JPH0964157A - 半導体基板用サセプタ - Google Patents

半導体基板用サセプタ

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JPH0964157A
JPH0964157A JP21694195A JP21694195A JPH0964157A JP H0964157 A JPH0964157 A JP H0964157A JP 21694195 A JP21694195 A JP 21694195A JP 21694195 A JP21694195 A JP 21694195A JP H0964157 A JPH0964157 A JP H0964157A
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JP
Japan
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silicon carbide
susceptor
film
semiconductor substrate
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP21694195A
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English (en)
Inventor
Ryuichi Asai
隆一 浅井
Tanio Urushiya
多二男 漆谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】直方体状炭素基板の全表面にシリコンカーバイ
ドの被覆膜を気相成長させた半導体基板用サセプタを、
載置した半導体基板表面へのシリコンカーバイド膜成膜
時等の高温成膜時にも炭素基板からの不純物ガスが外部
へ漏れにくいものとする。 【解決手段】直方体状炭素基板の各頂点を半径1.0m
m以上の半球面状凸面2aが形成されるように面取りす
る。さらに、シリコンカーバイド被覆膜3の膜厚を15
0〜200μmとしてガス漏れ防止をより確実にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体基板上に
シリコンカーバイド膜を成膜する電子デバイスに係り、
特に半導体基板を支持するサセプタの形状に関する。
【0002】
【従来の技術】現在シリコンを用いるパワーデバイスは
高周波大電力の制御を目的として各種の工夫により高性
能化が進められている。しかし、パワーデバイスは高温
や放射線等の存在下で使用されることが多く、このよう
な条件下ではシリコンデバイスは使用することができな
いため、より高性能化を達成するために新しい材料の適
用が必要になってきている。このような要求に対してシ
リコンカーバイドは広い禁制帯幅(6H型:2.93e
V)をもつために高温での電気伝導制御や耐放射線性に
優れ、シリコンより約1桁高い絶縁破壊電界は高耐圧デ
バイスへの適用を可能にし、さらにシリコンの約2倍の
電子飽和ドリフト速度は高周波大電力制御への適用を可
能とする。
【0003】しかし、このように材質的に優れたシリコ
ンカーバイドでも、その優れた材料特性をパワーデバイ
スに応用するためには、半導体基板、例えばシリコンカ
ーバイド基板の表面を鏡面に仕上げたのち、シリコンカ
ーバイドをエピタキシャル成長させたり、この過程でド
ナーやアクセプタをドーピングしたり、金属膜や酸化膜
を形成する等の工程が必要となる。
【0004】ところで、半導体基板にシリコンカーバイ
ドを成膜する方法としては一般に気相成長法が用いられ
ている。この際、半導体基板を支持する部材としてシリ
コンデバイス技術の経験から高純度炭素の基板に気相成
長法でシリコンカーバイドを被覆したサセプタを用い
る。シリコンカーバイドで被覆する理由は、炭素基板に
吸着された不純物が半導体基板上にシリコンカーバイド
を成膜する際に反応ガス中に出てこないようにするため
である。ところがシリコンを成膜する際の温度が120
0℃前後であるのに対し、シリコンカーバイドの成膜温
度は約1500℃と高温であり、成膜の繰返しに伴うサ
セプタの温度変化が大きい。また、半導体基板表面をエ
ッチングするために用いられる塩化水素はシリコンカー
バイドを浸食する。以上の理由からサセプタ上に被膜さ
れているシリコンカーバイドにピンホールやクラックを
生じることが多く、これらを通じて炭素基板内から不純
物ガスが放出され反応ガス中に混じることにより半導体
基板上に成膜するシリコンカーバイド中のキャリア密度
の制御が困難になっている。
【0005】このように成膜中にサセプタ内から出てく
る不純物によりシリコンカーバイド膜が汚染されるのを
避けるため、サセプタの構造として以下のものが提案さ
れている。 (a)炭素基板の表面をポーラスなシリコンカーバイド
と緻密なシリコンカーバイドで順に被膜することで、熱
衝撃抵抗を大きくしクラック発生を防止する。(特開平
03−185820) (b)炭素基板にその表面を非孔質にする膜をコート
し、次に化学気相成長法でシリコンカーバイド膜を形成
する。(特開平03−97691) (c)サセプタ表面にシリコンカーバイド膜を形成しな
いガス放出部をもうけ、真空引きあるいは加熱すること
により不純物ガスを除去する。(特公平05−3029
9) (d)サセプタ上のシリコンカーバイド基板を置く場所
に凹部をもうけ、ここを基板より熱膨張係数が小さい非
晶質材料で埋める。(特開昭61−214515) また、エッチングに用いる塩化水素に対し耐食性のある
窒化シリコン(Si34 )を炭素基板に被覆すること
も試みられている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上にあげた公開また
は公告された発明はいずれも構造,工程が複雑であり、
また反応管中に放出された不純物が管内に吸着されるこ
とを考慮しておらず効果は疑問である。なお、被覆膜を
窒化シリコンとする試みは実用化に到った。
【0007】本発明の目的は、半導体基板上に成膜する
シリコンカーバイド膜中のキャリア密度制御を可能とす
るために、不純物を反応ガス中に放出しないサセプタを
提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、請求項1に記載のごとく、直方
体状炭素基板の全表面にシリコンカーバイドの被覆膜を
気相成長させてサセプタを作る際に、直方体状炭素基板
の各頂点を半径1.0mm以上の曲率をもつ滑らかな凸
面が形成されるように面取りを行うものとする。
【0009】また、直方体状炭素基板の全表面に気相成
長させるシリコンカーバイド被覆膜の膜厚は、基板の各
頂点を上述のように面取りした場合では、請求項2に記
載のごとく、150〜200μmとするとよい。以下に
上記手段の作用につき説明する。炭素基板の各頂点を半
径1.0mm以上の半球面状に面取りすることにより各
頂点が滑らかな曲面で構成され、面を被覆する原子の配
列が容易になり、被覆膜厚が一様なものとなる。そして
面取りをしないときに比べ、サセプタをサセプタ上の半
導体基板表面に成膜するために高周波誘導加熱する際の
高周波電界によって生じる電子運動の拘束が緩和され、
温度分布も一様なものとなって熱応力の集中を低減でき
ると推察される。なお、直方体の各面の交線である12
本の各稜線に沿った面取りはこれを行わなくても、稜線
まわりの原子の配列は容易であり、また、各稜線から面
取りした各頂点の曲面への移行部で形成される線まわり
の原
【0010】子配列も、
【発明の実施の形態】の項で詳述するように、線の形状
から容易となり、被覆膜内の熱応力が小さくなる。そし
て炭素基板の各頂点を面取りしたサセプタ表面のシリコ
ンカーバイド膜厚を150〜200μmとすることで膜
厚をこれより大きくしたとき生じる粒界われの発生や、
小さくしたとき生じる熱応力や塩化水素のエッチングに
よる被覆膜の剥離を最小限に抑えることができ、不純物
ガスの放出を最小限に抑制することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図1に示
す。直方体状炭素基板2の各頂点は、同図(c)に示す
ように、半径1.0mm以上の半球面状に面取りされて
いる。この面取りを行うのに、半球状凹面に形成された
砥面を用い、砥面の重心点を頂点に当て、重心点を通る
半球の軸まわりに回転させると、直方体の合計12本の
各稜線は面取りされていないため、各頂点の面取りされ
た面2aから直方体の各平面への移行部に線2bが形成
されるが、これらの線2bは1本の稜線が頂点の曲面へ
の移行点から滑らかに2本に分かれて稜線の両側の平面
上を曲がって行く線であり、これら各線の線まわり成膜
原子の配列は容易であるので、熱応力の集中が小さく、
クラックが生じにくい。線まわり成膜原子の配列が容易
であることから、これらの線を手仕上げで消す必要はな
く、従って、また、各稜線の面取りも特に必要を生じな
い。
【0012】炭素基板各頂点面取りのキャリア密度に与
える効果を確認するため、頂点を面取りしたもの(図
1)としないもの(図2)との2種類のサセプタを用
い、被覆膜厚はいずれも150μmとしてシリコンカー
バイド基板(n型:キャリア密度1×1018cm-3)上
に図3のようなショットキーダイオードを作製した。成
膜方法は熱気相成長法である。まずサセプタにシリコン
カーバイド基板をのせ、これを反応管内において10-2
Torr以下の真空にひく。そして1200℃で水素ガ
スと塩化水素がそれぞれ2slmと3sccmの混合ガ
スを流してシリコンカーバイド基板の表面をエッチング
し、ついで1500℃で水素ガス,モノシランガスとプ
ロパンガスをそれぞれ3slm,3sccm,2.5s
ccmの混合ガスを1時間流して6H型シリコンカーバ
イドエピタキシャル膜5を成長させた。膜厚は2μmで
ある。このときの加熱はサセプタを高周波誘導加熱する
ことによった。次にシリコンカーバイド基板6の裏面に
ニッケルを真空蒸着し、アルゴン雰囲気中において12
00℃で10分間加熱処理を行ってオーミックなニッケ
ル電極7を得た。そして金をエピタキシャル膜5の上に
真空蒸着しショットキー電極である金電極4を得た。
【0013】図4は炭素基板の各頂点を面取りしたサセ
プタと面取りしないサセプタを用いて作製したショット
キーダイオードにより測定したエピタキシャル膜のキャ
リア密度を示すグラフである。半径1.0mm以上で頂
点を面取りしたサセプタを用いた場合のほうが面取りし
ないものよりもキャリア密度が小さいことがわかる。な
お、図4における縦軸の目盛り:mE+nはm×10n
を意味する。
【0014】図5は図1のように各頂点を面取りした炭
素基板の全表面に気相成長させるシリコンカーバイド被
覆膜の膜厚を50〜250μmの範囲で変化させたとき
のキャリア密度の変化を示す。炭素基板の各頂点はすで
に面取りされているのでキャリア密度は膜厚のみに依存
するようになり、図からわかるようにシリコンカーバイ
ドの膜厚を150〜200μmとすることによりキャリ
ア密度を小さく抑えることができる。
【0015】
【発明の効果】本発明においては、直方体状炭素基板の
全表面にシリコンカーバイドの被覆膜を気相成長させた
半導体基板用サセプタにおいて、直方体状炭素基板にそ
の各頂点が半径1.0mm以上に面取りされたものを用
いることとしたので、各頂点に滑らかな曲面が形成され
て被覆膜原子の配列が容易となり、また、曲面上の被覆
膜厚が一様となって熱応力の集中が低減され、被覆膜中
にクラックが生じにくくなり、サセプタ上の半導体基板
表面に形成するシリコンカーバイド膜中のドーピング分
以外のキャリア密度を低減させることができ、不純物の
少ない,良質の膜が得られるようになった。
【0016】また、このように、直方体状炭素基板の各
頂点を面取りしたものでは、シリコンカーバイド被覆膜
の膜厚を150〜200μmとすることにより、膜厚を
これより大きくしたときに生じる粒界われの発生や、小
さくしたときに生じる熱応力や塩化水素のエッチングに
よる被覆膜の剥離を最小限に抑えることができ、各頂点
面取りの効果を効果的に生かすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す図であって、(a)
は平面図、(b)は側面図、(c)は要部拡大図
【図2】本発明の効果をみるために作製した従来構造の
サセプタを示す図であって、(a)は平面図、(b)は
側面図
【図3】図1および図2の各サセプタ上で作製した、キ
ャリア密度測定のためのショットキーダイオードの断面
【図4】図1および図2の各サセプタを用いて作製した
図3に示すショットキーダイオードにおけるシリコンカ
ーバイドエピタキシャル膜中のキャリア密度の差異を示
す図
【図5】図1に示したサセプタを用い、そのシリコンカ
ーバイド被覆膜の膜厚を変化させて図3に示す断面構造
のショットキーダイオードを作製したときのショットキ
ーダイオードにおけるシリコンカーバイドエピタキシャ
ル膜中のキャリア密度(ドーピングなし)の変化を示す
プロット図
【符号の説明】 サセプタ 2 炭素基板 2a 面取りの面 3 被覆膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直方体状炭素基板の全表面にシリコンカー
    バイドの被覆膜を気相成長させた半導体基板用サセプタ
    において、直方体状炭素基板の各頂点が半径1.0mm
    以上の曲率をもつ滑らかな凸面を形成するように面取り
    されていることを特徴とする半導体基板用サセプタ。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のものにおいて、直方体状
    炭素基板の全表面を覆ったシリコンカーバイド被覆膜の
    膜厚が150〜200μmであることを特徴とする半導
    体基板用サセプタ。
JP21694195A 1995-08-25 1995-08-25 半導体基板用サセプタ Pending JPH0964157A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012115837A (ja) * 2006-08-10 2012-06-21 Corning Inc 粒子合成用装置
JP2013047181A (ja) * 2006-07-19 2013-03-07 Dow Corning Corp キャリアライフタイムが改善された基板を製造する方法

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