本發(fā)明涉及在碳化硅單晶基板上使碳化硅薄膜生長的碳化硅的外延生長方法。
背景技術(shù)：
：碳化硅(以下稱為sic)的耐熱性和機械強度優(yōu)異，物理性和化學性穩(wěn)定，因此作為耐環(huán)境性半導體材料受到關(guān)注。另外，近年來作為高頻高耐壓電子裝置等的基板，外延sic晶片的需求不斷提高。在使用sic單晶基板(以下稱為sic基板)來制作電力裝置、高頻裝置等的情況下，通?？芍圃煸趕ic基板上采用熱cvd法(熱化學蒸鍍法)使sic單晶薄膜外延生長而成的外延sic晶片。在sic基板上進一步形成sic外延生長膜的原因是為了使用摻雜密度得到控制的層來制作裝置。因此，如果摻雜密度控制不充分，則會引起裝置特性不穩(wěn)定的問題。作為sic的摻雜氣體通常使用氮氣，但已知由于氮會進入sic的c的位置，因此混合原料氣體中的c/si比越小，氮越容易進入到晶體結(jié)構(gòu)中。這樣的效應(yīng)被稱為“位點競爭(sitecompetition)”。在利用熱cvd法的情況下，一般采用下述方法：在生長室內(nèi)的保持器(holder)上載置sic基板，一邊使保持器旋轉(zhuǎn)，一邊將原料氣體(以下稱為混合原料)與氫氣等的載氣一起向sic基板的正上方供給，來使sic單晶薄膜外延生長，所述原料氣體是將例如硅烷氣體、氯硅烷氣體等的硅原料氣體和丙烷、甲烷等的烴氣體混合而成的(例如，參照非專利文獻1)。此時，一般為了將sic基板載置于保持器，預先在保持器表面形成與sic基板的厚度相當?shù)牟?，在其中配置sic基板從而將sic基板固定搭載，以與sic基板大致水平的方式從側(cè)面流通如上所述的原料氣體。在以這樣的結(jié)構(gòu)來使sic單晶薄膜外延生長的情況下，一般在生長室內(nèi)的氣流的上游側(cè)和下游側(cè)，氣體的c/si比不同。其原因是，在為了氮容易進入到晶體結(jié)構(gòu)而使混合原料氣體中的c/si比小于1來進行供給的情況下，由于碳和硅以1:1被消耗，作為sic在sic基板上析出，因此隨著趨向下游，混合原料氣體中的碳的相對量下降，c/si比越往下游就越小。由于碳和硅以1:1被消耗，因此在使混合原料氣體中的c/si比大于1來進行供給的情況下，混合原料氣體中的c/si越往下游就越大。根據(jù)該原理，如果將混合原料氣體中的c/si比設(shè)為1而進行外延生長，則生長室內(nèi)的氣流的上游和下游的c/si比不發(fā)生變化。但是，混合原料氣體中的c/si比是外延生長條件的重要參數(shù)，為了降低缺陷密度、減少群聚(bunching)、改善面內(nèi)均勻性等，改善對外延sic晶片所要求的品質(zhì)，考慮到壓力、生長溫度等，一般會選擇1以外的數(shù)值。例如，專利文獻1公開了一種碳化硅單晶晶片的制造方法，該方法具備使硅源氣體和碳源氣體反應(yīng)，從而在晶片上使α型碳化硅單晶外延生長的工序。專利文獻1公開了從良好的外延生長的觀點和防止產(chǎn)生宏觀的三角坑缺陷的觀點出發(fā)，優(yōu)選碳源氣體中的碳(c)與硅源氣體中的硅(si)的供給比(c/si)為0.5～1.4。為了應(yīng)對如上所述的c/si比變得不均勻的問題，在原理上可以通過使采用熱cvd法的外延裝置的保持器自身旋轉(zhuǎn)來抵消氣流的上游側(cè)和下游側(cè)的環(huán)境變化。但是，眾所周知，當實際地進行外延生長時，保持器的面內(nèi)的摻雜密度的平均化并不充分(例如參照非專利文獻2)。這給出以下啟示：除了混合原料氣體中的c/si比的變化以外，還會發(fā)生在氣流的上游和下游有所不同的狀況。在先技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1：wo2005/116307號專利文獻2：日本特開昭63-40314號公報專利文獻3：日本特開2000-223421號公報專利文獻4：日本特開2003-155567號公報非專利文獻非專利文獻1：materialsscienceforumvols.45-648(2010),pp77-82非專利文獻2：journalofcrystalgrowthvol.381(2013),pp139-143技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明是為了解決下述問題而完成的：盡管使采用熱cvd法的外延裝置的保持器旋轉(zhuǎn)，但保持器面內(nèi)的摻雜密度的面內(nèi)均勻性沒有平均化，因此，在其上配置的sic晶片的摻雜密度的面內(nèi)均勻性受損。為了解決上述問題，本發(fā)明人進行了認真研究，結(jié)果查明摻雜密度在面內(nèi)不均勻的原因并不是由于氣流的上游和下游的混合原料氣體中的c/si比的差異，而是另有原因。即，在利用熱cvd法的以往的外延生長方法中，關(guān)于c/si比，以烴氣體和硅原料氣體分別完全分解了為前提，在1500～1800℃的氣氛中導入烴氣體和硅原料氣體，一邊將c/si比作為參數(shù)進行控制，一邊使sic析出。但是，由于在生長室內(nèi)的氣流的上游(以下稱為“氣流的上游”)，氣體尚未被充分加熱，因此烴氣體的分解不充分。其結(jié)果，在生長室內(nèi)的氣流的上游，烴氣體與硅原料氣體發(fā)生反應(yīng)使得c/si比在表觀上小于其設(shè)計值(理論比)，因此成為sic晶片容易被摻雜的狀況?？梢哉J為這是即使保持器旋轉(zhuǎn)，摻雜密度也沒有平均化的原因。因此，本發(fā)明人得到以下結(jié)論：如果在沒有被充分加熱的氣流的區(qū)域中預先將烴氣體分解，則能夠使在該氣體區(qū)域中表觀上可視為被供給的烴氣體與硅原料氣體的c/si比(以下稱為“實效的c/si比”)接近于供給了的烴氣體和硅原料氣體的比率(即，也稱為“c/si比的設(shè)計值”或“c/si比的理論比”)。而且查明了：作為使烴氣體分解為碳和氫的方法，使用催化劑是有效的。專利文獻2公開了一種采用催化cvd法的薄膜的制造方法。專利文獻2公開的所述制造方法，其特征在于，使包含二氟化硅(sif2)氣體等的氟化硅系氣體的原料氣體的至少一部分進行催化反應(yīng)或熱分解反應(yīng)，來生成沉積種或其前驅(qū)體。專利文獻2公開了：在所述原料氣體中包含c2h4氣體等烴系氣體的情況下，形成非晶碳化硅或其微晶化或多晶化了的半導體。另外，專利文獻3公開了一種成膜方法，該方法使包含氫硅化物或其衍生物的原料氣體接觸被加熱了的催化劑，將由此生成的沉積種或其前驅(qū)體引導到基體上，來氣相生長出規(guī)定的膜。另外，專利文獻4公開了以下內(nèi)容：向具有由w、ta、ti、zr、rh、pd、pt等過渡金屬元素構(gòu)成的熱絲的反應(yīng)室內(nèi)導入作為原料氣體的烷基硅化合物的蒸氣，加熱所述熱絲，由此在配置于所述反應(yīng)室內(nèi)的基體上形成含有si和c的組成的膜。但是，專利文獻2～4沒有公開能夠形成sic單晶薄膜的內(nèi)容。再者，專利文獻4中公開的含有si和c的所述膜，是不屬于結(jié)晶性的sic化合物和非晶sic的以任意的比例含有si和c的混合膜。另外，專利文獻2～4也沒有公開或啟示通過使原料氣體進行催化反應(yīng)或熱分解反應(yīng)，原料氣體的c/si比會怎樣地變化。與烴氣體不同，關(guān)于硅烷、乙硅烷、三氯硅烷、二氯硅烷、四氯化硅等的硅原料氣體，與烴氣體相比，分解速度快，因此不一定需要借助催化劑的幫助。因此，不論是僅使烴氣體單獨接觸催化劑，還是將硅原料氣體和烴氣體預先混合后再與催化劑接觸，都能同樣地改善偏差。因此，本發(fā)明的目的是提供在采用熱cvd法進行的sic薄膜的外延生長中，能夠提高摻雜密度的面內(nèi)均勻性，并且能夠以均勻的膜厚使sic薄膜生長的方法。本發(fā)明的主旨如下。(1)一種碳化硅的外延生長方法，采用熱cvd法使烴氣體和硅原料氣體反應(yīng)，從而在碳化硅單晶基板上形成碳化硅薄膜，其特征在于，調(diào)整烴氣體和硅原料氣體的比率以使得c/si比成為0.5以上且1.5以下的范圍，使烴氣體接觸加熱到1000℃以上且1200℃以下的烴分解催化劑，從而將烴氣體的至少一部分分解為碳和氫，使烴氣體中所含的碳和硅原料氣體中所含的硅在1500℃以上且低于1800℃的溫度下在碳化硅單晶基板上反應(yīng)來生成碳化硅薄膜。(2)根據(jù)(1)所述的碳化硅的外延生長方法，其特征在于，烴氣體的總量之中，被烴分解催化劑催化裂化的比例為50％以上。(3)根據(jù)(1)或(2)所述的碳化硅的外延生長方法，其特征在于，烴分解催化劑采用選自釕、銠、鈀、鉑、銅、鈦、鋯和鉿之中的至少一種金屬、或由這些金屬元素之中的至少兩種元素構(gòu)成的合金構(gòu)成。(4)根據(jù)(1)～(3)的任一項所述的碳化硅的外延生長方法，其特征在于，烴分解催化劑具備與烴氣體接觸的板狀的接觸面。(5)根據(jù)(1)～(4)的任一項所述的碳化硅的外延生長方法，其特征在于，在碳化硅單晶基板上形成的碳化硅薄膜的膜厚為3μm以上且50μm以下。(6)根據(jù)(1)～(5)的任一項所述的碳化硅的外延生長方法，其特征在于，烴氣體是選自甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯和乙炔之中的一種以上。(7)根據(jù)(1)～(6)的任一項所述的碳化硅的外延生長方法，其特征在于，硅原料氣體是選自硅烷、乙硅烷、三氯硅烷、二氯硅烷和四氯化硅之中的一種以上。(8)根據(jù)(1)～(7)的任一項所述的碳化硅的外延生長方法，其特征在于，以烴氣體和硅原料氣體混合而成的混合原料的狀態(tài)使烴氣體接觸烴分解催化劑。根據(jù)本發(fā)明，即使在生長室內(nèi)沒有被充分加熱的氣流的區(qū)域中，也能夠使實效的c/si接近于設(shè)計好的理論比，因此能夠在采用熱cvd法的外延裝置的整個保持器中大幅改善摻雜密度的面內(nèi)均勻性。因此，不論配置在該保持器上的sic晶片采取怎樣的配置，sic晶片面內(nèi)的摻雜密度的均勻性都會提高，另外，也能夠改善配置了多個sic晶片的情況下的sic晶片間的摻雜密度的偏差。附圖說明圖1是本發(fā)明適合地使用的外延裝置的概略圖。圖2是從視覺上對保持器面內(nèi)的摻雜密度的均勻性反映到配置于該保持器上的sic晶片的面內(nèi)均勻性進行說明的圖。圖3是表示本發(fā)明的具體的外延裝置的一例的圖。圖4是表示使用板狀的催化劑并形成了催化劑槽的例子的示意圖。圖5是通過本發(fā)明的外延生長得到的外延sic晶片的面內(nèi)25個點測定出的膜厚和摻雜密度的面內(nèi)分布的一例。具體實施方式以下，對本發(fā)明進行詳細說明。圖1是本發(fā)明適合地使用的外延裝置的概略圖，示意性地示出與以往在熱cvd法中一般所使用的結(jié)構(gòu)同樣的結(jié)構(gòu)。該外延裝置，在反應(yīng)容器1的生長室內(nèi)具備保持器2，在反應(yīng)容器1的外側(cè)以圍繞其周圍的方式安裝有加熱用感應(yīng)線圈3。另外，從反應(yīng)容器1的一側(cè)以大致平行于保持器2的方式，將烴氣體4和硅原料氣體5分別與氫氣等載氣一起從側(cè)面供給，從另一側(cè)將在外延生長中使用后的氣體作為排氣(廢氣)6排出。其中，保持器2是對碳部件涂布sic而成的具有耐熱性的結(jié)構(gòu)部件，在其最上部形成有槽，在該最上部能配置sic晶片。另外，通過該保持器2具備旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，能夠改善晶片面內(nèi)的不均勻性，抑制同時處理多個sic晶片的情況下的sic晶片間的偏差。保持器整體的摻雜密度的均勻性的改善，關(guān)系到sic晶片面內(nèi)的摻雜密度的不均勻性的改善、sic晶片間的偏差的抑制。原因是由于，不論怎樣地配置sic晶片，保持器上的摻雜密度的均勻性都會反映到sic晶片面內(nèi)的摻雜密度的均勻性、以及sic晶片間的摻雜密度的偏差的抑制。圖2從視覺上對保持器面內(nèi)的摻雜密度的均勻性反映到配置于其上的sic晶片的面內(nèi)均勻性進行說明。即，如圖2所示，保持器2具備旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，即使使sic晶片在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，在被供給到生長室內(nèi)的烴氣體的分解不充分的情況下，在氣流的上游c/si比也會減小，成為與保持器2的中心側(cè)相比，周邊側(cè)容易被摻雜的狀況。因此，使用催化劑預先將烴氣體的至少一部分催化裂化，將包含烴氣體的分解氣體和未分解的烴氣體的含碳氣體向生長室內(nèi)供給。所述烴氣體的分解氣體，可以認為是包含甲基(ch3)或亞甲基(ch2)或次甲基(ch)等的單碳烴氣體和/或碳原子的混合氣體。這樣，通過將烴氣體的至少一部分分解，能夠確保保持器整體中的摻雜密度的均勻性，sic晶片面內(nèi)、以及sic晶片間的摻雜密度的均勻性同時得到改善，也能同樣地改善sic薄膜的膜厚均勻性。再者，圖2中的保持器2內(nèi)的顏色深淺示意性地表示摻雜密度、膜厚的大小。另外，圖2中示出了放置6枚sic晶片(a～f)的例子和放置3枚sic晶片(1～3)的例子，但是，當然也可以是放置1枚等的除了這些枚數(shù)以外的枚數(shù)，另外，關(guān)于sic晶片向保持器2配置的方法，不論怎樣配置都能夠達到本發(fā)明的目的。如上所述，損害保持器整體的摻雜密度的均勻性的原因，可以認為是由于，在含有外延sic的碳成分的原料氣流的上游，烴氣體沒有充分分解。在此，對使用丙烷(c3h8)作為所述碳成分的原料即烴氣體，使用硅烷(sih4)作為硅原料氣體，將c/si比設(shè)為0.9來進行成膜的情況進行說明，由于丙烷氣體的碳原子數(shù)為3，因此可以考慮將硅烷氣體與丙烷氣體的供給量之比設(shè)為0.3/1來進行供給。但是，此時，如果丙烷氣體沒有充分分解，則c的量成為3倍，因此c/si成為0.9(＝0.3×3/1)，但如果在上游側(cè)烴氣體的分解不充分，則c/si比會低于0.9。這樣，即使將作為參數(shù)的c/si比設(shè)為0.9，由于在上游側(cè)存在未分解部分，因此也會低于該0.9。另外，作為獲得外延sic晶片時的摻雜氣體一般使用氮氣，但如上所述，氮(n)會進入到sic的c的位置，因此將烴氣體和硅原料氣體混合而成的混合原料氣體中的c/si比越小，氮越容易進入到晶體結(jié)構(gòu)中。因此，在上游烴氣體的分解不充分的情況下，上游的實效的c/si比變小，其結(jié)果，越往上游，氮越容易進入，從而氮濃度越高。該傾向在上游側(cè)的摻雜密度方面顯著，由于在上游側(cè)摻雜密度極端增高，因此即使保持器旋轉(zhuǎn)，在保持器周圍摻雜密度也會變高，成為越趨向中心摻雜密度越低的同心圓狀的分布。作為解決該問題的一個方法，可以認為例如預先使反應(yīng)容器中的烴氣體的供給位置的溫度成為充分的高溫狀態(tài)，從最初就利用熱使烴氣體充分分解是有效的。于是，知曉了存在下述問題：如果為了實際進行而將混合原料氣體的供給部件設(shè)為耐熱性高的碳部件，而且提高混合原料氣體的溫度來促進分解，則在混合原料氣體的供給位置處成為碳化硅沉積的溫度，在供給部件上會進行碳化硅的沉積，從而堵塞混合原料氣體的供給口。因此，作為不使混合原料氣體成為高溫而分解烴氣體的方法，研究了使用催化劑的可能性。通常的催化劑為了增多反應(yīng)點而以比表面積大的粉末狀態(tài)使用，但由于不能將粉末帶入外延裝置內(nèi)，因此以往沒有使用催化劑這樣的想法。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，即使比表面積小，在1000℃以上的高溫區(qū)域也可得到作為將烴氣體催化裂化的催化劑的效果。另外，如果將溫度控制為sic開始沉積的溫度的近前、例如1200℃以下，則不會引起上述的碳化硅向氣體供給口沉積這樣的問題。最希望供給了的烴氣體的全部被分解為碳(c)和氫(h)，但可以認為即使所述烴氣體的分解為一部分分解，在提高摻雜密度的均勻性等方面也有效果。為了能將沒有被充分加熱的氣流的區(qū)域中的實效的c/si比視為c/si比的設(shè)計值，所供給的烴氣體量之中，預先被分解的比例優(yōu)選為50％以上，更優(yōu)選為90％以上。再者，這樣的優(yōu)選的范圍是本發(fā)明人基于采用氣相色譜儀的分析而發(fā)現(xiàn)的。以下，對于為了將供給的烴氣體分解而得到本發(fā)明的效果所需要的各種條件進行具體說明。(起始原料氣體)在本發(fā)明中，烴氣體和硅原料氣體的比率調(diào)整成以c/si比計為0.5以上且1.5以下，將這些原料氣體向所述反應(yīng)容器1內(nèi)供給。如果這些起始原料氣體中的碳(c)和硅(si)的理論比c/si小于該范圍而被供給，則如上所述，越趨向氣流的下游，c/si比越小，另外，如果c/si大于該范圍，則越趨向氣流的下游，c/si比越大，因此作為摻雜氣體的氮的進入效率在氣流的上游和下游會有很大差異。即，該影響會超過本發(fā)明中謀求的(著眼的)由烴氣體分解帶來的影響，使sic外延生長時的摻雜密度變得不均勻，從而不能夠充分得到本發(fā)明的效果。作為在本發(fā)明中使用的烴氣體，可舉出例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、乙炔等，可以使用它們中的一種或兩種以上。如上所述可以認為，由于烴氣體的分解速度影響到c/si比，在靠近氣體的供給位置的地方摻雜量極端增加，因此對于乍看上去能夠看到分解進行了的甲烷而言，在本發(fā)明中的效果小，但進行研究的結(jié)果確認出：即使是甲烷，在本發(fā)明中也是有效的。這可以認為，如表1所示，在碳原子數(shù)為2個以上的烴中c-c鍵合沒有那么強，而c-h鍵的切斷在能量上需要較大的力，用催化劑輔助(協(xié)助)該部分是有效的。表1鍵合種類鍵合力(kj/mol)h3c-h431h5c2-h410≡c-c≡348＝c＝c＝607-c≡c-828含有硅的硅原料氣體，可舉出例如硅烷、乙硅烷、三氯硅烷、二氯硅烷、四氯化硅等，可以使用它們中的一種或兩種以上。其中，一般所使用的硅烷由于si-h鍵不強，因此可以認為在沒有催化劑的幫助下會從最初就某種程度地進行分解。另外，關(guān)于乙硅烷，由于si-si鍵弱，因此可以認為分解行為與硅烷的分解行為同樣。另一方面，包含具有蝕刻作用的氯的硅烷系氣體，雖然其鍵較強，但是如果通過分解而生成氯原子，則通過自由基反應(yīng)會連鎖地將其它的包含氯的硅烷系氣體分解，因此不需要特別地使用催化劑。(烴分解催化劑)作為將烴氣體催化裂化的烴分解催化劑(以下有時僅簡稱為“催化劑”)，可以使用例如釕、銠、鈀、鉑等之類的鉑族元素。這些鉑族元素通常通過將其微粒擔載于沸石等載體上而被用于排氣凈化催化劑，但即使是由這些金屬元素構(gòu)成的板狀體，也得到了在1000℃這樣的高溫下烴氣體的分解速度上升的結(jié)果。另外也能確認到，通過設(shè)為波板狀等來增大在單位體積中存在的板狀的金屬的表面積(即與氣體的接觸面積)，烴氣體的分解速度進一步增大。另外，作為分解烴氣體的催化劑，也可以使用銅。銅能夠?qū)⒀醴肿?o2)解離而生成氧原子(o)是眾所周知的，但銅也具有將氫分子(h2)也解離而生成氫原子(h)的能力。因此，可想到通過原子態(tài)氫來引起反應(yīng)氣體的活化，作為結(jié)果使得烴氣體的分解速度上升。作為分解烴氣體的催化劑，除此之外也可以使用鈦、鋯、鉿等第4a族元素。這些第4a族元素作為重質(zhì)烴油分解用催化劑是已知的，能夠有效地有助于烴氣體的分解。在本發(fā)明中，烴分解催化劑可以使用選自如上所述的鉑族元素、銅、第4a族元素之中的一種，也可以組合其中的兩種以上來使用。例如，可以制作多種的由單一金屬元素構(gòu)成的金屬薄板，并將不同的金屬元素的金屬薄板組合，來制作出具有蜂窩結(jié)構(gòu)的催化劑?；蛘撸部梢允褂煤羞x自鉑族元素、銅和第4a族元素之中的兩種以上的元素的合金。作為使烴氣體與催化劑接觸的方法，不特別限制，但如上所述，從排除粉體混入外延裝置內(nèi)的可能性的觀點出發(fā)，優(yōu)選以含有上述金屬元素的金屬的表面形成與烴氣體接觸的催化劑的接觸面。因此，優(yōu)選用金屬形成烴分解催化劑。再者，在用金屬板形成烴分解催化劑的情況下，考慮到高溫下的防變形和比表面積的確保，所述金屬板的板厚優(yōu)選為100μm以上且2mm以下。使用該范圍的厚度的平板的情況下的比表面積相當于5cm-1以上且100cm-1以下。催化劑的所述接觸面可以為平面狀、曲面狀或具有通氣性的結(jié)構(gòu)。例如，對板狀的催化劑的接觸面進行梨皮面加工等，在所述接觸面上形成微細的凹凸花樣，來增加所述接觸面的表面積是有效的。另外，對板狀的催化劑進行波板加工來增大接觸面積也是有效的。進而，也可以如圖4(a)所示那樣將多個進行了波板加工的板狀的催化劑排列，或如圖4(b)所示那樣使板狀的催化劑成為蜂窩結(jié)構(gòu)等，從而形成催化劑槽7，經(jīng)由它們向生長室供給烴氣體4。烴分解催化劑，通過對板厚為100μm以上且2mm以下的金屬板進行表面加工或使用所述板厚的金屬板形成立體的結(jié)構(gòu)，能夠使比表面積成為5～1000cm-1。(烴氣體與催化劑的接觸條件)在本發(fā)明中，烴氣體可以在反應(yīng)容器內(nèi)的生長室的跟前與催化劑接觸，優(yōu)選例如在向生長室供給氣體的氣體供給口配置催化劑等，在氣體即將進入生長室之前使其與催化劑接觸。另外，烴氣體可以在與催化劑接觸之后與硅原料氣體混合而導入生長室中，也可以以其預先與硅原料氣體混合而成的混合原料氣體的狀態(tài)與催化劑接觸從而導入到生長室中。另外，從催化劑通過時的烴氣體的壓力或其在所述混合原料氣體中的分壓，優(yōu)選為2kpa以上且20kpa以下。再者，從催化劑通過的烴氣體的每單位時間的流量的范圍根據(jù)使用的裝置的尺寸來適當設(shè)定。如上所述，從防止碳化硅向氣體供給口沉積的觀點出發(fā)，與混合原料氣體接觸的烴分解催化劑的溫度優(yōu)選為1000℃以上且1200℃以下。(sic外延薄膜的生長條件)另外，sic薄膜的生長溫度、即使所述含碳氣體與所述硅原料氣體反應(yīng)的溫度為1500℃以上且低于1800℃。這是由于，如果超過該范圍來進行生長，則會增加缺陷，出現(xiàn)群聚現(xiàn)象等，招致外延生長出的sic薄膜的品質(zhì)自身降低。因此，對sic晶片或sic基板加熱以使得sic晶片成為1500℃以上且低于1800℃。再者，也可以在生長室內(nèi)將所述含碳氣體和所述硅原料氣體加熱到1500℃以上且低于1800℃，以使得成為與sic晶片相同程度的溫度。進而，在sic基板上生長出的sic薄膜的膜厚優(yōu)選為3μm以上且100μm以下。在低于3μm的較薄的情況下，制作裝置的區(qū)域過窄，難以確?？煽啃裕喾吹?，在超過100μm的較厚的情況下，sic晶片的翹曲變得顯著，容易發(fā)生剝離等，有可能對裝置工藝給予不良影響。以上，關(guān)于本發(fā)明，示出在相對于載置于保持器上的sic基板水平的方向上(從側(cè)面)流通原料氣體來使sic薄膜生長的例子進行了說明，但也可以應(yīng)用于在相對于sic基板垂直的方向上流通原料氣體來進行生長的情況。實施例以下，基于實施例和比較例對本發(fā)明進行更加具體的說明。再者，本發(fā)明并不限于以下內(nèi)容。(實施例1)如圖3所示，使用具有下述結(jié)構(gòu)的外延裝置，進行了確認sic外延生長中的催化劑的效果的試驗，所述結(jié)構(gòu)為：經(jīng)由內(nèi)置了具備催化作用的金屬板的催化劑槽7，將烴氣體與硅原料氣體的混合原料氣體向生長室導入。首先，將4枚由鉑板(長400mm×寬40mm×厚度0.5mm)加工成波板狀的板如圖4(a)所示那樣作為催化劑槽7組入，在反應(yīng)容器1的氣體供給口側(cè)設(shè)置該催化劑槽7，將丙烷氣體(用氫氣稀釋成為30vol％濃度的混合氣體)以210cc/分鐘的流速導入，并且將硅烷氣體(用氫氣稀釋成為50vol％濃度的混合氣體)以280cc/分鐘的流速導入，使混合有這些氣體的混合原料氣體經(jīng)由保持為1000℃的催化劑槽7進行供給，在載置于生長室的保持器2上的6枚sic基板上分別外延生長出sic薄膜。該氣體流量，按c/si比計，成為210×0.3×3/280×0.5＝1.35。各原料氣體以氫氣為載氣而導入(合計為134l/分鐘)，生長中的壓力設(shè)為7.3kpa。另外，生長溫度設(shè)為1650℃。而且，進行設(shè)計以使得所得到的sic薄膜中的摻雜密度成為3.0×1015(/cm3)，另行地將氮氣(用氫氣稀釋成為10％濃度的混合氣體)以100cc/分鐘導入生長室內(nèi)。而且，進行大約0.5小時的外延生長，以使得所得到的sic薄膜的膜厚成為5μm。在此，使sic薄膜生長的sic基板的口徑為100mm，將它們?nèi)鐖D2所示那樣在保持器2中排列放置6枚(a～f)，一邊在水平方向上以約30rpm使保持器2旋轉(zhuǎn)一邊進行外延生長。外延生長后，對于1枚所得到的外延sic晶片(a的位置)，在面內(nèi)25個點測定了生長出的sic薄膜的膜厚和摻雜密度。在此，膜厚測定使用了ft-ir裝置(ナノメトリックス公司制)。另外，摻雜密度測定使用了cv測定裝置(フォーディメンジョン公司制cvmap92a)。將結(jié)果示于圖5。面內(nèi)25個點的偏差，膜厚如圖5(a)所示，σ/平均值＝0.68％，摻雜密度如圖5(b)所示，σ/平均值＝2.6％，均良好。本發(fā)明對于摻雜密度特別有效，在靠近氣體供給位置的地方?jīng)]有高摻雜區(qū)域，因此即使在難以控制的低摻雜區(qū)域中也確認到良好的面內(nèi)均勻性。進而，根據(jù)本發(fā)明確認到，關(guān)于膜厚也能夠謀求面內(nèi)均勻性的提高。(實施例2～24)除了改變作為催化劑使用的金屬板的種類及其加工形狀、以及催化劑槽的溫度以外，與實施例1同樣地進行了sic薄膜的外延生長。然后，與實施例1同樣地評價了取出的1枚外延sic晶片的面內(nèi)膜厚均勻性(膜厚的偏差)和面內(nèi)摻雜密度均勻性(摻雜密度的偏差)。將結(jié)果歸納示于表2。在此，關(guān)于催化劑形狀，將與實施例1同樣地加工成波板從而形成了圖4(a)那樣的催化劑槽的情形記為“波狀”，另外，將使催化劑的金屬板成為蜂窩結(jié)構(gòu)從而形成了圖4(b)那樣的催化劑槽的情形記為“蜂窩”。在這些催化劑槽中，混合原料氣體接觸的接觸面積，在“波狀”的情況下大約為640cm2，在“蜂窩”的情況下大約為5000cm2。(比較例1)不使用催化劑槽，其它條件與實施例1相同，從而進行了外延生長。將取出的外延sic晶片的面內(nèi)膜厚均勻性和面內(nèi)摻雜密度均勻性示于表2。如果不經(jīng)由催化劑槽而供給混合原料氣體，則在靠近原料氣體的供給位置的地方，摻雜密度極端增高，因此即使保持器旋轉(zhuǎn)，平均化也不充分，在保持器外周部，摻雜密度增高，摻雜密度的面內(nèi)均勻性與實施例1～24相比大幅度惡化。另外，關(guān)于膜厚的均勻性也確認到同樣地惡化。表2(實施例25)與實施例1同樣地使用具備使鉑板成為波狀的催化劑槽的外延裝置，將丙烷氣體(用氫氣稀釋成為30％濃度的混合氣體)以187cc/分鐘的流速供給，將硅烷氣體(用氫氣稀釋成為50％濃度的混合氣體)以280cc/分鐘的流速供給，它們的混合原料氣體經(jīng)由保持為1000℃的催化劑槽，在載置于生長室的保持器2上的6枚sic基板上外延生長出sic薄膜。該氣體流量，按c/si比計，成為187×0.3×3/280×0.5＝1.20。各原料氣體以氫氣為載氣而導入(合計為134l/分鐘)，生長中的壓力設(shè)為7.3kpa。生長溫度設(shè)為1635℃。而且，進行設(shè)計以使得所得到的sic薄膜中的摻雜密度成為3.0×1015(/cm3)，另行將氮氣(用氫氣稀釋成為10％濃度的混合氣體)以90cc/分鐘導入生長室內(nèi)。而且，進行大約0.5小時的外延生長，以使得所得到的sic薄膜的膜厚成為5μm。與實施例1同樣地測定了所得到的外延sic晶片的膜厚和摻雜密度的均勻性的結(jié)果，膜厚的偏差(厚度均勻性)為0.65％，摻雜密度的偏差(摻雜均勻性)為2.7％。(實施例26～37、比較例2～5)如表3所示，除了改變硅原料氣體(si氣體)和烴氣體(c氣體)的種類、c/si比、以及生長溫度以外，與實施例25同樣地進行了sic薄膜的外延生長。與實施例1同樣地測定了取出的外延sic晶片的面內(nèi)膜厚均勻性和面內(nèi)摻雜密度均勻性。將結(jié)果歸納示于表3。表3由以上可知，在外延sic晶片的制造中，根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制摻雜密度的偏差，確認到具有顯著的效果。另外可知，在實現(xiàn)膜厚的面內(nèi)均勻性方面也具有效果。附圖標記說明1反應(yīng)容器2保持器3加熱用感應(yīng)線圈4烴氣體5硅原料氣體6排氣7催化劑槽當前第1頁12