(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器の内部に、窒素密度が１×１０17ｃｍ-3以下のグラファイトサセプターを挿入する工程と、
前記グラファイトサセプターを真空ベークする工程と、
前記グラファイトサセプターを室温近傍の温度にし、且つ前記グラファイトサセプターを大気に曝さないようにして、前記グラファイトサセプターに基板を配置する工程と、
前記反応容器の内部を減圧状態に制御して、前記グラファイトサセプターを前記ベーキング温度よりも高温の成長温度まで加熱し、前記基板上に、炭化珪素膜を気相エピタキシャル成長する工程
とを含むことを特徴とする炭化珪素膜のＣＶＤ方法。
【請求項２】
前記真空ベークする工程と前記基板を配置する工程の間に、
前記グラファイトサセプターを、前記ベーキング温度から該ベーキング温度と室温の間の第１温度まで、降温する工程と、
前記第１温度から、前記ベーキング温度より高温のコーティング温度にまで前記グラファイトサセプターを加熱し、前記コーティング温度において、前記グラファイトサセプターの表面に珪素及び炭化珪素の少なくとも一方からなる被膜をコーティングする工程
とを更に含むことを特徴とする請求項１記載の炭化珪素膜のＣＶＤ方法。
【請求項３】
前記コーティングする工程と前記基板を配置する工程の間に、
前記グラファイトサセプターを、前記コーティング温度から該ベーキング温度と室温の間の第２温度まで、降温する工程と、
前記反応容器の内部を減圧状態に制御して、前記グラファイトサセプターを、前記第２温度から剥離温度まで昇温し、前記コーティングされた前記被膜の少なくとも一部を除去する工程
とを更に含むことを特徴とする請求項２記載の炭化珪素膜のＣＶＤ方法。
【請求項４】
反応容器の内部に、グラファイトサセプターを挿入する工程と、
前記グラファイトサセプターを真空ベークする工程と、
前記グラファイトサセプターを、前記真空ベークに用いたベーキング温度から室温近傍の温度まで、降温する工程と、
該降温後、前記グラファイトサセプターを前記反応容器中から搬出し、前記グラファイトサセプターの表面層を除去する工程と、
該表面層を除去する工程の後、前記グラファイトサセプターに基板を配置する工程と、
前記反応容器の内部を減圧状態に制御して、前記グラファイトサセプターを前記ベーキング温度よりも高温の成長温度まで加熱し、前記基板上に、炭化珪素膜を気相エピタキシャル成長する工程
とを含むことを特徴とする炭化珪素膜のＣＶＤ方法。
【請求項５】
反応容器の内部に、グラファイトサセプターを挿入する工程と、
前記グラファイトサセプターを真空ベークする工程と、
前記グラファイトサセプターを、前記真空ベークに用いたベーキング温度から室温近傍の温度まで、降温する工程と、
前記ベーキング温度より高温のコーティング温度にまで前記グラファイトサセプターを加熱し、前記コーティング温度において、前記グラファイトサセプターの表面に珪素及び炭化珪素の少なくとも一方からなる被膜をコーティングする工程と、
前記グラファイトサセプターを、前記コーティング温度から室温近傍の温度まで、降温する工程と、
該室温近傍の温度まで降温後、前記グラファイトサセプターを前記反応容器中から搬出し、前記グラファイトサセプターの表面層を除去する工程と、
該表面層を除去する工程の後、前記グラファイトサセプターに基板を配置する工程と、
前記反応容器の内部を減圧状態に制御して、前記グラファイトサセプターを前記コーティング温度よりも高温の成長温度まで加熱し、前記基板上に、炭化珪素膜を気相エピタキシャル成長する工程
とを含むことを特徴とする炭化珪素膜のＣＶＤ方法。
【請求項６】
前記真空ベークする工程は、前記反応容器の内部にグラファイトサセプターを挿入する工程の後、
前記反応容器の内部を減圧状態に排気する工程と、
前記反応容器の内部を減圧状態に制御して、前記グラファイトサセプターを段階的に前記ベーキング温度に至るまで昇温し、前記グラファイトサセプター中の水分及びカーボンを含むガスを離脱する工程
とを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の炭化珪素膜のＣＶＤ方法。
【請求項７】
前記コーティング温度は、１２００℃〜１４５０℃の間の温度であることを特徴とする請求項２，３及び５のいずれか１項に記載の炭化珪素膜のＣＶＤ方法。
【請求項８】
前記基板は、(0001)Ｃ面を有するＳｉＣ基板であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の炭化珪素膜のＣＶＤ方法。
【請求項９】
窒素密度が１×１０17ｃｍ-3以下のグラファイトサセプターに、(0001)Ｃ面を有するＳｉＣ基板を配置する工程と、
前記グラファイトサセプターが挿入された反応容器の内部を減圧状態に制御して、前記グラファイトサセプターを成長温度まで加熱し、前記基板上に炭化珪素膜を１６００℃以上で気相エピタキシャル成長する工程
とを含むことを特徴とする炭化珪素膜のＣＶＤ方法。
【請求項１０】
前記気相エピタキシャル成長で成膜された前記炭化珪素膜中のＡｌ，Ｂ，Ｔｉの密度が５×１０13ｃｍ-3以下であることを特徴とする請求項９に記載の炭化珪素膜のＣＶＤ方法。
【請求項１１】
前記成長温度における前記炭化珪素膜の気相エピタキシャル成長は、露点が−８５℃〜−７５℃の間のキャリアガスを用いることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の炭化珪素膜のＣＶＤ方法。
【請求項１２】
反応容器と、
該反応容器にガスを導入するガス導入部と、
前記反応容器を真空排気する真空排気部と、
前記反応容器の内部に配置され、窒素密度が１×１０17ｃｍ-3以下の複数のグラファイト部材と、該複数のグラファイト部材の間に嵌合し、該グラファイト部材よりも抵抗率の高い材料からなる領域を少なくとも前記グラファイト部材との嵌合部に有する抵抗性部材とを筒型に組み合わせたサセプターと、
前記サセプターの周方向に沿って電流を環流させ、前記複数のグラファイト部材を加熱する高周波誘導加熱手段
とを備えることを特徴とするＣＶＤ装置。
【請求項１３】
窒素密度が１×１０17ｃｍ-3以下の複数のグラファイト部材と、
該複数のグラファイト部材の間に嵌合し、該グラファイト部材よりも抵抗率の高い材料からなる領域を少なくとも前記グラファイト部材との嵌合部に有する抵抗性部材
とを筒型に組み合わせてなり、高周波誘導加熱により、前記筒型の周方向に沿って電流を環流し、加熱されることを特徴とするＣＶＤ装置用サセプター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高純度の炭化珪素膜のＣＶＤ方法、ＣＶＤ装置及びこのＣＶＤ装置に用いられるサセプターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
炭化珪素（以下「ＳｉＣ」と略記）は高い熱伝導率、耐熱性、2.2〜3.３×１０Vの広いバンドギャップ、高い絶縁破壊電界、高い飽和電子速度を収支、電子デバイス材料として期待されている、またＡｌやＧａＮ等とも格子定数が近くこれらの材料の堆積膜よりなるデバイスのための基板としても期待されている。
【０００３】
半導体材料としてのＳｉＣの製膜方法として、アチソン法やレーリー法により得られた６Ｈ乃至４ＨのＳｉＣの(0001)Ｓｉ面を基板としてＣＶＤ法によりエピタキシャル膜が形成されることが一般的である。松波等により基板として(0001)Ｓｉ面から［1120］方向に3〜10度程度の傾斜をつけたものを用いることにより高品質な膜が成長出来ることが見出された。このような方法では成長温度Ｔｇは１５５０℃程度とすることが一般的であり、成長速度は一般に２０μｍ／ｈ以下と遅い。更に近年［1100］方向に傾斜させたウェハを用いても良質なエピタキシャル成長が可能となることが見出されているが、この場合、成長速度を１〜２μｍ／ｈ程度の極めて小さい値にとる必要がある。
【０００４】
ＳｉＣの電子デバイスにおいては１×１０15ｃｍ-3以下のキャリア密度を制御する必要があり、高性能のデバイス作成のためには、バックグラウンドの不純物密度をこの値よりも略２桁以上低くする必要がある。ＳｉＣのＣＶＤ成長において高純度のエピタキシャル膜を成長するにはグラファイトのサセプターからの不純物の混入を防ぐ必要があり、グラファイトにＳｉＣコーティングを施すことが効果的と考えられている。
【０００５】
実際ＳｉＣコーティング膜がはげると深いレベルからの発光が増大することが報告されている。通常のＳｉＣのＣＶＤ条件では、ＳｉＣのエッチングがかなり活発に起こっている。特にＳｉＣウェハの裏面部分ではサセプターとサセプター上のＳｉＣウェハの温度差によりサセプターのＳｉＣコート膜が昇華やエッチングされやすく、ＳｉＣコート膜はごく短期間で劣化してしまう。
【０００６】
このようなＳｉＣコート膜の問題を解決することを目標に、炭化タンタル（ＴａＣ）コート膜やパイログラファイト膜も検討されているが今のところエピタキシャル膜中の窒素の密度を下げる技術としては確立していない。
【０００７】
ＣＶＤ法でＳｉＣのエピタキシャル成長を行うと、基板の面方位により窒素とＡｌの添加効率が異なっている。(0001)Ｃ面では(0001)Ｓｉ面よりも窒素の取り込まれ効率が高くキャリア密度が１×１０15ｃｍ-3以下の高純度エピタキシャル膜が形成されにくい。このため従来、ＳｉＣのデバイスにおいては(0001)Ｓｉ面が主に用いられている。
【０００８】
ＳｉＣの半導体デバイスでは少数キャリアのライフタイムが短いことが問題となっている。この点に関してはキャリア密度が高いとライフタイムが短くなること、補償比が高いとライフタイムが短くなることが報告されている。しかしどのような元素に起因した不純物密度が高いとキャリアのライフタイムが短くなるかに関しては全く分かっていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記述べたように従来のＣＶＤ法で高純度の結晶を成長しようとするとグラファイトサセプターにＳｉＣコートする必要がある。しかし、このようなＳｉＣコートを行った場合、従来のＳｉのＣＶＤ等ではグラファイトサセプターを用いるとB等の混入が起こるためにサセプターにＳｉＣコートが行われることが多い。しかし高温で行われるＳｉＣのＣＶＤにおいてはこの手法を実用に適用することは難しい。何故なら、通常のＳｉＣの成長条件においてはＳｉＣコート膜のエッチングレートは数〜数十μｍ／ｈｒに達しており、ＳｉＣのＣＶＤ中にＳｉＣコート膜が劣化してしまう。ＳｉＣコート膜の劣化が起きてもその影響が小さくなるように、ＳｉＣコート膜は２００μｍ程度の厚い膜が利用されているが、それでも数回の結晶成長で劣化してしまい、時には一回の結晶成長の間に劣化してしまうということが知られている。特にこの現象は基板周辺のような温度分布が生じやすい部分におきやすいことが知られている。上記したように、ＳｉＣのＣＶＤではＳｉＣのエッチングレートも高く基板周辺の温度分布に伴い、１００μｍ以上の厚さのＳｉＣコート膜が劣化してしまう。ＳｉＣコート膜が劣化するということはＳｉＣが昇華して気相中に供給されるということである。従来この点に関してはほとんど注目されていないが、本発明者らがこの点を検討した結果、ＳｉＣコート膜を用いるとＣＶＤ成長したＳｉＣ膜の堆積速度が大きく影響を受けており、ＳｉＣコートを用いた場合には成長速度の制御性に問題があることを見出した。この様子を図１２に示す。
【００１０】
ＳｉＣコート膜を形成した場合にはその劣化を防ぐために成長温度Ｔｇを下げる必要がある。成長温度Ｔｇを下げることによって、高品質な結晶成長が可能な成長速度の上限が小さくなってしまう。この点は高耐圧の電子デバイスを作成する上で大きな問題となる。何故なら、耐圧が数千ボルトのデバイスを作成しようと思うと、結晶成長しなければならないエピタキシャル層の厚さは数十μｍとなる。結晶成長速度が１０μｍ／ｈｒ程度の遅い値しか用いられないとすると結晶成長に要する時間が数時間かかってしまいこのようなデバイスを作成する上でのコストを大幅に押し上げることとなる。またＣＶＤ炉の中で高純度な状態を維持する必要があるサセプターのＳｉＣコートの劣化をコンスタントに精査することは難しく、再現性の確保という点でも問題があった。
【００１１】
さて、従来ＳｉＣコートは不純物がＣＶＤ成長膜中に混入することを防ぐ効果があると考えられており、ＳｉＣコート膜が劣化するとＣＶＤ膜の質が劣化すると考えられていた。しかしＳｉＣのＣＶＤでは、高温でＳｉＣ自体が昇華する条件で行われる。このため前記したように、本発明者らはＳｉＣのコート膜が成長速度に悪影響を与えるというＳｉ等のＣＶＤでは起こらない問題を見出した。本発明者らは更に、高温でＳｉＣコート膜がどのような機能を有しているかを調べるために、更に詳細な検討を行った。以下、ＳｉＣコート膜が劣化する過程でどのような不純物がＣＶＤ膜中に混入することを調べることで、ＳｉＣコートのＣＶＤ膜に与える影響を調べた。
【００１２】
前述したように、ＳｉＣのＣＶＤではＳｉＣコート膜のエッチングレートが高いためにＳｉＣコート膜が劣化してグラファイトが出ると不純物密度が高まると考えられていた。しかし、本発明者らは、以下の新しい事実を見出した。ＳｉＣコートがはげるまで結晶成長を行うと、不純物種によってはＳｉＣコート膜が劣化するほど結晶中の密度が高くなる。ＡｌやＴｉの場合には、ＳｉＣ膜のはげた面積が増えるにつれてＣＶＤ膜中のＡｌやＴｉの濃度が上がっており、グラファイト中のＴｉやＡｌがＣＶＤ膜中のＴｉやＡｌのソースであることが示唆されている。しかし窒素の場合にはＳｉＣコート膜が劣化してＳｉＣコート膜とグラファイトの界面部分が表面に出た段階でＣＶＤ膜中の不純物密度が最も高くなる。この様子を図５に示す。この理由については明確ではないが、ＳｉＣコート膜の形成方法、除去方法や除去程度を変えたときに、ＳｉＣ結晶中に取り込まれる不純物の密度を予想することはアプリオリには出来ないことが明らかになった。換言するならば、従来のグラファイト中の不純物がＣＶＤ膜中に取り込まれるという常識は、ＳｉＣでの窒素の取り込みに関しては成り立たない。ＣＶＤ膜中に入っている窒素が、ＳｉＣコートによるものか、グラファイトによるものか、ＳｉＣコート膜の形成方法によるものか、分からないことが明確になった。
【００１３】
このように、サセプターから不純物が取り込まれていることを示唆する結果は多々あるが、従来の考え方はＳｉＣには適用出来ず、対策も明確に出来ないことが明らかになった。
【００１４】
このような状況下で、本発明はＳｉＣのＣＶＤ成長において、ＣＶＤ膜に取り込まれる不純物を半導体プロセスで適用可能なレベルまで下げることが可能なＣＶＤ方法、これに用いるＣＶＤ装置及びこのＣＶＤ装置用のサセプターを提供することを目的とする。
【００１５】
本発明の他の目的は、ＳｉＣコート膜を施さないでも高純度な結晶がコンスタントに成長出来るグラファイトのサセプター、このサセプターを用いたＣＶＤ方法、ＣＶＤ装置を提供することである。
【００１６】
本発明の更に他の目的は、良質で、キャリアのライフタイムが長いＳｉＣ膜を得ることが可能なＣＶＤ方法、ＣＶＤ装置及びこのＣＶＤ装置用のサセプターを提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の特徴は、（イ）反応容器の内部に、窒素密度が１×１０17ｃｍ-3以下のグラファイトサセプターを挿入する工程；（ロ）グラファイトサセプターを真空ベークする工程；（ハ）グラファイトサセプターを室温近傍の温度にし、且つグラファイトサセプターを大気に曝さないようにして、グラファイトサセプターに基板を配置する工程；（ニ）反応容器の内部を減圧状態に制御して、グラファイトサセプターをベーキング温度よりも高温の成長温度まで加熱し、基板上に、炭化珪素膜を気相エピタキシャル成長する工程とを含む炭化珪素膜のＣＶＤ方法であることを要旨とする。例えば、ＣＶＤを行う前に、このグラファイトサセプターを２ｍＰａ以下の圧力を維持しながら加熱して1２０0度以上まで加熱し、そのサセプターを空気或いは窒素含有気体に触れさせることなくウェハをサセプター上に載置することにより、成長膜中に含まれる不純物の量を極めて低く出来る。
【００１８】
本発明の第１の特徴において、真空ベークする工程と基板を配置する工程の間に、グラファイトサセプターを、ベーキング温度からこのベーキング温度と室温の間の第１温度まで、降温する工程と、第１温度から、ベーキング温度より高温のコーティング温度にまでグラファイトサセプターを加熱し、コーティング温度において、グラファイトサセプターの表面に珪素及び炭化珪素の少なくとも一方からなる被膜をコーティングする工程とを更に含むことが好ましい。このコーティング温度は、１２００℃〜１４５０℃の間の温度とすればよい。更に、このコーティングする工程と基板を配置する工程の間に、グラファイトサセプターを、コーティング温度からこのベーキング温度と室温の間の第２温度まで、降温する工程と、反応容器の内部を減圧状態に制御して、グラファイトサセプターを、第２温度から剥離温度まで昇温し、コーティングされた被膜の少なくとも一部を除去する工程とを更に含むことが好ましい。
【００１９】
本発明の第２の特徴は、（イ）反応容器の内部に、グラファイトサセプターを挿入する工程；（ロ）グラファイトサセプターを真空ベークする工程；（ハ）グラファイトサセプターを、真空ベークに用いたベーキング温度から室温近傍の温度まで、降温する工程；（ニ）この降温後、グラファイトサセプターを反応容器中から搬出し、グラファイトサセプターの表面層を除去する工程；（ホ）この表面層を除去する工程の後、グラファイトサセプターに基板を配置する工程；（ヘ）反応容器の内部を減圧状態に制御して、グラファイトサセプターをベーキング温度よりも高温の成長温度まで加熱し、基板上に、炭化珪素膜を気相エピタキシャル成長する工程とを含む炭化珪素膜のＣＶＤ方法であることを要旨とする。
【００２０】
本発明の第３の特徴は、（イ）反応容器の内部に、グラファイトサセプターを挿入する工程；（ロ）グラファイトサセプターを真空ベークする工程；（ハ）グラファイトサセプターを、真空ベークに用いたベーキング温度から室温近傍の温度まで、降温する工程；（ニ）ベーキング温度より高温のコーティング温度にまでグラファイトサセプターを加熱し、コーティング温度において、グラファイトサセプターの表面に珪素及び炭化珪素の少なくとも一方からなる被膜をコーティングする工程；（ホ）グラファイトサセプターを、コーティング温度から室温近傍の温度まで、降温する工程；（ヘ）この室温近傍の温度まで降温後、グラファイトサセプターを反応容器中から搬出し、グラファイトサセプターの表面層を除去する工程；（ト）この表面層を除去する工程の後、グラファイトサセプターに基板を配置する工程；（チ）反応容器の内部を減圧状態に制御して、グラファイトサセプターをコーティング温度よりも高温の成長温度まで加熱し、基板上に、炭化珪素膜を気相エピタキシャル成長する工程とを含む炭化珪素膜のＣＶＤ方法であることを要旨とする。第３の特徴におけるコーティング温度は、１２００℃〜１４５０℃の間の温度とすればよい。
【００２１】
なお、本発明の第１〜第３の特徴における「真空ベークする工程」は、反応容器の内部にグラファイトサセプターを挿入する工程の後、反応容器の内部を減圧状態に排気する工程と、反応容器の内部を減圧状態に制御して、グラファイトサセプターを段階的にベーキング温度に至るまで昇温し、グラファイトサセプター中の水分及びカーボンを含むガスを離脱する工程とを備えることが好ましい。
【００２２】
本発明の第４の特徴は、（イ）窒素密度が１×１０17ｃｍ-3以下のグラファイトサセプターに基板を配置する工程；（ロ）反応容器の内部に、グラファイトサセプターを挿入する工程；（ハ）反応容器の内部を減圧状態に制御して、グラファイトサセプターを成長温度まで加熱し、基板上に炭化珪素膜を気相エピタキシャル成長する工程とを含む炭化珪素膜のＣＶＤ方法であることを要旨とする。
【００２３】
本発明の第１〜第４の特徴において、成長温度における炭化珪素膜の気相エピタキシャル成長は、露点が−８５℃〜−７５℃の間のキャリアガスを用いることが好ましい。更に、基板は、(0001)Ｃ面を有するＳｉＣ基板を使うことも可能である。
【００２４】
本発明の第５の特徴は、（イ）反応容器；（ロ）この反応容器にガスを導入するガス導入部；（ハ）反応容器を真空排気する真空排気部；（ニ）反応容器の内部に配置され、窒素密度が１×１０17ｃｍ-3以下の複数のグラファイト部材；（ホ）この複数のグラファイト部材の間に嵌合し、このグラファイト部材よりも抵抗率の高い材料からなる領域を少なくともグラファイト部材との嵌合部に有する抵抗性部材とを筒型に組み合わせたサセプター；（ヘ）サセプターの周方向に沿って電流を環流させ、複数のグラファイト部材を加熱する高周波誘導加熱手段とを備えるＣＶＤ装置であることを要旨とする。
【００２５】
本発明の第６の特徴は、窒素密度が１×１０17ｃｍ-3以下のグラファイト部材を備えるＣＶＤ装置用サセプターであることを要旨とする。
【００２６】
発明の第６の特徴は、窒素密度が１×１０17ｃｍ-3以下の複数のグラファイト部材と、この複数のグラファイト部材の間に嵌合し、このグラファイト部材よりも抵抗率の高い材料からなる領域を少なくともグラファイト部材との嵌合部に有する抵抗性部材とを筒型に組み合わせてなり、高周波誘導加熱により、筒型の周方向に沿って電流を環流し、加熱されるＣＶＤ装置用サセプターであることを要旨とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して、本発明の第１〜第８の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２８】
（ＣＶＤ装置）
図１は、本発明の第１〜第８の実施形態に係るＣＶＤ法に用いるＬＰＣＶＤ装置の概略構造を示す。石英製の反応容器（反応管）１の上流側フランジには、ガス導入部を構成するガス導入管３６が接続されている。反応管１の下流側フランジを介して、図２及び図３に示すグラファイト製のサセプター２が、固形カーボンウール断熱材３に収納された後、反応管１中に配置されている。このグラファイト製のサセプター（以下において「グラファイトサセプター」という。）２には、図２及び図３に示すようにＳｉＣ基板（ウェハ）３１が搭載される。更に、反応管１の下流側フランジには、真空配管３５が接続され、反応管１の内部を真空に排気し、或いは、反応管１の内部に導入されたガスを排出出来る構成になっている。真空配管３５の排気側には、圧力制御バルブ６が接続されている。そして、この圧力制御バルブ６の排気側に更に他の真空配管３８が接続され、この真空配管３８の排気側に、排気ポンプ系７が接続されている。排気ポンプ系７は、反応管１の内部を排気するために、例えば、メカニカルブースターポンプとドライポンプとを直列接続して構成される。圧力制御バルブ６は必要に応じて反応管１と排気ポンプ系７とを分離し、排気コンダクタンスを調整する。
【００２９】
反応容器（反応管）１の周りには高周波誘導加熱ヒータ（ＲＦコイル）３３が配置されている。このＲＦコイル３３にＲＦ発振器３４からの５００ＫＨｚ乃至５ＭＨｚの高周波（ＲＦ）を印加することにより、グラファイトサセプター２が加熱される。したがって、グラファイトサセプター２の上に直接置かれたＳｉＣ基板（ウェハ）３１も、所定の温度に加熱される。ガス導入配管系からは、ＴＭＡｌ等のドーピングガス等がそれぞれ、図示を省略したタンク回路に設けられたマスフローコントローラで流量制御されて供給される。これらのガスは真空配管３５より排出される。図１では、ガス導入管３６は１本のみ示されているが、ガスの種類に対応させて、複数のガス導入管３６を設けてガス導入部を構成してもかまわない。
【００３０】
更に、反応管１の上流側フランジに接続されたガス導入管３６には、複数のガス配管が、ストップバルブ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを介して接続されている。ストップバルブ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄには、それぞれマスフローコントローラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｇが接続され、ガス導入部を構成している。更に、ガス導入部には、マスフローコントローラ１２ｄを介して、集合ガス供給系４から水素（Ｈ2）ガスが供給される。マスフローコントローラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｇには、それぞれプロパン（Ｃ3Ｈ8）ガスのボンベ１１ａ，モノシラン（ＳｉＨ4）ガスのボンベ１１ｂ，窒素（Ｎ2）ガスのボンベ１１ｃ，トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）のバブラー１４が接続されている。ＴＭＡｌのバブラー１４は、恒温槽により一定の温度に保たれ、蒸気圧を所定の値に維持している。マスフローコントローラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｇは、それぞれストップバルブ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを介してパージライン（バイパスライン）３７に接続されている。パージライン３７の下流側も圧力制御バルブ６を介して真空排気可能である。ＴＭＡｌのバブラー１４には、マスフローコントローラ１２ｆを介して、集合ガス供給系４からの水素（Ｈ2）ガスが導入され、一部は、マスフローコントローラ１２ｈを介してパージライン３７に放出される。ＴＭＡｌのバブラー１４の出力側の圧力は、圧力計１５でモニタされる。反応管１の内部の圧力は、反応管１に接続された圧力計５によって測定される。圧力計５，１５としては、キャパシタンスマノメータやピラニゲージ等が使用可能である。圧力制御バルブ６には、図示を省略した圧力制御系が接続され、圧力計５によって測定された圧力測定値と設定圧力値との差異から、そのコンダクタンスを調整し、反応管１の内部の圧力を設定値に到達させ、この設定値に維持させる。
【００３１】
反応容器（反応管）１の内部の温度は、放射温度計（パイロメータ）８により測定され、ＲＦ発振器３４フィードバックされ、温度制御される。減圧ＣＶＤ法によるＳｉＣの成膜は、反応管１の内部を一定の減圧下に真空排気し、ストップバルブ１４ａ，１４ｂを閉じ、ストップバルブ１３ａ，１３ｂを開放することにより、シリコンソースとしてモノシラン（ＳｉＨ4）ガスがマスフローコントローラ１２ｂを介して反応管１に導入され、炭素ソースとしてプロパン（Ｃ3Ｈ8）ガスがマスフローコントローラ１２ａを介して反応管１に導入される。これらのガスは、１４００℃〜１８００℃程度の高温の反応管１の内部で化学反応し、ＳｉＣ基板３１上にＳｉＣを成膜する。マスフローコントローラ１２ｃは、ｎ型ドーパントとしての窒素（Ｎ2）ガスの流量を制御する。マスフローコントローラ１２ｇは、ｐ型ドーパントとしてのＴＭＡｌガスの流量を制御する。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、グラファイトサセプター２は、上部グラファイト２ａ，下部グラファイト２ｂ，側壁グラファイト（側壁部材）２ｃ及び２ｄに４分割されている。この下部グラファイト２ｂの上部にＳｉＣ基板（ウェハ）３１が載置される。グラファイトサセプター２は、図２（ｂ）に示す固形カーボンウール断熱材３に設けられた貫通孔３ｈに収納可能な大きさである。そして、図３に示すように、グラファイトサセプター２は固形カーボンウール断熱材３の貫通孔３ｈに収納され、図１に示す反応容器（反応管）１の内部に載置される。
【００３３】
図４は、図１に示すＬＰＣＶＤ装置を用いたＣＶＤ成長のプロセス・シーケンスを示す。なお、以下の本発明の第１〜第８の実施形態に係るＣＶＤ法の説明においては、図４に示すプロセス・シーケンス中、一部の工程が省略される場合が含まれていることに留意されたい。図４に示すＣＶＤ成長のプロセス・シーケンスは、時刻ｔ１〜ｔ６の第１真空ベーク、時刻ｔ６〜ｔ８の水素（Ｈ2）パージ、時刻ｔ８〜ｔ１１のＳｉＣ／Ｓｉコート、時刻ｔ１１〜ｔ１３の真空排気、時刻ｔ１３〜ｔ１８の第２真空ベーク、時刻ｔ１８〜ｔ２０のウェハロード、及び時刻ｔ２０〜ｔ２５のエピ成長の各段階から構成されている。
【００３４】
（イ）時刻ｔ１〜ｔ６の第１真空ベーク：
時刻ｔ１〜ｔ６においては、エピタキシャル成長に用いるグラファイトサセプター２を、反応容器（反応管）１の内部の圧力を２ｍＰａ以下になるまで、排気ポンプ系７で排気して徐々に処理温度を上げる。先ず、時刻ｔ１〜ｔ６においては、グラファイトサセプター２の温度を２００℃程度に昇温し、０．５〜２時間、２００℃程度の一定温度に維持する。２００℃程度のベーキングにより、主に水分の離脱により、圧力上昇が２段に起こるので、反応管１の内部の圧力が２ｍＰａ以下になるように圧力を維持する。更に、真空排気を続けると、圧力が下がるので、時刻ｔ２において、５００℃程度まで昇温する。時刻ｔ２〜ｔ３においても反応管１の内部の圧力が２ｍＰａ以上にならないように排気ポンプ系７で排気して、０．５〜２時間、５００℃程度の一定温度に維持する。５００℃程度のベーキングにより、主に炭酸（ＣＯ2）ガス等のカーボン（Ｃ）を含むガスの離脱により、圧力上昇が起こるが、反応管１の内部の圧力が２ｍＰａ以下になるように圧力を維持する。更に、真空排気を続けると、圧力が下がるので、時刻ｔ３において、８００℃程度まで昇温する。時刻ｔ３〜ｔ４においても反応管１の内部の圧力が２ｍＰａ以上にならないように排気ポンプ系７で排気して、０．５〜２時間、８００℃程度の一定温度に維持する。８００℃程度のベーキングにより、主にハイドロカーボン系のガスの離脱により、圧力上昇が起こるが、反応管１の内部の圧力が２ｍＰａ以下になるように圧力を維持する。更に、真空排気を続けると、圧力が下がるので、時刻ｔ４において、１０００℃程度まで昇温する。時刻ｔ４〜ｔ５においても反応管１の内部の圧力が２ｍＰａ以上にならないように排気ポンプ系７で排気して、０．５〜２時間、１０００℃程度の一定温度に維持する。１０００℃程度のベーキングにより、主にハイドロカーボン系のガスの離脱により、圧力上昇が起こるが、反応管１の内部の圧力が２ｍＰａ以下になるように圧力を維持する。更に、真空排気を続けると、圧力が下がるので、時刻ｔ５において、ベーキング温度の１２００℃程度まで昇温する。時刻ｔ５〜ｔ６においても反応管１の内部の圧力が２ｍＰａ以上にならないように排気ポンプ系７で排気して、０．５時間程度、１２００℃程度の一定温度（ベーキング温度）に維持する。１２００℃程度のベーキングにより、ＳｉＣのエッチングが明瞭に認められる。更に、真空排気を続けると、圧力が下がるので、時刻ｔ６において、降温を開始する。
【００３５】
（ロ）時刻ｔ６〜ｔ８の水素（Ｈ2）パージ：
時刻ｔ７で、グラファイトサセプター２の温度が５００℃程度の第１温度まで下がったら、水素（Ｈ2）ガスを反応管１の内部に導入し、反応管１の内部を水素（Ｈ2）ガスでパージする。
【００３６】
（ハ）時刻ｔ８〜ｔ１１のＳｉＣ／Ｓｉコート：
一定時間の水素（Ｈ2）パージが終了したら、時刻ｔ８において、グラファイトサセプター２の温度が１２００℃程度になるまで第１温度から昇温する。時刻ｔ９において、グラファイトサセプター２の温度が１２００℃程度になったら、モノシラン（ＳｉＨ4）ガスをマスフローコントローラ１２ｂを介し、プロパン（Ｃ3Ｈ8）ガスをマスフローコントローラ１２ａを介して、反応管１に導入する。モノシランガスとプロパンガスを１２００℃以上の反応管１の内部に導入することにより、グラファイトサセプター２上に表面にシリコン（Ｓｉ）及びＳｉＣが堆積を開始する。更に１４００℃程度のコーティング温度になるまで昇温する。時刻ｔ９〜ｔ１０の昇温時間は、約２０分である。１４００℃（コーティング温度）におけるＳｉＣの堆積速度は、約７μｍ／ｈｒであり、約１時間（時刻ｔ９〜ｔ１１）、グラファイトサセプター２上に表面にＳｉ及びＳｉＣの少なくとも一方からなる被膜が堆積を開始する。時刻ｔ１１において、ストップバルブ１３ａ，１３ｂを閉じ、モノシランガスとプロパンガスの導入を停止し、コーティング温度からの降温を開始する。プロパンガスのボンベ１１ａ及びモノシランガスのボンベ１１ｂをシャットオフした後、配管に残留したモノシランガスとプロパンガスは、ストップバルブ１４ａ，１４ｂを開放することによりパージライン３７から排気される。
【００３７】
（ニ）時刻ｔ１１〜ｔ１３の真空排気：
時刻ｔ１１の降温開始後、グラファイトサセプター２の温度が１００℃程度の第２温度まで下がったら、反応管１の内部を真空排気する。即ち、時刻ｔ１１〜ｔ１３において、反応管１の内部の圧力が２ｍＰａ以上にならないように排気ポンプ系７で排気して、１００℃程度の一定温度に維持する。
【００３８】
（ホ）時刻ｔ１３〜ｔ１８の第２真空ベーク：
時刻ｔ１３〜ｔ１４においては、グラファイトサセプター２の温度を第２温度から２００℃程度に昇温し、０．５〜２時間、２００℃程度の一定温度に維持する。２００℃程度のベーキングにより、圧力上昇が起こるが、反応管１の内部の圧力が２ｍＰａ以下になるように圧力を維持する。更に、真空排気を続けると、圧力が下がるので、時刻ｔ１４において、５００℃程度まで昇温する。時刻ｔ１４〜ｔ１５においても反応管１の内部の圧力が２ｍＰａ以上にならないように排気ポンプ系７で排気して、０．５〜２時間、５００℃程度の一定温度に維持する。５００℃程度のベーキングにより圧力上昇が起こるが、反応管１の内部の圧力が２ｍＰａ以下になるように圧力を維持する。更に、真空排気を続けると、圧力が下がるので、時刻ｔ１５において、８００℃程度まで昇温する。時刻ｔ１５〜ｔ１６においても反応管１の内部の圧力が２ｍＰａ以上にならないように排気ポンプ系７で排気して、０．５〜２時間、８００℃程度の一定温度に維持する。８００℃程度のベーキングにより圧力上昇が起こるが、反応管１の内部の圧力が２ｍＰａ以下になるように圧力を維持する。更に、真空排気を続けると、圧力が下がるので、時刻ｔ１６において、１０００℃程度まで昇温する。時刻ｔ１６〜ｔ１７においても反応管１の内部の圧力が２ｍＰａ以上にならないように排気ポンプ系７で排気して、０．５〜２時間、１０００℃程度の一定温度に維持する。１０００℃程度のベーキングにより圧力上昇が起こるが、反応管１の内部の圧力が２ｍＰａ以下になるように圧力を維持する。更に、真空排気を続けると、圧力が下がるので、時刻ｔ１７において、１２００℃程度の剥離温度まで昇温する。時刻ｔ１７〜ｔ１８においても反応管１の内部の圧力が２ｍＰａ以上にならないように排気ポンプ系７で排気して、０．５時間程度、１２００℃程度の一定温度（剥離温度）に維持する。１２００℃程度の剥離温度におけるベーキングにより、Ｓｉ及びＳｉＣの少なくとも一方からなる被膜（コーティング膜）が除去される。更に、真空排気を続けると、圧力が下がるので、時刻ｔ１８において、降温を開始する。
【００３９】
（ヘ）時刻ｔ１８〜ｔ２０のウェハロード：
時刻ｔ１８の降温開始後、グラファイトサセプター２の温度が室温近傍まで下がる（時刻ｔ１９）まで、反応管１の内部を真空排気する。そして、時刻ｔ１９において、反応管１の下流側フランジを開放し、水素雰囲気若しくは、ヘリウム（Ｈｅ）等の希ガス雰囲気のグローブボックス中に取り出す。そして、グローブボックス中で、グラファイトサセプター２にＳｉＣ基板（ウェハ）３１を搭載し、再びグラファイトサセプター２を、反応管１の内部に収納し、排気ポンプ系７を用いて、真空排気を行う。或いは、図１では省略しているが、反応管１の下流側フランジに、基板搬送ゲートバルブを介して真空予備室を接続し、真空予備室の内部を水素若しくは希ガス雰囲気にして、グラファイトサセプター２にＳｉＣ基板（ウェハ）３１を搭載するようにしても良い。更に、真空予備室（第１の真空予備室）に対し接続された第２の真空予備室を用意し、ローダーロボットアームを用いて、真空中で、グラファイトサセプター２にＳｉＣ基板３１を搭載する処理をしても良い。そして、この真空予備室（第１の真空予備室）を真空排気後、基板搬送ゲートバルブを開け、真空予備室（第１の真空予備室）にセットされたＳｉＣ基板３１をローダーロボットアームにより反応管１内に移すようにすることも可能である。この場合、その後、ローダーロボットアームを戻し、基板搬送ゲートバルブを閉じる。このようにして、グラファイトサセプター２を大気に開放しないで、反応管１内部に戻すようにすることが出来る。時刻ｔ１８〜ｔ２０のウェハロードの段階においては、グラファイトサセプター２を反応管１内部に戻した後、反応管１の内部の圧力が０．１ｍＰａ以下になるまで排気ポンプ系７で排気する。
【００４０】
（ト）時刻ｔ２０〜ｔ２５のエピ成長：
反応管１の内部の圧力が０．１ｍＰａ以下になれば、時刻ｔ２０において、グラファイトサセプター２の温度を２００℃程度まで昇温する。時刻ｔ２０〜ｔ２１においては、グラファイトサセプター２の温度を、０．５時間以上、２００℃程度の一定温度に維持する。２００℃程度のベーキングにより、圧力上昇が起こるが、反応管１の内部の圧力が２ｍＰａ以下になるように圧力を維持する。更に、真空排気を続けると、圧力が下がるので、時刻ｔ２１において、５００℃程度まで昇温する。時刻ｔ２１〜ｔ２２においても反応管１の内部の圧力が２ｍＰａ以上にならないように排気ポンプ系７で排気して、０．５時間以上、５００℃程度の一定温度に維持する。５００℃程度のベーキングにより圧力上昇が起こるが、反応管１の内部の圧力が２ｍＰａ以下になるように圧力を維持する。更に、真空排気を続けると、圧力が下がるので、時刻ｔ２２において、マスフローコントローラ１２ｄを介して水素（Ｈ2）ガスを、反応管１の内部に供給し、１４００℃まで昇温する。時刻ｔ２３において、グラファイトサセプター２の温度が１４００℃程度になったら、プロパン（Ｃ3Ｈ8）ガスをマスフローコントローラ１２ａを介して反応管１に導入する。更に、１４００℃に到達後、１分後（時刻ｔ２４）、グラファイトサセプター２を成長温度Ｔｇ、例えば１５００〜１８００℃にまで昇温する。成長温度Ｔｇに到達後、３分後に、モノシラン（ＳｉＨ4）ガスをマスフローコントローラ１２ｂを介して反応管１に導入し、ＳｉＣの成長を開始する。所望の膜厚が得られたら、時刻ｔ２５において、ストップバルブ１３ｂを閉じ、モノシランガスの導入を停止する。更にその０．５分後、ストップバルブ１３ａを閉じ、プロパンガスの導入を停止し、同時に降温を開始する。プロパンガスのボンベ１１ａ及びモノシランガスのボンベ１１ｂをシャットオフした後、配管に残留したモノシランガスとプロパンガスは、ストップバルブ１４ａ，１４ｂを開放することによりパージライン３７から排気される。
【００４１】
（第１の実施の形態）
最初に、本発明の第１の実施の形態に係るＣＶＤ方法を用いた半導体素子（ショットキーダイオード）の製造方法を説明する。
【００４２】
（イ）図１６（ａ）に示すように、先ず、ＳｉＣ基板５１の上に、図１に示すＬＰＣＶＤ装置を用いて、純度n-ＳｉＣエピ層５２をＬＰＣＶＤ法で堆積する。本発明の第１の実施の形態に係るＣＶＤ方法においては、図４に示した、プロセス・シーケンス中、時刻ｔ１〜ｔ６の第１真空ベーク、時刻ｔ６〜ｔ８の水素（Ｈ2）パージ、時刻ｔ８〜ｔ１１のＳｉＣ／Ｓｉコート、時刻ｔ１１〜ｔ１３の真空排気、時刻ｔ１３〜ｔ１８の第２真空ベークの工程を省略し、時刻ｔ２０〜ｔ２５のエピ成長の工程のみを行う。ＣＶＤの条件は、成長温度Ｔｇが１６００℃，成長圧力が２０ｋＰａ、ＳｉＨ4の供給流量が６．６７ｓｃｃｍ、Ｃ3Ｈ8の供給流量が３．３３ｓｃｃｍ,ドーパント原料のＮ2の供給流量が０．１２ｓｃｃｍ,キャリアガスである水素の供給流量が４００００ｓｃｃｍである。この結果、キャリア密度が５×１０15ｃｍ-3の高純度n-ＳｉＣエピ層５２がエピタキシャル成長する。
【００４３】
（ロ）次に、図１６（ｂ）に示すように、ＳｉＣ基板５１の裏面に裏面金属６３を、真空蒸着法、若しくはスパッタリング法で堆積する。更に、シンタリング（熱処理）を行い、ＳｉＣ基板５１と裏面金属６３とのコンタクト抵抗を下げる。
【００４４】
（ハ）次に、図１６（ｃ）に示すようにＮｉ等のショットキー金属６２を、真空蒸着法、若しくはスパッタリング法で堆積すれば、ショットキーダイオードが完成する。
【００４５】
なお、厚さが１０μｍのn-ＳｉＣエピ層５２をＬＰＣＶＤ法で堆積した後、そのn-ＳｉＣエピ層５２の表面をＳＩＭＳで測定した結果を図７（ａ）に示す。図７（ａ）は、窒素密度が異なる複数個のグラファイトサセプター２を用意し、この複数のグラファイトサセプター２を用いた場合のＬＰＣＶＤ成長で得られた成長膜中の窒素密度とグラファイトサセプター中の窒素密度との関係を示す。グラファイトサセプター２中の窒素密度を１×１０17ｃｍ-3以下とすると、グラファイトサセプター２に由来する成長膜中の窒素密度は１×１０14ｃｍ-3以下となる。これは高純度n-ＳｉＣエピ層５２の制御不純物密度に対して３％以下である。図１６（ｃ）に示すショットキーダイオードは順方向抵抗の７割以上が、高純度n-ＳｉＣエピ層５２の走行抵抗となるので、本発明の第１の実施の形態に係るＣＶＤ方法によれば、ショットキーダイオードの素子抵抗のばらつきを、±数％以内と、通常のＳｉ系半導体素子の設計マージン内に収めることが出来る。
【００４６】
次に、アルミニウム（Ａｌ）密度が異なる複数個のグラファイトサセプター２を用意し、この複数のグラファイトサセプター２を用いて厚さが７μｍのn-ＳｉＣエピ層５２をＬＰＣＶＤ法で堆積した後、そのn-ＳｉＣエピ層５２の表面をＳＩＭＳで測定した結果を図７（ｂ）に示す。窒素の密度は１×１０16ｃｍ-3に制御している。Ａｌの密度に関してはＳｉＣコートを行うとグラファイトサセプター２に用いるグラファイトサセプター中のＡｌ密度が同一であっても、ＣＶＤ膜中に取り込まれるＡｌ密度が高くなることを見出した。この理由は明らかではないが、母材のグラファイトサセプター中のＡｌ密度に対応してＣＶＤ膜中のＡｌ密度も高くなっている。このことから、ＳｉＣコート膜が昇華する際に元来グラファイトサセプター中にあったＡｌがＣＶＤ膜中に移動するのを助けていることが推定される。
【００４７】
図７（ｂ）に示すように、ＳｉＣコートがない場合にはグラファイトサセプター２中のＡｌ密度と成長膜中のＳＩＭＳで測定したＡｌ密度の比は３：１である。したがって、グラファイトサセプター２中のＡｌ密度を３×１０14ｃｍ-3以下にすれば、高純度n-ＳｉＣエピ層５２中のＡｌ密度は１×１０14ｃｍ-3以下となる。この場合成長膜中の制御不純物密度が１×１０16ｃｍ-3なので、補償比が０．０１となる。即ち、補償比０の設計値と比べて移動度の変化が数％で、素子全体の抵抗上昇は1％程度と実用的なレベルに抑えることが出来る。ここで全く同じ条件でＡｌ密度が１×１０16ｃｍ-3の通常レベルのグラファイトサセプター２を用いた場合、素子抵抗が設計値よりも数％以上高く,ショットキーダイオードとしては極めて不満足な特性しか示さない。
【００４８】
次に、ボロン（Ｂ）密度が異なる複数個のグラファイトサセプター２を用意し、この複数のグラファイトサセプター２を用いて厚さが７μｍのn-ＳｉＣエピ層５２をＬＰＣＶＤ法で堆積した後、そのn-ＳｉＣエピ層５２の表面をＳＩＭＳで測定した結果を図７（ｃ）に示す。窒素の密度は１×１０16ｃｍ-3に制御している。
【００４９】
図７（ｃ）に示するように、成長膜中の不純物密度はグラファイトサセプター２中のＢ密度低下とともに急激に下がることが分かる。グラファイトサセプター２中のＢ密度を１×１０15ｃｍ-3以下とすれば、n-ＳｉＣエピ層５２中のＢ密度は１×１０14ｃｍ-3以下となることが分かる。この場合n-ＳｉＣエピ層５２中の制御不純物密度が１×１０16ｃｍ-3なので、補償比が1％程度であり、移動度の変化は数％以内であり、素子全体の抵抗上昇は数％以内と実用的なレベルに抑えられる。また本発明のＳｉＣ膜成長方法を用いて形成した４Ｈ-ＳｉＣ膜の移動度をホール測定法により測定したところ、室温で１１００ｃｍ2/v・ｓと良好な値が得られた。また低温で測定したところ、５５Kにおいて３５０００ｃｍ2／ｖ／ｓと従来得られなかった値が得られた。対応する従来例では２５０００ｃｍ2／ｖ／ｓの値が最も高い値である。このように従来の報告例と比べて大きな移動度がが低温で得られたことは、結晶中の不純物密度が低いことを示しており、本発明の結晶成長方法がｐ型の不純物を減らす上で極めて有効であることを示している。
【００５０】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態に係るＣＶＤ方法を図１６に示す半導体素子の概略断面図を用いて説明する。
【００５１】
（イ）図１７（ａ）に示すように、先ず、ＳｉＣ基板５１の上に、図１に示すＬＰＣＶＤ装置を用いて、純度n-ＳｉＣエピ層５２をＬＰＣＶＤ法で堆積する。本発明の第２の実施の形態に係るＣＶＤ方法においては、図４に示した、プロセス・シーケンス中、時刻ｔ１〜ｔ６の第１真空ベーク、時刻ｔ６〜ｔ８の水素（Ｈ2）パージ、時刻ｔ８〜ｔ１１のＳｉＣ／Ｓｉコート、時刻ｔ１１〜ｔ１３の真空排気、時刻ｔ１３〜ｔ１８の第２真空ベークの工程を省略し、時刻ｔ２０〜ｔ２５のエピ成長の工程のみを行う。ＣＶＤの条件は、成長温度Ｔｇが１６００℃，成長圧力が２０ｋＰａ、ＳｉＨ4の供給流量が６．６７ｓｃｃｍ、Ｃ3Ｈ8の供給流量が３．３３ｓｃｃｍ,ドーパント原料のＮ2の供給流量が０．１２ｓｃｃｍ,キャリアガスである水素の供給流量が４００００ｓｃｃｍである。この結果、キャリア密度が５×１０15ｃｍ-3の高純度n-ＳｉＣエピ層５２がエピタキシャル成長する。
【００５２】
（ロ）更に、図１７（ａ）に示すように、n-ＳｉＣエピ層５２の上に、図１に示すＬＰＣＶＤ装置を用いて、ｐ-ＳｉＣエピ層５３をＬＰＣＶＤ法で堆積する。ＣＶＤの条件は、成長温度Ｔｇが１６００℃，成長圧力が２０ｋＰａ、ＳｉＨ4の供給流量が６．６７ｓｃｃｍ、Ｃ3Ｈ8の供給流量が３．３３ｓｃｃｍ,ドーパント原料のＴＭＡｌの供給流量が０．０１ｓｃｃｍ,キャリアガスである水素の供給流量が４００００ｓｃｃｍである。
【００５３】
（ハ）次に、図１７（ｂ）に示すように、オーミック金属を、真空蒸着法、若しくはスパッタリング法で堆積すれば、アノード電極６４を形成する。そして、図１７（ｃ）に示すように、ＳｉＣ基板５１の裏面にオーミック金属を、真空蒸着法、若しくはスパッタリング法で堆積し、カソード電極６５を形成する。更に、シンタリング（熱処理）を行い、ｐ-ＳｉＣエピ層５３とアノード電極６４とのコンタクト抵抗、及びＳｉＣ基板５１とカソード電極６５とのコンタクト抵抗を下げれば、ｐｎ接合ダイオードが、完成する。
【００５４】
次に、チタン（Ｔｉ）密度が異なる複数個のグラファイトサセプター２を用意し、この複数のグラファイトサセプター２を用いて厚さが１０μｍのn-ＳｉＣエピ層５２、及び厚さが2μｍのｐ-ＳｉＣエピ層５３をＬＰＣＶＤ法で堆積した後、そのn-ＳｉＣエピ層５２の表面をＳＩＭＳで測定した結果を図８（ａ）に示す。窒素の密度は１×１０14ｃｍ-3に制御している。ｐ-ＳｉＣエピ層５３は、５×１０18ｃｍ-3のＡｌが添加されている。ここで高純度n-ＳｉＣエピ層５２をエピタキシャル成長する際のＣＶＤ条件は第１の実施の形態と同一である。図８（ａ）に示すように、グラファイトサセプター２中のＴｉ密度が２×１０14ｃｍ-3以下であれば、成長膜中のＴｉの密度が１×１０13ｃｍ-3以下に出来ることが分かる。即ち、上記の成長条件では、グラファイトサセプター２中のＴｉ密度と成長膜中の不純物密度の比は略1:２０であり、高純度n-ＳｉＣエピ層５２中24のＴｉ密度は１×１０13ｃｍ-3以下となる。
【００５５】
図９（ａ）に成長膜中のＴｉ密度とキャリアのライフタイムの関係を示す。ライフタイムはグラファイトサセプター２に対して、ＳｉＣコートのある場合とない場合で異なっており、ＳｉＣコートがあると、ライフタイムはより長くなることが分かる。ＳｉＣコートの有り／無しのいずれの場合にも、成長膜中のＴｉ密度の低下とともにライフタイムが長くなる。但し、ＳｉＣコートがない場合には、Ｔｉ密度を１×１０13ｃｍ-3以下とすることで通常のバイポーラ・デバイスの作製に不可欠な1μｓ以上のライフタイム値を得られることが分かる。
【００５６】
また、本発明の第２の実施の形態に係るＣＶＤ方法により形成されたｐｎ接合ダイオードでは、オン状態での抵抗値がＳｉＣのバンドギャップとほぼ一致しており、走行抵抗はほとんど発生していないと判断される。
【００５７】
次に、バナジウム（Ｖ）密度が異なる複数個のグラファイトサセプター２を用意し、この複数のグラファイトサセプター２を用いて、厚さが１０μｍのn-ＳｉＣエピ層５２、及び厚さが2μｍのｐ-ＳｉＣエピ層５３をＬＰＣＶＤ法で堆積した後、そのn-ＳｉＣエピ層５２の表面をＳＩＭＳで測定した結果を図８（ｂ）に示す。窒素の密度は１×１０14ｃｍ-3に制御している。ここで高純度n-ＳｉＣエピ層５２をエピタキシャル成長する際の条件は第１の実施の形態と同一である。図８（ｂ）に示すように、グラファイトサセプター２中のＶ密度を１×１０14ｃｍ-3以下とすれば、高純度n-ＳｉＣエピ層５２中のＶ密度は３×１０10ｃｍ-3以下となることが分かる。
【００５８】
図９（ｂ）に示すように、キャリアのライフタイムは、Ｖ密度の減少とともに増大し、Ｖ密度３×１０10ｃｍ-3の場合にはライフタイムが1μｓを越えることが分かる。本発明のｐｎ接合ダイオードにおいては、オン状態での抵抗値がＳｉＣのバンドギャップとほぼ一致しており走行抵抗はほとんど発生していないと判断される。
【００５９】
(第３の実施の形態)
以下、本発明の第３の実施の形態に係るＣＶＤ方法を説明する。第１及び第２の実施の形態に係るＣＶＤ方法においては、図４に示した、プロセス・シーケンス中、時刻ｔ１〜ｔ６の第１真空ベーク、時刻ｔ６〜ｔ８の水素（Ｈ2）パージ、時刻ｔ８〜ｔ１１のＳｉＣ／Ｓｉコート、時刻ｔ１１〜ｔ１３の真空排気、時刻ｔ１３〜ｔ１８の第２真空ベークの工程を省略し、時刻ｔ２０〜ｔ２５のエピ成長の工程のみを行う方法を実施した。第３の実施の形態に係るＣＶＤ方法においては、図４に示したプロセス・シーケンス中の時刻ｔ１〜ｔ６の第１真空ベークに対応して、ＳｉＣ成長膜を成長する前に、グラファイトサセプター２を真空でベーキングする。
【００６０】
この第１真空ベークを行う場合には、前述したように、反応管１内の圧力が２ｍＰａを越えないようにする。２ｍＰａ以下の管内圧力を維持したまま、図４に示すように、５段階を経て、徐々に処理温度を上げ、最終的に１２３０℃程度のベーキング温度まで真空ベークする。
【００６１】
制御性度良くグラファイトサセプター２を形成するために、グラファイトサセプター２を図２（ａ）に示すように、上部グラファイト２ａ，下部グラファイト２ｂ，側壁グラファイト（側壁部材）２ｃ及び２ｄに４分割して形成している。グラファイトサセプター２を４分割していると、グラファイトサセプター２をＲＦにより加熱すると真空中で放電が起こり、真空ベーク出来なくなる問題が発生する。本発明の第３の実施の形態に係るＣＶＤ方法においては、このグラファイトサセプター２の内ウェハ３１から離れた、側壁グラファイト（側壁部材）２ｃ及び２ｄの２つをＳｉＣコートして加熱したところ、放電は起こらなかった。これはグラファイトサセプター２の一部に高抵抗部分が形成されたことにより、部分毎に電流が流れるようになり、部品間での接触部分での電流集中が防がれたためである。
【００６２】
本発明の第３の実施の形態に係るＣＶＤ方法においては、このように第１真空ベークを行った後に、グラファイトサセプター２を空気に触れさせることなく、ウェハ３１をローディングしてＣＶＤを行った。ＣＶＤの温度は１５５０℃、成長圧力は２０ｋＰａ、ＳｉＨ4は６．６７ｓｃｃｍ、Ｃ3Ｈ8は３．３３ｓｃｃｍである。このようにグラファイトサセプター２の第１真空ベークを行った後にＣＶＤ膜を成長すると、成長膜の不純物密度が５×１０14ｃｍ-3以下の純度の膜が得られる。
【００６３】
同様な手法を用いてグラファイトサセプター２をベーキングした後に、第１の実施の形態のショットキーダイオードを形成すると、高純度n-ＳｉＣ膜５２の不純物密度は制御精度１０％で制御出来る。一方グラファイトサセプター２の第１真空ベークを行わない場合には、成長膜中の不純物密度は意図的に不純物を添加しない場合で、１×１０15ｃｍ-3程度となる。第１の実施の形態のショットキーダイオードを形成する場合には、高純度n-ＳｉＣ膜５２の不純物密度は２０％程度の誤差を含み、実用的な制御精度が得られない。なお、圧力を２ｍＰａ以上に上がるような条件で第１真空ベークを行うと、急激にグラファイトサセプター２からの脱ガスがあるために、ＣＶＤ装置全体が汚染されてしまうので好ましくない。また、実際に成長した成長膜の不純物密度も８×１０14ｃｍ-3程度であり、十分なベーキングの効果が得られない。
【００６４】
なお、第３の実施の形態では、ウェハ３１に近い部分での下部グラファイト２ｂは、無垢のグラファイト材料を使用した。ウェハ３１に近い下部グラファイト２ｂにもＳｉＣコートを行ったところ、成長前からウェハ３１上の一部にＳｉＣの堆積が起こり、均一な成長を制御性良行うことは出来なくなる問題が明らかになったため、下部グラファイト２ｂをＳｉＣコートすることは、好ましくない。
【００６５】
（第４の実施の形態）
以下、本発明の第４の実施の形態に係るＣＶＤ方法を説明する。ＳｉＣ成長膜を成長する前に、グラファイトサセプター２を、第３の実施の形態と同一の条件で、第１真空ベークする。本発明の第４の実施の形態に係るＣＶＤ方法では、図４に示すＣＶＤ成長のプロセス・シーケンスの、時刻ｔ６〜ｔ８の水素（Ｈ2）パージを経て、時刻ｔ８〜ｔ１１のＳｉＣ／Ｓｉコートを行う。
【００６６】
即ち、水素（Ｈ2）ガスを流量４、００００ｓｃｃｍで供給して、グラファイトサセプター２を水素中で５０0℃〜1２０0℃まで加熱する。更に、時刻ｔ９において、ＳｉＨ4を２０ｓｃｃｍとＣ3Ｈ8を３．３３ｓｃｃｍ供給しながら加熱温度を1２０0℃から１４００℃まで上昇させる。時刻ｔ９〜ｔ１０の昇温時間は、約２０分である。１４００℃のコーティング温度におけるＳｉＣの堆積速度は、約７μｍ／ｈｒであり、時刻ｔ９〜ｔ１１の約１時間、グラファイトサセプター２上に表面にＳｉ及びＳｉＣの少なくとも一方からなる被膜を５〜１５μｍの厚さに堆積する。
【００６７】
本発明の第４の実施の形態に係るＣＶＤ方法においては、この操作で、グラファイトサセプター２の表面にＳｉ、及びＳｉＣのコーティング膜が堆積する。このような処理を行った後に、コーティング温度から室温近傍まで降温し、グラファイトサセプター２を空気に触れさせることなく、ウェハ３１をローディングしてＣＶＤを行う。ＣＶＤの温度は１５５０℃、成長圧力は２０ｋＰａ、ＳｉＨ4は６．６７ｓｃｃｍ、Ｃ3Ｈ8は３．３３ｓｃｃｍである。
【００６８】
このように、図４に示すＣＶＤ成長のプロセス・シーケンスの内で、時刻ｔ１〜ｔ６の第１真空ベーク、時刻ｔ６〜ｔ８の水素（Ｈ2）パージ、時刻ｔ８〜ｔ１１のＳｉＣ／Ｓｉコートの処理を行った後に、ＣＶＤ膜を成長すると、不純物密度が５×１０13ｃｍ-3以下の純度の膜が得られる。
【００６９】
本発明の第４の実施の形態に係るＣＶＤ方法を用いてグラファイトサセプター２を第１真空ベーク、ＳｉＣ／Ｓｉコートの処理した後に、第１の実施の形態のショットキーダイオードを製造すると、高純度n-ＳｉＣ膜５２の不純物密度は、制御精度数％以内で制御出来る。
【００７０】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態に係るＣＶＤ方法においては、図４に示すＣＶＤ成長のプロセス・シーケンスの時刻ｔ１〜ｔ６の第１真空ベーク、時刻ｔ６〜ｔ８の水素（Ｈ2）パージ、時刻ｔ８〜ｔ１１のＳｉＣ／Ｓｉコート、時刻ｔ１１〜ｔ１３の真空排気、時刻ｔ１３〜ｔ１８の第２真空ベーク、時刻ｔ１８〜ｔ２０のウェハロード、及び時刻ｔ２０〜ｔ２５のエピ成長の各段階のすべてを実施する場合に付いて説明する。
【００７１】
即ち、ＳｉＣ成長膜を成長する前に、グラファイトサセプター２を第４の実施の形態の条件で処理する。その後、反応管１の内部の圧力を２ｍＰａ以下に維持したまま、図４に示すように、徐々に５段階で、処理温度を上げ、最終的には、１２３０℃の剥離温度において、第２真空ベークをする。この剥離温度における第２真空ベークの操作を行うことで、第４の実施の形態の条件の処理でグラファイトサセプター２の表面に堆積したＳｉ及びＳｉＣの少なくとも一方からなる被膜（コーティング膜）の一部が除去された。このような時刻ｔ１３〜ｔ１８の第２真空ベークの処理を行った後に、時刻ｔ１８〜ｔ２０において、グラファイトサセプター２を空気に触れさせることなく、ウェハ３１をローディングしてＣＶＤを行う。
【００７２】
ＣＶＤの温度は１５５０℃、成長時の反応管１の内部の圧力は２０ｋＰａ、ＳｉＨ4の流量は６．６７ｓｃｃｍ、Ｃ3Ｈ8の流量は３．３３ｓｃｃｍである。このように、図４に示すＣＶＤ成長のプロセス・シーケンスの第１真空ベーク、水素（Ｈ2）パージ、ＳｉＣ／Ｓｉコート、真空排気、第２真空ベークの各段階のすべてを実施した後に、ＣＶＤ膜を成長すると、ＣＶＤ膜中の不純物密度が２×１０14ｃｍ-3以下の純度の膜が得られる。第４の実施の形態のグラファイトサセプター２の処理方法と比べると、若干成長膜中の不純物密度は高くなるが、この処理によりコーティング膜の状態が変わりにくくなる。そして、一度処理を施すとその後、再現性が良くなり、同程度の純度の膜を再現性が良く得ることが出来る。
【００７３】
本発明の第５の実施の形態に係るＣＶＤ方法を用いて、図４に示すＣＶＤ成長のプロセス・シーケンスをすべて実施して、グラファイトサセプター２を処理した後に、第１の実施の形態のショットキーダイオード第１の実施の形態のショットキーダイオードを形成し、Ｃ−Ｖ測定により不純物密度を測定する、再現性良く、高純度n-ＳｉＣ膜５２の不純物密度は制御精度5％以内で制御出来る。
【００７４】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態に係るＣＶＤ方法においては、第３の実施の形態で説明した第１真空ベークの処理をグラファイトサセプター２に対して行った後に、グラファイトサセプター２の表面を５〜２０μｍ、例えば、１０μｍ研削除去し、その後に第１の実施の形態と同一の条件でＣＶＤ成長膜の形成を行う。或いは、第４の実施の形態で説明した第１真空ベーク及びＳｉＣ／Ｓｉコートの処理を行った後に、グラファイトサセプター２の表面を５〜２０μｍ、例えば、１０μｍ研削除去し、その後に第１の実施の形態と同一の条件でＣＶＤ成長膜の形成を行う。更には、第５の実施の形態で説明した第１真空ベーク、ＳｉＣ／Ｓｉコート、第２真空ベークの処理を行った後に、グラファイトサセプター２の表面を５〜２０μｍ、例えば、１０μｍ研削除去し、その後に第１の実施の形態と同一の条件でＣＶＤ成長膜の形成を行う。
【００７５】
その結果、不純物密度が１×１０14ｃｍ-3以下のＣＶＤ膜が得られる。これは第１真空ベーク、ＳｉＣ／Ｓｉコート、第２真空ベークの処理により、グラファイトサセプター２の表面が崩れて、表面に不純物が蓄積される量が多くなっているために、グラファイトサセプター２の表面を除去すると、グラファイトサセプター２から放出される不純物量を低減出来るからである。
【００７６】
本発明の第６の実施の形態に係るＣＶＤ方法を用いて、第１の実施の形態のショットキーダイオードを形成し、Ｃ−Ｖ測定により不純物密度を測定すると、再現性良く、高純度n-ＳｉＣ膜５２の不純物密度は制御精度5％以内で制御出来ることが分かる。
【００７７】
（第７の実施の形態）
本発明の第７の実施の形態に係るＣＶＤ方法においては、ＳｉＣ基板５１として、(0001)Cの４Ｈ-ＳｉＣ基板を用いる場合について説明する。
【００７８】
ＣＶＤ条件は、第１の実施の形態と同一である。但し、Ｎ2の供給流量は０．０２ｓｃｃｍとする。第７の実施の形態の成長膜中のＡｌ，Ｂ，Ｔｉの密度は５×１０13ｃｍ-3以下であり、ＳＩＭＳ測定では、検出されない。通常のように(0001)Ｓｉ面を用いた場合には、これらの密度は１０〜５０×１０13ｃｍ-3であり、明瞭な補償効果が確認され、意図的に加えた不純物の制御精度を下げる原因となっている。
【００７９】
通常の窒素密度のグラファイトサセプター２を用いた場合には、(0001)Ｃ面では窒素の取り込まれ効率が高いために意図せずに添加した窒素密度が１×１０15ｃｍ-3程度あり、不純物密度の制御性に影響がある。しかし、窒素密度が１×１０17ｃｍ-3以下のグラファイトサセプター２を用いることで、窒素密度が１×１０14ｃｍ-3まで下がる。このような低密度になっても補償比が小さいために、１×１０14ｃｍ-3以上のキャリア密度領域においては、バックグラウンドの窒素密度を勘案することで制御性良く、１×１０14ｃｍ-3以上のキャリア密度を制御することが出来る。
【００８０】
ＣＶＤ温度を１５００℃から１６００℃まで上げることにより(0001)Ｓｉ面に成長したＳｉＣ中の窒素密度は１×１０13ｃｍ-3から１×１０14ｃｍ-3まで上がったが、(0001)Ｃ面に成長した場合は１×１０15ｃｍ-3から１．５×１０14ｃｍ-3まで下がった。このため、(0001)Ｃ面を用いても、１６００℃以上の高温の成長では、(0001)Ｓｉ面と比べて窒素の添加効率が大きく高くなることは無く、(0001)Ｃ面を用いることは１６００℃以上の成長において特に有効であった。
【００８１】
本発明の第７の実施の形態に係るＣＶＤ方法を用いて第１の実施の形態のショットキーダイオードを形成し、Ｃ−Ｖ測定により不純物密度を測定すると、高純度n-ＳｉＣ膜５２が不純物密度の再現性良く、即ち、5％以内で制御出来る。
【００８２】
なお、(0001)Ｃ面を用いる場合には、通常は、ＳｉＣコートグラファイトサセプター２を用いると、成長膜中にエッチピット等の欠陥が認められる。しかし、ウェハ３１の周辺の数ｃｍ以内のグラファイトサセプター２として、グラファイト基材を用いることで良質な表面モフォロジーの結晶を得ることが出来る。
【００８３】
（第８の実施の形態）
本発明の第８の実施の形態に係るＣＶＤ方法においては、キャリアガスとして用いる水素ガスの露点について説明する。
【００８４】
第８の実施の形態に係るＣＶＤの条件は、図１５の表に示すように、成長温度Ｔｇが１６００℃,成長圧力が２５ｋＰａ、ＳｉＨ4の供給流量が６．６７ｓｃｃｍ、Ｃ3Ｈ8の供給流量が３．３３ｓｃｃｍ、水素の供給流量が４００００ｓｃｃｍである。
【００８５】
水素ガスに関しては、図１５の表に示すように、露点が−９３℃、−８５℃、−７５℃の水素ガスを用いた。基板は４Ｈ-ＳｉＣの(0001)Ｓｉ面である。図１５の表に示すように、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂの密度は、ともに露点が高いほど低く、露点が−９３℃から−７５℃まで上がることによりいずれの不純物密度も1014ｃｍ-3の半ばまで略一桁下がることが分かる。
【００８６】
図１０に示すように、露点を上げるにつれて、バンド端近傍での発光強度が増大する。このことは露点を上げることにより、結晶中でバンド端以外での遷移の小さい良質な結晶が得られていることを示している。なおこれらの成長条件で成長したキャリア密度１×１０16ｃｍ-3厚さ１０μｍのウェハを用いて逆方向耐圧を測定すると、いずれの場合にも耐圧１０００Ｖ以上が得られる。
【００８７】
いずれの露点条件においても成長速度は２．５μｍ／ｈｒであったが、露点が−７５℃よりも高くなると成長速度の低下が認められる。また膜中に微粒子が含まれるようになり、実用的ではない。
【００８８】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１〜第８の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００８９】
例えば、第１〜第８の実施の形態においては、４Ｈ−ＳｉＣに付いて説明したが、６Ｈ−ＳｉＣや１５Ｒ−ＳｉＣ等の他の結晶構造のＳｉＣのＣＶＤ成長でも同様であることは勿論である。
【００９０】
したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【００９１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係わるＣＶＤ方法、ＣＶＤ装置及びＣＶＤ装置用サセプターによれば、意図的に添加した以外の不純物密度の低いＳｉＣ膜のエピタキシャル成長膜を提供することが出来る。
【００９２】
本発明に係わるＣＶＤ方法、ＣＶＤ装置及びＣＶＤ装置用サセプターによれば、不純物密度を制御性、再現性良制御することが出来、設計値通りの抵抗値を有するＳｉＣ膜を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１〜第８の実施形態に係るＣＶＤ法に用いるＬＰＣＶＤ装置の概略構造を示す模式図である。
【図２】図２（ａ）は、図１のＬＰＣＶＤ装置に用いるグラファイトサセプターの詳細を示す鳥瞰図で、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示したグラファイトサセプターを挿入する固形カーボンウール断熱材を示す鳥瞰図である。
【図３】図２（ａ）のグラファイトサセプターと図２（ｂ）の固形カーボンウール断熱材を組み合わせた状態を示す鳥瞰図である。
【図４】本発明の第１〜第８の実施形態に係るＣＶＤ法に用いるプロセス・シーケンスを例示し、特に、グラファイトサセプターの温度に着目したタイムチャートである。
【図５】ラン番号に伴う、成長膜中の不純物密度の変化を示す図である。
【図６】成長膜中のチタン（Ｔｉ）密度とフォトルミネッセンス発光強度との関係を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態において、不純物密度が異なる複数個のグラファイトサセプターを用意し、この複数のグラファイトサセプターを用いた場合のＬＰＣＶＤ成長で得られた成長膜中の不純物密度とグラファイトサセプター中の不純物密度との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の第２の実施の形態において、不純物密度が異なる複数個のグラファイトサセプターを用意し、この複数のグラファイトサセプターを用いた場合のＬＰＣＶＤ成長で得られた成長膜中の不純物密度とグラファイトサセプター中の不純物密度との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の第２の実施の形態において、不純物密度が異なる複数個のグラファイトサセプターを用意し、この複数のグラファイトサセプターを用いた場合のＬＰＣＶＤ成長で得られた成長膜中の少数キャリアのライフタイムとグラファイトサセプター中の不純物密度との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の第８の実施の形態に係るＣＶＤ方法において、キャリアガスとして用いる水素ガスの露点と成長膜中の不純物密度との関係、及び水素ガスの露点とフォトルミネッセンス発光強度との関係を示す図である。
【図１１】本発明の第８の実施の形態に係るＣＶＤ方法において、キャリアガスとして用いる水素ガスの露点と成長膜中のキャリア密度との関係を示す図である。
【図１２】本発明の第１〜第８の実施形態に係るＣＶＤ法に用いるＳｉＨ4の供給流量と成長速度との関係を示す図である。
【図１３】不純物密度が異なる１０個のグラファイトサセプターを用意し、この１０個のグラファイトサセプター中の不純物密度と成長膜中の不純物密度と対応関係を各不純物元素に付いて比較する表である。
【図１４】図３の１０個のグラファイトサセプターに対応して、それぞれのグラファイトサセプターを用いて成長した成長膜中のキャリア密度、フォトルミネッセンス発光強度、少数キャリアのライフタイムを示す表である。
【図１５】露点が−９３℃、−８５℃、−７５℃の水素ガスを用いた場合の、成長膜中のキャリア密度、フォトルミネッセンス発光強度、各元素毎の不純物密度等を示す表である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態に係るＣＶＤ方法を用いた、半導体素子（ショットキーダイオード）の製造方法を説明する工程断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態に係るＣＶＤ方法を用いた、半導体素子（ｐｎ接合ダイオード）の製造方法を説明する工程断面図である。
【符号の説明】
１  反応管（反応容器）
２  グラファイトサセプター
３  断熱材
３ｈ  貫通孔
５，１５  圧力計
６  圧力制御バルブ
７  排気ポンプ系
８  放射温度計（パイロメータ）
１１ａ  プロパン（Ｃ3Ｈ8）ガスのボンベ
１１ｂ  モノシラン（ＳｉＨ4）ガスのボンベ
１１ｃ  窒素（Ｎ2）ガスのボンベ
１２ａ〜１２ｈ  マスフローコントローラ
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ  ストップバルブ
１４  トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）のバブラー
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ  ストップバルブ
３１  ＳｉＣ基板（ウェハ）
３３  高周波誘導加熱ヒータ（ＲＦコイル）
３４  ＲＦ発振器
３５，３８  真空配管
３６  ガス導入管（ガス導入部）
３７  パージライン（バイパスライン）
５１  ＳｉＣ基板
５２  n-ＳｉＣエピ層
５３  ｐ-ＳｉＣエピ層
６２  ショットキー金属
６３  裏面金属
６４  アノード電極
６５  カソード電極
【図１】
0003845563.tif 000002
【図２】
0003845563.tif 000003
【図３】
0003845563.tif 000004
【図４】
0003845563.tif 000005
【図５】
0003845563.tif 000006
【図６】
0003845563.tif 000007
【図７】
0003845563.tif 000008
【図８】
0003845563.tif 000009
【図９】
0003845563.tif 000010
【図１０】
0003845563.tif 000011
【図１１】
0003845563.tif 000012
【図１２】
0003845563.tif 000013
【図１３】
0003845563.tif 000014
【図１４】
0003845563.tif 000015
【図１５】
0003845563.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
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