CN114622181A - 气相生长装置及气相生长方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个实施方式提供能够提高膜的特性的再现性的气相生长装置及气相生长方法。实施方式的气相生长装置具备：反应室；设置于反应室中且用于载置基板的保持器；将包含硅和氯的第1源气体供给至反应室中的第1源气体流路；和吹扫气体流路，该吹扫气体流路将包含硅和氯且硅的原子浓度比第1源气体的硅的原子浓度低的吹扫气体供给至反应室中。

Description

气相生长装置及气相生长方法
关联申请
本申请享有以日本专利申请2020-206807号(申请日：2020年12月14日)作为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。
技术领域
本发明涉及对基板供给气体来进行膜的形成的气相生长装置及气相生长方法。
背景技术
作为形成高品质的半导体膜的方法，有在基板表面上通过气相生长来形成单晶膜的外延生长技术。在使用外延生长技术的气相生长装置中，在保持常压或减压的反应室中的保持器上载置基板。
然后，一边将基板加热，一边将包含膜的原料的工艺气体经由反应室上部的气体导入部供给至反应室中。在基板表面产生工艺气体的热反应，在基板表面形成外延单晶膜。
在这样的气相生长装置中，有时得不到以同一工艺条件形成的膜的特性的再现性。作为其原因，例如可列举出供给至晶片上的工艺气体中的膜的原料的浓度的经时变化。
发明内容
本发明所要解决的课题在于提供能够提高膜的特性的再现性的气相生长装置及气相生长方法。
本发明的一个方案的气相生长装置具备：反应室；设置于上述反应室中且用于载置基板的保持器；将包含硅和氯的第1源气体供给至上述反应室中的第1源气体流路；和吹扫气体流路，该吹扫气体流路将包含硅和氯且硅的原子浓度比上述第1源气体的硅的原子浓度低的吹扫气体供给至上述反应室中。
此外，在上述气相生长装置中，上述吹扫气体的氯的原子浓度比上述第1源气体的氯的原子浓度低。
此外，在上述气相生长装置中，进一步具备设置于上述第1源气体流路与上述吹扫气体流路之间的气体的漏泄路径。
此外，在上述气相生长装置中，进一步具备将包含碳的第2源气体供给至上述反应室中的第2源气体流路。
此外，在上述气相生长装置中，上述吹扫气体包含氢气。
本发明的一个方案的气相生长装置具备：反应室；设置于上述反应室中且用于载置基板的保持器；和设置于上述反应室之上的气体导入部，所述气体导入部包含：导入包含硅和氯的源气体的源气体区域；设置于上述源气体区域与上述反应室之间且导入包含氯的吹扫气体的吹扫气体区域；设置于上述源气体区域与上述吹扫气体区域之间的第1隔板；设置于上述吹扫气体区域与上述反应室之间的第2隔板；将上述第1隔板和上述第2隔板贯通且将上述源气体供给至上述反应室中的源气体导管；和吹扫气体导管，该吹扫气体导管将上述第2隔板贯通，插入有上述源气体导管，从与上述源气体导管的间隙将包含比上述源气体的硅的原子浓度低的原子浓度的硅的上述吹扫气体供给至上述反应室中，其中，在上述源气体导管与上述第1隔板之间具有间隙。
此外，在上述气相生长装置中，上述气体导入部进一步包含安装于上述源气体导管上的传导性调整机构。
此外，在上述气相生长装置中，上述吹扫气体的氯的原子浓度比上述源气体的氯的原子浓度低。
此外，在上述气相生长装置中，上述吹扫气体包含氢气。
本发明的一个方案的气相生长方法使用了下述气相生长装置，所述气相生长装置具备：反应室；设置于上述反应室中且用于载置基板的保持器；将源气体供给至上述反应室中的源气体流路；和将吹扫气体供给至上述反应室中的吹扫气体流路，其中，从上述源气体流路将包含硅和氯的源气体供给至上述反应室中，从上述吹扫气体流路将包含硅和氯且硅的原子浓度比上述源气体低的吹扫气体供给至上述反应室中，在上述基板表面形成碳化硅膜。
根据本发明，可实现能够提高膜的特性的再现性的气相生长装置及气相生长方法。
附图说明
图1是第1实施方式的气相生长装置的示意剖面图。
图2是第1实施方式的气相生长装置的气体室的局部放大示意剖面图。
图3是第1实施方式的气相生长装置的气体室的局部放大示意剖面图。
图4是第1实施方式的气相生长装置的气体室的局部放大示意剖面图。
图5是第1实施方式的气相生长方法的说明图。
图6是第1实施方式的气相生长方法的说明图。
图7是第1实施方式的气相生长方法的说明图。
图8是第1实施方式的气相生长装置的作用及效果的说明图。
图9是第1实施方式的气相生长装置的作用及效果的说明图。
图10是第1实施方式的气相生长装置的变形例的气体室的局部放大示意剖面图。
图11是第1实施方式的气相生长方法的变形例的说明图。
图12是第1实施方式的气相生长装置的变形例的作用及效果的说明图。
图13是第2实施方式的气相生长装置的示意剖面图。
图14是第2实施方式的气相生长装置的气体室的局部放大示意剖面图。
图15是第2实施方式的气相生长方法的说明图。
图16是第2实施方式的气相生长装置的作用及效果的说明图。
图17是第3实施方式的气相生长装置的示意剖面图。
图18是第4实施方式的气相生长装置的气体室的局部放大示意剖面图。
图19是第4实施方式的气相生长方法的说明图。
图20是第4实施方式的气相生长装置的气体室的局部放大示意剖面图。
图21是第4实施方式的气相生长装置的作用及效果的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
本说明书中，对于同一构件或类似构件，有时标注同一符号。
本说明书中，将气相生长装置被设置为可形成膜的状态下的重力方向定义为“下”，将其相反方向定义为“上”。因此，所谓“下部”是指相对于基准而言为重力方向的位置，所谓“下方”是指相对于基准而言为重力方向。而且，所谓“上部”是指相对于基准而言与重力方向相反的方向的位置，所谓“上方”是指相对于基准而言与重力方向相反的方向。此外，所谓“纵向”是指重力方向。
此外，本说明书中，所谓“工艺气体”是指用于形成膜所使用的气体的总称，例如设定为包含源气体、辅助气体、掺杂剂气体、载气、吹扫气体及它们的混合气体的概念。
(第1实施方式)
第1实施方式的气相生长装置具备：反应室；设置于反应室中且用于载置基板的保持器；将包含硅和氯的第1源气体供给至反应室中的第1源气体流路；和吹扫气体流路，该吹扫气体流路将包含硅和氯且硅的原子浓度比第1源气体的硅的原子浓度低的吹扫气体供给至反应室中。
此外，第1实施方式的气相生长装置具备：反应室；设置于反应室中且用于载置基板的保持器；和设置于反应室之上的气体导入部，所述气体导入部包含：导入包含硅和氯的源气体的源气体区域；设置于源气体区域与反应室之间且导入包含氯的吹扫气体的吹扫气体区域；设置于源气体区域与吹扫气体区域之间的第1隔板；设置于吹扫气体区域与反应室之间的第2隔板；将第1隔板和第2隔板贯通且将源气体供给至反应室中的源气体导管；和吹扫气体导管，该吹扫气体导管将第2隔板贯通，且插入有源气体导管，从与源气体导管的间隙将包含比源气体的硅的原子浓度低的原子浓度的硅的吹扫气体供给至反应室中，其中，在源气体导管与第1隔板之间具有间隙。
图1是第1实施方式的气相生长装置的示意剖面图。第1实施方式的气相生长装置100例如是在单晶的SiC基板上外延生长单晶的SiC膜的单片型的外延生长装置。第1实施方式的气相生长装置100是向SiC基板表面沿纵向供给工艺气体的立式的气相生长装置。
第1实施方式的气相生长装置100具备反应室10、气体导入部12。反应室10包含：基座14(保持器)、旋转体16、旋转轴18、旋转驱动机构20、第1加热器22、反射器28、支撑柱30、固定台32、固定轴34、罩40、第2加热器42及气体排出口44。气体导入部12包含：源气体区域51、52、吹扫气体区域53、54、55、整流板60、隔板61、62、63、64、盖板65、源气体导管71、72、吹扫气体导管73、74、75、气帽76、源气体导入口81、82、吹扫气体导入口83、84、85。
基座14是保持器的一个例子。隔板63是第1隔板的一个例子。隔板62是第2隔板的一个例子。
源气体区域51及源气体导管71形成源气体G1的第1源气体流路。源气体区域52及源气体导管72形成源气体G2的第2源气体流路。吹扫气体区域53及吹扫气体导管73、吹扫气体区域54及吹扫气体导管74、吹扫气体区域55及吹扫气体导管75分别形成吹扫气体G3的吹扫气体流路。
源气体G1是第1源气体的一个例子。源气体G2是第2源气体的一个例子。
反应室10例如为不锈钢制。反应室10具有圆筒形状的壁。在反应室10内，在晶片W上形成SiC膜。晶片W是基板的一个例子。
基座14被设置于反应室10中。在基座14上可载置晶片W。在基座14中，也可以在中心部设置开口部。基座14是保持器的一个例子。
基座14例如由SiC或碳或者用SiC、TaC进行了涂布的碳等耐热性高的材料来形成。
基座14被固定于旋转体16的上部。旋转体16被固定于旋转轴18上。基座14间接地被固定于旋转轴18上。
旋转轴18可通过旋转驱动机构20来旋转。通过利用旋转驱动机构20使旋转轴18旋转，能够使基座14旋转。通过使基座14旋转，能够使载置于基座14上的晶片W旋转。
通过旋转驱动机构20，例如能够使晶片W以300rpm～3000rpm的旋转速度旋转。旋转驱动机构20例如由马达和轴承构成。
第1加热器22被设置于基座14之下。第1加热器22被设置于旋转体16内。第1加热器22对保持于基座14上的晶片W从下方进行加热。第1加热器22例如为电阻加热的加热器。第1加热器22例如为施加了梳形的图案的圆板状。此外，第1加热器22也可以分割成对晶片的外周部进行加热的外周加热器和对晶片的内周部进行加热的内周加热器(未图示出)。
反射器28被设置于第1加热器22之下。在反射器28与基座14之间设置第1加热器22。
反射器28将从第1加热器22向下方放射的热反射，提高晶片W的加热效率。此外，反射器28防止比反射器28更靠下方的构件被加热。反射器28例如为圆板状。反射器28例如由以SiC被覆的碳等耐热性高的材料来形成。
反射器28例如通过多个支撑柱30被固定于固定台32上。固定台32例如通过固定轴34来支撑。
为了使基座14从旋转体16装卸，在旋转体16内设置有顶针(未图示出)。顶针例如将反射器28及第1加热器22贯通。
第2加热器42被设置于罩40与反应室10的内壁之间。第2加热器42对保持于基座14上的晶片W从上方进行加热。通过对晶片W除了用第1加热器22进行加热以外，还用第2加热器42进行加热，能够将晶片W加热至SiC膜的生长所需的温度例如1500℃以上的温度。第2加热器42例如为电阻加热的加热器。
罩40例如为圆筒形状。罩40具备防止工艺气体与第2加热器42相接触的功能。罩40例如由以SiC被覆的碳等耐热性高的材料来形成。
气体排出口44被设置于反应室10的底部。气体排出口44将在晶片W表面处源气体反应后的剩余的反应产物、及剩余的工艺气体排出到反应室10的外部。气体排出口44例如与未图示出的真空泵连接。
此外，在反应室10中设置有未图示出的晶片出入口及闸阀。通过晶片出入口及闸阀，能够将晶片W搬入到反应室10内、或者搬出到反应室10外。
气体导入部12被设置于反应室10之上。
在气体导入部12中设置有用于将源气体G1导入到气体导入部12中的源气体导入口81。第1源气体即源气体G1从源气体导入口81被导入至源气体区域51中。
在气体导入部12中设置有用于将源气体G2导入到气体导入部12中的源气体导入口82。第2源气体即源气体G2从源气体导入口82被导入至源气体区域52中。
在气体导入部12中设置有用于将吹扫气体G3导入到气体导入部12中的吹扫气体导入口83、84、85。吹扫气体G3从吹扫气体导入口83被导入至吹扫气体区域53中。吹扫气体G3从吹扫气体导入口84被导入至吹扫气体区域54中。此外，吹扫气体G3从吹扫气体导入口85被导入至吹扫气体区域55中。
需要说明的是，从吹扫气体导入口83、84、85分别被导入至吹扫气体区域53、54、55中的吹扫气体G3为不含源气体的气体。此外，从吹扫气体导入口83、84、85分别被导入至吹扫气体区域53、54、55中的吹扫气体G3在图1中以同一符号表示，但辅助气体、载气等的流量也可以独立地控制。
源气体G1为硅(Si)的源气体。源气体G1包含硅(Si)及氯(Cl)。源气体G1例如为硅烷(SiH4)、氯化氢(HCl)及氢气(H2)的混合气体。
氯化氢(HCl)是抑制硅的簇状化的辅助气体。此外，氯化氢具有下述功能：对沉积于源气体G1的流路中的包含硅的副产物进行蚀刻。
氢气(H2)为载气。作为载气，例如也可以使用氩气(Ar)。
源气体G2为碳(C)的源气体。源气体G2包含碳(C)。源气体G2例如包含烃。源气体G2例如为丙烷(C3H8)及氢气(H2)的混合气体。
源气体G2例如包含n型杂质的掺杂剂气体。n型杂质的掺杂剂气体例如为氮气。
吹扫气体G3具有下述功能：抑制供给至反应室10中的源气体从反应室10侧蔓延到吹扫气体导管73、74、75的内部。即，通过供给吹扫气体G3，从而抑制源气体从反应室10侧蔓延到吹扫气体导管73、74、75的内部而在吹扫气体导管73、74、75的内部形成沉积物。此外，吹扫气体G3包含氯(Cl)。吹扫气体G3例如包含氯化氢(HCl)。吹扫气体G3例如为氯化氢(HCl)与氢气(H2)的混合气体。
氯化氢(HCl)为包含硅的副产物的蚀刻气体。代替氢气(H2)，例如也可以使用氩气(Ar)。
吹扫气体G3的氯的原子浓度例如比第1源气体的氯的原子浓度低。吹扫气体G3的氯的原子浓度例如为第1源气体的氯的原子浓度的五分之一以下。此外，吹扫气体G3也可以在吹扫气体区域53、54、55中分别使用不同混合比、不同的气体种。
向源气体区域51中导入源气体G1。源气体区域51被设置于吹扫气体区域54与吹扫气体区域55之间。
向源气体区域52中导入源气体G2。源气体区域52被设置于源气体区域51与反应室10之间。此外，源气体区域52被设置于吹扫气体区域53与吹扫气体区域54之间。
向吹扫气体区域53中导入吹扫气体G3。吹扫气体区域53被设置于吹扫气体区域54与反应室10之间。此外，吹扫气体区域53被设置于源气体区域52与反应室10之间。
向吹扫气体区域54中导入吹扫气体G3。吹扫气体区域54被设置于源气体区域51与反应室10之间。此外，吹扫气体区域54被设置于源气体区域51与源气体区域52之间。
向吹扫气体区域55中导入吹扫气体G3。在吹扫气体区域55与反应室10之间，设置有源气体区域51。
整流板60被设置于反应室10与吹扫气体区域53之间。整流板60具有多个孔60a和多个孔60b。
隔板61被设置于吹扫气体区域53与源气体区域52之间。隔板61具有多个孔61a。
隔板62被设置于吹扫气体区域54与反应室10之间。隔板62被设置于源气体区域52与吹扫气体区域54之间。隔板62具有多个孔62a。
隔板63被设置于源气体区域51与吹扫气体区域54之间。隔板63具有孔63a。
隔板64被设置于吹扫气体区域55与源气体区域51之间。隔板64具有多个孔64a。
盖板65被设置于吹扫气体区域55之上。
图2是第1实施方式的气相生长装置的气体导入部的局部放大示意剖面图。图2是包含源气体导管71及吹扫气体导管74的剖面图。
源气体导管71向反应室中供给源气体G1。源气体导管71被插入至孔60a、61a、62a、63a中。源气体导管71将整流板60、隔板61、62、63贯通。
源气体导管71在上端具有环状的凸缘71a。源气体导管71相对于隔板63可拆卸。源气体导管71通过凸缘71a被载置于隔板63上来支撑自重。
由于通过从反应室10向气体导入部12的热量输入，源气体导管71、隔板63发生热膨胀，因此源气体导管71与隔板63未通过螺钉等进行固定。如果将源气体导管71和隔板63通过螺钉等进行固定，则因热膨胀或应变的不同，有时源气体导管71、隔板63会发生开裂，是不优选的。因此，在凸缘71a与隔板63的接触面处，无法得到源气体区域51与吹扫气体区域54之间的完全的气密性。
源气体导管71的外壁与隔板63间隔开。在源气体导管71与隔板63之间具有间隙。源气体导管71的外壁与隔板63之间的距离(图2中的d1)例如为100μm～1mm。距离d1为使源气体导管71的中心轴与孔63a的中心一致的情况下的距离。
源气体导管71的外壁与隔板63之间的区域、及凸缘71a与隔板63的接触面有时作为工艺气体的漏泄路径发挥功能。例如，源气体G1有时经由凸缘71a与隔板63的接触面、及源气体导管71的外壁与隔板63之间的区域从源气体区域51漏泄至吹扫气体区域54中。通过源气体G1漏泄至吹扫气体区域54中，在吹扫气体区域54中混合源气体G1。
吹扫气体导管74向反应室10中供给吹扫气体G3。吹扫气体导管74被插入至孔60a、61a、62a中。吹扫气体导管74将整流板60、隔板61、62贯通。
吹扫气体导管74在上端具有环状的凸缘74a。吹扫气体导管74相对于隔板62可拆卸。吹扫气体导管74通过凸缘74a被载置于隔板62上来支撑自重。吹扫气体导管74的外壁与隔板62间隔开。
由于通过从反应室10向气体导入部12的热量输入，吹扫气体导管74、隔板62发生热膨胀，因此吹扫气体导管74和隔板62未通过螺钉等进行固定。如果将吹扫气体导管74和隔板62通过螺钉等进行固定，则因热膨胀或应变的不同，有时吹扫气体导管74、隔板62会发生开裂，是不优选的。因此，在凸缘74a与隔板62的接触面处，有时无法得到源气体区域52与吹扫气体区域54之间的完全的气密性。
在吹扫气体导管74的内侧插入有源气体导管71。吹扫气体导管74与源气体导管71间隔开。在吹扫气体导管74与源气体导管71之间具有间隙。吹扫气体导管74与源气体导管71之间的间隙成为吹扫气体G3的流路。
气帽76被插入至孔64a中，将孔64a堵塞。气帽76抑制吹扫气体区域55与源气体区域51之间的工艺气体的移动。
气帽76在上端具有环状的凸缘76a。气帽76由于不具有朝向反应室10的导管，因此从反应室10向气体导入部12进行热量输入的热量难以传导，热膨胀也小。因此，气帽76也可以通过气帽76所具备的未图示出的固定部，按照可得到凸缘76a与隔板64的接触面处的气密性的方式进行固定。气帽76可拆卸。
图3是第1实施方式的气相生长装置的气体导入部的局部放大示意剖面图。图3是包含源气体导管72及吹扫气体导管73的剖面图。
源气体导管72向反应室中供给源气体G2。源气体导管72被插入至孔60a、孔61a中。源气体导管72将整流板60及隔板61贯通。
源气体导管72在上端具有环状的凸缘72a。源气体导管72相对于隔板61可拆卸。源气体导管72通过凸缘72a被载置于隔板61上来支撑自重。源气体导管72的外壁与隔板61间隔开。
由于通过从反应室10向气体导入部12的热量输入，源气体导管72、隔板61发生热膨胀，因此源气体导管72与隔板61未通过螺钉等进行固定。如果将源气体导管72和隔板61通过螺钉等进行固定，则因热膨胀或应变的不同，有时源气体导管72、隔板61会发生开裂，是不优选的。因此，在凸缘72a与隔板61的接触面处，无法得到源气体区域52与吹扫气体区域53之间的完全的气密性。
吹扫气体导管73向反应室10中供给吹扫气体G3。吹扫气体导管73被插入至孔60a中。吹扫气体导管73将整流板60贯通。
吹扫气体导管73在上端具有环状的凸缘73a。吹扫气体导管73相对于整流板60可拆卸。吹扫气体导管73通过凸缘73a被载置于整流板60上来支撑自重。吹扫气体导管73的外壁与整流板60间隔开。
在吹扫气体导管73的内侧插入有源气体导管72。吹扫气体导管73与源气体导管72间隔开。吹扫气体导管73与源气体导管72之间成为吹扫气体G3的流路。此外，吹扫气体导管73也可以用整流板60的孔60a来置换。
图4是第1实施方式的气相生长装置的气体导入部的局部放大示意剖面图。图4是包含吹扫气体导管75及吹扫气体导管74的剖面图。
吹扫气体导管75向反应室中供给吹扫气体G3。吹扫气体导管75被插入至孔60a、61a、62a、63a、64a中。吹扫气体导管75将整流板60、隔板61、62、63、64贯通。
吹扫气体导管75在上端具有环状的凸缘75a。吹扫气体导管75相对于隔板64可拆卸。吹扫气体导管75通过凸缘75a被载置于隔板64上来支撑自重。
由于通过从反应室10向气体导入部12的热量输入，吹扫气体导管75、隔板64发生热膨胀，因此吹扫气体导管75与隔板64未通过螺钉等进行固定。如果将吹扫气体导管75与隔板64通过螺钉等进行固定，则因热膨胀或应变的不同，有时吹扫气体导管75、隔板64会发生开裂，是不优选的。因此，在凸缘75a与隔板64的接触面处，有时无法得到吹扫气体区域55与源气体区域51之间的完全的气密性。
吹扫气体导管75的外壁与隔板63及隔板64间隔开。吹扫气体导管75的外壁与隔板63之间的距离(图4中的d2)、吹扫气体导管75的外壁与隔板64之间的距离(图4中的d2)例如为100μm～1mm。距离d2为使吹扫气体导管75的中心轴与孔63a的中心一致的情况下的距离。距离d2为使吹扫气体导管75的中心轴与孔64a的中心一致的情况下的距离。
吹扫气体导管75的外壁与隔板64之间的区域、及凸缘75a与隔板64的接触面有时作为工艺气体的漏泄路径发挥功能。例如，导入至源气体区域51中的源气体G1有时经由凸缘75a与隔板64的接触面、及吹扫气体导管75的外壁与隔板64之间的区域，从源气体区域51漏泄至吹扫气体区域55中。通过源气体G1漏泄至吹扫气体区域55中，在吹扫气体区域55中混合源气体G1。
在吹扫气体导管74的内侧插入有吹扫气体导管75。吹扫气体导管74与吹扫气体导管75间隔开。在吹扫气体导管74与吹扫气体导管75之间具有间隙。吹扫气体导管74与吹扫气体导管75之间的间隙成为吹扫气体G3的流路。
源气体导管71、72、吹扫气体导管73、74、75及气帽76由耐热性高的材料、例如以SiC被覆的碳来形成。此外，整流板60、隔板61、62、63、64由耐热性高的材料、例如以SiC被覆的碳来形成。
接下来，对第1实施方式的气相生长方法进行说明。第1实施方式的气相生长方法使用了下述气相生长装置，所述气相生长装置具备：反应室；设置于反应室中且用于载置基板的保持器；将源气体供给至反应室中的源气体流路；和将吹扫气体供给至反应室中的吹扫气体流路，其中，从源气体流路将包含硅和氯的源气体供给至反应室中，从吹扫气体流路将包含硅和氯且硅的原子浓度比源气体低的吹扫气体供给至反应室中，在基板表面形成碳化硅膜。
第1实施方式的气相生长方法使用图1中所示的气相生长装置100。以在单晶SiC的晶片W表面形成单晶的SiC膜11(碳化硅膜)的情况为例进行说明。
图5、图6及图7是第1实施方式的气相生长方法的说明图。
最初，将载置有晶片W的基座14搬入到反应室10内。晶片W为单晶SiC。
接着，通过旋转驱动机构20使晶片W以300rpm以上的旋转速度旋转。然后，通过第1加热器22及第2加热器42将晶片W进行加热。
接着，从源气体导入口81将源气体G1导入至源气体区域51中。此外，从源气体导入口82将源气体G2导入至源气体区域52中。此外，从吹扫气体导入口83、84、85将吹扫气体G3导入至吹扫气体区域53、54、55中。
以下，以下述气体的情况为例进行说明：源气体G1为硅烷(SiH4)、氯化氢(HCl)及氢气(H2)的混合气体；源气体G2为丙烷(C3H8)及氢气(H2)的混合气体；吹扫气体G3为氯化氢(HCl)与氢气(H2)的混合气体。
如下文所述的那样，在吹扫气体区域54中，介由源气体导管71的外壁与隔板63之间的区域、及凸缘71a与隔板63的接触面，容易从源气体区域51混合源气体G1。此外，在吹扫气体区域55中，介由吹扫气体导管75的外壁与隔板64之间的区域、及凸缘75a与隔板64的接触面，容易从源气体区域51混合源气体G1。因此，在吹扫气体区域54、55中，容易包含少量的硅烷。即，在吹扫气体区域54、55中，有时包含少量的硅。
吹扫气体区域54、55中的吹扫气体G3的硅的原子浓度比源气体区域51中的源气体G1的硅的原子浓度低。吹扫气体区域54、55中的吹扫气体G3的硅的原子浓度例如为源气体区域51的源气体G1的硅的原子浓度的百分之一以下。
如图5中所示的那样，作为源气体G1供给的硅烷、氯化氢及氢气的混合气体从源气体区域51经由源气体导管71而被供给至反应室10中。源气体区域51及源气体导管71形成源气体G1的源气体流路。源气体G1的源气体流路为第1源气体流路的一个例子。
此外，如图5中所示的那样，作为吹扫气体G3的氯化氢与氢气的混合气体从吹扫气体区域54经由吹扫气体导管74而被供给至反应室10中。吹扫气体G3经由吹扫气体导管74与源气体导管71之间的间隙而被供给至反应室10中。吹扫气体区域54和吹扫气体导管74形成吹扫气体G3的吹扫气体流路。
此外，如图5中所示的那样，作为吹扫气体G3的氯化氢与氢气的混合气体从吹扫气体区域53经由整流板60的孔60b而被供给至反应室10中。
如图6中所示的那样，作为源气体G2的丙烷及氢气的混合气体从源气体区域52经由源气体导管72而被供给至反应室10中。源气体区域52及源气体导管72形成源气体G2的源气体流路。源气体G2的源气体流路为第2源气体流路的一个例子。
此外，如图6中所示的那样，作为吹扫气体G3的氯化氢与氢气的混合气体从吹扫气体区域53经由吹扫气体导管73而被供给至反应室10中。
如图7中所示的那样，作为吹扫气体G3的氯化氢与氢气的混合气体从吹扫气体区域55经由吹扫气体导管75而被供给至反应室10中。吹扫气体区域55及吹扫气体导管75形成吹扫气体G3的吹扫气体流路。此外，作为吹扫气体G3的氯化氢与氢气的混合气体从吹扫气体区域54经由吹扫气体导管74而被供给至反应室10中。吹扫气体区域54及吹扫气体导管74形成吹扫气体G3的吹扫气体流路。
从气体导入部12供给至反应室10中的源气体G1、源气体G2及吹扫气体G3成为朝向晶片W表面的气流。通过源气体G1中所含的Si原子与源气体G2中所含的C原子在晶片W表面发生反应，从而在晶片W表面形成单晶的SiC膜11。
在形成SiC膜11后，停止利用第1加热器22及第2加热器42进行的加热，降低晶片W的温度。之后，将晶片W与基座14一起从反应室10搬出。
接下来，对第1实施方式的气相生长装置及气相生长方法的作用及效果进行说明。
第1实施方式的气相生长装置100如图5中所示的那样，在吹扫气体导管74的内侧插入有源气体导管71。源气体导管71和吹扫气体导管74具备双重管结构。
从源气体导管71向反应室10中供给源气体G1时，按照将源气体G1包围的方式，从吹扫气体导管74向反应室10中供给吹扫气体G3。
第1实施方式的气相生长装置100如图6中所示的那样，在吹扫气体导管73的内侧插入有源气体导管72。源气体导管72和吹扫气体导管73具备双重管结构。
从源气体导管72向反应室10中供给源气体G2时，按照将源气体G2包围的方式，从吹扫气体导管73向反应室10中供给吹扫气体G3。
在第1实施方式的气相生长装置100中，如图2中所示的那样，源气体导管71的外壁与隔板63仅间隔距离d1。因此，例如，即使源气体导管71从反应室10侧的端部被加热器42加热而发生热膨胀，也可抑制源气体导管71或隔板63破损。
此外，在第1实施方式的气相生长装置100中，如图4中所示的那样，吹扫气体导管75的外壁与隔板63、64分别仅间隔距离d2。因此，例如，即使吹扫气体导管75从反应室10侧的端部被第2加热器42加热而发生热膨胀，也可抑制吹扫气体导管75、隔板63、64破损。
图8及图9是第1实施方式的气相生长装置的作用及效果的说明图。图8是与图5对应的图。图9是与图6对应的图。
图8中所示的构成在吹扫气体G3不含氯这一点上与第1实施方式的气相生长装置100不同。吹扫气体G3例如为氢气。
如图8中所示的那样，凸缘71a与隔板63的接触面、及源气体导管71的外壁与隔板63之间的区域有时作为气体的漏泄路径发挥功能。即，源气体G1有时如图8中以虚线箭头所示的那样，经由源气体导管71的外壁与隔板63之间的区域从源气体区域51漏泄至吹扫气体区域54中。通过源气体G1漏泄至吹扫气体区域54中，在吹扫气体区域54中混合源气体G1。
通过在吹扫气体区域54中混合作为源气体G1的硅烷、氯化氢及氢气的混合气体，如图8中所示的那样，在源气体导管71与吹扫气体导管74之间沉积包含硅的副产物90。
“在源气体导管71与吹扫气体导管74之间沉积包含硅的副产物90”意味着介由吹扫气体导管74向反应室10供给的气体中所含的硅的原子浓度减少。即，供给至反应室10中的硅的量减少。因此，供给至晶片W表面的硅的量也减少。此外，如果在源气体导管71与吹扫气体导管74之间沉积包含硅的副产物90，则介由吹扫气体导管74向反应室10供给的气体中所含的硅与包含硅的副产物90的反应加速，介由吹扫气体导管74向反应室10供给的气体中所含的硅的原子浓度随着时间减少。因而，形成于晶片W表面的SiC膜11的特性的再现性降低。例如，SiC膜11的膜厚的再现性、载流子浓度的再现性降低。
图9的构成在吹扫气体G3不含氯这一点上与第1实施方式的气相生长装置100不同。吹扫气体G3例如为氢气。
如图9中所示的那样，凸缘75a与隔板64的接触面、及吹扫气体导管75的外壁与隔板64之间的区域有时作为气体的漏泄路径发挥功能。此外，吹扫气体导管75的外壁与隔板63之间的区域有时作为气体的漏泄路径发挥功能。即，源气体G1有时如图9中以虚线箭头所示的那样，经由吹扫气体导管75的外壁与隔板64之间的区域、吹扫气体导管75的外壁与隔板63之间的区域，从源气体区域51漏泄至吹扫气体区域54、55中。通过源气体G1漏泄至吹扫气体区域54、55中，在吹扫气体区域54、55中混合源气体G1。
特别是，吹扫气体导管75由于具有与隔板64相接触的凸缘75a，因此受到加工精度、热变形的影响，无法具备也与隔板63同时相接触的凸缘。因此，例如，与图8中所示的情况相比漏泄量变大，混合到吹扫气体区域54中的源气体G1的量变多。
通过在吹扫气体区域54、55中混合作为源气体G1的硅烷、氯化氢及氢气的混合气体，如图9中所示的那样，在吹扫气体导管75的内部、及吹扫气体导管75与吹扫气体导管74之间，沉积包含硅的副产物90。
如果在吹扫气体导管75的内部、吹扫气体导管75与吹扫气体导管74之间沉积包含硅的副产物90，则供给至反应室10中的硅的量减少。因此，供给至晶片W表面的硅的量也减少。此外，如果在吹扫气体导管75的内部、吹扫气体导管75与吹扫气体导管74之间沉积包含硅的副产物90，则介由吹扫气体导管75、吹扫气体导管74向反应室10供给的气体中所含的硅与包含硅的副产物90的反应加速，介由吹扫气体导管75、吹扫气体导管74向反应室10供给的气体中所含的硅的原子浓度随着时间减少。因而，形成于晶片W表面的SiC膜11的特性的再现性降低。例如，SiC膜11的膜厚的再现性、载流子浓度的再现性降低。
在第1实施方式的气相生长装置100及气相生长方法中，吹扫气体G3包含氯。吹扫气体G3例如为氯化氢(HCl)与氢气(H2)的混合气体。
通过吹扫气体G3包含氯，从而即使由于源气体G1的漏泄而在吹扫气体区域54、55中混合存在包含硅的气体，硅的副产物也被氯蚀刻。因此，可抑制包含硅的副产物90沉积于向反应室10的气体流路中。因而，形成于晶片W表面的SiC膜11的特性的再现性提高。例如，SiC膜11的膜厚的再现性、载流子浓度的再现性提高。
源气体G1混合后的吹扫气体区域54、55中的吹扫气体G3的硅的原子浓度比源气体G1的硅的原子浓度低。此外，源气体G1混合后的吹扫气体G3的氯的原子浓度比源气体G1的氯的原子浓度低。
从抑制硅的簇状化的观点出发，源气体G1的氯的原子浓度优选为源气体G1的硅的原子浓度的2倍以上，更优选为5倍以上。
此外，从抑制SiC膜11的生长速度降低的观点出发，吹扫气体G3的氯的原子浓度优选比源气体G1的氯的原子浓度低。吹扫气体G3的氯的原子浓度优选为源气体G1的氯的原子浓度的二分之一以下，更优选为五分之一以下。
从抑制包含硅的副产物90的形成的观点出发，吹扫气体G3的氯的原子浓度优选为源气体G1的氯的原子浓度的百分之一以上，更优选为五十分之一以上。
从抑制源气体导管71或隔板63破损的观点出发，源气体导管71的外壁与隔板63之间的距离d1优选为100μm以上，更优选为250μm以上。
从抑制源气体导管71与吹扫气体导管74的中心轴的偏离的观点出发，源气体导管71的外壁与第3隔板63之间的距离d1优选为1mm以下，更优选为750μm以下。
(变形例)
图10是第1实施方式的气相生长装置的变形例的气体导入部的局部放大示意剖面图。图10是包含吹扫气体导管75、74的剖面图。图10是与图4对应的截面。
吹扫气体导管75向反应室中供给吹扫气体G3。吹扫气体导管75被插入至孔60a、61a、62a、63a、64a中。吹扫气体导管75将整流板60、隔板61、62、63、64贯通。
吹扫气体导管75在上端与下端之间具有环状的凸缘75a。吹扫气体导管75相对于隔板63可拆卸。吹扫气体导管75通过凸缘75a被载置于隔板63上来支撑自重。
吹扫气体导管75的外壁与隔板63、64间隔开。在吹扫气体导管75与隔板63、64之间具有间隙。
在吹扫气体导管74的内侧插入有吹扫气体导管75。吹扫气体导管74与吹扫气体导管75间隔开。吹扫气体导管74与吹扫气体导管75之间的间隙成为吹扫气体G3的流路。
图11是第1实施方式的气相生长方法的变形例的说明图。
当在晶片W表面形成SiC膜11时，如图11中所示的那样，作为吹扫气体G3的氯化氢与氢气的混合气体从吹扫气体区域55经由吹扫气体导管75而被供给至反应室10中。此外，作为吹扫气体G3的氯化氢与氢气的混合气体从吹扫气体区域54经由吹扫气体导管74而被供给至反应室10中。
图12是第1实施方式的气相生长装置的变形例的作用及效果的说明图。图12是与图11对应的图。
图12在吹扫气体G3不含氯这一点上与第1实施方式的气相生长装置100的变形例不同。吹扫气体G3例如为氢气。
如图12中所示的那样，凸缘75a与隔板63的接触面、及吹扫气体导管75的外壁与隔板63之间的区域有时作为气体的漏泄路径发挥功能。此外，吹扫气体导管75的外壁与隔板64之间的区域有时作为气体的漏泄路径发挥功能。即，源气体G1有时如图12中以虚线箭头表示的那样，经由吹扫气体导管75的外壁与隔板63之间的区域、吹扫气体导管75的外壁与隔板64之间的区域，从源气体区域51漏泄至吹扫气体区域54、55中。通过源气体G1漏泄至吹扫气体区域54、55中，在吹扫气体区域54、55中混合源气体G1。
特别是，吹扫气体导管75由于具有与隔板63相接触的凸缘75a，因此受到加工精度、热变形的影响，无法具备也与隔板64同时相接触的凸缘。因此，例如与图9中所示的情况相比，混合到吹扫气体区域55的吹扫气体G3中的源气体G1的量变多。
通过在吹扫气体区域54、55中混合作为源气体G1的硅烷、氯化氢及氢气的混合气体，如图12中所示的那样，在吹扫气体导管75的内部、及吹扫气体导管75与吹扫气体导管74之间，沉积包含硅的副产物90。
如果在吹扫气体导管75的内部、吹扫气体导管75与吹扫气体导管74之间沉积包含硅的副产物90，则供给至反应室10中的硅的量减少。因此，供给至晶片W表面的硅的量也减少。此外，如果在吹扫气体导管75的内部、吹扫气体导管75与吹扫气体导管74之间沉积包含硅的副产物90，则介由吹扫气体导管75、吹扫气体导管74向反应室10供给的气体中所含的硅与包含硅的副产物90的反应加速，介由吹扫气体导管75、吹扫气体导管74向反应室10供给的气体中所含的硅的原子浓度随着时间减少。因而，形成于晶片W表面的SiC膜11的特性的再现性降低。
在第1实施方式的气相生长装置100及气相生长方法的变形例中，吹扫气体G3包含氯。吹扫气体G3例如为氯化氢(HCl)与氢气(H2)的混合气体。
通过吹扫气体G3包含氯，从而即使由于源气体G1的漏泄而在吹扫气体区域54、55中混合存在包含硅的气体，硅的副产物也被氯蚀刻。因此，可抑制包含硅的副产物90沉积于气体流路中。因而，形成于晶片W表面的SiC膜11的特性的再现性提高。例如，SiC膜11的膜厚的再现性、载流子浓度的再现性提高。
综上所述，根据第1实施方式的气相生长装置及气相生长方法及变形例，能够抑制气体流路中的包含硅的副产物的沉积。因此，根据第1实施方式的气相生长装置及气相生长方法，能够提高膜的特性的再现性。
(第2实施方式)
第2实施方式的气相生长装置及气相生长方法在源气体为1种这一点上与第1实施方式的气相生长装置及气相生长方法不同。以下，对于与第1实施方式重复的内容，有时省略部分记述。
图13是第2实施方式的气相生长装置的示意剖面图。第2实施方式的气相生长装置200例如是在单晶的SiC基板上外延生长单晶的SiC膜的单片型的外延生长装置。第2实施方式的气相生长装置200是向SiC基板表面沿纵向供给工艺气体的立式的气相生长装置。
第2实施方式的气相生长装置200具备反应室10、气体导入部12。反应室10包含：基座14(保持器)、旋转体16、旋转轴18、旋转驱动机构20、第1加热器22、反射器28、支撑柱30、固定台32、固定轴34、罩40、第2加热器42及气体排出口44。气体导入部12包含：源气体区域56、吹扫气体区域57、整流板60、隔板66、盖板65、源气体导管77、吹扫气体导管78、源气体导入口86、吹扫气体导入口87。
基座14是保持器的一个例子。整流板60是第2隔板的一个例子。隔板66是第1隔板的一个例子。
源气体区域56及源气体导管77形成第1源气体流路。吹扫气体区域57及吹扫气体导管78形成吹扫气体流路。
气体导入部12被设置于反应室10之上。
在气体导入部12中设置有用于将源气体Gx导入到气体导入部12中的源气体导入口86。源气体Gx从源气体导入口86被导入到源气体区域56中。
在气体导入部12中设置有用于将吹扫气体Gy导入到气体导入部12中的吹扫气体导入口87。吹扫气体Gy从吹扫气体导入口87被导入到吹扫气体区域57中。
源气体Gx为第1源气体的一个例子。
源气体Gx包含硅(Si)、碳(C)及氯(Cl)。源气体Gx例如为硅烷(SiH4)、丙烷(C3H8)、氯化氢(HCl)及氢气(H2)的混合气体。
氯化氢(HCl)是抑制硅的簇状化的辅助气体。此外，氯化氢具有下述功能：将沉积于源气体Gx的气体流路中的包含硅的副产物进行蚀刻。
氢气(H2)为载气。作为载气，例如也可以使用氩气(Ar)。
源气体Gx例如包含n型杂质的掺杂剂气体。n型杂质的掺杂剂气体例如为氮气。
吹扫气体Gy具有使反应室10中的源气体Gx的流动稳定化的功能。吹扫气体Gy包含氯(Cl)。吹扫气体Gy例如包含氯化氢(HCl)。吹扫气体Gy例如为氯化氢(HCl)与氢气(H2)的混合气体。
氯化氢(HCl)为包含硅的副产物的蚀刻气体。代替氢气(H2)，例如也可以使用氩气(Ar)。
吹扫气体Gy的氯的原子浓度例如比源气体Gx的氯的原子浓度低。吹扫气体Gy的氯的原子浓度例如为源气体Gx的氯的原子浓度的五分之一以下。
向源气体区域56中导入源气体Gx。
向吹扫气体区域57中导入吹扫气体Gy。吹扫气体区域57被设置于源气体区域56与反应室10之间。
图14是第2实施方式的气相生长装置的气体导入部的局部放大示意剖面图。图14是包含源气体导管77及吹扫气体导管78的剖面图。
整流板60被设置于反应室10与吹扫气体区域57之间。整流板60具有多个孔60a和多个孔60b。在孔60a的内侧设置有吹扫气体导管78及源气体导管77。吹扫气体导管78也可以用整流板60的孔60a来置换。
隔板66被设置于吹扫气体区域57与源气体区域56之间。隔板66具有多个孔66a。在孔66a的内侧设置有源气体导管77。
源气体导管77向反应室10中供给源气体Gx。源气体导管77被插入至孔60a、66a中。源气体导管77将整流板60及隔板66贯通。
源气体导管77在上端具有环状的凸缘77a。源气体导管77相对于隔板66可拆卸。
源气体导管77的外壁与隔板66间隔开。在源气体导管77与隔板66之间具有间隙。源气体导管77的外壁与隔板66之间的距离(图14中的d3)例如为10μm～100μm。距离d3为使源气体导管77的中心轴与孔66a的中心一致的情况下的距离。
吹扫气体导管78向反应室10中供给吹扫气体Gy。吹扫气体导管78被插入至孔60a中。吹扫气体导管78将整流板60贯通。
吹扫气体导管78在上端具有环状的凸缘78a。吹扫气体导管78相对于整流板60可拆卸。吹扫气体导管78的外壁与整流板60间隔开。
在吹扫气体导管78的内侧插入有源气体导管77。吹扫气体导管78与源气体导管77间隔开。吹扫气体导管78与源气体导管77之间的间隙成为吹扫气体Gy的流路。
图15是第2实施方式的气相生长方法的说明图。
以下，以下述气体的情况为例进行说明：源气体Gx为硅烷(SiH4)、丙烷(C3H8)、氯化氢(HCl)及氢气(H2)的混合气体；吹扫气体Gy为氯化氢(HCl)与氢气(H2)的混合气体。
如图15中所示的那样，作为源气体Gx的硅烷、丙烷、氯化氢及氢气的混合气体从源气体区域56经由源气体导管77而被供给至反应室10中。
此外，如图15中所示的那样，作为吹扫气体Gy的氯化氢与氢气的混合气体从吹扫气体区域57经由吹扫气体导管78而被供给至反应室10中。
图16是第2实施方式的气相生长装置的作用及效果的说明图。图16是与图15对应的图。
图16中所示的构成在吹扫气体Gy不含氯这一点上与第2实施方式的气相生长装置200不同。吹扫气体Gy例如为氢气。
如图16中所示的那样，凸缘77a与隔板66的接触面、及源气体导管77的外壁与隔板66之间的区域有时作为气体的漏泄路径发挥功能。即，源气体Gx有时如图16中以虚线箭头所示的那样，经由源气体导管77的外壁与隔板66之间的区域，从源气体区域56漏泄至吹扫气体区域57中。通过源气体Gx漏泄至吹扫气体区域57中，在吹扫气体区域57中混合源气体Gx。
通过在吹扫气体区域57中混合作为源气体Gx的硅烷、丙烷、氯化氢及氢气的混合气体，如图16中所示的那样，在源气体导管77与吹扫气体导管78之间沉积包含硅的副产物90。
“在源气体导管77与吹扫气体导管78之间沉积包含硅的副产物90”意味着介由吹扫气体导管78向反应室10供给的气体中所含的硅的原子浓度减少。即，供给至反应室10中的硅的量减少。因此，供给至晶片W表面的硅的量也减少。此外，如果在源气体导管77与吹扫气体导管78之间沉积包含硅的副产物90，则介由吹扫气体导管78向反应室10供给的气体中所含的硅与包含硅的副产物90的反应加速，介由吹扫气体导管78向反应室10供给的气体中所含的硅的原子浓度随着时间减少。因而，形成于晶片W表面的SiC膜11的特性的再现性降低。例如，SiC膜11的膜厚的再现性、载流子浓度的再现性降低。
源气体Gx混合后的吹扫气体区域57中的吹扫气体Gy的硅的原子浓度比源气体Gx的硅的原子浓度低。此外，源气体Gx混合后的吹扫气体Gy的氯的原子浓度比源气体Gx的氯的原子浓度低。
从抑制硅的簇状化的观点出发，源气体Gx的氯的原子浓度优选为源气体Gx的硅的原子浓度的2倍以上，更优选为5倍以上。
从降低SiC膜11的缺陷密度、抑制SiC膜11的生长速度降低的观点出发，吹扫气体Gy的氯的原子浓度优选比源气体Gx的氯的原子浓度低。吹扫气体Gy的氯的原子浓度优选为源气体Gx的氯的原子浓度的二分之一以下，更优选为五分之一以下。
从抑制包含硅的副产物90的形成的观点出发，吹扫气体Gy的氯的原子浓度优选为源气体Gx的氯的原子浓度的百分之一以上，更优选为五十分之一以上。
从抑制源气体导管77或隔板66破损的观点出发，源气体导管77的外壁与隔板66之间的距离d3优选为100μm以上，更优选为250μm以上。
从抑制源气体导管77与吹扫气体导管78的中心轴的偏离的观点出发，源气体导管77的外壁与隔板66之间的距离d3优选为1mm以下，更优选为750μm以下。
综上所述，根据第2实施方式的气相生长装置及气相生长方法，能够抑制气体流路中的包含硅的副产物的沉积。因此，根据第2实施方式的气相生长装置及气相生长方法，能够提高膜的特性的再现性。
(第3实施方式)
第3实施方式的气相生长装置及气相生长方法在气相生长装置为卧式的气相生长装置这一点上与第2实施方式的气相生长装置及气相生长方法不同。以下，对于与第1实施方式或第2实施方式重复的内容，有时省略部分记述。
图17是第3实施方式的气相生长装置的示意剖面图。第3实施方式的气相生长装置300例如是在单晶的SiC基板上外延生长单晶的SiC膜的外延生长装置。第3实施方式的气相生长装置200是向SiC基板表面从横向对SiC基板表面供给工艺气体的卧式的气相生长装置。
第3实施方式的气相生长装置300具备反应室10、气体导入部12。反应室10包含：基座14(保持器)、旋转轴18、旋转驱动机构20、加热器23及气体排出口44。气体导入部12包含：源气体区域56、吹扫气体区域57、隔板66、67、盖板65、源气体导管77、吹扫气体导管78、源气体导入口86、吹扫气体导入口87。
基座14为保持器的一个例子。隔板67为第2隔板的一个例子。隔板66为第1隔板的一个例子。
源气体区域56及源气体导管77形成第1源气体流路。吹扫气体区域57及吹扫气体导管78形成吹扫气体流路。
基座14被设置于反应室10中。在基座14上可同时载置多个晶片W。
基座14被固定于旋转轴18上。通过利用旋转驱动机构20使旋转轴18旋转，能够使基座14旋转。载置于基座14上的多个晶片W也可以设定为分别自转的构成。
加热器23被设置于基座14之下。加热器23例如为电阻加热的加热器。此外，加热器23也可以为感应加热式的线圈。
气体排出口44被设置于反应室10的侧面。气体排出口44将在晶片W表面处源气体反应后的剩余的反应产物、及剩余的工艺气体从反应室10的侧面排出到外部。
气体导入部12被设置于反应室10之上。气体导入部12的构成与第2实施方式的气相生长装置200是同样的。但是，隔板67也可以是设置有与吹扫气体导管78对应的孔和除其以外的多个气孔的结构，但也可以是仅设置有与吹扫气体导管78对应的孔的结构。
在多个晶片W表面形成SiC膜11时，从气体导入部12供给至反应室10中的源气体Gx及吹扫气体Gy从晶片W表面的水平方向供给。
综上所述，根据第3实施方式的气相生长装置及气相生长方法，与第2实施方式同样能够抑制气体流路中的包含硅的副产物的沉积。因此，根据第3实施方式的气相生长装置及气相生长方法，能够提高膜的特性的再现性。
(第4实施方式)
第4实施方式的气相生长装置在气体导入部进一步包含安装于源气体导管上的传导性调整机构这一点上与第1实施方式的气相生长装置不同。以下，对于与第1实施方式重复的内容，有时省略部分记述。
图18是第4实施方式的气相生长装置的气体导入部的局部放大示意剖面图。图18是包含源气体导管71及吹扫气体导管74的剖面图。图18是与第1实施方式的图2对应的图。在图18中还示意性图示出了设置于反应室10外的质量流量控制器(MFC)及控制部。
源气体导管71在上部安装有传导性调整机构79。传导性调整机构79具有下述功能：相比于源气体导管71，减小源气体导管71与传导性调整机构79的合成传导性。通过在源气体导管71上安装传导性调整机构79，从而经由源气体导管71而被供给至反应室10中的源气体G1的供给量降低。
传导性调整机构79例如为具有规定内径的环状构件。传导性调整机构79的一部分例如被插入至源气体导管71中。
传导性调整机构79例如在上端具有环状的凸缘。传导性调整机构79相对于源气体导管71可拆卸。传导性调整机构79例如通过凸缘被载置于源气体导管71的凸缘71a上来支撑自重。
就第4实施方式的气相生长装置而言，例如源气体区域51及吹扫气体区域54各自具有压力传感器91、92。通过压力传感器91、92，能够独立地计测源气体区域51的内压及吹扫气体区域54的内压。
图19是第4实施方式的气相生长方法的说明图。
如图19中所示的那样，作为源气体G1供给的硅烷、氯化氢及氢气的混合气体从源气体区域51经由安装有传导性调整机构79的源气体导管71而被供给至反应室10中。源气体区域51及源气体导管71形成源气体G1的源气体流路。源气体G1的源气体流路为第1源气体流路的一个例子。
此外，如图19中所示的那样，作为吹扫气体G3的氯化氢与氢气的混合气体从吹扫气体区域54经由吹扫气体导管74而被供给至反应室10中。吹扫气体G3经由吹扫气体导管74与源气体导管71之间的间隙而被供给至反应室10中。吹扫气体区域54和吹扫气体导管74形成吹扫气体G3的吹扫气体流路。
此外，如图19中所示的那样，作为吹扫气体G3的氯化氢与氢气的混合气体从吹扫气体区域53经由整流板60的孔60b而被供给至反应室10中。
在第4实施方式的气相生长方法中，例如利用质量流量控制器94来调整通过控制部93供给至吹扫气体区域54中的吹扫气体G3中的氢气的供给量。通过调整供给至吹扫气体区域54中的吹扫气体G3的氢气的供给量，能够调整吹扫气体区域54的内压。通过调整供给至吹扫气体区域54中的吹扫气体G3中的氢气的供给量，能够调整吹扫气体区域54的内压与源气体区域51的内压之差。例如，通过增加供给至吹扫气体区域54中的吹扫气体G3的氢气的供给量，能够使吹扫气体区域54的内压与源气体区域51的内压相等，或者比源气体区域51的内压高。此外，也可以利用质量流量控制器95来调整源气体G1的氢气流量。
图20是第4实施方式的气相生长装置的气体导入部的局部放大示意剖面图。图20是与图18对应的图。
在第4实施方式的气相生长方法中，例如调整传导性调整机构79的内径。通过调整传导性调整机构79的内径，能够调整源气体导管71与传导性调整机构79的合成传导性。通过调整源气体导管71与传导性调整机构79的合成传导性，能够调整源气体区域51的内压。通过调整源气体导管71与传导性调整机构79的合成传导性，能够调整吹扫气体区域54的内压与源气体区域51的内压之差。
图20中所示的传导性调整机构79的内径比图18中所示的传导性调整机构79的内径大。通过增大传导性调整机构79的内径，能够增大源气体导管71与传导性调整机构79的合成传导性。通过增大源气体导管71与传导性调整机构79的合成传导性，能够降低源气体区域51的内压。通过增大源气体导管71与传导性调整机构79的合成传导性，能够使吹扫气体区域54的内压与源气体区域51的内压相等，或者比源气体区域51的内压高。
在第4实施方式的气相生长方法中，例如基于独立计测的源气体区域51的内压及吹扫气体区域54的内压来调整吹扫气体区域54的内压与源气体区域51的内压之差。
在第4实施方式的气相生长方法中，例如基于供给至晶片W表面的含硅粒子的量来调整吹扫气体区域54的内压与源气体区域51的内压之差。在进行这样的调整的情况下，只要按照含硅粒子的密度变少的方式，调整供给至吹扫气体区域54中的吹扫气体G3中的氢气的供给量、供给至源气体区域51中的源气体G1中的氢气的供给量、传导性调整机构79的内径等即可，因此源气体区域51及吹扫气体区域54各自也可以不具备压力传感器91、92。供给至晶片W表面的含硅粒子的密度例如可以通过下述方式来评价：向气相生长装置100中导入晶片W，之后使晶片W升温至SiC膜的生长温度附近，进而在不使SiC膜生长的情况下从气相生长装置100搬出，对这样的晶片W进行拉曼分光法或光学显微镜等测定。供给至晶片W表面的含硅粒子的密度优选为100个/cm2以下，更优选为10个/cm2以下，进一步优选为1.0个/cm2以下。
在源气体导管71上安装有传导性调整机构79的情况下，有可能在形成于晶片W表面上的单晶的SiC膜中产生小的凹坑或凸起。
图21是第4实施方式的气相生长装置及气相生长方法的作用及效果的说明图。图21是与图18对应的图。
如图21中所示的那样，凸缘71a与隔板63的接触面、及源气体导管71的外壁与隔板63之间的区域有时作为气体的漏泄路径发挥功能。即，源气体G1有时如图21中以虚线箭头表示的那样，经由源气体导管71的外壁与隔板63之间的区域从源气体区域51漏泄至吹扫气体区域54中。通过源气体G1漏泄至吹扫气体区域54中，在吹扫气体区域54中混合源气体G1。
通过在吹扫气体区域54中混合作为源气体G1的硅烷、氯化氢及氢气的混合气体，如图21中所示的那样，在源气体导管71与吹扫气体导管74之间沉积包含硅的副产物90。
如第1实施方式中说明的那样，通过在吹扫气体G3中包含氯，从而即使由于源气体G1的漏泄而在吹扫气体区域54中混合存在包含硅的气体，硅的副产物也被氯蚀刻。因此，可抑制包含硅的副产物90沉积于向反应室10的气体流路中。
但是，在源气体导管71上安装有传导性调整机构79的情况下，由于源气体区域51的内压变高，吹扫气体区域54的内压与源气体区域51的内压之差变大，导致从源气体区域51漏泄至吹扫气体区域54中的源气体G1的量变大。因此，有可能利用吹扫气体G3中的氯来抑制包含硅的副产物90的沉积的效果变得不充分，形成大量的副产物90。
据认为：沉积于气体流路中的大量的副产物90的一部分通过被释放到气相中，成为供给至晶片W表面的含硅粒子。此外，据认为：由于吹扫气体G3中的源气体G1的浓度变高，有时也会在源气体导管71与吹扫气体导管74之间通过气相反应而形成含硅粒子。
由于在SiC膜的生长前，供给至晶片W表面的含硅粒子发生附着，从而有可能成为在单晶的SiC膜中产生的小的凹坑、凸起的原因。
在第4实施方式的气相生长装置及气相生长方法中，通过调整吹扫气体区域54的内压与源气体区域51的内压之差，从而抑制从源气体区域51漏泄至吹扫气体区域54中的源气体G1的量。通过使吹扫气体区域54的内压与源气体区域51的内压相等，或者比源气体区域51的内压高，从而抑制从源气体区域51漏泄至吹扫气体区域54中的源气体G1的量。因此，可抑制包含硅的副产物90沉积于向反应室10的气体流路中。此外，可抑制在源气体导管71与吹扫气体导管74之间产生的气相反应。因而，供给至晶片W表面的含硅粒子减少，可抑制在单晶的SiC膜中产生小的凹坑、凸起。
综上所述，根据第4实施方式的气相生长装置及气相生长方法，与第1实施方式同样能够抑制气体流路中的包含硅的副产物的沉积。因此，根据第4实施方式的气相生长装置及气相生长方法，能够提高膜的特性的再现性。此外，可抑制在SiC膜中产生小的凹坑、凸起。
以上，参照具体例子对本发明的实施方式进行了说明。上述实施方式只不过仅仅是作为例子来列举的，并不限定本发明。此外，也可以将各实施方式的构成要素适当组合。
在实施方式中，以形成单晶的SiC膜的情况为例进行了说明，对于多晶或无定型的SiC膜的形成也可以适用本发明。
此外，在实施方式中，以单晶SiC的晶片作为基板的一个例子进行了说明，但基板并不限于单晶SiC的晶片。
此外，在实施方式中，作为n型杂质以氮为例进行了说明，但作为n型杂质，例如也可以应用磷(P)。此外，作为杂质，也可以应用p型杂质。
此外，在实施方式中，以导管为圆筒形状的情况为例进行了说明，但导管的形状并不限于圆筒形状，也可以是其他的形状。此外，在实施方式中，以导管的开口截面为圆形的情况为例进行了说明，但导管的开口截面并不限于圆形，也可以是椭圆、正方形、长方形等其他的形状。
在实施方式中，以提高在同一规格的不同气相生长装置之间以同一工艺条件形成的膜的特性的再现性的情况为例进行了说明。但是，例如，在同一气相生长装置中膜的特性产生经时变化的情况下，使用本发明也能够提高膜的特性的再现性。此外，例如，在想要在同一气相生长装置中提高膜的特性的均匀性的情况下，也可以使用本发明。
在实施方式中，以通过设置可拆卸的气体管来形成漏泄路径的情况为例进行了说明，但对于在气体导入部内存在漏泄路径的其他气相生长装置，也可以应用本发明。
在实施方式中，对于装置构成、制造方法等在本发明的说明中不是直接需要的部分等省略了记载，可以适当选择使用所需的装置构成、制造方法等。此外，具备本发明的要素、本领域技术人员可适当设计变更的所有气相生长装置包含于本发明的范围内。本发明的范围通过权利要求书及其均等物的范围来定义。
符号的说明
10 反应室
11 SiC膜(碳化硅膜)
12 气体导入部
14 基座(保持器)
51、56 源气体区域
53、54、55 吹扫气体区域
60 整流板(隔板)
57 吹扫气体区域
60a、60b、62a、63a、64a 孔
62、63、64、67 隔板
71、77 源气体导管
74、75、78 吹扫气体导管
79 传导性调整机构
100 气相生长装置
200 气相生长装置
300 气相生长装置
G1 源气体
G2 源气体
G3 吹扫气体
Gx 源气体
Gy 吹扫气体
W 晶片(基板)

Claims (19)

1.一种气相生长装置，其具备：
反应室；
设置于所述反应室中且用于载置基板的保持器；
将包含硅和氯的第1源气体供给至所述反应室中的第1源气体流路；和
吹扫气体流路，该吹扫气体流路将包含硅和氯且硅的原子浓度比所述第1源气体的硅的原子浓度低的吹扫气体供给至所述反应室中。
2.根据权利要求1所述的气相生长装置，其中，所述吹扫气体的氯的原子浓度比所述第1源气体的氯的原子浓度低。
3.根据权利要求1所述的气相生长装置，其进一步具备设置于所述第1源气体流路与所述吹扫气体流路之间的气体的漏泄路径。
4.根据权利要求1所述的气相生长装置，其进一步具备将包含碳的第2源气体供给至所述反应室中的第2源气体流路。
5.根据权利要求1所述的气相生长装置，其中，所述吹扫气体包含氢气。
6.一种气相生长装置，其具备：
反应室；
设置于所述反应室中且用于载置基板的保持器；和
设置于所述反应室之上的气体导入部，
所述气体导入部包含：导入包含硅和氯的源气体的源气体区域；设置于所述源气体区域与所述反应室之间且导入包含氯的吹扫气体的吹扫气体区域；设置于所述源气体区域与所述吹扫气体区域之间的第1隔板；设置于所述吹扫气体区域与所述反应室之间的第2隔板；将所述第1隔板和所述第2隔板贯通且将所述源气体供给至所述反应室中的源气体导管；和吹扫气体导管，该吹扫气体导管将所述第2隔板贯通，插入有所述源气体导管，从与所述源气体导管的间隙将包含比所述源气体的硅的原子浓度低的原子浓度的硅的所述吹扫气体供给至所述反应室中，其中，在所述源气体导管与所述第1隔板之间具有间隙。
7.根据权利要求6所述的气相生长装置，其中，所述气体导入部进一步包含安装于所述源气体导管上的传导性调整机构。
8.根据权利要求6所述的气相生长装置，其中，所述吹扫气体的氯的原子浓度比所述源气体的氯的原子浓度低。
9.根据权利要求6所述的气相生长装置，其中，所述吹扫气体包含氢气。
10.一种气相生长方法，其使用了下述气相生长装置，所述气相生长装置具备：反应室；设置于所述反应室中且用于载置基板的保持器；将源气体供给至所述反应室中的源气体流路；和将吹扫气体供给至所述反应室中的吹扫气体流路，
其中，从所述源气体流路将包含硅和氯的所述源气体供给至所述反应室中，
从所述吹扫气体流路将包含硅和氯且硅的原子浓度比所述源气体低的吹扫气体供给至所述反应室中，
在所述基板表面形成碳化硅膜。
11.根据权利要求10所述的气相生长方法，其中，所述吹扫气体的氯的原子浓度比所述源气体的氯的原子浓度低。
12.根据权利要求10所述的气相生长方法，其进一步具备设置于所述源气体流路与所述吹扫气体流路之间的气体的漏泄路径。
13.根据权利要求10所述的气相生长方法，其中，所述吹扫气体包含氢气。
14.根据权利要求10所述的气相生长方法，其中，所述源气体流路具备导入所述源气体的源气体区域和从所述源气体区域向所述反应室中供给所述源气体的源气体导管，
所述吹扫气体流路具备导入所述吹扫气体的吹扫气体区域和从所述吹扫气体区域向所述反应室中供给所述吹扫气体的吹扫气体导管，
所述吹扫气体区域的内压设定为所述源气体区域的内压以上。
15.根据权利要求14所述的气相生长方法，其中，所述源气体包含氢气，所述吹扫气体包含氢气，调整导入至所述源气体区域中的氢气或导入至所述吹扫气体区域中的氢气的供给量来调整所述吹扫气体区域的内压或所述源气体区域的内压。
16.根据权利要求14所述的气相生长方法，其中，调整所述源气体导管或所述吹扫气体导管的传导性来调整所述吹扫气体区域的内压或所述源气体区域的内压。
17.根据权利要求10所述的气相生长方法，其中，所述源气体流路具备导入所述源气体的源气体区域和从所述源气体区域向所述反应室中供给所述源气体的源气体导管，
所述吹扫气体流路具备导入所述吹扫气体的吹扫气体区域和从所述吹扫气体区域向所述反应室中供给所述吹扫气体的吹扫气体导管，
所述源气体包含氢气，所述吹扫气体包含氢气，按照供给至所述基板表面的含硅粒子的密度成为100个/cm2以下的方式，调整导入至所述源气体区域中的氢气或导入至所述吹扫气体区域中的氢气的供给量。
18.根据权利要求10所述的气相生长方法，其中，所述源气体流路具备导入所述源气体的源气体区域和从所述源气体区域向所述反应室中供给所述源气体的源气体导管，
所述吹扫气体流路具备导入所述吹扫气体的吹扫气体区域和从所述吹扫气体区域向所述反应室中供给所述吹扫气体的吹扫气体导管，
所述源气体包含氢气，所述吹扫气体包含氢气，按照供给至所述基板表面的含硅粒子的密度成为10个/cm2以下的方式，调整导入至所述源气体区域中的氢气或导入至所述吹扫气体区域中的氢气的供给量。
19.根据权利要求10所述的气相生长方法，其中，所述源气体流路具备导入所述源气体的源气体区域和从所述源气体区域向所述反应室中供给所述源气体的源气体导管，
所述吹扫气体流路具备导入所述吹扫气体的吹扫气体区域和从所述吹扫气体区域向所述反应室中供给所述吹扫气体的吹扫气体导管，
所述源气体包含氢气，所述吹扫气体包含氢气，按照供给至所述基板表面的含硅粒子的密度成为1.0个/cm2以下的方式，调整导入至所述源气体区域中的氢气或导入至所述吹扫气体区域中的氢气的供给量。
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