JP4954654B2 - 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
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Description
K. Kimoto, et al., IEEE Transactions on Electron Devices, Vol.46, No.3, (1999) pp.471-477
(1) 炭化珪素単結晶基板上に、欠陥の発生を抑止する炭化珪素単結晶薄膜であって、表面粗さのRa値が0.5nm以上1.0nm以下である少なくとも1つの抑止層と、前記抑止層の上に形成される炭化珪素単結晶薄膜の活性層とを有するエピタキシャル炭化珪素単結晶基板であり、前記抑止層は膜厚が0.5μm以上1μm以下であって、材料ガス中に含まれる炭素と珪素の原子数比(C/Si比)を0.5以上1.0以下にして熱化学蒸着法によりエピタキシャル成長させたものであり、また、前記活性層は、材料ガス中に含まれる炭素と珪素の原子数比(C/Si比)を1.0超3.0以下にして、前記抑止層よりも成長速度を上げて熱化学蒸着法によりエピタキシャル成長させたもの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) 前記炭化珪素薄膜の活性層の厚さが10μm以上50μm以下である(1)記載のエピタキシャル炭化珪素単結晶基板、
(3) 炭化珪素単結晶基板上に、欠陥の発生を抑止する炭化珪素単結晶薄膜であって、表面粗さのRa値が0.5nm以上1.0nm以下である少なくとも1つの抑止層を、材料ガス中に含まれる炭素と珪素の原子数比(C/Si比)を0.5以上1.0以下にして熱化学蒸着法により膜厚0.5μm以上1μm以下でエピタキシャル成長させた後、前記抑止層上に炭化珪素単結晶薄膜の活性層を、材料ガス中に含まれる炭素と珪素の原子数比(C/Si比)を1.0超3.0以下にして、前記抑止層よりも成長速度を上げて熱化学蒸着法によりエピタキシャル成長させ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、
(4) 前記炭化珪素薄膜の活性層の厚さが10μm以上50μm以下である(3)記載のエピタキシャル炭化珪素単結晶基板の製造方法、
(5) (1)又は(2)記載の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、
である。
まず、SiC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CVD装置である。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。成長シーケンスとしては、SiC基板をセットし、水素あるいは塩化水素中でのエッチングまでは、図2と同様である。
2インチ(50mm)ウェハ用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8°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16L導入しながら圧力を1.6×104 Pa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、1400℃に到達した後、塩化水素を毎分10cm3流し、10分間基板のエッチングを行った。エッチング後、温度を1550℃まで上げ、SiH4流量を毎分4cm3、C3H8流量を毎分1cm3にして(C/Si比は0.75)、抑止層を約0.5μm成長した。この時の成長速度は毎時3.5μm程度であった。抑止層を成長後、温度は変えず、SiH4流量を毎分5cm3、C3H8流量を毎分3cm3にして(C/Si比は1.8)、活性層を約10μm成長した。この時の成長速度は毎時5μm程度であった。
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。基板のオフ角は8°である。成長手順は、塩化水素のエッチングまでは、実施例と同様である。エッチング後、温度を1550℃まで上げ、SiH4流量を毎分5cm3、C3H8流量を毎分3cm3にして(C/Si比は1.8)、抑止層を成長させずに活性層を約10μm成長した。成長後の表面には、図1(a)、(b)で示したようなエピタキシャル欠陥が発生し、その密度は約100個/cm2であり、抑止層がないとエピタキシャル欠陥の発生を抑えられないことが分かった。
2 抑止層
3 活性層
Claims (5)
- オフ角度が1°よりも大きい炭化珪素単結晶基板上に、欠陥の発生を抑止する炭化珪素単結晶薄膜であって、表面粗さのRa値が0.5nm以上1.0nm以下である少なくとも1つの抑止層と、前記抑止層の上に形成される炭化珪素単結晶薄膜の活性層とを有するエピタキシャル炭化珪素単結晶基板であり、前記抑止層は膜厚が0.5μm以上1μm以下であって、材料ガス中に含まれる炭素と珪素の原子数比(C/Si比)を0.5以上1.0以下にして熱化学蒸着法によりエピタキシャル成長させたものであり、また、前記活性層は、材料ガス中に含まれる炭素と珪素の原子数比(C/Si比)を1.0超3.0以下にして、前記抑止層よりも成長速度を上げて熱化学蒸着法によりエピタキシャル成長させたもの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。
- 前記炭化珪素薄膜の活性層の厚さが10μm以上50μm以下である請求項1記載のエピタキシャル炭化珪素単結晶基板。
- オフ角度が1°よりも大きい炭化珪素単結晶基板上に、欠陥の発生を抑止する炭化珪素単結晶薄膜であって、表面粗さのRa値が0.5nm以上1.0nm以下である少なくとも1つの抑止層を、材料ガス中に含まれる炭素と珪素の原子数比(C/Si比)を0.5以上1.0以下にして熱化学蒸着法により膜厚0.5μm以上1μm以下でエピタキシャル成長させた後、前記抑止層上に炭化珪素単結晶薄膜の活性層を、材料ガス中に含まれる炭素と珪素の原子数比(C/Si比)を1.0超3.0以下にして、前記抑止層よりも成長速度を上げて熱化学蒸着法によりエピタキシャル成長させ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。
- 前記炭化珪素薄膜の活性層の厚さが10μm以上50μm以下である請求項3記載のエピタキシャル炭化珪素単結晶基板の製造方法。
- 請求項1又は2記載の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。
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