JP6532424B2 - 基板設置部材、ウェハプレート、およびＳｉＣエピタキシャル基板の製造方法 - Google Patents
基板設置部材、ウェハプレート、およびＳｉＣエピタキシャル基板の製造方法 Download PDFInfo
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Description
この発明は、ＳｉＣエピタキシャル基板の製造に関する。
一般的に、ＳｉＣ基板上にエピタキシャル成長する際には、ＳｉＣコートを施したカーボン製のサセプタの中に、ＳｉＣコートを施したカーボン製のウェハプレートをＳｉＣ基板の設置部材として設置し、ウェハプレートの上にＳｉＣ基板を配置する。そして、誘導加熱によりカーボン製のサセプタを加熱し、エピタキシャル成長温度まで昇温する。この際、ウェハプレートにコートされたＳｉＣは多結晶体であるため、ＳｉＣのエピタキシャル成長温度で昇華する。そして、ＳｉＣ基板の裏面はウェハプレートと接しているため、ＳｉＣ昇華物がウェハプレートよりも温度の低いＳｉＣ基板の裏面に付着し、３次元成長して突起が形成される。この突起はＳｉＣ基板の平坦度を悪化させるため、ウェハプロセス中に異常が生じ、半導体装置の特性および歩留が悪化する原因となっていた。
また、この突起はＳｉＣ同士の結合であるため強固である。そのため、突起の除去方法として裏面研磨が挙げられるが、裏面研磨をする場合には、基板の表面に保護膜を形成する工程や、当該保護膜を除去する工程が加わるため、工期が長くなってしまう。また、ＳｉＣは硬度が高く、研磨時の砥石の消耗量が多くなることから、コスト増加の原因にもなっていた。
この問題に対して特許文献１には、ＳｉＣ基板とウェハプレートとの間にＳｉＣコートされていない支持プレートを設置する構成が開示されている。この構成によれば、ウェハプレートから昇華したＳｉＣ昇華物が、ＳｉＣ基板の裏面ではなく支持プレートに付着するため、ＳｉＣ基板裏面の平坦性が向上する。
しかしながら、特許文献１の構成では、基板支持部材の裏面に付着したＳｉＣ昇華物によって基板支持部材に反りが生じてしまうため、ウェハプレートと支持プレートとの接触面、および支持プレートとＳｉＣ基板との接触面が変動してしまう。従って、エピタキシャル成長中およびエピタキシャル成長毎に、ＳｉＣ基板面内の温度分布が変動し、安定したエピ特性を得ることが困難になるという問題があった。
また、エピタキシャル成長時にガスの乱流を防止する目的から、一般的にＳｉＣ基板の表面とウェハプレートの表面との高さの差を小さくすることが多い。そうすると、ＳｉＣ基板が自転または自公転する装置の場合には、支持プレートに反りが生じることで成長中にＳｉＣ基板がウェハプレートのザグリ部分の外に出てしまって正常な成長ができず、エピ成長の歩留りを下げる原因となっていた。
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、ＳｉＣ基板にエピタキシャル成長するにあたり、ＳｉＣ基板裏面へのＳｉＣの付着を抑制し、ＳｉＣ基板の面内温度分布を均一に保つことを目的とする。
本発明の第１の基板設置部材は、エピタキシャル成長用のＳｉＣ基板の設置部材であって、ＳｉＣ多結晶を含むウェハプレートと、ウェハプレート上に載置され、ＳｉＣ多結晶を含まず、ウェハプレートとの接触面と反対側の面がＳｉＣ基板の載置面となる支持プレートと、を備え、支持プレートの厚みｈ［ｍｍ］は、支持プレートの自重およびＳｉＣ基板により支持プレートに働く単位面積あたりの力をｐ［Ｎ／ｍｍ２］、支持プレートの半径をａ［ｍｍ］、ポアソン比をν、ヤング率をＥ［ＭＰａ］とした場合に、ｈ４≦３ｐａ４（１−ν２）｛（５＋ν）／（１＋ν）｝／１６Ｅを満たすことを特徴とする。
本発明の第２の基板設置部材は、エピタキシャル成長用のＳｉＣ基板の設置部材であって、ＳｉＣ多結晶を含むウェハプレートと、ウェハプレート上に載置され、ＳｉＣ多結晶を含まない支持プレートと、を備え、ＳｉＣ基板は設置された状態で、支持プレートと離間してその上方に位置する。
本発明のウェハプレートは、ＳｉＣ基板を設置する設置部を備えるウェハプレートであって、設置部にＳｉＣ基板が設置された状態で、ＳｉＣ基板の直下にはＳｉＣ多結晶を含まず、それ以外の領域でＳｉＣ多結晶を含み、設置部はザグリ部であり、ＳｉＣ基板がザグリ部に設置された状態で、ＳｉＣ基板とザグリ部の底面との間にギャップがあることを特徴とする。
本発明の第１の基板設置部材は、エピタキシャル成長用のＳｉＣ基板の設置部材であって、ＳｉＣ多結晶を含むウェハプレートと、ウェハプレート上に載置され、ＳｉＣ多結晶を含まず、ウェハプレートとの接触面と反対側の面がＳｉＣ基板の載置面となる支持プレートと、を備え、支持プレートの厚みｈ［ｍｍ］は、支持プレートの自重およびＳｉＣ基板により支持プレートに働く単位面積あたりの力をｐ［Ｎ／ｍｍ２］、支持プレートの半径をａ［ｍｍ］、ポアソン比をν、ヤング率をＥ［ＭＰａ］とした場合に、ｈ４≦３ｐａ４（１−ν２）｛（５＋ν）／（１＋ν）｝／１６Ｅを満たすことを特徴とする。ウェハプレートから昇華したＳｉＣ昇華物が支持プレートに付着することによって、ＳｉＣ基板の裏面にＳｉＣの突起が形成されることを抑制できる。また、支持プレートの厚みの上限を上記の通り規定することによって、ＳｉＣ基板を支持プレート上に載置した際の、支持プレートの反りが抑制される。従って、支持プレートとウェハプレートおよびＳｉＣ基板との接触面積の変動が抑制され、ＳｉＣ基板の面内温度分布を均一に保つことが出来る。
本発明の第２の基板設置部材は、エピタキシャル成長用のＳｉＣ基板の設置部材であって、ＳｉＣ多結晶を含むウェハプレートと、ウェハプレート上に載置され、ＳｉＣ多結晶を含まない支持プレートと、を備え、ＳｉＣ基板は設置された状態で、支持プレートと離間してその上方に位置する。ウェハプレートから昇華したＳｉＣ昇華物が支持プレートに付着することによって、ＳｉＣ基板の裏面にＳｉＣの突起が形成されることを抑制できる。また、支持プレートとＳｉＣ基板とが離間することによって、ＳｉＣ昇華物の付着によって支持プレートに反りが生じた場合でも、ＳｉＣ基板との接触関係は変わらず非接触となる。従って、ＳｉＣ基板の面内温度分布を均一に保つことが出来る。
本発明のウェハプレートは、ＳｉＣ基板を設置する設置部を備えるウェハプレートであって、設置部にＳｉＣ基板が設置された状態で、ＳｉＣ基板の直下にはＳｉＣ多結晶を含まず、それ以外の領域でＳｉＣ多結晶を含み、設置部はザグリ部であり、ＳｉＣ基板がザグリ部に設置された状態で、ＳｉＣ基板とザグリ部の底面との間にギャップがあることを特徴とする。従って、ＳｉＣ基板の直下ではＳｉＣの昇華が発生しにくいため、ＳｉＣ基板の裏面にＳｉＣの突起が形成されることを抑制できる。また、支持プレートを設けないので、支持プレートの反りによるＳｉＣ基板の面内温度分布のばらつきが生じ得ない。
＜Ａ．実施の形態１＞
＜Ａ−１．ＳｉＣエピタキシャル基板＞
図１は、実施の形態１に係る基板設置部材の構成を示す断面図である。この基板設置部材は、ＳｉＣ基板をエピタキシャル成長するにあたってＳｉＣ基板を設置するための部材である。実施の形態１に係る基板設置部材は、ウェハプレート３００と、支持プレート２００とを備えて構成される。
＜Ａ−１．ＳｉＣエピタキシャル基板＞
図１は、実施の形態１に係る基板設置部材の構成を示す断面図である。この基板設置部材は、ＳｉＣ基板をエピタキシャル成長するにあたってＳｉＣ基板を設置するための部材である。実施の形態１に係る基板設置部材は、ウェハプレート３００と、支持プレート２００とを備えて構成される。
ウェハプレート３００は、カーボン部材３１０と、カーボン部材３１０を覆うＳｉＣコート３２０とを備えて構成される。カーボン部材３１０はザグリ部を有しており、ザグリ部の底面に支持プレート２００が載置される。支持プレート２００もカーボン部材であるが、ＳｉＣコートはされていない。ザグリ部において支持プレート２００の上にＳｉＣ基板１００が載置される。
ＳｉＣ基板１００が支持プレート２００上に載置された状態で、ＳｉＣ基板１００の上面とウェハプレート３００の表面とが面一になることが望ましく、それを考慮して、ウェハプレート２００のザグリ部の深さ３３０は設計される。一例として、カーボン部材３１０の厚さは３ｍｍ程度、ＳｉＣコート３２０の厚さは１００μｍ程度とする。また、ＳｉＣ基板１００が配置されるザグリの深さ３３０は０．５ｍｍ程度とし、支持プレート２００の厚さは０．０８ｍｍ程度、ＳｉＣ基板１００の厚さは０．３５ｍｍ程度とする。
自重およびＳｉＣ基板１００の重みによって支持プレート２００に働く単位面積あたりの力をｐ［Ｎ／ｍｍ２］、支持プレート２００の半径をａ［ｍｍ］、支持プレート２００のポアソン比をν、支持プレート２００のヤング率をＥ［ＭＰａ］、支持プレート２００の厚みをｈとした場合に、支持プレート２００には３ｐａ４（１−ν２）｛（５＋ν）／（１＋ν）｝／１６Ｅｈ３のたわみ量が発生する。このたわみ量より支持プレート２００の厚みｈが小さければ、支持プレート２００はフラットであり、支持プレート２００とＳｉＣ基板１００との接触面積が安定するとみなせる。従って、支持プレート２００の厚みｈがｈ４≦３ｐａ４（１−ν２）｛（５＋ν）／（１＋ν）｝／１６Ｅを満たすようにすることで、支持プレート２００とＳｉＣ基板１００との接触面積が安定する。
図２は、ＳｉＣ基板１００を載置した基板設置部材をエピタキシャル成長炉に配置した状態を示している。図２に示す状態で、ＳｉＣ基板１００は、ＳｉＣコートされたカーボン製のサセプタ５００に４方を囲われており、さらにサセプタ５００の外周には断熱材６００が配置されている。
次に、図２に示すエピタキシャル成長炉を用いてＳｉＣ基板１００にエピタキシャル成長させる方法を説明する。まず、エピタキシャル成長炉内にキャリアガス（Ｈ２）を流し、昇温を開始する。キャリアガスは、サセプタ５００で覆われていない方向に流れる。一般的に、昇温には誘導加熱が用いられるが、抵抗加熱を用いても良い。成長炉内が所定の温度、例えば１５００℃に達すると、原料ガスとしてモノシラン、プロパン、および窒素を導入し、エピタキシャル成長を開始する。原料ガスには、ＨＣｌを加えても良い。また、モノシランの代わりにジシラン、ジクロロシランまたはトリクロロシランを用いても良いし、プロパンの代わりに他の炭化水素ガスを用いても良い。
なお、エピタキシャル成長の前に、Ｈ２、ＨＣｌまたはそれらの混合ガスなどによるガスエッチングを行い、ＳｉＣ基板１００の表面のダメージ層を除去しても良い。このとき、エッチングガスには微量のモノシランまたはプロパンを含めても良い。
予め定められた時間、エピタキシャル成長を行った後、モノシラン、プロパン、および窒素の導入量を調整し、所望のエピタキシャル膜厚が得られるまで成長を行う。予め定められた時間が経過した後、降温する。これにより、ＳｉＣ基板１００上に予め定められた膜厚のエピタキシャル層が形成された、ＳｉＣエピタキシャル基板１１０が得られる。
こうして得られたＳｉＣエピタキシャル基板１１０の裏面を図４に示す。なお、比較例として、支持プレート２００を備えない従来の基板設置部材にＳｉＣ基板１００を載置してエピタキシャル成長させた場合の、ＳｉＣエピタキシャル基板の裏面を図３に示している。
誘導加熱でエピタキシャル成長を行う場合、まずサセプタ５００が誘導加熱され、ウェハプレート３００の温度はサセプタ５００からの輻射熱により上昇する。ウェハプレート３００に配置されたＳｉＣ基板１００も、輻射熱およびウェハプレート３００からの熱伝導により加熱される。従って、温度はサセプタ５００、ウェハプレート３００、ＳｉＣ基板１００の順に高くなっている。従来技術の場合、ＳｉＣ基板１００の直下にウェハプレート３００のＳｉＣ多結晶（コートまたはバルク）が配置されるが、ＳｉＣ多結晶はＳｉＣエピ成長温度である１４００℃以上で昇華を起こすため、昇華物であるＳｉＣが、ウェハプレート３００より低温なＳｉＣ基板１００の裏面に付着して成長してしまい、図３のように突起が形成される。この突起の高さはμｍオーダーであり、成長時間に依存して変化するものである。
しかし、本実施の形態によれば、ＳｉＣコートされたウェハプレート３００の上に、ＳｉＣコートされていない支持プレート２００を設置し、支持プレート２００の上にＳｉＣ基板１００を配置してエピタキシャル成長を行う。そうすると、ＳｉＣコートの昇華物は支持プレート２００に付着し、ＳｉＣ基板１００の裏面まで到達し難い。従って、ＳｉＣ基板１００裏面へのＳｉＣの成長が抑制され、図４に示すように基板裏面でのＳｉＣ突起の形成が抑制される。
また、本実施の形態では、支持プレート２００の厚みｈがｈ４≦３ｐａ４（１−ν２）｛（５＋ν）／（１＋ν）｝／１６Ｅを満たすようにすることにより、ＳｉＣ基板１００を支持プレート２００上に載置した際の支持プレート２００の反りが抑制されるため、支持プレート２００とＳｉＣ基板１００との接触面積が安定する。従って、エピタキシャル成長過程において、ＳｉＣ基板１００の面内温度分布の局所的なムラを抑制することができる。これにより、エピタキシャル成長速度、すなわちエピタキシャル層の厚みの面内均一性が向上する他、エピタキシャル層中の不純物濃度の面内均一性も向上する。また、成長炉で複数のＳｉＣエピタキシャル基板を順次作成するにあたり、各ＳｉＣエピタキシャル基板間での特性のばらつきを抑えることが出来る。
なお、支持プレート２００の厚みの下限は特に規定しないが、出願人は０．０５ｍｍで上記の効果が得られることを実験により確認している。支持プレート２００の厚みを薄くするほど、ＳｉＣコートからの昇華物であるＳｉＣ２またはＳｉ２Ｃ等が支持プレート２００を通り抜けてＳｉＣ基板１００の裏面に付着する確率が高くなることから、本発明の効果は小さくなる。
すなわち、本実施の形態の基板設置部材は、エピタキシャル成長用のＳｉＣ基板の設置部材であって、ＳｉＣ多結晶を含むウェハプレート３００と、ウェハプレート３００上に載置され、ＳｉＣ多結晶を含まず、ウェハプレート３００との接触面と反対側の面がＳｉＣ基板１００の載置面となる支持プレート２００と、を備える。従って、支持プレート２００によりＳｉＣ基板１００の裏面にＳｉＣ昇華物が付着することを防ぐことが出来る。また、支持プレート２００の厚みｈは、支持プレート２００の半径をａ（ｍｍ）、ポアソン比をν、ヤング率をＥ［ＭＰａ］とした場合に、ｈ４≦３ｐａ４（１−ν２）｛（５＋ν）／（１＋ν）｝／１６Ｅを満たす。そのため、支持プレート２００の反りを抑制することができ、ＳｉＣ基板１００面内で安定した温度分布を得ることが出来る。従って、歩留まりの良いＳｉＣエピタキシャル基板１１０を作成できる。
また、本実施の形態のＳｉＣエピタキシャル基板の製造方法は、上述の基板設置部材にＳｉＣ基板１００を設置し、ＳｉＣ基板１００上にエピタキシャル成長させることを特徴とする。従って、裏面にＳｉＣの突起が少なく、歩留まりの良いＳｉＣエピタキシャル基板１１０が得られる。
＜Ａ−２．ＳｉＣデバイス＞
次に、ＳｉＣエピタキシャル基板１１０を用いたＳｉＣデバイスについて説明する。図５は、そのようなＳｉＣデバイスの一例としてＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の断面図を示している。以下、ＳｉＣエピタキシャル基板１１０を用いたＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明する。
次に、ＳｉＣエピタキシャル基板１１０を用いたＳｉＣデバイスについて説明する。図５は、そのようなＳｉＣデバイスの一例としてＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の断面図を示している。以下、ＳｉＣエピタキシャル基板１１０を用いたＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明する。
ＳｉＣエピタキシャル基板１１０は、ＳｉＣ基板１００と、ＳｉＣ基板１００上に形成されたｎ型（第１導電型）のエピタキシャル層２と、エピタキシャル層２上に形成された、エピタキシャル層２よりもｎ型不純物濃度の小さいエピタキシャル層３とを備えている。
エピタキシャル層３の、予め定められた間隔で離間した場所にレジストなどのマスクを形成し、不純物をイオン注入して、一対のｐ型（第２導電型）のベース領域４を形成する。エピタキシャル層３中でｐ型となる不純物としては、例えばボロン（Ｂ）またはアルミニウム（Ａｌ）などが挙げられる。
さらに、レジストなどにより各ベース領域４中にマスクを形成し、ｎ型不純物をイオン注入してｎ型（第２導電型）のソース領域５を各ベース領域４の表層に形成した後、マスクを除去する。ｎ型不純物としては、例えばリン（Ｐ）または窒素（Ｎ）などが挙げられる。続いて、熱処理装置によってウエハを高温で熱処理すると、ｎ型およびｐ型の注入イオンが電気的に活性化される。
次に、ベース領域４の表面とエピタキシャル層３の表面とに亘って、ゲート絶縁膜６を形成する。ゲート絶縁膜６は熱酸化または堆積によって形成する。その後、ゲート絶縁膜６上にゲート電極７を成膜し、パターニングする。ゲート電極７は、一対のベース領域４およびソース領域５が両端部に位置し、ベース領域４間に露出したドリフト層３が中央に位置するような形状にパターニングされる。
さらに、各ソース領域５上のゲート絶縁膜６の残余の部分はリソグラフィ技術およびエッチング技術によって除去され、除去後、ソース領域５が露出した部分にソース電極８を成膜およびパターニングする。そして、基板１００の裏面側にドレイン電極９を形成すると、図５に示すＭＯＳＦＥＴの素子構造の主要部が完成する。
図６は、ＳｉＣエピタキシャル基板１１０を用いた別のＳｉＣデバイスの例として、ショットキーダイオードの断面図を示している。以下、ＳｉＣエピタキシャル基板１１０を用いたショットキーダイオードの製造方法を説明する。
まず、ＳｉＣエピタキシャル基板１１０のエピタキシャル層３の表面を犠牲酸化する。次に、耐圧を高めるための終端構造１０を作製するために、エピタキシャル層３の表面上に所望のパターンのフォトレジストパターニングマスクを形成する。そして、そのマスクの上から不純物イオンを注入し、エピタキシャル層３にイオン注入層を形成した後、マスクおよび犠牲酸化膜を除去する。
この後、注入された不純物原子を活性化させるために活性化アニール行うことで、ｐ型（第２導電型）の終端構造１０を形成する。最後にＳｉＣエピタキシャル基板１１０の裏面にオーミック電極１１を形成し、表面にショットキー電極１２を形成する。こうして、ＳｉＣ−ＳＢＤが完成する。
上記では、ＭＯＳＦＥＴとＳＢＤについて説明したが、ＳｉＣエピタキシャル基板１１０を用いて他のＳｉＣデバイスを作成することも可能である。ＳｉＣエピタキシャル基板１１０は、裏面にＳｉＣ突起が少なく、エピタキシャル特性のばらつきが少ないため、これを用いてＳｉＣデバイスを作成することによって、歩留まり良くＳｉＣデバイスを作成することが出来る。
＜Ｂ．実施の形態２＞
実施の形態１では、支持プレート２００の厚みの上限を規定したが、実施の形態２では、支持プレート２００の厚みがこの上限を超えても良い。但し、この場合は支持プレート２００の自重およびＳｉＣ基板１００の重みだけで支持プレート２００をフラットに出来ない可能性があるため、支持プレート２００に反りが生じても、ＳｉＣ基板１００との接触具合に影響を及ぼさないようにする。
実施の形態１では、支持プレート２００の厚みの上限を規定したが、実施の形態２では、支持プレート２００の厚みがこの上限を超えても良い。但し、この場合は支持プレート２００の自重およびＳｉＣ基板１００の重みだけで支持プレート２００をフラットに出来ない可能性があるため、支持プレート２００に反りが生じても、ＳｉＣ基板１００との接触具合に影響を及ぼさないようにする。
図７は、実施の形態２の基板設置部材の構成を示す断面図である。具体的には、実施の形態２では、支持プレート２００との間にギャップ４００を設けてＳｉＣ基板１００を配置する。例えば、図７に示すようにウェハプレート３００のザグリ部の側面に段差を設け、当該段差部分にＳｉＣ基板１００を載置する一方、支持プレート２００はザグリ部の底面に載置することによって、支持プレート２００とＳｉＣ基板１００との間にギャップ４００を設ける。
このように、支持プレート２００とＳｉＣ基板１００とを離間して配置した場合でも、ＳｉＣ基板１００の裏面の下方に支持プレート２００があることによって、ＳｉＣ基板１００の裏面の直下にはＳｉＣコートがない。つまり、ザグリ部の底面に形成されたＳｉＣコートからの昇華物は支持プレート２００に付着し、ＳｉＣ基板１００の裏面まで到達し難いため、ＳｉＣ基板１００の裏面における突起を抑制することが出来る。
また、支持プレート２００に反りが生じてもＳｉＣ基板１００と接触しないため、ＳｉＣ基板１００の裏面の温度分布が変動せず、エピタキシャル成長毎に安定したエピ特性を得ることが出来る。
ギャップ４００の寸法は、支持プレート２００に反りが生じてもＳｉＣ基板１００と接触しないことを考慮して定められる。出願人の実験によれば、支持プレート２００の厚みを１ｍｍとした場合、エピ成長を実施することで１００μｍ程度、凸形状に反りが発生することが判明している。一般的な４インチｎ型のＳｉＣ基板では、裏面側に４０μｍ程度凸になるものがあることを考慮すると、ギャップ４００は２００μｍ以上とすることが望ましい。なお、この構成では支持プレート２００の厚みに制限はなく、支持プレート２００の表面の全部もしくは一部がコートされていてもよい。その場合のコート材にはＳｉＣ以外を用い、例えばＴａＣである。
すなわち、実施の形態２に係る基板設置部材は、エピタキシャル成長用のＳｉＣ基板１００の設置部材であって、ＳｉＣ多結晶を含むウェハプレート３００と、ウェハプレート３００上に載置され、ＳｉＣ多結晶を含まない支持プレート２００と、を備え、ＳｉＣ基板１００は設置された状態で、支持プレート２００と離間してその上方に位置する。従って、支持プレート２００によりＳｉＣ基板１００の裏面にＳｉＣ昇華物が付着することを防ぐことが出来る。また、支持プレート２００とＳｉＣ基板１００とは離間しているため、支持プレート２００に反りが生じた場合でも、支持プレート２００とＳｉＣ基板１００とが接触しないため、ＳｉＣ基板１００の裏面の温度分布が変動せず、エピタキシャル成長毎に安定したエピ特性を得ることが出来る。
＜Ｃ．実施の形態３＞
図８は、実施の形態３に係るウェハプレートの構成を示す断面図である。実施の形態１，２では、支持プレート２００を設け、ＳｉＣ基板１００の代わりに支持プレート２００にＳｉＣコートからの昇華物を付着させることで、ＳｉＣ基板１００の裏面にＳｉＣの突起が形成されることを抑制した。これに対して実施の形態３では、図８に示すように、支持プレート２００を省略し、ザグリ部の底面に直接ＳｉＣ基板１００を載置する。つまり、ウェハプレート３００のザグリ部がＳｉＣ基板の設置部となる。
図８は、実施の形態３に係るウェハプレートの構成を示す断面図である。実施の形態１，２では、支持プレート２００を設け、ＳｉＣ基板１００の代わりに支持プレート２００にＳｉＣコートからの昇華物を付着させることで、ＳｉＣ基板１００の裏面にＳｉＣの突起が形成されることを抑制した。これに対して実施の形態３では、図８に示すように、支持プレート２００を省略し、ザグリ部の底面に直接ＳｉＣ基板１００を載置する。つまり、ウェハプレート３００のザグリ部がＳｉＣ基板の設置部となる。
ＳｉＣ基板１００がザグリ部の底面に載置された状態で、ＳｉＣ基板１００の上面とウェハプレート３００の表面とが面一になることが望ましく、それを考慮して、ウェハプレート３００のザグリ部の深さ３３０は設計される。
また、ザグリ部の底面にはＳｉＣコートを形成しない。これにより、ＳｉＣ基板１００の裏面の直下にはＳｉＣコートがないので、ＳｉＣ基板１００の裏面にＳｉＣ昇華物が付着することを抑制できる。
すなわち、実施の形態３に係るウェハプレート３００は、ＳｉＣ基板を設置する設置部を備え、設置部にＳｉＣ基板１００が設置された状態で、ＳｉＣ基板１００の直下にはＳｉＣ多結晶を含まず、それ以外の領域でＳｉＣ多結晶を含む。従って、ＳｉＣ基板１００の裏面にＳｉＣ昇華物が付着することを抑制できると共に、支持プレート２００がないので、ＳｉＣ基板１００と支持プレート２００との接触面積の変化による、ＳｉＣ基板１００の面内温度分布のばらつきを避けることが出来る。
また、本実施の形態のＳｉＣエピタキシャル基板の製造方法は、上述のウェハプレート３００にＳｉＣ基板１００を設置し、ＳｉＣ基板１００上にエピタキシャル成長させることを特徴とする。従って、裏面にＳｉＣの突起が少なく、歩留まりの良いＳｉＣエピタキシャル基板１１０が得られる。
＜Ｄ．実施の形態４＞
図９は、実施の形態４に係るウェハプレートの構成を示す断面図である。実施の形態４に係るウェハプレート３００では、ＳｉＣ基板１００をウェハプレート３００のザグリ部に設置した場合に、ＳｉＣ基板１００の裏面とザグリ部の底面との間にギャップ４００が形成されるようにする。それ以外の点は、実施の形態３と同様である。
図９は、実施の形態４に係るウェハプレートの構成を示す断面図である。実施の形態４に係るウェハプレート３００では、ＳｉＣ基板１００をウェハプレート３００のザグリ部に設置した場合に、ＳｉＣ基板１００の裏面とザグリ部の底面との間にギャップ４００が形成されるようにする。それ以外の点は、実施の形態３と同様である。
例えば、図９に示すように、ザグリ部の側面に段差を設け、当該段差部分にＳｉＣ基板１００を載置することで、ギャップ４００を形成することが出来る。このようにギャップ４００を形成する場合でも、ザグリ部の底面、すなわちＳｉＣ基板１００の裏面の直下にはＳｉＣコートが形成されていないので、エピタキシャル成長中にＳｉＣコートの昇華物がＳｉＣ基板１００の裏面に付着することを抑制することが出来る。
実施の形態４に係るウェハプレートにおいて、ＳｉＣ基板１００を設置する設置部はザグリ部であり、ＳｉＣ基板１００がザグリ部に設置された状態で、ＳｉＣ基板１００とザグリ部の底面との間にギャップがある。このような構成によっても、ＳｉＣ基板１００の裏面にＳｉＣ昇華物が付着することを抑制できると共に、支持プレート２００がないので、ＳｉＣ基板１００と支持プレート２００との接触面積の変化による、ＳｉＣ基板１００の面内温度分布のばらつきを避けることが出来る。
＜Ｅ．変形例＞
以上の説明では、ウェハプレート３００を、カーボン部材３１０とＳｉＣコート３２０とを備える構成とした。しかし、ウェハプレート３００がＳｉＣ多結晶体である場合も、発明の効果が得られる。ウェハプレート３００は、ＳｉＣ多結晶を含み、エピタキシャル成長の際にＳｉＣ昇華物が生じる構成であれば良い。
以上の説明では、ウェハプレート３００を、カーボン部材３１０とＳｉＣコート３２０とを備える構成とした。しかし、ウェハプレート３００がＳｉＣ多結晶体である場合も、発明の効果が得られる。ウェハプレート３００は、ＳｉＣ多結晶を含み、エピタキシャル成長の際にＳｉＣ昇華物が生じる構成であれば良い。
また、支持プレート２００はカーボン部材であると説明したが、複数のカーボンプレートの積層構造であっても良い。また、ＴａＣコート等、炭素系のコートが施されたカーボンプレートであっても良い。また、ＳｉＣエピタキシャル成長温度で溶融しない基板であれば、カーボン以外の材料であっても良い。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
２ ｎ＋エピタキシャル層、３ ｎ−エピタキシャル層、４ ベース層、５ ソース領域、６ ゲート絶縁膜、７ ゲート電極、８ ソース電極、９ ドレイン電極、１０ 終端構造、１１ オーミック電極、１２ ショットキー電極、１００ ＳｉＣ基板、１１０ ＳｉＣエピタキシャル基板、２００，２０１ 支持プレート、３００ ウェハプレート、３１０ カーボン部材、３２０ ＳｉＣコート、４００ ギャップ、５００ サセプタ、６００ 断熱材。
Claims (5)
- エピタキシャル成長用のＳｉＣ基板の設置部材であって、
ＳｉＣ多結晶を含むウェハプレートと、
前記ウェハプレート上に載置され、ＳｉＣ多結晶を含まず、前記ウェハプレートとの接触面と反対側の面がＳｉＣ基板の載置面となる支持プレートと、
を備え、
前記支持プレートの厚みｈ［ｍｍ］は、前記支持プレートの自重および前記ＳｉＣ基板により前記支持プレートに働く単位面積あたりの力をｐ［Ｎ／ｍｍ２］、前記支持プレートの半径をａ［ｍｍ］、ポアソン比をν、ヤング率をＥ［ＭＰａ］とした場合に、ｈ４≦３ｐａ４（１−ν２）｛（５＋ν）／（１＋ν）｝／１６Ｅを満たすことを特徴とする、
基板設置部材。 - エピタキシャル成長用のＳｉＣ基板の設置部材であって、
ＳｉＣ多結晶を含むウェハプレートと、
前記ウェハプレート上に載置され、ＳｉＣ多結晶を含まない支持プレートと、
を備え、
前記ＳｉＣ基板は設置された状態で、前記支持プレートと離間してその上方に位置することを特徴とする、
基板設置部材。 - ＳｉＣ基板を設置する設置部を備えるウェハプレートであって、
前記設置部に前記ＳｉＣ基板が設置された状態で、前記ＳｉＣ基板の直下にはＳｉＣ多結晶を含まず、それ以外の領域でＳｉＣ多結晶を含み、
前記設置部はザグリ部であり、
前記ＳｉＣ基板が前記ザグリ部に設置された状態で、前記ＳｉＣ基板と前記ザグリ部の底面との間にギャップがあることを特徴とする、
ウェハプレート。 - 請求項１または２に記載の基板設置部材にＳｉＣ基板を設置し、
前記ＳｉＣ基板上にエピタキシャル成長させることを特徴とする、
ＳｉＣエピタキシャル基板の製造方法。 - 請求項３に記載のウェハプレートにＳｉＣ基板を設置し、
前記ＳｉＣ基板上にエピタキシャル成長させることを特徴とする、
ＳｉＣエピタキシャル基板の製造方法。
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