(57)【要約】【課題】ＳｉＣエピタキシャル膜の厚さの面内均一性を高めるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法およびＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置を提供する。【解決手段】本発明のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法は、凹状収容部を有する搭載プレートと、前記凹状収容部内に配置されて上面にＳｉＣ基板が載置されるサテライトと、を用いるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法であって、前記凹状収容部と前記サテライトの間から前記ＳｉＣエピタキシャルウェハの外周に、エッチングガスを含むエッチングキャリアガスを供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹状収容部を有する搭載プレートと、前記凹状収容部内に配置されて上面にＳｉＣ基板が載置されるサテライトと、を用いるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法であって、
前記凹状収容部と前記サテライトの間から前記ＳｉＣエピタキシャルウェハの外周に、エッチングガスを含むエッチングキャリアガスを供給することを特徴とするＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法。
【請求項２】
前記エッチングガスとしてＨＣｌガスを用いることを特徴とする請求項１に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法。
【請求項３】
前記凹状収容部と前記サテライトの間から前記ＳｉＣエピタキシャルウェハの外周に、さらにドーピングガスを含むドーピングキャリアガスを供給することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法。
【請求項４】
ＳｉＣ基板の主面上に、化学的気相成長法によってＳｉＣエピタキシャル膜を成長させるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置であって、
凹状収容部を有する搭載プレートと、
前記凹状収容部内に配置され、上面にＳｉＣ基板が載置されるサテライトと、
前記サテライトの上面に載置されるＳｉＣ基板の主面に、ＳｉＣエピタキシャル膜の原料ガスを供給する第１ガス供給管と、
前記凹状収容部内にエッチングガスを含むエッチングキャリアガスを供給する第２ガス供給管と、を有するＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法及びＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）に比べて絶縁破壊電界が１桁大きく、バンドギャップが３倍大きく、熱伝導率が３倍程度高い等の特性を有する。炭化珪素はこれらの特性を有することから、パワーデバイス、高周波デバイス、高温動作デバイス等への応用が期待されている。このため、近年、上記のような半導体デバイスにＳｉＣエピタキシャルウェハが用いられるようになっている。
【０００３】
ＳｉＣエピタキシャルウェハは、ＳｉＣ基板上にＳｉＣ半導体デバイスの活性領域となるＳｉＣエピタキシャル膜を成長させることによって製造される。ＳｉＣ基板は、昇華法等で作製したＳｉＣのバルク単結晶から加工して得られ、ＳｉＣエピタキシャル膜は、化学的気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）によって形成される。
【０００４】
ＳｉＣエピタキシャルウェハを製造するための装置としては、複数のウェハを水平に配置し、各ウェハを公転させるとともにウェハ中心を軸にしてウェハ自体を自転させる水平自公転型のエピタキシャル成長装置が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
【０００５】
このエピタキシャル成長装置では、回転可能な搭載プレート（サセプタ）上に、この搭載プレートの回転軸を囲むように複数のサテライトが設けられている。サテライトが回転駆動機構によって自転可能とされることにより、このサテライト上に載置されたＳｉＣ基板は、搭載プレートの回転軸を中心に公転するとともに自転することで、自公転可能に構成されている。
【０００６】
上述のようなエピタキシャル成長装置においては、原料ガスが搭載プレート上に載置されたＳｉＣ基板の外周端部の外側から通過することで、原料ガスがＳｉＣ基板上に供給される。この際、加熱手段によってＳｉＣ基板を高温に維持しながら、基板上にエピタキシャル材料を堆積させることでエピタキシャル膜を成膜する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２７７１５８５号公報
【特許文献２】特許第２８３５３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、ＳｉＣ基板上にＳｉＣエピタキシャル膜を成長させた際に、得られるＳｉＣエピタキシャル膜の外周部、即ちエッジ付近において膜厚が増大し、かつキャリア濃度が低くなるという問題がある。特に、４インチや６インチ等の大型のＳｉＣエピタキシャルウェハを得るために、大型のＳｉＣ基板上にＳｉＣエピタキシャル膜を成長させた際に、この傾向は顕著である。ＳｉＣエピタキシャルウェハの大型化に対する近年の市場からの強い要望に伴い、ＳｉＣエピタキシャル膜の膜厚およびキャリア濃度について、面内方向における均一性を高めることが求められている。膜厚やキャリア濃度の面内均一性は、膜形成に用いる反応装置の温度分布や原料ガスの供給条件などによって、ある程度は制御することができるが、限界がある。特に、ウェハ周辺部で局所的に、キャリア濃度や膜厚が変化するような分布となっている場合、これを制御することは難しい。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、ＳｉＣエピタキシャル膜の膜厚の面内均一性を高めるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法およびＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、検討の結果、成膜中または成膜後のＳｉＣ基板に対し、所定の位置からエッチングガスを含むキャリアガス（エッチングキャリアガスと呼ぶ）を供給することで、形成されるＳｉＣエピタキシャル膜の厚さを制御できることを見出した。その上で、既存の装置に大幅な変更を設けず、かつ効率的に、形成されるＳｉＣエピタキシャル膜の所定の部分の厚さを制御できるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置の構成を見出し、発明を完成させた。すなわち、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手順を提供する。
【００１１】
（１）本発明の一態様に係るＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法は、凹状収容部を有する搭載プレートと、前記凹状収容部内に配置されて上面にＳｉＣ基板が載置されるサテライトと、を用いるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法であって、前記凹状収容部と前記サテライトの間から前記ＳｉＣエピタキシャルウェハの外周に、エッチングガスを含むエッチングキャリアガスを供給する。
（２）上記（１）に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法において、前記エッチングガスとしてＨＣｌガスを用いてもよい。
（３）上記（１）または（２）のいずれかに記載のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法において、前記凹状収容部と前記サテライトの間から前記ＳｉＣエピタキシャルウェハの外周に、さらにドーピングガスを含むドーピングキャリアガスを供給してもよい。
（４）本発明の一態様に係るＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置は、ＳｉＣ基板の主面上に、化学的気相成長法によってＳｉＣエピタキシャル膜を成長させるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置であって、凹状収容部を有する搭載プレートと、前記凹状収容部内に配置され、上面にＳｉＣ基板が載置されるサテライトと、前記サテライトの上面に載置されるＳｉＣ基板の主面に、ＳｉＣエピタキシャル膜の原料ガスを供給する第１ガス供給管と、前記凹状収容部内にエッチングガスを含むエッチングキャリアガスを供給する第２ガス供給管と、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法および製造装置を用いることにより、エピタキシャル成長による成膜中または成膜後のＳｉＣエピタキシャル膜の外周部分に対し、局所的にエッチングガスが供給される。これにより、エピタキシャル成長して中央部分より厚く形成される外周部分のＳｉＣエピタキシャル膜を、エッチングすることができる。したがって、エッチング量を調整すれば、形成されるＳｉＣエピタキシャル膜の外周部分の厚さを中央部分の厚さに揃えることができ、ひいては、厚さの面内均一性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一態様に係るＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置の断面模式図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置における搭載プレートを平面視した図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置における１つのサテライト周辺を拡大した断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を適用したＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法およびその製造装置について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００１５】
まず、本明細書におけるガスの名称についての定義を説明する。ＳｉＣ（炭化珪素）を構成する元素を供給するガスを「原料ガス」と言う。原料ガスには、シラン系ガスと炭化水素系ガスがある。シラン系ガスとしては、シラン（ＳｉＨ４）、ジクロロシラン（ＳｉＣｌ２Ｈ２）、トリクロロシラン（ＳｉＣｌ３）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）等を用いることができる。炭化水素系ガスとしては、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、エタン（Ｃ２Ｈ６）等を用いることができる。また、これらの原料ガスに加えて、後述するキャリアガス等が同時に含まれたガスを広義の「原料ガス」として説明する場合がある。
【００１６】
これらの炭化珪素の構成元素である主要原料ガスの他に、ドーピングを行うためのガスを「ドーパントガス」という。このドーパントガスによりＳｉＣ基板内にドーパントされたものが、ＳｉＣ基板内でキャリアとして機能する。炭化珪素のドーパントガスとしては、Ｎ型ドーピングの為の窒素、アンモニア、Ｐ型ドーピングの為のトリメチルアルミニウム等が挙げられる。
【００１７】
ＣＶＤ結晶成長において原料ガスに比べて大量に流され、原料ガスやドーピングガスを運ぶ機能を有するガスを「キャリアガス」という。キャリアガスとしては、アルゴン（Ａｒ）、水素（Ｈ２）等が挙げられる。すなわち「キャリアガス」の「キャリア」は、ＳｉＣ基板内の「キャリア密度（濃度）」の「キャリア」と同じものではない。
また、「ドーパントキャリアガス」は、ドーパントガスを含んでいるガスを意味し、ドーパントガスとキャリアガスが混ざったガスも含む。例えば、ドーパントキャリアガスは、窒素ガスのみからなるものであってもよいし、窒素ガスと希ガス等のガスを混合したものであってもよい。
【００１８】
また、以下で説明する「エッチングキャリアガス」は、塩化水素（ＨＣｌ）ガス等のエッチングガスを含んでいるガスを意味し、エッチングガスとキャリアガスが混ざったガスも含む。エッチングガスは、高温でＳｉＣと反応してエッチング作用をもつガスで、ハライド化合物などが例示され、キャリアガスとして一般に用いられる水素は除く。
【００１９】
＜ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置＞
構成を理解しやすい様に、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置から説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置の断面を模式的に説明する図である。
【００２０】
本発明の一実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置１００は、搭載プレート１０と、サテライト２０と、第１ガス供給管３０と、第２ガス供給管４０と、図視略のガス供給部を有する。また、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置１００は、反応空間Ｋを形成するためのシーリング５０及び側壁６０と、反応空間Ｋを加熱するためのヒータ７０を有する。ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置１００では、減圧排気可能なチャンバ（成膜室）内に、原料ガスＧを供給し、加熱されたＳｉＣ基板Ｗの面上にＳｉＣエピタキシャル膜を成長させる。チャンバ（成膜室）内に供給される原料ガスＧは、広義の原料ガスであってもよい。
【００２１】
図２は、本発明の一実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置における搭載プレートを平面視した図である。搭載プレート１０は、平面視円形状の回転台１３と回転台１３の中央に接続された回転軸１２とからなる。回転台１３には、回転台１３の周方向（回転方向）に等間隔に複数並んで凹状収容部１１が設けられている。図２では、凹状収容部１１が等間隔に６個並んで設けられている場合を例示している。簡単のため搭載プレート１０の一つの凹状収容部１１にのみサテライト２０を収容したが、当該構成には限られない。
【００２２】
搭載プレート１０の中央下部には回転軸１２が取り付けられている。回転軸１２が図示を省略する駆動モータにより回転することで、回転台１３がその中心軸周りに回転駆動できる。以下、回転軸１２を中心軸とした回転を「公転」と言うことがある。
搭載プレート１０は、耐熱性を有していればよく、公知の材料、例えば、黒鉛、ＴａＣコートした黒鉛、ＳｉＣコートした黒鉛等で構成されている。
【００２３】
図３は、本発明の一実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置における１つのサテライト２０周辺を拡大した断面模式図である。
サテライト２０は、搭載プレート１０の凹状収容部１１に収容されている。サテライト２０は、凹状収容部１１内部で回転駆動手段によって自転することができる。すなわち、サテライト２０は回転軸１２に対して自公転できる。サテライト２０の材質は、搭載プレート１０と同様の材質とすることができる。
【００２４】
サテライト２０の外径と凹状収容部１１の内径は、ほぼ同一のサイズとし、わずかに凹状収容部１１が大きいことが好ましい。凹状収容部１１の大きさがサテライト２０より大きすぎると、サテライト２０が自転した際に、凹状収容部１１内で横滑りしやすくなる。その場合、均一なＳｉＣエピタキシャル膜を得ることが難しくなる。一方、サテライト２０の外径と凹状収容部１１の内径が同一であると、後述する第２ガス供給管４０から供給されたガスの流路を十分に確保できなくなる。
【００２５】
サテライト２０上には、ＳｉＣ基板Ｗが載置される。ＳｉＣ基板Ｗは、図３に示すように、サテライト２０の上面２０ａに形成された凹部２１に載置されることが好ましい。凹部２１にＳｉＣ基板Ｗが載置されることにより、回転等によりＳｉＣ基板Ｗが横滑りすることを抑制することができる。
【００２６】
サテライト２０のＳｉＣ基板の載置面は、円形であることが好ましい。ＳｉＣ基板Ｗにオリエーテンションフラット（ＯＦ）が設けられている場合、載置面は、ＳｉＣ基板Ｗと相似形でＯＦに対応する直線部があってもよい。これは、ＳｉＣ基板Ｗに覆われていない部分を少なくすることにより、不要な結晶が堆積するのを防止するためである。サテライト２０の載置面上に、ＳｉＣ基板Ｗに覆われていない部分があると、その部分にも結晶が堆積することにより、ＳｉＣ基板Ｗが載置面に対して浮く場合がある。
【００２７】
サテライト２０上に載置されたＳｉＣ基板Ｗの上面（被処理面）は、回転台上面１３ａと同一面か、それよりも下側にあることが好ましい。ＳｉＣ基板Ｗが回転台上面１３ａより上側にある場合、ＳｉＣ基板Ｗの端部で原料ガスの流れの乱れ（層流の乱れ）が生じやすくなる。原料ガスの流れの乱れが生じると、ＳｉＣ基板Ｗの端部に形成された膜の特性と、中央部に形成された膜の特性とで、差が生じてしまう場合がある。
【００２８】
第１ガス供給管３０は、その第１の端部が図示略のガス供給部（外部タンク）に接続され、第２の端部がシーリング５０、側壁６０及び搭載プレート１０で囲まれる反応空間Ｋに接続されている。第１ガス供給管３０によって、反応空間Ｋに原料ガスＧを供給することができる。原料ガスＧとしては、ＳｉＣエピタキシャル膜の原料として一般に用いられる炭化水素系ガス及びシラン系ガスを含有するものを用いることができる。炭化水素系ガス及びシラン系ガスとしては、上述したものを用いることができる。第１ガス供給管３０からは、原料ガスと同時にキャリアガス、ドーパントガスを供給してもよい。
【００２９】
図１に示すように、第１ガス供給管３０の第２の端部（反応空間側の供給口）は、搭載プレート１０の中央に対向する位置に設けられていることが好ましい。第１ガス供給管３０の供給口が搭載プレート１０の中央に対向して設けられていることで、第１ガス供給管３０から供給された原料ガスの流れを搭載プレート１０の中央から外周に向かうように制御することができる。すなわち、搭載プレート１０上に載置されたサテライト２０に対して、均一に原料ガスを供給することができる。
【００３０】
第２ガス供給管４０は、その第１の端部が図示略のガス供給部（外部タンク）等に接続され、第２の端部が凹状収容部１１に接続されている。ガス供給部は、エッチングキャリアガスをいれたタンクを用いてもよい。あるいは、ガス供給部として、水素などのキャリアガスとエッチングガスを制御された流量で混合するガス混合装置を用いることができる。ガス混合装置は、キャリアガスとエッチングガスを一定の比率で混合し、その混合ガスの一部または全部を所定の流量や圧力で第２ガス供給管に供給するものであり、マスフローコントローラーや圧力コントローラー等によって構成することができる。図１では、第２ガス供給管４０は、搭載プレート１０の回転軸１２及び回転台１３内を貫通して形成され、凹状収容部の上面１１ａに供給口４１を有する。
【００３１】
第２ガス供給管４０は凹状収容部の上面１１ａに供給口４１を有する。そのため、凹状収容部１１にサテライト２０が収納された場合、サテライト２０の下面２０ｂと凹状収容部１１の間にガスが供給される。サテライト２０は、供給口４１から供給されたガスにより凹状収容部の上面１１ａからわずかに浮上する。したがって、凹状収容部１１とサテライト２０の間に加わる摩擦力が低減され、サテライト２０はその中心を軸として回転自在となる。サテライト２０を中心軸周りに回転駆動することで、サテライト２０に載置されたＳｉＣ基板Ｗに対して均等に成膜を行うことができる。
【００３２】
サテライト２０の回転は、供給口４１から排出されたガスによって制御されるように構成されていてもよい。供給口４１から排出されたガスは、サテライト２０を浮揚させる機能と回転させる機能とを有している。
例えば、凹状収容部１１の底面にらせん状の溝を形成し、その溝に沿ってガスが流れるように誘導することにより、ガスの粘性でサテライト２０にトルクを与えて、これを回転させることができる。
あるいは、サテライト２０の裏面側にらせん状の溝を形成し、その溝に沿ってガスが流れるように誘導しても、同様に回転させることができる。つまり、サテライト２０を回転させるために、外部電源等を有する駆動手段を別途準備する必要が無く、ＳｉＣエピタキシャル製造装置の構成は簡便なものとなる。
【００３３】
このように供給口４１から供給されるガスは、サテライトを浮揚させる機能と、回転させる機能とを有する。供給口４１の数が限定されることはない。例えば、図３に示すように供給口４１を一つ設け、そこから浮揚させるガス、回転させるガスの両方を供給してもよいし、供給口４１を二つ設け、その一方から浮揚させるガスを供給し、他方から回転させるガスを供給してもよい。エッチングキャリアガスは、浮揚させるガスの供給口、回転させるガスの供給口のいずれから供給してもよい。
【００３４】
第２ガス供給管４０は、図視略の外部タンクから反応空間Ｋにエッチングガスを含むエッチングキャリアガスを供給する。第２ガス供給管４０から供給されたエッチングキャリアガスは、図３に示すように、凹状収容部１１とサテライト２０の間を経由して反応空間Ｋに供給される。すなわち、サテライト２０に載置されたＳｉＣ基板Ｗに対し、その外周から中央に向かってエッチングキャリアガスが供給される。そのため、ＳｉＣ基板Ｗの外周部分のエッチング量を、中央部分のエッチング量に対して高めることができる。
【００３５】
シーリング５０は、搭載プレート１０及びサテライト２０を上方から覆うように配置されている。シーリング５０も、搭載プレート１０およびサテライト２０と同様に、黒鉛を材料とする基材の表面がコーティングされてなる円盤状部材である。シーリング５０の表面をコーティングする被覆膜は、従来公知のＴａＣやＳｉＣ等を用いて形成することが可能である。
【００３６】
側壁６０は、公知の材料で構成されている。例えば、図１に示すように支持部６１が設けられていてもよい。支持部６１は、側壁６０の内周面に全周に亘って設けられたシーリング支持部であり、このシーリング支持部上にシーリング５０の外周部を載置することができる。チャンバ内で不要になったガスは、側壁６０と搭載プレート１０の間に設けられた排気口からチャンバの外へと排出することができる。
【００３７】
ヒータ７０は、反応空間Ｋを加熱するものである。ヒータ７０としては、例えば誘導コイル等を用いることができる。図示を省略する高周波電源から誘導コイルに高周波電流が供給されると、搭載プレート１０およびシーリング５０が高周波誘導加熱により加熱される。加熱された搭載プレート１０およびシーリング５０からの輻射や、サテライト２０からの熱伝導等により、サテライト２０に載置されたＳｉＣ基板Ｗを加熱することができる。なお、加熱手段は、搭載プレート１０（回転台１３）の下面側およびシーリング５０の上面側に配置された構成に限らず、これらのいずれか一方側のみに配置された構成とすることも可能である。また、ヒータ７０としては、高周波誘導加熱に限らず、抵抗加熱によるもの等を用いてもよい。
【００３８】
本実施形態に係るＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置１００を用いることにより、エピタキシャル成長による成膜中または成膜後のＳｉＣエピタキシャル膜の外周部分に対し、局所的にエッチングガスが供給される。これにより、エピタキシャル成長によって中央部分より厚く形成される外周部分のＳｉＣエピタキシャル膜を、エッチングすることができる。したがって、エッチング量を調整すれば、形成されるＳｉＣエピタキシャル膜の外周部分の厚さを中央部分の厚さに揃えることができ、ひいては、厚さの面内均一性を高めることができる。
【００３９】
エピタキシャル層の成長量は、気体側の原料がエピ成長表面に取り込まれる量から、エピ成長表面のＳｉＣが気体側に取り去られる量の差分である。エッチングガスが流されたエピ表面部分では、ＳｉＣエピ層表面上の原子がエッチングガスと反応することにより、表面のＳｉＣのうち気体側に取り去られる量が増加する。さらに、エッチングガスが流された気体側部分では、ウェハ表面近傍の気体側の原料がエッチングガスと反応することにより減少し、気体側の原料が成長表面に取り込まれる量も減る。これらの効果が合わさり、エッチングガスが供給される外周部でエピタキシャル膜の成長量が局所的に減少する。
【００４０】
ＳｉＣエピタキシャル膜の外周部分へのエッチングガスの供給は、既存の装置に大幅な変更を設けないで行うことができるため、ＳｉＣエピタキシャル膜の厚さの面内均一性の向上を、安価かつ容易に実現することができる。
【００４１】
＜ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法＞
本発明のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法は、凹状収容部を有する搭載プレートと、凹状収容部内に配置され上面にＳｉＣ基板が載置されるサテライトと、を備えるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法であって、凹状収容部とサテライトの間からＳｉＣエピタキシャルウェハの外周に、塩化水素（ＨＣｌ）等のエッチングガスを含むエッチングキャリアガスを供給する。
図１のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置１００を用いた場合を例にして、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法について説明する。
【００４２】
まず、サテライト２０に載置するＳｉＣ基板Ｗを準備する。ＳｉＣ基板Ｗは、ワイヤーソー等により、ＳｉＣ単結晶のインゴットを円板状にスライス加工することで得ることができる。また、その外周部を面取りしてもよい。この際、ＳｉＣバルク単結晶の成長方法や、インゴットの研削加工方法、スライス加工方法等については、特に限定されることなく、従来公知の方法を採用できる。
【００４３】
次いで、得られたＳｉＣ基板Ｗを研磨する。研磨の方法は、従来公知の方法を採用できる。粗研磨と鏡面研磨の両方を行うことが好ましい。粗研磨は、例えば、ラップ研磨等の機械式研磨法等を用いて行うことができる。粗研磨により、ＳｉＣ基板Ｗにおける大きなうねりや加工歪等の凹凸を除去することができる。鏡面研磨は、例えばＣＭＰ法等により行うことができる。鏡面研磨では、粗研磨で凹凸及び平行度が整えられたＳｉＣ基板の平坦度をより高めることができる。
【００４４】
次いで、得られたＳｉＣ基板Ｗ上にＳｉＣエピタキシャル膜を成長させる。
まず、上述のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置１００のサテライト２０上に、ＳｉＣ基板Ｗを載置する。
【００４５】
ＳｉＣ基板Ｗの載置後に、図示略の真空ポンプにより反応空間Ｋを真空排気した上で、第1ガス供給管３０から水素やアルゴン等のガスを流して一定の減圧状態にする。また、ヒータ７０により反応空間Ｋを加熱する。さらに、回転軸１２を図示略の駆動モータにより回転駆動させると共に、サテライト２０を公転させる。サテライト２０の自転は、第２ガス供給管４０から供給されるガスによって行うことが好ましい。第２ガス供給管４０から供給されるガスを利用することで、装置が複雑化することを避けることができる。サテライト２０は、回転軸１２に対して自公転する。
【００４６】
この状態で、さらに原料ガスＧを第１ガス供給管３０から供給する。反応空間Ｋに供給された原料ガスＧは、搭載プレート１０の中央から外周に向かって広がり、搭載プレート１０と側壁６０の間を通って外部に排出される。この際、サテライト２０上に載置されたＳｉＣ基板Ｗでは、原料ガス中のシラン系ガスと炭化水素系ガスが反応し、ＳｉＣエピタキシャル膜が成長する。また、原料ガスＧにドーパントガスを混ぜることで、半導体のドーパントとして寄与するドーパント元素を含んだＳｉＣエピタキシャル膜を成長させることができる。
【００４７】
第２ガス供給管４０から供給されたガスは、凹状収容部１１とサテライト２０の間を経由して反応空間Ｋに供給される。そのため、第２ガス供給管４０から供給されるガスは、ＳｉＣ基板Ｗを基準に対し、その外周から中央に向かって供給される。そのため、第２ガス供給管４０から供給されるガスにエッチングガスを含めることで、エピタキシャル成長するＳｉＣエピタキシャル膜の中央部に対する外周部のエッチング量を多くすることができる。
【００４８】
第１ガス供給管３０から供給されるガスの総量に対する第２ガス供給管４０から供給されるガスの総量は、１／３００〜１／５０であることが好ましい。第２ガス供給管４０から供給されるガスの総量を、第１ガス供給管から供給されるガスの総量と比較して少なくしておくことで、チャンバ内のガスの流れを搭載プレート１０の中央から外周に向かう方向が主となるように制御することができ、乱流等の発生を抑制することができる。
【００４９】
以上は、自公転のエピタキシャル成長装置で説明したが、凹状収容部とサテライトの間から前記ＳｉＣエピタキシャルウェハの外周にドーパントガスを含むドーパントキャリアガスを供給する構成を含めば、自公転のエピタキシャル成長装置に限定されるものではない。例えばウェハが自転のみする装置であってもよいし、公転のみする装置でサテライトが浮揚しているだけの装置でもよい。
【００５０】
本実施形態に係るＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法を用いることにより、エピタキシャル成長による成膜中または成膜後のＳｉＣエピタキシャル膜の外周部分に、エッチングガスが供給される。これにより、エピタキシャル成長して中央部分より厚く形成される外周部分のＳｉＣエピタキシャル膜を、エッチングすることができる。したがって、エッチング量を調整すれば、形成されるＳｉＣエピタキシャル膜の外周部分の厚さを中央部分の厚さに揃えることができ、ひいては、厚さの面内均一性を高めることができる。
【００５１】
なお、第２ガス供給管４０から、エッチングキャリアガスとともに、窒素等のドーパントガスを含むドーパントキャリアガスを供給してもよい。この場合、エッチングキャリアガスとともに、ドーパントキャリアガスが、凹状収容部１１とサテライト２０の間を経由して反応空間Ｋに供給され、続いてＳｉＣ基板Ｗの外周から中央に向かって供給される。
【００５２】
そのため、ＳｉＣ基板Ｗの外周部分のエッチング量を、中央部分のエッチング量に対して高めるとともに、ＳｉＣ基板Ｗの外周部分のキャリア供給量を中央部分の供給量に対して高めることができる。したがって、エッチング量およびキャリア供給量をそれぞれ調整すれば、形成されるＳｉＣエピタキシャル膜の外周部分の膜厚およびキャリア濃度を中央部分と揃えることができ、ひいては、膜厚およびキャリア濃度の面内均一性をともに高めることができる。
【００５３】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置は、電気特性に優れたＳｉＣエピタキシャルウェハを、簡便な装置で生産性良く製造できることから、例えば、パワーデバイス、高周波デバイス、高温動作デバイス等に用いられるＳｉＣエピタキシャルウェハを製造することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０…搭載プレート、１１…凹状収容部、１１ａ…上面、１２…回転軸、１３…回転台、
１３ａ…回転台上面、１４…溝、２０…サテライト、２０ａ…上面、２０ｂ…下面、２１
…凹部、３０…第１ガス供給管、４０…第２ガス供給管、４１…供給口、５０…シーリン
グ、６０…側壁、６１…支持部、７０…ヒータ、１００…ＳｉＣエピタキシャルウェハの
製造装置、Ｇ…原料ガス、Ｋ…反応空間、Ｗ…ＳｉＣウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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