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公開番号2024094170
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-09
出願番号2022210956
出願日2022-12-27
発明の名称炭化珪素ウェハの製造装置
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類H01L 21/205 20060101AFI20240702BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】シャワーヘッドの構成の簡略化を図ることができるSiCウェハの製造装置を提供する。
【解決手段】冷却部40は、分離空間201を400℃以下に冷却可能とされ、供給管51～53は、反応ガスに含まれるアンモニア系ガスが供給されるドーパントガス用供給管51と、反応ガスに含まれるシラン系ガスおよび塩素系ガスを含む成長ガスが供給される成長ガス用供給管53と、分離空間201のうちの、アンモニア系ガスが供給される部分と、塩素系ガスが供給される部分との間に、反応ガスに含まれる不活性ガスを供給する不活性ガス用供給管52と、を有する構成とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
炭化珪素ウェハの製造装置であって、
反応ガスが供給され、炭化珪素で構成される種基板（１０）の表面（１０ａ）側に、炭化珪素で構成されたエピタキシャル層（１１）を成長させる反応室（２００）を構成し、上部（２１）および下部（２２）を有する筒状とされたチャンバ（２０）と、
前記チャンバ内の下部側に配置され、前記種基板が配置されるサセプタ（７０）と、
前記チャンバの上部に連結され、前記反応室に前記反応ガスを供給する供給管（５１～５３）と、
前記反応室を、前記下部側の成長空間（２０２）と、前記上部側の分離空間（２０１）とに区画するように配置されると共に、前記成長空間と前記分離空間とを連通させる複数の貫通孔（３１）が形成されたシャワーヘッド（３０）と、
前記分離空間を冷却する冷却部（４０）と、を備え、
前記冷却部は、前記分離空間を４００℃以下に冷却可能とされ、
前記供給管は、前記反応ガスに含まれるアンモニア系ガスが供給されるドーパントガス用供給管（５１）と、前記反応ガスに含まれるシラン系ガスおよび塩素系ガスを含む成長ガスが供給される成長ガス用供給管（５３）と、前記分離空間のうちの、前記アンモニア系ガスが供給される部分と、前記塩素系ガスが供給される部分との間に、前記反応ガスに含まれる不活性ガスを供給する不活性ガス用供給管（５２）と、を有している炭化珪素ウェハの製造装置。
続きを表示（約 770 文字）【請求項２】
前記ドーパントガス用供給管、前記成長ガス用供給管、および前記不活性ガス用供給管は、前記チャンバの軸方向において、前記ドーパントガス用供給管と前記成長ガス用供給管との間に前記不活性ガス用供給管が配置されている請求項１に記載の炭化珪素ウェハの製造装置。
【請求項３】
前記シャワーヘッドには、前記不活性ガス用供給管と対向する位置に、前記分離空間側に突き出す凸部（３２）が備えられている請求項１に記載の炭化珪素ウェハの製造装置。
【請求項４】
前記ドーパントガス用供給管、前記成長ガス用供給管、および前記不活性ガス用供給管は、前記ドーパントガス用供給管および前記成長ガス用供給管の一方の供給管が筒状とされ、前記不活性ガス用供給管が前記ドーパントガス用供給管を囲む枠筒状とされ、前記ドーパントガス用供給管および前記成長ガス用供給管の他方の供給管が前記不活性ガス用供給管を囲む枠筒状とされている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の炭化珪素ウェハの製造装置。
【請求項５】
前記ドーパントガス用供給管、前記成長ガス用供給管、および前記不活性ガス用供給管は、それぞれ筒状とされて点在されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の炭化珪素ウェハの製造装置。
【請求項６】
前記ドーパントガス用供給管、前記成長ガス用供給管、および前記不活性ガス用供給管は、同心円状に点在されている請求項５に記載の炭化珪素ウェハの製造装置。
【請求項７】
前記ドーパントガス用供給管、前記成長ガス用供給管、および前記不活性ガス用供給管は、前記上部の面方向の一方向における第１方向および前記第１方向と交差する第２方向に沿って点在されている請求項５に記載の炭化珪素ウェハの製造装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素（以下では、単にＳｉＣともいう）で構成されるＳｉＣウェハの製造装置に関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、原料ガスを含む反応ガスが導入される反応室において、種基板をサセプタに載置した状態で回転させながら加熱して当該種基板の表面に半導体層であるエピタキシャル層を成長させるＳｉＣウェハの製造装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
具体的には、このＳｉＣウェハの製造装置では、反応室を反応ガスが始めに供給される分離空間と、種基板が配置される成長空間とに略区画するシャワーヘッドが備えられている。シャワーヘッドには、分離空間と成長空間とを連通させる複数の貫通孔が形成されている。そして、このＳｉＣ半導体装置では、分離空間に供給された反応ガスが複数の貫通孔を通じて成長空間に供給されるようにすることにより、種基板上に反応ガスが均一に供給され易くなるようにしている。
【０００４】
なお、反応ガスは、エピタキシャル層を成長させるための塩素系ガスと、ドーパントガスとしてのアンモニア系ガス等を含んで構成される。このため、分離空間で塩素系ガスとアンモニア系ガスとが反応して固体の塩化アンモニウムが生成される可能性があり、この塩化アンモニウムによってシャワーヘッドの貫通孔が根詰まりする可能性がある。
【０００５】
したがって、このＳｉＣウェハの製造装置では、分離空間を複数の空間に分割するための仕切壁が備えられている。そして、このＳｉＣ半導体装置では、塩素系ガスとアンモニア系ガスとを別々の空間に供給することにより、分離空間で固体の塩化アンモニウムが生成され難くなるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００２－１６００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このようなＳｉＣ半導体装置では、壁部を備えるためにシャワーヘッドの構成が複雑になり易い。
【０００８】
本発明は上記点に鑑み、シャワーヘッドの構成の簡略化を図ることができるＳｉＣウェハの製造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】
【０００９】
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、ＳｉＣウェハの製造装置であって、反応ガスが供給され、ＳｉＣで構成される種基板（１０）の表面（１０ａ）側に、ＳｉＣで構成されたエピタキシャル層（１１）を成長させる反応室（２００）を構成し、上部（２１）および下部（２２）を有する筒状とされたチャンバ（２０）と、チャンバ内の下部側に配置され、種基板が配置されるサセプタ（７０）と、チャンバの上部に連結され、反応室に反応ガスを供給する供給管（５１～５３）と、反応室を、下部側の成長空間（２０２）と、上部側の分離空間（２０１）とに区画するように配置されると共に、成長空間と分離空間とを連通させる複数の貫通孔（３１）が形成されたシャワーヘッド（３０）と、分離空間を冷却する冷却部（４０）と、を備え、冷却部は、分離空間を４００℃以下に冷却可能とされ、供給管は、反応ガスに含まれるアンモニア系ガスが供給されるドーパントガス用供給管（５１）と、反応ガスに含まれるシラン系ガスおよび塩素系ガスを含む成長ガスが供給される成長ガス用供給管（５３）と、分離空間のうちの、アンモニア系ガスが供給される部分と、塩素系ガスが供給される部分との間に、反応ガスに含まれる不活性ガスを供給する不活性ガス用供給管（５２）と、を有している。
【００１０】
これによれば、冷却部にて分離空間が４００℃以下となるように冷却されるため、分離空間でシランガスが分解して固体のシリコンが生成されることを抑制でき、シャワーヘッドの貫通孔で根詰まりが発生することを抑制できる。また、不活性ガス用供給管は、分離空間のうちの、アンモニア系ガスが供給される部分と、塩素系ガスが供給される部分との間に、不活性ガスを供給するように配置されている。このため、分離空間では、分離空間に仕切壁等を配置しなくても、アンモニア系ガスと塩素系ガスとが反応することを抑制でき、シャワーヘッドの貫通孔で根詰まりが発生することを抑制できる。したがって、このＳｉＣウェハの製造装置では、分離空間内を複数の空間に仕切る仕切壁等を配置しなくてもシャワーヘッドの貫通孔で根詰まりが発生することを抑制でき、シャワーヘッドの構成の簡略化を図ることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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