JP6477419B2

JP6477419B2 - 炭化珪素エピタキシャル成長装置、炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法及び炭化珪素半導体装置の製造方法

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Publication number: JP6477419B2
Application number: JP2015212620A
Authority: JP
Inventors: 雅酒井; 陽一郎三谷; 彰仁大野; 卓真溝部
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-10-29
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2019-03-06
Anticipated expiration: 2035-10-29
Also published as: JP2017084989A

Description

本発明は、炭化珪素エピタキシャル成長装置、炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法及び炭化珪素半導体装置の製造方法に関するものである。

炭化珪素は、珪素に比べてバンドギャップが大きく、また絶縁破壊電界強度、飽和電子速度及び熱伝導度等の物性値が珪素に比べて優れており、半導体装置の材料として優れた性質を有する。特に、炭化珪素を用いた半導体装置においては、電力損失の大幅な低減、半導体装置の小型化等が可能となり、電源電力変換時の省エネルギー化が実現できる。そのため、炭化珪素は、電気自動車の高性能化、太陽電池システム等の高機能化等、低炭素社会実現のための半導体材料として注目されている。

炭化珪素が用いられた半導体装置を製造するためには、まず炭化珪素基板上に、キャリア濃度及び膜厚が高精度に制御された膜を、炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて、熱化学気相堆積法（ＣＶＤ法：ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）等により、エピタキシャル成長させる。このとき、炭化珪素基板は約１５００℃以上の高温に加熱される。エピタキシャル成長層は、例えば、供給されるエピタキシャル成長ガスに不純物として窒素を添加することによって、ｎ型のキャリア濃度を制御することができる。

炭化珪素基板上にエピタキシャル成長層を形成したウエハを、炭化珪素エピタキシャルウエハと呼び、炭化珪素エピタキシャルウエハにさらに素子領域を形成したものを炭化珪素半導体装置と呼ぶ。エピタキシャル成長層のキャリア濃度は、炭化珪素エピタキシャルウエハの面内で均一であることが望ましい。エピタキシャル成長層のキャリア濃度が所望のキャリア濃度より低すぎると、炭化珪素半導体装置は、抵抗が増加するため、歩留まりが低下する。反対に、所望のキャリア濃度よりも高すぎても、炭化珪素半導体装置は、耐圧が低下するため、歩留まりが低下する。

従来の炭化珪素エピタキシャル成長装置は、成長ガスが供給されるサセプターと、複数の炭化珪素基板が載せられるウエハホルダーと、ウエハホルダーが載せられる回転台とを備える（例えば、特許文献１）。サセプター内にウエハホルダーと回転台とが設けられ、サセプターの外側には誘導加熱コイルが巻き回されている。誘導加熱コイルに電力を供給することにより、サセプター、回転台及びウエハホルダーが誘導加熱されるので、サセプター内と炭化珪素基板が、加熱される。加熱された炭化珪素基板に成長ガスを供給することにより、炭化珪素基板上にエピタキシャル成長層を成膜することができる。エピタキシャル成長層成膜中は、サセプターの内壁にも炭化珪素膜が成膜される。

特開２０１５−２２９２号公報

このような炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した炭化珪素エピタキシャルウエハにあっては、炭化珪素エピタキシャルウエハ面内のエピタキシャル成長層のキャリア濃度が、均一でないという問題があった。ウエハホルダー上の炭化珪素基板上に成膜されるエピタキシャル成長層は、エピタキシャル成長層成膜中にサセプターの内壁に成膜された炭化珪素膜からも、窒素等の不純物の供給を受ける。ウエハホルダー上の炭化珪素基板上に成膜されるエピタキシャル成長層において、窒素等の不純物が供給される量は、ウエハホルダーの外周に近い部分の方が、ウエハホルダーの中心に近い部分よりも多い。なぜなら、ウエハホルダーの外周に近い部分は、サセプターの内壁のうち側壁が近くに存在するからである。つまり、サセプター１６の側壁に生成された炭化珪素膜からの窒素等の不純物は、炭化珪素基板のウエハホルダーの外周に近い領域により多く供給される。

そのため、ウエハホルダー上の炭化珪素基板において、ウエハホルダーの外周に近い部分に成膜されるエピタキシャル成長層のキャリア濃度は高濃度化する。したがって、炭化珪素エピタキシャルウエハの面内において、エピタキシャル成長層のキャリア濃度は、均一でなくなる。

本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、炭化珪素エピタキシャルウエハの面内において、エピタキシャル成長層のキャリア濃度の均一性が向上した炭化珪素エピタキシャルウエハを得ることができる炭化珪素エピタキシャル成長装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置は、成長ガスが供給され、誘導加熱されるサセプターと、サセプター内に設けられ、表面上に炭化珪素基板が載せられるウエハホルダーと、ウエハホルダーが載せられ、誘導加熱される回転台と、を備え、ウエハホルダーの裏面は、第１の領域と、第１の領域よりもウエハホルダーの裏面の中心から遠い第２の領域とを有し、第１の領域は、回転台と接し、第２の領域は、回転台と離れ、ウエハホルダーは、上面の外周及び下面の外周が中心から上方に向かって曲がっていることを特徴とする。

本発明にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した炭化珪素エピタキシャルウエハは、炭化珪素エピタキシャルウエハの面内において、エピタキシャル成長層のキャリア濃度の均一性が向上する。ウエハホルダーの裏面の第２の領域は回転台と離れているので、ウエハホルダーの外周に近い部分に回転台からの伝導する熱量を、従来の炭化珪素エピタキシャル成長装置よりも減らすことができる。すなわち、エピタキシャル成長層を成膜する際、ウエハホルダー上のそれぞれの炭化珪素基板において、ウエハホルダーの外周に近い部分は、従来の炭化珪素エピタキシャル成長装置のウエハホルダーを用いた場合よりも低温となる。

エピタキシャル成長層のキャリア濃度は、エピタキシャル成長層成膜時の炭化珪素基板の温度との相関が強く、炭化珪素基板の温度が低いと、エピタキシャル成長層への窒素等の不純物の取り込み効率も低くなる。したがって、ウエハホルダー上のそれぞれの炭化珪素基板において、ウエハホルダーの外周に近い部分は、サセプターの側壁に形成された炭化珪素膜から窒素等の不純物が供給されても、不純物の取り込み効率が低くなっているので、ウエハホルダーの外周に近い部分に成膜されるエピタキシャル成長層のキャリア濃度が高濃度化することを抑制できる。

本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置の主要部を示す概略断面図である。本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置の主要部を示す概略上面図である。本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した炭化珪素エピタキシャルウエハのエピタキシャル成長層のキャリア濃度分布を示し、本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置の効果を説明する図である。本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した炭化珪素半導体装置のうち、ＭＯＳＦＥＴを示す概略断面図である。本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した炭化珪素半導体装置のうち、ショットキーバリアダイオードを示す概略断面図である。本発明の実施の形態２にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置の主要部を示す概略断面図である。本発明の実施の形態３にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置の主要部を示す概略断面図である。

実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置の主要部を示す概略断面図であり、本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置の成長炉１０を示す。

本実施の形態における炭化珪素エピタキシャル成長装置は、図１に示すような成長炉１０を備える。成長炉１０は、成長ガスが供給され、誘導加熱されるサセプター１６と、サセプター１６内に設けられ、表面上に炭化珪素基板１が載せられるウエハホルダー１１とを備える。成長炉１０は、ウエハホルダー１１が載せられ、誘導加熱される回転台１３をさらに備える。ウエハホルダー１１の裏面は、第１の領域１００と、第１の領域１００よりもウエハホルダー１１の裏面の中心から遠い第２の領域２００とを有する。第１の領域１００は、回転台１３と接し、第２の領域２００は、回転台１３と離れる。そして、ウエハホルダー１１は、第２の領域２００と対向する表面の領域に炭化珪素基板１が載せられ、サセプター１６の外周には誘導加熱コイル１５が巻き回されている。これにより、ウエハホルダー１１と回転台１３との間には、空洞領域１４が設けられ、空洞領域１４の上方には炭化珪素基板１が載置される。矢印Ａは、サセプター１６内に供給される成長ガスの流れを示す。

図１は、もう少し詳しく説明すれば、ウエハホルダー１１を回転台１３上に載置した状態において、炭化珪素基板１とウエハホルダー１１の中心とを結ぶ線に沿って切った断面図であり、図２のＢ−Ｂ断面図を示している。図２は、本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置の主要部を示す概略上面図であり、本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置のサセプター１６内を示す。また、ウエハホルダー１１上に炭化珪素基板１を載置しない状態を示す。

本実施の形態では、ウエハホルダー１１は、円盤状であり、炭化珪素基板１を載置できるように、ウエハホルダー１１の表面には、複数のざぐり加工が施される。このざぐり加工によって、ウエハホルダー１１にはウエハポケット１２が複数個形成される。炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜する際、ウエハポケット１２内には、炭化珪素基板１が載置される。本実施の形態では、ウエハホルダー１１は円盤状であるとしたが、円盤状でなくても、上から見たときに四角い形状をしていてもよい。

ウエハポケット１２は、炭化珪素基板１のピックアップ性を考慮して、本実施の形態では炭化珪素基板１よりも、少し大きいサイズとする。その他、炭化珪素基板１と同じサイズでウエハホルダー１１にざぐり加工を行い、ざぐり加工した箇所に炭化珪素基板１をピックアップするための箇所をさらに形成して、それをウエハポケット１２としても良い。図１において、ウエハホルダー１１の表面は、ウエハホルダー１１の上面全体を示す。すなわち、ウエハホルダー１１がざぐり加工されて凹状となった部分の下面も、表面に含まれる。

ウエハホルダー１１は、回転台１３上に載置され、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜する際には、回転台１３と共に一定速度で回転する。ウエハホルダー１１は、第１の領域１００と第２の領域２００とで形成される第１の段差を有し、ウエハホルダー１１の裏面の第２の領域２００と回転台１３との間には空洞領域１４が設けられる。図１において、空洞領域１４は破線で囲まれた領域である。図１において、ウエハホルダー１１の裏面は、ウエハホルダー１１の下面全体を示す。すなわち、ウエハホルダー１１の回転台１３と接する面（第１の領域１００）と、ウエハホルダー１１の回転台１３と離れている面（第２の領域２００）とを示す。空洞領域１４の上方には炭化珪素基板１が載置される。

すなわち、ウエハホルダー１１の裏面の第１の領域１００は回転台１３と接し、第２の領域２００は回転台１３と離れており、第２の領域２００と対向するウエハホルダー１１の表面の領域には炭化珪素基板１が載置される。また、ウエハホルダー１１は、表面の面積よりも、裏面のうち回転台１３と接触している面積の方が小さい。

ウエハホルダー１１、回転台１３及びサセプター１６は、本実施の形態では炭化珪素でコーティングされたグラファイトが用いられる。炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜する際に、炭化珪素基板１を約１５００℃以上に加熱する必要があるため、それに耐え得る必要があるからである。ここで、ウエハホルダー１１、回転台１３及びサセプター１６をグラファイトだけで構成することを考える。この場合、エピタキシャル成長層を成膜中に、グラファイトが発塵する可能性がある。発塵したグラファイトの微粒子が炭化珪素基板１に載った状態でエピタキシャル成長層を成膜すると、微粒子が載った箇所を起点として結晶が異常成長し、エピタキシャル成長層に結晶欠陥が生じる。そのため、グラファイトを炭化珪素でコーティングする。

炭化珪素でコーティングされたグラファイトは、炭化珪素の膜によってグラファイトの発塵が抑制される。また、グラファイトから金属不純物が拡散するのも抑制される。金属不純物は、エピタキシャル成長層に結晶欠陥を生じさせるということ以外にも、半導体装置の電気特性に影響を与えるため、拡散しないことが好ましい。したがって、ウエハホルダー１１、回転台１３及びサセプター１６には、炭化珪素でコーティングされたグラファイトを用いることが好ましいが、ＣＶＤ法や焼結法で作製される炭化珪素材を用いても良い。

本実施の形態では、炭化珪素エピタキシャル成長装置を以上のような構成としたことにより、炭化珪素エピタキシャルウエハの面内において、エピタキシャル成長層のキャリア濃度の均一性が向上した炭化珪素エピタキシャルウエハを得ることができる。

従来の炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いても、本実施の形態の炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いても、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層成膜中は、サセプター１６の内壁にも炭化珪素膜が成膜される。そして、炭化珪素エピタキシャル成長装置のウエハホルダー１１上のそれぞれの炭化珪素基板１上に成膜されるエピタキシャル成長層は、エピタキシャル成長層成膜中にサセプター１６の内壁に成膜された炭化珪素膜からも、窒素等の不純物の供給を受ける。

従来の炭化珪素エピタキシャル成長装置のウエハホルダー１１上のそれぞれの炭化珪素基板１において、エピタキシャル成長層のキャリア濃度は、ウエハホルダー１１の外周に近い部分の方が、ウエハホルダー１１の中心に近い部分よりも高濃度化する。ウエハホルダー１１上のそれぞれの炭化珪素基板１上に成膜されるエピタキシャル成長層において、ウエハホルダー１１の外周に近い部分はサセプター１６の側壁が近く、窒素などの不純物が供給される量は、ウエハホルダーの外周に近い部分の方が、ウエハホルダーの中心に近い部分よりも多いからである。

一方、本実施の形態にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置は、ウエハホルダー１１上のそれぞれの炭化珪素基板１に成膜されるエピタキシャル成長層のキャリア濃度の均一性を、炭化珪素エピタキシャルウエハの面内において向上させることができる。炭化珪素基板１に成膜されるエピタキシャル成長層のキャリア濃度は、エピタキシャル成長層成膜時の炭化珪素基板１の温度との相関が強く、炭化珪素基板１の温度が低いと、エピタキシャル成長層への窒素等の不純物の取り込み効率も低くなる。

本実施の形態にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置のウエハホルダー１１は、裏面の第２の領域２００が回転台１３と離れるので、ウエハホルダー１１の外周に近い部分に回転台１３から伝導する熱量を、従来の炭化珪素エピタキシャル成長装置よりも減らすことができる。すなわち、エピタキシャル成長層を成膜する際、ウエハホルダー１１上のそれぞれの炭化珪素基板１において、ウエハホルダー１１の外周に近い部分は、従来の炭化珪素エピタキシャル成長装置のウエハホルダー１１を用いた場合よりも低温となる。

したがって、本実施の形態では、ウエハホルダー１１上のそれぞれの炭化珪素基板１において、ウエハホルダー１１の外周に近い部分は、サセプターの１６の側壁に形成された炭化珪素膜から窒素等の不純物が供給されても、不純物の取り込み効率が低くなっているので、ウエハホルダー１１の外周に近い部分に成膜されるエピタキシャル成長層のキャリア濃度が高濃度化することを抑制できる。すなわち、本実施の形態では、炭化珪素エピタキシャルウエハの面内において、エピタキシャル成長層のキャリア濃度の均一性が向上した炭化珪素エピタキシャルウエハを得ることができる。

特に、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜する場合、炭化珪素基板１は約１５００℃以上の高温に加熱する必要があるため、ウエハホルダー１１の外周に近い部分とウエハホルダー１１の中心に近い部分とで温度差が出やすい。したがって、炭化珪素基板１上に成膜されるエピタキシャル成長層において、高温下では、ウエハホルダー１１の外周に近い部分とウエハホルダー１１の中心に近い部分とで、窒素等の不純物の取り込み効率の差も大きくなりやすい。本実施の形態にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置は、ウエハホルダー１１の外周に近い部分の温度を制御可能とするので、炭化珪素基板１上に成膜されるエピタキシャル成長層において、窒素等の不純物の取り込み効率を容易に制御することができる。

エピタキシャル成長層を成膜する際、エピタキシャル成長層が成膜される炭化珪素基板１のウエハホルダー１１の外周に近い部分を、従来の炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いた場合よりも低温化させるために、他には、ウエハポケット１２の形状を工夫することが考えられる。

例えば、ウエハポケット１２の深さを、中心から径方向外周側に向かうにつれて深くする工夫をして、ウエハホルダー１１上のそれぞれの炭化珪素基板１へウエハホルダー１１から伝わる熱の量を調節するのである。しかしながら、ウエハポケット１２の厚みは、炭化珪素基板１の厚みと同程度のため、約０．３ｍｍから約０．４ｍｍ程度と薄く、ざぐり加工等の製造精度の点から考えて、ウエハポケット１２の形状を工夫することは困難である。

また、ウエハポケット１２の深さを中心から径方向外周側に向かうにつれて深くする場合は、ウエハポケット１２の底面と炭化珪素基板１の裏面との間に空洞領域が生じ、炭化珪素基板１とウエハポケット１２との接触領域が小さいので、炭化珪素基板１をウエハポケット１２内に安定して収めることができず、ウエハホルダー１１が回転台１３とともに回転した際には、炭化珪素基板１がウエハポケット１２から飛び出してしまう可能性もある。

さらに、誘導加熱されるのは回転台１３及びサセプター１６であり、ウエハホルダー１１は回転台１３から伝導する熱によって加熱され、その熱によって炭化珪素基板１を加熱する。ウエハポケット１２の深さを中心から径方向外周側に向かうにつれて深くする場合、ウエハポケット１２の底面と炭化珪素基板１の裏面との接触領域は小さいので、炭化珪素基板１の面内温度分布を均一にするのは困難である。また、ウエハポケット１２の深さを中心から径方向外周側に向かうにつれて深くする場合、本来エピタキシャル成長層が成膜されたくない炭化珪素基板１の裏面に成長ガスが回り込み、炭化珪素基板１の裏面に炭化珪素膜の生成物が成膜されてしまう問題が起こる可能性もある。したがって、ウエハポケット１２の深さを、中心から径方向外周側に向かうにつれて深くする工夫をすることで、本実施の形態の炭化珪素エピタキシャル成長装置と同様の効果を得ることはできない。

一方、本実施の形態の炭化珪素エピタキシャル成長装置は、小さく薄いウエハポケット１２の底面を加工するのではなく、ウエハポケット１２よりも大きく厚いウエハホルダー１１の裏面に加工をするので、加工精度良く、ウエハホルダー１１を得ることができる。また、本実施の形態では炭化珪素基板１の裏面とウエハホルダー１１の底面とは全面が接触し、炭化珪素基板１は安定してウエハポケット１２内に収まるので、ウエハホルダー１１が回転台１３とともに回転した際に、炭化珪素基板１がウエハポケット１２から飛び出してしまうようなこともない。

また、本実施の形態の炭化珪素エピタキシャル成長装置は、ウエハホルダー１１のみが加工され、誘導加熱される回転台１３及びサセプター１６は加工されない。したがって、誘導加熱される回転台１３及びサセプター１６の厚みを薄くする必要がないので、回転台１３及びサセプター１６の加熱効率を下げることなく、ウエハホルダー１１上のそれぞれの炭化珪素基板１において、ウエハホルダー１１の外周に近い部分を、従来の炭化珪素エピタキシャル成長装置のウエハホルダー１１を用いた場合よりも低温とすることができる。

図１において、ウエハホルダー１１は回転台１３上に載置されているだけであり、接着されているものではない。本実施の形態では、回転台１３は、Ｕ字型のような形状をしており、円盤状の底部と、底部の外周を囲う側部とを有するが、底部のみであってもよい。また、底部も円盤状でなくてもよく、上から見たときに四角い形状をしていてもよい。図１において、ウエハホルダー１１は、ウエハホルダー１１を回転台１３上に載置したときに、ウエハホルダー１１の側面が回転台１３の側面と離れる大きさとなっているが、ウエハホルダー１１の側面が回転台１３の側面と接するような大きさとしても良い。しかしながら、ウエハホルダー１１の側面が回転台１３の側面と接すると、回転台１３からウエハホルダー１１へ伝導する熱量が微量ながらも増えるので、ウエハホルダー１１は、ウエハホルダー１１の側面が回転台１３の側面と離れる大きさとする方が良い。

また、ウエハホルダー１１の側面又は回転台１３の側面には、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜する際に、生成物が形成される場合があるので、ウエハホルダー１１の搬送のしやすさからも、ウエハホルダー１１は、ウエハホルダー１１の側面が回転台１３の側面と離れる大きさとする方が良い。

図１において、上下方向で、空洞領域１４とウエハポケット１２とが重なる部分の幅Ｗ１は、ウエハポケット１２の直径の１０分の１以上３分の１以下の範囲であることが好ましい。すなわち、ウエハホルダー１１の中心を通る断面視において、ウエハポケット１２と、ウエハホルダー１１の裏面の第２の領域２００とが上下方向で重なる部分の幅Ｗ１は、ウエハポケット１２の直径の約１０分の１以上３分の１以下の範囲であることが好ましい。別の表現をすれば、炭化珪素エピタキシャル成長装置を上から見た場合に、すなわち図２において、ウエハポケット１２と、ウエハホルダー１１の裏面の第２の領域２００とが重なる部分において、ウエハポケット１２の最も長い径Ｗ１は、ウエハポケット１２の直径の約１０分の１以上３分の１以下の範囲であることが好ましい。図２における破線は、ウエハホルダーの裏面における第１の領域１００と第２の領域２００の境目を示す。

空洞領域１４とウエハポケット１２とが重なる部分の幅Ｗ１がウエハポケット１２の直径の１０分の１以上３分の１以下の範囲であると、ウエハホルダー１１上のそれぞれの炭化珪素基板１において、ウエハホルダー１１の外周に近い部分を、従来の炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いた場合よりも低温化する効果が十分に得られる。すなわち、炭化珪素エピタキシャルウエハの面内において、エピタキシャル成長層のキャリア濃度の均一性が十分に向上した炭化珪素エピタキシャルウエハを得ることができる。

また、本実施の形態においてウエハホルダー１１の直径は約３０ｃｍであり、図１において、ウエハホルダー１１の裏面の第１の領域１００と第２の領域２００とで形成される第１の段差の高低差Ｗ２は、１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。第１の段差の高低差Ｗ２は、第２の領域２００と回転台１３との間隔Ｗ２でもある。本実施の形態におけるウエハホルダー１１の厚みＷ０は３ｍｍ程度である。第１の段差の高低差Ｗ２が１ｍｍ以上２ｍｍ以下であれば、ウエハホルダー１１上のそれぞれの炭化珪素基板１において、ウエハホルダー１１の外周に近い部分が、従来の炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いた場合よりも低温化され、かつウエハホルダー１１の外周が薄くなりすぎないためにウエハホルダー１１の取扱いがしやすく、ウエハホルダー１１の破損が起きにくい。

本実施の形態では、ウエハホルダー１１に、第２の領域２００と回転台１３とが離れるように段差加工を施すので、例えば炭化珪素基板１の大きさが変わった場合、ウエハポケット１２の大きさを変更し、ウエハホルダー１１の表面上に載置される炭化珪素基板１の数を変更するだけで良い。したがって、炭化珪素基板１の大きさが変わった場合には、小さく、低価格のウエハホルダー１１を変更するだけなので、回転台１３やサセプター１６等の大きく、高価な装置を変更する必要なく、一つの炭化珪素エピタキシャル成長装置で様々な大きさの炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜させることができる。

次に、本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜する方法を説明する。まず、サセプター１６の外で、ウエハホルダー１１のウエハポケット１２に炭化珪素基板１を載置する。そして、炭化珪素基板１が載置されたウエハホルダー１１を、サセプター１６内に設けられた回転台１３上に載置する。

次に、サセプター１６内を所望の真空状態（減圧状態）にし、サセプター１６内を減圧空間とする。そして、サセプター１６の外周に巻き回されている誘導加熱コイル１５に電力を供給する。誘導加熱コイル１５に電力を供給することにより、サセプター１６及び回転台１３は誘導加熱される。サセプター１６及び回転台１３が誘導加熱されると、サセプター１６の内壁等からの輻射熱によって、サセプター１６内の減圧空間も加熱される。

ウエハホルダー１１と、回転台１３と、サセプター１６とは同じ材料が用いられているので、ウエハホルダー１１も誘導加熱コイル１５によって誘導加熱されるはずであるが、ウエハホルダー１１は、厚みＷ０が３ｍｍ程度しかなく薄いために、誘導電流がほとんど流れない。ここで、回転台１３の厚みが６ｍｍ程度、サセプター１６の厚みは１０ｍｍ程度であり、本実施の形態に限らず、ウエハホルダー１１の厚みは通常回転台１３よりも非常に薄い。したがって、ウエハホルダー１１の加熱は、ほとんどが回転台１３からの伝導熱によるものである。

そして、炭化珪素基板１は、サセプター１６の内壁等（回転台１３がＵ字型のような形状の場合は、回転台１３の側部も含む。）からの輻射熱及びウエハホルダー１１からの伝導熱から加熱される。炭化珪素基板１が所望の温度になったら、サセプター１６内に成長ガスを供給する。炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜するためには、サセプター１６内に供給される成長ガス等を炭化珪素基板１上で分解させる必要があるため、本実施の形態では、炭化珪素基板１は約１５００℃まで加熱される。

成長ガスとしては、ＳｉＨ_４ガス、Ｃ_３Ｈ_８ガス及びＨ_２ガスを供給する。炭化珪素基板１上に成膜するエピタキシャル成長層の電気的な特性を調整する必要がある場合等は、必要に応じて、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ：ＴｒｉＭｅｔｈｙｌＡｌｕｍｉｎｉｕｍ）ガスやＮ_２ガスを成長ガスと共に供給する。本実施の形態では、Ｎ_２ガスを成長ガスと共に供給する。サセプター１６は、成長ガス等が供給されると同時に、排気もされる構造になっているので、サセプター１６内は常に新しい成長ガス等で満たされる。

炭化珪素基板１は本実施の形態では約１５００℃まで加熱されるので、サセプター１６内に供給された成長ガスは炭化珪素基板１上で分解する。そして、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜することができる。所望の厚みまで成膜できたら、サセプター１６内へ成長ガス等を供給することを停止し、誘導加熱コイル１５への電力供給も停止する。その後、ウエハホルダー１１をサセプター１６の外へ出し、ウエハポケット１２からエピタキシャル成長層が成膜された炭化珪素基板１を取り出す。

エピタキシャル成長層が成膜された炭化珪素基板１を、本実施の形態では炭化珪素エピタキシャルウエハと呼ぶ。そして以上に説明した本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層を成膜する方法が、炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法である。

本実施の形態にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置は、エピタキシャル成長層を成膜する際に、エピタキシャル成長層が成膜される炭化珪素基板１のウエハホルダー１１の外周に近い部分の温度を、従来の炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いた場合よりも低温化させることができる。したがって、本実施の形態にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造された炭化珪素エピタキシャルウエハは、炭化珪素エピタキシャルウエハ面内のエピタキシャル成長層のキャリア濃度の均一性を向上させることができる。炭化珪素エピタキシャルウエハのエピタキシャル成長層のキャリア濃度は、エピタキシャル成長層成膜時の炭化珪素基板１の温度との相関が強いからである。

図３は、本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した炭化珪素エピタキシャルウエハのエピタキシャル成長層のキャリア濃度分布を示し、本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置の効果を説明する図である。黒丸点は、本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した炭化珪素エピタキシャルウエハのエピタキシャル成長層のキャリア濃度分布を示す。×点は、従来の炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した炭化珪素エピタキシャルウエハのエピタキシャル成長層のキャリア濃度分布を示す。

図３のグラフの縦軸Ｄは、炭化珪素エピタキシャルウエハのエピタキシャル成長層のキャリア濃度を最も高いキャリア濃度で規格化したものである。横軸Ｐは、ウエハホルダー１１の中心から外周の向きに、炭化珪素エピタキシャルウエハの直径に沿った９点の測定箇所を示す。キャリア濃度は、水銀プローブを用いたＣＶ測定装置で測定した。また、図３に示す結果が得られたときの本実施の形態にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置は、上下方向で空洞領域１４とウエハホルダー１２とが重なる幅Ｗ１が、炭化珪素基板１の直径の５分の１であった。

図３によれば、従来の炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いた場合、ウエハホルダー１１の外周領域に近い箇所のキャリア濃度は、ウエハホルダー１１の中心に近い箇所のキャリア濃度よりも高い。一方、本実施の形態の炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いた場合、ウエハホルダー１１の外周領域に近い箇所のキャリア濃度は、ウエハホルダー１１の中心に近い箇所のキャリア濃度よりも高くなることが抑制され、炭化珪素エピタキシャルウエハ面内のエピタキシャル成長層のキャリア濃度の均一性が向上していることが分かる。

また、炭化珪素エピタキシャルウエハのエピタキシャル成長層の膜厚分布は、従来の炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いた場合と、本実施の形態の炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いた場合とでは同等の良好な膜厚分布が得られている。炭化珪素エピタキシャルウエハのエピタキシャル成長層の膜厚分布は、キャリア濃度と比べて、エピタキシャル成長層成膜時の炭化珪素基板１の温度に対して敏感に左右されないからである。

本実施の形態では、第２の領域２００と対向するウエハホルダー１１の表面の領域に炭化珪素基板１が載せられること、すなわち、空洞領域１４の上方に炭化珪素基板１が載置されることとしたが、これに限られることはない。炭化珪素基板１が第２の領域２００と対向するウエハホルダー１１の表面の領域に載置されていなくとも、第２の領域２００が回転台１３と離れていれば、ウエハホルダー１１の外周に近い部分にウエハホルダー１１から伝わる熱の熱量は、従来の炭化珪素エピタキシャル成長装置よりも減らすことができるからである。

しかしながら、通常、ウエハホルダー１１は厚みが非常に薄く、炭化珪素基板１にウエハホルダー１１から伝わる熱は、ウエハホルダー１１の裏面から表面に直線的に伝わった熱のみが伝わることが多いので、炭化珪素基板１が第２の領域２００と対向するウエハホルダー１１の表面の領域、すなわち空洞領域１４の上方に載置されている方が、望ましい。

次に、本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した炭化珪素半導体装置のうち、ＭＯＳＦＥＴ（ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）について説明する。図４は、本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した炭化珪素半導体装置のうち、ＭＯＳＦＥＴ１０１を示す概略断面図である。

図４において、ＭＯＳＦＥＴ１０１は、炭化珪素基板１と、炭化珪素基板１上に形成されたエピタキシャル成長層２と、エピタキシャル成長層２の表層に選択的に形成されたｐ型のベース領域３と、ベース領域３の表層に形成されたｎ型のソース領域４とを備える。ＭＯＳＦＥＴ１０１は、エピタキシャル成長層２の上面のうち露出している面と、ベース領域３の上面と、ソース領域４の上面の一部とを覆うゲート絶縁膜５と、ゲート絶縁膜５上にゲート電極６とをさらに備える。ＭＯＳＦＥＴ１０１は、ソース領域４上に形成されたソース電極７と、炭化珪素基板１の下（炭化珪素基板１のエピタキシャル成長層２が形成されなかった側）に形成されたドレイン電極８とをさらに備える。

炭化珪素基板１と炭化珪素基板１上に形成されたエピタキシャル成長層２とを合わせた物が、炭化珪素エピタキシャルウエハである。エピタキシャル成長層２は、本実施の形態にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した物である。本実施の形態では、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層２を成膜する際、成長ガスとともにＮ_２ガスを供給したので、エピタキシャル成長層２はｎ型である。

次に、図４のＭＯＳＦＥＴ１０１の製造方法について説明する。まず、本実施の形態にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した炭化珪素エピタキシャルウエハを用意する。炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法は、上述の通りである。次に、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層２が成膜された炭化珪素エピタキシャルウエハに素子領域を形成する。素子領域の形成は、まず、エピタキシャル成長層２上に、ベース領域３を形成したい箇所を開口させたマスクを形成し、その上からｐ型不純物としてＡｌイオンをイオン注入する。次に、Ａｌイオンをイオン注入するために使用したマスクを除去し、エピタキシャル成長層２及びベース領域３上に、ソース領域４を形成したい箇所を開口させたマスクを形成した後、その上からｎ型不純物としてＮイオンをイオン注入する。

次に、ＣＶＤ法等により酸化珪素を主成分とする膜を堆積することによって、ゲート絶縁膜５を形成する。ゲート絶縁膜５は、エピタキシャル成長層２の上面のうち露出している面と、ベース領域３の上面と、ソース領域４の上面の一部とを覆う。次に、ゲート電極６を、ゲート絶縁膜５上に、導電性を有する多結晶珪素膜をＣＶＤ法によって形成する。最後に、ソース領域４のうちゲート絶縁膜５が形成されていない箇所にソース電極７を、炭化珪素基板１の下にドレイン電極８を、スパッタリング法や蒸着法等によって形成する。材料としては、アルミニウム合金等が用いられる。

以上が、本実施の形態にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した炭化珪素半導体装置のうち、ＭＯＳＦＥＴ１０１の製造方法である。本実施の形態にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した炭化珪素エピタキシャルウエハは、炭化珪素エピタキシャルウエハ面内のエピタキシャル成長層２のキャリア濃度の均一性が向上している。したがって、本実施の形態では低抵抗かつ高耐圧特性を有するＭＯＳＦＥＴ１０１を製造できるので、従来よりも高い素子歩留まりでＭＯＳＦＥＴ１０１を製造できる。

次に、本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した炭化珪素半導体装置のうち、ショットキーバリアダイオードについて説明する。図５は、本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した炭化珪素半導体装置のうち、ショットキーバリアダイオード１０２を示す概略断面図である。

図５において、ショットキーバリアダイオード１０２は、炭化珪素基板１と、炭化珪素基板１上に形成されたエピタキシャル成長層２と、エピタキシャル成長層２の表層に選択的に形成されたｐ型のイオン注入領域９とを備える。ショットキーバリアダイオード１０２は、隣接するイオン注入領域９の上面の一部に跨り、イオン注入領域９に挟まれたエピタキシャル成長層２の上面上に形成されたショットキー電極４０と、炭化珪素基板１の下に形成されたオーミック電極４１とをさらに備える。

ＭＯＳＦＥＴ１０１と同様に、炭化珪素基板１と炭化珪素基板１上に形成されたエピタキシャル成長層２とを合わせた物が、炭化珪素エピタキシャルウエハである。エピタキシャル成長層２は、本実施の形態にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した物である。本実施の形態では、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層２を成膜する際、成長ガスとともにＮ_２ガスを供給したので、図５のショットキーバリアダイオードのエピタキシャル成長層２もｎ型である。

次に、図５のショットキーバリアダイオード１０２の製造方法について説明する。まず、本実施の形態にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した炭化珪素エピタキシャルウエハを用意する。炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法は、上述の通りである。次に、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層２が成膜された炭化珪素エピタキシャルウエハに素子領域を形成する。素子領域の形成は、まず、エピタキシャル成長層２上に、イオン注入領域９を形成したい箇所を開口させたマスクを形成し、その上からｐ型不純物としてＡｌイオンをイオン注入する。次に、Ａｌイオンをイオン注入するために使用したマスクを除去する。

次に、隣接するイオン注入領域９の上面の一部に跨り、イオン注入領域９に挟まれたエピタキシャル成長層２の上面上にショットキー電極４０を形成する。そして、炭化珪素基板１の下面側（炭化珪素基板１のエピタキシャル成長層２が形成されなかった側）にオーミック電極４１を形成する。ショットキー電極４０は、隣接するイオン注入領域９の上面の一部と、イオン注入領域９に挟まれたエピタキシャル成長層２の上面とショットキー接合し、オーミック電極４１は、炭化珪素基板１とオーミック接合する。

以上が、本実施の形態にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した炭化珪素半導体装置のうち、ショットキーバリアダイオード１０２の製造方法である。本実施の形態にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した炭化珪素エピタキシャルウエハは、炭化珪素エピタキシャルウエハ面内のエピタキシャル成長層２のキャリア濃度の均一性が向上している。したがって、本実施の形態では低抵抗かつ高耐圧特性を有するショットキーバリアダイオード１０２を製造できるので、従来よりも高い素子歩留まりでショットキーバリアダイオード１０２を製造できる。

上記では、本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した炭化珪素半導体装置として、ＭＯＳＦＥＴ１０１とショットキーバリアダイオード１０２を例として説明した。しかしながら、本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した炭化珪素半導体装置は、ＭＯＳＦＥＴ１０１やショットキーバリアダイオード１０２に限らず、ＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等でもよい。本実施の形態にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した炭化珪素エピタキシャルウエハを用いた炭化珪素半導体装置であればよい。

他の例であっても、本実施の形態にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて製造した炭化珪素エピタキシャルウエハは、炭化珪素エピタキシャルウエハ面内のエピタキシャル成長層２のキャリア濃度の均一性が向上しているため、低抵抗かつ高耐圧特性を有する炭化珪素半導体装置を製造することができるので、従来よりも高い素子歩留まりで炭化珪素半導体装置を製造できることは言うまでもない。

本実施の形態では、炭化珪素エピタキシャル成長装置を、炭化珪素基板１上にエピタキシャル成長層２を成膜する装置として説明した。しかしながら、他の材料、すなわち炭化珪素以外を主材料とした基板上にエピタキシャル成長層２を成膜するために、本実施の形態にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置を使用してもよい。この場合において、エピタキシャル成長層２の成膜方法は、適宜変更されるものであることは言うまでもない。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２では、本発明の実施の形態１と相違する部分について説明し、同一又は対応する部分についての説明は省略する。図６は、本発明の実施の形態２にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置の主要部を示す概略断面図である。本発明の実施の形態２は、本発明の実施の形態１とウエハホルダーの形状のみが異なるので、図６では、サセプター１６内のみを図示する。

本実施の形態にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置は、図６に示すように、表面上に炭化珪素基板１が載せられるウエハホルダー２１と、ウエハホルダー２１が載せられ、誘導加熱される回転台１３とを備える。ウエハホルダー２１の裏面は、第１の領域１００と、第１の領域１００よりもウエハホルダー２１の裏面の中心から遠い第２の領域２００とを有する。第１の領域１００は、回転台１３と接し、第２の領域２００は、回転台１３と離れる。そして、ウエハホルダー２１は、第２の領域２００と対向する表面の領域に炭化珪素基板１が載せられる。これにより、ウエハホルダー２１の裏面の第２の領域２００と回転台１３との間には、空洞領域１４が設けられ、空洞領域１４の上方には炭化珪素基板１が載置される。本実施の形態にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置は、本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置が備えるウエハホルダー１１が、ウエハホルダー２１に変わったのみである。

ウエハホルダー２１は、表面（上面）の外周が中心へ向かう向きに曲がり、弓なりになった形状である。すなわち、ウエハホルダー２１は、上方に向かって反っている。ウエハホルダー２１は、上方に向かって沿ったことにより、回転台１３上に載置されたときに、ウエハホルダー２１の裏面（下面）のうち、回転台１３と接する領域と離れる領域とができる。すなわち、ウエハホルダー２１の裏面は、第１の領域１００と、第１の領域１００よりもウエハホルダー２１の裏面の中心から遠い第２の領域２００とを有し、第１の領域１００は回転台１３と接し、第２の領域２００は回転台１３と離れることになる。ウエハホルダー２１は、本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置が備えるウエハホルダー１１と同様に、ウエハポケット１２が形成される。

ウエハホルダー２１は、炭化珪素でコーティングされたグラファイトで作製される。ウエハホルダー２１の作製段階において、グラファイトの表面をコーティングする炭化珪素の膜厚に、表面側と裏面側とで差を設ける。これにより、ウエハホルダー２１に反りを設けることができる。炭化珪素とグラファイトとには熱膨張率に差があり、炭化珪素の膜はグラファイトに対して圧縮応力を生じさせるので、ウエハホルダー２１に反りを設けることができるのである。炭化珪素膜の膜厚が厚いほど、グラファイトに対して生じる圧縮応力は大きくなり、ウエハホルダー２１の反りも大きくなる。

ウエハホルダー２１の反りの大きさは、本実施の形態ではウエハホルダー２１の裏面における最上点と最下点の差として定義し、図６では反りの大きさＷ３として示される。本実施の形態では、ウエハホルダー２１の反りの大きさＷ３は、０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下が望ましい。ウエハホルダー２１の反りの大きさが大きすぎると、サセプター１６内の成長ガス等の流れが乱れ、炭化珪素基板１の表面に均一に成長ガス等が触れることができなくなる。ウエハホルダー２１の反りの大きさＷ３が０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であれば、ウエハホルダー２１上のそれぞれの炭化珪素基板１において、ウエハホルダー２１の外周に近い部分を、従来の炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いた場合よりも低温化することができるので、炭化珪素エピタキシャルウエハ面内のエピタキシャル成長層のキャリア濃度の均一性が向上する。そしてさらに、ウエハホルダー２１がサセプター１６内の成長ガス等の流れを乱すことがないので、エピタキシャル成長層の膜厚分布の均一性を向上させることができる。

上記では、ウエハホルダー２１の反りの大きさをウエハホルダー２１の裏面における最上点と最下点の差として定義し、反りの大きさＷ３は、０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下が望ましいとした。これは、ウエハホルダー２１の直径が約３０ｃｍのときの値である。本実施の形態において、ウエハホルダー２１の裏面における最上点と最下点とを結んだ線を斜辺とし、ウエハホルダー２１の裏面における最上点から回転台１３に垂直に下ろした点とウエハホルダー２１の裏面における最下点とを結んだ線を底辺とする直角三角形を考えたとき、斜辺と底辺とで作られる角の角度は、０．２度以上１．５度以下であることが望ましい。この角度であれば、ウエハホルダー２１の直径が約３０ｃｍでなくても、本実施の形態と同様の効果が得られる。０．２度以上１．５度以下であることが望ましい理由は、ウエハホルダー２１の反りの大きさＷ３が０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが望ましい理由と同じである。

本実施の形態においても、本発明の実施の形態１と同様の効果が得られる。さらに、本実施の形態にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置は、ウエハホルダー２１の作製段階において、グラファイトの表面をコーティングする炭化珪素の膜の膜厚を調節するだけで、ウエハホルダー２１を作製できる。そのため、本実施の形態では、本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置よりも低コストで、炭化珪素エピタキシャル成長装置を得ることができる。本発明の実施の形態１にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置は、ウエハホルダー１１に段差加工を施すための工程が必要となるからである。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３では、本発明の実施の形態１又は２と相違する部分について説明し、同一又は対応する部分についての説明は省略する。図７は、本発明の実施の形態３にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置の主要部を示す概略断面図である。本発明の実施の形態３は、本発明の実施の形態１又は２とウエハホルダー及び回転台の形状のみが異なるので、図７では、サセプター１６内のみを図示する。

本実施の形態にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置は、図７に示すように、表面上に炭化珪素基板１が載せられるウエハホルダー３１と、ウエハホルダー３１が載せられ、誘導加熱される回転台３３とを備える。ウエハホルダー３１の裏面は、第１の領域１００と、第１の領域１００よりもウエハホルダー２１の裏面の中心から遠い第２の領域２００とを有する。第１の領域１００は、回転台３３と接し、第２の領域２００は、回転台３３と離れる。そして、ウエハホルダー３１は、第２の領域２００と対向する表面の領域に炭化珪素基板１が載せられる。これにより、ウエハホルダー３１と回転台３３との間には、空洞領域１４が設けられ、空洞領域１４の上方には炭化珪素基板１が載置される。本実施の形態にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置は、本発明の実施の形態１又は２にかかる炭化珪素エピタキシャル成長装置が備えるウエハホルダー及び回転台が、ウエハホルダー３１及び回転台３３に変わったのみである。

回転台３３は、ウエハホルダー３１の裏面の第２の領域２００と対向する第３の領域３００と第１の領域１００に対向する第４の領域４００とで形成される第２の段差を有する。第１の領域１００は回転台３３と接し、第２の領域２００は回転台３３と離れるので、第１の領域１００と第４の領域４００とは接し、第２の領域２００と第３の領域３００とは離れることになる。そして、ウエハホルダー３１は、第２の領域２００と対向する表面の領域に炭化珪素基板１が載せられる。これにより、ウエハホルダー３１の裏面の第２の領域２００と回転台３３との間には、空洞領域１４が設けられる。空洞領域１４の上方には、炭化珪素基板１が載置される。

また、図７において、回転台３３が第３の領域３００と第４の領域４００とで形成される第２の段差の高低差Ｗ４は、１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。第２の段差の高低差Ｗ４は、ウエハホルダー３１の裏面の第２の領域２００と回転台３３との間隔Ｗ４でもある。第２の段差の高低差Ｗ４は、１ｍｍ以上２ｍｍ以下であれば、ウエハホルダー３１上のそれぞれの炭化珪素基板１において、ウエハホルダー３１の外周に近い部分は、従来の炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いた場合よりも低温化され、かつウエハホルダー１１の外周が薄くなりすぎないためにウエハホルダー３１の取扱いがしやすく、ウエハホルダー３１の破損が起きにくい。

本発明の実施の形態１及び２では、ウエハホルダーに対し、従来の炭化珪素エピタキシャル成長装置のウエハホルダーにはない特別な加工を施して、ウエハホルダーの裏面の第２の領域２００と、回転台との間に空洞領域１４が設けられるようにした。しかしながら、本実施の形態では、ウエハホルダー３１には特別な加工をせず、回転台３３に段差加工を施して、ウエハホルダー３１の裏面の第２の領域２００と、回転台３３との間に空洞領域１４が設けられるようにした。ウエハホルダー３１には特別な加工はされていないが、本発明の実施の形態１及び２と同様に、ウエハポケット１２は形成される。

本実施の形態においても、エピタキシャル成長層を成膜する際に、エピタキシャル成長層が成膜される炭化珪素基板１の面内温度分布の均一性を向上させることができる。本実施の形態では、ウエハホルダー３１よりも厚みのある回転台３３に段差加工を施すため、回転台３３加工時に破損等が発生する恐れが少なく、容易な加工技術で炭化珪素エピタキシャル成長装置を得ることができる。

なお、本発明は、発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせること、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。各実施の形態において例示された各構成要素の寸法、材質、形状、それらの相対配置等は、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるものであり、本発明はそれらの例示に限定されるものではない。また、各図における各構成要素の寸法は、実際の寸法と異なる場合がある。

１炭化珪素基板、２エピタキシャル成長層、３ベース領域、４ソース領域、５ゲート絶縁膜、６ゲート電極、７ソース電極、８ドレイン電極、９イオン注入領域、１０，２０，３０成長炉、１１，２１，３１ウエハホルダー、１２ウエハポケット、１３，３３回転台、１４空洞領域、１５誘導加熱コイル、１６サセプター、４０ショットキー電極、４１オーミック電極、１０１ＭＯＳＦＥＴ、１０２ショットキーバリアダイオード。

Claims

成長ガスが供給され、誘導加熱されるサセプターと、
前記サセプター内に設けられ、表面上に炭化珪素基板が載せられるウエハホルダーと、
前記ウエハホルダーが載せられ、誘導加熱される回転台と、
を備え、
前記ウエハホルダーの裏面は、第１の領域と、前記第１の領域よりも前記ウエハホルダーの裏面の中心から遠い第２の領域とを有し、
前記第１の領域は、前記回転台と接し、
前記第２の領域は、前記回転台と離れ、
前記ウエハホルダーは、上面の外周及び下面の外周が中心から上方に向かって曲がっていること
を特徴とする炭化珪素エピタキシャル成長装置。
前記ウエハホルダーは、前記第２の領域と対向する前記表面の領域に前記炭化珪素基板が載せられること
を特徴とする請求項１に記載の炭化珪素エピタキシャル成長装置。
前記回転台は、前記第２の領域と対向する第３の領域と前記第１の領域と対向する第４の領域とで形成される第２の段差を有すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の炭化珪素エピタキシャル成長装置。
前記ウエハホルダーは、炭化珪素でコーティングされたグラファイトが用いられること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル成長装置。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて、前記サセプター及び前記回転台を誘導加熱する工程と、
前記サセプター内に成長ガスを供給する工程と、
を備える炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の炭化珪素エピタキシャル成長装置を用いて、前記サセプター及び前記回転台を誘導加熱する工程と、
前記サセプター内に成長ガスを供給する工程と、
前記炭化珪素基板上にエピタキシャル成長層が成膜された炭化珪素エピタキシャルウエハに、素子領域を形成する工程と、
を備える炭化珪素半導体装置の製造方法。