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公開番号2025136428
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-19
出願番号2024035004
出願日2024-03-07
発明の名称炭化珪素半導体のエピタキシャル成長装置
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 20060101AFI20250911BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ノズル内にV-Siが生成されることを抑制できるSiC半導体のエピタキシャル成長装置を提供する。
【解決手段】内部空間を有するチャンバー1と、チャンバー1内に配置され、SiC半導体基板9の載置面を構成するサセプタ2と、サセプタ2の周囲を囲むと共にSiC半導体基板9の上にSiC半導体層10をエピタキシャル成長させる成長空間11を構成する反応容器3と、反応容器3内にSiCの原料ガスを導入する第1ガスノズル4と、第1ガスノズル4から離れた位置にVを含むドーパントガスを導入する第2ガスノズル5と、成長空間11から流出したガスをチャンバー1から排出させるガス排出管6と、反応容器3を加熱する加熱装置7と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
内部空間を有するチャンバー（１）と、
前記チャンバー内に配置され、炭化珪素半導体基板（９）の載置面を構成するサセプタ（２）と、
前記サセプタの周囲を囲むと共に前記炭化珪素半導体基板の上に炭化珪素半導体層（１０）をエピタキシャル成長させる成長空間（１１）を構成する反応容器（３）と、
前記反応容器内に炭化珪素の原料ガスを導入する第１ガスノズル（４）と、
前記第１ガスノズルから離れた位置に配置され、前記反応容器内にバナジウムを含むドーパントガスを導入する第２ガスノズル（５）と、
前記成長空間から流出したガスを前記チャンバーから排出させるガス排出管（６）と、
前記反応容器を加熱する加熱装置（７）と、を備えている炭化珪素半導体におけるエピタキシャル成長装置。
続きを表示（約 770 文字）【請求項２】
前記第２ガスノズルのガス出口が前記第１ガスノズルよりも前記サセプタ側に伸びている、請求項１に記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項３】
前記第１ガスノズルおよび前記第２ガスノズルと離れた位置に配置され、前記炭化珪素半導体層に対してｎ型もしくはｐ型の不純物となる元素を含むドーパントガスを導入する第３ガスノズル（２０）を含んでいる、請求項１または２に記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項４】
前記チャンバーは、上面（１ａ）と底面（１ｂ）および側面（１ｃ）を有する中空形状とされており、
前記第１ガスノズルと前記第２ガスノズルおよび前記第３ガスノズルは、前記チャンバーの前記上面の異なる位置に配置されていて、
前記上面のうち前記第２ガスノズルが前記第３ガスノズルよりも外側の位置に配置されている、請求項３に記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項５】
前記第２ガスノズルは、前記上面のうち前記第１ガスノズルおよび前記第３ガスノズルよりも外側に配置されており、
前記第１ガスノズルのガス出口および前記第３ガスノズルのガス出口の下方に、複数の穴（３０ａ）が形成され、前記成長空間の上側に混合空間（３１）を構成する仕切板となるシャワープレート（３０）を備え、
前記第１ガスノズルから導入される前記原料ガスと前記第３ガスノズルから導入される前記不純物となる元素を含むドーパントガスが前記混合空間内において混合されてから、前記複数の穴を通じて前記成長空間に導入され、
前記第２ガスノズルから導入される前記バナジウムを含むドーパントガスが前記混合空間を通ることなく前記成長空間に導入される、請求項４に記載のエピタキシャル成長装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、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。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１において、ｐ型不純物やｎ型不純物を共にドープできるＳｉＣ半導体層のエピタキシャル成長装置が開示されている。このエピタキシャル成長装置は、成長空間を構成する反応容器と、反応容器内に各種ガスを供給する第１～第４の供給路を備えている。第１供給路は、Ｓｉ（シリコン）を含むＳｉ原料ガスを供給している。第２の供給路は、Ｃ（炭素）を含むＣ原料ガスを供給している。第３の供給路は、ｎ型不純物のドーパントガスを供給している。第４の供給路は、ｐ型不純物のドーパントガスを供給している。各供給路には、ＭＦＣ（マスフローコントローラ）が備えられており、各経路に流されるガス流量が制御可能になっている。そして、第１～第４の供給路が反応容器のガス導入管となるガスノズルの手前でまとめられ、１つのガスノズルを通じて反応容器内に各種ガスが供給される。これにより、反応容器内に配置されたＳｉＣ半導体基板の上にｎ型不純物やｐ型不純物がドープされたＳｉＣ半導体層がエピタキシャル成長させられるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１４－１８７１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、Ｖ（バナジウム）をドープしたＳｉＣ半導体層を成膜する場合、供給路から成長空間にガス導入を行うノズル内にＶ－Ｓｉ生成物が形成され、ノズルの閉塞を引き起こすという課題が発生することが確認された。具体的には、ＳｉＣ成長によるノズルの閉塞抑制のために、ノズルの出口温度を１４００℃以下にする必要があるが、１４００℃以下ではＶをドープするとＶ－Ｓｉが生成されてしまう。
【０００５】
本開示は、ノズル内にＶ－Ｓｉが生成されることを抑制できるＳｉＣ半導体のエピタキシャル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】
【０００６】
本開示の１つの観点におけるエピタキシャル成長装置は、
内部空間を有するチャンバー（１）と、
前記チャンバー内に配置され、ＳｉＣ半導体基板（９）の載置面を構成するサセプタ（２）と、
前記サセプタの周囲を囲むと共に前記ＳｉＣ半導体基板の上にＳｉＣ半導体層（１０）をエピタキシャル成長させる成長空間（１１）を構成する反応容器（３）と、
前記反応容器内にＳｉＣの原料ガスを導入する第１ガスノズル（４）と、
前記第１ガスノズルから離れた位置に配置され、前記反応容器内にＶを含むドーパントガスを導入する第２ガスノズル（５）と、
前記成長空間から流出したガスを前記チャンバーから排出させるガス排出管（６）と、
前記反応容器を加熱する加熱装置（７）と、を備えている。
【０００７】
このように構成されたエピタキシャル成長装置では、原料ガスとＶのドーパントガスを分離したノズルから導入しているため、第１ガスノズルや第２ガスノズルのガス出口が１４００℃以下になっていたとしても、ガス出口にＶ－Ｓｉが生成されることを抑制できる。したがって、ＳｉＣ半導体層をエピタキシャル成長させる際に、第１ガスノズルや第２ガスノズルのガス出口がＶ－Ｓｉ生成物によって閉塞されることを抑制できる。
【０００８】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示の第１実施形態にかかるエピタキシャル成長装置の断面図である。
本開示の第２実施形態にかかるエピタキシャル成長装置の断面図である。
本開示の第３実施形態にかかるエピタキシャル成長装置の断面図である。
本開示の第４実施形態にかかるエピタキシャル成長装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下に説明する他の実施形態を含めて、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。
（【００１１】以降は省略されています）

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