SiC外延晶片的制造装置和SiC外延晶片的制造方法
【专利摘要】本发明的目的是提供制造品质和生产率优异的SiC外延晶片的制造装置以及SiC外延晶片，本发明的SiC外延晶片的制造装置能够以简单的构成使晶片面内的载流子浓度均匀化。本发明的SiC外延晶片的制造装置，其特征在于，具备：具有凹状收纳部的装载板(2)；配置在所述凹状收纳部(23)内，上面能载置SiC基板的卫星盘(3)；和在所述凹状收纳部(23)内配置在比SiC基板靠下方、且不与SiC基板接触的位置的碳构件。
【专利说明】
S i C外延晶片的制造装置和S i C外延晶片的制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及SiC外延晶片制造装置和SiC外延晶片制造方法。本申请基于在2013年12月24日在日本申请的专利申请2013-266010要求优先权，在此援引其内容。
【背景技术】
[0002]碳化硅(SiC)与硅(Si)相比具有绝缘击穿电场大一个数量级、带隙大3倍、而且热导率高3倍左右等的特性。因而，期待着碳化硅(SiC)应用于功率器件、高频器件、高温工作器件等。近年来，在如上述那样的半导体器件中采用SiC外延晶片。
[0003]SiC外延晶片是作为形成SiC外延膜的基板使用由采用升华法等制作出的SiC块状单晶加工出的SiC单晶基板而制造的。一般地，SiC外延晶片是通过采用化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposit1n:CVD)在SiC单晶基板上使成为SiC半导体器件的活性区域的SiC外延膜生长而制造。
[0004]作为用于制造SiC外延晶片的装置，可列举水平地配置多个晶片并使各晶片公转、并且以晶片中心为轴使晶片本身进行自转的水平自转公转型的外延生长装置(参照图1中记载的SiC外延晶片的制造装置)。这样的外延生长装置，一般地在由石墨构成的可旋转的装载板(基座)上以围绕该装载板的旋转轴的方式设置有SiC单晶基板的载置部即由石墨构成的多个卫星盘(satellite)。在装载板和卫星盘的上方配置有由石墨构成的圆盘状的顶板(ceiling)。在顶板的中央部设置有用于向SiC单晶基板上供给原料气体的气体供给部。卫星盘能够利用旋转驱动机构来进行自转，由此被构成为载置于该卫星盘上的SiC单晶基板能够自转公转，能够以装载板的旋转轴为中心进行公转的同时进行自转。
[0005]在如上述那样的外延生长装置中，通过从气体供给部供给原料气体，以从载置于装载板上的SiC单晶基板的外周端部在该SiC单晶基板上通过的方式供给原料气体。此时，通过一边利用加热单元将SiC单晶基板维持为高温，一边在基板上使外延材料沉积，来形成外延膜。
[0006]然而，在这样的装置中，一般地，由石墨构成的装载板(基座)、卫星盘等各构件暴露在高温下，因此为了防止在外延膜内产生来源于石墨的沉积物(deposit1n)等，例如进行了用TaC等的被覆膜被覆这些各构件的操作。例如，在专利文献I和专利文献2中记载了:用SiC、TaC等被覆由石墨构成的外延生长炉的构件的表面。在专利文献3和专利文献4中，卫星盘作为基座的一部分而被记载，并记载有很合适地使用了将这些构件的表面用SiC、TaC等被覆而得到的构件的内容。在专利文献5?7中记载了为了保护由石墨构成的构件的一部分而进行被覆的内容。
[0007]在先技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本特开2010-150101号公报
[0010]专利文献2:日本特表2004-507619号公报
[0011]专利文献3:日本特开2013-38152号公报
[0012]专利文献4:日本特开2013-38153号公报
[0013]专利文献5:日本特表2005-508097号公报
[0014]专利文献6:日本特开2008-270682号公报
[0015]专利文献7:日本特表平10-513146号公报
【发明内容】
[0016]在此，在SiC单晶基板上使SiC外延膜生长时，存在以下问题:在SiC外延膜的外周部即边缘附近载流子浓度过高，该SiC外延膜的面内的载流子浓度的波动(偏差)变大。
[0017]本发明人等对于产生如上述那样的载流子浓度的波动的原因进行了反复研究。其结果发现:其原因在于，作为SiC外延膜的原料气体而一般所采用的丙烷(C3H8)和硅烷系气体(SiH4)，其分解速度大不相同。
[0018]已知，包含碳的C3H8的分解速度比SiH4慢。在外延生长时向SiC单晶基板上供给原料气体时，由于SiC单晶基板进行着自转，因此SiC单晶基板的外周端部变得靠近气体的导入口(气流的上游侧)。即，随着这些原料气体的供给，SiC外延膜进行生长时，在成为气流的上游侧的SiC单晶基板的外周部附近，包含碳的C3H8的分解没有充分地进行，生长膜中所含有的碳减少。另一方面，在成为下游侧的基板中心附近，包含碳的C3H8的分解充分地进行，因此与外周部附近相比，相对地碳比率增加。
[0019]供给的原料气体的C/Si比，在假定为丙烷(C3H8)和硅烷系气体(SiH4)充分地分解的基础上进行了设定，因此，当存在分解速度的差异时，成为相对地在SiC外延膜的外周部C/Si比低的状态。即，存在以下问题:在分解充分地进行的基板中心附近，SiC外延膜的面内的载流子浓度被适当地控制，但在外周部C/S i比变低、载流子浓度变高。
[0020]对由于在该外周部C/Si比低因而载流子浓度在外周部变高这样的情况进行说明。在SiC外延生长中，通常使用N作为载流子，而该N被选择性地导入到碳原子占有的位点(site)。当C/Si比低时，相对地原料气体中的碳量变低，因此成为载流子的N容易进入到进行外延生长的SiC膜中的碳占有的位点。即，作为载流子的N的引入增加，载流子浓度变高。因而，在以往的方法中，产生SiC外延膜的外周部的载流子浓度变高、波动变大这样的问题。
[0021]在此，由于外周部的碳量不足、载流子浓度变低，因此，例如考虑通过提高上述的原料气体的碳浓度来提高SiC外延膜的外周部的C/Si比。但是，只是简单地提高碳浓度的话，中央部的C/Si比产生波动，不能抑制晶片中央部和外周部的载流子浓度差。
[0022]如上述那样，以往，对于抑制在SiC单晶基板上使SiC外延膜生长时产生的面内的载流子浓度的波动的装置没有提出任何方案是实际情况。因而，迫切地需要不会导致工序的增加和成本上升、能够使在SiC单晶基板上生长的SiC外延膜的载流子浓度在膜的面内有效地均匀化的装置以及方法。
[0023]本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的是提供能够用简单的构成使晶片面内的载流子浓度均匀化、制造品质和生产率优异的SiC外延晶片的制造装置以及SiC外延晶片。
[0024]本发明人等为了抑制如上述那样的SiC外延晶片的Si C外延膜产生的面内的载流子浓度的波动而进行了反复研究。其结果发现:SiC外延膜的生长中使用的原料气体之中，烃系气体比硅烷系气体的分解速度慢，因此位于原料气体流的上游的晶片外周部的C/Si变低，起因与此，晶片外周部比晶片中央部相比，载流子浓度变高。即，本发明人等考虑到通过在晶片外周部附近具备补充碳的结构，能够抑制载流子浓度的波动。
[0025]作为只提高外周部附近的碳浓度的方法，以往考虑将如图10所示那样由石墨构成的基材501用由TaC等构成的被覆膜502被覆而得到的卫星盘500构成为使例如基材501露出的状态。即考虑到以下构成:如图11所示的卫星盘600那样，通过使作为基材601的石墨完全露出，可利用外延生长时的热从卫星盘600获取碳而向原料气体供给。
[0026]但是，在如图11所示那样以不被覆作为基材601的石墨的表面的状态使用卫星盘600的情况下，载置于卫星盘600上的SiC单晶基板11的背面Ilb与石墨基材直接接触。因而判明了SiC单晶基板11的背面Ilb变得粗糙。当发生这样的情况时，在其后的工序中制造了各种器件的情况下，很难从SiC外延晶片本来优异的物性值得到所期待的那样的电特性，另夕卜，也担心在检查工序中发生基板的吸附错误等。在采用了石墨材料完全地裸露的构件的情况下，若石墨材料和SiC单晶基板接触，则有可能在接触时蹭掉的石墨变为颗粒而附着在SiC外延膜表面等从而使表面状态恶化。因而，对卫星盘的基材不实施被覆处理，只是将卫星盘整体形成为使石墨露出的结构是不能解决问题的。当然，只取消在SiC的CVD生长中所需的采用TaC、SiC实施的被覆的话，会发生不良情况。
[0027]于是，进而发现，在使SiC外延膜生长时，作为用于补偿C/Si比的下降的更具体的方法，是将碳构件设置在特定的地方，由此能够抑制晶片面内的载流子浓度的波动，从而完成了本发明。
[0028]S卩，为了解决上述问题，本发明提供以下的技术方案。
[0029](I)—种SiC外延晶片的制造装置，是采用化学气相沉积法在SiC基板的主面上使SiC外延膜生长的SiC外延晶片的制造装置，其特征在于，具备:
[0030]装载板，其具有凹状收纳部；
[0031]卫星盘，其配置在所述凹状收纳部内，上面能载置SiC基板;和
[0032]碳构件，其在所述凹状收纳部内配置在比SiC基板靠下方、且不与SiC基板接触的位置。
[0033](2)根据(I)所述的SiC外延晶片的制造装置，其特征在于，具备基板保持环，所述基板保持环具有与SiC基板大致相同的尺寸的开口部，且以围绕SiC基板的侧面的方式配置，
[0034]所述碳构件是配置在该基板保持环之下的环状构件。
[0035](3)根据(I)所述的SiC外延晶片的制造装置，其特征在于，所述碳构件配置在所述凹状收纳部的底面。
[0036](4)—种SiC外延晶片的制造装置，是采用化学气相沉积法在SiC基板的主面上使SiC外延膜生长的SiC外延晶片的制造装置，其特征在于，具备:
[0037]装载板，其具有凹状收纳部;和
[0038]卫星盘，其配置在所述凹状收纳部内，上面能载置SiC基板；
[0039]所述卫星盘是由采用非碳材料被覆了的碳基材构成的，在不与所载置的SiC基板接触的位置具有露出碳基材的部分。
[0040](5)根据(4)所述的SiC外延晶片的制造装置，其特征在于，
[0041]所述卫星盘具有在其上表面的中央部以不与SiC基板接触的方式形成的锪孔部、和以围绕该锪孔部的方式配置并支承SiC基板的支承部，
[0042]所述锪孔部的底面的至少一部分露出碳基材，构成了露出所述碳基材的部分。
[0043](6)根据(4)或(5)所述的SiC外延晶片的制造装置，其特征在于，
[0044]所述卫星盘的背面的至少一部分露出碳基材，构成了露出所述碳基材的部分。
[0045](7)—种SiC外延晶片的制造装置，是采用化学气相沉积法在SiC基板的主面上使SiC外延膜生长的SiC外延晶片的制造装置，其特征在于，具备:
[0046]装载板，其具有凹状收纳部；
[0047]卫星盘，其配置在所述凹状收纳部内，上面能载置SiC基板；
[0048]原料气体导入管，其用于向载置于所述卫星盘上的SiC基板的主面上供给SiC外延膜的原料气体;和
[0049]碳构件，其配置在所述原料气体导入管的气体导入口与所述卫星盘之间的原料气体的上游侧。
[0050](8)根据(7)所述的SiC外延晶片的制造装置，其特征在于，
[0051 ]具备覆盖所述装载板的上表面的多个覆盖构件，
[0052]所述多个覆盖构件之中的一部分是由碳构成的，该一部分的覆盖构件构成所述碳构件。
[0053](9)—种SiC外延晶片的制造装置，是采用化学气相沉积法在SiC基板的主面上使SiC外延膜生长的SiC外延晶片的制造装置，其特征在于，具备:
[0054]装载板，其具有凹状收纳部；
[0055]卫星盘，其配置在所述凹状收纳部内，上面能载置SiC基板;和
[0056]由碳材料构成的基板保持环，其具有与SiC基板大致相同的尺寸的开口部，且以围绕SiC基板的侧面的方式配置。
[0057](10)—种SiC外延晶片的制造方法，其特征在于，在SiC外延晶片的制造装置中设置(I)?(9)的任一项中记载的碳构件、碳基材或由碳材料构成的基板保持环来制造SiC外延晶片。
[0058]根据本发明的SiC外延晶片的制造装置，采用了在特定的位置具备供给碳的碳构件的构成。而且，对于在SiC基板上生长的SiC外延膜的外周部，通过与原料气体分开地供给碳，能够提高SiC外延膜的外周部的C/Si比。由此，能够抑制该SiC外延膜的面内的载流子浓度的波动。因此，能够使用简单的构成的装置使晶片面内的载流子浓度有效地均匀化，能够生产率良好地制造电特性优异的SiC外延晶片。
[0059]根据本发明的SiC外延晶片的制造方法，通过控制实效的C/Si比，能够改善载流子浓度的面内分布，因此能够制成电特性优异的适合于器件制作的外延晶片。
【附图说明】
[0060]图1是示意地说明本发明的实施方式的SiC外延晶片的制造装置的图，是表示使用CVD法在SiC基板的主面使SiC外延膜生长的装置的一例的概略图。
[0061]图2是示意地说明本发明的第一实施方式的SiC外延晶片的制造装置的图，是表示制造装置所具备的碳构件的配置的一例的概略图，(a)是在卫星盘上载置有SiC基板的卫星盘部分(包含卫星盘和基板保持环等的接近部件的部分)的截面图，(b)是卫星盘部分的平面图。
[0062]图3是示意地说明本发明的第一实施方式的SiC外延晶片的制造装置的图，是表示制造装置所具备的碳构件的配置的另一例的概略图，(a)是基座的凹状收纳部和在卫星盘上载置有SiC基板的卫星盘部分的截面图，(b)是卫星盘部分的平面图。
[0063]图4是示意地说明本发明的第二实施方式的SiC外延晶片的制造装置的图，是表示制造装置所具备的碳构件的配置的一例的概略图，(a)是在卫星盘上载置有SiC基板的卫星盘部分的截面图，(b)是卫星盘部分的平面图。
[0064]图5是示意地说明本发明的第二实施方式的SiC外延晶片的制造装置的图，是表示制造装置所具备的碳构件的配置的另一例的概略图，(a)是卫星盘的表面平面图，(b)是卫星盘的背面平面图。
[0065]图6是示意地说明本发明的第三实施方式的SiC外延晶片的制造装置的图，是表示使用CVD法在SiC基板的主面使SiC外延膜生长的装置的另一例的概略图。
[0066]图7是示意地说明本发明的第四实施方式的SiC外延晶片的制造装置的图，是表示制造装置所具备的碳构件的配置的一例的概略图，是基座的凹状收纳部和在卫星盘上载置有SiC基板的卫星盘部分的截面图。
[0067]图8是用于说明本发明的实施例1和实施例2的图，(a)是表示SiC外延晶片的径向的载流子浓度的分布的曲线图，(b)是表示SiC外延晶片的径向的载流子浓度相对于晶片中心的载流子浓度的比的曲线图。
[0068]图9是用于说明本发明的实施例3的图，(a)是表示SiC外延晶片的径向的载流子浓度的分布的曲线图，(b)是表示SiC外延晶片的径向的载流子浓度相对于晶片中心的载流子浓度的比的曲线图。
[0069]图10是示意地说明以往的SiC外延晶片的制造装置的图。
[0070]图11是不意地说明SiC外延晶片的制造装置的图。
【具体实施方式】
[0071]以下，对于应用了本发明的SiC外延晶片的制造装置及其制造方法，一边适当地参照附图，一边详细地说明。
[0072]在以下的说明中使用的附图，有时为了容易理解本发明的特征，为方便起见而放大地示出了成为特征的部分，各构成要素的尺寸比率等有时与实际不同。在以下的说明中所例示的材料、尺寸等为一例，本发明并不被它们限定，在不变更其主旨的范围内能够适当变更来实施。
[0073]<SiC外延晶片的制造装置>
[0074](第一实施方式)
[0075]以下，对本发明的第一实施方式的SiC外延晶片的制造装置的一例进行说明。
[0076]第一实施方式的制造装置I，是如图1和图2(a)所示那样采用化学气相沉积法在SiC基板11的主面Ila上使SiC外延膜12生长的装置，如图示例那样是水平地配置多个晶片(SiC基板)，在使各晶片公转的同时以晶片中心为轴使晶片本身自转的水平自转公转型的外延生长装置。
[0077]第一实施方式的SiC外延晶片的制造装置1，具备:具有凹状收纳部23(参照图3)的装载板2;配置在该凹状收纳部23内且在上面能载置SiC基板11的卫星盘3;和在该凹状收纳部23内配置在比SiC基板11靠下方、且不与SiC基板11接触的位置的碳构件8。
[0078]在图2(a)和(b)所示的例子中，碳构件8为配置在基板保持环9之下的环状构件。该基板保持环9为了从其侧面保持SiC基板11而接近于SiC基板11地设置。
[0079]在装载板2和卫星盘3的上方配置有顶板6，在该顶板6中以贯穿其中央部6a的方式设置有用于向载置于卫星盘3上的SiC基板11的主面Ila上供给原料气体5的原料气体导入管4。在图示例中，基座2的旋转轴2A配置在原料气体导入管4的正下方，该旋转轴2A和原料气体导入管4同轴地设置。
[0080]构成为:原料气体5从原料气体导入管4供给到装置中央，原料气体朝向装置的外周部流动。
[0081]装载板2是在以石墨为材料的基材21的表面被覆有被覆膜22的圆盘状构件。在装载板2的上表面2a侧，以围绕旋转轴2A的方式设置有用于保持卫星盘3的多个凹状收纳部
23。在装载板2的下表面2b侧设置有用于通过省略图示的驱动机构使基座旋转驱动的旋转轴2A。
[0082]被覆装载板2的表面的被覆膜22，可使用例如以往公知的TaC、SiC等形成。
[0083]卫星盘3也是与装载板2同样地在以石墨为材料的基材31的表面被覆有被覆膜32的圆盘状构件。被覆卫星盘3的表面的被覆膜32也可与装载板2同样地使用以往公知的TaC、SiC等形成。
[0084]卫星盘3被收纳在设于装载板2的上表面2a的凹状收纳部23中，可通过省略图示的旋转驱动机构来进行自转。由此被构成为，通过卫星盘3以装载板2的旋转轴2A为中心进行公转的同时进行自转来使SiC基板11自转公转。
[0085]顶板6通过以从上方覆盖装载板2和卫星盘3的方式配置，在顶板6与装载板2以及卫星盘3之间形成反应空间。
[0086]顶板6也与装载板2以及卫星盘3同样地是被覆以石墨为材料的基材的表面而成的圆盘状构件。被覆顶板6的表面的被覆膜也可与装载板2同样地使用以往公知的TaC、SiC等形成。
[0087]如上述那样，作为顶板6，在中央部6a的位置设置有原料气体导入管4。
[0088]原料气体导入管4，通过从省略图示的外部罐(tank)等导入原料气体而向顶板6与装载板2以及卫星盘3之间的空间送出原料气体，向SiC基板11的表面Ila上供给原料气体5。作为这样的原料气体5，可使用作为SiC外延膜的原料而一般所使用的含有烃系气体和硅烷系气体的原料气体，具体而言，作为烃系气体可使用C3H8，作为硅烷系气体可使用SiH4。
[0089]碳构件8如图2(a)所示的例子那样位于比SiC基板11的主面Ila靠下方的位置，且以不与SiC基板11接触的方式设置。
[0090]通过将碳构件8比SiC基板11的主面Ila靠下方地设置，即使是由于与高温气氛中的出的反应等而由构成碳构件8的石墨产生了碳的情况，也能够防止碳附着在SiC基板11的主面11a。
[0091]通过以不与SiC基板11的背面接触的方式设置由石墨构成的碳构件8，能够防止SiC基板11的表面发生粗糙等。
[0092]从防止产生颗粒的观点出发，优选碳构件8设置在其与其他的构件等之间不发生滑动的位置。
[0093]优选碳构件8以围绕SiC基板11的方式呈环状地配置。通过以围绕SiC基板11的方式呈环状地配置，能够遍及SiC基板11的整个外周地均匀地供给碳，能够抑制SiC基板11的面内的载流子浓度的波动。
[0094]碳构件8的表面，优选如图2(a)所示那样以不与原料气体5直接接触的方式覆盖其表面。在SiC基板11上形成外延膜12时，在碳构件8的原料气体5侧的表面也进行外延生长。因而，如果不设置覆盖物，则在碳构件8的原料气体5侧的表面，外延膜进行生长，会阻碍从碳构件8产生碳，碳的供给效率经时性地变化。
[0095]基板保持环9是用于进行保持以使得SiC基板11不横滑的构件。基板保持环9使用采用SiC、TaC等进行了被覆以使得碳不露出的石墨、碳化硅等。如图2(a)所示，在第一实施方式中，也同时地起到作为碳构件8的原料气体侧的表面的覆盖物的作用。在图2所示的例子中，基板保持环9隔着碳构件8而配置于在卫星盘3的外周形成的比其上表面低的台阶部。
[0096]为了防止碳的供给效率的经时性变化，优选该基板保持环9完全地覆盖了碳构件8的原料气体5侧的表面。
[0097]优选基板保持环9没有与SiC基板11以及卫星盘3完全地密着(密合)。如果这些构件互相完全地密着，则不能充分确保由碳构件8产生的碳的通路，变得不能向原料气体5侧适当地供给碳。
[0098]作为碳构件8的材料的石墨，不特别限制，但更优选使用高纯度的石墨，以使得在与氢的反应中产生碳时不会产生碳以外的杂质。
[0099]碳构件，除了图2所示以外，也可以如图3(a)、(b)所例示的那样设于装载板2上，且设置在凹状收纳部23的底面上。优选碳构件18在俯视下以围绕卫星盘3的外周端部的方式配置。通过以围绕卫星盘3的外周端部的方式配置，能够遍及SiC基板11的外周地均匀地供给碳，能够抑制SiC基板11的面内的载流子浓度的不均匀性。
[0100]其形状可以构成为C型环状、即圆弧状，也可以构成为如图3(b)所示那样的O型环状。
[0101]关于碳构件18，优选在卫星盘3在凹状收纳部23内自转时的滑动部位外的位置配置碳构件18。
[0102]具体而言，如图3所示，能够在卫星盘2的凹状收纳部23的底面23b设置收纳碳构件18的凹部28。在该构成中，在凹部28内设置有碳构件18，所述凹部28位于比卫星盘3自转时卫星盘3的下表面3b摩擦到的凹状收纳部23的底面23b低的位置。因而，能够避免碳构件18与卫星盘3的下表面3b发生摩擦，能够抑制颗粒的产生。为此，优选碳构件18的高度比凹部28的深度低。在图3所示的例子中，基板保持环9配置在形成于卫星盘3的外周的、比上表面低的台阶部。
[0103]卫星盘3的外径和凹状收纳部23的内径优选设为大致相同的尺寸、且凹状收纳部23稍大。当凹状收纳部23的大小比卫星盘3过大时，在卫星盘3自转时卫星盘3会横滑，不能得到均匀的SiC外延膜12。另一方面，当卫星盘3和凹状收纳部23尺寸相同时，不能充分确保向原料气体5侧供给由碳构件18产生的碳的流路，不能够适当地供给碳。
[0104]在第一实施方式的制造装置I中，通过从原料气体导入管4向下方供给原料气体5，以从载置于卫星盘3上的SiC基板11的外周端部经过SiC基板11的主面Ila上的方式供给原料气体5(参照图2(a))。而且，通过一边利用设置于基座2的下方的省略图示的由高频线圈等构成的加热单元将SiC基板11维持为高温，一边在其上使外延材料沉积，从而形成外延膜。
[0105]此时，如图2(a)所示，通过伴随着由省略图示的加热单元进行的加热，从由石墨构成的碳构件8产生碳(C)，并向原料气体5的气流的上游侧、即图2中所示的箭头F的Fl侧供给碳，来提高SiC外延膜12的上游(Fl)侧的C/Si比。由于卫星盘3进行着自转，因此在SiC外延膜中，气流的上游侧成为SiC基板的外周部。
[0106]如上述那样，通常相比于硅烷系气体中所含有的Si，构成原料气体5的烃系气体的分解速度慢，因此具有下述倾向:在位于原料气体5的气流上游的Fl位置的SiC外延膜12的外周部，C浓度变低。
[0107]与此相对，根据本发明的制造装置1，通过采用具备碳构件8的上述构成，朝向原料气体5的气流的上游侧供给碳，由此提高SiC外延膜12的外周部附近的气体的C/Si比，使SiC外延膜12生长。由此，能够抑制由构成原料气体5的各成分的分解速度的差异引起的SiC外延膜12的面内的C/Si比的波动。这样，伴随着SiC外延膜12的整个面内的气体的C/Si比的位置依赖性的降低，SiC外延膜12的载流子浓度的波动也降低。
[0108]在如本实施方式那样的自转公转型的装置的情况下，气体从中央向进行着公转的装载板的外周侧扩展，原料气体也被分解消耗下去，因此越是趋向装载板的外周部，SiC外延膜的生长速度越小。因而，当关注于SiC基板的一侧的端部时，处于中心侧时的生长的贡献大。在卫星盘进行着自转的情况下某种程度被平均化，但作为实质的生长条件，比较晶片的中心部和外周部，晶片外周部成为气体的上游侧。
[0109](第二实施方式)
[0110]第二实施方式的制造装置，与第一实施方式的制造装置I的不同点仅为卫星盘的构成，其他的构成可使用与第一实施方式的制造装置I同样的构成。
[0111]第二实施方式的卫星盘，是由采用非碳材料被覆了的碳基材构成的，在不与所载置的SiC基板接触的位置具有露出了碳基材的部分。
[0112]作为其一例，如图4(a)和(b)所示，具有在卫星盘103的上表面103a的中央部以不与SiC基板11接触的方式形成的锪孔部132a、和以围绕该锪孔部132a的方式配置并支承SiC基板11的支承部133，锪孔部132a的底面的至少一部分露出了碳基材108。
[0113]通过使用支承部133来避免碳基材108和SiC基板11直接接触，能够避免污染SiC基板11的背面。
[0114]如图4(a)所示，当载置SiC基板11时，碳基材108处于由卫星盘103、SiC基板11以及支承部133围成的空间内。因而，由碳基材108产生的碳被封入该空间内，为了防止不能向原料气体5适当地供给碳，优选支承部133不是遍及锪孔部132a的全周地配置，而是离散地配置。
[0115]在图4所示的例子中，基板保持环9配置在形成于卫星盘3的外周的比上表面低的台阶部。
[0116]如图5(a)、(b)所例示的那样，也可以设为下述构成:在卫星盘113的与设置SiC基板11的表面113a相反侧的背面113b的至少一部分中露出了碳基材118。
[0117]在采用了使卫星盘的背面113b的整个面露出了碳基材118的构成的情况下，可以认为在卫星盘113进行自转时，碳基材118摩擦而产生出颗粒。因而，优选不使背面113b整个面露出该碳基材。如果不使背面整个面露出该碳基材，则在所露出的碳基材118与卫星盘113的背面之间存在被覆膜厚度量的差，因此即使卫星盘113进行自转，也能够避免碳基材118摩擦。也可以设为下述构成:在卫星盘113的背面113b具有如图4所示的锪孔部和支承部，在锪孔部的一部分中露出碳基材。
[0118]不同点是:在第一实施方式中，将碳构件8作为在以往的成膜所使用的制造装置中所具备的构件以外的另外的构件来准备，而在第二实施方式中，将以往的制造装置所具备的卫星盘进行加工，作为碳供给源而使碳基材108露出。
[0119]在第二实施方式的制造装置中，与第一制造装置同样地，通过一边利用设置于装载板2的下方的由高频线圈等构成的加热单元，将SiC基板11维持为高温，一边在其上使外延材料沉积，从而形成外延膜。
[0120]此时，从碳基材108产生碳。锪孔部132a变为用SiC基板11盖上的状态，因此产生的碳从支承部133的间隙流出来。这样，所产生的碳被供给到SiC基板11的外周部(即原料气体5的上游侧)，由此能够提高SiC外延膜12的外周部的C/Si比。
[0121](第三实施方式)
[0122]第三实施方式的制造装置与第一实施方式的制造装置I的不同点为，碳供给源不是配置在卫星盘的附近，而是配置在原料气体的更上游侧即气体导入口与卫星盘之间。其他的构成可使用与第一实施方式的制造装置I同样的构成。
[0123]第三实施方式的制造装置，具备:具有凹状收纳部的装载板202;配置在凹状收纳部内，上面能载置SiC基板11的卫星盘203;用于向载置于卫星盘203上的SiC基板11的主面Ila上供给SiC外延膜12的原料气体5的原料气体导入管204;和配置在所述原料气体导入管204的气体导入口与所述卫星盘203之间的原料气体5的上游侧的碳构件208。
[0124]图6是表示第三实施方式的制造装置的一例的示意图。图6中示出的第三实施方式的制造装置，是图1中示出的第一实施方式的制造装置I的变形例。
[0125]装载板202、卫星盘203等可使用与第一实施方式同样的构件。为了有助于理解，顶板206用虚线表示出。
[0126]碳构件208配置在原料气体导入管204的气体导入口与卫星盘203之间的原料气体5的上游侧。如果在该范围设置碳构件208，则成膜时所产生的碳通过原料气体5的气流向SiC外延膜12的外周部(即上游侧)供给。因而，能够抑制由构成原料气体5的各成分的分解速度的差异引起的SiC外延膜12的面内的气体的C/Si比的波动。这样地，伴随着SiC外延膜12的整个面内的气体的C/Si比的位置依赖性的降低，SiC外延膜12的载流子浓度的波动也降低。
[0127]一般地，在装载板202的表面设置有覆盖构件209。由于在SiC基板11上以外的部分中也发生外延生长，因此，这是为了容易地更换在多次成膜时沉积在装载板202上的膜而使用的。
[0128]因而，优选的是，将该覆盖构件209之中的一部分设为由碳构成的构件，使其作为碳构件208发挥作用。在该情况下，不需要形成新设置另外的碳构件的空间，在以往的装置中也能够容易地应用。
[0129](第四实施方式)
[0130]第四实施方式的制造装置与第一实施方式的不同点是基板保持环9具有碳构件。其他的构成可使用与第一实施方式的制造装置I同样的构成。
[0131]图7是表示第四实施方式的制造装置的一例的示意图。第四实施方式的制造装置，具备:具有凹状收纳部的装载板302;配置在凹状收纳部323内，上面能载置SiC基板11的卫星盘303;具有尺寸与SiC基板11大致相同的开口部，以围绕SiC基板11的侧面的方式配置的由碳材料构成的基板保持环309。
[0132]在第四实施方式中，基板保持环309由碳材料构成，作为碳的供给源来使用。仅是将保持载置于卫星盘303上的SiC基板11的环变更为碳构件即可，在以往的装置中也能够容易地应用。
[0133]由碳材料构成的基板保持环309，优选采用被覆膜仅被覆了其原料气体5侧的表面。被覆膜优选为SiC、TaC等。通过被覆该表面，在外延生长中，即使在由碳材料构成的基板保持环309上外延膜进行生长，该生长的膜也不会阻碍碳的供给，能够经时性地使碳的供给量成为丨旦定。
[0134]由碳材料构成的基板保持环309，由于由碳材料形成，因此在成膜时产生碳。由碳材料构成的基板保持环309，处于SiC基板11的外周部，因此所产生的碳被供给到SiC基板11的外周部(即原料气体5的上游侧)，能够提高SiC外延膜12的外周部附近的气体的C/Si比。由此，抑制了由构成原料气体5的各成分的分解速度的差异引起的SiC外延膜12的面内的C/Si比的波动。这样，伴随着SiC外延膜12的整个面内的气体的C/Si比的位置依赖性的降低，SiC外延膜12的载流子浓度的波动也降低。
[0135]可以想到，在卫星盘303进行自转时，SiC基板11的侧面接触由碳材料构成的基板保持环309而被污染。但是，由于污染限于侧面，因此SiC外延膜12的面内的大多的部分能够作为载流子浓度的均匀的SiC外延膜来使用。
[0136](作用效果)
[0137]根据本发明的SiC外延晶片的制造装置I，以不与SiC基板11的背面接触的方式来设置碳的供给源，采用了具备向从气体供给部4供给的原料气体5的上游侧供给碳的碳原子供给构件(碳构件、碳基材、由碳材料构成的基板保持环)的构成。而且，对于在SiC基板11上生长的SiC外延膜12的外周部，通过进行控制以使得提高C/Si比，由此能够抑制该SiC外延膜12的面内的载流子浓度的波动。因此，不设置特别的设备，采用简便的构成的装置就能够使晶片面内的载流子浓度有效地均匀化，能够生产率良好地制造电特性优异的SiC外延晶片10。
[0138]<SiC外延晶片>
[0139]采用本发明的SiC外延晶片的制造装置或其制造方法制造的SiC外延晶片，是如图2中所示那样在SiC基板11的主面Ila上形成SiC外延膜12而成的晶片，是被用于各种半导体器件的晶片。主面Ila可以设为C面，也可以设为Si面。C面与Si面相比，进行掺杂时容易受到C/Si比的影响，更难以得到载流子浓度均匀的晶片。本发明的控制C/Si比来改善载流子浓度的方法，在使用C面时发挥更显著的效果。
[0140][SiC 基板]
[0141]用于SiC外延晶片的SiC基板11，例如可通过下述方法来制造:将采用升华法等制作出的SiC块状单晶的锭的外周进行磨削而加工成圆柱状之后，使用线锯等切片加工成圆板状，将外周部倒棱而精加工成为规定的直径。作为此时的SiC块状单晶，任何的多型的单晶都可使用，可使用实用性的用于制作SiC器件的作为SiC块状单晶而被主要采用的4H-SiC0
[0142]通过切片加工而成为圆板状的SiC基板11，最终将表面进行镜面研磨，首先，通过使用以往公知的机械研磨法来研磨表面，能够大致地除去研磨面的凹凸，并且调整平行度。然后，通过采用CMP(化学机械研磨)法对使用机械研磨法研磨了表面的SiC基板的表面进行机械化学研磨，变为表面被精加工成镜面的SiC基板11。此时，可以只SiC基板11的一面(主面)被研磨而形成为镜面，但也可以是两面各自被研磨了的镜面。
[0143]SiC基板11，通过表面的研磨处理来除去在将上述的锭进行切片加工时产生的起伏、加工应变，并且基板的表面变为被平坦化了的镜面。这样的表面被研磨为镜面的SiC基板11，平坦性非常优异。在该SiC基板11上形成有各种外延膜的晶片，成为各层的结晶特性优异的晶片。
[0144]SiC基板11的厚度没有特别限制，例如可与以往同样地设为300?800μπι左右。
[0145]作为SiC基板11的偏角(偏离角:offangle)，可以是任意的偏角，没有特别限制，但从削减成本的观点出发，可使用偏角小的基板、例如偏角为4°?8°的基板。
[0146]本发明人等在使SiC外延晶片的物理特性(电特性等)提高时着眼于SiC外延膜面内的载流子浓度的波动。而且发现，为了降低SiC外延膜的载流子浓度的波动，在该SiC外延膜成膜时在基板整个面降低气体的C/Si比的波动是有效的。
[0147]以往，在采用CVD法等形成了SiC外延膜的SiC外延晶片中，即使在使用了Si面的情况下，SiC外延膜面内的载流子浓度也会看到约30%左右的波动。已明确可知，这样的载流子浓度的波动主要起因于成膜装置(制造装置)的构造、成膜条件(成膜方法)等，并取决于在SiC外延膜成膜时的晶片中心部与外周部之间产生的C/Si比的波动。即，发现了如果通过控制SiC外延膜中的C/Si比来降低在该面内的波动，则能够使SiC外延膜面内的载流子浓度均匀化。
[0148]SiC外延膜12的面内的载流子浓度的波动，在使用了 Si面的情况下，相对于中心部的载流子浓度为10%以下。在C面的情况下，难以得到与Si面相比面内均匀性良好的外延晶片，但能够使面内均匀性提高到相同程度。如果载流子浓度的波动为上述值以下，则在使用SiC外延晶片形成了各种器件时，能稳定地得到优异的电特性。
[0149]作为添加到SiC外延晶片的掺杂物，为了控制电阻，可掺杂例如铝、氮等来使用。氮选择地进入到SiC的碳位点(carbon site)而成为施主，招进入到娃位点而成为受主。关于氮和铝，相对于C/Si比的掺杂浓度依赖性是相反的，但相对于C/Si比具有依赖性这一情况是同样的。作为载流子浓度，考虑器件形成后的电特性等，优选为I X 114Cm3?I X 118Cm3的范围。
[0150]作为SiC外延晶片的整体的厚度，没有特别限制。
[0151]对于SiC外延晶片中的SiC外延膜12的厚度，也没有特别限制，例如，在以通常的生长速度的范围内即4ym/h左右进行外延生长的情况下，当进行2.5小时的成膜时成为1ym左右的厚度。
[0152]<SiC外延晶片的制造方法>
[0153]本发明的SiC外延晶片的制造方法是下述方法:将在第一实施方式到第四实施方式(图1?图7)中说明的碳构件、碳基材或由碳材料构成的基板保持环设置在SiC外延晶片的制造装置中，采用化学气相沉积法在SiC基板11的主面Ila上使SiC外延膜12生长。
[0154]更具体而言，以图2(a)为例来说明该制造方法。该制造方法至少具备:向载置于卫星盘3上的SiC基板11的主面I Ia上供给原料气体5，来使SiC外延膜12生长的外延工序，在该外延工序中，通过具有向原料气体5的气流的上游侧、即图2(a)所示的箭头F的Fl侧供给碳的供给源即碳构件8，一边进行控制以使得提高SiC外延膜12的外周部的C/Si比，一边使SiC外延膜12生长。
[0155][SiC基板的准备]
[0156]首先，在准备SiC基板11时，准备SiC块状单晶的锭，磨削该锭的外周，加工成圆柱状的锭。然后，利用线锯等将锭切片加工成圆板状，进而，将其外周部倒棱，由此精加工成为具有规定的直径的SiC基板11。此时，对于SiC块状单晶的生长方法、锭的磨削加工方法、切片加工方法等，并不特别限定，可采用以往公知的方法。
[0157][SiC基板的粗研磨工序]
[0158]接着，在粗研磨工序中，采用机械式研磨法研磨形成后述的外延层之前的SiC基板11的主面11a。
[0159]具体而言，例如，采用磨盘式研磨(Lap研磨)等机械式研磨法来进行将SiC基板11的主面Ila中的较大的起伏、加工应变等的凹凸除去的研磨处理。此时，可采用以下方法:使用以往公知的磨盘式研磨装置，使SiC基板保持在装载板上，一边在供给浆液的同时使装载板进行行星运动，一边使平台旋转，由此对SiC基板的单面进行磨盘式研磨、或者对还包含背面侧在内的两个面同时进行磨盘式研磨。
[0160]在上述说明中，作为SiC基板11的粗研磨工序，例举了如上述那样的采用磨盘式研磨来进行粗研磨的方法，但例如也可以采用下述方法:通过在磨盘式研磨后进行使用了抛光(polish)的精密的研磨，来对SiC基板11的各面进行超精密研磨。或者，在上述的磨盘式研磨中，也可以使用二次粒子的平均粒径为0.25ym(250nm)左右的、在抛光中也被使用的细的金刚石浆液，来进行精密的研磨。也可以多次进行如上述那样的SiC基板的粗研磨工序。
[0161][SiC基板的平坦化工序]
[0162]接着，在平坦化工序中，通过采用CMP法对在上述粗研磨工序中凹凸以及平行度被调整的SiC基板11实施超精密研磨(镜面研磨)，使SiC基板11的主面Ila平坦化。此时，可使用与上述的粗研磨工序同样的装置，来研磨形成外延层之前的SiC基板11的主面11a。
[0163][外延工序]
[0164]接着，在外延工序中，在被平坦化了的SiC基板11的主面Ila上使SiC外延膜12生长。外延工序，具体而言，使用以往公知的CVD法，在SiC基板11的主面Ila上，形成用于形成半导体器件的SiC外延膜12。
[0165]在外延工序中，具有成为向原料气体5供给的碳的供给源的碳构件或碳基材。例如，可使用如图1?7所示的本发明涉及的SiC外延晶片的制造装置I，来形成SiC外延膜12。
[0166]首先，以主面Ila侧朝向上方的方式，将SiC基板11载置在制造装置I的卫星盘3上。
[0167]接着，通过使基座2和卫星盘3旋转，一边使SiC基板11进行自转公转，一边从原料气体导入管4将原料气体5与载气一同地供给。作为此时的原料气体5，使用以往就在SiC外延膜成膜中使用的含有烃系气体和硅烷系气体的原料气体，例如，可采用含有作为烃系气体的C3H8、作为硅烷系气体的SiH4的原料气体。作为载气，可导入氢气，作为掺杂物气体，可导入氮气。
[0168]原料气体5中的C/Si摩尔比，例如设为0.5?2.0左右即可。作为载气，优选是包含氢气的气体，更优选为氢气。流量可根据使用的装置来适当确定。
[0169]作为外延生长条件，例如，将SiC外延膜12的生长速度设为Ιμπι/h以上，将生长温度设为1000°C?1800°C，更优选为1300°C?1700°C，进一步优选为1400°C?1600°C。环境压力优选为减压，可设为300Torr以下，更优选为50?250Torr。可以将SiC外延膜12的生长速度设为2?30ym/h的范围。
[0170]在SiC外延晶片的制造方法中，如在上述制造装置的说明中已记述的那样，在外延工序中，通过具有向原料气体5的气流的上游侧(S卩，在图2(a)中，箭头F的Fl侧)供给碳的碳供给源即碳构件或碳基材，一边进行控制以使得提高SiC外延膜12的外周部的C/Si比，一边使SiC外延膜12生长。由此，能够在SiC外延膜12的面内使C/Si比均匀化。
[0171]在本发明的外延工序中，通过碳构件、碳基材或由碳材料构成的基板保持环的材料即石墨和出在高温下接触来产生烃。因而，在原料气体5的上游侧，除了上述的原料气体之外，还同时地供给从碳构件、碳基材或由碳材料构成的基板保持环供给的烃。烃是含有C的气体，因此能够向原料气体5的上游侧更有效地供给碳。已知，通过固体的碳构件与氢进行反应来产生烃，但无法掌握在SiC的外延生长中使用的温度下产生的烃对C/Si比的变化以及与之相伴的载流子浓度变化有怎样程度的影响，未尝试过将其用于SiC外延晶片的载流子浓度分布控制。为了将烃的发生利用于载流子浓度分布控制，需要将碳构件配置在晶片的附近，但当使用未被被覆的碳构件时，担心劣化了的碳对外延生长带来不良影响。因此，为了使用上述的原理进行载流子浓度分布的控制，需要在对SiC外延晶片的载流子浓度分布控制有效、且不会带来不良影响的位置配置碳构件。
[0172]在SiC外延晶片的制造方法中，在外延工序中，进行控制以使得提高SiC外延膜12中的外周部的C/S i比。优选进行控制以使得包括此时的外周部在内实效的C/S i比在外延晶片整体中变为0.5?2.0的范围。
[0173]通过使SiC外延膜12中的上述范围的外周部的C/Si比较高，可降低该区域中的载流子浓度。由此，能抑制SiC外延膜12的面内的载流子浓度的波动，能得到均匀的载流子浓度分布。
[0174]通过将外周部的C/Si比控制为0.5?2.0的范围，能够将SiC外延膜12的面内的载流子浓度的波动控制成相对于中心部的载流子浓度为10%以下，能够形成在面内具有均匀的载流子浓度的SiC外延膜12。
[0175](作用效果)
[0176]通过以上的各工序，能够制造SiC外延膜12的面内的载流子浓度被均匀化了的、电特性优异的SiC外延晶片10。
[0177]以上，对本发明的优选的实施方式进行了详述，但本发明并不限定于特定的实施方式，在权利要求书中所记载的本发明的主旨的范围内能够进行各种变形和变更。
[0178]实施例
[0179]以下，使用实施例具体地说明本发明的效果。本发明并不被这些实施例限定。
[0180]在本实施例中，在使SiC外延膜生长时使用了具备碳构件的制造装置的情况和使用了不具备该碳构件的制造装置的情况下，调查了 SiC外延晶片的径向的SiC外延膜中的载流子浓度分布。
[0181][实施例1]
[0182]在实施例1中，首先，将SiC基板(6英寸，4H-SiC_4°off基板)的C面作为主面，使用二次粒子的平均粒度为0.25μπι的金刚石浆液实施了磨盘式研磨后，进一步实施了CMP研磨。
[0183]在C面上的SiC外延生长中，载流子浓度大大地受到C/Si比的影响，因此载流子浓度分布变大。此次，为了更显著地显示出由碳构件带来的载流子浓度分布改善的效果，使用了C面晶片。
[0184]接着，在研磨后的SiC基板的主面(C面)上，使用如图1所示的制造装置(CVD成膜装置)，以5μπι的厚度形成了SiC外延膜。此时，在设置于基座上的卫星盘上载置SiC基板，一边使该SiC基板进行自转公转，一边与载气一同地供给原料气体。
[0185]作为此时的成膜条件，将生长温度设为1600°C，载气使用氢气，作为掺杂用气体，使用氮气，作为C原料气体，使用丙烷，作为Si原料气体，使用硅烷，C/Si比设为1.1。
[0186]在本实施例中，作为卫星盘，使用了第一实施方式的图2的卫星盘。即，在比SiC基板靠下方、且不与SiC基板接触的位置配置碳的供给源即碳构件8，用环状构件9对该碳构件8上进行了覆盖。
[0187]此时的碳构件8使用了超高纯度石墨。市售的超高纯度石墨，使用了作为杂质的B为0.1ppm wt、Mg为0.0.0Olppm wt以下、Al为0.0Olppm wt以下、Ti为0.0Olppm wt以下、V为
0.0Olppm wt以下、Cr为0.004ppm wt以下、Fe为0.02ppm wt以下、Ni为0.0Olppm wt以下左右、而且进行烘焙来除去了氮的石墨。因此，几乎不会供给碳以外的元素。
[0188]而且，关于采用上述步骤得到的在SiC基板的主面上形成有SiC外延膜的SiC外延晶片，使用CV测定装置，在SiC外延晶片的径向上，朝着外周端部?中心部?外周端部，以1mm间距测定载流子浓度，将结果示出在图8(a)以及(b)的曲线图中。图8(a)是表示SiC外延晶片的径向的载流子浓度的分布的曲线图，(b)是表示SiC外延晶片的径向的载流子浓度相对于晶片中心的载流子浓度之比的曲线图。
[0189][实施例2]
[0190]在实施例2中，作为卫星盘，使用了第二实施方式的图4(a)以及(b)所示的卫星盘。即，作为碳的供给源，使用了锪孔部132a的整个底面露出而成的碳基材118。除此以外，在与上述实施例1同样的步骤以及条件下制作了 SiC外延晶片。
[0191]而且，采用与上述实施例1同样的方法，在SiC外延晶片的径向上，朝着外周端部?中心部?外周端部，以1mm间距测定载流子浓度，将结果示出在图8(a)以及(b)的曲线图中。
[0192][比较例I]
[0193]在比较例I中，作为制造装置使用了不具备碳构件的制造装置，除了该点以外，在与实施例1同样的步骤以及条件下制作了 SiC外延晶片。
[0194]而且，采用与上述实施例1同样的方法，在SiC外延晶片的径向上，朝着外周端部?中心部?外周端部，以1mm间距测定载流子浓度，将结果表示在图8(a)以及(b)的曲线图中。
[0195][评价结果]
[0196]如图8(a)以及(b)的曲线图所示可知，使用本发明的制造装置、通过一边向原料气体的上游供给碳一边在SiC基板的主面形成SiC外延膜而得到的实施例1以及实施例2的SiC外延晶片，在整个面内载流子浓度比比较例I均匀。
[0197]在此，在比较例I中，虽然在晶片中心部附近显示出较低的载流子浓度，但是在晶片外周部(边缘附近)显示出非常高的载流子浓度，可知SiC外延膜的面内的载流子浓度显著不均匀。
[0198]另一方面，在实施例1和实施例2中，载流子浓度的波动比比较例I降低。如图8(b)所示，在比较例I中载流子浓度的波动(中央部与外周部的载流子浓度的差)为25%以上，而在实施例1中为20%以下，在实施例2中为10%左右。
[0199]特别是可知，在实施例1中，在整个面内载流子浓度被控制得比比较例I低，特别是在晶片外周部，载流子浓度大大降低了。
[0200]从上述结果来看，在实施例1和实施例2中制作出的SiC外延晶片中，特别是外周部的载流子浓度降低的原因可以认为是，通过在向原料气体的上游侧供给碳的条件下形成SiC外延膜，在位于气流的上游侧的晶片外周部，C/Si比提高，与之相伴，该位置的载流子浓度变低。
[0201][实施例3]
[0202]在实施例3中，首先，将SiC基板(4英寸，4H-SiC_4°off基板)的C面作为主面，使用二次粒子的平均粒度为0.25μπι的金刚石浆液实施了磨盘式研磨后，进一步实施了CMP研磨。
[0203]接着，使用如图6所示的制造装置(CVD成膜装置)，在研磨后的SiC基板的主面(C面)上，以5μπι的厚度形成了SiC外延膜。此时，在设置于基座上的卫星盘上载置SiC基板，一边使该SiC基板进行自转公转，一边与载气一同地供给原料气体。成膜条件与实施例1同样。
[0204]在本实施例中，如第三实施方式所示那样，使图6的气体导入构件204的附近的覆盖构件209为由碳构成的构件。采用该由碳构成的覆盖构件209，一边向原料气体的上游侧供给碳，一边使SiC外延膜生长。覆盖构件的碳的材质使用了与实施例1的碳构件相同的材质。
[0205]而且，采用与上述实施例1同样的方法，在SiC外延晶片的径向上，朝着外周端部?中心部?外周端部，以1mm间距测定载流子浓度，将结果示出在图9(a)以及(b)的曲线图中。图9(a)是表示SiC外延晶片的径向的载流子浓度的分布的曲线图，(b)是表示SiC外延晶片的径向的载流子浓度相对于晶片中心的载流子浓度之比的曲线图。
[0206][比较例2]
[0207]在比较例2中，作为制造装置使用了不具备碳构件的制造装置，除此以外，在与实施例3同样的步骤以及条件下制作了 SiC外延晶片。
[0208]而且，采用与上述实施例1同样的方法，在SiC外延晶片的径向上，朝着外周端部?中心部?外周端部，以1mm间距测定载流子浓度，将结果表示在图9(a)以及(b)的曲线图中。
[0209][评价结果]
[0210]如图9(b)所示，在比较例2中，载流子浓度的波动(中央部与外周部的载流子浓度的差)为50%以上，而在实施例3中为20%以下。
[0211]可以认为这是因为，在实施例3中，通过在向原料气体的上游侧供给碳的条件下形成SiC外延膜，在位于气流的上游侧的晶片外周部，C/Si比提高，与之相伴，该位置的载流子浓度变低。
[0212]产业上的可利用性
[0213]本发明的SiC外延晶片的制造装置，能够以简便的装置生产率良好地制造电特性优异的SiC外延晶片，因此能够制造例如在功率器件、高频器件、高温工作器件等中使用的SiC外延晶片。
[0214]附图标记说明
[0215]1:制造装置(5丨(:外延晶片的制造装置)；2、202、302:基座；
[0216]2A:旋转轴;2a:上表面;2b:下表面;21:基材;22:被覆膜；
[0217]23、323:凹状收纳部；28:凹部；23b:底面；
[0218]3、103、113、203、303:卫星盘；31:基材；32:被覆膜；
[0219]103a:上面;113a:表面;113b:背面;132a:锪孔部；133:支承部;
[0220]8、18、208:碳构件；108、118:碳基材;4、204:气体导入管；
[0221 ] 6,206:顶板；11:SiC基板;IIa:主面；12:SiC外延膜；
[0222] 5:原料气体;9、309:基板保持环;209:覆盖构件；
[0223 ] F:原料气体的气流(箭头)；C:碳;Fl:上游(原料气体的气流)。
【主权项】
1.一种SiC外延晶片的制造装置，是采用化学气相沉积法在SiC基板的主面上使SiC外延膜生长的SiC外延晶片的制造装置，其特征在于，具备: 装载板，其具有凹状收纳部； 卫星盘，其配置在所述凹状收纳部内，上面能载置SiC基板;和 碳构件，其在所述凹状收纳部内配置在比SiC基板靠下方、且不与SiC基板接触的位置。2.根据权利要求1所述的SiC外延晶片的制造装置，其特征在于， 具备基板保持环，所述基板保持环具有尺寸与SiC基板大致相同的开口部，且以围绕SiC基板的侧面的方式配置， 所述碳构件是配置在该基板保持环之下的环状构件。3.根据权利要求1所述的SiC外延晶片的制造装置，其特征在于， 所述碳构件配置在所述凹状收纳部的底面。4.一种SiC外延晶片的制造装置，是采用化学气相沉积法在SiC基板的主面上使SiC外延膜生长的SiC外延晶片的制造装置，其特征在于，具备: 装载板，其具有凹状收纳部;和 卫星盘，其配置在所述凹状收纳部内，上面能载置SiC基板； 所述卫星盘是由采用非碳材料被覆了的碳基材构成的，在不与所载置的SiC基板接触的位置具有露出碳基材的部分。5.根据权利要求4所述的SiC外延晶片的制造装置，其特征在于， 所述卫星盘具有在其上表面的中央部以不与SiC基板接触的方式形成的锪孔部、和以围绕该锪孔部的方式配置并支承SiC基板的支承部， 所述锪孔部的底面的至少一部分露出碳基材，构成了露出所述碳基材的部分。6.根据权利要求4或5所述的SiC外延晶片的制造装置，其特征在于， 所述卫星盘的背面的至少一部分露出碳基材，构成了露出所述碳基材的部分。7.—种SiC外延晶片的制造装置，是采用化学气相沉积法在SiC基板的主面上使SiC外延膜生长的SiC外延晶片的制造装置，其特征在于，具备: 装载板，其具有凹状收纳部； 卫星盘，其配置在所述凹状收纳部内，上面能载置SiC基板； 原料气体导入管，其用于向载置于所述卫星盘上的SiC基板的主面上供给SiC外延膜的原料气体;和 碳构件，其配置在所述原料气体导入管的气体导入口与所述卫星盘之间的原料气体的上游侧。8.根据权利要求7所述的SiC外延晶片的制造装置，其特征在于， 具备覆盖所述装载板的上表面的多个覆盖构件， 所述多个覆盖构件之中的一部分是由碳构成的，该一部分的覆盖构件构成所述碳构件。9.一种SiC外延晶片的制造装置，是采用化学气相沉积法在SiC基板的主面上使SiC外延膜生长的SiC外延晶片的制造装置，其特征在于，具备: 装载板，其具有凹状收纳部； 卫星盘，其配置在所述凹状收纳部内，上面能载置SiC基板;和 由碳材料构成的基板保持环，其具有尺寸与SiC基板大致相同的开口部，且以围绕SiC基板的侧面的方式配置。10.—种SiC外延晶片的制造方法，其特征在于，在SiC外延晶片的制造装置中设置权利要求I?9的任一项中记载的碳构件、碳基材或由碳材料构成的基板保持环来制造SiC外延曰曰斤°
【文档编号】C23C16/42GK105830199SQ201480070027
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年10月30日
【发明人】乘松润, 宫坂晶, 影岛庆明
【申请人】昭和电工株式会社