TWI388686B - Acceptor - Google Patents

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TWI388686B
TWI388686B TW094123954A TW94123954A TWI388686B TW I388686 B TWI388686 B TW I388686B TW 094123954 A TW094123954 A TW 094123954A TW 94123954 A TW94123954 A TW 94123954A TW I388686 B TWI388686 B TW I388686B
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Ichiro Fujita
Hirokazu Fujiwara
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Toyo Tanso Co
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Description

承受器
本發明係有關由覆蓋碳化矽(以下簡稱SiC)石墨材所構成之在半導體製程中所使用的磊晶成長用及熱處理用承受器。
先前，SiC半導體製造用承受器係眾所週知。例如有下述專利文件1所揭示者。此專利文件1之物品，係碳基材與形成於上述碳基材表面之碳化鉭(以下簡稱TaC)覆膜所構成的碳複合材料；其特徵係構成上述TaC覆膜之結晶以X光繞射來分析，相當於(200)面之峰值與相當於(111)面之峰值的峰值強度比：I(200)/I(111)為0.2~0.5；或是相當於(111)面之峰值與相當於(200)面之峰值的峰值強度比：I(111)/I(200)為0.2~0.5。
專利文件1：日本特開2004-84057號公報
一般SiC之磊晶成長係在1500℃以上進行。此溫度範圍中若使用覆蓋SiC石墨材作為承受器，則構成承受器之SiC覆膜會昇華而耗損。昇華、蒸發之SiC覆膜會附著於晶圓之背面側，而產生晶圓與承受器黏貼的問題。又若使用覆蓋TaC石墨材作為承受器，在磊晶成長中於TaC覆 膜上堆積SiC層時，會因為與TaC覆膜之熱膨脹差，使堆積之SiC層容易剝落，而有可能成為微粒產生之原因。
磊晶成長或熱處理中，在SiC磊晶成長之際，為了得到高品質之SiC半導體結晶，晶圓週邊環境中必須使Si與C之濃度經常保持一定。但是專利文件1之物品，例如會隨著磊晶成長之進行，而改變環境中之Si與C之濃度，故有時會伴隨於此，使晶圓週邊包含Si或C之環境氣體的濃度大幅改變。
因此本發明之目的，係提供即使進行磊晶成長之後晶圓與承受器也不會黏貼，將晶圓週邊Si與C之濃度保持一定，且抑制微粒產生，藉此可得到高品質之SiC半導體結晶的承受器。
本發明係覆蓋SiC石墨材之承受器，其特徵係放置晶圓之部分中至少一部分，係TaC或覆蓋TaC石墨材。另外將TaC覆膜覆蓋於石墨時，其TaC覆膜之膜厚以10~100μm為佳。10μm以上之膜厚較佳，係因為是用以完全覆蓋石墨基材表面最低限度所需的厚度，但是以30μm以上較理想。100μm以下之膜厚較佳，係根據自時間或成本、製品之尺寸精度等觀點。又，放置上述晶圓之部分，係可自由分離之構者為佳。又放置上述晶圓之部分的週邊部係可自由分離之覆蓋碳化矽石墨材者為佳。
若依上述構造之本發明的承受器，則將晶圓週邊之Si 與C之濃度保持一定，且抑制微粒產生，藉此可得到高品質之SiC半導體結晶的承受器。又因為放置上述晶圓之部分，或放置晶圓之部分及其週邊部分，係可自由分離，故例如即使進行複數次磊晶成長或熱處理後而劣化時，也可輕易更換。結果放置上述晶圓之部分，或放置晶圓之部分及其週邊部分以外之由覆蓋SiC石墨材所構成的構件可重複使用，而可抑制成本。
又若將先前之承受器使用為用以磊晶成長等，則承受器之SiC覆膜會昇華，附著於SiC晶圓之背面，而為了取下此附著之SiC膜，則不得不於磊晶成長後或熱處理後實施晶圓的背面研磨。但是若依本發明之承受器，因為放置晶圓之部分及其週邊部分係TaC覆膜，故不會產生對SiC晶圓背面的SiC覆膜或TaC覆膜附著，而有可省略SiC晶圓背面之研磨工程的優點。
又本發明之承受器中，構成上述覆蓋碳化矽石墨材或覆蓋碳化鉭石墨材的石墨基材，係以1000℃標準放出10-4 Pa/g以下的氣體；且藉由SIMS分析法所測定之氮含量係以5×1018 atoms/cm3 以下為佳。另外在此之氣體放出，係N2 、H2 、H2 O、CO、CO2 、及C2 H4 或C3 H8 等碳氫氣體的放出；此等氣體中除了碳氫氣體，N2 、H2 、H2 O、CO、CO2 放出的越多，以熱CVD來形成覆膜時之覆膜細密度就越降低。又石墨基材中含有較多上述氣體時，也會使TaC覆膜或SiC覆膜的細密性劣化。更且，石墨基材中含有較多N2 等氣體時，TaC覆膜或SiC覆膜中也會吸入N(氮) 或O(氧)。此等之結果，係在磊晶成長或熱處理中，通過細密性降低之覆膜而放出石墨基材中的氣體；以及消耗覆膜而放出內部之雜質，藉此有時所產生之半導體結晶中會取入雜質，而引起純度不良。
若依上述構造，因為使用降低氣體放出且亦降低氮含量之石墨基材，故可提供可抑制引起上述之半導體結晶純度不良之情事的承受器。
又本發明之承受器中，構成上述覆蓋碳化矽石墨材或覆蓋碳化鉭石墨材的石墨基材，係10ppm以下的含灰量；且具有藉由SIMS分析法所測定之硼含量為5×1016 atoms/cm3 以下的石墨基材為佳。另外石墨基材中含有的灰量越多，以熱CVD來覆膜形成時的覆膜細密性就越降低。又石墨基材中含較多硼時，TaC覆膜或SiC覆膜中也會吸入硼。根據此等事情，磊晶成長或熱處理中，所產生之半導體結晶中有時會取入雜質而引起純度不良。
若依上述構造，因為使用石墨基材中含灰量較少，且硼含量較低的石墨基材，故可提供可抑制引起上述之半導體結晶純度不良之情事的承受器。
另外本發明之承受器，係可使用於磊晶成長用、熱處理用、碳化矽半導體製造用或氮化物半導體製造用者。
一邊參考圖示，一邊說明本發明之承受器。首先說明本發明第1實施方式之承受器。第1圖，上圖係本發明第 1實施方式之承受器的立體圖；下圖係本發明第1實施方式之承受器的剖面圖。
第1實施方式之承受器1，係具備覆蓋有SiC之石墨所構成的承受器本體2，和與此承受器本體2一同形成座孔部3a，成為將晶圓放置於上部之部分的構件3。
承受器本體2，在其中心具有用以鑲嵌部件3之階梯狀孔。另外覆蓋承受器本體2表面之SiC覆膜的厚度以10~300μm為佳。10μm以上之膜厚較佳，係因為是用以完全覆蓋石墨基材表面最低限度所需的厚度，但是以30μm以上較理想。300μm以下之膜厚較佳，係根據被覆時間或成本、製品之尺寸精度等觀點。
構件3，係TaC所構成之圓盤狀構件，其剖面形成為略T字形，並形成有在鑲嵌於承受器本體2時，具有最適合於承受器1放置晶圓之形狀的座孔部3a。此座孔部3a，並非必須與放置之晶圓有相同大小的平面形狀，亦可是具有稍微較大之平面形狀者。另外構件3係如第2圖所示，也可以是TaC覆膜5覆蓋石墨6表面之覆蓋TaC石墨材所構成的構件4。此時TaC覆膜之厚度以10~100μm為佳，以30~100μm為更佳。
如此構成之承受器1，因為具備由被SiC覆蓋之石墨所構成的承受器本體2，故可將晶圓週邊Si與C之濃度保持一定。又在磊晶成長之際，即使於承受器本體2堆積SiC層時也不會產生熱膨脹差，故不會使SiC層剝落，因此可抑制微粒產生。又因為放置上述晶圓之部分亦即構件 3，係可自由分離，故例如即使進行複數次磊晶成長或熱處理後而劣化時，也可輕易更換。結果承受器本體2可重複使用，而可抑制成本。相反的，即使只有承受器本體2劣化，也可輕易將此更換，而可不停重複使用構件3。
其次說明本發明第2實施方式之承受器。第3圖係本發明第2實施方式之承受器的剖面圖。另外，與上述第1實施方式之承受器1相同的部分，則省略其說明。
第2實施方式之承受器7，係具備覆蓋有SiC之石墨所構成的承受器本體2，和作為將晶圓放置於上部之部分的構件8，和沿著構件8上部外周來接合而設置之SiC所構成的環狀構件9；以此等承受器本體2和構件8和環狀構件9，來形成座孔部8a。
構件8係由TaC所構成之圓盤狀構件，其剖面形成為略T字形，並形成有在與環狀構件9一同鑲嵌於承受器本體2時，可形成具有最適合於承受器7放置晶圓之形狀的座孔部8a。此座孔部8a，並非必須與放置之晶圓有相同大小的平面形狀，亦可是具有稍微較大之平面形狀者。另外構件8亦與上述構件3相同，如第2圖所示，也可以是TaC覆膜5覆蓋石墨6表面之覆蓋TaC石墨材所構成的構件4。此時TaC覆膜之厚度以10~100μm為佳，以30~100μm為更佳。
如此構成之承受器7，因為具備由被SiC覆蓋之石墨所構成的承受器本體2及由SiC所構成之環狀構件9，故可將晶圓週邊之Si與C之濃度保持一定。又在磊晶成長 之際，即使於承受器本體2及環狀構件9堆積SiC層時也不會產生熱膨脹差，故不會使SiC層剝落，因此可抑制微粒產生。又因為放置上述晶圓之部分亦即構件8及環狀構件9，係可自由分離，故例如即使進行複數次磊晶成長或熱處理後而劣化時，也可輕易更換。結果承受器本體2可重複使用，而可抑制成本。相反的，即使只有承受器本體2劣化，也可輕易將此更換，而可不停重複使用構件8及環狀構件9。
實施例 (實施例1)
實施例1之承受器，係與第1圖所示之第1實施方式的承受器1有相同構造者。承受器本體之SiC覆膜厚度為100μm，TaC構件中央之厚度為2mm。
此種實施例1之承受器，係用以下方法來製作。對承受器本體2之石墨基材，使用硼濃度降低到2×1016 atoms/cm3 以下，氮濃度降低到1×1017 atoms/cm3 以下的等向性石墨。另外此等向性石墨係如以下來製作。首先使用常壓石墨化及高純度化爐，製作成為本發明中高純度碳系材料之基材的碳材料。然後將經石墨化之東洋碳素(股份有限公司)製的等向性碳材料加工為承受器本體2的形狀。將被成形為承受器本體2之形狀的上述石墨基材，裝配於石墨化及高純度化爐中，慢慢將發熱體加熱，一邊以1atm加熱至2450℃，一邊將鹵素或其化合物之氣體， 例如二氯甲烷(流量依據填充於容器內之被加熱碳材的量來增減，例如為1~7NLM左右)供給8小時左右(高純度化工程)。然後將高純度化工程中所得到之高純度化碳材料，繼續於減壓下將爐內保持2250℃，同時再次供給鹵素或其化合物之氣體，例如二氟化二氟甲烷。將容器內壓力減壓至1000Pa並維持著進行5小時之處理(超高純度化工程)。之後將容器內壓力維持在10Pa並依此冷卻至1450℃為止，以1450℃保持48小時(除(氮)氣工程)。進行除氮氣工程後，一邊對爐內導入氫一邊以100Pa保持1小時(氫化處理)。然後對容器內導入氬氣作為稀有氣體，冷卻到室溫為止。冷卻到室溫為止之後，為了不暴露於大氣中，而與氬氣一同封入由聚乙烯樹脂薄膜所構成之袋內來保管。將此者作為承受器本體之石墨基材。
其次將被形成為第1圖所示之承受器本體2之剖面形狀的上述石墨基材，裝配於CVD爐內，減壓並以1450℃充分加熱，然後除氣。之後以氫氣將爐內(容積300公升)作為常壓，保持在1300℃，對原料氣體使用CH3 SiCl3 、對載體氣體使用H2 ，將其混合氣體(CH3 SiCl3 濃度：CH3 SiCl3 /H2 =10.0vol%)以15SLM之流量導入，以1300℃覆蓋SiC。將如此製作者作為實施例1之承受器本體。 使其鑲嵌於此承受器本體而形成之TaC所構成的圓盤狀構件，將其鑲嵌而構成實施例1的承受器。
(實施例2)
實施例2之承受器，除了使用第2圖所示之覆蓋TaC的圓盤狀構件之外，係與第1圖所示之第1實施方式的承受器1為相同構造。承受器本體之SiC覆膜厚度為100μm，圓盤狀構件之TaC覆膜厚度為50μm。
此實施例2之承受器，係用以下方法來製作。承受器本體之SiC覆膜係以與實施例1同樣的方法，覆蓋於和實施例1一樣之石墨基材表面來形成。於圓盤狀構件之石墨基材，係使用經施加與實施例1之承受器本體所使用者相同的高純度處理的等向性石墨基材。將被形成為第2圖所示之石墨6之形狀的石墨基材，裝配於CVD爐內，減壓並以1450℃充分加熱，然後除氣。之後將爐內(容積300公升)保持在1200℃，對原料氣體使用TaCl5 和CH4 、對載體氣體使用H2 ，將其混合氣體(TaCl5 ：CH4 ：H2 =10.0vol%：20.0vol%：70.0vol%)以15SLM之流量導入而覆蓋TaC覆膜。將如此製作者作為實施例2之圓盤狀構件。將此圓盤狀構件鑲嵌於承受器本體，而成為實施例2之承受器。
(比較例1)
如第4圖所示，比較例1之承受器10係以具有座孔部11，且SiC覆膜12形成於表面全體而形成的石墨13所構成者。比較例1之承受器10之SiC覆膜12的厚度係100μm。
如此之比較例1的承受器，係以與實施例1之承受器 本體相同的方法，將SiC膜覆蓋於與實施例1相同的石墨基材表面來形成製作。
(比較例2)
比較例2之承受器係與比較例1之承受器有相同形狀者，係具有座孔部，且TaC覆膜形成於表面全體之石墨所構成者。比較例2之承受器10之TaC覆膜厚度係50μm。
如此之比較例2的承受器，係以與實施例2之圓盤狀構件相同的方法，將TaC覆膜覆蓋於與實施例1相同的石墨基材表面來形成製作。
其次使用此等實施例1、2及比較例1、2之承受器，對原料氣體使用SiH4 (240sccm)及C3 H8 (180sccm)，對載體氣體使用H2 (1000sccm)，在1600℃環境中嚐試SiC磊晶成長，來觀察、測定承受器及晶圓的狀態。另外SiC晶圓，係使用4H-SiC(0001)off角8度者。
首先，SiC磊晶成長之後，確認有無與承受器黏貼。在晶圓背面存在有TaC覆膜或TaC構件之實施例1、2及比較例2之承受器的情況下，並沒有與晶圓黏貼，但比較例1中則發現與晶圓黏貼。
其次分別針對實施例1、2及比較例1、2之承受器，進行5次上述磊晶成長。另外放置於承受器之座孔部的晶圓，每次都會更換。測定此磊晶成長後之SiC層的硼濃度，其結果表示於下述第1表。測定係使用SIMS( Secondary Ion Mass Spectrometry)分析法。另外SIMS分析法係以被加速至數百~20kV之離子(通常是O2 + 、Cs+ 、Ga+ )對材料表面濺射，藉由測定飛出之正或負帶電粒子的質量，來分析材料組成的分析法。SIMS分析法最大之特長，係可檢測出材料中所包含的1 H~238 U為止所有元素。
由第1表，可得知使用實施例1、2之承受器時，磊晶成長後之SiC層的特性較安定。相較之下，使用比較例1之承受器時，第4次磊晶成長中雜質濃度會變高。觀察到放置晶圓之正下方的SiC覆膜蒸發，石墨基材開始露出。覆蓋TaC覆膜之比較例2的承受器，則沒有如此問題。
其次分別針對實施例1、2及比較例1、2之承受器，進行5次磊晶成長，觀察從承受器之覆膜上有無SiC層剝落。將其結果表示於下述第2表。另外放置於承受器之座 孔部的晶圓，每次都會更換。如下述第2表所示，覆蓋TaC覆膜之石墨所構成之承受器亦即比較例2中，在TaC覆膜上於磊晶成長所堆積之SiC層剝落，從第2次開始觀察到。此剝落會成為微粒之產生源，而使磊晶成長後之SiC層特性劣化。實施例1、2及比較例1中，則沒有觀察到SiC層剝落。
從而，得知若依實施例1、2，則可提供於進行磊晶成長之際，可得到高品質之SiC半導體結晶的承受器。
(實施例3、4及比較例3、4)
實施例3、4及比較例3、4中，為了更容易觀察SiC晶圓背面之附著物，係對各承受器使用以下之SiC晶圓。亦即分別針對與實施例1、2及比較例1、2所使用者相同的SiC晶圓，分別對實施例3、4及比較例3、4的承受器使用更把背面平滑加工之雙面研磨晶圓(4H-SiC(0001) off角8度)。磊晶成長前晶圓背面之表面均方粗糙度RMS為0.5~0.7nm。
其次使用此等實施例3、4及比較例3、4之承受器，對原料氣體使用SiH4 (240sccm)及C3 H8 (180sccm)，對載體氣體使用H2 (1000sccm)，在1600℃環境中嚐試10小時的磊晶成長，來觀察、測定承受器及晶圓的狀態。
又在SiC磊晶成長之後，確認有無與承受器黏貼。第5圖，係表示以微分干涉型光學顯微鏡所觀察之晶圓背面之表面型態的照片；(a)為磊晶成長前晶圓背面之表面型態，(b)係使用比較例3之承受器時晶圓背面之表面型態，(c)係使用實施例3之承受器時晶圓背面之表面型態的照片。第5圖(a)雖然是磊晶成長前晶圓背面之狀態，但相較之下，接觸SiC覆膜之比較例3之承受器的情況下，則如第5圖(b)所示，發現與晶圓黏貼和晶圓背面的表面粗糙，發生SiC覆膜昇華與附著。但是TaC覆膜與晶圓背面接觸之實施例3之承受器的情況下，則如第5圖(c)所示，沒有與晶圓黏貼或TaC覆膜之昇華及附著，而晶圓背面為平坦。另外實施例4與比較例4中，也是與第5圖(c)為相同表面型態。
其次分別針對實施例3、4及比較例3、4之承受器，進行5次上述磊晶成長。另外放置於承受器之座孔部的晶圓，每次都會更換。將此磊晶成長中晶圓背面之附著物厚度，晶圓背面之表面粗糙度，晶圓放置正下方之SiC覆膜及TaC覆膜厚度，係表示於第3表。另外晶圓背面附著物 之厚度，係使用掃描型電子顯微鏡(SEM，日立製造，S-3200N)，來觀察磊晶成長後晶圓之毀壞剖面。以磊晶成長後之比較例3來處理時，晶圓之剖面SEM照片係表示於第6圖。雖然晶圓與附著物一樣是SiC，但因為雜質濃度不同，故SEM之二次電子影像會觀察到對比不同。附著在晶圓背面之SiC的厚度為2~3μm。另一方面，實施例3、4及比較例4之晶圓背面，則沒有觀察到附著物。
其次使用原子間力顯微鏡(AFM，Digital Instrument製造，NanoscopeIIIa)來測定表面均方粗糙度RMS。依據第3表，磊晶成長後之比較例3所處理過之晶圓背面的表面粗糙度，係103~121nm的表面粗糙，而為必須有晶圓背 面再研磨加工的狀態。另一方面，實施例3、4及比較例4之晶圓背面的表面粗糙度，係0.7~0.9nm而極為平坦，幾乎與磊晶成長前晶圓背面的表面粗糙度相同。
其次測定放置晶圓正下方之SiC覆膜與TaC覆膜的厚度。5次磊晶成長後，將承受器破壞分析來測定覆膜之厚度。測定係使用掃描型電子顯微鏡(SEM，日立製造，S-3200N)。將放置晶圓正下方之SiC覆膜與TaC覆膜毀壞，觀察剖面來測定膜厚。依據第3表，比較例3中進行5次磊晶成長後係損耗了14μm之SiC覆膜。另一方面，實施例3、4及比較例4中，則沒有確認到TaC覆膜之損耗。
其次分別針對實施例3、4及比較例3、4之承受器，進行5次上述磊晶成長，觀察從承受器之覆膜上有無SiC層剝落。將其結果表示於下述第4表。另外放置於承受器之座孔部的晶圓，每次都會更換。如下述第4表所示，覆蓋TaC覆膜之石墨所構成之承受器亦即比較例4中，在TaC覆膜上於磊晶成長製程中所堆積之SiC層剝落，從第2次開始觀察到。此剝落會成為微粒之產生源，而使磊晶成長後之SiC層特性劣化。實施例3、4及比較例3中，則沒有觀察到SiC層之剝落。
又，使用微分干涉型光學顯微鏡之反射模式和透射模式，來觀察磊晶成長後SiC層表面與晶圓之界面之狀態。第7圖(a)中，係以透射模式觀察到比較例4中磊晶成長後SiC層與晶圓之界面的照片，第7圖(b)中，表示以反射模式觀察到SiC層表面的照片。以箭號所示黑點為混入的微粒。依據第7圖(b)，觀察到微粒之表面係存在有被稱為淺窪(Shallow Pit)或波窪(Wavy Pit)之凸狀表面缺陷。經評估微粒混入為原因而產生之窪密度後，實施例3、4及比較例3中係12~133個/cm2 之窪密度。另一方面比較例4中，則是多了一位數的241~1360個/cm2 之窪密度。比較例4中，剝落之SiC片會散佈於環境中，被取入SiC層而增加缺陷。
從而藉由實施例3、4，亦可提供於進行磊晶成長之際 ，可得到高品質之SiC半導體結晶的承受器。
(實施例5)
實施例5之承受器形狀，係第1圖所示之構造者。首先藉由與實施例1相同之方法，經過高純度化及超高純度化工程、除(氮)氣工程、氫化工程，將以1000℃基準有10-4 Pa/g以下的氣體放出，有2ppm以下之含灰量，氮濃度減低在1×1017 atoms/cm3 以下及硼濃度減低在2×1016 atoms/cm3 以下的石墨材料作為基材。然後使用熱CVD法於上述承受器本體2之石墨基材表面，覆蓋100μm的SiC覆膜。又，使用熱CVD法於上述構件3之石墨基材表面，覆蓋50μm的TaC覆膜。
(比較例5)
比較例5之承受器形狀係第4圖所示之構造者。首先以與實施例1相同之方法結束高純度化工程之後，並不進行石墨材料之超高純度化工程、除(氮)氣工程、氫化工程，而是用以氮氣冷卻並保管於大氣中之石墨材料來作為基材。將以1000℃基準有10-5 Pa/g以上的氣體放出，有300ppm之含灰量，氮濃度在5×1019 atoms/cm3 以上及硼濃度在1×1019 atoms/cm3 以上的石墨材料作為基材。然後使用熱CVD法於上述承受器石墨基材13表面，覆蓋100μm的SiC覆膜。
(比較例6)
比較例6之承受器形狀係第4圖所示之構造者。首先以與實施例1相同之方法結束高純度化工程之後，並不進行石墨材料之超高純度化工程、除(氮)氣工程、氫化工程，而是用以氮氣冷卻並保管於大氣中之石墨材料來作為基材。將以1000℃基準有10-5 Pa/g以上的氣體放出，有300ppm之含灰量，氮濃度在5×1019 atoms/cm3 以上及硼濃度在1×1019 atoms/cm3 以上的石墨材料作為基材。然後使用熱CVD法於上述承受器石墨基材13表面，覆蓋50μm的TaC覆膜。
其次，分別針對實施例5、比較例5及比較例6的承受器，實施上述磊晶成長並分別評價各個承受器之SiC覆膜及TaC覆膜的氣體透過率。將其結果表示於下述第5表。覆膜之氮氣透過率，係依據文獻(上山峰宏、曾我部敏明、碳、151(1992年)，p8.)之記載來測定。第8圖係表示測定裝置之概要。
另外以下所謂一次側，係指以一次側配管25(途中具有未圖示之槽)、室26、停止閥30、排氣閥31、閘閥30所封閉的空間，將該空間之真空度稱為一次側真空。又二次側係指以室26、閘閥32、排氣閥33所封閉的空間，將該空間之真空度稱為二次側真空。
其次，說明第8圖所示之測定裝置的動作，以及承受器之氣體透過率的測定方法。測定試料，係使用將承受器加工為直徑30mm以上之圓板狀，在測定前充分乾燥者。將測定試料設置於室26內，打開閘閥32與排氣閥31，以轉子式真空泵24來抽真空。抽真空到100Pa以下之後，關閉排氣閥31而打開排氣閥33、34，以轉子式真空泵29及渦輪分子泵28，將室一次側配管25及二次側之槽27減壓到一定的高真空值為止。接著，經以電離真空計23確認已到達真空，在關閉排氣閥33、34與閘閥32之後，停止真空泵29及渦輪分子泵28。打開停止閥30，一邊以一次側真空計21確認一次側配管25，一邊以一定實驗壓力加入N2 氣體。N2 氣體係從一次側通過室26內之測定試料，往二次側之槽27移動，使二次側之槽27的壓力開始上升。其壓力上升率係以二次側壓力計22來測定。如此使
測定裝置動作之後，依據以下數式(1)、(2)算出測定試料之氣體透過率(K)。
K=(QL)/(△PA)………(1)
Q={(p2 -p1 )V0 }/t………(2)
在此K係氮氣透過率，Q為通氣量，△P為一次側槽與二次側槽之壓力差，A為透過面積，L為測定試料之厚度，p1 為二次側槽之初期壓力，p2 為二次側槽之最後壓力，V0 為二次側槽之容積，t為測定時間。
為了求出覆膜之氮氣透過率(K2 )，首先係測定於石墨基材上設置覆膜之覆蓋SiC及TaC石墨材的氮氣透過率(K0 )，其次藉由研磨去除上述覆膜，僅測定石墨基材之氮氣透過率(K1 )。然後由以下關係式(3)算出K2 。
(L1 +L2 )/K0 =L1 /K1 +L2 /K2 ………(3)
在此，L1 為石墨基材之厚度，L2 為SiC及TaC覆膜之厚度。
以上述各數式求出之實施例5的SiC覆膜及TaC覆膜氣體透過率，分別為細密的1.5×10-9 和8.7×10-10 cm2 /s，而有用以抑制來自石墨基材之氣體放出的充分特性。但是上述各數式求出之比較例5和比較例6的覆膜氣體透過率，為較大的4.5×10-4 和5.1×10-4 cm2 /s，為石墨基材中之含 有氣體會透過覆膜放出至環境中者。又比較例5和比較例6中，以熱CVD來形成覆膜時，會從石墨基材放出大量氣體，阻礙覆膜形成，使覆膜之細密性劣化。
又，測定各個磊晶成長後SiC層之氮與硼濃度。將其結果表示於上述第5表。測定係使用SIMS分析法。使用實施例5之承受器時，SiC層之氮濃度與硼濃度，係分別為5.2×1015 和3.4×1014 atoms/cm3 ，為高純度者。但是使用比較例5之承受器時，SiC層之氮濃度與硼濃度會變高，來自石墨基材之氣體放出成為原因而提高雜質濃度。又使用比較例5和比較例6之承受器時，磊晶成長後SiC層之氮濃度與硼濃度，會提高到5.8×1017 ~5.6×1018 atoms/cm3 ，來自石墨基材而透過TaC覆膜之氣體放出會成為原因，而提高雜質濃度。
從而若依實施例5，得知可提供於進行磊晶成長之際，可得到高品質之SiC半導體結晶的承受器。
另外本發明係可在不脫離申請專利範圍所記載之技術思想的範圍內予以設計變更者，而不限定於上述實施方式或實施例。
1、7、10‧‧‧承受器
2‧‧‧承受器本體
3、4、8‧‧‧構件
3a、8a、11‧‧‧座孔部
5‧‧‧TaC覆膜
12‧‧‧SiC覆膜或TaC覆膜
6、13‧‧‧石墨
9‧‧‧環狀構件
21‧‧‧一次側真空計
22‧‧‧二次側真空計
23‧‧‧電離真空計
24、29‧‧‧真空泵
25‧‧‧一次側配管
26‧‧‧透過室
27‧‧‧二次側槽
28‧‧‧渦輪分子泵
30‧‧‧停止閥
31、33、34‧‧‧排氣閥
32‧‧‧閘閥
〔第1圖〕上圖係本發明第1實施方式之承受器的立體圖；下圖係本發明第1實施方式之承受器的剖面圖。
〔第2圖〕表示第1圖之承受器中圓盤狀構件變形例的示意剖面圖。
〔第3圖〕本發明第2實施方式之承受器的剖面圖。
〔第4圖〕比較例中承受器的示意剖面圖。
［第5圖〕表示以微分干涉型光學顯微鏡所觀察之晶圓背面之表面型態的照片；(a)為磊晶成長前晶圓背面之表面型態，(b)係使用比較例3之承受器時晶圓背面之表面型態，(c)係使用實施例3之承受器時晶圓背面之表面型態的照片。
〔第6圖〕使用比較例3之承受器時晶圓背面附近的剖面SEM照片。
〔第7圖〕表示以微分干涉型光學顯微鏡來觀察，使用比較例4之承受器時磊晶成長後SiC層表面與晶圓之界面之狀態的照片；(a)係以透射模式攝像之照片，(b)係以反射模式攝像之照片。
〔第8圖〕氣體透過率測定裝置之概略構造圖。
1‧‧‧承受器
2‧‧‧承受器本體
3‧‧‧構件
3a‧‧‧座孔部

Claims (12)

  1. 一種承受器，其特徵係具備有：由覆蓋碳化矽石墨材所構成之本體；放置晶圓之部分中至少一部分由碳化鉭或覆蓋碳化鉭石墨材所構成的晶圓放置構件；及至少藉由上述本體及上述晶圓放置構件所形成之收容晶圓的凹部，上述晶圓放置構件係在劃定上述凹部的底面及側面之中，僅由上述底面露出。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之承受器，其中，上述晶圓放置構件，係相對上述本體自由分離。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之承受器，其中，上述晶圓放置構件不會由透過上述側面而與上述底面相連接的上述凹部外之面露出。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之承受器，其中，上述晶圓放置構件係被收容在形成於上述本體的貫穿孔內，而被上述本體所支持。
  5. 如申請專利範圍第4項所記載之承受器，其中，上述本體具有突起，該突起係由劃定上述貫穿孔的壁部朝向該貫穿孔的內側突出，並且支持被收容在該貫穿孔內的上述晶圓放置構件。
  6. 如申請專利範圍第1項所記載之承受器，其中， 上述晶圓放置構件中沿著與上述底面呈正交的方向的剖面係實質上呈T字形。
  7. 如申請專利範圍第1項所記載之承受器，其中，另外具備有由碳化矽所構成的環狀構件，其係沿著上述晶圓放置構件的外周緣而設，連同上述本體及上述晶圓放置構件一起形成上述凹部。
  8. 如申請專利範圍第7項所記載之承受器，其中，上述環狀構件係相對上述本體自由分離。
  9. 如申請專利範圍第1項所記載之承受器，其中，構成上述覆蓋碳化矽石墨材或覆蓋碳化鉭石墨材的石墨基材，係以1000℃標準放出10-4 Pa/g以下的氣體；且藉由SIMS分析法所測定之氮含量係5×1018 atoms/cm3 以下。
  10. 如申請專利範圍第1項所記載之承受器，其中，構成上述覆蓋碳化矽石墨材或覆蓋碳化鉭石墨材的石墨基材，係10ppm以下的含灰量；且藉由SIMS分析法所測定之硼含量係5×1016 atoms/cm3 以下。
  11. 如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所記載之承受器，其係磊晶成長用或熱處理用者。
  12. 如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所記載之承受器，其係碳化矽半導體製造用或氮化物半導體製造用者。
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