TW202039944A - 碳化矽基板、碳化矽基板的製造方法以及碳化矽基板的製造裝置 - Google Patents

碳化矽基板、碳化矽基板的製造方法以及碳化矽基板的製造裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW202039944A
TW202039944A TW109107169A TW109107169A TW202039944A TW 202039944 A TW202039944 A TW 202039944A TW 109107169 A TW109107169 A TW 109107169A TW 109107169 A TW109107169 A TW 109107169A TW 202039944 A TW202039944 A TW 202039944A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
silicon carbide
base substrate
main body
silicon
body container
Prior art date
Application number
TW109107169A
Other languages
English (en)
Inventor
金子忠昭
吉田奈都紀
青木一史
Original Assignee
學校法人關西學院
日商豊田通商股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 學校法人關西學院, 日商豊田通商股份有限公司 filed Critical 學校法人關西學院
Publication of TW202039944A publication Critical patent/TW202039944A/zh

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/36—Carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0635—Carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5873—Removal of material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B23/06—Heating of the deposition chamber, the substrate or the materials to be evaporated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B33/08—Etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02378—Silicon carbide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/02433—Crystal orientation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02529—Silicon carbide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/0257—Doping during depositing
    • H01L21/02573—Conductivity type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02631—Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/0445—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising crystalline silicon carbide
    • H01L21/0455—Making n or p doped regions or layers, e.g. using diffusion
    • H01L21/046—Making n or p doped regions or layers, e.g. using diffusion using ion implantation

Abstract

本發明的課題係在於提供一種基底基板層薄之碳化矽基板、能夠一邊抑制變形、破損一邊製造基底基板層薄的碳化矽基板之碳化矽基板的製造方法以及碳化矽基板的製造裝置。本發明所提供之碳化矽基板的製造裝置係具備：本體容器20，係能夠將碳化矽基底基板10予以收容，且藉由加熱使包含矽元素的氣相種之蒸氣壓及包含碳元素的氣相種之蒸氣壓在內部空間產生；以及加熱爐30，係收容前述本體容器20，以使包含矽元素的氣相種之蒸氣壓在內部空間產生並且形成有溫度梯度的方式進行加熱；前述本體容器20係具有：成長空間S1，係於前述碳化矽基底基板10之單面形成成長層11；以及蝕刻空間S2，係將前述碳化矽基底基板10之其他的單面予以蝕刻。

Description

碳化矽基板、碳化矽基板的製造方法以及碳化矽基板的製造裝置
本發明係關於一種基底基板層薄之碳化矽(SiC)基板、碳化矽基板的製造方法以及碳化矽基板的製造裝置。
在習知上，以降低碳化矽半導體器件(SiC semiconductor device)的導通電阻(ON‐resistance)等作為目的而進行著將碳化矽基板予以薄化的技術開發。
例如，於專利文獻1係記載有以下的技術：「一種薄型之碳化矽晶圓的製造方法，係包含：薄化步驟，係針對從鑄錠(ingot)切下後的碳化矽晶圓(SiC wafer)進行藉由在矽(Si)蒸氣壓下加熱以將表面予以蝕刻(etching)的矽蒸氣壓蝕刻，藉此將厚度減低到100 μm以下」。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2017-105697號公報。
[發明所欲解決之課題]
根據專利文獻1，藉由將碳化矽晶圓的表面予以蝕刻，能夠得到薄型的碳化矽晶圓。另一方面，在將碳化矽晶圓予以薄化的情形下，由於碳化矽晶圓的強度降低，所以有變成碳化矽晶圓之變形、破損的原因之問題存在。
本發明的課題係在於提供一種基底基板層薄之碳化矽基板、能夠一邊抑制變形、破損一邊製造基底基板層薄的碳化矽基板之碳化矽基板的製造方法以及碳化矽基板的製造裝置。 [用以解決課題之手段]
為了解決上述課題，本發明的一態樣之碳化矽基板的製造裝置係具備：本體容器，係能夠將碳化矽基底基板予以收容，且藉由加熱使包含矽元素的氣相種之蒸氣壓及包含碳(C)元素的氣相種之蒸氣壓在內部空間產生；以及加熱爐，係收容前述本體容器，以使包含矽元素的氣相種之蒸氣壓在內部空間產生並且形成有溫度梯度(temperature gradient)的方式進行加熱；前述本體容器係具有：成長空間，係於前述碳化矽基底基板之單面形成成長層；以及蝕刻空間，係將前述碳化矽基底基板之其他的單面予以蝕刻。
如此，本體容器係具有於碳化矽基底基板之單面形成成長層的成長空間以及將其他的單面予以蝕刻之蝕刻空間這雙方，藉此能夠一邊抑制作為被處理物之碳化矽基底基板的變形、破損一邊製造基底基板層薄的碳化矽基板。
在該態樣中，前述成長空間係在前述碳化矽基底基板被配置於前述溫度梯度之低溫側的狀態下，藉由使被配置於前述溫度梯度之高溫側的前述本體容器之一部分與前述碳化矽基底基板相對而形成。 如此，藉由使碳化矽基底基板與本體容器相對來形成成長空間，能夠在可以均勻地保持水平方向的溫度分布之環境下成長。藉此，能夠形成熱應力應變(thermal-stress strain)等較少的成長層。
在該態樣中，前述蝕刻空間係在前述碳化矽基底基板被配置於前述溫度梯度之高溫側的狀態下，藉由使被配置於前述溫度梯度之低溫側的前述本體容器之一部分與前述碳化矽基底基板相對而形成。 如此，藉由使碳化矽基底基板與本體容器相對來形成蝕刻空間，能夠不使用機械加工地將碳化矽基底基板予以蝕刻。結果，不會形成因加工損傷所形成之加工變質層就能夠將基底基板層變薄。
在該態樣中，前述本體容器係具有：基板保持具，係被設置於前述碳化矽基底基板與前述本體容器之間。 如此，藉由在碳化矽基底基板與本體容器之間設置基板保持具，能夠容易地形成成長空間與蝕刻空間。
在該態樣中，前述加熱爐係具有：摻雜物氣體(dopant gas)供給手段，係能夠對前述本體容器內供給摻雜物氣體。 如此，藉由構成為能夠供給摻雜物氣體，能夠控制成長層的摻雜濃度(doping concentration)。
在該態樣中，前述本體容器係由包含多晶(polycrystalline)碳化矽之材料所構成。 如此，本體容器由包含多晶碳化矽之材料所構成，藉此在用加熱爐來加熱本體容器時，能夠在本體容器內使包含矽元素的氣相種之蒸氣壓及包含碳元素的氣相種之蒸氣壓產生。
在該態樣中，前述加熱爐係具有：高熔點容器，係能夠收容前述本體容器；以及矽蒸氣供給源，係能夠對前述高熔點容器內供給矽蒸氣。 如此，藉由加熱爐具有高熔點容器與矽蒸氣供給源，能夠將本體容器在包含矽元素的氣相種之蒸氣壓環境下予以加熱。藉此，能夠抑制本體容器內之包含矽元素的氣相種降低。
又，本發明也關於一種碳化矽基板的製造方法。亦即，本發明的一態樣之碳化矽基板的製造方法係同時進行：成長步驟，係於碳化矽基底基板之單面形成成長層；以及蝕刻步驟，係將前述碳化矽基底基板之其他的單面予以蝕刻。 如此，一邊於碳化矽基底基板之單面形成成長層一邊將其他的單面予以蝕刻，藉此能夠一邊抑制作為被處理物之碳化矽基底基板的變形、破損一邊製造基底基板層薄的碳化矽基板。
在該態樣中，前述成長步驟及前述蝕刻步驟係將碳化矽基底基板收容在使包含矽元素的氣相種之蒸氣壓及包含碳元素的氣相種之蒸氣壓在內部空間產生的本體容器之內部，且以在包含矽元素的氣相種之蒸氣壓的環境下形成有溫度梯度的方式加熱前述本體容器。
在該態樣中，前述成長步驟係使被配置於前述溫度梯度之低溫側的前述碳化矽基底基板與被配置於前述溫度梯度之高溫側的前述本體容器之一部分相對以形成成長層。
在該態樣中，前述蝕刻步驟係使被配置於前述溫度梯度之高溫側的前述碳化矽基底基板與被配置於前述溫度梯度之低溫側的前述本體容器之一部分相對以進行蝕刻。
在該態樣中，前述成長步驟係將前述成長層的摻雜濃度與前述碳化矽基底基板的摻雜濃度設為相同。 如此，在將成長層的摻雜濃度設為與碳化矽基底基板相同的摻雜濃度之情形下，能夠不改變傳導性地形成與基底基板層不同的成長層。例如，能夠形成熱應力應變比基底基板層還降低的成長層、降低了基底面差排(basal plane dislocation)的成長層、抑制了宏階褶(macro step bunching)之形成的成長層。
在該態樣中，前述成長步驟係將前述成長層的摻雜濃度設為比前述碳化矽基底基板的摻雜濃度還低。 如此，在將成長層的摻雜濃度設為比碳化矽基底基板還低的摻雜濃度之情形下，由於能夠將成長層當成器件的耐壓層，故能夠將基底基板層予以薄化而有助於碳化矽半導體器件的導通電阻降低。
在該態樣中，前述成長步驟係將前述成長層的摻雜濃度設為比前述碳化矽基底基板的摻雜濃度還高。 如此，在將成長層的摻雜濃度設為比碳化矽基底基板還高的摻雜濃度之情形下，能夠把碳化矽基板設成高摻雜基板，能有助於碳化矽半導體器件的導通電阻降低。
在該態樣中，前述蝕刻步驟及前述成長步驟是在經由包含矽元素的氣相種之蒸氣壓的環境所排氣的空間中配置前述碳化矽基底基板而加熱的步驟。 [發明功效]
根據已揭示的技術，能夠提供一種基底基板層薄之碳化矽基板、能夠一邊抑制變形、破損一邊製造基底基板層薄的碳化矽基板之碳化矽基板的製造方法以及碳化矽基板的製造裝置。
在一併結合圖式及申請專利範圍時，藉由參酌以下所記載的用以實施發明的形態，能夠明瞭其他的課題、特徵及優點。
以下，使用圖1至圖7，詳細地說明將本發明示於圖式之一較佳實施形態。本發明之技術的範圍並非限定於隨附的圖式所示的實施形態，在申請專利範圍所記載的範圍內能夠適當變更。
[碳化矽基板的製造裝置] 以下，對屬於本發明之一實施形態之碳化矽基板的製造裝置詳細地進行說明。
如圖1所示，本實施形態之碳化矽基板的製造裝置係具備：本體容器20，係能夠收容碳化矽基底基板10，且藉由加熱使包含矽元素的氣相種之蒸氣壓及包含碳元素的氣相種之蒸氣壓在內部空間產生；以及加熱爐30，係收容前述本體容器20，以使包含矽元素的氣相種之蒸氣壓在內部空間產生並且形成有溫度梯度的方式進行加熱。 又，本體容器20係具有：成長空間S1，係於碳化矽基底基板10之單面形成成長層11；以及蝕刻空間S2，係將碳化矽基底基板10之其他的單面予以蝕刻。
如圖2所示，藉由使用這樣的碳化矽基板的製造裝置，能夠同時地進行：於碳化矽基底基板10之單面形成成長層11、及將碳化矽基底基板10之其他的單面予以蝕刻。藉此，能夠一邊抑制作為被處理物之碳化矽基底基板10的變形、破損一邊製造基底基板層12薄的碳化矽基板。
[碳化矽基底基板10] 以作為碳化矽基底基板10來說，能夠例示從以昇華法等製作之鑄錠切片(slice)成圓盤狀而得的碳化矽晶圓、將單晶碳化矽加工成薄板狀的碳化矽基板。另外，以作為單晶碳化矽的結晶多型(crystal polymorphism)來說，也能夠採用任意的多型體(polytype)。
在本說明書中的說明裡，將碳化矽基板基底10之製作半導體元件那面(具體而言是堆積磊晶層(epitaxial layer)之面)稱作主面101，將與該主面101相對的面稱作背面102。又，將主面101及背面102合起來稱作表面，將貫通主面101與背面102的方向稱作表背方向。
另外，以作為主面來說，能夠例示從(0001)面或(000-1)面設置了數度(例如0.4°至8°)的偏離角(off angle)的表面(另外，在本說明書中，於密勒指數(Miller index)的標記中，「-」係意味著附在緊接在-後面之指數的桿(bar))。
在本說明書中的說明裡，單面係指主面101或者背面102，其他的單面係指與單面相對的面。又，成長層11係指在處理前的碳化矽基底基板10上所形成之層，基底基板層12係指殘留有處理前的碳化矽基底基板10之層。
另外，以作為碳化矽基底基板10之大小來說，從幾公分見方的晶片尺寸的觀點，能夠例示6吋晶圓或8吋晶圓。
[本體容器20] 本體容器20只要是能夠收容碳化矽基底基板10且在加熱處理時使包含矽元素的氣相種之蒸氣壓及包含碳元素的氣相種之蒸氣壓在內部空間產生的構成即可。例如，本體容器20係由包含多晶碳化矽之材料所構成。在本實施形態中，本體容器20之全體係由多晶碳化矽所構成。藉由將以此種材料所構成的本體容器20予以加熱，能夠使包含矽元素的氣相種之蒸氣壓及包含碳元素的氣相種之蒸氣壓產生。
亦即，加熱處理過的本體容器20內之環境較期望為包含矽元素的氣相種及包含碳元素的氣相種之混合系的蒸氣壓環境。以作為該包含矽元素的氣相種來說，能夠例示Si、Si2 、Si3 、Si2 C、SiC2 、SiC。又，以作為該包含碳元素的氣相種來說，能夠例示Si2 C、SiC2 、SiC、C。亦即，成為SiC系氣體存在於本體容器20內的狀態。
又，以本體容器20之摻雜物及摻雜濃度來說，能夠配合欲形成的成長層11之摻雜物及摻雜濃度來選擇。以作為摻雜物來說能夠例示氮(N)。
又，在本體容器20之加熱處理時，只要是使包含矽元素的氣相種之蒸氣壓及包含碳元素的氣相種之蒸氣壓在內部空間產生的構造，則能夠採用該構造。例如，能夠表示多晶碳化矽已在內面的一部分露出之構成、或在本體容器20內分開配置多晶碳化矽之構成等。
如圖3所示，本體容器20是具備能夠互相地嵌合的上容器21與下容器22之嵌合容器。於上容器21與下容器22的嵌合部係形成有微小的間隙23，且構成為能夠從該間隙23進行本體容器20內的排氣(抽真空)。
本體容器20係具有：成長空間S1，係於碳化矽基底基板10之單面形成成長層11；以及蝕刻空間S2，係將碳化矽基底基板10之其他的單面予以蝕刻。
成長空間S1係在前述碳化矽基底基板10被配置於溫度梯度之低溫側的狀態下，藉由使被配置於溫度梯度之高溫側的前述本體容器20之一部分與碳化矽基底基板10相對而形成。亦即，藉由設於加熱爐30之溫度梯度，至少本體容器20的一部分(例如上容器21的頂面)變得比碳化矽基底基板10還高溫，藉此形成成長空間S1。
成長空間S1是把設於碳化矽基底基板10與本體容器20之間的溫度差作為驅動力來將本體容器20的矽原子及碳原子對碳化矽基底基板10的表面輸送的空間。 例如，在將碳化矽基底基板10之主面101(或者是背面102)的溫度與相對於該主面101之上容器21的頂面之溫度予以比較時，以主面101側的溫度變低且上容器21之頂面側的溫度變高的方式配置碳化矽基底基板10(參照圖4)。如此，形成在主面101與上容器21的頂面之間設定了溫度差的空間(成長空間S1)，藉此能夠把溫度差作為驅動力來將上容器21之頂面的矽原子及碳原子對碳化矽基底基板10的主面101輸送。
蝕刻空間S2係在碳化矽基底基板10被配置於溫度梯度之高溫側的狀態下，使被配置於溫度梯度之低溫側的本體容器20之一部分與碳化矽基底基板10相對而形成。亦即，藉由設於加熱爐30之溫度梯度，至少本體容器20的一部分(例如下容器22之底面)變得比碳化矽基底基板10還低溫，藉此形成蝕刻空間S2。
蝕刻空間S2是把設於碳化矽基底基板10與本體容器20之間的溫度差作為驅動力來將碳化矽基底基板10的表面的矽原子及碳原子對本體容器20輸送的空間。 例如，在將碳化矽基底基板10之背面102(或者是主面101)的溫度與相對於該背面102之下容器22的底面之溫度予以比較時，以背面102側的溫度變高且下容器22之底面側的溫度變低的方式配置碳化矽基底基板10(參照圖5)。如此，形成在背面102與下容器22的底面之間設定了溫度差之空間(蝕刻空間S2)，藉此能夠把溫度差作為驅動力來將背面102之矽原子及碳原子對下容器22的底面輸送。
本體容器20係具有：基板保持具24，係被設置於碳化矽基底基板10與本體容器20之間。 本實施形態之加熱爐30是以形成以下的溫度梯度之方式進行加熱的構成：俾使溫度從本體容器20的上容器21朝向下容器22而下降。因此，藉由在碳化矽基底基板10與下容器22之間設置能夠將碳化矽基底基板10予以保持的基板保持具24，能夠在碳化矽基底基板10與上容器21之間形成成長空間S1且在碳化矽基底基板10與下容器22之間形成蝕刻空間S2。
基板保持具24只要是能夠將碳化矽基底基板10的至少一部分保持在本體容器20之中空部位的構成即可。例如，1點支持、3點支持、將外周緣予以支持的構成、將一部分予以挾持的構成等，只要是慣用的支持手段則當然能夠採用。以作為該基板保持具24的材料來說，能夠採用碳化矽材料、高熔點金屬材料。
[加熱爐30] 如圖1所示，加熱爐30係具備：主加熱室31，係能夠將被處理物(碳化矽基底基板10等)加熱到1000℃以上至2300℃以下的溫度；預備加熱室32，係能夠將被處理物預備加熱到500℃以上的溫度；高熔點容器40，係能夠將本體容器20予以收容；以及移動手段33(移動台)，係能夠將該高熔點容器40從預備加熱室32往主加熱室31移動。
主加熱室31係在俯視剖視觀看時形成為正六角形，且於主加熱室31的內側配置有高熔點容器40。 於主加熱室31的內部係具備有加熱器(heater)34(網目加熱器)。又，於主加熱室31的側壁及／或天花板係固定有多層熱反射金屬板(未圖示)。該多層熱反射金屬板係以使加熱器34的熱朝向主加熱室31的大致中央部反射的方式所構成。
藉此，在主加熱室31內，以將收容有被處理物之高熔點容器40予以包圍的方式配置加熱器34，進一步地在高熔點容器40的外側配置多層熱反射金屬板，藉此能夠升溫到1000℃以上至2300℃以下的溫度。 另外，以作為加熱器34來說，能夠使用例如電阻加熱式的加熱器或高頻率感應加熱式的加熱器。
又，加熱器34也可以採用能夠在高熔點容器40內形成溫度梯度之構成。例如，加熱器34也可以在上側(或者是下側)配置多個加熱器地構成。又，加熱器34也可以用寬度隨著朝向上側(或者是下側)而變大的方式構成。或者是，加熱器34也可以用能夠隨著朝向上側(或者是下側)而將所供給的電力放大的方式構成。
又，於主加熱室31係連接有：真空形成用閥(valve)35，係進行主加熱室31內的排氣；惰性氣體注入用閥36，係對主加熱室31內導入惰性氣體；以及真空計37，係測定主加熱室31內的真空度。
真空形成用閥35係與將主加熱室31內予以排氣並抽真空的抽真空泵連接(未圖示)。藉由該真空形成用閥35及抽真空泵，主加熱室31內的真空度係能夠調整至例如10 Pa以下，更佳為1 Pa以下，再更佳為10-3 Pa以下。以作為該抽真空泵來說，能夠例示渦輪分子泵(turbomolecular pump)。
惰性氣體注入用閥36係與惰性氣體供給源連接(未圖示)。藉由該惰性氣體注入用閥36及惰性氣體供給源，能夠以10-5 Pa至10000 Pa的範圍對主加熱室31內導入惰性氣體。以作為該惰性氣體來說，能夠選擇Ar、He、N2 等。
又，惰性氣體注入用閥36是能夠對本體容器20內供給摻雜物氣體的摻雜物氣體供給手段。亦即，藉由對於惰性氣體選擇摻雜物氣體(例如N2 等)，能夠將摻雜物摻雜在成長層11而提高摻雜濃度。
預備加熱室32係與主加熱室31連接，且藉由移動手段33構成為能夠移動高熔點容器40。另外，以本實施形態之預備加熱室32而言，以能夠藉由主加熱室31之加熱器34的餘熱而升溫的方式所構成。例如，在將主加熱室31升溫到2000℃之情形下，預備加熱室32係被升溫到1000℃左右，能夠進行被處理物(碳化矽基底基板10、本體容器20、高熔點容器40等)的脫氣處理。
移動手段33係構成為能夠將高熔點容器40載置而在主加熱室31與預備加熱室32之間移動。由該移動手段33所進行的主加熱室31與預備加熱室32之間的搬運以最短1分鐘左右完成，因此能夠實現1 ℃至1000 ℃／min的升溫／降溫。 由於如此地進行急速升溫及急速降溫，因此能夠觀察升溫中及降溫中的不具有低溫成長歷程之表面形狀，而這在習知的裝置上是困難的。 又，在圖1中，雖將預備加熱室32配置在主加熱室31的下方，但也可不限於此地配置於任意方向。
又，本實施形態之移動手段33是將高熔點容器40予以載置的移動台。讓微小的熱從該移動台與高熔點容器40的接觸部散逸。藉此，能夠在高熔點容器40內形成溫度梯度。
在本實施形態之加熱爐30中，由於高熔點容器40的底部與移動台接觸，因此以溫度從高熔點容器40的上容器41朝向下容器42而下降的方式設有溫度梯度。 另外，該溫度梯度的方向能夠藉由將移動台與高熔點容器40之接觸部的位置予以變更來設定成任意的方向。例如，在對移動台採用垂吊式等而將接觸部設於高熔點容器40的天花板之情形下，熱會往上方向散逸。因此對溫度梯度來說，以溫度從高熔點容器40的上容器41朝向下容器42而上升的方式設有溫度梯度。另外，該溫度梯度較佳為沿著碳化矽基底基板10的表背方向所形成。 又，也可以如上述般，藉由加熱器34的構成來形成溫度梯度。
[高熔點容器40] 本實施形態之加熱爐30內的包含矽元素的氣相種之蒸氣壓環境係使用高熔點容器40及矽蒸氣供給源44來形成。例如，只要是能夠在本體容器20的周圍形成包含矽元素的氣相種之蒸氣壓環境的方法，則能夠採用到本發明之碳化矽基板的製造裝置。
高熔點容器40係包含高熔點材料而構成。例如，能夠例示：屬於泛用耐熱構件的C；屬於高熔點金屬的W、Re、Os、Ta、Mo；屬於碳化物的Ta9 C8 、HfC、TaC、NbC、ZrC、Ta2 C、TiC、WC、MoC；屬於氮化物的HfN、TaN、BN、Ta2 N、ZrN、TiN；屬於硼化物的HfB2 、TaB2 、ZrB2 、NB2 、TiB2 ；多晶SiC等。
該高熔點容器40與本體容器20同樣地是具備能夠互相地嵌合的上容器41與下容器42的嵌合容器，且構成為能夠將本體容器20予以收容。於上容器41與下容器42的嵌合部係形成有微小的間隙43，且構成為能夠從該間隙43進行高熔點容器40內的排氣(抽真空)。
高熔點容器40係具有：矽蒸氣供給源44，係能夠對高熔點容器40內供給包含矽元素的氣相種之蒸氣壓。矽蒸氣供給源44只要是在加熱處理時使矽蒸氣在高熔點容器40內產生的構成即可，能夠例示例如固體的矽(單晶矽片或矽粉末等的矽丸(Si pellet))或矽化合物。
在本實施形態之碳化矽基板的製造裝置中，採用碳化鉭作為高熔點容器40的材料，且採用矽化鉭(tantalum silicide)作為矽蒸氣供給源44。亦即，如圖3所示般構成為：於高熔點容器40的內側形成有矽化鉭層，於加熱處理時矽蒸氣從矽化鉭層對容器內供給，藉此形成矽蒸氣壓環境。 除此之外，只要是在加熱處理時於高熔點容器40內形成包含矽元素的氣相種之蒸氣壓的構成則能夠採用。
根據本發明之碳化矽基板的製造裝置，將碳化矽基底基板10熱處理的本體容器20為具有以下部分的構成：成長空間S1，係於碳化矽基底基板10之單面形成成長層11；以及蝕刻空間S2，係將碳化矽基底基板10之其他的單面予以蝕刻。 藉由這樣的構成，能夠同時地進行碳化矽基底基板10的成長與蝕刻，且能夠一邊抑制碳化矽基底基板10的變形、破損一邊製造基底基板層12薄的碳化矽基板。
又，根據本實施形態之碳化矽基板的製造裝置，具備：本體容器20，係能夠將碳化矽基底基板10予以收容，且使包含矽元素的氣相種之蒸氣壓及包含碳元素的氣相種之蒸氣壓在內部空間產生；以及加熱爐30，係收容本體容器20，以使包含矽元素的氣相種之蒸氣壓在內部空間產生並且形成有溫度梯度的方式進行加熱。
藉由這樣的構成，能夠在碳化矽基底基板10與本體容器20之間形成近熱平衡狀態，且包含矽元素的氣相種之蒸氣壓及包含碳元素的氣相種之蒸氣壓(包含Si、Si2 、Si3 、Si2 C、SiC2 、SiC中的至少任一個的氣相種之分壓)環境能夠在本體容器20內形成。 在這樣的環境中，將加熱爐30之溫度梯度作為驅動力而引起質量的輸送，結果碳化矽基底基板10的成長與蝕刻會同時地進行。藉此，能夠一邊抑制碳化矽基底基板10的變形、破損一邊製造基底基板層12薄的碳化矽基板。
又，根據本實施形態之碳化矽基板的製造裝置，藉由在包含矽元素的氣相種之蒸氣壓環境(矽蒸氣壓環境)下加熱本體容器20，能夠抑制包含矽元素的氣相種被從本體容器20內排氣的情形。亦即，使本體容器20內之包含矽元素的氣相種之蒸氣壓與本體容器20外之包含矽元素的氣相種之蒸氣壓平衡，藉此能夠維持本體容器20內的環境。
換言之，本體容器20係被配置於形成有包含矽元素的氣相種之蒸氣壓環境(例如矽蒸氣壓環境)的高熔點容器40內。如此，藉著經由包含矽元素的氣相種之蒸氣壓環境(例如矽蒸氣壓環境)而將本體容器20內排氣(抽真空)，能夠抑制矽原子從成長空間S1及蝕刻空間S2內減少的情形。藉此，能夠將成長空間S1及蝕刻空間S2內長時間維持成有利於成長及蝕刻的原子數比Si／C。
又，根據本實施形態之碳化矽基板的製造裝置，成長空間S1係在碳化矽基底基板10被配置於溫度梯度之低溫側的狀態下，藉由使被配置於溫度梯度之高溫側的本體容器20之一部分與碳化矽基底基板10相對而形成。 如此，藉由使碳化矽基底基板10與本體容器20相對來形成成長空間S1，能夠在可以均勻地保持水平方向的溫度分布之環境下成長。藉此，能夠形成熱應力應變等較少的成長層11。
又，根據本實施形態之碳化矽基板的製造裝置，本體容器20係由多晶碳化矽所構成。藉由設為此種構成，在使用加熱爐30將本體容器20予以加熱時，能夠僅使包含矽元素的氣相種之蒸氣壓及包含碳元素的氣相種之蒸氣壓在本體容器20內產生。
[碳化矽基板的製造方法] 以下，對屬於本發明之一實施形態的碳化矽基板的製造方法詳細地進行說明。 如圖2所示，本實施形態之碳化矽基板的製造方法係同時地進行：成長步驟，係於碳化矽基底基板10之單面形成成長層11；以及蝕刻步驟，係將前述碳化矽基底基板10之其他的單面予以蝕刻。 另外，在同實施形態中，對於與前面的碳化矽基板的製造裝置基本上相同的構成要素附加相同的符號而將說明簡略化。
另外，只要是能夠同時地進行於碳化矽基底基板10之單面形成成長層11的成長步驟、及將前述碳化矽基底基板10之其他的單面予以蝕刻的蝕刻步驟之手法，則能夠採用。也可以採用例如對碳化矽基底基板10之單面供給成長氣體且對碳化矽基底基板10之其他的單面供給蝕刻氣體，藉此同時地進行成長及蝕刻的手法(CVD(Chemical Vapor Deposition；化學氣相沉積)法等)。
本實施形態之成長步驟及蝕刻步驟係將碳化矽基底基板10收容在使包含矽元素的氣相種之蒸氣壓及包含碳元素的氣相種之蒸氣壓在內部空間產生的本體容器20之內部，且以在包含矽元素的氣相種之蒸氣壓的環境下形成有溫度梯度的方式加熱該本體容器20。 以下，對本實施形態之碳化矽基板的製造方法之成長步驟及蝕刻步驟詳細地進行說明。
[成長步驟] 本實施形態之成長步驟係使被配置於溫度梯度之低溫側的碳化矽基底基板10與被配置於溫度梯度之高溫側的本體容器20之一部分相對以形成成長層11。 圖4是表示成長機構之概要的說明圖。將配置了碳化矽基底基板10的本體容器20以1400℃以上至2300℃以下的溫度範圍加熱，藉此在成長空間S1內持續地進行以下1)至5)的反應，結果認定成長層11的成長有在進行。
1)　Poly-SiC(s)→Si(v)+C(s) 2)　2C(s)+Si(v)→SiC2 (v) 3)　C(s)+2Si(v)→Si2 C(v) 4)　Si(v)+SiC2 (v)→2SiC(s) 5)　Si2 C(v)→Si(v)+SiC(s)
1)的說明：本體容器20(Poly(多晶)-SiC(s))被加熱，藉此矽原子(Si(v))因熱分解而從碳化矽脫離。 2)及3)的說明：藉著矽原子(Si(v))脫離而殘留在碳化矽基底基板10的表面的碳(C(s))係與本體容器20內的矽蒸氣(Si(v))反應，藉此成為Si2 C或者是SiC2 等而在本體容器20內昇華。 4)及5)的說明：已昇華的Si2 C或者是SiC2 等係藉由溫度梯度而到達／擴散至碳化矽基底基板10的台階(terrace)，且到達階(step)，藉此成長層11繼承基底基板層12的多型而成長(階流動成長(step-flow growth))。
亦即，成長步驟係具有：矽原子昇華步驟，係使矽原子從本體容器20內熱昇華；以及碳原子昇華步驟，係藉由使殘留於本體容器20內的表面之碳原子與本體容器20內的矽原子結合而昇華。
具體來說，使碳化矽基底基板10的單面(主面101或者是背面102)與溫度比該單面還高的本體容器20之頂面相對而配置，且在這之間形成成長空間S1，藉此能夠使成長層11成長。
換言之，成長步驟係使碳化矽基底基板10與本體容器20的一部分相對而配置，以本體容器20之一部分成為高溫側且碳化矽基底基板10成為低溫側的方式附加溫度梯度來加熱。藉由該溫度梯度，將矽元素及碳元素從本體容器20對碳化矽基底基板10輸送，來使成長層11在碳化矽基底基板10成長。
又，成長步驟係使用摻雜物氣體供給手段(惰性氣體注入用閥36)來對本體容器20內供給摻雜物氣體，藉此能夠調整成長層11的摻雜濃度。 亦即，在不供給摻雜物氣體之情形下，成長層11繼承本體容器20的摻雜濃度而形成。另一方面，藉由供給摻雜物氣體，能夠將成長層11中的摻雜濃度提高，藉此能夠形成具有所期望之摻雜濃度的成長層11。
[蝕刻步驟] 本實施形態之蝕刻步驟係使被配置於溫度梯度之高溫側的碳化矽基底基板10與被配置於溫度梯度之低溫側的本體容器20之一部分相對以進行蝕刻。 圖5是表示蝕刻機構之概要的說明圖。將配置了碳化矽基底基板10的本體容器20以1400℃以上至2300℃以下的溫度範圍加熱，藉此在蝕刻空間S2內持續地進行以下1)至5)的反應，結果認定基底基板層12的蝕刻有在進行。
1)　SiC(s)→Si(v)+C(s) 2)　2C(s)+Si(v)→SiC2 (v) 3)　C(s)+2Si(v)→Si2 C(v) 4)　Si(v)+SiC2 (v)→2SiC(s) 5)　Si2 C(v)→Si(v)+SiC(s)
1)的說明：碳化矽基底基板10(SiC(s))被加熱，藉此矽原子(Si(v))因熱分解而從碳化矽基底基板10的表面脫離(矽原子昇華步驟)。 2)及3)的說明：藉著矽原子(Si(v))脫離而殘留在碳化矽基底基板10的表面的碳(C(s))係與本體容器20內的矽蒸氣(Si(v))反應，藉此成為Si2 C或者是SiC2 等而在本體容器20內昇華(碳原子昇華步驟)。 4)及5)的說明：已昇華的Si2 C或者是SiC2 等係藉由溫度梯度而到達本體容器20內的底面(多晶碳化矽)且成長。
亦即，蝕刻步驟係具有：矽原子昇華步驟，係使矽原子從碳化矽基底基板10的表面熱昇華；以及碳原子昇華步驟，係使殘留於碳化矽基底基板10之表面的碳原子與本體容器20內的矽原子結合，藉此使該殘留於碳化矽基底基板10之表面的碳原子從碳化矽基底基板10的表面昇華。
具體來說，使碳化矽基底基板10之其他的單面(背面102或者是主面101)與溫度比該其他的單面還低的本體容器20之底面相對而配置，且在這之間形成蝕刻空間S2，藉此能夠將基底基板層12蝕刻。
換言之，蝕刻步驟係使碳化矽基底基板10與本體容器20之一部分相對而配置，以本體容器20之一部分成為低溫側且碳化矽基底基板10成為高溫側的方式附加溫度梯度來加熱。藉由該溫度梯度，將矽元素及碳元素從碳化矽基底基板10對本體容器20輸送而將碳化矽基底基板10蝕刻。
本手法中的蝕刻溫度較佳為以1400℃至2300℃的範圍設定，更佳為以1600℃至2000℃的範圍設定。 本手法中的成長速度及蝕刻速度係能夠藉由上述溫度區域來控制，能夠在0.001 μm／min至2 μm／min的範圍選擇。 本手法中的成長時間及蝕刻時間能夠以成為期望的成長量及蝕刻量之方式設定為任意的時間。例如，在成長速度(蝕刻速度)為1 μm／min時欲將成長量(蝕刻量)設為1 μm之情形下，成長時間(蝕刻時間)是1分鐘。 本手法中的溫度梯度係在成長空間S1及蝕刻空間S2中以0.1℃／mm至5℃／mm的範圍設定。 在本手法中，能夠供給摻雜物氣體(N2 等)，且能夠以10-5 Pa至10000 Pa的範圍導入至主加熱室31。
[實施例] 用以下的方法製造了實施例1、實施例2的碳化矽基板。 [實施例1] 用以下的條件在本體容器20及高熔點容器40收容了碳化矽基底基板10(配置步驟)。
[碳化矽基底基板10] 多型：4H-SiC。 基板尺寸：橫寬10 mm × 縱寬10 mm × 厚度0.3 mm。 偏離方向及偏離角：>11-20>方向偏離4°。 成長面：(0001)面。 蝕刻面：(000-1)面。 摻雜物：N。 摻雜濃度：3×1018 cm-3 。 另外，藉由RAMAN(拉曼)分光確認了碳化矽基底基板10的摻雜物及摻雜濃度。也能夠以二次離子質量分析法(SIMS：Secondary Ion Mass Spectrometry)等確認碳化矽基底基板10的摻雜物及摻雜濃度。
[本體容器20] 材料：多晶碳化矽。 容器尺寸：直徑60 mm × 高度4 mm。 基板保持具24的材料：單晶碳化矽。 碳化矽基底基板10與本體容器20的底面之距離：2 mm。 摻雜物：N。 摻雜濃度：1×1017 cm-3 以下(RAMAN分光檢測界限以下)。
[高熔點容器40] 材料：TaC。 容器尺寸：直徑160 mm × 高度60 mm。 矽蒸氣供給源44(矽化合物)：TaSi2 。
[成長步驟及蝕刻步驟] 將以上述條件配置的碳化矽基底基板10用以下的條件加熱處理。 加熱溫度：1700℃。 加熱時間：300 min。 溫度梯度：1℃／mm。 成長速度：5nm／min。 蝕刻速度：5nm／min。 主加熱室31的真空度：10-5 Pa(未導入摻雜物氣體)。
圖6是將以上述條件成長及蝕刻後的實施例1之碳化矽基板用倍率×10000從剖面觀察的SEM像。 該實施例1的成長層11的厚度為1.5 μm，基底基板層12的蝕刻量為1.5 μm。
又，該實施例1之成長層11的摻雜濃度為1×1017 cm-3 以下，基底基板層12的摻雜濃度為3×1018 cm-3 。亦即，成長層11的摻雜濃度比碳化矽基底基板10的摻雜濃度還低。如圖6所示，根據成長層11的SEM像對比度(contrast)比起基底基板層12還明亮的情形也能夠確認這點。
[實施例2] 用以下的條件在本體容器20及高熔點容器40收容了碳化矽基底基板10。
[碳化矽基底基板10] 使用與實施例1同樣的碳化矽基底基板10。
[本體容器20] 使用與實施例1同樣的本體容器20。
[高熔點容器40] 使用與實施例1同樣的高熔點容器40。
[成長步驟及蝕刻步驟] 將以上述條件配置的碳化矽基底基板10用以下的條件加熱處理。 加熱溫度：1800℃。 加熱時間：60 min。 溫度梯度：1℃／mm。 成長速度：50nm／min。 蝕刻速度：50nm／min。 主加熱室31的真空度：13Pa(導入N2 氣體)。
圖7是將以上述條件成長及蝕刻後的實施例2之碳化矽基板用倍率×10000從剖面觀察的SEM像。 該實施例2的成長層11的厚度為3 μm，基底基板層12的蝕刻量為3 μm。
又，該實施例2之成長層11的摻雜濃度為2×1019 cm-3 ，基底基板層12的摻雜濃度是3×1018 cm-3 。亦即，成長層11的摻雜濃度比碳化矽基底基板10的摻雜濃度還高。如圖7所示，根據成長層11的SEM像對比度比基底基板層12還暗的情形也能夠確認這點。
根據本發明之碳化矽基板的製造方法，同時進行：成長步驟，係於碳化矽基底基板10之單面形成成長層11；以及蝕刻步驟，係將碳化矽基底基板10之其他的單面予以蝕刻。藉此，能夠一邊抑制碳化矽基底基板10的變形、破損一邊製造基底基板層12薄的碳化矽基板。
又，根據本發明之碳化矽基板的製造方法，能夠將成長層11的摻雜濃度設為比碳化矽基底基板10的摻雜濃度還低。如此，在將成長層11的摻雜濃度設為比碳化矽基底基板10還低的摻雜濃度之情形下，由於能夠將成長層11當成器件的耐壓層，故能夠將基底基板層12予以薄化而有助於碳化矽半導體器件的導通電阻降低。
又，根據本發明之碳化矽基板的製造方法，能夠將成長層11的摻雜濃度設為比碳化矽基底基板10的摻雜濃度還高。如此，在將成長層11的摻雜濃度設為比碳化矽基底基板10還高的摻雜濃度之情形下，能夠將碳化矽基板設成高摻雜基板，能有助於碳化矽半導體器件的導通電阻降低。
10:碳化矽基底基板 11:成長層 12:基底基板層 20:本體容器 21,41:上容器 22,42:下容器 23,43:間隙 24:基板保持具 30:加熱爐 31:主加熱室 32:預備加熱室 33:移動手段 34:加熱器 35:真空形成用閥 36:惰性氣體注入用閥 37:真空計 40:高熔點容器 44:矽蒸氣供給源 101:主面 102:背面 S1:成長空間 S2:蝕刻空間
[圖1]是一實施形態之碳化矽基板的製造裝置之概略圖。 [圖2]是以一實施形態之碳化矽基板的製造裝置進行成長及蝕刻的碳化矽基板之說明圖。 [圖3]是一實施形態之碳化矽基板的製造裝置之說明圖。 [圖4]是一實施形態之碳化矽基板的製造方法之成長步驟的說明圖。 [圖5]是一實施形態之碳化矽基板的製造方法之蝕刻步驟的說明圖。 [圖6]是以一實施形態之碳化矽基板的製造方法進行了成長及蝕刻的碳化矽基板之剖面SEM(Scanning Electron Microscopy；掃描式電子顯微鏡)像。 [圖7]是以一實施形態之碳化矽基板的製造方法進行了成長及蝕刻的碳化矽基板之剖面SEM像。
10:碳化矽基底基板
20:本體容器
21,41:上容器
22,42:下容器
24:基板保持具
30:加熱爐
31:主加熱室
32:預備加熱室
33:移動手段
34:加熱器
35:真空形成用閥
36:惰性氣體注入用閥
37:真空計
40:高熔點容器
S1:成長空間
S2:蝕刻空間

Claims (16)

  1. 一種碳化矽基板的製造裝置，係具備： 本體容器，係能夠將碳化矽基底基板予以收容，且藉由加熱使包含矽元素的氣相種之蒸氣壓及包含碳元素的氣相種之蒸氣壓在內部空間產生；以及 加熱爐，係收容前述本體容器，以使包含矽元素的氣相種之蒸氣壓在內部空間產生並且形成有溫度梯度的方式進行加熱； 前述本體容器係具有： 成長空間，係於前述碳化矽基底基板之單面形成成長層；以及 蝕刻空間，係將前述碳化矽基底基板之其他的單面予以蝕刻。
  2. 如請求項1所記載之碳化矽基板的製造裝置，其中前述成長空間係在前述碳化矽基底基板被配置於前述溫度梯度之低溫側的狀態下，藉由使被配置於前述溫度梯度之高溫側的前述本體容器之一部分與前述碳化矽基底基板相對而形成。
  3. 如請求項1或2所記載之碳化矽基板的製造裝置，其中前述蝕刻空間係在前述碳化矽基底基板被配置於前述溫度梯度之高溫側的狀態下，藉由使被配置於前述溫度梯度之低溫側的前述本體容器之一部分與前述碳化矽基底基板相對而形成。
  4. 如請求項1或2所記載之碳化矽基板的製造裝置，其中前述本體容器係具有：基板保持具，係被設置於前述碳化矽基底基板與前述本體容器之間。
  5. 如請求項1或2所記載之碳化矽基板的製造裝置，其中前述加熱爐係具有：摻雜物氣體供給手段，係能夠對前述本體容器內供給摻雜物氣體。
  6. 如請求項1或2所記載之碳化矽基板的製造裝置，其中前述本體容器係由包含多晶碳化矽之材料所構成。
  7. 如請求項1或2所記載之碳化矽基板的製造裝置，其中前述加熱爐係具有： 高熔點容器，係能夠收容前述本體容器；以及 矽蒸氣供給源，係能夠對前述高熔點容器內供給矽蒸氣。
  8. 一種碳化矽基板的製造方法，係同時進行： 成長步驟，係於碳化矽基底基板之單面形成成長層；以及 蝕刻步驟，係將前述碳化矽基底基板之其他的單面予以蝕刻。
  9. 如請求項8所記載之碳化矽基板的製造方法，其中前述成長步驟及前述蝕刻步驟係將碳化矽基底基板收容在使包含矽元素的氣相種之蒸氣壓及包含碳元素的氣相種之蒸氣壓在內部空間產生的本體容器之內部，且以在包含矽元素的氣相種之蒸氣壓的環境下形成有溫度梯度的方式加熱前述本體容器。
  10. 如請求項9所記載之碳化矽基板的製造方法，其中前述成長步驟係使被配置於前述溫度梯度之低溫側的前述碳化矽基底基板與被配置於前述溫度梯度之高溫側的前述本體容器之一部分相對以形成成長層。
  11. 如請求項9或10所記載之碳化矽基板的製造方法，其中前述蝕刻步驟係使被配置於前述溫度梯度之高溫側的前述碳化矽基底基板與被配置於前述溫度梯度之低溫側的前述本體容器之一部分相對以進行蝕刻。
  12. 如請求項8至10中任一項所記載之碳化矽基板的製造方法，其中前述成長步驟係將前述成長層的摻雜濃度與前述碳化矽基底基板的摻雜濃度設為相同。
  13. 如請求項8至10中任一項所記載之碳化矽基板的製造方法，其中前述成長步驟係將前述成長層的摻雜濃度設為比前述碳化矽基底基板的摻雜濃度還低。
  14. 如請求項8至10中任一項所記載之碳化矽基板的製造方法，其中前述成長步驟係將前述成長層的摻雜濃度設為比前述碳化矽基底基板的摻雜濃度還高。
  15. 如請求項8至10中任一項所記載之碳化矽基板的製造方法，其中前述蝕刻步驟與前述成長步驟是在經由包含矽元素的氣相種之蒸氣壓的環境所排氣的空間中配置前述碳化矽基底基板而加熱的步驟。
  16. 一種碳化矽基板，係藉由請求項8至15中任一項所記載之碳化矽基板的製造方法所製造。
TW109107169A 2019-03-05 2020-03-05 碳化矽基板、碳化矽基板的製造方法以及碳化矽基板的製造裝置 TW202039944A (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019040072 2019-03-05
JP2019-040072 2019-03-05
JP2019069281 2019-03-29
JP2019-069281 2019-03-29
JP2019069280 2019-03-29
JP2019-069280 2019-03-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202039944A true TW202039944A (zh) 2020-11-01

Family

ID=72337464

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109107169A TW202039944A (zh) 2019-03-05 2020-03-05 碳化矽基板、碳化矽基板的製造方法以及碳化矽基板的製造裝置
TW109107167A TWI824118B (zh) 2019-03-05 2020-03-05 碳化矽磊晶基板、碳化矽磊晶基板的製造方法以及碳化矽磊晶基板的製造裝置

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109107167A TWI824118B (zh) 2019-03-05 2020-03-05 碳化矽磊晶基板、碳化矽磊晶基板的製造方法以及碳化矽磊晶基板的製造裝置

Country Status (6)

Country Link
US (2) US20220181156A1 (zh)
EP (3) EP4209626A1 (zh)
JP (2) JPWO2020179796A1 (zh)
CN (2) CN114174565A (zh)
TW (2) TW202039944A (zh)
WO (2) WO2020179796A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116745471A (zh) 2021-01-14 2023-09-12 学校法人关西学院 蚀刻量的测量方法及其测量系统
WO2023058493A1 (ja) * 2021-10-05 2023-04-13 学校法人関西学院 エピタキシャル層のキャリア濃度を均一化する方法及びそれらの方法により作製された構造
WO2023058492A1 (ja) * 2021-10-05 2023-04-13 学校法人関西学院 ドーパントの活性化率を向上させる方法及びそれらの方法により作製された構造
CN117637463A (zh) * 2024-01-26 2024-03-01 希科半导体科技(苏州)有限公司 碳化硅衬底的位错缺陷的处理方法

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0967304B1 (en) * 1998-05-29 2004-04-07 Denso Corporation Method for manufacturing single crystal of silicon carbide
US6897138B2 (en) * 2001-06-25 2005-05-24 Toyoda Gosei Co., Ltd. Method and apparatus for producing group III nitride compound semiconductor
JP3758528B2 (ja) * 2001-06-25 2006-03-22 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体の製造装置及びそれを用いたｉｉｉ族窒化物系化合物半導体の製造方法
JP4673528B2 (ja) * 2001-09-28 2011-04-20 新日本製鐵株式会社 炭化珪素単結晶インゴットおよびその製造方法
JP4505202B2 (ja) * 2002-09-19 2010-07-21 昭和電工株式会社 炭化珪素単結晶の製造方法および製造装置
US7052546B1 (en) * 2003-08-28 2006-05-30 Cape Simulations, Inc. High-purity crystal growth
JP4513446B2 (ja) * 2004-07-23 2010-07-28 豊田合成株式会社 半導体結晶の結晶成長方法
JP4954654B2 (ja) * 2006-09-21 2012-06-20 新日本製鐵株式会社 エピタキシャル炭化珪素単結晶基板及びその製造方法
JP5588671B2 (ja) * 2008-12-25 2014-09-10 ローム株式会社 半導体装置の製造方法
JP6019938B2 (ja) 2012-08-30 2016-11-02 富士電機株式会社 炭化珪素半導体装置の製造方法
US9017804B2 (en) * 2013-02-05 2015-04-28 Dow Corning Corporation Method to reduce dislocations in SiC crystal growth
JP6097681B2 (ja) * 2013-12-24 2017-03-15 昭和電工株式会社 ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置およびＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法
KR101640313B1 (ko) * 2014-11-14 2016-07-18 오씨아이 주식회사 잉곳 제조 장치
KR20170085085A (ko) * 2014-11-18 2017-07-21 토요 탄소 가부시키가이샤 SiC 기판의 에칭 방법 및 수용 용기
JP6594148B2 (ja) * 2015-09-30 2019-10-23 昭和電工株式会社 炭化珪素単結晶インゴット
JP2017105697A (ja) 2015-11-26 2017-06-15 東洋炭素株式会社 薄型のＳｉＣウエハの製造方法及び薄型のＳｉＣウエハ
US9805935B2 (en) * 2015-12-31 2017-10-31 International Business Machines Corporation Bottom source/drain silicidation for vertical field-effect transistor (FET)
CN109072478B (zh) * 2016-04-28 2021-12-03 学校法人关西学院 气相外延生长方法及带有外延层的基板的制备方法
US20170321345A1 (en) * 2016-05-06 2017-11-09 Ii-Vi Incorporated Large Diameter Silicon Carbide Single Crystals and Apparatus and Method of Manufacture Thereof
JP6762484B2 (ja) * 2017-01-10 2020-09-30 昭和電工株式会社 ＳｉＣエピタキシャルウェハ及びその製造方法
CN106894091B (zh) * 2017-03-28 2020-03-20 山东大学 用于物理气相传输法生长碳化硅晶体的坩埚
EP3382067B1 (en) * 2017-03-29 2021-08-18 SiCrystal GmbH Silicon carbide substrate and method of growing sic single crystal boules
JP6869077B2 (ja) * 2017-03-30 2021-05-12 昭和電工株式会社 炭化珪素単結晶インゴットの製造方法
JP7278550B2 (ja) * 2018-11-05 2023-05-22 学校法人関西学院 ＳｉＣ半導体基板及びその製造方法及びその製造装置
EP4012078A4 (en) * 2019-08-06 2023-11-15 Kwansei Gakuin Educational Foundation SEED CRYSTAL SEED OF SIC AND PRODUCTION METHOD THEREFOR, SIC INGOT PRODUCED BY GROWING SAID SEED CRYSTAL SEED OF SIC AND PRODUCTION METHOD THEREFOR, AND SIC WAFER PRODUCED FROM SAID SIC INGOT AND EPITAXIAL FILM SIC WAFER AND METHODS RESPECTIVE PRODUCTION RESPECTS OF SAID SIC WAFER AND SAID EPITAXIAL FILM SIC WAFER

Also Published As

Publication number Publication date
EP4209626A1 (en) 2023-07-12
EP3936643A4 (en) 2022-11-09
US20220178048A1 (en) 2022-06-09
US20220181156A1 (en) 2022-06-09
TWI824118B (zh) 2023-12-01
WO2020179795A1 (ja) 2020-09-10
JPWO2020179795A1 (zh) 2020-09-10
CN114174567B (zh) 2023-12-15
EP3936643A1 (en) 2022-01-12
WO2020179796A1 (ja) 2020-09-10
EP3936644A4 (en) 2023-03-22
JPWO2020179796A1 (zh) 2020-09-10
TW202044351A (zh) 2020-12-01
CN114174567A (zh) 2022-03-11
CN114174565A (zh) 2022-03-11
EP3936644A1 (en) 2022-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW202039944A (zh) 碳化矽基板、碳化矽基板的製造方法以及碳化矽基板的製造裝置
US20220282395A1 (en) SiC SUBSTRATE, SiC EPITAXIAL SUBSTRATE, SiC INGOT AND PRODUCTION METHODS THEREOF
WO2020095873A1 (ja) ＳｉＣ半導体基板及びその製造方法及びその製造装置
TW202113172A (zh) 碳化矽種晶及其製造方法、已使碳化矽種晶成長的碳化矽鑄錠及其製造方法、由碳化矽鑄錠所製造的碳化矽晶圓及其製造方法以及附磊晶膜的碳化矽晶圓及其製造方法
TWI811529B (zh) 碳化矽基板、碳化矽基板的製造方法、碳化矽基板的製造裝置以及降低碳化矽基板的宏階褶的方法
US11932967B2 (en) SiC single crystal manufacturing method, SiC single crystal manufacturing device, and SiC single crystal wafer
WO2020203517A1 (ja) 大口径半導体基板に適用可能な半導体基板の製造装置
TW202044353A (zh) 碳化矽基板、碳化矽基板的製造方法、碳化矽基板的製造裝置以及磊晶成長方法
TW202129097A (zh) 碳化矽基板的製造方法
TW202046422A (zh) 溫度分布評價方法、溫度分布評價裝置以及均熱範圍的評價方法
TW202044350A (zh) 碳化矽基板、碳化矽基板的製造方法、碳化矽基板的製造裝置以及降低碳化矽基板的加工變質層的方法
TWI833919B (zh) 碳化矽基板、碳化矽基板的製造方法、碳化矽基板的製造裝置以及降低碳化矽基板的加工變質層的方法
US20220189797A1 (en) Device for manufacturing semiconductor substrate comprising temperature gradient inversion means and method for manufacturing semiconductor substrate
US11972949B2 (en) SiC substrate manufacturing method and manufacturing device, and method for reducing work-affected layer in sic substrate
TW202120753A (zh) 碳化矽基板的製造方法