特開 2024-64840 ＳｉＣウェハの製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024064840

(43)【公開日】2024-05-14

(54)【発明の名称】ＳｉＣウェハの製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20240507BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20240507BHJP

   H01L 21/20 20060101ALI20240507BHJP

   C30B 29/36 20060101ALI20240507BHJP

   C30B 25/20 20060101ALI20240507BHJP

   C23C 16/42 20060101ALI20240507BHJP

【ＦＩ】

H01L21/205

H01L21/31 B

H01L21/20

C30B29/36 A

C30B25/20

C23C16/42

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022173749

(22)【出願日】2022-10-28

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520124752

【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤林 裕明

(72)【発明者】

【氏名】長屋 正武

(72)【発明者】

【氏名】大原 淳士

(72)【発明者】

【氏名】星 真一

【テーマコード（参考）】

4G077

4K030

5F045

5F152

【Ｆターム（参考）】

4G077AA02

4G077BE08

4G077DB04

4G077DB07

4G077ED06

4G077EG03

4G077EG04

4G077EG16

4G077EG25

4G077HA12

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4G077TB02

4G077TE05

4G077TF01

4G077TF02

4G077TK01

4K030AA03

4K030AA06

4K030AA09

4K030AA17

4K030BA37

4K030BB02

4K030CA04

4K030CA12

4K030GA02

4K030JA01

4K030JA03

4K030JA05

4K030JA07

4K030JA09

4K030JA10

5F045AA06

5F045AB06

5F045AC01

5F045AC07

5F045AC13

5F045AD18

5F045AE25

5F045AF02

5F045AF13

5F045BB12

5F045DP03

5F045DP28

5F045EK07

5F045EK22

5F045EM02

5F045EM09

5F152LL03

5F152LM08

5F152LN03

5F152MM04

5F152NN05

5F152NN27

5F152NQ02

(57)【要約】

【課題】欠陥が含まれにくいＳｉＣウェハとしつつ、ＳｉＣウェハを製造する工程とは別の工程を不要にする。
【解決手段】搭載部５０は、種基板１０の裏面１０ｂ側が載置される載置面６１ａを有するサセプタ部６０と、種基板１０の周囲を囲む状態でサセプタ部６０に配置されているガイド部７０とを有する構成とする。そして、エピタキシャル層１１を成長させる際、ステップフロー成長方向の上流側における種基板１０とガイド部７０との第１間隔Ｌ１がステップフロー成長方向の下流側における種基板１０とガイド部７０との第２間隔Ｌ２より狭くなるようにし、ガイド部７０は、エピタキシャル層１１を成長させる際に種基板１１よりも温度が低くなる構成とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭化珪素ウェハの製造装置であって、
反応ガスが導入され、炭化珪素で構成されると共にオフ角を有する種基板（１０）の表面（１０ａ）側に、炭化珪素で構成されたエピタキシャル層（１１）をステップフロー成長させる反応室（２０ａ）を形成する反応室形成部（２０）と、
前記反応室に備えられ、前記反応室に前記エピタキシャル層を成長させる反応ガスを供給する反応ガス用供給管（３０）と、
前記反応室に配置され、前記種基板が配置される搭載部（５０）と、
一端部側に前記搭載部が配置される筒部（４１）を有し、前記搭載部を前記種基板と共に回転させる回転装置（４０）と、
前記種基板を加熱する加熱装置（８０、９０）と、を備え、
前記搭載部は、前記種基板の裏面（１０ｂ）側が載置される載置面（６１ａ）を有するサセプタ部（６０）と、前記種基板の周囲を囲む状態で前記サセプタ部に配置されているガイド部（７０）とを有し、前記エピタキシャル層を成長させる際、ステップフロー成長方向の上流側における前記種基板と前記ガイド部との第１間隔（Ｌ１）が前記ステップフロー成長方向の下流側における前記種基板と前記ガイド部との第２間隔（Ｌ２）より狭くなる構成とされ、
前記ガイド部は、前記エピタキシャル層を成長させる際に前記種基板よりも温度が低くなる構成とされている炭化珪素ウェハの製造装置。

【請求項2】

前記ガイド部は、前記種基板より輻射率が大きい構成とされ、
前記加熱装置は、前記種基板の前記裏面側を加熱する第１加熱装置（８０）と、前記種基板の前記表面側を加熱する第２加熱装置（９０）と、を有し、
前記第１加熱装置および前記第２加熱装置は、前記種基板の前記裏面側の温度が前記表面側の温度より高くなるように駆動される請求項１に記載の炭化珪素ウェハの製造装置。

【請求項3】

前記ガイド部は、前記種基板より輻射率が小さい構成とされ、
前記加熱装置は、前記種基板の前記裏面側を加熱する第１加熱装置（８０）と、前記種基板の前記表面側を加熱する第２加熱装置（９０）と、を有し、
前記第１加熱装置および前記第２加熱装置は、前記種基板の前記表面側の温度が前記裏面側の温度より高くなるように駆動される請求項１に記載の炭化珪素ウェハの製造装置。

【請求項4】

前記サセプタ部は、前記載置面の面方向に対する法線方向において、前記種基板の中心が前記サセプタ部の中心よりも前記ステップフロー成長方向の上流側となる構成とされている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の炭化珪素ウェハの製造装置。

【請求項5】

前記ガイド部は、筒状とされ、周方向に肉厚が変化した部分を有し、前記サセプタ部の前記載置面の面方向に対する法線方向において、内部の空間（７０ａ）の中心（７０ｃ）が前記サセプタ部の中心（６０ｃ）と異なる形状とされており、
前記サセプタ部は、前記載置面の面方向に対する法線方向において、前記種基板の中心が前記サセプタ部の中心と一致する状態で配置される構成とされている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の炭化珪素ウェハの製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、炭化珪素（以下では、単にＳｉＣともいう）で構成されると共にオフ角を有する種基板上にエピタキシャル層を成長させてＳｉＣウェハを製造するためのＳｉＣウェハの製造装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、ＳｉＣで構成されると共にオフ角を有する種基板上にエピタキシャル層を成長させてＳｉＣウェハを構成することが提案されている。また、ＳｉＣで構成される種基板上にエピタキシャル層を成長させる場合、エピタキシャル層はステップフロー成長することが報告されている。さらに、オフ角を有する種基板上にエピタキシャル層を成長させる場合、ステップフロー成長方向の上流側で凹凸を含む欠陥が発生し易いことが報告されている。

【0003】

そして、ＳｉＣウェハに凹凸を含む欠陥が発生している場合、そのまま欠陥を含むＳｉＣウェハを用いてＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子を形成しようとすると、熱処理時に凹凸部分に応力が集中してＳｉＣウェハが割れる可能性がある。また、半導体素子を形成する際にＳｉＣウェハ上にレジストを配置する工程を含む場合、レジストを剥離する際に当該レジストが凹凸部分に残存し易くなり、異物となる可能性がある。なお、ＭＯＳＦＥＴは、metal oxide semiconductor field effect transistorの略称である。

【0004】

このため、例えば、特許文献１には、種基板上にエピタキシャル層を成長させてＳｉＣウェハを構成した後、ＳｉＣウェハにおけるステップフロー成長方向の上流側に位置する部分を除去することが提案されている。つまり、特許文献１には、種基板上にエピタキシャル層を成長させてＳｉＣウェハを構成した後、欠陥が構成され易い部分を除去することが提案されている。そして、除去したＳｉＣウェハを用いて半導体素子を形成することにより、ＳｉＣウェハが割れたり、製造したＳｉＣ半導体装置に異物が含まれることを抑制できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２１－０３４６７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、ＳｉＣウェハにおけるステップフロー成長方向の上流側に位置する部分を除去することは、ＳｉＣウェハを製造する工程とは別の工程が必要となり、製造工程が増加し易くなる。

【0007】

本発明は上記点に鑑み、欠陥が含まれにくいＳｉＣウェハとしつつ、ＳｉＣウェハを製造する工程とは別の工程を不要にできるＳｉＣ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】

【0008】

上記目的を達成するための請求項１は、ＳｉＣウェハの製造装置であって、反応ガスが導入され、ＳｉＣで構成されると共にオフ角を有する種基板（１０）の表面（１０ａ）側に、ＳｉＣで構成されたエピタキシャル層（１１）をステップフロー成長させる反応室（２０ａ）を形成する反応室形成部（２０）と、反応室に備えられ、反応室にエピタキシャル層を成長させる反応ガスを供給する反応ガス用供給管（３０）と、反応室に配置され、種基板が配置される搭載部（５０）と、一端部側に搭載部が配置される筒部（４１）を有し、搭載部を種基板と共に回転させる回転装置（４０）と、種基板を加熱する加熱装置（８０、９０）と、を備え、搭載部は、種基板の裏面（１０ｂ）側が載置される載置面（６１ａ）を有するサセプタ部（６０）と、種基板の周囲を囲む状態でサセプタ部に配置されているガイド部（７０）とを有し、エピタキシャル層を成長させる際、ステップフロー成長方向の上流側における種基板とガイド部との第１間隔（Ｌ１）がステップフロー成長方向の下流側における種基板とガイド部との第２間隔（Ｌ２）より狭くなる構成とされ、ガイド部は、エピタキシャル層を成長させる際に種基板よりも温度が低くなる構成とされている。

【0009】

これによれば、エピタキシャル層を成長させる際、ガイド部が種基板よりも低温となる。また、エピタキシャル層を成長させる際、種基板とガイド部との第１間隔が種基板とガイド部との第２間隔より狭くなる。このため、エピタキシャル層を成長させる際、欠陥が発生し易い成長方向の上流側でエピタキシャル層が成長し難くなる。したがって、ＳｉＣウェハに凹凸が含まれ難くなり、成長方向の上流側を除去する工程を行わなくても、そのまま半導体素子を製造するのに利用することができる。

【0010】

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態におけるＳｉＣウェハの製造装置を示す模式図である。

【図2】ＳｉＣにおける、表面粗さと輻射率との関係を示す図である。

【図3】エピタキシャル層を成長させる際の種基板近傍の模式図である。

【図4】エピタキシャル層を成長させた後の種基板近傍の模式図である。

【図5】エピタキシャル層を成長させる際の条件を示した図である。

【図6】種基板の中心からの距離、成長速度、熱流束の関係を示す図である。

【図7】ＳｉＣウェハの平面図である。

【図8】第１間隔を０．０ｍｍとした際における図７中の領域Ａの光学顕微鏡写真を二値化した図である。

【図9】第１間隔を１．５ｍｍとした際における図７中の領域Ａの光学顕微鏡写真を二値化した図である。

【図10】第１間隔を３．０ｍｍとした際における図７中の領域Ａの光学顕微鏡写真を二値化した図である。

【図11】ＳｉＣウェハの中心からの距離と段差との関係とを示す図である。

【図12】距離と段差との関係を示す図である。

【図13】種基板を搭載部に配置した際の回転前の状態を示す平面図である。

【図14】図１３中のXIV－XIV線に沿った断面図である。

【図15】種基板を搭載部に配置した際の回転中の状態を示す平面図である。

【図16】図１５中のXVI－XVI線に沿った断面図である。

【図17】第３実施形態における種基板を搭載部に配置した際の回転中の状態を示す平面図である。

【図18】図１７中のXVIII－XVIII線に沿った断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

【0013】

（第１実施形態）
第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。ＳｉＣウェハの製造装置（以下では、単に製造装置ともいう）１は、図１に示されるように、種基板１０の表面１０ａ側に半導体層としてのエピタキシャル層１１を成長させてＳｉＣウェハ１２を製造する反応室２０ａを構成するチャンバ２０を有する。なお、本実施形態では、チャンバ２０が反応室２０ａを形成する反応室形成部に相当する。

【0014】

チャンバ２０は、上方側に、種基板１０の表面１０ａ側に結晶薄膜を成長させるための反応ガスを供給する反応ガス用供給管３０が設けられている。本実施形態では、ＳｉＣをエピタキシャル成長させるため、反応ガスは、例えば、シラン（ＳｉＨ_４）およびプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）からなる原料ガス、水素および塩化水素（ＨＣｌ）からなるキャリーガスを含んで構成される。

【0015】

具体的には、反応ガス用供給管３０は、チャンバ２０の上方側であり、種基板１０の表面１０ａに対向する位置が開口するように配置されている。これにより、反応室２０ａには、種基板１０の表面１０ａに交差する方向（すなわち、表面１０ａと略直交する方向）から種基板１０の表面１０ａに向けて反応ガスが供給される。このため、本実施形態の製造装置１は、種基板１０の表面１０ａに向けて反応ガスを吹き降ろすダウンフロー型のガス供給構造であるといえる。

【0016】

また、反応室２０ａには、下方側に、種基板１０が配置される回転装置４０が配置されている。本実施形態では、種基板１０は、回転装置４０に配置された搭載部５０上に配置される。

【0017】

回転装置４０は、筒部４１、回転軸４２、および駆動部４３等を有する構成とされている。筒部４１は、有底円筒形状の部材であって中空室４１ａを構成するものであり、開口端部側の端部に搭載部５０が配置されるようになっている。そして、筒部４１は、開口端部側がチャンバ２０の上方側（すなわち、反応ガス用供給管３０側）に向けられて配置されている。

【0018】

回転軸４２は、駆動部４３の出力によって回転する軸であり、筒部４１と一体的に回転可能なように筒部４１に連結されている。駆動部４３は、回転力を出力するモータ等で構成されており、回転軸４２を回転させるものである。そして、このように構成される回転装置４０では、駆動部４３の出力によって回転軸４２が回転し、筒部４１および搭載部５０が一体的に回転する。

【0019】

搭載部５０は、サセプタ部６０とガイド部７０とを有する構成とされている。サセプタ部６０は、筒部４１の開口端部に合わせた外形とされており、筒部４１の開口端部に配置されることで筒部４１を略閉塞する。これにより、筒部４１の中空室４１ａが略閉塞される。

【0020】

具体的には、サセプタ部６０は、一面６０ａおよび他面６０ｂを有する板状とされており、一面６０ａ側の中央部に、種基板１０を収容するための凹部６１が形成されている。このため、サセプタ部６０は、一面６０ａ側のうちの凹部６１との境界部に段差部６２が形成された状態となっている。なお、凹部６１は、サセプタ部６０が回転装置４０に配置された際、凹部６１の中心が回転軸４２の中心軸と一致するように形成されている。

【0021】

また、サセプタ部６０は、他面６０ｂ側の外縁部に、筒部４１の開口端部と嵌合されるための段差部６３が形成されている。そして、サセプタ部６０は、段差部６３が筒部４１の開口端部に嵌合されることにより、筒部４１に配置される。

【0022】

ガイド部７０は、サセプタ部６０の外縁部の形状と一致する筒状とされており、一端部に段差部７１が設けられている。そして、ガイド部７０は、段差部７１がサセプタ部６０の段差部６２に嵌合されることにより、サセプタ部６０に備えられている。

【0023】

ここで、本実施形態のガイド部７０は、種基板１０よりも輻射率の高い構成とされている。本発明者らの検討によれば、図２に示されるように、ＳｉＣは、表面粗さＲａが大きいほど輻射率が大きくなることが確認された。したがって、本実施形態では、ガイド部７０は、ＳｉＣで構成され、種基板１０よりも表面粗さＲａが大きくされている。なお、ガイド部７０の表面粗さＲａを大きくするためには、例えば、ＳｉＣインゴットを加工してガイド部７０を構成する際の加工具を調整することで表面粗さＲａが大きくなるようにすればよい。また、ガイド部７０の表面粗さＲａを大きくするためには、例えば、加工した後にブラスト処理等を行って表面粗さＲａが大きくなるようにすればよい。そして、本実施形態のガイド部７０は、輻射率が種基板１０よりも大きくなるのであればＳｉＣと異なる材料で構成されていてもよく、例えば、カーバイド等で構成されていてもよい。

【0024】

種基板１０は、サセプタ部６０の凹部６１の底面６１ａを載置面とし、裏面１０ｂ側が底面６１ａと対向するように搭載部５０に載置されている。本実施形態では、上記のようにガイド部７０が構成されている。このため、種基板１０は、ガイド部７０内の空間７０ａに配置されているともいえる。

【0025】

中空室４１ａには、種基板１０を裏面１０ｂ側から加熱する加熱装置としての第１ヒータ８０が配置されている。第１ヒータ８０は、例えば、カーボン製の抵抗加熱ヒータが用いられ、図示を省略しているが、制御部等と接続されて所定温度に加熱される。なお、本実施形態では、第１ヒータ８０が第１加熱装置に相当する。

【0026】

チャンバ２０には、回転装置４０よりも上方側に、種基板１０を表面１０ａ側から加熱する加熱装置としての第２ヒータ９０が配置されている。第２ヒータ９０は、例えば、カーボン製の抵抗加熱ヒータが用いられ、図示を省略しているが、制御部等と接続されて所定温度に加熱される。なお、第２ヒータ９０は、例えば、チャンバ２０の内壁面に沿って環状に配置される。また、本実施形態では、第２ヒータ９０が第２加熱装置に相当する。

【0027】

そして、具体的には後述するが、本実施形態の第１ヒータ８０および第２ヒータ９０は、中空室４１ａの温度が反応室２０ａの温度よりも高温となるように駆動される。言い換えると、第１ヒータ８０および第２ヒータ９０は、種基板１０の裏面１０ｂ側の温度が表面１０ａ側の温度よりも高温となるように駆動される。

【0028】

さらに、チャンバ２０には、下方側に反応後のガスや未反応ガスを排気するための反応ガス用排気管１００が設けられている。反応ガス用排気管１００は、チャンバ２０側と反対側の部分が図示しない真空ポンプと接続されている。これにより、反応室２０ａは、所定圧力に維持される。

【0029】

なお、特に図示しないが、中空室４１ａには、搬送用ロボットによる反応室２０ａへの種基板１０が載置された搭載部５０の搬入や、反応室２０ａからの搭載部５０の搬出を補助するための昇降機器が配置されている。この昇降機器は、例えば、搭載部５０の搬出時に搭載部５０を上昇させて筒部４１から引き離すことで搬送用ロボットに搭載部５０を受け渡す機能を有するものが用いられる。但し、製造装置１は、種基板１０が載置された搭載部５０の搬入および搬出を行うものではなく、搭載部５０を移動させずに種基板１０のみの搬入および搬出を行うようなものであってもよい。

【0030】

以上が本実施形態における製造装置１の構成である。次に、上記の製造装置１を用いて種基板１０の表面１０ａ上にエピタキシャル層１１を成長させる方法について説明する。

【0031】

まず、上記のような製造装置１では、種基板１０が載置された搭載部５０を回転装置４０によって例えば２００ｒｐｍで回転させつつ、反応室２０ａを第１、第２ヒータ８０、９０によって約１６００～１７５０℃になるまで加熱する。そして、反応ガス用供給管３０から反応室２０ａに向けて反応ガスを供給する。これにより、反応ガスに含まれるシランガスとプロパンガスとが反応し、種基板１０上にＳｉＣで構成されるエピタキシャル層１１がステップフロー成長してＳｉＣウェハ１２が製造される。

【0032】

但し、本実施形態では、具体的には以下のようにしてエピタキシャル層１１を成長させる。まず、種基板１０は、ＳｉＣで構成され、例えば、（０００１）Ｓｉ面に対して０～８°のオフ角を有する４Ｈ型ものが用いられる。なお、種基板１０は、これに限定されるものではなく、６Ｈ型や３Ｃ型のものであってもよいし、オフ角の詳細な値も適宜変更可能である。

【0033】

そして、本実施形態では、第１ヒータ８０および第２ヒータ９０で反応室２０ａを加熱する際、種基板１０の裏面１０ｂが表面１０ａよりも高温になるようにする。詳しくは、中空室４１ａの温度が反応室２０ａの温度よりも高くなるように第１ヒータ８０および第２ヒータ９０を駆動する。この場合、本実施形態では、上記のように、ガイド部７０の輻射率を種基板１０の輻射率よりも高くなるようにしている。このため、輻射率の高いガイド部７０の方が種基板１０よりも放熱が大きくなり、ガイド部７０の温度が種基板１０よりも低温となる。

【0034】

さらに、本実施形態では、図３に示されるように、ステップフロー成長方向（以下では、単に成長方向ともいう）において、次の関係が満たされた状態で種基板１０にエピタキシャル層１１を成長させる。すなわち、成長方向における上流側の種基板１０とガイド部７０との第１間隔Ｌ１が、成長方向における下流側の種基板１０とガイド部７０との第２間隔Ｌ２よりも狭くなる状態で、種基板１０にエピタキシャル層１１を成長させる。

【0035】

これにより、第１間隔Ｌ１となる部分の温度勾配が第２間隔Ｌ２となる部分の温度勾配より大きくなるため、成長方向における上流側では、反応ガスに含まれる原料種Ｍがガイド部７０側に流れ易くなる。このため、図４に示されるように、種基板１０における成長方向の上流側でエピタキシャル層１１が成長し難くなる。つまり、エピタキシャル層１１を成長させる際、凹凸等の欠陥が形成され易い成長方向の上流側でエピタキシャル層が成長し難くなる。

【0036】

本発明者らが図５に示す条件でエピタキシャル層１１を成長させるシミュレーションを行ったところ、図６に示される結果が得られた。なお、エピタキシャル層１１を成長させる条件は、図５に示されるように、種基板１０の表面１０ａにおける中心温度を１６２５℃とし、シランの流量を５００ｓｃｃｍとし、プロパンの流量を９１ｓｃｃｍとし、水素の流量を９０ｓｃｃｍとし、塩化水素の流量を５０００ｓｃｃｍとしている。また、チャンバ２０内の圧力を２７ｋＰａとし、エピタキシャル層１１の成長量を１４０μｍとしている。そして、種基板１０とガイド部７０との温度差ΔＴが４．６℃となるようにし、第１間隔Ｌ１を０～３．０ｍｍの間で変化させている。

【0037】

図６に示されるように、エピタキシャル層１１は、成長方向の上流側において、第１間隔Ｌ１を狭くするほど原料種Ｍがガイド部７０側に流れ易くなるため、成長速度が遅くなることが確認される。また、エピタキシャル層１１は、成長方向の上流側において、第１間隔Ｌ１を狭くするほど熱流束の大きさが大きくなることが確認される。なお、図６は、種基板１０の中心からの面方向に沿った距離を示しており、６インチの基板を用いているために７５ｍｍが種基板１０の端部となる。また、図６では、種基板１０からエピタキシャル層１１側に向かう熱流束を負として示しており、熱流束の大きさが熱勾配の大きさに対応している。つまり、図６より、第１間隔Ｌ１を狭くするほど温度勾配が大きくなることが確認される。

【0038】

そして、本発明者らが実際に種基板１０上にエピタキシャル層１１を成長させたところ、図８～図１２に示される結果が得られた。なお、図８～図１２は、上記の図５の条件でエピタキシャル層１１を成長させた際の結果である。また、図８～図１０は、図７のようにステップフロー成長させたＳｉＣウェハ１２における成長方向の上流側に位置する領域Ａについて、光学顕微鏡で得られた結果を二値化した図である。図１１は、ＳｉＣウェハ１２の中心から７０ｍｍ離れた位置を基準（すなわち、段差０）とした段差を示している。図１２は、図８～図１０中のXII－XII線に沿った部分における両端（すなわち、距離が０ｍｍと２ｍｍ）を基準（すなわち、段差０）としている。そして、図１１および図１２において、第１間隔Ｌ１が０．０ｍｍとは、種基板１０とガイド部７０とが当接する状態のことである。また、図１１および図１２では、第１間隔Ｌ１が１．５μｍとは第１間隔Ｌ１と第２間隔Ｌ２とが等しい状態のことを示し、第１間隔Ｌ１が３．０μｍとは第１間隔Ｌ１が第２間隔Ｌ２よりも広い状態のことを示している。

【0039】

図８～図１０に示されるように、第１間隔Ｌ１が狭いほど、凹凸を含む欠陥が発生し難くなっていることが確認される。そして、図１１および図１２に示されるように、第１間隔Ｌ１が狭いほど凹凸が少ないことが確認され、第１間隔Ｌ１が０．０ｍｍの場合には、ほとんど凹凸が形成されないことが確認される。

【0040】

したがって、本実施形態では、第１間隔Ｌ１が第２間隔Ｌ２より狭くなるようにしている。具体的には、本実施形態では、第１間隔Ｌ１を第２間隔Ｌ２より狭くするため、次のように種基板１０上にエピタキシャル層１１を成長させる。

【0041】

すなわち、本実施形態では、図１３および図１４に示されるように、サセプタ部６０の凹部６１の底面が真円状となるようにする。但し、凹部６１の中心は、サセプタ部６０における底面６１ａの面方向に対する法線方向（以下では、単に法線方向ともいう）において、サセプタ部６０の中心６０ｃ（すなわち、回転軸４２の中心軸）と一致するようにする。そして、種基板１０の中心１０ｃがサセプタ部６０の中心６０ｃよりも成長方向の上流側に位置するように配置する。

【0042】

その後、この状態で回転軸４２を回転させ、種基板１０上にエピタキシャル層１１を成長させる。この際、図１５および図１６に示されるように、種基板１０の中心１０ｃがサセプタ部６０の中心６０ｃよりも成長方向の上流側に位置するように配置されているため、サセプタ部６０が回転することによる遠心力により、種基板１０が成長方向の上流側に変位してガイド部７０と当接した状態となる。すなわち、第１間隔Ｌ１が０．０ｍｍとなる。したがって、第１間隔Ｌ１が第２間隔Ｌ２より狭い状態で種基板１０上にエピタキシャル層１１を成長させることができる。なお、上記の図８は、この方法で第１間隔Ｌ１を０．０ｍｍにした結果を示している。

【0043】

以上説明した本実施形態によれば、エピタキシャル層１１を成長させる際、ガイド部７０が種基板１０よりも低温となるようにしている。また、エピタキシャル層１１を成長させる際、種基板１０とガイド部７０との第１間隔Ｌ１が種基板１０とガイド部７０との第２間隔Ｌ２より狭くなるようにしている。このため、エピタキシャル層１１を成長させる際、欠陥が発生し易い成長方向の上流側でエピタキシャル層１１が成長し難くなる。したがって、ＳｉＣウェハ１２に凹凸が含まれ難くなり、成長方向の上流側を除去する工程を行わなくても、そのまま半導体素子を製造するのに利用することができる。

【0044】

また、本実施形態では、第２間隔Ｌ２は、第１間隔Ｌ１より広くされている。このため、エピタキシャル層１１を成長させる際、成長方向の下流側では、エピタキシャル層１１が成長し難くなることを抑制できる。したがって、ＳｉＣウェハ１２における成長方向の下流側では、良好な結晶品質を有するエピタキシャル層１１を成長させることができる。

【0045】

（１）本実施形態では、第１ヒータ８０および第２ヒータ９０を用いて反応室２０ａを加熱するようにしている。このため、第１間隔Ｌ１となる部分の温度勾配の大きさおよび第２間隔Ｌ２となる部分の温度勾配の大きさを調整し易くできる。

【0046】

（２）本実施形態では、種基板１０をサセプタ部６０に配置する際の位置を調整することにより、エピタキシャル層１１を成長させる際に第１間隔Ｌ１を０．０ｍｍとできる。このため、エピタキシャル層１１を成長させる際に第１間隔Ｌ１を０．０ｍｍとするための特別な構成が不要となり、製造装置１が複雑になることを抑制できる。

【0047】

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、ガイド部７０の構成を変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0048】

本実施形態の製造装置１における基本的な構成は、第１実施形態と同様である。但し、本実施形態では、ガイド部７０の輻射率が種基板１０の輻射率よりも低い構成とされている。例えば、ガイド部７０は、ＳｉＣで構成され、種基板１０よりも表面粗さＲａが小さい構成とされている。

【0049】

そして、本実施形態では、種基板１０上にエピタキシャル層１１を成長させる際、第１ヒータ８０および第２ヒータ９０を調整して種基板１０の表面１０ａが裏面１０ｂよりも高温になるようにする。つまり、中空室４１ａの温度が反応室２０ａの温度よりも低くなるようにする。これにより、本実施形態では、エピタキシャル層１１を成長させる際、種基板１０の方がガイド部７０よりも吸熱が大きくなり、種基板１０がガイド部７０よりも高温となる。つまり、ガイド部７０が種基板１０よりも低温となる。したがって、上記第１実施形態のように第１間隔Ｌ１を第２間隔Ｌ２より狭くすることにより、成長方向の上流側でエピタキシャル層１１が成長することを抑制できる。

【0050】

以上説明した本実施形態のように、ガイド部７０の輻射率が種基板１０の輻射率よりも低くなる構成としてもよい。このような構成としても、第１ヒータ８０および第２ヒータ９０を調整して種基板１０の表面１０ａが裏面１０ｂよりも高温になるようにすると共に第１間隔Ｌ１を第２間隔Ｌ２より狭くすることにより、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0051】

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、ガイド部７０の構成を変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0052】

本実施形態の製造装置１では、図１７および図１８に示されるように、ガイド部７０は、内部の空間７０ａの中心７０ｃがサセプタ部６０の中心６０ｃよりも成長方向の下流側に位置するように、周方向に肉厚が変化する部分を有する構成とされている。そして、種基板１０は、サセプタ部の中心６０ｃと一致するように配置されると共に、成長方向の上流側に位置するガイド部７０と当接するように配置される。なお、ガイド部７０の肉厚が変化するとは、ガイド部７０の内壁面と外壁面との間の長さが変化することである。

【0053】

以上説明した本実施形態によれば、エピタキシャル層を成長させる際、ガイド部７０が種基板１０よりも低温となり、第１間隔Ｌ１が第２間隔Ｌ２よりも狭くなるようにしているため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0054】

（１）本実施形態のように、ガイド部７０の形状を調整して第１間隔Ｌ１と第２間隔Ｌ２との間隔を調整するようにしてもよい。この場合、ガイド部７０をサセプタ部６０と分離可能な構成としておくことにより、ガイド部７０の形状を容易に調整し易くできる。

【0055】

（他の実施形態）
本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

【0056】

例えば、上記各実施形態では、エピタキシャル層１１を成長させる際に第１間隔Ｌ１が０．０ｍｍとなる例について説明した。しかしながら、第１間隔Ｌ１が第２間隔Ｌ２より狭くなるのであれば、第１間隔Ｌ１は０．０ｍｍでなくてもよい。例えば、サセプタ部６０の底面６１ａに支持ピン等を配置し、搭載部５０を回転させた際に第１間隔Ｌ１が０．０ｍｍとならないようにしてもよい。

【0057】

また、上記各実施形態において、サセプタ部６０およびガイド部７０は、一体化されていてもよい。

【0058】

さらに、上記第１実施形態において、第２ヒータ９０は備えられていなくてもよい。同様に、上記第２実施形態において、第１ヒータ８０は備えられていなくてもよい。

【0059】

そして、上記各実施形態を組み合わせることもできる。例えば、上記第２実施形態に上記第３実施形態を組み合わせ、ガイド部７０の形状を調整することで第１間隔Ｌ１と第２間隔Ｌ２とを調整するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0060】

１０ 種基板
１０ａ 表面
１０ｂ 裏面
２０ エピタキシャル層
２０ チャンバ（反応室形成部）
２０ａ 反応室
３０ 反応ガス用供給管
４０ 回転装置
４１ 筒部
５０ 搭載部
６０ サセプタ部
６１ａ 載置面
７０ ガイド部
８０ 第１ヒータ（加熱装置）
９０ 第２ヒータ（加熱装置）
Ｌ１ 第１間隔
Ｌ２ 第２間隔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】