JP2021015896A - 炭化珪素エピタキシャル成長装置及び炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法 - Google Patents

炭化珪素エピタキシャル成長装置及び炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2021015896A
JP2021015896A JP2019129923A JP2019129923A JP2021015896A JP 2021015896 A JP2021015896 A JP 2021015896A JP 2019129923 A JP2019129923 A JP 2019129923A JP 2019129923 A JP2019129923 A JP 2019129923A JP 2021015896 A JP2021015896 A JP 2021015896A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon carbide
wafer holder
epitaxial growth
carbide substrate
susceptor
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
JP2019129923A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7176489B2 (ja
Inventor
雅 酒井
Masa Sakai
雅 酒井
真一郎 香月
Shinichiro Katsuki
真一郎 香月
小林　和雄
Kazuo Kobayashi
和雄 小林
泰成 日野
Yasunari Hino
泰成 日野
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2019129923A priority Critical patent/JP7176489B2/ja
Priority to US16/861,885 priority patent/US20210010158A1/en
Priority to DE102020117128.5A priority patent/DE102020117128B4/de
Priority to CN202010646344.5A priority patent/CN112210827A/zh
Publication of JP2021015896A publication Critical patent/JP2021015896A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7176489B2 publication Critical patent/JP7176489B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical 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
    • C23C16/458—Chemical 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 supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4586—Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-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
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/18—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
    • C30B25/20—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate the substrate being of the same materials as the epitaxial layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical 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
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/32—Carbides
    • C23C16/325—Silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical 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
    • C23C16/458—Chemical 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 supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical 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
    • C23C16/46—Chemical 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-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
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/10—Heating of the reaction chamber or the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-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
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/12—Substrate holders or susceptors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-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
    • C30B28/00—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B28/12—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure directly from the gas state
    • C30B28/14—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure directly from the gas state by chemical reaction of reactive gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-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
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/36—Carbides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02378—Silicon carbide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02529—Silicon carbide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/0257—Doping during depositing
    • H01L21/02573—Conductivity type
    • H01L21/02576—N-type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/0257—Doping during depositing
    • H01L21/02573—Conductivity type
    • H01L21/02579—P-type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02634—Homoepitaxy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68735—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by edge profile or support profile
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68757—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a coating or a hardness or a material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68771—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by supporting more than one semiconductor substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68785—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the mechanical construction of the susceptor, stage or support

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

【課題】炭化珪素基板上に均一なキャリア濃度となるようエピタキシャル成長させ、安定した良好なデバイス特性を得ることができる炭化珪素エピタキシャル成長装置及び炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法を提供する。【解決手段】炭化珪素基板１及び炭化タンタル部材４を搭載したウエハホルダー２を、サセプタ６内の回転台５に搭載し、サセプタ６周囲の誘導加熱コイル７により加熱し、サセプタ６内に成長ガス、ドーピングガス及びキャリアガスの供給により、炭化珪素基板１上に均一なキャリア濃度となるようエピタキシャル成長させ、安定した良好なデバイス特性を得ることができ、さらに炭化珪素エピタキシャルウエハ工程の歩留まりを向上させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、炭化珪素エピタキシャル成長装置及び炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法に関するものである。
炭化珪素を用いた半導体装置は、電力損失の大幅な低減、半導体装置の小型化を可能とし、電力変換時の省エネルギー化を実現することができる。そのため、鉄道、電気自動車の高性能化、または太陽電池システム等の高機能化等の面で、低炭素社会を実現するために役立つ半導体装置として注目されている。
炭化珪素を用いた半導体を製造するためには、炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて、炭化珪素基板上にキャリア濃度が高精度に制御された膜を熱化学気相堆積法（ＣＶＤ法：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）等により、エピタキシャル成長させる。このとき、炭化珪素基板は、約１５００℃以上の高温に加熱される。エピタキシャル成長層は、例えば、供給される成長ガスに加えてドーピングとして窒素を用いることにより、ｎ型とすることができる。
従来、炭化珪素基板にエピタキシャル成長させるとき、炭化珪素基板であるウエハを配置するためサセプタを用いて製造している。サセプタは炭素材料から形成され、サセプタの表層は炭化珪素層となっているが、ウエハを配置する凹部内には、炭化タンタル層が形成されている（例えば、特許文献１）。
特開２０１６−８３１９号公報（段落００２１〜００２５、図１）
このような炭化珪素基板を搭載するサセプタを用いて、炭化珪素基板上にエピタキシャル成長させるとき、炭化珪素基板上のエピタキシャル成膜面内において、キャリア濃度が均一でなく、特に、サセプタの周縁部に近く、炭化珪素基板の外周側に位置するエピタキシャル成長層のキャリア濃度は、高濃度化しやすい傾向があった。すなわち、均一なキャリア濃度が得られない場合、良好なデバイス特性が得られず、また歩留まりに影響を与えていた。
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、熱化学気相堆積法（ＣＶＤ法）等により、炭化珪素基板上に均一なキャリア濃度となるようエピタキシャル成長させ、安定した良好なデバイス特性を得ることができ、さらに歩留まりを向上させた炭化珪素エピタキシャル成長装置を提供することを目的とする。
また炭化珪素基板上に均一なキャリア濃度となるようエピタキシャル成長させる製造方法を提供することを目的とする。
本発明にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置は、炭化珪素基板を搭載するウエハホルダーと、ウエハホルダーを搭載する回転台と、炭化珪素基板を搭載したウエハホルダーを覆って成長ガス、ドーピングガス及びキャリアガスが供給されるサセプタと、サセプタの周囲に設けられた誘導加熱コイルと、ウエハホルダー上の周縁部付近であり、炭化珪素基板の外側に設けられた炭化タンタル部材とを備えたものである。
また、本発明にかかる炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法は、搬送機構が炭化珪素基板及び炭化タンタル部品を搭載したウエハホルダーをサセプタ内の回転台に搬入する搬入ステップと、誘導加熱コイルが炭化珪素基板、ウエハホルダー、回転台及びサセプタを加熱する加熱ステップと、サセプタ内に成長ガス、ドーピングガス及びキャリアガスを供給するガス供給ステップと、加熱及びガス供給を停止する冷却ステップと、搬送機構が炭化珪素基板及び炭化タンタル部材を搭載したウエハホルダーを回転台からサセプタの外に搬出し、成膜された炭化珪素基板を取り出す搬出ステップとを備えた炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法である。
本発明にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置によれば、熱化学気相堆積法（ＣＶＤ法）等により、炭化珪素基板上に均一なキャリア濃度となるようエピタキシャル成長させ、安定した良好なデバイス特性を得ることができる。さらに歩留まりを大幅に向上させることができる。
また本発明にかかる炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法によれば、炭化珪素基板上に均一なキャリア濃度となるようエピタキシャル成長させることができる。
実施の形態１及び実施の形態２にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置の主要部を示す断面図である。 実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置におけるウエハホルダーの上面図である。 実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法を示すフローチャートである。 実施の形態２にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置におけるウエハホルダーの上面図である。 実施の形態３にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置の主要部を示す断面図である。 実施の形態３にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置におけるウエハホルダーの上面図である。
実施の形態１．
実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置の構成を説明する。図１は、実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置の主要部を示す断面図である。図２は、実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置におけるウエハホルダー２の上面図である。図１と図２の関係に関して、図２に示す上面図において直径箇所Ｂ−Ｂ部における断面が図１に該当し、炭化珪素エピタキシャル成長装置のサセプタ６内にウエハホルダー２が載置している。
図１に示すように、炭化珪素エピタキシャル成長装置は、炭化珪素基板１を載置するウエハホルダー２、ウエハホルダー２を載置する回転台５、ウエハホルダー２及び回転台５をチャンバーのように覆っているサセプタ６、誘導加熱コイル７から構成されている。円盤状のウエハホルダー２は、回転台５に搭載され、回転台５と共に一定速度で回転する。図１及び図２に示すように、ウエハホルダー２の表面には、ザグリ加工によって複数個のウエハポケット３が形成されており、ウエハポケット３に炭化珪素基板１が搭載される。回転台５とウエハホルダー２はサセプタ６内に配置され、サセプタ６の周囲にある誘導加熱コイル７によりサセプタ６、回転台５及びウエハホルダー２とともに誘導加熱され、炭化珪素基板１を所定の温度に加熱する。
サセプタ６内には成長ガスが供給される。図１に示している矢印Ａは、成長ガス、ドーピングガス及びキャリアガスの流れを示している。成長ガスには、シリコン原子を含むＳｉＨ４ガス（シランガス）、炭素原子を含むＣ３Ｈ８ガス（プロパンガス）を用いることができる。キャリアガスには、水素を含むものを用いることができる。炭化珪素基板１の温度は、例えば１５００℃以上１７００℃以下とし、サセプタ６内の圧力は、例えば５×１０３Ｐａ以上１×１０４Ｐａ以下である。必要に応じて、成長ガスと同時に、ｎ型不純物ドーピング用の窒素ガスが供給される。ｐ型不純物ドーピング用のＡｌ、Ｂ、またはＢｅを含む有機金属材料が供給されてもよい。さらに、成長速度を高速化するために、ＳｉＨ４ガスに加えてＨＣｌ、もしくはＳｉＨ４ガスの代替としてＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロロシラン）などを用いることができる。このように熱化学気相堆積法（ＣＶＤ法）等により、炭化珪素基板１をエピタキシャル成長させることができる。
炭化珪素基板１は、厚さが０．１〜０．5ｍｍ程であり、サイズとしては、４インチ、６インチ、８インチのいずれかである。エピタキシャル成長層を形成したあと、さらに素子領域が形成され、最終的に、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ―Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ダイオードといった電力半導体素子となる。
ウエハホルダー２は、厚みが３ｍｍ程度であり、ウエハホルダー２が搭載される回転台５の厚みは６ｍｍ程度、サセプタ６の厚みは１０ｍｍ程度である。
ウエハホルダー２、回転台５及びサセプタ６は、炭素材料から形成され、ウエハホルダー２の表層は炭化珪素層（厚さ０．１ｍｍ程）となっている。各ウエハポケット３の外側で、ウエハホルダー２の周縁部に炭化タンタル部材４を搭載する。炭化タンタル部材４は、縦幅が５〜１５ｍｍ程度、横幅が１０〜４０ｍｍ程度、厚みが０．２〜２ｍｍ程度であり、炭素材料から形成され、表層は炭化タンタル層（厚さ０．０２〜０．０６ｍｍ程）となっている。
ウエハホルダー２、回転台５及びサセプタ６の材料が炭素であり、表層が炭化珪素層である理由は、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜するとき、炭化珪素基板１を約１５００℃以上に加熱する必要があるため、それに耐え得る必要があるからである。ウエハホルダー２、回転台５及びサセプタ６の表層が、炭化珪素層無し、つまり炭素材料だけの場合、エピタキシャル成長層の成膜中に、炭素材料が発塵する可能性がある。発塵した炭素材料の微粒子が炭化珪素基板１に付着し、付着した状態でエピタキシャル成長層を成膜すると、炭素材料の微粒子が付着した箇所を起点として結晶が異常成長し、エピタキシャル成長層に結晶欠陥が生じる。そのため、炭化珪素で被覆する必要がある。
炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜するとき、エピタキシャル成長層のキャリア濃度は、良好なデバイス特性を得るために、エピタキシャル成長層の面内において均一であることが望ましい。エピタキシャル成長層のキャリア濃度が所望のキャリア濃度よりも高過ぎた場合、抵抗値が小さくなるとともに、耐圧が低下するため、その結果、歩留まりが低下する。反対に、所望のキャリア濃度より低過ぎると、抵抗値が大きくなり、その結果、歩留まりが低下する。
しかしながら、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜するとき、ウエハホルダー２の周囲温度は、ウエハホルダー２の中央部と比較すると低くなるため、炭化珪素で被覆されているウエハホルダー２の周縁部は、成長ガスと反応して付着する堆積物に取り込まれる窒素の量が多くなる。その結果、ウエハホルダー２の周縁部の堆積物から窒素が放出され放出量が多くなるため、近傍である炭化珪素基板１の外周側のキャリア濃度は高濃度化していた。
一方、炭化タンタル部材４は成長ガスと反応が小さく、堆積物の付着が抑制されるため、窒素を多く含むことはない。ウエハホルダー２の周縁部で、炭化珪素基板１の外側に炭化タンタル部材４を搭載することにより、炭化珪素基板１の外周側において、窒素の影響は抑制されるため、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長させた成膜面内において、均一なキャリア濃度を得ることができる。そして、所望の良好なデバイス特性を得ることができる。
図１及び図２に示すように、ウエハホルダー２上には凹箇所が４箇所あり、各凹箇所に炭化タンタル部材４が搭載される。各凹箇所は、ウエハホルダー２の周縁部であり、各炭化珪素基板１の外側に位置している。図２に示すように、ウエハホルダー２上にウエハポケット３が４箇所あるため、炭化珪素基板１は4箇所搭載することができるため、炭化タンタル部材４も４箇所搭載することができる。このようにウエハホルダー２上での炭化珪素基板１の搭載数に応じて、炭化タンタル部材４も搭載することができる。
ウエハホルダー２上の凹箇所に炭化タンタル部材４を搭載することにより、図１に示すように、ウエハホルダー２の露出している上面及び炭化珪素基板１の上面と同一高さ平面となる。
また炭化タンタル部材４は、交換可能である。炭化タンタル部材４は、炭化珪素で被覆された部材（例えば、ウエハホルダー２）と比較すると、成長ガスと反応し難いため、堆積物の付着量は非常に少ない。
しかしながら、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜するためには、プロセス時間として１〜８時間程必要としており、またエピタキシャル成長層を成膜するために、炭化タンタル部材４を幾度も使用すると、堆積物が付着することがある。その場合、堆積物が付着していない新たな炭化タンタル部材４に交換して、ウエハホルダー２上に搭載し、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜する。また交換した使用後の炭化タンタル部材４は、研磨、もしくはエッチングにより、付着した堆積物を除去し、再利用することができる。上記により、炭化珪素エピタキシャル成長装置において、常に炭化珪素基板１に対し均一なキャリア濃度となるようエピタキシャル成長させることができ、その結果、良好なデバイス特性を得ることができる。さらに生産性も安定し、歩留まりも大幅に改善することができる。
炭化タンタル部材４は、図２に示すような形状に限定しない。同様に交換可能な扇形状、三角形状、四角形状でもかまわない。研磨、もしくはエッチングの観点から、複雑な形状でなければよい。
このように、本発明にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置は、回転台５に搭載されたウエハホルダー２上の周縁部であり、炭化珪素基板１の外周側に炭化タンタル部材４を搭載し、サセプタ６の周囲にある誘導加熱コイル７により加熱し、サセプタ６内に成長ガス等を供給することにより、ウエハホルダー２の周縁部に近い炭化珪素基板１の外周側に供給される窒素の量が炭化タンタル部材４によって低減されるため、炭化珪素基板１の外周側において、エピタキシャル成長層のキャリア濃度が高濃度化するといったことが抑制される。従って、本発明の炭化珪素エピタキシャル成長装置は、炭化珪素基板１上に均一なキャリア濃度となるようエピタキシャル成長させることができる。
またエピタキシャル成長層のキャリア濃度が均一となることによ り、安定した良好なデバイス特性を得ることができる。さらに上記により、炭化珪素エピタキシャル成長装置として歩留まりを大幅に向上させることができる。
次に、図３に示すフローチャートを用いて、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ウエハの製造方法について説明する。炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜するために、ウエハホルダー２に炭化タンタル部材４とウエハポケット３に炭化珪素基板１を載置する。そして、図示していない搬送機構が、炭化タンタル部材４と炭化珪素基板１が載置されたウエハホルダー２をサセプタ６内に設けられた回転台５上に載置する（Ｓ１０１）。
次に、サセプタ６内を真空引きし、減圧状態にする。そして、サセプタ６の周囲にある誘導加熱コイル７に電力を供給する。誘導加熱コイル７に電力を供給することにより、サセプタ６、回転台５及びウエハホルダー２は誘導加熱される。サセプタ６、回転台５及びウエハホルダー２が誘導加熱されると、サセプタ６の内壁等からの輻射熱、回転台５及びウエハホルダー２からの熱伝導によって、炭化珪素基板１は加熱される（Ｓ１０２）。炭化珪素基板１が所望の温度になったら、サセプタ６内に成長ガス、ドーピングガス及びキャリアガスを供給する（Ｓ１０３）。炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜するためには、サセプタ６内に供給される成長ガス等を炭化珪素基板１上で分解させる必要があるため、本実施の形態では、炭化珪素基板１は約１５００℃〜１７００℃程度に加熱される。
成長ガスとしては、ＳｉＨ４ガス、Ｃ３Ｈ８ガス、ｎ型不純物ドーピングとして窒素ガス、キャリアガスとして水素を供給する。図１のＡ矢印が示すように、サセプタ６は、成長ガスが供給されると同時に、排気される構造になっているので、サセプタ６内には常に新しいガスで満たされている。なお図１に示すサセプタ６の上部から下部に向かってガスが流れる構造でもよい。
炭化珪素基板１は本実施の形態では約１５００℃〜１７００℃程度まで加熱されるので、サセプタ６内に供給された成長ガスは炭化珪素基板１上で分解する。そして、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜することができる。所望の厚みまで成膜できたら、サセプタ６内へ成長ガスを供給することを停止し、誘導加熱コイル７への電力供給も停止する（Ｓ１０４）。その後、ウエハホルダー２を回転台５からサセプタ６の外へ出し、ウエハポケット３からエピタキシャル成長層が成膜された炭化珪素基板１を取り出す（Ｓ１０５）。
エピタキシャル成長層が成膜された炭化珪素基板１を、本実施の形態では炭化珪素エピタキシャルウエハと呼ぶ。そして上記に説明した本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜する方法が、炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法である。
このように、本発明にかかる炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法は、図示しない搬送機構が炭化珪素基板１及び炭化タンタル部品４を搭載したウエハホルダー２をサセプタ６内の回転台５に搬入する搬入ステップ（Ｓ１０１）と、誘導加熱コイル７が炭化珪素基板１、ウエハホルダー２、回転台５及びサセプタ６を加熱する加熱ステップ（Ｓ１０２）と、サセプタ６内に成長ガス、ドーピングガス及びキャリアガスを供給するガス供給ステップ（Ｓ１０３）と、加熱及びガス供給を停止する冷却ステップ（Ｓ１０４）と、図示しない搬送機構が炭化珪素基板１及び炭化タンタル部材４を搭載したウエハホルダー２を回転台からサセプタ６の外に出し、ウエハポケット３からエピタキシャル成長層が成膜された炭化珪素基板１を取り出する搬出ステップ（Ｓ１０５）とがある。
上記製造方法により、炭化珪素基板１上に均一なキャリア濃度となるようエピタキシャル成長させることができ、安定した良好なデバイス特性を得ることができる。さらに炭化珪素エピタキシャルウエハの製造歩留まりを大幅に向上させることができる。
実施の形態１では、炭化珪素エピタキシャル成長装置において、炭化珪素基板１をウエハホルダー２に搭載するとともに、ウエハホルダー２上の周縁部であり、炭化珪素基板１の外周側に炭化タンタル部材４を搭載したあと、回転台５に搭載し、サセプタ６の周囲にある誘導加熱コイル７により加熱し、サセプタ６内に成長ガス、ドーピングガス及びキャリアガスを供給することにより、ウエハホルダー２の周縁部に近い炭化珪素基板１の外周側に供給される窒素の量が炭化タンタル部材４によって低減されるため、炭化珪素基板１の外周側において、エピタキシャル成長層のキャリア濃度が高濃度化することを抑制している。以上のような構成としたことにより、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜するとき、炭化珪素エピタキシャルウエハとしてキャリア濃度が均一となり、安定した良好なデバイス特性を得ることができる。さらにエピタキシャル成長の製造工程における歩留まりを大幅に向上させることができる。
なお炭化タンタル部材４は、ウエハホルダー２上ではなく、炭化珪素基板１の面積よりも大きくしたウエハポケット３を設け、ウエハポケット３内において炭化珪素基板１の外周に搭載してもよい。同様に、炭化珪素基板１のエピタキシャル成長層が、均一なキャリア濃度となり、安定した良好なデバイス特性を得ることができる。
また炭化タンタル部材４において、炭化タンタルの表層厚が大きいと反りが大きくなるので、炭化タンタル表層厚は極力小さい方が好ましいが、炭化タンタル部材４のサイズによる反りの影響とともに、使用頻度による摩耗性を考慮し、使用寿命から得られた結果により炭化タンタル表層厚を決めることができる。
成長ガスとの反応性が、炭化タンタル部材４と同程度に小さければ他の材料でも代替可能であり、同様の効果を得ることができる。例えば、CVD法にて作製された結晶性の高い炭化珪素、もしくは炭素から構成され、表面研磨が施された部材でもよい。また炭素に炭化珪素層を形成し、表面研磨が施された部材でもよい。
炭化珪素基板１は、炭化珪素基板１に限定することなく、ＧａＮ等の化合物基板にも適用でき、同様の効果を得ることができる。
実施の形態２．
図４は、実施の形態２における炭化珪素エピタキシャル成長装置におけるウエハホルダーの上面図である。なお本実施の形態における炭化珪素エピタキシャル成長装置は、多くの構成が実施の形態１と共通する。このため、実施の形態１における炭化珪素エピタキシャル成長装置と異なる点について説明するとともに、同一または対応する構成については同じ符号を付けて示し、その説明を省略する。実施の形態１とは、炭化珪素基板１の外側であって、ウエハホルダー２の周縁部に1個の炭化タンタル部材８を設けた構成が相違している。
炭化タンタル部材８は、図４に示すように円環の形状をしており、幅が５〜２０ｍｍ程度、厚みが０．２〜２ｍｍ程度である。炭素材料から形成され、表層は炭化タンタル層（厚さ０．０２〜０．０６ｍｍ程）となっている。
炭化タンタル部材８は、ウエハホルダー２上の周縁部であり、炭化珪素基板１の外側に１箇所搭載する。例えば、図４に示すように、ウエハホルダー２にはウエハポケット３が４箇所あるため、炭化珪素基板１の搭載は４箇所あるが、炭化タンタル部材８は１箇所のみである。
実施の形態２における炭化珪素エピタキシャル成長装置の主要部を示す断面図は、図１と同様となり、実施の形態１との相違点である、炭化タンタル部材１が炭化タンタル部材８に置き換わっている。
このように、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜するとき、炭化珪素基板１のサイズ、ウエハホルダー２に搭載する炭化珪素基板１の搭載数に関係なく、炭化タンタル部材８はウエハホルダー２の外形に沿って１箇所搭載するのみでよい。ウエハホルダー２上に搭載する炭化珪素基板１に対し、炭化タンタル部材８の搭載数を大幅に減らすことができる。
実施の形態２では、ウエハホルダー２に対し炭化タンタル部材８の搭載は、炭化珪素基板１の搭載数に関係なく１箇所のみであるため、作業性、生産性に優れている。特にウハホルダー２に対し炭化珪素基板１の搭載数が多い場合、炭化珪素エピタキシャル成長装置の稼働率が高くなる場合、顕著な効果を現す。また生産時において炭化タンタル部材８の搭載数が少なく、ウエハホルダー２の外形に沿った大きな形状であるため、炭化タンタル部材８の搭載忘れを防止することができる。また炭化タンタル部材８も実施の形態１同様に交換可能であるため、堆積物が付着していない炭化タンタル部材８に変更可能である。これにより、炭化珪素基板１上に均一なキャリア濃度となるようエピタキシャル成長させることができ、安定した良好なデバイス特性を得ることができる。
なお炭化タンタル部材８は、ウエハホルダー２の周縁部であり、各炭化珪素基板１の外側にあればよく、円環形状に限定する必要はない。
また作業性、生産性次第であるが、炭化タンタル部材８は、ウエハホルダー２に対し、1個に限定する必要はなく、複数個でもよく、例えば2個でもかまわない。
また上記炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜するための炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法は実施の形態と同一であり、炭化珪素基板１上に均一なキャリア濃度となるようエピタキシャル成長させることができる。
実施の形態３．
図５は、実施の形態３における炭化珪素エピタキシャル成長装置の主要部を示す断面図である。図６は、実施の形態３における炭化珪素エピタキシャル成長装置におけるウエハホルダー２の上面図である。なお本実施の形態における炭化珪素エピタキシャル成長装置は、多くの構成が実施の形態１と共通する。このため、実施の形態１における炭化珪素エピタキシャル成長装置と異なる点について説明するとともに、同一または対応する構成については同じ符号を付けて示し、その説明を省略する。実施の形態１とは、ウエハホルダー２の外周端が凹んで段差形状となっており、炭化珪素基板１の外側であって、ウエハホルダー２の外周端の段差箇所に炭化タンタル部材９を設けた構成が相違している。
図５及び図６に示すように、ウエハホルダー２は外周に沿って端が凹んでおり段差形状となっている。段差は０．２〜２ｍｍ程度である。この段差箇所に円環形状の炭化タンタル部材９が搭載される。
炭化タンタル部材９は、図６に示すように円環の形状をしており、幅が５〜２０ｍｍ程度、厚みが０．２〜２ｍｍ程度であり、ウエハポケット３と接している。炭素材料から形成され、表層は炭化タンタル層（厚さ０．０２〜０．０６ｍｍ程）となっている。
図５に示すように、ウエハホルダー２の外周端の段差に、炭化タンタル部材９を搭載することにより、炭化珪素基板１及びウエハホルダー２の上面と同一高さとなる。
このように、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜するとき、炭化珪素基板１のサイズ、ウエハホルダー２に搭載する炭化珪素基板１の搭載数に関係なく、炭化タンタル部材９はウエハホルダー２の外周端の段差箇所に１箇所搭載するのみでよい。ウエハホルダー２上に搭載する炭化珪素基板１に対し、炭化タンタル部材９の搭載数を大幅に減らすことができる。
実施の形態３では、ウエハホルダー２に対し炭化タンタル部材９の搭載は、炭化珪素基板１の搭載数に関係なく１箇所のみであるため、作業性、生産性に優れている。特にウエハホルダー２に対し炭化珪素基板１の搭載数が多い場合、炭化珪素エピタキシャル成長装置の稼働率が高くなる場合、顕著な効果を現す。また生産時において炭化タンタル部材９の搭載数が少なく、ウエハホルダー２の外周端に沿った大きな形状であるため、炭化タンタル部材９の搭載忘れを防止することができる。また炭化タンタル部材９も実施の形態１同様に交換可能であるため、堆積物が付着していない炭化タンタル部材９に変更可能であるとともに、作業性、特にウエハホルダー２上への搭載性、取り外し性に非常に優れている。これにより、炭化珪素基板１上に均一なキャリア濃度となるようエピタキシャル成長させることができ、安定した良好なデバイス特性を得ることができる。
なお炭化タンタル部材９は、ウエハホルダー２の外周端の段差に搭載でき、各炭化珪素基板１の外側にあればよく、円環形状に限定する必要はない。
また作業性、生産性次第であるが、炭化タンタル部材９は、ウエハホルダー２に対し、1個に限定する必要はなく、複数個でもよく、例えば2個でもかまわない。
また上記炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜するための炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法は実施の形態と同一であり、炭化珪素基板１上に均一なキャリア濃度となるようエピタキシャル成長させることができる。
なお本発明は、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ることや、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
１ 炭化珪素基板
２ ウエハホルダー
４、８、９ 炭化タンタル部材
５ 回転台
６ サセプタ
７ 誘導加熱コイル

Claims (5)

  1. 炭化珪素基板を搭載するウエハホルダーと、
    前記ウエハホルダーを搭載する回転台と、
    前記炭化珪素基板及び前記ウエハホルダーを覆い、成長ガス、ドーピングガス及びキャリアガスが供給されるサセプタと、
    前記サセプタの周囲に設けられた誘導加熱コイルと、
    前記ウエハホルダー上の周縁部であって、前記炭化珪素基板の外側に載置された炭化タンタル部材と、
    を備えた炭化珪素エピタキシャル成長装置。
  2. 前記炭化タンタル部材は、交換可能であって、炭素材料から形成され、炭化タンタルの表層を備えた請求項１記載の炭化珪素エピタキシャル成長装置。
  3. 前記炭化タンタル部材は、前記炭化珪素基板の外側であって、前記ウエハホルダーの外周に沿った形状であることを備えた請求項１または請求項２記載の炭化珪素エピタキシャル成長装置。
  4. 前記ウエハホルダーの外周端が段差形状であり、前記ウエハホルダーの外周端の段差に前記炭化タンタル部材を備えた請求項１から請求項３のいずれか1項に記載の炭化珪素エピタキシャル成長装置。
  5. 搬送機構が炭化珪素基板及び炭化タンタル部材を搭載したウエハホルダーをサセプタ内の回転台に搬入する搬入ステップと、
    前記サセプタの周囲に設けられた誘導加熱コイルが前記炭化珪素基板、前記ウエハホルダー及び前記回転台を加熱する加熱ステップと、
    前記サセプタ内に成長ガス、ドーピングガス及びキャリアガスを供給するガス供給ステップと、
    前記加熱及び前記ガス供給を停止する冷却ステップと、
    前記搬送機構が前記ウエハホルダーを前記回転台から搬出し、前記炭化珪素基板を取り出す搬出ステップと、
    を備えた炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法。
JP2019129923A 2019-07-12 2019-07-12 炭化珪素エピタキシャル成長装置及び炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法 Active JP7176489B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019129923A JP7176489B2 (ja) 2019-07-12 2019-07-12 炭化珪素エピタキシャル成長装置及び炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法
US16/861,885 US20210010158A1 (en) 2019-07-12 2020-04-29 Silicon carbide epitaxial growth device and method of manufacturing silicon carbide epitaxial wafer
DE102020117128.5A DE102020117128B4 (de) 2019-07-12 2020-06-30 Vorrichtung für epitaktisches Wachstum von Siliziumcarbid und Verfahren zum Herstellen eines epitaktischen Siliziumcarbid-Wafers
CN202010646344.5A CN112210827A (zh) 2019-07-12 2020-07-07 碳化硅外延生长装置及碳化硅外延晶片的制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019129923A JP7176489B2 (ja) 2019-07-12 2019-07-12 炭化珪素エピタキシャル成長装置及び炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021015896A true JP2021015896A (ja) 2021-02-12
JP7176489B2 JP7176489B2 (ja) 2022-11-22

Family

ID=74059102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019129923A Active JP7176489B2 (ja) 2019-07-12 2019-07-12 炭化珪素エピタキシャル成長装置及び炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20210010158A1 (ja)
JP (1) JP7176489B2 (ja)
CN (1) CN112210827A (ja)
DE (1) DE102020117128B4 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114775047B (zh) * 2022-04-12 2022-12-20 广州志橙半导体有限公司 一种用于外延生长的反应装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015122443A (ja) * 2013-12-24 2015-07-02 昭和電工株式会社 ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置およびＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法
JP2018190813A (ja) * 2017-05-01 2018-11-29 三菱電機株式会社 炭化珪素エピタキシャル成長装置、炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法及び炭化珪素半導体装置の製造方法
JP2019091750A (ja) * 2017-11-13 2019-06-13 昭和電工株式会社 ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19803423C2 (de) 1998-01-29 2001-02-08 Siemens Ag Substrathalterung für SiC-Epitaxie und Verfahren zum Herstellen eines Einsatzes für einen Suszeptor
JP5897834B2 (ja) * 2011-07-19 2016-03-30 昭和電工株式会社 ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法
JP2015141966A (ja) * 2014-01-28 2015-08-03 東京エレクトロン株式会社 成膜装置およびそれに用いる基板ホルダー
JP6219238B2 (ja) 2014-06-24 2017-10-25 東洋炭素株式会社 サセプタ及びその製造方法
US20170032992A1 (en) * 2015-07-31 2017-02-02 Infineon Technologies Ag Substrate carrier, a method and a processing device
JP6477419B2 (ja) * 2015-10-29 2019-03-06 三菱電機株式会社 炭化珪素エピタキシャル成長装置、炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法及び炭化珪素半導体装置の製造方法
KR20190065941A (ko) * 2017-12-04 2019-06-12 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 탄화탄탈 피복 탄소 재료 및 그 제조 방법, 반도체 단결정 제조 장치용 부재

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015122443A (ja) * 2013-12-24 2015-07-02 昭和電工株式会社 ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置およびＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法
JP2018190813A (ja) * 2017-05-01 2018-11-29 三菱電機株式会社 炭化珪素エピタキシャル成長装置、炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法及び炭化珪素半導体装置の製造方法
JP2019091750A (ja) * 2017-11-13 2019-06-13 昭和電工株式会社 ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP7176489B2 (ja) 2022-11-22
CN112210827A (zh) 2021-01-12
DE102020117128B4 (de) 2023-06-29
DE102020117128A1 (de) 2021-01-14
US20210010158A1 (en) 2021-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2741317B1 (en) Epitaxial wafer manufacturing device and manufacturing method
JP6097681B2 (ja) ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置およびＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法
US20120231615A1 (en) Semiconductor thin-film manufacturing method, semiconductor thin-film manufacturing apparatus, susceptor, and susceptor holder
EP2741316B1 (en) Epitaxial wafer manufacturing device and manufacturing method
JP2011171450A (ja) 成膜装置および成膜方法
JP6018909B2 (ja) ウェハホルダーおよびエピタキシャルウェハの製造装置
JP5910430B2 (ja) エピタキシャル炭化珪素ウエハの製造方法
TWI415170B (zh) 半導體製造裝置之保護方法、半導體製造裝置以及半導體製造方法
JP2015146416A (ja) 炭化珪素基板用支持部材、炭化珪素成長装置用部材、および炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法
JP7176489B2 (ja) 炭化珪素エピタキシャル成長装置及び炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法
JP2016119472A (ja) ウェハ支持台とそれを備えたＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置および製造方法
JP4551106B2 (ja) サセプタ
JP5496721B2 (ja) 成膜装置および成膜方法
JP2022020995A (ja) 炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法
JP2020100528A (ja) 積層体、積層体の製造方法および炭化珪素多結晶基板の製造方法
KR20130044789A (ko) 에피 웨이퍼 제조 장치, 에피 웨이퍼 제조 방법 및 에피 웨이퍼
JP6335683B2 (ja) ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置
JP2017017084A (ja) 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
JP2013016562A (ja) 気相成長方法
JP2020043260A (ja) 多結晶膜の成膜方法、基板載置機構および成膜装置
JP3969484B2 (ja) ホットウオール加熱型化学気相成長装置
JP2022121078A (ja) サセプタ、成膜装置および基板成膜方法
JP2001003172A (ja) 半導体エピタキシャル成長方法
JP2024017276A (ja) 成膜装置
JP2021103720A (ja) エピタキシャル膜成長用ウエハ、エピタキシャル膜成長方法、除去方法、および、エピタキシャルウエハの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210728

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20220427

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220524

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220621

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220808

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: 20221011

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221024

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7176489

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151