JP6069545B2 - Evaluation method of SiC epitaxial wafer - Google Patents

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Description

本発明は、SiCエピタキシャルウェハの評価方法に関する。 The present invention relates to a method for the evaluation of the SiC epitaxial web leaves.

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、バンドギャップが3倍大きく、熱伝導率が3倍程度高い等の特性を有することから、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エピタキシャルウェハは、SiCエピタキシャル膜を形成する基板として昇華法等で作製したSiCのバルク単結晶から加工したSiC単結晶ウェハを用い、通常、この上に化学的気相成長法(Chemical Vapor Deposition:CVD)によってSiC半導体デバイスの活性領域となるSiCエピタキシャル膜を成長させることにより製造する。   Silicon carbide (SiC) has characteristics such as a dielectric breakdown electric field that is an order of magnitude larger than silicon (Si), a band gap that is three times larger, and a thermal conductivity that is about three times higher. Application to high temperature operation devices is expected. As the SiC epitaxial wafer, a SiC single crystal wafer processed from a bulk single crystal of SiC produced by a sublimation method or the like is used as a substrate for forming an SiC epitaxial film. Usually, a chemical vapor deposition (Chemical Vapor Deposition: It is manufactured by growing a SiC epitaxial film that becomes an active region of a SiC semiconductor device by CVD.

SiCエピタキシャル膜の品質を劣化させる原因として、三角形状の欠陥(以下、「三角欠陥」という)が知られている。この三角欠陥は、ステップフロー成長方向に沿って三角形の頂点とその対辺(底辺)が順に並ぶような方向を向いて形成される(非特許文献3)。すなわち、<11−20>方向に直交する方向に三角欠陥の対辺(底辺)が配置する。この三角欠陥の発生原因としては複数考えられており、例えば、基板(ウェハ)表面に残っている研磨傷等のダメージ(特許文献1)、ステップフロー成長中にテラスに形成される二次元核(特許文献2)、成長初期の過飽和状態のときに基板とエピタキシャル膜との界面に形成される異種のポリタイプの結晶核(非特許文献1)、後述するSiC膜の微小破片を起点とするものがある。三角欠陥はSiCエピタキシャル膜の成長と共に成長していく。すなわち、ステップフロー成長と共に、上記の起点を三角形の頂点として、ほぼ三角形の相似形を維持しながらその面積を大きくするように成長していく(図2の摸式図参照)。従って、通常、起点がSiCエピタキシャル膜の成長初期に発生した三角欠陥ほどサイズが大きく、三角欠陥のサイズから起点の膜中の深さを推測することができる。
SiCエピタキシャルウェハの量産において歩留り向上のためには、かかる三角欠陥の低減は不可欠であり、特許文献1及び2にはその低減について原因に応じた方策が提案されている。
As a cause of deteriorating the quality of the SiC epitaxial film, a triangular defect (hereinafter referred to as “triangular defect”) is known. This triangular defect is formed in the direction in which the apex of the triangle and its opposite side (base) are aligned in order along the step flow growth direction (Non-patent Document 3). That is, the opposite side (bottom side) of the triangular defect is arranged in a direction orthogonal to the <11-20> direction. There are a number of possible causes of this triangular defect. For example, damage such as polishing scratches remaining on the substrate (wafer) surface (Patent Document 1), two-dimensional nuclei formed on the terrace during step flow growth ( Patent Document 2), starting from a dissimilar polytype crystal nucleus (Non-Patent Document 1) formed at the interface between the substrate and the epitaxial film in the supersaturated state in the initial stage of growth, and a minute fragment of the SiC film described later There is. Triangular defects grow with the growth of the SiC epitaxial film. That is, along with step flow growth, the above starting point is used as the apex of a triangle, and the area grows while maintaining a similar triangular shape (see the schematic diagram in FIG. 2). Therefore, generally, the triangular defect that has occurred at the beginning of the growth of the SiC epitaxial film has a larger size, and the depth of the starting point in the film can be estimated from the size of the triangular defect.
In order to improve the yield in mass production of SiC epitaxial wafers, it is indispensable to reduce such triangular defects, and Patent Documents 1 and 2 propose measures according to the cause for the reduction.

上記三角欠陥の他、SiCエピタキシャル膜の品質を劣化させる原因として、ウェハを載置するウェハ載置部を有するサセプタの上面に対向して上方に配置するシーリング(天板)上に堆積したSiC膜が剥がれて、SiC単結晶ウェハ上若しくはSiCエピタキシャル膜上に落下したSiC膜の微小破片(以下「ダウンフォール」という。)がある。このダウンフォールも三角欠陥の起点になりえる。
ここで、SiCエピタキシャル膜の成長に際して、基板であるSiC単結晶ウェハを高温に加熱しその温度を保持する必要があるが、この加熱・保持の方法として主に、サセプタの下面側及び/又はシーリングの上面側に配置された加熱手段を用いて加熱する方法が用いられている(特許文献3、非特許文献2、3)。シーリングを加熱する場合、誘導コイルによる高周波誘導加熱によって加熱されるものが一般的であり、高周波誘導加熱に適したカーボン製のものが通常用いられる。
In addition to the above-mentioned triangular defects, as a cause of deteriorating the quality of the SiC epitaxial film, an SiC film deposited on a ceiling (top plate) disposed above and facing the upper surface of the susceptor having a wafer mounting portion for mounting a wafer Is peeled off, and there is a fine fragment (hereinafter referred to as “downfall”) of the SiC film that has fallen onto the SiC single crystal wafer or the SiC epitaxial film. This downfall can also be a starting point for triangular defects.
Here, during the growth of the SiC epitaxial film, it is necessary to heat the SiC single crystal wafer as a substrate to a high temperature and maintain the temperature. This heating and holding method is mainly performed on the lower surface side of the susceptor and / or the sealing. The method of heating using the heating means arrange | positioned at the upper surface side of this is used (patent document 3, nonpatent literature 2, 3). In the case of heating the sealing, one that is heated by high-frequency induction heating by an induction coil is generally used, and one made of carbon suitable for high-frequency induction heating is usually used.

SiCエピタキシャル膜の成膜中、SiCの堆積はSiC単結晶ウェハ上だけでなく、シーリング上にも生じてしまう。成膜を繰り返すとシーリング上に形成されるSiCの堆積量も多くなるため、特に量産においてはダウンフォールの問題も顕在化する。
SiCエピタキシャルウェハの量産において歩留り向上のためには、ダウンフォールの低減も不可欠であり、特許文献4にはその低減のため、SiC単結晶ウェハの上にウェハをカバーするカバープレートを配置して、ダウンフォールがSiC単結晶ウェハ若しくはSiCエピタキシャル膜に落下するのを阻止する構成が開示されている。
During the formation of the SiC epitaxial film, SiC deposition occurs not only on the SiC single crystal wafer but also on the ceiling. When the film formation is repeated, the amount of SiC deposited on the ceiling increases, so that the problem of downfall becomes apparent especially in mass production.
In order to improve the yield in mass production of SiC epitaxial wafers, it is indispensable to reduce downfall. In Patent Document 4, a cover plate that covers the wafer is disposed on the SiC single crystal wafer for the reduction, A configuration for preventing the downfall from falling on the SiC single crystal wafer or the SiC epitaxial film is disclosed.

特許第4581081号公報Japanese Patent No. 4581081 特開2009−256138号公報JP 2009-256138 A 特表2004−507897号公報JP-T-2004-507897 特開2009−164162号公報JP 2009-164162 A 特開2011−49496号公報JP 2011-49496 A

Journal of Applied Physics 105 (2009) 074513Journal of Applied Physics 105 (2009) 074513 Materials Science Forum Vols. 483-485 (2005) pp141-146Materials Science Forum Vols. 483-485 (2005) pp141-146 Materials Science Forum Vols. 556-557 (2007) pp57-60Materials Science Forum Vols. 556-557 (2007) pp57-60

しかしながら、三角欠陥については、特許文献1及び2に開示されているような方法をとっても三角欠陥密度は十分に低減できていないのが現状である。その理由の一つとして原因がよくわかっていない三角欠陥の存在が挙げられる。   However, with regard to triangular defects, the present situation is that the triangular defect density has not been sufficiently reduced even if the methods disclosed in Patent Documents 1 and 2 are employed. One of the reasons is the existence of triangular defects whose cause is not well understood.

また、ダウンフォールについては、特許文献4に開示されている方法によって、シーリングからSiC単結晶ウェハ上若しくはその上に成長したSiCエピタキシャル膜に落下するダウンフォールを阻止することはできるが、ダウンフォールの原因となるシーリング上のSiCの堆積(もしくはSiC膜の成長)自体を抑制することはできない。そのため、シーリングのクリーニングが必要となり、この場合、装置の稼働率が低下してしまうという問題がある。また、カバープレートの下面にもSiCは堆積してしまうので、成膜を繰り返すと、カバープレートからのダウンフォールが発生してしまうという問題がある。   As for the downfall, the method disclosed in Patent Document 4 can prevent the downfall falling from the ceiling to the SiC epitaxial film grown on or above the SiC single crystal wafer. The cause of SiC deposition (or SiC film growth) on the sealing itself cannot be suppressed. Therefore, it is necessary to clean the ceiling. In this case, there is a problem that the operating rate of the apparatus is lowered. In addition, since SiC is deposited on the lower surface of the cover plate, there is a problem that if the film formation is repeated, a downfall from the cover plate occurs.

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度が低いSiCエピタキシャルウェハ及びその評価方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a SiC epitaxial wafer having a low surface density of triangular defects starting from a material piece of a member in a chamber and a method for evaluating the same.

本発明者らはまず、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥を発見した。すなわち、チャンバ内の部材の材料片が何らかの原因でSiC単結晶ウェハ上若しくは成長途中のSiCエピタキシャル膜上に落下してそれを起点として三角欠陥が成長する新しいタイプの三角欠陥を見出した。従来、三角欠陥の起点としては上述したとおり、基板(ウェハ)表面に残っている研磨傷やステップ上に生じてしまった異種のポリタイプの結晶核等が知られていたが、今回発見した三角欠陥はチャンバ内の部材の材料片を起点とするものである。本発明者らはこの新しいタイプの三角欠陥を発見し、この三角欠陥を低減するべく鋭意検討を行なった結果、本発明を完成させた。   The present inventors first discovered a triangular defect starting from a material piece of a member in the chamber. That is, a new type of triangular defect has been found in which a material piece of a member in a chamber falls on a SiC single crystal wafer or a SiC epitaxial film in the middle of growth for some reason and a triangular defect grows from that. Conventionally, as described above, as a starting point of triangular defects, polishing scratches remaining on the surface of the substrate (wafer) or crystal nuclei of different polytypes generated on the step have been known. The defect originates from a piece of material of the member in the chamber. As a result of discovering this new type of triangular defect and intensive studies to reduce the triangular defect, the present inventors have completed the present invention.

図1(a)に、典型的なチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の光学顕微鏡像を示す。光学顕微鏡はオリンパス株式会社製MX51を用いた。
図1(a)で示したSiCエピタキシャルウェハは、量産型の複数枚サセプタ(自公転)型エピタキシャルウェハの製造装置であるアイクストロン社製Hot Wall SiC CVD(VP2400HW)を用い、遮蔽板を用いず、シーリングとしては黒鉛製ものを使用して、オフ角4°の4H−SiC単結晶基板にSiCエピタキシャル膜を10μm成膜したSiCエピタキシャルウェハであって、80個目の製造ロット(すなわち、チャンバ内でSiCエピタキシャル膜800μmに相当する成膜を行った後)のSiCエピタキシャルウェハである。
FIG. 1A shows an optical microscope image of a triangular defect starting from a material piece of a member in a typical chamber. The optical microscope used was Olympus MX51.
The SiC epitaxial wafer shown in FIG. 1 (a) uses a hot wall SiC CVD (VP2400HW) manufactured by Ixtron, which is a mass production type multi-susceptor (automatic revolution) type epitaxial wafer manufacturing apparatus, without using a shielding plate. A SiC epitaxial wafer in which a SiC epitaxial film is formed on a 4H-SiC single crystal substrate with an off angle of 4 ° using a graphite as the sealing, and the 80th production lot (ie, in the chamber) And after the film formation corresponding to the SiC epitaxial film of 800 μm).

光学顕微鏡を用いてSiCエピタキシャルウェハを観察する場合、通常、エピタキシャル膜の表面に焦点を合わせて表面にある欠陥を観察する。図1(b)は同じ三角欠陥を通常通り、エピタキシャル膜の表面に焦点を合わせて観察した光学顕微鏡像である。
これに対して、本発明者らは通常表面に合わせる焦点をずらして、SiC単結晶基板とエピタキシャル膜の界面に焦点を合わせることによって、三角欠陥の頂点の先(対辺とは遠ざかる方向)に黒く見える異物(丸印の中央に見えている黒点(「三角欠陥の起点」)を見つけ、それを詳細に分析することにより、その異物の由来(チャンバ内の部材の材料片)を同定し、チャンバ内の部材の材料片を起点とするこれまで知られていなかった新しいタイプの三角欠陥であることを突き止めたのである。
When observing a SiC epitaxial wafer using an optical microscope, the defects on the surface are usually observed while focusing on the surface of the epitaxial film. FIG. 1B is an optical microscope image obtained by observing the same triangular defect with the focus on the surface of the epitaxial film as usual.
On the other hand, the present inventors usually shift the focus on the surface and focus on the interface between the SiC single crystal substrate and the epitaxial film, thereby blackening the tip of the triangular defect (in the direction away from the opposite side). A visible foreign substance (a black spot ("triangular defect origin") visible in the center of the circle) is identified and analyzed in detail to identify the origin of the foreign substance (the material piece of the member in the chamber), and the chamber It was discovered that this was a new type of triangular defect that had not been known so far, starting from the piece of material of the inner member.

図2は、同じSiCエピタキシャルウェハについて得られた透過型電子顕微鏡(TEM)像である。透過型電子顕微鏡は(株式会社日立ハイテクノロジーズ製 HF−2200)を用いた。
図2のTEM像の右側に示す図は、その三角欠陥の起点とそこから成長した三角欠陥について摸式的に示したものである。四角で囲んだ部分はTEM像で示した範囲を示すものであり、TEM像は三角欠陥の起点近傍の観察像である。また、下に示す図は三角欠陥近傍の断面を摸式的に示したものである。
この三角欠陥の場合、三角欠陥の起点となる異物は三角形の頂点から水平方向に7μm程度離れた先に存在し、その起点から三角形の対辺までの水平距離は143μm程度であった。
FIG. 2 is a transmission electron microscope (TEM) image obtained for the same SiC epitaxial wafer. A transmission electron microscope (HF-2200 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) was used.
The diagram shown on the right side of the TEM image in FIG. 2 schematically shows the starting point of the triangular defect and the triangular defect grown therefrom. A portion surrounded by a square indicates the range indicated by the TEM image, and the TEM image is an observation image near the starting point of the triangular defect. Further, the figure shown below schematically shows a cross section near the triangular defect.
In the case of this triangular defect, the foreign substance serving as the starting point of the triangular defect exists at a distance of about 7 μm in the horizontal direction from the apex of the triangle, and the horizontal distance from the starting point to the opposite side of the triangle is about 143 μm.

図3は、さらにシーリングの下面に、黒鉛基材を炭化タンタル(TaC)膜で被覆した遮蔽板を用いた以外は上記SiCエピタキシャルウェハの製造と同じ条件で製造したSiCエピタキシャルウェハの三角欠陥の起点(異物)近傍の透過型電子顕微鏡(TEM)像を示す。
異物を起点とする三角欠陥の部分は3C−SiC単結晶からなり、その三角欠陥の周辺の正常にエピタキシャル成長した部分は4H−SiC単結晶からなっている。
FIG. 3 shows the origin of triangular defects in a SiC epitaxial wafer manufactured under the same conditions as in the above SiC epitaxial wafer except that a shielding plate in which a graphite base material is coated with a tantalum carbide (TaC) film is used on the lower surface of the sealing. A transmission electron microscope (TEM) image in the vicinity of (foreign matter) is shown.
The portion of the triangular defect starting from the foreign material is made of 3C—SiC single crystal, and the portion of the periphery of the triangular defect that is normally epitaxially grown is made of 4H—SiC single crystal.

図4(a)は、図3で示した三角欠陥の起点である異物についてエネルギー分散型X線分析法(EDX:Energy Dispersive X-ray spectroscopy)で組成分析を行った結果を示すものである。
図4(a)における1.711keV及び8.150keVのピークはタンタル(Ta)を示すものであり、タンタル(Ta)を含む材料からなる部材は遮蔽板以外チャンバ内に存在しないことから、遮蔽板の被覆材料である炭化タンタル(TaC)のタンタル(Ta)であると断定できる。
なお、図4(b)は、EDXのサンプルホルダーのEDX分析結果を示すものである。図4(a)に現れているZn、Cu等のピークはEDXホルダーの材料由来のものであることがわかる。
FIG. 4A shows the result of composition analysis of the foreign matter that is the starting point of the triangular defect shown in FIG. 3 by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX).
The peaks at 1.711 keV and 8.150 keV in FIG. 4A indicate tantalum (Ta), and no member made of a material containing tantalum (Ta) exists in the chamber other than the shielding plate. It can be determined that it is tantalum (Ta) of tantalum carbide (TaC), which is a coating material.
FIG. 4B shows the EDX analysis result of the EDX sample holder. It can be seen that the peaks of Zn, Cu, etc. appearing in FIG. 4A are derived from the material of the EDX holder.

以上のとおり、本発明者らは、三角欠陥の頂点の先(対辺とは遠ざかる方向)にチャンバ内の部材(図3の場合、遮蔽板)の材料からなる異物(材料片)を起点とする新しいタイプの三角欠陥を見出した。   As described above, the present inventors start from a foreign substance (material piece) made of a material of a member in the chamber (in the case of FIG. 3, a shielding plate in the case of FIG. 3) at the tip of the triangular defect (a direction away from the opposite side). A new type of triangular defect was found.

光学顕微鏡やレーザー光を用いる光学式表面検査装置(例えば、KLA−Tencor社製Candela)を用いて三角欠陥を観察すると、三角欠陥の起点が明確なものと、明確でないものが観察される。従来、起点が明確でない三角欠陥の原因については成長条件が合っていない(例えば、成長温度が低すぎる)ために正常なステップフロー成長ができずに異種のポリタイプの結晶核が起点となったものと解釈されることが多かった。これに対して、発明者らは起点が明確でない三角欠陥の中に、チャンバ内の部材の材料片起因のものがあることを見出したのである。現時点では、起点が明確でない三角欠陥がすべてチャンバ内の部材の材料片起因のものであるかは断定できないが、後述するとおり、チャンバ内の部材の材料片起因の三角欠陥を低減する本発明を行うことにより起点が明確でない三角欠陥をほぼなくすことに成功したので、起点が明確でない三角欠陥の大半がチャンバ内の部材の材料片起因であると考えている。
起点が明確でない三角欠陥がチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥であるか否かは上述の通り、例えば、光学顕微鏡を用いて焦点を表面から深さ方向にずらす手法によって識別することができ、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度を得ることができる。
When a triangular defect is observed using an optical microscope or an optical surface inspection apparatus using a laser beam (for example, Candela manufactured by KLA-Tencor), a starting point of the triangular defect and a non-clear one are observed. Conventionally, the cause of triangular defects whose origin is not clear is that the growth conditions are not suitable (for example, the growth temperature is too low), and normal step flow growth is not possible, and crystal nuclei of different polytypes have started. It was often interpreted as a thing. In contrast, the inventors have found that among the triangular defects whose starting points are not clear, there are those caused by the material pieces of the members in the chamber. At present, it cannot be determined whether all the triangular defects whose origins are not clear are caused by the material pieces of the members in the chamber. However, as described later, the present invention for reducing the triangular defects caused by the material pieces of the members in the chamber will be described. By doing so, it has succeeded in almost eliminating the triangular defects whose starting point is not clear, so it is considered that most of the triangular defects whose starting point is not clear are caused by the material pieces of the members in the chamber.
As described above, whether or not a triangular defect whose origin is not clear is a triangular defect starting from a material piece of a member in the chamber is identified by, for example, a method of shifting the focal point from the surface in the depth direction using an optical microscope. It is possible to obtain the surface density of the triangular defect starting from the material piece of the member in the chamber.

また、成膜を繰り返す(製造ロット数が増える)ほどチャンバ内の部材の劣化が進み、その材料片の落下量が増加するので、成膜を繰り返すほどチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度は増大する。ここで、チャンバ内の部材の劣化とは例えば、黒鉛基材に炭化タンタル(TaC)膜で被覆されたシーリングの場合、炭化タンタル膜と黒鉛基材とは熱膨張率が異なるので、成膜を繰り返すことによる温度の上下で炭化タンタル膜に応力がかかって膜が剥がれること、炭化タンタル膜にひびが入ってその間から黒鉛基材が発塵することや、チャンバ内のガスとシーリング表面との相互作用によりシーリング材料が昇華すること等を指す。さらに、このシーリング上にSiCが堆積してSiC膜が成長し、このSiC膜と炭化タンタル膜とも熱膨張率が異なるので、この熱膨張率差も炭化タンタル膜の劣化の原因となる。このように、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度は成膜回数(又は製造ロット数)依存性が高い。また、成膜回数が所定回数(製造条件に依存)を超えると、チャンバ内の部材の劣化が一気に進み、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度が急増する。   Also, as the film formation is repeated (the number of manufacturing lots increases), the deterioration of the members in the chamber progresses and the amount of the material pieces falling increases, so the material pieces of the members in the chamber start from the repetition of film formation. The surface density of triangular defects increases. Here, the deterioration of the members in the chamber is, for example, in the case of a sealing in which a graphite base material is coated with a tantalum carbide (TaC) film, since the thermal expansion coefficient differs between the tantalum carbide film and the graphite base material. Stress is applied to the tantalum carbide film above and below the temperature due to repetition, the film peels off, the tantalum carbide film cracks and the graphite substrate generates dust, and the gas in the chamber and the sealing surface interact with each other. It refers to the sublimation of the sealing material by the action. Further, SiC is deposited on the ceiling and a SiC film grows. The SiC film and the tantalum carbide film have different coefficients of thermal expansion, and this difference in coefficient of thermal expansion also causes deterioration of the tantalum carbide film. Thus, the surface density of the triangular defect starting from the material piece of the member in the chamber is highly dependent on the number of film formation (or the number of production lots). When the number of film formations exceeds a predetermined number (depending on manufacturing conditions), deterioration of the members in the chamber progresses at once, and the surface density of triangular defects starting from the material pieces of the members in the chamber increases rapidly.

これに対して、基板(ウェハ)表面の研磨傷等のダメージを起点とする三角欠陥や、成長条件が適切でないことに起因して形成される異種のポリタイプの結晶核を起点とする三角欠陥は成膜回数には依存しない。すなわち、基板起因の三角欠陥や成長条件起因の三角欠陥は成膜回数には依存しない。
一方、ダウンフォールを起点とする三角欠陥も成膜回数に依存する。ダウンフォールは、遮蔽板を用いない場合はシーリングから落下するものであり、遮蔽板を用いる場合は遮蔽板から落下するものであるが、成膜を繰り返すとシーリング又は遮蔽板に形成されるSiC膜が厚くなり、剥がれやすくなるからである。後述するが、遮蔽板を用いる場合は、遮蔽板として少なくともその下面をシーリングよりもSiC膜の付着性が高い材料のものとすることにより、遮蔽板を用いない場合よりもダウンフォールを低減することができる。
従って、成膜の繰り返しによって増加する三角欠陥は、チャンバ内の部材の材料片を起点とするものの他、ダウンフォールを起点とするものも含まれる。しかしながら、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥は、光学顕微鏡像やレーザー光を用いる光学式表面検査装置による像(以下「カンデラ像」という)において起点が明確でないという特徴があるのに対して、ダウンフォールを起点とする三角欠陥は起点が明確である場合が多いので、通常、光学顕微鏡像又はカンデラ像等から識別することができる。仮に、起点が明確でない三角欠陥の中にダウンフォールその他の起因のものが含まれているとしても、その面密度はチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度の上限と考えることができるので、その面密度を管理することにより、そのチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度の上限を管理することができる。これにより、成膜の繰り返しによる起点が明確でない三角欠陥の面密度の増加を管理することで、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度が低いSiCエピタキシャルウェハを製造することが可能となる。
チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の密度をより厳密に計測して管理したい場合は、エネルギー分散型X線分析法等を用いて三角欠陥の先にある異物を組成分析することにより行うことができる。
In contrast, triangular defects starting from damage such as polishing scratches on the surface of the substrate (wafer), or triangular defects starting from different types of polytype crystal nuclei formed due to inappropriate growth conditions Does not depend on the number of film formations. That is, the triangular defect caused by the substrate and the triangular defect caused by the growth condition do not depend on the number of times of film formation.
On the other hand, the triangular defect starting from the downfall also depends on the number of film formations. Downfall falls from the ceiling when no shielding plate is used, and falls from the shielding plate when a shielding plate is used, but the SiC film formed on the sealing or shielding plate when film formation is repeated This is because the film becomes thicker and more easily peeled off. As will be described later, when a shielding plate is used, at least the lower surface of the shielding plate is made of a material having a higher adhesion of the SiC film than the sealing, thereby reducing downfall as compared with the case where no shielding plate is used. Can do.
Accordingly, the triangular defects that increase due to repeated film formation include those starting from the material pieces of the members in the chamber and those starting from downfall. However, the triangular defect starting from the material piece of the member in the chamber has a feature that the starting point is not clear in an optical microscope image or an image by an optical surface inspection apparatus using laser light (hereinafter referred to as a “candela image”). On the other hand, the triangular defect starting from the downfall often has a clear starting point, so that it can usually be identified from an optical microscope image or a candela image. Even if a triangular defect whose origin is not clear is caused by downfall or other causes, the surface density is considered to be the upper limit of the surface density of the triangular defect starting from the material piece of the member in the chamber. Therefore, by managing the surface density, the upper limit of the surface density of the triangular defect starting from the material piece of the member in the chamber can be managed. Thereby, an SiC epitaxial wafer having a low surface density of triangular defects starting from a material piece of a member in a chamber is manufactured by managing an increase in the surface density of triangular defects whose starting point is not clear due to repeated film formation. Is possible.
If you want to measure and manage the density of triangular defects starting from the material pieces of the members in the chamber more strictly, analyze the composition of the foreign matter ahead of the triangular defects using energy dispersive X-ray analysis etc. Can be performed.

三角欠陥の起点となるチャンバ内の部材の材料片は、成膜の繰り返しによってその部材が劣化して表面から剥がれたり等して生じた微小な塊がウェハ上若しくは成長途中のSiCエピタキシャル膜上に落下したものであると考えられる。そうすると、三角欠陥の起点となる材料片を生ずるチャンバ内の部材は主にウェハの上方に配置する部材であり、それ以外のチャンバの壁面やチャンバ内のその他の部材からウェハ上に落下する材料片は無視できる程度の量であると推測される。
そこで発明者らは、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥を低減するために、ウェハの上方にウェハに対面して配置する部材について、発塵や昇華の少ない材料で被覆すると共に、定期的に(各製造ロットごと、複数の製造ロットごと等)、又は不定期に、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度を測定してその値を管理し、所定の面密度を超えている場合には、その部材を交換してから次のSiCエピタキシャルウェハの製造をすることにより、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度が低いSiCエピタキシャルウェハを製造することに想到したのである。
The material piece of the member in the chamber that becomes the starting point of the triangular defect has a minute lump formed on the wafer or on the growing SiC epitaxial film due to the deterioration of the member due to repeated film formation and peeling from the surface. It is thought to have fallen. Then, the member in the chamber that generates the material piece that becomes the starting point of the triangular defect is a member that is mainly disposed above the wafer, and the material piece that falls on the wafer from the other wall surfaces of the chamber or other members in the chamber. Is estimated to be negligible.
Therefore, in order to reduce the triangular defect starting from the material piece of the member in the chamber, the inventors covered the member arranged facing the wafer above the wafer with a material that generates less dust and sublimation. Regularly (for each production lot, each production lot, etc.), or irregularly, measure the surface density of triangular defects starting from the material pieces of the members in the chamber and manage the values, If the surface density of the triangular defect is exceeded, the SiC epitaxial wafer having a low triangular density starting from the material piece of the member in the chamber is manufactured by exchanging the member and then manufacturing the next SiC epitaxial wafer. He came up with the idea of manufacturing a wafer.

以上の通り、発明者らは、チャンバ内の部材の材料片を起点とする新しいタイプの三角欠陥の存在を発見し、その三角欠陥の低減という課題を鋭意研究した結果、以下の手段を有する本発明に想到した。   As described above, the inventors discovered the existence of a new type of triangular defect starting from the material piece of the member in the chamber, and as a result of earnestly researching the problem of reducing the triangular defect, the book having the following means: I came up with the invention.

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)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有するSiCエピタキシャルウェハであって、前記SiCエピタキシャル層に存在し、光学顕微鏡像又はレーザー光を用いる光学式表面検査装置を用い、焦点の位置をSiCエピタキシャルウェハのエピタキシャル膜の表面からエピタキシャル膜とSiC単結晶基板との界面の方向へずらすことにより見つけ出して識別される起点を頂点とし、ステップフロー成長方向に沿って前記頂点と該頂点の対辺である底辺が順に並ぶような方向を向いて形成される三角形状の欠陥である三角欠陥の面密度が0.5個/cm以下であることを特徴とするSiCエピタキシャルウェハ。
(2) 前記起点がチャンバ内の部材の材料片であることを特徴とする(1)に記載のSiCエピタキシャルウェハ。
(3)前記起点となる材料片がカーボン又は炭化珪素からなることを特徴とする(2)に記載のSiCエピタキシャルウェハ。
(4)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有するSiCエピタキシャルウェハの評価方法であって、光学顕微鏡像又はレーザー光を用いる光学式表面検査装置による像の測定において、焦点の位置をSiCエピタキシャルウェハのエピタキシャル膜の表面からエピタキシャル膜とSiC単結晶基板との界面の方向へずらすことにより見つけ出して識別できる起点を頂点とし、該起点を頂点とし、ステップフロー成長方向に沿って頂点と該頂点の対辺である底辺が順に並ぶような方向を向いて形成される三角形状の欠陥である三角欠陥を検出する工程を有することを特徴とするSiCエピタキシャルウェハの評価方法。
(5)前記起点を頂点とする前記三角欠陥の組成分析を、エネルギー分散型X線分析法を用いて行うことを特徴とする(4)のSiCエピタキシャルウェハの評価方法。
The present invention provides the following means in order to solve the above problems.
(1) A SiC epitaxial wafer having a SiC epitaxial layer on a SiC single crystal substrate having an off angle, which is present in the SiC epitaxial layer and is focused using an optical surface inspection apparatus using an optical microscope image or laser light. Is determined by shifting the position of the substrate from the surface of the epitaxial film of the SiC epitaxial wafer toward the interface between the epitaxial film and the SiC single crystal substrate, and the starting point identified is identified as the apex, and the apex and the apex along the step flow growth direction. A SiC epitaxial wafer characterized in that the surface density of triangular defects, which are triangular defects formed so as to face in the direction in which the bottoms that are opposite to each other are arranged in order, is 0.5 piece / cm 2 or less.
(2) The SiC epitaxial wafer according to (1), wherein the starting point is a material piece of a member in the chamber.
(3) The SiC epitaxial wafer according to (2), wherein the starting material piece is made of carbon or silicon carbide.
(4) A method for evaluating a SiC epitaxial wafer having a SiC epitaxial layer on a SiC single crystal substrate having an off angle, and in the measurement of an image by an optical microscope image or an optical surface inspection apparatus using laser light, the position of a focal point From the surface of the epitaxial film of the SiC epitaxial wafer by shifting it from the surface of the epitaxial film to the interface between the epitaxial film and the SiC single crystal substrate, the starting point that can be found and identified as the apex, the starting point as the apex, and the apex along the step flow growth direction A method for evaluating an SiC epitaxial wafer, comprising a step of detecting a triangular defect which is a triangular defect formed in a direction in which bottoms which are opposite sides of the apex are arranged in order.
(5) The method for evaluating an SiC epitaxial wafer according to (4), wherein composition analysis of the triangular defect having the origin as a vertex is performed using an energy dispersive X-ray analysis method.

本発明のSiCエピタキシャルウェハによれば、これまで原因がわからず低減することができなかったチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度が0.5個/cm以下と低いので、SiCエピタキシャルウェハ1枚から従来よりも多数のデバイスをとることが可能となる。 According to the SiC epitaxial wafer of the present invention, the surface density of triangular defects starting from a piece of material of a member in a chamber that has not been known and could not be reduced so far is as low as 0.5 pieces / cm 2 or less. Therefore, it is possible to take a larger number of devices from one SiC epitaxial wafer than before.

本発明のSiCエピタキシャルウェハの製造方法によれば、遮蔽板を備えたSiCエピタキシャルウェハの製造装置を用い、先に製造されたSiCエピタキシャルウェハのSiCエピタキシャル膜についてチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度を測定した後に、次のSiCエピタキシャルウェハを製造する工程を含む構成を採用したので、SiCエピタキシャル層中にチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥が少ないSiCエピタキシャルウェハを製造することが可能となる。また、遮蔽板としてサセプタに対向する面が炭化珪素膜又は熱分解炭素膜で被覆されたもの、又は炭化珪素からなるものを用いる構成を採用したので、遮蔽板の劣化が進みにくく(炭化珪素膜で被覆されたもの又は炭化珪素からなるものを用いた場合は、遮蔽板に堆積するSiC膜とその被覆膜又はその材料とが同じ材料であるため、熱膨張率の差がないので劣化が進みにくい。また、熱分解炭素膜で被覆されたものを用いる場合は、遮蔽板としてカーボン材料基材のものを用いることでその基材と熱分解炭素膜とで熱膨張率の差が小さいので、劣化が進みにくい。)、遮蔽板からウェハ上に落下する材料片が低減すると共に、遮蔽板をより長く用いることができる。   According to the SiC epitaxial wafer manufacturing method of the present invention, using a SiC epitaxial wafer manufacturing apparatus provided with a shielding plate, a material piece of a member in a chamber is used as a starting point for a SiC epitaxial film of a previously manufactured SiC epitaxial wafer. After measuring the surface density of the triangular defects to be measured, the structure including the process of manufacturing the next SiC epitaxial wafer was adopted, so that the SiC epitaxial layer with few triangular defects starting from the material pieces of the members in the chamber is included in the SiC epitaxial layer. A wafer can be manufactured. In addition, since a configuration using a surface that is opposed to the susceptor as a shielding plate, which is made of silicon carbide film or pyrolytic carbon film, or made of silicon carbide is adopted, the degradation of the shielding plate is difficult to proceed (silicon carbide film In the case of using a material coated with silicon carbide or silicon carbide, since the SiC film deposited on the shielding plate and the coating film or the material thereof are the same material, there is no difference in the coefficient of thermal expansion, so that deterioration occurs. In addition, when using a material coated with a pyrolytic carbon film, the difference in thermal expansion coefficient between the base material and the pyrolytic carbon film is small by using a carbon material base material as the shielding plate. Deterioration is difficult to progress.) The material pieces falling on the wafer from the shielding plate are reduced, and the shielding plate can be used for a longer time.

本発明のSiCエピタキシャルウェハの製造方法によれば、上記測定の結果、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度が所定密度を超えている場合は、遮蔽板を交換して次のSiCエピタキシャルウェハを製造する構成を採用することにより、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥が所定面密度以下のSiCエピタキシャルウェハを製造することができる。   According to the SiC epitaxial wafer manufacturing method of the present invention, if the surface density of the triangular defect starting from the material piece of the member in the chamber exceeds a predetermined density as a result of the measurement, the shielding plate is replaced. By adopting a configuration for manufacturing the next SiC epitaxial wafer, it is possible to manufacture a SiC epitaxial wafer having triangular defects having a predetermined surface density or less starting from a material piece of a member in the chamber.

本発明のSiCエピタキシャルウェハの製造方法によれば、先に製造されたSiCエピタキシャルウェハのSiCエピタキシャル膜についてチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度を測定した後に、次のSiCエピタキシャルウェハを製造する工程を含む構成を採用したので、SiCエピタキシャル層中にチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥が少ないSiCエピタキシャルウェハを製造することができる。また、天板としてサセプタに対向する面が炭化珪素膜又は熱分解炭素膜で被覆されたもの、又は炭化珪素からなるものを用いる構成を採用したので、天板の劣化が進みにくく(炭化珪素膜で被覆されたもの又は炭化珪素からなるものを用いた場合は、天板に堆積するSiC膜とその被覆膜又はその材料とが同じ材料であるため、熱膨張率の差がないので劣化が進みにくい。また、熱分解炭素膜で被覆されたものを用いる場合は、天板としてカーボン材料基材のものを用いることでその基材と熱分解炭素膜とで熱膨張率の差が小さいので、劣化が進みにくい。)、天板からウェハ上に落下する材料片が低減すると共に、天板をより長く用いることができる。   According to the SiC epitaxial wafer manufacturing method of the present invention, after measuring the surface density of triangular defects starting from the material pieces of the members in the chamber of the SiC epitaxial film of the previously manufactured SiC epitaxial wafer, Since the structure including the process of manufacturing the epitaxial wafer is adopted, it is possible to manufacture a SiC epitaxial wafer having few triangular defects starting from the material pieces of the members in the chamber in the SiC epitaxial layer. In addition, since the structure using the surface facing the susceptor as the top plate is covered with a silicon carbide film or a pyrolytic carbon film, or made of silicon carbide, the top plate is hardly deteriorated (silicon carbide film) In the case of using a material coated with silicon carbide or silicon carbide, since the SiC film deposited on the top plate and the coating film or the material thereof are the same material, there is no difference in the coefficient of thermal expansion, so that deterioration occurs. In addition, when using a material coated with a pyrolytic carbon film, the difference in thermal expansion coefficient between the base material and the pyrolytic carbon film is small by using a carbon material base material as the top plate. Deterioration is difficult to proceed.) While the material pieces falling on the wafer from the top plate are reduced, the top plate can be used for a longer time.

本発明のSiCエピタキシャルウェハの製造方法によれば、上記測定の結果、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度が所定密度を超えている場合は、天板を交換して次のSiCエピタキシャルウェハを製造する構成を採用することにより、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥が所定面密度以下のSiCエピタキシャルウェハを製造することができる。   According to the SiC epitaxial wafer manufacturing method of the present invention, when the surface density of the triangular defect starting from the material piece of the member in the chamber exceeds a predetermined density as a result of the measurement, the top plate is replaced. By adopting a configuration for manufacturing the next SiC epitaxial wafer, it is possible to manufacture a SiC epitaxial wafer having triangular defects having a predetermined surface density or less starting from a material piece of a member in the chamber.

本発明のSiCエピタキシャルウェハの製造装置によれば、天板の下面に堆積物が付着するのを阻止すると共に天板の下面からの発塵物を受けるように、天板の下面に近接して配置された遮蔽板を備え、遮蔽板がサセプタに対向する面が炭化珪素膜又は熱分解炭素膜で被覆されているものであるか、又は炭化珪素からなるものである構成を採用したので、遮蔽板からウェハ上に落下する材料片が低減するので、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度が低いSiCエピタキシャルウェハを製造することができる。   According to the SiC epitaxial wafer manufacturing apparatus of the present invention, close to the lower surface of the top plate so as to prevent deposits from adhering to the lower surface of the top plate and receive dust generated from the lower surface of the top plate. Since the shielding plate is disposed and the surface of the shielding plate facing the susceptor is covered with a silicon carbide film or a pyrolytic carbon film, or made of silicon carbide, the shielding is adopted. Since the material pieces falling from the plate onto the wafer are reduced, it is possible to manufacture a SiC epitaxial wafer having a low surface density of triangular defects starting from the material pieces of the members in the chamber.

本発明のSiCエピタキシャルウェハの製造装置によれば、天板がサセプタに対向する面が炭化珪素膜又は熱分解炭素膜で被覆されているものであるか、又は炭化珪素からなるものである構成を採用したので、天板からウェハ上に落下する材料片が低減するので、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度が低いSiCエピタキシャルウェハを製造することができる。   According to the SiC epitaxial wafer manufacturing apparatus of the present invention, the surface of the top plate facing the susceptor is covered with a silicon carbide film or a pyrolytic carbon film, or made of silicon carbide. Since it has been adopted, the number of material pieces falling on the wafer from the top plate is reduced, so that it is possible to manufacture a SiC epitaxial wafer having a low surface density of triangular defects starting from the material pieces of the members in the chamber.

典型的なチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の光学顕微鏡像であって、(a)異物に焦点を合わせたもの、(b)エピタキシャル膜の表面に焦点を合わせたものである。FIG. 2 is an optical microscope image of a triangular defect starting from a material piece of a member in a typical chamber, (a) focusing on a foreign substance, (b) focusing on the surface of an epitaxial film. . 図1と同じSiCエピタキシャルウェハの透過型電子顕微鏡(TEM)像である。It is a transmission electron microscope (TEM) image of the same SiC epitaxial wafer as FIG. 炭化タンタル膜で被覆した黒鉛からなる遮蔽板を用いて製造したSiCエピタキシャルウェハの透過型電子顕微鏡(TEM)像である。It is a transmission electron microscope (TEM) image of the SiC epitaxial wafer manufactured using the shielding board which consists of graphite coat | covered with the tantalum carbide film | membrane. 図3と同じSiCエピタキシャルウェハのエネルギー分散型X線分析法による測定結果であって、(a)異物を測定した結果であり、(b)サンプルホルダーを測定した結果である。It is the measurement result by the energy dispersive X-ray analysis method of the same SiC epitaxial wafer as FIG. 3, Comprising: (a) It is the result of measuring a foreign material, (b) It is the result of measuring a sample holder. 本発明の実施形態において使用されるエピタキシャルウェハの製造装置を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the manufacturing apparatus of the epitaxial wafer used in embodiment of this invention. 図5のA−A’線に沿ったエピタキシャルウェハの製造装置の下部側を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the lower part side of the manufacturing apparatus of the epitaxial wafer along the A-A 'line of FIG. 図5で示した遮蔽板の周辺の拡大模式図である。It is an expansion schematic diagram of the periphery of the shielding board shown in FIG. 実施例のカンデラ像である。It is a candela image of an Example. (a)比較例1のカンデラ像である。(b)比較例2のカンデラ像である。(A) A candela image of Comparative Example 1. (B) A candela image of Comparative Example 2.

以下、本発明を適用したSiCエピタキシャルウェハ、SiCエピタキシャルウェハの製造方法及びエピタキシャルウェハの製造装置について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、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。また、以下の説明において例示される材料、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。
Hereinafter, an SiC epitaxial wafer to which the present invention is applied, an SiC epitaxial wafer manufacturing method, and an epitaxial wafer manufacturing apparatus will be described in detail with reference to the drawings.
In addition, the drawings used in the following description may show the features that are enlarged for the sake of convenience in order to make the features easier to understand, and the dimensional ratios of the respective components may be different from the actual ones. . In addition, the materials, dimensions, and the like exemplified in the following description are examples, and the present invention is not limited to them, and can be appropriately changed and implemented without changing the gist thereof.

〔SiCエピタキシャルウェハ〕
本発明を適用したSiCエピタキシャルウェハは、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有するSiCエピタキシャルウェハであって、SiCエピタキシャル層に存在する、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度が0.5個/cm以下であることを特徴とする。
[SiC epitaxial wafer]
The SiC epitaxial wafer to which the present invention is applied is a SiC epitaxial wafer having a SiC epitaxial layer on a SiC single crystal substrate having an off angle, and starts from a material piece of a member in the chamber existing in the SiC epitaxial layer. The surface density of the triangular defect is 0.5 piece / cm 2 or less.

チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥は基板起因の三角欠陥ではないため、SiC単結晶基板に特に限定はない。   Since the triangular defect starting from the material piece of the member in the chamber is not a triangular defect caused by the substrate, there is no particular limitation on the SiC single crystal substrate.

SiC単結晶基板としてはいずれのポリタイプのものも用いることができ、実用的なSiCデバイスを作製する為に主に使用されている4H−SiCを用いることができる。SiCデバイスの基板としては昇華法等で作製したバルク結晶から加工したSiC単結晶基板を用い、通常、この上にSiCデバイスの活性領域となるSiCエピタキシャル膜を化学的気相成長法(CVD)によって形成する。   Any polytype substrate can be used as the SiC single crystal substrate, and 4H—SiC which is mainly used for producing a practical SiC device can be used. A SiC single crystal substrate processed from a bulk crystal produced by a sublimation method or the like is used as the substrate of the SiC device, and an SiC epitaxial film that becomes an active region of the SiC device is usually formed thereon by chemical vapor deposition (CVD). Form.

また、SiC単結晶基板のオフ角としてはいずれのオフ角のものも用いることもでき、限定はないが、コスト削減の観点からはオフ角が小さいもの例えば、0.4°〜5°のものが好ましい。0.4°はステップフロー成長をさせることが可能なオフ角として下限といえるものである。
SiC単結晶基板が2インチ程度までのサイズの場合では SiC単結晶基板のオフ角は主に8°が用いられてきた。このオフ角においてはウェハ表面のテラス幅が小さく、容易にステップフロー成長が得られるが、オフ角が大きいほど、SiCインゴットから得られるウェハ枚数が少なくなるため、3インチ以上のSiC基板においては、主に4°程度のオフ角のものが用いられている。
低オフ角になるほど、SiC単結晶基板の表面のテラス幅が大きくなるため、ステップ端に取り込まれるマイグレーション原子の取り込まれ速度、すなわちステップ端の成長速度にバラツキが生じやすく、その結果、遅い成長速度のステップに速い成長速度のステップが追いついて合体し、ステップバンチングが発生しやすい。また、例えば、0.4°のオフ角の基板では4°のオフ角の基板に比べてテラス幅は10倍になり、ステップフロー成長させる長さが一桁長くなるので、4°のオフ角の基板で用いられてきたステップフロー成長の条件を調整する必要がある点に留意する必要がある。
Further, any off-angle of the SiC single crystal substrate can be used, and there is no limitation, but from the viewpoint of cost reduction, a small off-angle, for example, 0.4 ° to 5 ° Is preferred. 0.4 ° is the lower limit of the off-angle at which step flow growth is possible.
In the case where the SiC single crystal substrate has a size up to about 2 inches, the off angle of the SiC single crystal substrate has been mainly 8 °. At this off-angle, the terrace width of the wafer surface is small and step flow growth can be easily obtained, but the larger the off-angle, the smaller the number of wafers obtained from the SiC ingot. Those with an off angle of about 4 ° are mainly used.
The lower the off-angle, the larger the terrace width of the surface of the SiC single crystal substrate. Therefore, the migration rate of the migration atoms taken into the step end, that is, the growth rate of the step end tends to vary, resulting in a slower growth rate. Steps with a fast growth rate catch up with these steps, and step bunching is likely to occur. In addition, for example, a 0.4 ° off-angle substrate has a terrace width 10 times that of a 4 ° off-angle substrate, and the step flow growth length is an order of magnitude longer. It should be noted that it is necessary to adjust the conditions of the step flow growth that has been used in the substrate.

SiC単結晶基板としてはSiCエピタキシャル層の成長面が凸状に加工されたものを用いることができる。
SiCエピタキシャルウェハの製造(SiCエピタキシャル層の形成(成長))の際、SiC単結晶基板の裏面は加熱されたサセプタから直接加熱されるが、おもて面(SiCエピタキシャル層の形成面)は真空空間に剥き出しの状態にあり、直接加熱されない。さらに、キャリアガスである水素がおもて面上を流れるため、熱が持ち去られる。これらの事情から、エピタキシャル成長時のおもて面は裏面に対して低い温度になる。この温度差に起因して熱膨張の大きさがおもて面は裏面よりも小さく、エピタキシャル成長時にはSiC単結晶基板はおもて面が凹むように変形する。そこで、SiC単結晶基板としてSiCエピタキシャル層の成長面が凸状に加工されたものを用いることで、SiC単結晶基板としてエピタキシャル成長時の基板の凹み(反り)を解消した状態でエピタキシャル成長を行うことが可能となる。
As the SiC single crystal substrate, a substrate obtained by processing the growth surface of the SiC epitaxial layer into a convex shape can be used.
During the manufacture of a SiC epitaxial wafer (formation (growth) of a SiC epitaxial layer), the back surface of the SiC single crystal substrate is directly heated from a heated susceptor, but the front surface (formation surface of the SiC epitaxial layer) is a vacuum. Exposed to the space and not heated directly. Furthermore, since the carrier gas hydrogen flows over the front surface, heat is taken away. For these reasons, the front surface during epitaxial growth is at a lower temperature than the back surface. Due to this temperature difference, the magnitude of thermal expansion is smaller on the front surface than on the rear surface, and the SiC single crystal substrate is deformed so that the front surface is recessed during epitaxial growth. Therefore, by using a SiC single crystal substrate with a growth surface of the SiC epitaxial layer processed into a convex shape, the SiC single crystal substrate can be epitaxially grown in a state in which the dent (warp) of the substrate during epitaxial growth is eliminated. It becomes possible.

SiCエピタキシャル層の厚さは特に限定はないが、例えば、典型的な成長速度4μm/hで2.5時間成膜を行うと10μm厚となる。   The thickness of the SiC epitaxial layer is not particularly limited. For example, if the film is formed for 2.5 hours at a typical growth rate of 4 μm / h, the thickness becomes 10 μm.

[SiCエピタキシャルウェハの製造装置(第1の実施形態)]
図5は本発明を適用したエピタキシャルウェハの製造装置の一部を示す断面模式図であり、図6は図5のA−A’線に沿ったエピタキシャルウェハの製造装置の下部側を示す斜視図であり、図7は図5で示した遮蔽板の周辺の拡大模式図である。
[SiC epitaxial wafer manufacturing apparatus (first embodiment)]
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a part of an epitaxial wafer manufacturing apparatus to which the present invention is applied, and FIG. 6 is a perspective view showing a lower side of the epitaxial wafer manufacturing apparatus along the line AA ′ in FIG. FIG. 7 is an enlarged schematic view of the periphery of the shielding plate shown in FIG.

本実施形態のエピタキシャルウェハの製造装置100は例えば図5に示すようなCVD装置100であり、チャンバ1内に原料ガスを供給しながら、ウェハの面上にエピタキシャル層を形成するエピタキシャルウェハの製造装置であって、ウェハが載置される複数の載置部2bを有して、これら複数の載置部2bが周方向に並んで配置されたサセプタ2と、サセプタ2との間で反応空間4を形成するように、サセプタ2の上面に対向して配置されたシーリング(天板)3と、シーリング3の下面に気相中からの堆積物が付着するのを阻止する程度に、シーリング3の下面に近接して配置された遮蔽板10とを備え、遮蔽板10は、サセプタ2に対向する面が炭化珪素膜又は熱分解炭素膜で被覆されているものであるか、又は炭化珪素からなるものであることを特徴とする。
なお、原料ガスには、例えば、Si源にシラン(SiH)、C源にプロパン(C)を含むものを用いることができ、更にキャリアガスとして水素(H)を含むものを用いことができる。
An epitaxial wafer manufacturing apparatus 100 according to this embodiment is a CVD apparatus 100 as shown in FIG. 5, for example, and forms an epitaxial layer on the wafer surface while supplying a source gas into the chamber 1. A reaction space 4 between the susceptor 2 and the susceptor 2 having the plurality of placement portions 2b on which the wafer is placed and the plurality of placement portions 2b arranged in the circumferential direction. So that the deposits from the gas phase are prevented from adhering to the bottom surface of the ceiling 3 and the bottom surface of the ceiling 3. A shielding plate 10 disposed close to the lower surface, the shielding plate 10 having a surface facing the susceptor 2 covered with a silicon carbide film or a pyrolytic carbon film, or made of silicon carbide. Characterized in that the at it.
As the source gas, for example, a gas containing silane (SiH 4 ) as a Si source, propane (C 3 H 8 ) as a C source, and a gas containing hydrogen (H 2 ) as a carrier gas can be used. Can be used.

本実施形態のエピタキシャルウェハの製造装置100はさらに、サセプタ2の下面側及びシーリングの上面側に配置されて、載置部2bに載置されたウェハを加熱する加熱手段6、7と、シーリング3の上面中央部から反応空間4内に原料ガスを導入するガス導入口を有して、このガス導入口から放出された原料ガスを反応空間4の内側から外側に向かって供給するガス導入管5とを備える。   The epitaxial wafer manufacturing apparatus 100 of the present embodiment is further disposed on the lower surface side of the susceptor 2 and the upper surface side of the ceiling, and heating means 6 and 7 for heating the wafer placed on the placement portion 2b, and the sealing 3 A gas introduction pipe 5 having a gas introduction port for introducing a source gas into the reaction space 4 from the center of the upper surface of the gas, and supplying the source gas released from the gas introduction port from the inside to the outside of the reaction space 4 With.

加熱手段6、7は誘導コイルであり、誘導コイルによる高周波誘導加熱によってシーリング3を加熱し、加熱されたシーリング3からの輻射熱によって遮蔽板10を加熱し、遮蔽板10からの輻射熱によってウェハを加熱することができる。
本実施形態では、ウェハはサセプタ2の下面側及びシーリングの上面側に配置された加熱手段を用いて加熱する構成であるが、サセプタ2の下面側にだけ加熱手段を有する構成であってもよい。
また、SiC単結晶基板の加熱手段としては、上述した高周波誘導加熱によるものに限らず、抵抗加熱よるものなどを用いてもよい。
The heating means 6 and 7 are induction coils, which heat the ceiling 3 by high-frequency induction heating by the induction coil, heat the shielding plate 10 by radiant heat from the heated ceiling 3, and heat the wafer by radiant heat from the shielding plate 10. can do.
In this embodiment, the wafer is heated using heating means disposed on the lower surface side of the susceptor 2 and the upper surface side of the ceiling. However, the wafer may be configured to have heating means only on the lower surface side of the susceptor 2. .
In addition, the heating means for the SiC single crystal substrate is not limited to the above-described high-frequency induction heating, but may be resistance heating.

シーリング3は、その下面中央部に遮蔽板10の開口部10bの内側に位置するように突出して設けられている突起部12を介して、ガス導入管5に固定された支持部材13に支持されている。この突起部12によって、遮蔽板12の内周部側からシーリング3との間に向かってガスが流れ込み難くなる。   The sealing 3 is supported by a support member 13 fixed to the gas introduction pipe 5 via a projection 12 provided so as to be located inside the opening 10b of the shielding plate 10 at the center of the lower surface thereof. ing. The protrusion 12 makes it difficult for gas to flow from the inner peripheral side of the shielding plate 12 to the ceiling 3.

シーリング3としては、黒鉛等のカーボン材料からなるもの又は炭化珪素からなるものや、カーボン材料の基材にSiC、熱分解炭素、TaC等の膜を被覆したものを用いることができる。高温下での発塵やチャンバ内のガスとの相互作用による昇華が生じにくい材料からなるのが好ましい。   The sealing 3 may be made of a carbon material such as graphite or silicon carbide, or a carbon material base material coated with a film of SiC, pyrolytic carbon, TaC, or the like. It is preferably made of a material that is unlikely to generate sublimation due to generation of dust at high temperatures or interaction with gas in the chamber.

遮蔽板10は、チャンバ内に着脱自在に取り付けられる構成であり、本実施形態ではその外周部10aがチャンバの内壁面に設けられた支持部11に載置されている。
遮蔽板の外周部のみを支持することによって、加熱手段により加熱されて高温となる遮蔽板に対して、原料ガスを分解しない状態で導入するために低温とされるガス導入管5と、この遮蔽板の内周部(開口部が形成された中央部)との接触を回避しながら、遮蔽板をチャンバ内に着脱自在に取り付けることが可能である。
The shielding plate 10 is configured to be detachably attached to the chamber. In this embodiment, the outer peripheral portion 10a is placed on a support portion 11 provided on the inner wall surface of the chamber.
By supporting only the outer peripheral portion of the shielding plate, the gas introduction pipe 5 which is cooled to introduce the raw material gas without being decomposed into the shielding plate heated to high temperature by the heating means, and the shielding The shielding plate can be detachably attached to the chamber while avoiding contact with the inner peripheral portion of the plate (the central portion where the opening is formed).

遮蔽板10は複数に分割されてなるのが好ましく、本実施形態では、図6に示すように、中央線で2分割された一対の部材10A及び10Bからなる。この場合、一対の部材10A及び10Bを一方づつ支持部11に載置することができ、また、交換時には支持部11から一方づつ取り外せばよいので、作業性が高く、載置や交換、メンテナンス時に破損するリスクが軽減される。
また、遮蔽板10は複数に分割されていると、熱応力が緩和され、反りや変形の発生が抑制される。
The shielding plate 10 is preferably divided into a plurality of parts. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the shielding plate 10 includes a pair of members 10A and 10B divided into two at the center line. In this case, the pair of members 10A and 10B can be placed on the support portion 11 one by one, and can be removed from the support portion 11 one by one at the time of replacement, so that workability is high and at the time of placement, replacement, and maintenance. The risk of breakage is reduced.
Moreover, if the shielding board 10 is divided | segmented into plurality, a thermal stress will be relieve | moderated and generation | occurrence | production of curvature and a deformation | transformation will be suppressed.

遮蔽板10は通常、黒鉛製のシーリング3の下面からの発塵物(黒鉛)がウェハに落下するのを阻止して、シーリングの材料片を起点とする三角欠陥の面密度を低減することができる。ただし、遮蔽板10の材料片がウェハに落下すると、遮蔽板の材料片を起点とする三角欠陥が形成されるので、それを抑制するためにはシーリング3の材料よりも高温下での発塵やチャンバ内のガスとの相互作用による昇華が生じにくい材料からなる必要がある。このため、遮蔽板10としては炭化珪素からなるもの、又は、黒鉛の基材に炭化珪素膜又は熱分解炭素膜を被覆したものを用いる。
炭化珪素膜又は熱分解炭素膜の膜厚は、劣化の抑制の観点から20μm以上であるのが好ましい。また、黒鉛基材との熱膨張率差に基づく応力低減の観点から100μm以下であるのが好ましい。
The shielding plate 10 normally prevents dust generated from the lower surface of the graphite sealing 3 (graphite) from falling on the wafer, thereby reducing the surface density of triangular defects starting from the sealing material piece. it can. However, when the material piece of the shielding plate 10 falls on the wafer, a triangular defect starting from the material piece of the shielding plate is formed. Therefore, in order to suppress this, dust generation at a higher temperature than the material of the sealing 3 is generated. In addition, it is necessary to be made of a material that hardly causes sublimation due to interaction with the gas in the chamber. For this reason, the shielding plate 10 is made of silicon carbide or a graphite base material coated with a silicon carbide film or a pyrolytic carbon film.
The film thickness of the silicon carbide film or the pyrolytic carbon film is preferably 20 μm or more from the viewpoint of suppressing deterioration. Moreover, it is preferable that it is 100 micrometers or less from a viewpoint of the stress reduction based on a thermal expansion coefficient difference with a graphite base material.

また、遮蔽板10は、気相中からSiC膜が堆積してそれが剥がれて、SiC単結晶ウェハ上若しくはSiCエピタキシャル膜上に落下するダウンフォールの量を低減するためには、少なくとも下面の表面はSiC膜の付着性が高い材料であるのが好ましい。そのような材料としては例えば、炭化珪素からなるものや炭化珪素膜で被覆されたものがある。   Further, the shielding plate 10 has at least the surface of the lower surface in order to reduce the amount of downfall that occurs when the SiC film is deposited from the vapor phase and peels off and falls onto the SiC single crystal wafer or the SiC epitaxial film. Is preferably a material with high adhesion of SiC film. Examples of such a material include those made of silicon carbide and those coated with a silicon carbide film.

また、本実施形態では、遮蔽板10の材料としては、遮蔽板10はシーリング3からの熱輻射を受けて加熱され、輻射熱を放出してウェハを加熱する必要があるので、高熱伝導性であるのが好ましい。   In this embodiment, as the material of the shielding plate 10, the shielding plate 10 is heated by receiving heat radiation from the ceiling 3, and it is necessary to release the radiant heat to heat the wafer. Therefore, the shielding plate 10 has high thermal conductivity. Is preferred.

遮蔽板10が炭化珪素からなる場合、化学的気相成長(CVD)法や焼結等によって作製することができるが、CVD法で作製した方が材料の純度が高い遮蔽板が作製できる。遮蔽板10において炭化珪素が堆積する面は炭化珪素の付着性を高めるために、研磨等によって表面を粗面化しておくのが好ましい。   When the shielding plate 10 is made of silicon carbide, it can be produced by a chemical vapor deposition (CVD) method, sintering, or the like, but a shielding plate with higher material purity can be produced by the CVD method. The surface of the shielding plate 10 on which silicon carbide is deposited is preferably roughened by polishing or the like in order to improve the adhesion of silicon carbide.

遮蔽板10は割れ防止の観点から、厚さが2〜6mmであることが好ましい。遮蔽板は割れやすく、2mmより薄いと撓り過ぎて割れてしまい、6mmより厚くても割れてしまうからである。   The shielding plate 10 preferably has a thickness of 2 to 6 mm from the viewpoint of preventing cracks. This is because the shielding plate is easy to crack, and if it is thinner than 2 mm, it will bend too much, and will break even if it is thicker than 6 mm.

シーリングが炭化珪素からなる場合には、シーリングよりも部材の厚さを薄くすることにより、同じ材質でも熱歪に耐えることができ、割れにくい。   In the case where the sealing is made of silicon carbide, by making the thickness of the member thinner than that of the sealing, even the same material can withstand thermal strain and is difficult to break.

複数の載置部2bは、円盤状のサセプタ2上にその中央部を囲むように周方向に並んで配置する。サセプタ2の下面中央部には公転用回転軸2aが取り付けられている。公転用回転軸2aはガス導入管5の直下に配置することになる。各載置部2bには自転用回転軸(図示せず)が取り付けられている。   The plurality of placement portions 2b are arranged side by side in the circumferential direction on the disc-shaped susceptor 2 so as to surround the center portion thereof. A revolution rotating shaft 2 a is attached to the center of the lower surface of the susceptor 2. The revolving rotary shaft 2 a is arranged immediately below the gas introduction pipe 5. A rotating shaft (not shown) for rotation is attached to each mounting portion 2b.

この構成によって、ガス導入管5を中心軸にしてSiC単結晶ウェハをサセプタ2によって公転させるとともに、SiC単結晶ウェハの中心を軸にしてSiC単結晶ウェハ自体を載置部2bと共に自転させるようになっている。   With this configuration, the SiC single crystal wafer is revolved by the susceptor 2 with the gas introduction tube 5 as the central axis, and the SiC single crystal wafer itself is rotated with the mounting portion 2b with the center of the SiC single crystal wafer as the axis. It has become.

このSiCエピタキシャルウェハの製造装置においては、中心部に配置されたガス導入管5から冷たいガスが導入されることや、サセプタ2の中心部には誘導加熱が加わりづらいことから、一般的に、中心部に近づくにつれてサセプタ2の温度は低くなっている。この影響を受けて、自転する載置部2bの外周部、すなわち載置部2b上に設置されるSiC単結晶ウェハの外周部の温度が低下する。このため、一般的なサセプタ型のエピタキシャル成長装置おいては、設置されるSiC単結晶ウェハが、ウェハ中央部で温度が最も高く、ウェハ外周部にいくにつれて温度が低下する温度勾配を有することになる。このSiC単結晶ウェハの温度勾配は、エピタキシャル成長過程においてSiC単結晶ウェハの中央部に圧縮性のストレスを生じさせることとなる。   In this SiC epitaxial wafer manufacturing apparatus, since a cold gas is introduced from the gas introduction pipe 5 disposed at the center, and induction heating is difficult to be applied to the center of the susceptor 2, The temperature of the susceptor 2 becomes lower as it approaches the part. Under the influence, the temperature of the outer peripheral portion of the rotating mounting portion 2b, that is, the outer peripheral portion of the SiC single crystal wafer placed on the mounting portion 2b is lowered. For this reason, in a general susceptor type epitaxial growth apparatus, the SiC single crystal wafer to be installed has a temperature gradient in which the temperature is highest at the center of the wafer and decreases toward the outer periphery of the wafer. . This temperature gradient of the SiC single crystal wafer causes compressive stress in the central portion of the SiC single crystal wafer during the epitaxial growth process.

また、ガス導入管5の先端部(下端部)には、拡径方向に突出されたフランジ部9aが設けられている。このフランジ部5aは、ガス導入管9の下端部から鉛直下向きに放出された原料ガスGを、その対向するサセプタ2との間で水平方向に放射状に流すためのものである。   Further, a flange portion 9 a that protrudes in the diameter increasing direction is provided at the distal end portion (lower end portion) of the gas introduction pipe 5. The flange portion 5a is for causing the raw material gas G released vertically downward from the lower end portion of the gas introduction pipe 9 to flow radially in the horizontal direction between the opposing susceptor 2.

そして、このCVD装置100では、ガス導入管9から放出された原料ガスGを反応空間4の内側から外側に向かって放射状に流すことで、SiC単結晶基板の面内に対して平行に原料ガスGを供給することが可能となっている。また、チャンバ内で不要になったガスは、チャンバの壁に設けられた排気口(図示せず)からチャンバの外へと排出することが可能となっている。   In this CVD apparatus 100, the source gas G discharged from the gas introduction tube 9 is caused to flow radially from the inside to the outside of the reaction space 4, so that the source gas is parallel to the plane of the SiC single crystal substrate. G can be supplied. Further, the gas that is no longer necessary in the chamber can be discharged out of the chamber through an exhaust port (not shown) provided on the wall of the chamber.

ここで、シーリング3は、上記誘導コイル7により高温で加熱されるものの、その内周部(開口部10bが形成された中央部)が原料ガスGを導入するために低温とされたガス導入管9とは非接触とされている。また、シーリング3は、ガス導入管9の外周部に取り付けられた支持部材11の上に、その内周部が載置されることによって、鉛直上向きに支持されている。さらに、このシーリング3は、上下方向に移動させることが可能となっている。   Here, the sealing 3 is heated by the induction coil 7 at a high temperature, but its inner peripheral portion (center portion where the opening 10b is formed) has a low temperature for introducing the raw material gas G. 9 is not contacted. Further, the ceiling 3 is supported vertically upward by placing the inner peripheral portion thereof on a support member 11 attached to the outer peripheral portion of the gas introduction pipe 9. Further, the ceiling 3 can be moved in the vertical direction.

このSiC単結晶ウェハの温度勾配は、導入するガスの流量や、誘導加熱コイルの位置変更などによって変化するので、本実施形態では、ウェハ中央部で温度が最も低く、ウェハ外周部にいくにつれて温度が高くなる温度勾配を有するように、導入するガスの流量や、誘導加熱コイルの位置を調整することが望ましい。   Since the temperature gradient of the SiC single crystal wafer changes depending on the flow rate of the introduced gas, the position of the induction heating coil, etc., in this embodiment, the temperature is the lowest at the wafer central portion and the temperature goes toward the wafer outer peripheral portion. It is desirable to adjust the flow rate of the introduced gas and the position of the induction heating coil so that the temperature gradient becomes higher.

遮蔽板10の上面とシーリング3の下面との間隔dは、0.5〜1mmの範囲に設定されていることが好ましい。これは、遮蔽板10によってシーリング3の下面にSiCの堆積物が堆積するのを阻止するためである。 The distance d 1 between the upper surface of the shielding plate 10 and the lower surface of the ceiling 3 is preferably set in the range of 0.5 to 1 mm. This is to prevent SiC deposits from being deposited on the lower surface of the ceiling 3 by the shielding plate 10.

また、遮蔽板10はチャンバ1の内壁1aから離間して配置され、遮蔽板10の外周側面10cとチャンバ1の内壁1aとの水平方向の離間距離dは、1.0〜3.0mmであるのが好ましい。これは、加熱時の熱膨張により遮蔽板10が壁面1aに接触するのを防ぐためである。
例えば、遮蔽板が炭化珪素からなる場合は1.0〜2.0mmであるのが好ましい。
Further, the shield plate 10 is spaced from the inner wall 1a of the chamber 1, the horizontal distance d 2 between the inner wall 1a of the outer circumferential side surface 10c and the chamber 1 of the shield plate 10 is a 1.0~3.0mm Preferably there is. This is to prevent the shielding plate 10 from contacting the wall surface 1a due to thermal expansion during heating.
For example, when the shielding plate is made of silicon carbide, the thickness is preferably 1.0 to 2.0 mm.

また、遮蔽板10の開口部10bの内壁10dからガス導入管5の外壁5aまでの距離dは、0.5〜1mmの範囲に設定されていることが好ましい。これは、加熱時の熱膨張により遮蔽板10が突起部12に接触するのを防ぎつつ、遮蔽板10の内周部側からシーリング3との間に向かってガスを流れ込み難くするためである。 The distance d 3 from the inner wall 10d of the opening 10b of the shielding plate 10 to the outer wall 5a of the gas introduction pipe 5 is preferably set in the range of 0.5 to 1 mm. This is to make it difficult for gas to flow from the inner peripheral side of the shielding plate 10 to the ceiling 3 while preventing the shielding plate 10 from coming into contact with the protrusions 12 due to thermal expansion during heating.

また、シーリング3の内周面とガス導入管9の外周面との間隔dは、0.5mm以下の範囲に設定されていることが好ましい。これは、原料ガスGを導入するために低温とされるガス導入管5が、上記誘導コイル7により加熱されて高温となるシーリング3からの輻射熱の影響をできるだけ受けないようにするためである。 The distance d 4 between the inner peripheral surface of the ceiling 3 and the outer peripheral surface of the gas introduction pipe 9 is preferably set to a range of 0.5 mm or less. This is to prevent the gas introduction pipe 5, which is at a low temperature for introducing the raw material gas G, from being affected as much as possible by the radiant heat from the ceiling 3 heated to the high temperature by the induction coil 7.

本実施形態では、図7に示すように、シーリング3は、その下面3cの内周部3dから、遮蔽板10の開口部10bの内壁10dとガス導入管5の外壁5aとの間に突起部12を備えている。突起部12はシーリング3と一体に形成されていてもよいし、シーリング3とは別部材であってもよい。突起部12は遮蔽板10の開口部10bの内壁10dに沿って配置するのが好ましい。尚、図5及び図7ではその一部の断面のみ図示している。
突起部12は遮蔽板10の開口部10bの内壁10dとガス導入管5の外壁5aとの間の隙間から、気相中の膜材料のガスが入り込んでシーリングに堆積することを防止できる。
なお、本実施形態は突起部12を備えるが、備えない構成でも構わない。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the ceiling 3 has a protruding portion from the inner peripheral portion 3 d of the lower surface 3 c between the inner wall 10 d of the opening 10 b of the shielding plate 10 and the outer wall 5 a of the gas introduction pipe 5. 12 is provided. The protrusion 12 may be formed integrally with the ceiling 3 or may be a separate member from the ceiling 3. The protrusion 12 is preferably arranged along the inner wall 10d of the opening 10b of the shielding plate 10. 5 and 7 show only a part of the cross section.
The protrusion 12 can prevent the gas of the film material in the gas phase from entering the sealing from the gap between the inner wall 10 d of the opening 10 b of the shielding plate 10 and the outer wall 5 a of the gas introduction pipe 5.
In addition, although this embodiment is provided with the projection part 12, the structure which is not provided may be sufficient.

本実施形態のエピタキシャルウェハの製造装置によれば、遮蔽板10を備えているため、シーリング3の材料片が落下しても遮蔽板10で受けてウェハ上又はエピタキシャル膜上に落下するのを阻止することができるので、エピタキシャル膜におけるシーリング3の材料片を起点とする三角欠陥の面密度を低減することができる。また、遮蔽板10は、少なくとも下面が炭化珪素膜又は熱分解炭素膜で被覆されたもの、又は炭化珪素からなるものを用いているので、遮蔽板10からその材料片が落下する量はシーリングよりも少ない。
従って、エピタキシャルウェハの製造装置を用いれば、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度が従来のエピタキシャルウェハの製造装置を用いた場合よりも低いSiCエピタキシャルウェハを製造することができる。
According to the epitaxial wafer manufacturing apparatus of this embodiment, since the shielding plate 10 is provided, even if a material piece of the ceiling 3 falls, it is received by the shielding plate 10 and prevented from falling on the wafer or the epitaxial film. Therefore, the surface density of the triangular defect starting from the material piece of the sealing 3 in the epitaxial film can be reduced. Further, since the shielding plate 10 uses at least the lower surface coated with a silicon carbide film or a pyrolytic carbon film, or is made of silicon carbide, the amount of the material piece falling from the shielding plate 10 is less than the ceiling. There are few.
Therefore, if the epitaxial wafer manufacturing apparatus is used, it is possible to manufacture a SiC epitaxial wafer in which the surface density of triangular defects starting from the material pieces of the members in the chamber is lower than when a conventional epitaxial wafer manufacturing apparatus is used. it can.

[SiCエピタキシャルウェハの製造装置(第2の実施形態)]
本実施形態のエピタキシャルウェハの製造装置は、チャンバ内に原料ガスを供給しながら、ウェハの面上にエピタキシャル層を形成するエピタキシャルウェハの製造装置であって、ウェハを載置するウェハ載置部を有するサセプタと、サセプタとの間で反応空間を形成するように、サセプタの上面に対向して配置されたシーリング(天板)と、シーリングのサセプタに対向する面が炭化珪素膜又は熱分解炭素膜で被覆されているものであるか、又は炭化珪素からなるものであることを特徴とするものであって、第1の実施形態に係るエピタキシャルウェハの製造装置とは遮蔽板がない点が異なる。
[SiC epitaxial wafer manufacturing apparatus (second embodiment)]
The epitaxial wafer manufacturing apparatus of this embodiment is an epitaxial wafer manufacturing apparatus that forms an epitaxial layer on the surface of a wafer while supplying a raw material gas into the chamber, and includes a wafer mounting portion for mounting the wafer. A sealing (top plate) disposed opposite to the upper surface of the susceptor so as to form a reaction space between the susceptor and the susceptor, and a surface facing the susceptor of the sealing is a silicon carbide film or a pyrolytic carbon film The epitaxial wafer manufacturing apparatus according to the first embodiment is different from the epitaxial wafer manufacturing apparatus according to the first embodiment in that there is no shielding plate.

このエピタキシャルウェハの製造装置によれば、シーリングからウェハ上に落下する材料片が低減するので、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度が低いSiCエピタキシャルウェハを製造することができる。   According to this epitaxial wafer manufacturing apparatus, the number of material pieces falling from the ceiling onto the wafer is reduced, so that it is possible to manufacture a SiC epitaxial wafer with a low surface density of triangular defects starting from the material pieces of the members in the chamber. it can.

本発明のエピタキシャルウェハの製造装置は、ウェハの上方に配置する部材(遮蔽板を有する場合は遮蔽板、有しない場合はシーリング)としてサセプタに対向する面が炭化珪素膜又は熱分解炭素膜で被覆されたもの、又は炭化珪素からなるものとして、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の低減を図ることができるが、チャンバ内の他の部材についてもそれらの材料からなるのが好ましい。   In the epitaxial wafer manufacturing apparatus of the present invention, the surface facing the susceptor is covered with a silicon carbide film or a pyrolytic carbon film as a member disposed above the wafer (a shielding plate if a shielding plate is provided, or a sealing if not). It is possible to reduce the triangular defects starting from the material pieces of the members in the chamber as those made of silicon carbide or silicon carbide, but other members in the chamber are also preferably made of those materials. .

[SiCエピタキシャルウェハの製造方法(第1の実施形態)]
本実施形態のエピタキシャルウェハ製造方法は、第1の実施形態のエピタキシャルウェハの製造装置を用いてSiCエピタキシャルウェハを製造する方法であって、先に製造されたSiCエピタキシャルウェハのSiCエピタキシャル膜についてチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度を測定した後に、次のSiCエピタキシャルウェハを製造する工程を含むことを特徴とする。
この工程を有することにより、SiCエピタキシャル膜中のチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度を管理することが可能となる。
[Method of Manufacturing SiC Epitaxial Wafer (First Embodiment)]
The epitaxial wafer manufacturing method of the present embodiment is a method of manufacturing an SiC epitaxial wafer using the epitaxial wafer manufacturing apparatus of the first embodiment, wherein the SiC epitaxial film of the previously manufactured SiC epitaxial wafer is in the chamber. After the surface density of the triangular defect starting from the material piece of the member is measured, a step of manufacturing the next SiC epitaxial wafer is included.
By having this process, it becomes possible to manage the surface density of the triangular defect starting from the material piece of the member in the chamber in the SiC epitaxial film.

<研磨工程>
研磨工程では、スライス工程においてウェハ表面に残留した4H−SiC単結晶基板について、その表面の格子乱れ層が3nm以下となるまで研磨する。
「格子乱れ層」とは、TEMの格子像(結晶格子が確認できる像)において、SiC単結晶基板の原子層(格子)に対応する縞状構造又はその縞の一部が明瞭になっていない層をいう(特許文献5参照)。
研磨工程は、通常ラップと呼ばれる粗研磨、ポリッシュとよばれる精密研磨、さらに超精密研磨である化学的機械研磨(以下、CMPという)など複数の研磨工程が含まれるが、CMP前の機械研磨において加工圧力を350g/cm以下にし、直径5μm以下の砥粒を用いることによって、ダメージ層(TEMにおいて「格子乱れ層」として検出できるダメージだけでなく、TEMによって検出できない格子の歪み等がさらに深くまで存在している部分)を50nmに抑えておくのが好ましく、さらにCMPにおいては、研磨スラリーとして平均粒子径が10nm〜150nmの研磨材粒子及び無機酸を含み、20℃におけるpHが2未満であるのが好ましく、研磨材粒子がシリカであって、1質量%から30質量%含むのがさらに好ましく、無機酸が塩酸、硝酸、燐酸、硫酸のうちの少なくとも1種類であるのがより好ましい。
<Polishing process>
In the polishing process, the 4H—SiC single crystal substrate remaining on the wafer surface in the slicing process is polished until the lattice disorder layer on the surface becomes 3 nm or less.
A “lattice disordered layer” is a TEM lattice image (an image in which a crystal lattice can be confirmed) in which a striped structure corresponding to an atomic layer (lattice) of a SiC single crystal substrate or a part of the stripe is not clear. It refers to a layer (see Patent Document 5).
The polishing process includes a plurality of polishing processes such as rough polishing usually called lapping, precision polishing called polishing, and chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as CMP) which is ultra-precision polishing. In mechanical polishing before CMP, By using abrasive grains having a processing pressure of 350 g / cm 2 or less and a diameter of 5 μm or less, not only damage that can be detected as a “lattice disorder layer” in the TEM, but also distortion of the lattice that cannot be detected by the TEM is deeper. In the CMP, the polishing slurry contains abrasive particles having an average particle diameter of 10 nm to 150 nm and an inorganic acid, and the pH at 20 ° C. is less than 2. Preferably, the abrasive particles are silica and more preferably contain 1% to 30% by weight. Ku, inorganic acids hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, and more preferably at least one of sulfuric acid.

<清浄化(ガスエッチング)工程>
清浄化工程では、水素雰囲気下で、上記研磨及び凸状加工後の基板を1400〜1800℃にしてその表面を清浄化(ガスエッチング)する。
ガスエッチングは、SiC単結晶基板を1400〜1800℃に保持し、水素ガスの流量を40〜120slm、圧力を100〜250mbarとして、5〜30分間行う。
<Cleaning (gas etching) process>
In the cleaning process, the surface of the substrate after the polishing and the convex processing is cleaned at 1400 to 1800 ° C. in a hydrogen atmosphere (gas etching).
The gas etching is performed for 5 to 30 minutes by holding the SiC single crystal substrate at 1400 to 1800 ° C., setting the flow rate of hydrogen gas to 40 to 120 slm, and the pressure to 100 to 250 mbar.

研磨後のSiC単結晶基板を洗浄した後、基板をエピタキシャル成長装置例えば、量産型の複数枚プラネタリー型CVD装置内にセットする。装置内に水素ガスを導入後、圧力を100〜250mbarに調整する。その後、装置の温度を上げ、基板温度を1400〜1600℃、好ましくは1480℃以上にして、1〜30分間、水素ガスによって基板表面のガスエッチングを行う。かかる条件で水素ガスによるガスエッチングを行った場合、エッチング量は0.05〜0.4μm程度になる。   After the polished SiC single crystal substrate is cleaned, the substrate is set in an epitaxial growth apparatus, for example, a mass production type multiple planetary CVD apparatus. After introducing hydrogen gas into the apparatus, the pressure is adjusted to 100 to 250 mbar. Thereafter, the temperature of the apparatus is raised, the substrate temperature is set to 1400 to 1600 ° C., preferably 1480 ° C. or higher, and gas etching of the substrate surface is performed with hydrogen gas for 1 to 30 minutes. When gas etching with hydrogen gas is performed under such conditions, the etching amount is about 0.05 to 0.4 μm.

水素ガスにSiHガス及び/又はCガスを添加することもできる。らせん転位に起因したシャローピットに短いステップバンチングが付随して発生する場合があるが、リアクタ内の環境をSiリッチにするため、0.009mol%未満の濃度のSiHガスを水素ガスに添加してガスエッチングを行うことにより、シャローピットの深さを浅くすることができ、シャローピットに付随する短いステップバンチングの発生を抑制できる。
SiHガス及び/又はCガスを添加した場合は、成膜(エピタキシャル成長)工程前に、一旦排気を行って水素ガス雰囲気にするのが好ましい。
SiH 4 gas and / or C 3 H 8 gas may be added to the hydrogen gas. Although short step bunching may occur along with shallow pits caused by screw dislocation, SiH 4 gas having a concentration of less than 0.009 mol% is added to hydrogen gas to make the environment in the reactor Si-rich. By performing gas etching, the depth of the shallow pit can be reduced, and the occurrence of short step bunching associated with the shallow pit can be suppressed.
When SiH 4 gas and / or C 3 H 8 gas is added, it is preferable to evacuate once to form a hydrogen gas atmosphere before the film formation (epitaxial growth) step.

<成膜(エピタキシャル成長)工程>
成膜(エピタキシャル成長)工程では、(エピタキシャル膜の成長温度が清浄化(ガスエッチング)温度よりも高い場合では昇温後に)上記清浄化後の基板の表面に、炭化珪素のエピタキシャル成長に必要とされる量の炭素含有ガス及び珪素含有ガスを所定の濃度比(例えば、SiHガスとCガスとを濃度比C/Siが0.7〜1.2)を供給してSiC膜をエピタキシャル成長させる。
<Film formation (epitaxial growth) process>
In the film formation (epitaxial growth) step (after the temperature rise when the growth temperature of the epitaxial film is higher than the cleaning (gas etching) temperature), it is required for epitaxial growth of silicon carbide on the surface of the cleaned substrate. A SiC film is epitaxially grown by supplying a predetermined concentration ratio of carbon-containing gas and silicon-containing gas (for example, concentration ratio C / Si of SiH 4 gas and C 3 H 8 gas is 0.7 to 1.2). Let

この炭素含有ガス及び珪素含有ガスは同時に供給するのが好ましい。ステップバンチングが著しく低減するからである。
ここで、「同時に供給」とは、完全に同一時刻であることまでは要しないが、数秒以内であることを意味する。
The carbon-containing gas and the silicon-containing gas are preferably supplied simultaneously. This is because step bunching is significantly reduced.
Here, “simultaneously supplying” means that it is not necessary to be completely the same time, but it is within several seconds.

SiHガス及びCガスの各流量、圧力、基板温度、成長温度はそれぞれ、15〜150sccm、3.5〜60sccm、80〜250mbar、1600℃より高く1800℃以下、成長速度は毎時1〜20μmの範囲内で、オフ角、膜厚、キャリア濃度の均一性、成長速度を制御しながら決定する。成膜開始と同時にドーピングガスとして窒素ガスを導入することで、エピタキシャル層中のキャリア濃度を制御することができる。成長中のステップバンチングを抑制する方法として成長表面におけるSi原子のマイグレーションを増やすために、供給する原料ガスの濃度比C/Siを低くすることが知られているが、本発明ではC/Siは0.7〜1.2である。また、成長させるエピタキシャル層は通常、膜厚については5〜20μm程度であり、キャリア濃度については2〜15×1015cm−3程度である。 Each flow rate, pressure, substrate temperature, and growth temperature of SiH 4 gas and C 3 H 8 gas are 15 to 150 sccm, 3.5 to 60 sccm, 80 to 250 mbar, higher than 1600 ° C. and lower than 1800 ° C., and the growth rate is 1 per hour. Within a range of ˜20 μm, it is determined while controlling the off angle, film thickness, carrier concentration uniformity, and growth rate. By introducing nitrogen gas as a doping gas simultaneously with the start of film formation, the carrier concentration in the epitaxial layer can be controlled. As a method for suppressing step bunching during growth, in order to increase the migration of Si atoms on the growth surface, it is known to lower the concentration ratio C / Si of the source gas to be supplied. 0.7-1.2. The epitaxial layer to be grown is usually about 5 to 20 μm in thickness and about 2 to 15 × 10 15 cm −3 in carrier concentration.

成長温度は1400〜1800℃を用いるが、積層欠陥を低減するためには1600℃以上であるのが好ましい。また、成長温度が高いほど、成長速度を大きくするのが好ましい。また、同じ成長温度であれば、SiC単結晶基板のオフ角が大きいほど、成長速度を大きくするのが好ましい。
例えば、
(1)オフ角が0.4°〜2°の4H−SiC単結晶基板を用いる場合は、炭化珪素膜をエピタキシャル成長させる成長温度を1600〜1640℃とするときは、成長速度を1〜3μm/hとして行い、成長温度を1640〜1700℃とするときは、成長速度を3〜4μm/hとして行い、成長温度を1700〜1800℃とするときは、成長速度を4〜10μm/hとして行い、
(2)オフ角が2°〜5°の4H−SiC単結晶基板を用いる場合は、炭化珪素膜をエピタキシャル成長させる成長温度を1600〜1640℃とするときは、成長速度を2〜4μm/hとして行い、成長温度を1640〜1700℃とするときは、成長速度を4〜10μm/hとして行い、成長温度を1700〜1800℃とするときは、成長速度を10〜20μm/hとして行う、のが好ましい。
Although the growth temperature is 1400 to 1800 ° C., it is preferably 1600 ° C. or higher in order to reduce stacking faults. Moreover, it is preferable to increase the growth rate as the growth temperature increases. For the same growth temperature, it is preferable to increase the growth rate as the off-angle of the SiC single crystal substrate increases.
For example,
(1) When a 4H—SiC single crystal substrate with an off angle of 0.4 ° to 2 ° is used, when the growth temperature for epitaxial growth of the silicon carbide film is 1600 to 1640 ° C., the growth rate is 1 to 3 μm / When the growth temperature is 1640 to 1700 ° C., the growth rate is 3 to 4 μm / h. When the growth temperature is 1700 to 1800 ° C., the growth rate is 4 to 10 μm / h.
(2) When a 4H—SiC single crystal substrate with an off angle of 2 ° to 5 ° is used, when the growth temperature for epitaxial growth of the silicon carbide film is 1600 to 1640 ° C., the growth rate is set to 2 to 4 μm / h. When the growth temperature is 1640 to 1700 ° C., the growth rate is 4 to 10 μm / h. When the growth temperature is 1700 to 1800 ° C., the growth rate is 10 to 20 μm / h. preferable.

<降温工程>
降温工程では、炭素含有ガス及び珪素含有ガス(例えば、SiHガス及びCガス)の供給を同時に停止するのが好ましい。モフォロジーの悪化を抑制するのに有効だからである。停止後、炭素含有ガス及び珪素含有ガスを排気するまで基板温度を保持し、その後降温する。
<Cooling process>
In the temperature lowering step, it is preferable to simultaneously stop the supply of the carbon-containing gas and the silicon-containing gas (for example, SiH 4 gas and C 3 H 8 gas). This is because it is effective in suppressing deterioration of morphology. After stopping, the substrate temperature is maintained until the carbon-containing gas and the silicon-containing gas are exhausted, and then the temperature is lowered.

<三角欠陥の面密度の測定及び部材交換工程>
定期的に(各製造ロットごと、複数の製造ロットごと等)、又は不定期に、SiCエピタキシャルウェハのSiCエピタキシャル膜についてチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度を測定した後に、次のSiCエピタキシャルウェハを製造する。
<Measurement of surface density of triangular defects and member replacement process>
After measuring the surface density of triangular defects starting from a piece of material in the chamber of the SiC epitaxial film of the SiC epitaxial wafer periodically (for each manufacturing lot, for each of a plurality of manufacturing lots, etc.) or irregularly The next SiC epitaxial wafer is manufactured.

チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度は例えば、光学顕微鏡を用いて焦点の位置をSiCエピタキシャルウェハのエピタキシャル膜の表面からエピタキシャル膜とSiC単結晶基板との界面の方(膜の深さ方向)へずらすことによりチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥を見つけだし、それを計測することにより得ることができる。また、本実施形態では、成膜の繰り返しに従って増加する三角欠陥の種類(タイプ)はチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥と、ダウンフォールを起点とする三角欠陥だけであると考えることができる。通常、ダウンフォールを起点とする三角欠陥は起点が明確であるのに対し、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥は起点が明確でないという特徴があるので、この特徴に基づいてダウンフォールを起点とする三角欠陥を識別してその面密度の増加を管理することにより、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度が低いSiCエピタキシャルウェハを製造することが可能となる。チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の密度をより厳密に計測して管理したい場合は、エネルギー分散型X線分析法等を用いて三角欠陥の先にある異物を組成分析することにより行うことができる。   The surface density of the triangular defect starting from the material piece of the member in the chamber is, for example, the position of the focal point using the optical microscope from the surface of the epitaxial film of the SiC epitaxial wafer to the interface between the epitaxial film and the SiC single crystal substrate ( The triangular defect starting from the material piece of the member in the chamber can be found by shifting to the depth direction of the film) and can be obtained by measuring it. Further, in the present embodiment, the types (types) of triangular defects that increase as the film formation is repeated are considered to be only triangular defects starting from a material piece of a member in the chamber and triangular defects starting from a downfall. be able to. Normally, a triangular defect starting from a downfall has a clear starting point, whereas a triangular defect starting from a material piece of a member in the chamber has a characteristic that the starting point is not clear. By identifying the triangular defects starting from the fall and managing the increase in the surface density, it is possible to manufacture a SiC epitaxial wafer having a low surface density of triangular defects starting from the material pieces of the members in the chamber. Become. If you want to measure and manage the density of triangular defects starting from the material pieces of the members in the chamber more strictly, analyze the composition of the foreign matter ahead of the triangular defects using energy dispersive X-ray analysis etc. Can be performed.

上記測定の結果、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度が所定密度を超えている場合は、遮蔽板10を交換して次のSiCエピタキシャルウェハを製造するのが好ましい。例えば、先に製造されたSiCエピタキシャルウェハのその三角欠陥の面密度がその0.25個/cm程度となったら、遮蔽板10を交換して次のSiCエピタキシャルウェハを製造すると、当該面密度が確実に0.5個/cm以下であるSiCエピタキシャルウェハを製造することができる。 As a result of the above measurement, when the surface density of the triangular defect starting from the material piece of the member in the chamber exceeds a predetermined density, it is preferable to replace the shielding plate 10 to manufacture the next SiC epitaxial wafer. For example, when the surface density of the triangular defects of the SiC epitaxial wafer manufactured previously is about 0.25 / cm 2 , the surface density is determined by replacing the shielding plate 10 and manufacturing the next SiC epitaxial wafer. It is possible to manufacture an SiC epitaxial wafer having a value of 0.5 / cm 2 or less.

[SiCエピタキシャルウェハの製造方法(第2の実施形態)]
本実施形態のエピタキシャルウェハ製造方法は、第2の実施形態のエピタキシャルウェハの製造装置を用いてSiCエピタキシャルウェハを製造する方法であって、先に製造されたSiCエピタキシャルウェハのSiCエピタキシャル膜についてチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度を測定した後に、次のSiCエピタキシャルウェハを製造する工程を含むことを特徴とする。
この工程を有することにより、SiCエピタキシャル膜中のチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度を管理することが可能となる。
[SiC Epitaxial Wafer Manufacturing Method (Second Embodiment)]
The epitaxial wafer manufacturing method according to the present embodiment is a method for manufacturing a SiC epitaxial wafer using the epitaxial wafer manufacturing apparatus according to the second embodiment, wherein the SiC epitaxial film of the previously manufactured SiC epitaxial wafer is contained in the chamber. After the surface density of the triangular defect starting from the material piece of the member is measured, a step of manufacturing the next SiC epitaxial wafer is included.
By having this process, it becomes possible to manage the surface density of the triangular defect starting from the material piece of the member in the chamber in the SiC epitaxial film.

本実施形態のSiCエピタキシャルウェハの製造方法においても、第1の実施形態と同様に、各SiCエピタキシャルウェハの製造を行うことができる。
また、三角欠陥の面密度の測定工程も第1の実施形態と同様に行うことができる。
Also in the manufacturing method of the SiC epitaxial wafer of this embodiment, each SiC epitaxial wafer can be manufactured as in the first embodiment.
Moreover, the measurement process of the surface density of a triangular defect can also be performed similarly to 1st Embodiment.

上記測定の結果、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度が所定密度を超えている場合は、シーリング3を交換して次のSiCエピタキシャルウェハを製造するのが好ましい。例えば、先に製造されたSiCエピタキシャルウェハのその三角欠陥の面密度がその0.25個/cm程度となったら、遮蔽板10を交換して次のSiCエピタキシャルウェハを製造すると、当該面密度が確実に0.5個/cm以下であるSiCエピタキシャルウェハを製造することができる。 As a result of the above measurement, when the surface density of the triangular defect starting from the material piece of the member in the chamber exceeds a predetermined density, it is preferable to replace the sealing 3 and manufacture the next SiC epitaxial wafer. For example, when the surface density of the triangular defects of the SiC epitaxial wafer manufactured previously is about 0.25 / cm 2 , the surface density is determined by replacing the shielding plate 10 and manufacturing the next SiC epitaxial wafer. It is possible to manufacture an SiC epitaxial wafer having a value of 0.5 / cm 2 or less.

以下に、本発明に関連する発明を示す。
(1)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有するSiCエピタキシャルウェハであって、前記SiCエピタキシャル層に存在する、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度が0.5個/cm以下であることを特徴とするSiCエピタキシャルウェハ。
(2)前記起点となる材料片がカーボン又は炭化珪素からなることを特徴とする(1)に記載のSiCエピタキシャルウェハ。
(3)ウェハを載置するウェハ載置部を有するサセプタと、前記サセプタとの間で反応空間を形成するように、前記サセプタの上面に対向して配置された天板と、前記天板の下面に堆積物が付着するのを阻止する程度に、前記天板の下面に近接して配置された遮蔽板とを備え、チャンバ内に原料ガスを供給しながら、SiC単結晶ウェハの面上にSiCエピタキシャル層を有するSiCエピタキシャルウェハの製造装置を用いて、SiCエピタキシャルウェハを製造する方法であって、前記遮蔽板として前記サセプタに対向する面が炭化珪素膜又は熱分解炭素膜で被覆されたもの、又は炭化珪素からなるものを用い、先に製造されたSiCエピタキシャルウェハのSiCエピタキシャル膜についてチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度を測定した後に、次のSiCエピタキシャルウェハを製造する工程を含むことを特徴とするSiCエピタキシャルウェハの製造方法。
(4)前記測定の結果、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度が所定密度を超えている場合は、前記遮蔽板を交換して次のSiCエピタキシャルウェハを製造することを特徴とする(3)に記載のSiCエピタキシャルウェハの製造方法。
(5)ウェハを載置するウェハ載置部を有するサセプタと、前記サセプタとの間で反応空間を形成するように、前記サセプタの上面に対向して配置された天板とを備え、チャンバ内に原料ガスを供給しながら、SiC単結晶ウェハの面上にSiCエピタキシャル層を有するSiCエピタキシャルウェハの製造装置を用いて、SiCエピタキシャルウェハを製造する方法であって、前記天板として前記サセプタに対向する面が炭化珪素膜又は熱分解炭素膜で被覆されているもの、又は炭化珪素からなるものを用い、先に製造されたSiCエピタキシャルウェハのSiCエピタキシャル膜についてチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度を測定した後に、次のSiCエピタキシャルウェハを製造する工程を含むことを特徴とするSiCエピタキシャルウェハの製造方法。
(6)前記測定の結果、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度が所定密度を超えている場合は、前記天板を交換して次のSiCエピタキシャルウェハを製造することを特徴とする(5)に記載のSiCエピタキシャルウェハの製造方法。
(7)(3)から(6)のいずれか一項に記載のSiCエピタキシャルウェハの製造方法を用いて製造されたSiCエピタキシャルウェハ。
(8)チャンバ内に原料ガスを供給しながら、ウェハの面上にエピタキシャル層を形成するエピタキシャルウェハの製造装置であって、前記ウェハを載置するウェハ載置部を有するサセプタと、前記サセプタとの間で反応空間を形成するように、前記サセプタの上面に対向して配置された天板と、前記天板の下面に堆積物が付着するのを阻止する程度に、前記天板の下面に近接して配置された遮蔽板とを備え、前記遮蔽板は、前記サセプタに対向する面が炭化珪素膜又は熱分解炭素膜で被覆されているものであるか、又は炭化珪素からなるものであることを特徴とするエピタキシャルウェハの製造装置。
(9)チャンバ内に原料ガスを供給しながら、ウェハの面上にエピタキシャル層を形成するエピタキシャルウェハの製造装置であって、前記ウェハを載置するウェハ載置部を有するサセプタと、前記サセプタとの間で反応空間を形成するように、前記サセプタの上面に対向して配置された天板と、前記天板の前記サセプタに対向する面が炭化珪素膜又は熱分解炭素膜で被覆されているものであるか、又は炭化珪素からなるものであることを特徴とするエピタキシャルウェハの製造装置。
(10)前記炭化珪素膜又は熱分解炭素膜の膜厚が20〜100μmであることを特徴とする(8)又は(9)のいずれかに記載のエピタキシャルウェハの製造装置。
(11)前記サセプタの下面側及び/又は前記天板の上面側に配置された加熱手段を有することを特徴とする(8)から(10)のいずれか一つに記載のエピタキシャルウェハの製造装置。
The invention related to the present invention is shown below.
(1) A SiC epitaxial wafer having a SiC epitaxial layer on a SiC single crystal substrate having an off angle, wherein the surface density of triangular defects starting from a material piece of a member in a chamber existing in the SiC epitaxial layer is An SiC epitaxial wafer characterized by being 0.5 pieces / cm 2 or less.
(2) The SiC epitaxial wafer according to (1), wherein the starting material piece is made of carbon or silicon carbide.
(3) a susceptor having a wafer placement unit for placing a wafer, and a top plate disposed to face the upper surface of the susceptor so as to form a reaction space between the susceptor; A shielding plate arranged close to the lower surface of the top plate to prevent deposits from adhering to the lower surface, and supplying a source gas into the chamber, on the surface of the SiC single crystal wafer A method for manufacturing a SiC epitaxial wafer using a SiC epitaxial wafer manufacturing apparatus having a SiC epitaxial layer, wherein the surface facing the susceptor is coated with a silicon carbide film or a pyrolytic carbon film as the shielding plate Or a triangle made from a material piece of a member in a chamber of a SiC epitaxial film of a SiC epitaxial wafer manufactured previously using a material made of silicon carbide The surface density of Recessed After measuring method of the SiC epitaxial wafer which comprises a step of producing the following SiC epitaxial wafer.
(4) As a result of the measurement, when the surface density of the triangular defect starting from the material piece of the member in the chamber exceeds a predetermined density, the next SiC epitaxial wafer is manufactured by replacing the shielding plate. (6) The method for producing an SiC epitaxial wafer according to (3).
(5) a susceptor having a wafer placement unit for placing a wafer, and a top plate disposed to face the upper surface of the susceptor so as to form a reaction space between the susceptor and A SiC epitaxial wafer is manufactured using a SiC epitaxial wafer manufacturing apparatus having a SiC epitaxial layer on the surface of a SiC single crystal wafer while supplying a raw material gas to the susceptor as the top plate. The surface to be covered is covered with a silicon carbide film or a pyrolytic carbon film, or is made of silicon carbide, and the material of the member in the chamber is used as the starting point for the SiC epitaxial film of the SiC epitaxial wafer manufactured previously. After measuring the surface density of the triangular defect, the method includes the step of manufacturing the next SiC epitaxial wafer Manufacturing method of iC epitaxial wafer.
(6) As a result of the measurement, when the surface density of the triangular defect starting from the material piece of the member in the chamber exceeds a predetermined density, the top plate is replaced and the next SiC epitaxial wafer is manufactured. (6) The method for producing an SiC epitaxial wafer according to (5).
(7) A SiC epitaxial wafer manufactured using the method for manufacturing a SiC epitaxial wafer according to any one of (3) to (6).
(8) An epitaxial wafer manufacturing apparatus for forming an epitaxial layer on a surface of a wafer while supplying a source gas into the chamber, the susceptor having a wafer mounting portion for mounting the wafer, and the susceptor So as to form a reaction space between the top surface of the susceptor and the bottom surface of the top plate so as to prevent deposits from adhering to the bottom surface of the top plate. A shielding plate disposed in proximity, the shielding plate having a surface facing the susceptor covered with a silicon carbide film or a pyrolytic carbon film, or made of silicon carbide. An epitaxial wafer manufacturing apparatus.
(9) An epitaxial wafer manufacturing apparatus for forming an epitaxial layer on a surface of a wafer while supplying a source gas into the chamber, the susceptor having a wafer mounting portion for mounting the wafer, and the susceptor The top plate disposed to face the upper surface of the susceptor and the surface of the top plate facing the susceptor are covered with a silicon carbide film or a pyrolytic carbon film so as to form a reaction space between An epitaxial wafer manufacturing apparatus characterized in that it is made of silicon carbide.
(10) The epitaxial wafer manufacturing apparatus according to any one of (8) and (9), wherein the silicon carbide film or the pyrolytic carbon film has a thickness of 20 to 100 μm.
(11) The epitaxial wafer manufacturing apparatus according to any one of (8) to (10), further comprising heating means disposed on a lower surface side of the susceptor and / or an upper surface side of the top plate. .

以下、本発明の効果を、実施例を用いて具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the effect of the present invention will be specifically described with reference to examples. The present invention is not limited to these examples.

(実施例)
実施例は第1実施形態に係るSiCエピタキシャルウェハの製造装置及びSiCエピタキシャルウェハの製造方法の実施例である。
図5で示したSiCエピタキシャルウェハの製造装置において、シーリングとしては黒鉛製のもの、遮蔽板としては図6で示した2分割ものであって黒鉛基材に炭化珪素膜を被覆したもの(直径:371mm、厚さ:4mm)を用いた。遮蔽板はシーリングから距離(d)0.5mm離間して配置した。
4H−SiC単結晶ウェハとしては、c面((0001)面)が<11−20>方向に4°傾斜したSi面を主面とする、直径3インチ(76.2mm)で厚みは350μmのものを用いた。
次に、SiC単結晶ウェハに対して、前処理として有機溶剤洗浄及び酸・アルカリ洗浄及び十分な水洗を行った。
(Example)
Examples are examples of the SiC epitaxial wafer manufacturing apparatus and the SiC epitaxial wafer manufacturing method according to the first embodiment.
In the SiC epitaxial wafer manufacturing apparatus shown in FIG. 5, the sealing is made of graphite, and the shielding plate is the two-part shown in FIG. 6 in which a graphite substrate is coated with a silicon carbide film (diameter: 371 mm, thickness: 4 mm). The shielding plate was arranged at a distance (d 1 ) of 0.5 mm from the ceiling.
As a 4H-SiC single crystal wafer, the c-plane ((0001) plane) has an Si surface inclined 4 ° in the <11-20> direction as a main surface, a diameter of 3 inches (76.2 mm) and a thickness of 350 μm. A thing was used.
Next, the SiC single crystal wafer was subjected to organic solvent cleaning, acid / alkali cleaning, and sufficient water cleaning as pretreatment.

SiC単結晶ウェハをウェハ載置部に配置し、真空排気を行った後に水素ガスを導入して200mbarの減圧雰囲気に調整した。その後、1570℃まで昇温し、成長速度5μm/hで1時間成長を行い、厚さ5μmのSiCエピタキシャル膜を成膜してSiCエピタキシャルウェハを作製した。
キャリアガスとしては水素を使用し、原料ガスとしてはSiHとCとの混合ガスを用い、ドーパントとしてNを供給した。
The SiC single crystal wafer was placed on the wafer mounting section, and after evacuation, hydrogen gas was introduced to adjust the pressure to 200 mbar. Thereafter, the temperature was raised to 1570 ° C., growth was performed at a growth rate of 5 μm / h for 1 hour, a SiC epitaxial film having a thickness of 5 μm was formed, and a SiC epitaxial wafer was manufactured.
Hydrogen was used as a carrier gas, a mixed gas of SiH 4 and C 3 H 8 was used as a source gas, and N 2 was supplied as a dopant.

以上の条件でチャンバ内の部材の交換を行わずにSiCエピタキシャルウェハの製造を繰り返した。図8(a)及び(b)はそれぞれ、2回目の製造ロットのカンデラ像、80回目の製造ロットのカンデラ像ある。黒い斑点状に見えているものが三角欠陥である。
カンデラ像から全種類の三角欠陥の数を計測して、全種類の三角欠陥の面密度を得た。また、光学顕微鏡を用いて焦点をずらして観察する手法により、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の数を計測して、その三角欠陥の面密度を得た。
2回目の製造ロットのSiCエピタキシャルウェハの三角欠陥の面密度は0.5個/cmであり、そのうち、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度は0個/cmであった。
また、80回目の製造ロットのSiCエピタキシャルウェハの三角欠陥の面密度は2個/cmであり、そのうち、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度は0.5個/cmであった。
なお、20回目の製造ロットのSiCエピタキシャルウェハの三角欠陥の面密度は1個/cmであり、そのうち、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度は0個/cmであった。
Under the above conditions, the manufacture of the SiC epitaxial wafer was repeated without replacing the members in the chamber. 8A and 8B are a candela image of the second production lot and a candela image of the 80th production lot, respectively. What appears to be black spots are triangular defects.
The number of triangular defects of all types was measured from the candela image to obtain the surface density of all types of triangular defects. Further, the number of triangular defects starting from the material piece of the member in the chamber was measured by a method of observing by shifting the focus using an optical microscope, and the surface density of the triangular defect was obtained.
The area density of triangular defects of the SiC epitaxial wafer of the second production lot is 0.5 / cm 2 , and the area density of triangular defects starting from the material piece of the member in the chamber is 0 / cm 2. Met.
Further, the surface density of triangular defects of the SiC epitaxial wafer of the 80th production lot is 2 / cm 2 , and the surface density of triangular defects starting from the material piece of the member in the chamber is 0.5 / cm 2 .
Note that the surface density of triangular defects of the SiC epitaxial wafer of the 20th manufacturing lot is 1 piece / cm 2 , of which the surface density of triangular defects starting from a piece of material of the member in the chamber is 0 piece / cm 2. Met.

図8(c)は80回目のSiCエピタキシャルウェハの製造後に、遮蔽板を新しいものに交換した後、製造した直後の製造ロットのカンデラ像ある。三角欠陥の面密度は0.5個/cmであり、そのうち、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度は0個/cmであった。
この結果により、遮蔽板を新しいものに交換することにより、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度を低減できることが確認できた。
FIG. 8C shows a candela image of a production lot immediately after the production of the SiC epitaxial wafer after the 80th production, after the shielding plate is replaced with a new one. The surface density of the triangular defect was 0.5 / cm 2 , and the surface density of the triangular defect starting from the material piece of the member in the chamber was 0 / cm 2 .
From this result, it was confirmed that by replacing the shielding plate with a new one, the surface density of the triangular defect starting from the material piece of the member in the chamber can be reduced.

(比較例1)
比較例1は、実施例で用いたSiCエピタキシャルウェハの製造装置において遮蔽板が黒鉛基材に炭化タンタル膜を被覆したものである点が異なり、他の製造条件は同様であった。
この条件でチャンバ内の部材の交換を行わずにSiCエピタキシャルウェハの製造を繰り返した。図9(a)は、20回目の製造ロットのカンデラ像である。
このSiCエピタキシャルウェハの全種類の三角欠陥の面密度は2個/cmであり、そのうち、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度は1個/cmであった。
SiCエピタキシャルウェハの製造の繰り返し回数が実施例の場合と同じ回数であっても、全種類の三角欠陥の面密度及びチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度共に、実施例に比べて高かった。
この結果により、遮蔽板として、黒鉛基材に炭化タンタル膜を被覆したものよりも、黒鉛基材に炭化珪素膜を被覆したものを用いた方が全種類の三角欠陥の面密度及びチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度を低減できることがわかった。
(Comparative Example 1)
Comparative Example 1 was different from the SiC epitaxial wafer manufacturing apparatus used in the Examples in that the shielding plate was a graphite base material coated with a tantalum carbide film, and the other manufacturing conditions were the same.
Under this condition, the manufacture of the SiC epitaxial wafer was repeated without replacing the members in the chamber. FIG. 9A is a candela image of the 20th manufacturing lot.
The surface density of all kinds of triangular defects of this SiC epitaxial wafer was 2 / cm 2 , and among them, the surface density of triangular defects starting from the material piece of the member in the chamber was 1 / cm 2 .
Even if the number of repetitions of the manufacture of the SiC epitaxial wafer is the same as in the embodiment, both the surface density of all types of triangular defects and the surface density of triangular defects starting from the material pieces of the members in the chamber are examples. It was higher than
As a result, it was found that using a graphite substrate coated with a silicon carbide film as a shielding plate, rather than a graphite substrate coated with a tantalum carbide film, the surface density of all types of triangular defects and in the chamber It was found that the surface density of the triangular defect starting from the material piece of the member can be reduced.

(比較例2)
比較例2は、実施例で用いたSiCエピタキシャルウェハの製造装置において遮蔽板を用いなかった点が異なり、他の製造条件は同様であった。
この条件でチャンバ内の部材の交換を行わずにSiCエピタキシャルウェハの製造を繰り返した。図9(b)は、20回目の製造ロットのカンデラ像である。
このSiCエピタキシャルウェハの全種類の三角欠陥の面密度は100個/cmであり、そのうち、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度は90個/cmであった。
SiCエピタキシャルウェハの製造の繰り返し回数が実施例の場合と同じ回数であっても、全種類の三角欠陥の面密度及びチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度共に、実施例に比べて著しく高かった。
この結果により、遮蔽板を用いることにより、全種類の三角欠陥の面密度及びチャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度を大幅に低減できることがわかった。
(Comparative Example 2)
Comparative Example 2 was different in that the shielding plate was not used in the SiC epitaxial wafer manufacturing apparatus used in the examples, and other manufacturing conditions were the same.
Under this condition, the manufacture of the SiC epitaxial wafer was repeated without replacing the members in the chamber. FIG. 9B is a candela image of the 20th manufacturing lot.
The surface density of all kinds of triangular defects of this SiC epitaxial wafer was 100 / cm 2 , and among them, the surface density of triangular defects starting from the material piece of the member in the chamber was 90 / cm 2 .
Even if the number of repetitions of the manufacture of the SiC epitaxial wafer is the same as in the embodiment, both the surface density of all types of triangular defects and the surface density of triangular defects starting from the material pieces of the members in the chamber are examples. It was significantly higher than
From this result, it was found that by using the shielding plate, the surface density of all kinds of triangular defects and the surface density of triangular defects starting from the material pieces of the members in the chamber can be greatly reduced.

本発明のSiCエピタキシャルウェハ及びその製造方法、並びにSiCエピタキシャルウェハの製造装置は、チャンバ内の部材の材料片を起点とする三角欠陥の面密度が低いSiCエピタキシャルウェハの製造に利用することができる。   The SiC epitaxial wafer, the manufacturing method thereof, and the SiC epitaxial wafer manufacturing apparatus of the present invention can be used for manufacturing an SiC epitaxial wafer having a low surface density of triangular defects starting from a material piece of a member in a chamber.

1 チャンバ
1a 内壁
2 サセプタ
2b 載置部
3 シーリング(天板)
4 反応空間
6、7 誘導コイル(加熱手段)
10 遮蔽板
10a 外周部
10A、10B 遮蔽板
11 支持部
100 CVD装置(エピタキシャルウェハの製造装置)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chamber 1a Inner wall 2 Susceptor 2b Mounting part 3 Sealing (top plate)
4 reaction space 6, 7 induction coil (heating means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Shielding board 10a Outer peripheral part 10A, 10B Shielding board 11 Supporting part 100 CVD apparatus (Epitaxial wafer manufacturing apparatus)

Claims (2)

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有するSiCエピタキシャルウェハの評価方法であって、
光学顕微鏡像又はレーザー光を用いる光学式表面検査装置による像の測定において、焦点の位置をずらすことにより見つけ出して識別できる起点を頂点とし、該起点を頂点とし、ステップフロー成長方向に沿って頂点と該頂点の対辺である底辺が順に並ぶような方向を向いて形成される三角形状の欠陥である三角欠陥を検出する工程を有し、
前記三角欠陥を検出する工程では、前記焦点の位置を、SiCエピタキシャル膜の表面から、前記SiCエピタキシャル膜を透して前記SiC単結晶基板との界面の方向にずらすことにより、前記起点を見つけ出して識別することを特徴とするSiCエピタキシャルウェハの評価方法。
A method for evaluating a SiC epitaxial wafer having a SiC epitaxial layer on a SiC single crystal substrate having an off angle,
In the measurement of the image by the optical surface inspection apparatus using an optical microscopic image or a laser beam, the origin can be identified finding by Ras without the position of the focal point and the vertex, and the vertices of the standing point, according to the step flow growth direction have a step which is opposite side of the vertex and the vertex base detects the triangular defects is triangular defects formed by oriented as arranged in this order,
In the step of detecting the triangular defect, the starting point is found by shifting the position of the focal point from the surface of the SiC epitaxial film through the SiC epitaxial film toward the interface with the SiC single crystal substrate. A method for evaluating an SiC epitaxial wafer, characterized by identifying .
さらにエネルギー分散型X線分析法を用いて、前記起点を頂点とする前記三角欠陥の先にある異物を組成分析することを特徴とする請求項1に記載のSiCエピタキシャルウェハの評価方法。 2. The method for evaluating an SiC epitaxial wafer according to claim 1, further comprising using an energy dispersive X-ray analysis method to compositionally analyze a foreign substance at the tip of the triangular defect having the starting point as a vertex.
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