JP2014120614A - Method of manufacturing silicon carbide semiconductor device, and deposition device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、炭化珪素半導体装置の製造方法および成膜装置に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device and a film forming apparatus.
特開2008−159947号公報によれば、炭化珪素(SiC)層を形成する成膜装置が開示されている。この成膜装置は、処理容器と、これに接続された一のガスラインとを有する。一のガスラインには、SiH4、C3H8、H2、TMA(トリメチルアルミニウム)およびN2の各々のガス供給源が接続されている。 JP 2008-159947 A discloses a film forming apparatus for forming a silicon carbide (SiC) layer. This film forming apparatus includes a processing container and one gas line connected to the processing container. Each gas supply source of SiH 4 , C 3 H 8 , H 2 , TMA (trimethylaluminum) and N 2 is connected to one gas line.
上記公報に開示された成膜装置によれば、SiCにn型を付与するためのN2と、p型を付与するためのTMAとの処理容器への供給が、一のガスラインから行われる。一のガスラインにTMAが流されると、ガスラインの清浄度の低下が生じやすい。この理由のひとつは、TMAが常温において液体であるため、ガスライン内面上に付着しやすいことによる。高い不純物濃度を有するp型層が形成される場合、成膜時にTMAをより多く供給する必要があることから、ガスラインの清浄度が特に低下しやすい。一のガスラインの清浄度の低下により、形成される炭化珪素層の特性にばらつきが生じる。特に、ドリフト層などの不純物濃度の低いn型層が形成される際に、p型に寄与するTMAの混入が生じると、実効的な不純物濃度が大きく変動してしまう。この結果、炭化珪素半導体装置の特性のばらつきも大きくなってしまう。 According to the film forming apparatus disclosed in the above publication, supply of N 2 for imparting n-type to SiC and TMA for imparting p-type to a processing container is performed from one gas line. . When TMA flows through one gas line, the cleanliness of the gas line is likely to decrease. One reason for this is that TMA is a liquid at room temperature and therefore easily adheres to the inner surface of the gas line. When a p-type layer having a high impurity concentration is formed, it is necessary to supply more TMA at the time of film formation, so that the cleanliness of the gas line is particularly likely to decrease. Due to the decrease in cleanliness of one gas line, the characteristics of the formed silicon carbide layer vary. In particular, when an n-type layer having a low impurity concentration, such as a drift layer, is formed, if TMA that contributes to the p-type is mixed, the effective impurity concentration greatly varies. As a result, the variation in characteristics of the silicon carbide semiconductor device also increases.
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、この発明の目的は、特性の安定した炭化珪素半導体装置を製造することである。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to manufacture a silicon carbide semiconductor device having stable characteristics.
本発明の炭化珪素半導体装置の製造方法は次の工程を有する。化学気相成長法のための成膜室中に基板が配置される。基板の加熱が開始される。基板を加熱しながら、かつ炭化珪素を生成するための原料ガスを成膜室中へ供給しながら、第1の導電型を付与するための第1の添加ガスを第1の経路を経由して成膜室中に供給することで、基板上に第1の導電型を有する第1の炭化珪素層が形成される。基板を加熱しながら、かつ炭化珪素を生成するための原料ガスを成膜室中へ供給しながら、第2の導電型を付与するための第2の添加ガスを第1の経路から独立した第2の経路を経由して成膜室中に供給することで、基板上に第2の導電型を有する第2の炭化珪素層が形成される。第1および第2の炭化珪素層を形成した後に、第1の経路に接続された第3の経路から第1の経路中へ、第1の添加ガスをパージするパージガスが導入される。 The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device of the present invention includes the following steps. A substrate is placed in a deposition chamber for chemical vapor deposition. The heating of the substrate is started. While heating the substrate and supplying the raw material gas for generating silicon carbide into the film formation chamber, the first additive gas for imparting the first conductivity type is passed through the first path. By supplying the film into the deposition chamber, a first silicon carbide layer having the first conductivity type is formed on the substrate. While heating the substrate and supplying the source gas for generating silicon carbide into the film formation chamber, the second additive gas for imparting the second conductivity type is made independent of the first path. The second silicon carbide layer having the second conductivity type is formed on the substrate by supplying the film into the film formation chamber via the two paths. After forming the first and second silicon carbide layers, a purge gas for purging the first additive gas is introduced from the third path connected to the first path into the first path.
上記製造方法によれば、第1の導電型を付与するための第1の添加ガスを輸送するための第1の経路から第2の経路が独立している。よって第2の経路を用いて第2の導電型を有する第2の炭化珪素層を形成する際に、第1の経路の清浄度が不純物濃度に及ぼす影響を抑えることができる。また第1の経路のパージにより第1の経路の清浄度が維持されることで、炭化珪素半導体装置が繰り返し製造される際にも、炭化珪素層の不純物濃度が安定化される。よって、特性の安定した炭化珪素半導体装置を製造することができる。 According to the manufacturing method, the second path is independent from the first path for transporting the first additive gas for imparting the first conductivity type. Therefore, when the second silicon carbide layer having the second conductivity type is formed using the second path, the influence of the cleanliness of the first path on the impurity concentration can be suppressed. Further, by maintaining the cleanliness of the first path by purging the first path, the impurity concentration of the silicon carbide layer is stabilized even when the silicon carbide semiconductor device is repeatedly manufactured. Therefore, a silicon carbide semiconductor device having stable characteristics can be manufactured.
好ましくは、原料ガスは成膜室中へ第2の経路から供給される。これにより、ガスの供給経路を単純化することができる。 Preferably, the source gas is supplied from the second path into the film formation chamber. As a result, the gas supply path can be simplified.
好ましくは、パージガスを導入する工程は、基板の加熱を停止した後にパージガスによって基板を冷却する工程を含む。これにより、パージを行う工程と、基板の温度を下げる工程とを同時に行うことができる。よって炭化珪素半導体装置の製造効率を高めることができる。 Preferably, the step of introducing the purge gas includes a step of cooling the substrate with the purge gas after stopping the heating of the substrate. Thereby, the process of purging and the process of lowering the temperature of the substrate can be performed simultaneously. Therefore, the manufacturing efficiency of the silicon carbide semiconductor device can be increased.
好ましくは、第1の添加ガスはトリメチルアルミニウムを含む。この場合、特に問題となりやすいトリメチルアルミニウムによる第1の経路の清浄度の低下の影響が、上述した理由ににより抑えられる。 Preferably, the first additive gas includes trimethylaluminum. In this case, the influence of the decrease in the cleanliness of the first path due to trimethylaluminum, which is particularly problematic, is suppressed for the reason described above.
好ましくは、パージガスは水素ガスおよび希ガスの少なくともいずれかを含む。これにより、成膜への影響の少ないガスによってパージを行うことができる。 Preferably, the purge gas contains at least one of hydrogen gas and rare gas. Thereby, purging can be performed with a gas having little influence on the film formation.
第1の経路は、第1の添加ガスの供給源に接続された端部と、パージガスが導入される中間部とを有してもよい。好ましくは、第1の経路における端部と中間部との間の距離は100mm未満である。これにより、第1の経路のうちパージされにくい部分の長さを100mm未満に小さくすることができる。 The first path may have an end portion connected to the supply source of the first additive gas and an intermediate portion into which the purge gas is introduced. Preferably, the distance between the end portion and the intermediate portion in the first path is less than 100 mm. As a result, the length of the portion of the first path that is difficult to be purged can be reduced to less than 100 mm.
好ましくは、第2の炭化珪素層が形成される際に、中間部と成長室との間において第1の経路が遮断される。これにより、第2の炭化珪素層の形成に及ぼす第1の経路の影響をより抑えることができる。 Preferably, when the second silicon carbide layer is formed, the first path is blocked between the intermediate portion and the growth chamber. Thereby, the influence of the first path on the formation of the second silicon carbide layer can be further suppressed.
本発明の成膜装置は、基板上に炭化珪素層を成膜するためのものである。成膜装置は、成膜室と、支持部と、ヒータと、第1の経路と、第2の経路と、第3の経路とを有する。成膜室は、化学気相成長法によって炭化珪素を生成するための原料ガスが供給され得るものである。支持部は、成膜室内に基板を支持するためのものである。ヒータは、支持部に支持された基板を加熱するためのものである。第1の経路は、炭化珪素に第1の導電型を付与するための第1の添加ガスを成膜室中に供給するためのものである。第2の経路は、炭化珪素に第2の導電型を付与するための第2の添加ガスを成膜室中に供給するためのものであり、第1の経路から独立している。第3の経路は、第1の経路に接続されており、第1の経路中へ第1の添加ガスをパージするパージガスを導入するためのものである。 The film forming apparatus of the present invention is for forming a silicon carbide layer on a substrate. The film forming apparatus includes a film forming chamber, a support portion, a heater, a first path, a second path, and a third path. The film formation chamber can be supplied with a source gas for generating silicon carbide by a chemical vapor deposition method. The support portion is for supporting the substrate in the film forming chamber. The heater is for heating the substrate supported by the support portion. The first path is for supplying a first additive gas for imparting a first conductivity type to silicon carbide into the film formation chamber. The second path is for supplying a second additive gas for imparting the second conductivity type to silicon carbide into the film formation chamber, and is independent of the first path. The third path is connected to the first path and is for introducing a purge gas for purging the first additive gas into the first path.
上記の成膜装置によれば、第2の経路が第1の経路から独立している。よって第2の経路を用いて第2の炭化珪素層を形成する際に、第1の経路の清浄度が及ぼす影響を抑えることができる。また第1の経路のパージにより第1の経路の清浄度が維持されることで、第1および第2の炭化珪素層の形成が繰り返される際にも、第1および第2の炭化珪素層の特性が安定化される。よって、特性の安定した炭化珪素半導体装置を製造することができる。 According to the film forming apparatus, the second path is independent of the first path. Therefore, when the second silicon carbide layer is formed using the second path, the influence of the cleanliness of the first path can be suppressed. Further, the cleanliness of the first path is maintained by purging the first path, so that the first and second silicon carbide layers can be formed even when the formation of the first and second silicon carbide layers is repeated. Characteristics are stabilized. Therefore, a silicon carbide semiconductor device having stable characteristics can be manufactured.
好ましくは成膜装置は、原料ガスが成膜室中へ第2の経路から供給され得るように構成されている。これにより、ガスの供給経路を単純化することができる。 Preferably, the film forming apparatus is configured such that the source gas can be supplied into the film forming chamber from the second path. As a result, the gas supply path can be simplified.
上記のように本発明によれば、特性の安定した炭化珪素半導体装置を製造することができる。 As described above, according to the present invention, a silicon carbide semiconductor device having stable characteristics can be manufactured.
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。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、その説明は繰り返さない。また、本明細書中の結晶学的記載においては、個別面を()、集合面を{}でそれぞれ示している。また結晶学上の指数が負であることは、通常、”−”(バー)を数字の上に付すことによって表現されるが、本明細書中では数字の前に負の符号を付している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated. In the crystallographic description in this specification, individual planes are indicated by (), and aggregate planes are indicated by {}. In addition, a negative crystallographic index is usually expressed by adding a “-” (bar) above a number, but in this specification a negative sign is added before the number. Yes.
(成膜装置)
図1に示すように、CVD(化学気相成長:Chemical Vapor Deposition)装置500(成膜装置)は、単結晶基板70(基板)上にエピタキシャル層80(炭化珪素層)を成膜するためのものである。CVD装置500は、TMA供給源11と、N2供給源12と、パージガス供給源13と、C3H8供給源14と、SiH4供給源15と、H2供給源16と、TMAライン21(第1の経路)と、主ライン22(第2の経路)と、パージライン23(第3の経路)と、原料ライン24と、排気ライン29と、成長室30と、ステージ31(支持部)と、ヒータ32と、ポンプ33と、バルブ34とを有する。
(Deposition system)
As shown in FIG. 1, a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus 500 (film forming apparatus) is used to form an epitaxial layer 80 (silicon carbide layer) on a single crystal substrate 70 (substrate). Is. The
成長室30は、CVD法によってSiCを生成するための原料ガスが供給され得るものである。ステージ31は、成長室30内に単結晶基板70を支持するためのものである。ヒータ32は、ステージ31に支持された単結晶基板70を加熱するためのものである。
The
TMAライン21は、SiCにp型(第1の導電型)を付与するためのTMAガス(第1の添加ガス)を成長室30中に供給するためのものである。TMAライン21の上流側の端部PEにはTMA供給源11が接続されている。TMA供給源11は、たとえば、TMAガスと水素ガスとの混合ガスが充填されたボンベである。TMAライン21の下流側の端部PSには成長室30が接続されている。
The
主ライン22は、SiCにn型(第1の導電型と異なる第2の導電型)を付与するためのN2ガス(第2の添加ガス)を成長室30中に供給するためのものである。主ライン22の上流側にはN2供給源12が接続されている。主ライン22はTMAライン21から独立している。
The
パージライン23はTMAライン21中へ、TMAガスをパージするパージガスを導入するためのものである。パージライン23の上流側にはパージガス供給源13が接続されている。パージガスは水素ガスまたは希ガスが好ましい。希ガスとしてはアルゴンが好ましい。パージライン23は、TMAライン21の端部PEおよびPSの間の中間部PMにおいてTMAライン21に接続されている。TMAライン21における端部PEと中間部PMとの間の距離LHは100mm未満であることが好ましい。
The
原料ライン24は、SiCの原料ガスを輸送するためのものである。原料ライン24の上流側には、SiCの原料ガスの供給源である、C3H8供給源14と、SiH4供給源15と、H2供給源16とが配置されている。原料ライン24は、主ライン22の中間部PBに接続されている。これによりCVD装置500は、原料ガスが成長室30中へ、主ライン22から供給され得るように構成されている。
The
(炭化珪素半導体装置の構成)
図3および図4に示すように、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)200(炭化珪素半導体装置)は、単結晶基板70と、エピタキシャル層80と、ゲート酸化膜91(ゲート絶縁膜)と、ゲート電極92と、層間絶縁膜93と、ソース電極94と、ソース配線層95と、ドレイン電極98とを有する。単結晶基板70は、n型炭化珪素からなり、好ましくはポリタイプ4Hを有する。エピタキシャル層80は、単結晶基板70上に設けられており、主面MSを構成している。エピタキシャル層80は、nドリフト層81と、pベース層82と、nソース層83と、pコンタクト領域84とを有する。
(Configuration of silicon carbide semiconductor device)
As shown in FIGS. 3 and 4, MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 200 (silicon carbide semiconductor device) includes a
nドリフト層81は単結晶基板70上に設けられている。nドリフト層81はn型を有する。nドリフト層81の不純物濃度は、単結晶基板70およびnソース層83の各々の不純物濃度よりも低いことが好ましい。nドリフト層81のドナー濃度は、好ましくは1×1015cm-3以上5×1016cm-3以下であり、たとえば8×1015cm-3である。pベース層82はp型を有する。pベース層82はnドリフト層81上に設けられている。pベース層82の不純物濃度は、たとえば1×1018cm-3である。nソース層83はn型を有する。nソース層83は、pベース層82によってnドリフト層81から隔てられるようにpベース層82上に設けられている。pコンタクト領域84はp型を有する。pコンタクト領域84はpベース層82につながっている。
エピタキシャル層80の主面MSにはトレンチTRが設けられている。トレンチTRは側壁面SWおよび底面BTを有する。側壁面SWはnソース層83およびpベース層82を貫通してnドリフト層81に至っている。側壁面SWはpベース層82上において、MOSFET200のチャネル面を含む。
A trench TR is provided in the main surface MS of the
側壁面SWはエピタキシャル層80の主面MSに対して傾斜しており、これによりトレンチTRは開口に向かってテーパ状に拡がっている。側壁面SWは、特にpベース層82上の部分において、{0−33−8}面を含むことが好ましく、(0−33−8)面を含むことがより好ましい。底面BTはnドリフト層81上に位置している。
Sidewall surface SW is inclined with respect to main surface MS of
ゲート酸化膜91は、トレンチTRの側壁面SWおよび底面BTの各々を覆っている。ゲート電極92はゲート酸化膜91上に設けられている。ソース電極94は、nソース層83およびpコンタクト領域84の各々に接している。ソース配線層95はソース電極94に接している。ソース配線層95は、たとえばアルミニウム層である。層間絶縁膜93はゲート電極92とソース配線層95との間を絶縁している。
(炭化珪素半導体装置の製造方法)
次にMOSFET200(図3)の製造方法について、以下に説明する。
(Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device)
Next, a method for manufacturing MOSFET 200 (FIG. 3) will be described below.
図1に示すように、CVD装置500の成長室30(図1)中に、平坦な表面を有する単結晶基板70が配置される。この表面は、{000−1}面から8度以内のオフ角を有することが好ましく、(000−1)面から8度以内のオフ角を有することがより好ましい。次に単結晶基板70の加熱が開始される。具体的には、ヒータ32によって単結晶基板70が成膜温度まで加熱される。成膜温度は、1400℃程度以上が好ましく、1500℃程度以上がより好ましい。また成膜温度は2000℃程度以下であることが好ましい。
As shown in FIG. 1, a
単結晶基板70を加熱しながら、SiCを生成するための原料ガスが成長室30中へ原料ライン24を経由して供給される。この供給を行いながら、n型を付与するための窒素ガスが、TMAライン21から独立した主ライン22を経由して成長室30中に供給される。これにより、図5に示すように、単結晶基板70上にnドリフト層81が形成される。
A source gas for generating SiC is supplied into the
次に上記と同様に、単結晶基板70を加熱しながら、SiCを生成するための原料ガスが成長室30中へ原料ライン24を経由して供給される。この供給を行いながら、p型を付与するためのTMAガスがTMAライン21を経由して成長室30中に供給される。これにより、図6に示すように、単結晶基板70上にpベース層82(第1の炭化珪素層)が形成される。
Next, in the same manner as described above, a raw material gas for generating SiC is supplied into the
次に上記と同様に、単結晶基板70を加熱しながら、SiCを生成するための原料ガスが成長室30中へ原料ライン24を経由して供給される。この供給を行いながら、n型を付与するための窒素ガスがTMAライン21から独立した主ライン22を経由して成長室30中に供給される。これにより、図7に示すように、単結晶基板70上にnソース層83(第2の炭化珪素層)が形成される。好ましくは、nソース層83が形成される際に、中間部PMと成長室30との間においてTMAライン21がバルブ34によって遮断される。
Next, in the same manner as described above, a raw material gas for generating SiC is supplied into the
次に、nドリフト層81、pベース層82およびnソース層83が設けられた単結晶基板70の温度を、成膜温度から下げるための冷却が行われる。具体的には、ヒータ32がオフされることにより単結晶基板70の加熱が停止される。次にH2供給源16から原料ライン24を経由して冷却ガスとしての水素ガスが供給される。この際に同時に、TMAライン21のパージが行われる。具体的には、TMAライン21に接続されたパージライン23からTMAライン21中へ、TMAガスをパージするパージガスが導入される。このパージガスは、成長室70中へ流れ込むことで、単結晶基板70の冷却に寄与する。
Next, cooling is performed to lower the temperature of the
図8に示すように、イオン注入によりpコンタクト領域84が形成される。次に、不純物を活性化するための熱処理が行われる。この熱処理の温度は、好ましくは1500℃以上1900℃以下であり、たとえば1700℃程度である。熱処理の時間は、たとえば30分程度である。熱処理の雰囲気は、好ましくは不活性ガス雰囲気であり、たとえばアルゴン(Ar)雰囲気である。
As shown in FIG. 8,
図9に示すように、エピタキシャル層80の主面MSが、二酸化珪素からなるマスク層40(二酸化珪素層)によって被覆される。好ましくはマスク層40は主面MSの熱酸化膜である。マスク層40は、トレンチTR(図1)の位置に対応した開口部OPを有する。
As shown in FIG. 9, the main surface MS of the
図10に示すように、マスク層40を用いた熱エッチングが行われる。すなわち、開口部OPが形成されたマスク層40によって被覆された主面MSを有するエピタキシャル層80に対して、加熱下で反応性ガスの供給が行われる。反応性ガスは、加熱下において炭化珪素と反応し得るものであり、好ましくはハロゲンガスを含み、たとえば塩素ガスを含む。反応性ガスはさらに酸素ガスを含んでもよい。また反応性ガスはキャリアガスを含んでいてもよい。キャリアガスとしては、たとえば窒素ガス、アルゴンガスまたはヘリウムガスを用いることができる。エピタキシャル層80の加熱は、たとえば700℃程度以上1000℃程度以下程度で行われる。この熱エッチングによりエピタキシャル層80の主面MSに、側壁面SWを有するトレンチTRが形成される。この熱エッチングにおける炭化珪素のエッチング速度はたとえば約70μm/時になる。この場合に、マスク層40は二酸化珪素から作られていることから、その消耗が抑制される。好ましくは、トレンチTRの形成時に、側壁面SW上、特にpベース層82上において、特殊面が自己形成される。次にマスク層40がエッチングなど任意の方法により除去される。
As shown in FIG. 10, thermal etching using the
図11に示すように、トレンチTRの側壁面SWおよび底面BTの上にゲート酸化膜91が形成される。ゲート酸化膜91は、熱酸化により形成されることが好ましい。
As shown in FIG. 11,
ゲート酸化膜91の形成後に、雰囲気ガスとして一酸化窒素(NO)ガスを用いるNOアニールが行われてもよい。温度プロファイルは、たとえば、温度1100℃以上1300℃以下、保持時間1時間程度の条件を有する。これにより、ゲート酸化膜91とpベース層82との界面領域に窒素原子が導入される。その結果、界面領域における界面準位の形成が抑制されることで、チャネル移動度を向上させることができる。なお、このような窒素原子の導入が可能であれば、NOガス以外のガスが雰囲気ガスとして用いられてもよい。このNOアニールの後にさらに、雰囲気ガスとしてアルゴン(Ar)を用いるArアニールが行われてもよい。Arアニールの加熱温度は、上記NOアニールの加熱温度よりも高く、ゲート酸化膜91の融点よりも低いことが好ましい。この加熱温度が保持される時間は、たとえば1時間程度である。これにより、ゲート酸化膜91とpベース層82との界面領域における界面準位の形成がさらに抑制される。なお、雰囲気ガスとして、Arガスに代えて窒素ガスなどの他の不活性ガスが用いられてもよい。
After the formation of the
図12に示すように、ゲート酸化膜91上にゲート電極92が形成される。具体的には、トレンチTRの内部の領域をゲート酸化膜91を介して埋めるように、ゲート酸化膜91上にゲート電極92が形成される。ゲート電極92の形成方法は、たとえば、導体またはドープトポリシリコンの成膜とCMP(Chemical Mechanical Polishing)とによって行い得る。
As shown in FIG. 12,
図13を参照して、ゲート電極92の露出面を覆うように、ゲート電極92およびゲート酸化膜91上に層間絶縁膜93が形成される。層間絶縁膜93およびゲート酸化膜91に開口部が形成されるようにエッチングが行われる。この開口部により主面MS上においてnソース層83およびpコンタクト領域84の各々が露出される。次に主面MS上においてnソース層83およびnコンタクト領域84の各々に接するソース電極94が形成される。nドリフト層81上に、単結晶基板70を介して、ドレイン電極98が形成される。
Referring to FIG. 13,
再び図3を参照して、ソース配線層95が形成される。これにより、MOSFET200が得られる。
Referring to FIG. 3 again, source wiring layer 95 is formed. Thereby,
(比較例の成膜装置)
図2に示すように、比較例の成膜装置599の主ライン22は、TMAライン21の中間部PMに接続されている。よって比較例においては、主ライン22はTMAライン21から独立していない。この結果、n型を付与するためのガスと、p型を付与するためのガスとが、成長室30へと共通のラインの端部PSから供給される。よって主ライン22を用いてn型を有するnソース層83を形成する際に、TMAライン21の清浄度が不純物濃度に及ぼす影響が大きくなる。またMOSFET200が繰り返し製造される際に、nドリフト層81、pベース層82およびnソース層83の成膜工程(図5〜図7)において、実効的な不純物濃度が安定化されにくい。特に、不純物濃度の低いnドリフト層81は実効的な不純物濃度の変動割合が大きくなりやすい。よって、特性の安定したMOSFET200を製造することが困難である。
(Comparative film forming apparatus)
As shown in FIG. 2, the
(本実施の形態の作用効果)
上記比較例と異なり本実施の形態によれば、p型を付与するためのTMAガスを輸送するためのTMAライン21から主ライン22が独立している。よって主ライン22を用いてn型を有するnソース層83を形成する際に、TMAライン21の清浄度が不純物濃度に及ぼす影響を抑えることができる。またTMAライン21のパージによりTMAライン21の清浄度が維持されることで、MOSFET200が繰り返し製造される際にも、nドリフト層81、pベース層82およびnソース層83の不純物濃度が安定化される。特に、不純物濃度の低いnドリフト層81の実効的な不純物濃度が顕著に安定化される。よって、特性の安定したMOSFET200を製造することができる。
(Operational effect of the present embodiment)
Unlike the comparative example, according to the present embodiment, the
原料ガスは成長室30中へ主ライン22から供給される。これにより、原料ガスを成長室中へ供給するための専用のラインが設けられる場合に比して、ガスの供給経路を単純化することができる。またn型を付与するための窒素ガスを、SiCを生成するための原料ガスとの混合ガスとして成長室30中へ供給することができる。
The source gas is supplied from the
TMAライン21はパージガスが導入される中間部PMとを有する。これによりTMAライン21をパージすることができる。これによりTMAライン21を清浄化することができる。
The
TMAライン21における端部PEと中間部PMとの間の距離は100mm未満である。これにより、TMAライン21のうちパージされにくい部分の長さを100mm未満に小さくすることができる。
The distance between the end portion PE and the intermediate portion PM in the
またパージガスによる単結晶基板70の冷却が行われる。これにより、パージを行う工程と、単結晶基板70の温度を下げる工程とを同時に行うことができる。よってMOSFET200の製造効率を高めることができる。
The
パージガスは水素ガスおよび希ガスの少なくともいずれかを含む。これにより、成膜への影響の少ないガスによってパージを行うことができる。 The purge gas contains at least one of hydrogen gas and rare gas. Thereby, purging can be performed with a gas having little influence on the film formation.
nソース層83が形成される際に、中間部PMと成長室30との間においてTMAライン21がバルブ34によって遮断される。これにより、nソース層83の形成に及ぼすTMAライン21の影響をより抑えることができる。
When the
なおバルブ34は省略されてもよい。すなわち、上述した遮断は行われなくてもよい。この場合、バルブ34内にTMAが蓄積することに起因した清浄度の低下を避けることができる。
The
今回開示された実施の形態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説明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。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
11 TMA供給源、12 N2供給源、13 パージガス供給源、14 C3H8供給源、15 SiH4供給源、16 H2供給源、21 TMAライン(第1の経路)、22 主ライン(第2の経路)、23 パージライン(第3の経路)、24 原料ライン、29 排気ライン、30 成長室、31 ステージ(支持部)、32 ヒータ、33 ポンプ、34 バルブ、40 マスク層、70 単結晶基板(基板)、80 エピタキシャル層、81 nドリフト層、82 pベース層(第1の炭化珪素層)、83 nソース層(第2の炭化珪素層)、84 pコンタクト領域、91 ゲート酸化膜(ゲート絶縁膜)、92 ゲート電極、93 層間絶縁膜、94 ソース電極、95 ソース配線層、98 ドレイン電極、200 MOSFET(炭化珪素半導体装置)、500 CVD装置(成膜装置)、BT 底面、MS 主面、OP 開口部、PB 中間部、PE,PS 端部、SW 側壁面、TR トレンチ。 11 TMA supply source, 12 N 2 supply source, 13 purge gas supply source, 14 C 3 H 8 supply source, 15 SiH 4 supply source, 16 H 2 supply source, 21 TMA line (first path), 22 main line ( (Second path), 23 purge line (third path), 24 raw material line, 29 exhaust line, 30 growth chamber, 31 stage (support), 32 heater, 33 pump, 34 valve, 40 mask layer, 70 single Crystal substrate (substrate), 80 epitaxial layer, 81 n drift layer, 82 p base layer (first silicon carbide layer), 83 n source layer (second silicon carbide layer), 84 p contact region, 91 gate oxide film (Gate insulating film), 92 gate electrode, 93 interlayer insulating film, 94 source electrode, 95 source wiring layer, 98 drain electrode, 200 MOSFET (silicon carbide semiconductor device), 500 C D apparatus (film formation apparatus), BT bottom, MS major surface, OP opening, PB intermediate portion, PE, PS end, SW sidewall surfaces, TR trench.
Claims (9)
前記基板の加熱を開始する工程と、
前記基板を加熱しながら、かつ炭化珪素を生成するための原料ガスを前記成長室中へ供給しながら、第1の導電型を付与するための第1の添加ガスを第1の経路を経由して前記成長室中に供給することで、前記基板上に前記第1の導電型を有する第1の炭化珪素層を形成する工程と、
前記基板を加熱しながら、かつ炭化珪素を生成するための原料ガスを前記成長室中へ供給しながら、第2の導電型を付与するための第2の添加ガスを前記第1の経路から独立した第2の経路を経由して前記成長室中に供給することで、前記基板上に前記第2の導電型を有する第2の炭化珪素層を形成する工程と、
前記第1および第2の炭化珪素層を形成した後に、前記第1の経路に接続された第3の経路から前記第1の経路中へ、前記第1の添加ガスをパージするパージガスを導入する工程とを備える、炭化珪素半導体装置の製造方法。 Placing a substrate in a growth chamber for chemical vapor deposition;
Starting the heating of the substrate;
While heating the substrate and supplying a source gas for generating silicon carbide into the growth chamber, a first additive gas for imparting a first conductivity type is passed through the first path. Forming a first silicon carbide layer having the first conductivity type on the substrate by supplying into the growth chamber;
While heating the substrate and supplying a source gas for generating silicon carbide into the growth chamber, a second additive gas for imparting a second conductivity type is independent of the first path. Forming a second silicon carbide layer having the second conductivity type on the substrate by supplying it into the growth chamber via the second path,
After forming the first and second silicon carbide layers, a purge gas for purging the first additive gas is introduced from the third path connected to the first path into the first path. A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device, comprising: a step.
化学気相成長法によって炭化珪素を生成するための原料ガスが供給され得る成長室と、
前記成長室内に前記基板を支持するための支持部と、
前記支持部に支持された前記基板を加熱するためのヒータと、
炭化珪素に第1の導電型を付与するための第1の添加ガスを前記成長室中に供給するための第1の経路と、
炭化珪素に第2の導電型を付与するための第2の添加ガスを前記成長室中に供給するための、前記第1の経路から独立した第2の経路と、
前記第1の経路に接続された、前記第1の経路中へ前記第1の添加ガスをパージするパージガスを導入するための第3の経路とを備える、成膜装置。 A film forming apparatus for forming a silicon carbide layer on a substrate,
A growth chamber that can be supplied with a source gas for producing silicon carbide by chemical vapor deposition;
A support for supporting the substrate in the growth chamber;
A heater for heating the substrate supported by the support;
A first path for supplying a first additive gas for imparting a first conductivity type to silicon carbide into the growth chamber;
A second path independent of the first path for supplying a second additive gas for imparting a second conductivity type to silicon carbide into the growth chamber;
And a third path connected to the first path for introducing a purge gas for purging the first additive gas into the first path.
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005197376A (en) * | 2004-01-05 | 2005-07-21 | Horiba Ltd | Apparatus and method for forming film |
JP2011205059A (en) * | 2010-03-01 | 2011-10-13 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Method of manufacturing semiconductor device, method of manufacturing substrate and substrate processing apparatus |
JP2012174782A (en) * | 2011-02-18 | 2012-09-10 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method |
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