JP3650727B2 - 炭化珪素製造方法 - Google Patents
炭化珪素製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3650727B2 JP3650727B2 JP2000242171A JP2000242171A JP3650727B2 JP 3650727 B2 JP3650727 B2 JP 3650727B2 JP 2000242171 A JP2000242171 A JP 2000242171A JP 2000242171 A JP2000242171 A JP 2000242171A JP 3650727 B2 JP3650727 B2 JP 3650727B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon carbide
- silicon
- substrate
- impurity
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 256
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims description 251
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 71
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 183
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 122
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 122
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 122
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 122
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 66
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 44
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims description 26
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 24
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 22
- 238000004148 unit process Methods 0.000 claims description 19
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 claims description 11
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 11
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 claims description 9
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 claims description 9
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 claims description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 7
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 6
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N dichlorosilane Chemical compound Cl[SiH2]Cl MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 87
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 83
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 58
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 27
- 239000010408 film Substances 0.000 description 27
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 10
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 9
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 9
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 7
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 7
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 4
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 3
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 238000003877 atomic layer epitaxy Methods 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000004943 liquid phase epitaxy Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 125000004437 phosphorous atom Chemical group 0.000 description 2
- 238000005092 sublimation method Methods 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 238000000815 Acheson method Methods 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- MKYBYDHXWVHEJW-UHFFFAOYSA-N N-[1-oxo-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propan-2-yl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(C(C)NC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 MKYBYDHXWVHEJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910034327 TiC Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000005465 channeling Effects 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910021480 group 4 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N silicon tetrachloride Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)Cl FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 1
- ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N trichlorosilane Chemical compound Cl[SiH](Cl)Cl ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005052 trichlorosilane Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/0445—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising crystalline silicon carbide
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/36—Carbides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【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1×1014/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12−068225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11−121393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,As,Sb,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、1×1013/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,Al,Ga,In,P,As,Sb,Se,Zn,O,Au,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、III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,Fe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1000〜1400℃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[001]から[110]方向にわずかに傾けた珪素(100)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2b,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50sccmそれぞれを導入して、成膜室1内を100mTorr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H2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SiH2Cl2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N2ガス供給を止め、バルブ2eを開いて供給量10sccm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SIMS(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N2ガスの供給を止め、バルブ2eを開いて供給量10sccm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7.4×1019/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】
(参考例1)図4は参考例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4を参照にしながら参考例1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、この参考例は、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、この参考例の単位工程は、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N2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C2H2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SiH2Cl2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。この参考例によれば、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、この参考例によっても、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、この参考例によれば、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】
(参考例2)次に、図5は参考例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5を参照にしながら参考例2にかかる炭化珪素製造方法及び炭化珪素を説明する。この参考例の炭化珪素製造方法は、上述の参考例1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BCl3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参考例1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、1.0×1019/cm3であることが分かった。また、この炭化珪素の抵抗率は0.01Ωcm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】
(参考例3)次に、図6は参考例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6を参照にしながら参考例3にかかる炭化珪素製造方法及び炭化珪素を説明する。この参考例の炭化珪素製造方法は、上述の参考例1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参考例1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/cm3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】
(参考例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例を参考例4として掲げる。この参考例は、上述の参考例1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、参考例2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参考例1、2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】
(参考例5)この参考例は、上述の参考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、上述の参考例3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。SiC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KOH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0.001Ωcm)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/cm2、口径2インチ、抵抗率40Ωcm)を基板にしてSiC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pn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、上述の参考例3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1017/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、H2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/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、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/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、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(fn)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,Al,Ga,In,P,As,Sb,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】参考例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5】参考例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6】参考例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。
Claims (9)
- 基体上に気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、
前記基体上に珪素層を形成する珪素層形成工程と、
前記珪素層中にN,B,Al,Ga,In,P,As,Sb,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させ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、を有し、
前記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い、
かつ、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炭化珪素の製造方法。 - 基体上に気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、
前記基体上に珪素層を形成する珪素層形成工程と、
前記珪素層中にN,B,Al,Ga,In,P,As,Sb,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させ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、を有し、
前記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い、
かつ、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炭化珪素の製造方法。 - 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又は2に記載の炭化珪素製造方法。
- 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1〜3のいずれかに記載の炭化珪素製造方法。
- 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4に記載の炭化珪素製造方法。
- 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1〜5のいずれかに記載の炭化珪素製造方法。
- 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1〜6のいずれかに記載の炭化珪素製造方法。
- 前記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4〜7のいずれかに記載の炭化珪素製造方法。
- 請求項1〜8のいずれかに記載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昇華再結晶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。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000242171A JP3650727B2 (ja) | 2000-08-10 | 2000-08-10 | 炭化珪素製造方法 |
US09/924,872 US20020019117A1 (en) | 2000-08-10 | 2001-08-09 | Silicon carbide and method of manufacturing the same |
DE60101069T DE60101069T2 (de) | 2000-08-10 | 2001-08-10 | Siliziumkarbid und Verfahren zu seiner Herstellung |
KR10-2001-0048181A KR100450316B1 (ko) | 2000-08-10 | 2001-08-10 | 탄화 규소 및 이의 제조 방법 |
EP01306838A EP1179620B1 (en) | 2000-08-10 | 2001-08-10 | Silicon carbide and method of manufacturing the same |
US10/890,155 US7166523B2 (en) | 2000-08-10 | 2004-07-14 | Silicon carbide and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000242171A JP3650727B2 (ja) | 2000-08-10 | 2000-08-10 | 炭化珪素製造方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004182381A Division JP2004343133A (ja) | 2004-06-21 | 2004-06-21 | 炭化珪素製造方法、炭化珪素及び半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002057109A JP2002057109A (ja) | 2002-02-22 |
JP3650727B2 true JP3650727B2 (ja) | 2005-05-25 |
Family
ID=18733230
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000242171A Expired - Fee Related JP3650727B2 (ja) | 2000-08-10 | 2000-08-10 | 炭化珪素製造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US20020019117A1 (ja) |
EP (1) | EP1179620B1 (ja) |
JP (1) | JP3650727B2 (ja) |
KR (1) | KR100450316B1 (ja) |
DE (1) | DE60101069T2 (ja) |
Families Citing this family (54)
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 |
WO2002099169A1 (fr) * | 2001-06-04 | 2002-12-12 | The New Industry Research Organization | Carbure de silicium monocristal et son procede de production |
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 |
JP3915697B2 (ja) * | 2002-01-15 | 2007-05-16 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法及び成膜装置 |
SE525574C2 (sv) | 2002-08-30 | 2005-03-15 | Okmetic Oyj | Lågdopat kiselkarbidsubstrat och användning därav i högspänningskomponenter |
JP4856350B2 (ja) | 2002-12-16 | 2012-01-18 | Hoya株式会社 | ダイオード |
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 |
US7652326B2 (en) * | 2003-05-20 | 2010-01-26 | Fairchild Semiconductor Corporation | Power semiconductor devices and methods of manufacture |
KR100833834B1 (ko) * | 2004-03-24 | 2008-06-02 | 각코우호우징 메이조다이가쿠 | 형광체 및 발광 다이오드 |
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 |
JP5175285B2 (ja) * | 2006-07-31 | 2013-04-03 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | エピタキシャル層形成中の形態制御方法 |
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 |
JP4853527B2 (ja) | 2009-02-19 | 2012-01-11 | トヨタ自動車株式会社 | n型SiC単結晶の製造方法、それによって得られるn型SiC単結晶およびその用途 |
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 |
JP5720140B2 (ja) * | 2010-08-13 | 2015-05-20 | セイコーエプソン株式会社 | 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 |
JP5648442B2 (ja) * | 2010-11-25 | 2015-01-07 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素半導体 |
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 |
JP5573725B2 (ja) * | 2011-02-21 | 2014-08-20 | セイコーエプソン株式会社 | 立方晶炭化珪素半導体基板の製造方法 |
US9005462B2 (en) * | 2011-04-11 | 2015-04-14 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device |
JP5777437B2 (ja) * | 2011-07-27 | 2015-09-09 | 京セラ株式会社 | 単結晶基板およびそれを用いた半導体素子 |
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 |
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 |
US9017804B2 (en) | 2013-02-05 | 2015-04-28 | Dow Corning Corporation | Method to reduce dislocations in SiC crystal growth |
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 |
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 |
US9279192B2 (en) | 2014-07-29 | 2016-03-08 | Dow Corning Corporation | Method for manufacturing SiC wafer fit for integration with power device manufacturing technology |
JP5896346B2 (ja) * | 2015-03-16 | 2016-03-30 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素半導体 |
JP2017055086A (ja) | 2015-09-11 | 2017-03-16 | 昭和電工株式会社 | SiCエピタキシャルウェハの製造方法及びSiCエピタキシャルウェハの製造装置 |
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 |
JP6723416B2 (ja) * | 2019-06-28 | 2020-07-15 | 昭和電工株式会社 | SiCエピタキシャルウェハの製造方法 |
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 |
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)
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 |
-
2000
- 2000-08-10 JP JP2000242171A patent/JP3650727B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-08-09 US US09/924,872 patent/US20020019117A1/en not_active Abandoned
- 2001-08-10 KR KR10-2001-0048181A patent/KR100450316B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2001-08-10 EP EP01306838A patent/EP1179620B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-08-10 DE DE60101069T patent/DE60101069T2/de not_active Expired - Lifetime
-
2004
- 2004-07-14 US US10/890,155 patent/US7166523B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1179620B1 (en) | 2003-10-29 |
JP2002057109A (ja) | 2002-02-22 |
KR20020013761A (ko) | 2002-02-21 |
US7166523B2 (en) | 2007-01-23 |
DE60101069D1 (de) | 2003-12-04 |
US20040266057A1 (en) | 2004-12-30 |
US20020019117A1 (en) | 2002-02-14 |
KR100450316B1 (ko) | 2004-09-30 |
EP1179620A1 (en) | 2002-02-13 |
DE60101069T2 (de) | 2004-07-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3650727B2 (ja) | 炭化珪素製造方法 | |
Becker et al. | Acceptor dopants in silicon molecular‐beam epitaxy | |
JP5081373B2 (ja) | 低不純物炭化ケイ素ウェーハの作製方法 | |
US9842898B2 (en) | Methods of growing a silicon carbide epitaxial layer on a substrate to increase and control carrier lifetime | |
JP3854508B2 (ja) | SiCウエハ、SiC半導体デバイス、およびSiCウエハの製造方法 | |
TWI467639B (zh) | 選擇性形成碳矽磊晶層 | |
WO2011142470A1 (ja) | エピタキシャル炭化珪素単結晶基板及びその製造方法 | |
WO2000068474A1 (fr) | Plaquette en sic, dispositif a semiconducteur en sic et procede de fabrication de plaquette en sic | |
JP2009088223A (ja) | 炭化珪素半導体基板およびそれを用いた炭化珪素半導体装置 | |
WO2007145758A2 (en) | Selective epitaxial formation of semiconductor films | |
JP6742477B2 (ja) | エピタキシャル炭化珪素単結晶ウエハの製造方法及びエピタキシャル炭化珪素単結晶ウエハ | |
CN102376749A (zh) | 硅晶片及其制造方法 | |
JP2007131504A (ja) | SiCエピタキシャルウエーハおよびそれを用いた半導体デバイス | |
JP2019121690A (ja) | 炭化珪素半導体基板および炭化珪素半導体基板の製造方法 | |
JP2004343133A (ja) | 炭化珪素製造方法、炭化珪素及び半導体装置 | |
CN115074825A (zh) | 碳化硅外延结构、脉冲式生长方法及其应用 | |
CN113913931A (zh) | 一种具有p型缓冲层的外延结构及其制备方法 | |
JP2004533725A (ja) | 半導体層成長方法 | |
JPH04286163A (ja) | 半導体基板の製造方法 | |
US6838359B2 (en) | Suppression of n-type autodoping in low-temperature Si and SiGe epitaxy | |
Fanton et al. | Electrical properties and deep levels spectra of bulk SiC crystals grown by hybrid physical–chemical vapor transport method | |
TWI300268B (en) | Suppression of n-type autodoping in low-temperature Si and SiGe epitaxy | |
JP6578994B2 (ja) | 炭化珪素にて構成される半導体基板およびその製造方法 | |
EA046447B1 (ru) | Способ изготовления эпитаксиальной тонкоплёночной структуры германия, легированной бором | |
JP2004241676A (ja) | 化合物半導体の製造方法及び半導体材料並びに半導体素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20031224 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040223 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040420 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040621 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20040831 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041102 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041227 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050215 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050221 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080225 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090225 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100225 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100225 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110225 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120225 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120225 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130225 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140225 Year of fee payment: 9 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |