JP4719314B2 - エピタキシャル炭化珪素単結晶基板及びその製造方法 - Google Patents
エピタキシャル炭化珪素単結晶基板及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4719314B2 JP4719314B2 JP2010523229A JP2010523229A JP4719314B2 JP 4719314 B2 JP4719314 B2 JP 4719314B2 JP 2010523229 A JP2010523229 A JP 2010523229A JP 2010523229 A JP2010523229 A JP 2010523229A JP 4719314 B2 JP4719314 B2 JP 4719314B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- epitaxial
- single crystal
- growth
- silicon carbide
- 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.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 117
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 85
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims description 84
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims description 56
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 58
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 claims description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 30
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 25
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 22
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 15
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 claims description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 66
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 10
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000879 optical micrograph Methods 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000089 atomic force micrograph Methods 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000011982 device technology Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 235000019592 roughness Nutrition 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 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
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02609—Crystal orientation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/32—Carbides
- C23C16/325—Silicon carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/42—Silicides
-
- 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
- C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
-
- 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
- C30B25/18—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
- C30B25/186—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate being specially pre-treated by, e.g. chemical or physical means
-
- 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
- C30B25/18—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
- C30B25/20—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate the substrate being of the same materials as the epitaxial layer
-
- 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
-
- 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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02367—Substrates
- H01L21/0237—Materials
- H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02378—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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02367—Substrates
- H01L21/02433—Crystal orientation
-
- 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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02529—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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02587—Structure
-
- 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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
-
- 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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/02634—Homoepitaxy
-
- 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
- H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
(1)オフ角度が4°以下である炭化珪素単結晶基板上に炭化珪素単結晶薄膜を形成したステップ−バンチングの発生を抑制するエピタキシャル炭化珪素単結晶基板であって、前記炭化珪素単結晶薄膜表面のエピタキシャル成長後の表面粗さ(Ra値)が0.5nm以下であることを特徴とするエピタキシャル炭化珪素単結晶基板。
(2)オフ角度が4°以下である炭化珪素単結晶基板上に、熱化学蒸着法で炭化珪素単結晶薄膜をエピタキシャル成長させる際に、炭素と珪素を含む原料ガスを流すと同時に塩化水素ガスを流し、原料ガス中に含まれる炭素と珪素の原子数比(C/Si比)が1.5以下であると共に、原料ガス中の珪素原子数に対する塩化水素ガス中の塩素原子数の比(Cl/Si比)が1.0より大きく20.0より小さくすることを特徴とするエピタキシャル炭化珪素単結晶基板の製造方法。
まず、SiC単結晶基板上へのエピタキシャル成長について述べる。
本発明で好適にエピタキシャル成長に用いる装置は、横型の熱CVD装置である。熱CVD法は、装置構成が簡単であり、ガスのon/offで成長を制御できるため、エピタキシャル膜の制御性、再現性に優れた成長方法である。
2インチ(50mm)ウェーハ用SiC単結晶インゴットから、約400μmの厚さでスライスし、粗削りとダイヤモンド砥粒による通常研磨を実施した、4H型のポリタイプを有するSiC単結晶基板のSi面に、エピタキシャル成長を実施した。基板のオフ角は4°である。成長の手順としては、成長炉に基板をセットし、成長炉内を真空排気した後、水素ガスを毎分150L導入しながら圧力を1.0×104Paに調整した。その後、圧力を一定に保ちながら成長炉の温度を上げ、1550℃に到達した後、塩化水素を毎分1000cm3流し、20分間基板のエッチングを行った。エッチング後、温度を1600℃まで上げ、SiH4流量を毎分40cm3、C2H4流量を毎分22cm3(C/Si=1.1)、HCl流量を毎分200cm3(Cl/Si=5.0)にしてエピタキシャル層を10μm成長した。この時の成長速度は毎時7μm程度であった。
実施例1と同様にスライス、粗削り、通常研磨を行った、4H型のポリタイプを有する2インチ(50mm)のSiC単結晶基板のSi面に、エピタキシャル成長を実施した。基板のオフ角は4°である。成長手順、温度等は、実施例1と同様であるが、ガス流量は、SiH4流量を毎分40cm3、C2H4流量を毎分22cm3(C/Si=1.1)、HCl流量を毎分400cm3(Cl/Si=10.0)にして、エピタキシャル層を10μm成長した。成長後のエピタキシャル膜の光学顕微鏡写真を図5に示す。図5から、この条件の場合もステップ−バンチングの生じていない良好な膜であることが分かる。また、AFM評価から、表面粗さのRa値は0.16nmであった。成長後、実施例1と同様にショットキーバリアダイオードを形成し、成長中にHClを添加しない、従来の方法による4°オフ基板上のエピタキシャル膜上に形成したショットキーバリアダイオードと共に逆方向の耐圧を評価した。それぞれのダイオードを100個評価した結果は、本発明によるエピタキシャル膜上のダイオードの耐圧(中央値)が340V、従来方法によるエピタキシャル膜(表面粗さのRa値:2.5nm)上のダイオードの耐圧(中央値)が320Vであり、本発明によるエピタキシャル膜上のダイオードの方が優れた特性を示していた。本発明によるエピタキシャル膜上に作製した100個のダイオードは、全て不良のないものであった。従来方法によるエピタキシャル膜上に作製した100個のダイオードの内、5個の不良が発生した。
実施例1と同様にスライス、粗削り、通常研磨を行った、4H型のポリタイプを有する2インチ(50mm)のSiC単結晶基板のSi面に、エピタキシャル成長を実施した。基板のオフ角は4°である。成長手順、温度等は、実施例1と同様であるが、ガス流量は、SiH4流量を毎分40cm3、C2H4流量を毎分28cm3(C/Si=1.4)、HCl流量を毎分200cm3(Cl/Si=5.0)にして、エピタキシャル層を10μm成長した。成長後のエピタキシャル膜はステップ−バンチングの生じていない良好な膜であり、表面粗さのRa値は0.23nmであった。実施例1と同様にショットキーバリアダイオードを形成し、n値を求めると1.01であり、この場合もほぼ理想的な特性が得られていることが分かった。また、前記と同様に、同基板上にショットキーバリアオードを更に100個作製して同じ評価を行ったところ、全て不良なく同様の特性を示した。
実施例1と同様にスライス、粗削り、通常研磨を行った、4H型のポリタイプを有する2インチ(50mm)のSiC単結晶基板のSi面に、エピタキシャル成長を実施した。基板のオフ角は2°である。成長手順、温度等は、実施例1と同様であるが、ガス流量は、SiH4流量を毎分40cm3、C2H4流量を毎分20cm3(C/Si=1.0)、HCl流量を毎分400cm3(Cl/Si=10.0)にして、エピタキシャル層を10μm成長した。成長後のエピタキシャル膜はステップ−バンチングの生じていない良好な膜であり、表面粗さのRa値は0.26nmであった。実施例1と同様に形成したショットキーバリアダイオードのn値は1.02であり、この場合もほぼ理想的な特性が得られていることが分かった。また、前記と同様に、同基板上にショットキーバリアオードを更に100個作製して同じ評価を行ったところ、全て不良なく同様の特性を示した。
実施例1と同様にスライス、粗削り、通常研磨を行った、4H型のポリタイプを有する2インチ(50mm)のSiC単結晶基板のSi面に、エピタキシャル成長を実施した。成長手順、温度等は、実施例1と同様であり、基板のオフ角度、C/Si比、Ci/Si比を表1のように変えてエピタキシャル層を10μm成長した。成長後のエピタキシャル膜はステップ−バンチングの生じていない良好な膜であり、表1には成長後のエピタキシャル膜表面粗さのRa値および実施例1と同様に形成したショットキーバリアダイオードのn値も示してある。Ra値は全て0.5nm以下と、平坦性に優れた膜が得られていることが分かり、また、n値も1.03以下で、ほぼ理想的なダイオード特性が得られていた。なお、実施例1〜17においては、成長前に塩化水素による基板のエッチングを行っているが、このプロセスを省略しても、成長後のRa値に変化は見られなかった。また、実施例6は、Ra値が0.5nmで、n値が1.03となっているが、基板のオフ角度が付いていないので、結晶成長速度が遅く、オフ角度が付いている基板を用いた場合に比べて10μmの厚さに成膜するのに長時間かかっている。
比較例として、実施例1と同様にスライス、粗削り、通常研磨を行った、4H型のポリタイプを有する2インチ(50mm)のSiC単結晶基板のSi面に、エピタキシャル成長を実施した。基板のオフ角度は6°である。成長手順、温度等は、実施例1と同様であるが、ガス流量は、SiH4流量を毎分40cm3、C2H4流量を毎分22cm3(C/Si=1.1)にして、HClは流さずにエピタキシャル層を10μm成長した。成長後のエピタキシャル膜の光学顕微鏡写真を図7に、表面AFM像を図8に示す。図7、図8から、成長後の表面は皺状になっており、ステップ−バンチングが生じていることが分かる。また、図8から、表面粗さのRa値は1.9nmであり、実施例1〜5に比べ、約一桁大きい値であった。実施例5の場合に示したように、このようなエピタキシャル膜上にショットキーバリアダイオードを形成し、逆方向の耐圧を評価したところ、本発明によるエピタキシャル膜上のダイオードに比べ、特性は劣っていた。同様に100個のショットキーバリアダイオードを作製し、その内8個の不良が発生した。
Claims (2)
- オフ角度が4°以下である炭化珪素単結晶基板上に炭化珪素単結晶薄膜を形成したステップ−バンチングの発生を抑制するエピタキシャル炭化珪素単結晶基板であって、前記炭化珪素単結晶薄膜表面のエピタキシャル成長後の表面粗さ(Ra値)が0.5nm以下であることを特徴とするエピタキシャル炭化珪素単結晶基板。
- オフ角度が4°以下である炭化珪素単結晶基板上に、熱化学蒸着法で炭化珪素単結晶薄膜をエピタキシャル成長させる際に、炭素と珪素を含む材料ガスを流すと同時に塩化水素ガスを流し、材料ガス中に含まれる炭素と珪素の原子数比(C/Si比)が1.5以下であると共に、材料ガス中の珪素原子数に対する塩化水素ガス中の塩素原子数の比(Cl/Si比)が1.0より大きく20.0より小さくすることを特徴とするエピタキシャル炭化珪素単結晶基板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010523229A JP4719314B2 (ja) | 2009-01-30 | 2010-01-29 | エピタキシャル炭化珪素単結晶基板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009019323 | 2009-01-30 | ||
JP2009019323 | 2009-01-30 | ||
PCT/JP2010/051655 WO2010087518A1 (ja) | 2009-01-30 | 2010-01-29 | エピタキシャル炭化珪素単結晶基板及びその製造方法 |
JP2010523229A JP4719314B2 (ja) | 2009-01-30 | 2010-01-29 | エピタキシャル炭化珪素単結晶基板及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP4719314B2 true JP4719314B2 (ja) | 2011-07-06 |
JPWO2010087518A1 JPWO2010087518A1 (ja) | 2012-08-02 |
Family
ID=42395763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010523229A Active JP4719314B2 (ja) | 2009-01-30 | 2010-01-29 | エピタキシャル炭化珪素単結晶基板及びその製造方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US20110278596A1 (ja) |
EP (1) | EP2395133B1 (ja) |
JP (1) | JP4719314B2 (ja) |
KR (1) | KR101333337B1 (ja) |
CN (1) | CN102301043B (ja) |
WO (1) | WO2010087518A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2704183A2 (en) | 2012-08-30 | 2014-03-05 | Fuji Electric Co., Ltd. | Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device |
Families Citing this family (40)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012004269A (ja) * | 2010-06-16 | 2012-01-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素半導体装置の製造装置 |
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 |
JP5778945B2 (ja) * | 2011-02-24 | 2015-09-16 | 株式会社東芝 | 連想メモリ |
JPWO2012127748A1 (ja) * | 2011-03-22 | 2014-07-24 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素基板 |
US20130062628A1 (en) * | 2011-09-10 | 2013-03-14 | Semisouth Laboratories, Inc. | Methods for the epitaxial growth of silicon carbide |
KR101942514B1 (ko) * | 2011-12-16 | 2019-01-28 | 엘지이노텍 주식회사 | 탄화규소 증착 방법 및 탄화규소 에피 웨이퍼 |
KR101936170B1 (ko) * | 2011-12-19 | 2019-01-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 탄화규소 에피 웨이퍼 제조 방법 |
KR101942536B1 (ko) * | 2011-12-19 | 2019-01-29 | 엘지이노텍 주식회사 | 탄화규소 에피 웨이퍼 제조 방법 |
KR101936171B1 (ko) * | 2011-12-19 | 2019-04-04 | 엘지이노텍 주식회사 | 탄화규소 에피 웨이퍼 제조 방법 및 탄화규소 에피 웨이퍼 |
WO2013089463A1 (en) * | 2011-12-16 | 2013-06-20 | Lg Innotek Co., Ltd. | Method for deposition of silicon carbide and silicon carbide epitaxial wafer |
KR20130076365A (ko) * | 2011-12-28 | 2013-07-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 탄화규소 에피 웨이퍼 제조 방법 및 탄화규소 에피 웨이퍼 |
SE536605C2 (sv) * | 2012-01-30 | 2014-03-25 | Odling av kiselkarbidkristall i en CVD-reaktor vid användning av klorineringskemi | |
KR101926694B1 (ko) | 2012-05-30 | 2018-12-07 | 엘지이노텍 주식회사 | 탄화규소 에피 웨이퍼 및 이의 제조 방법 |
KR101976600B1 (ko) * | 2012-06-28 | 2019-05-09 | 엘지이노텍 주식회사 | 탄화규소 에피 웨이퍼 및 이의 제조 방법 |
JP2014027093A (ja) * | 2012-07-26 | 2014-02-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 炭化珪素基板の製造方法 |
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 |
CN104704150B (zh) * | 2012-11-15 | 2018-06-12 | 新日铁住金株式会社 | 碳化硅单晶基板及其制法 |
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 |
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 |
US9988738B2 (en) | 2013-02-13 | 2018-06-05 | Mitsubishi Electric Corporation | Method for manufacturing SiC epitaxial wafer |
US8940614B2 (en) | 2013-03-15 | 2015-01-27 | Dow Corning Corporation | SiC substrate with SiC epitaxial film |
JP2014189442A (ja) | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 炭化珪素半導体基板の製造方法 |
CN105008598B (zh) * | 2013-07-09 | 2018-01-19 | 富士电机株式会社 | 碳化硅半导体装置的制造方法以及碳化硅半导体装置 |
US9768259B2 (en) * | 2013-07-26 | 2017-09-19 | Cree, Inc. | Controlled ion implantation into silicon carbide using channeling and devices fabricated using controlled ion implantation into silicon carbide using channeling |
CN103556219B (zh) * | 2013-10-31 | 2016-04-20 | 国家电网公司 | 一种碳化硅外延生长装置 |
CN103715069B (zh) * | 2013-12-02 | 2016-09-21 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 一种减少碳化硅外延薄膜中缺陷的方法 |
KR101947926B1 (ko) * | 2014-07-16 | 2019-02-13 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | 에피택셜 탄화규소 웨이퍼의 제조 방법 |
US9279192B2 (en) | 2014-07-29 | 2016-03-08 | Dow Corning Corporation | Method for manufacturing SiC wafer fit for integration with power device manufacturing technology |
JP6387799B2 (ja) * | 2014-11-14 | 2018-09-12 | 株式会社デンソー | 半導体基板およびその製造方法 |
US10030319B2 (en) * | 2014-11-27 | 2018-07-24 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Silicon carbide substrate, method for producing same, and method for manufacturing silicon carbide semiconductor device |
WO2016140051A1 (ja) | 2015-03-03 | 2016-09-09 | 昭和電工株式会社 | SiCエピタキシャルウェハ、SiCエピタキシャルウェハの製造方法 |
CN104810248B (zh) * | 2015-04-08 | 2017-08-08 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 适用于4°和8°偏轴硅面碳化硅衬底的原位处理方法 |
CN104779141A (zh) * | 2015-04-16 | 2015-07-15 | 中国科学院半导体研究所 | 低偏角碳化硅同质外延材料的制作方法 |
CN105826186B (zh) * | 2015-11-12 | 2018-07-10 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 高表面质量碳化硅外延层的生长方法 |
JP6579710B2 (ja) * | 2015-12-24 | 2019-09-25 | 昭和電工株式会社 | SiCエピタキシャルウェハの製造方法 |
CN107068539B (zh) * | 2016-12-15 | 2019-11-22 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 降低碳化硅外延基平面位错密度的方法 |
KR101951838B1 (ko) * | 2016-12-23 | 2019-02-26 | 주식회사 포스코 | 탄화규소 에피 웨이퍼 제조 방법 |
JP7440666B2 (ja) * | 2020-12-14 | 2024-02-28 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | 気相成長装置及び気相成長方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000001398A (ja) * | 1998-06-09 | 2000-01-07 | Fuji Electric Co Ltd | 炭化けい素半導体基板の製造方法 |
JP2005093477A (ja) * | 2003-09-12 | 2005-04-07 | Shikusuon:Kk | Cvdエピタキシャル成長方法 |
JP2006321696A (ja) * | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Hitachi Cable Ltd | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
JP2006321707A (ja) * | 2005-04-22 | 2006-11-30 | Bridgestone Corp | 炭化ケイ素単結晶ウェハ及びその製造方法 |
JP2006328455A (ja) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Nippon Steel Corp | エピタキシャル炭化珪素単結晶基板及びその製造方法 |
JP2007131504A (ja) * | 2005-11-14 | 2007-05-31 | Shikusuon:Kk | 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 |
JP2008222509A (ja) * | 2007-03-14 | 2008-09-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | SiCエピタキシャル膜付き単結晶基板の製造方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5216531B2 (ja) | 1972-08-14 | 1977-05-10 | ||
JPH02157196A (ja) | 1988-12-08 | 1990-06-15 | Nec Corp | 半導体結晶成長方法 |
JP2633403B2 (ja) | 1990-03-26 | 1997-07-23 | シャープ株式会社 | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
CN1237272A (zh) * | 1997-08-27 | 1999-12-01 | 松下电器产业株式会社 | 碳化硅衬底及其制造方法以及使用碳化硅衬底的半导体元件 |
TW565630B (en) * | 1999-09-07 | 2003-12-11 | Sixon Inc | SiC wafer, SiC semiconductor device and method for manufacturing SiC wafer |
KR100773624B1 (ko) * | 2002-04-04 | 2007-11-05 | 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 | 탄화 규소 단결정으로 이루어지는 종결정 및 그를 이용한잉곳의 제조 방법 |
KR100853991B1 (ko) * | 2004-03-26 | 2008-08-25 | 간사이 덴료쿠 가부시키가이샤 | 바이폴라형 반도체 장치 및 그의 제조방법 |
JP4427472B2 (ja) | 2005-03-18 | 2010-03-10 | 新日本製鐵株式会社 | SiC単結晶基板の製造方法 |
JP4954654B2 (ja) | 2006-09-21 | 2012-06-20 | 新日本製鐵株式会社 | エピタキシャル炭化珪素単結晶基板及びその製造方法 |
-
2010
- 2010-01-29 KR KR1020117013379A patent/KR101333337B1/ko active IP Right Grant
- 2010-01-29 CN CN201080005900.5A patent/CN102301043B/zh active Active
- 2010-01-29 US US13/138,270 patent/US20110278596A1/en not_active Abandoned
- 2010-01-29 EP EP10735972.1A patent/EP2395133B1/en active Active
- 2010-01-29 JP JP2010523229A patent/JP4719314B2/ja active Active
- 2010-01-29 WO PCT/JP2010/051655 patent/WO2010087518A1/ja active Application Filing
-
2014
- 2014-11-19 US US14/547,838 patent/US20150075422A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000001398A (ja) * | 1998-06-09 | 2000-01-07 | Fuji Electric Co Ltd | 炭化けい素半導体基板の製造方法 |
JP2005093477A (ja) * | 2003-09-12 | 2005-04-07 | Shikusuon:Kk | Cvdエピタキシャル成長方法 |
JP2006321707A (ja) * | 2005-04-22 | 2006-11-30 | Bridgestone Corp | 炭化ケイ素単結晶ウェハ及びその製造方法 |
JP2006321696A (ja) * | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Hitachi Cable Ltd | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
JP2006328455A (ja) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Nippon Steel Corp | エピタキシャル炭化珪素単結晶基板及びその製造方法 |
JP2007131504A (ja) * | 2005-11-14 | 2007-05-31 | Shikusuon:Kk | 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 |
JP2008222509A (ja) * | 2007-03-14 | 2008-09-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | SiCエピタキシャル膜付き単結晶基板の製造方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2704183A2 (en) | 2012-08-30 | 2014-03-05 | Fuji Electric Co., Ltd. | Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device |
US8802546B2 (en) | 2012-08-30 | 2014-08-12 | Fuji Electric Co., Ltd. | Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20150075422A1 (en) | 2015-03-19 |
EP2395133B1 (en) | 2020-03-04 |
KR101333337B1 (ko) | 2013-11-25 |
WO2010087518A1 (ja) | 2010-08-05 |
CN102301043A (zh) | 2011-12-28 |
JPWO2010087518A1 (ja) | 2012-08-02 |
EP2395133A1 (en) | 2011-12-14 |
CN102301043B (zh) | 2014-07-23 |
EP2395133A4 (en) | 2014-04-16 |
KR20110093892A (ko) | 2011-08-18 |
US20110278596A1 (en) | 2011-11-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4719314B2 (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 | |
JP4987792B2 (ja) | エピタキシャル炭化珪素単結晶基板の製造方法 | |
JP4954654B2 (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 | |
JP5152435B2 (ja) | エピタキシャル炭化珪素単結晶基板の製造方法 | |
JP4850960B2 (ja) | エピタキシャル炭化珪素単結晶基板の製造方法 | |
JP4880052B2 (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 | |
JP4954593B2 (ja) | エピタキシャル炭化珪素単結晶基板の製造方法、及び得られたエピタキシャル炭化珪素単結晶基板を用いてなるデバイス | |
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 | |
WO2017018533A1 (ja) | エピタキシャル炭化珪素単結晶ウェハの製造方法 | |
JP2006328455A (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 | |
JP6304699B2 (ja) | エピタキシャル炭化珪素ウエハの製造方法 | |
JP5786759B2 (ja) | エピタキシャル炭化珪素ウエハの製造方法 | |
JP5664534B2 (ja) | エピタキシャル炭化珪素ウエハの製造方法 | |
JP2006062931A (ja) | サファイア基板とその熱処理方法、及び結晶成長方法 | |
JP6052465B2 (ja) | エピタキシャル炭化珪素ウエハの製造方法 | |
JP6628581B2 (ja) | エピタキシャル炭化珪素単結晶ウェハの製造方法 | |
TW202145309A (zh) | 磊晶晶圓、晶圓及其製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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: 20110308 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110401 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4719314 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140408 Year of fee payment: 3 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140408 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |