(57)【要約】【課題】低コストでドーパントガスを十分に熱分解させることができる炭化珪素半導体の製造装置および炭化珪素半導体の製造方法を提供する。【解決手段】ベース基板１０を内部に保持する反応室１と、反応室１に炭化珪素の原料ガスとドーパントガスとを含む反応ガスを供給する供給部２と、ベース基板１０を加熱する加熱部材３とを備え、供給部２では、原料ガスとは別に、ドーパントガスが加熱される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース基板を内部に保持する反応室と、
前記反応室に炭化珪素の原料ガスとドーパントガスとを含む反応ガスを供給する供給部と、
前記ベース基板を加熱する加熱部材とを備え、
前記供給部では、前記ドーパントガスが前記原料ガスとは別に加熱される、炭化珪素半導体の製造装置。
【請求項２】
前記供給部は、ドーパントガス供給部を含み、
前記ドーパントガス供給部が前記加熱部材に隣接して配置されることにより、前記ドーパントガスが前記加熱部材によって加熱される、請求項１に記載の炭化珪素半導体の製造装置。
【請求項３】
前記ドーパントガス供給部は、前記反応室の鉛直方向における上部に設けられた、請求項２に記載の炭化珪素半導体の製造装置。
【請求項４】
前記ドーパントガス供給部は、前記反応室における前記反応ガスの流通方向での下流側から上流側に向かって伸びる、請求項２または請求項３に記載の炭化珪素半導体の製造装置。
【請求項５】
前記供給部は、ドーパントガス供給部を含み、
前記ドーパントガス供給部には、前記加熱部材とは別体であり、前記ドーパントガスを加熱するドーパントガス用加熱部材が設置されている、請求項１に記載の炭化珪素半導体の製造装置。
【請求項６】
前記ドーパントガス供給部には、前記ドーパントガスとともに、前記ドーパントガスを希釈する希釈用ガスも供給される、請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体の製造装置。
【請求項７】
ベース基板を準備する工程と、
前記ベース基板の表面に、炭化珪素の原料ガスとドーパントガスとを含む反応ガスを供給しながら、前記ベース基板を加熱部材により加熱して、前記ベース基板の表面に炭化珪素層を形成する工程とを備え、
前記炭化珪素層を形成する工程では、前記ドーパントガスが前記原料ガスとは別に加熱された後、前記ベース基板の表面に供給される、炭化珪素半導体の製造方法。
【請求項８】
前記炭化珪素層を形成する工程において、前記ドーパントガスの加熱後の温度は、前記ベース基板の表面に前記炭化珪素層を形成するときの前記原料ガスの温度よりも高い、請求項７に記載の炭化珪素半導体の製造方法。
【請求項９】
前記炭化珪素層を形成する工程は、前記ベース基板を加熱する前記加熱部材により前記ドーパントガスを加熱する工程を含む、請求項７または請求項８に記載の炭化珪素半導体の製造方法。
【請求項１０】
前記炭化珪素層を形成する工程は、前記加熱部材とは別体であるドーパントガス用加熱部材により前記ドーパントガスを加熱する工程を含む、請求項７または請求項８に記載の炭化珪素半導体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素半導体の製造装置および炭化珪素半導体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、炭化珪素（ＳｉＣ）を用いた縦型ＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistor）の製造方法の検討が行われている。
【０００３】
炭化珪素のエピタキシャル層を成長させるには、例えば、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が用いられる。このとき、例えば、ドーパントガスとして窒素（Ｎ2）ガス、原料ガスとしてシラン（ＳｉＨ4）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）、キャリアガスとして水素（Ｈ2）ガスが用いられる。それぞれのガスは熱分解された状態で、ベース基板上に供給され、当該ベース基板上に炭化珪素層が形成される。
【０００４】
しかし、窒素ガスは、窒素原子間の３重結合のエネルギーが大きいため、熱分解反応過程の制御が難しい。
【０００５】
特許第４８３９６４６号公報には、上記課題を解決するため、ドーパントガス、原料ガス、キャリアガスを含む反応ガスを基板面上に導入する前に予備加熱し、予め熱分解させておくことで、基板面内での窒素濃度が均一なエピタキシャル成長膜を形成する炭化珪素半導体の製造方法および炭化珪素半導体の製造装置が開示されている。さらに、ドーパントガスには、より確実に熱分解するため、窒素と比較して低い温度で熱分解可能なアンモニア（ＮＨ3）を用いることが開示されている。
【０００６】
しかし、近年、炭化珪素半導体の量産化に伴い、ドーパントガスにはアンモニアよりもコスト的に有利な窒素ガスが用いられるようになってきた。このとき、窒素ガスに十分な予備加熱を行うことで、窒素ガスも熱分解することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４８３９６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の予備加熱方法では、ドーパントガスを含む反応ガスに対して予備加熱を行なうため、ドーパントガスに対する加熱効率は低い。特にドーパントガスとして窒素ガスを用いる場合には、当該窒素ガスが従来用いられていたアンモニアより熱分解に必要なエネルギーが大きいことから、窒素ガスを十分に熱分解するために、予備加熱領域を大型化、もしくは、予備加熱温度を上昇させる必要があった。この結果、装置コストおよびランニングコストが高くなる。さらに、生産効率を向上させるため製造装置が大型化すると、キャリアガスの流量が従来よりも増えるため、従来のキャリアガスやドーパントガスを含む反応ガスを予備加熱する方法では、ドーパントガスを十分に呼び加熱して熱分解することが難しくなる。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の主たる目的は、低コストでドーパントガスを十分に熱分解させることができる炭化珪素半導体の製造装置および炭化珪素半導体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の炭化珪素半導体の製造装置は、ベース基板を内部に保持する反応室と、反応室に炭化珪素の原料ガスとドーパントガスとを含む反応ガスを供給する供給部と、ベース基板を加熱する加熱部材とを備え、供給部では、原料ガスとは別に、ドーパントガスが加熱される。
【００１１】
これにより、原料ガスとドーパントガスとを含む反応ガスを加熱する場合と比べて、ドーパントガスを直接加熱するので、ドーパントガスを十分に熱分解させることができる。
【００１２】
上記供給部は、ドーパントガス供給部を含み、ドーパントガス供給部が加熱部材に隣接して配置されることにより、ドーパントガスが加熱されることが好ましい。これにより、ドーパントガス供給部を加熱するための加熱部材を新たに設けずに、既存の加熱部材を用いてドーパントガスを十分に加熱することができる。
【００１３】
上記ドーパントガス供給部は、反応室の鉛直方向における上部に設けられてもよい。これにより、ドーパントガス供給部と反応室との接続部から、パーティクル等がドーパントガス供給部に侵入し、ドーパントガス供給部に当該パーティクル等が溜まる可能性を低減させることができる。この結果、メンテナンス性を高めることができる。
【００１４】
上記ドーパントガス供給部は、反応室における反応ガスの流通方向での下流側から上流側に向かって伸びてもよい。これにより、ドーパントガスが加熱部材によって加熱される時間を延ばすことができる。この結果、ドーパントガスに対し、熱分解に必要な熱量を確実に与えることができる。
【００１５】
上記供給部は、ドーパントガス供給部を含み、ドーパントガス供給部には、加熱部材とは別体であり、ドーパントガスを加熱するドーパントガス用加熱部材が設置されてもよい。これにより、加熱部材などの配置とは独立して、ドーパントガス供給部を任意の位置に配設することができる。このため、既存の製造装置内部の構成を大きく変更することなく、ドーパントガスを十分に熱分解することができる。
【００１６】
上記ドーパントガス供給部には、ドーパントガスとともに、当該ドーパントガスを希釈する希釈用ガスも供給されてもよい。この場合、ドーパントガスと希釈用ガスとが予めドーパントガス供給部において混合されるので、ドーパントガスと希釈用ガスとを十分混合した状態で反応ガスを作成できる。このため、当該反応ガスにおいてドーパントガスを十分に拡散させることができ、結果的に反応ガス中でのドーパントガスの拡散が不十分であるといった問題の発生を抑制できる。
【００１７】
本発明の炭化珪素半導体の製造方法は、ベース基板を準備する工程と、炭化珪素層を形成する工程とを備える。炭化珪素層を形成する工程では、ベース基板の表面に、炭化珪素の原料ガスとドーパントガスとを含む反応ガスを供給しながら、ベース基板を加熱部材により加熱して、ベース基板の表面に炭化珪素層を形成する。炭化珪素層を形成する工程では、ドーパントガスが原料ガスとは別に加熱された後、ベース基板の表面に供給される。
【００１８】
このようにすれば、原料ガスとドーパントガスとを含む反応ガスを加熱する場合と比べて、ドーパントガスを直接加熱するので、ドーパントガスを十分に熱分解させることができる。
【００１９】
上記炭化珪素層を形成する工程において、ドーパントガスの加熱後の温度は、ベース基板の表面に炭化珪素層を形成するときの原料ガスの温度よりも高いことが好ましい。この場合、ドーパントガスを充分加熱することにより、ドーパントガスを確実に熱分解することができる。
【００２０】
上記炭化珪素層を形成する工程は、ベース基板を加熱する加熱部材によりドーパントガスを加熱する工程を含むことが好ましい。これにより、ドーパントガスを加熱するための別部材として加熱部材を新たに設けずに、既存の加熱部材を用いてドーパントガスを十分に加熱することができる。
【００２１】
上記炭化珪素層を形成する工程は、加熱部材とは別体であるドーパントガス用加熱部材によりドーパントガスを加熱する工程を含んでいてもよい。この場合、加熱部材の動作条件とは独立してドーパントガス用加熱部材の動作条件を制御できるので、当該ドーパントガス用加熱部材の動作条件を適切に設定することによりドーパントガスを確実に熱分解できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、低コストでドーパントガスを十分に加熱できる炭化珪素半導体の製造装置および炭化珪素半導体の製造方法を得ることができ、ドーパントガスを十分に熱分解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る炭化珪素半導体の製造装置の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る炭化珪素半導体の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２に係る炭化珪素半導体の製造装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００２５】
（実施の形態１）
図１を参照して、本発明の実施の形態１に係る炭化珪素半導体の製造装置の構成について説明する。本実施の形態に係る炭化珪素半導体の製造装置１００は、ベース基板１０の表面上に炭化珪素等のエピタキシャル層を成長させるための気相成長装置（具体的にはＣＶＤ装置）である。図１に示すように、製造装置１００は、反応室１と、供給部２と、加熱用コイル３およびサセプタ６から構成される加熱部材とを主に有している。供給部２は、反応室１に、エピタキシャル層の原料となる原料ガスとドーパントガスとキャリアガスとを含む反応ガスを供給する部分である。反応室１は、ベース基板１０を内部に保持し、供給部２から供給された反応ガスを用いて、ベース基板１０の表面上にエピタキシャルを行う部分である。加熱用コイル３は、たとえば高周波コイルから成り、ベース基板１０を、エピタキシャル成長させるための所定の温度にするための部分である。
【００２６】
反応室１は、その周囲を、加熱用コイル３と、石英管４と、断熱材５と、サセプタ６とによって囲まれている。加熱用コイル３は、石英管４の外周側を巻回するように配置され、例えば高周波コイルからなる。石英管４は、断熱材５の外周側を囲うように配置され、加熱用コイル３の巻回を容易にするため、たとえば円筒状である。断熱材５は、製造装置１００の内部である反応室１と製造装置１００の外部とを断熱するためのものであり、サセプタ６の外周側を囲うように配置される。断熱材５の材質としては、たとえば炭素繊維を用いることができる。サセプタ６は、反応室１を囲うように形成される。反応室１における反応ガスの流通方向に対して交差する方向（垂直な方向）での反応室１の断面形状は四角形状であってもよい。また、当該交差する方向でのサセプタ６の外周の形状は円形状であってもよい。サセプタ６としてたとえば導電性の高純度カーボンを用いることができる。このとき、加熱用コイル３を高周波コイルとしてこれに高周波電流を流すと、電磁誘導作用により、図１に示す加熱用コイル３に囲まれた領域に存在する導電性物質は誘導加熱される。サセプタ６は導電性物質により構成されているため、電磁誘導作用を受けて当該サセプタ６は発熱する。サセプタ６を加熱することによって反応ガスおよびベース基板１０を加熱することができる。これにより、成膜を行うベース基板１０を、当該ベース基板１０の表面に所定の膜（たとえば半導体膜）をエピタキシャル成長させるための所定の温度にすることができる。
【００２７】
供給部２は、反応室１に、反応ガスを供給する。反応室１に供給された反応ガスは、反応ガスの流通方向の上流側２１から下流側２２に到達し、反応室１の外部へ排気される。このとき、ベース基板１０の表面上に到達するまでに熱分解された反応ガスは、ベース基板１０の表面に形成されるエピタキシャル層の原料となる。熱分解されない反応ガスは、残留ガスとして下流側２２に到達する。
【００２８】
本実施の形態の炭化珪素半導体の製造装置１００では、供給部２において、原料ガスとは別に、以下に説明するようにドーパントガスが加熱される。これにより、ドーパントガスを原料ガスとの混合ガスとして加熱する従来装置と比較して、ドーパントガスに対する加熱効率を高めることができる。さらに、上記混合ガスとして加熱する場合に比べて、ドーパントガスを加熱する機構については加熱対象のガス流量が従来よりも（つまり上記混合ガスを加熱する場合より）少なくなるため、ドーパントガスを加熱する当該機構を小型化できる。よって、装置コストおよび装置のランニングコストを低減することができる。
【００２９】
供給部２は、主にドーパントガスを反応室１に供給するドーパントガス供給部２ａと、原料ガスを反応室１に供給する原料ガス供給部２ｂとを含む。ドーパントガス供給部２ａは、加熱部材を構成するサセプタ６に隣接して配置されてもよい。例えば、ドーパントガス供給部２ａは、加熱用コイル３により誘導加熱されるサセプタ６によって加熱され、かつ、断熱材５によって断熱された領域に配置されてもよい。これにより、加熱用コイル３により誘導加熱されるサセプタ６は、反応室１内のベース基板１０および反応ガスを、エピタキシャル成長を行うための所定の温度に加熱するのと同時に、ドーパントガス供給部２ａを流通するドーパントガスを加熱することができる。つまり、ドーパントガス供給部２ａを加熱するための加熱部材を新たに設けずに、ドーパントガスを加熱することができる。
【００３０】
エピタキシャル成長を行うための所定の温度とは、例えば、１６００℃程度であり、この温度では、窒素ガスも十分に熱分解することができる。よって、ドーパントガス供給部２ａを、サセプタ６によって加熱され、かつ、断熱材５によって外部から断熱された領域内に所定の長さ以上に形成することが好ましい。例えば、ドーパントガス供給部２ａは、サセプタ６と断熱材５との間の領域内で、反応室１における反応ガスの流通方向での下流側から上流側に向かって伸びるよう設けられてもよい。これにより、ドーパントガス供給部２ａを流通するドーパントガスがサセプタ６によって加熱され、かつ、断熱材５によって断熱された領域内に滞在する時間を延ばすことができる。この結果、ドーパントガスに対し、熱分解に必要な熱量を確実に与えることができる。
【００３１】
ドーパントガス供給部２ａの材料としては、ドーパントガス供給部２ａが加熱される温度より高い温度（たとえば１７００℃程度の高温）においても変形、変質等が起こらない高い耐熱性を有した任意の材料を採用できる。例えば、炭素（Ｃ）や炭化タンタル（ＴａＣ）等をドーパントガス供給部２ａの材料として用いることができる。ドーパントガス供給部２ａは、配管部の他に継手８を有してもよく、これらの材料も同様とすることができる。特に、継手８は、その形状から、高耐熱性と高硬度を有する材料により構成されることが好ましい。例えば、ＴａＣをコーティングしたＣ製の継手８を採用してもよい。
【００３２】
ドーパントガス供給部２ａに流通させるガスＧ１は、ドーパントガスの他、ドーパントガスを希釈する希釈用ガスを含んでもよい。希釈ガスは、ドーパントガスをキャリアガスに拡散しやすくする効果を有する任意のガスとしてよい。
【００３３】
ドーパントガス供給部２ａに流通させるガスＧ１は、キャリアガスを含まないようにすることもできる。この場合、キャリアガスは、原料ガスを反応室１に供給する原料ガス供給部２ｂから反応室１に供給されてもよい。これにより、製造装置の大型化に伴い、キャリアガス流量を増やさなければならない状況においても、キャリアガスの流量によらず、ドーパントガスを十分に加熱し、熱分解することができる。原料ガス供給部２ｂに流通させるガスＧ２は、原料ガスとともに、キャリアガスのガスボンベを接続し、同時に流通させてよい。例えば、シラン（ＳｉＨ4）をガスボンベ３１に、プロパン（Ｃ3Ｈ8）をガスボンベ３２に、水素（Ｈ2）をガスボンベ３３に接続し、原料ガス供給部２ｂ内においてこれらを混合ガスとし、反応室１に供給してもよい。なお、図示していないがガスボンベ３１〜３３と原料ガス供給部２ｂとの接続管路には流量制御を行なうための制御装置（たとえば流量制御弁など）が設置されていてもよい。
【００３４】
なお、図１の例では、ドーパントガス供給部２ａと原料ガス供給部２ｂとがそれぞれ独立して反応室１に接続されているが、ドーパントガス供給部２ａと原料ガス供給部２ｂとを接続して一つの反応ガス供給部とし、これを反応室１に接続してもよい。また、当該反応ガス供給部としては、たとえば原料ガス供給部２ｂとドーパントガス供給部２ａとが接続されたバッファ室などを形成してもよい。
【００３５】
ドーパントガス供給部２ａは、反応室１の鉛直方向における上部に設けられることが好ましい。反応室１の鉛直方向における上部に配設されることにより、ドーパントガス供給部２ａと反応室１との接続部から、パーティクル等が侵入し、かつ、ドーパントガス供給部２ａに溜まる可能性を低減させることができる。この結果、製造装置１００のメンテナンス性を高めることができる。
【００３６】
上述したように製造装置１００はＣＶＤ法を用いてベース基板１０の主表面上に所望の膜をエピタキシャル成長させる。ベース基板１０としては、たとえば珪素（Ｓｉ）や炭化珪素（ＳｉＣ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）などの半導体基板を用いることができる。原料ガスとしては、たとえばＳｉＨ4およびＣ3Ｈ8等を用いることができる。そしてこれらのそれぞれのガスを用いた場合に形成できる膜の種類としては、たとえばＳｉＨ4を用いればＳｉのエピタキシャル層、ＳｉＨ4とＣ3Ｈ8、それにキャリアガスとしてのＨ2（水素）を供給した場合にはＳｉＣのエピタキシャル層などを挙げることができる。また、ドーパントガスとして窒素を用いることにより、窒素をｎ型ドーパントの活性種としてＳｉＣのエピタキシャル層中に導入することができる。
【００３７】
次に、本実施の形態１の製造装置１００の作用効果について説明する。
本実施の形態に係る製造装置１００は、サセプタ６に隣接して配置されたドーパントガス供給部２ａを有している。これにより、ドーパントガス供給部２ａは、加熱用コイル３により誘導加熱されるサセプタ６によって加熱されることで、ドーパントガスを効果的に熱分解できる。特に、熱分解に大きなエネルギーを必要とするガス（たとえば窒素ガス）をドーパントガスとして用いたときにおいて、当該ドーパントガスを確実に熱分解できる。
【００３８】
さらに、従来の原料ガス、ドーパントガスおよびキャリアガスを含む反応ガスを予備加熱する機構では、ドーパントガスに与える熱量を増すには、予備加熱する機構を大型化しなければならず、装置コストおよび装置のランニングコストが高くなる。
【００３９】
それに対し、本実施の形態の炭化珪素半導体の製造装置１００は、ドーパントガスを反応ガスから独立して加熱するため、ドーパントガスを加熱するドーパントガス用の加熱機構は、従来の反応ガスを加熱する予備加熱機構と比較して、小型化できる。
【００４０】
また、上述のように、製造装置の大型化に伴い、キャリアガス流量を増やさなければならない状況においても、当該キャリアガスの流量とは無関係にドーパントガスの熱分解を実施できるため、当該ドーパントガスを十分に加熱し、熱分解させることができる。
【００４１】
具体的には、通常エピタキシャル成長においては、キャリアガスの流量は５０ｓｌｍ以上、大型装置においては３００ｓｌｍ程度であるのに対し、ドーパントガスの流量は数ｓｃｃｍ程度であり、多くてもキャリアガス流量の１％以下である。よって、従来の予備加熱機構のように、キャリアガスを含めた反応ガスを加熱してドーパントガスに対し熱分解に必要な熱量を与える方法では、ドーパントガスに対する加熱効率は低い。また、キャリアガス流量の増大による影響を顕著に受けるため、キャリアガス流量が増大するとドーパントガスの加熱効率はさらに悪化する。一方、本実施の形態に係る炭化珪素半導体の製造装置１００のように、ドーパントガスを原料ガスおよびキャリアガスとは独立に加熱してドーパントガスに対し熱分解に必要な熱量を与える方が、加熱対象のガス流量は少なく、予備加熱機構はサイズや能力の小さいもので対応できる。さらに、この場合ランニングコストも低い。よって、例えば、窒素ガス等の熱分解反応過程の制御が難しいドーパントガスに対しても、低コストで熱分解でき、ドーパントを活性種として反応室１に導入することができる。
【００４２】
なお、希釈ガスを用いた場合にも、希釈ガスの流量はドーパントガス流量の数十倍程度であり、キャリアガスである水素流量の５％以下であるため、ドーパントガス供給部２ａにドーパントガスとともに流通させても、ドーパントガスを十分に加熱し、熱分解させることができる。
【００４３】
次に、図１および図２を参照して、本実施の形態に係る炭化珪素半導体の製造方法について説明する。本実施の形態に係る炭化珪素半導体の製造方法は、ベース基板１０を準備する工程（Ｓ０１）と、ベース基板１０の表面に、炭化珪素の原料ガスとドーパントガスとキャリアガスとを含む反応ガスを供給しながら、ベース基板１０を加熱して、ベース基板１０の表面に炭化珪素層を形成する工程（Ｓ０２）とを備える。炭化珪素層を形成する工程（Ｓ０２）では、ドーパントガスが原料ガスとは別に加熱された後、ベース基板１０の表面に供給される。
【００４４】
具体的に、まず、工程（Ｓ０１）では、ベース基板１０を準備する。ベース基板１０としては、例えば、ＳｉやＳｉＣ、ＳｉＧｅなどの半導体基板を用いることができる。準備されたベース基板１０は図１に示すように製造装置１００の反応室１の内部に配置される。
【００４５】
次に、工程（Ｓ０２）では、ベース基板１０の表面に、炭化珪素の原料ガスとドーパントガスとを含む反応ガスを供給しながら、ベース基板１０を加熱して、ベース基板１０の表面に炭化珪素層を成長させる。このとき、図１に示した製造装置１００を用いることにより、ドーパントガスが原料ガスとは別に加熱された後、ベース基板１０の表面に供給される。つまり、原料ガス供給部２ｂから原料ガスなどが反応室１に供給される一方、ドーパントガス供給部２ａから充分加熱されたドーパントガスが反応室１に供給される。これにより、ドーパントガスがベース基板１０の表面に供給されるときには、ドーパントガスは熱分解されており、ドーパントは活性種としてベース基板１０に導入されることができる。
【００４６】
ドーパントガスは、ドーパントガス供給部２ａにおいて予め加熱されることにより、ドーパントガスの加熱後の温度を、ベース基板１０の表面に炭化珪素層を形成するときの原料ガスの温度より高くすることもできる。これにより、原料ガスとドーパントガスとの組み合わせにおいて、原料ガスよりも高温度で熱分解するドーパントガスを用いた場合でも、ベース基板１０の表面上にドーパントを活性種として導入したエピタキシャル層を成長させることができる。
【００４７】
ドーパントガスとしては、窒素ガス（Ｎ2）を挙げることができる。原料ガスとしては、たとえばＳｉＨ4やＣ3Ｈ8等を用いることができる。熱分解反応過程の制御が難しいＮ2ガスを、ＳｉＨ4やＣ3Ｈ8等と別に加熱することにより、Ｎ2ガスに対する加熱効率を高めることができる。また、Ｎ2ガスの加熱後の温度を、ベース基板１０の表面近傍のＳｉＨ4やＣ3Ｈ8等の温度よりも高くすることができるため、原料ガスとドーパントガスとの組み合わせに依らず、エピタキシャル成長に適した温度条件を実現できる。
【００４８】
本工程（Ｓ０２）では、ベース基板１０を加熱する加熱部材（加熱用コイル３により誘導加熱されるサセプタ６）によりドーパントガスを加熱する工程を含んでもよい。ドーパントガス供給部２ａがサセプタ６に隣接して配置された製造装置１００を用いることにより、ドーパントガス供給部２ａを流通するトーパントガスは加熱用コイル３により誘導加熱されるサセプタ６によって加熱される。このとき、ドーパントガスは、十分に熱分解されるまで加熱されるのが好ましい。これにより、反応室１に供給されたドーパントガスは、十分に熱分解されているため、ドーパントを活性種としてベース基板１０の表面に形成される膜に導入することができる。また、残留ガスとして反応室の下流側２２に到達し、排気されるドーパントガスの流量を抑制することができる。
【００４９】
以上のように、本実施の形態に係る炭化珪素半導体の製造装置１００および炭化珪素半導体の製造方法によれば、ドーパントガスを反応室１に供給する前に予備加熱する際、原料ガスとは別に加熱することによって、ドーパントガスを十分に熱分解させることができ、ドーパントを活性種としてベース基板１０の表面上に継続的に供給することができる。さらに、ドーパントガスの予備加熱する機構を、製造装置において既存の構成部材である加熱用コイル３およびサセプタ６（さらに断熱材５を含んでいもよい）により構成することにより、ドーパントガスの加熱装置を新たに設ける場合と比較して、製造装置１００のコストを抑えることができる。
【００５０】
（実施の形態２）
次に、図３を参照して、本発明の実施の形態２の炭化珪素半導体の半導体装置および炭化珪素半導体の製造方法について説明する。本実施の形態に係る炭化珪素半導体の製造装置２００は、基本的には実施の形態１と同様の構成を備えるが、加熱用コイル３およびサセプタ６から構成される加熱部材とは別体であり、ドーパントガスを加熱するドーパントガス用加熱部材７が、ドーパントガス供給部２ａに設置される点で異なる。ドーパントガス供給部２ａはサセプタ６に隣接して配置される必要はなく、任意に配設することができる。これにより、既存の製造装置の内部構造を変更できない場合にも、供給部２の構成を変更することで、本発明の実施の形態１に係る製造装置１００と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
ドーパントガス用加熱部材７は、ドーパントガス供給部２ａに設置可能であり、かつ、ドーパントガスを熱分解可能に加熱できる限りにおいて、任意の構成とすることができる。例えば、高周波コイルからなる加熱用コイルと、該加熱用コイルに高周波電流を流すことによって誘導加熱される部材とによりドーパントガス用加熱部材７を構成してもよい。さらにこのとき、ドーパントガス供給部２ａは、ドーパントガス用加熱部材７から反応室１に至るまでの部分を、断熱材によって覆われていることが好ましい。これにより、ドーパントガス用加熱部材７により加熱された状態を維持したまま、ドーパントガスを反応室１に供給することができる。
【００５２】
次に、図３に示した製造装置２００を用いた本実施の形態に係る炭化珪素半導体の製造方法を説明する。本実施の形態に係る炭化珪素半導体の製造方法は、基本的には実施の形態１と同様の工程を備えるが、図２および図３を参照して、炭化珪素層を形成する工程（Ｓ０２）において、加熱用コイル３およびサセプタ６からなる加熱部材とは別体であるドーパントガス用加熱部材７によりドーパントガスを加熱する工程を含む点で異なる。これにより、ベース基板１０の表面上に、ドーパントガス用加熱部材７により熱分解したドーパントガスを継続的に供給しながら、炭化珪素層を形成することができる。
【００５３】
このように、本実施の形態に係る炭化珪素半導体の製造装置２００および炭化珪素半導体の製造方法を用いても、本発明の実施の形態１に係る製造装置１００および製造方法と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５５】
１  反応室、２  供給部、２ａ  ドーパントガス供給部、２ｂ  原料ガス供給部、３  加熱用コイル、４  石英管、５  断熱材、６  サセプタ、７  ドーパントガス用加熱部材、８  継手、１０  ベース基板、２１  上流側、２２  下流側、３１，３２，３３  ガスボンベ、１００，２００  製造装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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