JP7115084B2 - 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
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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{}でそれぞれ示す。結晶学上の指数が負であることは、通常、数字の上に”-”(バー)を付すことによって表現されるが、本明細書では数字の前に負の符号を付すことによって結晶学上の負の指数を表現する。
以下、本開示の一実施形態(以下「本実施形態」とも記す)について説明する。ただし本実施形態はこれらに限定されるものではない。以下の説明では、同一または対応する要素には同一の符号を付し、それらについて同じ説明は繰り返さない。
まず、第1実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の製造装置200の構成について説明する。
まず、炭化珪素単結晶基板10を準備する工程(S1:図4)が実施される。たとえば昇華法により、ポリタイプ4Hの炭化珪素単結晶が製造される。次に、たとえばワイヤーソーによって、炭化珪素単結晶をスライスすることにより、炭化珪素単結晶基板10が準備される(図4参照)。炭化珪素単結晶基板10は、第1主面41と、第1主面41と、第2主面42とを有している。第2主面42は、第1主面41の反対側の面である。当該炭化珪素単結晶のポリタイプは、たとえば4H-SiCである。4H-SiCは、電子移動度、絶縁破壊電界強度等において他のポリタイプより優れている。炭化珪素単結晶基板10は、たとえば窒素などのn型不純物を含んでいる。炭化珪素単結晶基板10の導電型は、たとえばn型である。
図9に示されるように、サセプタ210は、4枚の炭化珪素単結晶基板10を配置可能であってもよい。別の観点から言えば、サセプタ210の基板載置面211は、4つの基板載置部213と、頂面214と、中心216とを有している。4つの基板載置部213の各々は、中心216に対して回転対称の位置に配置されている。具体的には、基板載置部213は、中心216から見た場合に、0°、90°、180°および270°の位置に配置されている。
図10に示されるように、サセプタ210は、8枚の炭化珪素単結晶基板10を配置可能であってもよい。別の観点から言えば、サセプタ210の基板載置面211は、8つの基板載置部213と、頂面214と、中心216とを有している。8つの基板載置部213の各々は、中心216に対して回転対称の位置に配置されている。具体的には、基板載置部213は、中心216から見た場合に、0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°および315°の位置に配置されている。150mmの直径を有する炭化珪素単結晶基板10を基板載置面211に8枚載置する場合、基板載置面211の直径250は、たとえば650mmである。この場合、基板載置面211の面積は、3318cm2である。
次に、第2実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の製造装置200の構成について説明する。第2実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の製造装置200は、主にガス導入口207およびガス排気口208の位置が、第1実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の製造装置200と異なっており、他の構成については、第1実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の製造装置200と同様である。以下、第1実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の製造装置200と異なっている構成を中心に説明する。
次に、第3実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の製造装置200の構成について説明する。第3実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の製造装置200は、主に縦型CVD装置である構成において、第1実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の製造装置200と異なっており、他の構成については、第1実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の製造装置200と同様である。以下、第1実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の製造装置200と異なっている構成を中心に説明する。
次に、本実施形態に係る炭化珪素半導体装置300の製造方法について説明する。
(サンプル準備)
図1~図3に示されるバッチ方式の製造装置200を用いて、サンプル1~10に係る炭化珪素エピタキシャル基板100が3枚同時に製造された。サセプタ210の基板載置面211の面積は、929cm2とした。反応室201の断面積は、176cm2とした。サンプル1~7に係る炭化珪素エピタキシャル基板100は、実施例のサンプルである。サンプル8~10に係る炭化珪素エピタキシャル基板100は、比較例のサンプルである。
サンプル1~10に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の炭化珪素層20のキャリア濃度が水銀プローブ方式のC-V測定装置により測定された。第3主面43の中心から半径60mm以内の領域において、キャリア濃度が測定された。キャリア濃度の測定箇所は、第3主面43の中心を通り径方向に平行な直線と、当該直線に対して垂直な直線上において、ほぼ等間隔に配置された複数の位置である。具体的には、キャリア濃度の測定位置は、第3主面43の中心と、当該中心から径方向に10mm、20mm、30mm、40mm、50mmおよび60mm離れた位置である。キャリア濃度の測定箇所は、計25箇所である。キャリア濃度の面内均一性は、キャリア濃度の最大値から最小値を引いた値を2で除した値をキャリア濃度の平均値で除した値の百分率表記である。なお水銀側のプローブの面積は、0.01cm2である。
図17および図18には、サンプル1~10に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の製造条件が示されている。座標101~110は、それぞれサンプル1~10に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の製造条件に対応している。
20 炭化珪素層
41 第1主面
42 第2主面
43 第3主面
44 第4主面
100 炭化珪素エピタキシャル基板
101~110 座標
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 製造装置
201 反応室
202 ステージ
203 発熱体
204 石英管
205 内壁面
206 ガス供給孔
207 ガス導入口
208 ガス排気口
209 回転軸
210 サセプタ
211 載置面
212 底面
213 載置部
214 頂面
215 側面
216 中心
231 第1ガス供給部
232 第2ガス供給部
233 第3ガス供給部
234 キャリアガス供給部
235 ガス供給部
241 第1ガス流量制御部
242 第2ガス流量制御部
243 第3ガス流量制御部
244 キャリアガス流量制御部
245 制御部
250 直径
300 炭化珪素半導体装置
Claims (4)
- 基板載置面を有するサセプタと、第1主面と前記第1主面の反対側の第2主面とを有する炭化珪素単結晶基板と、前記サセプタが配置される反応室とを準備する工程と、
前記第2主面が前記基板載置面に対向するように前記炭化珪素単結晶基板を前記基板載置面に載置する工程と、
前記反応室に、シランとアンモニアと水素とを含む混合ガスを供給することにより、前記第1主面上に炭化珪素層を形成する工程とを備え、
前記第1主面は、(0001)面または(0001)面に対して8°以下の角度で傾斜した面であり、
前記混合ガスの進行方向に対して垂直な平面における前記反応室の断面積は、132cm2以上220cm2以下であり、
前記炭化珪素層を形成する工程において、前記シランの流量を前記水素の流量で除した値を百分率表記した第1値をX軸とし、前記アンモニアの流量をsccmを単位として表記した第2値をY軸としたとき、前記第1値および前記第2値は、XY平面座標における、第1座標、第2座標、第3座標、第4座標、第5座標および第6座標に囲まれた六角形の領域(ただし、第7座標、第8座標、第9座標および第10座標に囲まれた四角形の領域を除く。)内に属し、
前記第1座標は、(0.104,0.02)であり、
前記第2座標は、(0.157,0.04)であり、
前記第3座標は、(0.358,0.09)であり、
前記第4座標は、(0.104,0.65)であり、
前記第5座標は、(0.157,1.09)であり、
前記第6座標は、(0.358,2.72)であり、
前記第7座標は、(0.05,6.5×10 -4 )であり、
前記第8座標は、(0.05,4.5×10 -3 )であり、
前記第9座標は、(0.22,1.2×10 -2 )であり、
前記第10座標は、(0.22,1.3×10 -1 )であり、
前記炭化珪素層を形成する工程後において、前記炭化珪素層のキャリア濃度の平均値は、1×1015cm-3以上2×1016cm-3以下である、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。 - 基板載置面を有するサセプタと、第1主面と前記第1主面の反対側の第2主面とを有する炭化珪素単結晶基板と、前記サセプタが配置される反応室とを準備する工程と、
前記第2主面が前記基板載置面に対向するように前記炭化珪素単結晶基板を前記基板載置面に載置する工程と、
前記反応室に、シランとアンモニアと水素とを含む混合ガスを供給することにより、前記第1主面上に炭化珪素層を形成する工程とを備え、
前記第1主面は、(0001)面または(0001)面に対して8°以下の角度で傾斜した面であり、
前記混合ガスの進行方向に対して垂直な平面における前記反応室の断面積は、132cm2以上220cm2以下であり、
前記炭化珪素層を形成する工程において、前記シランの流量を前記水素の流量で除した値を前記断面積で除した値をcm-2を単位として表記した第1値をX軸とし、前記アンモニアの流量をsccmを単位として表記した第2値をY軸としたとき、前記第1値および前記第2値は、XY平面座標における、第1座標、第2座標、第3座標、第4座標、第5座標および第6座標に囲まれた六角形の領域(ただし、第7座標、第8座標、第9座標および第10座標に囲まれた四角形の領域を除く。)内に属し、
前記第1座標は、(0.594×10-5,0.02)であり、
前記第2座標は、(0.890×10-5,0.04)であり、
前記第3座標は、(2.04×10-5,0.09)であり、
前記第4座標は、(0.594×10-5,0.65)であり、
前記第5座標は、(0.890×10-5,1.09)であり、
前記第6座標は、(2.04×10-5,2.72)であり、
前記第7座標は、(0.284×10 -5 ,6.5×10 -4 )であり、
前記第8座標は、(0.284×10 -5 ,4.5×10 -3 )であり、
前記第9座標は、(1.25×10 -5 ,1.2×10 -2 )であり、
前記第10座標は、(1.25×10 -5 ,1.3×10 -1 )であり、
前記炭化珪素層を形成する工程後において、前記炭化珪素層のキャリア濃度の平均値は、1×1015cm-3以上2×1016cm-3以下である、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。 - 前記炭化珪素単結晶基板の数は、複数であり、
前記第1主面の最大径は、100mm以上である、請求項1または請求項2に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の方法で製造された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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JP2011165948A (ja) | 2010-02-10 | 2011-08-25 | Fuji Electric Co Ltd | 気相成長方法 |
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JP2011021278A (ja) | 2003-04-16 | 2011-02-03 | Cree Inc | 堆積システムにおける堆積物の形成を制御するための方法および装置、ならびにそれらを含む堆積システムおよび方法 |
JP2011165948A (ja) | 2010-02-10 | 2011-08-25 | Fuji Electric Co Ltd | 気相成長方法 |
JP2017085169A (ja) | 2015-09-29 | 2017-05-18 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法、炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素エピタキシャル基板の製造装置 |
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