SiCl)である。C系ガスは、例えばプロパン(C)である。原料ガスGは、Si系ガス及びC系ガス以外に、エッチングガス(例えばHCl)、キャリアガス(例えばAr)、ドーパントガス(例えば、N、トリメチルアルミニウム(TMA))を含んでもよい。
天井部11は、内面11aと外面11bとを有する。内面11aは、炉体10の内側であり、成膜空間Kに露出した面である。外面11bは、内面11aと反対の面で、外部に露出した面である。内面11aの放射率は、後述する側壁部13の内面13aの放射率より高い。内面11aの放射率は、好ましくは0.5以下であり、より好ましくは0.3以下であり、さらに好ましくは0.2以下である。外面11bの放射率は、特に問わない。放射率は、輻射率とも呼ばれる。輻射率は、物体が熱輻射で輻射するエネルギーを同温の黒体が輻射するエネルギーを1とした際の比である。放射率(輻射率)が高いと熱を受け取りやすく、放射率(輻射率)が低いと熱を受け取りにくい。
供給口10Aは、例えば、天井部11に複数ある。天井部11の面積に対する供給口10Aの面積率は、好ましくは0.3以下である。ここで「天井部11の面積」は、z方向からの平面視で天井部11の外周に囲まれた領域の面積であり、供給口10Aの面積も含む。「供給口10Aの面積」は、z方向からの平面視で開口している部分の総面積である。天井部11の表面積が増えると、天井部11の実効的な放射率が低くなる。供給口10Aの面積率を所定の範囲に収めると、天井部11の実効放射率が高くなることを抑制できる。
天井部11は、1500℃を超える高温に対して耐熱性を有し、原料ガスGと反応性が低い材料により構成される。天井部11は、例えばTa、TaC、TaCコートされた、黒鉛、金属(例えばTaCコートされたステンレス鋼(SUS))等である。TaCコートは、天井部11の内面11aにコートされる。成膜温度領域において、TaC及びTaCコートカーボンの放射率は0.2〜0.3程度であり、放射率が低い。
テーパー部12は、天井部11と側壁部13とを繋ぐ部分である。天井部11の外径は、側壁部13の外径より狭い。テーパー部12は、天井部11から−z方向に拡径する。
テーパー部12は、内面12aと外面12bとを有する。内面12aは、炉体10の内側であり、成膜空間Kに露出した面である。外面12bは、内面12aと反対の面で、外部に露出した面である。内面12aの放射率は、後述する側壁部13の内面13aの放射率より低い。内面12aの放射率は、好ましくは0.5以下であり、より好ましくは0.3以下であり、さらに好ましくは0.2以下である。外面12bの放射率は、特に問わない。
テーパー部12は、天井部11と同様の部材を用いることができる。テーパー部12の内面12aは、例えば、TaCでコートされている。
側壁部13は、中心軸の周囲を囲む部分である。中心軸は、SiCウェハWの中心を通りz方向に延びる軸である。図1に示す側壁部13は、第1部分13Aと第2部分13Bと第3部分13Cとを有する。
第1部分13Aは、載置面20aに載置されたSiCウェハWより上方に位置する。第1部分13Aの内径は、載置面20aの外径よりわずかに広い。原料ガスGは、第1部分13Aの内径に沿って、SiCウェハWへ層流をなして供給される。第2部分13Bは、第1部分13Aと第3部分13Cとの間をつなぐ部分である。第2部分13Bは、−z方向に拡径する。未反応の原料ガスG等は、第2部分13Bに沿って下方に流れる。第3部分13Cは、載置面20aに載置されたSiCウェハWより下方に位置する。第3部分13Cの内径は、第1部分13Aの内径より広い。第3部分13Cは、排気口10Bを有する。未反応の原料ガスG等は、排気口10Bから排出される。
側壁部13は、内面13aと外面13bとを有する。内面13aは、炉体10の内側であり、成膜空間Kに露出した面である。外面13bは、内面13aと反対の面で、外部に露出した面である。内面13a及び外面13bの放射率は、天井部11の内面11a及びテーパー部12の内面12aの放射率より高い。
側壁部13は、例えば、SiCコートされたカーボンである。SiCの放射率は、0.8程度である。
底部14は、天井部11とSiCウェハWを挟む位置にある。底部14は、例えば、ステンレス鋼、アルミ合金、真鍮からなる。底部14は、載置台20の支持軸が貫通する孔部14Aを有する。
(載置台)
載置台20は、SiCウェハWが載置される載置面20aを有する。載置台20は、支持体21と支持軸22とを有する。支持体21は、SiCウェハWを支持する。支持軸22は、支持体21の中心から下方に延びる。支持軸22は、例えば、図示しない回転機構に連結される。支持体21は、回転機構によって支持軸22が回転することで回転可能となっている。支持体21の内部には、後述する第2ヒータ32が格納される。
(ヒータ)
ヒータ30は、第1ヒータ31と第2ヒータ32とを有する。第1ヒータ31は、側壁部13の外周を周方向に囲む。第1ヒータ31は、側壁部13に沿ってz方向に延びる。第1ヒータ31の上端31aは、天井部11及びテーパー部12より下方に位置する。第2ヒータ32は、支持体21の内部に格納される。第1ヒータ31及び第2ヒータ32は、公知の物を用いることができる。
第1実施形態にかかるSiCエピタキシャル成長装置100は、SiCウェハWを効率的に加熱できる。
第1ヒータ31は、炉体10を介してSiCウェハWを加熱する。側壁部13は、第1ヒータ31からの輻射を受ける。側壁部13は、天井部11及びテーパー部12と比較して放射率が高く、電磁波を吸収しやすい。側壁部13は、第1ヒータ31からの輻射を効率的に受け、加熱される。
加熱された側壁部13は、それ自体が電磁波の発生源となる。側壁部13からの輻射は、側壁部13から放射状に広がる。側壁部13からの輻射の一部は、SiCウェハWに至り、SiCウェハWが加熱される。また側壁部13からの輻射の一部は、SiCウェハW以外に、天井部11及びテーパー部12にも至る。天井部11及びテーパー部12は、放射率が低い。天井部11及びテーパー部12に至った電磁波の多くは、吸収されず、反射される。天井部11及びテーパー部12で反射された電磁波の一部は、SiCウェハWに至り、SiCウェハWを加熱する。
つまり、SiCエピタキシャル成長装置100は、第1ヒータ31で生じた輻射が、天井部11及びテーパー部12の加熱に利用されることを避け、SiCウェハWを効率的に加熱できる。
また天井部11及びテーパー部12は、輻射の多くを反射するため、温度上昇が少ない。天井部11は、原料ガスGが供給される供給口10Aを有する。原料ガスGは、炉体10内で分解されたのち反応し、SiCとなる。供給口10Aの温度が高いと、供給口10A付近で原料ガスGが分解し、供給口10Aの近傍にSiCの付着物が生じる。SiCの付着物は、剥離するとパーティクルの原因となる。天井部11及びテーパー部12の温度上昇を抑制することで、付着物の増加も抑制できる。
また図2は、成膜空間K内における、輻射熱(電磁波)の多重照り返しの様子を模式的に示した図である。テーパー部12は、天井部11に対して傾いている。テーパー部12で反射した輻射熱は、天井部11に向って集中する。天井部11で反射した輻射熱は、再度テーパー部12に至り、炉体10下方に向って伝わる。つまり、炉体10は、テーパー部12を有することで、輻射熱を炉体10の下方に向って、多重反射する。炉体10の下方にはSiCウェハWが載置されるため、SiCウェハWの加熱効率は向上する。放射率の高いSiC(放射率0.8)は、反射率が理論的には0.2(=1.0−放射率(0.8)である。テーパー部12及び天井部11の内面がSiCの場合、2回の反射した後の輻射熱は、反射前の4%(=0.2×0.2×100%)となる。これに対し、放射率の低いTaC(放射率0.2)は、反射率が理論的には0.8(=1.0−放射率(0.2)である。テーパー部12及び天井部11の内面がTaCの場合、2回の反射した後の輻射熱は、反射前の64%(=0.8×0.8×100%)となる。すなわち、テーパー部12及び天井部11の内面をTaCでコートすることで、多重反射した輻射熱によるSiCウェハWの加熱効率は、10倍以上となる。
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
(実施例1)
図1と同様の構成のSiCエピタキシャル成長装置を用いてウェハ表面の温度を所定の温度にする際に、各部分における伝熱量をシミュレーションにより求めた。シミュレーションには、汎用FEM熱解析ソフトウエアANSYS Fluentを用いた。シミュレーションは、計算負荷を低減するために、中心軸を通る任意の断面の半分(径方向の半分)の構造のみで行った。図3は、実施例1のシミュレーション結果を示す図である。
実施例1における炉体の各部分の放射率は以下とした。
側壁部13:0.8(SiCコート相当)
天井部11及びテーパー部12:0.2(TaCコート相当)
第1ヒータ31を加熱し、第1ヒータ31からの伝熱量を求めた。側壁部13から炉体内部への伝熱量は12.0kWだった。このうち3.5kWは天井部11に伝わり、5.0kWはテーパー部12に伝わり、3.5kWは載置台20に伝わった。つまり、側壁部13から炉体内部への伝熱量のうち29.2%が載置台20に載置されるSiCウェハの加熱に利用された。
(比較例1)
比較例1は、炉体の天井部11及びテーパー部12の放射率を0.8とした点のみが、実施例1と異なる。その他の条件は実施例1と同様とした。図4は、比較例1のシミュレーション結果を示す図である。比較例1における炉体の各部分の放射率は以下となる。
天井部11、テーパー部12および側壁部13:0.8(SiCコート相当)
第1ヒータ31を加熱し、第1ヒータ31からの伝熱量を求めた。側壁部13から炉体内部への伝熱量は17.5kWだった。このうち6.5kWは天井部11に伝わり、10.0kWはテーパー部12に伝わり、1.0kWは載置台20に伝わった。つまり、側壁部13から炉体内部への伝熱量のうち5.7%が載置台20に載置されるSiCウェハの加熱に利用された。
比較例1における側壁部13から炉体内部への伝熱量(17.5kW)は、実施例1の伝熱量(12.0kW)より大きい。これは、SiCウェハの温度を一定にするための伝熱量を求めたためである。換言すると、実施例1は少ない熱量でSiCウェハを所定の温度まで加熱できており、第1ヒータ31の消費電力が低減されている。
また実施例1における天井部11への伝熱量(3.5kW)は、比較例1における天井部11への伝熱量(6.5kW)より小さい。つまり、実施例1は、天井部11が高温になることが抑制されており、パーティクルの発生原因となる付着物が生じにくい。
(比較例2)
比較例2は、炉体のテーパー部12の放射率を0.8とした点のみが、実施例1と異なる。その他の条件は実施例1と同様とした。図5は、比較例2のシミュレーション結果を示す図である。比較例2における炉体の各部分の放射率は以下となる。
側壁部13及びテーパー部12:0.8(SiCコート相当)
天井部11:0.2(TaCコート相当)
第1ヒータ31を加熱し、第1ヒータ31からの伝熱量を求めた。側壁部13から炉体内部への伝熱量は16.0kWだった。このうち2.5kWは天井部11に伝わり、12.0kWはテーパー部12に伝わり、1.5kWは載置台20に伝わった。つまり、側壁部13から炉体内部への伝熱量のうち9.4%が載置台20に載置されるSiCウェハの加熱に利用された。
比較例2における側壁部13から炉体内部への伝熱量(16.0kW)は、実施例1より伝熱量(12.0kW)より大きく、比較例1より伝熱量(17.5kW)より小さい。これは、SiCウェハの温度を一定にするための伝熱量を求めたためである。比較例2は、SiCウェハを所定の温度まで加熱するために、実施例1より多くの熱量が必要であり、比較例1より少ない熱量で足りる。
また比較例2の天井部11への伝熱量(2.5kW)は、実施例1における天井部11への伝熱量(3.5kW)及び比較例1における伝熱量(6.5kW)より小さい。つまり、天井部11が高温になることを避けるという観点のみでは、天井部11の放射率を低減させることが好ましい。
一方で、実施例1は、テーパー部12も含めて放射率を低減することで、天井部11が高温になることを避けると共に、側壁部13から炉体内部への伝熱量を最も効率的にSiCウェハの加熱に利用できる。
10 炉体
10A 供給口
10B 排気口
11 天井部
12 テーパー部
13 側壁部
13A 第1部分
13B 第2部分
13C 第3部分
14 底部
14A 孔部
11a、12a、13a 内面
11b、12b、13b 外面
20 載置台
21 支持体
22 支持軸
30 ヒータ
31 第1ヒータ
31a 上端
32 第2ヒータ
100 SiCエピタキシャル成長装置
W SiCウェハ
K 成膜空間
G 原料ガス

Claims (4)

  1. SiCウェハを載置する載置台と、
    前記載置台を覆う炉体と、を備え、
    前記炉体は、
    側壁部と、
    前記炉体内に原料ガスを供給する供給口を有し、前記供給口の周囲を覆い、前記載置台の上方に位置する天井部と、
    前記天井部と前記側壁部とを繋ぐテーパー部と、を有し、
    前記天井部及び前記テーパー部の内面の放射率は、前記側壁部の内面の放射率より低い、SiCエピタキシャル成長装置。
  2. 前記天井部及び前記テーパー部の内面は、TaCでコートされている、請求項1に記載のSiCエピタキシャル成長装置。
  3. 前記側壁部の内面は、SiCでコートされている、請求項1又は2に記載のSiCエピタキシャル成長装置。
  4. 前記載置台と前記天井部とを結ぶ仮想線を軸に、前記側壁部の外周を周方向に囲むヒータをさらに備え、
    前記ヒータの上端は、前記天井部及び前記テーパー部より下方に位置する、請求項1から3のいずれか一項に記載のSiCエピタキシャル成長装置。
JP2018235553A 2018-12-17 2018-12-17 SiCエピタキシャル成長装置 Active JP7242979B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018235553A JP7242979B2 (ja) 2018-12-17 2018-12-17 SiCエピタキシャル成長装置
CN201911232930.9A CN111321464B (zh) 2018-12-17 2019-12-05 SiC外延生长装置
DE102019133899.9A DE102019133899A1 (de) 2018-12-17 2019-12-11 VORRICHTUNG ZUR CHEMISCHEN SiC-DAMPFPHASENABSCHEIDUNG
US16/710,550 US20200190665A1 (en) 2018-12-17 2019-12-11 SiC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018235553A JP7242979B2 (ja) 2018-12-17 2018-12-17 SiCエピタキシャル成長装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020098830A true JP2020098830A (ja) 2020-06-25
JP7242979B2 JP7242979B2 (ja) 2023-03-22

Family

ID=70859536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018235553A Active JP7242979B2 (ja) 2018-12-17 2018-12-17 SiCエピタキシャル成長装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20200190665A1 (ja)
JP (1) JP7242979B2 (ja)
CN (1) CN111321464B (ja)
DE (1) DE102019133899A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116240519A (zh) * 2022-12-28 2023-06-09 楚赟精工科技(上海)有限公司 气体喷淋头及气相反应装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004031846A (ja) * 2002-06-28 2004-01-29 Shin Etsu Handotai Co Ltd 縦型熱処理装置
JP2006523777A (ja) * 2003-04-16 2006-10-19 クリー インコーポレイテッド 堆積システムにおける堆積物の形成を制御するための方法および装置、ならびにそれらを含む堆積システムおよび方法
JP2007335604A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造方法
JP2016117609A (ja) * 2014-12-19 2016-06-30 昭和電工株式会社 SiCエピタキシャルウェハの製造方法及びSiCエピタキシャル成長装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2415707A (en) * 2004-06-30 2006-01-04 Arima Optoelectronic Vertical hydride vapour phase epitaxy deposition using a homogenising diaphragm
JP5238688B2 (ja) * 2007-03-28 2013-07-17 東京エレクトロン株式会社 Cvd成膜装置
US20080308036A1 (en) * 2007-06-15 2008-12-18 Hideki Ito Vapor-phase growth apparatus and vapor-phase growth method
KR20130044326A (ko) * 2010-07-19 2013-05-02 알이씨 실리콘 인코포레이티드 다결정 실리콘 제조
CN104313682A (zh) * 2014-11-17 2015-01-28 天津市环欧半导体材料技术有限公司 一种快速提高直拉硅单晶生长速度的热场结构
CN106894082B (zh) * 2015-12-17 2019-04-19 上海超硅半导体有限公司 单晶硅生长炉

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004031846A (ja) * 2002-06-28 2004-01-29 Shin Etsu Handotai Co Ltd 縦型熱処理装置
JP2006523777A (ja) * 2003-04-16 2006-10-19 クリー インコーポレイテッド 堆積システムにおける堆積物の形成を制御するための方法および装置、ならびにそれらを含む堆積システムおよび方法
JP2007335604A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造方法
JP2016117609A (ja) * 2014-12-19 2016-06-30 昭和電工株式会社 SiCエピタキシャルウェハの製造方法及びSiCエピタキシャル成長装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019133899A1 (de) 2020-06-18
CN111321464A (zh) 2020-06-23
JP7242979B2 (ja) 2023-03-22
CN111321464B (zh) 2022-09-13
US20200190665A1 (en) 2020-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5639104B2 (ja) 成膜装置
JP6000676B2 (ja) 成膜装置および成膜方法
JP5851149B2 (ja) 成膜装置および成膜方法
CN109841541B (zh) SiC外延生长装置
JP6376700B2 (ja) SiC化学気相成長装置
JP7242979B2 (ja) SiCエピタキシャル成長装置
WO2022097456A1 (ja) 気相成長装置
US11149351B2 (en) Apparatus and method for chemical vapor deposition process for semiconductor substrates
JP6562546B2 (ja) ウェハ支持台、ウェハ支持体、化学気相成長装置
JP2018082100A (ja) 搭載プレート、ウェハ支持台、及び化学気相成長装置
US11692266B2 (en) SiC chemical vapor deposition apparatus
JP4551106B2 (ja) サセプタ
JP2016050164A (ja) SiC化学気相成長装置
US20130074774A1 (en) Heating systems for thin film formation
US11326275B2 (en) SiC epitaxial growth apparatus having purge gas supply ports which surround a vicinity of a raw material gas supply port
CN109841542B (zh) SiC外延生长装置
JP4758385B2 (ja) 気相成長装置及び気相成長方法
JP7419704B2 (ja) 化学的気相成長装置
JP2013045799A (ja) 成膜装置および成膜方法
JP2001308014A (ja) 化学的気相成長装置
JP2013065792A (ja) ヒータおよび成膜装置
WO2024045822A1 (zh) 一种温度控制部件及cvd反应装置
JP2013533641A (ja) 基板処理装置およびシステム
JP6607716B2 (ja) 成膜装置
JP2009049075A (ja) バレル型エピタキシャル成長装置用サセプタおよびバレル型エピタキシャル成長装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211110

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220819

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221004

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221202

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230124

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20230131

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20230201

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230208

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20230307

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7242979

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350