SiC外延晶片的制造方法技术

本发明专利技术涉及SiC外延晶片的制造方法，具有以下工序：在专用的真空烘焙炉中，以2.0×10-3Pa以下的真空度对被涂覆了的碳系材料构件进行真空烘焙的工序；将所述被涂覆了的碳系材料构件设置在外延晶片制造装置中的工序；和，在所述外延晶片制造装置内配置SiC基板，使该SiC基板上外延生长出SiC外延膜的工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。本申请基于在2013年9月4日在日本提出的专利申请2013-183373要求优先权，在此援引其内容。
技术介绍
—般地，作为半导体、半导体元件的制造工序等的、在基板上形成薄膜的工业性方法，使用了化学气相生长(化学气相沉积)法。使用该化学气相生长法制作出的半导体在产业上的许多的领域中被利用。例如，碳化硅(SiC)具有相对于硅(Si)、带隙为约3倍、介质击穿场强为约10倍、热导度为约3倍这样的优异的物性，期待着应用于功率器件、高频器件、高温工作器件等。在这样的SiC器件的制造中，通常使用SiC外延晶片。该SiC外延晶片通过在使用升华再结晶法等制作出的SiC单晶体基板(SiC晶片)的表面上外延生长出成为SiC半导体器件的活性区域的SiC单晶薄膜(SiC外延层)来制作。作为外延晶片的制造装置，可使用一边向腔室(chamber)内供给原料气体一边在被加热了的SiC晶片的表面上沉积生长出SiC外延层的化学气相生长(CVD)装置。SiC的外延生长在1500°C以上的高温下进行。因此，作为外延晶片的制造装置的构件，一般使用耐热性优异、且热导率高的石墨(碳)材料、用TaC等涂覆石墨基材的表面而成的材料。但是，这些碳系材料的构件，通常内含一定量的氮。氮一进入到SiC等化合物半导体中就会变为掺杂物。因此，当使用采用具有碳系材料的构件的制造装置制造的外延晶片来制造半导体器件时，其特性发生劣化。在专利文献1中公开了以下内容:在SiC外延晶片的制造装置内，通过在外延生长之前对石墨基座进行真空烘焙来降低石墨基座内含有的氮，以及，在内含的氮降低后的石墨基座的表面涂覆Si和SiC的至少一方的被膜。在专利文献2中公开了一种低氮浓度碳系材料的制造方法，其中，在卤素气体气氛下将碳系材料在压力lOOPa以下、温度1800°C以上的条件下进行热处理，使碳系材料中的氮释放后，在稀有气体气氛下冷却到室温。在专利文献3中公开了一种基座，其载置晶片的部分的至少一部分为碳化钽或被覆有碳化钽的石墨材料。在先技术文献专利文献专利文献1:日本特开2003-086518号公报专利文献2:日本特开2002-249376号公报专利文献3:日本特开2006-060195号公报
技术实现思路
然而，即使如专利文献2中所公开的那样对未被涂覆的无垢的碳系材料构件实施低氮浓度处理，当暴露于大气中时，碳系材料构件也会吸收大气中的氮。因此，需要在与含有氮的气氛(大气等)隔绝的状态下操作构件。一般地，在生产现场，在要实际进行成膜的外延晶片制造装置内进行真空烘焙，防止构件暴露在大气中。在该情况下，在真空烘焙中不能够采用外延晶片制造装置进行成膜，生产效率显著下降。另外，在向装置内放入晶片和从中取出晶片时，也需要将环境置于如手套箱那样的Ar环境中，或者，在装载锁闭(load lock)室等中进行一次Ar置换处理后向炉内运送，由此极力抑制氮气向炉内的带入，防止氮气向无垢的碳系材料构件的再附着以及侵入。另一方面，如专利文献1、专利文献3中所公开的那样，以往作为抑制由氮气导致的对碳系材料构件的影响的方法，实施了用SiC、TaC等涂覆碳系材料构件的措施。但是，存在下述情况，即，在外延晶片的制造中，发生由涂覆形成上的状况不良以及破损等引起的碳系材料构件内的氮气的脱离，沉积生长的外延膜的载流子浓度控制性变得不稳定。例如，市售的SiC外延晶片制造装置中所使用的涂覆有TaC的碳系材料构件，在向装置内安装其新品来制作了 SiC外延晶片的情况下，晶片内的初始的载流子浓度本底(background)为4X 1017cm 3左右，与作为在SiC器件中使用的SiC外延晶片的适当的载流子浓度本底(lX1016cm3以下)的值相比，变得非常高。在此，载流子浓度本底意指将新品的碳系材料构件安装于外延晶片制造装置中，以无掺杂的方式制作了 SiC外延膜时的SiC的载流子浓度。被涂覆了的碳系材料构件，由于5?20 μ m左右的颗粒(grain)致密地凝聚、无间隙地涂覆了碳系材料构件，因此为了在涂层很新的新品的状态下使内含的氮充分地脱离，需要长时间的烘焙。因此，在生产现场，在外延晶片制造装置内进行了 1个星期左右的老化处理(真空烘焙)。存在下述问题:在此期间变得不能够进行制品(外延晶片)的制造，生产效率显著地降低。成为SiC器件的致命缺陷的表面缺陷，其产生的主要原因之一是，在外延生长工艺中，在装置的内壁、装置内的构件上沉积的沉积物飞出来而进入到外延膜中。涂覆有TaC的碳系材料构件刚更换后，该沉积物少，对制作表面缺陷密度低的高品质的外延晶片有利。但是，构件刚更换后需要进行老化处理，因此不能进行外延晶片的制作。即，也存在不能有效地利用适合于制作高品质的外延晶片的期间的问题。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的是提供使生产效率提高，并且将在SiC外延晶片制造装置内使用的构件进行真空烘焙后，变得能够暴露于大气环境中，由此操作容易的外延晶片制造方法。本专利技术提供以下的技术方案。(1) 一种，具有以下工序:在专用的真空烘焙炉中，以2.0X10 3Pa以下的真空度对被涂覆了的碳系材料构件进行真空烘焙的工序；将所述被涂覆了的碳系材料构件设置在外延晶片制造装置中的工序；和在所述外延晶片制造装置内配置SiC基板，使该SiC基板上外延生长出SiC外延膜的工序。(2)根据⑴所述的，其特征在于，所述真空度为1.0X10 5Pa 以下。(3)根据⑴或⑵所述的，其特征在于，在1400°C以上的温度下进行所述真空烘焙。(4)根据⑴?(3)的任一项所述的，其特征在于，进行10小时以上的所述真空烘焙。(5)根据⑴?(4)的任一项所述的，其特征在于，进行所述真空烘焙直到在1500°C下的氮气分压变为1.0X10 7Pa以下为止。(6)根据⑴?(5)的任一项所述的，其特征在于，所述被涂覆了的碳系材料构件包括选自基座(Susceptor)、卫星型构件(satellite)、顶板(ceiling)、排气环之中的任意构件。(7)根据⑴?(6)的任一项所述的，其特征在于，所述涂覆是使用TaC或SiC进行的。根据本专利技术的，采用了具有在专用的真空烘焙炉中对被涂覆了的碳系材料构件进行真空烘焙的工序的技术方案。因此，虽然通常将被涂覆了的碳系材料构件更换后需要在外延晶片制造装置内进行约1个星期的老化处理(真空烘焙)，但本专利技术能够消除该外延晶片制造装置的占有时间。由此，能够将通常成为生产损失的约1个星期全部用于生产，能够显著提高生产效率。专用的烘焙炉，是与在使外延膜生长的工序中使用的炉分开的、为进行规定条件的烘焙而准备的炉。“专用的”并不是指特定的炉的构造。根据本专利技术的，采用了具有在专用的真空烘焙炉中以2.0X10 3Pa以下的真空度对被涂覆了的碳系材料构件进行真空烘焙的工序的技术方案。因此，虽然以往为了使内含的氮从被涂覆了的碳系材料构件脱离而需要进行约1个星期的真空烘焙，但本专利技术通过在1400°C以上的温度下进行真空烘焙，能够以10小时左右的实用性的时间进行，能够大幅度缩短真空烘焙的时间。通过该真空烘焙时间的缩短，能够利用新品的被涂覆了的碳系材料构件的涂层表面比较洁净的期间。成为SiC器件的致命缺陷的表面缺陷的产生的主要原因是，在装置内的内壁部分沉积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SiC外延晶片的制造方法，具有以下工序：在专用的真空烘焙炉中，以2.0×10‑3Pa以下的真空度对被涂覆了的碳系材料构件进行真空烘焙的工序；将所述被涂覆了的碳系材料构件设置在外延晶片制造装置中的工序；和在所述外延晶片制造装置内配置SiC基板，使该SiC基板上外延生长出SiC外延膜的工序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：小田原道哉，田岛裕，武藤大祐，百濑贤治，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP