JP6065762B2 - 炭化珪素半導体成膜装置およびそれを用いた成膜方法 - Google Patents
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Description
本発明は、炭化珪素（以下、ＳｉＣという）半導体の原料となるＳｉ原料含有ガスとＣ原料含有ガスを供給することでＳｉＣ半導体をエピタキシャル成長させるＳｉＣ半導体成膜装置およびそれを用いた成膜方法に関するものである。
従来より、Ｓｉ原料ガスやＣ原料ガスをＳｉＣ半導体基板の上方から供給してＳｉＣ半導体をエピタキシャル成長させる縦型のＳｉＣ成膜装置がある。そして、このような縦型のＳｉＣ成膜装置において、膜厚と濃度の均一性を向上させるために、例えば、各原料ガスの濃度やＣ／Ｓｉ比を不均一にして原料ガスを導入する方法がとられている。しかしながら、原料ガスを混合して導入するＳｉＣ成長装置では、成長装置の炉体内への導入前の空間でＳｉ原料ガスとＣ原料ガスとが反応してしまい、導入部や壁面に不要なＳｉＣ生成物が形成され、パーティクル源となる。このため、エピタキシャル成長させたＳｉＣ半導体の膜質が悪化するという問題を発生させてしまう。
このため、特許文献１において、不要なＳｉＣ生成物が形成されることを抑制できる方法として、Ｓｉ原料ガスとＣ原料ガスを分離する方法が提案されている。具体的には、特許文献１では、Ｓｉ原料ガスを供給する供給路をＳｉＣ半導体基板の中央位置に延設すると共に、その周囲にＣ原料ガスを供給する複数の開口部を設け、中央からＳｉ原料ガスを供給し、その周囲からＣ原料ガスを供給するようにしている。
しかしながら、特許文献１では、Ｓｉ原料ガスの供給位置がＳｉＣ半導体基板の中央位置に、Ｃ原料ガスの供給位置がＳｉ原料ガスの周囲にそれぞれ固定されており、各場所での供給路の個数も固定されている。このため、ＳｉＣ半導体基板の面内での原料濃度分布やＣ／Ｓｉ比の分布を制御することができず、エピタキシャル膜の膜厚と濃度の面内均一性を制御することができない。したがって、エピタキシャル膜について、パーティクル発生の抑制と、膜厚および濃度の面内均一性の両立を図れないという問題がある。
本発明は上記点に鑑みて、エピタキシャル成長させるＳｉＣ半導体におけるパーティクル発生の抑制と、膜厚および濃度の面内均一性の両立を図ることができるＳｉＣ半導体成膜装置およびそれを用いた成膜方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１ないし１１に記載の発明は、Ｓｉ原料含有ガスもしくはＣ原料含有ガスのいずれか一方を第１ガス、他方を第２ガスとして、炉体内に、第１ガスを導入する第１導入口（３１）、第２ガスを導入する第２導入口（３２）、ＳｉおよびＣを含まない第３ガスを導入する第３導入口（３３）を備えたガス導入口（３０）と、炉体内の上部において複数配置された仕切壁（４１ａ〜４３ａ）によって上下に複数に分離されて構成され、第１導入口を通じて第１ガスが導入される第１分離部屋（４１）と、第２導入口を通じて第２ガスが導入される第２分離部屋（４２）と、第３導入口を通じて第３ガスが導入される第３分離部屋（４３）とを有し、第１分離部屋、第２分離部屋および第３分離部屋が上から順番に並べられて配置された複数の分離部屋（４０）とを備えている。そして、第１分離部屋を構成する仕切壁（４１ａ）には、第１分離部屋から複数の分離部屋よりも下方に伸ばされた第１ガスの供給路となる複数の第１供給路（４１ｂ）が備えられ、第２分離部屋を構成する仕切壁（４２ａ）には、第２分離部屋から複数の分離部屋よりも下方に伸ばされた第２ガスの供給路となる複数の第２供給路（４２ｂ）が備えられ、第３分離部屋を構成する仕切壁（４３ａ）には、第１供給路および第２供給路の間から第３ガスを供給する複数の第３供給路（４３ｂ）が備えられ、第１〜第３供給路を通じて第１〜第３ガスをＳｉＣ半導体基板に供給することで、該ＳｉＣ半導体基板の表面にＳｉＣ半導体をエピタキシャル成長させることを特徴としている。
このように、各分離部屋（４１〜４３）に各種ガスが別々に導入されるようになっているため、各種ガスが混じることなく分離される。そして、Ｓｉ原料含有ガスとＣ原料含有ガスの間に原料ガス以外のガスとなる第３ガスが導入されるようにしているため、第１、第２供給路（４１ｂ、４２ｂ）の出口を出たのち、初めて各種ガスが混じるようにできる。また、第３ガスが第１、第２ガスの間に流されることから、第１、第２ガスの拡散が低減される。このため、原料ガスが各供給路（４１ｂ、４２ｂ）外側において拡散することを抑制でき、不要なＳｉＣ生成物が形成されることを抑制できるため、パーティクル源を減らすことが可能となって、欠陥の少ないエピタキシャル成長が可能となる。
また、第１ガスを導入する為の第１供給路と第２ガスを導入する為の第２供給路をＳｉＣ半導体基板の面内において複数個備えていることから、ＳｉＣ半導体基板の成長面の広範囲にＳｉ原料含有ガスとＣ原料含有ガスを共に供給できる。このため、ＳｉＣ半導体基板の外周部においてＳｉＣ半導体の成長速度が低下したりするなど、ＳｉＣ半導体の膜厚や濃度に偏りが発生することを防止でき、ＳｉＣ半導体の面内均一性を制御することが可能となる。したがって、不要なＳｉＣ生成物が形成されることによるパーティクル発生の抑制を図りつつ、ＳｉＣ半導体の膜厚および濃度の面内均一性の両立を図ることが可能となる。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
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。
（第１実施形態）
図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態にかかるＳｉＣ半導体成膜装置１０について説明する。なお、図２は、図１のII-II断面図に相当し、図１は、図２のI−I断面図に相当している。
図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態にかかるＳｉＣ半導体成膜装置１０について説明する。なお、図２は、図１のII-II断面図に相当し、図１は、図２のI−I断面図に相当している。
図１に示すように、ＳｉＣ半導体成膜装置１０は、炉体２０、ガス導入口３０、分離部屋４０、ガス排出口５０およびサセプタ部６０を備えた構成とされており、図１の紙面上下方向が天地方向となるように設置されている。
炉体２０は、ＳＵＳなどの金属によって構成されており、成長室を構成する中空部を有した円筒形状部材によって構成されている。ＳｉＣ半導体成膜装置１０は、この炉体２０の内部における上方位置に分離部屋４０を備えていると共に、分離部屋４０の下方位置にサセプタ部６０を備え、サセプタ部６０に設置されたＳｉＣ半導体基板７０の表面にＳｉＣ半導体をエピタキシャル成長させる。
ガス導入口３０は、ＳｉＣ半導体の原料を含有するガスやキャリアガスなどを炉体２０内に導入する入口となる。本実施形態の場合には、ガス導入口３０として、第１〜第３導入口３１〜３３の３つの導入口が備えられており、各導入口３１〜３３より異なる種類のガスを導入する。具体的には、各導入口３１〜３３は、炉体２０の側面において上下方向に並べて配置されている。最も上方に位置する第１導入口３１からは、第１ガスとしてＳｉ原料を含有するＳｉ原料含有ガスを導入する。上から２番目に位置する第２導入口３２からは、第２ガスとしてＣ原料を含有するＣ原料含有ガスを導入する。最も下方に位置する第３導入口３３からは、ＳｉＣ原料以外の第３ガスを導入する。
Ｓｉ原料含有ガスとしては、例えばシラン系ガスとして、シラン（ＳｉＨ4）を用いることができるほか、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4などのエッチング作用があるＣｌを含む塩素系Ｓｉ原料含有ガス（クロライド系原料）を用いることもできる。また、Ｓｉ原料含有ガスとして、例えばシランに対してＨＣｌを添加したガスを用いても良い。Ｃ原料ガスとしては、例えばプロパン（Ｃ3Ｈ8）等を用いることができる。第３ガスは、ＳｉやＣを含まないキャリアガスとされ、Ｈ2を含むエッチング作用があるガスのほか、Ａｒ、Ｈｅなどの不活性ガス（希ガス）を用いることもできる。これらＳｉやＣを含まないガスを用いることで、ＳｉやＣを含むガスを用いる場合に発生し得る供給路４１ｂ、４２ｂ外側での原料ガスの拡散を抑制し、不要なＳｉ、ＣもしくはＳｉＣ生成物が形成されることを抑制して、パーティクル源とならないようにしている。また、第３ガスには、ＳｉＣ半導体基板７０の上に形成するＳｉＣ半導体の導電型を制御するための不純物ドーピングガスも含めるようにしており、例えば導電型をｎ型とする場合にはＮ2、ｐ型とする場合にはＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）を含めている。
なお、図１中には示していないが、各導入口３１〜３３は各種ガスが貯蔵されたガス供給源に接続されており、各導入口３１〜３３に備えられたフロー調整機構によってガス供給源からのガス流量を調整できるようになっている。
分離部屋４０は、炉体２０内の上部において水平方向に複数に分離されて構成され、ガス導入口３０から導入される各種ガスを分離した状態で導入できる部屋である。本実施形態の場合、分離部屋４０は、第１〜第３分離部屋４１〜４３によって構成されており、各分離部屋４１〜４３は、炉体２０の中心軸方向に並べられた円盤状の複数の仕切壁４１ａ〜４３ａによって区画されている。具体的には、最も上の第１分離部屋４１は、仕切壁４１ａと炉体２０の上面との間に構成され、上から２番目の第２分離部屋４２は、仕切壁４１ａ、４２ａの間に構成され、一番下の第３分離部屋４３は、仕切壁４２ａ、４３ａの間に構成されている。
各仕切壁４１ａ〜４３ａはＳｉＣコーティングしたカーボン（Ｃ）等によって構成されている。各仕切壁４１ａ〜４３ａには、それぞれ、各分離部屋４１〜４３に導入されたガスを炉体２０内の成長空間、つまり各分離部屋４１〜４３よりも下方におけるＳｉＣ半導体基板７０が配置された空間に供給する供給路４１ｂ〜４３ｂが備えられている。
供給路４１ｂ、４２ｂは、ＳｉＣコーティングしたカーボン等によって構成された筒状部材、例えば円筒状部材で構成されており、仕切壁４１ａ、４２ａから仕切壁４３ａよりも下方の成長空間方向に伸ばされた複数の導入管によって構成されている。このため、Ｓｉ原料含有ガスに関しては、供給路４１ｂを構成する導入管を通じて、第１分離部屋４１から第２、第３分離部屋４２、４３に入ることなく成長空間に導入される。また、Ｃ原料含有ガスに関しては、供給路４２ｂを構成する導入管を通じて、第２分離部屋４２から第３分離部屋４３に入ることなく成長空間に導入される。また、供給路４３ｂは、仕切壁４３ａに形成された複数の孔によって構成されており、複数の穴を通じて第３ガスが成長空間に導入される。
供給路４３ｂは、第１、第２分離部屋４１、４２から伸ばされた複数の供給路４１ｂ、４２ｂの間に点在させられている。そして、各供給路４１ｂ、４２ｂを構成する導入管の間に供給路４３ｂから導入される第３ガスが流動させられ、第３ガスがＳｉ原料含有ガスおよびＣ原料含有ガスの間に供給されるようになっている。例えば、仕切壁４３ａは整流板によって構成されており、整流板に形成された複数の穴によって供給路４３ｂを構成することができる。
なお、供給路４１ｂ、４２ｂを含む各仕切壁４１ａ〜４３ａの構成材料を他の材料とすることもできるが、パーティクル抑制のためにＳｉＣとの接着性の高いＳｉＣ材料を選択するのが好ましい。
本実施形態の場合、図２に示すように、炉体２０の中心軸を中心として等間隔の同心円状に供給路４１ｂ、４２ｂを配置し、周方向において供給路４１ｂと供給路４２ｂとを交互に等間隔に並べて配置している。このため、炉体２０の中心軸から径方向において、Ｓｉ原料含有ガスとＣ原料含有ガスの導入面積比が１：１となる。そして、ＳｉＣ半導体基板７０と対向する部位において、単位面積当たりの供給路４１ｂ、４２ｂの配置量である配置密度、より詳しくは開口面積密度の面内分布が均等になっている。各供給路４１ｂ、４２ｂは、炉体２０の中心軸から径方向外側に向かって複数個配置されており、ＳｉＣ半導体基板７０の最外周よりも径方向外側まで配置されるようにしてある。これにより、ＳｉＣ半導体基板７０の外周部においてＳｉＣ半導体の成長速度が低下することが防止できるようにしてある。
なお、図２中には供給路４３ｂについては図示していないが、各供給路４１ｂ、４２ｂの間に無数に形成された状態となっている。また、図２のうち、供給路４１ｂ、４２ｂの内部は単なる空間であるが、供給路４１ｂ、４２ｂであることを区別し易くするために、異なるハッチングを示してある。
ガス排出口５０は、炉体２０のうちサセプタ部６０におけるＳｉＣ半導体基板７０の設置位置よりも下方に配置されており、サセプタ部６０に設置されたＳｉＣ半導体基板７０を通過した後の未反応ガスなどを排出する。このガス排出口５０から真空吸引が行えるようになっており、炉体２０内の雰囲気圧力を適宜調整できるようになっている。
サセプタ部６０は、ＳｉＣ半導体基板７０を設置するマウント部となるサセプタ６１とサセプタ６１に設置されたＳｉＣ半導体基板７０を加熱する加熱機構６２とを有した構成とされている。サセプタ６１は、上面がＳｉＣ半導体基板７０の設置面とされており、内部に加熱機構６２が配置される空間が形成されている。サセプタ６１には下方に延びる管状の支持軸６１ａが備えられ、この支持軸６１ａが図示しない回転機構に連結されることで、回転可能とされている。加熱機構６２は、ＳｉＣ半導体基板７０の設置面と対向する円盤状のヒータなどによって構成されており、サセプタ６１内に配置されている。加熱機構６２には、支持軸６１ａ内を通じて外部からの通電が行われる。
以上のような構成によりＳｉＣ半導体成膜装置１０が構成されている。続いて、上記のように構成されたＳｉＣ半導体成膜装置１０を用いたＳｉＣ半導体の成膜方法について説明する。
まず、ＳｉＣ半導体成膜装置１０内において、サセプタ６１の設置面上にｎ型もしくはｐ型のＳｉＣ単結晶によって構成されたＳｉＣ半導体基板７０を設置したのち、ガス排出口５０を通じて真空吸引し、炉体２０内の雰囲気圧力を所望の圧力にする。また、加熱機構６２に対して通電を行い、ＳｉＣ半導体基板７０を例えば１６００℃前後に加熱する。また、サセプタ６１を回転させることで、ヒータの発熱分布の影響を受けず、ＳｉＣ半導体基板７０の面内における温度分布の均一化を図る。
さらに、第１〜第３ガス導入口３１〜３３を通じて、ＳｉＣ原料含有ガスやＣ原料含有ガスおよび第３ガスを導入する。これにより、第１〜第３分離部屋４１〜４３に各種ガスが別々に導入されたのち、各供給路４１ｂ〜４３ｂを通じて炉体２０内の成長空間まで導かれる。
そして、各供給路４１ｂ〜４３ｂを通じて導入される各種ガスが成長空間内に導かれると、ＳｉＣ半導体基板７０の近傍において熱分解され、ＳｉＣ半導体基板７０の表面にＳｉＣ半導体がエピタキシャル成長させられる。例えば、第３ガスにＮ2を含むようにした場合には、ＳｉＣ半導体としてｎ型エピタキシャル層を成長させることができ、ＴＭＡを含むようにした場合には、ＳｉＣ半導体としてｐ型エピタキシャル層を成長させることができる。これにより、ｎ型もしくはｐ型のＳｉＣ半導体基板７０の上に、所望の不純物濃度のｎ型もしくはｐ型のＳｉＣ半導体をエピタキシャル成長させたエピ基板を得ることができる。
このとき、各分離部屋４１〜４３に各種ガスが別々に導入されるようになっているため、各種ガスが混じることなく分離される。そして、Ｓｉ原料含有ガスとＣ原料含有ガスの間に原料ガス以外のガスとなる第３ガスが導入されるようにしているため、供給路４１ｂ、４２ｂの出口を出たのち、成長空間において初めて各種ガスが混じるようにできる。また、第３ガスが第１、第２ガスの間に流されることから、第１、第２ガスの拡散が低減される。このため、原料ガスが供給路４１ｂ、４２ｂの外側において拡散することを抑制でき、不要なＳｉＣ生成物が形成されることを抑制できるため、パーティクル源を減らすことが可能となって、欠陥の少ないエピタキシャル成長が可能となる。
また、Ｓｉ原料含有ガスを導入する為の供給路４１ｂとＣ原料含有ガスを導入する為の供給路４２ｂをＳｉＣ半導体基板７０の面内において複数個備えていることから、ＳｉＣ半導体基板７０の成長面の広範囲にＳｉ原料含有ガスとＣ原料含有ガスを共に供給できる。このため、ＳｉＣ半導体基板７０の外周部においてＳｉＣ半導体の成長速度が低下したりするなど、ＳｉＣ半導体の膜厚や濃度に偏りが発生することを防止でき、ＳｉＣ半導体の面内均一性を制御することが可能となる。したがって、不要なＳｉＣ生成物が形成されることによるパーティクル発生の抑制を図りつつ、ＳｉＣ半導体の膜厚および濃度の面内均一性の両立を図ることが可能となる。
また、本実施形態の場合には、ＳｉＣ半導体基板７０の面内において供給路４１ｂ、４２ｂの配置密度、つまり開口面積密度を均一にしているため、ＳｉＣ半導体基板７０の面内においてＳｉ原料含有ガスとＣ原料含有ガスを均一に供給できる。このため、より上記効果を得ることが可能となる。
さらに、複数存在するＳｉ原料含有ガスの供給路４１ｂとＣ原料含有ガスの供給路４２ｂを構成する導入管の配置や形状を独立して制御でき、これに基づいて原料濃度中心や面内でのＣ／Ｓｉ比の微調整を行うことが可能となる。
なお、上記したようにＳｉ原料含有ガスとしてシラン系ガスのいずれを用いてもよいが、塩素系Ｓｉ原料含有ガスやＨＣｌを添加したものをＳｉ原料含有ガスとして用いると好ましい。塩素系Ｓｉ原料含有ガスは、シランに比べて分解温度が高い。このため、塩素系Ｓｉ原料含有ガスをＳｉ原料含有ガスとして使用すると、より供給路４１ｂ、４２ｂの導入路外側での不要なＳｉＣ生成物の形成を抑制できる。また、塩素系Ｓｉ原料含有ガスやＨＣｌを添加したものをＳｉ原料含有ガスとして用いる場合、Ｃｌによるエッチング効果により、供給路４１ｂ、４２ｂ外側で不要なＳｉＣ生成物が形成されることを抑制でき、パーティクル源を減らすことが可能となるという効果も得られる。
また、Ｓｉ原料含有ガスのキャリアガスとしてＡｒ、Ｈｅ等の不活性ガスを用いると供給路４１ｂ内側でのＳｉ原料含有ガスの分解を抑制でき、供給路４１ｂ内側での不要なＳｉ生成物が形成されることを抑制できる。さらに、上記したように、ＨＣｌを添加する際は、例えば、ガス供給口３０のうちＳｉ原料含有ガスを導入する導入口３１とは異なる導入口（本実施形態の場合は導入口３２または導入口３３）からＨＣｌを導入する。これにより、Ｓｉ原料含有ガスが排出される供給口４１ｂとは異なる供給路（本実施形態の場合は供給口４２ｂまたは供給口４３ｂ）からＨＣｌが排出されるようにする。このようにすれば、Ｓｉ原料含有ガスの供給路４１ｂとは異なる供給路４２ｂ、４３ｂからＨＣｌを導入できるため、供給路４１ｂ内側でのＨＣｌとＳｉ原料含有ガスの反応を抑制できる。したがって、供給路４１ｂ内側での不要なＳｉ生成物が形成されることを更に抑制でき、パーティクル源を減らすことが可能となるという効果も得られる。
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して供給路４１ｂ、４２ｂの配置密度、つまり原料ガスを供給する部分の開口面積密度を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して供給路４１ｂ、４２ｂの配置密度、つまり原料ガスを供給する部分の開口面積密度を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図３および図４を参照して、本実施形態にかかるＳｉＣ半導体成膜装置１０について説明する。なお、図３は、図４のIII−III断面図に相当し、図４は、図３のIV−IV断面図に相当している。
これらの図に示すように、本実施形態では、供給路４１ｂ、４２ｂを炉体２０の中心軸から径方向外側に向かって等間隔の同心円状に配置しつつ、同心円内に配置される供給路４１ｂ、４２ｂを疎らにしている。これにより、炉体２０の中心軸から径方向外側に向かうときの供給路４１ｂ、４２ｂの数の増加量が第１実施形態よりも少なくなるようにしている。したがって、ＳｉＣ半導体基板７０と対向する部位において、単位面積当たりの供給路４１ｂ、４２ｂの配置量である配置密度、つまり供給路４１ｂ、４２ｂの開口面積密度が炉体２０の中心軸から径方向外側に向かうに連れて減少した構成となる。このため、炉体２０の径方向の中央部と外周部とで、供給路４１ｂ、４２ｂの開口面積密度が異なったものとなり、ＳｉＣ半導体基板７０の中央部と外周部とでガス供給量を変更できる。
上記したように、第１実施形態では、ＳｉＣ半導体基板７０と対向する部位において、供給路４１ｂ、４２ｂの配置密度の面内分布が均等になっている。このため、ＳｉＣ半導体基板７０の表面全面に均等に原料ガスを供給することができる。しかしながら、炉体２０内の温度分布やガス流れ、使用するガス種により、ＳｉＣ半導体基板７０上に形成されるＳｉＣ半導体の膜厚分布や濃度分布に面内分布が生じる場合もある。この場合には、供給路４１ｂ、４２ｂの配置密度を変えることで、これらの分布を調整するようにした方が好ましい。
本実施形態の場合、単位面積当たりの供給路４１ｂ、４２ｂの面内分布を炉体２０の中心軸から径方向外側に向かうに連れて減少させてあるため、第１実施形態と比較してＳｉＣ半導体基板７０の外周部においてＳｉＣ半導体の膜厚が薄くなる。したがって、第１実施形態の構造によってＳｉＣ半導体を製造したときに、ＳｉＣ半導体基板７０の外周部において中央部よりもＳｉＣ半導体の膜厚が厚くなるようであれば、本実施形態の構成のＳｉＣ半導体成膜装置１０を用いる。これにより、ＳｉＣ半導体基板７０上に膜厚が均一なＳｉＣ半導体を製造することが可能となる。
なお、ここでは供給路４１ｂ、４２ｂの開口面積密度を炉体２０の径方向における中央部と外周部とで異ならせる場合の一例として、中央部よりも外周部の方が開口面積密度が減少する形態とした。この逆で、中央部の方が外周部よりも供給路４１ｂ、４２ｂの開口面積密度が増加する形態としても良い。このような形態については、第１実施形態の構造によってＳｉＣ半導体を製造したときに、ＳｉＣ半導体基板７０の中央部において外周部よりもＳｉＣ半導体の膜厚が厚くなる場合に適用すると好適である。
このように、供給路４１ｂ、４２ｂの開口面積密度を炉体２０の径方向における中央部と外周部とで異ならせることで、原料濃度の面内分布を調整できるため、膜厚分布を制御して膜厚の均一化を図ることが可能となる。
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して各供給路４１ｂ、４２ｂの形成割合、つまり各供給路４１ｂ、４２ｂの配置密度を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して各供給路４１ｂ、４２ｂの形成割合、つまり各供給路４１ｂ、４２ｂの配置密度を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図５および図６を参照して、本実施形態にかかるＳｉＣ半導体成膜装置１０について説明する。なお、図５は、図６のV−V断面図に相当し、図６は、図５のVI−VI断面図に相当している。
これらの図に示すように、本実施形態では、供給路４１ｂ、４２ｂを炉体２０の中心軸から径方向外側に向かって等間隔の同心円状に配置しつつ、同心円内に配置される各供給路４１ｂ、４２ｂの配置密度を炉体２０の中心軸から径方向外側に向かうに連れて変えている。具体的には、炉体２０の中央よりも外周部の方がＳｉ原料含有ガスを供給する供給路４１ｂの配置密度に対するＣ原料含有ガスを供給する供給路４２ｂの配置密度の割合が多くなるようにしている。つまり、ＳｉＣ半導体基板７０が設置されるサセプタ部６０の設置面と対向する部分において、供給路４１ｂの開口面積密度と供給路４２ｂの開口面積密度とを異ならせ、前者よりも後者の方が多くなるようにしている。これにより、ＳｉＣ半導体基板７０の表面に供給される原料ガスのＣ／Ｓｉ比をＳｉＣ半導体基板７０の中央部と外周部とで制御でき、外周部の方がＣ／Ｓｉ比におけるＣの比が多くなるようにできる。
このように、本実施形態の場合、炉体２０の中央よりも外周部の方がＣ原料含有ガスを供給する供給路４２ｂの割合が多くなるようにしてある。このため、第１実施形態の構造によってＳｉＣ半導体を製造したときにＳｉＣ半導体の中央部に比べて外周部のｎ型ドーピング濃度が高くなる場合に、本実施形態の構成のＳｉＣ半導体成膜装置１０を用いる。これにより、ＳｉＣ半導体の外周部において不純物が取り込まれることが抑制され、ＳｉＣ半導体の中央部と外周部とのｎ型ドーピング濃度の分布を抑制でき、ＳｉＣ半導体基板７０上に濃度分布が均一なＳｉＣ半導体を製造することが可能となる。また、Ｓｉ原料含有ガスとＣ原料含有ガスの供給量の面内分布も独立して制御できることから、ＳｉＣ半導体の膜厚分布も制御可能となり、膜厚の均一化を図ることも可能となる。
なお、ここでは供給路４１ｂの開口面積密度と供給路４２ｂの開口面積密度とを異ならせる場合の一例として、前者よりも後者の方が多くなるようにする形態としたが、この逆で、前者の方が後者よりも多くなるようにする形態としても良い。このような形態については、第１実施形態の構造によってＳｉＣ半導体を製造したときに、ＳｉＣ半導体基板７０の中央部において外周部よりもＳｉＣ半導体のｎ型ドーピング濃度が高くなる場合に適用すると好適である。
このように、供給路４１ｂの開口面積密度と供給路４２ｂの開口面積密度とを異ならせることで、Ｓｉ原料含有ガスとＣ原料含有ガスの面内分布を独立して調整できるため、面内での濃度分布および膜厚分布を制御して濃度と膜厚の均一化を図ることが可能となる。
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。第１実施形態のように、ＳｉＣ半導体基板７０と対向する部位の全域において供給路４１ｂ、４２ｂの配置密度の面内分布を均一にしている場合と比較して、第２、第３実施形態のように、供給路４１ｂ、４２ｂの配置密度を変更する場合、ガス流が乱れる可能性がある。ガス流に乱れが生じると、原料ガスが上流へ逆流し、供給路４１ｂ、４２ｂなどに不要なＳｉＣ生成物が形成されて、パーティクル源となり得る。本実施形態では、このようなガス流の乱れを抑制し、パーティクル源が形成されることを防止する。
本発明の第４実施形態について説明する。第１実施形態のように、ＳｉＣ半導体基板７０と対向する部位の全域において供給路４１ｂ、４２ｂの配置密度の面内分布を均一にしている場合と比較して、第２、第３実施形態のように、供給路４１ｂ、４２ｂの配置密度を変更する場合、ガス流が乱れる可能性がある。ガス流に乱れが生じると、原料ガスが上流へ逆流し、供給路４１ｂ、４２ｂなどに不要なＳｉＣ生成物が形成されて、パーティクル源となり得る。本実施形態では、このようなガス流の乱れを抑制し、パーティクル源が形成されることを防止する。
図７および図８を参照して、本実施形態にかかるＳｉＣ半導体成膜装置１０について説明する。なお、図７は、図８のVII−VII断面図に相当し、図８は、図７のVIII−VIII断面図に相当している。
図７に示すように、本実施形態では、第１実施形態に対して分離部屋４０を第４分離部屋４４まで形成している。具体的には、仕切壁４２ａと仕切壁４３ａとの間に仕切壁４４ａを備え、仕切壁４２ａと仕切壁４４ａとの間に第４分離部屋４４が構成されるようにしている。また、ガス導入口３０として、第４分離部屋４４に対して第４ガスを導入する第４導入口３４を備えると共に、仕切壁４４ａに対して仕切壁４３ａよりも下方の成長空間に延びる供給路４４ｂを備えている。供給路４４ｂは、炉体２０の中心軸を中心とした等間隔の同心円上において、供給路４１ｂ、４２ｂが並べられていない場所に配置され、供給路４１ｂ、４２ｂと共に周方向において等間隔に配置される。この供給路４４ｂを通じて第４分離部屋４４内の第４ガスを成長空間に供給できるようにしている。第４ガスは、Ｓｉ原料やＣ原料を含まないガスであれば良く、例えば第３ガスと同様のキャリアガスとされ、Ｈ2を含むエッチング作用があるガスのほか、Ａｒ、Ｈｅなどの不活性ガス（希ガス）が用いられる。また、第４ガスの中には前記のキャリアガスの中にＮ2やＴＭＡなどのドーピングガスを含めてもよい。なお、図８のうち、供給路４１ｂ、４２ｂ、４４ｂの内部は単なる空間であるが、供給路４１ｂ、４２ｂ、４４ｂであることを区別し易くするために、異なるハッチングを示してある。
このように、炉体２０の中心軸を中心とした等間隔の同心円上において、供給路４１ｂ、４２ｂが並べられていない場所に供給路４４ｂを配置することで、ガス供給の面内分布を無くすことができる。つまり、供給路４１ｂ、４２ｂ、４４ｂがＳｉＣ半導体基板７０の表面と対向する部位に均等に形成され、これら全体での配置密度の面内分布が均等になって、炉体２０の径方向における中央部と外周部とでガス供給の開口面積密度が等しくなる。これにより、ガス流の乱れが発生することを抑制してガス流を安定化させられ、パーティクル源が形成されることを防止することが可能となる。
なお、上記したように、パーティクル源の落下抑制のために供給路４１ｂ、４２ｂをＳｉＣコーティングしたカーボンなどによって構成しているが、供給路４４ｂについては第４ガスの種類に応じて構成材料を選択すると良い。つまり、各供給路４１ｂ〜４４ｂについては、流されるガスのガス種に対応して異なる材質で構成されるようにすると好ましい。例えば、第４ガスをＨ2とする場合には、高温雰囲気下でのＨ2腐食を考慮して、供給路４４ｂの構成材料をＨ2腐食耐性に優れたＷＣ（炭化タングステン）やＴａＣ（炭化タンタル）などにすることが考えられる。このような材質のものを用いれば、部材の劣化によるパーティクル発生を抑制でき、より欠陥の少ないＳｉＣ半導体を成膜することが可能となる。
また、よりガス流の乱れの発生を抑制できるように、ＳｉＣ半導体基板７０と対向する部分において、単位面積あたりの供給路４１ｂ、４２ｂ、４４ｂを合わせた開口面積密度の面内分布が炉体２０の径方向の中央部と外周部とで等しくなるようにした。しかしながら、開口面積密度の面内分布を炉体２０の径方向の中央部と外周部とで等しくしなくても、第１、第２ガスに加えて独立して第４ガスを流せる供給路４４ｂを備えるだけでも、ガス流の安定化に寄与し、上記効果を得ることができる。
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態も、第２実施形態と同様、第１実施形態に対して供給路４１ｂ、４２ｂの配置密度、つまり原料ガスを供給する部分の開口面積密度を変更する。
本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態も、第２実施形態と同様、第１実施形態に対して供給路４１ｂ、４２ｂの配置密度、つまり原料ガスを供給する部分の開口面積密度を変更する。
図９および図１０を参照して、本実施形態にかかるＳｉＣ半導体成膜装置１０について説明する。なお、図９は、図１０のIX−IX断面図に相当し、図１０は、図９のX−X断面図に相当している。
これらの図に示すように、本実施形態では、供給路４１ｂ、４２ｂの径（断面積）を炉体２０の中心軸から径方向外側に向かって変化させており、中央部よりも外周部の方が径が小さくなるようにしている。これにより、炉体２０の中心軸から径方向外側に向かうときの供給路４１ｂ、４２ｂの開口面積密度が第１実施形態よりも少なくなるようにしている。
このような構成としても、第１実施形態と比較してＳｉＣ半導体基板７０の外周部においてＳｉＣ半導体の膜厚が薄くなる。したがって、第１実施形態の構造によってＳｉＣ半導体を製造したときに、ＳｉＣ半導体基板７０の外周部において中央部よりもＳｉＣ半導体の膜厚が厚くなるようであれば、本実施形態の構成のＳｉＣ半導体成膜装置１０を用いる。これにより、ＳｉＣ半導体基板７０上に膜厚が均一なＳｉＣ半導体を製造することが可能となる。
なお、ここでは供給路４１ｂ、４２ｂの径を炉体２０の径方向における中央部よりも外周部の方が小さくなるようにしたが、外周部よりも中央部の方が小さくなるようにすることもできる。このような形態については、第１実施形態の構造によってＳｉＣ半導体を製造したときに、ＳｉＣ半導体基板７０の中央部において外周部よりもＳｉＣ半導体の膜厚が厚くなる場合に適用すると好適である。
このように、供給路４１ｂ、４２ｂの径を炉体２０の径方向における中央部と外周部とで異ならせることで、Ｓｉ原料含有ガスとＣ原料含有ガスの供給量の面内分布を独立して調整でき、面内での濃度分布および膜厚分布を制御して濃度と膜厚の均一化を図ることが可能となる。
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態も、第２〜第４実施形態と異なる形態により、第１実施形態に対してＳｉＣ半導体基板７０の中央部と外周部とでガス供給量を変更する。
本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態も、第２〜第４実施形態と異なる形態により、第１実施形態に対してＳｉＣ半導体基板７０の中央部と外周部とでガス供給量を変更する。
図１１および図１２を参照して、本実施形態にかかるＳｉＣ半導体成膜装置１０について説明する。なお、図１１は、図１２のXI−XI断面図に相当し、図１２は、図１１のXII−XII断面図に相当している。
これらの図に示すように、本実施形態では、ＳｉＣ原料含有ガスを供給する供給路４１ｂの長さを炉体２０の径方向の中央部よりも外周部において長くなるようにしている。つまり、ＳｉＣ半導体基板７０やサセプタ６１の設置面から供給路４１ｂの出口までの距離が炉体２０の径方向の中央部よりも外周部において短くなるようにしている。
このように、供給路４１ｂの長さを外周部において中央部よりも長くし、よりＳｉＣ半導体基板７０の表面近くまで延設されるようにしている。これにより、ＳｉＣ半導体基板７０の表面に供給される原料ガスのＣ／Ｓｉ比をＳｉＣ半導体基板７０の中央部と外周部とで制御でき、外周部の方がＣ／Ｓｉ比におけるＳｉの比が多くなるようにできる。このため、本実施形態によれば、第１実施形態と比較して、ＳｉＣ半導体基板７０の外周部においてＳｉＣ半導体のｎ型ドーピング濃度を高くできる。したがって、第１実施形態の構造によってＳｉＣ半導体を製造したときにＳｉＣ半導体の中央部の方が外周部よりもｎ型ドーピング濃度が高くなる場合に、本実施形態の構成のＳｉＣ半導体成膜装置１０を用いる。これにより、ＳｉＣ半導体の外周部において不純物が取り込まれ易くなり、ＳｉＣ半導体の中央部と外周部とのｎ型ドーピング濃度の分布を抑制でき、ＳｉＣ半導体基板７０上に濃度分布が均一なＳｉＣ半導体を製造することが可能となる。
なお、ここではＳｉ原料含有ガスを供給する供給路４１ｂの長さを長くしたが、Ｃ原料含有ガスを供給する供給路４２ｂ側を長くしても良い。その場合には、ＳｉＣ半導体基板７０の表面に供給される原料ガスのＣ／Ｓｉ比をＳｉＣ半導体基板７０の中央部と外周部とで制御でき、外周部の方がＣ／Ｓｉ比におけるＣの比が多くなるようにできる。このため、このようにすれば、第１実施形態と比較して、ＳｉＣ半導体基板７０の外周部においてＳｉＣ半導体のｎ型ドーピング濃度を低くできる。
さらに、供給路４１ｂ、４２ｂの両方をＳｉＣ半導体基板７０の外周部において中央部よりも長くしても良い。このようにすれば、ＳｉＣ半導体基板７０の外周部において表面に達する原料ガスの供給量が第１実施形態の場合と比較して多くなり、原料濃度が大きくなる。このため、第１実施形態と比較してＳｉＣ半導体基板７０の外周部においてＳｉＣ半導体の膜厚が厚くなる。したがって、第１実施形態の構造によってＳｉＣ半導体を製造したときに、ＳｉＣ半導体基板７０の外周部において中央部よりもＳｉＣ半導体の膜厚が薄くなるようである場合に、このような形態を適用する。これにより、ＳｉＣ半導体基板７０上に膜厚が均一なＳｉＣ半導体を製造することが可能となる。
逆に、供給路４１ｂ、４２ｂの両方をＳｉＣ半導体基板７０の中央部において外周部よりも長くしても良い。このようにすれば、ＳｉＣ半導体基板７０の中央部において表面に達する原料ガスの供給量が第１実施形態の場合と比較して多くなり、原料濃度が大きくなる。このため、第１実施形態と比較してＳｉＣ半導体基板７０の中央部においてＳｉＣ半導体の膜厚が厚くなる。したがって、第１実施形態の構造によってＳｉＣ半導体を製造したときに、ＳｉＣ半導体基板７０の中央部において外周部よりもＳｉＣ半導体の膜厚が薄くなるようである場合に、このような形態を適用する。これにより、ＳｉＣ半導体基板７０上に膜厚が均一なＳｉＣ半導体を製造することが可能となる。
このように、供給路４１ｂ、４２ｂの配置密度や径の変更、つまり原料ガスを供給する部分の開口面積密度ではなく、供給路４１ｂ、４２ｂを長くすることで、ＳｉＣ半導体基板７０の面内でのＣ／Ｓｉ比や原料濃度を調整しても良い。これにより、ＳｉＣ半導体のドーピング濃度や膜厚の面内均一性を高い精度で制御することが可能となる。
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態について説明する。本実施形態は、第４実施形態に対して更に供給するガスを増やすと共に加熱方法を変更したものであり、その他については第４実施形態と同様であるため、第４実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第７実施形態について説明する。本実施形態は、第４実施形態に対して更に供給するガスを増やすと共に加熱方法を変更したものであり、その他については第４実施形態と同様であるため、第４実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図１３および図１４を参照して、本実施形態にかかるＳｉＣ半導体成膜装置１０について説明する。なお、図１３は、図１４のXIII−XIII断面図に相当し、図１４は、図１３のXIV−XIV断面図に相当している。
図１３に示すように、本実施形態では、第４実施形態に対して分離部屋４０を第５分離部屋４５まで形成している。具体的には、仕切壁４４ａと仕切壁４３ａとの間に仕切壁４５ａを備え、仕切壁４４ａと仕切壁４５ａとの間に第５分離部屋４５が構成されるようにしている。また、ガス導入口３０として、第５分離部屋４５に対して第５ガスとなる供給路バリアガスを導入する第５導入口３５を備えると共に、仕切壁４５ａに対して仕切壁４３ａよりも下方の成長空間に延びる供給路４５ｂを備えている。
供給路４５ｂは、ＳｉＣ原料含有ガスやＣ原料含有ガスを供給する供給路４１ｂ、４２ｂの周囲を囲むように形成されている。この供給路４５ｂを通じて第５分離部屋４５内の供給路バリアガスを各供給路４１ｂ、４２ｂの周囲に導入できるようにしている。供給路バリアガスは、供給路４１ｂ、４２ｂを保護するために用いられるガスである。供給路バリアガスは、Ｓｉ原料やＣ原料を含まないガスであれば良く、例えば第３、第４ガスと同様のキャリアガスとされ、Ｈ2を含むエッチング作用があるガスの他、Ａｒ、Ｈｅなどの不活性ガス（希ガス）が用いられる。ＨＣｌを添加することで、エッチング効果によるＳｉＣ生成物を、より効果的に防止することもできる。
このように、各原料ガスを供給する供給路４１ｂ、４２ｂの周囲に供給路バリアガスを導入することで、より供給路４１ｂ、４２ｂの出口付近で不要なＳｉＣ生成物が形成されることを抑制できる。これにより、パーティクル源が形成されることを防止することが可能となり、より欠陥の少ないＳｉＣ半導体を成膜することが可能となる。
また、本実施形態では、炉体２０内の成長空間を囲み、ＳｉＣ半導体基板７０よりも上方位置を含むように加熱機構８０を備えている。このため、サセプタ部６０の加熱機構６２によってＳｉＣ半導体基板７０を下方から加熱するのに加えて、成長空間の外周側から加熱することでＳｉＣ半導体基板７０を上方からも加熱できるようなホットウォール構造としている。
これにより、両加熱機構６２、８０による炉体２０の中央部と外周部の加熱により、炉体２０を全体的に加熱することが可能となって、中央部と外周部の一方のみが加熱されることによる温度分布が形成されることを抑制することが可能となる。これにより、ＳｉＣ半導体基板７０の面内での温度分布の均一性を向上させられ、ＳｉＣ半導体基板７０の面内でのＳｉＣ半導体のドーピング濃度や膜厚分布の均一性を向上させることが可能となる。
さらに、本実施形態では、炉体２０の外周に沿って第６導入口３６を形成している。第６導入口３６は、分離部屋４０よりも下方位置において炉体２０の内部に連通させられており、炉体２０の内壁に沿って第６ガスであるホットウォールバリアガスを流動させる。炉体２０のうち第６導入口３６との連通部位には、炉体２０の内壁から所定間隔離間して配置したガイド壁２０ａが備えられ、炉体２０の内部を二重構造としている。このような構造とすることで、炉体２０の内壁に沿って配置されたガイド壁２０ａに導かれ、ホットウォールバリアガスがより炉体２０の内壁に沿って流動し易くなるようにできる。
これにより、ホットウォールとなる炉体２０の内周壁面に不要なＳｉＣ生成物が形成されることを抑制することが可能となる。したがって、パーティクル源が形成されることを防止することが可能となり、より欠陥の少ないＳｉＣ半導体を成膜することが可能となる。
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
例えば、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。具体的には、第５実施形態のように、供給路４１ｂ、４２ｂの径（断面積）を変更する形態を第２〜第４実施形態と組合わせて適用することも可能である。第６実施形態では、第１実施形態に対して供給路４１ｂ、４２ｂの長さを変更する場合について説明したが、第２〜第５、第７実施形態に対しても同様のことを適用できる。また、第７実施形態では、第５分離部屋４５、第６導入口３６、加熱機構８０をすべて設けた構造を例に挙げたが、これらのうちのいずれか１つもしくは２つのみを備えた構造とすることもできる。また、これらのうちのいずれか１つもしくは複数を第１〜第６実施形態の構造のＳｉＣ半導体成膜装置１０に対して適用することもできる。
また、上記各実施形態では、第１分離部屋４１に対してＳｉ原料含有ガス、第２分離部屋４２にＣ原料含有ガスを導入したが、第１分離部屋４１に対してＣ原料含有ガス、第２分離部屋４２にＳｉ原料含有ガスを導入しても良い。
なお、図１、図３、図５、図７、図９、図１１、図１３では、供給路４１ｂ、供給路４２ｂあるいは供給路４４ｂの出口の位置が供給路４３ｂの出口より下方にあったが、供給路４３ｂの出口とほぼ同じ位置であってもよい。
１０ ＳｉＣ半導体成膜装置
２０ 炉体
２０ａ ガイド壁
３０（３１〜３６） ガス導入口
４０（４１〜４５） 分離部屋
４１ａ〜４５ａ 仕切壁
４１ｂ〜４５ｂ 供給路
５０ ガス排出口
６０ サセプタ部
６２、８０ 加熱機構
７０ ＳｉＣ半導体基板
２０ 炉体
２０ａ ガイド壁
３０（３１〜３６） ガス導入口
４０（４１〜４５） 分離部屋
４１ａ〜４５ａ 仕切壁
４１ｂ〜４５ｂ 供給路
５０ ガス排出口
６０ サセプタ部
６２、８０ 加熱機構
７０ ＳｉＣ半導体基板
Claims (15)
- 成長空間を構成する炉体（２０）と、
前記炉体内に備えられ、炭化珪素半導体基板（７０）が設置される設置面を構成するサセプタ部（６０）と、
Ｓｉ原料含有ガスもしくはＣ原料含有ガスのいずれか一方を第１ガス、他方を第２ガスとして、前記炉体内に、第１ガスを導入する第１導入口（３１）、第２ガスを導入する第２導入口（３２）、ＳｉおよびＣを含まない第３ガスを導入する第３導入口（３３）を備えたガス導入口（３０）と、
前記炉体内の上部において複数配置された仕切壁（４１ａ〜４３ａ）によって上下に複数に分離されて構成され、前記第１導入口を通じて前記第１ガスが導入される第１分離部屋（４１）と、前記第２導入口を通じて前記第２ガスが導入される第２分離部屋（４２）と、前記第３導入口を通じて前記第３ガスが導入される第３分離部屋（４３）とを有し、前記第１分離部屋、前記第２分離部屋および前記第３分離部屋が上から順番に並べられて配置された複数の分離部屋（４０）とを備え、
前記第１分離部屋を構成する仕切壁（４１ａ）には、前記第１分離部屋から前記複数の分離部屋よりも下方に伸ばされた前記第１ガスの供給路となる複数の第１供給路（４１ｂ）が備えられ、
前記第２分離部屋を構成する仕切壁（４２ａ）には、前記第２分離部屋から前記複数の分離部屋よりも下方に伸ばされた前記第２ガスの供給路となる複数の第２供給路（４２ｂ）が備えられ、
前記第３分離部屋を構成する仕切壁（４３ａ）には、前記第１供給路および前記第２供給路の間から前記第３ガスを供給する複数の第３供給路（４３ｂ）が備えられ、
前記第１〜第３供給路を通じて前記第１〜第３ガスを前記炭化珪素半導体基板に供給することで、該炭化珪素半導体基板の表面に炭化珪素半導体をエピタキシャル成長させるものであり、
単位面積あたりの前記複数の第１供給路の開口面積である第１供給路の開口面積密度および単位面積あたりの前記複数の第２供給路の開口面積である第２供給路の開口面積密度が、前記炉体の径方向の中央部と外周部とで異なっており、
前記ガス導入口は、ＳｉおよびＣを含まない第４ガスを導入する第４導入口（３４）を有し、
前記複数の分離部屋は、前記炉体内の上部に配置された仕切壁（４４ａ）によって、前記第２分離部屋と前記第３分離部屋との間に構成される第４分離部屋（４４）を有し、
前記第４分離部屋を構成する仕切壁には、前記第４分離部屋から前記複数の分離部屋よりも下方に伸ばされた前記第４ガスの供給路となる複数の第４供給路（４４ｂ）が備えられていることを特徴とする炭化珪素半導体成膜装置。 - 成長空間を構成する炉体（２０）と、
前記炉体内に備えられ、炭化珪素半導体基板（７０）が設置される設置面を構成するサセプタ部（６０）と、
Ｓｉ原料含有ガスもしくはＣ原料含有ガスのいずれか一方を第１ガス、他方を第２ガスとして、前記炉体内に、第１ガスを導入する第１導入口（３１）、第２ガスを導入する第２導入口（３２）、ＳｉおよびＣを含まない第３ガスを導入する第３導入口（３３）を備えたガス導入口（３０）と、
前記炉体内の上部において複数配置された仕切壁（４１ａ〜４３ａ）によって上下に複数に分離されて構成され、前記第１導入口を通じて前記第１ガスが導入される第１分離部屋（４１）と、前記第２導入口を通じて前記第２ガスが導入される第２分離部屋（４２）と、前記第３導入口を通じて前記第３ガスが導入される第３分離部屋（４３）とを有し、前記第１分離部屋、前記第２分離部屋および前記第３分離部屋が上から順番に並べられて配置された複数の分離部屋（４０）とを備え、
前記第１分離部屋を構成する仕切壁（４１ａ）には、前記第１分離部屋から前記複数の分離部屋よりも下方に伸ばされた前記第１ガスの供給路となる複数の第１供給路（４１ｂ）が備えられ、
前記第２分離部屋を構成する仕切壁（４２ａ）には、前記第２分離部屋から前記複数の分離部屋よりも下方に伸ばされた前記第２ガスの供給路となる複数の第２供給路（４２ｂ）が備えられ、
前記第３分離部屋を構成する仕切壁（４３ａ）には、前記第１供給路および前記第２供給路の間から前記第３ガスを供給する複数の第３供給路（４３ｂ）が備えられ、
前記第１〜第３供給路を通じて前記第１〜第３ガスを前記炭化珪素半導体基板に供給することで、該炭化珪素半導体基板の表面に炭化珪素半導体をエピタキシャル成長させるものであり、
前記サセプタ部のうち前記炭化珪素半導体基板が設置される設置面と対向する部分において、前記第１供給路の開口面積密度の分布と前記第２供給路の開口面積密度の分布とが異なっており、
前記ガス導入口は、ＳｉおよびＣを含まない第４ガスを導入する第４導入口（３４）を有し、
前記複数の分離部屋は、前記炉体内の上部に配置された仕切壁（４４ａ）によって、前記第２分離部屋と前記第３分離部屋との間に構成される第４分離部屋（４４）を有し、
前記第４分離部屋を構成する仕切壁には、前記第４分離部屋から前記複数の分離部屋よりも下方に伸ばされた前記第４ガスの供給路となる複数の第４供給路（４４ｂ）が備えられていることを特徴とする炭化珪素半導体成膜装置。 - 前記サセプタ部のうち前記炭化珪素半導体基板が設置される設置面と対向する部分において、前記第１供給路の開口面積密度の分布と前記第２供給路の開口面積密度の分布とが異なっていることを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素半導体成膜装置。
- 前記サセプタ部のうち前記炭化珪素半導体基板が設置される設置面と対向する部分において、単位面積あたりの前記第１供給路と前記第２供給路および前記第４供給路を合わせた開口面積である開口面積密度の面内分布が、前記炉体の径方向の中央部と外周部とで等しいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の炭化珪素半導体成膜装置。
- 前記第１〜第４供給路は、当該第１〜第４供給路に流される前記第１〜第４ガスのガス種に対応して異なる材質で構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の炭化珪素半導体成膜装置。
- 前記第１、第２供給路の断面積が、前記炉体の径方向の中央部と外周部とで異なっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の炭化珪素半導体成膜装置。
- 前記第１、第２供給路における前記第１、第２ガスの出口から前記炭化珪素半導体基板の設置される前記サセプタ部の設置面までの距離が、前記炉体の径方向の中央部と外周部とで異なっていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の炭化珪素半導体成膜装置。
- 前記第１、第２供給路それぞれの周囲を囲み、ＳｉおよびＣを含まない第５ガスを導入する第５供給路（４５ｂ）を設けていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の炭化珪素半導体成膜装置。
- 前記サセプタ部には、前記炭化珪素半導体基板を下方から加熱する第１加熱機構（６２）が備えられ、
前記炉体内の成長空間を囲みつつ、前記炭化珪素半導体基板よりも上方位置を含むように第２加熱機構（８０）が備えられ、
前記第１加熱機構によって前記炭化珪素半導体基板を下方から加熱すると共に、前記第２加熱機構によって前記炉体の外周壁を加熱してホットウォールを構成することで、前記炭化珪素半導体基板が上下方向から加熱される構造とされていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の炭化珪素半導体成膜装置。 - 前記ガス導入口として、前記炉体の内壁に沿ってガスを流すホットウォールバリアガス導入口（３６）が備えられていることを特徴とする請求項９に記載の炭化珪素半導体成膜装置。
- 前記炉体は、該炉体の内部において、該炉体の内壁から所定間隔離間して配置したガイド壁（２０ａ）が備えられることで二重構造とされ、前記ガイド壁により、前記ホットウォールバリアガスが前記炉体の内壁に沿って流動させられることを特徴とする請求項１０に記載の炭化珪素半導体成膜装置。
- 請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の炭化珪素半導体成膜装置を用いた炭化珪素半導体の成膜方法において、
前記Ｓｉ原料含有ガスとして、Ｓｉ原料ガスにＨＣｌを添加したものを用いることを特徴とする炭化珪素半導体の成膜方法。 - 請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の炭化珪素半導体成膜装置を用いた炭化珪素半導体の成膜方法において、
前記Ｓｉ原料含有ガスとして、Ｓｉ原料ガスにキャリアとして不活性ガスを添加したものを用いると共に、ガス導入口のうち該Ｓｉ原料含有ガスの導入口とは異なる導入口からＨＣｌを導入することを特徴とする炭化珪素半導体の成膜方法。 - 前記第３ガスとして、キャリアガスとなるＨ2、ＡｒもしくはＨｅのいずれかを用いることを特徴とする請求項１１または１２に記載の炭化珪素半導体の成膜方法。
- 請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の炭化珪素半導体成膜装置を用いた炭化珪素半導体の成膜方法において、
前記Ｓｉ原料含有ガスとして、クロライド系原料ガスを用いることを特徴とする炭化珪素半導体の成膜方法。
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