JP6758491B2 - SiCエピタキシャルウエハおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
<A−1.構成>
前述した通り、SiCエピタキシャル層には三角欠陥と呼ばれるデバイスキラー欠陥が存在する。三角欠陥の主な発生原因は、SiCエピタキシャル層の形成前及び形成中に、基板表面に付着する微小なSiCの粒であることが知られている。しかし、これら以外の原因で発生する特異な三角欠陥も存在する。この特異な三角欠陥は、一般的な成長条件でSiCエピタキシャル層を成長させる場合、図1に示すようにSiCエピタキシャル層を厚膜化することで顕著化する。図1は、SiCエピタキシャル層の膜厚と、三角欠陥の発生頻度との関係を示している。ここで、SiCエピタキシャル層には、窒素不純物が1×1015/cm3程度ドープされている。図1によれば、SiCエピタキシャル層の膜厚が18μm以上になると、三角欠陥の発生頻度が顕著に増加することが分かる。
SiCエピタキシャルウエハ11の製造方法を以下に説明する。
本実施の形態のSiCエピタキシャルウエハ11は、SiCエピタキシャル層であるドリフト層2を備える。ドリフト層2は、膜厚が18μm以上350μm以下である。通常、SiCエピタキシャル層の膜厚を18μm以上と大きくすると三角欠陥の数が増加するが、ウエハにおけるドリフト層2の算術平均粗さを0.60nm以上3.00nm以下とすることにより、これら三角欠陥の数を大幅に低減することが可能となる。従って、デバイス歩留まりが向上する。
以下では、上記の実施の形態で説明した構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略する。
図5は、実施の形態2のSiCエピタキシャルウエハ12の構成を示す断面図である。SiCエピタキシャルウエハ12は、SiC基板1と、SiC基板1上に形成された中間濃度層3と、中間濃度層3上に形成されたドリフト層2とを備える。実施の形態1のSiCエピタキシャルウエハ11では、SiC基板1上に直接ドリフト層2が形成されたが、実施の形態2のSiCエピタキシャルウエハ12では、SiC基板1とドリフト層2の間に中間濃度層3が設けられる。
実施の形態2のSiCエピタキシャルウエハ12は、SiC基板1とドリフト層2との間に中間濃度層3を備えている。これにより、SiC基板1とドリフト層2の不純物濃度差による格子不整合を緩和し、格子不整合を起因とするSiCエピタキシャル層内の歪み応力に起因する結晶欠陥を低減させることができる。これにより、デバイス歩留まりが実施の形態1のSiCエピタキシャルウエハ11よりも向上する。
以下では、上記実施形態で説明した構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略する。
図6は、実施の形態3のSiCエピタキシャルウエハ13の構成を示す断面図である。SiCエピタキシャルウエハ13は、SiC基板1と、SiC基板1上に形成された中間濃度層3と、中間濃度層3上に形成された濃度傾斜層4と、濃度傾斜層4上に形成されたドリフト層2とを備える。SiCエピタキシャルウエハ13は、実施の形態2のSiCエピタキシャルウエハ12に対して、中間濃度層3とドリフト層2の間に濃度傾斜層4を追加した構成である。
実施の形態3のSiCエピタキシャルウエハ13は、中間濃度層3とドリフト層2との間に濃度傾斜層4を有する。従って、中間濃度層3とドリフト層2の不純物濃度差に起因する格子不整合による結晶欠陥を低減することができる。そのため、デバイス歩留まりが実施の形態2のSiCエピタキシャルウエハ12よりも向上する。
以下では、上記実施形態で説明した構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略する。
図7は、実施の形態4に係るSiCエピタキシャルウエハ14の構成を示す断面図である。SiCエピタキシャルウエハ14は、SiCエピタキシャル層5を備えている。SiCエピタキシャルウエハ14は、実施の形態1に係るSiCエピタキシャルウエハ11からSiC基板1を除去することにより得られる。すなわち、SiCエピタキシャル層5は、実施の形態1のSiCエピタキシャルウエハ11におけるドリフト層2に相当する。
実施の形態4に係るSiCエピタキシャルウエハ14の製造方法は、SiC基板1上に、膜厚が18μm以上350μm以下のSiCエピタキシャル層5を形成し、SiCエピタキシャル層5の形成後にSiC基板1を除去する。そして、SiCエピタキシャル層5をSiC基板として用いることにより、SiCエピタキシャル層5上に極めて高品質なSiCエピタキシャル層を形成することが可能となる。従って、デバイスキラー欠陥を低減し、デバイス歩留まりを高くすることができる。
Claims (6)
- SiCエピタキシャル層(2)を備えるSiCエピタキシャルウエハ(11,12,13,14)であって、
前記SiCエピタキシャル層(2)は、膜厚が18μm以上350μm以下であり、算術平均粗さが0.60nm以上3.00nm以下であり、
不純物濃度が1×1014/cm3以上5×1015/cm3以下である、
SiCエピタキシャルウエハ(11,12,13,14)。 - 前記SiCエピタキシャル層の算術平均粗さの評価範囲は、前記SiCエピタキシャル層(2)の全表面である、
請求項1に記載のSiCエピタキシャルウエハ(11,12,13,14)。 - 前記不純物は窒素である、
請求項1又は2に記載のSiCエピタキシャルウエハ(11,12,13,14)。 - 前記SiCエピタキシャル層(2)の下面に設けられたSiC基板(1)をさらに備える、
請求項1から3のいずれか1項に記載のSiCエピタキシャルウエハ(11,12,13,14)。 - SiC基板(1)をCVD装置の反応炉内に設置し、
前記SiC基板(1)上に膜厚が18μm以上350μm以下のSiCエピタキシャル層(2)を形成するSiCエピタキシャルウエハ(11,12,13,14)の製造方法であり、
前記SiCエピタキシャル層(2)の形成条件は、前記反応炉内の圧力が3kPa以上12kPa以下、前記反応炉内に供給される材料ガスのC/Si比が1.0以上1.5以下、成長温度が1500℃以上1750℃以下である、
SiCエピタキシャルウエハ(11,12,13,14)の製造方法。 - 前記SiCエピタキシャル層(2)の形成後に前記SiC基板(1)を除去する、
請求項5に記載のSiCエピタキシャルウエハ(11,12,13,14)の製造方法。
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