JPWO2020115950A1 - 炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示の目的は、条件出し工程を簡略化しつつ、炭化珪素層のキャリア濃度の精度を向上することである。
本開示によれば、条件出し工程を簡略化しつつ、炭化珪素層のキャリア濃度の精度を向上することができる。
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。
(炭化珪素エピタキシャル基板の製造装置)
まず、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。
次に、本実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の製造条件の算出方法について説明する。
第1炭化珪素層10の厚みは、たとえばFT−IR(Fourier Transform−InfraRed spectrometer)を用いて測定することができる。第1炭化珪素層10の厚みは、たとえば島津製作所製フーリエ変換赤外分光光度計(IRPrestige−21)および同社製の赤外顕微鏡(AIM−8800)を組み合わせて測定することができる。FT−IRによる第1炭化珪素層10の厚み測定は、第1炭化珪素層10と炭化珪素基板110とのキャリア濃度差により生じる光学定数差を利用して求められる。具体的には、赤外光を照射して、第1炭化珪素層10の第3主面11からの反射と、第1炭化珪素層10と炭化珪素基板110との界面からの反射による干渉を計測することにより、第1炭化珪素層10の厚みが計測される。測定波数範囲は、たとえば1500cm-1から3500cm-1までの範囲である。波数間隔は、たとえば4cm-1程度である。
第1炭化珪素層10のキャリア濃度は、たとえば水銀プローブ方式のC(キャパシタンス)−V(電圧)測定装置により測定される。具体的には、第1炭化珪素層10の第3主面11側に一方のプローブが配置され、第1炭化珪素層10の第4主面12側に他方のプローブが配置される。一方のプローブの面積は、たとえば0.01cm2である。一方のプローブと他方のプローブとの間に電圧が印加され、一方のプローブと他方のプローブとの間のキャパシタンスが測定される。縦軸を1/C2(キャパシタンスの二乗の逆数)とし、横軸をV(電圧)とし、測定データの直線の傾きから、キャリア濃度が求められる。測定電圧範囲は、典型的には−5V〜0Vの範囲である。なお、キャリア濃度は、たとえばSIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry)により測定されてもよい。
具体的には、第2炭化珪素層20の形成時間が算出される。第1炭化珪素層10を形成する工程における第1炭化珪素層10の形成時間を第1形成時間とし、第1炭化珪素層10の厚みを第1厚みとし、第2炭化珪素層20の目標厚みを第2厚みとした場合、第2炭化珪素層20の形成条件を算出する工程においては、第2炭化珪素層20の形成時間は、第2厚みを第1厚みで除した値に第1形成時間を掛けた値として算出される。一例として、第1形成時間が6分であり、第1厚みが6μmであり、第2厚みが10μmである場合、第2炭化珪素層20の形成時間は、(10μm/6μm)×6分=10分として算出される。
(第1実施形態)
次に、第1実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板100の製造方法について説明する。
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の製造方法について説明する。
具体的には、第4炭化珪素層40の形成時間が算出される。第3炭化珪素層30を形成する工程における第3炭化珪素層30の形成時間を第3形成時間とし、第3炭化珪素層30の厚みを第3厚みとし、第4炭化珪素層40の目標厚みを第4厚みとした場合、第4炭化珪素層40の形成条件を算出する工程においては、第4炭化珪素層40の形成時間は、第4厚みを第3厚みで除した値に第3形成時間を掛けた値として算出される。一例として、第3形成時間が4分であり、第3厚みが4μmであり、第4厚みが1μmである場合、第2炭化珪素層20の形成時間は、(1μm/4μm)×4分=1分として算出される。
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の製造方法について説明する。
まず、比較例として、窒素ガスを用いて炭化珪素基板上に炭化珪素層をエピタキシャル成長によって成長させた。具体的には、シランガスとプロパンガスと窒素ガスとを用いて、炭化珪素層をエピタキシャル成長により形成した。より具体的には、シランガスの流量は、120sccmとした。プロパンガスの流量は、40sccmとした。窒素ガスの流量は、27.0sccmとした。水素ガスの流量は、130slmとした。エピタキシャル成長時間が異なる3種類のサンプルを準備した。エピタキシャル成長時間は、10分、75分および100分とした。
次に、炭化珪素層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。炭化珪素層のキャリア濃度の測定条件は、上述の通りである。
図16に示されるように、比較例のサンプルに係る炭化珪素層のキャリア濃度は、3.0×1015cm-3(エピタキシャル成長時間10分)、3.1×1015cm-3(エピタキシャル成長時間75分)および3.2×1015cm-3(エピタキシャル成長時間150分)であった。一方、実施例のサンプルに係る炭化珪素層のキャリア濃度は、3.0×1015cm-3(エピタキシャル成長時間10分)、3.0×1015cm-3(エピタキシャル成長時間75分)および3.0×1015cm-3(エピタキシャル成長時間150分)であった。
まず、比較例として、窒素ガスを用いて炭化珪素基板上に炭化珪素層をエピタキシャル成長によって成長させた。具体的には、シランガスとプロパンガスと窒素ガスとを用いて、炭化珪素層をエピタキシャル成長により形成した。より具体的には、シランガスの流量は、120sccmとした。プロパンガスの流量は、40sccmとした。水素ガスの流量は、130slmとした。窒素ガスの流量が異なる3種類のサンプルを準備した。窒素ガスの流量は、28.0sccm、50.0sccmおよび70.0sccmとした。
次に、炭化珪素層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。炭化珪素層のキャリア濃度の測定条件は、上述の通りである。
図17に示されるように、比較例のサンプルに係る炭化珪素層のキャリア濃度は、3.1×1015cm-3(窒素ガス流量28.0sccm)、5.4×1015cm-3(窒素ガス流量50.0sccm)および7.5×1015cm-3(窒素ガス流量70.0sccm)であった。
Claims (8)
- 第1アンモニアガスをドーパントガスとして用いて第1炭化珪素基板上に第1炭化珪素層をエピタキシャル成長により形成する工程と、
前記第1炭化珪素層の厚みおよび前記第1炭化珪素層のキャリア濃度を測定する工程と、
第2炭化珪素層の形成条件を算出する工程と、
第2アンモニアガスをドーパントガスとして用いて第2炭化珪素基板上に前記第2炭化珪素層をエピタキシャル成長により形成する工程とを備え、
前記第1炭化珪素層をエピタキシャル成長により形成する工程における前記第1アンモニアガスの流量を第1流量とし、前記第1炭化珪素層をエピタキシャル成長により形成する工程における前記第1炭化珪素層の形成時間を第1形成時間とし、前記第1炭化珪素層の厚みを第1厚みとし、前記第1炭化珪素層のキャリア濃度を第1濃度とし、前記第2炭化珪素層の目標厚みを第2厚みとし、前記第2炭化珪素層の目標キャリア濃度を第2濃度とした場合、
前記第2炭化珪素層の形成条件を算出する工程においては、前記第2炭化珪素層の第2形成時間は、前記第2厚みを前記第1厚みで除した値に前記第1形成時間を掛けた値として算出され、かつ、前記第2炭化珪素層をエピタキシャル成長により形成する工程における前記第2アンモニアガスの第2流量は、前記第2濃度を前記第1濃度で除した値に前記第1流量を掛けた値として算出され、
前記第2炭化珪素層をエピタキシャル成長により形成する工程においては、前記第2形成時間および前記第2流量を用いて、前記第2炭化珪素層が形成され、
前記第1炭化珪素層をエピタキシャル成長により形成する工程と、前記第2炭化珪素層をエピタキシャル成長により形成する工程とは、同じ装置で行われる、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。 - 前記第2濃度を前記第1濃度で除した値は、0.1以上5以下である、請求項1に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
- 前記第1厚みを前記第1形成時間で除した値は、5μm/時間以上30μm/時間以下である、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。
- 前記第1炭化珪素基板のキャリア濃度を第1基板濃度とした場合、前記第1濃度は、前記第1基板濃度の半分よりも小さい、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
- 第3アンモニアガスをドーパントガスとして用いて第3炭化珪素基板上に第3炭化珪素層をエピタキシャル成長により形成する工程と、
前記第3炭化珪素層の厚みおよび前記第3炭化珪素層のキャリア濃度を測定する工程と、
第4炭化珪素層の形成条件を算出する工程と、
前記第2炭化珪素層をエピタキシャル成長により形成する工程前に、第4アンモニアガスをドーパントガスとして用いて前記第2炭化珪素基板上に前記第4炭化珪素層をエピタキシャル成長により形成する工程とを備え、
前記第2炭化珪素層は、前記第4炭化珪素層上に形成され、
前記第3炭化珪素層をエピタキシャル成長により形成する工程における前記第3アンモニアガスの流量を第3流量とし、前記第3炭化珪素層をエピタキシャル成長により形成する工程における前記第3炭化珪素層の形成時間を第3形成時間とし、前記第3炭化珪素層の厚みを第3厚みとし、前記第3炭化珪素層のキャリア濃度を第3濃度とし、前記第4炭化珪素層の目標厚みを第4厚みとし、前記第4炭化珪素層の目標キャリア濃度を第4濃度とした場合、
前記第4炭化珪素層の形成条件を算出する工程においては、前記第4炭化珪素層の第4形成時間は、前記第4厚みを前記第3厚みで除した値に前記第3形成時間を掛けた値として算出され、かつ、前記第4炭化珪素層をエピタキシャル成長により形成する工程における前記第4アンモニアガスの第4流量は、前記第4濃度を前記第3濃度で除した値に前記第3流量を掛けた値として算出され、
前記第4炭化珪素層をエピタキシャル成長により形成する工程においては、前記第4形成時間および前記第4流量を用いて、前記第4炭化珪素層が形成され、
前記第3炭化珪素層をエピタキシャル成長により形成する工程と、前記第4炭化珪素層をエピタキシャル成長により形成する工程とは、同じ装置で行われる、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。 - 前記第4濃度を前記第3濃度で除した値は、0.1以上5以下である、請求項5に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
- 前記第3厚みを前記第3形成時間で除した値は、5μm/時間以上30μm/時間以下である、請求項5または請求項6に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
- 前記第3炭化珪素基板のキャリア濃度を第3基板濃度とした場合、前記第3濃度は、前記第3基板濃度の半分よりも小さい、請求項5〜請求項7のいずれか1項に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。
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JP2010037643A (ja) * | 2008-08-08 | 2010-02-18 | Canon Inc | 堆積膜形成方法 |
JP2014103363A (ja) * | 2012-11-22 | 2014-06-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 炭化珪素半導体基板の製造方法 |
JP2014154666A (ja) * | 2013-02-07 | 2014-08-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 炭化珪素半導体基板の製造方法および炭化珪素半導体装置の製造方法 |
JP2015042602A (ja) * | 2013-08-26 | 2015-03-05 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素半導体基板の製造方法および炭化珪素半導体装置の製造方法 |
JP2017152487A (ja) * | 2016-02-23 | 2017-08-31 | 株式会社デンソー | 化合物半導体装置の製造方法 |
JP2018022853A (ja) * | 2016-08-05 | 2018-02-08 | 富士電機株式会社 | 炭化珪素半導体基板および炭化珪素半導体基板の製造方法 |
WO2018078944A1 (ja) * | 2016-10-28 | 2018-05-03 | 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 |
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---|---|---|---|---|
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US10707075B2 (en) * | 2016-11-28 | 2020-07-07 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor wafer, semiconductor device, and method for producing semiconductor device |
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010037643A (ja) * | 2008-08-08 | 2010-02-18 | Canon Inc | 堆積膜形成方法 |
JP2014103363A (ja) * | 2012-11-22 | 2014-06-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 炭化珪素半導体基板の製造方法 |
JP2014154666A (ja) * | 2013-02-07 | 2014-08-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 炭化珪素半導体基板の製造方法および炭化珪素半導体装置の製造方法 |
JP2015042602A (ja) * | 2013-08-26 | 2015-03-05 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素半導体基板の製造方法および炭化珪素半導体装置の製造方法 |
JP2017152487A (ja) * | 2016-02-23 | 2017-08-31 | 株式会社デンソー | 化合物半導体装置の製造方法 |
JP2018022853A (ja) * | 2016-08-05 | 2018-02-08 | 富士電機株式会社 | 炭化珪素半導体基板および炭化珪素半導体基板の製造方法 |
WO2018078944A1 (ja) * | 2016-10-28 | 2018-05-03 | 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 |
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