JP6573514B2 - SiC単結晶基板の前処理方法及びエピタキシャルSiCウェハの製造方法 - Google Patents
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Description
(1)CVD装置内に珪素系及び炭素系の原料ガスを流してSiC単結晶基板上にSiCのエピタキシャル膜を成長させるにあたり、SiC単結晶基板を前処理する方法であって、アルキルシランを体積比で5ppm以上200ppm以下含有した水素ガス中でSiC単結晶基板の表面をエッチングしてから、SiCのエピタキシャル膜を成長させることを特徴とするSiCエピタキシャル成長におけるSiC単結晶基板の前処理方法。
(2)1500℃以上1700℃以下の温度域でSiC単結晶基板のエッチングを行うことを特徴とする(1)に記載のSiC単結晶基板の前処理方法。
(3)0.5kPa以上20kPa以下の圧力でSiC単結晶基板のエッチングを行うことを特徴とする(1)又は(2)に記載のSiC単結晶基板の前処理方法。
(4)前記アルキルシランが、モノメチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、及びテトラメチルシランからなる群から選ばれる1種以上であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のSiC単結晶基板の前処理方法。
(5)CVD装置内に珪素系及び炭素系の原料ガスを流してSiC単結晶基板上にSiCのエピタキシャル膜を成長させてエピタキシャルSiCウェハを製造する方法であって、予め、アルキルシランを体積比で5ppm以上200ppm以下含有した水素ガスをCVD装置内に流して、SiC単結晶基板の表面をエッチングしてから、SiCのエピタキシャル膜を成長させることを特徴とするエピタキシャルSiCウェハの製造方法。
図1は、本発明を実施するために用いられるCVD装置の具体例を示す。この装置は、前処理をした後に原料ガスを導入することによって、前処理とエピタキシャル成長を連続して行えるようになっている。すなわち、装置内に珪素系及び炭素系の原料ガスを流して、熱CVD法によりSiCのエピタキシャル膜を成長させることができ、また、エピタキシャル成長前にはエッチングガスを流して、SiC単結晶基板(SiC基板)のエッチングを行うことができる。反応容器1の成長室内にはホルダー2が備えられており、反応容器1の外側には、まわりを取り囲むように加熱用誘導コイル3が取り付けられている。また、反応容器1の一方からは、ホルダー2に対して略水平となるように、エッチングガス5や原料ガス4が横から供給されるようになっており、ドーピングガスなどの原料ガス以外のガスがこれらとは別の経路から反応容器1に入るようになっている。更に、他方からはエピタキシャル成長に使われた後のガス等が排気ガス6として排出されるようになっている。このうち、ホルダー2は、カーボン部材にSiCがコートされた耐熱性のある構造材からなり、この上に溝が形成されて、SiC基板が配置されるようになっている。また、このホルダー2は回転機構を備えることによって、エッチングやSiCのエピタキシャル成長の際にSiC基板を回転させて、ホルダー全体の不均一性をある程度改善することができるようになっている。
図1に示した装置を使ってSiC単結晶基板(SiC基板)の前処理を行い、連続してSiCのエピタキシャル成長を行った。SiC基板としては、4°のオフ角度を有した4H-SiC基板(口径4インチ)を使った。アルキルシランであるモノメチルシランを毎分2cc(以下、sccmの単位を使う)、キャリアガスとしての水素ガスを毎分40リットル(以下、slmの単位を使う)の各流量で混合したエッチングガスを用いて(従って、モノメチルシランの濃度は体積比で50ppm)、圧力5kPa、及び温度1600℃に加熱された反応容器1に導入した。5分間の前処理の後、導入ガスを原料ガスに切り替え、SiC基板上にSiC単結晶をエピタキシャル成長させた。
表1に示したように、エッチングの際の温度、圧力、アルキルシラン種、アルキルシラン濃度を変更した以外は実施例1と同様の前処理を行い、また、エピタキシャル成長条件は実施例1と同様にして実施例2〜12に係るエピタキシャルSiCウェハを製造した。得られたエピタキシャルSiCウェハについて、実施例1と同様にしてHaze値を測定した。結果を表1にまとめて示す(ここで、濃度は体積比である)。
表2に示したように、前処理におけるエッチングガスとして、アルキルシランを含めないようにした以外は、実施例1と同様にして、エピタキシャル成長を行い、比較例1〜3に係るエピタキシャルSiCウェハを製造した。得られたエピタキシャルSiCウェハについて、実施例1と同様にしてHaze値を測定した。その結果を表2にまとめて示す。
Claims (4)
- CVD装置内に珪素系及び炭素系の原料ガスを流してSiC単結晶基板上にSiCのエピタキシャル膜を成長させるにあたり、SiC単結晶基板を前処理する方法であって、アルキルシランを体積比で5ppm以上200ppm以下含有した水素ガス中で1500℃以上1700℃以下の温度域でSiC単結晶基板の表面をエッチングしてから、SiCのエピタキシャル膜を成長させることを特徴とするSiCエピタキシャル成長におけるSiC単結晶基板の前処理方法。
- 0.5kPa以上20kPa以下の圧力でSiC単結晶基板のエッチングを行うことを特徴とする請求項1に記載のSiC単結晶基板の前処理方法。
- 前記アルキルシランが、モノメチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、及びテトラメチルシランからなる群から選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のSiC単結晶基板の前処理方法。
- CVD装置内に珪素系及び炭素系の原料ガスを流してSiC単結晶基板上にSiCのエピタキシャル膜を成長させてエピタキシャルSiCウェハを製造する方法であって、予め、アルキルシランを体積比で5ppm以上200ppm以下含有した水素ガスをCVD装置内に流して、1500℃以上1700℃以下の温度域でSiC単結晶基板の表面をエッチングしてから、SiCのエピタキシャル膜を成長させることを特徴とするエピタキシャルSiCウェハの製造方法。
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