JP3185535B2 - 電子デバイスおよびその製造方法 - Google Patents
電子デバイスおよびその製造方法Info
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板を用いる電子デバイスとその製造方法に係り、特に表
面研磨したシリコンカーバイド基板を有する電子デバイ
スとその製造方法に関する。
周波大電力の制御を目的として各種の工夫により高性能
化が進められている。しかしこれは限界に近づきつつあ
る。パワデバイスは高温や放射線等の存在下で使用され
ることが多いがこのような条件下でシリコンデバイスを
使用することは適当でない。より高性能化を達成するた
めには新しい材料の適用が必要である。このような要求
に対してシリコンカーバイドは広い禁制帯幅（６Ｈ型：
２．９３ｅＶ，４Ｈ型：３．３ｅＶ，３Ｃ型：２．４ｅ
Ｖ）を持つために高温での電気電導制御性や耐放射線性
に優れ、シリコンより約１桁高い絶縁破壊電圧は高耐圧
デバイスへの適用を可能にし、さらにシリコンの約２倍
の電子飽和ドリフト速度は高周波大電力制御への適用を
可能とするなどシリコンに替わる材料として有望視され
る。
料特性をパワデバイスに応用するためにはシリコンカー
バイド基板の表面を鏡面に仕上げたのち、シリコンカー
バイドをエピタキシァル成長させたり、金属膜や酸化膜
を形成して電子デバイスを製作する。
カーバイド基板は硬度が９でありまた化学的にも安定で
酸やアルカリにも殆ど侵されないためダイアモンド砥粒
を用いて表面研磨が行われる。ダイアモンド砥粒を用い
て研磨を行ったシリコンカーバイド基板の表面には、微
小な傷やクラックの他結晶構造の乱れを生じるためエッ
チングによりこれらを除去する必要がある。エッチング
により結晶構造の乱れは除去されるが研磨による傷やク
ラックは除去されず逆に顕著になるという問題があっ
た。このようなシリコンカーバイド基板の表面に酸化膜
や金属膜を形成すると、研磨による傷やクラック等の欠
陥部に電界の集中が起こり電子デバイスの特性が劣化す
る。
的は表面が平滑である上に結晶構造の乱れのないシリコ
ンカーバイド基板を得ることにより特性に優れるシリコ
ンカーバイド電子デバイスとその製造方法を提供するこ
とにある。
よれば、シリコンカーバイド基板を用いる電子デバイス
であって、 （１）シリコンカーバイド基板と、 （２）成長膜とを有し、シリコンカーバイド基板は酸化
アルミニウムAl2O3 ，酸化クロムCr2 O3の群から選ばれ
た少なくとも一つを分散し、且つｐＨが１０ないし１４
のアルカリ性に調整された懸濁液を用いて表面を湿式研
磨してなり、成長膜はシリコンカーバイド基板上に成長
してなる膜であることとする。
造方法であって、シリコンカーバイド基板を、酸化アル
ミニウムＡｌ2Ｏ3，酸化クロムＣｒ2Ｏ3の群から選ばれ
た少なくとも一つを分散し、且つｐＨが１０ないし１４
のアルカリ性に調整された懸濁液を用いて表面を湿式研
磨し、このシリコンカーバイド基板上に成長膜を成長さ
せることとする。
O3が分散し且つｐＨが１０ないし１４のアルカリ性に調
整された懸濁液を用いて表面を湿式研磨すると、メカノ
ケミカルな作用によりシリコンカーバイドのシリコン面
について良好な研磨面を得ることができる。
は研磨を行う懸濁液のアルカリが例えば６Ｈ型シリコン
カーバイドの（０００１）面のうちのシリコン面に作用
し、且つ（０００１）面を機械的に剥離してシリコンカ
ーバイド基板の（０００１）面を機械的な欠陥や結晶歪
みのない状態で研磨する。
する。以下の実施例では、コロイダルシリカにより研磨
した場合を主に記載しているが、酸化アルミニウムAl2O
3または酸化クロムCr2 O3により研磨した場合にも、同
様の特性の電子デバイスが得られている。 実施例１ 図１はこの発明の実施例に係る電子デバイスを示す断面
図である。この電子デバイスはショットキダイオードで
ある。ショットキダイオードはシリコンカーバイド基板
３を研磨し、基板３上にシリコンカーバイドエピタキシ
ァル膜２を成膜し、シリコンカーバイド基板３の他の主
面にニッケル電極４を形成し、シリコンカーバイドエピ
タキシァル膜２上にショットキ電極である金電極１を形
成して製造される。
を鋳鉄ラップ板を用い１００番のシリコンカーバイド砥
粒の懸濁液を添加しながら研磨した。続いて粒径３０μ
ｍのダイアモンド砥粒，粒径１０μｍのダイアモンド砥
粒による研磨を行った。最後にｐＨ１０ないし１４に調
整され、コロイダルシリカを所定量含む懸濁液を用い、
回転速度１００ｒｐｍでシリコンカーバイド基板をバフ
研磨した。この際シリコンカーバイド基板の所定面を所
定方向に５°傾けて研磨した。所定の面と所定の方向が
表１に示される。
リコンカーバイド基板の表面にあるシリコン面がコロイ
ダルシリカにより有効に研磨される。このシリコン面の
研磨は次層のカーボン面の研磨を伴い、シリコンカーバ
イド基板の表面は常にシリコン面で覆われる。
スを２ｓｌｍ、塩化水素HCl ガスを３ｓｃｃｍの割合に
して混合ガスを流して表面をエッチングした。図３はこ
の発明の実施例に係る電子デバイスにつき、シリコンカ
ーバイド基板研磨面の粒子構造を示す写真である。研磨
面には全く傷が観測されない。図４は従来の電子デバイ
スにつきシリコンカーバイド基板研磨面の粒子構造を示
す写真である。
砥粒による研磨に続き、粒径３０μｍのダイアモンド砥
粒，粒径３μｍのダイアモンド砥粒，最後に粒径１μｍ
のダイアモンド砥粒によりシリコンカーバイド基板をバ
フ研磨した。続いてシリコンカーバイド基板を１２００
℃で５分間、流量２ｓｌｍの水素ガスと流量３ｓｃｃｍ
の塩化水素HCl ガスの混合ガス中でエッチングしたの
ち、ノマルスキ顕微鏡で観察した。一連のダイアモンド
砥粒により研磨した面は研磨終了後鏡面は得られていた
がエッチングにより研磨傷が溝状に現れている。
では検知されない微小の傷が塩化水素HCl ガス等による
エッチングで顕著になったものである。なお図中の多数
の六角形のエッチングピットは転移によるもので研磨に
より導入されたものではない。前記の２種類の方法で研
磨したシリコンカーバイドSiC 基板（ｎ型：キャリア密
度１×１０18ｃｍ-3) を前述の如く１２００℃の温度に
おいて水素H2ガスを２ｓｌｍ、塩化水素HCl ガスを３ｓ
ｃｃｍの割合にして混合ガスを流して表面をエッチング
し、次いで１５００℃の温度において４時間、水素H2ガ
スを３ｓｌｍ、シランＳｉＨ4 ガスを３ｓｃｃｍ、プロ
パンガスを２．５ｓｃｃｍの割合にして混合ガスを流し
てｎ型６Ｈ―シリコンカーバイドSiC エピタキシァル膜
２を９μｍ厚さに成膜した。この膜はキャリア密度が２
×１０15ｃｍ-3のエピタキシァル膜である。
エッチング後の表面状態と類似の表面状態を有し、酸化
クロムCr2 O3を使って研磨した基板上に成長したエピタ
キシァル膜はダイヤモンド研磨した基板上にエピタキシ
ァル成長した膜に比べ、傷が少なく平滑な表面であっ
た。ｎ型で６Ｈ−シリコンカーバイドSiC 基板３の裏面
にＮｉを真空蒸着し、Ａｒ囲気中において１２００℃で
１０分間加熱処理を行ってオーミックなニッケル電極４
を得た。そして、Ａｕをｎ型６Ｈ−シリコンカーバイド
SiC のエピタキシァル膜２の上に真空蒸着し、ショット
キ電極である金電極１を得た。
スにつきブレークダウン電圧の分布を示す棒図である。
図６は従来の電子デバイスにつき，ブレークダウン電圧
の分布を示す棒図である。これはショットキダイオード
を用いて測定した。この発明の実施例に係る電子デバイ
スの平均のブレークダウン電圧は５６７Ｖであり、従来
のブレークダウン電圧よりも特性が向上している。 実施例２ 図２はこの発明の異なる実施例に係る電子デバイスを示
す要部断面図である。この電子デバイスはＭＯＳダイオ
ードである。ｎ型の６Ｈ―シリコンカーバイドSiC 基板
７の上にｎ型の６Ｈ―シリコンカーバイドSiC エピタキ
シァル膜６が積層され、このエピタキシァル膜６上に温
度１２００℃で水蒸気酸化を行い、シリカSiO2絶縁層５
が形成される。シリカSiO2絶縁層５の上には金電極９
が、またｎ型の６Ｈ―シリコンカーバイドSiC 基板７の
他の主面にはニッケル電極８が形成される。
絶縁層５とｎ型６Ｈ―シリコンカーバイドエピタキシァ
ル膜６の界面につきその界面準位を測定した。本発明の
湿式研磨されたｎ型の６Ｈ―シリコンカーバイドSiC 基
板を用いるＭＯＳダイオードの界面準位は、容量―電圧
（Ｃ―Ｖ）測定によると５×１０10ｃｍ-2であった。従
来のダイアモンドを使って研磨したものの界面準位は５
×１０11ｃｍ-2であるから、本発明の湿式研磨されたｎ
型の６Ｈ―シリコンカーバイドSiC 基板の表面の結晶構
造の乱れは、従来のダイアモンドを用いて研磨されたシ
リコンカーバイドSiC 基板よりも少ないことがわかる。
基板の（０００１）面に替えて４Ｈ―シリコンカーバイ
ドSiC 基板の（０００１）面や３Ｃ―シリコンカーバイ
ドSiC 基板の（１１１）面に湿式研磨を適用することも
できる。コロイダルシリカの他、ｐＨが１０ないし１４
に調整されアルミナ砥粒，酸化クロムCr2 O3砥粒を含む
懸濁液を用いてシリコンカーバイド基板を研磨した場合
についてもコロイダルシリカを用いてシリコンカーバイ
ド基板を研磨した場合と同様な特性の電子デバイスが得
られた。
酸化アルミニウムAl2O3 ，酸化クロムCr2 O3を含みｐＨ
が１０ないし１４のアルカリに調整された懸濁液のメカ
ノケミカルな研磨作用により、機械的な欠陥や結晶歪み
のない研磨面を有する良好なシリコンカーバイド基板を
得ることができ、この研磨面にエピタキシァル膜等の成
長膜を積層して、特性に優れるシリコンカーバイド電子
デバイスを製造することができる。
面図
示す要部断面図
リコンカーバイド基板研磨面の粒子構造を示す写真
基板研磨面の粒子構造を示す写真
レークダウン電圧の分布を示す棒図
の分布を示す棒図
Claims (2)
- 【請求項１】シリコンカーバイド基板を用いる電子デバ
イスであって、 （１）シリコンカーバイド基板と、 （２）成長膜とを有し、 シリコンカーバイド基板は酸化アルミニウムAl2O3 ，酸
化クロムCr2 O3の群から選ばれた少なくとも一つを分散
し、且つｐＨが１０ないし１４のアルカリ性に調整され
た懸濁液を用いて表面を湿式研磨してなり、 成長膜はシリコンカーバイド基板上に成長してなる膜で
あることを特徴とする電子デバイス。 - 【請求項２】電子デバイスの製造方法であって、 シリコンカーバイド基板を、酸化アルミニウムＡｌ
2Ｏ3，酸化クロムＣｒ2Ｏ3の群から選ばれた少なくとも
一つを分散し、且つｐＨが１０ないし１４のアルカリ性
に調整された懸濁液を用いて表面を湿式研磨し、このシ
リコンカーバイド基板上に成長膜を成長させることを特
徴とする電子デバイスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10217394A JP3185535B2 (ja) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | 電子デバイスおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10217394A JP3185535B2 (ja) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | 電子デバイスおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07288243A JPH07288243A (ja) | 1995-10-31 |
| JP3185535B2 true JP3185535B2 (ja) | 2001-07-11 |
Family
ID=14320311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10217394A Expired - Lifetime JP3185535B2 (ja) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | 電子デバイスおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3185535B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6272547B1 (en) | 1994-05-19 | 2001-08-07 | British Telecommunications Public Limited Company | High level control of file transfer protocol with capability for repeated transfer attempts |
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|---|---|---|---|---|
| JP4028163B2 (ja) | 1999-11-16 | 2007-12-26 | 株式会社デンソー | メカノケミカル研磨方法及びメカノケミカル研磨装置 |
| JP2006093666A (ja) * | 2004-08-23 | 2006-04-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 炭化シリコン結晶基板研磨方法 |
| CN102441833B (zh) * | 2011-10-19 | 2013-12-11 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种去除贵金属纳米线阵列背面金膜电极的机械抛光方法 |
| JP6032590B2 (ja) * | 2012-04-04 | 2016-11-30 | 株式会社福田結晶技術研究所 | 酸化亜鉛単結晶の製造方法 |
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-
1994
- 1994-04-15 JP JP10217394A patent/JP3185535B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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|---|---|
| JPH07288243A (ja) | 1995-10-31 |
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