JP2002057109A - 炭化珪素製造方法、炭化珪素及び半導体装置 - Google Patents

炭化珪素製造方法、炭化珪素及び半導体装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 不純物源や不純物濃度に対する制限もしくは
不純物添加範囲の深さ制限等を受けること無く、高い制
御性のもとで不純物添加をおこないつつ、十分な生産性
のもとで製造を可能とする炭化珪素製造方法、炭化珪素
及び半導体装置を提供する。 【解決手段】 ＣＶＤ装置１０内のプレート３上に単結
晶珪素基板４を設置し、加熱手段５によって１２００℃
に加熱し、成膜室１内をＨ2ガス雰囲気にし、次いで、
ＳｉＨ2Ｃｌ2ガスを５秒間供給し（珪素層の形成）、次
に、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガスを止めてＮ2ガスを５秒間供給し
（珪素層へのＮ（ドナー）添加）、次いで、Ｎ2ガスを
止めてＣ2Ｈ2ガスを５秒間供給する（Ｎ添加された珪素
層の炭化）という、工程からなる単位工程を２０００回
繰り返して、基板４（珪素基板）上にエピタキシャル成
長によって立方晶炭化珪素膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
基板材料やセンサーとして、半導体製造装置の部材とし
て、半導体素子製造工程におけるダミーウエハに用いら
れる炭化珪素薄膜やインゴットあるいは構造体として、
太陽電池として、さらには、Ｘ線マスクとして用いるこ
とができる炭化珪素製造方法及び炭化珪素並びにこの炭
化珪素を用いた半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭化珪素は２．２ｅＶ以上の広い禁制帯
幅を有する半導体であり、熱的、化学的、機械的にも安
定な結晶である。また、熱伝導率も高いため、高周波、
大電力、高温などの条件下での半導体素子材料としての
応用が期待されている。
【０００３】炭化珪素の製造方法としては、加熱したコ
ークス表面で珪素を反応させ、コークス表面に炭化珪素
を析出させる方法（アチェーソン法）やアチェーソン法
により生成した炭化珪素を加熱して昇華させ、再結晶化
させる方法（昇華法、改良レーリー法）、炭素るつぼ中
で珪素を融解させ、るつぼ内の浮遊炭素と珪素とを反応
させつつ引き上げをおこなう液相成長法などが知られて
いる。
【０００４】さらに高純度で結晶欠陥の少ない炭化珪素
膜を得る方法としては、炭素源のガスと珪素源のガスを
常圧または減圧雰囲気で熱的に反応させ、基板表面に析
出させる化学的気相堆積法（ＣＶＤ法）、基板表面に珪
素源分子と炭素源分子とを交互に吸着させ、炭化珪素を
基板の結晶性を引き継ぎつつエピタキシャル成長させる
原子層エピタキシー法（ＡＬＥ法）が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、炭化珪素を
半導体デバイスの材料として用いる場合、不純物の制御
は極めて重要である。たとえば、ディスクリートタイプ
のパワー半導体デバイス（ショットキーバリアダイオー
ドなど）のサブストレートとして炭化珪素を用いる場
合、デバイスがオン状態の際の直列抵抗（オン抵抗）は
素子内部での電力損失につながるため、極力低減しなけ
ればならない。このようなオン抵抗低減のため、サブス
トレートには最大１０21／ｃｍ3もの不純物添加が要求
される。
【０００６】一方、半導体デバイスの降伏電圧は、一般
には不純物濃度の−０．５乗に比例するため、デバイス
内部において電界が集中する部分の不純物濃度は１×１
０14／ｃｍ3以下まで低減しなければならない。珪素を
素材とした半導体デバイスを作製する場合には、不純物
の添加法として熱拡散法が用いられる。熱拡散法とは、
被添加基板表面に不純物を塗布、または被添加基板を不
純物雰囲気に曝しつつ、加熱することにより、所望の不
純物を基板内部に拡散させることにより添加する方法で
ある。しかしながら、炭化珪素中における不純物の拡散
係数は珪素のそれに比べて著しく低く、半導体デバイス
を作製できるほど（深さ１μｍ以上、添加濃度範囲 １
×１０14〜１×１０21／ｃｍ3）不純物を添加すること
が不可能である。
【０００７】炭化珪素に対して、このような広範囲にわ
たる不純物濃度を制御するため、炭化珪素にはイオン注
入法による不純物添加が施される。しかしながら、イオ
ン注入法は不純物添加の深さ分布が注入イオンの飛程に
制限されるため、たとえば特表平１１−５０３５７１号
公報にあるように、炭化珪素の半導体層へのドーパント
導入方法は、低温で半導体層へドーパントをイオン注入
する工程において非晶質表面近接層を形成させるように
実施し、この工程の後で表面近接層に続く半導体層の非
注入下層中にドーパントが拡散する高温での半導体層の
焼鈍工程を実施しなければならない。しかも、本方法を
用いたとしてもサブストレート全体への高濃度不純物添
加は困難である。
【０００８】また、注入イオンの電気的活性化が不十分
であったり、イオン注入により炭化珪素内部に結晶欠陥
が生じてしまうため、たとえば、特開平１２−０６８２
２５号公報に記載の発明のように炭素（Ｃ）原子を付加
的にイオン注入することで、炭化珪素に注入したアクセ
プター原子の電気的活性化率を向上するとともに熱処理
による拡散を抑制したり、特開平１０−２５６１７３号
公報にあるように、炭化珪素基板の珪素面上にＳｉＯ2
からなるマスクを形成し、不純物元素として窒素をイ
オン注入した後に、珪素面に垂直な方向のイオン注入
（チャネリング注入）および（０００１）珪素面に垂直
な方向から７°傾斜した方向のイオン注入（ランダム注
入）を行う必要がある。さらには、特開平１１−１２１
３９３号公報に述べられているように炭化ケイ素半導体
にリン原子を高温でイオン注入する際に、そのイオン注
入の温度が１２００℃以上である炭化ケイ素半導体への
リン原子不純物をドープする方法をとらなければならな
い。
【０００９】例えば、サブストレート全体にわたる不純
物添加を実施する際には、炭化珪素形成と同時に不純物
を添加する方法（ｉｎ−ｓｉｔｕ ドーピング）も用い
られるが、この際には添加する不純物源や濃度に制限が
加えられる。例えば、特開平０９−０６３９６８号公報
に開示の発明においては、炭素と珪素とを含んだガスを
流すと同時にホウ素を含んだガスを流すことによりｐ型
炭化珪素半導体層を気相成長する際に、結晶成長に寄与
する炭素の供給量Ｑｃと、結晶成長に寄与する珪素の供
給量Ｑｓｉとの間に、１＜Ｑｃ／Ｑｓｉ＜５の関係を満
たすことが要求されている。
【００１０】また、形成されたｐ型炭化珪素半導体層に
おいては、成分元素である炭素の原子密度ｄCと珪素の
原子密度ｄSiとの間に、１＜ｄC／ｄSi≦３２／３１の
制限がある。または、特表平１０−５０７７３４号公報
に述べられているように、ＣＶＤプロセス又は昇華プロ
セスにおいて、炭化珪素単結晶のドーピングにその分子
中で少なくとも１個のホウ素原子が少なくとも１個の炭
素原子に化学的に結合されている有機ホウ素化合物を使
用する際の有利な有機ホウ素化合物はトリアルキルホウ
素である。
【００１１】Ｉｎ−ｓｉｔｕドーピングによって不純物
である窒素濃度を広範囲で変化させようとする場合、た
とえばＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６５（１３），
２６（１９９４）に述べられているように、炭化珪素中
において結晶格子の占有率がＮと競合関係に有るＣの濃
度を変化させる方法も報告されているが、この場合、結
晶格子位置に納まるＮ濃度がＣ濃度に対して敏感に変化
するため、炭化珪素成長時の珪素源とＣ源の組成比を厳
密に制御する必要が有り、本方法を量産化に適応するこ
とは困難である。
【００１２】また、昇華再結晶法により不純物を導入す
る場合には、あらかじめ原料となる炭化珪素粉体と不純
物源（Ａｌ，Ｂ等）を一定割合で混合し、これを昇華さ
せて種結晶上に再結晶化させるが、昇華温度における不
純物源の蒸気圧が炭化珪素の蒸気圧を大きく上回るた
め、炭化珪素成長初期には不純物濃度が高く、成長終了
時には不純物源が揮発して無くなってしまうため、不純
物濃度の低い炭化珪素が形成される。
【００１３】このため、昇華再結晶化法により形成した
炭化珪素をスライスして炭化珪素基板を得ようとして
も、基板間の不純物濃度ばらつき（抵抗率のばらつき）
が大きくなり、安定したデバイス特性が得られない。ま
た、昇華再結晶化法により成長される炭化珪素表面は必
ずしも平坦でないため、急峻なｐｎ接合部や平滑なｐｎ
接合部を得ることは難しい。
【００１４】さらに、従来の気相成長法で炭化珪素を成
長しつつ不純物を導入する場合（ｉｎ−ｓｉｔｕドーピ
ング）には、炭化珪素成長と同時に不純物の取り込みが
進行するため、たとえば、成長中に不純物原料を切り替
えてｐｎ接合を得ようとしても、反応系中にある程度の
不純物ガスが滞留するため、明確な（急峻な濃度勾配を
有する）ｐｎ接合を得ることができない。また、接合部
近辺にはドナー不純物とアクセプター不純物との両者が
存在するため、補償度が高くなり、接合における移動度
を高めることが困難である。さらには、原料ガスの流れ
等により面内の不純物濃度が不均一になってしまい、大
面積にわたって面内の不純物濃度を均一にすることは困
難であった。そのため、厳密な不純物濃度の制御を行う
ことができず、歩留まり良く所望の不純物濃度分布を有
する炭化珪素を得ることができなかった。
【００１５】本発明は、上述の問題点を克服するために
なされたものであり、不純物源や不純物濃度に対する制
限もしくは不純物添加範囲の深さ制限等を受けること無
く、直径４インチ以上の大面積にわたり高い制御性のも
とで不純物添加をおこないつつ、十分な生産性のもとで
製造を可能とする炭化珪素製造方法、炭化珪素及び半導
体装置を提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めの手段として、第１の手段は、基体上に気相又は液相
から薄膜を析出させて炭化珪素を形成する炭化珪素製造
方法において、基体上に珪素層を形成する珪素層形成工
程と、前記珪素層にＮ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｐ，Ａ
ｓ，Ｓｂ，Ｓｅ，Ｚｎ，Ｏ，Ａｕ，Ｖ，Ｅｒ，Ｇｅ，Ｆ
ｅから選ばれる少なくとも１種類の元素を不純物として
添加する不純物添加工程と、前記不純物が添加された珪
素層を炭化して不純物が添加された炭化珪素層を形成す
る炭化工程とを有することを特徴とする炭化珪素の製造
方法である。第２の手段は、前記珪素層形成工程、不純
物添加工程及び炭化工程を化学気相成長法を用いて基体
上に薄膜をエピタキシャル成長をさせながら行い、前記
珪素層形成工程における珪素原料としてシラン系又はジ
クロロシラン系ガスを用い、前記炭化工程における炭素
原料として不飽和炭化水素ガスを用いることを特徴とす
る第１の手段にかかる炭化珪素製造方法である。第３の
手段は、前記珪素層形成工程後に、不純物添加工程を行
い、しかる後、炭化工程を行うことを特徴とする第１又
は第２の手段にかかる炭化珪素製造方法である。第４の
手段は、前記珪素層形成工程と不純物添加工程とを同時
に行い、しかる後、炭化工程を行うことを特徴とする第
１又は第２の手段にかかる炭化珪素製造方法である。第
５の手段は、前記珪素層形成工程と不純物添加工程とを
同時に行いつつ、これら工程を開始した一定時間後に炭
化工程を行うことを特徴とする第１又は第２の手段にか
かる炭化珪素製造方法である。第６の手段は、前記珪素
層形成工程、不純物添加工程及び炭化工程によって薄膜
状の炭化珪素を形成する一連の単位工程を繰り返し行う
ことにより、目的の厚さの炭化珪素層を形成することを
特徴とする第１〜第５のいずれかの手段にかかる炭化珪
素製造方法である。第７の手段は、前記各単位工程にお
いて添加する不純物量を変えることによって、厚さ方向
に不純物濃度が異なる炭化珪素層を形成することを特徴
とする第６の手段にかかる炭化珪素製造方法である。第
８の手段は、得られる炭化珪素の不純物濃度が、１×１
０13／ｃｍ3〜１×１０21／ｃｍ3の範囲になるように不
純物添加量を制御することを特徴とする第１〜第７のい
ずれかの手段にかかる炭化珪素製造方法である。第９の
手段は、得られる炭化珪素の厚さ方法における不純物濃
度勾配が、１×１０18／ｃｍ4〜４×１０24／ｃｍ4の範
囲になるように不純物添加量を制御することを特徴とす
る第１〜第８のいずれかの手段にかかる炭化珪素製造方
法である。第１０の手段は、前記基体は少なくともその
表面が単結晶珪素、立方晶炭化珪素又は六方晶炭化珪素
で構成されており、前記基体表面に形成される炭化珪素
が立方晶炭化珪素又は六方晶炭化珪素であることを特徴
とする第１〜第９のいずれかの手段にかかる炭化珪素製
造方法である。第１１の手段は、基体上に炭化珪素層を
形成した後に、基体を除去してウエハ状の炭化珪素を形
成することを特徴とする第１〜第１０のいずれかの手段
にかかる炭化珪素製造方法である。第１２の手段は、単
位工程における不純物添加工程で添加する不純物の種類
を変えることによって炭化珪素層中にｐｎ接合を設ける
ことを第６〜第１１のいずれかの手段にかかる炭化珪素
製造方法である。第１３の手段は、第１〜第１２の手段
にかかる炭化珪素製造方法によって製造された炭化珪素
を種結晶に用いて気相成長法、昇華再結晶法、又は、液
相成長法によって炭化珪素を成長させることを特徴とす
る炭化珪素製造方法である。第１４の手段は、厚さ方法
における不純物濃度勾配が、１×１０22／ｃｍ4〜４×
１０24／ｃｍ4である層領域を有する炭化珪素である。
第１５の手段は、第１〜第１３の手段にかかる炭化珪素
製造法によって製造された炭化珪素、又は、第１４の手
段にかかる炭化珪素を用いたことを特徴とする半導体装
置である。
【００１７】上述の第１〜第５の手段によれば、珪素に
不純物を添加してからこれを炭化することにより、不純
物を含む炭化珪素を形成していることから、炭化珪素に
不純物を添加する従来の場合に比較して、所望の高い濃
度の不純物を容易にかつ正確に添加することが可能にな
った。すなわち、一般的に、炭化珪素に添加できる不純
物濃度は限られているのに対して、珪素には比較的自由
に不純物を添加できる。上記手段は、この点に着目した
もので、上記手段により、炭化珪素における不純物の拡
散係数と固溶度の限界を超えた高濃度の不純物添加が実
現できる。また、上記手段によれば、最終的に炭化珪素
層中に取り込まれる不純物量は、あらかじめ珪素に添加
した不純物量に一致するため、炭化珪素中の不純物量は
珪素層形成時の不純物添加条件（たとえば、不純物の供
給量や供給時間）によって、厳密に制御することが可能
である。しかも、既に形成された炭化珪素に対する不純
物の拡散係数は、珪素に対する拡散係数をはるかに下回
るため、炭化珪素成長中のインナーディフュージョンな
どにより不純物の濃度分布が乱れることも防がれる。し
たがって、不純物の添加範囲は、あらかじめ形成する珪
素層の厚さにより精密に制御することが可能である。こ
れにより、例えば、厚さ１μｍ以上の領域にわたって第
８の手段に規定されるような、極めて広い範囲の不純物
濃度の炭化珪素を容易に得ることができる。これによ
り、半導体デバイスとして広い応用が可能になる。な
お、上述の珪素層形成工程及び不純物添加工程は、いず
れも、炭素原料の不存在下で行うことが重要である。炭
素原料の不存在下であれば、不純物添加工程を珪素層形
成工程と同時に行ってもよいし、珪素層形成工程の後に
行ってもよい。いずれにしても、炭化工程は、珪素層形
成工程及び不純物添加工程よりも後で行なうことが必須
である。その理由は以下の通りである。すなわち、珪素
層が形成された基体上に炭素原料と不純物原料とを同時
に導入すると、不純物が添加されるよりも、炭化珪素が
形成される方が優勢になる。これは、珪素表面の炭化は
表面反応なのに対し、不純物の拡散は時間の平方根に比
例する現象であるため、炭化現象の方が短時間で完了す
るためである。それゆえ、炭素の存在下では十分な不純
物添加はできない。さらに、基板表面には炭素原料が優
先的に吸着するため、不純物原料が基板内部に拡散する
ことが阻まれる。従って、十分な不純物を添加するため
には、炭素原料の不存在下で不純物原料を珪素層の形成
された基体に導入する必要がある。なお、この場合、珪
素原料と不純物原料とは同時に導入してもよい。そし
て、不純物元素が添加された珪素層が形成された後に、
炭素原料を基体上に導入するようにすればよい。この炭
化工程の際には、炭素原料と共に不純物原料が導入され
ていてもよい。これは不純物原料と炭素原料が同時に存
在しても、炭化が優先的に起こると考えられるので、結
果的に炭素原料が単独で導入された場合と同じとなるか
らである。また、炭化工程において、所定の範囲の流量
比（炭素原料と珪素原料の付着係数比によって決まる）
であれば、炭素原料と共に珪素原料が存在していてもか
まわない。これは、その流量比の範囲の場合には、基板
表面に炭素原料が吸着層を形成し、炭素原料と珪素原料
とを同時に供給してもそれ以上炭化珪素が形成されるこ
とがない状態にすることができるからである。気相又は
液相から薄膜を析出する具体的手段としては、例えば、
化学的気相堆積（成長）法（ＣＶＤ法）、分子線エピタ
キシー法（ＭＢＡ法）、液相エピタキシー法（ＬＰＥ
法）等がある。基体としては、少なくとも表面に珪素、
炭化珪素、ＴｉＣ、サファイヤ等を有するものを用いる
ことができる。添加する不純物としては、Ｎ，Ｂ，Ａ
ｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｓｅ，Ｚｎ，Ｏ，Ａ
ｕ，Ｖ，Ｅｒ，Ｇｅ，Ｆｅが挙げられる。このうち、ア
クセプターとしてＰ型半導体を形成するものとして、Ｉ
ＩＩ族元素であるＢ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎが、ドナーとし
てｎ型半導体を形成するものとして、Ｖ族元素である
Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｓｂが、電子親和力の差により禁制帯に
準位を形成し、電気抵抗を変化させるものとして、ＩＶ
族元素であるＳｅが挙げられる。また、その他として深
い準位を形成し、少数キャリアのライフタイムや抵抗率
を変化させるものとしてＺｎ，Ｏ，Ａｕ，Ｖ，Ｇｅ，Ｆ
ｅが挙げられる。上記不純物は、単独で使用しても、複
数を同時に使用してもよい。例えば、同じタイプの不純
物であっても、禁制帯中に形成する準位が異なり、温度
に対する抵抗率の変化が異なるため、ある温度での抵抗
率を調整したい場合、複数種の不純物を同時に添加す
る。例えば、上記のＶ族元素から任意の２つを選択し、
これを同時に添加する。例えば、ＮとＰとを添加する。
また、ドナーとアクセプターとを同時に添加して、キャ
リアを補償させることにより、抵抗率を増加させること
ができる。これにより、例えば、ＰｉＮダイオードのｉ
層を形成することができる。例えば、ドナーのＮとアク
セプターのＢを同時に添加する。また、結晶成長中にど
うしても入り込んでしまう不純物による抵抗率の増加を
相殺するために、その不純物とは逆の性質を持つ不純物
を添加したり、ドナーとアクセプターを同時に添加する
際に、入り込んでしまう不純物の性質を相殺するように
調整してこれらを添加することにより、抵抗率の高い炭
化珪素を形成することができる。珪素層形成工程、不純
物添加工程及び炭化工程は、気相又は液相への原料の供
給を制御することにより行うことができる。例えば、炭
化珪素の原料に対して混入する不純物源の濃度比を変え
たり、不純物を混入する時間を調節する。また、シラン
系ガス又はジクロロシラン系のガスとしては、ジクロロ
シラン、テトラクロロシラン、トリクロロシラン、ヘキ
サクロロシラン等がある。また、不飽和炭化水素ガスと
して、アセチレン、エチレン、プロパン等がある。これ
らの原料を用いることにより、炭化珪素の形成温度が低
く、ガス流量比変化の許容幅が大きく、得られる炭化珪
素の結晶性も良好なものとすることができる。第２の手
段によって製造する場合には、反応時の基板等の基体の
温度を９００〜１４００℃、好ましくは１０００〜１４
００℃にする。反応温度が高すぎると、基体として珪素
を用いた場合に珪素が解け出してしまい、反応温度が低
すぎると、反応速度が著しく遅くなるからである。ま
た、第６の手段によれば、任意の濃度プロファイルを有
する不純物添加層形成が実現できる。また、この方法を
用いた場合、不純物としては珪素中に拡散する不純物で
あれば一切の制約を受けずに用いることができる。第７
の手段によれば、任意の濃度勾配を有するものを得るこ
とができる。すなわち、従来得ることができなかったよ
うな急な濃度勾配、例えば、第９の手段に規定されるよ
うな急な濃度勾配を有するものも容易に得ることができ
る。第１０の手段によれば、良好な炭化珪素が得られ
る。また、例えば、炭化珪素基板上に炭化珪素を形成し
た場合にはそのまま半導体用炭化珪素基板として利用で
きる。ここで、基体の炭化珪素としては、アチェーソン
法や昇華再結晶法で形成した炭化珪素も用いることがで
きる。また、珪素の表面を炭化したものでもよい。この
場合、基体としては、例えば、表面の結晶法線軸をわず
かに傾けた基板（オフ角を導入した基板）を用いること
ができる。このような基板としては、表面法線軸を［０
０１］から［１１０］方向にわずかに傾けた珪素（１０
０）基板があげられる。また、基板として、表面に一方
向に平行に延びる複数の起伏を設けた基板を用いること
もできる。例えば、（００１）面で、ある基板表面に
［０１１］方位に平行に延びる起伏を設けた珪素基板
や、立方晶炭化珪素基板等が挙げられる。この場合、形
成させる炭化珪素層の欠陥を低減することが可能にな
り、高品質な炭化珪素を得ることができる。第１１の手
段によれば、所望の均一な不純物濃度、あるいは、所望
の厳密に制御された不純物濃度分布を有する炭化珪素半
導体ウエハが得られる。基体の除去は、基体として例え
ば珪素基板を用いた場合には、基板上に炭化珪素層を形
成した後に、基板をエッチング、切断による方法等で除
去する。基板上に炭化珪素層を厚く形成した場合には、
この形成した炭化珪素層をワイヤソー等の手段で切断、
スライスしてウエハを得る。この場合、ウエハの直径が
６インチの場合には、厚さを０．６５ｍｍとし、ウエハ
の直径が５インチの場合には、厚さを０．５ｍｍとし、
ウエハの直径が４インチ又は３インチの場合には、厚さ
を０．３６ｍｍ程度とする。このような大面積で比較的
厚い場合でも、ウエハ全体に正確に制御された不純物濃
度を得ることができる。具体的には、直径４インチ以上
にわたる面内全体の不純物濃度のばらつきを５％以下
に、厚さ方向全体にわたる不純物濃度のばらつきを５％
以下にできる。なお、ここで、不純物濃度のばらつき
（％）は、不純物濃度のばらつき＝｛（最高濃度−最低
濃度）／平均濃度｝×１００（％）の式で求められる。
さらには、不純物濃度勾配も第９の手段あるいは第１４
の手段に範囲で正確に制御して設けることができる。第
１２の手段によれば、不純物濃度をそれぞれ正確に制御
したｐｎ接合が再現性よく得ることができるので、所望
の半導体装置を歩留まり良く大量に製造することを可能
にする。第１３の手段によれば、種結晶として用いる炭
化珪素の不純物濃度を適度に設定することにより、その
電気抵抗率を適切な値に制御し、これにより、結晶成長
中におけるパーティクルの付着を防止することができ、
結果として良質な炭化珪素インゴットを得ることを可能
にする。第１４の手段によれば、厚さ方向に濃度勾配を
有する炭化珪素を厚さ方向に多数のスライス片に切断形
成することにより、所望の濃度のスライス片を容易に得
ることができる。これにより、半導体の内部電界の制御
幅が広がり、半導体デバイスの動作特性を設計する上で
極めて有利になる。第１５の手段によれば、高速、高耐
圧、高効率のパワー半導体等を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】（実施例１）図１は実施例１にか
かる炭化珪素製造方法を実施するためのＣＶＤ装置の概
略構成を示す図、図２は実施例１にかかる炭化珪素製造
方法の原料ガス供給タイミングの説明である。以下、図
１、図２を参照にしながら実施例１にかかる炭化珪素製
造方法を説明し、あわせて、本発明の実施例にかかる炭
化珪素を説明する。なお、この実施例は、珪素層形成工
程後に、不純物添加工程を行い、しかる後、炭化工程を
行うようにした例である。
【００１９】図１において、ＣＶＤ装置１０は、成膜室
１内には、ガス導入パイプ２がその先端ノズル２ａが成
膜室１の中央部に位置するように略垂直に立てた状態に
設けられ、このガス導入パイプ２の先端部には、プレー
ト３とが取り付けられている。プレート３の下側には、
このプレート３上に配置される基板４等を加熱するため
の加熱手段５が設けられている。なお、基板４は本発明
における基体を構成するものである。ガス導入パイプ２
のガス供給側は、成膜室１の外部に設けられ、バルブ２
ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅを介してそれぞれ、Ｈ2ガス、Ｎ2
ガス、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス及びＣ2Ｈ2ガス供給源に接続さ
れている。また、成膜室１には、排気パイプ６が接続さ
れ、この排気パイプ６が圧力調整バルブ７を介して図示
しない排気ポンプ等に接続されて成膜室１内を排気でき
るようになっている。
【００２０】上述のＣＶＤ装置１０は、公知のいわゆる
コールドウォールタイプの減圧ＣＶＤ装置であり、プレ
ート３上に配置した基板４を加熱手段５によって適宜の
温度に加熱し、排気パイプ６によって成膜室１内の排気
を行うとともに、ガス導入パイプ２のノズル２ａから、
適宜のガスを供給し、成膜室１内に適宜の気相を形成す
ることによって、基板４上に薄膜を成長させるものであ
る。
【００２１】上述の減圧ＣＶＤ装置１０によって、次の
ようにして、炭化珪素を製造する。ここで、基板４とし
て、直径が６インチであり、結晶の｛００１｝面が表面
に現れる単結晶珪素基板を用る。そして、前処理として
この珪素基板表層を炭化し、基板上に成長させる炭化珪
素層と珪素基板との間にバッファ層として薄い炭化珪素
層を形成することにより、結晶性のよい炭化珪素層を成
長できるようにする。すなわち、排気パイプ６を通じて
成膜室１内を排気し、バルブ２ｂ及びバルブ２ｅを開い
て、Ｈ2ガスを２００ｓｃｃｍ、Ｃ2Ｈ2ガスを５０ｓｃ
ｃｍそれぞれを導入して、成膜室１内を１００ｍＴｏｒ
ｒになるようにするとともに、加熱手段５によって基板
４の温度を約１分間で１２００℃まで加熱する。これに
よって、基板４の表層をあらかじめ炭化しておく。この
処理が終了したら、バルブ２ｅを閉じてＣ2Ｈ2ガスの導
入を一旦止める。以後は、基板温度を維持したままでＨ
2ガスを常時２００ｓｃｃｍ流しつつ、成膜室１内の圧
力が６０ｍＴｏｒｒとなるように排気パイプ６を通じて
の圧力調整バルブ７による排気量をコントロールするこ
とによって圧力調整を行いながら以下の成膜操作をす
る。
【００２２】図２に示したように、まず、バルブ２ｃを
開いて供給量３０ｓｃｃｍでＳｉＨ 2Ｃｌ2ガスを５秒間
供給する（珪素層の形成）。次に、バルブ２ｃを閉じて
ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス供給を止め、バルブ２ｄを開いて供給
量５０ｓｃｃｍでＮ2ガスを５秒間供給する（珪素層へ
のＮ（ドナー）添加）。次いで、バルブ２ｄを閉じてＮ
2ガス供給を止め、バルブ２ｅを開いて供給量１０ｓｃ
ｃｍでＣ2Ｈ2ガスを５秒間供給する（Ｎ添加された珪素
層の炭化）。以上の一連の工程（珪素層の形成工程、珪
素層へのＮ添加工程及びＮ添加された珪素層の炭化工
程）を単位工程とすると、この単位工程を２０００回繰
り返す。これにより、基板４（珪素基板）上にエピタキ
シャル成長によって立方晶炭化珪素膜が形成される。
【００２３】上記炭化珪素膜の成長に要した時間は８．
３時間である。成長の結果、基板４（珪素基板）上には
５４μｍの単結晶炭化珪素半導体膜が形成された。基板
４（珪素基板）上に成長した炭化珪素中のＮ濃度をＳＩ
ＭＳ（２次イオン質量分析法）により測定した結果、
７．４×１０19／ｃｍ3で均一に分布していることが判
明した。また、この炭化珪素中の室温における電子濃度
をホール効果を用いて測定したところ、７．２×１０19
／ｃｍ3であることが分かった。さらに、この炭化珪素
の抵抗率は０．００７Ωｃｍであった。不純物濃度のば
らつきは、面内、厚さ方向とも３．７％であった。
【００２４】（実施例２）図３は実施例２にかかる炭化
珪素製造方法の原料ガス供給タイミングの説明である。
図３を参照にしながら実施例２にかかる炭化珪素製造方
法及び炭化珪素を説明する。この実施例の炭化珪素製造
方法は、上述の実施例１の炭化珪素製造方法における単
位工程が異なるほかはほぼ同一の構成を有するので、以
下では、上記単位工程を中心説明し、共通する部分の説
明は省略する。なお、この実施例は、珪素層形成工程と
不純物添加工程とを同時に行い、しかる後、炭化工程を
行うようにした例である。
【００２５】図３に示したように、この実施例の単位工
程は、まず、バルブ２ｃを開いて供給量３０ｓｃｃｍで
ＳｉＨ2Ｃｌ2ガスを５秒間供給する（珪素層の形成）と
同時に、バルブ２ｄを開いて供給量５０ｓｃｃｍでＮ2
ガスを５秒間供給する（珪素層へのＮ（ドナー）添
加）。すなわち、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガスとＮ2ガスとを同時
に５秒間供給することによって、珪素層の形成と、珪素
層へのＮ（ドナー）添加とを同時に行う。次いで、バル
ブ２ｃ及びバルブ２ｄを閉じてＳｉＨ2Ｃｌ2ガス及びＮ
2ガスの供給を止め、バルブ２ｅを開いて供給量１０ｓ
ｃｃｍでＣ2Ｈ2ガスを５秒間供給する（Ｎ添加された珪
素層の炭化）。以上の単位工程を２０００回繰り返す。
これにより、基板４（珪素基板）上にエピタキシャル成
長によって立方晶炭化珪素半導体膜が形成される。
【００２６】炭化珪素の成長に要した時間は５．６時間
である。成長の結果、基板４（珪素基板）上には５４μ
ｍの単結晶炭化珪素が得られた。珪素基板上に成長した
炭化珪素中の不純物をＳＩＭＳ（２次イオン質量分析
法）により測定した結果、実施例１と同量のＮ2供給量
であるにもかかわらず、炭化珪素中のＮ濃度は７．４×
１０19／ｃｍ3で均一に分布していることが判明した。
また、この炭化珪素中の室温における電子濃度をホール
効果を用いて測定したところ、７．２×１０19／ｃｍ3
であることが分かった。また、この炭化珪素の抵抗率は
０．００７Ωｃｍであった。不純物濃度のばらつきは、
面内、厚さ方向とも３．７％であった。この実施例によ
れば、珪素層の堆積工程と珪素層への不純物添加工程が
時間的に重なっても、分離しても、本発明の効果は変わ
らないことが明らかとなった。又、実施例１に比較して
短い時間で同様の炭化珪素半導体が得られる。
【００２７】（実施例３）図４は実施例３にかかる炭化
珪素製造方法の原料ガス供給タイミングの説明である。
図４を参照にしながら実施例３にかかる炭化珪素製造方
法及び炭化珪素を説明する。この実施例の炭化珪素製造
方法も、上述の実施例１の炭化珪素製造方法における単
位工程が異なるほかはほぼ同一の構成を有するので、以
下では、上記単位工程を中心説明し、共通する部分の説
明は省略する。なお、この実施例は、珪素層形成工程と
不純物添加工程とを同時に行いつつ、これら工程を開始
した一定時間後に炭化工程を行うようにした例である。
【００２８】図４に示したように、この実施例の単位工
程は、まず、バルブ２ｃを開いて供給量３０ｓｃｃｍで
ＳｉＨ2Ｃｌ2ガスを連続して供給する（珪素層の形成）
と同時に、バルブ２ｄを開いて供給量５０ｓｃｃｍでＮ
2ガスを連続して供給する（珪素層へのＮ（ドナー）添
加）。すなわち、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガスとＮ2ガスとを同時
に継続して供給することによって、珪素層の形成と、珪
素層へのＮ（ドナー）添加とを継続的に行う。次に、上
記ＳｉＨ2Ｃｌ2ガスとＮ2ガスとの供給開始時点から５
秒経過後にバルブ２ｅを開いて供給量１０ｓｃｃｍでＣ
2Ｈ2ガスを５秒間供給する（Ｎ添加された珪素層の炭
化）。この場合、Ｃ2Ｈ2ガス供給時においても、上記Ｓ
ｉＨ2Ｃｌ2ガスとＮ2ガスとの供給は継続する。
【００２９】以上の単位工程を２０００回繰り返す。こ
れにより、基板４（珪素基板）上にエピタキシャル成長
によって立方晶炭化珪素半導体膜が形成される。炭化珪
素の成長に要した時間は５．６時間である。成長の結
果、基板４（珪素基板）上には５４μｍの単結晶炭化珪
素が得られた。珪素基板上に成長した炭化珪素中の不純
物をＳＩＭＳ（２次イオン質量分析法）により測定した
結果、実施例１と同量のＮ2供給量であるにもかかわら
ず、炭化珪素中のＮ濃度は７．３×１０19／ｃｍ3で均
一に分布していることが判明した。また、この炭化珪素
中の室温における電子濃度をホール効果を用いて測定し
たところ、７．２×１０19／ｃｍ3であることが分かっ
た。また、この炭化珪素の抵抗率は０．００７Ωｃｍで
あった。不純物濃度のばらつきは、面内、厚さ方向とも
３．７％であった。この実施例によれば、ＳｉＨ2Ｃｌ2
供給とＮ2供給を連続し、Ｃ2Ｈ2供給を間欠的に行って
も、実質的に炭化珪素中への不純物添加は、Ｃ2Ｈ2供給
時（珪素層の炭化時）には起こっておらず、不純物添加
過程と炭化過程が時間的に分離していることがわかる。
また、この実施例によっても、実施例１に比較して短い
時間でほぼ同様の炭化珪素半導体が得られる。また、こ
の実施例によれば、他の実施例に比較してガス供給の制
御を単純にできる。
【００３０】（実施例４）次に、図５は実施例４にかか
る炭化珪素製造方法の原料ガス供給タイミングの説明で
ある。図５を参照にしながら実施例４にかかる炭化珪素
製造方法及び炭化珪素を説明する。この実施例の炭化珪
素製造方法は、上述の実施例３の炭化珪素製造方法にお
ける単位工程において、Ｎ2ガスを供給する代わりにＢ
Ｃｌ3ガスを２０ｓｃｃｍ供給することによって、珪素
層に添加する不純物として、Ｎ（ドナー）の代わりに、
Ｂ（アクセプター）を添加するようにした点、Ｃ2Ｈ2ガ
ス供給量を５ｓｃｃｍとした点を除く外は実施例３と同
じであるので、詳細説明は省略する。
【００３１】炭化珪素の成長に要した時間は５．６時間
である。成長の結果、基板４（珪素基板）上には５４μ
ｍの単結晶炭化珪素が得られた。珪素基板上に成長した
炭化珪素中のＢ濃度をＳＩＭＳ（２次イオン質量分析
法）により測定した結果、１．３×１０19／ｃｍ3で均
一に分布していることが判明した。また、この炭化珪素
中の室温における正孔濃度をホール効果を用いて測定し
たところ、１．０×１０ 19／ｃｍ3であることが分かっ
た。また、この炭化珪素の抵抗率は０．０１Ωｃｍであ
った。不純物濃度のばらつきは、面内、厚さ方向とも
３．７％であった。
【００３２】（実施例５）次に、図６は実施例５にかか
る炭化珪素製造方法の原料ガス供給タイミングの説明で
ある。図６を参照にしながら実施例５にかかる炭化珪素
製造方法及び炭化珪素を説明する。この実施例の炭化珪
素製造方法は、上述の実施例３の炭化珪素製造方法にお
ける単位工程において、Ｎ2ガスの供給量（ｆｎ）を変
えるとともに、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガスとＮ2ガスとの供給開
始時点からＣ2Ｈ2ガスの供給を開始する時点間での時間
（ｔｓ）を変えて多数の炭化珪素半導体を成膜した外は
実施例３と同じであるので、詳細説明は省略する。
【００３３】図７はｔｓとｆｎを変化させて成膜した多
数の炭化珪素半導体中の電子濃度を観測した結果を示す
グラフである。図７に示されるように、電子濃度はｔｓ
とｆｎの双方に比例しており、その値は３×１０14／ｃ
ｍ3から１．８×１０20／ｃｍ3のデバイス化が可能な範
囲で高精度の制御が可能であることが判明した。さら
に、ｔｓを１０秒以上に延長することにより、さらに高
い電子密度を達成でき得ることもわかる。
【００３４】（実施例６）次に、基板４（単結晶珪素基
板）上に、ｐｎ接合を有する半導体装置を形成する例を
実施例６として掲げる。この実施例は、上述の実施例３
の方法における単位工程を１０００回行って基板４上に
ｎ型半導体を形成し、次に、実施例４の方法における単
位工程を１０００回行うことによって、上記ｎ型半導体
の上にｐ型半導体を形成して、基板４上にｐｎ接合され
た厚さ５４μｍの炭化珪素半導体を形成するものであ
る。形成時間は５．６時間である。成膜条件は、単位工
程の回数を除いてはそれぞれ実施例３、４と同じであ
る。
【００３５】次に、基板４（単結晶珪素基板）をＨＦと
ＨＮＯ3の混合溶液を用いて除去し、炭化珪素半導体の
上面側（ｐタイプ側）と下面側（ｎタイプ側）にＮｉの
電極を蒸着する。次いで、上面、下面の電極に導線を接
着し、直流電圧を印可しつつ、ｐｎ接合部の容量を測定
した。印加電圧は−１０Ｖから＋１０Ｖの直流であり、
容量測定は１ＭＨｚの交流電圧（０．２Ｖ）を用いた。
印加電圧に対する容量変化から、本方法にて形成された
ｐｎ接合部のビルトインポテンシャルは１．５６Ｖであ
ることが見出され、ｐｎ接合部の不純物濃度勾配が１．
４×１０24／ｃｍ4であることが算出された。次に、上
部電極をマイナス側とし下部電極をプラス側とし炭化珪
素半導体内のｐｎ接合に電圧を印可したところ、３Ｖで
降伏現象が観測された。
【００３６】（実施例７）この実施例は、上述の実施例
の方法で製造した炭化珪素を種結晶に用いて、昇華再結
晶法によって炭化珪素を製造する例である。以下説明す
る。まず、上述の実施例５の方法を用い、形成される炭
化珪素の抵抗率が０．００１Ωｃｍになるようにｆｎ又
はｔｓの値を設定して口径６インチの珪素基板上に口径
６インチの立方晶炭化珪素の第１の種結晶を形成する。
同様にして、形成される炭化珪素の抵抗率が５０Ωｃｍ
になるようにｆｎ又はｔｓの値を設定して口径６インチ
の珪素基板上に口径６インチの立方晶炭化珪素の第２の
種結晶を形成する。
【００３７】次に、上記種結晶たる炭化珪素が形成され
た基板を黒鉛製のるつぼに下向きに設置し、るつぼ下部
にＳｉＣパウダーを挿入し、パウダー温度を２４００
℃、基板温度を２０００℃としてＳｉＣパウダーを昇華
させ、基板上にＳｉＣを再結晶化させた。この場合、基
板表面とパウダー上部との間隔を１００ｍｍとする。Ｓ
ｉＣの成長速度は０．５ｍｍ／ｈｒである。
【００３８】１０ｍｍ成長後の表面を５００℃の熔融Ｋ
ＯＨで１０分エッチング処理し、表面のエッチピット密
度を測定したところ、第１の種結晶（抵抗率が０．００
１Ωｃｍ）を用いた場合には、１０／ｃｍ2以下である
のに対し、第２の種結晶（抵抗率が５０Ωｃｍ）を用い
た場合には、３５００／ｃｍ2となった。すなわち、抵
抗率を著しく低く押さえることにより、昇華再結晶化に
おけるパーティクル（主として原料の炭化珪素粉）の静
電気による付着を抑えることができ、欠陥濃度が著しく
低い、口径６インチ、厚さ１０ｍｍの高品位の立方晶炭
化珪素インゴットが得られる。
【００３９】次に、比較のために、同様の条件下で、市
販の６Ｈ−ＳｉＣ（マイクロパイプ濃度１００／ｃｍ
２、口径２インチ、抵抗率４０Ωｃｍ）を基板にしてＳ
ｉＣを昇華再結晶化させたところ、表面のエッチピット
密度は１０００／ｃｍ2、パーティクル数は３０００／
ｃｍ2であった。
【００４０】以上のように、上記実施例によれば、とｐ
ｎ接合部において１０24／ｃｍ4を超える急峻な不純物
濃度勾配が形成できる。また、上述の実施例５に示した
ように、不純物濃度を１×１０14〜１×１０21／ｃｍ3
の範囲で制御良く変化し得ることから、濃度勾配も１０
17／ｃｍ4から１０24／ｃｍ4の範囲で制御可能であるこ
とは自明であり、半導体デバイスのｐｎ接合部において
３から１００００Ｖの広い範囲で降伏電圧を制御可能で
あることが明らかである。
【００４１】以上、実施例に基づいて説明したように、
本発明を用いると、広い範囲での不純物濃度制御および
不純物濃度勾配制御が高精度で可能となり、半導体デバ
イスのビルトインポテンシャルや降伏電圧を高精度で制
御することが可能となる。また、本発明の効果は不純物
としてＮ2，ＢＣｌ3を用いた場合に限られたものではな
く、珪素に対して拡散し得る不純物であれば、一切の制
限なく、本発明の効果が発現する。 また、炭化珪素の
原料としては、ＳｉＨ2Ｃｌ2とＣ2Ｈ2を用いたが、その
他基板上に珪素を析出させる原料と、この珪素を炭化さ
せ得る炭素源を組み合わせることにより、本発明の効果
が発現する。
【００４２】炭化珪素の成長温度としては１２００℃を
用いたが、これも珪素源の分解ならびに珪素層の炭化が
起こり得る温度９００℃以上であれば、本発明の効果が
発現し得る。炭化珪素成長時のガス供給時間に関しても
本発明の実施例に限られるものではなく、所望の炭化珪
素膜厚を得るための必要なガス導入時間、ガス導入回数
を選択することができる。炭化珪素の結晶相としても立
方晶に限るものではなく、六方晶系や菱面体晶系の炭化
珪素であっても、本発明の効果は何ら変わるものではな
い。
【００４３】さらに、上述の実施例では、気相成長法に
よる場合の例を掲げたが、本発明は、液相成長法にも適
用できる。液相成長法による場合は、はじめに基板表面
をＳｉ融液に接触させ、基板表面にＳｉ層を成長させた
後、このＳｉ層を不純物雰囲気に露出させ（例えば、不
純物雰囲気の気相や不純物を含んだＳｉ融液）、Ｓｉ層
中に不純物を拡散させ、次いで、不純物を含んだＳｉ表
面を炭化水素雰囲気に露出させる。これにより、液相成
長法によっても、気相成長法と同様の効果をえることが
できる。また、上記実施例では、不純物濃度勾配を１．
４×１０24／ｃｍ4にした例を掲げたが、本発明の方法
によれば、不純物濃度勾配を１×１０18／ｃｍ4〜４×
１０24／ｃｍ4の範囲内で任意に選定することができる
ことが確認されている。以下、本発明との比較のため
に、従来の製造方法の具体例を比較例として掲げる。
【００４４】（比較例１）この比較例は、実施例１にお
ける単位工程が異なるほかは実施例１と同様の成膜条件
で成膜を行うものである。すなわち、図８に示すよう
に、実施例１における単位工程を繰り返す代わりに、Ｈ
2ガス、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス、Ｎ2ガス及びＣ2Ｈ2ガスを同
時に連続して６０分間供給することによって、炭化珪素
形成と同時に不純物添加も行うようにしたものである。
各ガスの供給量は、実施例１と同じである。
【００４５】これにより、７７μｍの立方晶炭化珪素半
導体膜を基板４（単結晶珪素基板）上にを得た。珪素基
板上に成長した炭化珪素中の不純物をＳＩＭＳ（２次イ
オン質量分析法）により測定した結果、炭化珪素中のＮ
濃度は３．２×１０16／ｃｍ 3で均一に分布しているこ
とが判明した。また、この炭化珪素中の室温における電
子濃度をホール効果を用いて測定したところ、２．７×
１０16／ｃｍ3であることが分かった。また、この炭化
珪素の抵抗率は０．４２Ωｃｍであった。不純物濃度の
ばらつきは、面内、厚さ方向とも８．２％であった。
【００４６】この比較例１から、明らかなように、上述
の実施例によれば、一旦基板上に珪素層を形成し、形成
と同時に不純物を添加した後に、不純物を含んだ珪素層
を炭化するようにしていることから、炭化珪素形成と同
時に不純物を添加した場合に比べて、同量の不純物ガス
導入量であっても不純物濃度は３桁以上高くなり、炭化
珪素の抵抗率を著しく低減することが可能となる。
【００４７】（比較例２）この比較例は、上述の比較例
１において、図９に示すように、Ｎ2ガスの供給の代わ
りにＢＣｌ3ガスを２０ｓｃｃｍ供給するようにしたほ
かは比較例１と同じである。これにより、珪素層に添加
する不純物として、Ｎ（ドナー）の代わりに、Ｂ（アク
セプター）を添加するようにした点を除く外は比較例１
と同じであるので、詳細説明は省略する。
【００４８】これにより、７７μｍの立方晶炭化珪素膜
を珪素基板上に得た。珪素基板上に成長した炭化珪素中
の不純物をＳＩＭＳ（２次イオン質量分析法）により測
定した結果、炭化珪素中のＢ濃度は２．２ｘ１０16／ｃ
ｍ3で均一に分布していることが判明した。また、この
炭化珪素中の室温における正孔濃度をホール効果を用い
て測定したところ、７．５ｘ１０15／ｃｍ3であること
が分かった。また、この炭化珪素の抵抗率は１．７４Ω
−ｃｍであった。不純物濃度のばらつきは、面内、厚さ
方向とも８．２％であった。
【００４９】この比較例２からも、明らかなように、上
述の実施例によれば、一旦基板上に珪素層を形成し、形
成と同時に不純物を添加した後に、不純物を含んだ珪素
層を炭化するようにしていることから、炭化珪素形成と
同時に不純物を添加した場合に比べて、同量の不純物ガ
ス導入量であっても不純物濃度は３桁以上高くなり、炭
化珪素の抵抗率を著しく低減することが可能となる。
【００５０】（比較例３）次に、図１０を参照にしなが
ら比較例３にかかる炭化珪素製造方法及び炭化珪素を説
明する。この比較例の炭化珪素製造方法は、上述の比較
例１の炭化珪素製造方法におけるＮ2ガスの供給量（ｆ
ｎ）を変えて多数の炭化珪素半導体を成膜した外は比較
例１と同じであるので、詳細説明は省略する。
【００５１】図１１はｆｎを変化させて成膜した多数の
炭化珪素半導体中の電子濃度を観測した結果を示すグラ
フである。図１１に示されるように、電子濃度はｆｎに
よって増加する傾向があるが、その関係は比例関係では
なく、ｆｎの増加に伴い、電子濃度の増加傾向が鈍化す
る傾向にある。また、本比較例における電子濃度の可変
範囲は１×１０13／ｃｍ3から４×１０16／ｃｍ3程度で
あり、上述の実施例の場合に比較して狭く、半導体デバ
イスの製造には不十分である。
【００５２】（比較例４）次に、基板４（単結晶珪素基
板）上に、ｐｎ接合を有する半導体装置を形成する比較
例を比較例４として掲げる。この比較例は、上述の比較
例１の方法を３０分行って基板４上にｎ型半導体を形成
し、次に、比較例３の方法を３０分行うことによって、
上記ｎ型半導体の上にｐ型半導体を形成して、基板４上
にｐｎ接合された厚さ７７μｍの炭化珪素半導体を形成
するものである。成膜条件は、成膜時間を除いてはそれ
ぞれ比較例１、２と同じである。
【００５３】次に、基板４（単結晶珪素基板）をＨＦと
ＨＮＯ3の混合溶液を用いて除去し、炭化珪素半導体の
上面側（ｐタイプ側）と下面側（ｎタイプ側）にＮｉの
電極を蒸着する。次いで、上面、下面の電極に導線を接
着し、直流電圧を印加しつつ、ｐｎ接合部の容量を測定
した。印加電圧は−１０Ｖから＋１０Ｖの直流であり、
容量測定は１ＭＨｚの交流電圧（０．２Ｖ）を用いた。
印加電圧に対する容量変化から、本方法にて形成された
ｐｎ接合部のビルトインポテンシャルは０．９２Ｖであ
ることが見出され、ｐｎ接合部の不純物濃度勾配が４．
５ｘ１０18／ｃｍ4であることが算出された。次に、上
部電極をマイナス側とし下部電極をプラス側とし炭化珪
素内のｐｎ接合に電圧を印加したところ、１２４Ｖで降
伏現象が観測された。
【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、基体上
に気相又は液相から薄膜を析出させて炭化珪素半導体を
形成する炭化珪素製造方法において、基体上に珪素層を
形成する珪素層形成工程と、前記珪素層にＮ，Ｂ，Ａ
ｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｓｅ，Ｚｎ，Ｏ，Ａ
ｕ，Ｖ，Ｅｒ，Ｇｅ，Ｆｅから選ばれる少なくとも１種
類の元素を不純物として添加する不純物添加工程と、前
記不純物が添加された珪素層を炭化して不純物が添加さ
れた炭化珪素層を形成する炭化工程とを有することを特
徴とするもので、これにより、不純物源や不純物濃度に
対する制限もしくは不純物添加範囲の深さ制限等を受け
ること無く、高い制御性のもとで不純物添加をおこない
つつ、十分な生産性のもとで製造を可能とする炭化珪素
製造方法、炭化珪素及び半導体装置を得ているものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１にかかる炭化珪素製造方法を実施する
ためのＣＶＤ装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１にかかる炭化珪素製造方法の原料ガス
供給タイミングの説明である。
【図３】実施例２にかかる炭化珪素製造方法の原料ガス
供給タイミングの説明である。
【図４】実施例３にかかる炭化珪素製造方法の原料ガス
供給タイミングの説明である。
【図５】実施例４にかかる炭化珪素製造方法の原料ガス
供給タイミングの説明である。
【図６】実施例５にかかる炭化珪素製造方法の原料ガス
供給タイミングの説明である。
【図７】ｔｓとｆｎを変化させて成膜した多数の炭化珪
素中の電子濃度を観測した結果を示すグラフである。
【図８】比較例１にかかる炭化珪素製造方法の原料ガス
供給タイミングの説明である。
【図９】比較例２にかかる炭化珪素製造方法の原料ガス
供給タイミングの説明である。
【図１０】比較例３にかかる炭化珪素製造方法の原料ガ
ス供給タイミングの説明である。
【図１１】ｆｎを変化させて成膜した多数の炭化珪素中
の電子濃度を観測した結果を示すグラフである。
【図１２】比較例４にかかる炭化珪素製造方法の原料ガ
ス供給タイミングの説明である。
【符号の説明】
１…成膜室、２…ガス導入パイプ、３…プレート、４…
基板、５…加熱手段、６…排気パイプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BE08 DB01 DB05 EB01 ED06 5F045 AA06 AB06 AC05 AC15 AD14 AD15 AD16 AD17 AD18 AE17 AF03 AF13 BB04 DA59 DP15 DP27 EK03 HA14 5F053 AA03 DD01 FF01 FF05 HH01 HH04 PP03 PP12 RR05

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基体上に気相又は液相から薄膜を析出さ
    せて炭化珪素を形成する炭化珪素製造方法において、 基体上に珪素層を形成する珪素層形成工程と、 前記珪素層にＮ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｓ
    ｂ，Ｓｅ，Ｚｎ，Ｏ，Ａｕ，Ｖ，Ｅｒ，Ｇｅ，Ｆｅから
    選ばれる少なくとも１種類の元素を不純物として添加す
    る不純物添加工程と、 前記不純物が添加された珪素層を炭化して不純物が添加
    された炭化珪素層を形成する炭化工程とを有することを
    特徴とする炭化珪素の製造方法。
  2. 【請求項２】 前記珪素層形成工程、不純物添加工程及
    び炭化工程を化学気相成長法を用いて基体上に薄膜をエ
    ピタキシャル成長をさせながら行い、前記珪素層形成工
    程における珪素原料としてシラン系又はジクロロシラン
    系ガスを用い、前記炭化工程における炭素原料として不
    飽和炭化水素ガスを用いることを特徴とする請求項１に
    記載の炭化珪素製造方法。
  3. 【請求項３】 前記珪素層形成工程後に、不純物添加工
    程を行い、しかる後、炭化工程を行うことを特徴とする
    請求項１又は２に記載の炭化珪素製造方法。
  4. 【請求項４】 前記珪素層形成工程と不純物添加工程と
    を同時に行い、しかる後、炭化工程を行うことを特徴と
    する請求項１又は２に記載の炭化珪素製造方法。
  5. 【請求項５】 前記珪素層形成工程と不純物添加工程と
    を同時に行いつつ、これら工程を開始した一定時間後に
    炭化工程を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載
    の炭化珪素製造方法。
  6. 【請求項６】 前記珪素層形成工程、不純物添加工程及
    び炭化工程によって薄膜状の炭化珪素を形成する一連の
    単位工程を繰り返し行うことにより、目的の厚さの炭化
    珪素層を形成することを特徴とする請求項１〜５のいず
    れかに記載の炭化珪素製造方法。
  7. 【請求項７】 前記各単位工程において添加する不純物
    量を変えることによって、厚さ方向に不純物濃度が異な
    る炭化珪素層を形成することを特徴とする請求項６に記
    載の炭化珪素製造方法。
  8. 【請求項８】 得られる炭化珪素の不純物濃度が、１×
    １０13／ｃｍ3〜１×１０21／ｃｍ3の範囲になるように
    不純物添加量を制御することを特徴とする請求項１〜７
    に記載の炭化珪素製造方法。
  9. 【請求項９】 得られる炭化珪素の厚さ方法における不
    純物濃度勾配が、１×１０18／ｃｍ4〜４×１０24／ｃ
    ｍ4の範囲になるように不純物添加量を制御することを
    特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の炭化珪素製
    造方法。
  10. 【請求項１０】 前記基体は少なくともその表面が単結
    晶珪素、立方晶炭化珪素又は六方晶炭化珪素で構成され
    ており、前記基体表面に形成される炭化珪素が立方晶炭
    化珪素又は六方晶炭化珪素であることを特徴とする請求
    項１〜９のいずれかに記載の炭化珪素製造方法。
  11. 【請求項１１】 基体上に炭化珪素層を形成した後に、
    基体を除去してウエハ状の炭化珪素を形成することを特
    徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の炭化珪素製
    造方法。
  12. 【請求項１２】 単位工程における不純物添加工程で添
    加する不純物の種類を変えることによって炭化珪素層中
    にｐｎ接合を設けることを特徴とする請求項６〜１１の
    いずれかに記載の炭化珪素製造方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１〜１２の炭化珪素製造方法に
    よって製造された炭化珪素を種結晶に用いて気相成長
    法、昇華再結晶法、又は、液相成長法によって炭化珪素
    を成長させることを特徴とする炭化珪素製造方法。
  14. 【請求項１４】 厚さ方向における不純物濃度勾配が、
    １×１０22／ｃｍ4〜４×１０24／ｃｍ4である層領域を
    有する炭化珪素。
  15. 【請求項１５】 請求項１〜１３に記載の製造法によっ
    て製造された炭化珪素を用いたことを特徴とする半導体
    装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１４に記載の炭化珪素を用いた
    ことを特徴とする半導体装置。
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003282566A (ja) * 2002-01-15 2003-10-03 Tokyo Electron Ltd 成膜方法及び成膜装置
JP2005537657A (ja) * 2002-08-30 2005-12-08 オクメティック オーワイジェー 低不純物炭化ケイ素ウェーハとそのハイパワーデバイスにおける使用
US7164187B2 (en) 2002-12-16 2007-01-16 Hoya Corporation Semiconductor and semiconductor substrate, method of manufacturing the same, and semiconductor device
KR100833834B1 (ko) * 2004-03-24 2008-06-02 각코우호우징 메이조다이가쿠 형광체 및 발광 다이오드
JP2011044744A (ja) * 2010-11-25 2011-03-03 Sumitomo Electric Ind Ltd 炭化珪素半導体
US20120037067A1 (en) * 2010-08-13 2012-02-16 Seiko Epson Corporation Cubic silicon carbide film manufacturing method, and cubic silicon carbide film-attached substrate manufacturing method
JP2012171830A (ja) * 2011-02-21 2012-09-10 Seiko Epson Corp 立方晶炭化珪素半導体基板の製造方法
DE112010000867T5 (de) 2009-02-19 2013-01-03 Toyota Jidosha K.K. Herstellungsverfahren für SiC-Einkristall vom n-Typ, dadurch erhaltener SiC-Einkristall vomn-Typ und dessen Anwendung(7) E] Antrag auf vorzeitige Bearbeitung oder PrU
JP2013028475A (ja) * 2011-07-27 2013-02-07 Kyocera Corp 単結晶基板およびそれを用いた半導体素子
JP2014166957A (ja) * 2014-04-24 2014-09-11 Sumitomo Electric Ind Ltd 炭化珪素半導体およびその製造方法と製造装置
JP2015122540A (ja) * 2015-03-16 2015-07-02 住友電気工業株式会社 炭化珪素半導体およびその製造方法と製造装置
JP2019169743A (ja) * 2019-06-28 2019-10-03 昭和電工株式会社 ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法
US10930492B2 (en) 2015-09-11 2021-02-23 Showa Denko K.K. Method for producing SiC epitaxial wafer and apparatus for producing SiC epitaxial wafer
JP2021031332A (ja) * 2019-08-23 2021-03-01 住友金属鉱山株式会社 炭化珪素基板及びその製造方法

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3650727B2 (ja) * 2000-08-10 2005-05-25 Ｈｏｙａ株式会社 炭化珪素製造方法
JP2002220299A (ja) * 2001-01-19 2002-08-09 Hoya Corp 単結晶ＳｉＣ及びその製造方法、ＳｉＣ半導体装置並びにＳｉＣ複合材料
JP4848495B2 (ja) * 2001-06-04 2011-12-28 学校法人関西学院 単結晶炭化ケイ素及びその製造方法
JP2003068654A (ja) 2001-08-27 2003-03-07 Hoya Corp 化合物単結晶の製造方法
JP2003068655A (ja) * 2001-08-27 2003-03-07 Hoya Corp 化合物単結晶の製造方法
JP2003095798A (ja) * 2001-09-27 2003-04-03 Hoya Corp 単結晶基板の製造方法
US6763699B1 (en) 2003-02-06 2004-07-20 The United States Of America As Represented By The Administrator Of Natural Aeronautics And Space Administration Gas sensors using SiC semiconductors and method of fabrication thereof
US7061021B2 (en) * 2003-05-01 2006-06-13 The University Of South Carolina System and method for fabricating diodes
US7638841B2 (en) * 2003-05-20 2009-12-29 Fairchild Semiconductor Corporation Power semiconductor devices and methods of manufacture
US7037773B2 (en) * 2004-03-29 2006-05-02 United Microelectronics Corp. Method of manufacturing metal-oxide-semiconductor transistor
US20070169687A1 (en) * 2006-01-26 2007-07-26 Caracal, Inc. Silicon carbide formation by alternating pulses
US7811914B1 (en) * 2006-04-20 2010-10-12 Quick Nathaniel R Apparatus and method for increasing thermal conductivity of a substrate
TWI302043B (en) * 2006-06-27 2008-10-11 Everlight Electronics Co Ltd Base structure for ultra-thin light-emitting diode and manufacturing method thereof
DE112007001813T5 (de) * 2006-07-31 2009-07-09 Applied Materials, Inc., Santa Clara Verfahren zum Steuern der Morphologie während der Bildung einer epitaktischen Schicht
JP5078314B2 (ja) 2006-10-18 2012-11-21 ローム株式会社 ショットキーバリアダイオードおよびその製造方法
US7727919B2 (en) * 2007-10-29 2010-06-01 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. High resistivity silicon carbide
US20090208770A1 (en) * 2008-02-14 2009-08-20 Ralf Jonczyk Semiconductor sheets and methods for fabricating the same
TWI440198B (zh) * 2008-03-13 2014-06-01 Nexpower Technology Corp 薄膜疊層太陽能電池與其製作方法
US20090280336A1 (en) * 2008-05-08 2009-11-12 Ralf Jonczyk Semiconductor sheets and methods of fabricating the same
JP2010095397A (ja) * 2008-10-15 2010-04-30 Nippon Steel Corp 炭化珪素単結晶及び炭化珪素単結晶ウェハ
JP5415853B2 (ja) * 2009-07-10 2014-02-12 東京エレクトロン株式会社 表面処理方法
US8574528B2 (en) 2009-09-04 2013-11-05 University Of South Carolina Methods of growing a silicon carbide epitaxial layer on a substrate to increase and control carrier lifetime
DE102009056162B4 (de) * 2009-11-27 2015-12-24 Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh Verfahren zur Herstellung einer defektarmen kristallinen Siliziumschicht auf einem Substrat mittels chemischer oder physikalischer Gasphasenabscheidung
JP5678622B2 (ja) * 2010-12-03 2015-03-04 株式会社デンソー 炭化珪素単結晶の製造方法
EP2698808B1 (en) * 2011-04-11 2018-12-05 Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. Method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device
US8860040B2 (en) 2012-09-11 2014-10-14 Dow Corning Corporation High voltage power semiconductor devices on SiC
US9018639B2 (en) 2012-10-26 2015-04-28 Dow Corning Corporation Flat SiC semiconductor substrate
TW201427052A (zh) * 2012-11-05 2014-07-01 Nusola Inc 寬能隙光伏裝置及其製造方法
US9017804B2 (en) 2013-02-05 2015-04-28 Dow Corning Corporation Method to reduce dislocations in SiC crystal growth
US9738991B2 (en) 2013-02-05 2017-08-22 Dow Corning Corporation Method for growing a SiC crystal by vapor deposition onto a seed crystal provided on a supporting shelf which permits thermal expansion
US9797064B2 (en) 2013-02-05 2017-10-24 Dow Corning Corporation Method for growing a SiC crystal by vapor deposition onto a seed crystal provided on a support shelf which permits thermal expansion
US8940614B2 (en) 2013-03-15 2015-01-27 Dow Corning Corporation SiC substrate with SiC epitaxial film
JP2014187113A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Toshiba Corp 気相成長装置および気相成長方法
JP5741652B2 (ja) * 2013-08-30 2015-07-01 トヨタ自動車株式会社 ｎ型ＳｉＣ単結晶及びその製造方法
JP6306411B2 (ja) * 2014-04-17 2018-04-04 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
US9279192B2 (en) 2014-07-29 2016-03-08 Dow Corning Corporation Method for manufacturing SiC wafer fit for integration with power device manufacturing technology
TWI660076B (zh) * 2017-10-06 2019-05-21 環球晶圓股份有限公司 碳化矽晶體及其製造方法
TWI723415B (zh) * 2019-06-05 2021-04-01 環球晶圓股份有限公司 碳化矽晶體及碳化矽晶種片
EP4001475A1 (en) 2020-11-19 2022-05-25 Zadient Technologies SAS Improved furnace apparatus for crystal production
CN115961346A (zh) * 2022-12-29 2023-04-14 深圳市重投天科半导体有限公司 大尺寸碳化硅外延气体供应装置及供应方法

Family Cites Families (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1561641A (en) * 1918-05-31 1925-11-17 William A Farish Refractory composition
US2205308A (en) * 1937-07-26 1940-06-18 Gen Electric Electrical resistor
US2431326A (en) * 1942-10-29 1947-11-25 Carborundum Co Silicon carbide articles and method of making same
US2907972A (en) * 1957-08-12 1959-10-06 Carborundum Co Process for producing silicon carbide bodies
US3035325A (en) * 1958-02-21 1962-05-22 Carborundum Co Method of making silicon carbide bodies
US3166614A (en) * 1959-11-30 1965-01-19 Carborundum Co Process of making nuclear fuel element
US3148128A (en) * 1961-07-10 1964-09-08 Kemmerer Coal Company Adjustable slope char oven
US3205043A (en) * 1962-04-04 1965-09-07 Carborundum Co Cold molded dense silicon carbide articles and method of making the same
JPS6037079B2 (ja) * 1981-07-21 1985-08-23 タテホ化学工業株式会社 原料内の空隙に成長したウイスカ−の分離法
JPS6052120B2 (ja) * 1982-06-04 1985-11-18 タテホ化学工業株式会社 炭化珪素の製造方法
JPS60255697A (ja) * 1984-05-31 1985-12-17 Sharp Corp 炭化珪素単結晶の不純物濃度制御方法
JPS60264399A (ja) * 1984-06-11 1985-12-27 Sharp Corp 炭化珪素単結晶の製造方法
US4599789A (en) * 1984-06-15 1986-07-15 Harris Corporation Process of making twin well VLSI CMOS
JPS61242998A (ja) * 1985-04-18 1986-10-29 Sharp Corp 炭化珪素単結晶半導体の製造方法
JPS6395105A (ja) * 1986-10-08 1988-04-26 Bridgestone Corp 炭化珪素の製造方法
JP2546696B2 (ja) * 1987-12-17 1996-10-23 富士通株式会社 シリコン炭化層構造
JP2534525B2 (ja) * 1987-12-19 1996-09-18 富士通株式会社 β−炭化シリコン層の製造方法
JPH02172895A (ja) 1988-12-22 1990-07-04 Nec Corp 半導体の結晶成長方法
US5221411A (en) * 1991-04-08 1993-06-22 North Carolina State University Method for synthesis and processing of continuous monocrystalline diamond thin films
JPH051380A (ja) 1991-06-24 1993-01-08 Hoya Corp 炭化ケイ素の成膜方法
JP2989051B2 (ja) * 1991-09-24 1999-12-13 ローム株式会社 炭化シリコンバイポーラ半導体装置およびその製造方法
DE4234508C2 (de) * 1992-10-13 1994-12-22 Cs Halbleiter Solartech Verfahren zur Herstellung eines Wafers mit einer monokristallinen Siliciumcarbidschicht
JPH06338629A (ja) 1993-03-29 1994-12-06 Sanyo Electric Co Ltd 炭化ケイ素発光ダイオード素子
US5415126A (en) * 1993-08-16 1995-05-16 Dow Corning Corporation Method of forming crystalline silicon carbide coatings at low temperatures
JP3563093B2 (ja) * 1993-09-24 2004-09-08 住友電気工業株式会社 半導体装置
US6440823B1 (en) * 1994-01-27 2002-08-27 Advanced Technology Materials, Inc. Low defect density (Ga, Al, In)N and HVPE process for making same
US5679152A (en) * 1994-01-27 1997-10-21 Advanced Technology Materials, Inc. Method of making a single crystals Ga*N article
JPH07254724A (ja) * 1994-03-15 1995-10-03 Toshiba Corp Ｘ線検出器
DE4429825C1 (de) * 1994-08-23 1995-11-09 Heraeus Quarzglas Beschichtetes Bauteil aus Quarzglas
US6075259A (en) * 1994-11-14 2000-06-13 North Carolina State University Power semiconductor devices that utilize buried insulating regions to achieve higher than parallel-plane breakdown voltages
JPH08188408A (ja) 1994-12-29 1996-07-23 Toyo Tanso Kk 化学蒸着法による炭化ケイ素成形体及びその製造方法
JPH08306700A (ja) * 1995-04-27 1996-11-22 Nec Corp 半導体装置及びその製造方法
US5759908A (en) * 1995-05-16 1998-06-02 University Of Cincinnati Method for forming SiC-SOI structures
JP3628079B2 (ja) * 1995-08-11 2005-03-09 Ｈｏｙａ株式会社 炭化珪素薄膜製造方法並びに炭化珪素薄膜および積層基板
JP3647515B2 (ja) * 1995-08-28 2005-05-11 株式会社デンソー ｐ型炭化珪素半導体の製造方法
JP3735145B2 (ja) * 1995-09-14 2006-01-18 松下電器産業株式会社 炭化珪素薄膜およびその製造方法
US5671914A (en) * 1995-11-06 1997-09-30 Spire Corporation Multi-band spectroscopic photodetector array
US5670414A (en) * 1996-02-06 1997-09-23 National Science Council Graded-gap process for growing a SiC/Si heterojunction structure
US6533874B1 (en) * 1996-12-03 2003-03-18 Advanced Technology Materials, Inc. GaN-based devices using thick (Ga, Al, In)N base layers
JP3983341B2 (ja) 1997-04-26 2007-09-26 Ｈｏｙａ株式会社 炭化珪素、及び炭化珪素の製造方法
JPH10330732A (ja) * 1997-06-04 1998-12-15 Hitachi Chem Co Ltd 摩擦材組成物及び該摩擦材組成物を用いた摩擦材
JPH1160389A (ja) 1997-08-07 1999-03-02 Denso Corp 炭化珪素単結晶の製造方法
JP3180895B2 (ja) * 1997-08-18 2001-06-25 富士電機株式会社 炭化けい素半導体装置の製造方法
JPH11162850A (ja) 1997-08-27 1999-06-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 炭化珪素基板およびその製造方法、並びに炭化珪素基板を用いた半導体素子
JP3105481B2 (ja) * 1997-10-14 2000-10-30 日本原子力研究所 炭化ケイ素半導体へのドナー不純物をドープする方法
JPH11268995A (ja) * 1998-03-20 1999-10-05 Denso Corp 炭化珪素単結晶の製造方法
AU731869B2 (en) * 1998-11-12 2001-04-05 Kaneka Corporation Solar cell module
US6306211B1 (en) * 1999-03-23 2001-10-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for growing semiconductor film and method for fabricating semiconductor device
JP3650727B2 (ja) * 2000-08-10 2005-05-25 Ｈｏｙａ株式会社 炭化珪素製造方法
JP2002252233A (ja) * 2001-02-22 2002-09-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP2002280316A (ja) * 2001-03-19 2002-09-27 Bridgestone Corp ウエハ及びその製造方法
US6750119B2 (en) * 2001-04-20 2004-06-15 International Business Machines Corporation Epitaxial and polycrystalline growth of Si1-x-yGexCy and Si1-yCy alloy layers on Si by UHV-CVD
US6562416B2 (en) * 2001-05-02 2003-05-13 Advanced Micro Devices, Inc. Method of forming low resistance vias
US6548313B1 (en) * 2002-05-31 2003-04-15 Intel Corporation Amorphous carbon insulation and carbon nanotube wires
JP2004343133A (ja) * 2004-06-21 2004-12-02 Hoya Corp 炭化珪素製造方法、炭化珪素及び半導体装置
US7115955B2 (en) * 2004-07-30 2006-10-03 International Business Machines Corporation Semiconductor device having a strained raised source/drain
US7352065B2 (en) * 2004-09-09 2008-04-01 Nanodynamics, Inc. Semiconductor devices having amorphous silicon-carbon dielectric and conducting layers

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003282566A (ja) * 2002-01-15 2003-10-03 Tokyo Electron Ltd 成膜方法及び成膜装置
US8803160B2 (en) 2002-08-30 2014-08-12 Siced Electronics Development Gmbh & Co. Kg Lightly doped silicon carbide wafer and use thereof in high power devices
JP2005537657A (ja) * 2002-08-30 2005-12-08 オクメティック オーワイジェー 低不純物炭化ケイ素ウェーハとそのハイパワーデバイスにおける使用
US8097524B2 (en) 2002-08-30 2012-01-17 Norstel Ab Lightly doped silicon carbide wafer and use thereof in high power devices
US7164187B2 (en) 2002-12-16 2007-01-16 Hoya Corporation Semiconductor and semiconductor substrate, method of manufacturing the same, and semiconductor device
KR100833834B1 (ko) * 2004-03-24 2008-06-02 각코우호우징 메이조다이가쿠 형광체 및 발광 다이오드
US9157171B2 (en) 2009-02-19 2015-10-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Production method of n-type SiC single crystal, n-type SiC single crystal obtained thereby and application of same
DE112010000867T5 (de) 2009-02-19 2013-01-03 Toyota Jidosha K.K. Herstellungsverfahren für SiC-Einkristall vom n-Typ, dadurch erhaltener SiC-Einkristall vomn-Typ und dessen Anwendung(7) E] Antrag auf vorzeitige Bearbeitung oder PrU
US20150275394A1 (en) * 2010-08-13 2015-10-01 Seiko Epson Corporation Cubic silicon carbide film manufacturing method, cubic silicon carbide film-attached substrate manufacturing method, and power device by use of the cubic silicon carbide film
JP2012041204A (ja) * 2010-08-13 2012-03-01 Seiko Epson Corp 立方晶炭化ケイ素膜の製造方法及び立方晶炭化ケイ素膜付き基板の製造方法
US20120037067A1 (en) * 2010-08-13 2012-02-16 Seiko Epson Corporation Cubic silicon carbide film manufacturing method, and cubic silicon carbide film-attached substrate manufacturing method
US9732439B2 (en) * 2010-08-13 2017-08-15 Seiko Epson Corporation Method of forming a laminate of epitaxially grown cubic silicon carbide layers, and method of forming a substrate-attached laminate of epitaxially grown cubic silicon carbide layers
JP2011044744A (ja) * 2010-11-25 2011-03-03 Sumitomo Electric Ind Ltd 炭化珪素半導体
JP2012171830A (ja) * 2011-02-21 2012-09-10 Seiko Epson Corp 立方晶炭化珪素半導体基板の製造方法
JP2013028475A (ja) * 2011-07-27 2013-02-07 Kyocera Corp 単結晶基板およびそれを用いた半導体素子
JP2014166957A (ja) * 2014-04-24 2014-09-11 Sumitomo Electric Ind Ltd 炭化珪素半導体およびその製造方法と製造装置
JP2015122540A (ja) * 2015-03-16 2015-07-02 住友電気工業株式会社 炭化珪素半導体およびその製造方法と製造装置
US10930492B2 (en) 2015-09-11 2021-02-23 Showa Denko K.K. Method for producing SiC epitaxial wafer and apparatus for producing SiC epitaxial wafer
JP2019169743A (ja) * 2019-06-28 2019-10-03 昭和電工株式会社 ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法
JP2021031332A (ja) * 2019-08-23 2021-03-01 住友金属鉱山株式会社 炭化珪素基板及びその製造方法
JP7322594B2 (ja) 2019-08-23 2023-08-08 住友金属鉱山株式会社 炭化珪素基板及びその製造方法

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