JP2004247692A - 炭化珪素膜の成膜装置 - Google Patents
炭化珪素膜の成膜装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004247692A JP2004247692A JP2003038703A JP2003038703A JP2004247692A JP 2004247692 A JP2004247692 A JP 2004247692A JP 2003038703 A JP2003038703 A JP 2003038703A JP 2003038703 A JP2003038703 A JP 2003038703A JP 2004247692 A JP2004247692 A JP 2004247692A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- tube
- semiconductor substrate
- silicon carbide
- film forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
【課題】半導体基板上に炭化珪素（ＳｉＣ）からなるエピタキシャル膜を成膜するにあたり、該エピタキシャル膜を必要最小限のガス量にて精度よく、しかも迅速に成膜することのできる炭化珪素膜の成膜装置を提供する。
【解決手段】容器２０２内に保持された半導体基板１００の成膜面に、口径の異なる複数の管が多重化された多重管２０１を略直角に対向して配設する。そしてこの多重管２０１に炭化珪素膜を成膜するための処理ガスＧ（Ｇ１およびＧ２）を交互に流通させて、半導体基板１００の表面に炭化珪素膜を成膜する。
【選択図】 図２
【解決手段】容器２０２内に保持された半導体基板１００の成膜面に、口径の異なる複数の管が多重化された多重管２０１を略直角に対向して配設する。そしてこの多重管２０１に炭化珪素膜を成膜するための処理ガスＧ（Ｇ１およびＧ２）を交互に流通させて、半導体基板１００の表面に炭化珪素膜を成膜する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板上に炭化珪素（ＳｉＣ）膜を成膜する炭化珪素膜の成膜装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板の材料として近年、高耐熱、高耐圧、大電力特性の素子を実現することの可能な材料として炭化珪素（ＳｉＣ）が注目されている。また、こうした炭化珪素からなる半導体基板には通常、さらに純度の高い炭化珪素（ＳｉＣ）からなるエピタキシャル膜が成膜されることが多い。これによって、半導体基板としてのさらなる機能向上が図られている。
【０００３】
図５は、こうした炭化珪素（ＳｉＣ）のエピタキシャル膜が形成された半導体基板（ウエハ）の側面構造を模式的に示している。同図５に示されるように、半導体基板１００の表面には、その全体に渡って均質（均一）なエピタキシャル膜１１０が成膜されることが望まれている。
【０００４】
ここで、半導体基板１００上にこうした炭化珪素（ＳｉＣ）からなるエピタキシャル膜１１０を成膜する装置としては、例えば特許文献１に記載されている装置が知られている。図６に、この特許文献１に記載された装置の概要を示す。
【０００５】
同図６に示されるように、この装置は、大きくは、成膜室５０、ガス導入パイプ５１、プレート５２、加熱部５３、およびガス排出パイプ５４を備えて構成される。ここで、成膜室５０の内部中央には、上記ガス導入パイプ５１の先端ノズル５１ａが配設され、このガス導入パイプ５１の先端付近に、上記プレート５２が略直角に取り付けられている。さらに、プレート５２の上面には半導体基板１００が配置され、プレート５２の下面に設けられた加熱部５３によって、半導体基板１００が加熱されるようになっている。また、ガス導入パイプ５１は、成膜室５０の外部において、Ｈ２ガス、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス、Ｎ２ガス、およびＣ２Ｈ２ガスの供給源にバルブｖ１〜ｖ４を介して、それぞれ接続されている。また一方、成膜室５０には図示しない排気ポンプ等に接続されたガス排出パイプ５４が設けられ、圧力調整バルブｖ５を介して成膜室５０内のガスを排気できるようになっている。
【０００６】
そして、このように構成された装置では、プレート５２上に配置された半導体基板１００をまずは加熱部５３によって１２００℃等、適宜の温度に加熱する。次いで、ガス排出パイプ５４によって成膜室５０内の排気を行いつつ、ガス導入パイプ５１から上記ガスを順次成膜室５０内に供給する。こうして成膜室５０内にそれら供給するガスに対応した気相が形成されることで、半導体基板１００の表面にエピタキシャル膜１１０が成長されるようになる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−５７１０９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、ガス導入パイプ５１から上記ガスを順次成膜室５０に供給することによって、半導体基板１００の表面に炭化珪素（ＳｉＣ）からなるエピタキシャル膜１１０を成膜することは確かにできる。
【０００９】
しかしこの装置では、半導体基板１００に上記エピタキシャル膜１１０を成膜するために、成膜室５０の全体にガスを充満させる必要がある。すなわち、成膜室５０内にガスが充満されるまでは、半導体基板１００上へのエピタキシャル膜１１０の成膜が促進されないことから、膜の生成速度（成膜レート）も自ずと低下することとなる。特に、径の大きな半導体基板１００に上記エピタキシャル膜１１０を成膜する場合には、こうした成膜レートに起因する生産性の低下が顕著となる。
【００１０】
さらに、成膜室５０内を均一のガス雰囲気にする必要のある上記成膜装置では、成膜室５０内を満たし得る多量のガスが必要となる。しかし、上記各ガスのうち、そのほとんどは化学反応を起こさないままにガス排出パイプ５４によって成膜室５０の外部へ排出されることから、こうしたガスの損失も無視できないものとなる。
【００１１】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、半導体基板上に炭化珪素（ＳｉＣ）からなるエピタキシャル膜を成膜するにあたり、該エピタキシャル膜を必要最小限のガス量にて精度よく、しかも迅速に成膜することのできる炭化珪素膜の成膜装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
こうした目的を達成するため、請求項１に記載の炭化珪素膜の成膜装置では、容器内に保持された半導体基板を加熱しつつ、この保持された半導体基板に炭化珪素膜を成膜するための処理ガスを供給して同半導体基板の表面に炭化珪素膜を成膜する炭化珪素膜の成膜装置として、この容器内に、口径の異なる複数の管が多重化された多重管を、前記保持された半導体基板の成膜面に略直角に対向して配設する構造としている。
【００１３】
こうした構造により、半導体基板の成膜面に処理ガスが直接供給されて、その表面に順次炭化珪素膜が成膜（成長）されるため、その成膜レートも自ずと向上されるようになるとともに、必要とされる処理ガスの量も必要最小限となる。なお一般に、処理ガスの供給は、半導体基板の近傍で行われるほど上記成膜レートおよび処理ガス量の軽減効果は向上するものの、逆に成膜精度は低下する。すなわち、処理ガスが集中する管の中央部分ほど、成膜される膜の膜厚が厚くなり、逆に、管の周辺部分では、成膜される膜の膜厚が薄くなる傾向にある。この点、上記口径の異なる複数の管が多重化された多重管を採用することで、それら管ごとに処理ガスの量や供給時期、供給期間等を適宜に調節することが可能となり、それら調整を通じて、成膜される炭化珪素膜の膜厚を均一化することも可能となる。
【００１４】
また、こうした多重管においては、請求項２に記載の成膜装置のように、その最外周の管の口径を前記半導体基板の直径に略等しいか若しくは該直径よりも大径に設定することが望ましい。このように多重管の最外周の管の径を規定することにより、その内周に形成される管の径は自ずとそれよりも小さく設定される。このように多重管の径が規定されることにより、最外周の管とその内部直近に形成される管との間からは半導体基板の中央部よりも外側の部分に集中的に処理ガスが供給され、またそれよりも内部に形成される管からは半導体基板の中央部も含めてより内側に集中的に処理ガスが供給されるようになる。これにより、半導体基板全体として処理ガスの均一化が促進されるようになる。また、こうして構成された多重管の各管ごとに処理ガスの供給時期を異ならしめることで、こうした効果がより顕著に奏されるようになる。
【００１５】
また、さらには、請求項３に記載の成膜装置のように、多重管を構成する複数の管に対応して各別に処理ガスの流通を制御する弁手段を備える構成とすることで、それら多重管を構成する管ごとに処理ガスの量や供給時期、供給期間等を調整することも容易となる。
【００１６】
またこの弁手段に関しては、請求項４に記載の成膜装置のように、前記多重管を構成する複数の管のいずれかに選択的に前記処理ガスが流通されるように開閉操作されるものとすることで、上記成膜されるエピタキシャル膜の均一化を図るための弁操作を極めて簡易なものとすることができるようになる。
【００１７】
また、請求項１〜４のいずれかに記載の炭化珪素膜の成膜装置にあっては、請求項５に記載のように、多重管を構成する各管をそれぞれ、流通する処理ガスの温度を制御し得る複数の異なる材質の管がその延伸方向に連結される構造とすることが望ましい。これにより、容器内が高温に維持される場合であれ、それら管内を流通する処理ガスの温度を、その部分部分に応じた適正な温度に維持することが可能となる。
【００１８】
また、こうした複数の異なる材質の管としては、特に請求項６に記載のように、容器の入り口から前記半導体基板に対向する部分にかけて順に、ステンレス管、石英ガラス管、及びカーボン管を連結する構造が、処理ガスの上記容器入り口付近での反応（固化）を抑制する上で有効である。
【００１９】
なお、請求項７に記載の成膜装置のように、上記処理ガスについては、シラン系またはジクロロシラン系ガスおよび不飽和炭化水素ガスをキャリアガスと共に同時に供給する構造とすることで、全体としてのガス量を抑えつつ、成膜レートの向上、ひいては半導体基板自体の生産効率の向上を図ることができるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる炭化珪素膜の成膜装置の一実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。
【００２１】
この実施の形態にかかる炭化珪素膜の成膜装置は、先の図５に示したように、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）からなる半導体基板（ウエハ）１００の表面に、さらに純度の高い炭化珪素からなるエピタキシャル膜１１０を成膜するためのものである。
【００２２】
はじめに、図１を参照して、この実施の形態にかかる成膜装置の全体構成を説明する。
図１に示されるように、この実施の形態にかかる炭化珪素膜の成膜装置は、大きくは、シリンダキャビネット１、成膜部２、および排気浄化部３を備えて構成される。
【００２３】
上記シリンダキャビネット１には、ボンベＢ１〜Ｂ４が保管されている。これらボンベＢ１〜Ｂ４のうち、ボンベＢ１およびボンベＢ２は、モノシランガス（ＳｉＨ４）を生成するためのものであり、ボンベＢ３およびボンベＢ４は、プロパンガス（Ｃ３Ｈ８）を生成するためのものである。また、このシリンダキャビネット１にて生成されるモノシランガス（ＳｉＨ４）およびプロパンガス（Ｃ３Ｈ８）を供給するための配管はそれぞれ、その流通を制御するためのバルブＶ２およびバルブＶ３を介して上記成膜部２に接続されている。
【００２４】
一方、上記バルブＶ２およびバルブＶ３を介してこれらモノシランガス（ＳｉＨ４）およびプロパンガス（Ｃ３Ｈ８）を供給するための配管には、それらガスのキャリアガスを供給するための配管がその流通を制御するためのバルブＶ１を介して接続されている。すなわち、弁手段であるこれらバルブＶ１〜Ｖ３が開弁操作されることにより、モノシランガス（ＳｉＨ４）およびプロパンガス（Ｃ３Ｈ８）に上記キャリアガスが混合され、この混合されたガスが、上記エピタキシャル膜１１０を成膜するための処理ガスＧとして成膜部２に供給される。ちなみに本実施の形態では、この処理ガスＧとして、モノシランガス（ＳｉＨ４）が０．１％、プロパンガス（Ｃ３Ｈ８）が０．５％、キャリアガスが９９．４％の割合で混合されたものを用いるとする。
【００２５】
一方、こうして生成される処理ガスＧが供給される成膜部２は、実際に半導体基板１００の表面にエピタキシャル膜１１０を成膜する部分である。この成膜部２には、同図１に示されるように、成膜室２００と、それに接続される配管を開閉する弁手段であるバルブＶ４およびＶ５と、真空ポンプＰとが設けられている。
【００２６】
ここで、この実施の形態においては特に、上記成膜室２００に対し、口径の異なる２層の管からなる多重管２０１を接続するようにしている。そして、この多重管２０１を構成する内管２０１ａと外管２０１ｂとは、各別のバルブＶ４およびバルブＶ５を介して上記供給される処理ガスＧの流通が制御されるようになっている。すなわち、バルブＶ４が開かれた場合には上記内管２０１ａを介して処理ガスＧが成膜室２００に供給され、バルブＶ５が開かれた場合には上記外管２０１ｂを介して処理ガスＧが成膜室２００に供給される。ちなみに、上記内管２０１ａおよび外管２０１ｂに供給される処理ガスＧは、基本的に同じガスであるが、本実施の形態では説明の便宜上、内管２０１ａに供給されるガスを処理ガスＧ１、外管２０１ｂに供給されるガスを処理ガスＧ２としている。
【００２７】
また、真空ポンプＰは、成膜室２００内で処理された処理済みのガスを吸引してこれを上記排気浄化部３へ排出するためのものである。
なお、便宜上図示は省略したが、成膜室２００にはチラーなどの冷却装置が接続されており、該成膜室２００は、こうした冷却装置から冷却水（純水）などの供給を受けて、適宜冷却されるようになっている。
【００２８】
そして、排気浄化部３には、成膜部２から真空ポンプＰを介して排出される処理済みのガスを浄化して無害のガスとする除害装置３１と、この無害のガスを屋外等に排気する排気ファンＦとが設けられている。
【００２９】
次に、上記多重管２０１が接続されて構成される成膜室２００について、その具体構造を図２および図３を併せ参照して詳述する。ここで、図２は、この成膜室２００の断面構造を模式的に示しており、また図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った部分、すなわち上記多重管２０１についてその断面構造を示している。
【００３０】
さて、この成膜室２００は、図２に示されるように、石英ガラスなどからなる円筒状の容器２０２の両端に形成されたフランジ部２０２ａを覆うように、ステンレスなどからなる蓋２０３が配設されて形成される。このフランジ部２０２ａと蓋２０３とは、図示しないＯリング等を介して密着されており、これにより容器２０２（成膜室２００）内は密閉された状態となっている。
【００３１】
ここで、この容器２０２の内部の略中央には、半導体基板１００が、カーボンなどからなる基板保持板２０４に保持された状態にて配設されている。この基板保持板２０４は、円盤状に形成されており、その円周方向に上述した処理済みのガスを排出するための切り欠き２０４ａが複数設けられている。また、この基板保持板２０４の位置に対応して、上記容器２０２の外側には、加熱手段としての高周波のコイル２０５が該容器２０２を周回するかたちで配設されている。そのため、このコイル２０５に高周波電流が流されると、そこに発生する磁気エネルギー（電磁波）を受けて基板保持板２０４が発熱し、この基板保持板２０４に保持される半導体基板１００が加熱されるようになる。なお、本実施の形態では、これら基板保持板２０４およびコイル２０５が加熱部となる。
【００３２】
また、これら半導体基板１００および基板保持板２０４には、これらを取り囲むように、密度の粗いカーボンなどからなる断熱材２０６ａおよび２０６ｂが配設されており、半導体基板１００近傍の熱の発散が好適に抑制されるようになっている。ちなみに、同図２では便宜上、これら断熱材２０６ａと２０６ｂ、また断熱材２０６ｂと容器２０２との間に空間が存在するかのように図示しているが、実際にはこれらの空間はなく、それぞれが密着した状態となっている。
【００３３】
また図２に示されるように、容器２０２には、上記基板保持板２０４に保持された半導体基板１００の表面（成膜面）に略直角に対向するかたちで、口径の異なる２つの管が多重化された上述の多重管２０１が配設される。
【００３４】
ここで、この多重管２０１は、その断面形状を図３に示すように、上記半導体基板１００の成膜面近傍まで延伸される内管２０１ａと、この内管２０１ａと所定の間隔を隔ててこれを取り囲むように配設される外管２０１ｂとによって構成されている。
【００３５】
また、図２に示されるように、この多重管２０１を構成する外管２０１ｂの口径は、半導体基板１００の直径に略等しく形成されている。また、その内側に形成される内管２０１ａの口径は、同半導体基板１００の直径よりも、それら各管（内管２０１ａおよび外管２０１ｂ）の上記所定の間隔に対応する分だけ小さく形成されている。なお、これら内管２０１ａおよび外管２０１ｂはそれぞれ、容器２０２の入り口から半導体基板１００の成膜面に対向する部分にかけて、ステンレス管Ｓ、石英ガラス管Ｑ、カーボン管Ｃの順に連結されて構成されている。これにより、容器２０２の中央部が上述のように加熱される場合であれ、その入り口付近で処理ガスＧ（Ｇ１、Ｇ２）が反応（固化）してしまうことが抑制されるようになる。換言すれば、内管２０１ａおよび外管２０１ｂのこうした連結管構造によって、簡易ながら上記処理ガスＧ（Ｇ１、Ｇ２）の温度が制御されるようになる。
【００３６】
そして、これら内管２０１ａおよび外管２０１ｂには、それぞれ上記バルブＶ４およびＶ５（図１）が設けられており、バルブＶ４の開放に伴って処理ガスＧ１が、バルブＶ５の開放に伴って処理ガスＧ２が選択的に供給されて、これらがそれぞれ半導体基板１００の成膜面に吹きつけられるようになる。なお、本実施の形態では、これら多重管２０１やバルブＶ４およびＶ５をはじめ、シリンダキャビネット１等も含めてガス供給部が構成されている。
【００３７】
他方、同じく図２に示されるように、容器２０２には、上記基板保持板２０４の裏面側に、これと対向するかたちでガス排出管２０７が配設されている。このガス排出管２０７は、上述した真空ポンプＰ（図１）に接続されて、その吸引力に基づき、処理済みのガスを上記排気浄化部３へ排出するための管である。また、このガス排出管２０７も、基板保持板２０４の裏面に対向する部分から容器２０２の出口にかけて順に、カーボン管Ｃ、石英ガラス管Ｑ、ステンレス管Ｓが連結されて構成されている。これにより、上述と同様に、簡易ながらそれら処理済みのガスの温度を制御することができるようになる。なお、本実施の形態では、これらガス排出管２０７および真空ポンプＰによって排出部が構成される。
【００３８】
次に、このように構成される本実施の形態の成膜装置を用いた炭化珪素（ＳｉＣ）膜の成膜手順の一例について、簡単に説明する。
この成膜装置による炭化珪素（ＳｉＣ）膜の成膜にあたっては、蓋２０３を外して半導体基板１００を基板保持板２０４にセットした後、蓋２０３を閉じる。そして、バルブＶ１〜Ｖ５が閉弁されている状態から、以下に列記する手順に従って、その成膜操作が行われる。
（イ）真空ポンプＰ（図１）を作動させて成膜室２００（容器２０２）内の排気を行う。
（ロ）コイル２０５に高周波電流を流し、基板保持板２０４に保持される半導体基板１００およびその近傍を１２００℃〜１５００℃に加熱する。
（ハ）バルブＶ１〜Ｖ３を開弁し、モノシランガス（ＳｉＨ４）、プロパンガス（Ｃ３Ｈ８）、およびキャリアガスを前述の割合で混合して、処理ガスＧを生成する。
（ニ）バルブＶ４を開、バルブＶ５を閉とし、上記処理ガスＧ（Ｇ１）を内管２０１ａを通じて半導体基板１００の中央部に集中的に供給して、半導体基板１００の中央部分およびその近傍にエピタキシャル膜１１０を成膜する。
（ホ）バルブＶ４を閉、バルブＶ５を開とし、上記処理ガスＧ（Ｇ２）を外管２０１ｂと内管２０１ａとの間から半導体基板１００の外側の部分に集中的に供給して、半導体基板１００の外側部分およびその近傍にエピタキシャル膜１１０を成膜する。
【００３９】
その後、上記（ニ）および（ホ）の操作を適宜の時間毎に繰り返すことによって、半導体基板１００の表面に略均一に所望とされる膜厚を有するエピタキシャル膜１１０を成膜する。なお、上記（ニ）および（ホ）の操作にかかる成膜レートはそれぞれ、およそ５〜１０μｍ／ｈとなっている。また、真空ポンプＰは、これらエピタキシャル膜１１０の成膜中、所定の吸引力にて作動されて成膜室２００内の処理済みのガスを排気浄化部３へ排出する。
【００４０】
こうして半導体基板１００上へのエピタキシャル膜１１０の成膜が終了した後は、バルブＶ１〜バルブＶ５を閉弁して半導体基板１００への処理ガスＧの供給を中止する。そしてその後、コイル２０５への通電を停止する。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に列記するような効果を得ることができる。
（１）この実施の形態では、半導体基板１００への処理ガスＧの供給を、該半導体基板１００の成膜面に略直角に対向して配設される多重管２０１にて行うこととした。これにより、半導体基板１００の成膜面に処理ガスＧが直接供給され、その表面に順次エピタキシャル膜１１０が成膜（成長）されるため、その成膜レートも自ずと向上されるようになるとともに、必要とされる処理ガスの量も必要最小限とすることができる。また、上記多重管２０１を内管２０１ａおよび外管２０１ｂによって構成することで、それら管ごとに処理ガスＧの量や供給時期、供給期間等を適宜に調節することが可能となり、それら調整を通じて、成膜される炭化珪素膜の膜厚を均一化することができる。
【００４２】
（２）この実施の形態では、外管２０１ｂの口径を半導体基板１００の直径に略等しく形成し、その内周に形成される内管２０１ａの口径を、半導体基板１００よりも小さく形成した。そのため、内管２０１ａからは半導体基板１００の中央部も含めてより内側に集中的に処理ガスＧ１が供給され、また外管２０１ｂと内管２０１ａとの間からは半導体基板１００の中央部よりも外側の部分に集中的に処理ガスＧ２が供給されるようになる。これにより、半導体基板１００全体にわたって処理ガスＧの供給が可能となり、これによっても膜厚の均一化が促進される。
【００４３】
（４）この実施の形態では、多重管２０１を構成する内管２０１ａおよび外管２０１ｂのそれぞれに対応して、各別に処理ガスＧの流通を制御するバルブを設けているため、それら内管２０１ａと外管２０１ｂとで、処理ガスＧの供給時期を変更することができる。また、こうして処理ガスＧの供給時期を異ならしめることで、成膜されるエピタキシャル膜１１０のより一層の均一化を図ることができる。
【００４４】
（５）また、この実施の形態では、バルブＶ４およびバルブＶ５の開閉操作によって、内管２０１ａおよび外管２０１ｂのいずれかに選択的に処理ガスＧを供給することから、極めて簡易な構成で迅速にエピタキシャル膜１１０を成膜することができる。
【００４５】
（６）この実施の形態では、多重管２０１を構成する内管２０１ａおよび外管２０１ｂを、容器２０２の入り口から半導体基板１００に対向する部分にかけて順に、ステンレス管Ｓ、石英ガラス管Ｑ、及びカーボン管Ｃを連結して構成した。これにより、容器２０２内が高温に維持される場合であっても、簡易ながら処理ガスＧの温度をその部分部分に応じた適正な温度に維持することができる。
【００４６】
（７）さらに、この実施の形態では、ガス排出管２０７の材質も、基板保持板２０４の裏面に対向する部分から容器２０２の出口にかけて順に、カーボン管Ｃ、石英ガラス管Ｑ、ステンレス管Ｓを連結して構成したため、簡易ながらそれら処理済みのガスの温度を制御することができる。
【００４７】
（８）この実施の形態では、キャリアガスにモノシランガス（ＳｉＨ４）およびプロパンガス（Ｃ３Ｈ８）が混合された処理ガスＧを半導体基板１００に供給している。そのため、それら各ガス毎に成膜室２００内を排気する必要がなく、エピタキシャル膜１１０を迅速に成膜することができる。
【００４８】
なお、この発明にかかる炭化珪素膜の成膜装置は、上記実施の形態に限定されるものではなく、同実施の形態を適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
【００４９】
・上記実施の形態では、外管２０１ｂの口径を半導体基板１００の直径と略等しく形成したが、こうした口径の寸法を半導体基板１００の直径よりも大径としてもよい。この場合であっても、半導体基板１００上に、内管２０１ａの開口が形成されることから、上記実施の形態と同様に、内管２０１ａと外管２０１ｂとの間の部分によって半導体基板１００の外周部分にも好適に処理ガスを供給することができる。
【００５０】
・上記実施の形態では、内管２０１ａと外管２０１ｂとのいずれかに選択的に処理ガスＧが流通するようにバルブＶ４およびバルブＶ５の開閉操作を行った。しかし、バルブＶ４およびバルブＶ５は、必ずしもこのように選択的に開閉する必要はなく、その成膜度合いに合わせて流量を変化させるようなかたちで操作してもよい。すなわち、内管２０１ａおよび外管２０１ｂに一斉に処理ガスＧを供給することもできる。
【００５１】
・上記実施の形態では、多重管２０１を、ステンレス管Ｓ、石英ガラス管Ｑ、及びカーボン管Ｃを連結して構成したが、多重管２０１の材質はこれに限ることなく、適宜変更してもよい。
【００５２】
・上記実施の形態では、内管２０１ａおよび外管２０１ｂの２層からなる多重管２０１を採用したが、こうした多重管を形成する管の数はこれに限定されることなく、適宜変更してもよい。例えば、先の図３に対応する図として図４に示すように、上記多重管２０１に代えて、３層の管からなる多重管２１０としてもよい。この多重管２１０のように管が複数形成されるほど、半導体基板１００に対して多くの態様にて処理ガスＧを供給することができるようになることから、その成膜精度もさらに高められることとなる。
【００５３】
・上記実施の形態では、シラン系またはジクロロシラン系ガスとして、モノシランガス（ＳｉＨ４）を採用した。しかし、これらシラン系またはジクロロシラン系ガスとしては他に、ジクロロシラン、テトラクロロシラン、トリクロロシラン、ヘキサクロロシラン等があり、これらを採用することもできる。また、不飽和炭化水素ガスとして、プロパンガス（Ｃ３Ｈ８）に代えて、アセチレン、エチレン等を採用することもできる。なお、上記キャリアガスとしては、例えば水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）などの単一ガスのほか、これらを適宜に混合した混合ガスなども採用することができる。
【００５４】
・この実施の形態では、炭化珪素（ＳｉＣ）からなる半導体基板１００にエピタキシャル膜１１０を成膜したが、シリコン（Ｓｉ）からなる半導体基板にこうしたエピタキシャル膜１１０を成膜してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる炭化珪素膜の成膜装置の一実施の形態を示すブロック図。
【図２】同実施の形態の成膜室についてその具体構造を示す概略断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面に沿った断面図。
【図４】同実施の形態の炭化珪素膜の成膜装置の変形例を示す断面図。
【図５】エピタキシャル膜の成膜態様を示す一部正面図。
【図６】従来の炭化珪素膜の成膜装置を示す概略構成図。
【符号の説明】
１…シリンダキャビネット、２…成膜部、３…排気浄化部、３１…除害装置、１００…半導体基板、１１０…エピタキシャル膜、２００…成膜室、２０１、２１０…多重管、２０１ａ…内管、２０１ｂ…外管、２０２…容器、２０２ａ…フランジ部、２０３…蓋、２０４…基板保持板、２０４ａ…切り欠き、２０５…コイル、２０６ａ、２０６ｂ…断熱材、２０７…ガス排出管。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板上に炭化珪素（ＳｉＣ）膜を成膜する炭化珪素膜の成膜装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板の材料として近年、高耐熱、高耐圧、大電力特性の素子を実現することの可能な材料として炭化珪素（ＳｉＣ）が注目されている。また、こうした炭化珪素からなる半導体基板には通常、さらに純度の高い炭化珪素（ＳｉＣ）からなるエピタキシャル膜が成膜されることが多い。これによって、半導体基板としてのさらなる機能向上が図られている。
【０００３】
図５は、こうした炭化珪素（ＳｉＣ）のエピタキシャル膜が形成された半導体基板（ウエハ）の側面構造を模式的に示している。同図５に示されるように、半導体基板１００の表面には、その全体に渡って均質（均一）なエピタキシャル膜１１０が成膜されることが望まれている。
【０００４】
ここで、半導体基板１００上にこうした炭化珪素（ＳｉＣ）からなるエピタキシャル膜１１０を成膜する装置としては、例えば特許文献１に記載されている装置が知られている。図６に、この特許文献１に記載された装置の概要を示す。
【０００５】
同図６に示されるように、この装置は、大きくは、成膜室５０、ガス導入パイプ５１、プレート５２、加熱部５３、およびガス排出パイプ５４を備えて構成される。ここで、成膜室５０の内部中央には、上記ガス導入パイプ５１の先端ノズル５１ａが配設され、このガス導入パイプ５１の先端付近に、上記プレート５２が略直角に取り付けられている。さらに、プレート５２の上面には半導体基板１００が配置され、プレート５２の下面に設けられた加熱部５３によって、半導体基板１００が加熱されるようになっている。また、ガス導入パイプ５１は、成膜室５０の外部において、Ｈ２ガス、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス、Ｎ２ガス、およびＣ２Ｈ２ガスの供給源にバルブｖ１〜ｖ４を介して、それぞれ接続されている。また一方、成膜室５０には図示しない排気ポンプ等に接続されたガス排出パイプ５４が設けられ、圧力調整バルブｖ５を介して成膜室５０内のガスを排気できるようになっている。
【０００６】
そして、このように構成された装置では、プレート５２上に配置された半導体基板１００をまずは加熱部５３によって１２００℃等、適宜の温度に加熱する。次いで、ガス排出パイプ５４によって成膜室５０内の排気を行いつつ、ガス導入パイプ５１から上記ガスを順次成膜室５０内に供給する。こうして成膜室５０内にそれら供給するガスに対応した気相が形成されることで、半導体基板１００の表面にエピタキシャル膜１１０が成長されるようになる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−５７１０９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、ガス導入パイプ５１から上記ガスを順次成膜室５０に供給することによって、半導体基板１００の表面に炭化珪素（ＳｉＣ）からなるエピタキシャル膜１１０を成膜することは確かにできる。
【０００９】
しかしこの装置では、半導体基板１００に上記エピタキシャル膜１１０を成膜するために、成膜室５０の全体にガスを充満させる必要がある。すなわち、成膜室５０内にガスが充満されるまでは、半導体基板１００上へのエピタキシャル膜１１０の成膜が促進されないことから、膜の生成速度（成膜レート）も自ずと低下することとなる。特に、径の大きな半導体基板１００に上記エピタキシャル膜１１０を成膜する場合には、こうした成膜レートに起因する生産性の低下が顕著となる。
【００１０】
さらに、成膜室５０内を均一のガス雰囲気にする必要のある上記成膜装置では、成膜室５０内を満たし得る多量のガスが必要となる。しかし、上記各ガスのうち、そのほとんどは化学反応を起こさないままにガス排出パイプ５４によって成膜室５０の外部へ排出されることから、こうしたガスの損失も無視できないものとなる。
【００１１】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、半導体基板上に炭化珪素（ＳｉＣ）からなるエピタキシャル膜を成膜するにあたり、該エピタキシャル膜を必要最小限のガス量にて精度よく、しかも迅速に成膜することのできる炭化珪素膜の成膜装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
こうした目的を達成するため、請求項１に記載の炭化珪素膜の成膜装置では、容器内に保持された半導体基板を加熱しつつ、この保持された半導体基板に炭化珪素膜を成膜するための処理ガスを供給して同半導体基板の表面に炭化珪素膜を成膜する炭化珪素膜の成膜装置として、この容器内に、口径の異なる複数の管が多重化された多重管を、前記保持された半導体基板の成膜面に略直角に対向して配設する構造としている。
【００１３】
こうした構造により、半導体基板の成膜面に処理ガスが直接供給されて、その表面に順次炭化珪素膜が成膜（成長）されるため、その成膜レートも自ずと向上されるようになるとともに、必要とされる処理ガスの量も必要最小限となる。なお一般に、処理ガスの供給は、半導体基板の近傍で行われるほど上記成膜レートおよび処理ガス量の軽減効果は向上するものの、逆に成膜精度は低下する。すなわち、処理ガスが集中する管の中央部分ほど、成膜される膜の膜厚が厚くなり、逆に、管の周辺部分では、成膜される膜の膜厚が薄くなる傾向にある。この点、上記口径の異なる複数の管が多重化された多重管を採用することで、それら管ごとに処理ガスの量や供給時期、供給期間等を適宜に調節することが可能となり、それら調整を通じて、成膜される炭化珪素膜の膜厚を均一化することも可能となる。
【００１４】
また、こうした多重管においては、請求項２に記載の成膜装置のように、その最外周の管の口径を前記半導体基板の直径に略等しいか若しくは該直径よりも大径に設定することが望ましい。このように多重管の最外周の管の径を規定することにより、その内周に形成される管の径は自ずとそれよりも小さく設定される。このように多重管の径が規定されることにより、最外周の管とその内部直近に形成される管との間からは半導体基板の中央部よりも外側の部分に集中的に処理ガスが供給され、またそれよりも内部に形成される管からは半導体基板の中央部も含めてより内側に集中的に処理ガスが供給されるようになる。これにより、半導体基板全体として処理ガスの均一化が促進されるようになる。また、こうして構成された多重管の各管ごとに処理ガスの供給時期を異ならしめることで、こうした効果がより顕著に奏されるようになる。
【００１５】
また、さらには、請求項３に記載の成膜装置のように、多重管を構成する複数の管に対応して各別に処理ガスの流通を制御する弁手段を備える構成とすることで、それら多重管を構成する管ごとに処理ガスの量や供給時期、供給期間等を調整することも容易となる。
【００１６】
またこの弁手段に関しては、請求項４に記載の成膜装置のように、前記多重管を構成する複数の管のいずれかに選択的に前記処理ガスが流通されるように開閉操作されるものとすることで、上記成膜されるエピタキシャル膜の均一化を図るための弁操作を極めて簡易なものとすることができるようになる。
【００１７】
また、請求項１〜４のいずれかに記載の炭化珪素膜の成膜装置にあっては、請求項５に記載のように、多重管を構成する各管をそれぞれ、流通する処理ガスの温度を制御し得る複数の異なる材質の管がその延伸方向に連結される構造とすることが望ましい。これにより、容器内が高温に維持される場合であれ、それら管内を流通する処理ガスの温度を、その部分部分に応じた適正な温度に維持することが可能となる。
【００１８】
また、こうした複数の異なる材質の管としては、特に請求項６に記載のように、容器の入り口から前記半導体基板に対向する部分にかけて順に、ステンレス管、石英ガラス管、及びカーボン管を連結する構造が、処理ガスの上記容器入り口付近での反応（固化）を抑制する上で有効である。
【００１９】
なお、請求項７に記載の成膜装置のように、上記処理ガスについては、シラン系またはジクロロシラン系ガスおよび不飽和炭化水素ガスをキャリアガスと共に同時に供給する構造とすることで、全体としてのガス量を抑えつつ、成膜レートの向上、ひいては半導体基板自体の生産効率の向上を図ることができるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる炭化珪素膜の成膜装置の一実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。
【００２１】
この実施の形態にかかる炭化珪素膜の成膜装置は、先の図５に示したように、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）からなる半導体基板（ウエハ）１００の表面に、さらに純度の高い炭化珪素からなるエピタキシャル膜１１０を成膜するためのものである。
【００２２】
はじめに、図１を参照して、この実施の形態にかかる成膜装置の全体構成を説明する。
図１に示されるように、この実施の形態にかかる炭化珪素膜の成膜装置は、大きくは、シリンダキャビネット１、成膜部２、および排気浄化部３を備えて構成される。
【００２３】
上記シリンダキャビネット１には、ボンベＢ１〜Ｂ４が保管されている。これらボンベＢ１〜Ｂ４のうち、ボンベＢ１およびボンベＢ２は、モノシランガス（ＳｉＨ４）を生成するためのものであり、ボンベＢ３およびボンベＢ４は、プロパンガス（Ｃ３Ｈ８）を生成するためのものである。また、このシリンダキャビネット１にて生成されるモノシランガス（ＳｉＨ４）およびプロパンガス（Ｃ３Ｈ８）を供給するための配管はそれぞれ、その流通を制御するためのバルブＶ２およびバルブＶ３を介して上記成膜部２に接続されている。
【００２４】
一方、上記バルブＶ２およびバルブＶ３を介してこれらモノシランガス（ＳｉＨ４）およびプロパンガス（Ｃ３Ｈ８）を供給するための配管には、それらガスのキャリアガスを供給するための配管がその流通を制御するためのバルブＶ１を介して接続されている。すなわち、弁手段であるこれらバルブＶ１〜Ｖ３が開弁操作されることにより、モノシランガス（ＳｉＨ４）およびプロパンガス（Ｃ３Ｈ８）に上記キャリアガスが混合され、この混合されたガスが、上記エピタキシャル膜１１０を成膜するための処理ガスＧとして成膜部２に供給される。ちなみに本実施の形態では、この処理ガスＧとして、モノシランガス（ＳｉＨ４）が０．１％、プロパンガス（Ｃ３Ｈ８）が０．５％、キャリアガスが９９．４％の割合で混合されたものを用いるとする。
【００２５】
一方、こうして生成される処理ガスＧが供給される成膜部２は、実際に半導体基板１００の表面にエピタキシャル膜１１０を成膜する部分である。この成膜部２には、同図１に示されるように、成膜室２００と、それに接続される配管を開閉する弁手段であるバルブＶ４およびＶ５と、真空ポンプＰとが設けられている。
【００２６】
ここで、この実施の形態においては特に、上記成膜室２００に対し、口径の異なる２層の管からなる多重管２０１を接続するようにしている。そして、この多重管２０１を構成する内管２０１ａと外管２０１ｂとは、各別のバルブＶ４およびバルブＶ５を介して上記供給される処理ガスＧの流通が制御されるようになっている。すなわち、バルブＶ４が開かれた場合には上記内管２０１ａを介して処理ガスＧが成膜室２００に供給され、バルブＶ５が開かれた場合には上記外管２０１ｂを介して処理ガスＧが成膜室２００に供給される。ちなみに、上記内管２０１ａおよび外管２０１ｂに供給される処理ガスＧは、基本的に同じガスであるが、本実施の形態では説明の便宜上、内管２０１ａに供給されるガスを処理ガスＧ１、外管２０１ｂに供給されるガスを処理ガスＧ２としている。
【００２７】
また、真空ポンプＰは、成膜室２００内で処理された処理済みのガスを吸引してこれを上記排気浄化部３へ排出するためのものである。
なお、便宜上図示は省略したが、成膜室２００にはチラーなどの冷却装置が接続されており、該成膜室２００は、こうした冷却装置から冷却水（純水）などの供給を受けて、適宜冷却されるようになっている。
【００２８】
そして、排気浄化部３には、成膜部２から真空ポンプＰを介して排出される処理済みのガスを浄化して無害のガスとする除害装置３１と、この無害のガスを屋外等に排気する排気ファンＦとが設けられている。
【００２９】
次に、上記多重管２０１が接続されて構成される成膜室２００について、その具体構造を図２および図３を併せ参照して詳述する。ここで、図２は、この成膜室２００の断面構造を模式的に示しており、また図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った部分、すなわち上記多重管２０１についてその断面構造を示している。
【００３０】
さて、この成膜室２００は、図２に示されるように、石英ガラスなどからなる円筒状の容器２０２の両端に形成されたフランジ部２０２ａを覆うように、ステンレスなどからなる蓋２０３が配設されて形成される。このフランジ部２０２ａと蓋２０３とは、図示しないＯリング等を介して密着されており、これにより容器２０２（成膜室２００）内は密閉された状態となっている。
【００３１】
ここで、この容器２０２の内部の略中央には、半導体基板１００が、カーボンなどからなる基板保持板２０４に保持された状態にて配設されている。この基板保持板２０４は、円盤状に形成されており、その円周方向に上述した処理済みのガスを排出するための切り欠き２０４ａが複数設けられている。また、この基板保持板２０４の位置に対応して、上記容器２０２の外側には、加熱手段としての高周波のコイル２０５が該容器２０２を周回するかたちで配設されている。そのため、このコイル２０５に高周波電流が流されると、そこに発生する磁気エネルギー（電磁波）を受けて基板保持板２０４が発熱し、この基板保持板２０４に保持される半導体基板１００が加熱されるようになる。なお、本実施の形態では、これら基板保持板２０４およびコイル２０５が加熱部となる。
【００３２】
また、これら半導体基板１００および基板保持板２０４には、これらを取り囲むように、密度の粗いカーボンなどからなる断熱材２０６ａおよび２０６ｂが配設されており、半導体基板１００近傍の熱の発散が好適に抑制されるようになっている。ちなみに、同図２では便宜上、これら断熱材２０６ａと２０６ｂ、また断熱材２０６ｂと容器２０２との間に空間が存在するかのように図示しているが、実際にはこれらの空間はなく、それぞれが密着した状態となっている。
【００３３】
また図２に示されるように、容器２０２には、上記基板保持板２０４に保持された半導体基板１００の表面（成膜面）に略直角に対向するかたちで、口径の異なる２つの管が多重化された上述の多重管２０１が配設される。
【００３４】
ここで、この多重管２０１は、その断面形状を図３に示すように、上記半導体基板１００の成膜面近傍まで延伸される内管２０１ａと、この内管２０１ａと所定の間隔を隔ててこれを取り囲むように配設される外管２０１ｂとによって構成されている。
【００３５】
また、図２に示されるように、この多重管２０１を構成する外管２０１ｂの口径は、半導体基板１００の直径に略等しく形成されている。また、その内側に形成される内管２０１ａの口径は、同半導体基板１００の直径よりも、それら各管（内管２０１ａおよび外管２０１ｂ）の上記所定の間隔に対応する分だけ小さく形成されている。なお、これら内管２０１ａおよび外管２０１ｂはそれぞれ、容器２０２の入り口から半導体基板１００の成膜面に対向する部分にかけて、ステンレス管Ｓ、石英ガラス管Ｑ、カーボン管Ｃの順に連結されて構成されている。これにより、容器２０２の中央部が上述のように加熱される場合であれ、その入り口付近で処理ガスＧ（Ｇ１、Ｇ２）が反応（固化）してしまうことが抑制されるようになる。換言すれば、内管２０１ａおよび外管２０１ｂのこうした連結管構造によって、簡易ながら上記処理ガスＧ（Ｇ１、Ｇ２）の温度が制御されるようになる。
【００３６】
そして、これら内管２０１ａおよび外管２０１ｂには、それぞれ上記バルブＶ４およびＶ５（図１）が設けられており、バルブＶ４の開放に伴って処理ガスＧ１が、バルブＶ５の開放に伴って処理ガスＧ２が選択的に供給されて、これらがそれぞれ半導体基板１００の成膜面に吹きつけられるようになる。なお、本実施の形態では、これら多重管２０１やバルブＶ４およびＶ５をはじめ、シリンダキャビネット１等も含めてガス供給部が構成されている。
【００３７】
他方、同じく図２に示されるように、容器２０２には、上記基板保持板２０４の裏面側に、これと対向するかたちでガス排出管２０７が配設されている。このガス排出管２０７は、上述した真空ポンプＰ（図１）に接続されて、その吸引力に基づき、処理済みのガスを上記排気浄化部３へ排出するための管である。また、このガス排出管２０７も、基板保持板２０４の裏面に対向する部分から容器２０２の出口にかけて順に、カーボン管Ｃ、石英ガラス管Ｑ、ステンレス管Ｓが連結されて構成されている。これにより、上述と同様に、簡易ながらそれら処理済みのガスの温度を制御することができるようになる。なお、本実施の形態では、これらガス排出管２０７および真空ポンプＰによって排出部が構成される。
【００３８】
次に、このように構成される本実施の形態の成膜装置を用いた炭化珪素（ＳｉＣ）膜の成膜手順の一例について、簡単に説明する。
この成膜装置による炭化珪素（ＳｉＣ）膜の成膜にあたっては、蓋２０３を外して半導体基板１００を基板保持板２０４にセットした後、蓋２０３を閉じる。そして、バルブＶ１〜Ｖ５が閉弁されている状態から、以下に列記する手順に従って、その成膜操作が行われる。
（イ）真空ポンプＰ（図１）を作動させて成膜室２００（容器２０２）内の排気を行う。
（ロ）コイル２０５に高周波電流を流し、基板保持板２０４に保持される半導体基板１００およびその近傍を１２００℃〜１５００℃に加熱する。
（ハ）バルブＶ１〜Ｖ３を開弁し、モノシランガス（ＳｉＨ４）、プロパンガス（Ｃ３Ｈ８）、およびキャリアガスを前述の割合で混合して、処理ガスＧを生成する。
（ニ）バルブＶ４を開、バルブＶ５を閉とし、上記処理ガスＧ（Ｇ１）を内管２０１ａを通じて半導体基板１００の中央部に集中的に供給して、半導体基板１００の中央部分およびその近傍にエピタキシャル膜１１０を成膜する。
（ホ）バルブＶ４を閉、バルブＶ５を開とし、上記処理ガスＧ（Ｇ２）を外管２０１ｂと内管２０１ａとの間から半導体基板１００の外側の部分に集中的に供給して、半導体基板１００の外側部分およびその近傍にエピタキシャル膜１１０を成膜する。
【００３９】
その後、上記（ニ）および（ホ）の操作を適宜の時間毎に繰り返すことによって、半導体基板１００の表面に略均一に所望とされる膜厚を有するエピタキシャル膜１１０を成膜する。なお、上記（ニ）および（ホ）の操作にかかる成膜レートはそれぞれ、およそ５〜１０μｍ／ｈとなっている。また、真空ポンプＰは、これらエピタキシャル膜１１０の成膜中、所定の吸引力にて作動されて成膜室２００内の処理済みのガスを排気浄化部３へ排出する。
【００４０】
こうして半導体基板１００上へのエピタキシャル膜１１０の成膜が終了した後は、バルブＶ１〜バルブＶ５を閉弁して半導体基板１００への処理ガスＧの供給を中止する。そしてその後、コイル２０５への通電を停止する。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に列記するような効果を得ることができる。
（１）この実施の形態では、半導体基板１００への処理ガスＧの供給を、該半導体基板１００の成膜面に略直角に対向して配設される多重管２０１にて行うこととした。これにより、半導体基板１００の成膜面に処理ガスＧが直接供給され、その表面に順次エピタキシャル膜１１０が成膜（成長）されるため、その成膜レートも自ずと向上されるようになるとともに、必要とされる処理ガスの量も必要最小限とすることができる。また、上記多重管２０１を内管２０１ａおよび外管２０１ｂによって構成することで、それら管ごとに処理ガスＧの量や供給時期、供給期間等を適宜に調節することが可能となり、それら調整を通じて、成膜される炭化珪素膜の膜厚を均一化することができる。
【００４２】
（２）この実施の形態では、外管２０１ｂの口径を半導体基板１００の直径に略等しく形成し、その内周に形成される内管２０１ａの口径を、半導体基板１００よりも小さく形成した。そのため、内管２０１ａからは半導体基板１００の中央部も含めてより内側に集中的に処理ガスＧ１が供給され、また外管２０１ｂと内管２０１ａとの間からは半導体基板１００の中央部よりも外側の部分に集中的に処理ガスＧ２が供給されるようになる。これにより、半導体基板１００全体にわたって処理ガスＧの供給が可能となり、これによっても膜厚の均一化が促進される。
【００４３】
（４）この実施の形態では、多重管２０１を構成する内管２０１ａおよび外管２０１ｂのそれぞれに対応して、各別に処理ガスＧの流通を制御するバルブを設けているため、それら内管２０１ａと外管２０１ｂとで、処理ガスＧの供給時期を変更することができる。また、こうして処理ガスＧの供給時期を異ならしめることで、成膜されるエピタキシャル膜１１０のより一層の均一化を図ることができる。
【００４４】
（５）また、この実施の形態では、バルブＶ４およびバルブＶ５の開閉操作によって、内管２０１ａおよび外管２０１ｂのいずれかに選択的に処理ガスＧを供給することから、極めて簡易な構成で迅速にエピタキシャル膜１１０を成膜することができる。
【００４５】
（６）この実施の形態では、多重管２０１を構成する内管２０１ａおよび外管２０１ｂを、容器２０２の入り口から半導体基板１００に対向する部分にかけて順に、ステンレス管Ｓ、石英ガラス管Ｑ、及びカーボン管Ｃを連結して構成した。これにより、容器２０２内が高温に維持される場合であっても、簡易ながら処理ガスＧの温度をその部分部分に応じた適正な温度に維持することができる。
【００４６】
（７）さらに、この実施の形態では、ガス排出管２０７の材質も、基板保持板２０４の裏面に対向する部分から容器２０２の出口にかけて順に、カーボン管Ｃ、石英ガラス管Ｑ、ステンレス管Ｓを連結して構成したため、簡易ながらそれら処理済みのガスの温度を制御することができる。
【００４７】
（８）この実施の形態では、キャリアガスにモノシランガス（ＳｉＨ４）およびプロパンガス（Ｃ３Ｈ８）が混合された処理ガスＧを半導体基板１００に供給している。そのため、それら各ガス毎に成膜室２００内を排気する必要がなく、エピタキシャル膜１１０を迅速に成膜することができる。
【００４８】
なお、この発明にかかる炭化珪素膜の成膜装置は、上記実施の形態に限定されるものではなく、同実施の形態を適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
【００４９】
・上記実施の形態では、外管２０１ｂの口径を半導体基板１００の直径と略等しく形成したが、こうした口径の寸法を半導体基板１００の直径よりも大径としてもよい。この場合であっても、半導体基板１００上に、内管２０１ａの開口が形成されることから、上記実施の形態と同様に、内管２０１ａと外管２０１ｂとの間の部分によって半導体基板１００の外周部分にも好適に処理ガスを供給することができる。
【００５０】
・上記実施の形態では、内管２０１ａと外管２０１ｂとのいずれかに選択的に処理ガスＧが流通するようにバルブＶ４およびバルブＶ５の開閉操作を行った。しかし、バルブＶ４およびバルブＶ５は、必ずしもこのように選択的に開閉する必要はなく、その成膜度合いに合わせて流量を変化させるようなかたちで操作してもよい。すなわち、内管２０１ａおよび外管２０１ｂに一斉に処理ガスＧを供給することもできる。
【００５１】
・上記実施の形態では、多重管２０１を、ステンレス管Ｓ、石英ガラス管Ｑ、及びカーボン管Ｃを連結して構成したが、多重管２０１の材質はこれに限ることなく、適宜変更してもよい。
【００５２】
・上記実施の形態では、内管２０１ａおよび外管２０１ｂの２層からなる多重管２０１を採用したが、こうした多重管を形成する管の数はこれに限定されることなく、適宜変更してもよい。例えば、先の図３に対応する図として図４に示すように、上記多重管２０１に代えて、３層の管からなる多重管２１０としてもよい。この多重管２１０のように管が複数形成されるほど、半導体基板１００に対して多くの態様にて処理ガスＧを供給することができるようになることから、その成膜精度もさらに高められることとなる。
【００５３】
・上記実施の形態では、シラン系またはジクロロシラン系ガスとして、モノシランガス（ＳｉＨ４）を採用した。しかし、これらシラン系またはジクロロシラン系ガスとしては他に、ジクロロシラン、テトラクロロシラン、トリクロロシラン、ヘキサクロロシラン等があり、これらを採用することもできる。また、不飽和炭化水素ガスとして、プロパンガス（Ｃ３Ｈ８）に代えて、アセチレン、エチレン等を採用することもできる。なお、上記キャリアガスとしては、例えば水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）などの単一ガスのほか、これらを適宜に混合した混合ガスなども採用することができる。
【００５４】
・この実施の形態では、炭化珪素（ＳｉＣ）からなる半導体基板１００にエピタキシャル膜１１０を成膜したが、シリコン（Ｓｉ）からなる半導体基板にこうしたエピタキシャル膜１１０を成膜してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる炭化珪素膜の成膜装置の一実施の形態を示すブロック図。
【図２】同実施の形態の成膜室についてその具体構造を示す概略断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面に沿った断面図。
【図４】同実施の形態の炭化珪素膜の成膜装置の変形例を示す断面図。
【図５】エピタキシャル膜の成膜態様を示す一部正面図。
【図６】従来の炭化珪素膜の成膜装置を示す概略構成図。
【符号の説明】
１…シリンダキャビネット、２…成膜部、３…排気浄化部、３１…除害装置、１００…半導体基板、１１０…エピタキシャル膜、２００…成膜室、２０１、２１０…多重管、２０１ａ…内管、２０１ｂ…外管、２０２…容器、２０２ａ…フランジ部、２０３…蓋、２０４…基板保持板、２０４ａ…切り欠き、２０５…コイル、２０６ａ、２０６ｂ…断熱材、２０７…ガス排出管。
Claims (7)
- 容器内に保持された半導体基板を加熱する加熱部と、この保持された半導体基板に炭化珪素膜を成膜するための処理ガスを供給するガス供給部と、処理済みのガスを容器から排出する排出部とを備える炭化珪素膜の成膜装置において、
前記ガス供給部は、口径の異なる複数の管が多重化された多重管を備え、該多重管が、前記容器内で、前記保持された半導体基板の成膜面に略直角に対向して配設されてなる
ことを特徴とする炭化珪素膜の成膜装置。 - 前記多重管は、その最外周の管の口径が前記半導体基板の直径に略等しいか若しくは該直径よりも大径に設定されてなる
請求項１に記載の炭化珪素膜の成膜装置。 - 前記ガス供給部は、前記多重管を構成する複数の管に対応して各別に前記処理ガスの流通を制御する弁手段を備えてなる
請求項１または２に記載の炭化珪素膜の成膜装置。 - 前記弁手段は、前記多重管を構成する複数の管のいずれかに選択的に前記処理ガスが流通されるように開閉操作される
請求項３に記載の炭化珪素膜の成膜装置。 - 前記多重管を構成する各管はそれぞれ、前記流通する処理ガスの温度を制御し得る複数の異なる材質の管がその延伸方向に連結されてなる
請求項１〜４のいずれかに記載の炭化珪素膜の成膜装置。 - 前記複数の異なる材質の管が、ステンレス管、石英ガラス管、及びカーボン管からなり、これらの管が容器の入り口から前記半導体基板に対向する部分にかけて順に連結されてなる
請求項５に記載の炭化珪素膜の成膜装置。 - 前記ガス供給部は、前記処理ガスとして、シラン系またはジクロロシラン系ガス、および不飽和炭化水素ガスをキャリアガスと共に同時に供給するものである
請求項１〜６のいずれかに記載の炭化珪素膜の成膜装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003038703A JP3912293B2 (ja) | 2003-02-17 | 2003-02-17 | 炭化珪素膜の成膜装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003038703A JP3912293B2 (ja) | 2003-02-17 | 2003-02-17 | 炭化珪素膜の成膜装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004247692A true JP2004247692A (ja) | 2004-09-02 |
| JP3912293B2 JP3912293B2 (ja) | 2007-05-09 |
Family
ID=33023155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003038703A Expired - Lifetime JP3912293B2 (ja) | 2003-02-17 | 2003-02-17 | 炭化珪素膜の成膜装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3912293B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008034780A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-02-14 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | エピタキシャルＳｉＣ膜付き半導体ＳｉＣ基板の製造方法およびそのエピタキシャルＳｉＣ成膜装置 |
| JP2008045155A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Konica Minolta Opto Inc | 成膜装置 |
| JP2008230924A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Denso Corp | 炭化珪素単結晶の製造装置および製造方法 |
| JP2011195346A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Nuflare Technology Inc | 成膜装置および成膜方法 |
| JP2016117609A (ja) * | 2014-12-19 | 2016-06-30 | 昭和電工株式会社 | ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法及びＳｉＣエピタキシャル成長装置 |
-
2003
- 2003-02-17 JP JP2003038703A patent/JP3912293B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008034780A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-02-14 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | エピタキシャルＳｉＣ膜付き半導体ＳｉＣ基板の製造方法およびそのエピタキシャルＳｉＣ成膜装置 |
| JP2008045155A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Konica Minolta Opto Inc | 成膜装置 |
| JP2008230924A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Denso Corp | 炭化珪素単結晶の製造装置および製造方法 |
| JP2011195346A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Nuflare Technology Inc | 成膜装置および成膜方法 |
| JP2016117609A (ja) * | 2014-12-19 | 2016-06-30 | 昭和電工株式会社 | ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法及びＳｉＣエピタキシャル成長装置 |
| US10262863B2 (en) | 2014-12-19 | 2019-04-16 | Showa Denko K.K. | Method for manufacturing SiC epitaxial wafer by simultaneously utilizing an N-based gas and a CI-based gas, and SiC epitaxial growth apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3912293B2 (ja) | 2007-05-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4994551B2 (ja) | 薄膜を成長させる、改良された装置および方法 | |
| US8123860B2 (en) | Apparatus for cyclical depositing of thin films | |
| JP4931082B2 (ja) | ガスヘッド及び薄膜製造装置 | |
| JP3468859B2 (ja) | 気相処理装置及び気相処理方法 | |
| WO2008056742A1 (fr) | Procédé de fabrication de film barrière | |
| TW562882B (en) | Method to manufacture a coated substrate | |
| EP3751018A1 (en) | Vacuum reaction device and reaction method | |
| US9157151B2 (en) | Elimination of first wafer effect for PECVD films | |
| WO2011114858A1 (ja) | 半導体薄膜の製造方法、半導体薄膜の製造装置、サセプター、およびサセプター保持具 | |
| CN102576667A (zh) | 中空阴极喷头 | |
| WO2011044451A2 (en) | Multi-gas centrally cooled showerhead design | |
| CN105714380A (zh) | 一种碳化硅外延生长装置及方法 | |
| JP3912293B2 (ja) | 炭化珪素膜の成膜装置 | |
| US9711353B2 (en) | Method for manufacturing compound semiconductor epitaxial substrates including heating of carrier gas | |
| JP2016050164A (ja) | ＳｉＣ化学気相成長装置 | |
| JP2006028625A (ja) | Ｃｖｄ装置 | |
| JP2001250783A (ja) | 気相成長装置及び気相成長方法 | |
| JP6717632B2 (ja) | 蒸着処理装置 | |
| JPS6168393A (ja) | ホツトウオ−ル形エピタキシヤル成長装置 | |
| US20150144963A1 (en) | Silicon carbide epi-wafer and method of fabricating the same | |
| JP3918750B2 (ja) | 炭化珪素膜の成膜装置 | |
| JP2007081315A (ja) | 半導体薄膜成長装置 | |
| TW202340516A (zh) | 透過原子層沉積塗覆複雜主體的內表面 | |
| JPH07240379A (ja) | 薄膜形成法及びその装置 | |
| JP4135543B2 (ja) | 炭化珪素結晶の成長方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050414 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050818 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060801 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060929 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061024 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061211 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070109 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070122 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 3912293 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110209 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120209 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130209 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140209 Year of fee payment: 7 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |