WO2020203516A1 - 温度勾配反転手段を備える半導体基板の製造装置及び半導体基板の製造方法 - Google Patents

温度勾配反転手段を備える半導体基板の製造装置及び半導体基板の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2020203516A1
WO2020203516A1 PCT/JP2020/013202 JP2020013202W WO2020203516A1 WO 2020203516 A1 WO2020203516 A1 WO 2020203516A1 JP 2020013202 W JP2020013202 W JP 2020013202W WO 2020203516 A1 WO2020203516 A1 WO 2020203516A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
semiconductor substrate
heating
temperature gradient
heating chamber
main body
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/013202
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
忠昭 金子
Original Assignee
学校法人関西学院
豊田通商株式会社
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 学校法人関西学院, 豊田通商株式会社 filed Critical 学校法人関西学院
Priority to EP20783505.9A priority Critical patent/EP3951026A4/en
Priority to JP2021511518A priority patent/JPWO2020203516A1/ja
Priority to CN202080024455.0A priority patent/CN114174570B/zh
Priority to US17/600,087 priority patent/US20220189797A1/en
Publication of WO2020203516A1 publication Critical patent/WO2020203516A1/ja

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
    • 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
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • 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
    • 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 potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate and a device for manufacturing a semiconductor substrate.
  • Patent Document 1 describes a method for etching a SiC substrate in which a SiC substrate is housed in a storage container provided with a tantalum carbide layer and a tantalum Silicide layer on the internal space side and heated under the vapor pressure of Si. There is.
  • a first heating step of heating a semiconductor substrate and a heat treatment space accommodating a transmitter / receiver that transports atoms with the semiconductor substrate so that a temperature gradient is formed between the semiconductor substrate and the transmitter / receiver.
  • This is a method for manufacturing a semiconductor substrate, which includes a second heating step of inverting the height of the temperature gradient and heating the temperature gradient.
  • the heating step is performed in a semi-closed space.
  • a semi-closed space By heating in a semi-closed space, unintended reactions of the semiconductor substrate and the transmitter / receiver can be suppressed.
  • the heating step is performed in an atmosphere containing atomic species constituting the semiconductor substrate.
  • the main container that houses the semiconductor substrate and It is provided with a heating chamber for accommodating the main body container and a heating furnace having a heating means for heating so as to form a temperature gradient between the semiconductor substrate and the transmitter / receiver.
  • a semiconductor substrate manufacturing apparatus having a temperature gradient reversing means for reversing the height of the temperature gradient. According to the manufacturing apparatus of the present invention, the etching and growth of the semiconductor substrate can be performed in the same apparatus system.
  • the temperature gradient reversing means is a temperature controlling means for controlling the temperature inside the main body container in the heating means.
  • the temperature control means includes means for controlling the calorific value of the heating means.
  • the temperature control means includes means for controlling the position or orientation of the heating means.
  • the temperature gradient reversing means is a main body container controlling means for controlling the position or orientation of the main body container.
  • the temperature gradient reversing means is a heat radiating means that releases heat in the heating chamber to the outside of the heating chamber.
  • a temperature control means for controlling the temperature inside the main body container in the heating means, a main body container control means for controlling the position or orientation of the main body container, and the heating chamber. It is provided with two or more kinds of temperature gradient reversing means selected from heat radiating means for discharging the heat of the above to the outside of the heating chamber.
  • the main body container is made of a material containing atomic species constituting the semiconductor substrate. As described above, since the main body container is made of a material containing atomic species constituting the semiconductor substrate, the main body container itself can be used as a transmitter / receiver by the heating furnace.
  • a melting point container for accommodating the main body container is further provided.
  • a high melting point container it is possible to suppress an unintended reaction of the semiconductor substrate and the main body container.
  • a semiconductor substrate and a main container that houses a transmitter / receiver that transports atoms with the semiconductor substrate. It is provided with a heating chamber for accommodating the main body container and a heating furnace having a heating means for heating so as to form a temperature gradient between the semiconductor substrate and the transmitter / receiver.
  • the heating chamber has at least a first heating chamber and a second heating chamber.
  • the first heating chamber and the second heating chamber are adjacent to each other via a heating means.
  • the temperature gradient of the first heating chamber and the temperature gradient of the second heating chamber can be reversed.
  • the first heating chamber and the second heating chamber each include independent heating means. With such a form, the temperature gradient of the first heating chamber and the temperature gradient of the second heating chamber can be reversed.
  • the first heating chamber and the second heating chamber are provided with heat insulating materials having different thicknesses.
  • etching and growth of the semiconductor substrate can be performed in the same device, the manufacturing cost of the semiconductor substrate is reduced, and the manufacturing efficiency is improved.
  • FIG. 1 It is a conceptual diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor substrate of this invention. It is a conceptual diagram which shows the growth mechanism of the semiconductor substrate which concerns on this embodiment. It is a conceptual diagram which shows the etching mechanism of the semiconductor substrate which concerns on this embodiment. It is a drawing which shows the manufacturing apparatus provided with the temperature control means which concerns on Example 1.
  • FIG. 1 shows the manufacturing apparatus provided with the temperature control means which concerns on Example 1.
  • FIG. 2 shows the manufacturing apparatus provided with the main body container control means which concerns on Example 2.
  • FIG. It is a drawing which shows the manufacturing apparatus provided with the heat dissipation means which concerns on Example 3.
  • FIG. It is a drawing which shows the manufacturing apparatus which includes both the temperature control means and the main body container control means which concerns on Example 4.
  • a semiconductor substrate and a transmitter / receiver for transporting atoms with the semiconductor substrate are housed in a space for heat treatment (heat treatment space). Then, a first heating step of heating is provided so that a temperature gradient is formed between the semiconductor substrate and the transmitter / receiver.
  • the transmitter / receiver is a material containing atomic species constituting a semiconductor substrate, and means a general term for materials that send or receive atoms to a semiconductor substrate by heating a heat treatment space. To do.
  • a second heating step of reversing the height of the temperature gradient and heating again is provided. Specifically, when the semiconductor substrate is heated at a relatively low temperature in the first heating step and the transmitter / receiver is heated at a relatively high temperature, the semiconductor substrate is heated at a relatively high temperature in the second heating step. Heat and heat the transmitter / receiver at a relatively low temperature.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a concept of a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • the semiconductor substrate 10 provided with the main surface 11 is housed in the heat treatment space S20 in the main body container 20.
  • the main surface means a surface on which the semiconductor substrate 10 is grown or etched.
  • a surface having an off angle of 0.4 to 8 ° from the (0001) surface or the (000-1) surface can be exemplified.
  • the main body container 20 is a fitting container including an upper container 22 and a lower container 23 that can be fitted to each other.
  • a minute gap 24 is formed in the fitting portion between the upper container 22 and the lower container 23, and the inside of the main container 20 can be exhausted (evacuated) from the gap 24.
  • the semiconductor substrate 10 is a SiC substrate.
  • the main body container 20 is made of a material containing polycrystalline SiC, and a part of the main body container 20 facing the main surface 11 of the semiconductor substrate 10 has a role as a transmitter / receiver 21.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an outline of the growth mechanism of the manufacturing method according to the present embodiment.
  • the heat treatment space S20 is heated in a temperature range of 1400 ° C. or higher and 2300 ° C. or lower, the semiconductor substrate 10 is placed on the low temperature side of the temperature gradient, and the transmitter / receiver 21 is placed on the high temperature side of the temperature gradient.
  • the reaction of to 5) proceeds, and the growth layer 12 is formed on the main surface 11.
  • the growth of the semiconductor substrate 10 according to the present embodiment includes a Si atom sublimation step of thermally sublimating Si atoms from the inside of the main body container 20 and a bond of C atoms remaining on the main surface 11 with the Si atoms in the main body container 20. It has an atomic sublimation step to sublimate it.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing an outline of the etching mechanism of the manufacturing method according to the present embodiment.
  • the heat treatment space S20 is heated in a temperature range of 1400 ° C. or higher and 2300 ° C. or lower, the semiconductor substrate 10 is placed on the high temperature side of the temperature gradient, and the transmitter / receiver 21 is placed on the low temperature side of the temperature gradient.
  • the reaction of to 5) proceeds, and as a result, the etching of the semiconductor substrate 10 proceeds.
  • the etching step according to the present embodiment is a Si atom sublimation step of thermally sublimating Si atoms from the surface of the semiconductor substrate 10, and a C atom remaining on the main surface 11 is bonded to the Si atom in the main body container 20. It has a C atom sublimation step to sublimate.
  • the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention utilizes the fact that the growth and etching of the semiconductor substrate can be switched depending on the height of the temperature gradient generated between the semiconductor substrate and the transmitter / receiver. That is, the semiconductor substrate is grown or etched by the first heating step, and the second heating step in which the temperature gradient is inverted causes a reaction opposite to the reaction that occurred in the first heating step. As described above, according to the manufacturing method of the present invention, the behavior of the semiconductor substrate can be controlled by the height of the temperature gradient, and growth and etching can be performed in the same apparatus system.
  • the present invention is not limited to this, and any semiconductor substrate can be adopted.
  • the semiconductor substrate a semiconductor substrate capable of growing by the vapor phase method is preferably used.
  • the transmitter / receiver is not particularly limited as long as it is a material containing atomic species constituting the semiconductor substrate.
  • a material containing atomic species constituting a semiconductor substrate may be housed inside the main body container separately from the main body container. That is, the heating step may be performed in an atmosphere containing atomic species constituting the semiconductor substrate.
  • the atmosphere containing the atomic species constituting the semiconductor substrate also includes the atmosphere in which the atomic species constituting the semiconductor substrate are generated by heating.
  • a main body container made of a material containing atomic species constituting a semiconductor substrate can be used.
  • the heat treatment space is preferably a semi-closed space.
  • the semi-closed space can be formed, for example, by accommodating the semiconductor substrate 10 and the transmitter / receiver 21 in the main body container 20.
  • the semi-closed space in the present specification means a space in which the inside of the container can be evacuated, but at least a part of the above generated in the container can be confined. By providing a semi-closed space, unintended reactions of the semiconductor substrate and the transmitter / receiver can be suppressed.
  • the growth temperature and etching temperature in this method are preferably set in the range of 800 to 2500 ° C.
  • the growth rate and etching rate in this method can be controlled by the above temperature range and can be selected in the range of 0.001 to 2 ⁇ m / min.
  • the growth time and etching time in this method can be set to arbitrary times so as to obtain a desired growth amount and etching amount. For example, when the growth rate (etching rate) is 1 ⁇ m / min and the growth amount (etching amount) is desired to be 1 ⁇ m, the growth amount (etching time) is 1 minute.
  • the temperature gradient in this method is set in the range of 0.1 to 5 ° C./mm between the semiconductor substrate and the transmitter / receiver.
  • a dopant gas (N 2, etc.) can be supplied and introduced into the heating chamber 41 in the range of 10-5 to 10000 Pa.
  • the doping concentration of the growth layer 12 can be adjusted by supplying the dopant gas into the main body container 20. That is, when the dopant gas is not supplied, the growth layer 12 is formed by attracting the doping concentration of the main body container 20.
  • the doping concentration in the growth layer 12 can be increased, whereby the growth layer 12 having a desired doping concentration can be formed.
  • a jig is used to arrange the semiconductor substrate 10 so as to be separated from the bottom surface of the main body container 20. Then, when the main surface 11 of the main body container is arranged so as to face the transmitter / receiver 21, the bottom surface of the main body container is heated to the low temperature side, and the top surface of the main body container (the transmitter / receiver 21) is heated to the high temperature side. As described above, a temperature gradient is formed on the main surface 11 on the low temperature side and the transmitter / receiver 21 on the high temperature side, and the growth layer 12 grows on the main surface 11. Next, the semiconductor substrate 10 is inverted, and the main surface 11 (growth layer 12) is arranged so as to face the bottom surface of the main body container 20.
  • the bottom surface of the main body container is on the low temperature side and the top surface of the main body container (transmission / receiver 21). ) Is heated to the high temperature side, a temperature gradient is formed on the bottom surface side of the main body container on the low temperature side and the main surface 11 (growth layer 12) on the high temperature side, and the etching of the main surface 11 proceeds.
  • the relative temperature gradient between the main surface 11 and the transmitter / receiver 21 (top surface or bottom surface in the main body container 20) facing the main surface 11 is reversed without changing the temperature gradient itself in the heating chamber. Can be done.
  • the means for reversing the temperature gradient in the manufacturing method of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include the temperature gradient reversing means provided in the semiconductor substrate manufacturing apparatus described in detail below.
  • the manufacturing apparatus of the present invention A main container that houses a semiconductor substrate and a transmitter / receiver, It is provided with a heating chamber for accommodating the main body container and a heating furnace having a heating means for heating so as to form a temperature gradient between the semiconductor substrate and the transmitter / receiver. It has a temperature gradient reversing means for reversing the height of the temperature gradient.
  • the manufacturing apparatus of the present invention is A semiconductor substrate and a main container that houses a transmitter / receiver that transports atoms with the semiconductor substrate. It is provided with a heating chamber for accommodating the main body container and a heating furnace having a heating means for heating so as to form a temperature gradient between the semiconductor substrate and the transmitter / receiver.
  • the heating chamber has at least a first heating chamber and a second heating chamber.
  • the height of the temperature gradient of the second heating chamber is opposite to the height of the temperature gradient of the first heating chamber.
  • the temperature gradient is opposite to the temperature gradient formed between the semiconductor substrate and the transmitter / receiver housed in the first heating chamber by the heating means. It is configured as follows.
  • FIG. 4 shows a manufacturing apparatus according to the first embodiment, which includes a temperature control means as a temperature gradient reversing means.
  • the manufacturing apparatus 100 includes a main body container 20 capable of accommodating a semiconductor substrate 10 and containing a material containing atomic species constituting the semiconductor substrate 10. .. In the first embodiment, a part of the main body container 20 becomes a transmitter / receiver 21. Further, the manufacturing apparatus 100 heats the high melting point container 30 that houses the main body container 20, the main heating chamber 41 that houses the high melting point container 30, and the heating that forms a temperature gradient between the semiconductor substrate 10 and the transmitter / receiver 21. A heating furnace 40 having means 44 is provided.
  • the high melting point container 30 is configured to include a high melting point material.
  • the refractory material is a general purpose heat-resistant member C
  • W is a refractory metal
  • Re, Os, Ta, Mo , Ta 9 C 8 is a carbide, HfC, TaC, NbC, ZrC , Ta 2 C, TiC, WC, MoC, a nitride HfN, TaN, BN, Ta 2 N, ZrN, TiN, HfB 2, TaB 2, ZrB 2, NB 2
  • TiB 2 is a boride, it is exemplified polycrystalline SiC, etc. it can.
  • the atmosphere containing the atomic species constituting the semiconductor material in the heating chamber 41 is a steam supply capable of supplying the vapor pressure of the vapor phase species including the atomic species constituting the semiconductor substrate 10 in the main body container 20. It has a source 34 (see FIG. 5).
  • the steam supply source 34 may be configured to generate the above-mentioned vapor pressure of the vapor phase type in the melting point container 30 at the time of heat treatment.
  • the semiconductor substrate 10 is a SiC substrate
  • solid Si Si pellets such as single crystal Si pieces and Si powder
  • Si compounds can be exemplified.
  • the high melting point container 30 is a fitting container including an upper container 31 and a lower container 32 that can be fitted to each other, and is configured to be able to accommodate the main body container 20.
  • a minute gap 33 is formed in the fitting portion between the upper container 31 and the lower container 32, and the inside of the high melting point container 30 can be exhausted (evacuated) from the gap 33.
  • the heating chamber 41 can heat an object to be processed (semiconductor substrate 10, etc.) to a temperature of 800 ° C. or higher and 2500 ° C. or lower. Further, the heating furnace 40 includes a preheating chamber 42 capable of preheating the object to be processed to a temperature of 500 ° C. or higher. Further, a moving means 43 (moving table) capable of moving the object to be processed from the preheating chamber 42 to the main heating chamber 41 is provided.
  • the preheating chamber 42 of the present embodiment is configured so that the temperature can be raised by the residual heat of the heating means 44 of the main heating chamber 41.
  • the temperature of the preheating chamber 42 is raised to about 1000 ° C., and the object to be treated (semiconductor substrate 10, main body container 20, high melting point container 30, etc.) is removed. Gas treatment can be performed.
  • the moving means 43 is configured so that the high melting point container 30 is placed on the moving means 43 so that the main heating chamber 41 and the preheating chamber 42 can be moved. Since the transfer between the main heating chamber 41 and the preheating chamber 42 by the moving means 43 is completed in about 1 minute at the shortest, the temperature can be raised or lowered at 1 to 1000 ° C./min. Since the rapid temperature rise and the rapid temperature decrease can be performed in this way, it is possible to observe a surface shape having no history of low temperature growth during temperature rise and temperature reduction, which was difficult with conventional devices. Further, in FIG. 1, the preheating chamber 42 is arranged below the main heating chamber 41, but the present invention is not limited to this, and the preheating chamber 42 may be arranged in any direction.
  • the main heating chamber 41 includes a vacuum forming valve 45 for exhausting the inside of the main heating chamber 41, an inert gas injection valve 46 for introducing an inert gas into the main heating chamber 41, and a degree of vacuum in the main heating chamber. Is connected to a vacuum gauge 47 for measuring.
  • the vacuum forming valve 45 is connected to a vacuum drawing pump that exhausts the inside of the main heating chamber 41 to create a vacuum (not shown). With the vacuum forming valve 45 and the vacuum pulling pump, the degree of vacuum in the main heating chamber 41 can be adjusted to, for example, 10 Pa or less, more preferably 1 Pa or less, still more preferably 10 -3 Pa or less.
  • a turbo molecular pump can be exemplified.
  • the Inert gas injection valve 46 is connected to the Inactive gas supply source (not shown). With the inert gas injection valve 46 and the inert gas supply source, the inert gas can be introduced into the heating chamber 41 in the range of 10-5 to 10000 Pa. As the inert gas, Ar, He, N 2, or the like can be selected. Further, the inert gas injection valve 46 is a dopant gas supply means capable of supplying the dopant gas into the main body container 20. That is, by selecting a dopant gas (for example, N 2 or the like) as the inert gas, the growth layer 12 can be doped with the dopant to increase the doping concentration.
  • a dopant gas for example, N 2 or the like
  • the heating furnace 40 includes an upper heating means 44a and a lower heating means 44b as the heating means 44.
  • the calorific value of the upper heating means 44a and the lower heating means 44b can be adjusted individually. Therefore, by providing a difference in the calorific value of the upper heating means 44a and the lower heating means 44b, a temperature gradient can be formed in the main heating chamber 41.
  • the temperature gradient thus formed can be reversed by adjusting the calorific value of the upper heating means 44a and the lower heating means 44b. That is, by reversing the height of the calorific value of the upper heating means 44a and the lower heating means 44b, the height of the temperature gradient formed between the semiconductor substrate 10 and the transmitter / receiver can be reversed.
  • heating means are arranged on the top surface side and the bottom surface side in the main heating chamber 41, respectively, and the amount of heat generated differs between the heating means on the top surface side and the heating means on the bottom surface side.
  • the temperature gradient reversing means of Example 1 is realized by adjusting the calorific value of the heating means.
  • the present invention is not limited to this, and the temperature gradient may be reversed by reversing the vertical positional relationship of the heating means without changing the calorific value of the heating means.
  • a temperature gradient is formed by providing different numbers of heating means at the upper part and the lower part, or by arranging heating means (heaters) side by side so that the width increases from the upper part to the lower part (or from the lower part to the upper part).
  • the temperature gradient can be reversed by reversing the vertical positional relationship of the heating means.
  • it is not necessary to change the calorific value of each heating means, and the temperature gradient formed between the semiconductor substrate 10 and the transmitter / receiver 21 can be adjusted. It can be inverted.
  • the heating means is not particularly limited, but a resistance heating type heater can be preferably exemplified.
  • a heating means is provided on the side surface of the main heating chamber 41 so that the heating means can move in the vertical direction with respect to the main heating chamber 41.
  • the heating means is positioned relatively below or above the main heating chamber 41 to form a temperature gradient between the semiconductor substrate 10 and the transmitter / receiver 21, and the heating means is placed. By moving it to the upper side or the lower side, the height of the temperature gradient between the semiconductor substrate and the transmitter / receiver 21 can be reversed.
  • Example 2 Manufacturing apparatus provided with main body container control means The manufacturing apparatus of Example 2 will be described while omitting items common to those of Example 1.
  • FIG. 6 shows a manufacturing apparatus 101 including a main container control means according to the second embodiment.
  • the heating means 44 is arranged so as to surround the melting point container 30 over the height direction of the main heating chamber 41.
  • the temperature gradient in the main heating chamber 41 has the highest temperature near the center in the height direction of the main heating chamber, and is upward or downward from the vicinity of the center. The temperature drops as you go.
  • the moving means 43b can move in the height direction in the main heating chamber 41, whereby the height of the temperature gradient between the semiconductor substrate 10 and the transmitter / receiver 21 can be reversed. ..
  • the transmitter / receiver 21 by moving the transmitter / receiver 21 so as to be located near the center of the main heating chamber 41, it is possible to form a temperature gradient in which the transmitter / receiver 21 is on the high temperature side and the semiconductor substrate 10 is on the low temperature side. , The semiconductor substrate 10 can be grown (see FIG. 6).
  • the semiconductor substrate 10 by moving the semiconductor substrate 10 so as to be located near the center of the main heating chamber 41, it is possible to form a temperature gradient in which the semiconductor substrate 10 is on the high temperature side and the transmitter / receiver 21 is on the low temperature side. 10 etchings can be performed.
  • the manufacturing apparatus of the present invention provides the main body container controlling means for controlling the position or orientation of the main body container 20. Can be adopted.
  • the positional relationship between the semiconductor substrate 10 and the transmitter / receiver 21 in the height direction is reversed. May be good.
  • a form of inverting the relative temperature gradient of the semiconductor substrate 10 by providing a rotation mechanism for inverting the semiconductor substrate 10 itself is also included as an embodiment of the manufacturing apparatus including the main body container control means.
  • the semiconductor substrate 10 is separated from the bottom surface of the main container 20 by using a jig or the like.
  • the moving means 43b of the manufacturing apparatus of the second embodiment can move between the main heating chamber 41 and the preheating chamber 42 in the same manner as the manufacturing apparatus of the first embodiment.
  • the mechanism for moving in the main heating chamber 41 and the mechanism for moving between the main heating chamber 41 and the preheating chamber 42 may be the same or different.
  • Example 3 Manufacturing apparatus provided with heat radiating means The manufacturing apparatus of Example 3 will be described while omitting items common to Examples 1 and 2.
  • FIG. 7 shows a manufacturing apparatus 102 provided with heat radiating means according to the third embodiment.
  • An opening / closing portion 48 is provided on the upper surface of the main heating chamber 41 of the manufacturing apparatus 102. Further, the manufacturing apparatus 102 includes a heat absorbing body 49 connected to the main heating chamber 41 via an opening / closing unit 48. When the opening / closing portion 48 is open, the heat in the main heating chamber 41 is released to the heat absorber. By controlling the open / closed state of the opening / closing unit 48, it is possible to control the temperature gradient in the main heating chamber 41, and it is possible to control the height of the temperature gradient between the semiconductor substrate 10 and the transmitter / receiver 21. it can.
  • thermo conductivity absorber is a heat radiating sheet containing a material having a high melting point and high thermal conductivity.
  • a material having a high melting point and high thermal conductivity examples include the above-mentioned refractory material.
  • the opening / closing section 48 and the heat absorbing body 49 are provided in the upper part of the main heating chamber 41. However, if the opening / closing section 48 and the heat absorbing body 49 are connected to the main heating chamber 41, , It may be provided in any place.
  • the manufacturing apparatus of the present invention is not limited to the form provided with the opening / closing portion 48 and the heat absorbing body 49, and a heat radiating means capable of releasing the heat inside the heating chamber 41 to the outside of the heating chamber 41 can be adopted. ..
  • a heat radiating space surrounded by a high melting point material may be provided as a heat radiating means.
  • Example 4 Manufacturing apparatus including both temperature control means and main body container control means The manufacturing apparatus of Example 4 will be described while omitting the matters described in Examples 1 to 3.
  • FIG. 8 shows a manufacturing apparatus 103 including a temperature control means and a main body container control means.
  • the manufacturing apparatus 103 includes a main heating chamber 41, a moving means 43, a side heating means 44c, and a bottom heating means 44d.
  • a heat insulating material 50 is arranged so as to surround the side heating means 44c and the bottom heating means 44.
  • FIG. 5A shows a state in which both the side heating means 44c and the bottom surface heating means 44d are in operation, and the semiconductor substrate 10 is located at the center with respect to the vertical length of the side heating means 44c. ..
  • the semiconductor substrate 10 is on the high temperature side because the bottom surface heating means 44d is also heated from the bottom surface side and the semiconductor substrate 10 is located at the center with respect to the vertical length of the side surface heating means.
  • a temperature gradient on the low temperature side of the transmitter / receiver 21 is formed.
  • the side heating means 44c is operating, the bottom heating means 44d is not operating, and the transmitter / receiver 21 is located at the center of the side heating means 44c in the vertical direction.
  • the transmitter / receiver 21 located at the center with respect to the vertical length of the side heating means has a temperature gradient on the high temperature side
  • the semiconductor substrate 10 has a temperature gradient on the low temperature side
  • the semiconductor has a temperature gradient with respect to the state of FIG. 5A.
  • the height of the temperature gradient formed between the substrate 10 and the transmitter / receiver 21 is reversed.
  • the height of the temperature gradient can be reversed.
  • FIG. 9 shows a manufacturing apparatus 104 including a plurality of main heating chambers.
  • the manufacturing apparatus 104 includes a first heating chamber 41a-1 and a second heating chamber 41b-1 as the main heating chamber, and between the first heating chamber 41a-1 and the second heating chamber 41b-1.
  • the heating means 44 is provided. That is, the first heating chamber 41a-1 and the second heating chamber 41b-1 are adjacent to each other via the heating means 44.
  • the temperature gradient in the first heating chamber 41a-1 is such that the vicinity of the heating means 44 is on the high temperature side and the top surface of the first heating chamber 41a-1 is on the low temperature side. Occurs. Therefore, the temperature gradient between the semiconductor substrate 10 and the transmitter / receiver 21 housed in the first heating chamber 41a-1 is such that the semiconductor substrate 10 is on the high temperature side and the transmitter / receiver 21 is on the low temperature side.
  • the second heating chamber 41b-1 a temperature gradient occurs in the vicinity of the heating means 44 on the high temperature side and on the bottom surface in the second heating chamber 41b-1 on the low temperature side, so that the second heating chamber 41b-1
  • the temperature gradient between the semiconductor substrate 10 and the transmitter / receiver 21 housed therein is such that the semiconductor substrate 10 is on the low temperature side and the transmitter / receiver 21 is on the low temperature side.
  • the semiconductor substrate 10 is heat-treated in either the first heating chamber 41a-1 or the second heating chamber 41b-1, and then the semiconductor substrate 10 is taken out and the heat treatment is performed in the other heating chamber. Therefore, the temperature gradient formed between the semiconductor substrate 10 and the transmitter / receiver 21 can be inverted and heated.
  • the temperature of the second heating chamber 41b-1 is formed by the heating means 44 between the semiconductor substrate 10 housed in the first heating chamber 41a-1 and the transmitter / receiver 21. Since the height of the temperature gradient is opposite to the gradient, the heat treatment can be performed by reversing the height of the temperature gradient.
  • first heating chamber and the second heating chamber are merely names given for convenience of explanation, and do not specify the order in which the semiconductor substrate 10 is heat-treated.
  • the thickness of the heat insulating material 50 is different between the heat insulating material 50 on the top surface side of the first heating chamber 41a-1 and the heat insulating material 50 on the bottom surface side of the second heating chamber 41b-1. It may be configured.
  • FIG. 10 shows a manufacturing apparatus 105 including a first heating chamber and a second heating chamber having different thicknesses of heat insulating materials.
  • the thickness of the heat insulating material 50 is thin, heat can easily escape, and the difference in temperature gradient between the surface on which the heating means is arranged and the surface facing the heat insulating material 50 becomes relatively large.
  • the heat insulating material 50 is thick, heat does not easily escape, so that the difference in temperature gradient between the surface on which the heating means is arranged and the surface facing the heat insulating material 50 becomes relatively small. Therefore, by providing a difference in the thickness of the heat insulating material 50 between the heat insulating material 50 on the top surface side of the first heating chamber 41a-2 and the heat insulating material 50 on the bottom surface side of the second heating chamber 41b-2, the temperature is increased. It is possible to control not only the height of the gradient but also the temperature difference of the temperature gradient formed between the semiconductor substrate 10 and the transmitter / receiver 20.
  • FIG. 11 shows a manufacturing apparatus 106 according to another embodiment as a manufacturing apparatus including a plurality of main heating chambers.
  • the first heating chamber 41a-3 and the second heating chamber 41b-3 of FIG. 11 are provided with independent heating means 44c and 44d, respectively.
  • the heating means 44c is arranged on the top surface side of the first heating chamber 41a-3, and the heating means 44d is arranged on the bottom surface side of the second heating chamber 41b-3. In this way, the heating means 44d is arranged at a position facing the heating means 44c in the second heating chamber 41b-3 with respect to the arrangement position of the heating means 44c in the first heating chamber 41a-2.
  • Each of the main heating chambers can be configured such that the height of the temperature gradient is reversed with respect to the height of the temperature gradient formed between the semiconductor substrate 10 and the transmitter / receiver 21.
  • the semiconductor substrate manufacturing apparatus described above is provided with a mechanism for rotating the object to be heated with the direction of the temperature gradient between the semiconductor substrate and the transmitter / receiver as the rotation axis.
  • the amount of growth and the amount of etching of the semiconductor substrate become uniform, and the film thickness in the surface of the semiconductor substrate tends to become uniform.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

半導体基板のエッチング、及び成長を同一装置系で行う方法、及びその装置を提供する。　半導体基板、及び前記半導体基板と原子を輸送し合う送受体と、を収容した熱処理空間を、前記半導体基板と送受体との間に温度勾配が形成されるよう加熱する第１加熱工程と、　前記温度勾配の高低を反転させ加熱する第２加熱工程と、を含む、半導体基板の製造方法。

Description

温度勾配反転手段を備える半導体基板の製造装置及び半導体基板の製造方法
　本発明は、半導体基板の製造方法、及び半導体基板の製造装置に関する。
　従来より、半導体基板の損傷を除去する目的で、半導体基板をエッチングする方法が知られている。
　例えば、特許文献１には、内部空間側にタンタルカーバイド層、及びタンタルシリサイド層が設けられた収容容器内にＳｉＣ基板を収容し、Ｓｉの蒸気圧下で加熱するＳｉＣ基板のエッチング方法が記載されている。
　このようなエッチング工程を経た半導体基板を、エピタキシャル成長に供することで、欠陥が少ない、質の高い半導体単結晶を得ることができる。
国際公開第２０１６／０７９９８３号公報
　ところで、通常エッチング、及び成長は、異なる環境下で、異なる装置を用いて行われており、コストが掛かる。
　近年の半導体材料の需要増加に伴い、同一の装置系で半導体基板のエッチング及び成長を行う方法、並びにそのための装置が求められている。
　したがって、本発明は、同一の装置系で半導体基板のエッチング、及び成長を行う方法、並びにそのための装置を提供することを課題とする。
　上記課題を解決する本発明は、
　半導体基板、及び前記半導体基板と原子を輸送し合う送受体を収容した熱処理空間を、前記半導体基板と送受体との間に温度勾配が形成されるよう加熱する第１加熱工程と、
　前記温度勾配の高低を反転させ加熱する第２加熱工程と、を含む、半導体基板の製造方法である。
　このように、半導体基板と送受体との間に温度勾配が形成されるよう加熱することで、温度勾配を駆動力とした半導体基板のエッチング、又は成長が起こる。
　本発明の半導体基板の製造方法によれば、この半導体基板と送受体との間の温度勾配の高低を反転させることで、成長とエッチングを同一装置系でスイッチすることができる。
　本発明の好ましい形態では、前記加熱工程を、準閉鎖空間で行う。
　準閉鎖空間で加熱することで、半導体基板、及び送受体の意図しない反応を抑制することができる。
　本発明の好ましい形態では、前記加熱工程を、前記半導体基板を構成する原子種を含む雰囲気下で行う。
　また、前記課題を解決する本発明は、
　半導体基板を収容する本体容器と、
　前記本体容器を収容する加熱室と、前記半導体基板と送受体との間に温度勾配を形成するよう加熱する加熱手段とを有する加熱炉と、を備え、
　前記温度勾配の高低を反転させる温度勾配反転手段を有する、半導体基板の製造装置である。
　本発明の製造装置によれば、半導体基板のエッチング及び成長を、同一装置系で行うことができる。
　本発明の好ましい形態では、前記温度勾配反転手段が、前記加熱手段における前記本体容器内の温度を制御する温度制御手段である。
　本発明の好ましい形態では、前記温度制御手段として、加熱手段の発熱量を制御する手段を含む。
　本発明の好ましい形態では、前記温度制御手段として、加熱手段の位置又は向きを制御する手段を含む。
　本発明の好ましい形態では、前記温度勾配反転手段が、前記本体容器の位置又は向きを制御する本体容器制御手段である。
　本発明の好ましい形態では、前記温度勾配反転手段が、前記加熱室内の熱を加熱室外に放出する放熱手段である。
　本発明の好ましい形態では、前記温度勾配反転手段として、前記加熱手段における前記本体容器内の温度を制御する温度制御手段、前記本体容器の位置又は向きを制御する本体容器制御手段、及び前記加熱室内の熱を加熱室外に放出する放熱手段から選ばれる２種以上の温度勾配反転手段を備える。
　前記本体容器が、前記半導体基板を構成する原子種を含む材料で構成される。このように、本体容器が半導体基板を構成する原子種を含む材料で構成されることにより、加熱炉によって本体容器自体を送受体として用いることができる。
　本発明の好ましい形態では、さらに、前記本体容器を収容する高融点容器を備える。
　このような高融点容器を備えることで、半導体基板、及び本体容器の意図しない反応を抑制することができる。
　また、前記課題を解決する本発明は、
　半導体基板、及び前記半導体基板と原子を輸送し合う送受体を収容する本体容器と、
　前記本体容器を収容する加熱室と、前記半導体基板と前記送受体との間に温度勾配を形成するよう加熱する加熱手段とを有する加熱炉と、を備え、
　前記加熱室として、少なくとも第１加熱室及び第２加熱室を有し、
　前記第２加熱室の温度勾配の高低が、前記第１加熱室の温度勾配の高低と反対となるよう構成されてなる、半導体基板の製造装置である。
　本発明の製造装置によれば、半導体基板のエッチング及び成長を、同一装置系で行うことができる。
　本発明の好ましい形態では、前記第１加熱室及び第２加熱室は、加熱手段を介して隣接する。
　このような形態とすることで、第１加熱室の温度勾配と第２加熱室の温度勾配の高低を反対にさせることができる。
　本発明の好ましい形態では、前記第１加熱室及び第２加熱室は、それぞれ独立した加熱手段を備える。
　このような形態とすることで、第１加熱室の温度勾配と第２加熱室の温度勾配の高低を反対にさせることができる。
　本発明の好ましい形態では、前記第１加熱室及び前記第２加熱室内に、それぞれ厚さが異なる断熱材を備える。
　開示した技術によれば、半導体基板のエッチング、及び成長を同一装置内で行うことができ、半導体基板の製造コストが低減し、製造効率が向上する。
本発明の半導体基板の製造方法を示す概念図である。 本実施形態に係る半導体基板の成長機構を示す概念図である。 本実施形態に係る半導体基板のエッチング機構を示す概念図である。 実施例１に係る温度制御手段を備える製造装置を示す図面である。 実施例１に係る温度制御手段を備える製造装置を示す図面である。 実施例２に係る本体容器制御手段を備える製造装置を示す図面である。 実施例３に係る放熱手段を備える製造装置を示す図面である。 実施例４に係る温度制御手段及び本体容器制御手段を両方備える製造装置を示す図面である。 実施例５に係る複数の本加熱室を備える製造装置を示す図面である。 それぞれ断熱材の厚さが異なる複数の本加熱室を備える製造装置を示す図面である。 複数の本加熱室に、それぞれ独立した加熱手段を備える製造装置の別実施形態を示す図面である。」
［半導体基板の製造方法］
　本発明の半導体基板の製造方法（以下、単に製造方法という）は、半導体基板と、半導体基板と原子を輸送し合う送受体とを、熱処理を行う空間（熱処理空間）に収容する。そして、半導体基板と送受体との間に温度勾配が形成されるよう加熱する第１加熱工程を備える。
　本明細書中において、送受体とは、半導体基板を構成する原子種を含む材料であって、熱処理空間を加熱することで、半導体基板に原子を送る、又は原子を受け取る材料の総称を意味する。
　次いで、前記温度勾配の高低を反転させ、再度加熱する第２加熱工程を備える。
　具体的には、第１加熱工程において、半導体基板を相対的に低温で加熱し、送受体を相対的に高温で加熱した場合に、第２加熱工程では、半導体基板を相対的に高温で加熱し、送受体を相対的に低温で加熱する。
　以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る製造方法を詳細に説明する。本発明の技術的範囲は、添付図面に示した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、適宜変更が可能である。
　図１は、本発明の一実施形態に係る製造方法の概念を示す概念図である。
　本実施形態の製造方法は、主面１１を備える半導体基板１０を、本体容器２０内の熱処理空間Ｓ２０に収容する。
　なお、本明細書中において主面とは、半導体基板１０の成長、又はエッチングが行われる面をいう。
　主面としては、（０００１）面や（０００－１）面から０．４～８°のオフ角を設けた表面を例示できる。
　本体容器２０は、互いに嵌合可能な上容器２２及び下容器２３を備える、嵌合容器である。上容器２２と下容器２３の嵌合部には、微小な間隙２４が形成されており、この間隙２４から本体容器２０内の排気（真空引き）が可能となるよう構成されている。
　本実施形態において、半導体基板１０はＳｉＣ基板である。
　また、本実施形態において、本体容器２０は、多結晶ＳｉＣを含む材料で構成され、半導体基板１０の主面１１と相対する本体容器２０の一部が、送受体２１としての役割を備える。
　前記熱処理空間Ｓ２０に、半導体基板１０と、送受体２１との間に温度勾配が形成されるよう加熱することで、この温度差を駆動力とした半導体基板を構成する原子種の輸送が行われる。
　図２は、本実施形態に係る製造方法の成長機構の概要を示す説明図である。
　熱処理空間Ｓ２０を、１４００℃以上２３００℃以下の温度範囲で加熱し、半導体基板１０を温度勾配の低温側に配置し、送受体２１を温度勾配の高温側に配置することで、以下１）～５）の反応が進行し、主面１１上に成長層１２が形成される。
　１）　Ｐｏｌｙ-ＳｉＣ（ｓ）→Ｓｉ（ｖ）＋Ｃ（ｓ）
　２）　２Ｃ（ｓ）＋Ｓｉ（ｖ）→ＳｉＣ２（ｖ）
　３）　Ｃ（ｓ）＋２Ｓｉ（ｖ）→Ｓｉ２Ｃ（ｖ）
　４）　Ｓｉ（ｖ）＋ＳｉＣ２（ｖ）→２ＳｉＣ（ｓ）
　５）　Ｓｉ２Ｃ（ｖ）→Ｓｉ（ｖ）＋ＳｉＣ（ｓ）
　１）の説明:本体容器２０（Ｐｏｌｙ-ＳｉＣ（ｓ））が加熱されることで、熱分解によってＳｉＣからＳｉ原子（Ｓｉ（ｖ））が脱離する。
　２）及び３）の説明:Ｓｉ原子（Ｓｉ（ｖ））が脱離することで主面１１に残存したＣ（Ｃ（ｓ））は、本体容器２０内のＳｉ蒸気（Ｓｉ（ｖ））と反応することで、Ｓｉ２Ｃ又はＳｉＣ２等となって本体容器２０内に昇華する。
　４）及び５）の説明:昇華したＳｉ２Ｃ又はＳｉＣ２等が、温度勾配によって主面１１のテラスに到達・拡散し、ステップに到達することで送受体２１の多形を引き継いで成長層１２が成長する（ステップフロー成長）。
　すなわち、本実施形態に係る半導体基板１０の成長は、本体容器２０内からＳｉ原子を熱昇華させるＳｉ原子昇華工程と、主面１１に残存したＣ原子を本体容器２０内のＳｉ原子と結合させることで昇華させる原子昇華工程を有する。
　図３は、本実施形態に係る製造方法のエッチング機構の概要を示す説明図である。
　熱処理空間Ｓ２０を、１４００℃以上２３００℃以下の温度範囲で加熱し、半導体基板１０を温度勾配の高温側に配置し、送受体２１を温度勾配の低温側に配置することで、以下１）～５）の反応が進行し、結果として半導体基板１０のエッチングが進行する。
　１）　ＳｉＣ（ｓ）→Ｓｉ（ｖ）＋Ｃ（ｓ）
　２）　２Ｃ（ｓ）＋Ｓｉ（ｖ）→ＳｉＣ２（ｖ）
　３）　Ｃ（ｓ）＋２Ｓｉ（ｖ）→Ｓｉ２Ｃ（ｖ）
　４）　Ｓｉ（ｖ）＋ＳｉＣ２（ｖ）→２ＳｉＣ（ｓ）
　５）　Ｓｉ２Ｃ（ｖ）→Ｓｉ（ｖ）＋ＳｉＣ（ｓ）
　１）の説明:半導体基板１０（ＳｉＣ（ｓ））が加熱されることで、熱分解によって主面１１からＳｉ原子（Ｓｉ（ｖ））が脱離する（Ｓｉ原子昇華工程）。
　２）及び３）の説明:Ｓｉ原子（Ｓｉ（ｖ））が脱離することで主面１１に残存したＣ（Ｃ（ｓ））は、本体容器２０内のＳｉ蒸気（Ｓｉ（ｖ））と反応することで、Ｓｉ２Ｃ又はＳｉＣ２等となって本体容器２０内に昇華する（Ｃ原子昇華工程）。
　４）及び５）の説明:昇華したＳｉ２Ｃ又はＳｉＣ２等が、温度勾配によって本体容器２０（多結晶ＳｉＣ）に到達し成長する。
　すなわち、本実施形態に係るエッチング工程は、半導体基板１０の表面からＳｉ原子を熱昇華させるＳｉ原子昇華工程と、主面１１に残存したＣ原子を本体容器２０内のＳｉ原子と結合させることで昇華させるＣ原子昇華工程と、を有する。
　本発明の半導体基板の製造方法は、半導体基板と送受体との間に生じる温度勾配の高低により、半導体基板の成長とエッチングを切り替えできることを利用する。
　すなわち、第１加熱工程により、半導体基板の成長、又はエッチングを行い、温度勾配を反転させた第２加熱工程により、第１加熱工程で起きた反応とは逆の反応を起こす。
　このように、本発明の製造方法によれば、温度勾配の高低により半導体基板の挙動を制御することが可能であり、成長とエッチングを同一装置系で行うことができる。
　本実施形態においては、半導体基板としてＳｉＣ基板を使用する形態について例示したが、本発明はこれに限定されず、あらゆる半導体基板を採用することが可能である。
　半導体基板として、好ましくは気相法による成長が可能な半導体基板を用いる。
　本実施形態においては、本体容器が送受体となる形態について例示したが、送受体は、半導体基板を構成する原子種を含む材料であれば特に限定されない。
　例えば、本体容器の内部に、本体容器とは別に半導体基板を構成する原子種を含む材料を収容する形態であってもよい。すなわち、加熱工程は、半導体基板を構成する原子種を含む雰囲気下で行えばよい。なお、半導体基板を構成する原子種を含む雰囲気下とは、加熱により、半導体基板を構成する原子種が発生する雰囲気下も含まれる。
　本体容器を送受体として用いる場合には、半導体基板を構成する原子種を含む材料で構成される本体容器を用いることができる。
　また、本発明の製造方法においては、本体容器を用いることを要せず、半導体基板及び送受体を、熱処理空間内に収容すればよい。
　熱処理空間は、準閉鎖空間であることが好ましい。準閉鎖空間は、例えば本体容器２０内に半導体基板１０と送受体２１を収容することで形成できる。
　なお、本明細書における準閉鎖空間とは、容器内の真空引きは可能であるが、容器内に発生した上記の少なくとも一部を閉じ込め可能な空間のことをいう。
　準閉鎖空間とすることで、半導体基板、及び送受体の意図しない反応を抑制することができる。
　本手法における成長温度及び、エッチング温度は、好ましくは８００～２５００℃の範囲で設定される。
本手法における成長速度及びエッチング速度は、上記温度領域によって制御することができ、０．００１～２μｍ／ｍｉｎの範囲で選択することが可能である。
　本手法における成長時間及びエッチング時間は、所望の成長量及びエッチング量となるよう任意の時間に設定することができる。例えば、成長速度（エッチング速度）が１μｍ／ｍｉｎの時に、成長量（エッチング量）を１μｍとしたい場合には、成長量（エッチング時間）は１分間となる。
　本手法における温度勾配は、半導体基板と、送受体との間において、０．１～５℃／ｍｍの範囲で設定される。
　本手法においては、ドーパントガス（Ｎ２等）を供給することができ、本加熱室４１に１０－５～１００００Ｐａの範囲で導入することができる。
　成長工程において、本体容器２０内にドーパントガスを供給することにより、成長層１２のドーピング濃度を調整することができる。
　すなわち、ドーパントガスを供給しない場合には、本体容器２０のドーピング濃度を引きついで成長層１２が形成される。一方で、ドーパントガスを供給することで成長層１２中のドーピング濃度を高めることができ、これにより、所望のドーピング濃度を有する成長層１２を形成することができる。
　本発明の製造方法における、温度勾配を反転する手段として、半導体基板１０自体を反転する方法が例示できる。
　例えば、治具を用いて、半導体基板１０を本体容器２０の底面から離間するよう配置する。
　そして、本体容器の主面１１が送受体２１と相対するよう配置した場合において、本体容器の底面が低温側、本体容器の天面（送受体２１）を高温側となるように加熱すると、上述の通り、主面１１が低温側、送受体２１が高温側の温度勾配が形成し、主面１１上には成長層１２が成長する。
　次いで、半導体基板１０を反転させ、主面１１（成長層１２）を本体容器２０の底面と相対するよう配置し、同様に本体容器の底面が低温側、本体容器の天面（送受体２１）を高温側となるように加熱すると、本体容器の底面側が低温側、主面１１（成長層１２）が高温側の温度勾配が形成され、主面１１のエッチングが進行する。
　この形態においては、加熱室内の温度勾配自体を変化させなくとも、主面１１と相対する送受体２１（本体容器２０内の天面、又は底面）との相対的な温度勾配を反転させることができる。
　また、本発明の製造方法における、温度勾配を反転する手段は、特に限定されないが、以下詳述する半導体基板の製造装置が備える、温度勾配反転手段が例示できる。
［半導体基板の製造装置］
　以下、上述した半導体基板の製造方法と共通する事項について説明を省略しつつ、本発明の半導体基板の製造装置（以下、単に製造装置という）について説明を加える。
　本発明の製造装置は、
　半導体基板と送受体を収容する本体容器と、
　前記本体容器を収容する加熱室と、半導体基板と送受体との間に温度勾配を形成するよう加熱する加熱手段とを有する加熱炉とを備え、
　前記温度勾配の高低を反転させる温度勾配反転手段を有する。
　また、本発明の製造装置は、
　半導体基板、及び前記半導体基板と原子を輸送し合う送受体を収容する本体容器と、
　前記本体容器を収容する加熱室と、半導体基板と送受体との間に温度勾配を形成するよう加熱する加熱手段とを有する加熱炉と、を備え、
　前記加熱室として、少なくとも第１加熱室及び第２加熱室を有し、
前記第２加熱室の温度勾配の高低が、前記第１加熱室の温度勾配の高低と反対となるよう構成されてなる。
　具体的には、第２加熱室は、加熱手段により、第１加熱室に収容される半導体基板と送受体との間に形成される温度勾配に対して、温度勾配の高低が反対となるよう構成されてなる。
　以下、図４～１１を参照して、本実施形態に係る製造装置について詳述する。
　図４には、温度勾配反転手段として温度制御手段を備える実施例１に係る製造装置を示す。
＜実施例１＞温度制御手段を備える製造装置
　実施例１に係る製造装置１００は、半導体基板１０を収容可能であって、半導体基板１０を構成する原子種を含む材料を含む本体容器２０を備える。実施例１において、本体容器２０の一部は、送受体２１となる。
　また、製造装置１００は、本体容器２０を収容する高融点容器３０と、高融点容器３０を収容する本加熱室４１、及び半導体基板１０と送受体２１との間に温度勾配を形成する加熱手段４４を有する加熱炉４０を備える。
　高融点容器３０は、高融点材料を含んで構成されている。高融点材料としては、汎用耐熱部材であるＣ、高融点金属であるＷ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｔａ，Ｍｏ、炭化物であるＴａ９Ｃ８，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＮｂＣ，ＺｒＣ，Ｔａ２Ｃ，ＴｉＣ，ＷＣ，ＭｏＣ、窒化物であるＨｆＮ，ＴａＮ，ＢＮ，Ｔａ２Ｎ，ＺｒＮ，ＴｉＮ、ホウ化物であるＨｆＢ２，ＴａＢ２，ＺｒＢ２，ＮＢ２，ＴｉＢ２，多結晶ＳｉＣ等を例示することができる。
　本実施形態に係る本加熱室４１内の半導体材料を構成する原子種を含む雰囲気は、本体容器２０内に半導体基板１０を構成する原子種を含む気相種の蒸気圧を供給可能な蒸気供給源３４を有している（図５参照）。蒸気供給源３４は、加熱処理時に上述した気相種の蒸気圧を高融点容器３０内に発生させる構成であれば良い。例えば、半導体基板１０がＳｉＣ基板である場合、固体のＳｉ（単結晶Ｓｉ片やＳｉ粉末等のＳｉペレット）やＳｉ化合物を例示することができる。
　この高融点容器３０は、本体容器２０と同様に、互いに嵌合可能な上容器３１と下容器３２とを備える嵌合容器であり、本体容器２０を収容可能に構成されている。上容器３１と下容器３２の嵌合部には、微小な間隙３３が形成されており、この間隙３３から、高融点容器３０内の排気（真空引き）が可能なよう構成されている。
　このような高融点容器３０を備えることで、半導体基板、及び本体容器の意図しない炭化を抑制することができる。
　本加熱室４１は、被処理物（半導体基板１０等）を８００℃以上２５００℃以下の温度に加熱することが可能である。また、加熱炉４０は、被処理物を５００℃以上の温度に予備加熱可能な予備加熱室４２を備える。また、被処理物を予備加熱室４２から本加熱室４１に移動可能な移動手段４３（移動台）を備える。
　本実施形態の予備加熱室４２には、本加熱室４１の加熱手段４４の余熱により昇温可能なよう構成されている。例えば、本加熱室４１を２０００℃まで昇温した場合には、予備加熱室４２は１０００℃程度まで昇温され、被処理物（半導体基板１０や本体容器２０、高融点容器３０等）の脱ガス処理を行うことができる。
　移動手段４３は、高融点容器３０を載置して、本加熱室４１と予備加熱室４２を移動可能に構成されている。この移動手段４３による本加熱室４１と予備加熱室４２間の搬送は、最短１分程で完了するため、１～１０００℃／ｍｉｎでの昇温・降温を実現することができる。
　このように急速昇温及び急速降温が行えるため、従来の装置では困難であった、昇温中及び降温中の低温成長履歴を持たない表面形状を観察することが可能である。
　また、図１においては、本加熱室４１の下方に予備加熱室４２を配置しているが、これに限られず、何れの方向に配置しても良い。
　本加熱室４１には、本加熱室４１内の排気を行う真空形成用バルブ４５と、本加熱室４１内に不活性ガスを導入する不活性ガス注入用バルブ４６と、本加熱室内の真空度を測定する真空計４７と、が接続されている。
　真空形成用バルブ４５は、本加熱室４１内を排気して真空引きする真空引ポンプと接続されている（図示せず）。この真空形成用バルブ４５及び真空引きポンプにより、本加熱室４１内の真空度を、例えば１０Ｐａ以下、より好ましくは１Ｐａ以下、さらに好ましくは１０－３Ｐａ以下に調整することができる。真空引きポンプとしては、ターボ分子ポンプを例示することができる。
　不活性ガス注入用バルブ４６は、不活性ガス供給源と接続されている（図示せず）。この不活性ガス注入用バルブ４６及び不活性ガス供給源により、本加熱室４１内に不活性ガスを１０－５～１００００Ｐａの範囲で導入することができる。この不活性ガスとしては、ＡｒやＨｅ、Ｎ２等を選択することができる。
　また、不活性ガス注入用バルブ４６は、本体容器２０内にドーパントガスを供給可能なドーパントガス供給手段である。すなわち、不活性ガスにドーパントガス（例えば、Ｎ２等）を選択することにより、成長層１２にドーパントをドープしてドーピング濃度を高めることができる。
　加熱炉４０は、加熱手段４４として、上部加熱手段４４ａ及び下部加熱手段４４ｂを備える。
　実施例１においては、上部加熱手段４４ａ及び下部加熱手段４４ｂの発熱量をそれぞれ個別に調節することができる。そのため、上部加熱手段４４ａ及び下部加熱手段４４ｂの発熱量に差異を設けることで、本加熱室４１内に温度勾配を形成することができる。
　なお、本実施形態においては、移動手段４３（移動台）と高融点容器３０の接触部から、微小な熱が逃げる構成となっている。そのため、仮に上部加熱手段４４ａ及び下部加熱手段４４ｂの発熱量を同一に調節したとしても、移動手段４３からの熱の放出によって、半導体基板１０と送受体２１との間に温度勾配が形成されることとなる。
　こうして形成された温度勾配は、上部加熱手段４４ａ及び下部加熱手段４４ｂの発熱量を調節することで反転させることができる。すなわち、上部加熱手段４４ａ及び下部加熱手段４４ｂの発熱量の高低を逆転させることによって、半導体基板１０と送受体との間に形成された温度勾配の高低を反転させることができる。
　別の実施形態として、本加熱室４１内の天面側に、及び底面側にそれぞれ加熱手段を配設し、天面側の加熱手段と底面側の加熱手段とで、それぞれ発熱量に差異を設けることで、温度勾配を形成し、各加熱手段の発熱量の高低を逆転させることで、温度勾配を反転させる構成が例示できる。
　実施例１の温度勾配反転手段は、加熱手段の発熱量を調節することによって実現されるものである。しかし、本発明はこれに限定されず、加熱手段の発熱量は変更せずに、加熱手段の上下方向の位置関係を逆転することで温度勾配を反転させる形態としてもよい。
　例えば、上部と下部にそれぞれ異なる数の加熱手段を設けたり、上部から下部にかけて（若しくは下部から上部にかけて）幅が大きくなるよう加熱手段（ヒーター）を並設したりすることで、温度勾配を形成する形態を考える。
　この場合には、当該加熱手段の上下方向の位置関係を反転することにより、温度勾配を反転させることができる。
　このような加熱手段の反転機構を備える形態においては、それぞれの加熱手段の発熱量を変更することを要せず、半導体基板１０と送受体２１との間に形成された温度勾配の高低を反転させることができる。
　加熱手段は、特に限定されないが、抵抗加熱式のヒーターが好ましく例示できる。
　また、別の実施形態として、本加熱室４１の側面に、加熱手段を配設し、当該加熱手段が、本加熱室４１に対して上下方向に移動することが可能に構成された形態が例示できる。この場合、加熱手段が、本加熱室４１に対して相対的に下側、又は上側に位置させることで、半導体基板１０と送受体２１との間に温度勾配を形成し、当該加熱手段を上側、又は下側に移動させることで、半導体基板と送受体２１との間の温度勾配の高低を反転させることができる。
＜実施例２＞本体容器制御手段を備える製造装置
　実施例１との共通事項については省略しつつ、実施例２の製造装置について説明を加える。
　図６には、実施例２に係る本体容器制御手段を備える製造装置１０１を示す。
　製造装置１０１は、本加熱室４１の高さ方向に渡って、高融点容器３０を取り囲むように加熱手段４４が配設されている。
　加熱手段４４がこのように配設されている場合、本加熱室４１内の温度勾配は、本加熱室の高さ方向における中心付近の温度が最も高く、中心付近から上方向、又は下方向に向かうにつれて温度が低くなる。
　実施例２においては、移動手段４３ｂが、本加熱室４１内において高さ方向に移動可能であり、これにより半導体基板１０と送受体２１との間の温度勾配の高低を反転することができる。
　具体的には、送受体２１を本加熱室４１の中心付近に位置するよう移動させることで、送受体２１が高温側、半導体基板１０が低温側となる温度勾配を形成することができ、半導体基板１０の成長を行うことができる（図６参照）。
　一方で、半導体基板１０を本加熱室４１の中心付近に位置するよう移動させることで、半導体基板１０が高温側、送受体２１が低温側となる温度勾配を形成することができ、半導体基板１０のエッチングを行うことができる。
　実施例２においては、移動手段４３ｂが本加熱室内の高さ方向において移動可能である形態について例示したが、本発明の製造装置は、本体容器２０の位置又は向きを制御する本体容器制御手段を採用することができる。
　例えば、本体容器２０、又は本体容器２０を収容する高融点容器３０を回転させる回転機構を備えることで、半導体基板１０と送受体２１との高さ方向における位置関係を反転させる形態であってもよい。また、半導体基板１０自体を反転させる回転機構を備えることで、半導体基板１０の相対的な温度勾配を反転させる形態も、本体容器制御手段を備える製造装置の一実施形態として含まれる。この場合には、「半導体基板の製造方法」で説明した通り、治具等を用いて半導体基板１０を本体容器２０の底面から離間させる態様とする。
　なお、実施例２の製造装置の移動手段４３ｂは、実施例１の製造装置と同様に、本加熱室４１と予備加熱室４２とを移動可能である。本加熱室４１内を移動する機構と、本加熱室４１と予備加熱室４２とを移動する機構とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
＜実施例３＞放熱手段を備える製造装置
　実施例１及び２との共通事項については省略しつつ、実施例３の製造装置について説明を加える。
　図７には、実施例３に係る放熱手段を備える製造装置１０２を示す。
　製造装置１０２の本加熱室４１の上面には、開閉部４８が備えられている。また、製造装置１０２は、開閉部４８を介して、本加熱室４１と連設される吸熱体４９を備える。
　開閉部４８が開いた状態では、本加熱室４１内の熱が、吸熱体に放出される。
　この、開閉部４８の開閉状態を制御することによって、本加熱室４１内の温度勾配を制御することが可能となり、ひいては半導体基板１０と送受体２１との温度勾配の高低を制御することができる。
　吸熱体としては、高融点であって、熱伝導率が高い材料を含む放熱シートが例示できる。このような材料としては、上述した高融点材料が例示できる。
　本実施形態において、開閉部４８及び吸熱体４９が、本加熱室４１の上部に備えられた形態について例示したが、開閉部４８及び吸熱体４９は、本加熱室４１と連設されていれば、何れの場所に備えられていてもよい。
　また、本発明の製造装置においては、開閉部４８及び吸熱体４９を備える形態に限定されず、本加熱室４１内の熱を本加熱室４１外に放出可能な放熱手段を採用することができる。例えば、高融点材料に囲まれた、放熱空間を放熱手段として備える形態であってもよい。
＜実施例４＞温度制御手段及び本体容器制御手段を両方備える製造装置
　実施例１～３で説明した事項については省略しつつ、実施例４の製造装置について説明を加える。
　図８に、温度制御手段及び本体容器制御手段を備える製造装置１０３を示す。
　製造装置１０３は、本加熱室４１、移動手段４３、側面加熱手段４４ｃ、底面加熱手段４４ｄを備える。本加熱室４１には、側面加熱手段４４ｃ、底面加熱手段４４を囲むように、断熱材５０が配設されている。
　図５（ａ）は、側面加熱手段４４ｃ、及び底面加熱手段４４ｄが何れも稼働し、半導体基板１０が、側面加熱手段４４ｃの上下方向の長さに対して中心に位置する状態を表わしている。
　この状態では、底面加熱手段４４ｄより底面側からも加熱されていること、及び半導体基板１０が側面加熱手段の上下方向の長さに対して中心に位置することで、半導体基板１０が高温側、送受体２１が低温側の温度勾配が形成される。
　図５（ｂ）は、側面加熱手段４４ｃが稼働し、底面加熱手段４４ｄが稼働せず、送受体２１が、側面加熱手段４４ｃの上下方向に対して中心に位置する。
　この状態では、側面加熱手段の上下方向の長さに対して中心に位置する送受体２１が高温側、半導体基板１０が低温側の温度勾配となり、図５（ａ）の状態に対して半導体基板１０と送受体２１との間に形成する温度勾配の高低が反転する。
　このように、温度制御手段と、本体容器制御手段とを組み合わせることで、温度勾配の高低を反転させる構成とすることもできる。
＜実施例５＞複数の本加熱室を備える製造装置
　実施例１～４で説明した事項については省略しつつ、実施例５の製造装置について説明を加える。
　図９に、複数の本加熱室を備える製造装置１０４を示す。
　製造装置１０４は、本加熱室として、第１加熱室４１ａ－１と、第２加熱室４１ｂ－１を備え、第１加熱室４１ａ－１と第２加熱室４１ｂ－１との間には、加熱手段４４が備えられている。すなわち、第１加熱室４１ａ－１及び第２加熱室４１ｂ－１は、加熱手段４４を介して隣接している。
　製造装置１０４は、加熱手段４４を稼働することで、第１加熱室４１ａ－１内においては、加熱手段４４の近傍が高温側、第１加熱室４１ａ－１の天面が低温側の温度勾配が生じる。したがって、第１加熱室４１ａ－１内に収容された半導体基板１０と送受体２１との間の温度勾配は、半導体基板１０が高温側、送受体２１が低温側となる。
　一方で、第２加熱室４１ｂ－１内においては、加熱手段４４の近傍が高温側、第２加熱室４１ｂ－１内の底面が低温側の温度勾配が生じるため、第２加熱室４１ｂ－１内に収容された半導体基板１０と送受体２１との間の温度勾配は、半導体基板１０が低温側、送受体２１が低温側となる。
　したがって、第１加熱室４１ａ－１及び第２加熱室４１ｂ－１の何れか一方において半導体基板１０の加熱処理を行い、その後、半導体基板１０を取り出して、他方の加熱室で加熱処理を行うことで、半導体基板１０と送受体２１の間に形成される温度勾配の高低を反転させて加熱することができる。
　このように、前記第２加熱室４１ｂ－１は、前記加熱手段４４により、前記第１加熱室４１ａ－１に収容される前記半導体基板１０と前記送受体２１との間に形成される温度勾配に対して温度勾配の高低が反対となるよう構成されてなることで、温度勾配の高低を反転させた加熱処理を行うことができる。
　なお、第１加熱室、及び第２加熱室との名称は、説明の便宜上付した名称に過ぎず、半導体基板１０の加熱処理を行う順番を特定したものではない。
　本実施形態において、第１加熱室４１ａ－１の天面側の断熱材５０と、第２加熱室４１ｂ－１の底面側の断熱材５０とで、断熱材５０の厚さに差を設けるよう構成してもよい。
　図１０に、断熱材の厚さが異なる第１加熱室及び第２加熱室を備える製造装置１０５を示す。
　断熱材５０の厚さが薄いと、熱が逃げやすくなり、加熱手段が配設される面と、対向する面との温度勾配の差が相対的に大きくなる。一方で、断熱材５０の厚さが厚いと、熱が逃げにくいため、加熱手段が配設される面と、対向する面との温度勾配の差が相対的に小さくなる。したがって、第１加熱室４１ａ－２の天面側の断熱材５０と、第２加熱室４１ｂ－２の底面側の断熱材５０とで、断熱材５０の厚さに差を設けることで、温度勾配の高低のみならず、半導体基板１０と送受体２０との間に形成される温度勾配の温度差を制御することも可能となる。
　図１１には、複数の本加熱室を備える製造装置として、別の実施形態である製造装置１０６を示す。
　図１１の第１加熱室４１ａ－３及び第２加熱室４１ｂ－３は、それぞれ独立した加熱手段４４ｃ及び４４ｄを備える。
　加熱手段４４ｃは、第１加熱室４１ａ－３の天面側に配設され、加熱手段４４ｄは、第２加熱室４１ｂ－３の底面側に配設される。このように、第１加熱室４１ａ－２における加熱手段４４ｃの配設位置に対して、第２加熱室４１ｂ－３においては、加熱手段４４ｃと対向する位置に加熱手段４４ｄを配設することで、それぞれの本加熱室で前記半導体基板１０と前記送受体２１との間に形成される温度勾配の高低に対して温度勾配の高低が反転するよう構成することができる。
　上述してきた半導体基板の製造装置には、半導体基板と送受体との温度勾配の方向を回転軸として、被加熱物を回転させる機構を備えることが好ましい。被加熱物を回転させることで、半導体基板の成長量、エッチング量が均一となり、半導体基板面内の膜厚が均一になりやすい。
１０　　　　　　半導体基板
１１　　　　　　主面
２０　　　　　　本体容器
２１　　　　　　送受体
２２　　　　　　上容器
２３　　　　　　下容器
２４　　　　　　間隙
３０　　　　　　高融点容器
３１　　　　　　上容器
３２　　　　　　下容器
３３　　　　　　間隙
３４　　　　　　蒸気供給源
４０　　　　　　加熱炉
４１　　　　　　本加熱室
４２　　　　　　予備加熱室
４３　　　　　　移動手段
４４　　　　　　加熱手段
４５　　　　　　真空形成用バルブ
４６　　　　　　不活性ガス注入用バルブ
４７　　　　　　真空計
４８　　　　　　開閉部
４９　　　　　　吸熱体
５０　　　　　　断熱材
１００～１０６　半導体基板の製造装置

 

Claims (16)

  1. 　半導体基板、及び前記半導体基板と原子を輸送し合う送受体を収容した熱処理空間を、前記半導体基板と前記送受体との間に温度勾配が形成されるよう加熱する第１加熱工程と、
    　前記温度勾配の高低を反転させ加熱する第２加熱工程と、を含む、半導体基板の製造方法。
  2. 　前記第１加熱工程及び第２加熱工程を、準閉鎖空間で行う、請求項１に記載の半導体基板の製造方法。
  3. 　前記第１加熱工程及び第２加熱工程を、前記半導体基板を構成する原子種を含む雰囲気下で行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載の半導体基板の製造方法。
  4. 　半導体基板、及び前記半導体基板と原子を輸送し合う送受体を収容する本体容器と、
    　前記本体容器を収容する加熱室と、前記半導体基板と前記送受体との間に温度勾配を形成するよう加熱する加熱手段とを有する加熱炉と、
    　前記温度勾配の高低を反転させる温度勾配反転手段と、を備える半導体基板の製造装置。
  5. 　前記温度勾配反転手段が、前記加熱手段における前記本体容器内の温度を制御する温度制御手段である、請求項４に記載の半導体基板の製造装置。
  6. 　前記温度制御手段として、加熱手段の発熱量を制御する手段を含む、請求項５に記載の半導体基板の製造装置。
  7. 　前記温度制御手段として、加熱手段の位置又は向きを制御する手段を含む、請求項５又は６に記載の半導体基板の製造装置。
  8. 　前記温度勾配反転手段が、前記本体容器の位置又は向きを制御する本体容器制御手段である、請求項４に記載の半導体基板の製造装置。
  9. 　前記温度勾配反転手段が、前記加熱室内の熱を加熱室外に放出する放熱手段である、請求項４に記載の半導体基板の製造装置。
  10. 　前記温度勾配反転手段として、前記加熱手段における前記本体容器内の温度を制御する温度制御手段、前記本体容器の位置又は向きを制御する本体容器制御手段、及び前記加熱室内の熱を加熱室外に放出する放熱手段から選ばれる２種以上の温度勾配反転手段を備える、請求項４に記載の半導体基板の製造装置。
  11. 　前記本体容器が、前記半導体基板を構成する原子種を含む材料で構成される、請求項４～１０の何れか一項に記載の製造装置。
  12. 　さらに、前記本体容器を収容する高融点容器を備える、請求項４～１０の何れか一項に記載の製造装置。
  13. 　半導体基板、及び前記半導体基板と原子を輸送し合う送受体を収容する本体容器と、
    　前記本体容器を収容する加熱室と、前記半導体基板と前記送受体との間に温度勾配を形成するよう加熱する加熱手段とを有する加熱炉と、を備え、
    　前記加熱室として、少なくとも第１加熱室及び第２加熱室を有し、
    　前記第２加熱室の温度勾配の高低が、前記第１加熱室の温度勾配の高低と反対となるよう構成されてなる、半導体基板の製造装置。
  14. 　前記第１加熱室及び第２加熱室は、加熱手段を介して隣接する、請求項１３に記載の半導体基板の製造装置。
  15. 　前記第１加熱室及び第２加熱室は、それぞれ独立した加熱手段を備える、請求項１３に記載の半導体基板の製造装置。
  16. 　前記第１加熱室及び前記第２加熱室内に、それぞれ厚さが異なる断熱材を備える、請求項１３～１５の何れか一項に記載の製造装置。

     
PCT/JP2020/013202 2019-03-29 2020-03-25 温度勾配反転手段を備える半導体基板の製造装置及び半導体基板の製造方法 WO2020203516A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20783505.9A EP3951026A4 (en) 2019-03-29 2020-03-25 DEVICE FOR MANUFACTURING A SEMICONDUCTOR SUBSTRATE WITH TEMPERATURE GRADIENT INVERSION DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING A SEMICONDUCTOR SUBSTRATE
JP2021511518A JPWO2020203516A1 (ja) 2019-03-29 2020-03-25
CN202080024455.0A CN114174570B (zh) 2019-03-29 2020-03-25 具备温度梯度反转单元的半导体衬底的制造装置和半导体衬底的制造方法
US17/600,087 US20220189797A1 (en) 2019-03-29 2020-03-25 Device for manufacturing semiconductor substrate comprising temperature gradient inversion means and method for manufacturing semiconductor substrate

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019069278 2019-03-29
JP2019-069278 2019-03-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020203516A1 true WO2020203516A1 (ja) 2020-10-08

Family

ID=72668171

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/013202 WO2020203516A1 (ja) 2019-03-29 2020-03-25 温度勾配反転手段を備える半導体基板の製造装置及び半導体基板の製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220189797A1 (ja)
EP (1) EP3951026A4 (ja)
JP (1) JPWO2020203516A1 (ja)
CN (1) CN114174570B (ja)
TW (1) TWI827826B (ja)
WO (1) WO2020203516A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013075789A (ja) * 2011-09-30 2013-04-25 Fujikura Ltd 化合物半導体単結晶の製造装置および製造方法
WO2014199615A1 (ja) * 2013-06-13 2014-12-18 学校法人関西学院 ＳｉＣ基板の表面処理方法
WO2016079983A1 (ja) 2014-11-18 2016-05-26 東洋炭素株式会社 ＳｉＣ基板のエッチング方法及び収容容器
JP2017066019A (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 住友電気工業株式会社 炭化珪素単結晶の製造方法
WO2017188381A1 (ja) * 2016-04-28 2017-11-02 学校法人関西学院 気相エピタキシャル成長方法及びエピタキシャル層付き基板の製造方法
WO2018174105A1 (ja) * 2017-03-22 2018-09-27 東洋炭素株式会社 改質ＳｉＣウエハの製造方法、エピタキシャル層付きＳｉＣウエハ、その製造方法、及び表面処理方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3698109B2 (ja) * 2002-02-21 2005-09-21 住友電気工業株式会社 Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体結晶の成長方法
CN104120489B (zh) * 2008-12-08 2017-04-26 Ii-Vi有限公司 高晶体质量的SiC单晶晶锭及其形成方法
JP5806734B2 (ja) * 2010-06-30 2015-11-10 クリスタル アイエス, インコーポレーテッドCrystal Is, Inc. 熱勾配制御による窒化アルミニウム大単結晶成長
JP5875143B2 (ja) * 2011-08-26 2016-03-02 学校法人関西学院 半導体ウエハの製造方法
JP6372310B2 (ja) * 2014-10-30 2018-08-15 株式会社デンソー 化学気相成長装置に用いられるサセプタおよびそれを備えた化学気相成長装置
EP3353339A4 (en) * 2015-09-24 2019-05-08 Melior Innovations Inc. STEAM-VAPOR DEPOSITION APPARATUS AND TECHNIQUES USING SILICON CARBIDE DERIVED FROM HIGH-PURITY POLYMER
JP2018158858A (ja) * 2017-03-22 2018-10-11 日本電信電話株式会社 結晶成長方法および装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013075789A (ja) * 2011-09-30 2013-04-25 Fujikura Ltd 化合物半導体単結晶の製造装置および製造方法
WO2014199615A1 (ja) * 2013-06-13 2014-12-18 学校法人関西学院 ＳｉＣ基板の表面処理方法
WO2016079983A1 (ja) 2014-11-18 2016-05-26 東洋炭素株式会社 ＳｉＣ基板のエッチング方法及び収容容器
JP2017066019A (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 住友電気工業株式会社 炭化珪素単結晶の製造方法
WO2017188381A1 (ja) * 2016-04-28 2017-11-02 学校法人関西学院 気相エピタキシャル成長方法及びエピタキシャル層付き基板の製造方法
WO2018174105A1 (ja) * 2017-03-22 2018-09-27 東洋炭素株式会社 改質ＳｉＣウエハの製造方法、エピタキシャル層付きＳｉＣウエハ、その製造方法、及び表面処理方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3951026A4

Also Published As

Publication number Publication date
EP3951026A1 (en) 2022-02-09
EP3951026A4 (en) 2022-12-21
TW202044373A (zh) 2020-12-01
CN114174570A (zh) 2022-03-11
US20220189797A1 (en) 2022-06-16
CN114174570B (zh) 2024-04-30
JPWO2020203516A1 (ja) 2020-10-08
TWI827826B (zh) 2024-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020179795A1 (ja) ＳｉＣ基板の製造方法及びその製造装置
JP5213095B2 (ja) 単結晶炭化ケイ素基板の表面平坦化方法、単結晶炭化ケイ素基板の製造方法、及び単結晶炭化ケイ素基板
WO2020095873A1 (ja) ＳｉＣ半導体基板及びその製造方法及びその製造装置
TWI627671B (zh) 容納容器、容納容器之製造方法、半導體之製造方法、及半導體製造裝置
JP6444641B2 (ja) 成膜装置、サセプタ、及び成膜方法
JP2017218334A (ja) Ｇａ２Ｏ３系結晶膜の成長方法及び結晶積層構造体
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
JP5224256B2 (ja) 単結晶炭化ケイ素基板の処理方法、半導体素子の製造方法
WO2020203516A1 (ja) 温度勾配反転手段を備える半導体基板の製造装置及び半導体基板の製造方法
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
WO2020218484A1 (ja) 温度分布評価方法、温度分布評価装置、及び、均熱範囲の評価方法
JP2007145679A (ja) 窒化アルミニウム単結晶の製造装置及びその製造方法
WO2020179794A1 (ja) ＳｉＣ基板の製造方法及びその製造装置及びＳｉＣ基板の加工変質層を低減する方法
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
JP2024017276A (ja) 成膜装置
WO2017104133A1 (ja) 溶液成長法、台座、及び単結晶ＳｉＣの製造方法
JP2002121668A (ja) グラファイトナノファイバー薄膜形成用熱ｃｖｄ装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20783505

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021511518

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020783505

Country of ref document: EP

Effective date: 20211029