[发明专利]气体配管系统、化学气相生长装置、成膜方法和SiC外延晶片的制造方法

说明书

该气体配管系统是向在内部进行气相生长的反应炉供给多种气体的运行放气方式的气体配管系统，其具备：将上述多种气体分别送入的多条供给管线，从上述反应炉的排气口向排气泵连接的排气管线，具备从上述多条供给管线分别分支、并向上述反应炉供给上述多种气体的1个或多个配管的运行管线，从上述多条供给管线分别分支、并与上述排气管线连接的多条放气管线，以及分别设置在上述多条供给管线的分支点、并将向运行管线侧流通气体或向放气管线侧流通气体进行切换的多个阀；上述多条放气管线被分离直到达到上述排气管线，上述排气管线的内径大于上述多条放气管线各自的内径。

技术领域

本发明涉及气体配管系统、化学气相生长装置、成膜方法以及SiC外延晶片的制造方法。本申请基于2016年7月7日在日本申请的特愿2016-135282来主张优先权，将其内容援用到本文中。

背景技术

碳化硅(SiC)与硅(Si)相比具有优异的特性，期待向功率器件、高频器件、高温运作器件等的应用。例如，SiC的绝缘击穿电场比Si大1个数量级，SiC的带隙比Si大3倍，SiC的导热率比Si高3倍左右。因此，近年来，作为半导体器件的基板，SiC外延晶片受到关注。

SiC外延晶片通过在SiC单晶基板上通过化学气相生长法(Chemical VaporDeposition：CVD)使成为SiC半导体器件的活性区域的SiC外延层生长来制造。

在使SiC外延层生长时，在化学气相生长装置的反应炉内供给原料气体、掺杂剂气体、蚀刻气体、载气等。例如，专利文献1中记载了使用氨作为掺杂剂气体。此外，专利文献2中记载了使用氯化氢作为蚀刻气体、使用氯化硅烷作为原料气体。

此外，为了提高半导体器件的性能，要求被成膜的外延层的结晶性高的高品质的外延晶片。作为稳定地制作高品质的外延层的方法之一，已知例如专利文献3所记载的运行放气方式(日文原文：ランベント方式)的气体配管系统。运行放气方式的气体配管系统能够抑制导入到反应炉的气体的流速、压力的变动，并抑制结晶生长面中的气体的混乱。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-261612号公报

专利文献2：日本特开2006-321696号公报

专利文献3：日本特开平4-260696号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，即使使用上述的运行放气方式的化学气相装置，也存在下述问题：随着时间经过，所得的外延层的再现性变差，或结晶性降低而不能稳定获得高品质的膜。

该问题可以认为是因为在反应炉内供给各种气体而产生的。在向反应炉内供给的气体中，有时包含通过组合而在常温下彼此反应而生成固体生成物的气体(以下，称为造成堆积的气体)。

例如，在SiC外延生长时，如果同时使用氯化氢或氯化硅烷和氨，则形成氯化铵而生成堆积物。这样的堆积物具有堵塞气体的配管的可能性。

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的是提供抑制了配管的堵塞的气体配管系统。

用于解决课题的方法

向反应炉输送气体的运行管线是供给到反应炉的气体流通的配管，因此对结晶生长带来直接影响的可能性高，为了不发生堵塞等而进行了考虑。然而，与排气侧连接的放气管线不是向反应炉供给气体的配管，带来直接影响的可能性低，并未受到关注。

在这样的技术常识中，本发明人等深入研究的结果是，着眼于排气侧的放气管线。于是发现，通过将放气管线分离地配设，能够抑制放气管线的堵塞。其结果发现，能够抑制运行管线与放气管线的气体流速和气体压力产生差，并且能够提高结晶生长时的条件设定的自由度。