TWI681074B - 氣相成長裝置以及氣相成長方法 - Google Patents

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TWI681074B
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日商紐富來科技股份有限公司
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Abstract

實施方式的氣相成長裝置包括：反應室；基板保持部，設於反應室之中，能夠載置基板，具有含有規定的間隙而能夠對基板的外周進行保持的保持壁；製程氣體供給部，設於反應室之上，具有能夠將第1製程氣體供給至反應室的第1區域及設於第1區域的周圍能夠將與第1製程氣體相比碳/矽原子比更高的第2製程氣體供給至反應室的第2區域，第2區域的內周直徑為保持壁的直徑的75%以上且130%以下；側壁，設於反應室之中製程氣體供給部與基板保持部之間的區域，內周直徑為第2區域的外周直徑的110%以上且200%以下；第1加熱器，設於基板保持部之下；第2加熱器，設於側壁與反應室的內壁之間；以及旋轉驅動機構，使基板保持部旋轉。

Description

氣相成長裝置以及氣相成長方法
本發明是有關於一種供給氣體而進行成膜的氣相成長裝置以及氣相成長方法。
作為形成高品質的半導體膜的方法，有藉由氣相成長使單晶膜於晶圓(wafer)等基板上進行成長的磊晶成長(epitaxial growth)技術。使用磊晶成長技術的氣相成長裝置中，將晶圓載置於保持為常壓或減壓的反應室內的基板保持部。
然後，一面對該晶圓進行加熱，一面將作為成膜原料的源氣體(source gas)等製程氣體(process gas)自反應室上部供給至反應室內的晶圓表面。於晶圓表面發生源氣體的熱反應，而於晶圓表面形成磊晶單晶膜。
有時對磊晶單晶膜導入作為摻雜劑(dopant)的雜質。為了使磊晶單晶膜的電阻分佈均勻，需要使雜質的濃度分佈均勻。
在日本專利第5265985號公報中，記載有如下方法：在對碳化矽(SiC)的磊晶單晶膜進行成膜時，為了使雜質的濃度分佈均勻，而對基板的中心部與外周部供給不同的C(碳)/Si(矽)比的製程氣體。
本發明提供一種可提升膜中的雜質的濃度分佈的均勻性的氣相成長裝置及氣相成長方法。
本發明的一形態的氣相成長裝置包括：反應室；基板保持部，設於所述反應室之中，能夠載置基板，具有含有規定的間隙而能夠對所述基板的外周進行保持的保持壁；製程氣體供給部，設於所述反應室之上，具有能夠將第1製程氣體供給至所述反應室的第1區域及設於所述第1區域的周圍能夠將與所述第1製程氣體相比碳/矽原子比更高的第2製程氣體供給至所述反應室的第2區域，所述第2區域的內周直徑為所述保持壁的直徑的75%以上且130%以下；側壁，設於所述反應室之中所述製程氣體供給部與所述基板保持部之間的區域，內周直徑為所述第2區域的外周直徑的110%以上且200%以下；第1加熱器，設於所述基板保持部之下；第2加熱器，設於所述側壁與所述反應室的內壁之間；以及旋轉驅動機構，使所述基板保持部旋轉。
在所述形態的氣相成長裝置中，較佳為：所述第2區域的內周直徑為所述保持壁的直徑的100%以上。
在所述形態的氣相成長裝置中，較佳為：所述側壁的內周直徑為所述基板保持部的直徑的105%以上且200%以下。
在所述形態的氣相成長裝置中，較佳為：所述旋轉驅動機構使所述基板以300rpm以上且3000rpm以下的旋轉速度旋轉。
在所述形態的氣相成長裝置中，較佳為：所述製程氣體供給部具有設於所述第2區域的周圍，能夠對所述側壁與所述第2 加熱器之間的區域供給第3製程氣體的第3區域，所述側壁具有使所述第3製程氣體自所述側壁的外側通過至所述側壁的內側的氣體通過孔。
在所述形態的氣相成長裝置中，較佳為：所述第3製程氣體為氬氣。
本發明的一形態的氣相成長方法其使基板以300rpm以上的旋轉速度旋轉；對所述基板進行加熱；朝所述基板以第1流速供給第1製程氣體；朝所述基板，對較所述第1製程氣體更靠外側的區域，以第2流速供給與所述第1製程氣體相比碳/矽原子比更高的第2製程氣體；控制所述第1流速、所述第2流速及所述旋轉速度，形成將所述第2製程氣體引向所述基板的中心方向的流動，在所述基板的表面形成碳化矽膜。
本發明的另一形態的氣相成長方法其使基板以300rpm以上的旋轉速度旋轉；對所述基板進行加熱；朝所述基板供給包含碳、矽及n型雜質的第1製程氣體；朝所述基板，對較被供給所述第1製程氣體的區域更靠外側的區域，供給包含碳及n型雜質並且與所述第1製程氣體相比碳/矽原子比更高的第2製程氣體；在所述基板的表面的正上方的製程氣體的有效的碳/矽原子比不足1的狀態下，在所述基板的表面形成第1碳化矽膜；朝所述基板供給包含碳、矽及n型雜質的第3製程氣體；朝所述基板，對較被供給所述第3製程氣體的區域更靠外側的區域，供給包含碳及n型雜質並且與所述第3製程氣體相比碳/矽原子比更高的第 4製程氣體；在所述基板的表面的正上方的製程氣體的有效的碳/矽原子比成為1以上的狀態下，在所述基板的表面形成與所述第1碳化矽膜相比n型雜質濃度更低的第2碳化矽膜。
根據本發明，能夠提供一種可提升膜中的雜質的濃度分佈的均勻性的氣相成長裝置及氣相成長方法。
10‧‧‧反應室
10a‧‧‧內壁
12‧‧‧製程氣體供給部
12a‧‧‧第1區域
12b‧‧‧第2區域
12c‧‧‧第3區域
14‧‧‧基座(基板保持部)
14a‧‧‧保持壁
16‧‧‧旋轉體
18‧‧‧旋轉軸
20‧‧‧旋轉驅動機構
22‧‧‧第1加熱器
28‧‧‧反射器
30‧‧‧支撐柱
32‧‧‧固定台
34‧‧‧固定軸
40‧‧‧罩(側壁)
42‧‧‧第2加熱器
44‧‧‧氣體排出口
52‧‧‧第1氣體供給口
54‧‧‧第2氣體供給口
55‧‧‧第3氣體供給口
56‧‧‧第1氣體噴出孔
58‧‧‧第2氣體噴出孔
59‧‧‧第3氣體噴出孔
60‧‧‧氣體通過孔
72‧‧‧製程氣體供給部
82‧‧‧矽的源氣體供給口
83‧‧‧第1分離室
84‧‧‧碳的源氣體供給口
85‧‧‧第2分離室
86‧‧‧矽的源氣體噴出孔
88‧‧‧碳的源氣體噴出孔
100、200‧‧‧氣相成長裝置
500‧‧‧基板
501‧‧‧緩衝膜(第1碳化矽膜)
502‧‧‧n型膜(第2碳化矽膜)
d1‧‧‧第2區域的內周直徑
d2‧‧‧第2區域的外周直徑
d3‧‧‧保持壁的直徑
d4‧‧‧基座的直徑
d5‧‧‧罩(側壁)的內周直徑
G1‧‧‧第1製程氣體
G2‧‧‧第2製程氣體
G3‧‧‧第3製程氣體
W‧‧‧晶圓(基板)
圖1是第1實施方式的氣相成長裝置的示意剖面圖。
圖2是表示第1實施方式的製程氣體供給部的另一具體例的示意剖面圖。
圖3是第1實施方式的氣相成長裝置的構件的尺寸的說明圖。
圖4是第1實施方式的氣相成長方法中製程氣體在反應室內的流動的說明圖。
圖5是形成SiC膜時的問題點的說明圖。
圖6(a)~圖6(c)是表示第1實施方式的氣相成長方法中參數與晶圓面內的雜質濃度的分佈的關係的圖。
圖7是第1實施方式的氣相成長方法中製程氣體在反應室內的流動的說明圖。
圖8是第2實施方式的氣相成長裝置的示意剖面圖。
圖9是第2實施方式的氣相成長方法中製程氣體在反應室內的流動的說明圖。
圖10是藉由第3實施方式的氣相成長方法形成的碳化矽膜的 剖面圖。
圖11是第3實施方式的氣相成長方法的說明圖。
圖12是第3實施方式的氣相成長方法的作用及效果的說明圖。
圖13是第3實施方式的氣相成長方法的作用及效果的說明圖。
圖14是第3實施方式的氣相成長方法的作用及效果的說明圖。
以下，參照圖式對本發明的實施方式進行說明。
本說明書中，存在針對相同或類似的構件，標注相同的符號的情況。
本說明書中，將氣相成長裝置經設置成可成膜的狀態下的重力方向定義為「下」，將其相反方向定義為「上」。因此，「下部」是指相對於基準的重力方向的位置，「下方」是指相對於基準的重力方向。並且，「上部」是指相對於基準的重力方向的反方向的位置，「上方」是指相對於基準的重力方向的反方向。而且，「縱向」為重力方向。
而且，本說明書中，「製程氣體」是為了在基板上成膜而使用的氣體的統稱，例如設為包括源氣體、輔助氣體(assist gas)、摻雜劑氣體(dopant gas)、載體氣體、及該些的混合氣體的概念。
(第1實施方式)
第1實施方式的氣相成長裝置包括：反應室；基板保持部，設於反應室之中，能夠載置基板，具有含有規定的間隙而能夠對基板的外周進行保持的保持壁；製程氣體供給部，設於反應室之上，具有能夠將第1製程氣體供給至反應室的第1區域及設於第1區域的周圍能夠將與第1製程氣體相比碳/矽原子比更高的第2製程氣體供給至反應室的第2區域，第2區域的內周直徑為保持壁的直徑的75%以上且130%以下；側壁，設於反應室之中製程氣體供給部與基板保持部之間的區域，內周直徑為第2區域的外周直徑的110%以上且200%以下；第1加熱器，設於基板保持部之下；第2加熱器，設於側壁與反應室的內壁之間；以及旋轉驅動機構，使基板保持部旋轉。
而且，第1實施方式的氣相成長方法其使基板以300rpm以上的旋轉速度旋轉；對基板進行加熱；朝基板以第1流速供給第1製程氣體；朝基板，對較第1製程氣體更靠外側的區域，以第2流速供給與第1製程氣體相比碳/矽原子比更高的第2製程氣體；控制第1流速、第2流速及旋轉速度，形成將第2製程氣體引向基板的中心方向的流動，在基板的表面形成碳化矽膜。
圖1是第1實施方式的氣相成長裝置的示意剖面圖。第1實施方式的氣相成長裝置100例如是使單晶的SiC膜在單晶的SiC基板上進行磊晶成長的單片型的磊晶成長裝置。
第1實施方式的氣相成長裝置100包括反應室10及製 程氣體供給部12。反應室10包括：基座(susceptor)14(基板保持部)、旋轉體16、旋轉軸18、旋轉驅動機構20、第1加熱器22、反射器(reflector)28、支撐柱30、固定台32、固定軸34、罩(hood)40(側壁)、第2加熱器42、氣體排出口44。製程氣體供給部12包括：第1氣體供給口52、第2氣體供給口54、第1氣體噴出孔56、第2氣體噴出孔58。製程氣體供給部12的設有第1氣體噴出孔56的圓形狀的區域為第1區域12a，設有第2氣體噴出孔58的環狀的區域為第2區域12b。
以下，以使用氣相成長裝置100使單晶的SiC膜在單晶SiC的晶圓上進行磊晶成長的情況為例進行說明。
製程氣體供給部12設於反應室10之上。製程氣體供給部12具有對反應室10供給製程氣體的功能。
第1氣體供給口52及第2氣體供給口54設於製程氣體供給部12的上部。第1氣體供給口52例如對製程氣體供給部12內供給第1製程氣體G1。第2氣體供給口54例如對製程氣體供給部12內供給第2製程氣體G2。
第1氣體噴出孔56及第2氣體噴出孔58設於製程氣體供給部12的下部。第1氣體噴出孔56及第2氣體噴出孔58面對反應室10而設。
第2氣體噴出孔58設於第1氣體噴出孔56的周圍。製程氣體供給部12的設有第1氣體噴出孔56的區域為第1區域12a，設有第2氣體噴出孔58的區域為第2區域12b。因此，第2 區域12b設於第1區域12a的周圍。
自第1氣體噴出孔56對反應室10內供給第1製程氣體G1。自第2氣體噴出孔58對反應室10內供給第2製程氣體G2。換言之，自第1區域12a對反應室10內供給第1製程氣體G1，自第2區域12b對反應室10內供給第2製程氣體G2。
製程氣體供給部12藉由包括第1區域12a及第2區域12b而可對晶圓W的中心部與外周部以各不相同的流速供給各不相同的組成的製程氣體。另外，在本說明書中，流速是藉由將自氣體供給口導入的氣體流量或要通過氣體噴出孔的氣體流量除以對應的氣體噴出孔的剖面積而得的值來求出。
第1製程氣體G1例如是包含矽(Si)的源氣體、碳(C)的源氣體、n型雜質的摻雜劑氣體、抑制矽的簇化(clustering)的輔助氣體及載體氣體的混合氣體。矽的源氣體例如為矽烷(SiH4)。碳的源氣體例如為丙烷(C3H8)。n型雜質的摻雜劑氣體例如為氮氣。輔助氣體例如為氯化氫(HCl)。載體氣體例如為氬氣或氫氣。
第2製程氣體G2例如是包含矽的源氣體、碳的源氣體、n型雜質的摻雜劑氣體、輔助氣體及載體氣體的混合氣體。矽的源氣體例如為矽烷。碳的源氣體例如為丙烷。n型雜質的摻雜劑氣體例如為氮氣。輔助氣體例如為氯化氫(HCl)。載體氣體例如為氬氣或氫氣。
第2製程氣體G2的碳/矽原子比(以下，亦記載為C/Si 比)高於第1製程氣體G1的碳/矽原子比。例如，藉由使第2製程氣體G2中所含的矽的源氣體相對於碳的源氣體的比例低於第1製程氣體G1中所含的矽的源氣體相對於碳的源氣體的比例，能夠使第2製程氣體G2的C/Si比高於第1製程氣體G1的C/Si比。而且，例如，藉由使第2製程氣體G2中不含矽的源氣體並使源氣體僅為碳的源氣體，能夠使第2製程氣體G2的C/Si比高於第1製程氣體G1的C/Si比。
另外，此處，以在對製程氣體供給部12供給製程氣體前，將各製程氣體全部混合而製成第1製程氣體G1及第2製程氣體G2的形態為例進行了說明。但是，既可為各製程氣體是在製程氣體供給部12內進行混合的形態，亦可為在供給反應室10後進行混合的形態。
例如，亦可在供給至反應室10之前，矽的源氣體、碳的源氣體及n型雜質的摻雜劑氣體、輔助氣體的全部或一部分一直分離。
例如，能夠設置多種氣體噴出孔作為第1氣體噴出孔56，並自各氣體噴出孔供給不同種類的製程氣體。第2氣體噴出孔58亦相同。
圖2是表示第1實施方式的製程氣體供給部的另一具體例的示意剖面圖。製程氣體供給部72包括：矽的源氣體供給口82、碳的源氣體供給口84、第1分離室83、第2分離室85、矽的源氣體噴出孔86、碳的源氣體噴出孔88。在使用製程氣體供給部 72的情況下，矽的源氣體與碳的源氣體是在供給至反應室10後進行混合。
在所述構成中，能夠藉由對供給至碳的源氣體噴出孔88及矽的源氣體噴出孔86的氣體的流量進行調整，來使導入至反應室10的C/Si比發生變化。而且，能夠藉由改變第1區域12a與第2區域12b中碳的源氣體噴出孔88與矽的源氣體噴出孔86的密度(單位面積的氣體噴出孔的個數)，來使第1區域12a與第2區域12b中的C/Si比發生變化(使第2區域12b的C/Si比高於第1區域12a的C/Si比)。而且，例如，能夠藉由調整第1區域12a與第2區域12b中碳的源氣體噴出孔88與矽的源氣體噴出孔86的剖面積，來使第1區域12a與第2區域12b中的C/Si比發生變化(使第2區域12b的C/Si比高於第1區域12a的C/Si比)。
反應室10例如為不銹鋼製。反應室10具有圓筒狀的內壁10a。在反應室10內，在晶圓W上形成SiC膜。
基座14設於反應室10的內部。在基座14上能夠載置作為基板的一例的晶圓W。在基座14上，亦可在中心部設置開口部。
基座14具有含有規定的間隙而能夠對晶圓W的外周進行保持的保持壁14a。藉由保持壁14a，晶圓W在水平方向上的移動得到抑制。保持壁14a的直徑與晶圓W的直徑之差例如為3mm以下。
基座14例如藉由SiC或碳、或者塗佈有SiC或TaC的 碳等耐熱性高的材料形成。
基座14固定於旋轉體16的上部。旋轉體16固定於旋轉軸18。基座14間接地固定於旋轉軸18。
旋轉軸18藉由旋轉驅動機構20而能夠旋轉。藉由旋轉驅動機構20使旋轉軸18旋轉，而能夠使基座14旋轉。藉由使基座14旋轉，而能夠使載置於基座14上的晶圓W旋轉。
例如，使晶圓W以300rpm以上且3000rpm以下的旋轉速度旋轉。旋轉驅動機構20例如包括馬達及軸承。
第1加熱器22設於基座14之下。第1加熱器22設於旋轉體16內。第1加熱器22是自下方對保持於基座14上的晶圓W進行加熱。第1加熱器22例如為電阻加熱加熱器。第1加熱器22例如為施加有梳形的圖案的圓板狀。
反射器28設於第1加熱器22之下。在反射器28與基座14之間設置第1加熱器22。
反射器28對自第1加熱器22放射至下方的熱進行反射，使晶圓W的加熱效率提升。而且，反射器28防止反射器28下方的構件被加熱。反射器28例如為圓板狀。反射器28例如藉由包覆有SiC的碳等耐熱性高的材料形成。
反射器28例如藉由多個支撐柱30而固定於固定台32。固定台32例如藉由固定軸34進行支撐。
在旋轉體16內，為了使基座14自旋轉體16拆裝，而設置上推銷(未圖示)。上推銷例如貫穿反射器28及第1加熱器 22。
第2加熱器42設於罩40與反應室10的內壁10a之間。第2加熱器42是自上方對保持於基座14上的晶圓W進行加熱。藉由利用第1加熱器22及第2加熱器42對晶圓W進行加熱，能夠將晶圓W加熱為SiC膜的成長所需的溫度例如1500℃以上的溫度。第2加熱器42例如為電阻加熱加熱器。
罩40設於反應室10之中製程氣體供給部12與基座14之間的區域。罩40例如為圓筒狀。罩40具有防止第1製程氣體G1或第2製程氣體G2接觸第2加熱器42的功能。罩40例如藉由包覆有SiC的碳等耐熱性高的材料形成。
氣體排出口44設於反應室10的底部。氣體排出口44將源氣體在晶圓W表面進行反應後的剩餘的反應生成物及剩餘的製程氣體排出至反應室10的外部。氣體排出口44例如連接於未圖示的真空泵。
而且，在反應室10設有未圖示的晶圓出入口及閘閥(Gate valve)。藉由晶圓出入口及閘閥，能夠將晶圓W搬入至反應室10內或者搬出至反應室10外。
圖3是第1實施方式的氣相成長裝置的構件的尺寸的說明圖。圖3表示製程氣體供給部12的一部分、罩40、基座14及載置於基座14的晶圓W。
圖3的上圖為剖面圖，下圖為平面圖。在平面圖中，對第1區域12a及第2區域12b施加了影線。在平面圖中，以虛線 表示省略了定向平面(orientation flat)或切口(notch)的晶圓W。
設第2區域12b的內周直徑為d1。第2區域12b的內周直徑定義為與第2氣體噴出孔58之中存在於最內側的噴出孔內切的圓的直徑。設第2區域12b的外周直徑為d2。第2區域12b的外周直徑定義為與第2氣體噴出孔58之中存在於最外側的噴出孔外切的圓的直徑。
設基座14的保持壁14a的直徑為d3。設基座14的直徑為d4。而且，設罩40的內周直徑為d5。
第2區域12b的內周直徑d1為保持壁14a的直徑d3的75%以上且130%以下。第2區域12b的外周直徑d2例如大於保持壁14a的直徑d3。
罩40的內周直徑d5為第2區域12b的外周直徑d2的110%以上且200%以下。而且，罩40的內周直徑d5較佳為基座14的直徑d4的105%以上且200%以下。
其次，對第1實施方式的氣相成長方法進行說明。第1實施方式的氣相成長方法使用圖1所示的磊晶成長裝置。以在單晶SiC的晶圓的表面形成摻雜有氮作為n型雜質的單晶的SiC膜的情況為例進行說明。
首先，將載置有晶圓W的基座14搬入至反應室10內。晶圓W為單晶SiC。
其次，藉由旋轉驅動機構20使晶圓W以300rpm以上的旋轉速度進行旋轉。並且，藉由第1加熱器22及第2加熱器42 對晶圓W進行加熱。
其次，自製程氣體供給部12的第1區域12a朝晶圓W的表面的中心部以第1流速供給第1製程氣體G1。自第1氣體噴出孔56噴出的第1製程氣體G1成為自製程氣體供給部12朝向晶圓W的表面的層流。
而且，自製程氣體供給部12的第2區域12b朝較晶圓W的中心部更靠外側的區域以第2流速供給第2製程氣體G2。第2製程氣體G2被供給至較第1製程氣體G1更靠晶圓W的外側的區域。自第2氣體噴出孔58噴出的第2製程氣體G2成為自製程氣體供給部12朝向晶圓W的表面的層流。
第1流速及第2流速例如為0.2m/sec以上且1.0m/sec以下。
第1製程氣體G1例如是包含矽的源氣體、碳的源氣體、n型雜質的摻雜劑氣體、輔助氣體及載體氣體的混合氣體。矽的源氣體例如為矽烷(SiH4)。碳的源氣體例如為丙烷(C3H8)。n型雜質的摻雜劑氣體例如為氮氣。輔助氣體例如為氯化氫(HCl)氣體。載體氣體例如為氬氣或氫氣。
第2製程氣體G2例如是包含矽的源氣體、碳的源氣體、n型雜質的摻雜劑氣體及載體氣體的混合氣體。矽的源氣體例如為矽烷。碳的源氣體例如為丙烷。n型雜質的摻雜劑氣體例如為氮氣。載體氣體例如為氬氣或氫氣。
自製程氣體供給部12供給至反應室10的第2製程氣體 G2的C/Si比高於第1製程氣體G1的C/Si比。
藉由將第1製程氣體G1及第2製程氣體G2供給至晶圓W的表面，在晶圓W的表面形成摻雜有作為n型雜質的氮的單晶的SiC膜。在形成單晶的SiC膜時，對第1製程氣體G1的第1流速、第2製程氣體G2的第2流速及晶圓W的旋轉速度進行控制，而控制為形成將第2製程氣體G2引向晶圓W的中心方向的流動。
第1流速例如能夠藉由利用未圖示的質量流量控制器(mass flow controller)對向第1氣體噴出孔56供給的製程氣體的流量進行變更來控制。而且，第2流速例如能夠藉由利用未圖示的質量流量控制器對向第2氣體噴出孔58供給的製程氣體的流量進行變更來控制。而且，晶圓W的旋轉速度能夠藉由旋轉驅動機構20進行控制。
圖4是第1實施方式的氣相成長方法中製程氣體在反應室內的流動的說明圖。在對單晶的SiC膜進行成膜時，自第1區域12a沿鉛垂方向以層流形式噴出的第1製程氣體G1在晶圓W的表面成為朝向晶圓W的外側的水平方向的流動。自第2區域12b沿鉛垂方向以層流形式噴出的第2製程氣體G2在以被引向晶圓W的中心方向的方式進行流動之後，在晶圓W的表面成為朝向晶圓W的外側的水平方向的流動。換言之，第2製程氣體G2的流動的方向具有在到達晶圓W的表面之前朝向晶圓W的中心方向的成分。
在形成單晶的SiC膜之後，停止藉由第1加熱器22及第2加熱器42的加熱，使晶圓W的溫度下降。之後，將晶圓W與基座14一起自反應室10搬出。
其次，對第1實施方式的氣相成長裝置及氣相成長方法的作用及效果進行說明。
圖5是形成SiC膜時的問題點的說明圖。圖5表示在晶圓上形成摻雜有氮作為n型雜質的SiC膜時的雜質濃度的面內分佈。
如圖5所示，在晶圓W的外周部，SiC膜中的氮的濃度變高。因此，SiC膜中的n型雜質的濃度分佈變得不均勻，從而晶圓W的面內電阻分佈變得不均勻。
作為在晶圓W的外周部，氮的濃度變高的一個原因，考慮：自附著在晶圓W的外側的基座14表面的包含矽的附著物昇華而得的矽會混入至晶圓W的外周部的製程氣體中。藉由昇華而得的矽混入至晶圓W的外周部的製程氣體中，供給至晶圓W的外周部的製程氣體中的C/Si比變低。氮藉由進入SiC結晶中的碳格子位置而被取入結晶中。因此，若製程氣體中的C/Si比變低，則碳變少，從而SiC結晶中的碳格子位置中容易進入氮。因此，與晶圓W的中心部相比，外周部的氮的濃度變高。
在第1實施方式的氣相成長裝置及氣相成長方法中，首先，對晶圓W的外周部供給C/Si比高的第2製程氣體G2。進而，藉由對供給至晶圓W的中心部的第1製程氣體G1的第1流速、 供給至晶圓W的外周部的第2製程氣體G2的第2流速及晶圓W的旋轉速度進行控制，使SiC膜中的n型雜質的濃度分佈的均勻性提升。
圖6(a)~圖6(c)是表示第1實施方式的氣相成長方法中參數與晶圓面內的雜質濃度的分佈的關係的圖。圖6(a)是參數為第2製程氣體G2的C/Si比的情形，圖6(b)是參數為晶圓W的旋轉速度的情形，圖6(c)是參數為第2製程氣體G2的第2流速的情形。
如圖6(a)所示，當提高第2製程氣體G2的C/Si比時，晶圓W的外周部的氮的濃度變低，當降低C/Si比時，晶圓W的外周部的氮的濃度變高。認為其原因在於：當提高G2的C/Si比時，在晶圓W的外周部，C/Si比變高，從而SiC結晶中不易進入氮。而且認為其原因在於：當降低G2的C/Si比時，在晶圓W的外周部，C/Si比變低，從而SiC結晶中容易進入氮。
而且，如圖6(b)所示，當加大晶圓W的旋轉速度時，晶圓W的外周部的氮的濃度變低，當減小晶圓W的旋轉速度時，晶圓W的外周部的氮的濃度變高。認為其原因在於：藉由加大晶圓W的旋轉速度，第2製程氣體G2向晶圓W的中心方向的引入量變大。認為：藉由C/Si比高的第2製程氣體G2的引入量變大，在晶圓W的外周部，C/Si比變高，從而SiC結晶中不易進入氮。相反，認為：藉由減小晶圓W的旋轉速度，C/Si比高的第2製程氣體G2的引入量變小，在晶圓W的外周部，C/Si比變低，所以 SiC結晶中容易進入氮。
而且，如圖6(c)所示，當加大第2製程氣體G2的第2流速時，晶圓W的外周部的氮的濃度變高，當減小第2製程氣體G2的第2流速時，晶圓W的外周部的氮的濃度變低。認為其原因在於：當加大第2製程氣體G2的第2流速時，第2製程氣體G2向晶圓W的中心方向的引入量變小，從而在晶圓W的外周部，SiC結晶中容易進入氮。相反，認為：當減小第2製程氣體G2的第2流速時，第2製程氣體G2向晶圓W的中心方向的引入量變大，從而在晶圓W的外周部，SiC結晶中不易進入氮。
在第1實施方式的氣相成長裝置100及氣相成長方法中，對較第1製程氣體G1更靠外側的區域，供給與第1製程氣體G1相比碳/矽原子比更高的第2製程氣體G2。並且，藉由對第1製程氣體G1的第1流速、供給至晶圓W的外周部的第2製程氣體G2的第2流速及晶圓W的旋轉速度進行控制，而形成將第2製程氣體G2引向晶圓W的中心方向的流動，從而形成SiC膜。藉此，SiC膜中的n型雜質的濃度分佈的均勻性提升。
尤其，加上藉由使第2製程氣體G2的第2流速及晶圓W的旋轉速度發生變化而進行的濃度分佈的調整，與僅藉由第2製程氣體G2的C/Si比進行的濃度分佈的調整相比，能夠進一步高精度地使雜質的濃度分佈的均勻性提升。
就實現第2製程氣體G2朝晶圓W的中心方向的流動，並實現均勻性高的雜質的濃度分佈的觀點而言，氣相成長裝置100 的第2區域12b的內周直徑d1需要為保持壁14a的直徑d3的75%以上且130%以下。當低於所述範圍時，有晶圓W的中心部的雜質濃度變低，雜質的濃度分佈變得不均勻之虞。而且，當超過所述範圍時，有第2製程氣體G2的引入量不足，雜質的濃度分佈變得不均勻之虞。
若第2區域12b的內周直徑d1為保持壁14a的直徑d3的100%以上，則就抑制晶圓W的中心部的雜質濃度的下降的觀點而言較佳。另一方面，若第2區域12b的內周直徑d1不足保持壁14a的直徑d3的100%，則就抑制第2製程氣體G2的引入量的不足的觀點而言較佳。
在第1實施方式的氣相成長裝置100中，就實現第2製程氣體G2朝晶圓W的中心方向的流動，並實現均勻性高的雜質的濃度分佈的觀點而言，罩40的內周直徑d5需要為第2區域12b的外周直徑d2的110%以上且200%以下，較佳為110%以上且150%以下。當低於所述範圍時，存在第2製程氣體G2朝向鉛垂方向的層流因罩40的影響而紊亂之虞。而且，當超過所述範圍時，第2製程氣體G2朝罩42側流動，從而變得難以實現第2製程氣體G2朝晶圓W的中心方向的流動。
而且，就實現第2製程氣體G2朝晶圓W的中心方向的流動，並實現均勻性高的雜質的濃度分佈的觀點而言，罩40的內周直徑d5較佳為基座14的直徑d4的105%以上且200%以下。
在第1實施方式的氣相成長方法中，需要使晶圓W的 旋轉速度為300rpm以上。當旋轉速度變得小於300rpm時，有第2製程氣體G2向晶圓W的中心方向的引入量變得不充分之虞。
而且，第1流速及第2流速較佳為0.2m/sec以上且1.0m/sec以下，更佳為0.2m/sec以上且0.5m/sec以下。當低於所述範圍時，第1製程氣體G1與第2製程氣體G2容易混合，從而變得無法呈現第1實施方式的作用。而且，當超過所述範圍時，有第2製程氣體G2向鉛垂方向的流動變得過快，從而第2製程氣體G2向晶圓W的中心方向的引入量變得不充分之虞。
就控制第2製程氣體G2向晶圓W的中心方向的引入量的觀點而言，較佳為第2製程氣體G2的第2流速為第1製程氣體G1的第1流速的50%以上且200%以下。就加大第2製程氣體G2向晶圓W的中心方向的引入量的觀點而言，較佳為使第2製程氣體G2的第2流速小於第1製程氣體G1的第1流速。而且，就抑制第2製程氣體G2向晶圓W的中心方向的引入量的觀點而言，較佳為使第2製程氣體G2的第2流速大於第1製程氣體G1的第1流速。
而且，在第1實施方式的氣相成長裝置及氣相成長方法中，在變更晶圓W的直徑的情況下，亦能夠使SiC膜中的n型雜質的濃度分佈的均勻性提升。例如，在減小晶圓W的直徑的情況下，若藉由減小製程氣體供給部12的第2區域12b的內周直徑d1來提高晶圓W的外周部的C/Si比，則需要製程氣體供給部12的設計變更或更換，並不容易。
圖7是第1實施方式的氣相成長方法中製程氣體在反應室內的流動的說明圖。在圖7中，示出了在直徑相對於圖4的晶圓W約為三分之二的晶圓W上進行成膜的情形。
如圖7所示，藉由加大晶圓W的旋轉速度或減小第2製程氣體G2的第2流速，能夠加大第2製程氣體G2向晶圓W的中心方向的引入量。因此，即便在晶圓W的直徑發生了變化的情況下，亦容易使SiC膜中的n型雜質的濃度分佈的均勻性提升。
以上，根據第1實施方式的氣相成長裝置及氣相成長方法，SiC膜中的n型雜質的濃度分佈的均勻性提升。
(第2實施方式)
第2實施方式的氣相成長裝置中，其製程氣體供給部進而具有第3區域，並且在側壁設置氣體通過孔，除此之外與第1實施方式相同。因此，關於與第1實施方式重覆的內容將省略一部分敘述。
圖8是第2實施方式的氣相成長裝置的示意剖面圖。第2實施方式的氣相成長裝置例如是使單晶的SiC膜在單晶的SiC基板上進行磊晶成長的單片型的磊晶成長裝置。
第2實施方式的氣相成長裝置200包括反應室10及製程氣體供給部12。反應室10包括：基座14(基板保持部)、旋轉體16、旋轉軸18、旋轉驅動機構20、第1加熱器22、反射器28、支撐柱30、固定台32、固定軸34、罩40(側壁)、第2加熱器42、氣體排出口44。製程氣體供給部12包括：第1氣體供給口52、 第2氣體供給口54、第3氣體供給口55、第1氣體噴出孔56、第2氣體噴出孔58、第3氣體噴出孔59。製程氣體供給部12的設有第1氣體噴出孔56的區域為第1區域12a，設有第2氣體噴出孔58的區域為第2區域12b，設有第3氣體噴出孔59的區域為第3區域12c。
第1氣體供給口52、第2氣體供給口54及第3氣體供給口55設於製程氣體供給部12的上部。第1氣體供給口52例如對製程氣體供給部12內供給第1製程氣體G1。第2氣體供給口54例如對製程氣體供給部12內供給第2製程氣體G2。第3氣體供給口55例如對製程氣體供給部12內供給第3製程氣體G3。
第1氣體噴出孔56、第2氣體噴出孔58及第3氣體噴出孔59設於製程氣體供給部12的下部。第1氣體噴出孔56、第2氣體噴出孔58、及第3氣體噴出孔59面對反應室10而設。
第2氣體噴出孔58設於第1氣體噴出孔56的周圍。第3氣體噴出孔59設於第2氣體噴出孔58的周圍。製程氣體供給部12的設有第1氣體噴出孔56的區域為第1區域12a，設有第2氣體噴出孔58的區域為第2區域12b，設有第3氣體噴出孔59的區域為第3區域12c。
第3氣體噴出孔59對罩40與第2加熱器42之間的區域供給第3製程氣體G3。第3製程氣體G3例如為氬氣。
罩40具有氣體通過孔60。氣體通過孔60以能夠使第3製程氣體G3自第2加熱器42側通過至晶圓W側的方式設置。
圖9是第2實施方式的氣相成長方法中製程氣體在反應室內的流動的說明圖。如圖9所示，第3製程氣體G3通過氣體通過孔60而流向晶圓W側。並且，藉由第3製程氣體G3的流動，能夠將第2製程氣體的流動押向晶圓W的中心方向。結果，第2製程氣體G2向晶圓W的中心方向的引入量變大。
根據第2實施方式的氣相成長裝置及氣相成長方法，藉由第3製程氣體G3，第2製程氣體G2向晶圓W的中心方向的引入量的調整成為可能。因此，SiC膜中的n型雜質的濃度分佈的均勻性進一步提升。
(第3實施方式)
第3實施方式的的氣相成長方法其使基板以300rpm以上的旋轉速度旋轉；對基板進行加熱；朝基板供給包含碳、矽及所述n型雜質的第1製程氣體；朝基板，對較被供給第1製程氣體的區域更靠外側的區域，供給包含碳及所述n型雜質並且與第1製程氣體相比碳/矽原子比更高的第2製程氣體；在基板的表面的正上方的製程氣體的有效的碳/矽原子比不足1的狀態下，在基板的表面形成第1碳化矽膜；朝基板供給包含碳、矽及所述n型雜質的第3製程氣體；朝基板，對較被供給第3製程氣體的區域更靠外側的區域，供給包含碳及所述n型雜質並且與第3製程氣體相比碳/矽原子比更高的第4製程氣體；在基板的表面的正上方的製程氣體的有效的碳/矽原子比成為1以上的狀態下，在基板的表面形成與第1碳化矽膜相比所述n型雜質濃度更低的第2碳化矽膜。
第3實施方式的氣相成長方法與第1實施方式的氣相成長方法的不同點在於：在基板之上形成所述n型雜質濃度不同的第1碳化矽膜及第2碳化矽膜。以下，關於與第1實施方式的氣相成長裝置及氣相成長方法重覆的內容將省略一部分敍述。
第3實施方式的氣相成長方法使用圖1所示的磊晶成長裝置。而且，第3實施方式的氣相成長方法使用具有圖2所示的製程氣體供給部的磊晶成長裝置。以下，以n型雜質為氮的情況為例進行說明。
圖10是藉由第3實施方式的氣相成長方法形成的碳化矽膜的剖面圖。在基板500之上，形成緩衝(buffer)膜501(第1碳化矽膜)及n型膜502(第2碳化矽膜)。
基板500為單晶SiC的晶圓。基板500包含氮作為n型雜質。基板500的氮濃度例如為1×1017cm-3以上且1×1019cm-3以下。
緩衝膜501為單晶的SiC膜。緩衝膜501具有抑制基板500中所含的基底面差排(basal plane dislocation，BPD)向n型膜502傳播的功能。在緩衝膜501的成長中，例如將基底面差排變更為其他差排。
緩衝膜501包含氮作為n型雜質。緩衝膜501的氮濃度例如為1×1017cm-3以上且1×1019cm-3以下。緩衝膜501的厚度例如為0.5μm以上且2μm以下。
就抑制基底面差排向n型膜502的傳播的觀點而言，緩 衝膜501的氮濃度較佳為1×1017cm-3以上。
n型膜502為單晶的SiC膜。n型膜502包含氮作為n型雜質。n型膜502的氮濃度例如為1×1014cm-3以上且1×1016cm-3以下。n型膜502的氮濃度低於緩衝膜501的氮濃度。n型膜502的厚度例如為10μm以上且300μm以下。
n型膜502例如用作電晶體或二極體等高耐壓元件(device)的漂移層。就延長少數載體的壽命(lifetime)的觀點而言，n型膜502較佳為使作為壽命扼殺者而發揮作用的碳空位的量減少。
就在電晶體或二極體中實現高耐壓的觀點而言，n型膜502的氮濃度較佳為1×1016cm-3以下。
首先，將載置有晶圓W的基座14搬入至反應室10內。晶圓W為單晶SiC。
其次，藉由旋轉驅動機構20使晶圓W以300rpm以上的旋轉速度進行旋轉。並且，藉由第1加熱器22及第2加熱器42對晶圓W進行加熱。
其次，自製程氣體供給部12的第1區域12a朝晶圓W的表面的中心部供給第1製程氣體G1。自第1氣體噴出孔56噴出的第1製程氣體G1成為自製程氣體供給部12朝向晶圓W的表面的層流。第1製程氣體包含碳、矽及氮。
而且，自製程氣體供給部12的第2區域12b朝較晶圓W的中心部更靠外側的區域供給第2製程氣體G2。第2製程氣體 G2被供給至較第1製程氣體G1更靠晶圓W的外側的區域。自第2氣體噴出孔58噴出的第2製程氣體G2成為自製程氣體供給部12朝向晶圓W的表面的層流。第2製程氣體包含碳及氮。
第1製程氣體G1例如是包含矽的源氣體、碳的源氣體、n型雜質的摻雜劑氣體、輔助氣體及載體氣體的混合氣體。矽的源氣體例如為矽烷(SiH4)。碳的源氣體例如為丙烷(C3H8)。n型雜質的摻雜劑氣體為氮氣。輔助氣體例如為氯化氫(HCl)氣體。載體氣體例如為氬氣或氫氣。
第2製程氣體G2例如是包含矽的源氣體、碳的源氣體、n型雜質的摻雜劑氣體及載體氣體的混合氣體。矽的源氣體例如為矽烷。碳的源氣體例如為丙烷。n型雜質的摻雜劑氣體為氮氣。載體氣體例如為氬氣或氫氣。
自製程氣體供給部12供給至反應室10的第2製程氣體G2的C/Si比高於第1製程氣體G1的C/Si比。
藉由將第1製程氣體G1及第2製程氣體G2供給至晶圓W的表面，在晶圓W的表面形成包含氮作為n型雜質的緩衝膜501。緩衝膜501的氮濃度例如為1×1017cm-3以上。緩衝膜501的厚度例如為0.5μm以上且2μm以下。
緩衝膜501是在晶圓W的表面的正上方的製程氣體的有效的碳/矽原子比不足1的狀態下形成。例如，使形成緩衝膜501時晶圓W的中心部及晶圓W的外周部的區域的晶圓W的表面的正上方的有效的碳/矽原子比不足1。以下，將有效的碳/矽原子比 稱為「有效C/Si比」。
另外，所謂晶圓中心部例如是指自晶圓W中心起5mm以內的區域。而且，所謂晶圓外周部例如是指自晶圓W的外周端起5mm內側的區域。
圖11是第3實施方式的氣相成長方法的說明圖。圖11是表示導入C/Si比與基板之上的SiC膜的膜成長速度的關係的說明圖。
此處，所謂「導入C/Si比」是導入至圖2所示的製程氣體供給部的製程氣體的碳/矽原子比。更具體而言，是導入至源氣體供給口82的矽的源氣體中的矽與導入至源氣體供給口84的碳的源氣體中的碳的碳/矽原子比。
圖11表示如下情形，即，固定導入至源氣體供給口82的矽的源氣體中的矽的量，藉由使導入至源氣體供給口84的碳的源氣體中的碳的量發生變化而使導入C/Si比發生變化。
當導入C/Si比增加，並超過規定的值時，膜成長速度飽和。將膜成長速度飽和的點稱為飽和點。膜成長速度的飽和是在基板的表面的正上方的製程氣體的有效C/Si比成為1的點產生。換言之，是在碳：矽=1：1的點產生。因SiC膜中的C/Si比為1，所以當基板的表面的正上方的製程氣體的有效C/Si比成為1以上時，膜成長速度飽和。
晶圓中心部的飽和點A為圖11中的A箭頭的位置。晶圓外周部的飽和點B為圖11中的B箭頭的位置。在第3實施方式 的氣相成長裝置中，以相對於晶圓中心部而朝向晶圓外周部的C/Si比變高的方式對製程氣體進行控制，所以，晶圓外周部的飽和點B與晶圓中心部的飽和點A相比，導入C/Si比變低。
在晶圓中心部，飽和點A以上的導入C/Si比中有效C/Si比為1以上，不足飽和點A的導入C/Si比中有效C/Si比不足1。而且，在晶圓外周部，飽和點B以上的導入C/Si中有效C/Si比為1以上，不足飽和點B的導入C/Si比中有效C/Si比不足1。
為了使晶圓中心部、晶圓外周部的有效C/Si比均為1以上，需要飽和點A以上的導入C/Si比。另一方，為了使晶圓中心部、晶圓外周部的有效C/Si比均不足1，需要不足飽和點B的導入C/Si比。
藉由設定恰當的導入C/Si比，可在期望的晶圓W表面位置實現期望的有效C/Si比。
在形成緩衝膜501之後，自製程氣體供給部12的第1區域12a朝晶圓W的表面的中心部供給第3製程氣體。自第1氣體噴出孔56噴出的第3製程氣體成為自製程氣體供給部12朝向晶圓W的表面的層流。第3製程氣體包含碳、矽及氮。
而且，自製程氣體供給部12的第2區域12b朝較晶圓W的中心部更靠外側的區域供給第4製程氣體。第4製程氣體被供給至較第3製程氣體更靠晶圓W的外側的區域。自第2氣體噴出孔58噴出的第4製程氣體成為自製程氣體供給部12朝向晶圓W的表面的層流。第4製程氣體包含碳及氮。
第3製程氣體例如是包含矽的源氣體、碳的源氣體、n型雜質的摻雜劑氣體、輔助氣體及載體氣體的混合氣體。矽的源氣體例如為矽烷。碳的源氣體例如為丙烷。n型雜質的摻雜劑氣體為氮氣。輔助氣體例如為氯化氫氣體。載體氣體例如為氬氣或氫氣。
第4製程氣體例如是包含矽的源氣體、碳的源氣體、n型雜質的摻雜劑氣體及載體氣體的混合氣體。矽的源氣體例如為矽烷。碳的源氣體例如為丙烷。n型雜質的摻雜劑氣體為氮氣。載體氣體例如為氬氣或氫氣。
自製程氣體供給部12供給至反應室10的第4製程氣體的C/Si比高於第3製程氣體的C/Si比。
藉由將第3製程氣體及第4製程氣體供給至晶圓W的表面，在晶圓W的表面形成包含氮的n型膜502。n型502的氮濃度例如為1×1016cm-3以下。n型膜502的厚度例如為10μm以上且300μm以下。
n型膜502是在晶圓W的表面的正上方的製程氣體的有效的碳/矽原子比即有效C/Si比成為1以上的狀態下形成。使形成n型膜502時晶圓W的中心及自晶圓W的外周起5mm內側的、晶圓W的表面的正上方的製程氣體的區域的有效C/Si比成為1以上。以使有效C/Si比成為1以上的方式對導入C/Si比進行設定。
在形成緩衝膜501、n型膜502之後，停止藉由第1加熱器22及第2加熱器42的加熱，使晶圓W的溫度下降。之後， 將晶圓W與基座14一起自反應室10搬出。
其次，對第3實施方式的氣相成長方法的作用及效果進行說明。
圖12是第3實施方式的氣相成長方法的作用及效果的說明圖。圖12是表示導入C/Si比與晶圓W面內的氮濃度的分佈形狀的關係的圖。另外，圖12是僅對各條件間的氮濃度分佈的形狀變化進行定性地說明的圖，並非對各條件間的氮濃度的高低變化進行說明。
如圖12所示，在導入C/Si比低的狀態(導入C/Si比低)下，晶圓W的外周部的氮濃度變得高於晶圓W的中心部的氮濃度，當自導入C/Si比低起增加至中程度的狀態(導入C/Si比中)時，晶圓W的外周部的氮濃度下降，SiC膜中的氮濃度分佈變均勻。而且，當使導入C/Si比增加至高狀態(導入C/Si比高)時，晶圓W的外周部的氮濃度進一步下降，SiC膜中的氮濃度分佈的均勻性下降。並且，當進一步使導入C/Si比增加至非常高的狀態(導入C/Si比超過)時，氮濃度分佈再次變均勻。
在自導入C/Si比低起至導入C/Si比中的範圍內，晶圓W的面內的有效C/Si比處於充分低於1的狀態。而且，導入C/Si比高時，晶圓W的中心部的有效C/Si比處於充分低於1的狀態，晶圓W的外周部的有效C/Si比處於接近1的狀態。進而，導入C/Si比超高時，晶圓W的面內的有效C/Si比處於充分高於1的狀態。在有效C/Si比低於1的區域，隨著有效C/Si比的增加，SiC 膜中的氮濃度的減少率變大，在有效C/Si比高於1的區域，隨著有效C/Si比的增加，SiC膜中的氮濃度的減少率變小。即，當在自導入C/Si比低起至導入C/Si比高的範圍內使導入C/Si比增加時，晶圓W的外周部的有效C/Si比與晶圓W的中心部的有效C/Si比之差變大，且伴隨有效C/Si比的增加，SiC膜中的氮濃度的減少率變大，所以晶圓W的外周部的氮濃度變得較晶圓W的中心部的氮濃度更容易下降。另一方面，當在自導入C/Si比高起至導入C/Si比超高的範圍內使導入C/Si比增加時，在晶圓W的外周部，僅藉由使導入C/Si比稍微增加，便使有效C/Si比超過1，SiC膜中的氮濃度的減少率下降，但在晶圓W的中心部，若不使導入C/Si比大幅增加，則有效C/Si比便不會超過1，所以晶圓W的中心部的氮濃度變得較晶圓W的外周部的氮濃度更容易下降。藉由所述理由，產生圖12所示的SiC膜中的氮濃度分佈形狀的變化。
圖13是第3實施方式的氣相成長方法的作用及效果的說明圖。表示導入C/Si比與膜成長速度的關係的實測值。晶圓中心部的飽和點A處於導入C/Si比為1.65左右的位置。晶圓外周部的飽和點B處於導入C/Si比為1.5左右的位置。
為了使晶圓中心部、晶圓外周部的有效C/Si比均為1以上，需要飽和點A以上的導入C/Si比即需要導入C/Si比為1.65以上。另一方，為了使晶圓中心部、晶圓外周部的有效C/Si比均不足1，需要不足飽和點B的導入C/Si比，即需要導入C/Si比不足1.5。
圖14是第3實施方式的氣相成長方法的作用及效果的說明圖。圖14表示與圖13相同的製程條件下的、以導入C/Si比為參數的晶圓W面內的氮濃度分佈。使導入C/Si比在1.20至1.95之間發生變化。圖14是使用了直徑150mm的晶圓W的測定結果。
根據圖14可明確：在導入C/Si比1.35及導入C/Si比1.80以上，氮濃度在晶圓W面內的分佈變均勻。分別對應於有效C/Si比不足1的情形與有效C/Si比為1以上的情形。
在第3實施方式的氣相成長方法中，在氮濃度高的緩衝膜501的形成中，使晶圓W的表面的有效C/Si比不足1。藉此，能夠形成氮濃度高且氮濃度的晶圓W面內均勻性高的緩衝膜501。而且，在氮濃度低的n型膜502的形成中，使晶圓W的表面的有效C/Si比為1以上。藉此，能夠形成氮濃度低且氮濃度的晶圓W面內均勻性高的n型膜502。
並且，在n型膜502的形成中，藉由使晶圓W的表面的有效C/Si比為1以上，能夠減少膜內的碳空位的量。因有效C/Si比為1以上，所以碳存在剩餘，所以膜內的碳空位的產生得到抑制。
根據第3實施方式的氣相成長方法，能夠形成適合於電晶體或二極體等高耐壓元件的製造的碳化矽膜。
以上，一面參照具體例一面對本發明的實施方式進行了說明。所述實施方式只不過是作為示例而列舉，並非限定本發明。而且，當然亦可適當組合各實施方式的構成要素。
在實施方式中，以形成單晶的SiC膜的情況為例進行了說明，但亦可將本發明應用於多晶或非晶質(amorphous)的SiC膜的形成中。
而且，在實施方式中，以單晶SiC的晶圓作為基板的一例進行了說明，但基板並非限定於單晶SiC的晶圓。
而且，在實施方式中，作為n型雜質，以氮為例進行了說明，但作為n型雜質，例如亦能夠應用磷(P)。
實施方式中，關於裝置構成或製造方法等對於本發明的說明而言並非直接必要的部分等省略了記載，但可適當選擇使用必要的裝置構成或製造方法等。此外，具備本發明的要素且本領域技術人員可適當進行設計變更的所有氣相成長裝置、環狀保持器(holder)及氣相成長方法均包含在本發明的範圍內。本發明的範圍是由申請專利範圍及其均等物的範圍來定義的。
10‧‧‧反應室
10a‧‧‧內壁
12‧‧‧製程氣體供給部
12a‧‧‧第1區域
12b‧‧‧第2區域
14‧‧‧基座(基板保持部)
14a‧‧‧保持壁
16‧‧‧旋轉體
18‧‧‧旋轉軸
20‧‧‧旋轉驅動機構
22‧‧‧第1加熱器
28‧‧‧反射器
30‧‧‧支撐柱
32‧‧‧固定台
34‧‧‧固定軸
40‧‧‧罩(側壁)
42‧‧‧第2加熱器
44‧‧‧氣體排出口
52‧‧‧第1氣體供給口
54‧‧‧第2氣體供給口
56‧‧‧第1氣體噴出孔
58‧‧‧第2氣體噴出孔
100‧‧‧氣相成長裝置
G1‧‧‧第1製程氣體
G2‧‧‧第2製程氣體
W‧‧‧晶圓(基板)

Claims (11)

  1. 一種氣相成長裝置，包括：反應室；基板保持部，設於所述反應室之中，能夠載置基板，具有含有規定的間隙而能夠對所述基板的外周進行保持的保持壁；製程氣體供給部，設於所述反應室之上，具有能夠將第1製程氣體供給至所述反應室的第1區域及設於所述第1區域的周圍能夠將與所述第1製程氣體相比碳/矽原子比更高的第2製程氣體供給至所述反應室的第2區域，所述第2區域的內周直徑為所述保持壁的直徑的75%以上且130%以下；側壁，設於所述反應室之中所述製程氣體供給部與所述基板保持部之間的區域，內周直徑為所述第2區域的外周直徑的110%以上且200%以下；第1加熱器，設於所述基板保持部之下；第2加熱器，設於所述側壁與所述反應室的內壁之間；以及旋轉驅動機構，使所述基板保持部旋轉，所述製程氣體供給部具有設於所述第2區域的周圍，能夠對所述側壁與所述第2加熱器之間的區域供給第3製程氣體的第3區域，所述側壁具有使所述第3製程氣體自所述側壁的外側通過至所述側壁的內側的氣體通過孔。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的氣相成長裝置，其中，所 述第3製程氣體為氬氣。
  3. 一種氣相成長方法，其使基板以300rpm以上的旋轉速度旋轉；對所述基板進行加熱；朝所述基板以第1流速供給第1製程氣體；朝所述基板，對較被供給所述第1製程氣體的區域更靠外側的區域，以第2流速供給與所述第1製程氣體相比碳/矽原子比更高的第2製程氣體；控制所述第1流速、所述第2流速及所述旋轉速度，形成將所述第2製程氣體引向所述基板的中心方向的流動，在所述基板的表面形成碳化矽膜。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的氣相成長方法，其中，所述第1流速及所述第2流速為0.2m/sec以上且1.0m/sec以下。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的氣相成長方法，其中，所述第2流速為所述第1流速的50%以上且200%以下。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的氣相成長方法，其中，將所述基板加熱至1500℃以上。
  7. 如申請專利範圍第3項所述的氣相成長方法，其中，所述第1製程氣體及所述第2製程氣體包含氮。
  8. 一種氣相成長方法，其使基板以300rpm以上的旋轉速度旋轉；對所述基板進行加熱； 朝所述基板供給包含碳、矽及n型雜質的第1製程氣體；朝所述基板，對較被供給所述第1製程氣體的區域更靠外側的區域，供給包含碳及n型雜質並且與所述第1製程氣體相比碳/矽原子比更高的第2製程氣體；在所述基板的表面的正上方的製程氣體的有效的碳/矽原子比不足1的狀態下，在所述基板的表面形成第1碳化矽膜；朝所述基板供給包含碳、矽及n型雜質的第3製程氣體；朝所述基板，對較被供給所述第3製程氣體的區域更靠外側的區域，供給包含碳及n型雜質並且與所述第3製程氣體相比碳/矽原子比更高的第4製程氣體；在所述基板的表面的正上方的製程氣體的有效的碳/矽原子比成為1以上的狀態下，在所述基板的表面形成與所述第1碳化矽膜相比n型雜質濃度更低的第2碳化矽膜。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的氣相成長方法，其中，在形成所述第1碳化矽膜時，所述基板的中心部及所述基板的外周部的所述基板的表面的正上方的製程氣體的有效的碳/矽原子比不足1，在形成所述第2碳化矽膜時，所述基板的中心部及所述基板的外周部的所述基板的表面的正上方的製程氣體的有效的碳/矽原子比成為1以上。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的氣相成長方法，其中，所述第1碳化矽膜的n型雜質濃度為1×1017cm-3以上，所述第2 碳化矽膜的n型雜質濃度為1×1016cm-3以下。
  11. 如申請專利範圍第8項所述的氣相成長方法，其中，所述n型雜質為氮。
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