JP2014047090A - 炭化珪素半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】反応炉内に、Siを含むガス、Cを含むガスおよびClを含むガスを導入するS5。次に、ステップS5で導入した原料ガス、添加ガス、ドーピングガスおよびキャリアガスからなるガス雰囲気中で、CVD法により4H−SiC基板の表面にSiCエピタキシャル膜を成長させる(第1工程)S6。このとき、ガス雰囲気中のSiを含むガスに対するClを含むガスの導入量を徐々に減少させる(第2工程)。第1工程の開始時のガス雰囲気の組成は、Siを含むガス中のSi原子の数に対してClを含むガス中のCl原子の数が3倍となっている。第2工程では、ガス雰囲気中の、Siを含むガス中のSi原子数に対するClを含むガス中のCl原子数を0.5%/分〜1.0%/分の割合で減少させる。
【選択図】図1−1
Description
実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法について、半導体材料として炭化珪素の四層周期六方晶(4H−SiC)を用いた半導体装置を作製(製造)する場合を例に説明する。図1−1は、実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法の概要を示すフローチャートである。図1−2は、実施の形態にかかる炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。まず、4H−SiCからなる基板(4H−SiC基板)1を用意し、一般的な有機洗浄法やRCA洗浄法により洗浄する(ステップS1)。
次に、SiCエピタキシャル膜の成膜時間と膜厚との関係について説明する。図2は、第1比較例におけるSiCエピタキシャル膜の成膜時間と膜厚との関係について示す特性図である。添加ガスとしてClを含むガスを用いたときの、SiCエピタキシャル膜の成膜時間と膜厚との関係について検証した(以下、第1比較例とする)。第1比較例の成膜条件は、次のとおりである。まず、反応炉内のガス雰囲気を、原料ガスとなるSiH4/H2ガスおよびC3H8/H2ガスに添加ガスとしてHClガスを添加したガス雰囲気とした。
一般的にエピタキシャル膜の成膜時間と膜厚とは比例関係にあるが、原料ガスにClを含むガスを添加した場合、SiCエピタキシャル膜の成膜時間と膜厚とが比例関係にならないことが確認された。具体的には、原料ガスにClを含むガスを添加することで、SiCエピタキシャル膜の膜厚の増加量が成膜時間の経過とともに減少した。そこで、第1比較例について、SiCエピタキシャル膜の成長開始から45分間における反応炉内のガス雰囲気組成を、四重極型質量分析計(Q−Mass)を用いて分析した。
次に、実施の形態にかかる半導体装置の製造方法によって成長させたSiCエピタキシャル膜2の成膜時間と膜厚との関係について検証した。図4は、実施例におけるSiCエピタキシャル膜の成膜時間と膜厚との関係について示す特性図である。図4に点線で示す第1比較例は、図2に示す測定結果と同様である。まず、上述した実施の形態にかかる半導体装置の製造方法に従い、4H−SiC基板1の表面にSiCエピタキシャル膜2を成長させた(以下、実施例とする)。
次に、ガス雰囲気中のCl/Si比を減少させる割合と、当該割合でガス雰囲気中のCl/Si比が減少されたときのSiCエピタキシャル膜の膜厚との関係について検証した。図5は、実施例におけるSiCエピタキシャル膜の成膜時間とガス雰囲気中のCl/Si比との関係について示す特性図である。ガス雰囲気中のCl/Si比を減少させる割合を種々変更し、SiCエピタキシャル膜の成長開始から30分経過後の膜厚を測定した。
2 SiCエピタキシャル膜
3 反応炉内に導入されるガス
10 SiC単結晶基板
Claims (6)
- 珪素を含むガスおよび炭素を含むガスに塩素を含むガスを添加したガス雰囲気に炭化珪素半導体基板をさらし、前記炭化珪素半導体基板上に炭化珪素半導体膜を成長させる第1工程と、
前記炭化珪素半導体膜の成長中に、前記ガス雰囲気中の前記珪素を含むガスに対する前記塩素を含むガスの導入量を徐々に減少させる第2工程と、
を含むことを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。 - 前記第2工程では、前記ガス雰囲気中の、前記珪素を含むガス中の珪素原子の数に対する前記塩素を含むガス中の塩素原子の数を0.5%/分〜1.0%/分の割合で減少させることを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
- 前記第2工程は、前記第1工程の開始時から行うことを特徴とする請求項1または2に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
- 前記第1工程の開始時の前記ガス雰囲気の組成は、前記珪素を含むガス中の珪素原子の数に対して前記塩素を含むガス中の塩素原子の数が3倍となっていることを特徴とする請求項3に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
- 前記塩素を含むガスは、塩化水素ガスまたは塩素ガスであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
- 前記第1工程では、化学気相成長法により単結晶からなる前記炭化珪素半導体膜を成長させることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
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