(57)【要約】【課題】本発明は、生産性を悪化させることなく、エピタキシャル層への基底面転位の伝播を低減することが可能な、ＳｉＣエピタキシャル基板製造装置、ＳｉＣエピタキシャル基板の製造方法、及びＳｉＣエピタキシャル基板の提供を目的とする。【解決手段】本発明のＳｉＣエピタキシャル基板製造装置１は、ＳｉＣ基板１４上にエピタキシャル層を形成する。ＳｉＣエピタキシャル基板製造装置１は、複数の温度領域と、ＳｉＣ基板１４の全体を複数の温度領域間で移動させる移動機構とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＣ基板上にエピタキシャル層を形成するＳｉＣエピタキシャル基板製造装置であって、
複数の温度領域と、
前記ＳｉＣ基板の全体を前記複数の温度領域間で移動させる移動機構とを備える、
ＳｉＣエピタキシャル基板製造装置。
【請求項２】
前記複数の温度領域間の最大温度差は、５０℃以上１００℃以下である、
請求項１に記載のＳｉＣエピタキシャル基板製造装置。
【請求項３】
前記複数の温度領域の温度は、１４００℃以上１７００℃以下である、
請求項１又は２に記載のＳｉＣエピタキシャル基板製造装置。
【請求項４】
前記移動機構は、隣接する前記複数の温度領域間の移動を１秒以上５秒以下で行う、
請求項１〜３のいずれかに記載のＳｉＣエピタキシャル基板製造装置。
【請求項５】
前記移動機構は、前記ＳｉＣ基板を載置する載置面を有し、前記載置面の中心を軸に回転する円形ステージであり、
前記円形ステージの回転速度は１２ｒｐｍ以上３０ｒｐｍ以下である、
請求項４に記載のＳｉＣエピタキシャル基板製造装置。
【請求項６】
熱源と、
前記熱源と前記ＳｉＣ基板の間に設けられた断熱材とをさらに備え、
前記複数の温度領域の温度は、前記断熱材の密度により規定される、
請求項１〜５のいずれかに記載のＳｉＣエピタキシャル基板製造装置。
【請求項７】
（ａ）複数の温度領域を有するＳｉＣエピタキシャル基板製造装置を準備する工程と、
（ｂ）前記ＳｉＣエピタキシャル基板製造装置内にＳｉＣ基板を投入する工程と、
（ｃ）前記ＳｉＣ基板の全体を前記複数の温度領域間で移動しながら、前記ＳｉＣ基板上にエピタキシャル成長を行う工程とを備える、
ＳｉＣエピタキシャル基板の製造方法。
【請求項８】
前記工程（ａ）は、最大温度差が５０℃以上１００℃以下である前記複数の温度領域を有するＳｉＣエピタキシャル基板製造装置を準備する工程である、
請求項７に記載のＳｉＣエピタキシャル基板の製造方法。
【請求項９】
前記工程（ａ）は、１４００℃以上１７００℃以下の前記複数の温度領域を有するＳｉＣエピタキシャル基板製造装置を準備する工程である、
請求項７又は８に記載のＳｉＣエピタキシャル基板の製造方法。
【請求項１０】
前記工程（ｃ）は、前記複数の温度領域間の移動を１秒以上５秒以下で行う工程である、
請求項７〜９のいずれかに記載のＳｉＣエピタキシャル基板の製造方法。
【請求項１１】
前記工程（ｂ）は、載置面の中心を軸に回転可能なステージにＳｉＣ基板を載置する工程であり、
前記工程（ｃ）は、１２ｒｐｍ以上３０ｒｐｍ以下で前記ステージを回転させた状態で、前記ＳｉＣ基板上にエピタキシャル成長を行う工程である、
請求項１０に記載のＳｉＣエピタキシャル基板の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜６のいずれかに記載のＳｉＣエピタキシャル基板製造装置を用いて製造したＳｉＣエピタキシャル基板。
【請求項１３】
請求項７〜１１のいずれかに記載のＳｉＣエピタキシャル基板の製造方法により製造したＳｉＣエピタキシャル基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＳｉＣエピタキシャル基板製造装置、ＳｉＣエピタキシャル基板の製造方法、及びＳｉＣエピタキシャル基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素（ＳｉＣ）は、珪素（Ｓｉ）に比べてバンドギャップが大きく、また絶縁破壊電界強度、飽和電子速度および熱伝導度などの物性値が優れており、半導体パワーデバイス材料として優れた性質を有する。特に、このＳｉＣを用いたパワーデバイスでは電力損失の大幅な低減・小型化等が可能となり、電源電力変換時の省エネルギー化が実現できるため、電気自動車の高性能化、太陽電池システム等の高機能化等、低炭素社会実現の上で、キーデバイスとなる可能性を有している。
【０００３】
ＳｉＣパワーデバイスを製造するにあたり、予めＣＶＤ法（熱化学気相堆積法）等によりＳｉＣバルク基板上に半導体デバイスの活性領域をエピタキシャル成長することが必須である。ここで活性領域とは、結晶中におけるドーピング濃度及び膜厚が精密に制御された上で作りこまれている成長方向軸を含む断面領域を指す。バルク基板に加えて、このようなエピタキシャル成長層が必要とされる理由は、デバイスの設計仕様によりドーピング濃度及び膜厚がほぼ規定されるからであり、また、通常、バルク基板のドーピング濃度より一層の高精度の制御性が求められるためである。
【０００４】
ＳｉＣ単結晶基板には多くの貫通転位が存在しており、これらは貫通螺旋転位、貫通刃状転位、基底面転位の３種類に大別される。貫通螺旋転位、貫通刃状転位はｃ軸（＜０００１＞）方向に進行する転位であり、基底面転位はｃ面（（０００１）面）に平行して存在している転位を指す。これらの転位の内、基底面転位がエピタキシャル成長層へ引き継がれてデバイスの駆動領域に存在すると、通電によって基底面転位が積層欠陥に拡張し、ＳｉＣデバイスの信頼性に悪影響を与える（非特許文献１）。
【０００５】
通常、ＳｉＣのエピタキシャル成長基板は、オフ角を有するＳｉＣ基板上にステップフロー成長法により製造される。現状では、生産性などを考慮してオフ角には１°以上４°以下が採用されている。オフ角基板を用いるため、基底面転位がエピタキシャル成長層へ引き継がれてしまう。オフ角の無い基板、即ちｏｎ−ａｘｉｓ基板を用いれば基底面転位はエピタキシャル成長層に伝播しないが、ステップフロー成長が起こり難くなり、良好な結晶性を有するエピタキシャル成長層が得られない。そのため、現状で用いられている１°以上４°以下のオフ角を有するＳｉＣ基板に対して、基底面転位を低減しながらエピタキシャル成長を行う技術が必要となっている。
【０００６】
前述したように、通常、エピタキシャル成長層の基底面転位はＳｉＣ基板から引き継がれ、形成される。この基底面転位の伝播を抑制するために、これまで様々な方法が検討されている。例えば、特許文献１では、エピタキシャル成長中に、成長ガスを３０分程度停止し、その後成長を再開することにより、エピタキシャル膜との相互作用によって基底面転位を貫通刃状転位に変換する方法が提案されている。
【０００７】
また、特許文献２では、成長中、もしくは成長初期段階において、繰り返し設定成長温度を２００℃程度変化させることによって熱ストレスを印加し、基底面転位をデバイス特性に影響のない貫通刃状転位へ変換する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１１５０３４号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１９２９９号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】A.Galeckas et al., Recombination-enhanced extension of stacking faults in 4H-SiC p-i-n diodes under forward bias, Applied Physics Letters, 2002, Vol.81, pp.883-885
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１が提案する基底面転位の低減方法では、エピタキシャル成長に寄与しない時間が３０分と長時間にわたるため、生産性が悪化するという問題がある。
【００１１】
また、特許文献２が提案する基底面転位の低減方法では、高温成長時と低温成長時との成長温度差が２００℃と非常に大きいため、ドーピング濃度の膜厚方向への均一性が悪化し、デバイス特性に悪影響を与えてしまう。成長温度を変化させた際に形成されたエピタキシャル層をデバイス動作に寄与しないバッファ層として用い、その後、一定温度でデバイス動作層を成長させた場合には、デバイス特性への影響は少ないものの、成長時間が増大し、生産性が悪化するという問題がある。
【００１２】
本発明は上述の問題点に鑑み、生産性を悪化させることなく、エピタキシャル層への基底面転位の伝播を低減することが可能な、ＳｉＣエピタキシャル基板製造装置、ＳｉＣエピタキシャル基板の製造方法、及びＳｉＣエピタキシャル基板の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るＳｉＣエピタキシャル基板製造装置は、ＳｉＣ基板上にエピタキシャル層を形成するＳｉＣエピタキシャル基板製造装置であって、複数の温度領域と、ＳｉＣ基板の全体を複数の温度領域間で移動させる移動機構とを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るＳｉＣエピタキシャル基板製造装置は、ＳｉＣ基板上にエピタキシャル層を形成するＳｉＣエピタキシャル基板製造装置であって、複数の温度領域と、ＳｉＣ基板の全体を複数の温度領域間で移動させる移動機構とを備える。炉内の設定温度を時間的に変化させないため、生産性を悪化させることなくＳｉＣ基板の温度が変化し、熱ストレスにより基底面転位を減らすことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１のＳｉＣエピタキシャル基板製造装置の構成図である。
【図２】実施形態１のＳｉＣエピタキシャル基板製造装置の要部上面図である。
【図３】実施形態１のＳｉＣエピタキシャル基板製造装置における温度分布図である。
【図４】実施形態１のＳｉＣエピタキシャル基板製造装置における温度分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜Ａ．実施の形態１＞
＜Ａ−１．構成＞
図１は、実施の形態１のＳｉＣエピタキシャル基板製造装置１の構成図である。ＳｉＣエピタキシャル基板製造装置１は、ＳｉＣエピタキシャル成長を行うための成長炉２を備えている。成長炉２の側面には、成長炉２内に材料ガスとキャリアガスを導入するための導入ノズル３が接続され、成長炉の下面には、成長炉２外へ材料ガスとキャリアガスを排出するためのガス排出部である排出ノズル６が接続されている。
【００１７】
また、ＳｉＣエピタキシャル基板製造装置１は、材料ガス供給源２０、キャリアガス供給源２１、キャリアガス純化器２２、及びガス混合制御系２３を備えている。キャリアガス供給源２１から供給されるキャリアガスは、混入不純物ガス成分を除去するためにキャリアガス純化器２２を通り、ガス混合制御系２３で材料ガス供給源２０から供給された材料ガスと混合して、導入ノズル３から成長炉２に導入される。
【００１８】
また、排出ノズル６には排気ポンプ４が接続されており、排気ポンプ４により成長炉２内を真空引きすることが可能である。排気ポンプ４の排出ノズル６と反対側にはガス除害装置２５が接続されており、成長炉２外に排出されたガスは、ガス除害装置２５により除害処理を施される。
【００１９】
成長炉２は、少なくともその外周領域が石英を含む材料のような耐熱性材料で形成されていることが好ましい。成長炉２内には、材料ガス及びキャリアガスが導入ノズル３から排出ノズル６へ流れる流路１６が形成されている。また、流路１６の下流側にあたる成長炉２の側面には取り出しドア５が開閉可能に設置されており、取り出しドア５を介して、ＳｉＣ基板１４を設置した基板ホルダ１１の出し入れが出来るようになっている。取り出しドア５の成長炉２に対する取り付け位置にはＯリング等が設けられ、成長炉２内の気密性が確保されている。なお、基板ホルダ１１の出し入れは成長炉２内を大気圧にした状態で行うので、取り出しドア５にリークバルブを装着しても良い。
【００２０】
成長炉２の中央付近の外面には、成長炉２を囲むように、加熱装置である誘導加熱コイル７が設けられる。誘導加熱コイル７自体が高温になると近傍領域が高温化してしまうため、誘導加熱コイル７に冷却水用チューブを設けることによってこれを防止しても良い。
【００２１】
誘導加熱コイル７の間に位置する成長炉２内には、処理対象物であるＳｉＣ基板１４を加熱するための筒状のサセプタ１０が設置される。サセプタ１０の内部が流路１６となる。サセプタ１０は、１５００℃程度以上の熱処理に耐え得ることが好ましい。また、サセプタ１０は、ＳｉＣ基板１４の電気伝導性に出来るだけ影響を与えにくい物質で形成されることが好ましいので、例えばアルミニウムや窒素を出来るだけ含まないことが好ましい。誘導加熱コイル７の作用によってサセプタ１０に誘導電流が流れ、サセプタ１０が加熱される。
【００２２】
サセプタ１０と誘導加熱コイル７との間には、断熱材８，９が設置される。流路１６の上流側に設けられる断熱材８と、流路１６の下流側に設けられる断熱材９は、断熱性能が異なる。そのため、成長炉２内に温度分布が形成される。断熱材８に比べて断熱材９の断熱性能が低いとすれば、流路１６の上流側は下流側に比べて高温になる。通常、断熱材８，９にはグラファイト製の固形断熱材が用いられるが、固形断熱材の密度を変えることで断熱性能を調整することが可能である。
【００２３】
また、成長炉２内の温度は、装置に設置されたパイロメーター等の測温装置によって測定され、管理される。図１では、流路１６の上流側と下流側で異なる断熱材８，９を用いることにより温度分布を形成しているが、流路１６の上流側と下流側でそれぞれ独立した誘導過熱コイルを用い、夫々に流れる電流値を変えることで、温度分布を形成しても良い。勿論この場合には、上流側と下流側で同一の断熱材を用いる。
【００２４】
図２は、成長炉２内の基板ホルダ１１を示す上面図である。基板ホルダ１１はサセプタ１０上に設置される。基板ホルダ１１は例えば図２に示すように、同心円状に複数のＳｉＣ基板１４を載置することが可能な円形ステージである。また、基板ホルダ１１は図１に示すようにシャフト１３によって回転機構１２と接続されており、回転機構１２の駆動によって載置面の中心を軸に回転する。
【００２５】
基板ホルダ１１は、約１５００℃以上の熱処理に耐え得ることが好ましい。また、ＳｉＣ基板１４の電気伝導性に出来るだけ影響を与えにくい物質で形成されることが好ましいので、例えばアルミニウムや窒素を出来るだけ含まないことが好ましい。また、基板ホルダ１１に導電性の材料を用いれば、誘導加熱コイル７の作用によって基板ホルダ１１に誘導電流が流れて基板ホルダ１１が直接加熱されるので、基板ホルダ１１を効率的に加熱することができる。また、ＳｉＣ基板１４を安定させるため、基板ホルダ１１は載置面に凹部を有し、凹部にＳｉＣ基板１４を載置しても良い。
【００２６】
また図２には、基板ホルダ１１の温度分布を示している。図１に示すように断熱材８，９の境界は基板ホルダ１１の中央に位置するため、基板ホルダ１１の中央を境にして、図２上の左半分が温度Ｔ１の高温領域、右半分が温度Ｔ２の低温領域となる。
【００２７】
本実施の形態のＳｉＣエピタキシャル基板製造装置１では、エピタキシャル成長中に基板ホルダ１１を回転させることで、ＳｉＣ基板１４が高温領域と低温領域を行き来し、ＳｉＣエピタキシャル成長温度が時間と共に変化する。すなわち、回転機構１２、シャフト１３、及び基板ホルダ１１は、ＳｉＣ基板１４の全体を複数の温度領域間で移動させる移動機構として動作する。そのため、成長温度を変化させるために成長炉２の設定温度を変化させる必要が無く、ＳｉＣ基板１４に対して容易に熱ストレスを与えることができる。
【００２８】
＜Ａ−２．動作＞
次に、ＳｉＣエピタキシャル基板製造装置１を用いたＳｉＣエピタキシャル基板の製造方法を説明する。
【００２９】
ＳｉＣ結晶にはポリタイプと呼ばれる特有の周期性が存在する。即ち、化学量論比的組成はＳｉとＣとで一対一であり、かつ、結晶格子が六方最密充填構造であっても、本構造におけるｃ軸に沿って原子配列に別種の周期性が存在し、この原子スケールでの周期および結晶格子の対称性によって、ＳｉＣの物性は規定される。現在デバイス応用の観点から最も注目を集めているのは、４Ｈ−ＳｉＣと呼ばれるタイプである。４Ｈ−ＳｉＣを用いたパワーデバイスでは、主に原材料費を低減するという観点から、＜０００１＞面から＜１１−２０＞方向に５°程度よりも小さな角度で傾斜させ、かつ、Ｓｉ原子がＣ原子に比べてより安定に配置し得る面を表面とするエピタキシャルウェハを用いるのが主流である。
【００３０】
よって、ここでは、４Ｈ−ＳｉＣタイプで、＜０００１＞面から＜１１−２０＞方向に５°程度よりも小さな角度で傾けた仕様のＳｉＣ基板１４を使用する場合について述べる。しかし、傾斜方向は＜１１−２０＞方向に厳密に限定されるものではなく、他の方向に傾斜した仕様としても良い。また、ポリタイプは４Ｈに限らず、例えば６Ｈや３Ｃ等の他のポリタイプでもよい。
【００３１】
まず、ＳｉＣ基板１４を、機械研磨および酸性又はアルカリ性を呈する薬液を用いて化学機械研磨(ＣＭＰ)により平坦化処理する。その後、アセトン等を用いて超音波洗浄を施し、表面に付着した有機物を除去する。さらに、硫酸と過酸化水素水とを体積比率で５：１に混合し約１３０℃（±５℃）に加熱した混合溶液中に、ＳｉＣ基板１４を浸漬することにより、主に金属付着物を除去する。そして、王水によりＳｉＣ基板１４の残留金属付着物を除去する。
【００３２】
次に、ＳｉＣ基板１４にＲＣＡ洗浄と呼ばれるウェット薬液洗浄を行う。具体的には、７５℃（±５℃）に加熱したアンモニア水と過酸化水素水の混合溶液（１：９）中に１０分間浸した後、７５℃（±５℃）に加熱した塩酸と過酸化水素水の混合溶液（１：９）に浸す。さらに、体積比率で５％程度のフッ酸を含む水溶液に浸した後、純水により置換処理を施して、ＳｉＣ基板１４の表面洗浄を行う。以上の工程により、ＳｉＣ基板１４のエピタキシャル成長前処理が完了する。
【００３３】
次に、ＳｉＣエピタキシャル基板製造装置１の取り出しドア５を開き、基板ホルダ１１を成長炉２外へ取り出す。そして、基板ホルダ１１の各凹部にＳｉＣ基板１４をエピタキシャル成長用の面が上方を向くようにそれぞれ載置する。その後、ＳｉＣ基板１４が載置された基板ホルダ１１を成長炉２内へ導入する。これにより、ＳｉＣ基板１４のエピタキシャル成長用の面がガスの流路１６に接する。そして、成長炉２内に残存する意図しない分子あるいは原子状の不純物による影響を抑制するために、排気ポンプ４によって成長炉２内を約１×１０−７ｋＰａ程度にまで真空引きする。
【００３４】
次に、成長炉２内にキャリアガスとして、例えば水素ガスを導入する。キャリアガス供給源２１から供給されるガスは、キャリアガス純化器２２を通って混入不純物ガスを除去された後、ガス混合制御系２３および導入ノズル３を経て、成長炉２内へ導入される。成長炉２内に導入されたキャリアガスは、ガスの流路１６を通って排出ノズル６から成長炉２外へ排出される。
【００３５】
ＳｉＣ基板１４のエピタキシャル成長用の面にキャリアガスが接する状態で、成長炉２内の真空度が例えば１ｋＰａから２５ｋＰａ程度で一定に保持されるように圧力を制御する。
【００３６】
そして、誘導加熱コイル７へ通電することによってサセプタ１０および基板ホルダ１１を加熱し、ＳｉＣ基板１４を所定の処理温度、例えば１５５０℃程度に加熱する。そして、この状態を１８０秒間維持する。これにより、キャリアガスとして水素ガスを用いる場合、基板表面に付着し、ウェット処理で除去できないＳｉＣ塵の表面が水素ガスの有する還元性によって水素置換され、除去される。
【００３７】
次に、キャリアガスである水素ガス雰囲気中で、同一圧力を保持しつつ成長炉２内の温度を下げてＳｉＣ基板１４を降温し、所定の結晶成長温度に到達した後、原料ガスを供給する事によって、エピタキシャル成長が開始される。
【００３８】
このときの成長温度Ｔ１及びＴ２は、１４００℃以上１７００℃以下が好ましい。１４００℃以下では、成長中の原子マイグレーションが不足し、高品質な４Ｈ−ＳｉＣの結晶成長が困難となる。また、１７００℃以上では、原子マイグレーションが過剰になり、エピタキシャル成長層表面に、ステップバンチングと呼ばれる表面凹凸が形成され、ＳｉＣデバイスに悪影響を及ぼす。また、高温領域と低温領域の温度差Ｔ１−Ｔ２は５０℃以上、１００℃以下が好ましい。５０℃以下では成長中の熱ストレスが小さく、基底面転位の変換が起こりにくい。一方、１００℃以上では、高温領域で成長したエピタキシャル成長層と低温領域で成長したエピタキシャル成長層との間で、取り込まれる不純物濃度に差が生じ、膜厚方向の不純物ドーピング濃度の均一性が阻害される。
【００３９】
また、原料ガスの好適な流量は、成長炉２の構造や圧力によって決まり、成長速度によっても大きく変化するため、一律に規定はできない。しかし、本実施の形態のＳｉＣエピタキシャル基板製造装置１では、少なくとも、シリコン原子を含むガスとして例えば水素で９０％希釈されたシランを５０ｓｃｃｍから１０００ｓｃｃｍ、炭素原子を含むガスとして例えばプロパンを１ｓｃｃｍから４０ｓｃｃｍの流量で同時に供給し始めるシーケンスによって、エピタキシャル成長を行うことができる。
【００４０】
また、必要に応じてＮ型ドーピング用のＮ２ガスを同時に供給しても良いし、あるいはＰ型ドーピング用のＡｌ、Ｂ、Ｂｅを含む有機金属材料を同時に供給しても良い。さらに、成長速度の高速化を図るためＨＣｌガスを併用しても良い。
【００４１】
また、エピタキシャル成長中は、回転機構１２を駆動して基板ホルダ１１を回転させることにより、ＳｉＣ基板１４が高温領域と低温領域を行き来するようにする。基板ホルダ１１の回転により、ＳｉＣ基板１４の成長温度が変化し、温度変化による熱ストレスによって基底面転位が貫通刃状転位に変換される。高温領域から低温領域への移動、及び、低温領域から高温領域への移動は、１秒から５秒程度が望ましく、基板ホルダ１１の回転速度は、ＳｉＣ基板１４に適切な熱ストレスを与えるために、例えば１２ｒｐｍ以上３０ｒｐｍ以下が良い。１２ｒｐｍ以下であると温度変化率が小さくなり、適切な熱ストレスを与えられない。逆に３０ｒｐｍ以上でも、回転速度が速すぎて成長炉２内の温度と実効的な成長温度に乖離が生じ、適切な熱ストレスを与えられないためである。
【００４２】
所望の成長膜厚が得られる時間だけエピタキシャル成長を続けた後、キャリアガス以外のガス供給を停止し、エピタキシャル成長を終了する。
【００４３】
＜Ａ−３．変形例＞
以上の説明では、流路１６の上流側を高温領域とし、下流側を低温領域としたが、反対であっても良い。基板ホルダ１１の回転に合わせてＳｉＣ基板１４が複数の温度領域を通過すれば良いので、図３に示すように、温度Ｔ１の高温領域と温度Ｔ２の低温領域の間に温度Ｔ３の中温領域を設けても良い。また、中温領域は基板ホルダ１１上のどこに設けても良い。また、図４に示すように、流路１６の上流側の温度Ｔ１から下流側の温度Ｔ２にかけて、徐々に温度を変化させても良い。
【００４４】
また、ＳｉＣ基板１４の移動経路に複数の温度領域が存在すれば良いので、流路１６に対して並行に温度変化を形成する必要はなく、垂直に温度変化を形成しても良い。
【００４５】
また、ＳｉＣ基板１４が複数の温度領域を行き来する方法として、基板ホルダ１１に同心円状にＳｉＣ基板１４を載置し、基板ホルダ１１を回転させる方法を示した。しかし、基板ホルダ１１は回転運動に限らず、例えば高温領域と低温領域を直線的に往復する動作を行っても良い。
【００４６】
また、ＳｉＣエピタキシャル基板製造装置１では、誘導加熱コイル７を成長炉２の外面に設置したが、誘導加熱コイル７の設置位置はこれに限らず、成長炉２の内部であってもよい。さらに、加熱装置は誘導加熱コイル７に限らない。しかし、誘導加熱コイル７は広い範囲を均一に加熱することが可能であるため、多くのＳｉＣ基板１４に対してエピタキシャル成長を行う場合は、誘導加熱コイルを用いることが好ましい。
【００４７】
また、導入ノズル３の接続位置は、成長炉２の側面に限らず、上面や下面など成長炉２の他の箇所でも良い。また、排出ノズル６の接続位置は、成長炉２の下面に限らず他の箇所でも良い。
【００４８】
また、導入ノズル３の個数は１個に限らず、複数でも良い。例えば、微細なノズルを多数、密集させて導入ノズル３として設けると、ガスに乱流が発生することを抑制することができる。同様に、排出ノズル６を複数設けてもよい。
【００４９】
＜Ａ−４．効果＞  
本実施の形態のＳｉＣエピタキシャル基板製造装置１は、ＳｉＣ基板１４上にエピタキシャル層を形成するＳｉＣエピタキシャル基板製造装置であって、複数の温度領域と、ＳｉＣ基板１４の全体を複数の温度領域間で移動させる移動機構とを備える。装置自体の設定温度を変えることなく、ＳｉＣ基板１４の温度を上下させることが可能であるので、生産性を悪化させることなくＳｉＣ基板１４に熱ストレスを加え、エピタキシャル層中の転位を減らすことが出来る。
【００５０】
また、設定温度を変化させる場合に比べ、温度変化率が格段に向上し容易に熱ストレスを加えることが出来ることから、ＳｉＣエピタキシャル基板製造装置１内の温度領域間の最大温度差を５０℃以上１００℃以下とすることができ、膜厚方向の不純物ドーピング濃度を均一に保ちながら、基底面転位を貫通刃状転位に変換することが可能である。そのため、バッファ層を形成する必要がないことからも、良好な生産性が得られる。
【００５１】
また、ＳｉＣエピタキシャル基板製造装置１の複数の温度領域の温度は、１４００℃以上１７００℃以下であるので、原子マイグレーションを適切に保ちながらエピタキシャル成長を行うことが可能である。
【００５２】
また、ＳｉＣ基板１４の移動機構は、隣接する複数の温度領域間の移動を１秒以上５秒以下で行うので、ＳｉＣ基板１４に適切な熱ストレスを与えることが出来る。
【００５３】
また、ＳｉＣ基板１４の移動機構は、ＳｉＣ基板１４を載置する載置面を有し、載置面の中心を軸に回転する円形ステージであり、円形ステージの回転速度は１２ｒｐｍ以上３０ｒｐｍ以下であるので、ＳｉＣ基板１４に適切な熱ストレスを与えることが出来る。
【００５４】
また、誘導加熱コイル７（熱源）と、誘導加熱コイル７とＳｉＣ基板１４の間に設けられた断熱材８，９とをさらに備え、断熱材８，９の密度により、ＳｉＣエピタキシャル基板製造装置１内に温度の異なる複数の温度領域が形成される。
【００５５】
本実施の形態のＳｉＣエピタキシャル基板の製造方法は、（ａ）複数の温度領域を有するＳｉＣエピタキシャル基板製造装置１を準備する工程と、（ｂ）ＳｉＣエピタキシャル基板製造装置１内にＳｉＣ基板１４を投入する工程と、（ｃ）ＳｉＣ基板１４の全体を複数の温度領域間で移動しながら、ＳｉＣ基板１４上にエピタキシャル成長を行う工程とを備える。装置自体の設定温度を変えることなく、ＳｉＣ基板１４の温度を上下しながらエピタキシャル成長を行うので、生産性を悪化させることなくＳｉＣ基板１４に熱ストレスを加え、エピタキシャル層中の転位を減らすことが出来る。
【００５６】
また、工程（ａ）では、最大温度差が５０℃以上１００℃以下である複数の温度領域を有するＳｉＣエピタキシャル基板製造装置を準備するので、膜厚方向の不純物ドーピング濃度を均一に保ちながら、基底面転位を貫通刃状転位に変換することが可能である。そのため、バッファ層を形成する必要がないことからも、良好な生産性が得られる。
【００５７】
また、工程（ａ）では、１４００℃以上１７００℃以下の複数の温度領域を有するＳｉＣエピタキシャル基板製造装置を準備するので、原子マイグレーションを適切に保ちながらエピタキシャル成長を行うことが可能である。
【００５８】
また、工程（ｃ）では、複数の温度領域間の移動を１秒以上５秒以下で行うので、ＳｉＣ基板１４に適切な熱ストレスを与えることが出来る。
【００５９】
また、工程（ｂ）は、載置面の中心を軸に回転可能なステージにＳｉＣ基板１４を載置する工程であり、工程（ｃ）は、１２ｒｐｍ以上３０ｒｐｍ以下で基板ホルダ１１（ステージ）を回転させた状態で、ＳｉＣ基板１４上にエピタキシャル成長を行う工程であるので、ＳｉＣ基板１４に適切な熱ストレスを与えることが出来る。
【００６０】
本実施の形態のＳｉＣエピタキシャル基板は、ＳｉＣエピタキシャル基板製造装置１を用いて製造するので、エピタキシャル層における転位が少ない。
【００６１】
本実施の形態のＳｉＣエピタキシャル基板は、本実施の形態のＳｉＣエピタキシャル基板の製造方法により製造するので、エピタキシャル層における転位が少ない。
【００６２】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１  ＳｉＣエピタキシャル基板製造装置、２  成長炉、３  導入ノズル、４  排気ポンプ、６  排出ノズル、７  誘導加熱コイル、８，９  断熱材、１０  サセプタ、１１  基板ホルダ、１２  回転機構、１３  シャフト、１４  ＳｉＣ基板、１６  流路、２０  材料ガス供給源、２１  キャリアガス供給源、２２  キャリアガス純化器、２３  ガス混合制御系、２５  ガス除害装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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