JPS63319294A - 炭化珪素単結晶基板の製造方法 - Google Patents

炭化珪素単結晶基板の製造方法

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JPS63319294A
JPS63319294A JP15409887A JP15409887A JPS63319294A JP S63319294 A JPS63319294 A JP S63319294A JP 15409887 A JP15409887 A JP 15409887A JP 15409887 A JP15409887 A JP 15409887A JP S63319294 A JPS63319294 A JP S63319294A
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silicon carbide
single crystal
carbide single
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植本 敦子
Masaki Furukawa
勝紀 古川
Akira Suzuki
彰 鈴木
Mitsuhiro Shigeta
光浩 繁田
Yoshihisa Fujii
藤井 良久
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、炭化珪素単結晶基板の製造方法に関するもの
である。
(従来の技術) 炭化珪素半導体は、広い禁制帯幅(2,2〜B、8eT
/)をもち、また熱的、化学的および機械的に極めて安
定で、放射線損傷にも強いという特徴釜もっている。従
って、炭化珪素を用いた半導体素子は、従来の珪素等の
他の半導体では使用が困難であった、高温、高出力、放
射線損傷等の苛酷な条件でも使用できる素子の材料とし
て、広範な分野での応用が期待されている。
このよう如、炭化珪素半導体は多くの利点、可能性を有
する材料であるにもかかわらず、実用化が阻まれている
のは、生産性の良好なことが必要とされる工業的規模で
の量産に必要な、寸法、形状等が制御された、大面積か
つ高品質の単結晶を安定して供給できる、結晶成長技術
が確立されていなかったところに原因がある。
最近本発明者らは、珪素単結晶基板上に、気相成長法(
CVD法)Kよシ良質な大面積の8C型炭化珪素単結晶
を成長させる方法を発明した(出願番号特願昭58−7
6842)。この方法は、安価で入手の容易な珪素単結
晶基板上に、結晶構造。
不純物濃度2寸法、形状等を制御した、大面積で高品質
の炭化珪素単結晶を気相成長させる方法である。また、
珪素単結晶基板の表面を炭化水素ガス雰囲気中で加熱し
炭化することKよシ、炭化珪素の薄膜を表面に形成し、
この薄膜上にCVD法により炭化珪素の単結晶を成長さ
せる方法も開発されている。
(発明が解決しようとする問題点) 前記の方法は、いずれも一枚のウエーファの上に炭化珪
素を成長させていたため、珪素単結晶基板と成長した炭
化珪素単結晶の間の格子定数の相違に伴なう内部応力は
、完全には除去することができず、反シ、クラック等が
生じ、素子作製段階では問題が発生する。
(問題点を解決するだめの手段) 本発明は、前記の問題を解決するため、炭化珪素の膜?
成長させるべき珪素単結晶基板の表面に、予め複数の溝
を交叉して設け、基板の表面を多くの領域に分割するこ
とにより、個々の炭化珪素単結晶の成長する領域を小さ
くするのである。
(作 用) このようにして、個々の炭化珪素単結晶の成長領域は小
さくなっているから、内部応力は低減され、良質の炭化
珪素単結晶基板を得ることができる。
(実施例) 第1図(、)に示される膜厚450μmの珪素単結晶基
板15には、ダイシング機によシ第1図(b)及び第8
図に示されるように、  2 txm X 2 wtr
の基盤目状に幅50μm、深さ150μmの複数の溝が
交叉して設けられる。溝の幅は100μm以下、深さは
50μm以上が好ましい。溝14を形成するには、化学
エツチングやドライエツチング等の他の方法を使用する
こともできる。
このような溝14を有する珪素単結晶基板15を第2図
に示されるCVD装置の黒鉛製試料台2の上に載置する
。第2図において、反応管1はワッシャー9.ボルト1
0.ナツト11によりフランジ8に固定され、バッキン
グ12によシ気密に保たれる。ガスは注入口の枝管5よ
り排出口の枝管18に流れる。反応管1を冷却するだめ
の容器1′内には、注水口の枝管6から冷却水が注入さ
れ、排水口の枝管7から排出される。4は加熱用の高周
波電流を流すコイルであシ、8は黒鉛製試料台2を置く
ための支持台である。
キャリヤガスとして水素(H2)ガスを毎分1O21又
炭化用としてプロパン(C5Hs)ガスを毎分1.0c
c程度流し、コイル4に高周波電流を供給して、試料台
2を誘導加熱し、溝14を有する珪素単結晶基板15の
温度を約1850℃まで上昇させる。この温度で珪素単
結晶基板14の表面は炭化され、炭化珪素単結晶の極く
薄い膜が形成される。この温度を保持した状態で、炭化
珪素単結晶上に、珪素の原料ガスのモノシラン(SiH
4)と炭素の原料ガスのプロパン(C8H8)ヲキャリ
ャガスの水素(H2)と共に供給することにより、炭化
珪素単結晶膜16が、第1図(c)に示されるように、
CVD法によシ成長される。この場合のガスの流量は、
モノシラン及びプロパンがそれぞれ毎分0.9ccであ
シ、水素は毎分10tである。
反射電子線回折による検査の結果によると、珪素単結晶
基板15の表面の分割された領域には、それぞれ単結晶
の炭化珪素膜が成長していることがわかる。また、これ
を透過電子顕微鏡により観察すると、結晶欠陥の少ない
良質な単結晶であることがわかる。
なお、溝14の底には、炭化珪素単結晶は成長しないが
、炭化珪素の多結晶が成長することはある。
上記の実施例によって得られた炭化珪素単結晶膜を用い
た、炭化珪素半導体素子として、ショットキーバリア接
合形電界効果トランジスタ(MESFET)の例につい
て説明する。
第4図(a)の溝14を有する珪素単結晶基板15の表
面に、モノシラン(SiH4)とプロパン(CsHs)
を用いたCVD法によシ、炭化珪素単結晶膜を成長させ
る。その際、まず珪素単結晶基板15上にジボラン(B
2H6)ガスを添加することにより、第4図(b)に示
されるように約5μmのp型炭化珪素単結晶膜17を成
長させ、次にジボラン(B2H6)ガスの供給を絶ち、
前記炭化珪素単結晶膜17の表面にノンドープn型炭化
珪素膜18を0.5μm成長させる。更に、第4図(C
)の如く、炭化珪素膜18の表面にソース19及びドレ
イン21の双方の電極用としてアルミニウム(At)、
ゲート用ショットキー電極として金(Au)を真空蒸着
して、。
各電極を形成する。
(発明の効果) 表面を複数の領域に分割された炭化珪素単結晶を用いる
ことにより、内部応力が低減し、結晶欠陥の少ない結晶
特性の良い炭化珪素単結晶上に電界効果トランジスタ(
FET)が形成できる。相互コンダクタンス(gm)は
、表面が分割されていない炭化珪素単結晶を用いた場合
、0.5mS/調であるのに対し、表面が分割された炭
化珪素単結晶を用いると、2mS/++mと大きくなり
、特性の向上が見られる。なお、上記実施例では、分割
された表面の一つの領域に一つのFETを形成させたが
、一つの領域にダイオード、トランジスタ等の他の素子
を複数形成することも可能である。また、隣接する各領
域の素子を配線により接続することも可能である。この
ようにして、素子の特性を大幅に改善でき、炭化珪素半
導体の広範な応用分野の開拓に貢献する。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)(b)及び(c)は本発明による工程の各
段階における素子の状態、第2図はCVD装置の概略、
第8図は本発明を実施する場合の素子の表面、第4図(
、)(b)及び(c)は本発明によるFETの製造工程
中の各段階における素子の状態を示す。 14・・・溝 15・・・珪素単結晶基板 16・・・
炭化珪素単結晶膜 17・・・p型炭化珪素単結晶膜1
8・・・n型炭化珪素単結晶膜 19・・・ソース20
・・・ショットキーゲート 2I・・・ドレイン第2図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 珪素単結晶基板に交叉する複数の溝を形成して前記珪素
    単結晶基板表面を複数の領域に分割し、各々の領域上に
    炭化珪素単結晶薄膜を形成することを特徴とする炭化珪
    素単結晶基板の製造方法。
JP15409887A 1987-06-19 1987-06-19 炭化珪素単結晶基板の製造方法 Granted JPS63319294A (ja)

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