JP7242990B2 - ＳｉＣ化学気相成長装置及びＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ＳｉＣ化学気相成長装置及びＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法に関する。
炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）に比べて絶縁破壊電界が１桁大きく、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。ＳｉＣはこれら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。このため、近年、上記のようなＳｉＣデバイスにＳｉＣエピタキシャルウェハが用いられるようになっている。
ＳｉＣエピタキシャルウェハは、ＳｉＣ基板（ＳｉＣウェハ、ウェハ）上に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エピタキシャル成長させることによって製造される。ＳｉＣウェハは、昇華法等で作製したＳｉＣのバルク単結晶から加工して得られ、ＳｉＣエピタキシャル膜は、化学的気相成長（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）装置によって形成される。
昇華法によるＳｉＣのバルク単結晶は、坩堝を用いて作製される。原料粉末は、坩堝で覆われた領域の下部に配置され、種結晶は天井部分に配置される。原料粉末を坩堝の外周から加熱することで、昇華した原料が種結晶表面で再結晶化し、ＳｉＣバルク単結晶が得られる。
これに対し、化学気相成長装置は、内部に成長空間を形成する炉体と、成長空間内に配置された載置台と、炉体外部または載置台内部に位置する加熱手段とを備える。載置台には、ＳｉＣウェハが載置される。化学気相成長装置は、成長空間内に原料ガスを流れが乱れないように供給し、加熱手段による輻射熱でＳｉＣウェハ近傍を加熱することでＳｉＣウェハ表面に薄膜のＳｉＣエピタキシャル膜が形成される。
例えば、特許文献１には、ＳｉＣエピタキシャルウェハを作製するための化学気相成長装置が記載されている。ＳｉＣエピタキシャルウェハは、単一の炉体により閉じられた閉空間内で形成される。
ＳｉＣエピタキシャルウェハを用いたＳｉＣデバイスの実用化の促進には、高品質かつ低コストのＳｉＣエピタキシャルウェハ、及びエピタキシャル成長技術の確立が求められている。
化学気相成長装置を用いてＳｉＣエピタキシャル膜を複数回成膜すると、炉体の内壁に付着物が形成される場合がある。付着物は、炉体の内壁に付着したＳｉＣである。付着物は、パーティクルの原因であり、ＳｉＣ基板に落下すると欠陥の原因となりうる。しかしながら、炉体内部の清掃を毎回行うことは、生産スループットの低下の原因となりうる。
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、ＳｉＣエピタキシャル膜の成膜にかかるコストを低減することができるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意検討の結果、炉体を分離可能な構造とすることで、付着物が発生しやすい炉体下部のみを交換することが可能となり、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造にかかるコストを低減できることを見出した。
すなわち、本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を提供する。
すなわち、本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を提供する。
（１）本発明の第１の態様にかかるＳｉＣ化学気相成長装置は、内部に成長空間を構成する炉体と、前記成長空間の下方に位置し、載置面にＳｉＣウェハを載置する載置台と、を有し、前記炉体は、前記載置台と略直行する上下方向に、複数の部材に分離されており、
前記複数の部材は、第１部分と、第２部分と、を有し、前記第１部分は、外周方向へ突出する突出部を有し、前記第２部分は、前記突出部が掛かるフック部を有し、前記第１部分と、前記第２部分と、は、前記フック部が前記突出部に掛けられることで連結する。
前記複数の部材は、第１部分と、第２部分と、を有し、前記第１部分は、外周方向へ突出する突出部を有し、前記第２部分は、前記突出部が掛かるフック部を有し、前記第１部分と、前記第２部分と、は、前記フック部が前記突出部に掛けられることで連結する。
（２）上記態様にかかるＳｉＣ化学気相成長装置において、前記炉体は、炉体上部と、炉体下部と、に分離されており、前記第１部分は、前記炉体下部であり、前記第２部分は、前記炉体上部であってもよい。
（３）上記態様にかかるＳｉＣ化学気相成長装置において、前記突出部は、前記第１部分の上端に位置し、前記フック部は、前記第２部分の下端に位置してもよい。
（４）上記態様にかかるＳｉＣ化学気相成長装置において、前記フック部は、前記突出部を嵌合する嵌合部であり、前記嵌合部は、前記炉体上部の内側面において、前記外周方向に凹む部分であってもよい。
（５）上記態様にかかるＳｉＣ化学気相成長装置において、前記炉体の厚みは、０．５ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であってもよい。
（６）上記態様にかかるＳｉＣ化学気相成長装置において、前記炉体は、前記炉体下部の内壁と、前記炉体上部の内壁と、がほぼ面一であってもよい。
（７）上記態様にかかるＳｉＣ化学気相成長装置において、前記炉体下部には、加熱手段が備えられていてもよい。
（８）本発明の第２の態様にかかるＳｉＣ化学気相成長装置は、第１の態様にかかるＳｉＣ化学気相成長装置を用いる。
上記態様にかかるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置によれば、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造に係るコストを低減することができる。
以下、本発明を適用したＳｉＣ化学気相成長装置の一例について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくすら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質、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくすら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質、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
＜ＳｉＣ化学気相成長装置＞
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るＳｉＣ化学気相成長装置１の断面模式図である。ＳｉＣ化学気相成長装置１は、内部に成長空間Ｒを構成する炉体２と、成長空間Ｒ内に位置し、ＳｉＣウェハＷを載置する載置台５と、を有する。
尚、本明細書では、便宜上、炉体２において載置台５が位置する方向を下方向、載置台５に対して後述する第１孔３３が位置する方向を上方向という。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るＳｉＣ化学気相成長装置１の断面模式図である。ＳｉＣ化学気相成長装置１は、内部に成長空間Ｒを構成する炉体２と、成長空間Ｒ内に位置し、ＳｉＣウェハＷを載置する載置台５と、を有する。
尚、本明細書では、便宜上、炉体２において載置台５が位置する方向を下方向、載置台５に対して後述する第１孔３３が位置する方向を上方向という。
（載置台）
載置台５は、例えば、支持体５１と支持柱５２とを有する。支持体５１は、ＳｉＣウェハＷを支持する。支持体５１の上面５Ａには、ＳｉＣウェハＷまたは図示しないサセプタが備えられる。支持柱５２は、支持体５１から下方に延びる支持軸である。支持柱５２は、例えば、図示しない回転機構に連結される。支持体５１は、回転機構によって支持柱５２を回転することで回転可能となっている。
載置台５は、例えば、支持体５１と支持柱５２とを有する。支持体５１は、ＳｉＣウェハＷを支持する。支持体５１の上面５Ａには、ＳｉＣウェハＷまたは図示しないサセプタが備えられる。支持柱５２は、支持体５１から下方に延びる支持軸である。支持柱５２は、例えば、図示しない回転機構に連結される。支持体５１は、回転機構によって支持柱５２を回転することで回転可能となっている。
載置台５は、さらに加熱手段を備えていてもよい。加熱手段は、支持体５１の内部に設けられる。加熱手段は、例えば、ヒータである。加熱手段は、支持柱５２内部を通して外部から通電される。
（炉体）
炉体２は、内部に成長空間Ｒを有する。図１に示す炉体２は、炉体上部３と炉体下部４とに分離されている。炉体下部４は、第１部分の一例であり、炉体上部３は、第２部分の一例である。
炉体２は、内部に成長空間Ｒを有する。図１に示す炉体２は、炉体上部３と炉体下部４とに分離されている。炉体下部４は、第１部分の一例であり、炉体上部３は、第２部分の一例である。
ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造過程において、炉体の下方は、堆積物が生じやすい。炉体の下方に生じる堆積物は、ＳｉＣ基板の表面に付着すると、欠陥の原因となる。そのため、堆積物が堆積すると、炉体の交換が必要となる場合が多い。本実施形態に係るＳｉＣ化学気相成長装置１は、炉体下部４に堆積物が生じたことが原因で交換が必要となった場合でも、炉体下部４のみを交換することができる。ＳｉＣ化学気相成長装置１のメンテナンスの頻度を下げることおよびＳｉＣエピタキシャルウェハのスループットの向上を図ることができる。炉体は高価であり、交換する部分を小さくすることで、費用負担を抑制できる。したがって、本実施形態に係るＳｉＣ化学気相成長装置１によれば、ＳｉＣエピタキシャルウェハの提供に必要となるコストを抑えることができる。
また炉体２が炉体上部３と炉体下部４とに分離されることで、炉体上部３と炉体下部４との間の熱伝導を抑制できる。すなわち、炉体上部３と炉体下部４との熱伝導が、阻害される。炉体上部３が高温になると、後述する第１孔３３から供給される原料ガスが、分解され、分解された原料ガス同士が反応し炉体上部３で再結晶化する。再結晶化した堆積物は、上述のように欠陥の原因となる。炉体上部３が高温になることを抑制することで、堆積物の発生を抑制できる。また炉体上部３と炉体下部４との間に温度差が生じることで、温度差による原料ガスの流れが形成される。
炉体上部３は、頂部３１と側部３２とを有する。頂部３１は、例えば、第１孔３３を有する。第１孔３３は、載置台５の載置面５Ａと対向する、上方に位置する。
（第１孔）
第１孔３３は、成長空間Ｒ内に原料ガスＧを導入する原料ガス導入部である。第１孔３３から供給された原料ガスＧは、載置面５Ａ上に載置されたＳｉＣウェハＷ上で反応し、ＳｉＣウェハＷ上にＳｉＣエピタキシャル膜を形成する。ＳｉＣエピタキシャルウェハは、ＳｉＣウェハＷ上にＳｉＣエピタキシャル膜が形成されることで製造される。原料ガスＧは、例えば、公知のＳｉ系ガスと、Ｃ系ガスと、が用いられる。
第１孔３３は、成長空間Ｒ内に原料ガスＧを導入する原料ガス導入部である。第１孔３３から供給された原料ガスＧは、載置面５Ａ上に載置されたＳｉＣウェハＷ上で反応し、ＳｉＣウェハＷ上にＳｉＣエピタキシャル膜を形成する。ＳｉＣエピタキシャルウェハは、ＳｉＣウェハＷ上にＳｉＣエピタキシャル膜が形成されることで製造される。原料ガスＧは、例えば、公知のＳｉ系ガスと、Ｃ系ガスと、が用いられる。
Ｓｉ系ガスは、例えば、シラン（ＳｉＨ４）である。Ｓｉ系ガスは、このほか、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４などのエッチング作用があるＣｌを含む塩素系Ｓｉ原料含有ガス（クロライド系原料）であってもよい。また、Ｓｉ系ガスは、例えばシランに対してＨＣｌを添加したガスであってもよい。
Ｃ系ガスは、例えばプロパン（Ｃ３Ｈ８）である。
Ｃ系ガスは、例えばプロパン（Ｃ３Ｈ８）である。
また、これらのガスと同時に第３のガスとしてパージガスを供給してもよい。パージガスは、ＳｉやＣを含まないガスであり、ＨＣｌ等のＨ２を含むエッチング作用があるガスの他、Ａｒ，Ｈｅなどの不活性ガス（希ガス）を用いることもできる。
ＳｉＣウェハＷ上に積層されるＳｉＣエピタキシャル膜の導電性を制御する場合、不純物ドーピングガスを原料ガスＧと同時に供給してもよい。不純物ドーピングガスは、例えば、導電型をｎ型とする場合には、Ｎ２、ｐ型とする場合にはＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）である。
Ｓｉ系ガス、Ｃ系ガス、パージガス、不純物ドーピングガスは、それぞれ分離して供給しても混合して供給してもよい。
第１孔３３から成長空間Ｒ内に供給される原料ガスＧの平均流速（流量／第１孔３３の断面積）は、適宜変更できるが、例えば０．００１ｍ／ｓ～１００ｍ／ｓとすることができる。
炉体上部３の側部３２は、頂部３１と略直交する方向に延びる。側部３２は、例えば円筒状である。側部３２は、下端に嵌合部３２０を備える。
（嵌合部）
嵌合部３２０には、後述する坩堝下部４の突出部４２０が嵌合する。嵌合部３２０に突出部４２０が嵌合することで坩堝上部３および坩堝下部４は連結し、炉体２の内部は密閉される。
嵌合部３２０には、後述する坩堝下部４の突出部４２０が嵌合する。嵌合部３２０に突出部４２０が嵌合することで坩堝上部３および坩堝下部４は連結し、炉体２の内部は密閉される。
嵌合部３２０は、上部３２１と端部３２２と吊り下げ部３２３とを有する。
嵌合部３２０の上部３２１は、側部３２に対して外周方向に突出する。上部３２１は、例えば側部３２に対して略直交する方向に延びる。端部３２２は、上部３２１の一端から下方に延びる。吊り下げ部３２３は、例えば、上部３２１に対して略平行する方向に延びる。したがって、嵌合部３２０は、炉体上部３の内壁３２Ａにおいて外周方向に凹む部分である。
嵌合部３２０の上部３２１は、側部３２に対して外周方向に突出する。上部３２１は、例えば側部３２に対して略直交する方向に延びる。端部３２２は、上部３２１の一端から下方に延びる。吊り下げ部３２３は、例えば、上部３２１に対して略平行する方向に延びる。したがって、嵌合部３２０は、炉体上部３の内壁３２Ａにおいて外周方向に凹む部分である。
嵌合部３２０は、ＳｉＣエピタキシャルウェハの成長時に、炉体下部４の加熱により熱膨張した突出部４２０を嵌合する。嵌合部３２０が突出部４２０を嵌合することで、炉体２内部に供給されたガスが炉体２の外部に流出すること、および、炉体２の外部のガスが炉体２の内部に流入することが抑制される。すなわち、炉体２が分離されていても、成長空間Ｒ内のガスの流れの制御をでき、高品質なＳｉＣエピタキシャルウェハを製造することができる。
嵌合部３２０の構造は、本実施形態では上部３２１と側部３２２と吊り下げ部３２３とを有し、各々が略直交する構成を例に記載した。しかし、嵌合部３２０の構造は、突出部４２０を嵌合する構造であれば、これに限定されない。例えば、断面が略円形や、略楕円形や、略三角形等の略四角形以外の略多角形といった構造の一部であってもよい。
嵌合部３２０の数は、突出部４２０を嵌合し、炉体上部３と炉体下部４との間の隙間を有さない構成であれば、適宜選択することができる。嵌合部３２０の大きさにもよるが、２つ以上配置されることが好ましく、３つ以上配置されることがより好ましい。仮に嵌合部３２０が欠けてしまった場合でも安定して嵌合するために、周方向のほぼ同位置に２つずつ、計６つの嵌合部３２０を配置する等してもよい。また、嵌合部３２０は、複数配置される場合、対称に配置されることが好ましい。また、嵌合部３２０は、炉体上部３の側部３２の下端を周方向全域にわたって配置されると、坩堝上部３と坩堝下部４との隙間が一層生じづらくなる。
嵌合部３２０の数を少なくすると、坩堝下部４の熱が坩堝上部３に伝わりづらいため好ましい。
炉体２の材料が黒鉛であると、表面が荒いため、嵌合部３２０での熱伝導を抑制することができ、好ましい。
嵌合部３２０の数を少なくすると、坩堝下部４の熱が坩堝上部３に伝わりづらいため好ましい。
炉体２の材料が黒鉛であると、表面が荒いため、嵌合部３２０での熱伝導を抑制することができ、好ましい。
嵌合部３２０の大きさは、ＳｉＣエピタキシャルウェハ製造時に突出部４２０を嵌合し、坩堝上部３が坩堝下部４を安定して支持する構成であれば、適宜選択することができる。好ましくは、嵌合部３２０の大きさは小さくする。例えば、端部３２２の内壁から側部３２の外壁３２Ｂの延長線に向って下した垂線の距離を１０ｍｍとすることができ、２ｍｍ以下とすることがより好ましく、１ｍｍ以下とすることが更に好ましい。嵌合部３２０の大きさを小さくすることで、坩堝下部４からの熱が坩堝上部３に伝達することを抑制できる。熱の伝導の抑制および嵌合の仕方を考慮して、嵌合部３２０の数、位置及び大きさといった炉体上部３と炉体下部４との接触面積は、適宜選択することができる。
炉体下部４は、底部４１と側壁４２とを有する。炉体下部４の底部には、載置台５が位置する。炉体下部４の側壁４２は、底部４２と略直交する方向に延びる。また、側壁４２には、第２孔４３および突出部４２０が備えられる。
（第２孔）
第２孔４３は、炉体下部４の側壁４２に位置する。第２孔４３は、炉体下部４のうち、載置台５の載置面５Ａよりも下方に位置する。第２孔４３は、成長空間Ｒ内のガスを排気する排気口である。第２孔４３は、例えば、ＳｉＣウェハＷを通過した後の未反応ガスおよびパージガス等のガスを排気する排気口である。第２孔４３は、真空吸引することができ、炉体２の内部の圧力を適宜調整することができる。第２孔４３は、炉体２内部のガス流路の対称性を高め、エピタキシャル膜の面内均一性を高めるため、炉体下部４に複数形成されてもよい。
第２孔４３は、炉体下部４の側壁４２に位置する。第２孔４３は、炉体下部４のうち、載置台５の載置面５Ａよりも下方に位置する。第２孔４３は、成長空間Ｒ内のガスを排気する排気口である。第２孔４３は、例えば、ＳｉＣウェハＷを通過した後の未反応ガスおよびパージガス等のガスを排気する排気口である。第２孔４３は、真空吸引することができ、炉体２の内部の圧力を適宜調整することができる。第２孔４３は、炉体２内部のガス流路の対称性を高め、エピタキシャル膜の面内均一性を高めるため、炉体下部４に複数形成されてもよい。
本実施形態に係る化学気相成長装置１において、突出部４２０は、側壁４２の上端に位置する。突出部４２０は、側壁４２に略直交する方向に延び、吊り下げ部３２３に吊り下げられる。
また、突出部４２０は、ＳｉＣエピタキシャル膜の成膜のために加熱される際、熱膨張する。熱膨張した突出部４２０は、嵌合部の上部３２１と、端部３２２と、吊り下げ部３２３とに接触し、嵌合部３２０と嵌合する。突出部４２０が嵌合部３２０と嵌合することで、坩堝下部４は、坩堝上部３に安定して支持される。
突出部４２０が嵌合部３２０に対して大きすぎると、炉体２が割れる恐れがある。また、突出部４２０が嵌合部３２０に対して小さすぎると、炉体上部３と炉体下部４との間に隙間ができる恐れや炉体下部４が炉体上部３に連結されない恐れがある。そのため、突出部４２０の数、位置および大きさは、炉体２の割れや、炉体上部３との炉体下部４との連結不良が起こらないよう、炉体２のスケールや嵌合部３２０の大きさに合わせて適宜選択される。
突出部４２０が嵌合部３２０に嵌合すると、炉体２内外のガスの流出および流入を抑制することができる。炉体２内外のガスの流出および流入が抑制されると、成長空間Ｒ内のガスの流れの制御および高品質なＳｉＣエピタキシャルウェハを製造することができる。
坩堝下部４の周囲には、加熱手段６が配置される。坩堝下部の周囲に加熱手段が配置されると、坩堝上部３と比して坩堝下部４を効果的に加熱することができる。すなわち、坩堝下部４の温度を高温とし、坩堝上部３の温度の上昇を抑制することができる。従って、炉体２の温度の昇降にかかる時間を低減できる。
炉体２の厚みは、薄い程熱伝導率を下げることができるため、１０ｍｍ以下とすることが好ましく、７．５ｍｍ以下とすることがより好ましく、５ｍｍ以下とすることが更に好ましい。
また、炉体２の厚みは、薄すぎると十分な耐久性を得られない恐れがあるため、０．５ｍｍ以上とすることが好ましく、加工のしやすさの観点から２ｍｍ以上とすることがより好ましく、強度の観点から３ｍｍ以上とすることが更に好ましい。
また、炉体２の厚みは、薄すぎると十分な耐久性を得られない恐れがあるため、０．５ｍｍ以上とすることが好ましく、加工のしやすさの観点から２ｍｍ以上とすることがより好ましく、強度の観点から３ｍｍ以上とすることが更に好ましい。
炉体上部３の側部３２の内壁３２Ａと、炉体下部４の側壁４２の内壁４２Ａとは、ほぼ面一であることが好ましい。「ほぼ面一」とは、内壁３２Ａと内壁４２Ａとが略同一面内に広がることを意味する。内壁３２Ａと内壁４２Ａとがほぼ面一であることで、ガスの流れが乱れることを抑制することができる。すなわち、ガスの流れの乱れによる堆積物の炉体２の内部への付着の抑制や、高品質なＳｉＣエピタキシャルウェハの高いスループットでの製造をすることができる。
本実施形態に係るＳｉＣ化学気相成長装置１によれば、炉体上部３に炉体下部４より伝わる熱量を低減し、炉体上部３が高温となることを抑制することができる。
また、炉体上部３と炉体下部４とが分離構造であるため、炉体上部３または炉体下部４のいずれかが堆積物の付着等の劣化により交換が必要となった場合でも、交換が必要な部材のみを交換することができる。すなわち、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造にかかるコストを低減することができる。
また、炉体上部３と炉体下部４とは嵌合するので、炉体上部３と炉体下部４との間に隙間はなく、当該箇所におけるガスの流出入は、抑制することができる。
尚、本実施形態は、嵌合部３２０が炉体上部３に設けられ、突出部４２０が炉体下部に設けられる構成について記載したが、嵌合部が炉体下部４に設けられ、突出部が炉体上部に設けられる構成であってもよい。
また、炉体上部３と炉体下部４とが分離構造であるため、炉体上部３または炉体下部４のいずれかが堆積物の付着等の劣化により交換が必要となった場合でも、交換が必要な部材のみを交換することができる。すなわち、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造にかかるコストを低減することができる。
また、炉体上部３と炉体下部４とは嵌合するので、炉体上部３と炉体下部４との間に隙間はなく、当該箇所におけるガスの流出入は、抑制することができる。
尚、本実施形態は、嵌合部３２０が炉体上部３に設けられ、突出部４２０が炉体下部に設けられる構成について記載したが、嵌合部が炉体下部４に設けられ、突出部が炉体上部に設けられる構成であってもよい。
（第２実施形態）
図２は、第２実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置１Ｘの断面模式図である。第２実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置１Ｘは、炉体２Ｘの構造が第１実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置２と異なる。その他の構成は同一であり、同一の符号を付し、説明を省く。
図２は、第２実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置１Ｘの断面模式図である。第２実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置１Ｘは、炉体２Ｘの構造が第１実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置２と異なる。その他の構成は同一であり、同一の符号を付し、説明を省く。
図２に示す化学気相成長装置１Ｘは、炉体２Ｘと載置台５とを有する。炉体２Ｘは、炉体上部３Ｘと炉体下部４Ｘとを有する。炉体上部３Ｘは、嵌合部３２０Ｘを有する。嵌合部３２０Ｘは、炉体上部３Ｘの側部３２の中腹に位置する。側部３２は、嵌合部３２０Ｘよりも下方向に延在する。また炉体下部４Ｘは、突出部４２０Ｘを有する。突出部４２０Ｘは、炉体下部４Ｘの中腹に位置する。側壁４２は、突出部４２０Ｘよりも上方に延在する。化学気相成長装置１Ｘは、嵌合部３２０Ｘ及び突出部４２０Ｘの位置が、図１に示す化学気相成長装置１と異なる。
炉体下部４Ｘは、第１部分の一例であり、炉体上部３Ｘは、第２部分の一例である。
炉体下部４Ｘは、第１部分の一例であり、炉体上部３Ｘは、第２部分の一例である。
また嵌合部３２０Ｘと突出部４２０Ｘとの位置関係が異なるため、炉体下部４Ｘは、炉体上部３Ｘに内包される。炉体下部４Ｘの外壁と、炉体上部３Ｘの内壁３２Ａとが接触する。または、炉体下部４Ｘの外壁は、炉体上部３Ｘの内壁３２Ａよりも内側に位置する。
突出部４２０Ｘは、ＳｉＣエピタキシャル膜の成膜のために加熱される際、熱膨張する。熱膨張した突出部４２０Ｘは、嵌合部３２０Ｘと嵌合する。突出部４２０Ｘが嵌合部３２０Ｘと嵌合することで、坩堝下部４は、坩堝上部３に安定して支持される。
第２実施形態に係るＳｉＣ化学気相成長装置１Ｘによれば、第１実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置１と同様の効果が得られる。
尚、本実施形態は、嵌合部３２０Ｘが炉体上部３Ｘに設けられ、突出部４２０Ｘが炉体下部４Ｘに設けられる構成について記載したが、嵌合部が炉体下部に設けられ、突出部が炉体上部に設けられる構成であってもよい。
（第３実施形態）
図３は、第３実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置１Ｙの断面模式図である。第３実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置１Ｙは、炉体２Ｙの構造が第１実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置１と異なる。その他の構成は同一であり、同一の符号を付し、説明を省く。
図３は、第３実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置１Ｙの断面模式図である。第３実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置１Ｙは、炉体２Ｙの構造が第１実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置１と異なる。その他の構成は同一であり、同一の符号を付し、説明を省く。
図３に示す化学気相成長装置１Ｙは、炉体２Ｙと載置台５とを備える。炉体２Ｙは、炉体上部３Ｙと炉体下部４とを有する。炉体上部３Ｙは、嵌合部３２０に代えて、フック部３２０Ｙを備える。フック部３２０Ｙは、側部３２の下端に位置する。フック部３２０Ｙは、側部３２に略直交し、突出部４２０を吊り下げる。フック部３２０Ｙと突出部４２０と、は、隙間のないように掛かり、炉体上部３Ｙと炉体下部４とが連結する。
炉体上部３Ｙの内径は、炉体下部４の外径よりも大きい。
突出部４２０は、ＳｉＣエピタキシャル膜の成膜のために加熱される際、熱膨張する。熱膨張した突出部４２０は、フック部３２０Ｙと密着する。突出部４２０がフック部３２０Ｙと密着することで、坩堝下部４は、坩堝上部３に安定して支持される。
炉体下部４は、第１部分の一例であり、炉体上部３Ｙは、第２部分の一例である。
炉体上部３Ｙの内径は、炉体下部４の外径よりも大きい。
突出部４２０は、ＳｉＣエピタキシャル膜の成膜のために加熱される際、熱膨張する。熱膨張した突出部４２０は、フック部３２０Ｙと密着する。突出部４２０がフック部３２０Ｙと密着することで、坩堝下部４は、坩堝上部３に安定して支持される。
炉体下部４は、第１部分の一例であり、炉体上部３Ｙは、第２部分の一例である。
第３実施形態に係るＳｉＣ化学気相成長装置１Ｙによれば、第１実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置１と同様の効果が得られる。
（第４実施形態）
図４は、第４実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置１Ｚの断面模式図である。第３実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置１Ｚは、炉体２Ｚの構造が第１実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置１とは異なる。すなわち、炉体２Ｚは、炉体上部３と炉体下部４との間に少なくとも１つの炉体中部７を有する。その他の構成は、同一であり、同一の符号を付し、説明を省く。
図４において、炉体下部４を第１部分とすると、炉体中部７が第２部分である。炉体中部７を第１部分とすると、炉体上部３が第２部分である。炉体中部が複数備えられていた場合、嵌合部を有する部材と、この嵌合部と嵌合する突出する突出部を有する部材と、をそれぞれ第２部分と、第１部分として適宜選択することができる。
図４は、第４実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置１Ｚの断面模式図である。第３実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置１Ｚは、炉体２Ｚの構造が第１実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置１とは異なる。すなわち、炉体２Ｚは、炉体上部３と炉体下部４との間に少なくとも１つの炉体中部７を有する。その他の構成は、同一であり、同一の符号を付し、説明を省く。
図４において、炉体下部４を第１部分とすると、炉体中部７が第２部分である。炉体中部７を第１部分とすると、炉体上部３が第２部分である。炉体中部が複数備えられていた場合、嵌合部を有する部材と、この嵌合部と嵌合する突出する突出部を有する部材と、をそれぞれ第２部分と、第１部分として適宜選択することができる。
図４に示す化学気相成長装置１Ｚは、炉体上部３と炉体下部４との間に炉体中部７を備える。炉体中部７は、炉体上部３の有する嵌合部３２０と同一の構成である嵌合部７２１と、炉体下部の有する突出部４２０と同一の構成である突出部７２０と、を有する。炉体中部７の厚さは、炉体上部３及び炉体下部４と同一であり、炉体上部３の内壁３２Ａと、炉体中部７の内壁７２Ａと、炉体下部４の内壁４２Ａと、は、ほぼ面一であることが好ましい。
本実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置１Ｚによれば、第１実施形態にかかる炉体下部４から炉体上部３への熱伝導をより抑制することができる。
（ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法）
本実施形態に係るＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法は、上記実施形態に係る化学気相成長装置を用いて、公知の方法でＳｉＣエピタキシャルウェハを製造することができる。本実施形態に係るＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法によれば、坩堝上部の温度上昇を抑制し、高いスループットで高品質なＳｉＣエピタキシャルウェハを低コストで提供することができる。
本実施形態に係るＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法は、上記実施形態に係る化学気相成長装置を用いて、公知の方法でＳｉＣエピタキシャルウェハを製造することができる。本実施形態に係るＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法によれば、坩堝上部の温度上昇を抑制し、高いスループットで高品質なＳｉＣエピタキシャルウェハを低コストで提供することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１，１Ｘ，１Ｙ 化学気相成長装置
２，２Ｘ，２Ｙ 炉体
３，３Ｘ，３Ｙ 炉体上部
３１ 頂部
３２ 側部
３２Ａ 内部
３２Ｂ 外部
３２０，３２０Ｘ 嵌合部
３２０Ｙ フック部
３３ 第１孔
４，４Ｘ 炉体下部
４１ 底部
４２ 側壁
４３ 第２孔
４２０，４２０Ｘ 突出部
５ 載置台
５１ 支持体
５２ 支持柱
５Ａ 上面
６ 加熱手段
Ｒ 成長空間
Ｗ ウェハ
２，２Ｘ，２Ｙ 炉体
３，３Ｘ，３Ｙ 炉体上部
３１ 頂部
３２ 側部
３２Ａ 内部
３２Ｂ 外部
３２０，３２０Ｘ 嵌合部
３２０Ｙ フック部
３３ 第１孔
４，４Ｘ 炉体下部
４１ 底部
４２ 側壁
４３ 第２孔
４２０，４２０Ｘ 突出部
５ 載置台
５１ 支持体
５２ 支持柱
５Ａ 上面
６ 加熱手段
Ｒ 成長空間
Ｗ ウェハ
Claims (8)
- 内部に成長空間を構成する炉体と、
前記成長空間の下方に位置し、載置面にＳｉＣウェハを載置する載置台と、を有し、
前記炉体は、前記載置台と略直行する上下方向に、複数の部材に分離されており、
前記複数の部材は、第１部分と、第２部分と、を有し、
前記第１部分は、外周方向へ突出する突出部を２つ以上有し、
前記第２部分は、前記突出部が掛かるフック部を２つ以上有し、
前記第１部分と、前記第２部分と、は、前記フック部が前記突出部に掛けられることで連結する、ＳｉＣ化学気相成長装置。 - 前記炉体は、炉体上部と、炉体下部と、に分離されており、
前記第１部分は、前記炉体下部であり、
前記第２部分は、前記炉体上部である、請求項１に記載のＳｉＣ化学気相成長装置。 - 前記突出部は、前記第１部分の上端に位置し、
前記フック部は、前記第２部分の下端に位置する、請求項１または２に記載のＳｉＣ化学気相成長装置。 - 前記フック部は、前記突出部を嵌合する嵌合部であり、
前記嵌合部は、前記炉体上部の内側面において、前記外周方向に凹む部分である、請求項１～３のいずれか一項に記載のＳｉＣ化学気相成長装置。 - 前記炉体の厚みは、０．５ｍｍ以上、１０ｍｍ以下である、請求項１～４のいずれか一項に記載のＳｉＣ化学気相成長装置。
- 前記炉体は、前記炉体下部の内壁と、前記炉体上部の内壁と、がほぼ面一である、請求項１～５のいずれか一項に記載のＳｉＣ化学気相成長装置。
- 前記炉体下部には、加熱手段が備えられる、請求項１～６のいずれか一項に記載のＳｉＣ化学気相成長装置。
- 請求項１～７のいずれか一項に記載のＳｉＣ化学気相成長装置を用いたＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法。
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| JP2018226466A JP7242990B2 (ja) | 2018-12-03 | 2018-12-03 | ＳｉＣ化学気相成長装置及びＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法 |
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| CN201911188852.7A CN111261548B (zh) | 2018-12-03 | 2019-11-28 | SiC化学气相沉积装置和SiC外延晶片的制造方法 |
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