(57)【要約】【課題】表面の欠陥密度を低減可能な半導体基板の製造方法および製造装置を提供する。【解決手段】半導体基板２０の製造方法は以下の工程を備えている。半導体材料からなるベース基板１０が準備される。ベース基板１０がサセプタ２に配置される。ベース基板１０の主面１０ａにエピタキシャル成長膜１１が形成される。サセプタ２は、原料ガスの流路１８ａを形成する内壁面５ａに形成された第１の凹部７内に配置されており、かつ第１の凹部７の底部７ｂに対向する第１の面２ｂと、第１の面２ｂと反対側の第２の面２ａとを含む。エピタキシャル成長膜１１を形成する工程は、内壁面５ａと垂直な方向におけるサセプタ２の第２の面２ａと内壁面５ａとの距離Ｈを５ｍｍ以上とした状態でエピタキシャル成長膜１１が形成される。【選択図】図２
2014216605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体材料からなるベース基板を準備する工程と、
前記ベース基板をサセプタに配置する工程と、
前記ベース基板の主面にエピタキシャル成長膜を形成する工程とを備え、
前記サセプタは、原料ガスの流路を形成する内壁面に形成された第１の凹部内に配置されており、かつ前記第１の凹部の底部に対向する第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面とを含み、
前記サセプタの前記第２の面には第２の凹部が設けられており、
前記ベース基板をサセプタに配置する工程は、前記ベース基板を前記サセプタの前記第２の凹部内に配置する工程を含み、
前記エピタキシャル成長膜を形成する工程は、前記内壁面と垂直な方向における前記サセプタの前記第２の面と前記内壁面との距離を５ｍｍ以上とした状態で前記エピタキシャル成長膜を形成する工程を含む、半導体基板の製造方法。
【請求項２】
前記距離は７ｍｍ以上である、請求項１に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項３】
前記サセプタは前記第１の面と前記第２の面とを繋ぐ側面を含み、
前記側面は、前記内壁面に対して傾いている、請求項１または２に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項４】
前記サセプタの前記側面と前記内壁面とが成す角度は、６０°以上８０°以下である、請求項３に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項５】
前記半導体材料は炭化珪素である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項６】
原料ガスの流路を形成し、第１の凹部が設けられた内壁面と、
前記第１の凹部内に配置されたサセプタとを備え、
前記サセプタは、前記第１の凹部の底部に対向する第１の面と、前記第１の面と反対の第２の面を含み、
前記第２の面には、半導体材料からなるベース基板を配置可能な第２の凹部が形成されており、
前記サセプタは、前記ベース基板上にエピタキシャル成長膜を形成する際に、前記内壁面と垂直な方向に沿った前記サセプタの前記第２の面と前記内壁面との距離が５ｍｍ以上となるように、前記第１の凹部内において前記底部から離れる方向に移動可能に構成されている、半導体基板の製造装置。
【請求項７】
前記距離は７ｍｍ以上である、請求項６に記載の半導体基板の製造装置。
【請求項８】
前記サセプタは前記第１の面と前記第２の面とを繋ぐ側面を含み、
前記側面は、前記内壁面に対して傾いている、請求項６または７に記載の半導体基板の製造装置。
【請求項９】
前記サセプタの前記側面と前記内壁面とが成す角度は、６０°以上８０°以下である、請求項８に記載の半導体基板の製造装置。
【請求項１０】
前記半導体材料は炭化珪素である、請求項６〜９のいずれか１項に記載の半導体基板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板の製造方法および製造装置に関するものであり、より特定的には、表面の欠陥密度を低減可能な半導体基板の製造方法および製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置に用いられるエピタキシャル基板は、たとえば炭化珪素や窒化ガリウムなどの半導体材料からなるベース基板上にエピタキシャル膜を形成することにより製造される。たとえば特開２００８−２４３９４８号公報（特許文献１）には、窒化ガリウム基板上にエピタキシャル膜を形成するエピタキシャル基板の製造方法が記載されている。特開２００８−２４３９４８号公報に記載のエピタキシャル基板の製造方法によれば、サセプタの凹部に基板が配置され、基板の表面上に原料ガスを供給することにより、基板の表面上にエピタキシャル膜が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４３９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特開２００８−２４３９４８号公報に記載のエピタキシャル基板の製造方法を用いて、たとえば炭化珪素からなる半導体基板を製造すると、半導体基板の表面に欠陥が発生する場合があった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、表面の欠陥密度を低減可能な半導体基板の製造方法および製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る半導体基板の製造方法は、以下の工程を備えている。半導体材料からなるベース基板が準備される。ベース基板がサセプタに配置される。ベース基板の主面にエピタキシャル成長膜が形成される。サセプタは、原料ガスの流路を形成する内壁面に形成された第１の凹部内に配置されており、かつ第１の凹部の底部に対向する第１の面と、第１の面と反対側の第２の面とを含む。サセプタの第２の面には第２の凹部が設けられている。ベース基板をサセプタに配置する工程は、ベース基板をサセプタの第２の凹部内に配置する工程を含む。エピタキシャル成長膜を形成する工程は、内壁面と垂直な方向におけるサセプタの第２の面と内壁面との距離を５ｍｍ以上とした状態でエピタキシャル成長膜が形成される。
【０００７】
本発明に係る半導体基板の製造装置は、内壁面と、サセプタとを備えている。内壁面は、原料ガスの流路を形成し、第１の凹部が設けられている。サセプタは、第１の凹部内に配置されている。サセプタは、第１の凹部の底部に対向する第１の面と、第１の面と反対の第２の面を含む。第２の面には、半導体材料からなるベース基板を配置可能な第２の凹部が形成されている。サセプタは、ベース基板上にエピタキシャル成長膜を形成する際に、内壁面と垂直な方向に沿ったサセプタの第２の面と内壁面との距離が５ｍｍ以上となるように、第１の凹部内において底部から離れる方向に移動可能に構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、表面の欠陥密度を低減可能な半導体基板の製造方法および製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る半導体基板の製造装置の構成を概略的に示す断面模式図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る半導体基板の製造装置のサセプタ付近の構成を拡大して概略的に示す断面模式図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る半導体基板の製造装置のサセプタ付近の構成を拡大して概略的に示す平面模式図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る半導体基板の製造方法を概略的に示すフロー図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る半導体基板の製造方法の第１の工程を概略的に示す断面模式図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る半導体基板の製造方法の第２の工程を概略的に示す断面模式図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る半導体基板の製造装置のサセプタの変形例の構成を拡大して概略的に示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１１】
はじめに、本発明の実施の形態の概要について説明する。
発明者は、半導体基板の表面に欠陥が発生する原因について鋭意研究の結果、以下の知見を得て本発明を見出した。まず、炭化珪素などの半導体材料の原料ガスを反応管に導入して、ベース基板にエピタキシャル成長膜を形成する際、反応管の内壁面に原料ガス起因の堆積物が残存する場合がある。堆積物は、たとえば粒状であって、反応管の中の比較的温度が低い領域に発生しやすい。通常、反応管の内壁面は、サセプタおよび基板の表面とほぼ同じ高さに位置している。そのため、反応管の内壁面に残存した堆積物が、原料ガスの流れによって飛散すると、堆積物が反応管の内壁面とほぼ同じ高さに位置している基板の表面に付着してしまう。堆積物が基板の表面に付着すると基板の表面欠陥となってしまう。そこで、サセプタの表面を、反応管の内壁面よりも高い位置に配置することにより、堆積物がサセプタの側部で一旦受け止められ、その後、堆積物がサセプタの周りを経由して原料ガスの上流側から下流側に流される。これにより、基板の表面に堆積物が付着することを抑制することが可能である。また堆積物は自身の重みのため、高く飛散することが困難である。発明者は、サセプタの表面を、反応管の内壁面よりも５ｍｍ以上高い位置に配置することにより、基板の表面に堆積物が付着することを抑制可能であることを見出した。基板の表面に堆積物が付着することを抑制することで、基板表面の欠陥密度を低減することができる。
【００１２】
（１）実施の形態に係る半導体基板２０の製造方法は以下の工程を備えている。半導体材料からなるベース基板１０が準備される。ベース基板１０がサセプタ２に配置される。ベース基板１０の主面１０ａにエピタキシャル成長膜１１が形成される。サセプタ２は、原料ガスの流路１８ａを形成する内壁面５ａに形成された第１の凹部７内に配置されており、かつ第１の凹部７の底部７ｂに対向する第１の面２ｂと、第１の面２ｂと反対側の第２の面２ａとを含む。サセプタ２の第２の面２ａには第２の凹部８が設けられている。ベース基板１０をサセプタ２に配置する工程は、ベース基板１０をサセプタ２の第２の凹部８内に配置する工程を含む。エピタキシャル成長膜１１を形成する工程は、内壁面５ａと垂直な方向におけるサセプタ２の第２の面２ａと内壁面５ａとの距離Ｈを５ｍｍ以上とした状態でエピタキシャル成長膜１１が形成される。
【００１３】
実施の形態に係る半導体基板２０の製造方法は、エピタキシャル成長膜１１を形成する工程は、内壁面５ａと垂直な方向におけるサセプタ２の第２の面２ａと内壁面５ａとの距離Ｈを５ｍｍ以上とした状態でエピタキシャル成長膜１１が形成される。これにより、半導体基板２０の表面に堆積物が付着することを抑制することができる。結果として、半導体基板２０の表面の欠陥密度を低減することができる。
【００１４】
（２）上記実施の形態に係る半導体基板２０の製造方法において好ましくは、内壁面５ａと垂直な方向におけるサセプタ２の第２の面２ａと内壁面５ａとの距離は７ｍｍ以上である。これにより、半導体基板２０の表面に堆積物が付着することを効果的に抑制することができる。結果として、半導体基板２０の表面の欠陥密度を効果的に低減することができる。
【００１５】
（３）上記実施の形態に係る半導体基板２０の製造方法において好ましくは、サセプタ２は第１の面２ｂと第２の面２ａとを繋ぐ側面２ｃを含む。側面２ｃは、内壁面５ａに対して傾いている。原料ガスの流れは層流であることが望ましいが、サセプタ２の第２の面２ａを発熱体５の内壁面５ａよりも高い位置に配置すると、原料ガスがサセプタ２の側面２ｃに衝突することにより、サセプタ２の側面２ｃ付近において原料ガスの乱流が発生する場合がある。サセプタ２の側面２ｃを発熱体５の内壁面５ａに対して傾斜させることにより、サセプタ２の側面２ｃ付近において原料ガスの乱流が発生することを抑制することができる。結果として、均質なエピタキシャル成長膜１１を得ることができる。
【００１６】
（４）上記実施の形態に係る半導体基板２０の製造方法において好ましくは、サセプタ２の側面２ｃと内壁面５ａとが成す角度θ１は、６０°以上８０°以下である。これにより、原料ガスの乱流が発生することを効果的に抑制することができる。結果として、均質なエピタキシャル成長膜１１を効果的に得ることができる。
【００１７】
（５）上記実施の形態に係る半導体基板２０の製造方法において好ましくは、半導体材料は炭化珪素である。これにより、表面の欠陥密度が低減された炭化珪素基板２０を得ることができる。
【００１８】
（６）実施の形態に係る半導体基板２０の製造装置１は、内壁面５ａと、サセプタ２とを備える。内壁面５ａは、原料ガスの流路を形成し、第１の凹部７が設けられている。サセプタ２は、第１の凹部７内に配置されている。サセプタ２は、第１の凹部７の底部７ｂに対向する第１の面２ｂと、第１の面２ｂと反対の第２の面２ａを含む。第２の面２ａには、半導体材料からなるベース基板１０を配置可能な第２の凹部８が形成されている。サセプタ２は、ベース基板１０上にエピタキシャル成長膜１１を形成する際に、内壁面５ａと垂直な方向に沿ったサセプタ２の第２の面２ａと内壁面５ａとの距離Ｈが５ｍｍ以上となるように、第１の凹部７内において底部７ｂから離れる方向に移動可能に構成されている。
【００１９】
実施の形態に係る半導体基板２０の製造装置１によれば、サセプタ２は、ベース基板１０上にエピタキシャル成長膜１１を形成する際に、内壁面５ａと垂直な方向に沿ったサセプタ２の第２の面２ａと内壁面５ａとの距離Ｈが５ｍｍ以上となるように、第１の凹部７内において底部７ｂから離れる方向に移動可能に構成されている。これにより、内壁面５ａに堆積した原料ガス起因の堆積物が、半導体基板２０の表面に付着することを抑制することができる。結果として、半導体基板２０の表面の欠陥密度を低減することができる。
【００２０】
（７）上記実施の形態に係る半導体基板２０の製造装置１において好ましくは、内壁面５ａと垂直な方向におけるサセプタ２の第２の面２ａと内壁面５ａとの距離Ｈは７ｍｍ以上である。これにより、内壁面５ａに堆積した原料ガス起因の堆積物が、半導体基板２０の表面に付着することを効果的に抑制することができる。結果として、半導体基板２０の表面の欠陥密度を効果的に低減することができる。
【００２１】
（８）上記実施の形態に係る半導体基板２０の製造装置１において好ましくは、サセプタ２は第１の面２ｂと第２の面２ａとを繋ぐ側面２ｃを含む。側面２ｃは、内壁面５ａに対して傾いている。これにより、サセプタ２の側面２ｃ付近において原料ガスの乱流が発生することを抑制することができる。結果として、均質なエピタキシャル成長膜１１を得ることができる。
【００２２】
（９）上記実施の形態に係る半導体基板２０の製造装置１において好ましくは、サセプタ２の側面２ｃと内壁面５ａとが成す角度は、６０°以上８０°以下である。これにより、サセプタ２の側面２ｃ付近において原料ガスの乱流が発生することを効果的に抑制することができる。結果として、均質なエピタキシャル成長膜１１を効果的に得ることができる。
【００２３】
（１０）上記実施の形態に係る半導体基板２０の製造装置１において好ましくは、半導体材料は炭化珪素である。これにより、表面の欠陥密度が低減された炭化珪素基板２０を得ることができる。
【００２４】
次に、本発明の実施の形態についてより詳細に説明する。
まず、本発明の一実施の形態に係る半導体基板の製造装置の構成について説明する。図１を参照して、本実施の形態に係る半導体基板の製造装置であるＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置１は、たとえば炭化珪素（半導体材料）からなるベース基板１０上に、炭化珪素からなるエピタキシャル成長膜１１を形成して炭化珪素基板２０を製造するための装置である。ＣＶＤ装置１は、石英管１８（反応管）と、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイル９と、断熱材４と、発熱体５と、サセプタ２とを主に有している。
【００２５】
石英管１８は、たとえば円筒形状を有しており、ベース基板１０を配置するための流路１８ａを内部に有している。石英管１８は、図１中左側の上流側１２ａからエピタキシャル成長のための反応ガスが流路１８ａ内に供給され、図１中右側の下流側１２ｂから当該反応ガスが排出されるように構成されている。反応ガスは図１中矢印Ｇ１の方向に流される。反応ガスは、原料ガスとキャリアガスとドーパントガスとを含んでいる。
【００２６】
ＲＦコイル９は、ベース基板１０および流路１８ａ内に供給された反応ガスを加熱するための部材である。ＲＦコイル９は、石英管１８の外周面１８ｃに沿って巻き付けられるように配置されており、高周波誘導加熱により石英管１８の内部に配置された発熱体５を加熱する。より具体的には、電源（図示しない）からＲＦコイル９に高周波電流が供給されることによりＲＦコイル９の周囲に変化する磁力線が発生し、当該磁力線の変化により発熱体５に渦電流が流れる。そして、渦電流が流れることにより抵抗熱が発生し、発熱体５が加熱される。これにより、サセプタ２上に配置されたベース基板１０および石英管１８の内部に供給された反応ガスを加熱することができる。
【００２７】
断熱材４は、流路１８ａと石英管１８の外部とを断熱するための部材であって、石英管１８の内周面１８ｂに沿うように配置されている。断熱材４は、たとえばカーボン製である。
【００２８】
流路１８ａの上流側１２ａには、反応ガスを供給可能な反応ガス供給部（図示せず）が配置されている。反応ガス供給部は、たとえば、キャリアガスである水素ガスと、炭化珪素のエピタキシャル成長の原料となるシランガスおよびプロパンガと、ドーパントガスであるアンモニアガスとが供給可能に構成されている。
【００２９】
発熱体５は、ＲＦコイル９を用いた誘導加熱により加熱することが可能な導電性材料からなっており、たとえばカーボンからなっている。発熱体５は、断熱材４の内周面４ａに沿うように配置されている。このため、石英管１８、断熱材４および発熱体５は、石英管１８の径方向（中心部から外周部に向かう方向）において、発熱体５、断熱材４、石英管１８の順に配置された状態となっている。発熱体５は、原料ガスの流路１８ａを形成する内壁面５ａを含んでおり、内壁面５ａには内壁面５ａに開口するように第１の凹部７（図２参照）が形成されている。
【００３０】
図２および図３を参照して、サセプタ２は、ベース基板１０を配置するための部材である。サセプタ２は、たとえばカーボンからなり、その外表面は炭化珪素（ＳｉＣ）やタンタルカーバイド（ＴａＣ）によりコーティングされていてもよい。サセプタ２は、発熱体５の内壁面５ａに形成された第１の凹部７内に配置されている。第１の凹部７は、内壁面５ａと連接する側部７ａと、側部７ａと連接する底部７ｂとにより形成される。サセプタ２は、第１の凹部７の底部７ｂに対向する第１の面２ｂと、第１の面２ｂと反対の第２の面２ａと、第１の面２ｂと第２の面２ａとを繋ぐ側面２ｃとを有する。第２の面２ａには、半導体材料からなるベース基板１０を配置可能である第２の凹部８が形成されている。第２の凹部８は、サセプタ２の第２の面２ａに開口するように形成されている。第２の凹部８は、第２の面２ａと連接する側部８ａと、側部８ａと連接する底部８ｂとにより形成されている。ベース基板１０の主面１０ａが、サセプタ２の第２の面２ａと、ほぼ同じ高さとなるように第２の凹部８の底部８ｂの深さが設定されていてもよい。
【００３１】
図２に示すように、発熱体５には、第１の凹部７の底部７ｂに開口するガス流入部５ｂが設けられていてもよい。ガス流入部５ｂを通じてたとえば水素などのガスが矢印Ｇ２の方向に導入され、当該ガスによってサセプタ２が浮遊可能に構成されていてもよい。またサセプタ２は、第１の面２ｂの法線方向を回転軸として、浮遊しながら回転可能に構成されていてもよい。たとえば、ベース基板１０の主面１０ａにエピタキシャル成長膜を形成している間にサセプタ２が浮遊可能に構成されており、ベース基板１０の主面１０ａにエピタキシャル成長膜を形成していない時は、サセプタ２の第１の面２ｂが、第１の凹部７の底部７ｂに接していてもよい。
【００３２】
サセプタ２は、ベース基板１０の主面１０ａ上にエピタキシャル成長膜を形成する際に、内壁面５ａと垂直な方向に沿ったサセプタ２の第２の面２ａと内壁面５ａとの距離Ｈが５ｍｍ以上となるように、第１の凹部７内において底部７ｂから離れる方向に移動可能に構成されている。好ましくは、サセプタ２は、ベース基板１０の主面１０ａ上にエピタキシャル成長膜を形成する際に、内壁面５ａと垂直な方向に沿ったサセプタ２の第２の面２ａと内壁面５ａとの距離が７ｍｍ以上となるように、第１の凹部７内において底部７ｂから離れる方向に移動可能に構成されている。サセプタ２は、たとえばガスや磁力などにより浮遊することによって、第１の凹部７内において底部７ｂから離れる方向に移動可能であってもよいし、機械的な手段によって第１の凹部７内において底部７ｂから離れる方向に移動可能であってもよい。
【００３３】
図３を参照して、平面視（サセプタ２の第１の面２ｂの法線方向の視野）において、サセプタ２は円形であってもよい。サセプタ２の第２の面２ａに形成された第２の凹部８の底部８ｂおよび発熱体５の内壁面５ａに形成された第１の凹部７の底部７ｂの各々も円形であってもよい。原料ガスが流路に流される場合に、原料ガスに起因するたとえば粒状の堆積物が原料ガスの流れによって矢印Ｇ３の方向に移動して、サセプタ２の側面２ｃに衝突する。その後、堆積物は矢印Ｇ３または矢印Ｇ４の方向に沿ってサセプタ２の周囲を通って、原料ガスの下流側１２ｂの方向へ移動可能であってもよい。
【００３４】
図７を参照して、サセプタ２の側面２ｃは、発熱体５の内壁面５ａに対して傾いてもよい。好ましくは、サセプタ２の側面２ｃと、発熱体５の内壁面５ａとが成す角度θ１は、６０°以上８０°以下である。サセプタ２の側面２ｃと、サセプタ２の第１の面２ｂとが成す角度θ２が、６０°以上８０°以下であってもよい。
【００３５】
次に、本実施の形態に係る半導体基板の製造方法について図４を参照して説明する。本実施の形態に係る半導体基板の製造方法は、たとえば上述したＣＶＤ装置１を用いて実施される。
【００３６】
まず、ベース基板準備工程（Ｓ１０：図４）が実施される。ベース基板準備工程では、たとえばポリタイプ４Ｈ型の六方晶炭化珪素からなるインゴット（図示しない）をスライスすることにより、炭化珪素（半導体材料）からなり、第１の主面１０ａと、第１の主面１０ａの反対側の第２の主面１０ｂとを有するベース基板１０が準備される（図５参照）。
【００３７】
次に、ベース基板配置工程（Ｓ２０：図４）が実施される。ベース基板配置工程では、ベース基板準備工程において準備されたベース基板１０が、ＣＶＤ装置１のサセプタ２上に配置される。具体的には、図２を参照して、ベース基板１０の第２の主面１０ｂがサセプタ２の第２の凹部８の底部８ｂと接するように、ベース基板１０がサセプタ２の第２の凹部８内に配置される。また、ベース基板１０の第１の主面１０ａのベース基板１０の厚み方向における位置が、サセプタ２の第２の面２ａとほぼ同じ高さとなるように、ベース基板１０がサセプタ２に配置されてもよい。
【００３８】
次に、エピタキシャル成長膜形成工程（Ｓ３０：図４）が実施される。エピタキシャル成長膜形成工程では、以下に説明するようにしてベース基板１０の第１の主面１０ａ上にエピタキシャル成長膜１１が形成される。好ましくは、ベース基板１０およびエピタキシャル成長膜１１は炭化珪素からなる。
【００３９】
図１および図２を参照して、たとえば炭化珪素の原料ガスと、キャリアガスと、ドーパントガスとを含む反応ガスが、発熱体５の内壁面５ａにより形成された流路１８ａに供給される。具体的には、炭化珪素のエピタキシャル成長の原料となるシランガスおよびプロパンガスと、キャリアガスである水素ガスと、ドーパントガスであるアンモニアガスが流路１８ａに導入される。上記のガスは、上流側１２ａからベース基板１０の第１の主面１０ａに対向する位置を通って下流側１２ｂへ流される。石英管１８の流路１８ａに導入された上記原料ガスと、キャリアガスと、ドーパントガスとは、ＲＦコイル９により加熱された発熱体５によって加熱される。これにより、シランガスとプロパンガスが熱分解されることにより、ベース基板１０の第１の主面１０ａ上に炭化珪素からなるエピタキシャル成長膜が形成される（図６参照）。
【００４０】
エピタキシャル成長膜形成工程において、発熱体５の内壁面５ａと垂直な方向におけるサセプタ２の第２の面２ａと発熱体５の内壁面５ａとの距離Ｈを５ｍｍ以上とした状態で、ベース基板１０の第１の主面１０ａにエピタキシャル成長膜が形成される。好ましくは、エピタキシャル成長膜形成工程において、発熱体５の内壁面５ａと垂直な方向におけるサセプタ２の第２の面２ａと発熱体５の内壁面５ａとの距離Ｈを７ｍｍ以上とした状態で、ベース基板１０の第１の主面１０ａにエピタキシャル成長膜が形成される。たとえば、サセプタ２が、ガス流入部５ｂから導入されるガスによって、当該距離Ｈが５ｍｍ以上となるように浮上し、第１の面２ｂの法線方向を回転軸として回転しながら、ベース基板１０の第１の主面１０ａにエピタキシャル成長膜１１が形成される。好ましくは、発熱体５の内壁面５ａと垂直な方向におけるサセプタ２の第２の面２ａと発熱体５の内壁面５ａとの距離Ｈが５ｍｍ以上となるようにサセプタ２を浮上させた後、流路１８ａに反応ガスが導入されることにより、ベース基板１０の第１の主面１０ａにエピタキシャル成長膜１１が形成される。
【００４１】
また図７に示すように、サセプタ２の側面２ｃが発熱体５の内壁面５ａに対して傾いているサセプタ２を用いて、ベース基板１０の第１の主面１０ａにエピタキシャル成長膜１１が形成されてもよい。好ましくは、サセプタ２の側面２ｃと発熱体５の内壁面５ａとが成す角度θ１は６０°以上８０°以下である。
【００４２】
なお、本実施の形態では、半導体材料として炭化珪素を例に挙げて説明したが、半導体材料は、たとえば珪素や窒化ガリウムなどであってもよい。
【００４３】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態に係る半導体基板２０の製造方法によれば、エピタキシャル成長膜１１を形成する工程は、内壁面５ａと垂直な方向におけるサセプタ２の第２の面２ａと内壁面５ａとの距離Ｈを５ｍｍ以上とした状態でエピタキシャル成長膜１１が形成される。これにより、半導体基板２０の表面に堆積物が付着することを抑制することができる。結果として、半導体基板２０の表面の欠陥密度を低減することができる。
【００４４】
また本実施の形態に係る半導体基板２０の製造方法によれば、内壁面５ａと垂直な方向におけるサセプタ２の第２の面２ａと内壁面５ａとの距離は７ｍｍ以上である。これにより、半導体基板２０の表面に堆積物が付着することを効果的に抑制することができる。結果として、半導体基板２０の表面の欠陥密度を効果的に低減することができる。
【００４５】
さらに本実施の形態に係る半導体基板２０の製造方法によれば、サセプタ２は第１の面２ｂと第２の面２ａとを繋ぐ側面２ｃを含む。側面２ｃは、内壁面５ａに対して傾いている。原料ガスの流れは層流であることが望ましいが、サセプタ２の第２の面２ａを発熱体５の内壁面５ａよりも高い位置に配置すると、原料ガスがサセプタ２の側面２ｃに衝突することにより、サセプタ２の側面２ｃ付近において原料ガスの乱流が発生する場合がある。サセプタ２の側面２ｃを発熱体５の内壁面５ａに対して傾斜させることにより、サセプタ２の側面２ｃ付近において原料ガスの乱流が発生することを抑制することができる。結果として、均質なエピタキシャル成長膜１１を得ることができる。
【００４６】
さらに本実施の形態に係る半導体基板２０の製造方法によれば、サセプタ２の側面２ｃと内壁面５ａとが成す角度θ１は、６０°以上８０°以下である。これにより、原料ガスの乱流が発生することを効果的に抑制することができる。結果として、均質なエピタキシャル成長膜１１を効果的に得ることができる。
【００４７】
さらに本実施の形態に係る半導体基板２０の製造方法によれば、半導体材料は炭化珪素である。これにより、表面の欠陥密度が低減された炭化珪素基板２０を得ることができる。
【００４８】
本実施の形態に係る半導体基板２０のＣＶＤ装置１によれば、サセプタ２は、ベース基板１０上にエピタキシャル成長膜１１を形成する際に、内壁面５ａと垂直な方向に沿ったサセプタ２の第２の面２ａと内壁面５ａとの距離Ｈが５ｍｍ以上となるように、第１の凹部７内において底部７ｂから離れる方向に移動可能に構成されている。これにより、内壁面５ａに堆積した原料ガス起因の堆積物が、半導体基板２０の表面に付着することを抑制することができる。結果として、半導体基板２０の表面の欠陥密度を低減することができる。
【００４９】
また本実施の形態に係る半導体基板２０のＣＶＤ装置１によれば、内壁面５ａと垂直な方向におけるサセプタ２の第２の面２ａと内壁面５ａとの距離Ｈは７ｍｍ以上である。これにより、内壁面５ａに堆積した原料ガス起因の堆積物が、半導体基板２０の表面に付着することを効果的に抑制することができる。結果として、半導体基板２０の表面の欠陥密度を効果的に低減することができる。
【００５０】
さらに本実施の形態に係る半導体基板２０のＣＶＤ装置１によれば、サセプタ２は第１の面２ｂと第２の面２ａとを繋ぐ側面２ｃを含む。側面２ｃは、内壁面５ａに対して傾いている。これにより、サセプタ２の側面２ｃ付近において原料ガスの乱流が発生することを抑制することができる。結果として、均質なエピタキシャル成長膜１１を得ることができる。
【００５１】
さらに本実施の形態に係る半導体基板２０のＣＶＤ装置１によれば、サセプタ２の側面２ｃと内壁面５ａとが成す角度は、６０°以上８０°以下である。これにより、サセプタ２の側面２ｃ付近において原料ガスの乱流が発生することを効果的に抑制することができる。結果として、均質なエピタキシャル成長膜１１を効果的に得ることができる。
【００５２】
さらに本実施の形態に係る半導体基板２０のＣＶＤ装置１によれば、半導体材料は炭化珪素である。これにより、表面の欠陥密度が低減された炭化珪素基板２０を得ることができる。
【実施例】
【００５３】
次に、実施例について説明する。
本実施例では、内壁面５ａと垂直な方向におけるサセプタ２の第２の面２ａと発熱体５の内壁面５ａとの距離Ｈを変化させてエピタキシャル成長膜１１を形成した場合における、炭化珪素基板２０の表面における堆積物の密度の違いを調査した。
【００５４】
第１の例では、サセプタ２の第２の面２ａと発熱体５の内壁面５ａとの距離Ｈを０ｍｍとして、上記実施の形態で説明した方法によって炭化珪素からなるベース基板１０上に炭化珪素からなるエピタキシャル成長膜１１を形成した。当該距離Ｈが０ｍｍということは、発熱体５の内壁面５ａとサセプタ２の第２の面２ａとが同じ高さに位置しているということである。第２の例では、サセプタ２の第２の面２ａと発熱体５の内壁面５ａとの距離Ｈを５ｍｍとして、上記実施の形態で説明した方法によって炭化珪素からなるベース基板１０上に炭化珪素からなるエピタキシャル成長膜１１を形成した。
【００５５】
第１の例で製造した炭化珪素基板の表面および第２の例で製造した炭化珪素基板の表面の各々における堆積物の密度を測定した。ここで堆積物とは、原料ガス起因の粒状の物質であって所定の大きさ以上のサイズを有する物質である。
【００５６】
【表１】
2014216605.tif 000003
【００５７】
表１を参照して、第１の例および第２の例の方法で製造された炭化珪素基板の表面における堆積物の密度について説明する。表１に示すように、サセプタ２の第２の面２ａと発熱体５の内壁面５ａとの距離Ｈを０ｍｍとして製造された炭化珪素基板における、所定のサイズ以上の堆積物の密度は５個／ｃｍ2であった。一方、サセプタ２の第２の面２ａと発熱体５の内壁面５ａとの距離Ｈを５ｍｍとして製造された炭化珪素基板における、所定のサイズ以上の堆積物の密度は２個／ｃｍ2であった。以上の結果より、サセプタ２の第２の面２ａと発熱体５の内壁面５ａとの距離Ｈを５ｍｍ以上とすることにより、炭化珪素基板の表面における堆積物の密度を低減可能であることが確認された。
【００５８】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５９】
１  製造装置（ＣＶＤ装置）、２  サセプタ、２ａ  第２の面、２ｂ  第１の面、２ｃ  側面、４  断熱材、４ａ，１８ｂ  内周面、５  発熱体、５ａ  内壁面、５ｂ  ガス流入部、７  第１の凹部、７ａ  第１の凹部の側部、７ｂ  第１の凹部の底部、８  第２の凹部、８ａ  第２の凹部の側部、８ｂ  第２の凹部の底部、９  ＲＦコイル、１０  ベース基板、１０ａ  第１の主面（主面）、１０ｂ  第２の主面、１１  エピタキシャル成長膜、１２ａ  上流側、１２ｂ  下流側、１８  石英管、１８ａ  流路、１８ｃ  外周面、２０  半導体基板（炭化珪素基板）、Ｈ  距離。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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