JP2014216605A - Manufacturing method and manufacturing apparatus of semiconductor substrate - Google Patents

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松島　彰
Akira Matsushima
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus of a semiconductor substrate which allows reduction in defect density of a surface.SOLUTION: A manufacturing method of a semiconductor substrate 20 comprises the following processes of: preparing a base substrate 10 composed of a semiconductor material; and arranging the base substrate 10 on a susceptor 2; forming an epitaxial growth film 11 on a principal surface 10a of the base substrate 10. The susceptor 2 is arranged in a first recess 7 formed on an internal surface 5a which forms a flow channel 18a of a material gas and includes a first surface 2b opposite to a bottom 7b of the first recess 7 and a second surface 2a on the side opposite to the first surface 2b. In the process of forming the epitaxial growth film 11, the epitaxial growth film 11 is formed under a condition where a distance H between the second surface 2a of the susceptor 2 and the internal surface 5a in a direction perpendicular to the internal surface 5a is set at 5 mm and over.

Description

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。   The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a semiconductor substrate, and more particularly, to a method and an apparatus for manufacturing a semiconductor substrate capable of reducing the surface defect density.

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。   An epitaxial substrate used in a semiconductor device is manufactured by forming an epitaxial film on a base substrate made of a semiconductor material such as silicon carbide or gallium nitride. For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-243948 (Patent Document 1) describes an epitaxial substrate manufacturing method in which an epitaxial film is formed on a gallium nitride substrate. According to the method for manufacturing an epitaxial substrate described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-243948, the substrate is disposed in the recess of the susceptor, and the source gas is supplied onto the surface of the substrate, whereby an epitaxial film is formed on the surface of the substrate. Is done.

特開２００８−２４３９４８号公報JP 2008-243948 A

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。   However, when a semiconductor substrate made of, for example, silicon carbide is manufactured using the method for manufacturing an epitaxial substrate described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-243948, defects may occur on the surface of the semiconductor substrate.

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。   This invention is made | formed in view of the said subject, The objective is to provide the manufacturing method and manufacturing apparatus of a semiconductor substrate which can reduce the defect density of the surface.

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。   The method for manufacturing a semiconductor substrate according to the present invention includes the following steps. A base substrate made of a semiconductor material is prepared. A base substrate is placed on the susceptor. An epitaxial growth film is formed on the main surface of the base substrate. The susceptor is disposed in a first recess formed in an inner wall surface forming a flow path for the source gas, and is opposite to the first surface and the first surface facing the bottom of the first recess. Side second surface. A second recess is provided on the second surface of the susceptor. The step of disposing the base substrate on the susceptor includes disposing the base substrate in the second recess of the susceptor. In the step of forming the epitaxial growth film, the epitaxial growth film is formed in a state where the distance between the second surface of the susceptor and the inner wall surface in the direction perpendicular to the inner wall surface is 5 mm or more.

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。   A semiconductor substrate manufacturing apparatus according to the present invention includes an inner wall surface and a susceptor. The inner wall surface forms a flow path for the source gas and is provided with a first recess. The susceptor is disposed in the first recess. The susceptor includes a first surface facing the bottom of the first recess, and a second surface opposite to the first surface. A second recess is formed on the second surface in which a base substrate made of a semiconductor material can be placed. When the epitaxial growth film is formed on the base substrate, the susceptor is formed in the first recess so that the distance between the second surface of the susceptor and the inner wall surface along the direction perpendicular to the inner wall surface is 5 mm or more. It is configured to be movable in a direction away from the bottom.

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。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method and manufacturing apparatus of a semiconductor substrate which can reduce the defect density of a surface can be provided.

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。It is a cross-sectional schematic diagram which shows schematically the structure of the manufacturing apparatus of the semiconductor substrate which concerns on one embodiment of this invention. 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。It is a cross-sectional schematic diagram which expands and shows roughly the structure of the susceptor vicinity of the manufacturing apparatus of the semiconductor substrate which concerns on one embodiment of this invention. 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。It is a plane schematic diagram which expands and shows roughly the composition near the susceptor of the manufacturing device of the semiconductor substrate concerning one embodiment of the present invention. 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。It is a flowchart which shows schematically the manufacturing method of the semiconductor substrate which concerns on one embodiment of this invention. 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。It is a cross-sectional schematic diagram which shows schematically the 1st process of the manufacturing method of the semiconductor substrate which concerns on one embodiment of this invention. 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。It is a cross-sectional schematic diagram which shows schematically the 2nd process of the manufacturing method of the semiconductor substrate which concerns on one embodiment of this invention. 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。It is a cross-sectional schematic diagram which expands and shows schematically the structure of the modification of the susceptor of the manufacturing apparatus of the semiconductor substrate which concerns on one embodiment of this invention.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

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。 First, an outline of an embodiment of the present invention will be described.
As a result of intensive studies on the cause of defects on the surface of a semiconductor substrate, the inventor obtained the following knowledge and found the present invention. First, when a source gas of a semiconductor material such as silicon carbide is introduced into a reaction tube to form an epitaxial growth film on the base substrate, deposits resulting from the source gas may remain on the inner wall surface of the reaction tube. The deposit is, for example, granular and is likely to be generated in a relatively low temperature region in the reaction tube. Usually, the inner wall surface of the reaction tube is located at substantially the same height as the surface of the susceptor and the substrate. For this reason, when the deposit remaining on the inner wall surface of the reaction tube is scattered by the flow of the source gas, the deposit adheres to the surface of the substrate located at substantially the same height as the inner wall surface of the reaction tube. If the deposit adheres to the surface of the substrate, a surface defect of the substrate occurs. Therefore, by placing the surface of the susceptor at a position higher than the inner wall surface of the reaction tube, the deposit is once received by the side of the susceptor, and then the deposit passes upstream of the source gas via the susceptor. From the side to the downstream side. Thereby, it is possible to suppress deposits from adhering to the surface of the substrate. Also, the deposits are difficult to fly high due to their own weight. The inventor has found that it is possible to suppress deposits from adhering to the surface of the substrate by disposing the surface of the susceptor at a position higher by 5 mm or more than the inner wall surface of the reaction tube. By suppressing the deposit from adhering to the surface of the substrate, the defect density on the substrate surface can be reduced.

（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。   (1) The manufacturing method of the semiconductor substrate 20 according to the embodiment includes the following steps. A base substrate 10 made of a semiconductor material is prepared. A base substrate 10 is disposed on the susceptor 2. Epitaxial growth film 11 is formed on main surface 10 a of base substrate 10. The susceptor 2 is disposed in the first recess 7 formed in the inner wall surface 5a forming the source gas flow path 18a, and the first surface 2b facing the bottom 7b of the first recess 7 And the second surface 2a opposite to the first surface 2b. A second recess 8 is provided on the second surface 2 a of the susceptor 2. The step of arranging the base substrate 10 on the susceptor 2 includes the step of arranging the base substrate 10 in the second recess 8 of the susceptor 2. In the step of forming the epitaxial growth film 11, the epitaxial growth film 11 is formed in a state where the distance H between the second surface 2a of the susceptor 2 and the inner wall surface 5a in the direction perpendicular to the inner wall surface 5a is 5 mm or more.

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。   In the method of manufacturing the semiconductor substrate 20 according to the embodiment, in the step of forming the epitaxial growth film 11, the distance H between the second surface 2a of the susceptor 2 and the inner wall surface 5a in the direction perpendicular to the inner wall surface 5a is 5 mm or more. In this state, the epitaxial growth film 11 is formed. Thereby, it is possible to suppress deposits from adhering to the surface of the semiconductor substrate 20. As a result, the defect density on the surface of the semiconductor substrate 20 can be reduced.

（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。   (2) Preferably, in the method for manufacturing semiconductor substrate 20 according to the above embodiment, the distance between second surface 2a of susceptor 2 and inner wall surface 5a in the direction perpendicular to inner wall surface 5a is 7 mm or more. Thereby, it is possible to effectively suppress deposits from adhering to the surface of the semiconductor substrate 20. As a result, the defect density on the surface of the semiconductor substrate 20 can be effectively reduced.

（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。   (3) Preferably in the manufacturing method of the semiconductor substrate 20 according to the above-described embodiment, the susceptor 2 includes a side surface 2c that connects the first surface 2b and the second surface 2a. The side surface 2c is inclined with respect to the inner wall surface 5a. The flow of the source gas is preferably a laminar flow. However, if the second surface 2a of the susceptor 2 is arranged at a position higher than the inner wall surface 5a of the heating element 5, the source gas collides with the side surface 2c of the susceptor 2. As a result, a turbulent flow of the source gas may occur in the vicinity of the side surface 2c of the susceptor 2. By inclining the side surface 2 c of the susceptor 2 with respect to the inner wall surface 5 a of the heating element 5, it is possible to suppress the turbulent flow of the source gas in the vicinity of the side surface 2 c of the susceptor 2. As a result, a uniform epitaxial growth film 11 can be obtained.

（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。   (4) Preferably, in the method of manufacturing the semiconductor substrate 20 according to the above embodiment, the angle θ1 formed by the side surface 2c of the susceptor 2 and the inner wall surface 5a is 60 ° or more and 80 ° or less. Thereby, generation | occurrence | production of the turbulent flow of source gas can be suppressed effectively. As a result, a uniform epitaxial growth film 11 can be obtained effectively.

（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。   (5) Preferably in the method for manufacturing semiconductor substrate 20 according to the above embodiment, the semiconductor material is silicon carbide. Thereby, silicon carbide substrate 20 having a reduced surface defect density can be obtained.

（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。   (6) The manufacturing apparatus 1 of the semiconductor substrate 20 according to the embodiment includes an inner wall surface 5a and a susceptor 2. The inner wall surface 5a forms a flow path for the source gas and is provided with a first recess 7. The susceptor 2 is disposed in the first recess 7. The susceptor 2 includes a first surface 2b facing the bottom 7b of the first recess 7 and a second surface 2a opposite to the first surface 2b. On the second surface 2a, a second recess 8 in which a base substrate 10 made of a semiconductor material can be placed is formed. When the epitaxial growth film 11 is formed on the base substrate 10, the susceptor 2 has a distance H between the second surface 2a and the inner wall surface 5a of the susceptor 2 along the direction perpendicular to the inner wall surface 5a of 5 mm or more. Further, the first recess 7 is configured to be movable in a direction away from the bottom 7b.

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。   According to the manufacturing apparatus 1 of the semiconductor substrate 20 according to the embodiment, when the epitaxial growth film 11 is formed on the base substrate 10, the susceptor 2 has the second susceptor 2 along the direction perpendicular to the inner wall surface 5a. The first recess 7 is configured to be movable in a direction away from the bottom portion 7b so that the distance H between the surface 2a and the inner wall surface 5a is 5 mm or more. Thereby, it can suppress that the deposit resulting from the source gas deposited on the inner wall surface 5 a adheres to the surface of the semiconductor substrate 20. As a result, the defect density on the surface of the semiconductor substrate 20 can be reduced.

（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。   (7) Preferably in the semiconductor substrate 20 manufacturing apparatus 1 according to the above embodiment, the distance H between the second surface 2a of the susceptor 2 and the inner wall surface 5a in the direction perpendicular to the inner wall surface 5a is 7 mm or more. Thereby, it is possible to effectively suppress the deposit due to the source gas deposited on the inner wall surface 5 a from adhering to the surface of the semiconductor substrate 20. As a result, the defect density on the surface of the semiconductor substrate 20 can be effectively reduced.

（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。   (8) Preferably in the semiconductor substrate 20 manufacturing apparatus 1 according to the above-described embodiment, the susceptor 2 includes a side surface 2c that connects the first surface 2b and the second surface 2a. The side surface 2c is inclined with respect to the inner wall surface 5a. Thereby, it is possible to suppress the turbulent flow of the source gas in the vicinity of the side surface 2c of the susceptor 2. As a result, a uniform epitaxial growth film 11 can be obtained.

（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。   (9) Preferably, in the semiconductor substrate 20 manufacturing apparatus 1 according to the above-described embodiment, the angle formed between the side surface 2c of the susceptor 2 and the inner wall surface 5a is not less than 60 ° and not more than 80 °. Thereby, it is possible to effectively suppress the turbulent flow of the source gas in the vicinity of the side surface 2c of the susceptor 2. As a result, a uniform epitaxial growth film 11 can be obtained effectively.

（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。   (10) Preferably in semiconductor device 20 manufacturing apparatus 1 according to the above embodiment, the semiconductor material is silicon carbide. Thereby, silicon carbide substrate 20 having a reduced surface defect density can be obtained.

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。 Next, embodiments of the present invention will be described in more detail.
First, the configuration of a semiconductor substrate manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. Referring to FIG. 1, a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus 1 which is a semiconductor substrate manufacturing apparatus according to the present embodiment is formed on a base substrate 10 made of, for example, silicon carbide (semiconductor material) by epitaxial growth made of silicon carbide. This is an apparatus for manufacturing silicon carbide substrate 20 by forming film 11. The CVD apparatus 1 mainly includes a quartz tube 18 (reaction tube), an RF (Radio Frequency) coil 9, a heat insulating material 4, a heating element 5, and a susceptor 2.

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。   The quartz tube 18 has, for example, a cylindrical shape, and has a flow path 18a for placing the base substrate 10 therein. The quartz tube 18 is configured such that a reaction gas for epitaxial growth is supplied into the flow path 18a from the upstream side 12a on the left side in FIG. 1, and the reaction gas is discharged from the downstream side 12b on the right side in FIG. Yes. The reaction gas flows in the direction of arrow G1 in FIG. The reaction gas contains a source gas, a carrier gas, and a dopant gas.

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。   The RF coil 9 is a member for heating the reaction gas supplied into the base substrate 10 and the flow path 18a. The RF coil 9 is disposed so as to be wound along the outer peripheral surface 18c of the quartz tube 18, and heats the heating element 5 disposed inside the quartz tube 18 by high frequency induction heating. More specifically, when a high frequency current is supplied to the RF coil 9 from a power source (not shown), a magnetic line of force that changes around the RF coil 9 is generated, and an eddy current flows through the heating element 5 due to the change of the magnetic line of force. . And resistance heat | fever generate | occur | produces by an eddy current flowing, and the heat generating body 5 is heated. Thereby, the reaction gas supplied into the base substrate 10 and the quartz tube 18 disposed on the susceptor 2 can be heated.

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。   The heat insulating material 4 is a member for heat insulating the flow path 18 a and the outside of the quartz tube 18, and is disposed along the inner peripheral surface 18 b of the quartz tube 18. The heat insulating material 4 is made of carbon, for example.

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。   A reaction gas supply unit (not shown) capable of supplying a reaction gas is disposed on the upstream side 12a of the flow path 18a. The reaction gas supply unit is configured to be able to supply, for example, hydrogen gas as a carrier gas, silane gas and propane gas as raw materials for epitaxial growth of silicon carbide, and ammonia gas as a dopant gas.

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。   The heating element 5 is made of a conductive material that can be heated by induction heating using the RF coil 9, and is made of, for example, carbon. The heating element 5 is disposed along the inner peripheral surface 4 a of the heat insulating material 4. For this reason, the quartz tube 18, the heat insulating material 4, and the heating element 5 are arranged in the order of the heating element 5, the heat insulating material 4, and the quartz tube 18 in the radial direction of the quartz tube 18 (the direction from the center to the outer periphery). It is in a state. The heating element 5 includes an inner wall surface 5a that forms a flow path 18a for the source gas, and a first recess 7 (see FIG. 2) is formed in the inner wall surface 5a so as to open to the inner wall surface 5a. .

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。   2 and 3, susceptor 2 is a member for placing base substrate 10. The susceptor 2 is made of, for example, carbon, and the outer surface thereof may be coated with silicon carbide (SiC) or tantalum carbide (TaC). The susceptor 2 is disposed in a first recess 7 formed on the inner wall surface 5 a of the heating element 5. The 1st recessed part 7 is formed of the side part 7a connected with the inner wall surface 5a, and the bottom part 7b connected with the side part 7a. The susceptor 2 includes a first surface 2b facing the bottom portion 7b of the first recess 7, a second surface 2a opposite to the first surface 2b, a first surface 2b and a second surface 2a. And a side surface 2c to be connected. On the second surface 2a, a second recess 8 is formed in which a base substrate 10 made of a semiconductor material can be placed. The second recess 8 is formed so as to open on the second surface 2 a of the susceptor 2. The 2nd recessed part 8 is formed of the side part 8a connected with the 2nd surface 2a, and the bottom part 8b connected with the side part 8a. The depth of the bottom 8b of the second recess 8 may be set so that the main surface 10a of the base substrate 10 has substantially the same height as the second surface 2a of the susceptor 2.

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。   As shown in FIG. 2, the heating element 5 may be provided with a gas inflow portion 5 b that opens to the bottom 7 b of the first recess 7. For example, a gas such as hydrogen may be introduced in the direction of the arrow G2 through the gas inflow portion 5b, and the susceptor 2 may be configured to float by the gas. The susceptor 2 may be configured to be rotatable while floating with the normal direction of the first surface 2b as the rotation axis. For example, the susceptor 2 is configured to float while the epitaxial growth film is formed on the main surface 10a of the base substrate 10, and the susceptor 2 is formed when the epitaxial growth film is not formed on the main surface 10a of the base substrate 10. The first surface 2 b may be in contact with the bottom 7 b of the first recess 7.

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。   When the susceptor 2 forms an epitaxial growth film on the main surface 10a of the base substrate 10, the distance H between the second surface 2a and the inner wall surface 5a of the susceptor 2 along the direction perpendicular to the inner wall surface 5a is 5 mm or more. The first recess 7 is configured to be movable in the direction away from the bottom 7b. Preferably, when the epitaxial growth film is formed on the main surface 10a of the base substrate 10, the susceptor 2 has a distance between the second surface 2a of the susceptor 2 and the inner wall surface 5a along the direction perpendicular to the inner wall surface 5a. It is configured to be movable in the direction away from the bottom 7 b in the first recess 7 so as to be 7 mm or more. The susceptor 2 may be movable in a direction away from the bottom 7b in the first recess 7 by floating, for example, by gas or magnetic force, or the bottom portion in the first recess 7 by mechanical means. It may be movable in a direction away from 7b.

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。   Referring to FIG. 3, susceptor 2 may be circular in a plan view (a visual field in the normal direction of first surface 2b of susceptor 2). Each of the bottom 8b of the second recess 8 formed on the second surface 2a of the susceptor 2 and the bottom 7b of the first recess 7 formed on the inner wall surface 5a of the heating element 5 may also be circular. When the source gas is caused to flow through the flow path, for example, granular deposits resulting from the source gas move in the direction of arrow G3 due to the source gas flow and collide with the side surface 2c of the susceptor 2. Thereafter, the deposit may be movable in the direction of the downstream side 12b of the source gas through the periphery of the susceptor 2 along the direction of the arrow G3 or the arrow G4.

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。   Referring to FIG. 7, side surface 2 c of susceptor 2 may be inclined with respect to inner wall surface 5 a of heating element 5. Preferably, the angle θ1 formed by the side surface 2c of the susceptor 2 and the inner wall surface 5a of the heating element 5 is not less than 60 ° and not more than 80 °. The angle θ2 formed by the side surface 2c of the susceptor 2 and the first surface 2b of the susceptor 2 may be 60 ° or more and 80 ° or less.

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。   Next, a method for manufacturing a semiconductor substrate according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to the present embodiment is performed using, for example, the above-described CVD apparatus 1.

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）。   First, a base substrate preparation step (S10: FIG. 4) is performed. In the base substrate preparation step, for example, an ingot (not shown) made of polytype 4H type hexagonal silicon carbide is sliced to make silicon carbide (semiconductor material), the first main surface 10a, and the first main surface 10a. A base substrate 10 having a second main surface 10b opposite to the surface 10a is prepared (see FIG. 5).

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。   Next, a base substrate arrangement step (S20: FIG. 4) is performed. In the base substrate placement step, the base substrate 10 prepared in the base substrate preparation step is placed on the susceptor 2 of the CVD apparatus 1. Specifically, referring to FIG. 2, the base substrate 10 is in the second recess of the susceptor 2 such that the second main surface 10 b of the base substrate 10 is in contact with the bottom 8 b of the second recess 8 of the susceptor 2. 8 is arranged. The base substrate 10 is arranged on the susceptor 2 so that the position of the first main surface 10a of the base substrate 10 in the thickness direction of the base substrate 10 is substantially the same as the second surface 2a of the susceptor 2. Also good.

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。   Next, an epitaxial growth film forming step (S30: FIG. 4) is performed. In the epitaxial growth film forming step, the epitaxial growth film 11 is formed on the first main surface 10a of the base substrate 10 as described below. Preferably, base substrate 10 and epitaxial growth film 11 are made of silicon carbide.

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）。   Referring to FIGS. 1 and 2, for example, a reaction gas containing a silicon carbide source gas, a carrier gas, and a dopant gas is supplied to a flow path 18 a formed by an inner wall surface 5 a of heating element 5. Specifically, silane gas and propane gas that are raw materials for epitaxial growth of silicon carbide, hydrogen gas that is a carrier gas, and ammonia gas that is a dopant gas are introduced into the flow path 18a. The gas flows from the upstream side 12 a to the downstream side 12 b through a position facing the first main surface 10 a of the base substrate 10. The source gas, carrier gas, and dopant gas introduced into the flow path 18 a of the quartz tube 18 are heated by the heating element 5 heated by the RF coil 9. Thereby, the silane gas and the propane gas are thermally decomposed to form an epitaxially grown film made of silicon carbide on the first main surface 10a of the base substrate 10 (see FIG. 6).

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。   In the epitaxial growth film forming step, the distance H between the second surface 2a of the susceptor 2 and the inner wall surface 5a of the heating element 5 in the direction perpendicular to the inner wall surface 5a of the heating element 5 is set to 5 mm or more. An epitaxial growth film is formed on first main surface 10a. Preferably, in the epitaxial growth film forming step, the base H is set such that the distance H between the second surface 2a of the susceptor 2 and the inner wall surface 5a of the heating element 5 in the direction perpendicular to the inner wall surface 5a of the heating element 5 is 7 mm or more. An epitaxial growth film is formed on first main surface 10a of substrate 10. For example, the susceptor 2 is floated by the gas introduced from the gas inflow portion 5b so that the distance H becomes 5 mm or more, and the base substrate 10 is rotated while rotating with the normal direction of the first surface 2b as the rotation axis. An epitaxial growth film 11 is formed on the first main surface 10a. Preferably, after the susceptor 2 is levitated so that the distance H between the second surface 2a of the susceptor 2 and the inner wall surface 5a of the heating element 5 in a direction perpendicular to the inner wall surface 5a of the heating element 5 is 5 mm or more, By introducing the reaction gas into the flow path 18a, the epitaxial growth film 11 is formed on the first main surface 10a of the base substrate 10.

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。   As shown in FIG. 7, the epitaxial growth film 11 is formed on the first main surface 10 a of the base substrate 10 using the susceptor 2 in which the side surface 2 c of the susceptor 2 is inclined with respect to the inner wall surface 5 a of the heating element 5. May be. Preferably, the angle θ1 formed by the side surface 2c of the susceptor 2 and the inner wall surface 5a of the heating element 5 is not less than 60 ° and not more than 80 °.

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。   In the present embodiment, silicon carbide is described as an example of the semiconductor material. However, the semiconductor material may be, for example, silicon or gallium nitride.

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。 Next, the effect of this Embodiment is demonstrated.
According to the method for manufacturing the semiconductor substrate 20 according to the present embodiment, the step of forming the epitaxial growth film 11 is performed by setting the distance H between the second surface 2a and the inner wall surface 5a of the susceptor 2 in the direction perpendicular to the inner wall surface 5a. The epitaxial growth film 11 is formed in a state of 5 mm or more. Thereby, it is possible to suppress deposits from adhering to the surface of the semiconductor substrate 20. As a result, the defect density on the surface of the semiconductor substrate 20 can be reduced.

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。   Further, according to the method for manufacturing semiconductor substrate 20 according to the present embodiment, the distance between second surface 2a of susceptor 2 and inner wall surface 5a in the direction perpendicular to inner wall surface 5a is 7 mm or more. Thereby, it is possible to effectively suppress deposits from adhering to the surface of the semiconductor substrate 20. As a result, the defect density on the surface of the semiconductor substrate 20 can be effectively reduced.

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。   Furthermore, according to the method for manufacturing semiconductor substrate 20 according to the present embodiment, susceptor 2 includes side surface 2c that connects first surface 2b and second surface 2a. The side surface 2c is inclined with respect to the inner wall surface 5a. The flow of the source gas is preferably a laminar flow. However, if the second surface 2a of the susceptor 2 is arranged at a position higher than the inner wall surface 5a of the heating element 5, the source gas collides with the side surface 2c of the susceptor 2. As a result, a turbulent flow of the source gas may occur in the vicinity of the side surface 2c of the susceptor 2. By inclining the side surface 2 c of the susceptor 2 with respect to the inner wall surface 5 a of the heating element 5, it is possible to suppress the turbulent flow of the source gas in the vicinity of the side surface 2 c of the susceptor 2. As a result, a uniform epitaxial growth film 11 can be obtained.

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。   Furthermore, according to the method for manufacturing semiconductor substrate 20 according to the present embodiment, angle θ1 formed between side surface 2c of susceptor 2 and inner wall surface 5a is not less than 60 ° and not more than 80 °. Thereby, generation | occurrence | production of the turbulent flow of source gas can be suppressed effectively. As a result, a uniform epitaxial growth film 11 can be obtained effectively.

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。   Furthermore, according to the method for manufacturing semiconductor substrate 20 according to the present embodiment, the semiconductor material is silicon carbide. Thereby, silicon carbide substrate 20 having a reduced surface defect density can be obtained.

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。   According to the CVD apparatus 1 for the semiconductor substrate 20 according to the present embodiment, when the susceptor 2 forms the epitaxial growth film 11 on the base substrate 10, the second susceptor 2 along the direction perpendicular to the inner wall surface 5a. The first recess 7 is configured to be movable in the direction away from the bottom 7b so that the distance H between the surface 2a and the inner wall 5a is 5 mm or more. Thereby, it can suppress that the deposit resulting from the source gas deposited on the inner wall surface 5 a adheres to the surface of the semiconductor substrate 20. As a result, the defect density on the surface of the semiconductor substrate 20 can be reduced.

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。   Moreover, according to the CVD apparatus 1 for the semiconductor substrate 20 according to the present embodiment, the distance H between the second surface 2a of the susceptor 2 and the inner wall surface 5a in the direction perpendicular to the inner wall surface 5a is 7 mm or more. Thereby, it is possible to effectively suppress the deposit due to the source gas deposited on the inner wall surface 5 a from adhering to the surface of the semiconductor substrate 20. As a result, the defect density on the surface of the semiconductor substrate 20 can be effectively reduced.

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。   Furthermore, according to the CVD apparatus 1 for the semiconductor substrate 20 according to the present embodiment, the susceptor 2 includes the side surface 2c that connects the first surface 2b and the second surface 2a. The side surface 2c is inclined with respect to the inner wall surface 5a. Thereby, it is possible to suppress the turbulent flow of the source gas in the vicinity of the side surface 2c of the susceptor 2. As a result, a uniform epitaxial growth film 11 can be obtained.

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。   Furthermore, according to CVD apparatus 1 for semiconductor substrate 20 according to the present embodiment, the angle formed between side surface 2c of susceptor 2 and inner wall surface 5a is not less than 60 ° and not more than 80 °. Thereby, it is possible to effectively suppress the turbulent flow of the source gas in the vicinity of the side surface 2c of the susceptor 2. As a result, a uniform epitaxial growth film 11 can be obtained effectively.

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。   Furthermore, according to CVD apparatus 1 for semiconductor substrate 20 according to the present embodiment, the semiconductor material is silicon carbide. Thereby, silicon carbide substrate 20 having a reduced surface defect density can be obtained.

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。 Next, examples will be described.
In this embodiment, the silicon carbide substrate 20 when the epitaxial growth film 11 is formed by changing the distance H between the second surface 2a of the susceptor 2 and the inner wall surface 5a of the heating element 5 in the direction perpendicular to the inner wall surface 5a. The difference in the density of sediments on the surface of the soil was investigated.

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。   In the first example, the distance H between the second surface 2a of the susceptor 2 and the inner wall surface 5a of the heating element 5 is set to 0 mm, and silicon carbide is formed on the base substrate 10 made of silicon carbide by the method described in the above embodiment. An epitaxial growth film 11 made of is formed. The distance H being 0 mm means that the inner wall surface 5a of the heating element 5 and the second surface 2a of the susceptor 2 are located at the same height. In the second example, the distance H between the second surface 2a of the susceptor 2 and the inner wall surface 5a of the heating element 5 is 5 mm, and silicon carbide is formed on the base substrate 10 made of silicon carbide by the method described in the above embodiment. An epitaxial growth film 11 made of is formed.

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。   The density of the deposit on each of the surface of the silicon carbide substrate manufactured in the first example and the surface of the silicon carbide substrate manufactured in the second example was measured. Here, the deposit is a particulate substance derived from the source gas and having a size larger than a predetermined size.

Figure 2014216605
Figure 2014216605

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。 With reference to Table 1, the density of the deposit on the surface of the silicon carbide substrate manufactured by the method of the first example and the second example will be described. As shown in Table 1, the density of deposits of a predetermined size or more on the silicon carbide substrate manufactured with the distance H between the second surface 2a of the susceptor 2 and the inner wall surface 5a of the heating element 5 being 0 mm is 5 pieces. / Cm 2 . On the other hand, in the silicon carbide substrate manufactured by setting the distance H between the second surface 2a of the susceptor 2 and the inner wall surface 5a of the heating element 5 to 5 mm, the density of deposits of a predetermined size or more was 2 pieces / cm 2. It was. From the above results, the density of the deposit on the surface of the silicon carbide substrate can be reduced by setting the distance H between the second surface 2a of the susceptor 2 and the inner wall surface 5a of the heating element 5 to 5 mm or more. confirmed.

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。   The embodiments and examples disclosed herein are illustrative in all respects and should not be construed as being restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

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。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Manufacturing apparatus (CVD apparatus), 2 susceptor, 2a 2nd surface, 2b 1st surface, 2c side surface, 4 heat insulating material, 4a, 18b inner peripheral surface, 5 heating element, 5a inner wall surface, 5b gas inflow part, 7 first recess, 7a side of first recess, 7b bottom of first recess, 8 second recess, 8a side of second recess, 8b bottom of second recess, 9 RF coil, 10 base substrate, 10a first main surface (main surface), 10b second main surface, 11 epitaxial growth film, 12a upstream side, 12b downstream side, 18 quartz tube, 18a flow path, 18c outer peripheral surface, 20 semiconductor substrate ( Silicon carbide substrate), H distance.

Claims (10)

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。 Preparing a base substrate made of a semiconductor material;
Placing the base substrate on a susceptor;
Forming an epitaxially grown film on the main surface of the base substrate,
The susceptor is disposed in a first recess formed in an inner wall surface forming a flow path for a source gas, and has a first surface facing the bottom of the first recess, and the first A second surface opposite to the surface,
A second recess is provided on the second surface of the susceptor;
Disposing the base substrate on the susceptor includes disposing the base substrate in the second recess of the susceptor;
The step of forming the epitaxial growth film includes the step of forming the epitaxial growth film in a state where the distance between the second surface of the susceptor and the inner wall surface in a direction perpendicular to the inner wall surface is 5 mm or more. A method for manufacturing a substrate. 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。   The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the distance is 7 mm or more. 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。 The susceptor includes a side surface connecting the first surface and the second surface;
The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the side surface is inclined with respect to the inner wall surface. 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。   The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 3, wherein an angle formed between the side surface of the susceptor and the inner wall surface is 60 ° or more and 80 ° or less. 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。   The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the semiconductor material is silicon carbide. 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。 An inner wall surface that forms a flow path for the source gas and is provided with a first recess;
A susceptor disposed in the first recess,
The susceptor includes a first surface facing the bottom of the first recess, and a second surface opposite to the first surface,
The second surface is formed with a second recess in which a base substrate made of a semiconductor material can be placed,
When the susceptor forms an epitaxial growth film on the base substrate, the distance between the second surface of the susceptor and the inner wall surface along the direction perpendicular to the inner wall surface is 5 mm or more. A semiconductor substrate manufacturing apparatus configured to be movable in a direction away from the bottom in the first recess. 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。   The apparatus for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 6, wherein the distance is 7 mm or more. 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。 The susceptor includes a side surface connecting the first surface and the second surface;
The semiconductor substrate manufacturing apparatus according to claim 6, wherein the side surface is inclined with respect to the inner wall surface. 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。   The semiconductor substrate manufacturing apparatus according to claim 8, wherein an angle formed by the side surface of the susceptor and the inner wall surface is 60 ° or more and 80 ° or less. 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。
The semiconductor substrate manufacturing apparatus according to claim 6, wherein the semiconductor material is silicon carbide.
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