JP6597381B2 - 炭化珪素基板の製造方法、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法および炭化珪素半導体装置の製造方法 - Google Patents
炭化珪素基板の製造方法、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法および炭化珪素半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
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Description
まず、本開示の実施形態の概要について説明する。本明細書中の結晶学的記載においては、個別方位を[]、集合方位を<>、個別面を()、集合面を{}でそれぞれ示している。負の指数については、結晶学上、”−”(バー)を数字の上に付けることになっているが、本明細書中では、数字の前に負の符号を付けている。
以下、図面に基づいて本開示の実施形態の詳細について説明する。まず、本実施形態に係る炭化珪素基板10の製造方法により製造された炭化珪素基板10の構成について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
まず、炭化珪素インゴット準備工程(S1:図2)が実施される。たとえば昇華法により、炭化珪素インゴット1が製造される。たとえば、グラファイトから構成された容器内に、単結晶炭化珪素から構成された種結晶と、固体状の多結晶炭化珪素粉末から構成された炭化珪素原料とが配置される。炭化珪素原料が昇華し、種結晶上に昇華することにより、種結晶上に炭化珪素インゴットが成長する。炭化珪素インゴットが成長している間、たとえばドナーとなる窒素が導入される。結果として、炭化珪素インゴットは、窒素を含む。炭化珪素インゴットは、たとえばポリタイプが4Hの炭化珪素単結晶から構成される。言い換えれば、炭化珪素インゴットのポリタイプは、4H−SiCである。
次に、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法について説明する。
次に、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置200の製造方法について説明する。
(サンプル準備)
まず、昇華法を用いて、サンプル1〜4の炭化珪素インゴット1(図5および図6参照)が準備された。炭化珪素インゴットの直径および厚みは、それぞれ100mmおよび10mmである。炭化珪素インゴット1の側面5に、第1オリエンテーションフラット21と、第2オリエンテーションフラット22とが設けられている。第1オリエンテーションフラット21は、(1−100)面である。第2オリエンテーションフラット22は、(11−20)面である。頂面3は、(0001)面である。底面4は、(000−1)面である。
サンプル1〜4に係る炭化珪素基板10の第1主面11のSORIは、Corning Tropel社製のFlatMaster(登録商標)を用いて測定された。サンプル1〜4の係る炭化珪素基板10の第1主面11の粗さは、株式会社菱化システム製の光干渉型粗さ測定機を用いて測定された。測定位置は、第1主面11の中央と、外周側の8カ所であった。外周側の8カ所の測定位置は、それぞれ、第1主面11に対して垂直な方向から見て、0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°および315°の方角である。外周側の8カ所の測定位置は、外縁から中央に向かって3mm程度離れた位置であった。測定領域は、64μm×64μmの正方形領域であった。面積平均粗さSqおよび面積最大粗さStが算出された。サンプル1〜4の係る炭化珪素基板10の第1主面11の欠損は、微分干渉顕微鏡を用いて測定された。対物レンズの倍率および接眼レンズの倍率は、それぞれ5倍および10倍であった。シリコン面側である第1主面11を十字方向に観測し、長さまたは幅が50μm以上の欠損をカウントした。
(サンプル準備)
以下の点を除き、サンプル4と同じ方法を用いて、サンプル5の炭化珪素基板10が準備された。サンプル5の炭化珪素インゴット1は、シリコン面側の側面5(図9参照)から切断された(図35参照)のに対して、サンプル4の炭化珪素インゴット1は、カーボン面側の側面5(図9参照)から切断された(図34参照)。切断方向以外のサンプル5の炭化珪素インゴット1の切断条件は、サンプル4の炭化珪素インゴット1の切断条件と同じである。つまり、サンプル4の炭化珪素インゴット1の切断方向106は、サンプル5の炭化珪素インゴット1の切断方向110に対して平行であり、かつ向きは反対である。
サンプル5に係る炭化珪素基板10の第1主面11のSORIと、第1主面11の粗さSqおよびStと、第1主面11の欠損個数とが、サンプル1〜4に係る炭化珪素基板10と同じ方法により測定された。
2 ワイヤ
3 頂面
4 底面
5 側面
6 ダイヤモンド砥粒
10 炭化珪素基板(炭化珪素単結晶基板)
11 第1主面
12 第3主面
13 第2主面
14 第4主面
20 炭化珪素層
21,31 第1オリエンテーションフラット(第1フラット)
22,32 第2オリエンテーションフラット(第2フラット)
23,33 曲面部
30 周縁部
41 直径
42 粒径
50 長手方向
52 ガイドローラ
53 ワイヤ案内溝
54 ノズル
100 炭化珪素エピタキシャル基板
101 オフ方向
101 第1方向
102 第2方向
103 第3方向
104 第4方向
106,110 切断方向
131 ドリフト領域
132 ボディ領域
133 ソース領域
134 コンタクト領域
136 酸化膜
137 層間絶縁膜
138 配線層
141 第1電極
142 第2電極
143 第3電極
200 炭化珪素半導体装置
300 切断装置
Claims (9)
- 炭化珪素インゴットを準備する工程と、
ワイヤによって前記炭化珪素インゴットを切断する工程とを備え、
前記炭化珪素インゴットのポリタイプは、4H−SiCであり、
前記炭化珪素インゴットは、頂面と、前記頂面と反対側の底面と、前記頂面および前記底面の間の側面とを含み、
前記底面から前記頂面に向かう方向は、[0001]方向に対して平行または8°以下傾斜した方向であり、
前記炭化珪素インゴットを切断する工程においては、(000−1)面側の前記側面から切断し始め、かつ前記底面から前記頂面に向かう方向から見て、[1−100]方向と[11−20]方向とがなす角度を2等分する方向から±5°以内の方向と平行な直線に沿って、前記炭化珪素インゴットが切断される、炭化珪素基板の製造方法。 - 前記炭化珪素インゴットを切断する工程において、前記ワイヤの線速は、1000m/分以上である、請求項1に記載の炭化珪素基板の製造方法。
- 前記炭化珪素インゴットを切断する工程において、前記ワイヤの張力は、前記ワイヤの破断張力の70%以下である、請求項1または請求項2に記載の炭化珪素基板の製造方法。
- 前記ワイヤの直径は、200μm以下である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の炭化珪素基板の製造方法。
- 前記ワイヤにダイヤモンド砥粒が固着されている、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の炭化珪素基板の製造方法。
- 前記ダイヤモンド砥粒の粒径は、50μm以下である、請求項5に記載の炭化珪素基板の製造方法。
- 炭化珪素インゴットを準備する工程と、
ワイヤによって前記炭化珪素インゴットを切断する工程とを備え、
前記炭化珪素インゴットは、頂面と、前記頂面と反対側の底面と、前記頂面および前記底面の間の側面とを含み、
前記底面から前記頂面に向かう方向は、[0001]方向に対して平行または8°以下傾斜した方向であり、
前記炭化珪素インゴットを切断する工程においては、(000−1)面側の前記側面から切断し始め、かつ前記底面から前記頂面に向かう方向から見て、[1−100]方向と[11−20]方向とがなす角度を2等分する方向から±5°以内の方向と平行な直線に沿って、前記炭化珪素インゴットが切断され、
前記炭化珪素インゴットを切断する工程において、前記ワイヤの線速は、1000m/分以上であり、かつ前記ワイヤの張力は、前記ワイヤの破断張力の70%以下であり、
前記ワイヤの直径は、200μm以下であり、
前記ワイヤにダイヤモンド砥粒が固着されており、
前記ダイヤモンド砥粒の粒径は、50μm以下である、炭化珪素基板の製造方法。 - 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の製造方法により炭化珪素基板を準備する工程と、
前記炭化珪素基板上に炭化珪素層を形成する工程とを備える、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。 - 請求項8に記載の製造方法により炭化珪素エピタキシャル基板を準備する工程と、
前記炭化珪素エピタキシャル基板を加工する工程とを備える、炭化珪素半導体装置の製造方法。
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