JP6748572B2 - p型SiCエピタキシャルウェハ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
本実施形態にかかるp型SiCエピタキシャルウェハの製造方法は、Alのドーピング濃度が1×1018cm−3以上であるp型SiCエピタキシャルウェハの製造方法である。このp型SiCエピタキシャルウェハの製造方法は、原料ガスにおけるC元素とSi元素との比率である投入原料C/Si比を設定する工程と、原料ガスと、分子内にClを含むCl系ガスと、分子内にAlとCとを含むドーパントガスと、が存在する雰囲気下で基板上にp型のSiCエピタキシャル膜を成膜する工程を有する。
「原料ガス」とは、SiCエピタキシャル膜を成膜する際の原料となるガスである。一般に、分子内にSiを含むSi系原料ガスと、分子内にCを含むC系原料ガスに分けられる。本実施形態では、原料ガスは少なくともSi系原料ガスを含めばよく、C系原料ガスを含まない場合もある。通常のドーピングを行うエピタキシャル成長では、ドーパントとして用いる元素の量は、SiやCの量よりも著しく少ないため、原料ガスには、エピタキシャル膜へのドープを意図して供給されたガスであるドーパントガスを含まない。本明細書でも、原料ガスにはAlのドープを意図して供給されるドーパントは含まないものとして区別される。すなわちC系原料ガスは分子にAlを含まない。
{(ドーパントガス由来のC)×α}/Si=(全ガスC/Si比)−(投入原料C/Si比)・・・(1)
4インチのSiC単結晶基板を準備した。準備したSiC単結晶基板は、4H型のポリタイプであり、主面は(0001)Si面で4°のオフ角を有する。次いで、SiC単結晶基板を成長炉内に導入し、成長炉によって囲まれる成膜雰囲気中にガスを投入、成長温度1600℃で成長を行った。
投入原料C/Si比は0.6とし、HCl/TCS比は6とした。TMAを全C系ガスの50%以上投入し、高濃度p型SiCをエピタキシャル成長させた。結果、4インチのウェハ外周部2cmの領域で一部白濁した。この時、プロパンを基準としたときのドーパントによるCの相対取込効率αを1と仮定する全ガスC/Si比は2.25であった。
C/Si比を変更した。投入原料C/Si比のみを0.5とした。それ以外は比較実験1と同様に行った。結果、4インチのウェハ全面で鏡面が得られた。この時、全ガスC/Si比は2.16であった。
さらに、C/Si比を変更した。投入原料C/Si比を0.8とした。それ以外は比較実験1と同様に行った。この時、全ガスC/Si比が1.96となるようにTMA投入量を変えた。結果、4インチのウェハの最外周部数mmの領域が非鏡面化した。
また、条件によっては、投入原料C/Si比を0、すなわちC系原料ガスを用いずに、p型SiCエピタキシャルウェハを作製することができる。
本実施形態にかかるp型SiCエピタキシャルウェハは、上述のp型SiCエピタキシャルウェハの製造方法により得られる。
6インチのSiC単結晶基板を準備した。準備したSiC単結晶基板は、4H型のポリタイプであり、主面は4°のオフ角を有する。
実施例2では、HClの供給量を変更した点が実施例1と異なる。その他の条件は、実施例1と同一とした。
実施例3では、C系原料ガスを用いなかった点が実施例1と異なる。その他の条件は、実施例1と同一とした。
また実施例4では、SiC単結晶基板の大きさを4インチに変更した。その他の条件は実施例1と同様とした。実施例4で作製したp型SiCエピタキシャルウェハのドーピング濃度の面内均一性も測定した。測定結果を図3に示す。
Claims (11)
- Alのドーピング濃度が1×1018cm−3以上であるp型SiCエピタキシャルウェハの製造方法であって、
原料ガスにおけるC元素とSi元素との比率である投入原料C/Si比を設定する工程と、
前記原料ガスと、分子内にClを含むCl系ガスと、分子内にAlとCとを含むドーパントガスと、が存在する成膜雰囲気下で基板上にp型のSiCエピタキシャル膜を成膜する工程と、を有し、
前記投入原料C/Si比は、前記ドーパントガスに含まれるC元素を含む成膜雰囲気におけるC元素とSi元素の比率である全ガスC/Si比を基に設定し、
前記投入原料C/Si比と前記全ガスC/Si比とが異なり、前記投入原料C/Si比が0.8以下であり、
エピタキシャル表面が鏡面である、p型SiCエピタキシャルウェハの製造方法。 - 前記全ガスC/Si比が1.0以上である、請求項1に記載のp型SiCエピタキシャルウェハの製造方法。
- 前記分子内にClを含むCl系ガスがHClを含む、請求項1または2に記載のp型SiCエピタキシャルウェハの製造方法。
- 前記原料ガスの内、Si系原料ガスが分子内にClを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のp型SiCエピタキシャルウェハの製造方法。
- 前記分子内にAlとCを含むドーパントガスがトリメチルアルミニウムである、請求項1〜4のいずれか一項に記載のp型SiCエピタキシャルウェハの製造方法。
- 前記成膜雰囲気におけるC元素の10%以上が前記ドーパントガスに由来する、請求項1〜5のいずれか一項に記載のp型SiCエピタキシャルウェハの製造方法。
- 前記原料ガスがC元素を含まない、請求項6に記載のp型SiCエピタキシャルウェハの製造方法。
- ドーピング濃度が1×1018cm−3以上であり、ドーピング濃度の面内均一性が25%以下であり、
エピタキシャル表面が鏡面である、p型SiCエピタキシャルウェハ。 - 直径が6インチ以上である、請求項8に記載のp型SiCエピタキシャルウェハ。
- 直径が6インチ未満であり、ドーピング濃度の面内均一性が10%以下である、請求項8に記載のp型SiCエピタキシャルウェハ。
- 三角欠陥密度が0.1cm−2以下である、請求項8〜10のいずれか一項に記載のp型SiCエピタキシャルウェハ。
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