JP6550962B2

JP6550962B2 - 炭化珪素半導体のエピタキシャル成長装置

Info

Publication number: JP6550962B2
Application number: JP2015126929A
Authority: JP
Inventors: 裕明藤林; 内藤　正美; 正美内藤; 一都原; 秀一土田; 功穂鎌田; 伊藤　雅彦; 雅彦伊藤; 啓介深田; 秀幸上東
Original assignee: Showa Denko KK; Central Research Institute of Electric Power Industry; Denso Corp
Current assignee: Showa Denko KK; Central Research Institute of Electric Power Industry; Denso Corp
Priority date: 2015-06-24
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2019-07-31
Anticipated expiration: 2035-06-24
Also published as: JP2017011182A

Description

本発明は、炭化珪素（以下、ＳｉＣという）半導体をエピタキシャル成長させることができるエピタキシャル成長装置に関するものである。

従来、特許文献１において、ＳｉＣ半導体基板の表面にガスを均一に供給しつつ、メンテナンス頻度を下げることができるＣＶＤ（chemical vapor deposition）装置が提案されている。このＣＶＤ装置では、インレットへの堆積物を最小限とすることでメンテナンス頻度を下げられるように、冷却機構を備えたプレート状のインレットを用いている。

具体的には、図９に示すように、平板状のインレットＪ１に複数の穴を設けてガス導入孔Ｊ２を構成し、各ガス導入孔Ｊ２から、エピタキシャル成長が行われる反応室内にＳｉ（シリコン）を含むＳｉ原料ガスやＣ（炭素）を含むＣ原料ガスを供給している。また、ガス導入孔Ｊ２のうちＳｉ原料ガスやＣ原料ガスが導入されるものと異なるものより、ｐ型不純物のドーパントガスを供給している。そして、ガス導入孔Ｊ２が形成されたインレットＪ１の内部に冷却水Ｊ３が流通させられる冷却水通路Ｊ４が設けられ、インレットＪ１が冷却されるようにしている。

特表２００８−５０８７４４号公報

しかしながら、図９に示したように、インレットＪ１のうち反応室側の先端は平面状となっていることから、図中の破線矢印で示したようなガス流の淀みが生じ得る。これにより、ドーパントガスが対流し、エピタキシャル成長させるＳｉＣ半導体層の深さ方向のキャリア濃度の制御性が悪くなるという問題がある。すなわち、エピタキシャル成長させるＳｉＣ半導体層の深さ方向において、キャリア濃度を急峻に変えるような構造を実現することが難しい。特に、ＳｉＣ半導体のような高温雰囲気でエピタキシャル成長が行われるものにおいては、インレット近傍の温度勾配が大きく、ガス流の淀みが生じやすい。

本発明は上記点に鑑みて、エピタキシャル成長させるＳｉＣ半導体層のキャリア濃度を制御性良く形成可能なＳｉＣ半導体におけるエピタキシャル成長装置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に記載の発明では、成長室を構成するチャンバー（２０）と、チャンバー内に構成される成長室内に備えられ、ＳｉＣ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（５０）と、Ｓｉ原料含有ガス、Ｃ原料含有ガス、ＳｉＣ半導体の不純物となる元素を含むドーパントガスが導入される複数の分離部屋（４０）を構成すると共に、該分離部屋に導入されたガスを成長室に導入するガス導入口（３１ａ〜３１ｄ）を有するインレット（３０）と、ＳｉＣ半導体基板を加熱するヒータ（６０）と、を有し、ヒータにてＳｉＣ半導体基板を加熱しつつ、ガス導入口を通じて、Ｓｉ原料含有ガス、Ｃ原料含有ガスおよびドーパントガスを成長室内に導入することで、ＳｉＣ半導体基板の上にＳｉＣ半導体層をエピタキシャル成長させるエピタキシャル成長装置であって、インレットは、複数の分離部屋と成長室とを区画すると共にガス導入口を構成し、内部に冷却機構（３５）が備えられた導入口構成部（３４）を有し、導入口構成部は、同心状に配置された枠状の複数の構成部（３４ａ〜３４ｃ）を有した構成とされると共に、該複数の構成部の間にガス導入口を構成しており、複数の分離部屋それぞれから成長室に向かう方向に対して複数の構成部のうちガス導入口を構成している壁面が傾斜させられることで該複数の構成部が先細り形状とされており、該複数の構成部のうち最も成長室側の先端に至るまで壁面が傾斜させられていることを特徴としている。

このように、複数の構成部のうち最も成長室側の先端に至るまで壁面を傾斜させている。つまり、複数の構成部の先端に平坦面の無い構造とされている。このため、当該構成部の先端において、ガス流の淀みが発生することを抑制できる。このため、ドーパントガスが対流することを抑制でき、ＳｉＣ半導体層に含まれるキャリア濃度を制御性良く調整す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。

本発明の第１実施形態にかかるエピタキシャル成長装置１０の断面図である。図１のII−II断面図である。図１中のインレット３０からのガス流れを示した断面図である。キャリア濃度と深さの関係を示した図である。本発明の第２実施形態にかかるエピタキシャル成長装置１０の断面図である。本発明の第３実施形態にかかるエピタキシャル成長装置１０の断面図である。本発明の第４実施形態にかかるエピタキシャル成長装置１０の断面図である。他の実施形態で説明する導入口構成部３４ａ〜３４ｃの先端形状を示した断面図である。従来のインレットＪ１からのガス流れを示した断面図である。

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半導体のエピタキシャル成長装置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半導体におけるエピタキシャル成長装置１０は、チャンバー２０、インレット３０、分離部屋４０、サセプタ部５０およびヒータ６０を備えた構成とされている。エピタキシャル成長装置１０は、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。

チャンバー２０は、例えば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。エピタキシャル成長装置１０は、このチャンバー２０の内部における上方位置にインレット３０によって構成される分離部屋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５０を備え、サセプタ部５０に設置されたＳｉＣ半導体基板７０の表面にＳｉＣ半導体層８０をエピタキシャル成長させる。

チャンバー２０には冷却機構２１が備えられている。冷却機構２１は、例えば冷却水２２が循環させられる流水経路を構成するものであり、図示しない流水入口と流水出口が形成されていて、流水入口から冷却水２２が導入され、流水出口より排出されることで、常にチャンバー２０を冷却できるようになっている。例えば、チャンバー２０の側壁２３においては、上下方向に延設される仕切り壁が設けられることで冷水経路を仕切っており、その仕切り壁の両側に流水入口と流水出口が設けられることで、冷却水２２がチャンバー２０の側壁２３の周方向に沿って流動させられるようになっている。また、チャンバー２０の底面２４においては、図では略全域に流水経路を設けた構造として示してあるが、例えば螺旋状に流水経路が設けられ、螺旋の両端に流水入口と流水出口が設けられることで、冷却水２２が螺旋状に流動させられるようになっている。

なお、チャンバー２０における底面２４には、ガス排出口２５が設けられており、このガス排出口２５を通じてチャンバー２０内からのガス排出が行われるようになっている。

インレット３０は、チャンバー２０の上蓋を構成しつつガス導入を行うものであり、例えばＳＵＳなどの金属によって構成されている。インレット３０は、内部に分離部屋４０として第１〜第４部屋４０ａ〜４０ｄを形成していると共に第１〜第４部屋４０ａ〜４０ｄそれぞれをチャンバー２０内に設けられる内部空間と連通させてガス導入を行うガス導入口３１ａ〜３１ｄを備えている。具体的には、インレット３０は、板状部３２と、板状部３２の下面（チャンバー２０の内側）に配置された仕切壁部３３と、仕切壁部３３の先端に設けられた導入口構成部３４とを有した構成とされている。

板状部３２は、チャンバー２０の上蓋を構成するものであり、本実施形態の場合は円盤状の部材によって構成されている。板状部３２のうち第１〜第４部屋４０ａ〜４０ｄと対応する位置にはガス流入穴３２ａ〜３２ｄが形成され、ガス流入穴３２ａ〜３２ｄを通じて第１〜第４部屋４０ａ〜４０ｄへのガス流入が行われる。

仕切壁部３３は、第１〜第４部屋４０ａ〜４０ｂを仕切ると共に空間として区画する役割を果たす。具体的には、仕切壁部３３は、板状部３２の中心より同心円状に配置された円形枠状の突起部によって構成されている。仕切壁部３３は、第１部屋４０ａの周囲を囲む第１仕切壁３３ａ、第１仕切壁３３ａを囲み第１仕切壁３３ａとの間に第２部屋４０ｂを構成する第２仕切壁３３ｂ、第２仕切壁３３ｂを囲み第２仕切壁３３ｂとの間に第３部屋４０ｃを構成する第３仕切壁３３ｃ、第３仕切壁３３ｃを囲み第３仕切壁３３ｃとの間に第４部屋４０ｄを構成する第４仕切壁３３ｄを備える。第１〜第４仕切壁３３ａ〜３３ｄがそれぞれ円形枠状とされていることから、第１部屋４０ａは円形状、第２〜第４部屋４０ｂ〜４０ｄがそれぞれ円環状の部屋とされている。

導入口構成部３４は、第１〜第４部屋４０ａ〜４０ｄとチャンバー２０内の成長室とを区画すると共に、第１〜第４部屋４０ａ〜４０ｄに流入された各種ガスを成長室内へ導入するガス導入口３１ａ〜３１ｄが備えられたものである。図２に示すように、本実施形態では、ガス導入口３１ａ〜３１ｄは、円形状とされた第１導入口３１ａと、第１導入口３１ａを中心として同心円状に設けられた円環状の第２〜第４導入口３１ｂ〜３１ｄとによって構成されている。第１〜第４導入口３１ａ〜３１ｄは、それぞれ開口幅、具体的には径方向寸法が等しくされている。ただし、開口幅については任意であり、異なる開口幅であっても良く、例えば中央に位置する第１導入口３１ａから最も外周側に位置する第４導入口３１ｄに掛けて順に開口幅が増加もしくは減少させたものであっても構わない。

導入口構成部３４には、その内部に冷却機構３５が備えられており、例えば導入口構成部３４を２００℃以下に冷却できるようにされている。この冷却機構３５によって、導入口構成部３４のうち第１〜第４導入口３１ａ〜３１ｄを構成している壁面および第１〜第４導入口３１ａ〜３１ｄを通じて導入される各種ガスを冷却することで、導入口構成部３４への堆積物の付着を抑制している。ここでいう堆積物とは、ＳｉＣやドーパントとされるＡｌなどが該当する。具体的には、導入口構成部３４は、第１〜第４導入口３１ａ〜３１ｄによって第１〜第３構成部３４ａ〜３４ｃに分割されており、第１〜第３構成部３４ａ〜３４ｃそれぞれに冷却機構３５が設けられている。

冷却機構３５は、例えば冷却水３６が循環させられる流水経路を構成するものであり、図示しない流水入口と流水出口が形成されている。そして、冷却機構３５に備えられた流水入口から冷却水３６が導入され、流水出口より排出されることで、エピタキシャル成長中に常に第１〜第３構成部３４ａ〜３４ｃを冷却できるようになっている。例えば、板状部３２および仕切壁部３３に冷却水３６が導入される経路の一部が設けられ、第１〜第３構成部３４ａ〜３４ｃ内に冷却水３６が流動させられるようになっている。その場合、例えば、第１〜第３構成部３４ａ〜３４ｃ内において一部を切り欠いた円環状の流水経路とし、その切り欠かれた一端を流水入口、他端を流水出口とするにできる。

また、第１〜第３構成部３４ａ〜３４ｃは、それぞれ、チャンバー２０における成長室側において、先端部が先細り形状とされている。より詳しくは、第１〜第３構成部３４ａ〜３４ｃのうち、各部屋４０ａ〜４０ｄより成長室に向かう方向（サセプタ部５０の表面に対する法線方向）に対して第１〜第４導入口３１ａ〜３１ｄを構成する壁面（側面）が傾斜させられ、第１〜第４導入口３１ａ〜３１ｄの開口幅が成長室側に向けて徐々に広げられている。本実施形態の場合、図１に示す断面において、当該壁面のうちの成長室側の部分を直線状に傾斜させることでテーパ面としている。当該壁面は、第１〜第３構成部３４ａ〜３４ｃのうち最もサセプタ部５０側の先端に至るまで傾斜させられており、先端に平坦面の無い構造とされている。

ガス流入穴３２ａ〜３２ｄ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第１〜第４部屋４０ａ〜４０ｄそれぞれに別々に導入する入口となる。本実施形態の場合には、ガス流入穴３２ａ〜３２ｄとして、第１〜第４流入穴３２ａ〜３２ｄの４種類が備えられており、第１〜第４流入穴３２ａ〜３２ｄそれぞれより各種ガスを導入する。具体的には、第１〜第４流入穴３２ａ〜３２ｄは、第１〜第４部屋４０ａ〜４０ｄそれぞれに対応した位置に形成されている。第１〜第４流入穴３２ａ〜３２ｄは、それぞれ単数であっても良いが複数とされていても良い。本実施形態の場合、例えば円環状とされた第２〜第４部屋４０ｂ〜４０ｄについては第２〜第４流入穴３２ａ〜３２ｄを同心円状に複数個配置してある。

第１〜第４流入穴３２ａ〜３２ｄには、ぞれぞれガス配管４１〜４４が繋げられており、ガス配管４１〜４４を通じて各種ガスが導入される。各ガス配管４１〜４４には、ガスボンベ４５〜４８が接続され、マスフローコントローラ（以下、ＭＦＣという）４１ａ〜４１ｄ、４２ａ〜４２ｄ、４３ａ〜４３ｄ、４４ａ〜４４ｄにて流量制御が行えるようになっている。

ガスボンベ４５は、Ｓｉ原料ガスを収容しており、シラン系ガス（例えば、ＴＣＳ（トリクロロシラン））を供給する。ガスボンベ４６は、Ｃ原料ガスを収容しており、プロパン系ガス（例えば、Ｃ₃Ｈ₈（プロパン））を供給する。ガスボンベ４７は、ｐ型不純物を含むドーパントガス（例えばＴＭＡ（トリメチルアルミニウム））を供給する。ガスボンベ４８は、キャリアガスなどを収容しており、例えば、Ｈ₂（水素）や不活性ガスなどを供給する。

なお、ここではＳｉ原料ガス、Ｃ原料ガス、ドーパントガス、キャリアガスの一例を示しているが、勿論、他のガスを用いても構わない。

分離部屋４０は、チャンバー２０内に構成された成長室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、第１〜第４流入穴３２ａ〜３２ｄからの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４部屋４０ａ〜４０ｄによって構成されており、第１〜第４部屋４０ａ〜４０ｄは、上記した第１〜第４仕切壁３３ａ〜３３ｄによって区画されている。これにより、第１部屋４０ａが円形状、第２〜第４部屋４０ｂ〜４０ｃが第１部屋４０ａを囲むように同心円状に配置された円環状とされている。

サセプタ部５０は、ＳｉＣ半導体基板７０を設置するマウント部となる部材である。サセプタ部５０は、上面がＳｉＣ半導体基板７０の設置面とされており、本実施形態の場合、円盤形状とされている。サセプタ部５０には、下方に延びる棒状の支持軸５１が備えられている。図示していないが、支持軸５１は、チャンバー２０の底面２４より外部まで引き出されていて、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。

ヒータ６０は、サセプタ部５０における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いる。ヒータ６０には、図示しない配線を通じて外部からの通電が行われる。これにより、ヒータ６０にて、サセプタ部５０の裏面側からＳｉＣ半導体基板７０をＳｉＣ半導体層８０の成長に適した温度に加熱する。

なお、図示していないが、チャンバー２０内は減圧装置によって減圧雰囲気に制御することが可能となっており、ＳｉＣ半導体層８０の成長時には空気などを除いてガスボンベ４５〜４８からのガス種のみで成長室内を満たせるようになっている。

以上のような構成によりエピタキシャル成長装置１０が構成されている。このように構成されたエピタキシャル成長装置１０を用いて、次のようにしてＳｉＣ半導体基板７０の表面にＳｉＣ半導体層８０を成膜する。

具体的には、ヒータ６０によってＳｉＣ半導体基板７０を加熱（例えば１６００℃）にしつつ、減圧雰囲気（例えば、１３．３ｋＰａ＝１００Ｔｏｒｒ）とし、ＭＦＣ４１ａ〜４１ｄ、４２ａ〜４２ｄ、４３ａ〜４３ｄ、４４ａ〜４４ｄにて流量制御を制御しつつ、ガスボンベ４５〜４８より各種ガスを供給する。そして、ガス配管４１〜４４を通じて第１〜第４部屋４０ａ〜４０ｄに各種ガスが流入され、第１〜第４導入口３１ａ〜３１ｄを通じてチャンバー２０の成長室内に導入される。このガスが加熱されたＳｉＣ半導体基板７０の近傍において加熱分解されることで、ＳｉＣ半導体基板７０の表面にＳｉＣ半導体層８０がエピタキシャル成長させられる。このとき、ドーパントとなる元素であるＡｌを含むＴＭＡを導入すると、ＳｉＣ半導体層８０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、ＳｉＣ半導体基板７０の上に、所望の不純物濃度の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。

ここで、上記したように、第１〜第３構成部３４ａ〜３４ｃのうち、第１〜第４導入口３１ａ〜３１ｄを構成する壁面を成長室側において傾斜させ、第１〜第４導入口３１ａ〜３１ｄの開口幅を成長室側に向けて徐々に広げている。このため、図３に矢印で示したように、各種ガスの導入範囲を広げられる。したがって、ＳｉＣ半導体基板７０の表面にほぼ面内分布無く均一に各種ガスを供給することが可能となる。

また、第１〜第３構成部３４ａ〜３４ｃのうち、第１〜第４導入口３１ａ〜３１ｄを構成する壁面は、第１〜第３構成部３４ａ〜３４ｃのうち最もサセプタ部５０側の先端に至るまで傾斜させられており、先端に平坦面の無い構造とされている。このため、当該壁面の先端において、ガス流の淀みが発生することを抑制できる。このため、ドーパントガスが対流することを抑制でき、ＳｉＣ半導体層８０に含まれるキャリア濃度（本実施形態の場合はｐ型不純物の不純物濃度）を制御性良く調整することが可能となる。したがって、エピタキシャル成長させるＳｉＣ半導体層８０の深さ方向において、キャリア濃度を急峻に変えるような構造を実現することが可能となる。具体的には、図４中に実線で示したように、ＳｉＣ半導体層８０の深さ方向に対するキャリア濃度の変化が急変になり、図４中に破線で示したような緩やかな変化にならないようにできる。

（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実施形態に対してインレット３０の構成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。

上記第１実施形態では、ガス導入口３１ａ〜３１ｄから各種ガスをすべて混合させた状態で導入しているが、本実施形態では、各種ガスの少なくとも一部が別々に導入されるようにする。

図５に示すように、ガス導入口３１ａ〜３１ｄにパイプ部材３１ａａ〜３１ｄａを配置している。パイプ部材３１ａａ〜３１ｄａの先端は、第１〜第３構成部３４ａ〜３４ｃにおける第１〜第４導入口３１ａ〜３１ｄを構成する壁面のうち傾斜させられている部分の根元位置（最も成長室と反対側の位置）よりも突き出させられている。

このような構成において、パイプ部材３１ａａ〜３１ｄａの内側からＳｉ原料ガス（例えばＴＣＳ）、Ｃ原料ガス（例えばＣ₃Ｈ₈）、ドーパントガス（例えばＴＭＡ）およびキャリアガス（例えばＨ₂、不活性ガス）を導入している。また、ガス導入口３１ａ〜３１ｄのうちパイプ部材３１ａａ〜３１ｄａよりも外側からパージガス（例えばＨ₂）を導入する。なお、ここではパージガスをキャリアガスと同じガスとしたが、異なるガスとしても良い。

このように、Ｓｉ原料ガス、Ｃ原料ガス、ドーパントガスおよびキャリアガスの周囲にパージガスを導入する形態としても良い。このような構造とすれば、より導入口構成部３４への堆積物の付着を抑制することが可能となる。

なお、このような構成とする場合、ガス配管４１〜４４内で各種ガスが混合されるようにするのではなく、少なくともＳｉ原料ガス、Ｃ原料ガス、ドーパントガスおよびキャリアガスとパージガスとが別配管で供給されるようにする必要がある。また、第１〜第４部屋４０ａ〜４０ｄについても、Ｓｉ原料ガス、Ｃ原料ガス、ドーパントガスおよびキャリアガスが導入されてパイプ部材３１ａａ〜３１ｄａの内側と繋がる部屋とパージガスが導入されてパイプ部材３１ａａ〜３１ｄａの外側と繋がる部屋とに分ける必要がある。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態も、第１実施形態に対してインレット３０の構成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。

本実施形態では、図６に示すように、ガス導入口３１ａ〜３１ｄを導入口構成部３４ａ〜３４ｃの先端側とは反対側となる根元側に配置された根元側のガス導入口３１ａ〜３１ｄとして、それに加えて、各導入口構成部３４ａ〜３４ｃのうち最もサセプタ部５０側の先端部を通過する先端側の第５〜第７ガス導入口３１ｅ〜３１ｇを形成している。そして、第５〜第７ガス導入口３１ｅ〜３１ｇからＳｉ原料ガス（例えばＴＣＳ）、Ｃ原料ガス（例えばＣ₃Ｈ₈）、ドーパントガス（例えばＴＭＡ）およびキャリアガス（例えばＨ₂、不活性ガス）を導入している。また第１〜第４ガス導入口３１ａ〜３１ｄからパージガス（例えばＨ₂）を導入する。

このように、各導入口構成部３４ａ〜３４ｃのうち最もサセプタ部５０側の先端部を通る線上を通過するように、第５〜第７ガス導入口３１ｅ〜３１ｇを形成し、そこからＳｉ原料ガス、Ｃ原料ガス、ドーパントガスおよびキャリアガスの周囲にパージガスを導入する形態としても良い。このような構造とすれば、Ｓｉ原料ガス、Ｃ原料ガス、ドーパントガスおよびキャリアガスの周囲が導入口構成部３４ａ〜３４ｃにおける傾斜させた壁面を通過しないことになるため、より導入口構成部３４への堆積物の付着を抑制することが可能となる。

なお、このような構成とする場合も、ガス配管４１〜４２内で各種ガスが混合されるようにするのではなく、少なくともＳｉ原料ガス、Ｃ原料ガス、ドーパントガスおよびキャリアガスとパージガスとが別配管で供給されるようにする必要がある。また、第１〜第４部屋４０ａ〜４０ｄに加えて、第５〜第７部屋４０ｅ〜４０ｆを備え、第５〜第７部屋４０ｅ〜４０ｆにＳｉ原料ガス、Ｃ原料ガス、ドーパントガスおよびキャリアガスが導入されるようにする必要がある。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態に対してインレット３０の構成を変更したものであり、その他については第２実施形態と同様であるため、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態では、各導入口構成部３４ａ〜３４ｃの先端を加熱手段を備えた構造とする。具体的には、図７に示すように、各導入口構成部３４ａ〜３４ｃの先端に加熱手段として抵抗加熱によるヒータ３７を備えてある。このように、ヒータ３７を備えることにより、例えばドーパントガスに含まれるＡｌの付着温度（例えば１２００℃）以上の温度に各導入口構成部３４ａ〜３４ｃの先端、具体的には傾斜させられている壁面を加熱する。このようにすれば、より導入口構成部３４への堆積物の付着を抑制することが可能となる。

なお、ここでは冷却機構３５による冷却とヒータ３７による加熱を熱的に分離して行えるように、各導入口構成部３４ａ〜３４ｃの先端については根元部分（ＳＵＳ）と異なる材料で構成している。この場合、温度の高いガスによって昇華してＳｉＣに対する汚染物質が形成されてしまわないようにする必要があるため、例えばカーボンや高融点炭化金属（ＴａＣ（炭化タンタル）やＮｂＣ（炭化ニオブ）など）を用いて各導入口構成部３４ａ〜３４ｃの先端を構成するようにしている。

（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。

例えば、各導入口構成部３４ａ〜３４ｃの先端の傾斜については、必ずしも断面形状が直線状になっている必要はなく、図８（ａ）に示すような膨らんだ曲線状もしくは図８（ｂ）に示すような凹んだ曲線状であっても良い。また、各導入口構成部３４ａ〜３４ｃの先端についても、平坦面が構成されていなければ良く、例えば、図８（ｃ）に示すような丸まった形状とされていても良い。

また、各実施形態相互間において組み合わせ可能なものについては、組み合わせることも可能である。例えば、第４実施形態のヒータ３７を第１、第３実施形態の構造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、導入口構成部３４ａ〜３４ｃが分離された構造としているが、ガス導入口３１ａ〜３１ｄをライン状にするのではなく点在させ、各導入口構成部３４ａ〜３４ｃが繋がった構造とすることもできる。ただし、その場合、各ガス導入口３１ａ〜３１ｄの間において平坦面が形成されることになり、その部分に堆積物が生じたり、ガス流の対流が生じる可能性があることから、好ましくはガス導入口３１ａ〜３１ｄをライン状にするのが良い。

さらに、上記各実施形態では、導入口構成部３４ａ〜３４ｃを同心円状に配置した円環状の部材としているが、これは一例を示したに過ぎず、同心状の枠形状の部材としていれば良い。

１０エピタキシャル成長装置
２０チャンバー
３０インレット
３１ａ〜３１ｇガス導入口
３４導入口構成部
３５冷却機構
３７ヒータ
４０分離部屋
５０サセプタ部
７０ＳｉＣ半導体基板
８０ＳｉＣ半導体層

Claims

成長室を構成するチャンバー（２０）と、
前記チャンバー内に構成される前記成長室内に備えられ、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（５０）と、
Ｓｉ原料含有ガス、Ｃ原料含有ガス、炭化珪素半導体の不純物となる元素を含むドーパントガスが導入される複数の分離部屋（４０）を構成すると共に、該分離部屋に導入されたガスを前記成長室に導入するガス導入口（３１ａ〜３１ｄ）を有するインレット（３０）と、
前記炭化珪素半導体基板を加熱するヒータ（６０）と、を有し、
前記ヒータにて前記炭化珪素半導体基板を加熱しつつ、前記ガス導入口を通じて、前記Ｓｉ原料含有ガス、前記Ｃ原料含有ガスおよび前記ドーパントガスを前記成長室内に導入することで、前記炭化珪素半導体基板の上に炭化珪素半導体層をエピタキシャル成長させるエピタキシャル成長装置であって、
前記インレットは、前記複数の分離部屋と前記成長室とを区画すると共に前記ガス導入口を構成し、内部に冷却機構（３５）が備えられた導入口構成部（３４）を有し、
前記導入口構成部は、同心状に配置された枠状の複数の構成部（３４ａ〜３４ｃ）を有した構成とされると共に、該複数の構成部の間に前記ガス導入口を構成しており、前記複数の分離部屋それぞれから前記成長室に向かう方向に対して前記複数の構成部のうち前記ガス導入口を構成している壁面が傾斜させられることで該複数の構成部が先細り形状とされており、該複数の構成部のうち最も前記成長室側の先端に至るまで前記壁面が傾斜させられていることを特徴とするエピタキシャル成長装置。
前記複数の構成部は、同心円状に配置された円環状とされていることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル成長装置。
前記冷却機構により、前記導入口構成部が２００℃以下に冷却されることを特徴とする請求項１または２に記載のエピタキシャル成長装置。
前記ガス導入口には、パイプ部材（３１ａａ〜３１ｄａ）が配置され、前記ガス導入口のうち前記パイプ部材の内側より前記Ｓｉ原料含有ガス、前記Ｃ原料含有ガス、前記ドーパントガスおよびキャリアガスを導入し、前記パイプ部材の外側よりパージガスを導入することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のエピタキシャル成長装置。
前記パイプ部材は、先端が前記壁面のうち傾斜させられている部分における最も前記成長室と反対側の位置よりも前記成長室側に突き出していることを特徴とする請求項４に記載のエピタキシャル成長装置。
前記導入口構成部には、前記ガス導入口を該導入口構成部の先端側とは反対側となる根元側に配置された根元側のガス導入口として、該根元側のガス導入口に加えて、該導入口構成部のうち最も前記サセプタ部側の先端部を通過するように先端部側のガス導入口（３１ｅ〜３１ｇ）が形成されており、
前記根元側のガス導入口よりパージガスを導入すると共に、前記先端部側のガス導入口より前記Ｓｉ原料含有ガス、前記Ｃ原料含有ガス、前記ドーパントガスおよびキャリアガスを導入することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のエピタキシャル成長装置。
前記導入口構成部の先端には、前記壁面における傾斜した部分を加熱する加熱手段（３７）が備えられていることを特徴する請求項１ないし６のいずれか１つに記載のエピタキシャル成長装置。
前記加熱手段により、前記壁面における傾斜した部分を１２００℃以上に加熱することを特徴とする請求項７に記載のエピタキシャル成長装置。