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公開番号2025027237
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-27
出願番号2023131874
出願日2023-08-14
発明の名称SiCエピタキシャルウェハおよびSiCエピタキシャルウェハの製造方法
出願人株式会社レゾナック
代理人個人,個人,個人
主分類C30B 29/36 20060101AFI20250219BHJP(結晶成長)
要約【課題】エピクラウンの成長が抑制されたSiCエピタキシャル膜を有し、かつSiCエピタキシャル膜の外縁部に三角欠陥が存在せず、SiCエピタキシャルウェハの加工時に割れが生じにくいSiCエピタキシャルウェハ、およびその製造方法を提供する。
【解決手段】SiC単結晶基板Wの主面Wa上にSiCエピタキシャル膜Eを有し、オリエンテーションフラットOFまたはノッチが設けられ、オリエンテーションフラットOFの長さ中心またはノッチの溝底と交差するウェハ直径上の位置において、SiCエピタキシャル膜Eの外周部に存在するエピクラウンEcのSiCエピタキシャル膜Eの水準面に対する高さhが、ウェハ中央CのSiCエピタキシャル膜Eの膜厚の30%以下であり、SiCエピタキシャル膜Eは、エッジ11からウェハ中心方向に1mm未満の領域に三角欠陥がない、SiCエピタキシャルウェハ1とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ＳｉＣ単結晶基板の主面上にＳｉＣエピタキシャル膜を有するＳｉＣエピタキシャルウェハであり、
オリエンテーションフラットまたはノッチが設けられ、
前記オリエンテーションフラットの長さ中心または前記ノッチの溝底と交差するウェハ直径上の位置において、前記ＳｉＣエピタキシャル膜の外周部に存在するエピクラウンのＳｉＣエピタキシャル膜の水準面に対する高さが、ウェハ中央のＳｉＣエピタキシャル膜の膜厚の３０％以下であり、
前記ＳｉＣエピタキシャル膜は、エッジからウェハ中心方向に１ｍｍ未満の領域に三角欠陥がない、ＳｉＣエピタキシャルウェハ。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記ＳｉＣエピタキシャル膜は、エッジからウェハ中心方向に２ｍｍ～３ｍｍの領域に三角欠陥がない、請求項１に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハ。
【請求項３】
前記ＳｉＣエピタキシャル膜は、エッジからウェハ中心方向に３ｍｍ以下の領域に三角欠陥がない、請求項１に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハ。
【請求項４】
前記ＳｉＣエピタキシャル膜は、エッジからウェハ中心方向に１ｍｍの位置における窒素濃度が、ウェハ中央の窒素濃度の１０８％以下である、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハ。
【請求項５】
ＳｉＣ単結晶基板の主面上に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方法であって、
ＳｉＣ単結晶基板が載置されるウェハ載置面と、前記ＳｉＣ単結晶基板の周囲を囲むように起立する環状の壁面を有するウェハ支持部とを有し、環状の壁面の高さの寸法が、ＳｉＣ単結晶基板の厚み寸法超であるウェハ支持台を有する化学気相成長装置を用いて、化学気相成長法によって前記ＳｉＣエピタキシャル膜を成長させる成膜工程を有し、
前記成膜工程は、前記ウェハ載置面に対して前記ＳｉＣ単結晶基板の主面が傾斜面となるように設置し、平面視で前記ウェハ支持部の環状の壁面の外側に前記ＳｉＣ単結晶基板の一部を配置する基板設置工程と、
前記ＳｉＣ単結晶基板を昇温させながら前記ウェハ支持台を回転させることにより、前記ＳｉＣ単結晶基板の温度がエピタキシャル成長温度に達する前に、前記ＳｉＣ単結晶基板全体を前記ウェハ支持部の環状の壁面の内側に収容し、前記ＳｉＣ単結晶基板の外周端部の外側から前記ＳｉＣ単結晶基板上に原料ガスを含むガスを供給するエピ成長工程とを有する、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法。
【請求項６】
前記ウェハ支持部の環状の壁面の外側に、前記ＳｉＣ単結晶基板のオリエンテーションフラットを設置する、請求項５に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法。
【請求項７】
平面視で前記ウェハ支持部の環状の壁面の外側に設置する前記ＳｉＣ単結晶基板の前記主面と反対側の面の面積が、前記ＳｉＣ単結晶基板の面積の０．０１％～１０％である、請求項５または請求項６に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法。
【請求項８】
前記ウェハ支持台として、前記ウェハ載置面の前記ＳｉＣ単結晶基板との対向面と、前記ウェハ支持部の表面のうち、一方または両方の少なくとも一部が黒鉛からなるものを用い、
前記ＳｉＣ単結晶基板上に、シランとプロパンとを含む原料ガスとともに窒素を含むガスを供給する、請求項５に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法。

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およびＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、半導体デバイスの製造には、エピタキシャルウェハが用いられている。炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）と比較して絶縁破壊電界強度が１０倍大きく、バンドギャップが３倍大きい。また、炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）と比較して熱伝導率が３倍程度高い。これらのことから、ＳｉＣエピタキシャルウェハは、パワーデバイス、高周波デバイス、高温動作デバイスなどの半導体デバイスに用いられるようになってきている。また、近年、デバイスの生産効率を向上させるために、ＳｉＣエピタキシャルウェハの大口径化が進められている。
【０００３】
通常、ＳｉＣエピタキシャルウェハは、ＳｉＣ単結晶基板上に、ＳｉＣパワー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、化学的気相成長（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法を用いて形成する方法により、製造されている。
【０００４】
特許文献１には、第１主面を有する炭化珪素単結晶基板と、第１主面上の炭化珪素層とを備え、炭化珪素層は、炭化珪素単結晶基板と接する面と反対側の第２主面を含み、第２主面は、第２主面の外縁から３ｍｍ以内の外周領域と、外周領域に取り囲まれた中央領域とを有する炭化珪素エピタキシャル基板が記載されている。また、特許文献１には、中央領域を一辺が６ｍｍの正方領域に区分した場合において、全ての前記正方領域の数に対する、ダウンフォール欠陥および三角欠陥の少なくともいずれかがある前記正方領域の数の比率は、１０％以下であることが記載されている。また、特許文献１の図５４および図５５には、サンプル７およびサンプル９の第２主面における三角欠陥の面内分布を示すマップが記載されている。特許文献１の表３には、サンプル７およびサンプル９の基板直径が１５０ｍｍであることが記載され、段落（０１８０）には、欠陥が測定された領域の面積は約１７０ｃｍ
２
であることが記載されている。
【０００５】
特許文献２には、ＳｉＣ単結晶基板におけるステップフロー成長の起点側の外周端部から１ｍｍまでの領域を、ステップフロー成長の起点側のウェハの半周に渡って外周に沿って計測した端部欠陥の個数をウェハの外周の長さで割った値が３０個／ｍ以内であり、端部欠陥は、ステップフロー成長の起点側の外周端部に、周辺の面と異なる平坦面が直線上に存在する形状の凹凸として観察されるものであるＳｉＣエピタキシャルウェハが記載されている。また、特許文献２には、端部欠陥が、特許文献２の図５に示されるひび割れ状の形状を有していることが記載されている。
【０００６】
特許文献３には、上面に基板が載置されるウェハ載置面と、載置されるウェハの周囲を囲むように起立するウェハ支持部とを有し、ウェハ支持部の反応空間側の上面の最もウェハ載置面から遠い部分から、ウェハ載置面に載置されるウェハの主面までの高さが１ｍｍ以上であるウェハ支持台が記載されている。特許文献３には、このウェハ支持台を有する化学気相成長装置を用いて作製されてなり、ウェハの主面上にエピタキシャル膜を有し、前記エピタキシャル膜のウェハ周辺部に形成されるエピクラウンのエピタキシャル膜の水準面に対する高さが、ウェハ中央のエピタキシャル膜の膜厚の３０％以内であるエピタキシャルウェハが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特許第６９６９６２８号公報
特許第６４８１７９０号公報
特開２０１６－１１１０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＳｉＣエピタキシャルウェハの外周部には、エッジからの距離で表されるエッジエクスクルージョンがある。エッジエクスクルージョンの外側は、性能の劣る領域であり、デバイスなどの製品に使用しない無効領域である。このため、エッジエクスクルージョンの外側は、一般に、ＳｉＣエピタキシャルウェハを評価する場合に検査対象外とされる。
【０００９】
近年、エッジエクスクルージョンを小さくして、ＳｉＣエピタキシャルウェハの有効面積を増やすことが要求されている。エッジエクスクルージョンを小さくして有効面積を増やす効果は、大口径のＳｉＣエピタキシャルウェハであるほど、顕著となる。このため、大口径のＳｉＣエピタキシャルウェハでは、エッジエクスクルージョンを小さくすることが、強く望まれている。
【００１０】
また、通常、ＳｉＣ単結晶基板上に、化学的気相成長（ＣＶＤ）法を用いてＳｉＣエピタキシャル膜を成長させると、中心部と外周部との結晶成長速度の差によって、外周部に中心部よりも厚いＳｉＣエピタキシャル膜からなるエピクラウンが略環状に形成される。エピクラウンは、ＳｉＣエピタキシャルウェハの搬送時に折れて表面を傷つけたり、ＳｉＣエピタキシャルウェハの加工時に割れの原因となったりする。このため、エピクラウンを形成しているＳｉＣエピタキシャル膜の厚みと、ＳｉＣエピタキシャル膜の中心部の厚みとの差が少ないＳｉＣエピタキシャルウェハが望まれている。
（【００１１】以降は省略されています）

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