特許 7190894 ＳｉＣ化学気相成長装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-08

(45)【発行日】2022-12-16

(54)【発明の名称】ＳｉＣ化学気相成長装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20221209BHJP

   C23C 16/42 20060101ALI20221209BHJP

   C30B 29/36 20060101ALI20221209BHJP

   C30B 25/14 20060101ALI20221209BHJP

【ＦＩ】

H01L21/205

C23C16/42

C30B29/36 A

C30B25/14

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018239879

(22)【出願日】2018-12-21

(65)【公開番号】P2020102533

(43)【公開日】2020-07-02

【審査請求日】2021-11-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000002004

【氏名又は名称】昭和電工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100163496

【弁理士】

【氏名又は名称】荒 則彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(72)【発明者】

【氏名】梅田 喜一

(72)【発明者】

【氏名】奥野 好成

(72)【発明者】

【氏名】金田一 麟平

【審査官】長谷川 直也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０８９９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０５０１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－００２２０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０８２０６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３０２８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３３４８７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｃ２３Ｃ １６／４２

Ｃ３０Ｂ ２９／３６

Ｃ３０Ｂ ２５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に成長空間を構成する炉体と、
前記成長空間内に位置し、載置面にＳｉＣウェハを載置する載置台と、を有し、
前記炉体は、前記載置面と対向する上部に位置し、前記成長空間内に原料ガスを導入する第１孔と、
前記炉体の側壁に位置し、前記成長空間内にパージガスが流入する第２孔と、
前記炉体の側壁の前記第２孔より下方に位置し、前記成長空間内のガスを排気する第３孔と、を有し、
前記第２孔の下端に、前記成長空間に向かって突出し、前記原料ガスの流れを調整する突出部を備える、ＳｉＣ化学気相成長装置。

【請求項2】

前記炉体は、上方から第１部分と、第２部分と、第３部分と、を備え、
前記第１部分の内径は、前記第３部分よりも小さく、
前記第２部分は、前記第１部分と、前記第３部分と、を接合し、
前記第１孔は、前記第１部分に位置し、
前記第２孔および前記突出部は、前記第２部分に位置し、
前記第３孔は、前記第３部分に位置する、請求項１に記載のＳｉＣ化学気相成長装置。

【請求項3】

前記突出部は、前記炉体の側壁の全周にわたって円環状に存在する、請求項１または２に記載のＳｉＣ化学気相成長装置。

【請求項4】

前記突出部は、前記載置面に対して平行である、請求項１から３のいずれか一項に記載のＳｉＣ化学気相成長装置。

【請求項5】

前記突出部は、前記炉体の側壁から前記成長空間に向って、前記載置面に対して斜め上向きである、請求項１から３のいずれか一項に記載のＳｉＣ化学気相成長装置。

【請求項6】

前記突出部の前記成長空間側の第１端は、
前記載置面を平面視した際に、前記載置面に載置されるＳｉＣウェハの外周より外側に位置する、請求項１から５のいずれか一項に記載のＳｉＣ化学気相成長装置。

【請求項7】

前記第２孔は、前記炉体の側壁の全周にわたって位置する、請求項１から６のいずれか一項に記載のＳｉＣ化学気相成長装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＳｉＣ化学気相成長装置に関する。

【背景技術】

【0002】

炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）に比べて絶縁破壊電界が１桁大きく、バンドギャップが３倍大きく、熱伝導率が３倍程度高い等の特性を有する。炭化珪素はこれらの特性を有することから、パワーデバイス、高周波デバイス、高温動作デバイス等への応用が期待されている。このため、近年、上記のような半導体デバイスにＳｉＣエピタキシャルウェハが用いられるようになっている。

【0003】

ＳｉＣエピタキシャルウェハは、ＳｉＣエピタキシャル膜を形成する基板として昇華法等で作製したＳｉＣのバルク単結晶から加工したＳｉＣ単結晶ウェハを用い、通常、この上に化学的気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）によってＳｉＣ半導体デバイスの活性領域となるＳｉＣエピタキシャル膜を成長させることによって製造する。なお、本明細書において、ＳｉＣエピタキシャルウェハとは、ＳｉＣエピタキシャル膜を形成後のウェハを意味し、ＳｉＣウェハは、ＳｉＣエピタキシャル膜を形成前のウェハを意味する。

【0004】

ＳｉＣ半導体デバイスは、成長するＳｉＣエピタキシャル膜の厚さや組成、添加する不純物の濃度などがばらつくことにより、その性能が変化してしまうため、被処理体上に均一に薄膜を形成することが求められている。
被処理体上に均一に薄膜を形成するためには、被処理体に対して均一に原料ガスを供給すること、および、ウェハに欠陥等の付着物の発生を抑制することが重要である。そのため、様々な検討が進められてきた。

【0005】

例えば、特許文献１は、原料ガスを一度処理室に供給し、シャワー部材を介して炉内に均一に原料ガスを供給する、枚葉炉型のＣＶＤ処理装置が記載されている。また、このシャワー部材から炉内へ導入される原料ガスの動圧ムラを小さくするために、処理室への原料ガスの導入口をテーパー形状とすることも記載されている。テーパー形状を有する導入口は、処理室内に供給されるガスの流速を低減し、処理室内の圧力変化を抑制する。特許文献１に記載のＣＶＤ処理装置（化学気相成長装置）は、処理室内の圧力変化を抑制することができる。

【0006】

また、特許文献２にも、炉体内へ原料ガスを導入するガス導入管の導入口がテーパー形状を有するＳｉＣ化学気相成長装置について記載されている。テーパー形状を有するガス導入管は、ガス導入管の導入口付近に対流が生じることおよびガス拡散によりガス導入管付近に付着物が再付着することを抑制する。導入管に再付着した付着物は、剥離し、ウェハ上に付着すると、パーティクル起因のウェハ表面欠陥の原因となる。このような表面欠陥上に形成されたデバイスは、不良となるため、パーティクル起因のウェハ表面欠陥は、抑制することが求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００９－７４１８０号公報

【文献】特開２０１６―５０１６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１および特許文献２に記載されたＳｉＣ化学気相成長装置は、処理室内のガスの対流や動圧ムラを抑制することで、被処理体への原料ガスの供給を均一化している。しかしながら、処理室内のガスの流れがなくなることは無く、ＳｉＣウェハに原料ガスを十分に均一に供給することが難しく、処理室内の側壁周辺に向かってガスが広がってしまう等の場合があった。

【0009】

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、ＳｉＣウェハに原料ガスを均一に供給できるＳｉＣ化学気相成長装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明者らは、鋭意検討の結果、成長空間を形成する炉体の側壁に突出部があると、ＳｉＣエピタキシャル膜へ向かう原料ガスを層流にすることができることを見出した。
すなわち、本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を提供する。

【0011】

（１）第１の態様にかかるＳｉＣ化学気相成長装置は、内部に成長空間を構成する炉体と、前記成長空間内に位置し、載置面にＳｉＣウェハを載置する載置台と、を有し、前記炉体は、前記載置面と対向する上方に位置し、前記成長空間内に原料ガスを導入する第１孔と、前記炉体の側壁に位置し、前記成長空間内にパージガスが流入る第２孔と、前記炉体の側壁の前記第２孔より下方に位置し、前記成長空間内のガスを排気する第３孔と、を有し、前記第２孔の下端に、前記成長空間に向かって突出し、前記原料ガスの流れを調整する突出部を備える。

【0012】

（２）上記態様にかかるＳｉＣ化学気相成長装置において、前記炉体は、上方から第１部分と、第２部分と、第３部分と、を備え、前記第１部分の内径は、前記第３部分よりも小さく、前記第２部分は、前記第１部分と、前記第３部分と、を接合し、前記第１孔は、前記第１部分に位置し、前記第２孔および前記突出部は、前記第２部分に位置し、前記第３孔は、前記第３部分に位置してもよい。

【0013】

（３）上記態様にかかるＳｉＣ化学気相成長装置において、前記突出部は、前記炉体の側壁の全周にわたって円環状に存在してもよい。

【0014】

（４）上記態様にかかるＳｉＣ化学気相成長装置において、前記突出部は、前記載置面に対して平行であってもよい。

【0015】

（５）上記態様にかかるＳｉＣ化学気相成長装置において、前記突出部は、前記炉体の側壁から前記成長空間に向って、前記載置面に対して斜め上向きであってもよい。

【0016】

（６）上記態様にかかるＳｉＣ化学気相成長装置において、前記突出部の第１端は、前記載置面を平面視した際に、前記載置面に載置されるＳｉＣウェハの外周より外側に位置してもよい。

【0017】

（７）上記態様にかかるＳｉＣ化学気相成長装置において、前記第２孔は、前記炉体の側壁の全周にわたって位置してもよい。

【発明の効果】

【0018】

本発明の一実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置によれば、ＳｉＣウェハに対して原料ガスを均一に供給できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本実施形態に係るＳｉＣ化学気相成長装置の一例の断面模式図である。

【図2】従来のＳｉＣ化学気相成長装置の一例の断面模式図である。

【図3】本実施形態に係るＳｉＣ化学気相成長装置の一例の断面模式図である。

【図4】実施例１と比較例１のＳｉＣ化学気相成長装置でのＳｉＣエピタキシャル膜の面内成長速度を表すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明を適用したＳｉＣ化学気相成長装置の一例について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくすらために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。また、以下の説明において例示される材質、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

【0021】

＜ＳｉＣ化学気相成長装置＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るＳｉＣ化学気相成長装置１の断面模式図である。本実施形態に係るＳｉＣ化学気相成長装置１は、内部に成長空間Ｒを構成する炉体２と、成長空間Ｒ内に位置し、ＳｉＣウェハＷを載置する載置台３と、を有する。
尚、本実施形態では、炉体２において載置台３が配置される方向を下方向、載置台３に対して後述する第１孔２１が位置する方向を上方向という。

【0022】

（載置台）
載置台３は、例えば、サセプタ３１と加熱機構３２とを有する。サセプタ３１は、ＳｉＣウェハＷの支持体である。サセプタ３１の上面には、ＳｉＣウェハＷを載置できる載置面３Ａを有する。サセプタ３１は、下方に延びる管状の支持軸を有する。支持軸は、例えば、図示しない回転機構に連結される。サセプタ３１は、回転機構によって支持軸を回転することで回転可能となっている。加熱機構３２は、ＳｉＣウェハＷを加熱する。加熱機構３２は、例えば、サセプタ３１の内部に設けられる。加熱機構３２は、例えば、ＳｉＣウェハＷの載置面と対向する位置になるヒータである。加熱機構３２は、支持軸内部を通して外部から通電される。

【0023】

（炉体）
炉体２は、内部に成長空間Ｒを有する。図１に示す炉体２は、上部２６と側壁２５と底部２７とを有する。成長空間Ｒは、上部２６と側壁２５と底部２７とに囲まれた空間である。側壁２５は、上部側壁２５Ａと下部側壁２５Ｂとからなる。
炉体２の材料は、特に限定されるものではないが、例えば、石英、カーボン、ＳｉＣコートカーボン等を適宜組み合わせて構成することができる。

【0024】

また、炉体２は、第１孔２１と、第２孔２２と、第３孔２３とを有する。炉体２は、第２孔の下方に突出部２４を有する。

【0025】

｛第１孔｝
第１孔２１は、載置台３の載置面３Ａと対向する、上方に位置する。第１孔２１は、例えば、炉体２の上部２６に位置する。第１孔２１は、成長空間Ｒ内に原料ガスＧを導入する原料ガス導入部である。第１孔２１から供給された原料ガスＧは、載置面３Ａ上に載置されたＳｉＣウェハＷ上で反応し、ＳｉＣウェハＷ上にＳｉＣエピタキシャル膜を形成する。ＳｉＣエピタキシャルウェハ膜は、ＳｉＣウェハＷ上にＳｉＣエピタキシャル膜が形成されることで製造される。原料ガスＧは、例えば、公知のＳｉ系ガスと、Ｃ系ガスと、が用いられる。

【0026】

Ｓｉ系ガスは、例えば、シシラン（ＳｉＨ_４）である。Ｓｉ系ガスは、このほか、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ＳｉＨＣｌ_３、ＳｉＣｌ_４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）であってもよい。また、Ｓｉ系ガスは、例えばシランに対してＨＣｌを添加したガスであってもよい。
Ｃ系ガスは、例えばプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）である。
また、ＳｉＣウェハＷ上に積層されるＳｉＣエピタキシャル膜の導電性を制御する場合、不純物ドーピングガスを原料ガスＧと同時に供給してもよい。不純物ドーパントガスは、例えば、導電型をｎ型とする場合にはＮ_２、ｐ型とする場合にはＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）である。
Ｓｉ系ガス、Ｃ系ガス、不純物ドーピングガスは、それぞれ分離して供給しても混合して供給しても良い。

【0027】

第１孔２１から成長空間Ｒ内部に供給される原料ガスＧの平均流速（流量／第１孔の断面積）は、０．００１ｍ／ｓ～１００ｍ／ｓであることが好ましく、０．０１ｍ／ｓ～１０ｍ／ｓであることがより好ましい。

【0028】

｛第２孔｝
第２孔２２は、炉体２の側壁２５に位置する。図２に示す第２孔２２は、炉体２の側壁２５全周にわたってある。第２孔２２は、側壁２５を上部側壁２５Ａと下部側壁２５Ｂとに分離する。第２孔２２は、成長空間Ｒ内にパージガスｐを導入する。

【0029】

パージガスｐは、ＳｉやＣを含まないガスである。パージガスｐは、例えば、Ａｒ，Ｈｅなどの不活性ガス（希ガス）である。パージガスｐは、炉体２の周囲に位置する断熱材及びヒータを保護するために炉体２の周囲に供給されている。パージガスｐは、炉体２の周囲から成長空間Ｒに向って流れ込む。

【0030】

｛第３孔｝
第３孔２３は、炉体２の側壁２５に位置する。第３孔２３は、炉体２のうち、載置台３における載置面３Ａよりも下方に位置する。第３孔２３は、成長空間Ｒ内のガスを排気する排気口である。第３孔２３は、例えば、ＳｉＣウェハＷを通過した後の未反応ガスおよびパージガスを排気する。第３孔２３は、真空吸引をすることができ、炉体２内部の圧力を適宜調整することができる。第３孔２３は、炉体２内部のガス流路の対称性を高め、エピタキシャル膜の面内均一性を高めるため、炉体２内部に複数形成されても良い。

【0031】

｛突出部｝
突出部２４は、第２孔２２の下端に位置する。突出部２４は、側壁２５の内面から成長空間Ｒに向かって突出する。図１に示す突出部２４は、炉体２の側壁２５から載置面３Ａに対して斜め上向きに突出する。また、図１に示す突出部２４は、側壁２５の全周にわたって円環状に位置する。突出部２４は、第２孔２２から流入するパージガスｐの流れを制御する。パージガスｐの流れ方向は、主に突出部２４に沿った方向であり、上部側壁２５Ａに沿って上方に流れる成分を含む。パージガスｐは、第１孔２１から供給される原料ガスＧの流れを制御する。

【0032】

また、突出部２４は、炉体２の側壁２５から成長空間Ｒに向かって、載置面３Ａに対して斜め上向きに突出していなくても良い。例えば、突出部２４は、載置面３Ａに対して平行であってもよい。

【0033】

突出部２４の向きは、鉛直方向からの角度θを３０°～１５０°とすることが好ましい。原料ガスを中心方向に収束させる観点から、θは４５°～１３５°とすることがより好ましい。原料ガスＧが対流により、上方側壁２５Ａに流れることを抑制する観点から、θは９０°～１３５°とすることがさらに好ましい。

【0034】

突出部２４の成膜空間Ｒ側の第１端２４ａは、例えば、載置面３Ａを平面視した際に、載置面３Ａに載置されるＳｉＣウェハＷの外周より外側に位置する。突出部２４の成膜空間Ｒ側の第１端２４ａは、好ましくは、載置面３Ａを平面視した際に、載置面３Ａより外側に位置する。原料ガスＧは、第１孔２１から載置台３に向かって流れる。突出部２４の第１端２４ａがＳｉＣウェハＷの外周より内側に突出すると、原料ガスＧの流れを乱す原因となりうる。

【0035】

突出部２４の大きさは、載置台３に載置するウェハＷの大きさに合わせて適宜選択することができる。突出部２４の内径は、原料ガスの流路を制御するために、適宜選択される。突出部２４の内径が小さいことで、効果的に原料ガスを中央に集めることができる。そのため、（突出部２４の内径）÷（ウェハＷの直径）を４以下とすることができ、３以下とすることが好ましく、２以下とすることがさらに好ましい。突出部２４の内径は、小さい程、ガスを原料ガス中央に集める作用を強めることができるが、突出部２４の内径が小さすぎると、中央にガスが集まりすぎ、好ましくない。そのため、（突出部２４の内径）÷（ウェハＷの直径）を１／２以上とすることができ、３／４以上とすることが好ましく、１以上とすることが更に好ましい。突出部２４の内径を当該範囲とすることで、好適に原料ガスの流路を制御することができる。ここでいう、突出部２４の内径とは、炉体の内径から、突出部２４の径方向の大きさを差し引いたものをいい、図１の距離Ｌを指す。

【0036】

図２に示すＳｉＣ化学気相成長装置１００は、炉体２と、載置台３とを有する。図２に示すＳｉＣ化学気相成長装置１００は、第２孔２２および突出部２４を備えない点で、図１に示すＳｉＣ化学気相成長装置１とは異なる。その他の構成は、図１に示すＳｉＣ化学気相成長装置１と同一であり、同一の符号を付し、説明を省く。

【0037】

図２に示すＳｉＣ化学気相成長装置１００は、第１孔２１から原料ガスＧが供給される。原料ガスＧは、第１孔２１から側壁１２５周辺に向かって広がる。すなわち、原料ガスＧは、ＳｉＣウェハＷに至る時点では拡散されており、ＳｉＣウェハＷに効率的に原料ガスＧを供給することができない。

【0038】

これに対し、本実施形態に係るＳｉＣ化学気相成長装置１は、第２孔２２より方向の制御されたパージガスｐが成長空間Ｒ内に供給される。パージガスｐは、図２に示すＳｉＣ化学気相成長装置１００で側壁１２５周辺に広がっていた原料ガスを中心付近に収束する。

【0039】

原料ガスＧを成長空間Ｒの中心付近に収束すると、原料ガスＧが鉛直方向に制御される。ここで、ＳｉＣ化学気相成長装置１は、上部２６および底部２７が水平に設置される。そのため、鉛直方向は、上部２６および底部２７に対して垂直な方向である。すなわち、原料ガスＧの流れは、層流となる。側壁２５に向かって拡散する原料ガスＧの成分が少なくなると、ＳｉＣウェハＷへの原料ガスＧの供給が効率的になる。また、ＳｉＣウェハＷに対して、原料ガスＧを均一に供給できる。

【0040】

また、パージガスｐは、不活性ガスであるため、炉体２内部で原料ガスＧと反応して堆積物を発生しない。そのため、パージガスｐが炉体２の側壁２５に沿って流れることで、原料ガス起因の堆積物が炉体２の側壁２５に発生することが抑制される。

【0041】

一般的に、炉下部にＳｉＣウェハＷが位置するＳｉＣ化学気相成長装置１，１００では、ＳｉＣウェハＷ近傍が最も高温になり、炉体２，１０２内に熱勾配が存在する。炉体２，１０２内の熱勾配に起因して、ＳｉＣウェハＷ近傍に一度到達した原料ガスＧの対流が発生する。
図２に示すＳｉＣ化学気相成長装置１００では、ＳｉＣエピタキシャル膜の成長に寄与しなかった原料ガスＧが対流により、側壁１２５の上方に流れ、炉体１０２内の側壁１２５の上方に付着する。炉体１０２内部は、原料ガスＧの付着により、堆積物を形成する。堆積物は、ＳｉＣエピタキシャルウェハにパーティクルを発生する原因の１つである。被処理体の表面に付着したパーティクルは、結晶欠陥の原因となる。

【0042】

突出部２４は、原料ガスＧが上方へ対流することも抑制する。そのため、炉体２の上部側壁２５Ａに堆積物が形成することが抑制される。パーティクルの原因となる堆積物が減少すると、ＳｉＣエピタキシャルウェハの品質が向上する。

【0043】

成長空間Ｒ内に流入するパージガスの平均流速は、（流量／第２孔の断面積）は、例えば、０．１ｍ／ｓ～１００ｍ／ｓである。パージガスｐの平均流速は、好ましくは、０．２ｍ／ｓ～５０ｍ／ｓであり、より好ましくは、０．５ｍ／ｓ～３０ｍ／ｓとである。

【0044】

本実施形態に係るＳｉＣ化学気相成長装置１は、突出部２４により方向を制御された不活性のパージガスｐが原料ガスＧの流れを制御する。そのため、ＳｉＣウェハＷへの原料ガスＧの供給を効率的に行うことができる。また、パージガスｐは、上部側壁２５Ａに堆積物が付着することも抑制する。

【0045】

以上、第１実施形態について詳述したが、第１実施形態に係るＳｉＣ化学気相成長装置は、この例に限らず、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【0046】

例えば、第２孔２２は、炉体２の側壁２５の全周にわたって連続する開口部であってもよく、複数の開口であってもよい。第２孔２２が炉体２の側壁２５の全周にわたって連続する開口部である場合、例えば、炉体２の上部は、図示しない支持部材により吊るされ、炉体２の下部は、図示しない載置部材に載置され、炉体２の上部と下部とが一定間隔で保たれる構成であっても良い。第２孔２２が複数の開口である場合、パージガスｐを導入する第２孔２２の数は、特に限定されないが、多い方が好ましい。以下、第２孔２２が複数の開口である例を記載する。また、第２孔２２は、ガス流路の対称性の観点から、互いに等間隔に位置することが好ましい。

【0047】

第２孔２２の大きさや形は、特に限定されないが、例えば、長方形、円状、円環状とすることができる。第２孔２２の形状が長方形、円状または、円環状であった場合に、第２孔２２の高さは、例えば、１ｍｍ以上とすることができる。１．５ｍｍ以上とすることがより好ましく、２ｍｍ以上とすることが更に好ましい。また、第２孔２２の高さは、例えば、１００ｍｍ以下とすることができる。５０ｍｍ以下とすることが更に好ましく、３０ｍｍ以下とすることが更に好ましい。第２孔２２の形状が円環状であった場合に、円環の幅は、適宜選択することができる。また、第２孔２２による円周方向の開口率は、１（１００％）であってもよく、１に近い程好ましい。原料ガスＧの流れを制御するために、第２孔２２による円周方向の開口率は、０．３以上である。ここでいう、第２孔２２による円周方向の開口率とは、炉体２の第２孔２２の位置する鉛直方向高さにおける炉体２の開口率のことをいう。
第２孔２２が位置する高さは、載置面３Ａよりも高い位置に位置することが好ましい。

【0048】

突出部２４は、側壁２５にわたって連続する円環状の部材でなくても良い。突出部２４は、第２孔２２に対して配置された複数の部材でもよい。突出部２４が側壁２５の全周にわたって存在すると、炉体２内の周方向のどの位置でも、原料ガスＧは炉体２の中心へ向かって収束し、原料ガスＧの上部側壁２５Ａへ巻き上がりを抑制できる。

【0049】

突出部２４が複数の部材からなる場合、突出部２４の数は、特に限定されないが、多い方が好ましい。

【0050】

（第２実施形態）
図３は、第２実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置１´の断面模式図である。第２実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置１´は、炉体４の構造が第１実施形態にかかるＳｉＣ化学気相成長装置１と異なる。その他の構成は同一であり、同一の符号を付し、説明を省く。

【0051】

図３に示す化学気相成長装置１´の炉体４は、上方から第１部分４Ａと、第２部分４Ｂと、第３部分４Ｃと、を有する。第１部分４Ａの内径は、第３部分４Ｃの内径より小さい。ここで、「内径」は、水平方向に炉体４を切断した際に、炉体４の成膜空間Ｒ側の内面の径である。第２部分４Ｂは、第１部分４Ａと第３部分４Ｃとの間をつなぐ部分である。第１部分４Ａと第２部分４Ｂとの接続点、および、第２部分４Ｂと第３部分４Ｃとの接続点には、それぞれ角部Ｅ１、Ｅ２が形成される。成膜空間Ｒ内側に向かって突出する角部Ｅ１は堆積物が付着しやすい部分である。

【0052】

また、炉体４は、第１孔４１と、第２孔４２と、第３孔４３と、突出部４４と、を有する。原料ガスＧは、第１孔４１から供給され、パージガスｐは、第２孔４２から供給され、成膜空間Ｒ内のガスは、第３孔４３から排出される。第１孔４１は第１部分４Ａに位置し、第２孔４２は第２部分４Ｂに位置し、第３孔４３は第３部分４Ｃに位置する。炉体４の第１部分４Ａの内径が第３部分４Ｃの内径よりも小さいと、原料ガスＧは、第１部分周辺に拡散しづらい。そのため、炉体４は、中心付近に原料ガスを収束しやすい。また、炉体４は、対流により上方に原料ガスが流れる量を抑制する。

【0053】

パージガスｐは、第２孔４２から流入する。パージガスｐは、突出部４４に方向を制御され、原料ガスＧが上方へ対流することを抑制する。上述のように角部Ｅ１は、堆積物が付着しやすい部分である。当該部分に付着した堆積物が剥離は、パーティクルの原因である。パーティクルの原因である堆積物が減少すると、ＳｉＣエピタキシャルウェハの品質は、向上する。

【0054】

炉体４において、第１孔４１、第２孔４２、第３孔４３および突出部４４の具体的な構成については、炉体２の第１孔２１、第２孔２２、第３孔２３および突出部２４と同様とすることができる。尚、突出部４４の向きについても、突出部２４の構成と同様である。すなわち、突出部４４の鉛直方向からの角度θが突出部２４の鉛直方向からの角度θと同様である。

【実施例】

【0055】

（実施例１）
図３に示す構成の化学気相成長装置１´をシミュレーションで再現し、ＳｉＣエピタキシャル膜の成長速度を求めた。シミュレーションには、ＡＮＳＹＳ社製のＦｌｕｅｎｔを用いた。当該シミュレーションは、実際の実験結果と高い相関を有することが確認されている。

【0056】

シミュレーションの具体的な条件は、以下とした。
炉壁２の温度：最高１４００℃以上
ウェハＷの温度：１６００℃程度
パージガスｐ流量／原料ガスＧ流量：１．３
原料ガス最大流速：約２０ｍ／ｓ
突出部４４の突出方向：載置台３の載置面３Ａと平行
ウェハＷの直径：２００ｍｍ
突出部４４の内径Ｌ／ウェハ径：１．４
突出部の内半径／突出部４４の載置台３からの鉛直方向高さ：４．２
第２孔２２による円周方向の開口率：１００％

【0057】

（比較例１）
比較例１は、突出部４４を設けない点が、実施例１と異なる。その他の条件は、実施例１と同じとした。

【0058】

図４は、実施例１および比較例１の条件でＳｉＣエピタキシャルウェハを成長させたときの面内成長速度を表すグラフである。横軸は、測定点のＳｉＣウェハＷの中心からの距離であり、縦軸は、測定点におけるＳｉＣエピタキシャル膜の成長速度である。図４に示すように、比較例１の場合、ＳｉＣウェハＷの外側で、ＳｉＣエピタキシャル膜の成長速度が遅くなっている。これに対して、実施例１は、ＳｉＣエピタキシャル膜の成長速度がＳｉＣウェハＷの面内で均一になっている。ＳｉＣエピタキシャル膜の均一性の指標は、例えば、１００×｛１００―（成長速度の最小値）｝÷（成長速度の最大値）の値であり、この数値が低い程ＳｉＣエピタキシャル膜の均一性が高いといえる。この値は、半径１００ｍｍのウェハに対する計算結果である実施例１と比較例１において、それぞれ１７．９（％）と２５．５（％）である。この結果から、実施例１の条件は、比較例１の条件よりもＳｉＣエピタキシャル膜の均一性が高くなるといえる。すなわち、突出部４４は、ＳｉＣエピタキシャル膜のキャリア濃度均一性向上及び効率的なＳｉＣエピタキシャル膜の成長に起因する。

【産業上の利用可能性】

【0059】

以上のように、本発明に係るＳｉＣ化学気相成長装置は、炉体の側壁にパージガスを供給する孔と、炉体内のガス流路を調整する突出部と、を備えることにより、ウェハ面内キャリア濃度均一性の高い、高品質なＳｉＣエピタキシャルウェハの製造に有用である。

【符号の説明】

【0060】

１，１´，１００ ＳｉＣ化学気相成長装置
２，４，１０２ 炉体
４Ａ 第１部分
４Ｂ 第２部分
４Ｃ 第３部分
３ 載置台
３Ａ 載置面
３１ サセプタ
３２ 加熱機構
２１，４１ 第１孔
２２，４２ 第２孔
２３，４３ 第３孔
２４，４４ 突出部
２５，１２５ 側壁
２５Ａ 上部側壁
２５Ｂ 下部側壁
２６ 上部
２７ 底部
Ｒ 成長空間
Ｗ ＳｉＣウェハ（ウェハ）
Ｇ 原料ガス
ｐ パージガス
Ｅ１，Ｅ２ 角部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】