JP2016096247A - 半導体基板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】SiC膜の形成初期時に混合ガスにIII族元素を含むガスを含有させる。これにより、ClがIII族元素と結合し、Clによるエッチング効果が抑制される。したがって、螺旋転位10bなどの先端位置でSiC基板が部分的に除去されることが抑制され、表面の平坦性が確保される。そして、III族元素が含まれた被覆層がSiC基板の表面に形成される。また、被覆層が形成されることでSiC基板の表面が覆われたら、その後はIII族元素を含むガスを導入しなくても、螺旋転位などの線状欠陥の先端においてSiC膜が部分的に除去されることを抑制できる。よって、被覆層の表面においては、III族元素をほとんど含まずにV族元素が含まれたn型SiCによってSiC膜が構成され、SiC基板の表面に積層欠陥が抑制されたSiC膜を形成した半導体基板を製造できる。
【選択図】図2
Description
本発明の第1実施形態について説明する。まず、図1を参照して、本実施形態にかかるSiC基板10の表面にSiC膜11を成膜してなる半導体基板の製造に用いられるCVD装置について説明する。
上記第1実施形態に示した半導体基板を図3に示すようなプレーナ型の縦型MOSFET20に適用することができる。図3に示されるように、SiC基板10によって構成されるn+型基板21の主表面上にSiC膜11によって構成されるn型ドリフト層22が形成されている。n型ドリフト層22の表層部には、図3に示す断面において複数に分離するようにp型ベース領域23が形成されている。このp型ベース領域23内における該p型ベース領域23の表層部にはp+型のコンタクト領域25が形成されていると共に、n+型ソース領域26、27が備えられている。コンタクト領域25およびn+型ソース領域26、27は、p型ベース領域23内において終端させられている。p型ベース領域23のうちn型ドリフト層22とn+型ソース領域26、27との間に位置する部分の表面をチャネル領域として、コンタクト領域25はn+型ソース領域26、27を挟んでチャネル領域と反対側に配置されている。
また、ゲート電極29およびゲート酸化膜28を覆うように、例えばBPSGからなる層間絶縁膜30が形成されている。この層間絶縁膜30およびゲート酸化膜28には、n+型ソース領域26、27に繋がるコンタクトホール30aや図示しないがゲート電極29に繋がるコンタクトホールなどが形成されている。そして、コンタクトホール30aを通じてn+型ソース領域26、27に電気的に接続されたソース電極31や別段面においてゲート電極29に電気的に接続されたゲート配線が備えられている。さらに、n+型基板21の裏面側には、ドレイン電極32が形成されている。
上記第1実施形態に示した半導体基板を図4に示すようなSBD40に適用することができる。図4に示すように、SiC基板10によって構成されるn+型基板41の主表面上にn+型基板41よりも低い不純物濃度とされたSiC膜11で構成されるn型ドリフト層42が形成されている。これらn+型基板41およびn型ドリフト層42のセル部にSBD40が形成されている。
上記第1実施形態に示した半導体基板を図5に示すようなJBS50に適用することができる。図5に示すように、SiC基板10によって構成されるn+型基板51の主表面上にn+型基板51よりも低い不純物濃度とされたSiC膜11で構成されるn型ドリフト層52が形成されている。これらn+型基板51およびn型ドリフト層52のセル部にJBS50が形成されている。
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
3 ガス供給源
3a 混合ガス
10 SiC基板
10a 基底面転位
10b 螺旋転位
11 SiC膜
11a 被覆層
11b 螺旋転位
11c 刃状転位
Claims (10)
- 表面がc面のフラット面となるオン基板もしくはc面に対して所定のオフ角を有するオフ基板とされた炭化珪素基板(10)を用意する工程と、該炭化珪素基板の表面にn型炭化珪素をエピタキシャル成長させることで炭化珪素膜(11)を形成する工程と、を含む半導体基板の製造方法において、
前記炭化珪素膜を形成する工程は、
前記エピタキシャル成長を行う成長炉内に前記炭化珪素基板を配置したのち、前記炉内に、SiC原料となるSi原料およびC原料に加えてエッチングガス原料となるClを含む混合ガスとn型のドーパント源となるV族元素に加えてp型のドーパント源となるIII族元素を含むガスを導入し、前記炭化珪素基板の表面における前記炭化珪素基板との境界位置に、V族元素に加えてIII族元素を含みつつn型とされた被覆層(11a)を形成する工程と、
前記被覆層を形成したのち、前記III族元素を含むガスの供給をやめて前記炭化珪素膜の残部を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする半導体基板の製造方法。 - 前記被覆層を形成する工程では、前記混合ガスに含まれる前記Si原料となるガスとしてシランを用いることを特徴とする請求項1に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記被覆層を形成する工程では、前記混合ガスに含まれる前記Si原料となり、かつ、前記Clを含むガスとして、トリクロロシラン、ジクロロシラン、トリクロロメチルシラン、四塩化珪素のいずれかを用いることを特徴とする請求項1に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記被覆層を形成する工程では、前記混合ガスに含まれる前記III族元素を含むガスとしてトリメチルアルミニウムまたはジボランを用いることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の半導体基板の製造方法。
- 表面がc面のフラット面となるオン基板もしくはc面に対して所定のオフ角を有するオフ基板とされた炭化珪素基板(10)と、
前記炭化珪素基板の表面にエピタキシャル成長させられたn型炭化珪素にて構成される炭化珪素膜(11)と、を有し、
前記炭化珪素膜における前記炭化珪素基板との境界位置には、n型のドーパントとなるV族元素に加えてIII族元素を含みつつ、n型とされた被覆層(11a)とされていることを特徴とする半導体基板。 - 前記被覆層は、厚みが0.1μm以下であることを特徴とする請求項5に記載の半導体基板。
- 前記III族元素はアルミニウムもしくはボロンであることを特徴とする請求項5または6に記載の半導体基板。
- 請求項5ないし7のいずれか1つに記載の半導体基板を用いて形成され、
前記炭化珪素基板にて構成されるn型もしくはp型の基板(21)と、
前記基板の表面に形成され、前記炭化珪素膜によって構成されたn型ドリフト層(22)と、
前記n型ドリフト層内における該n型ドリフト層の表層部に形成されたp型ベース領域(23)と、
前記p型ベース領域内における該p型ベース領域の表層部に形成されたn型領域(26、27)と、
前記p型ベース領域のうち前記n型領域と前記n型ドリフト層との間に位置する部分の表面をチャネル領域として、前記チャネル領域の表面に形成されたゲート絶縁膜(28)と、
前記ゲート絶縁膜の上に形成されたゲート電極(29)と、
前記n型領域に電気的に接続された第1電極(31)と、
前記基板の裏面側に形成された第2電極(32)と、を備えた縦型素子を有することを特徴とする炭化珪素半導体装置。 - 請求項5ないし7のいずれか1つに記載の半導体基板を用いて形成され、
前記炭化珪素基板にて構成されるn型基板(41)と、
前記n型基板の表面に形成され、前記炭化珪素膜によって構成されたn型ドリフト層(42)と、
前記n型ドリフト層に電気的に接続されたショットキー電極(44)と、
前記基板の裏面側に電気的に接続されたオーミック電極(45)と、を備えたショットキーバリアダイオードを有することを特徴とする炭化珪素半導体装置。 - 請求項5ないし7のいずれか1つに記載の半導体基板を用いて形成され、
前記炭化珪素基板にて構成されるn型基板(51)と、
前記n型基板の表面に形成され、前記炭化珪素膜によって構成されたn型ドリフト層(52)と、
前記n型ドリフト層に電気的に接続されたショットキー電極(54)と、
前記n型ドリフト層内において前記ショットキー電極と接触させられたp型層(56)と、
前記基板の裏面側に電気的に接続されたオーミック電極(55)と、を備えたジャンクションバリアダイオードを有することを特徴とする炭化珪素半導体装置。
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